JP4530773B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱定着用のヒータランプを備えた画像形成装置など、比較的許容損失の大きい発熱体を有して成る電気機器に関するものである。

従来より、装置の無操作状態や画像データの非受信状態が所定時間継続した時点で、装置各部の不要動作（定着部の予熱動作など）を停止させてスリープ状態に移行し、その消費電力を削減する機能、いわゆる省エネ機能を備えた画像形成装置が普及している。

上記のスリープ状態では、＋２４［Ｖ］電源で動作するＩＣ（モータドライバＩＣ等）への電源遮断や、軽負荷時における低圧電源回路の効率制御（スイッチング周波数切替制御）、或いは、ＡＳＩＣ［Application Specific IC］の内部クロック制御（ＡＳＩＣの内部レジスタ書込みによるクロックの停止）など、様々な省電力制御を行うことにより、装置の消費電力が低減されている。

なお、本願発明の関連従来技術（熱電変換手段を用いたエネルギ生成機能に関連する従来技術）について、過去の特許文献を調査した結果は、以下の通りである。

特許文献１には、発熱部品の温度上昇抑制並びにバッテリ寿命延長を図るべく、主電源として用いられるバッテリの他に、補助電源として熱電変換素子を導入した技術が開示・提案されている。

特許文献２には、発熱部品の熱を利用した発電と発熱部品の冷却を両立すべく、発電モード（ゼーベック効果）と冷却モード（ペルチェ効果）を温度条件に応じて切り換える技術が開示・提案されている。

特許文献３には、宇宙設備で必要となる電力、熱源、推力等のエネルギを得るべく、その主電源として、光電変換素子や熱電変換素子を導入した技術が開示・提案されている。
特開平１１−１４５６６６号公報 特開２００３−２６９８１７号公報 特開平６−８８９６号公報

確かに、上記のような省エネ機能を備えた画像形成装置であれば、所定の条件が充足された時点で装置をスリープ状態に移行し、その消費電力を低減することが可能である。

しかしながら、従来の画像形成装置では、スリープ状態への移行後も、スタンバイ状態への復帰に備えて、操作部でのユーザ操作有無確認やセントロニクスインタフェイスでの画像データ受信有無確認、及び、各種センサ（ジャムセンサ等）の状態監視といった諸作業を継続的或いは定期的に行わねばならず、当該作業を実行するためのエネルギ（中央演算処理装置の駆動電力など、いわゆる待機電力）が最低限必要とされていた。そのため、従来の画像形成装置は、スリープ状態への移行後であっても、上記した装置の最低限動作を維持するために、主電源（外部商用電源など）からの電力供給を遮断することができない、という課題を有しており、スリープ状態と言えども、主電源から見た装置の消費電力（装置に入力される一次側消費電力）がゼロとされているわけではなかった。

なお、特許文献１、２の従来技術は、先述した通り、発熱部品の温度上昇抑制やバッテリ寿命の延長、或いは、熱電変換素子を用いた発電と冷却の両立を目的とするものに過ぎず、スリープ状態移行後における消費電力の低減（主電源の遮断）については、何ら考慮されていなかった。すなわち、特許文献１、２の従来技術では、発熱部品が非駆動状態とされるスリープ状態下において、熱電変換素子が補助電源として機能し得なくなるため、主電源からの電力供給を継続せざるを得ず、上記課題を解決することができなかった。

一方、特許文献３の従来技術は、太陽以外にエネルギ源が存在しない環境下において、光電変換素子や熱電変換素子を主電源とするとともに、その余剰電力を蓄電池に蓄えておき、太陽が遮られた場合には、当該蓄電池を補助電源として使用する構成とされており、一見すると、特許文献１、２の従来技術と組み合わせることで、上記課題を解決することが可能となるようにも思われる。

しかしながら、特許文献３の従来技術で採用されている熱電変換素子は、装置駆動時に生じる廃熱を回収・再利用する手段ではなく、また、蓄電池については、熱電変換素子で得られた電力のうち、あくまで余剰分のみを蓄えておく手段に過ぎなかった。一方、特許文献１、２の従来技術は、いずれも、熱電変換素子で得られた電力分だけ主電源の電力供給量を削減する構成、すなわち、熱電変換素子で得られた全ての電力を主電源の補助に充てることで、スタンバイ状態での消費電力低減を図る構成とされており、熱電変換素子で得られた電力に余剰が生じることはなかった。そのため、上記の従来技術を単純に組み合わせただけでは、熱電変換素子で得られた電力によって蓄電池が充電に至ることはあり得ず、上記課題を解決することはできなかった。

本発明は、上記の問題点に鑑み、装置の主電源が遮断された状態でも、その最低限動作を維持することが可能な電気機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電気機器は、装置各部の動作制御を行う全体制御部と、直流電圧を生成する主電源部と、駆動時に熱エネルギを放出する発熱体と、前記発熱体から放出された熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電変換手段と、前記熱電変換手段で得られた電気エネルギを蓄えて直流電圧を生成する補助電源部と、少なくとも前記全体制御部の電源として前記主電源部と前記補助電源部の一方を選択する電源選択手段と、を有して成る構成としている。このような構成とすることにより、装置の主電源が遮断された状態でも、その最低限動作（少なくとも、全体制御部による装置各部の動作制御）を維持することが可能となる。

なお、上記構成から成る電気機器は、装置をスタンバイ状態からスリープ状態へ移行させるスリープ移行手段と、装置をスリープ状態からスタンバイ状態へ復帰させるスリープ復帰手段と、を有して成る電気機器であって、前記電源選択手段は、装置がスタンバイ状態とされていれば、前記主電源部を選択し、スリープ状態とされていれば、前記補助電源部を選択する構成にするとよい。このような構成とすることにより、スリープ状態への移行後、主電源からの電力供給を遮断しつつ、スタンバイ状態への復帰に備えることができるので、装置に入力される一次側消費電力を低減することが可能となる。

また、上記構成から成る電気機器は、前記発熱体を取り囲むハウジングを有して成る電気機器であって、前記ハウジングは、前記発熱体と相対する壁面に開口部を備えており、前記熱電変換手段は、その受熱面が前記ハウジングの内部、放熱面が前記ハウジングの外部となるように、前記ハウジングの開口部に嵌設されている構成にするとよい。このような構成とすることにより、熱電変換手段の受熱面と放熱面の温度差を拡げることができるので、熱電変換手段の熱電変換効率を向上することが可能となる。

また、上記構成から成る電気機器は、前記熱電変換手段の受熱面側と放熱面側に各々設けられた第１、第２温度センサと、前記熱電変換手段の放熱面を冷却する冷却ファンと、前記冷却ファンの駆動制御を行うファン制御手段と、を有して成る電気機器であって、前記ファン制御手段は、第１、第２温度センサで検出された各温度の差分値に応じて、前記冷却ファンの駆動制御を行う構成にするとよい。このような構成であれば、熱電変換手段の発電電力と冷却ファンの消費電力とを比較考量しつつ、熱電変換手段の放熱効率を向上させ、熱電変換手段の受熱面と放熱面の温度差を最大限まで拡げることができるので、熱電変換手段の熱電変換効率をより向上することが可能となる。

また、上記構成から成る電気機器において、前記熱電変換手段の受熱面には、黒色化処理が施されている構成にするとよい。このような構成とすることにより、熱電変換手段の熱吸収性能を高めることができるので、熱電変換手段の熱電変換効率を向上することが可能となる。

上記したように、本発明に係る電気機器であれば、装置の主電源が遮断された状態でもその最低限動作を維持することが可能となる。

以下では、加熱定着用のヒータランプを備えた画像形成装置（電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いはそれらの機能を併せ持つ複合機）に本発明を適用した場合を例に挙げて詳細な説明を行う。

図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示すブロック図である。なお、本図中の実線矢印は、電気エネルギの供給経路を示しており、破線矢印は、制御用信号の伝達経路を示している。また、白抜き矢印は、熱エネルギの伝播経路を示している。

本図に示すように、本実施形態の画像形成装置は、装置各部の動作制御を行う全体制御部１と、外部商用電源（交流１００［Ｖ］）から所望の直流電圧（本実施形態では、＋２４［Ｖ］と＋５［Ｖ］の２種類）を生成する主電源部（マルチ出力型直流ダウンコンバータ）２と、画像形成部（図示せず）で得られた画像に熱を加えて定着させる定着部３と、後述する発熱体から放出された熱エネルギを変換して得られた電気エネルギを蓄えて直流電圧（＋５［Ｖ］）を生成する補助電源部４と、を有して成る。

なお、本図には示していないが、本実施形態の画像形成装置は、上記構成要素のほか、種々の情報を表示する表示部、ユーザ操作を受け付ける操作部、原稿を取り込んで画像データを生成する原稿取込部、入力される画像データに基づいて用紙上に画像を形成する画像形成部、用紙を収納する用紙収納部、用紙を搬送する用紙搬送部、ローカル接続された情報処理装置から画像データが入力されるセントロニクスインタフェイス、ネットワーク（社内ＬＡＮ［Local Area Network］など）を介して接続された情報処理装置（パーソナルコンピュータなど）との間で通信を行うネットワーク通信部、画像データをファクシミリ信号に変換するモデム、公衆電話回線との接続を確立する網制御部、及び、画像データの展開領域や各種プログラムの作業領域として用いられるメモリ部などを有して成る。

全体制御部１は、中央演算処理装置１１（以下、ＣＰＵ［Central Processing Unit］１１と呼ぶ）と、電源選択回路１２と、第１電源遮断回路１３と、第２電源遮断回路１４と、ヒータランプ制御回路１５と、充電量監視回路１６と、冷却ファン制御回路１７と、を有して成る。

ＣＰＵ１１は、所定の制御タイミングで装置各部の動作制御を行うほか、装置をスタンバイ状態からスリープ状態へ移行させるスリープ移行手段、及び、装置をスリープ状態からスタンバイ状態へ復帰させるスリープ復帰手段としての機能を備えて成り、装置の省電力化を図るべく、所定の条件（装置の動作状況など）に応じて、装置の状態遷移制御を行う。なお、上記のスタンバイ状態とは、装置各部への電力供給が行われ、いつでも画像形成処理を行い得る状態を言う。一方、上記のスリープ状態とは、消費電力の比較的大きい回路部（定着部３、モータドライバＩＣ、表示部、画像形成部など）への電力供給が停止され、装置の消費電力低減が図られた状態を言う。

電源選択回路１２は、ＣＰＵ１１からの制御命令に基づき、装置各部の＋５［Ｖ］電源として、主電源部２と補助電源部４のいずれか一方を選択する。一方、電源選択回路１２の電力供給先としては、全体制御部１を構成する各回路部のほか、操作部やセントロニクスインタフェイス、各種センサ（ジャムセンサなど）がその出力端に接続されている。なお、電源選択回路１２の動作については、後ほど詳細に説明する。

第１電源遮断回路１３は、主電源部２からモータドライバＩＣ等への＋２４［Ｖ］電源経路上に設けられたスイッチ回路であり、その開閉状態は、ＣＰＵ１１からの制御命令に基づいて切り換えられる。より具体的に述べると、第１電源遮断回路１３は、装置がスタンバイ状態であれば閉結され、スリープ状態であれば開放される。このような開閉制御を行うことにより、本実施形態の画像形成装置は、装置がスタンバイ状態であるかスリープ状態であるかに応じて、モータドライバＩＣ等の電源遮断制御を行うことが可能となる。

第２電源遮断回路１４は、電源選択回路１２から各種センサへの＋５［Ｖ］電源経路上に設けられたスイッチ回路であり、その開閉状態は、ＣＰＵ１１からの制御命令に基づいて、所定の時間間隔で定期的に切り換えられる。このような開閉制御を行うことにより、ＣＰＵ１１では、各種センサの状態を定期的に監視することができるので、継続的な監視を行う場合に比べて、その消費電力を低減することが可能となる。

ヒータランプ制御回路１５は、ＣＰＵ１１からの制御命令に基づいて、定着部３を構成するヒータランプ３１の点消灯制御（オン／オフ制御）を行う。より具体的に述べると、ヒータランプ制御回路１５は、定着温度が所定の閾値以下であれば点灯指示を送出し、閾値以上であれば消灯指示を送出する。このような点消灯制御により、ヒータランプ３１を所定の定着温度に維持することが可能となる。一方、ヒータランプ制御回路１５は、装置がスリープ状態であれば、ヒータランプ３１に消灯指示を送出する。このような点消灯制御を行うことにより、装置がスタンバイ状態であるかスリープ状態であるかに応じて、ヒータランプ３１の点消灯制御（すなわち、定着部３の電源遮断制御）を行うことが可能となる。なお、定着部３及びヒータランプ３１については、後ほど詳細な説明を行う。

充電量監視回路１６は、補助電源部４を構成する電気二重層キャパシタ４１からＣＰＵ１１内に設けられたＡＤＣ［Analog/Digital Converter］（不図示）への導通経路上に設けられたスイッチ回路であり、その開閉状態は、ＣＰＵ１１からの制御命令に基づいて、所定の時間間隔で定期的に切り換えられる。すなわち、ＣＰＵ１１は、充電量監視回路１６を介して入力されるアナログ電圧をディジタル信号に変換することにより、電気二重層キャパシタ４１の充電電位を定期的に監視する構成とされている。なお、補助電源部４及び電気二重層キャパシタ４１については、後ほど詳細な説明を行う。

冷却ファン制御回路１７は、ＣＰＵ１１からの制御命令に基づいて、定着部３を構成する冷却ファン３４の駆動制御を行う。なお、定着部３及び冷却ファン３４については、後ほど詳細な説明を行う。

主電源部２は、先述した通り、交流入力電圧を所望の直流電圧に変換するマルチ出力型直流ダウンコンバータである。なお、主電源部２は、ＣＰＵ１１からの制御命令に基づいて、そのスイッチング周波数を制御可能な構成とされている。このような構成とすることにより、本実施形態の画像形成装置は、その負荷状態に応じて主電源部２のスイッチング周波数を最適化し、電圧変換効率を高めて装置の消費電力を低減することが可能となる。

次に、定着部３の構造については、図１とともに、図２、図３を参照しながら、詳細に説明する。図２は、定着部３の構造を説明するための概略図であり、図３は、熱電変換素子３２の外観図である。なお、図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、定着部３の斜視図及び正面断面図を示している。

図２（ａ）、（ｂ）に示す通り、本実施形態の定着部３は、ヒートローラ３７に内包されて通電時に熱エネルギを放出するヒータランプ３１と、ヒータランプ３１から放出された熱エネルギ（より正確には、ヒータランプ３１で加熱されるヒートローラ３７から輻射される熱エネルギ）を電気エネルギに変換する熱電変換素子３２と、熱電変換素子３２の放熱面３２ｂに取り付けられたヒートシンク３３と、定着部３（特にヒートシンク３３）を冷却する冷却ファン３４と、ヒートローラ３７の温度ｔｒを検出する第１温度センサ３５と、ヒートシンク３３の温度ｔｓを検出する第２温度センサ３６と、を有して成る。

なお、第１、第２温度センサ３５、３６の出力端子は、ＣＰＵ１１内に設けられたＡＤＣ（不図示）の入力端子に接続されており、ＣＰＵ１１は、各温度センサ３５、３６から入力されるアナログ電圧をディジタル信号に変換することにより、ヒートローラ３７及びヒートシンク３３の温度ｔｒ、ｔｓを各々監視する構成とされている。

また、図２（ｂ）に示すように、本実施形態の定着部３は、ヒータランプ３１、第１温度センサ、及びヒートローラ３７を取り囲むハウジング３８を有して成る構成であって、ハウジング３８は、ヒートローラ３７と相対する壁面に開口部３８ａを備えており、熱電変換素子３２は、その受熱面３２ａがハウジング３８の内部、放熱面３２ｂがハウジング３８の外部となるように、ハウジング３８の開口部３８ａに嵌設されている。このような構成とすることにより、熱電変換素子３２の受熱面３２ａと放熱面３２ｂの温度差を拡げることができるので、熱電変換素子３２の熱電変換効率を向上することが可能となる。

また、本実施形態の画像形成装置において、熱電変換素子３２の受熱面３２ａには、図３に示すように、黒色化処理（メッキ処理、塗装処理、陽極酸化処理など）が施されている。このような構成とすることにより、熱電変換素子３２の熱吸収性能を高めることができるので、熱電変換素子３２の熱電変換効率を向上することが可能となる。

なお、本図では、冷却ファン３４をヒートシンク３３の側方に取り付けた場合を例示したが、冷却ファン３４の取付位置はこれに限定されるものではなく、ヒートシンク３３の上方に取り付けても構わない。

続いて、図１に戻り、補助電源部４の構成について説明する。図１に示すように、補助電源部４は、電気エネルギを蓄える電気二重層キャパシタ４１と、熱電変換素子３２で得られた電気エネルギを電気二重層キャパシタ４１に充電するための充電回路４２と、電気二重層キャパシタ４１から出力される電気エネルギを所定の出力電圧（＋５［Ｖ］）に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ４３と、を有して成る。

上記したように、本実施形態の画像形成装置は、装置各部の動作制御を行う全体制御部１と、直流電圧を生成する主電源部２と、駆動時に熱エネルギを放出するヒータランプ３１と、放出された熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電変換素子３２と、得られた電気エネルギを蓄えて直流電圧を生成する補助電源部４と、少なくとも全体制御部１の電源として主電源部２と補助電源部４の一方を選択する電源選択回路１２と、を有して成る構成としている。このように、印字動作中から印字動作直後にかけて生じる定着部３の廃熱（熱エネルギ）を電気エネルギに変換して蓄積し、装置各部の補助電源として再利用することにより、装置の主電源が遮断された状態であっても、その最低限動作（少なくとも、全体制御部による装置各部の動作制御）を維持することが可能となる。

以下では、上記構成から成る画像形成装置の電源選択動作について、時系列に沿う形で具体的かつ詳細に説明する。

まず、画像形成装置に外部商用電源が投入されると、電源選択回路１２は、パワーオンリセット機能によってその状態がリセットされ、電源として主電源部２を選択したデフォルト状態となる。その後、ＣＰＵ１１は、ヒータランプ制御回路１５に制御命令を送り、印字動作に備えるべく、ヒータランプ３１を点灯させて定着部３を所定の定着温度にまで昇温させる。このように、画像形成装置がスタンバイ状態（ヒータランプ３１に電力が供給され、いつでも画像形成処理を行い得る状態）とされている間、電気二重層キャパシタ４１には、熱電変換素子３２で得られた電気エネルギが充電されることになる。

その際、ＣＰＵ１１は、ヒートローラ温度ｔｒと所定の閾値温度（例えば５０［℃］）を比較し、ヒートローラ温度ｔｒが前記閾値温度よりも高ければ電気二重層キャパシタ４１の充電を行う一方、低ければその充電を停止させるように、充電回路４２を制御する。このような構成とすることにより、熱電変換素子３２の発電電力が充電回路４２の消費電力を上回っている場合にのみ、電気二重層キャパシタ４１の充電が行われることになる。

なお、画像形成装置がスタンバイ状態とされている間、電源選択回路１２では、上記したように、電気二重層キャパシタ４１の充電を進めるべく、装置各部の電源として主電源部２が原則選択される。ただし、電気二重層キャパシタ４１が満充電となり、それ以上の充電ができない場合には、以後の発電電力を主電源部２の補助電力に充てることで、スタンバイ状態での消費電力低減を図ることも可能である。

次に、装置がスリープ状態に移行された場合について説明する。装置がスリープ状態に移行された場合、ＣＰＵ１１は、充電量監視回路１６の開閉制御を行うことにより、電気二重層キャパシタ４１の充電電位を定期的に監視する。ここで、ＣＰＵ１１は、得られた充電電位と第１閾値（例えば満充電時の８０［％］に相当する電位）及び第２閾値（例えば満充電時の２０［％］に相当する電位）とを比較し、その比較結果に基づいて、充電回路４２を制御する。

具体的に述べると、ＣＰＵ１１は、電気二重層キャパシタ４１の充電電位が第１閾値を上回っていれば、スタンバイ状態への復帰に際して必要となる装置各部（全体制御部１など）の駆動電力として十分使用可能であるという判断の下、電源として補助電源部４を選択するように、電源選択回路１２に制御命令を送出する。このような構成とすることにより、スリープ状態への移行後に、主電源部２からの電力供給を遮断しつつ、スタンバイ状態への復帰に備えて、操作部でのユーザ操作有無確認やセントロニクスインタフェイスでの画像データ受信有無確認、及び、各種センサ（ジャムセンサ等）の状態監視といった諸作業を継続的或いは定期的に行うことができるので、装置に入力される一次側消費電力を低減することが可能となる。

その後も、ＣＰＵ１１は、二重層キャパシタ４１の充電電位を定期的に監視し、その充電電位が第２閾値を下回った時点で、装置各部の駆動電力としてはもはや不十分であるという判断の下、装置がスタンバイ状態に復帰されるまで、電源として主電源部２を選択するように、電源選択回路１２に制御命令を送出する。このような構成であれば、スリープ状態が長期に亘った場合でも、スタンバイ状態への復帰に支障を生じるおそれがない。

このように、本実施形態の画像形成装置において、電源選択回路１２は、装置がスタンバイ状態であれば主電源部２を選択し、スリープ状態であれば補助電源部４を選択する構成とされている。このような構成とすることにより、スリープ状態への移行後に、主電源部２からの電力供給を遮断しつつ、スタンバイ状態への復帰に備えることができるので、装置に入力される一次側消費電力を低減することが可能となる。

最後に、冷却ファン制御回路１７による冷却ファン３４の駆動制御について、図４、図５を参照しながら詳細に説明する。図４は、熱電変換素子３２の構造及び熱電変換原理を説明するための図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、熱電変換素子３２の発電電力Ｐｚと温度差（ｔｒ−ｔｓ）との相関関係、並びに、冷却ファン３４の消費電力Ｐｆと入力電圧との相関関係を示す図である。

図４に示すように、本実施形態の熱電変換素子３２は、ｎ型半導体素子３２１とｐ型半導体素子３２２から成る少なくとも１組の半導体素子対と、各半導体素子３２１、３２２の各一端（高温となる受熱面３２ａ側）を互いに接続する導通部材３２３と、各半導体素子３２１、３２２の各他端（低温となる放熱面３２ｂ側）に各々接続された電極端子３２４、３２５と、を有して成る。

上記構成から成る熱電変換素子３２は、２種類の金属や半導体の接合部に温度差を付けると電位差を生じる効果（いわゆるゼーベック効果）を利用して、熱エネルギを電気エネルギに変換する。従って、図５（ａ）からも分かるように、温度差（ｔｒ−ｔｓ）が約１５０［Ｋ］を下回る範囲では、受熱面３２ａ側のヒートローラ温度ｔｒと放熱面３２ｂ側のヒートシンク温度ｔｓとの差が大きいほど、すなわち、冷却ファン３４を回転させてヒートシンク温度ｔｓを下げるほど、熱電変換素子３２の発電電力Ｐｚは大きくなり、その熱電変換効率を向上することが可能となる。一方、温度差（ｔｒ−ｔｓ）が１５０［Ｋ］を上回る範囲では、熱電変換素子３２の発電特性が飽和して、熱電変換効率が低下する。

そこで、本実施形態の画像形成装置において、冷却ファン制御回路１７は、第１、第２温度センサ３５、３６で検出された各温度ｔｒ、ｔｓの差分値（ｔｒ−ｔｓ）に応じて、冷却ファン３４の駆動制御を行う構成とされている。

より具体的に述べると、本実施形態の画像形成装置において、冷却ファン制御回路１７は、冷却ファン３４の駆動制御を行う際、図５（ａ）の相関関係に照らして、ヒートローラ温度ｔｒとヒートシンク温度ｔｓの差分値（ｔｒ−ｔｓ）から熱電変換素子３２の発電電力Ｐｚを算出し、その発電電力Ｐｚが冷却ファン３４の消費電力Ｐｆよりも大きければ冷却ファン３４を所定の回転数で回転させ、小さければ停止させる構成とされている。

このように、熱電変換素子３２の発電電力Ｐｚと冷却ファン３４の消費電力Ｐｆを比較考量しつつ、冷却ファン３４のオン／オフ制御を行う構成とすることにより、熱電変換素子３２の発電電力Ｐｚが冷却ファン３４の消費電力Ｐｆを上回っている範囲内で、ヒートシンク３３（延いては熱電変換素子３２）の放熱効率を向上させることができるので、熱電変換素子３２の受熱面３２ａと放熱面３２ｂの温度差を最大限まで拡げ、熱電変換素子３２の熱電変換効率をより向上することが可能となる。

或いは、図５（ａ）、（ｂ）に示した各相関関係（熱電変換素子３２の発電電力特性及び冷却ファン３４の消費電力特性）をデータテーブルとして記憶しておき、冷却ファン３４の上記オン／オフ制御に代えて、若しくは、上記オン／オフ制御とともに、前記データテーブルに基づく冷却ファン３４の回転数制御を行う構成としてもよい。

なお、上記の実施形態では、本発明を画像形成装置に適用した構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、比較的許容損失の大きい発熱体を有して成る電気機器全般に広く適用することが可能である。

また、上記の実施形態では、ユーザのメンテナンス性を優先し、補助電源部４として、交換寿命の心配が少ない電気二重層キャパシタ４１を用いた構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、充放電制御の容易化や回路規模の縮小（充電回路４２及びＤＣ／ＤＣコンバータ４３の撤去）を優先するのであれば、補助電源部４として、二次電池（リチウムイオン電池など）を用いても構わない。

また、上記の実施形態では、画像形成装置の中で最も許容損失の大きい定着部３に熱電変換素子３２を搭載した構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、主電源部２を構成するパワートランジスタやトランスなどの高温発熱デバイス、或いは、それらの放熱板に熱電変換素子を取り付けた構成としても構わない。また、熱電変換素子を複数個使用する構成としても構わない。

また、上記の実施形態では、補助電源部４をスリープ状態移行後に用いる構成を例に挙げて説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、停電時のデータ保護にも利用することが可能である。

また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。

本発明は、加熱定着用のヒータランプを備えた画像形成装置など、比較的許容損失の大きい発熱体を有して成る電気機器の消費電力低減を図る上で有用な技術である。

は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示すブロック図である。 は、定着部３の構造を説明するための概略図である。 は、熱電変換素子３２の外観図である。 は、熱電変換素子３２の構造及び熱電変換原理を説明するための図である。 は、熱電変換素子３２の発電電力Ｐｚと温度差（ｔｒ−ｔｓ）との相関関係並びに冷却ファン３４の消費電力Ｐｆと入力電圧との相関関係を示す図である。

符号の説明

１ 全体制御部
１１ 中央演算処理装置（ＣＰＵ）
１２ 電源選択回路
１３ 第１電源遮断回路（＋２４Ｖ遮断回路）
１４ 第２電源遮断回路（＋５Ｖ遮断回路）
１５ ヒータランプ制御回路（点灯制御回路）
１６ 充電量監視回路（スイッチ回路）
１７ 冷却ファン制御回路
２ 主電源部（マルチ出力型直流ダウンコンバータ）
３ 定着部
３１ ヒータランプ
３２ 熱電変換素子
３２ａ 受熱面
３２ｂ 放熱面
３２１ ｎ型半導体素子
３２２ ｐ型半導体素子
３２３ 導通部材
３２４、３２５ 電極端子
３３ ヒートシンク
３４ 冷却ファン
３５ 第１温度センサ（高温部センサ）
３６ 第２温度センサ（低温部センサ）
３７ ヒートローラ
３８ ハウジング
３８ａ 開口部
４ 補助電源部
４１ 電気二重層キャパシタ
４２ 充電回路
４３ ＤＣ／ＤＣコンバータ

Claims (3)

1. 装置各部の動作制御を行う全体制御部と、直流電圧を生成する主電源部と、駆動時に熱エネルギを放出する定着部と、前記定着部から放出された熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電変換手段と、前記熱電変換手段で得られた電気エネルギを蓄えて直流電圧を生成する補助電源部と、少なくとも前記全体制御部の電源として前記主電源部と前記補助電源部の一方を選択する電源選択手段と、前記定着部を取り囲むハウジングと、前記熱電変換手段の受熱面側及び放熱面側に各々設けられた第１、第２温度センサと、前記熱電変換手段の放熱面を冷却する冷却ファンと、前記冷却ファンの駆動制御を行うファン制御手段と、を有して成り、
   前記ハウジングは、前記定着部と相対する壁面に開口部を備えており、
   前記熱電変換手段は、その受熱面が前記ハウジングの内部、放熱面が前記ハウジングの外部となるように、前記ハウジングの開口部に嵌設されており、
   前記ファン制御手段は、前記第１、第２温度センサで検出された各温度の差分値に応じて、前記冷却ファンの駆動制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 装置をスタンバイ状態からスリープ状態へ移行させるスリープ移行手段と、装置をスリープ状態からスタンバイ状態へ復帰させるスリープ復帰手段と、を有して成る画像形成装置であって、前記電源選択手段は、装置がスタンバイ状態とされていれば、前記主電源部を選択し、スリープ状態とされていれば、前記補助電源部を選択するものであり、
   上記のスタンバイ状態とは、装置各部への電力供給が行われ、いつでも画像形成処理を行い得る状態を言い、上記のスリープ状態とは、消費電力の比較的大きい回路部への電力供給が停止され、装置の消費電力低減が図られた状態を言うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記熱電変換手段の受熱面には、黒色化処理が施されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。

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