JP6171996B2

JP6171996B2 - 電子機器及び画像形成装置

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Publication number: JP6171996B2
Application number: JP2014050754A
Authority: JP
Inventors: 孝樹佐伯; 誠司本田; 邦仁佐藤; 純一岩崎
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: JP2015175916A; US20150261152A1; US9817346B2

Description

この発明は、電子機器及び画像形成装置に関するものである。

画像形成装置等の電子機器における省電力化技術としては、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されたものが既に提案されている。

特許文献１は、発熱源から放出された余分な熱エネルギーを熱電変換手段により電気エネルギーに変換して再利用するよう構成したものである。

特許文献２は、定着部から放出された熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段と、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、熱電変換手段の放熱面を冷却する冷却ファンとを備え、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冷却ファンの駆動制御を行うよう構成したものである。

特開２００６−１１３１１２号公報特許第４５３０７７３号公報

この発明の目的は、熱電変換素子の変換特性が飽和した状態においても発電効率を高めることを可能とすることにある。

請求項１に記載された発明は、発熱源からの熱エネルギーを電気エネルギーに変換する第１の熱電変換手段と、
前記第１の熱電変換手段の低温部側に配置され、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する第２の熱電変換手段と、
前記第１の熱電変換手段の低温部を冷却又は加熱するよう前記第２の熱電変換手段への通電を制御する通電制御手段と、
前記第１の熱電変換手段の高温部側及び低温部側の温度を各々検出する第１及び第２の温度検出手段と、
を備え、
前記通電制御手段は、前記第１及び第２の温度検出手段の温度差が閾値以下のとき、前記第２の熱電変換手段への通電を制御して前記第１の熱電変換手段の低温部を冷却し、前記閾値を超えたときは、前記第２の熱電変換手段への通電を制御して前記第１の熱電変換手段の低温部を加熱することを特徴とする電子機器である。

請求項２に記載された発明は、前記第２の熱電変換手段への通電は、前記第１の熱電変換手段によって変換される電気エネルギー未満となるよう制御されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器である。

請求項３に記載された発明は、記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
前記記録媒体に形成された画像を加熱することにより定着する定着手段と、
前記定着手段からの熱エネルギーを電気エネルギーに変換する第１の熱電変換手段と、
前記第１の熱電変換手段の低温部側に配置され、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する第２の熱電変換手段と、
前記第１の熱電変換手段の低温部を冷却又は加熱するよう前記第２の熱電変換手段への通電を制御する通電制御手段と、
前記第１の熱電変換手段の高温部側及び低温部側の温度を各々検出する第１及び第２の温度検出手段と、
を備え、
前記通電制御手段は、前記第１及び第２の温度検出手段の温度差が閾値以下のとき、前記第２の熱電変換手段への通電を制御して前記第１の熱電変換手段の低温部を冷却し、前記閾値を超えたときは、前記第２の熱電変換手段への通電を制御して前記第１の熱電変換手段の低温部を加熱することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載された発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、熱電変換素子の変換特性が飽和した状態においても発電効率を高めることができる。

また、請求項１に記載された発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、第２の熱電変換手段への通電を確実に制御することができる。

請求項２に記載された発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、第２の熱電変換手段によって消費される電気エネルギーを考慮して当該第２の熱電変換手段への通電を制御することができる。

請求項３に記載された発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、定着手段から放出される熱エネルギーを有効に利用して画像形成装置の省エネルギー化を図ることができる。

この発明の実施の形態１に係る電子機器の一例としての画像形成装置を示す概略構成図である。画像形成部を示す構成図である。定着装置を示す断面構成図である。第１の熱電変換素子を示す概略構成図である。第２の熱電変換素子を示す概略構成図である。第１の熱電変換素子と第２の熱電変換素子の配置を示す概略構成図である。画像形成装置の電源回路を示すブロック図である。第１の熱電変換素子の温度差と発電量との関係を示すグラフである。第２の熱電変換素子の入力電流と消費電力との関係を示すグラフである。この発明の実施の形態２に係る電子機器の一例としての画像形成装置の電源回路を示すブロック図である。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［実施の形態１］
図１及び図２は、実施の形態１に係る電子機器の一例としての画像形成装置を示すものである。図１はその画像形成装置の全体の概要を示し、図２はその画像形成装置における要部（作像装置など）を拡大して示している。

＜画像形成装置の全体の構成＞
実施の形態１に係る画像形成装置１は、例えばカラープリンタとして構成されたものである。画像形成装置１は、画像データに基づいて記録媒体に画像を形成する画像形成手段の一例としての画像形成部２００を備えている。この画像形成装置１の画像形成部２００は、現像剤を構成するトナーで現像されるトナー像を形成する複数の作像装置１０と、各作像装置１０で形成されたトナー像をそれぞれ保持して最終的に記録媒体の一例としての記録用紙５に二次転写する二次転写位置まで搬送する中間転写装置２０と、中間転写装置２０の二次転写位置に供給すべき所要の記録用紙５を収容して搬送する給紙装置５０とを備えている。中間転写装置２０でトナー像が二次転写された記録用紙５は、定着装置４０によってトナー像が加熱定着される。

図中の１ａは画像形成装置の筐体を示し、この筐体１ａは支持構造部材、外装カバー等で形成されている。また、図中の破線は、筐体１ａ内において記録用紙５が搬送される主な搬送経路を示す。

作像装置１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色のトナー像と特別色Ｓ１，Ｓ２の２種類のトナー像とをそれぞれ専用に形成する６つの作像装置１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ，１０Ｓ１，１０Ｓ２で構成されている。この６つの作像装置１０（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、筐体１ａの内部空間において１列に並べた状態となるよう配置されている。

各作像装置１０（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、図１や図２に示されるように、回転する像保持体の一例としての感光体ドラム１１を備えており、この感光体ドラム１１の周囲に、次のような各装置が主に配置されている。主な装置とは、感光体ドラム１１の像形成が可能な周面（像保持面）を所要の電位に帯電させる帯電装置１２と、感光体ドラム１１の帯電された周面に画像の情報（信号）に基づく光ＬＢを照射して電位差のある（各色用の）静電潜像を形成する静電潜像形成手段としての露光装置１３と、その静電潜像を対応する色（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の現像剤４のトナーで現像してトナー像にする現像手段としての現像装置１４（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、その各トナー像を中間転写装置２０に転写する一次転写装置１５と、一次転写後における感光体ドラム１１の像保持面に残留して付着するトナー等の付着物を帯電させる清掃前帯電装置１６と、その再帯電された付着物を取り除いて清掃するドラム清掃装置１７、感光体ドラム１１の清掃後における像保持面を除電する除電器１８等である。

感光体ドラム１１は、接地処理される円筒状又は円柱状の基材の周面に感光材料からなる光導電性層（感光層）を有する像保持面を形成したものである。この感光体ドラム１１は、図示しない回転駆動装置から動力が伝達されて矢印Ａで示す方向に回転するように支持されている。

帯電装置１２は、感光体ドラム１１に接触しない状態で配置されるコロナ放電器等の非接触型の帯電装置で構成される。帯電装置１２には帯電用電圧が供給される。帯電用電圧としては、現像装置１４が反転現像を行うものである場合、その現像装置１４から供給されるトナーの帯電極性と同じ極性の電圧又は電流が供給される。

露光装置１３は、画像形成装置１に入力される画像の情報に応じて構成される光ＬＢを、帯電された後の感光体ドラム１１の周面に対して照射して静電潜像を形成するものである。露光装置１３には、潜像形成時になると画像形成装置１に任意の手段で入力される画像の情報（信号）が送信される。

現像装置１４（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）はいずれも、図２に示されるように、開口部と現像剤４の収容室が形成された筐体１４０の内部に、現像剤４を保持して感光体ドラム１１と向き合う２箇所の現像領域までそれぞれ搬送する２つの現像ロール１４１，１４２と、現像剤４を攪拌しながら現像ロール１４２を通過させるよう搬送する２つのスクリューオーガー等の攪拌搬送部材１４３，１４４と、現像ロール１４２に保持される現像剤の量（層厚）を規制する層厚規制部材１４５などを配置して構成されたものである。この現像装置１４には、その現像ロール１４１，１４２と感光ドラム１１の間に現像用電圧が図示しない電源装置から供給される。また、現像ロール１４１，１４２や攪拌搬送部材１４３，１４４は、図示しない回転駆動装置からの動力が伝達されて所要の方向に回転する。さらに、上記６色の現像剤４（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）としては、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が使用される。なお、図１中、符号１４６（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、対応する現像装置１４（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に供給する少なくともトナーを含む現像剤を収容した現像剤収容容器をそれぞれ示している。

一次転写装置１５は、感光体ドラム１１の周面に接触して回転するとともに一次転写用電圧が供給される一次転写ロールを備えた接触型の転写装置である。一次転写用電圧としては、トナーの帯電極性と逆の極性を示す直流の電圧が図示しない電源装置から供給される。

ドラム清掃装置１７は、図２に示されるように、一部が開口する容器状の本体１７０と、一次転写後の感光体ドラム１１の周面に所要の圧力で接触するように配置されて残留トナー等の付着物を取り除いて清掃する清掃板１７１と、清掃板１７１よりも感光体ドラム１１の回転方向上流側で感光体ドラム１１の周面に接触して回転するよう配置される回転ブラシロール１７２と、清掃板１７１で取り除いたトナー等の付着物を回収して図示しない回収システムに送り出すよう搬送するスクリューオーガー等の送出部材１７３等で構成されている。清掃板１７１としては、ゴム等の材料からなる板状の部材（例えばブレード）が使用される。

中間転写装置２０は、図１に示されるように、各作像装置１０（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の下方の位置に存在するように配置される。この中間転写装置２０は、感光体ドラム１１と一次転写装置１５（一次転写ロール）の間となる一次転写位置を通過しながら矢印Ｂで示す方向に回転する中間転写ベルト２１と、中間転写ベルト２１をその内面から所望の状態に保持して回転自在に支持する複数のベルト支持ロール２２〜２７と、ベルト支持ロール２６に支持されている中間転写ベルト２１の外周面（像保持面）側に配置されて中間転写ベルト２１上のトナー像を記録用紙５に二次転写させる二次転写装置３０と、二次転写装置３０を通過した後に中間転写ベルト２１の外周面に残留して付着するトナー、紙粉等の付着物を取り除いて清掃するベルト清掃装置２８とで主に構成されている。

中間転写ベルト２１としては、例えばポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂にカーボンブラック等の抵抗調整剤などを分散させた材料で製作される無端状のベルトが使用される。また、ベルト支持ロール２２は駆動ロールとして構成され、ベルト支持ロール２３，２５，２７は中間転写ベルト２１の走行位置などを保持する従動ロールとして構成され、ベルト支持ロール２４は張力付与ロールとして構成され、ベルト支持ロール２６は二次転写のバックアップロールとして構成されている。

二次転写装置３０は、図１に示されるように、中間転写装置２０におけるベルト支持ロール２６に支持されている中間転写ベルト２１の外周面部分である二次転写位置において、中間転写ベルト２１の周面に接触して回転するとともに二次転写用電圧が供給される二次転写ロールを備えた接触型の転写装置である。また、二次転写ロール３０又は中間転写装置２０の支持ロール２６には、トナーの帯電極性と逆極性又は同極性を示す直流の電圧が二次転写用電圧として供給される。

図３はこの実施の形態１に係る画像形成装置の定着装置を示す構成図である。

この定着装置４０は、大別して、記録用紙５が通過する導入口４３及び排出口４４が開口された直方体状に形成された筐体４５の内部に、記録用紙５を加熱する加熱用回転体としての定着ベルトモジュール４１と、定着ベルトモジュール４１に対して接触又は離間可能に配置された加圧用回転体としての加圧ロール４２とを配置して構成されている。定着ベルトモジュール４１と加圧ロール４２との間には、未定着トナー像を保持した記録用紙５を加熱加圧して未定着トナー像を記録用紙５に定着させる定着処理部としてのニップ部Ｎを形成している。

定着ベルトモジュール４１は、無端ベルト状に形成されたベルト部材の一例としての定着ベルト４６と、定着ベルト４６の内周面に接触するように固定した状態で配置され、定着ベルト４６を内側から加圧ロール４２に圧接させる固定接触部材の一例としての固定パッド４７と、定着ベルト４６を張架した状態で回転可能に支持する複数の支持ロール４８，４９とを備えて構成されている。

複数の支持ロール４８，４９は、定着ベルト４６を張架した状態で定着ベルト４６を内側から加熱する加熱手段としての加熱ロール４８と、ニップ部Ｎを通過した定着ベルト４６を所望の状態に保持する従動ロール４９とから構成されている。

加熱手段の一例としての加熱ロール４８は、例えば、アルミニウムやステンレスで形成された円筒状ロールであり、内部には、加熱源として例えば単数又は複数本のハロゲンヒータ４８１が配置されており、その表面が予め定められた温度（例えば、１９０℃）に加熱される。また、加熱ロール４８には、定着ベルト４６の蛇行を制御する蛇行制御手段としての図示しない蛇行制御装置が設けられている。蛇行制御装置は、定着ベルト４６の幅方向に沿った端部の位置を検知する図示しない検知手段（端部センサ）を備え、検知手段によって検知された定着ベルト４６の端部位置の情報に基づいて加熱ロール４８の軸方向に沿った一方の端部を軸方向と交差する方向に移動させることにより、定着ベルト４６の蛇行を制御するものである。

また、従動ロール４９は、例えば、アルミニウムやステンレスで形成された円筒状ロールである。従動ロール４９の表面には、フッ素樹脂からなる離型層が形成されている。また、従動ロール４９の軸方向に沿った両端部には、定着ベルト４６を内側に押圧する図示しないバネ部材が配置され、定着ベルト４６全体の張力を例えば１５ｋｇｆに設定している。

このように、定着ベルト４６は、無端ベルト状に形成された部材であり、ロール状の定着部材に比べて熱容量が小さく、加熱ロール４８を通過する間にその表面温度が予め定められた温度まで加熱される。そのため、記録用紙５の搬送速度が速い高速機においても、定着ベルト４６が１周する間に当該定着ベルト４６の温度を定着温度まで復帰させることが可能となる。また、加熱ロール４８は、定着ベルト４６と広い面積で接触するように巻き付け角度が大きく設定されており、定着ベルト４６の内周面は、効率良く加熱される。

加圧ロール４２は、例えば、アルミニウムやステンレスからなる円筒状又は円柱状ロールを基体４２１として、基体４２１の外周面にシリコーンゴムからなる弾性体層４２２を被覆し、弾性体層４２２の表面にＰＦＡチューブからなる離型層４２３を被覆して構成されている。加圧ロール４２は、定着ベルトモジュール４１に対して図示しない移動手段によって接触及び離間する方向に移動可能に配置されているとともに、図示しない駆動手段により矢印方向に沿って回転駆動される。そして、定着ベルト４６は、ニップ部Ｎにおいて加圧ロール４２が圧接されることにより、加圧ロール４２の回転に伴って矢印方向に従動回転する。なお、定着ベルト４６を支持する複数のロール４８，４９のうち、いずれかのロールを回転駆動するよう構成しても良い。

固定接触部材の一例としての固定パッド４７は、例えば、アルミニウムやステンレスあるいは合成樹脂等の剛性を有する材料からなり、断面形状が略角筒状や略角柱状に形成された部材である。固定パッド４７は、例えば、定着ベルト４６の内周側に加圧ロール４２の軸方向に沿って全長にわたって存在するよう定着装置４０の図示しないフレームに両端部を固定した状態で配置される。そして、固定パッド４７は、定着ベルト４６を介して加圧ロール４２に予め定められた幅領域（例えば、１０〜５０ｍｍ）にわたって予め定められた荷重（例えば、３．０〜６．０ｋｇｆ／ｃｍ²）で均一に押圧するように配置され、定着ベルト４６を介して加圧ロール４２に圧接されるニップ部Ｎを形成している。

また、定着装置４０は、ニップ部Ｎの出口部に記録用紙５を剥離する剥離板６０と記録用紙５を搬送する搬送ベルト６１を備えている。

給紙装置５０は、図１に示されるように、中間転写装置２０及び二次転写装置３０の下方側の位置に存在するように配置される。この給紙装置５０は、所望のサイズ、種類等の記録用紙５を積載した状態で収容する単数（又は複数）の用紙収容体５１ａ、５１ｂと、用紙収容体５１ａ、５１ｂから記録用紙５を１枚ずつ送り出す送出装置５２とで主に構成されている。用紙収容体５１ａ、５１ｂは、例えば、筐体１ａの正面（使用者が操作時に向き合う側面）側に引き出すことができるように取り付けられている。

給紙装置５０と二次転写装置３０との間には、給紙装置５０から送り出される記録用紙５を二次転写位置まで搬送する複数の用紙搬送ロール対５３、５４や図示しない搬送ガイド材で構成される給紙搬送路５５が設けられている。給紙搬送路５５において二次転写位置の直前の位置に配置される用紙搬送ロール対５４は、例えば記録用紙５の搬送時期を調整するロール（レジストロール）として構成されている。また、二次転写装置３０と定着装置４０との間には、二次転写装置３０から送り出される二次転写後の記録用紙５を定着装置４０まで搬送するためのベルト形態等の二連の用紙搬送装置５６ａ、５６ｂが設けられている。さらに、定着装置４０の用紙搬送方向に沿った下流側には、定着処理が施された記録用紙５を冷却する冷却ユニット７０、記録用紙５の湾曲（カール）を矯正するカール矯正ユニット７１、及び記録用紙５の搬送方向を用紙排出部７３と両面用搬送路５７とに切り替える切替部材７２が配置されている。

両面用搬送路５７は、片面（第１面）に画像が形成された記録用紙５を一時的に収容する中間収容容器５８を備えている。中間収容容器５８には、収容した記録用紙５をその表裏を反転させて送り出す送出ロール５９が配置されており、中間収容容器５８の送出側は、両面用搬送路５７の下流側の領域を介して給紙搬送路５５に接続されている。

＜画像形成装置の基本的な動作＞
以下、画像形成装置１による基本的な画像形成動作について説明する。

ここでは、最初に、前記４つの作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を使用して、４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像を形成するときの画像形成動作を代表して説明する。

画像形成装置１は、画像形成動作（プリント）の要求の指令情報を受けると、４つの作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、中間転写装置２０、二次転写装置３０、定着装置４０等が始動する。

そして、各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）においては、まず各感光体ドラム１１が矢印Ａで示す方向に回転し、各帯電装置１２が各感光体ドラム１１の表面を所要の極性（実施の形態１ではマイナス極性）及び電位にそれぞれ帯電させる。続いて、露光装置１３が、帯電後の感光体ドラム１１の表面に対し、画像形成装置１に入力される画像の情報を各色成分（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に変換して得られる画像の信号に基づいて発光される光ＬＢを照射し、その表面に所要の電位差で構成される各色成分の静電潜像をそれぞれ形成する。

続いて、各現像装置１４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が、感光体ドラム１１に形成された各色成分の静電潜像に対し、所要の極性（マイナス極性）に帯電された対応する色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナーをそれぞれ供給して静電的に付着させて現像を行う。この現像により、各感光体ドラム１１に形成された各色成分の静電潜像は、その対応する色のトナーでそれぞれ現像された４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナー像として顕像化される。

続いて、各作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体ドラム１１上に形成された各色のトナー像が一次転写位置まで搬送されると、一次転写装置１５が、その各色のトナー像を中間転写装置２０の矢印Ｂで示す方向に回転する中間転写ベルト２１に対して順番に重ね合わせるような状態で一次転写させる。

また、一次転写が終了した各作像装置１０では、清掃前帯電装置１６が一次転写後の感光体ドラム１１の表面に残留するトナー等の付着物を再帯電した後、ドラム清掃装置１７が再帯電された付着物を掻き取るように除去して感光体ドラム１１の表面を清掃し、最後に、除電器１８が清掃後の感光ドラム１１の表面を除電する。これにより、各作像装置１０は次の作像動作が可能な状態にされる。

続いて、中間転写装置２０では、中間転写ベルト２１の回転により一次転写されたトナー像を保持して二次転写位置まで搬送する。一方、給紙装置５０では、作像動作に合わせて所要の記録用紙５を給紙搬送路５５に送り出す。給紙搬送路５５では、レジストロールとしての用紙搬送ロール対５４が記録用紙５を転写時期に合わせて二次転写位置に送り出して供給する。

二次転写位置においては、二次転写装置３０が、中間転写ベルト２１上のトナー像を記録用紙５に一括して二次転写させる。また、二次転写が終了した中間転写装置２０では、ベルト清掃装置２８が、二次転写後の中間転写ベルト２１の表面に残留したトナー等の付着物を取り除いて清掃する。

続いて、トナー像が二次転写された記録用紙５は、中間転写ベルト２１と二次転写ロール３０から剥離された後に搬送装置５６ａ、５６ｂにより定着装置４０まで搬送される。定着装置４０では、定着ベルト４６及び加圧ロール４２により必要な定着処理（加熱及び加圧）をして未定着のトナー像を用紙５に定着させる。最後に、定着が終了した後の記録用紙５は、冷却装置７０によって記録用紙５及びトナー像の熱を吸熱することにより冷却された後、カール矯正装置７１によりカールが矯正され、その片面への画像の形成を行うだけの画像形成動作のときは、切替部材７２を介して図示しない用紙排出ロール対により、例えば筐体１ａの外部に設置された排出収容部７３に排出される。

また、記録用紙５の両面に画像の形成を行う画像形成動作の場合は、カールが矯正された記録用紙５の搬送方向を切替部材７２により両面用搬送路５７へと切り替え、記録用紙５を両面用搬送路５７を介して中間収容容器５８に一旦収容する。中間収容容器５８に収容された記録用紙５は、送出ロール５９によって表裏が反転された状態で両面用搬送路５７を介して給紙搬送路５５へと送り出される。給紙搬送路５５では、レジストロールとしての用紙搬送ロール対５４が記録用紙５を転写時期に合わせて二次転写位置に送り出して供給することで、記録用紙５の裏面（第２面）にトナー像が二次転写される。

その後、片面への画像形成時と同様に、裏面にトナー像が二次転写された記録用紙５は、搬送装置５６ａ、５６ｂにより定着装置４０まで搬送されて定着処理が施された後、冷却装置７０によって記録用紙及びトナー像が冷却されるとともにカール矯正装置７１によりカールが矯正され、切替部材７２を介して排出収容部７３に排出される。

以上の動作により、４色のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像が形成された記録用紙５が出力される。

図１中、符号１００は画像形成装置の動作を制御する制御装置を、１０１は画像形成条件等をユーザーが入力するユーザーインターフェイス部（ＵＩ部）をそれぞれ示している。

なお、上記画像形成装置１としては、各作像装置１０（Ｓ１，Ｓ２，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）で形成されたトナー像を中間転写装置２０の中間転写ベルト２１を介さずに直接記録用紙５上に転写するように構成したものであっても良い。

＜画像形成装置の特徴部分の構成＞
ところで、この実施の形態では、図３に示されるように、定着装置筐体４５の上端部において加熱ロール４８と対向する位置に開口部６２が設けられている。開口部６２は、例えば、加熱ロール４８の軸方向に沿った中央部に配置されている。この開口部６２には、発熱源としての加熱ロール４８から放出される熱エネルギーを電気エネルギーに変換する第１の熱電変換手段としての第１の熱電変換素子８０が、その高温側としての吸熱面８１が加熱ロール４８と対向し、その低温側としての放熱面８２が定着装置筐体４５の外側に位置するよう配置されている。

また、第１の熱電変換素子８０の放熱面８２には、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する第２の熱電変換手段としての第２の熱電変換素子９０が接触した状態で配置されている。第２の熱電変換素子９０は、第１の熱電変換素子８０の放熱面８２側が第１の面９１、定着装置筐体４５の外部に露出した側が第２の面９２となっている。

なお、第１の熱電変換素子８０の放熱面８２と第２の熱電変換素子９０の第１の面９１とは、例えば、熱伝導性の良好な図示しない絶縁材料を介して密着している。

図４は第１の熱電変換素子を示す概略構成図である。

第１の熱電変換素子８０は、２種類の異なる金属や半導体素子等からなる素子構成部材としてのＰ型半導体素子８３およびＮ型半導体素子８４の一端部を導電部材８５により互いに接続するとともに、他方の端部に各々電極端子８６，８７を接続して構成されている。この第１の熱電変換素子８０は、Ｐ型半導体素子８３およびＮ型半導体素子８４の導電部材８５側を高温側（Ｔ＋ΔＴ）、各電極端子８６，８７側を低温側（Ｔ）として、Ｐ型半導体素子８３およびＮ型半導体素子８４の両端部に温度差（ΔＴ）を付与すると、ゼーベック効果により電極端子８６，８７間に電位差が生じ、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。第１の熱電変換素子８０によって変換された電気エネルギーは、例えば、蓄電池等の蓄電デバイス８８に蓄積される。

図５は第２の熱電変換素子を示す概略構成図である。

第２の熱電変換素子９０は、第１の熱電変換素子８０と同様に、２種類の異なる金属や半導体素子等からなる素子構成部材としてのＰ型半導体素子９３およびＮ型半導体素子９４の一端部を導電部材９５により互いに接続するとともに、他方の端部に各々電極端子９６，９７を接続して構成されている。この第２の熱電変換素子９０は、図５（ａ）に示されるように、Ｐ型半導体素子９３およびＮ型半導体素子９４の両電極９６，９７間に、直流電源９８によってＮ型半導体素子９４側の電極９７が正極となり、Ｐ型半導体素子９３側の電極９６が負極となるよう直流電流を流すと、ペルチェ効果によりＰ型半導体素子９３およびＮ型半導体素子９４の導電部材９５側の第１の面９１が吸熱すると共に電極端子９６，９７側の第２の面９２が放熱する。したがって、第２の熱電変換素子９０は、Ｎ型半導体素子９４側の電極９７が正極となるよう直流電流を流すことにより、導電部材９５側の第１の面９１を冷却することができる。

また、第２の熱電変換素子９０は、図５（ｂ）に示されるように、Ｐ型半導体素子９３およびＮ型半導体素子９４の両電極９６，９７間に、直流電源９８の極性を切り替えることによってＰ型半導体素子９３側の電極９６が正極となり、Ｎ型半導体素子９４側の電極９７が負極となるよう直流電流を流すと、ペルチェ効果によりＰ型半導体素子９３およびＮ型半導体素子９４の電極端子９６，９７側の第２の面９２が吸熱すると共に、Ｐ型半導体素子９３およびＮ型半導体素子９４の導電部材９５側の第１の面９１が放熱する。したがって、第２の熱電変換素子９０は、Ｐ型半導体素子９３側の電極９６が正極となるよう直流電流を流すことにより、導電部材９５側の第１の面９１を加熱することができる。

なお、第１及び第２の熱電変換素子８０，９０は、複数の熱電変換素子８０，９０からなるものであっても勿論良い。

そして、第１の熱電変換素子８０及び第２の熱電変換素子９０は、図６に示されるように、上記の如く、第１の熱電変換素子８０の低温側の放熱面８２と第２の熱電変換素子９０の第１の面９１とが、熱伝導性の良好な図示しない絶縁材料を介して接触するよう積層された状態で配置されている。

さらに、第１の熱電変換素子８０の高温側に位置する吸熱面８１には、図３に示されるように、第１の熱電変換素子８０の吸熱面８１の温度を検出する第１の温度検出手段の一例としての第１の温度センサ８９ａが配置されている。一方、第１の熱電変換素子の低温側に位置する放熱面８２には、第１の熱電変換素子８０の放熱面８２の温度を検出する第２の温度検出手段の一例としての第２の温度センサ８９ｂが配置されている。

図７は画像形成装置の電源回路を示すブロック図である。

図において、３００は画像形成装置の電源装置を示すものであり、この電源装置３００には、商用電源３０１（例えばＡＣ１００Ｖ）から電源スイッチ３０２を介して電力が供給される。電源装置３００は、商用電源３０１から供給される電力を第１電圧レベル（例えば、２４Ｖ）の直流電圧に変換する第１低圧電源３０３と、商用電源３０１から供給される電力を第２電圧レベル（例えば、５Ｖ）の直流電圧に変換する第２低圧電源３０４とに接続されている。第１低圧電源３０３は、画像形成部２００及びユーザーインターフェイス部（ＵＩ部）１０１に第１電圧レベル（例えば、２４Ｖ）の直流電圧を供給している。また、第２低圧電源３０４は、制御装置１００に第２電圧レベル（例えば、５Ｖ）の直流電圧を供給している。制御装置１００は、画像形成装置１の動作を制御するＣＰＵ１０２、ＣＰＵ１０２で実行されるプログラムや画像データ等を記憶するハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１０３、インターフェイス部１０４を備える。また、電源装置３００は、制御装置１００からの制御信号に基いて定着装置４０に供給する電力を制御している。

また、第１の熱電変換素子８０は、充電回路３０５を介して蓄電池３０６に接続されている。蓄電池３０６は、第２低圧電源３０４に接続されており、必要に応じて又は第２低圧電源３０４に代わって第２電圧レベルの直流電圧を供給する。一方、第２の熱電変換素子９０は、第２低圧電源３０４に接続されている。第２の熱電変換素子９０への通電は、通電制御手段として機能する制御回路１００によって制御される。制御回路１００は、第１及び第２の温度センサ８９ａ，８９ｂからの温度検出信号に基いて第２の熱電変換素子９０に供給する直流電流の向き及び通電の有無等を切り替える制御を行う。

＜画像形成装置の特徴部分の動作＞
この実施の形態に係る画像形成装置では、次のようにして定着装置４０から放出される熱エネルギーを有効に利用して省エネルギー化が図られている。

画像形成装置１は、画像形成動作（プリント）の要求の指令情報を受けると、上述したように、４つの作像装置１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）、中間転写装置２０、二次転写装置３０、定着装置４０等が始動する。

定着装置４０では、図３に示されるように、加圧ロール４２が図示しない駆動源により矢印方向に沿って回転駆動されるとともに、電源装置３００から加熱ロール４８の内部に配置された加熱源４８１に通電され、加熱ロール４８の表面が予め定められた温度（例えば、１９０℃）に加熱される。加熱ロール４８によって加熱された定着ベルト４６が所要の温度に達すると、定着装置４０の筐体４５の内部に未定着トナー像を保持した記録用紙５が導入口４３を介して導入され、ニップ部Ｎを通過する際に加熱加圧されることによって記録用紙５上にトナー像が定着されて、排出口４４から排出される。なお、複数枚の記録用紙５に連続して画像を形成する場合には、加熱ロール４８が所要の温度に加熱された状態で、ニップ部Ｎを通過する複数枚の記録用紙５に対して加熱加圧する定着動作が連続して実行される。

このとき、加熱ロール４８１から放出される熱エネルギーは、その一部が熱伝導により定着ベルト４６に伝達されるとともに、定着装置筐体４６の内部に放出される。定着装置筐体４６の加熱ロール４８と対向する位置には、第１の熱電変換素子８０がその高温側の吸熱面８１が加熱ロール４８に向けて配置されている。そのため、第１の熱電変換素子８０は、その高温側の吸熱面８１を構成する導電部材８５が加熱ロール４８から放出される熱によって加熱され、温度が次第に上昇する。また、第１の熱電変換素子８０の低温温側の放熱面８２は、第２の熱電変換素子９０の第１の面９１と接触した状態となっている。第２の熱電変換素子９０は、定着装置筐体４６の外部に露出しており、通電されていない状態では、定着装置筐体４６の外部の温度、即ち画像形成装置１の筐体１ａの内部温度（室温）と略等しい温度となっている。

第１の熱電変換素子８０は、図８に示されるように、その高温側の吸熱面８１と低温温側の放熱面８２との温度差に応じて発電量（起電力）が変化する。第１の熱電変換素子８０の発電量は、高温側の吸熱面８１と低温温側の放熱面８２との温度差が大きくなるに伴って増加するが、温度差がある閾値ΔＴ_shに達すると熱電変換特性が飽和し、温度差がある閾値ΔＴ_shを超えると低下する。このように、第１の熱電変換素子８０の発電量は、高温側の吸熱面８１と低温温側の放熱面８２との温度差が閾値Ｔ_sh以下の場合、温度差の上昇に伴って増加し、熱電変換効率が向上する。

そこで、この実施の形態では、制御装置１００は、第１及び第２の温度センサ９８ａ，９８ｂからの検出信号に基いて、第１の熱電変換素子８０の高温側の吸熱面８１と低温側の放熱面８２との温度差をモニターし、当該温度差が閾値Ｔ_sh以下であると判定すると、第２低圧電源３０４によって電極端子９７が正極となるよう第２の熱電変換素子９０に直流電流を通電し、第１の熱電変換素子８０の低温側の放熱面８２を第２の熱電変換素子９０の第１の面９１による吸熱作用によって冷却することで、第１の熱電変換素子８０の高温側の吸熱面８１と低温側の放熱面８２との温度差を増大させ、第１の熱電変換素子８０の熱電変換効率を向上させる。

このとき、第２の熱電変換素子９０は、図９に示されるように、第２低圧電源３０４によって直流電流を通電することにより電力を消費する。そのため、制御装置１００は、第１の温度センサ８９ａ及び第２の温度センサ８９ｂによって、第１の熱電変換素子８０の高温側の吸熱面８１と低温側の放熱面８２との温度差（ΔＴ）を検出し、第１の熱電変換素子９０の発電量が第２の熱電変換素子９０の消費電力を上回る第１の温度差（ΔＴ１）に達した場合に、第２の熱電変換素子９０に直流電流を通電し、第１の熱電変換素子８０の低温側の放熱面８２を冷却することにより、第１の熱電変換素子８０の熱電変換効率を向上させる。また、制御装置１００は、第１の温度差（ΔＴ１）未満であると判定した場合、第２の熱電変換素子９０に通電しない。

また、第１熱電変換素子８０の高温側の吸熱面８１の温度が上昇し、第１の熱電変換素子８０の高温側の吸熱面８１と低温側の放熱面８２との温度差が閾値Ｔ_shを超えた場合、制御回路１００は、第２低圧電源により第２の熱電変換素子９０へ直流電流を流す方向を、図５（ｂ）に示されるように切り替える。こうすることによって、第２の熱電変換素子９０は、電極端子９６，９７側の第２の面２から吸熱し、導電部材９５側の第１の面９１から放熱する。そのため、第１熱電変換素子８０の低温側の放熱面８２を第２の熱電変換素子９０によって加熱することで、第１の熱電変換素子８０の高温側の吸熱面８１と低温側の放熱面８２との温度差を閾値Ｔ_shと略等しいか又は閾値Ｔ_shの近傍の値に維持することができ、第１の熱電変換素子８０の熱電変換特性が飽和した状態においても発電効率を高めることが可能となる。

ただし、この場合においても、第２の熱電変換素子９０は、図９に示されるように、第２低圧電源３０４によって直流電流を通電することにより電力を消費する。そのため、制御装置１００は、第１の温度センサ８９ａ及び第２の温度センサ８９ｂによって、第１の熱電変換素子８０の高温側の吸熱面８１と低温側の放熱面８２との温度差（ΔＴ）を検出し、第２の熱電変換素子９０の消費電力が第１の熱電変換素子９０の発電量を超える第２の温度差（ΔＴ２）に達した場合には、第２の熱電変換素子９０への直流電流の通電を停止する。

このように、上記実施の形態では、第１の熱電変換素子８０の低温側の放熱面８２に第２の熱電変換素子９０を配置し、第１の熱電変換素子８０の高温側の吸熱面８１と低温側の放熱面８２との温度差（ΔＴ）に応じて、第１の熱電変換素子８０の低温側の放熱面８２を冷却又は加熱することにより、第１の熱電変換素子８０の発電効率を向上させることができ、第１の熱電変換素子８０の熱電変換特性が飽和した状態においても発電効率を高めることができる。

実施の形態２
図１０はこの発明の実施の形態２を示すものである。
この実施の形態２において、第１の熱電変換素子８０によって発電された電力は、制御装置１００等から構成される負荷へ供給され、第２の熱電変換素子９０へは、蓄電池等からなる充放電デバイス９９によって直流電流が通電されるように構成されている。なお、第２の熱電変換素子９０と充放電デバイス９９との間には、直流電流の向きを切り替える図示しない切り替え回路が接続されており、第２の熱電変換素子９０に通電する直流電流の向きを切り替え可能となっている。

この実施の形態２では、上記実施の形態１と同様に、第１の熱電変換素子８０を発電効率を向上させることができ、負荷に対して安定した電力を供給することが可能となる。また、充放電デバイス９９は、図７に示されるように、第２低圧電源３０４等によって充電される。

この実施の形態２においても、第１の熱電変換素子８０の発電量が第２の熱電変換素子９０の消費電力を常に上回るように、当該第２の熱電変換素子９０への通電が制御される。

１…画像形成装置
４０…定着装置
４８…加熱ロール
８０…第１の熱電変換素子
８１…吸熱面
８２…放熱面
８３…Ｐ型半導体素子
８４…Ｎ型半導体素子
８５…導電部材
８６…電極端子
８７…電極端子
９０…第２の熱電変換素子
９１…吸熱面
９２…放熱面
９３…Ｐ型半導体素子
９４…Ｎ型半導体素子
９５…導電部材
９６…電極端子
９７…電極端子
１００…制御装置
２００…画像形成部

Claims

発熱源からの熱エネルギーを電気エネルギーに変換する第１の熱電変換手段と、
前記第１の熱電変換手段の低温部側に配置され、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する第２の熱電変換手段と、
前記第１の熱電変換手段の低温部を冷却又は加熱するよう前記第２の熱電変換手段への通電を制御する通電制御手段と、
前記第１の熱電変換手段の高温部側及び低温部側の温度を各々検出する第１及び第２の温度検出手段と、
を備え、
前記通電制御手段は、前記第１及び第２の温度検出手段の温度差が閾値以下のとき、前記第２の熱電変換手段への通電を制御して前記第１の熱電変換手段の低温部を冷却し、前記閾値を超えたときは、前記第２の熱電変換手段への通電を制御して前記第１の熱電変換手段の低温部を加熱することを特徴とする電子機器。
前記第２の熱電変換手段への通電は、前記第１の熱電変換手段によって変換される電気エネルギー未満となるよう制御されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
前記記録媒体に形成された画像を加熱することにより定着する定着手段と、
前記定着手段からの熱エネルギーを電気エネルギーに変換する第１の熱電変換手段と、
前記第１の熱電変換手段の低温部側に配置され、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する第２の熱電変換手段と、
前記第１の熱電変換手段の低温部を冷却又は加熱するよう前記第２の熱電変換手段への通電を制御する通電制御手段と、
前記第１の熱電変換手段の高温部側及び低温部側の温度を各々検出する第１及び第２の温度検出手段と、
を備え、
前記通電制御手段は、前記第１及び第２の温度検出手段の温度差が閾値以下のとき、前記第２の熱電変換手段への通電を制御して前記第１の熱電変換手段の低温部を冷却し、前記閾値を超えたときは、前記第２の熱電変換手段への通電を制御して前記第１の熱電変換手段の低温部を加熱することを特徴とする画像形成装置。