JP2005017658A - Fixing device and image forming apparatus using same - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fixing device which converts heat generated by a heater into power and reuses the heat for consumption by the heater and an image forming apparatus using the same. <P>SOLUTION: One end of a thermoelectric transducer 24 is arranged on a ventilation path which processes waste heat, etc. during preheating standby in the vicinity of a fixing roller. Power consumption is reduced and starting time is shortened when the fixing device 20 is started by: converting thermal energy such as the excess heat of a fixing heater 23 into electric energy with the thermoelectric transducer 24; storing the output power of the thermoelectric transducer 24 in a capacitor circuit 35; discharging the capacitor circuit 35 in starting the fixing device 20 for which power is required most; and supplying the power to the fixing heater 23. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒータ等の加熱手段を備えた定着装置と、これを用いる複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フ複写機、ファクシミリ、プリンタ、コピー・ファクシミリ複合機等の画像処理装置には、ＣＰＵ内のマイクロプロセッサ、記録部内の定着器等、それ自身の処理動作を行う際に熱を発生する種々の発熱機器がある。このような発熱機器が発生させた熱は、発熱に伴う装置内部での温度上昇による装置の誤動作を防ぐために、通気孔から装置外へ放出したり、ファンを使用して装置外へ排出したりするようになっているのが一般的である。
【０００３】
このような装置内部で発生する熱は有効的に利用されているとはいえないが、例えば、内部で発生した熱を熱電変換素子により２次電池を充電する構成とすることにより、内部での熱を有効に利用することができると共に、低コスト化も図れる画像処理装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、画像形成装置以外ではあるが、調理物の調理廃熱、マグネトロンの廃熱、ヒータの余剰熱等を電力に変換する熱電変換素子を設けた調理機器が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−６４９４１号公報
【特許文献２】
特開平１０−２０８８７３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、２次電池を充電する構成となり、熱電変換素子より変換された電力を直接再利用できる構成とはなっていない。また、特許文献２に開示されている技術は、熱電変換素子で変換した電力を画像形成に関わる装置に利用する構成とはなっていない。
【０００６】
本発明は、ヒータで発生させた熱を電力に変換してヒータでの消費に再利用することを可能にした定着装置と、これを用いた画像処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る定着装置は、上記目的を達成するために、ヒータ等の加熱手段を備えた定着装置において、上記ヒータの余剰熱及び廃熱等を電力に変換する熱電変換手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
同請求項２に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１の定着装置において、上記熱電変換手段の出力電力を蓄積する蓄電装置を備えることを特徴とする。
【０００９】
同請求項３に係るものは、上記目的を達成するために、請求項２の定着装置において、上記熱電変換手段の出力電力の供給先を上記ヒータまたは上記蓄電装置に切り換えるための切り換え手段を有することを特徴とする。
【００１０】
同請求項４に係るものは、上記目的を達成するために、請求項３の定着装置において、上記蓄電装置に上記熱電変換手段及び商用電源のいずれか一方または双方から充電可能としてなることを特徴とする。
【００１１】
同請求項５に係るものは、上記目的を達成するために、請求項３または４の定着装置において、上記蓄電装置に蓄積した電力を起動時に放電して上記ヒータに供給するための制御手段を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項６に係る画像形成装置は、上記目的を達成するために、請求項１ないし５のいずれかの定着装置を搭載してなることを特徴とする。
【００１３】
同請求項７に係るものは、上記目的を達成するために、ヒータ等の加熱手段を備えた定着装置の近傍に上記ヒータの余剰熱及び廃熱等を電力に変換する熱電変換手段を設けてなることを特徴とする。
【００１４】
同請求項８に係るものは、上記目的を達成するために、請求項７の画像形成装置において、上記熱電変換手段の出力電力を蓄積する蓄電装置を備えることを特徴とする。
【００１５】
同請求項９に係るものは、上記目的を達成するために、請求項８の画像形成装置において、上記熱電変換手段の出力電力の供給先を上記ヒータまたは上記蓄電装置に切り換えるための切り換え手段を有することを特徴とする。
【００１６】
同請求項１０に係るものは、上記目的を達成するために、請求項９の画像形成装置において、上記蓄電装置に上記熱電変換手段及び商用電源のいずれか一方または双方から充電可能としてなることを特徴とする。
【００１７】
同請求項１１に係るものは、上記目的を達成するために、請求項９または１０の画像形成装置において、上記蓄電装置に蓄積した電力を起動時に放電して上記ヒータに供給するための制御手段を有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
まず本発明を適用する画像形成装置の構成、動作を説明する。図１は本発明に係る電子写真方式の画像形成装置の要部の概略構成を示す断面図である。図１において、像担持体である感光体１を図中の矢印方向（反時計回り）に回転駆動し、帯電ローラ２により表面を一様に帯電させる。その後、帯電させた感光体１の表面を図示しない露光部からの原稿像の露光あるいは図示しない光書き込み装置からのレーザ光Ｌによる光書き込み等により像露光し、感光体１上に静電潜像を形成する。
【００１９】
現像装置３内には、現像剤４が入っている。本実施形態では現像剤４には、キャリアと呼ばれる磁性粉と非磁性のトナーの混合体である２成分系現像剤を用いるものとして説明するが、本発明はこれに限定されない。現像剤４を撹拌すると、摩擦帯電によりトナーが帯電する。現像装置３の感光体１との対向位置には、内部に複数の磁石あるいは複数の磁極を有するマグネットローラを配設した現像スリーブ５が配してある。現像剤４は、磁力により現像スリーブ５上に担持され、感光体１との対向位置に搬送され、感光体１上の静電潜像をトナーで現像する。
【００２０】
感光体１の回転方向で現像装置３の下流側には転写ベルト６が配設してある。この転写ベルト６は、駆動ローラと従動ローラに張架してあって図中の矢印方向に回動駆動する。また、転写ベルト６は図示しない接離機構により感光体１に対して接離可能に設けてあり、転写時には感光体１に接触してニップ部を形成し、転写紙Ｓを搬送する。転写ベルト６の裏面側にはバイアスローラ６ａを介して図示しない電源によりトナーと逆極性の電圧（転写出力）が印加してある。
【００２１】
図示しない給紙部から搬送した転写紙Ｓは、感光体１への作像タイミングに合わせてレジストローラ７により感光体１と転写ベルト６のニップ部に給紙して感光体１と転写ベルト６の間に挾み、転写ベルト６と感光体１間の電界により感光体１上に現像したトナー像を転写紙Ｓ上に転写する。図中８は、トナー像の転写後に感光体１に残留したトナーを除去するクリーニングブレード、９は、転写ベルト６に残留したトナーを除去するクリーニングブレードである。
【００２２】
定着装置２０は、定着ローラ２１と加圧ローラ２２からなり、定着ローラ２１は定着ヒータ２３を内蔵し、この定着ヒータ２３によって加熱されるようになっている。図中２４は熱電変換素子で、定着ローラ２１の廃熱、定着ヒータ２３の余剰熱等を電力に変換できるように、定着装置２０内へ一端部を臨ませて設けてある。
【００２３】
具体的には図１のように、熱電変換素子２４は、定着ローラ２１の近傍で予熱待機時における廃熱等を処理する通風経路上にその一端を配置し、冷却風の吸入口や発熱部位から十分離し、常温を維持できる部位にその他端を配置することにより温度差を得るように設けることが好ましいが、上述の温度差を得られれば熱電変換素子２４を全体的に定着装置２０の内側にあるいは外側に設けてもよい。またいわゆる熱電変換素子以外でも熱電変換が可能な手段であれば採用できる。
【００２４】
トナー像を転写した転写紙Ｓを転写ベルト６により搬送し、上述の構成の定着装置２０の定着ローラ２１と加圧ローラ２２の間に通す。その際、定着ヒータ２３で加熱された定着ローラ２１から受ける熱により、トナー像が転写紙Ｓ上に熱溶着される。像定着後の転写紙Ｓは、図示しない排紙部に排紙する。
【００２５】
図２は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の要部のブロック図である。図中３１は商用電源、バッテリー等の主電源であり、通常、家庭用１００Ｖ電源である。この主電源３１から、低出力変換手段である第１電源回路部３２と、第１スイッチング回路３３を経由して高出力変換手段である第２電源回路部３４へ電力を供給する。第１電源回路部３２は、制御回路３７へ駆動電力を供給し、第２電源回路部３４は、定着ヒータ２３に電力を供給する。したがって定着ヒータ２３は主に第２電源回路部３４からの電力供給により発熱するが、本実施形態では、熱電変換素子２４から第２スイッチング回路３６を介して直接に電力供給を受け得るようになっており、熱電変換素子２４の出力電力を定着ヒータ２３の消費電力に用いることを可能としてある。第１スイッチング回路３３と第２スイッチング回路３６の制御は種々公知の手段により適宜行えばよいが、定着ヒータ２３への電源供給はいずれか一方からのみとしても、あるいは双方から行えるようにしても、いずれでもよい。
【００２６】
また本実施形態装置は、蓄電回路３５を備えている。蓄電回路３５は、例えば充放電可能なキャパシタを有する。キャパシタとしては、例えば８０Ｆ程度の静電容量を有するキャパシタを使用してもよいが、電気二重層キャパシタと称される２０００Ｆ程度以上の静電容量を有し、数秒から数１０秒の電力供給には十分な容量を備えているものが適する。すなわち電気二重層キャパシタ等のキャパシタは、誘電体がなく、個体電極と溶液界面にできるイオンまたは溶媒分子の電荷が集中した電気二重層のイオン吸着層の吸、脱着反応（充、放電）を利用するもので、二次電池とは異なり化学反応を伴わないために、充電時間が短いこと、繰り返し充放電に強くて寿命が長いこと、大電力を短時間で放電可能であること、充電し続けても安全性が高いこと、メンテナンスの必要がないこと、環境にやさしいこと、充放電効率が高いこと等の優れた特徴を有するためである。
【００２７】
二次電池として一般的なニッケル−カドミウム電池等を用いてもよいが、これらは急速充電を行っても数時間の時間を要するのに対し、キャパシタを用いた補助電源では数分程度の急速な充電が可能であり、従って、頻繁に充放電可能であるため、同一時間内で比較したときに補助電源として加熱の回数を増すことができる。またニッケル−カドミウム電池は充放電の繰り返し回数が５００から１０００回であるため加熱用補助電源としては寿命が短く、交換の手間やコストが問題となるのに対し、キャパシタは桁違いの寿命を有し、繰り返しの充放電による劣化も少ない。従って、待機時の非加熱動作と稼動時の加熱動作を繰り返す画像形成装置における定着装置の加熱装置等には、特に有利である。また、鉛蓄電池のように液交換や補充なども必要ないため、メンテナンスがほとんど要らない。さらに、二次電池は蓄えた電力を一気に放電することができないので、加熱部が低温からの立ち上げ時に大電力を供給できず、立ち上げ時間の短縮には高い効果を望むことはできないのに対し、キャパシタを用いた補助電源は、大電力を数秒で放電可能であるので、立ち上げ時間の短縮に威力を発揮する。また、二次電池は化学反応を利用しているため、最大容量まで充電した後、放電の必要が無い場合、充電回路に接続しつづけると、化学反応によるガスなどにより容器が膨張して破裂することもあり得るのに対し、キャパシタを用いた補助電源は化学反応ではなく物理現象を利用しているので、ガスの発生などは無く、充電しつづけても安全であり、従って、フロート状態のモードを設けなくて良い。近年キャパシタにも多量の電気エネルギーを蓄えることができるものが開発されてきており、電気自動車などへの採用も検討されている。最近では静電容量が数万Ｆ、エネルギー密度が十数Ｗｈ／ｌという大容量のものも開発され、一層の大容量化が図られつつある。
【００２８】
上述のような構成の蓄電回路３５は、第１電源回路部３２及び制御回路３７を介して主電源３１から充電されるように接続してあるとともに、第２スイッチング回路３６を介して熱電変換素子２４から電力供給を受けて充電され得るようにも接続してあり、さらに制御回路３７からの制御により放電して定着ヒータ２３に対して電力供給するようになっている。なお、蓄電回路３５を主電源３１と熱電変換素子２４のいずれか一方のみから充電するように制御しても、あるいは双方から充電し得るように制御してもいずれでもよいことはもちろんである。
【００２９】
すなわち、従来利用していなかった定着ヒータ２３の余剰熱等の熱エネルギーを熱電変換素子２４にて電気エネルギーに変換し、熱電変換素子２４の出力電力を蓄電回路３５に蓄積し、最も電力が必要となる定着装置２０の起動時に蓄電回路３５を放電させ、その電力を定着ヒータ２３に供給することで、定着装置２０の起動時の消費電力の低減、立ち上げ時間の短縮を可能としている。
【００３０】
なお以上のように熱電変換素子２４の出力電力を定着ヒータ２３に利用することで、熱電変換素子２４から得られる電力を無駄なく有効利用することができ、定着装置の消費電力を低減することができることはもちろんであるが、熱電変換素子２４の出力電力を、制御回路３７や操作部３８その他に利用しても同様である。また定着装置２０における定着ローラ２１の廃熱や定着ヒータ２３の余剰熱等だけでなく、画像形成装置内の熱を発生する機器についても同様に構成することが可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係る定着装置及びこれを用いた画像形成装置は、以上説明してきたように、装置内で発生する熱を熱電変換素子により電力に変換して再使用することにより、廃熱の有効利用によって省エネルギー化できるとともに、ヒータ等の加熱手段の立ち上げ時間の短縮化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子写真方式の画像形成装置の要部の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の要部のブロック図である。
【符号の説明】
１ 感光体
２ 帯電ローラ
３ 現像装置
４ 現像剤
５ 現像スリーブ
６ 転写ベルト
６ａ バイアスローラ
７ レジストローラ
８、９ クリーニングブレード
２０ 定着装置
２１ 定着ローラ
２２ 加圧ローラ
２３ 定着ヒータ
２４ 熱電変換素子
３１ 主電源
３２ 第１電源回路部
３３ 第１スイッチング回路
３４ 第２電源回路部
３５ 蓄電回路
３６ 第２スイッチング回路
３７ 制御回路
３８ 操作部
Ｓ 転写紙[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fixing device provided with heating means such as a heater, and an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer using the same.
[0002]
[Prior art]
Image processing apparatuses such as photocopiers, facsimiles, printers, copier / facsimile multifunction peripherals, etc., generate various heats when performing their own processing operations, such as microprocessors in CPUs and fixing units in recording units. There is equipment. In order to prevent malfunction of the device due to temperature rise inside the device due to heat generation, the heat generated by such a heat generating device can be released from the vents to the outside of the device, or exhausted outside the device using a fan. It is common to do so.
[0003]
The heat generated inside the device cannot be said to be used effectively. For example, the heat generated inside can be recharged by a thermoelectric conversion element to recharge the secondary battery. There has been proposed an image processing apparatus that can effectively use heat and can reduce costs (for example, see Patent Document 1). Moreover, although it is other than an image forming apparatus, the cooking appliance provided with the thermoelectric conversion element which converts the waste heat of cooking, the waste heat of a magnetron, the surplus heat of a heater, etc. into electric power is proposed (for example, patent document 2). reference).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-64941 A [Patent Document 2]
JP-A-10-208873 Publication
[Problems to be solved by the invention]
However, the technique disclosed in Patent Document 1 is configured to charge the secondary battery, and is not configured to directly reuse the power converted by the thermoelectric conversion element. In addition, the technique disclosed in Patent Document 2 is not configured to use power converted by a thermoelectric conversion element for an apparatus related to image formation.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixing device capable of converting heat generated by a heater into electric power and reusing it for consumption by the heater, and an image processing apparatus using the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a fixing device according to a first aspect of the present invention includes a thermoelectric conversion means for converting surplus heat, waste heat, and the like of the heater into electric power in a fixing device including heating means such as a heater. It is characterized by providing.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in order to achieve the above object, the fixing device according to the first aspect includes a power storage device that accumulates output power of the thermoelectric conversion means.
[0009]
According to the third aspect of the present invention, in order to achieve the above object, in the fixing device of the second aspect, the fixing device of the second aspect further includes a switching means for switching the supply destination of the output power of the thermoelectric conversion means to the heater or the power storage device. It is characterized by that.
[0010]
According to the fourth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, in the fixing device of the third aspect, the power storage device can be charged from one or both of the thermoelectric conversion means and the commercial power source. And
[0011]
According to the fifth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, in the fixing device according to the third or fourth aspect, a control means for discharging the electric power stored in the power storage device at startup and supplying the electric power to the heater is provided. It is characterized by having.
[0012]
In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to a sixth aspect of the present invention includes the fixing device according to any one of the first to fifth aspects.
[0013]
According to the seventh aspect of the present invention, in order to achieve the above object, thermoelectric conversion means for converting surplus heat, waste heat, etc. of the heater into electric power is provided in the vicinity of the fixing device having heating means such as a heater. It is characterized by becoming.
[0014]
According to the eighth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, the image forming apparatus according to the seventh aspect of the present invention includes a power storage device that accumulates output power of the thermoelectric conversion means.
[0015]
According to the ninth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, in the image forming apparatus of the eighth aspect, a switching means for switching a supply destination of output power of the thermoelectric conversion means to the heater or the power storage device. It is characterized by having.
[0016]
According to the tenth aspect of the invention, in order to achieve the above object, in the image forming apparatus of the ninth aspect, the power storage device can be charged from one or both of the thermoelectric conversion means and the commercial power source. Features.
[0017]
According to the eleventh aspect of the present invention, in order to achieve the above object, in the image forming apparatus according to the ninth or tenth aspect, the control means for discharging the electric power stored in the power storage device at the start-up and supplying the electric power to the heater. It is characterized by having.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, the configuration and operation of an image forming apparatus to which the present invention is applied will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a main part of an electrophotographic image forming apparatus according to the present invention. In FIG. 1, a photosensitive member 1 that is an image carrier is rotationally driven in the direction of an arrow (counterclockwise) in the figure, and the surface is uniformly charged by a charging roller 2. Thereafter, the surface of the charged photoconductor 1 is exposed by exposure of an original image from an exposure unit (not shown) or optical writing with a laser beam L from an optical writing device (not shown), and an electrostatic latent image is formed on the photoconductor 1. Form.
[0019]
A developer 4 is contained in the developing device 3. In the present embodiment, the developer 4 is described as using a two-component developer that is a mixture of magnetic powder called a carrier and nonmagnetic toner, but the present invention is not limited to this. When the developer 4 is stirred, the toner is charged by frictional charging. A developing sleeve 5 having a plurality of magnets or a magnet roller having a plurality of magnetic poles disposed therein is disposed at a position facing the photoreceptor 1 of the developing device 3. The developer 4 is carried on the developing sleeve 5 by a magnetic force, conveyed to a position facing the photoconductor 1, and develops the electrostatic latent image on the photoconductor 1 with toner.
[0020]
A transfer belt 6 is disposed on the downstream side of the developing device 3 in the rotation direction of the photosensitive member 1. This transfer belt 6 is stretched around a driving roller and a driven roller, and is driven to rotate in the direction of the arrow in the figure. Further, the transfer belt 6 is provided so as to be able to come into contact with and separate from the photoreceptor 1 by a contact / separation mechanism (not shown). A voltage (transfer output) having a polarity opposite to that of the toner is applied to the back side of the transfer belt 6 by a power source (not shown) via a bias roller 6a.
[0021]
A transfer sheet S conveyed from a paper feeding unit (not shown) is fed to a nip portion between the photoconductor 1 and the transfer belt 6 by a registration roller 7 in accordance with the timing of image formation on the photoconductor 1 and the photoconductor 1 and the transfer belt 6. The toner image developed on the photoreceptor 1 is transferred onto the transfer paper S by the electric field between the transfer belt 6 and the photoreceptor 1. In the figure, reference numeral 8 denotes a cleaning blade for removing toner remaining on the photosensitive member 1 after transfer of the toner image, and reference numeral 9 denotes a cleaning blade for removing toner remaining on the transfer belt 6.
[0022]
The fixing device 20 includes a fixing roller 21 and a pressure roller 22. The fixing roller 21 includes a fixing heater 23 and is heated by the fixing heater 23. In the figure, reference numeral 24 denotes a thermoelectric conversion element, which is provided with one end facing into the fixing device 20 so that waste heat of the fixing roller 21, excess heat of the fixing heater 23, and the like can be converted into electric power.
[0023]
Specifically, as shown in FIG. 1, one end of the thermoelectric conversion element 24 is disposed on the ventilation path for processing waste heat or the like during the preheating standby in the vicinity of the fixing roller 21, and a cooling air inlet or a heat generating part is disposed. It is preferable to provide a temperature difference by disposing the other end in a portion that can be kept at room temperature, but if the above temperature difference is obtained, the thermoelectric conversion element 24 is entirely disposed inside the fixing device 20. Alternatively, it may be provided outside. Any means other than so-called thermoelectric conversion elements that can perform thermoelectric conversion can be used.
[0024]
The transfer sheet S on which the toner image is transferred is conveyed by the transfer belt 6 and passed between the fixing roller 21 and the pressure roller 22 of the fixing device 20 having the above-described configuration. At that time, the toner image is thermally welded onto the transfer paper S by heat received from the fixing roller 21 heated by the fixing heater 23. The transfer sheet S after image fixing is discharged to a paper discharge section (not shown).
[0025]
FIG. 2 is a block diagram of a main part of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 31 denotes a main power source such as a commercial power source or a battery, which is usually a household 100V power source. Electric power is supplied from the main power supply 31 to the first power supply circuit unit 32 which is a low output conversion unit and the second power supply circuit unit 34 which is a high output conversion unit via the first switching circuit 33. The first power supply circuit unit 32 supplies driving power to the control circuit 37, and the second power supply circuit unit 34 supplies power to the fixing heater 23. Accordingly, although the fixing heater 23 generates heat mainly by supplying power from the second power supply circuit unit 34, in the present embodiment, power can be directly supplied from the thermoelectric conversion element 24 via the second switching circuit 36. Therefore, the output power of the thermoelectric conversion element 24 can be used for the power consumption of the fixing heater 23. Control of the first switching circuit 33 and the second switching circuit 36 may be appropriately performed by various known means. However, the power supply to the fixing heater 23 may be performed from either one or both. Either is acceptable.
[0026]
In addition, the apparatus according to the present embodiment includes a power storage circuit 35. The power storage circuit 35 includes a chargeable / dischargeable capacitor, for example. For example, a capacitor having a capacitance of about 80 F may be used as the capacitor, but it has a capacitance of about 2000 F or more called an electric double layer capacitor and can supply power for several seconds to several tens of seconds. The one with sufficient capacity is suitable. In other words, capacitors such as electric double layer capacitors use the absorption and desorption reactions (charging and discharging) of the ion adsorbing layer of the electric double layer where there is no dielectric and the charge of ions or solvent molecules formed at the solid electrode and solution interface is concentrated. Unlike secondary batteries, it does not involve a chemical reaction, so it has a short charge time, is strong against repeated charge and discharge, has a long life, can discharge high power in a short time, and continues to charge. This is because they have excellent characteristics such as high safety, no maintenance, environmental friendliness, and high charge / discharge efficiency.
[0027]
A general nickel-cadmium battery or the like may be used as a secondary battery. However, these require several hours even if quick charging is performed, whereas an auxiliary power source using a capacitor has a rapid speed of about several minutes. Charging is possible, and therefore charging and discharging can be performed frequently. Therefore, when compared within the same time, the number of times of heating can be increased as an auxiliary power source. Nickel-cadmium batteries have 500 to 1000 charge / discharge cycles, so they have a short life as an auxiliary power source for heating, and replacement and cost are problematic, whereas capacitors have an order of magnitude longer life. In addition, there is little deterioration due to repeated charge and discharge. Therefore, it is particularly advantageous for a heating device of a fixing device in an image forming apparatus that repeats a non-heating operation during standby and a heating operation during operation. In addition, unlike lead-acid batteries, there is no need for liquid replacement or replenishment, so almost no maintenance is required. In addition, since the secondary battery cannot discharge the stored power at once, the heating unit cannot supply a large amount of power when starting up from a low temperature, and a high effect cannot be expected to shorten the start-up time. On the other hand, an auxiliary power source using a capacitor can discharge a large amount of power in a few seconds, and is therefore effective in shortening the startup time. In addition, since the secondary battery uses a chemical reaction, if there is no need for discharging after charging to the maximum capacity, the container expands and bursts due to the gas from the chemical reaction, etc., if connected to the charging circuit. On the other hand, the auxiliary power supply using a capacitor uses a physical phenomenon rather than a chemical reaction, so there is no gas generation and it is safe to continue charging. It is not necessary to provide. In recent years, capacitors capable of storing a large amount of electric energy have been developed, and their use in electric vehicles and the like is also being studied. Recently, a large capacity having an electrostatic capacity of tens of thousands of F and an energy density of several tens of Wh / l has been developed, and the capacity is being further increased.
[0028]
The power storage circuit 35 configured as described above is connected to be charged from the main power supply 31 via the first power supply circuit section 32 and the control circuit 37, and is connected to the thermoelectric conversion element via the second switching circuit 36. The power supply 24 is also connected so that it can be charged, and is further discharged by control from the control circuit 37 to supply power to the fixing heater 23. It goes without saying that the storage circuit 35 may be controlled to be charged from only one of the main power supply 31 and the thermoelectric conversion element 24 or may be controlled to be charged from both.
[0029]
That is, heat energy such as excess heat of the fixing heater 23 that has not been conventionally used is converted into electrical energy by the thermoelectric conversion element 24, and output power of the thermoelectric conversion element 24 is accumulated in the storage circuit 35, and the most power is required. When the fixing device 20 is started, the power storage circuit 35 is discharged and the electric power is supplied to the fixing heater 23, so that it is possible to reduce power consumption and start-up time when the fixing device 20 is started.
[0030]
As described above, by using the output power of the thermoelectric conversion element 24 for the fixing heater 23, the power obtained from the thermoelectric conversion element 24 can be effectively used without waste, and the power consumption of the fixing device can be reduced. Of course, the same applies to the case where the output power of the thermoelectric conversion element 24 is used for the control circuit 37, the operation unit 38, and the like. In addition to the waste heat of the fixing roller 21 and the excess heat of the fixing heater 23 in the fixing device 20, it is possible to similarly configure devices that generate heat in the image forming apparatus.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, the fixing device according to the present invention and the image forming apparatus using the fixing device effectively use waste heat by converting the heat generated in the device into electric power by a thermoelectric conversion element and reusing it. This can save energy and shorten the startup time of heating means such as a heater.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a main part of an electrophotographic image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a main part of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photoconductor 2 Charging roller 3 Developing device 4 Developer 5 Developing sleeve 6 Transfer belt 6a Bias roller 7 Registration roller 8, 9 Cleaning blade 20 Fixing device 21 Fixing roller 22 Pressure roller 23 Fixing heater 24 Thermoelectric conversion element 31 Main power supply 32 First power supply circuit unit 33 First switching circuit 34 Second power supply circuit unit 35 Power storage circuit 36 Second switching circuit 37 Control circuit 38 Operation unit S Transfer sheet

Claims (11)

ヒータ等の加熱手段を備えた定着装置において、上記ヒータの余剰熱及び廃熱等を電力に変換する熱電変換手段を備えることを特徴とする定着装置。A fixing device comprising heating means such as a heater, comprising: thermoelectric conversion means for converting surplus heat and waste heat of the heater into electric power. 請求項１の定着装置において、上記熱電変換手段の出力電力を蓄積する蓄電装置を備えることを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 1, further comprising a power storage device that accumulates output power of the thermoelectric conversion unit. 請求項２の定着装置において、上記熱電変換手段の出力電力の供給先を上記ヒータまたは上記蓄電装置に切り換えるための切り換え手段を有することを特徴とする定着装置。3. The fixing device according to claim 2, further comprising switching means for switching a supply destination of output power of the thermoelectric conversion means to the heater or the power storage device. 請求項３の定着装置において、上記蓄電装置に上記熱電変換手段及び商用電源のいずれか一方または双方から充電可能としてなることを特徴とする定着装置。The fixing device according to claim 3, wherein the power storage device can be charged from one or both of the thermoelectric conversion means and a commercial power source. 請求項３または４の定着装置において、上記蓄電装置に蓄積した電力を起動時に放電して上記ヒータに供給するための制御手段を有することを特徴とする定着装置。5. The fixing device according to claim 3, further comprising control means for discharging the electric power stored in the power storage device at startup and supplying the electric power to the heater. 請求項１ないし５のいずれかの定着装置を搭載してなることを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1. ヒータ等の加熱手段を備えた定着装置の近傍に上記ヒータの余剰熱及び廃熱等を電力に変換する熱電変換手段を設けてなることを特徴とする画像処理装置。An image processing apparatus comprising thermoelectric conversion means for converting surplus heat, waste heat, and the like of the heater into electric power in the vicinity of a fixing device having heating means such as a heater. 請求項７の画像形成装置において、上記熱電変換手段の出力電力を蓄積する蓄電装置を備えることを特徴とする画像形成装置。8. The image forming apparatus according to claim 7, further comprising a power storage device that accumulates output power of the thermoelectric conversion unit. 請求項８の画像形成装置において、上記熱電変換手段の出力電力の供給先を上記ヒータまたは上記蓄電装置に切り換えるための切り換え手段を有することを特徴とする画像形成装置。9. The image forming apparatus according to claim 8, further comprising switching means for switching the output power supply destination of the thermoelectric conversion means to the heater or the power storage device. 請求項９の画像形成装置において、上記蓄電装置に上記熱電変換手段及び商用電源のいずれか一方または双方から充電可能としてなることを特徴とする画像形成装置。10. The image forming apparatus according to claim 9, wherein the power storage device can be charged from one or both of the thermoelectric conversion means and a commercial power source. 請求項９または１０の画像形成装置において、上記蓄電装置に蓄積した電力を起動時に放電して上記ヒータに供給するための制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。11. The image forming apparatus according to claim 9, further comprising control means for discharging the electric power stored in the power storage device at startup and supplying the electric power to the heater.

Images