JP2005241660A

JP2005241660A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005241660A
Application number: JP2003423992A
Authority: JP
Inventors: Kazunobu Iritani; 一暢入谷
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】定着部の廃熱を利用した発電電力を安定的に供給でき、且つ、複写ジョブに支障をきたさない画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成動作可能な通常モードと低消費電力モードに切替る電力消費モード切替手段と、用紙に転写されたトナー像を溶融定着する熱定着部７を備えた画像形成装置であって、前記熱定着部７に接触配置される熱発電素子１１１と、前記熱発電素子１１１による発電電力を蓄電する蓄電器１１４を備え、前記通常モードにおいて前記熱発電素子１１１による発電電力により前記蓄電器１１４を充電するとともに、前記低消費電力モードにおいて前記蓄電器１１４に充電された電力を消費する充放電切替手段１０４，１１５，１１６を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成動作可能な通常モードと低消費電力モードに切替る電力消費モード切替手段と、用紙に転写されたトナー像を溶融定着する熱定着部を備えた画像形成装置に関する。

複写機など用紙に転写されたトナー像を溶融定着する熱定着部を備えた画像形成装置では、所定の定着温度を維持するための電力消費量が比較的高く、複写ジョブが要求されない待機時には定着部のヒータなどに対する給電を停止または低下させる低消費電力モードが採用されている。一方、複写ジョブが要求されたときには、電力消費モード切替手段により低消費電力モードから通常モードにモード切替されて、所定の定着温度に維持される。しかしながら定着部で生じる熱はトナーを溶融定着させるために使用されるのみで他に利用されるものではなく、大部分が無駄に廃熱されていることから、熱発電素子を定着部に設けて発電させ、その電力をファンなどの他の電力負荷に供給する技術が提案されていた。
特開平１−２２９２７８号公報

しかし、上述した従来技術によれば、装置の稼動中に発電電力が直接に消費されるものであり、変動の多い発電電力で負荷を駆動すると安定的に駆動することができない虞があり、複写ジョブに支障が生じる虞があるという問題があった。

本発明は、上述の従来欠点に鑑み、定着部の廃熱を利用した発電電力を安定的に供給でき、且つ、複写ジョブに支障をきたさない画像形成装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による画像形成装置の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、画像形成動作可能な通常モードと低消費電力モードに切替る電力消費モード切替手段と、用紙に転写されたトナー像を溶融定着する熱定着部を備えた画像形成装置であって、前記熱定着部に接触配置される熱発電素子と、前記熱発電素子による発電電力を蓄電する蓄電器を備え、前記通常モードにおいて前記熱発電素子による発電電力により前記蓄電器を充電するとともに、前記低消費電力モードにおいて前記蓄電器に充電された電力を消費する充放電切替手段を設けて構成される点にある。

本発明によれば、通常モードにおける装置の稼動時には、発電電力が負荷に直接消費されることなく充電器に充電されるだけであるので、安定した状態で複写ジョブを完結させることができ、低消費電力モードでは蓄電器に充電された電力を消費することにより、負荷を安定駆動することができ、しかも、消費電力の一層の抑制が可能となるのである。

以上説明した通り、本発明によれば、定着部の廃熱を利用した発電電力を安定的に供給でき、且つ、複写ジョブに支障をきたさない画像形成装置を提供することができるようになった。

以下に本発明による画像処理装置の実施の形態を説明する。図１に示すように、画像形成装置の一例であるカラー複写機１は、スキャナ部２、画像処理部３、ＬＳＵ４、画像形成部５、給紙搬送手段６、定着手段７、ＤＦ部８、及び、操作部（図示せず）を備えて構成される。

前記操作部は、当該カラー複写機１の各種ジョブの動作モードを設定するモード設定キーや設定されたジョブを起動するプリントキーなどが配置され、前記モード設定キーによる設定情報などが表示される表示部を備えた操作部（図示せず）を備えて構成される。

前記画像処理部３、ＬＳＵ４、画像形成部５、給紙搬送手段６、定着手段７及びそれらの制御部により、所要の出力画像データに対応するトナー画像を記録紙に形成して出力する画像出力手段が構成される。

前記ＤＦ部８は、原稿トレイ８１に載置された複数枚の原稿８０を１枚ずつスキャナ部２による原稿読取位置に搬送し、読取が終了した原稿を排紙トレイ８２に排出する。

前記スキャナ部２は、原稿に光を照射して反射した光をＲＧＢのフィルタを介してＣＣＤイメージセンサ２１に送り画像情報を電子データに変換する。前記画像処理部３は前記ＣＣＤイメージセンサ２１からの信号を、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、色調補正、その他画像処理を施した出力画像データに加工する部分で、後述のトナー色変換処理も実行する。前記ＬＳＵ４は前記画像処理３からの出力画像データをレーザー光に変換し、感光体ドラム５１に照射する。

前記画像形成部５は、感光体ドラム５１、主帯電部５２、現像部５３、転写ベルト５４、クリーニング部５５、リサイクルトナー補給手段５６、除電ランプ５７とからなり、特に現像部５３はシアン現像器５３１、マゼンタ現像器５３２、イエロー現像器５３３、ブラック現像器５３４の４つの現像器を有している。各現像器には、対応する色のトナーが充填されたトナーカートリッジが着脱自在に取り付けられ、トナーカートリッジから現像器に対してトナーが供給されるように構成される。

前記主帯電器５２は感光体ドラム５１に向かって開口したシールドケース内に５０〜１００μｍの細いタングステン線を感光体ドラム５１の長手方向に張り、これに＋５ＫＶ程度の高圧を印加することにより前記感光体ドラム５１を正帯電させる。帯電した前記感光体ドラム５１の表面にＬＳＵ４が画像データに応じたレーザー光線を照射することにより感光体ドラム５１の表面に静電潜像が形成される。前記感光体ドラム５１のレーザーが照射された部分に前記現像手段５３内で撹拌されてプラス帯電したトナーに現像ローラのバイアス電圧と感光体ドラム表面の電位が作用することによりトナー像が形成され、これを前記転写ベルト５４の表面に転写する。前記感光体ドラム５１上の転写されなかったトナーは次のプロセスであるクリーニング手段５５のゴムブレード５５１により掻き落とされて、表面の残留電位を落して均一にすべく除電ランプ５７により除電されてその後は次の一連のプロセスに備える。

カラー画像出力モードの場合は、上述した帯電、露光、現像、クリーニング、除電の各動作をシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応して行い、それぞれのトナー像が前記転写ベルト５４上で重ねられ、このトナー像が２次転写部（５４１ａ，５４１ｂ）で記録紙に転写される。

モノクロ画像出力モードの場合は前記シアン現像器５３１、マゼンタ現像器５３２、イエロー現像器５３３は作動せず、ブラック現像器５３４のみで出力を行う。

前記給紙搬送手段６は給紙カセット６１１，６１２、給紙ローラ６２１，６２２、垂直搬送路６３、レジストローラ対６４ａ，６４ｂ、搬送ベルト６５からなっている。前記給紙カセット６１１，６１２には複数の記録紙が積載される用紙積載板が設けられ、この用紙積載板がバネ、又はリフトモータなどでリフトアップされることで記録紙の一番上の紙が前記給紙ローラ６２１，６２２に接するように付勢される。前記レジストローラ対６４ａ，６４ｂは搬送されてきた用紙に対する前記転写ベルト５４上のトナー像の転写のタイミングを合わせるためと、用紙先端を整えるために一端用紙を止めてから前記画像形成手段５へ用紙を搬送する役割をもつ。前記搬送ベルト６５は未定着トナーが転写された用紙を前記定着手段７に搬送する。またそれぞれの搬送路にある搬送ローラは適宜必要な本数がレイアウトされている。

前記定着手段７は、第１の熱ローラ７１とその内部の第１のヒータ７１１と、第２の熱ローラ７２その内部の第２のヒータ７２１、定着排出ローラ対７３ａ，７３ｂなどから構成される。前記熱ローラ対７１，７２は熱伝導性のよいアルミなどにフッ素コートを施したものを用い、それぞれ表面に温度検出手段としてのサーミスタ７１２，７２２が設けられ、温度検出手段７１２，７２２による検出温度に基づいて前記二つのヒータ７１１，７２１を制御することにより定着に必要な所定の温度に維持されている。前記第１の熱ローラ７１は前記第２の熱ローラ７２に対向し適当な圧力で接触し、駆動手段（図示していない）により駆動されている。この前記熱ローラ対７１，７２は基材が熱伝導性の良いアルミのローラからなり定着のニップ幅を確保するために周辺は弾性層で覆われている。また図示していないが各ローラに対しては用紙を剥がすための爪部材やクリーニングするローラやウェブを設けてある。さらに、前記熱ローラ対７１，７２に密着するように複数対の熱発電素子１１１が接触配置され、これによる発電電力が後述の蓄電器に蓄えられる。

図２に示すように、前記カラー複写機１の制御部２０は、スキャナ部４により読取られた画像データや図示していない通信ラインから入力された画像データに対する入出力変換処理を実行するメインＣＰＵ２１を有する第一制御部２０ａと、操作部に対するキー入力処理や表示出力処理、及び、画像出力手段による画像形成プロセス動作を制御するシステムＣＰＵ２５を有する第二制御部２０ｂとを備えて構成される。

詳述すると、第一制御部２０ａは、前記画像処理部３を構成するもので、メインＣＰＵ２１の実行プログラムが格納されたＲＯＭ２２と、画像処理のための画像データを格納するＲＡＭ２３と、画像読取装置４により読取られた原稿画像データなどを入力するとともに、メインＣＰＵ２１で処理された出力画像データを前記プロセス処理部のＬＳＵ４などに出力する画像入出力バッファ２４などが内部バス２１ａで接続されて構成される。

第二制御部２０ｂは、システムＣＰＵ２５の実行プログラムが格納されたＲＯＭ２６と、各種のプロセス制御データが格納されるＲＡＭ２７と、第一入出力バッファ２８と第二入出力バッファ２９などが内部バス２５ａで接続されて構成されている。第一入出力バッファ２８は、操作部に設けられたモード設定キーなどからのキー入力データを入力し、表示部に表示情報などを出力したり、ＤＦ部８に対する制御信号を出力する入出力ポートとして機能する。第二入出力バッファ２９には、上述の画像形成部５、給紙搬送手段６、定着手段７など画像形成のためのプロセス処理部に設けられたモータやヒータなどの各種のエレメントに対する駆動信号や、定着手段７の廃熱による発電電力を充電する後述の蓄電器への充電制御信号などが出力される出力ポートと、各エレメントからのプロセスデータなどが入力される入力ポートとして機能する。

前記第二制御部２０ｂは、画像形成動作可能な通常モードと低消費電力モードに切替る電力消費モード切替手段として作動する制御プログラムをＲＯＭ２６に備えてある。電源が投入された直後には、電力消費モード切替手段により通常モードに設定され、定着手段７の定着温度が所定温度に立ち上がった後に画像形成動作可能な通常モードでのスタンバイが完了し、操作部のプリントキーの押圧操作により発生する複写ジョブの要求に応じて所定の複写動作を開始する。通常モードでの待機中に所定時間何ら操作がなされないときには、操作部に対する入出力制御を除き、上述したヒータ７１１，７２１などの電力消費の大きな負荷に対する給電を停止するとともに、第一制御部２０ａに対する給電を停止する（詳述していないが、後述の直流変換手段１０３からの給電を制御するリレー回路を設けてあり、リレー回路は後述の駆動回路１０５により制御されるように構成される。）低消費電力モードに切り替えることにより消費電力の低減を図るように構成される。低消費電力モード時に操作部に何らかの操作入力があれば、それをトリガーとして通常モードに復帰する。

図３に示すように、上述のカラー複写機１は、商用の交流電源から供給される電力により作動するように構成され、トランス１０１により二系統に降圧された交流電源のそれぞれから、ダイオードブリッジ、平滑コンデンサ、安定化電源回路を備えた直流変換手段１０２，１０３によりＤＣ１２Ｖ、ＤＣ３Ｖをそれぞれ出力する直流電源に変換され、一方が前記制御部２０を備えた回路ブロック１０４に給電され、他方がヒータ７１１，７２１やソレノイドなどの駆動回路１０５及び操作部の表示駆動回路１０６に給電される。

また、前記熱ローラ対７１，７２に接触配置された複数対の熱発電素子１１１がスイッチ回路１１２を介して充放電制御回路を備えた蓄電器１１４に接続されている。前記熱発電素子１１１は銅とコンスタンタンからなり、接続部が前記熱ローラ対７１，７２からの廃熱により加熱されることによりゼーベック効果に基づき生じる発電電力を充電器１１４に充電するものである。前記制御部２０は、温度検出手段７１２，７２２による検出温度に基づいて前記二つのヒータ７１１，７２１を半導体リレー回路１０７によりオンオフ制御することにより定着に必要な所定の温度に維持するとともに、前記制御部２０の一部である充放電切替手段（システムＣＰＵ２５とその実行プログラムが格納されたＲＯＭ２６及びスイッチ１１５，１１６により構成される）はスイッチ１１６をオフし、前記検出温度に基づいて前記スイッチ回路１１２を制御して前記複数対の熱発電素子１１１の並列接続数を切り替えて蓄電器１１４に出力する。つまり、検出温度が定着に必要な所定の温度であるか、それより高い温度であるか、低い温度であるかを判断し、所定温度であるときには標準の並列接続数で接続し、高い場合には標準の並列接続数よりも接続数を増やし、低い場合には標準の並列接続数よりも接続数を減らすことにより定着温度の変動に対する悪影響を排除しながら効率的に発電制御するのである。さらに、複写動作中は前記スイッチ回路１１２を制御して全ての接続を切ることで定着温度の変動を回避しつつ、待機中に並列接続数の切替を行なうように制御することも可能である。

このようにして前記通常モードにおいて蓄電器１１４に十分な電力が蓄積された状態で、前記電力消費モード切替手段により低消費電力モードに切替ると、充放電切替手段は、スイッチ１１６をオンするとともにスイッチ１１５をオフして商用電源からの給電を停止し、蓄電器１１４からの給電により操作部の表示を維持する。低消費電力モードで蓄電器１１４の電力容量が下がると、スイッチ１１５及びスイッチ１１６を反転させて商用電源からの給電を再開する。ここで、商用電源からの給電中にスイッチ１１６をオンすることにより商用電源からの充電も可能に構成することもできる。

低消費電力モードにおいて操作部に何らかの入力操作がなされると、電力消費モード切替手段は、駆動回路１０５を介して第一制御部２０ａに対する給電を開始するとともに、ヒータ７１１，７２１に対する通電制御を再開する一方、充放電切替手段は、蓄電器１１４への熱発電素子１１１による充電モードへ切り替える。

上述の実施形態では、熱発電素子の数や並列接続数と温度との関係を具体的には特定していないが、これらは各機種に合わせて適宜設定されるものである。また、図３の電源回路ブロックは概略の構成の一例を示すものであり、このようなブロック構成に限るものでもない。

画像形成装置の概略の構成図画像形成装置の制御部のブロック構成図画像形成装置の電源回路の要部のブロック構成図

符号の説明

７：熱定着部
７１１，７２１：ヒータ
７１２，７２２：温度検出手段（サーミスタ）
１１１：熱発電素子
１１４：蓄電器

Claims

画像形成動作可能な通常モードと低消費電力モードに切替る電力消費モード切替手段と、用紙に転写されたトナー像を溶融定着する熱定着部を備えた画像形成装置であって、
前記熱定着部に接触配置される熱発電素子と、前記熱発電素子による発電電力を蓄電する蓄電器を備え、前記通常モードにおいて前記熱発電素子による発電電力により前記蓄電器を充電するとともに、前記低消費電力モードにおいて前記蓄電器に充電された電力を消費する充放電切替手段を設けて構成される画像形成装置。