JP4445801B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、さらに詳しくは、画像形成装置本体内に設置された加熱された定着ローラ、加圧ローラから輻射される熱及び熱伝達される熱を周辺装置に対し絶縁し、周辺装置への熱影響をなくし、加熱に要する電力を低減するとともに、排出される熱から熱電変換によって電力を回収し、省エネを図るようにした画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile. More specifically, the present invention relates to a heated fixing roller, a heat radiated from a pressure roller, and a heat transferred from the pressure roller. The present invention relates to an image forming apparatus that insulates the peripheral device from heat, eliminates the thermal effect on the peripheral device, reduces power required for heating, collects power from the discharged heat by thermoelectric conversion, and saves energy.
電子写真プロセスを利用した複写機等の画像形成装置は、熱源を有する装置と熱の影響を受けやすい装置を機器本体内に搭載している。前者としては、例えば、ハロゲンランプ等の熱源を有し記録紙に転写された未定着画像を熱源による加熱・加圧により記録紙に定着する定着装置等が知られており、一方、後者としては、例えば、像担持体としての感光体ドラムに対してトナーを転移することで、感光体ドラム上の静電潜像を画像として可視化する現像装置、転写が行われて感光体ドラム上に残留する残留トナーを回収するクリーニング装置(現像剤回収装置)、電子部品を実装した基板、レーザにより感光体ドラムに書き込みを行う書き込みユニット等が知られている。 2. Description of the Related Art An image forming apparatus such as a copying machine using an electrophotographic process has a device having a heat source and a device susceptible to heat mounted in the apparatus main body. As the former, for example, a fixing device that has a heat source such as a halogen lamp and fixes an unfixed image transferred to the recording paper to the recording paper by heating and pressurizing with the heat source is known, while the latter is For example, by transferring toner to a photosensitive drum as an image carrier, a developing device that visualizes an electrostatic latent image on the photosensitive drum as an image, transfer is performed, and remains on the photosensitive drum A cleaning device (developer recovery device) that collects residual toner, a substrate on which electronic components are mounted, a writing unit that writes on a photosensitive drum with a laser, and the like are known.
近年の画像形成装置は、高速化、省スペース化及び小型化が進められており、熱源の高温度化が図られ、また熱源を有する装置と熱の影響を受けやすい装置とが近接して配置されるようになってきている。このため、熱の影響を受けやすい装置が、熱源を有する装置からの排熱の影響を多大に受けることになる。 In recent years, image forming apparatuses have been increased in speed, space-saving, and miniaturization, the temperature of the heat source has been increased, and the apparatus having the heat source and the apparatus that is easily affected by heat are arranged close to each other. It has come to be. For this reason, a device that is easily affected by heat is greatly affected by exhaust heat from a device having a heat source.
例えば、現像装置、クリーニング装置等が熱源に近接する場合は、これら現像装置、クリーニング装置のトナーが固まってしまうという不具合が発生し、また例えば、基板が近接する場合には、装置が誤動作をするといった問題があり、書き込みユニットが近接する場合には、ユニットを構成するフレームにゆがみが発生し良好な書き込みができないといった問題がある。さらに、これら画像機器から排出される熱がオフィスの熱負荷となる等の問題がある。 For example, when a developing device, a cleaning device, or the like is close to a heat source, there is a problem that the toner of the developing device or the cleaning device is hardened. For example, when the substrate is close, the device malfunctions. When the writing units are close to each other, there is a problem in that the frame constituting the unit is distorted and good writing cannot be performed. Furthermore, there is a problem that heat discharged from these image devices becomes a heat load of the office.
前者の問題に対し、特許文献1では、画像支持体上に形成された静電潜像を現像することにより画像支持体上にトナー像を形成し、トナー像を記録媒体上に転写定着する画像形成装置において、画像支持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に転写し、次いで記録媒体を中間転写体に押圧・加熱することにより、中間転写体に転写されたトナー像を記録媒体上に転写と同時に定着するが、中間転写体をペルチェ素子で冷却することによって、熱による画像支持体の損傷を防止している。 With respect to the former problem, Patent Document 1 discloses an image in which a toner image is formed on an image support by developing an electrostatic latent image formed on the image support, and the toner image is transferred and fixed on a recording medium. In the forming apparatus, the toner image formed on the image support is transferred onto the intermediate transfer member, and then the recording medium is pressed against the intermediate transfer member to heat the toner image transferred to the intermediate transfer member. The image is fixed simultaneously with the transfer, but the intermediate transfer member is cooled by a Peltier element to prevent damage to the image support due to heat.
また、特許文献2では、画像形成装置において、熱の影響を受けやすい第1の装置(クリーニング装置)と熱源(定着装置)との間に配置した熱移動素子(ペルチェ素子)により第1の装置の熱を吸熱する一方で、この吸熱した熱を第2の装置に排熱し、第1の装置を冷却するとともに、第2の装置を保温するように構成し、熱源の省エネを達成しつつ、第1の装置の温度上昇を防止している。 Further, in Patent Document 2, in the image forming apparatus, the first apparatus is configured by a heat transfer element (Peltier element) disposed between a first apparatus (cleaning apparatus) that is easily affected by heat and a heat source (fixing apparatus). While absorbing the heat of the heat, the heat absorbed is exhausted to the second device, the first device is cooled, and the second device is kept warm, while achieving energy saving of the heat source, The temperature rise of the first device is prevented.
また、特許文献3では、トナーにより画像形成された未定着の記録紙を熱定着する方法において、加熱ローラ等が搬送ベルトと圧接するニップ部と、圧接後にトナー画像面と接する搬送ベルトをペルチェ素子で冷却し、トナー溶融後に冷却することで、離型用オイル等を塗布せずとも、オフセットが生じることなく定着ができるようにしている。 Further, in Patent Document 3, in a method of thermally fixing an unfixed recording sheet on which an image is formed with toner, a nip portion where a heating roller or the like comes into pressure contact with the conveyance belt, and a conveyance belt which comes into contact with the toner image surface after pressure contact are connected to a Peltier element. In this case, the toner is cooled after the toner is melted, so that fixing can be performed without causing an offset without applying release oil or the like.
また、以上のような従来例以外にも次のような画像形成装置が知られており、この画像形成装置は画像形成装置本体の発熱部及び付属装置の発熱部に隣接して熱電変換装置が設けられた構成であり、発熱部としては例えば定着装置が例示される。また、集熱装置を発熱部に隣接して設け、集熱装置に隣接して熱電変換装置を設けている。定着動作の有無で、前記熱電変換装置あるいは集熱装置が隣接したり、しなかったりするものである。また、前記熱電変換装置あるいは集熱装置を定着装置の外側に設けている。さらに、熱から変換した電気エネルギーを画像形成装置及び付属装置の駆動電力として供給する電力供給装置を設け、電気エネルギーを蓄電する装置を設けている。 In addition to the conventional examples as described above, the following image forming apparatus is known, and this image forming apparatus has a thermoelectric conversion device adjacent to the heat generating portion of the image forming apparatus main body and the heat generating portion of the accessory device. For example, a fixing device is exemplified as the heat generating portion. Further, the heat collecting device is provided adjacent to the heat generating portion, and the thermoelectric conversion device is provided adjacent to the heat collecting device. Depending on the presence or absence of the fixing operation, the thermoelectric conversion device or the heat collecting device may or may not be adjacent. Further, the thermoelectric conversion device or the heat collecting device is provided outside the fixing device. Furthermore, a power supply device that supplies electrical energy converted from heat as drive power for the image forming apparatus and the accessory device is provided, and a device that stores the electrical energy is provided.
以上のように各種の従来例が知られているが、熱伝達や輻射熱等で定着装置から損失する熱エネルギーを少なくしようとするものはなく、また、機器本体内から発生する熱を再利用するという技術の開発は行われていないのが現状である。 As described above, various conventional examples are known, but there is no one that tries to reduce the heat energy lost from the fixing device due to heat transfer or radiant heat, and the heat generated from the inside of the apparatus is reused. Currently, no technology has been developed.
本発明は、画像形成装置内の加熱された定着ローラ、加圧ローラからの輻射熱及び熱伝達される熱を絶縁し周辺装置への熱影響を少なくし、かつ、加熱の省電力化を図るようにしたものである。また、完全な熱絶縁装置にするには、コスト、装置寸法ともに大掛かりなものとなるため、現実的な価格、大きさとなるようにしたものである。そして、この場合、わずかに外部に伝達され、漏れる熱エネルギーを電気に変換する熱電変換素子を設けた点が大きく異なる。 The present invention insulates the radiant heat and heat transferred from the heated fixing roller and pressure roller in the image forming apparatus to reduce the thermal influence on the peripheral device, and to save power in heating. It is a thing. Further, since a cost and a size of the apparatus are large for making a complete thermal insulation apparatus, a realistic price and size are achieved. And in this case, the point which provided the thermoelectric conversion element which is slightly transmitted outside and converts the thermal energy which leaks into electricity differs greatly.
また、異なる従来例では、高温度及び低温度の排熱の熱電変換として、第1、第2、第3の熱電変換装置を機器本体内に具備し、定着手段を囲むように集熱板と熱電半導体素子とヒートパイプからなる第1の熱電変換装置を設けている。本発明は、画像形成装置内の加熱された定着ローラ、加圧ローラからの輻射熱及び定着装置を構成する部品を通して外部へ熱伝達される熱を絶縁し、周辺装置への熱影響を少なくし、かつ、加熱の省電力化を図り、また、外部に漏れる低温度の熱エネルギーを電力に変換する熱電変換素子を設けた点が大きく異なる。
本発明は、前記した従来例の実情に鑑みなされたもので、熱源を内蔵する定着装置を絶縁部材で包囲することにより、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の定着装置において、画像形成装置内に設置された定着装置から熱伝達される熱を熱の影響を受ける周辺装置から絶縁し、周辺装置への熱影響をなくし、定着装置への投入電力の低電力化を可能とする画像形成装置を提供することを目的とする。
また、画像形成装置の定着装置から排出される熱を熱電変換装置を利用して電力に変換し、他の周辺機器駆動用に再利用して、省エネルギー性の高い画像形成装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the actual situation of the above-described conventional example. By surrounding the fixing device having a built-in heat source with an insulating member, image forming can be performed in the fixing device of an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine. Image that insulates the heat transferred from the fixing device installed in the device from the peripheral device affected by the heat, eliminates the thermal effect on the peripheral device, and reduces the input power to the fixing device An object is to provide a forming apparatus.
Also, to provide an image forming apparatus with high energy saving by converting heat discharged from the fixing device of the image forming apparatus into electric power using a thermoelectric conversion device and reusing it for driving other peripheral devices. Objective.
請求項1の発明は、記録紙を給紙する給紙搬送手段と、前記記録紙に未定着画像を形成する未定着画像形成手段と、前記未定着画像を熱により定着する定着手段と、該定着手段によって画像が定着された記録紙を排紙する排紙搬送手段を備えた画像形成装置において、前記定着手段を断熱部材で包囲すると共に、前記断熱部材は、金属上に高分子材料樹脂層を形成した1組の金属−樹脂層からなる断熱体を、前記樹脂層同士を内側にして貼り合わせた多層構造としたことを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a paper feeding / conveying means for feeding recording paper, an unfixed image forming means for forming an unfixed image on the recording paper, a fixing means for fixing the unfixed image by heat, In an image forming apparatus including a discharge conveyance unit that discharges a recording sheet on which an image is fixed by a fixing unit, the fixing unit is surrounded by a heat insulating member, and the heat insulating member is formed of a polymer material resin layer on a metal. A heat insulating body made of a pair of metal-resin layers formed with a multi-layer structure in which the resin layers are bonded to each other inside .
請求項2の発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、前記発熱体を有する手段は、定着ローラと加圧ローラからなる定着手段であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the means having the heating element is a fixing means comprising a fixing roller and a pressure roller.
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の画像形成装置において、前記断熱部材は、表面に熱電変換素子を有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect , the heat insulating member has a thermoelectric conversion element on a surface thereof.
請求項4記載の発明は、請求項3に記載の画像形成装置において、前記熱電変換素子は、その放熱部にヒートシンクを有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the third aspect , the thermoelectric conversion element has a heat sink in a heat radiating portion thereof.
請求項5記載の発明は、請求項3または4に記載の画像形成装置において、前記熱電変換装置により熱電変換した電力を蓄電する蓄電装置を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the third or fourth aspect of the present invention, the image forming apparatus includes a power storage device that stores electric power converted thermoelectrically by the thermoelectric conversion device.
請求項1、2の発明の効果は、記録紙を給紙部から搬送する給紙搬送手段と、記録紙に未定着画像を形成する未定着画像形性手段と、未定着画像を熱により定着する定着手段と、定着手段によって画像が定着された記録紙を搬送する排紙搬送手段とを備えた画像形成装置において、定着手段を断熱部材で包囲したことで、定着手段の定着ローラ、加圧ローラの発熱部から排出される熱が外部へ熱伝達されるのを絶縁し、周辺装置への熱影響を少なくし、かつ、定着ローラ、加圧ローラの加熱に要する電力を省電力化することが可能となる。また、断熱部材として、金属上に高分子材料樹脂層を形成した1組の金属−樹脂層からなる断熱体を、一層もしくは多層構造とした積層板を用いたことで、定着手段の定着ローラ、加圧ローラの発熱部から排出される熱が外部へ熱伝達されるのを効果的に低減でき、その結果、周辺装置への熱影響を少なくし、かつ、定着ローラ、加圧ローラの加熱の省電力化が可能となる。 The effects of the first and second aspects of the invention are as follows: a paper feeding / conveying means for conveying the recording paper from the paper feeding unit; an unfixed image forming means for forming an unfixed image on the recording paper; An image forming apparatus including a fixing unit that performs fixing and a paper discharge conveyance unit that conveys a recording sheet on which an image has been fixed by the fixing unit. Insulate the heat discharged from the heat generating part of the roller from being transferred to the outside, reduce the thermal effect on the peripheral devices, and reduce the power required for heating the fixing roller and pressure roller Is possible. Further, as a heat insulating member, by using a laminated plate having a single layer or a multilayer structure, a heat insulating body composed of a set of metal-resin layers in which a polymer material resin layer is formed on a metal, a fixing roller of a fixing unit, It is possible to effectively reduce the heat transferred from the heat generating part of the pressure roller to the outside. As a result, the heat influence on the peripheral device is reduced, and the heating of the fixing roller and the pressure roller is reduced. Power saving is possible.
請求項3の発明の効果は、断熱部材の表面に熱電変換素子を設けたことで、断熱部材表面に熱伝達され移動してきた熱エネルギーを熱電変換し、変換された電力を画像形成装置内の他の周辺装置に利用することが可能となる。 The effect of the invention of claim 3 is that by providing a thermoelectric conversion element on the surface of the heat insulating member, heat energy transferred and transferred to the surface of the heat insulating member is converted into thermoelectric power, and the converted electric power is transferred to the image forming apparatus. It can be used for other peripheral devices.
請求項4の発明の効果は、熱電変換素子の放熱部にヒートシンクを設け、熱電変換装置の一方を冷却したことで、温度差を大きくでき、熱電変換効率の向上が可能となる。 The effect of the invention of claim 4 is that a heat sink is provided in the heat radiating portion of the thermoelectric conversion element and one of the thermoelectric conversion devices is cooled, so that the temperature difference can be increased and the thermoelectric conversion efficiency can be improved.
請求項5の発明の効果は、熱電変換装置により変換した電力を蓄電する蓄電装置を具備したしたことで、画像形成装置内の各機器の駆動電力として利用することが可能になり、その際電力を安定して供給することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the power storage device that stores the power converted by the thermoelectric conversion device is provided, it can be used as driving power for each device in the image forming apparatus. Can be supplied stably.
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、記録紙上の未定着画像を熱により定着する定着手段から排出する熱を熱の影響を受けやすい周辺機器から絶縁し、また定着手段から排出する熱の回収を行うようにした、定着装置への投入電力の低電力化と電気エネルギーとして再利用する省エネルギー性の高い画像形成装置を提供することを目的とするもので、そのための構成として、記録紙を給紙する給紙搬送手段と、前記記録紙に未定着画像を形成する未定着画像形成手段と、前記未定着画像を熱により定着する定着手段と、該定着手段によって画像が定着された記録紙を排紙する排紙搬送手段を備えた画像形成装置において、前記定着手段を断熱部材で包囲するようにしたものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile, which insulates heat discharged from a fixing unit that fixes an unfixed image on recording paper by heat from peripheral devices that are easily affected by heat, and fixing unit. The purpose is to provide a highly energy-saving image forming apparatus that recovers the heat discharged from the printer and reduces the input power to the fixing device and reuses it as electrical energy. A sheet feeding and conveying means for feeding recording paper, an unfixed image forming means for forming an unfixed image on the recording paper, a fixing means for fixing the unfixed image by heat, and an image formed by the fixing means. In the image forming apparatus provided with a paper discharge conveying means for discharging the fixed recording paper, the fixing means is surrounded by a heat insulating member.
以下、本発明の画像形成装置を図1〜8に示す実施例1〜4に基づいて説明する。
図1は、本発明が実施される画像形成装置の概略を示す断面図で、画像形成装置が複写機である場合の例である。
実施例1の複写機は、複写機本体1、コンタクトガラス2、自動原稿搬送装置3、ハロゲンランプ4、反射ミラー5、レンズ6、CCDイメージセンサ7、画像処理プロセッサ部8、給紙トレイ10、記録紙11、ピックアップロール12、搬送ロール13、レーザ露光部(ROSユニット)14、帯電装置15、感光体ドラム(静電潜像担持体)16、(フルカラーレボルバ式)現像装置17、ドラムクリーニング装置18、転写ベルト20、記録紙搬送装置21、定着装置22、定着筐体23、定着ロール24、加圧ロール25、排紙ロール26、排紙トレイ27、冷却ファン28等から構成されている。
The image forming apparatus of the present invention will be described below based on Examples 1 to 4 shown in FIGS.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an image forming apparatus in which the present invention is implemented, and is an example in the case where the image forming apparatus is a copying machine.
The copying machine according to the first embodiment includes a copying machine body 1, a contact glass 2, an automatic document feeder 3, a halogen lamp 4, a reflecting mirror 5, a lens 6, a CCD image sensor 7, an image processing processor unit 8, a paper feed tray 10, Recording paper 11, pickup roll 12, transport roll 13, laser exposure unit (ROS unit) 14, charging device 15, photosensitive drum (electrostatic latent image carrier) 16, (full-color revolver type) developing device 17, drum cleaning device 18, a transfer belt 20, a recording paper transport device 21, a fixing device 22, a fixing housing 23, a fixing roll 24, a pressure roll 25, a paper discharge roll 26, a paper discharge tray 27, a cooling fan 28, and the like.
実施例1の複写機は以上のように、複写機本体1と、複写機本体1の上面に設置されたコンタクトガラス2を開閉自在に覆うように設けられた自動原稿搬送装置3とから構成されている。また、複写機本体1の内部には、自動原稿搬送装置3によりコンタクトガラス2上に載置された固定原稿の画像もしくは文字を読み取って画像信号に変換する画像読み取り部と、画像読み取り部からの画像信号に基づいて記録紙(記録材、記録用紙、転写紙、記録媒体、…)上に可視像を形成する画像形成部と、この画像形成部に対して記録紙を供給する給紙部とが設けられている。 As described above, the copying machine according to the first embodiment includes the copying machine main body 1 and the automatic document feeder 3 provided to cover the contact glass 2 installed on the upper surface of the copying machine main body 1 so as to be freely opened and closed. ing. The copying machine main body 1 includes an image reading unit that reads an image or a character of a fixed document placed on the contact glass 2 by the automatic document feeder 3 and converts it into an image signal. An image forming unit that forms a visible image on a recording sheet (recording material, recording sheet, transfer sheet, recording medium,...) Based on an image signal, and a sheet feeding unit that supplies the recording sheet to the image forming unit And are provided.
原稿読み取り部は、ハロゲンランプ4等の光源により照明された移動または固定原稿の反射光をレンズ6を介して受光するCCD等のイメージセンサ7に結像させ、光学画像を電気的な信号として読み取る。このイメージセンサ7で得られた情報に所定の画像処理を施す画像処理プロセッサ部8とから構成される。 The document reading unit forms an image on an image sensor 7 such as a CCD that receives reflected light of a moving or fixed document illuminated by a light source such as a halogen lamp 4 through a lens 6 and reads an optical image as an electrical signal. . The image processing unit 8 is configured to perform predetermined image processing on information obtained by the image sensor 7.
給紙部は、複写機本体1の下部に設けられており、給紙トレイ10は記録紙11をサイズ別、または記録紙種別に重ねて収容するもので、上下に並べて複写機本体1に対して着脱可能に装着され、これらの内のいずれかの給紙トレイ10からピックアップロール12により記録紙11が1枚ずつ用紙搬送路を介して搬送ロール13に向かって送り出される。図1は用紙サイズが1種類の例を示したものである。 The paper feeding unit is provided at the lower part of the copying machine main body 1, and the paper feeding tray 10 accommodates the recording paper 11 by size or by recording paper type. The recording paper 11 is fed from one of these paper feed trays 10 by a pickup roll 12 to the transport roll 13 through the paper transport path one by one. FIG. 1 shows an example of one type of paper size.
画像形成部は、画像処理プロセッサ部8からの画像信号で変調されたレーザビームを出射するレーザ露光部(ROSユニット)14と、コロナ放電装置等からなる帯電装置15により帯電され、レーザ露光部14からのレーザビームにより露光される静電潜像担持体としての感光体ドラム16と、カートリッジ内に収容されたトナー等の現像剤(以下、トナーと称す)をフルカラーレボルバ式等の現像装置17により担持して感光体ドラム16に移転することで、レーザビーム露光により感光体ドラム16上に形成された静電潜像を画像として可視化、すなわち現像する現像装置17と、感光体ドラム16上に現像された画像を、給紙部から送り出され搬送ロール13により姿勢と搬送タイミングが整合されて感光体ドラム16との間に送り込まれる記録紙11に転写する転写ベルト20等よりなる転写装置と、転写装置により記録紙11に転写された未定着画像を記録紙11に定着する定着装置22と、転写後の感光体ドラム16上に残留するトナーを回収するドラムクリーニング装置18とから構成される。 The image forming unit is charged by a laser exposure unit (ROS unit) 14 that emits a laser beam modulated by an image signal from the image processing processor unit 8 and a charging device 15 including a corona discharge device. A photosensitive drum 16 as an electrostatic latent image carrier exposed by a laser beam from the toner and a developer such as toner (hereinafter referred to as toner) contained in the cartridge by a developing device 17 such as a full color revolver type. The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 16 by laser beam exposure is visualized as an image, that is, developed on the photosensitive drum 16 by being carried and transferred to the photosensitive drum 16. The transferred image is sent out from the sheet feeding unit, and the posture and the conveyance timing are matched by the conveyance roll 13 and sent to the photosensitive drum 16. A transfer device including a transfer belt 20 to be transferred to the recording paper 11, a fixing device 22 for fixing the unfixed image transferred to the recording paper 11 by the transfer device to the recording paper 11, and the photosensitive drum 16 after transfer. And a drum cleaning device 18 for collecting the toner remaining on the surface.
現像装置17は、一定量のトナーとキャリアとを内部で撹拌させるため、撹拌にトルクを要し、摩擦熱で内部の温度が上昇する。また、感光体ドラム16は、帯電装置15によるコロナ放電で1kV程度に帯電されるが、空気を絶縁破壊し発生したイオンの衝突により周囲の温度が上昇するので、冷却が必要となる。これらの熱は、複写機本体1内に設けられた冷却ファン28により形成される気流中に放熱され、その排熱は1箇所に集められ、複写機本体1の外部に排出される。
また、ドラムクリーニング装置18は、感光体ドラム16上の図示しない残留トナーを除去するブラシクリーナと、この除去された残留トナーを回収する回収ユニットとから構成される。
Since the developing device 17 stirs a certain amount of toner and carrier inside, a torque is required for stirring, and the internal temperature rises due to frictional heat. Further, the photosensitive drum 16 is charged to about 1 kV by corona discharge by the charging device 15, but the ambient temperature rises due to collision of ions generated by dielectric breakdown of air, and thus cooling is necessary. These heats are dissipated in the airflow formed by the cooling fan 28 provided in the copying machine main body 1, and the exhaust heat is collected in one place and discharged outside the copying machine main body 1.
The drum cleaning device 18 includes a brush cleaner that removes residual toner (not shown) on the photosensitive drum 16 and a recovery unit that recovers the removed residual toner.
定着装置22は、定着筐体23とこの定着筐体23内に配置された一対の加熱ロールから構成され、一方のロールを構成する定着ロール24は、内部にハロゲンランプ等の熱源と温度センサを備えた加熱ロールからなり、定着ロール24表面の温度を未定着画像の定着に必要な温度、例えば150℃程度に加熱、制御している。他方のロールを構成する加圧ロール25は、内部にハロゲンランプ等の熱源と温度センサを備えた加熱ロールからなり、加圧ロール25表面の温度を定着に必要な温度に制御され、さらに、定着ロール24に対して適宜な圧力で圧接するように配置されている。 The fixing device 22 includes a fixing casing 23 and a pair of heating rolls arranged in the fixing casing 23. The fixing roll 24 constituting one of the rolls includes a heat source such as a halogen lamp and a temperature sensor therein. The surface of the fixing roll 24 is heated and controlled to a temperature necessary for fixing an unfixed image, for example, about 150 ° C. The pressure roll 25 constituting the other roll is composed of a heating roll having a heat source such as a halogen lamp and a temperature sensor inside, and the surface temperature of the pressure roll 25 is controlled to a temperature required for fixing. It arrange | positions so that it may press-contact with the roll 24 with a suitable pressure.
定着ロール24と加圧ロール25の間には所定のニップ幅のニップ部が形成される。そして、このニップ部を記録紙11が通過することで記録紙11が加熱・加圧され、記録紙に転写された未定着画像が定着され、定着された記録紙11は排紙ロール26により排紙トレイ27に排紙される。このとき、記録紙11は熱定着により加熱され、記録紙からの熱により排紙ロール26、排紙トレイ27等の周辺装置も加熱・蓄熱することになる。複写機本体1の中で定着装置22は比較的高い温度の熱源を有する装置に相当する。 A nip portion having a predetermined nip width is formed between the fixing roll 24 and the pressure roll 25. The recording paper 11 is heated and pressurized by passing through the nip portion, the unfixed image transferred to the recording paper is fixed, and the fixed recording paper 11 is discharged by the paper discharge roll 26. The paper is discharged to the paper tray 27. At this time, the recording paper 11 is heated by heat fixing, and peripheral devices such as the paper discharge roll 26 and the paper discharge tray 27 are also heated and stored by heat from the recording paper. In the copying machine main body 1, the fixing device 22 corresponds to a device having a heat source having a relatively high temperature.
図2は、実施例1の画像形成装置の概略を示す断面図である。
この画像形成装置の例である複写機は、図1と同様に、複写機本体1と、複写機本体1の上面に設置されたコンタクトガラス2を開閉自在に覆うように設けられた自動原稿搬送装置3とから構成される。特に、本実施例においては、定着装置22の定着筐体23を金属板と高分子材料から成る樹脂層を張りあわせて1組の層とした断熱部材で形成した。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating the image forming apparatus according to the first exemplary embodiment.
As in FIG. 1, a copying machine as an example of the image forming apparatus is an automatic document feeder provided so as to cover the copying machine main body 1 and the contact glass 2 installed on the upper surface of the copying machine main body 1 so as to be freely opened and closed. Device 3. In particular, in the present embodiment, the fixing casing 23 of the fixing device 22 is formed of a heat insulating member that is a single layer formed by laminating a metal plate and a resin layer made of a polymer material.
図3は、定着筐体を形成する断熱部材の構成を示す要部断面図である。
定着筐体23を形成する断熱部材は、板厚0.5mmの圧延鋼板31にポリイミドワニス(新日本理化(株)の型番SN−20)をスプレー塗布した後、大気圧下で200℃、10分間加熱して(焼き付け)溶剤を飛ばし、20μm厚みのポリイミド樹脂層32とした積層板からなる。この積層板のポリイミド樹脂面同士を内側にして張り合わせ、断熱部材とした。つまり、この断熱部材は、圧延鋼板/ポリイミド樹脂/ポリイミド樹脂/圧延鋼板の積層構造を有している。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part showing the configuration of the heat insulating member forming the fixing housing.
The heat insulating member forming the fixing housing 23 is spray coated with polyimide varnish (model number SN-20 of Shin Nippon Rika Co., Ltd.) on a rolled steel plate 31 having a thickness of 0.5 mm, and then at 200 ° C. under atmospheric pressure at 10 ° C. It consists of the laminated board which made the polyimide resin layer 32 20-micrometer-thick by heating for a minute (baking) and blowing off the solvent. The laminates were laminated with the polyimide resin surfaces facing inside to form a heat insulating member. That is, this heat insulating member has a laminated structure of rolled steel sheet / polyimide resin / polyimide resin / rolled steel sheet.
定着装置22の定着筐体23は上下カバー、前後左右側板からなり、前記した積層構造を有する断熱部材を定着装置22の定着筐体23として機能する形状及び寸法に加工した。この定着筐体23の外側、図2では上面及び左右面に、図3に示すようなアルミナセラミックス41上にBi,Te,Sb等の合金からなるp型、n型熱電半導体素子42,43を電極44を介して電気的に直列に接合した熱電変換装置40を、図示しない熱伝導特性のよいシリコーングリースを介して取り付けた。この熱電変換装置40の放熱側にはアルミニウム製のヒートブロック46を接続した。 The fixing housing 23 of the fixing device 22 is composed of upper and lower covers and front, back, left, and right side plates, and the heat insulating member having the above-described laminated structure is processed into a shape and dimensions that function as the fixing housing 23 of the fixing device 22. 2, p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements 42, 43 made of an alloy such as Bi, Te, Sb, etc. are formed on an alumina ceramic 41 as shown in FIG. The thermoelectric conversion device 40 electrically connected in series via the electrode 44 was attached via silicone grease (not shown) having good heat conduction characteristics. An aluminum heat block 46 was connected to the heat radiation side of the thermoelectric converter 40.
図4は、ヒートブロック、ヒートパイプ、ヒートシンクの接続構造を示す図である。
ヒートブロック46には、SUS304、直径3.0mmφ、作動液が水のステンレス製ヒートパイプ47の吸熱側47aを2本挿入して接続した。また、このヒートパイプ47の放熱側47bを複写機本体1側に設置した冷却フィン49を有するアルミニウム製のヒートシンク48に接続した。
FIG. 4 is a diagram illustrating a connection structure of a heat block, a heat pipe, and a heat sink.
To the heat block 46, two endothermic sides 47a of a stainless steel heat pipe 47 of SUS304, a diameter of 3.0 mmφ, and a hydraulic fluid are inserted and connected. The heat radiating side 47b of the heat pipe 47 was connected to an aluminum heat sink 48 having cooling fins 49 installed on the copying machine main body 1 side.
実施例1の定着筐体23で用いる断熱部材では、ポリイミド樹脂層32の厚みを20μmにしているが、この厚みに限定するものではなく、金属より熱伝導率が小さい物質が介在していればよく、その厚みは1μm〜1mmの範囲が望ましく、ポリイミドワニスの塗布コスト、ポリイミドワニス塗布後の板の加工容易性等を考慮すると、ポリイミド樹脂層32の厚みは10μm〜100μmがより好ましい厚みである。 In the heat insulating member used in the fixing housing 23 of the first embodiment, the thickness of the polyimide resin layer 32 is 20 μm. However, the thickness is not limited to this, and a substance having a lower thermal conductivity than metal is present. The thickness is preferably in the range of 1 μm to 1 mm, and the thickness of the polyimide resin layer 32 is more preferably 10 μm to 100 μm in consideration of the application cost of the polyimide varnish, the ease of processing of the plate after applying the polyimide varnish, and the like. .
また、実施例1の定着筐体23で用いる断熱部材では、積層版を2枚積層した構造としているが、4枚を積層した構成であっても、それ以上の積層構成であってもよいが、製造コストを考慮すれば、10枚以下が望ましい。また、金属板厚みが0.1mm以下のフィルム上にポリイミド樹脂層を形成して積層しても同様な効果が得られ、圧延鋼板31からなる金属板の厚みやポリイミド樹脂層32の厚みは、実施例1の厚みに限定されるものではなく、金属板上に金属板より熱伝導率が小さい物質を形成したことが特徴である。 In addition, the heat insulating member used in the fixing housing 23 of Example 1 has a structure in which two laminated plates are laminated, but may have a structure in which four sheets are laminated or a laminated structure in which four or more are laminated. Considering the manufacturing cost, 10 sheets or less are desirable. Further, even if a polyimide resin layer is formed and laminated on a film having a metal plate thickness of 0.1 mm or less, the same effect can be obtained, and the thickness of the metal plate made of the rolled steel plate 31 and the thickness of the polyimide resin layer 32 are: It is not limited to the thickness of Example 1, but is characterized in that a substance having a lower thermal conductivity than the metal plate is formed on the metal plate.
また、実施例1の定着筐体23で用いる断熱部材では、Se,Te,Sb等の合金からなるp型、n型の熱電半導体素子42,43を用いているが、このような材料、構成に限定するものではなく、使用される温度領域において、最も効率が良い熱電変換材料を用いるのが望ましい。また、ヒートパイプ47の作動液は水に限定するものではなく、ナフタリン、エタノール等であってもよい。また、ヒートブロック46及びヒートシンク48は、アルミニウム以外に銅を代表とする熱伝導性のよい金属や、Ni,Cr等をメッキした鉄を含む金属製の板でもよい。 In addition, the heat insulating member used in the fixing housing 23 of the first embodiment uses p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements 42 and 43 made of an alloy such as Se, Te, and Sb. However, it is desirable to use a thermoelectric conversion material having the highest efficiency in the temperature range to be used. Further, the hydraulic fluid of the heat pipe 47 is not limited to water, but may be naphthalene, ethanol or the like. Moreover, the heat block 46 and the heat sink 48 may be a metal plate including a metal having good thermal conductivity, such as copper, in addition to aluminum, or iron plated with Ni, Cr or the like.
定着装置22の定着ロール24及び加圧ロール25の表面の温度を定着に必要な温度、一例として150℃にするため、ハロゲンランプで定着ロール24及び加圧ロール25を加熱し、サーミスタで各ロールの表面温度を検出し温度制御を行っている。このように、定着ロール24及び加圧ロール25表面から定着筐体23内面に輻射や、空気により熱輸送された熱は、一部が内面の金属板に吸収されるが、熱伝導率が小さいポリイミド樹脂層32があるため、熱が外部へ移動するのを低減することができる。また、積層板中の熱伝導により定着筐体23外側の温度が上昇し、熱電変換装置40に温度差が生じた場合、この温度差により、熱電変換装置40に熱起電力が発生し、電気エネルギーが発生する。所謂、熱電変換される。輻射熱の一部は反射され定着筐体内部に閉じ込められ、定着ロール24及び加圧ロール25表面の温度との差が小さくなる。これにより、定着ロール24及び加圧ロール25表面から放熱される熱量が減少し、ハロゲンランプの消費電力が低減する。 In order to set the surface temperature of the fixing roll 24 and the pressure roll 25 of the fixing device 22 to a temperature necessary for fixing, for example, 150 ° C., the fixing roll 24 and the pressure roll 25 are heated with a halogen lamp, and each roll is heated with a thermistor. The surface temperature is detected and temperature control is performed. As described above, the heat transferred from the surface of the fixing roll 24 and the pressure roll 25 to the inner surface of the fixing housing 23 or heat is absorbed by the metal plate on the inner surface, but the thermal conductivity is small. Since there is the polyimide resin layer 32, it is possible to reduce the movement of heat to the outside. In addition, when the temperature outside the fixing housing 23 rises due to heat conduction in the laminated plate and a temperature difference occurs in the thermoelectric conversion device 40, a thermoelectromotive force is generated in the thermoelectric conversion device 40 due to this temperature difference, and the electric Energy is generated. So-called thermoelectric conversion is performed. Part of the radiant heat is reflected and confined inside the fixing housing, and the difference between the temperatures of the fixing roll 24 and the pressure roll 25 is reduced. Thereby, the amount of heat radiated from the surfaces of the fixing roll 24 and the pressure roll 25 is reduced, and the power consumption of the halogen lamp is reduced.
また、熱電変換された電気エネルギーは、例えば、表示デバイス、各種センサ等、画像形成装置内の小電力装置の駆動電力として使用することが可能であり、さらに、排熱を電力に変換する際、熱電変換装置40に外部からエネルギーを供給する必要性がなく、かつ、駆動部が一切ないことからメンテナンスフリーで使用可能である。 In addition, the thermoelectrically converted electrical energy can be used as driving power for a low-power device in an image forming apparatus such as a display device or various sensors, and when converting exhaust heat to electric power, There is no need to supply energy to the thermoelectric converter 40 from the outside, and since there is no drive part, it can be used without maintenance.
図5は、実施例2の画像形成装置の定着筐体を形成する断熱部材の構成を示す要部断面図である。
この定着装置22の定着筐体23を構成している断熱部材は、板厚0.5mmの圧延鋼板31にポリイミドワニス(新日本理化(株)の型番SN−20)を30μm以下の厚さとなるように発泡剤を含ませスプレー塗布した後、一方のポリイミド樹脂層32の面に50μmφのアルミナセラミックボール33を適当量散布した後、この断熱部材のポリイミド樹脂面同士を内側にして張り合わせ、積層板として仮固定した。積層板の構成は圧延鋼板/ポリイミド樹脂/ポリイミド樹脂/圧延鋼板である。その後、大気圧下で200℃、10分間加熱し(焼き付け)、溶剤を飛ばし、空気層を含む約50μm厚みのポリイミド樹脂層32とした。ここでは定着筐体23の内面となる圧延鋼板31の表面にミラー面となるよう機械研磨を施してある。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part showing a configuration of a heat insulating member forming a fixing housing of the image forming apparatus according to the second embodiment.
The heat insulating member constituting the fixing housing 23 of the fixing device 22 has a thickness of 30 μm or less with a polyimide varnish (model number SN-20 of Shin Nippon Rika Co., Ltd.) on a rolled steel plate 31 having a thickness of 0.5 mm. After spraying with a foaming agent, spraying an appropriate amount of 50 μmφ alumina ceramic balls 33 onto one polyimide resin layer 32, and then laminating the polyimide resin surfaces of the heat insulating member together, As temporarily fixed. The configuration of the laminate is rolled steel plate / polyimide resin / polyimide resin / rolled steel plate. Then, it heated at 200 degreeC under atmospheric pressure for 10 minutes (baking), the solvent was skipped, and it was set as the polyimide resin layer 32 about 50 micrometers thick including an air layer. Here, the surface of the rolled steel sheet 31 that is the inner surface of the fixing housing 23 is mechanically polished so as to be a mirror surface.
定着装置22の定着筐体23は、実施例1の定着筐体と同様に、上下カバー、前後左右側板からなり、積層板を定着装置の筐体として機能する寸法に曲げ、打ち抜き加工した。この定着筐体23の外側、図2では上面及び下左右面にアルミナセラミックス上にBi,Te,Sb等の合金からなるp型、n型の熱電半導体素子を電極44,45を介して電気的に直列に接合した熱電変換装置40を熱伝導特性のよいシリコーングリースを介して取り付けた。この熱電変換装置40の放熱側にはアルミニウム製のヒートブロック46を熱的に接続した。 The fixing housing 23 of the fixing device 22 is composed of upper and lower covers and front, rear, left and right side plates as in the fixing housing of Example 1, and the laminated plate is bent and punched into dimensions that function as the housing of the fixing device. 2, p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements made of an alloy such as Bi, Te, Sb, etc. on alumina ceramics on the upper surface, lower left and right surfaces in FIG. The thermoelectric conversion device 40 joined in series with the resin was attached via silicone grease having good heat conduction characteristics. An aluminum heat block 46 was thermally connected to the heat radiation side of the thermoelectric converter 40.
さらに、このヒートブロック46にSUS304製、直径3.0mmφ、作動液が水のステンレス製ヒートパイプ47を2本挿入し、熱的に接続した。このヒートパイプ47の放熱側は複写機本体側に設置したアルミニウム製のヒートシンク48に接続した。このように、定着ロール24及び加圧ロール25表面から筐体内面に輻射や、空気による熱輸送された熱は一部内面の金属板に吸収されるが、熱伝導率が小さい気泡34を含むポリイミド樹脂層32があるため、熱が外部へ移動するのを低減し、ハロゲンランプの消費電力を低減できる。 Furthermore, two stainless steel heat pipes 47 made of SUS304 and having a diameter of 3.0 mmφ and hydraulic fluid of water were inserted into the heat block 46 and thermally connected. The heat radiating side of the heat pipe 47 was connected to an aluminum heat sink 48 installed on the copier body side. As described above, radiation from the surface of the fixing roll 24 and the pressure roll 25 to the inner surface of the casing or heat transported by air is partially absorbed by the metal plate on the inner surface, but includes bubbles 34 having a low thermal conductivity. Since there is the polyimide resin layer 32, it is possible to reduce heat transfer to the outside and reduce the power consumption of the halogen lamp.
また、熱電変換された電気エネルギーは、例えば、表示デバイス、各種センサ等、画像形成装置内の小電力装置の駆動電力として使用することが可能であり、さらに、排熱を電力に変換する際、熱電変換装置に外部からエネルギーを供給する必要性がなく、かつ、駆動部が一切ないことからメンテナンスフリーで使用可能である。 In addition, the thermoelectrically converted electrical energy can be used as driving power for a low-power device in an image forming apparatus such as a display device or various sensors, and when converting exhaust heat to electric power, There is no need to supply energy to the thermoelectric converter from the outside, and since there is no drive part, it can be used without maintenance.
なお、実施例2の画像形成装置で使用する断熱部材はポリイミド樹脂層32の厚みを20μmにしているが、この厚みに限定するものではなく、金属より熱伝導率が小さい物質が介在していればよく、その厚みは1μm〜1mmの範囲が望ましく、ポリイミドワニスの塗布コスト、ポリイミドワニス塗布後の板の加工容易性等を考慮すると、ポリイミド樹脂層の厚みは10μm〜100μmがより好ましい厚みである。また、積層板を2枚積層した構造としているが、3層であっても、それ以上の積層構造であってもよいが、製造コストを考慮すれば、10層以下が望ましい。 In the heat insulating member used in the image forming apparatus of Example 2, the thickness of the polyimide resin layer 32 is 20 μm. However, the thickness is not limited to this, and a substance having a thermal conductivity smaller than that of a metal is interposed. The thickness is preferably in the range of 1 μm to 1 mm, and the thickness of the polyimide resin layer is more preferably 10 μm to 100 μm in consideration of the coating cost of the polyimide varnish, the processability of the plate after applying the polyimide varnish, and the like. . Moreover, although it is set as the structure which laminated | stacked two sheets of laminated boards, although it may be 3 layers or more, it may be the laminated structure more than that, but if manufacturing cost is considered, 10 layers or less are desirable.
図6は、実施例3の画像形成装置の定着筐体を形成する断熱部材の構成を示す要部断面図で、図7は、定着筐体の端部構造を示す断面図である。
実施例3の定着筐体23を形成する断熱部材は、板厚0.5mmの圧延鋼板31の表面に100μmφのアルミナボール33を3〜5個/100mm2の密度で配置接着し、この面に板厚0.5mmの圧延鋼板31を張り合わせ積層板とした。この積層板を図面仕様に従いプレス曲げ、打ち抜き加工した後、端面を減圧下で溶接36する。この結果、圧延鋼板31,31間の間隙は、真空に近い減圧状態とすることができ、熱伝導率の低い断熱部材とすることができる。
FIG. 6 is a principal cross-sectional view showing a configuration of a heat insulating member that forms a fixing housing of the image forming apparatus of Embodiment 3, and FIG. 7 is a cross-sectional view showing an end structure of the fixing housing.
The heat insulating member forming the fixing housing 23 of Example 3 is arranged by adhering 100 μmφ alumina balls 33 at a density of 3 to 5 pieces / 100 mm 2 on the surface of a rolled steel plate 31 having a thickness of 0.5 mm, and this surface is bonded to this surface. A rolled steel plate 31 having a plate thickness of 0.5 mm was laminated. The laminate is press-bended and punched according to the drawing specifications, and then the end face is welded 36 under reduced pressure. As a result, the gap between the rolled steel plates 31 and 31 can be in a reduced pressure state close to vacuum, and a heat insulating member with low thermal conductivity can be obtained.
このようにして加工された上下板と左右の板を用いて定着筐体23を構成した。定着筐体23の上下板内部への各種部品の取り付けは、予めスポット溶接で取り付けられた部品に直接ネジ等を用いて取り付けている。また、左右の側板に取り付けられる主な定着ローラ24、加圧ローラ25等の回転部品は、回転伝達部分を除く面に対応した形状に加工した板の端面を減圧下で溶接した。同様に、定着筐体23の左右板内部への各種部品の取り付は、予めスポット溶接で取り付けられた部品に直接ネジ等を用いて取り付けている。 The fixing casing 23 was configured using the upper and lower plates and the left and right plates thus processed. Various parts are attached to the inside of the upper and lower plates of the fixing housing 23 by using screws or the like directly on the parts previously attached by spot welding. Further, the rotating parts such as the main fixing roller 24 and the pressure roller 25 attached to the left and right side plates were welded under reduced pressure on the end surfaces of the plates processed into a shape corresponding to the surface excluding the rotation transmitting portion. Similarly, various parts are attached to the inside of the left and right plates of the fixing housing 23 by directly using screws or the like to parts previously attached by spot welding.
この定着筐体23の外側には、図2で示す実施例1の定着装置と同様に、図では上面及び左右面にBi,Te,Sb等の合金からなるp型、n型の熱電半導体素子42,43を電気的に直列に接合した熱電変換装置40を図示しない熱伝導特性のよいシリコーングリースを介して取り付けた。この熱電変換装置40の放熱側にはアルミニウム製のヒートブロック46を熱的に接続した。さらに、このヒートブロック46にSUS304、直径3.0mmφ、作動液が水のステンレス製ヒートパイプ47を2本挿入し、熱的に接続した。このヒートパイプ47の放熱側は複写機本体側に設置したアルミニウム製のヒートシンク48に接続した。このように、定着筐体23を構成する積層板は、定着ロール24及び加圧ロール25表面から輻射された熱は積層板の表面で反射され、一部吸収し、加熱され、温度が上昇するが、熱伝導率の小さい減圧乃至真空層35を設けていることで、外側への熱移動が低減できる。また、積層板が温度上昇した場合であっても、熱電変換装置40の吸熱側と冷却側との間に温度差が生じることで熱起電力が発生する。この熱起電力は電力取り出し線を通して蓄電装置へ蓄電され、電気エネルギーとして再利用される。 On the outside of the fixing housing 23, similarly to the fixing device of the first embodiment shown in FIG. 2, p-type and n-type thermoelectric semiconductor elements made of an alloy such as Bi, Te, Sb on the upper surface and the left and right surfaces in the drawing. A thermoelectric conversion device 40 in which 42 and 43 are electrically connected in series was attached via a silicone grease having good heat conduction characteristics (not shown). An aluminum heat block 46 was thermally connected to the heat radiation side of the thermoelectric converter 40. Further, two stainless steel heat pipes 47 made of SUS304, a diameter of 3.0 mmφ and a hydraulic fluid were inserted into the heat block 46 and thermally connected. The heat radiating side of the heat pipe 47 was connected to an aluminum heat sink 48 installed on the copier body side. As described above, in the laminated plate constituting the fixing housing 23, the heat radiated from the surfaces of the fixing roll 24 and the pressure roll 25 is reflected by the surface of the laminated plate, partially absorbed, heated, and the temperature rises. However, by providing the reduced pressure or vacuum layer 35 having a low thermal conductivity, heat transfer to the outside can be reduced. Even when the temperature of the laminated plate rises, a thermoelectromotive force is generated due to a temperature difference between the heat absorption side and the cooling side of the thermoelectric conversion device 40. The thermoelectromotive force is stored in the power storage device through the power lead-out line and reused as electric energy.
輻射熱の一部が反射され定着筐体23内部に閉じ込められることで、定着ロール24及び加圧ロール25の表面から放熱される熱量が減少し、ハロゲンランプの消費電力を低減できる。また、熱電変換した電気エネルギーは、例えば、表示デバイス、各種センサ等、画像形成装置内の小電力装置の駆動電力として使用することが可能であり、さらに、排熱を電気に変換する際、熱電変換装置に外部からエネルギーを供給する必要性がなく、かつ、駆動部が一切ないことからメンテナンスフリーで使用可能である。 Since a part of the radiant heat is reflected and confined in the fixing housing 23, the amount of heat radiated from the surfaces of the fixing roll 24 and the pressure roll 25 is reduced, and the power consumption of the halogen lamp can be reduced. In addition, the thermoelectrically converted electrical energy can be used as driving power for a low power device in an image forming apparatus such as a display device, various sensors, and the like. There is no need to supply energy to the conversion device from the outside, and since there is no drive unit, it can be used without maintenance.
図8は、実施例4の画像形成装置の概略を示す断面図である。
実施例4の画像形成装置は、熱電変換装置40の出力側に、発生した電力を貯蔵する手段に接続した例で、貯蔵手段としては、充電可能な電池(二次電池)とし、画像形成装置である複写機本体1内部に設置したものである。
具体的には、定着装置22の周辺に設置した熱電変換装置40のそれぞれの出力側に、電力取り出し線50を介してリチウムイオン二次電池51に接続した。実施例1〜3で示した各熱電変換装置40で定着手段22から漏れ出した熱を電力に変換し、リチウムイオン二次電池51を充電した。この蓄電した電力を用い、複写機本体1内の操作パネルの表示素子等を駆動することができる。
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically illustrating the image forming apparatus according to the fourth embodiment.
The image forming apparatus of Example 4 is an example in which the generated electric power is connected to the output side of the thermoelectric conversion device 40. The storage means is a rechargeable battery (secondary battery), and the image forming apparatus Is installed in the copying machine main body 1.
Specifically, the lithium ion secondary battery 51 was connected to each output side of the thermoelectric conversion device 40 installed around the fixing device 22 via the power extraction line 50. The heat leaked from the fixing means 22 was converted into electric power in each thermoelectric conversion device 40 shown in Examples 1 to 3, and the lithium ion secondary battery 51 was charged. Using the stored electric power, the display element of the operation panel in the copying machine main body 1 can be driven.
そのほか、金属リチウム二次電池、アルカリ蓄電池、鉛酸系電池、リチウムポリマー電池等の二次電池や大容量のキャパシタ等を用いてもよく、これらの蓄電装置を装着することにより、排熱から変換した電力を蓄電することが可能になり、この蓄電した電力は画像形成装置の表示デバイスや電子機器の駆動電力としての利用や、他の電気機器の駆動電力として利用が可能となり、さらには蓄電池の容量を変更することにより様々な利用法が可能になる。 In addition, secondary batteries such as metallic lithium secondary batteries, alkaline storage batteries, lead acid batteries, lithium polymer batteries, and large-capacity capacitors may be used, and conversion from waste heat is possible by installing these power storage devices. The stored power can be used as drive power for display devices and electronic devices of image forming apparatuses, as drive power for other electrical devices, and for storage batteries. Various usages are possible by changing the capacity.
1…複写機本体、2…コンタクトガラス、3…自動原稿搬送装置、4…ハロゲンランプ、7…イメージセンサ、8…画像処理プロセッサ部、10…給紙トレイ、11…記録紙、14…レーザ露光部、15…帯電装置、16…感光体ドラム、17…現像装置、18…ドラムクリーニング装置、20…転写ベルト、22…定着装置、23…定着筐体、24…定着ロール、25…加圧ロール、27…排紙トレイ、28…冷却ファン、31…圧延鋼板、32…ポリイミド樹脂層、33…アルミナボール、34…気泡、35…減圧乃至真空層、40…熱電変換装置、41…アルミナセラミックス、42…p型熱電半導体素子、43…n型熱電半導体素子、44,45…電極、46…ヒートブロック、47…ヒートパイプ、48…ヒートシンク、49…冷却フィン、51…リチウムイオン2次電池。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Copier main body, 2 ... Contact glass, 3 ... Automatic document feeder, 4 ... Halogen lamp, 7 ... Image sensor, 8 ... Image processing processor part, 10 ... Paper feed tray, 11 ... Recording paper, 14 ... Laser exposure 15, charging device, 16, photosensitive drum, 17, developing device, 18, drum cleaning device, 20, transfer belt, 22, fixing device, 23, fixing housing, 24, fixing roll, 25, pressure roll 27 ... discharge tray, 28 ... cooling fan, 31 ... rolled steel plate, 32 ... polyimide resin layer, 33 ... alumina ball, 34 ... bubbles, 35 ... depressurized or vacuum layer, 40 ... thermoelectric converter, 41 ... alumina ceramics, 42 ... p-type thermoelectric semiconductor element, 43 ... n-type thermoelectric semiconductor element, 44, 45 ... electrode, 46 ... heat block, 47 ... heat pipe, 48 ... heat sink, 49 ... cold Fins, 51 ... lithium ion secondary battery.
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