JP5117745B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱定着機能を有する定着装置、及び複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの機能を複合して有する画像形成装置に関し、特に、二次電池を備え、トナー像を記録材に定着する際、加熱ローラと対向して記録材を挟持搬送する加圧ローラの廃熱を回収し、この廃熱を電気エネルギとして再利用することができる省エネルギを考慮した画像形成装置に関するものである。

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられている定着装置として加熱手段を内部に有する定着ローラ（加熱ローラ）を用いた熱ローラ定着方式が、低速機から高速機まで、また、モノクロ機からフルカラー機まで、幅広く採用されている。しかしながら、従来の熱ローラ定着方式の定着装置では、記録材やトナーを過熱する際に、熱容量の大きな定着ローラを加熱する必要があるため、エネルギ効率が悪く、省エネルギという観点からは不利であった。
ところで、熱電変換技術を用いた発電は、比較的低品質の熱においても直接電気に変換することが可能であり、現状の未利用の廃熱を回収できる技術であるため、最近のエネルギ問題や環境問題の深刻化に伴い、熱電変換技術に対する期待度はますます大きくなっている。
この熱電変換技術とは、異なる２種の金属やｐ型半導体とｎ型半導体等が対になった熱電変換材料に温度差を与えることによって両端に熱起電力が発生するゼーベック効果を利用して、熱エネルギを直接電力に変換する技術であり、モーターやタービン等の可動部を必要とせず、また、老廃物もないという優れた特徴を有している。
そこで、例えば特許文献１には、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、また排出する熱の回収を行い、再利用し省エネルギ性を向上させるため、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し、前記断熱部材は、表面に熱電変換素子を有し、さらに前記熱電変換素子により熱電変換した電力を蓄電する蓄電装置を有する発明が開示されている。

また、特許文献２には、記録材あるいは定着ローラから加圧ローラに移動した廃熱を再利用するため、互いに圧接する加熱ローラ及び加圧ローラを備え、トナー像を保持した記録材を前記加熱ローラと加圧ローラの圧接部にて加熱加圧しながら挟持搬送することによって、前記トナー像を前記記録材に定着させる定着装置を備えた画像形成装置において、加圧ローラの熱を熱電変換可能な熱電変換手段を備えた構成が開示されている。

さらに、特許文献３には、熱電変換手段を利用することにより、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真画像形成装置、及び該画像形成装置を構成する付属装置から排出している熱を回収し、電気エネルギとして再利用するため、転写紙を給紙部から搬送する給紙搬送手段と、未定着画像を形成する画像形成手段と、未定着画像が形成された転写紙を熱により定着する定着手段と、前記定着手段の転写紙通過方向の下流側に転写紙を案内する搬送手段を備えた電子写真画像形成装置において、高温度排熱の熱電変換として第一の熱電変換手段及び、低温度排熱の熱電変換としての第二並びに第三の熱電変換手段を備えた発明が開示されている。

また、一般に利用されている印刷機、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置は、近年、画像の再現性、安定性等の理由から、オフィス、あるいは、家庭等で普及しつつある。一方、この種の画像形成装置は、利用形態が製品の持つ性格上、電源を投入した状態で稼働しているのが通常であり、エネルギ消費の削減よりも、利便性を向上させることを図っていた。しかしながら、エネルギ消費の課題が顕在化した今日では、稼働時間よりも待機時間の方が長いという問題を併せ持つ熱定着部におけるエネルギ消費量の低減、あるいは、温暖化に影響する化石燃料等の枯渇資源エネルギ源の使用抑制が求められている。
また、情報を取り扱う機器における電源の安定供給も求められており、この電源の安定供給に関して、集中型電源供給（火力、水力、原子力等）のインフラ状況で、安定化電源（ＵＰＳ）やキャパシタに代表されるバックアップ用蓄電器（二次電池）等を用いることによって対策がなされているのが現状である。
特開２００５−３３８４３０号公報 特開２００５−３０８８２６号公報 特開２００５−０９９５２７号公報

このように従来の画像形成装置では、複数のエネルギ供給手段（エネルギ蓄積手段）として主電源の他に二次電池、キャパシタ、燃料電池のいずれかを用い、加熱定着動作のように消費電力が大きくなる状態に移行する期間にエネルギを付勢してその移行期間を短縮するとともにファーストコピータイムの縮減と省エネルギを図っている。しかし、この画像形成装置では、１つのエネルギ供給手段である主電源は交流商用ライン電源であり、他のエネルギ供給手段は副電源としてエネルギの一時的な付勢を行うための補助的な機能を受け持っている。
したがって、エネルギ供給源は全体として商用電源に頼らざるを得ない。また、燃料電池などの自発的発電手段を副電源として備えたとしても、このような自発的発電手段は上記移行期間に、蓄積した電気エネルギを用いて一時的にエネルギを付勢するための補助的手段でしかありえない。むしろ自発的発電手段を一時的なエネルギ付勢の補助として使用することは、常時エネルギを供給し得る自発的発電手段の前記補助使用によりエネルギ源（燃料）の浪費を招く原因になる。
以上より、従来の技術は、ファーストコピータイムの短縮化とともに省エネルギ化を目的とするが、この２つの背反的な目的に対する抜本的な解決策となっていない。その理由は、主電源たる交流商用電源（ライン電源）がエネルギ供給手段の大半を占め、副電源と位置付けた補助電源装置を採用してこれを受動的に適用しているため、補助電源装置である発電装置ないし蓄電装置のエネルギ駆動源としての使い方が限定的になっているからである。その結果、省エネルギモード時の電力維持や立上げ時間の短縮化（ファーストコピータイムの削減）などには相応の効果があるにしても、画像形成装置が設置されるサイト（配備場所）全てのエネルギ使用形態を総体として捉え、画像形成装置が設置される孤立空間を越えて、画像形成装置間のエネルギ消費を積極的に分担するような合理的かつ協調的な使い方になっていない、という点が難点であった。
そこで、本発明が解決すべき課題は、商用電源や発電装置、蓄電装置、給電装置などのデバイス群の機能を好適に組み合わせて、主電源−補助電源の主従的な利用方法ではなく、個々のデバイスの機能を能動的に作用させることにより、画像形成装置のエネルギ消費及び制御機能を合理的に分化させて画像形成装置全体のエネルギ消費総量を削減することができるようにすることにある。

前記課題を解決するため、第１の手段は、省エネルギ状態では、その状態での制御を行う特定回路を除き、装置各部への電力供給を停止する画像形成装置において、装置各部への電力供給を停止した省エネルギ状態において前記特定回路に電力を供給するための二次電池と、外部から供給された電力に基づいて前記特定回路を含む装置各部に電力を供給するための第１の給電手段と、外部から供給された電力に基づいて前記二次電池を充電するための第２の給電手段と、前記画像形成装置本体内に設けられ、熱電変換により生ずる電力を前記二次電池に供給して前記二次電池を充電するための熱電変換手段と、前記二次電池からの給電と前記第１の給電装置からの給電のいずれかを選択し、前記特定回路に対して電力を供給する特定回路給電選択手段と、を備え、前記特定回路給電選択手段は、省エネルギ状態において、前記二次電池の蓄電量が所定の閾値を越えている場合では前記第１の給電手段からの給電は遮断して前記二次電池から前記特定回路に給電し、前記二次電池の蓄電量が所定の閾値よりも低い場合では前記第１の給電手段から前記特定回路に給電することを特徴とする。

第２の手段は、第１の手段において、前記熱電変換手段駆動時には当該熱電変換手段から電力を供給して前記二次電池を充電し、前記第２の給電手段からの電力供給は停止することを特徴とする。

第３の手段は、第１の手段において、システムの動作時に前記第２の給電手段を停止し、前記熱電変換手段の出力を前記二次電池及び前記特定回路へ給電することを特徴とする。

第４の手段は、第１の手段において、システムの動作後に、所定温度以下になるまで前記熱電変換手段を駆動し、前記二次電池への充電及び前記特定回路への給電を行うことを特徴とする。

第５の手段は、第２の手段において、前記熱電変換手段の停止時に前記第２の給電手段から前記二次電池に電源供給することを特徴とする。

第６の手段は、第１ないし第５のいずれかの手段において、前記特定回路の必要電力が、前記熱電変換手段の発電量よりも小さいことを特徴とする。

第７の手段は、第１の手段において、前記第２の給電手段からの給電と前記熱電変換手段からの給電のいずれかを選択し、前記二次電池に充電電力を供給する充電電力選択手段を備えていることを特徴とする。

第８の手段は、第１の手段において、前記熱電変換手段から充電電力が供給される第１の二次電池と、前記第２の給電手段からの充電電力が供給される第２の二次電池とを備えていることを特徴とする。

なお、後述の実施形態では、二次電池は符号１０８に、第１の二次電池は符号１０８ａに、第２の二次電池は符号１０８ｂに、画像形成装置は符号ＰＲに、主要回路はメインコントローラ１１１に、特定回路はコントローラ省エネ回路１１２に、第１の給電手段はメインＰＳＵ１０５に、第２の給電手段は充電専用ＰＳＵ１０６に、熱電変換手段は熱電モジュール１１０に、第１の選択手段は第１の電源セレクタ１０７に、第２の選択手段は第２の電源セレクタ１０９に、それぞれ対応し、充電制御及び選択制御はコントローラ省エネ回路１１２が司り、各部は当該コントローラ省エネ回路１１２からの指令によって動作する。

本発明によれば、画像形成装置のエネルギ消費及び制御機能を合理的に分化させて画像形成装置全体のエネルギ消費総量を削減することができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態における実施例１に係る画像形成システムのシステム構成を示す図である。同図において、本実施例に係る画像形成システムは、ネットワークＮＴを介してホストＰＣと画像形成装置ＰＲが接続されたシステムである。画像形成装置は、カラープリンタＰＴＲに対してスキャナＳＣＲ、自動原稿供給装置ＡＤＦ、及びソータ１１を備えており、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと称す）等のホストＰＣから、ネットワークＮＴを通じて、画像情報である印刷データが与えられると、その印刷データをプリントアウト（画像出力）する。この画像形成装置ＰＲは、複合機能があるデジタルカラー複写機であり、前述のようにプリンタとして機能するだけでなく、自身で原稿のコピーを生成することもできる。また、画像形成装置ＰＲには、画像形成装置ＰＲに対して脱着可能な補助電池装置５０と、補助電池装置５０に対して脱着可能な二次電池５２が搭載されている。なお、画像形成装置ＰＲの前面側の上部には操作パネルＯＰＢが設けられている。

図２は図１におけるプリンタＰＴＲの概略構成を示す図である。プリンタＰＴＲは電子写真方式のレーザ走査型のカラープリンタであり、作像装置、給紙装置（バンク）、両面給紙装置、及び後処理装置（ソータ）１１によって構成されている。作像装置は、感光体１、メインチャージャ２、レーザ走査器３、現像装置４、転写ベルト６、転写分離チャージャ８、搬送ベルト９及び定着器１０から主に構成されている。

レーザ走査器３には、Ｂｋ（黒），Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン）の各色の成分に分解された画像データが、各色単位で与えられる。各色単位が１画像形成単位である。単色記録のときには、上記４色の内の一色の画像データがレーザ走査器３に与えられる。感光体１は定速度で回転駆動され、メインチャージャ２にて荷電された電位はクエンチングランプＱＬで適正電位に調整される。そして帯電面に、レーザ走査器３が画像データで変調したレーザを走査投射する。これにより、画像データに対応する静電潜像が感光体１に形成される。この静電潜像が、回転位置決め方式の現像装置４の画像形成指定色（例えばＢｋ）に対応する色の現像トナーを有する現像器（Ｂｋ）にて現像されて顕像すなわちトナー像となる。トナー像は、転写チャージャ５によって転写ベルト６に転写され、転写分離チャージャ８によってレジストローラ７で送り込まれる転写紙に転写される。トナー像が転写された転写紙は搬送ベルト９によって定着器１０に送り込まれる。

定着器１０は加熱及び加圧により転写紙上のトナー像を転写紙に固定する。定着を終えた転写紙は、ソータ１１に排出される。トナー像の転写を終えた感光休面はクリーニング装置１２でクリーニングされる。転写ベルト６の転写を終えた面はクリーニングブレード１３で拭われる。感光体１を臨む所定の位置にはＰセンサと呼ばれる感光体１面上のトナー濃度を検出する反射型の光センサ１４が配置され、転写ベルト６の基準位置を示すマークを検出する反射型の光センサ１５が転写ベルト６の内側に設けられている。また、定着ローラ１０のローラに対向する位置には定着ローラの温度を検出する温度センサ１６が設けられている。

２色以上のカラー重ね記録（最も代表的なものはフルカラー記録）のときには、前述の感光体１上へのトナー像の形成と転写ベルト６への転写が、各色分繰り返されて転写ベルト６上において各色トナー像が重畳され、所要色分の重ね転写を終えてから、一度に転写紙に転写される。

図３は図１に示した画像形成装置ＰＲの給電部を含むシステム構成を示すブロック図である。同図において、画像形成装置ＰＲに給電する場合、図示しないコンセントに接続されたプラグ１００から主電源スイッチ１０１、ＡＣ電流検出装置１０２、ＡＣ ＯＮ／ＯＦＦセンサ１０３、ＡＣカット装置１０４を経て本体及び主要回路への給電装置（メインＰＳＵ）１０５にＡＣ電源を供給し、メインＰＳＵ１０５でＡＣをＤＣに変換し、画像形成装置ＰＲの各部にＤＣ電源を供給する。

一方、充電専用ＰＳＵ１０６が設けられ、この充電専用ＰＳＵ１０６から充電用のＤＣ電源が第１の電源セレクタ１０７に接続されている。第１の電源セレクタ１０７は前記充電専用ＰＳＵ１０６の他に画像形成装置ＰＲの定着器１０に設けられた熱電モジュール１１０に接続され、前記充電専用ＰＳＵ１０６か熱電モジュール１１０かを選択して二次電池１０８を充電する。二次電池１０８は第２の電源セレクタ１０９を介して画像形成装置ＰＲ内の省エネ回路用のコントローラ１１２に接続され、省エネ時にＤＣ電源を供給する。コントローラ省エネ回路１１２はコントローラの各モードで共通して通電されている回路である。第２の電源セレクタ１０９はメインＰＳＵ１０５からもＤＣ電源の供給を受け、コントローラ省エネ回路１１２に電源供給を行う場合に、二次電池１０８のＤＣ放電あるいはメインＰＳＵ１０５かのＤＣ電源のいずれかを選択する。

画像形成装置ＰＲは、前記画像読み取り部ＳＣＲ、操作部ＯＰＢ、画像書き込み部３の他に、前記熱電変換装置である熱電モジュール１１０、スピーカ１１３等を備え、主回路を制御するメインコントローラ１１１と省エネ回路を制御するコントローラ省エネ回路１１２とを備えている。メインコントローラ１１１は、メインマイコン１１１ａ及び通信インターフェース制御部１１１ｂを備え、メインマイコン１１１ａによって画像形成装置ＰＲの主要部の制御を実行するとともに、通信インターフェース制御部１１１ｂによってネットワークを介し、あるいはＵＳＢによって外部機器との通信制御を実行する。コントローラ省エネ回路１１２はサブマイコン１１２ａ及びＲＴＣ１１２ｂを備え、省エネモード時における制御を司る。

前記ＡＣ電流検出装置１０２は検出したＡＣ電流の電流値をコントローラ省エネ回路１１２に入力し、ＡＣ ＯＮ／ＯＦＦセンサはＡＣ ＯＮ／ＯＦＦ状態信号をコントローラ省エネ回路１１２に入力する。一方、コントローラ省エネ回路１１２からは、ＡＣカット装置１０４にＡＣカットする／しない制御信号が、第１の電源セレクタ１０７には電池充電する／しない制御信号が、それぞれ入力される。また、コントローラ省エネ回路１１２は第１及び第２の電源セレクタ１０７，１０９に電源セレクト信号を出力する。

第１の電源セレクタ１０７はコントローラ省エネ回路１１２からの電源セレクト信号により、充電専用ＰＳＵから給電／熱電モジュールから給電／ＯＦＦを選択する。また、電池充電する／しない制御信号により２次電池からの電源供給を制御する。第２の電源セレクタ１０９は、電源セレクト信号によりメインＰＳＵから給電／二次電池から給電／ＯＦＦを選択する。

このように本実施例においては、画像形成装置ＰＲにおけるＰＳＵは、本体及びその他主要電気回路用のメインＰＳＵ（第１の給電装置）１０５及び二次電池１０８の充電専用のサブＰＳＵ（第２の給電装置）１０６の２つのＰＳＵを備えている。二次電池１０８への給電は前述の通り本体発熱部に用意された熱電モジュール１１０からのＤＣ充電も選択が可能となっている。

二次電池１０８への給電をサブＰＳＵ１０６からにするか、熱電モジュール１１０からにするかは、コントローラ省エネ回路１１２上のサブマイコン１１２ａより制御が可能である。また、省エネ時（待機時等）にも常に動作している特定の回路部にフォーカスしたコントローラ省エネ回路への給電を二次電池１０８から行うか、メインＰＳＵ１０５から行うか選択が可能となっている。この選択に関してもコントローラ省エネ回路１１２上のサブマイコン１１２ａによって制御可能である。

図４は図３の給電部に対する比較例を示すブロック図である。この比較例は図３の給電回路に対して、ＡＣ電源検出装置１０２、充電専用ＰＳＵ１０６及び第１の電源セレクタ１０７が削除され、さらに、画像形成装置ＰＲ側では、熱電モジュール１１０とコントローラ省エネ回路１１２が省略されている。これにより、本体及びその他主要回路への給電装置（ＰＳＵ）１０５及び二次電池１０８を電源セレクタ１０９によって選択し、待機時には二次電池１０８からの供給とすることにより省エネルギ駆動を実現している。本実施例では、画像形成装置ＰＲに熱電モジュール１１０を設けたことにより、図３のようなシステム構成とし、これにより複数の給電装置を状況に応じて制御、選択することによって、画像形成装置ＰＲのより高度な省エネルギ化を促進している。

図５は図３のシステム構成におけるシステム状態の遷移図である。

図５の状態遷移図では、白抜きがＯＦＦを、網点が電池給電を、ハッチングがＰＳＵ給電をそれぞれ示す。図５の状態では、
１）ＳＨＵＴＤＯＷＮモード（Ｍ１）
２）スタンバイモード（Ｍ２）
３）印刷モード（Ｍ３））
４）省エネモード（Ｍ４）
５）電池駆動スタンバイモード（Ｍ５）
６）電池駆動印刷モード（Ｍ６）
７）電池駆動省エネモード（Ｍ７）
の７つのモードが設定される。各モード時の各部の状態は以下の通りである。
１）ＳＨＵＴＤＯＷＮモード Ｍ１
ＡＣ電源 ＝ ＯＦＦ
ＡＣ ＣＵＴ ＝ しない
充電 ＝ 熱電変換装置のみ
コントローラ省エネ電源＝ ＯＦＦ
コントローラ電源 ＝ ＯＦＦ
電池残量 ＝ ０〜１００％
通信 ＝ ＯＦＦ
操作パネルからの操作 ＝ 不可
２）スタンバイモード Ｍ２
ＡＣ電源 ＝ ＯＮ
ＡＣ ＣＵＴ ＝ しない
充電 ＝ 充電専用ＰＳＵ＞熱電変換装置
コントローラ省エネ電源＝ ＰＳＵ
コントローラ電源 ＝ ＰＳＵ
電池残量 ＝ ５〜９４％
通信 ＝ ＯＮ
操作パネルからの操作 ＝ 可能
３）印刷モード Ｍ３
ＡＣ電源 ＝ ＯＮ
ＡＣ ＣＵＴ ＝ しない
充電 ＝ 充電専用ＰＳＵ＞熱電変換装置
コントローラ省エネ電源＝ ＰＳＵ
コントローラ電源 ＝ ＰＳＵ
電池残量 ＝ ５〜９５％
通信 ＝ ＯＮ
操作パネルからの操作 ＝ 可能
４）省エネモード Ｍ４
ＡＣ電源 ＝ ＯＮ
ＡＣ ＣＵＴ ＝ しない
充電 ＝ 充電専用ＰＳＵ＞熱電変換装置
コントローラ省エネ電源＝ ＰＳＵ
コントローラ電源 ＝ ＯＦＦ
電池残量 ＝ １０〜９４％
通信 ＝ ＯＮ
操作パネルからの操作 ＝ サブ電源キーのみ可能
５）電池駆動スタンバイモード Ｍ５
ＡＣ電源 ＝ ＯＮ
ＡＣ ＣＵＴ ＝ しない
充電 ＝ 熱電変換装置のみ
コントローラ省エネ電源＝ 電池
コントローラ電源 ＝ ＰＳＵ
電池残量 ＝ １１〜９５％
通信 ＝ ＯＮ
操作パネルからの操作 ＝ 可能
６）電池駆動印刷モード Ｍ６
ＡＣ電源 ＝ ＯＮ
ＡＣ ＣＵＴ ＝ しない
充電 ＝ 熱電変換装置のみ
コントローラ省エネ電源＝電池
コントローラ電源 ＝ ＰＳＵ
電池残量 ＝ ５〜９５％
通信 ＝ ＯＮ
操作パネルからの操作 ＝ 可能
７）電池駆動省エネモード Ｍ７
ＡＣ電源 ＝ ＯＮ ｏｒ ＯＦＦ
ＡＣ ＣＵＴ ＝ する
充電 ＝ 熱電変換装置のみ
コントローラ省エネ電源＝ 電池
コントローラ電源 ＝ ＯＦＦ
電池残量 ＝ １１〜９５％
通信 ＝ ＯＮ
操作パネルからの操作 ＝ サブ電源キーのみ可能
前記各モードは以下のように遷移する。
・ＳＨＵＴＤＯＷＭモードＭ１でＡＣ ＯＮしたら（Ｃ１）、スタンバイモードＭ２に移行する。
・スタンバイモードＭ２あるいは電池駆動スタンバイモードＭ５でＡＣ ＯＦＦしたら（Ｃ２）、ＳＨＵＴＤＯＷＭモードＭ１に移行する。
・スタンバイモードＭ２で規定時間が経過したら（Ｃ３）、省エネモードＭ２に移行する。
・スタンバイモードＭ２で二次電池の容量が９５％以上なら（Ｃ４）、電池駆動スタンバイモードＭ５に移行する。
・省エネモードＭ３で動作開始要求がきたら（Ｃ５）、印刷モードＭ３に移行する。
・印刷モードＭ３で動作が停止したら（Ｃ６）、スタンバイモードＭ２に移行する。
・印刷モードＭ３で電池残量が９５％以上なら（Ｃ７）、電池駆動印刷モードＭ６に移行する。
・電池駆動印刷モードＭ６で動作が停止したら（Ｃ８）、電池駆動スタンバイモードＭ５に移行する。
・電池駆動印刷モードＭ６で電池残量が１０％以下なら（Ｃ９）、印刷モードＭ３に移行する。
・電池駆動スタンバイモードＭ５で電池容量が１０％以下なら（Ｃ１０）、スタンバイモードＭ２に移行する。
・電池駆動スタンバイモードＭ５で動作開始要求がきたら（Ｃ１１）、電池駆動印刷モードＭ６に移行する。
・省エネモードＭ４で電池残量が９５％以上なら（Ｃ１２）、電池駆動省エネモードＭ７に移行する。
・電池駆動省エネモードＭ７で動作開始要求がきたら（Ｃ１３）、電池駆動印刷モードＭ６に移行する。
・電池駆動省エネモードＭ７電池残量が１０％以下なら（Ｃ１４）、省エネモードＭ４に移行する。
・スタンバイモードＭ２で動作開始要求がきたら（Ｃ１５）、印刷モードＭ３に移行する。
・電池駆動スタンバイモードＭ５で規定時間が経過したら（Ｃ１６）、電池駆動省エネモードＭ７に移行する。
・省エネモードＭ７あるいは電池駆動省エネモードＭ７でＡＣ ＯＦＦしたら（Ｃ１７）、ＳＨＵＴＤＯＷＭモードＭ１に移行する。

このようにモードを設定し、二次電池からの給電とメインＰＳＵからの給電を設定すると、ＳＨＵＴＤＯＷＮモードＭ１、スタンバイモードＭ２、印刷モードＭ３、及び省エネモードＭ４の４つのモードでは、熱電モジュール１１０の駆動時に二次電池１０８に対して充電を行い、その状態においては充電専用ＰＳＵ１０６の動作を停止させる。換言すれば、コントローラ省エネ回路１１２からの指示により、第１の電源セレクタ１０７は熱電モジュール１１０からのＤＣ電源供給による充電を選択する。

また、電池駆動スタンバイモードＭ５、電池駆動印刷モードＭ６、及び電池駆動省エネモードＭ７において、二次電池１０８の充電量が十分である場合には、熱電モジュール１１０が出しつづける電力が余るので、これをコントローラ省エネ回路１１２の省エネ電源として利用する。このときには、第２の電源セレクタ１０９は前記第１の電源セレクタ１０７の状態で、二次電池１０８のＤＣ放電側を選択し、二次電池１０８からの給電を受ける。

通常のスタンバイモードＭ２、印刷モードＭ３、及び省エネモードＭ４では、二次電池１０８の充電残量をそれぞれ監視し、電池残量が所定量、本実施例では９５％以上であれば、電池駆動のモードに状態遷移し、電池駆動スタンバイモードＭ５、電池駆動印刷モードＭ６、及び電池駆動省エネモードＭ７へ移行する。

その際、前記電池駆動スタンバイモードＭ５、電池駆動印刷モードＭ６、及び電池駆動省エネモードＭ７では、熱電モジュール１１０の停止時に第２のコントローラからの指示により第１の電源セレクタ１０７は充電専用ＰＳＵ１０６側を選択し、二次電池１０８への充電が行われる。

図６はＰＳＵの負荷率と変換効率との関係を示す特性図で、ＡＣ１００ＶからＤＣ５Ｖへの変換時の特を示す。この図から分かるように図４の比較例で示したように１つのＰＳＵでコントローラへの給電と二次電池への給電を行わせる場合には、幅広い使用をカバーして設計する必要があるが、コントローラへの給電と二次電池への給電それぞれにＰＳＵを設けた２ＰＳＵ構成であると、それぞれの使用に合わせた特性のＰＳＵを使用することができる。特に充電専用のＰＳＵ１０６を用いた場合には、充電専用ＰＳＵ１０６の仕様を、高変換効率を得られるように合わせ込むことができる。

また、前記コントローラ省エネ回路１１２の消費電力は前記熱電モジュール１１０の発電量よりも十分に小さいものとなるように設定しておく。換言すれば、両者の消費電力と発電量を相対的に規定しておく。

なお、本実施例では、二次電池１０８の充電と第２のコントローラ（省エネ回路）１１２への給電を熱電モジュール１１０からの給電でそれぞれ実現できるようにしている。そのため、第１の電源セレクタ１０７を二次電池１０８と熱電モジュール１１０及び充電専用ＰＳＵ１０６との間に設けている。これにより熱電モジュール１１０の駆動時には、この経路にて二次電池１０８への充電が可能なため、第１の電源セレクタ１０７によって熱電モジュール１１０側のパスを選択する。一方、本体定着器１０等の熱源が低温状態である場合は、熱電モジュール１１０からの出力はほとんど得られないため、第１の電源セレクタ１０７によって充電専用ＰＳＵ１０６側からのパスを選択する。この状態に合わせて充電専用ＰＳＵ１０６は起動をかける。

図７は本実施形態における実施例２のシステム構成を示すブロック図である。この実施例２は、図３の実施例１の二次電池１０８を並列に２個設け、一方は熱電モジュール１１０空、他方は充電専用ＰＳＵ１０６から充電できるようにしたものである。すなわち、熱電モジュール１１０から充電を行う二次電池１０８ａと、充電専用ＰＳＵ１０６から充電を行う二次電池１０８ｂとを第１の電源セレクタ１０７と第２の電源セレクタ１０９の間に独立させてそれぞれ設けたものである。この構成では、熱電モジュール１１０で充電を行う二次電池１０８ａがいっぱいになるまでは、充電専用ＰＳＵ１０６によって充電される二次電池１０８ｂからコントローラ省エネ回路１１２に給電するようにする。これにより二次電池１０８ａ，１０８ｂの充放電回数を減らすことができる。

なお、いずれの実施例にしても第２の電源セレクタ１０９はコントローラ省エネ回路１１２と二次電池１０８（１０８ａ，１０８ｂ）との間に設けられ、メインＰＳＵ１０５からの給電も可能となっている。これにより、二次電池１０８（１０８ａ，１０８ｂ）が全く空の状態などの初期システムの起動時に、メインＰＳＵ１０５からコントローラ省エネ回路１１２に給電し、省エネ回路を駆動することができる。

その他、特に説明しない各部は実施例１と同等に構成され、同等に機能するので、重複する説明は省略する。

以上のように、本実施形態によれば、
１）第２のコントローラ（省エネ回路）１１２への給電を目的に二次電池１０８を備え、その二次電池充電用の充電専用ＰＳＵ１０５及び熱電モジュール１１０を備えているので、両者を併用することによって充電専用ＰＳＵ１０６の使用頻度が減り、その分、充電専用ＰＳＵ１０６の長寿命化を図ることができる。
２）熱電モジュール１１０の駆動時に二次電池１０８に対して充電を行い、その状態においては充電専用ＰＳＵ１０６の動作を停止させるため、余熱を有効利用することができる。
３）システムの動作時に、熱電モジュール１１０の出力により、二次電池１０８への充電及びコントローラ省エネ回路１１２への給電を行うため、その分の低消費電力を実現することができる。
４）システムの動作後に、所定温度以下になるまで熱電モジュール１１０を駆動させて、二次電池１０８への充電及びコントローラ省エネ回路１１２への給電を行うため、コントローラ省エネ回路１１２の給電について電力確保にＡＣ電力を全く必要としない状態を実現することができる。
５）熱電モジュール１１０の停止時に、充電専用ＰＳＵ１０６を動作させて二次電池１０８に対して充電を行うため、メインＰＳＵ１０５を用いて二次電池１０８に充電するよりも効率よく充電が行える。また、電池駆動部を省電力回路部（コントローラ省エネ回路１１２）に特定することにより充電専用ＰＳＵ１０６の高効率範囲で動作させることができる。
６）コントローラ省エネ回路１１２の必要電力が、熱電モジュール１１０の発電量よりも十分に小さいため、熱電モジュール１１０の駆動だけでコントローラ省エネ回路１１２を駆動することが可能となり、コントローラ省エネ回路１１２を確実に動作させることができる。
７）コントローラ省エネ回路１１２の駆動以外に余った電力を二次電池１０８へ充電するため、熱電モジュール１１０の駆動だけでコントローラ省エネ回路１１２の駆動及び二次電池１０８への充電が可能となり、余った電力の有効利用を図ることができる。
８）充電専用ＰＳＵ１０６あるいは熱電モジュール１１０から二次電池１０８に対する充電を切り換える第１の電源セレクタ１０７を備えているので、電池の充電状態、及び熱電モジュール１１０の駆動状態の組み合わせに応じて最適な給電構成とすることができる。
９）熱電モジュール１１０から充電を行う二次電池１０８ａ及び充電専用ＰＳＵ１０６から充電を行う二次電池１０８ｂの２つの二次電池を備えたので（実施例２）、熱電モジュール１１０から充電をされる二次電池１０８ａが所定の電力を蓄えてからコントローラ省エネ回路１１２へ給電することができる。
１０）二次電池１０８，１０８ａ，１０８ｂ又はメインＰＳＵ１０５からコントローラ省エネ回路１１２に供給する電源を切り換える第２の電源セレクタ１０９を備えているので、二次電池１０８，１０８ａ，１０８ｂの充電状態、及び熱電モジュール１１０の駆動状態の組み合わせによって最適な給電構成を実現することができる。また、二次電池１０８，１０８ａ，１０８ｂが空の状態であっても対応することができる。
等の効果を奏する。

本発明の実施例１に係る画像形成システムのシステム構成を示す図である。 図１におけるプリンタの概略構成を示す図である。 図１に示した画像形成装置の給電部を含むシステム構成を示すブロック図である。 図３の給電部に対する比較例を示すブロック図である。 図３のシステム構成におけるシステム状態の遷移図である。 ＰＳＵの負荷率と変換効率との関係を示す特性図である。 本発明の実施例２に係る画像形成システムのシステム構成を示す図である。

符号の説明

１０５ メインＰＳＵ
１０６ 充電専用ＰＳＵ
１０７ 第１の電源セレクタ
１０８，１０８ａ，１０８ｂ 二次電池
１０９ 第２の電源セレクタ
１１０ 熱電モジュール
１１１ メインコントローラ
１１２ コントローラ省エネ回路
ＰＲ 画像形成装置

Claims (8)

1. 省エネルギ状態では、その状態での制御を行う特定回路を除き、装置各部への電力供給を停止する画像形成装置において、
   装置各部への電力供給を停止した省エネルギ状態において前記特定回路に電力を供給するための二次電池と、
   外部から供給された電力に基づいて前記特定回路を含む装置各部に電力を供給するための第１の給電手段と、
   外部から供給された電力に基づいて前記二次電池を充電するための第２の給電手段と、
   前記画像形成装置本体内に設けられ、熱電変換により生ずる電力を前記二次電池に供給して前記二次電池を充電するための熱電変換手段と、
   前記二次電池からの給電と前記第１の給電装置からの給電のいずれかを選択し、前記特定回路に対して電力を供給する特定回路給電選択手段と、
   を備え、
   前記特定回路給電選択手段は、省エネルギ状態において、前記二次電池の蓄電量が所定の閾値を越えている場合では前記第１の給電手段からの給電は遮断して前記二次電池から前記特定回路に給電し、前記二次電池の蓄電量が所定の閾値よりも低い場合では前記第１の給電手段から前記特定回路に給電することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記熱電変換手段駆動時には当該熱電変換手段から電力を供給して前記二次電池を充電し、前記第２の給電手段からの電力供給は停止することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置動作時に前記第２の給電手段を停止し、前記熱電変換手段の出力を前記二次電池及び前記特定回路へ給電することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置動作後に、所定温度以下になるまで前記熱電変換手段を駆動し、前記二次電池への充電及び前記特定回路への給電を行うことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項２記載の画像形成装置において、
   前記熱電変換手段の停止時に前記第２の給電手段から前記二次電池に電源供給することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   前記特定回路の必要電力が、前記熱電変換手段の発電量よりも小さいことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記第２の給電手段からの給電と前記熱電変換手段からの給電のいずれかを選択し、前記二次電池に充電電力を供給する充電電力選択手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記熱電変換手段から充電電力が供給される第１の二次電池と、
   前記第２の給電手段からの充電電力が供給される第２の二次電池と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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