電子機器および画像形成装置
【課題】 簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる電子機器を提供する。
【解決手段】 発熱源３を内部に備える電子機器１において、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段７を備え、発熱源３から放出された余分な熱エネルギーを熱電変換手段７により電気エネルギーに変換して再利用する。これにより、発熱源３から放出された余分な熱エネルギーを熱電変換手段７により電気エネルギーに変換して機器内又は機器外で再利用することにより、発熱源３から発生する熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことができるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる電子機器１を提供することができる。
【解決手段】 発熱源３を内部に備える電子機器１において、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段７を備え、発熱源３から放出された余分な熱エネルギーを熱電変換手段７により電気エネルギーに変換して再利用する。これにより、発熱源３から放出された余分な熱エネルギーを熱電変換手段７により電気エネルギーに変換して機器内又は機器外で再利用することにより、発熱源３から発生する熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことができるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる電子機器１を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、画像形成装置の小型化が進んだため、各ユニット間の物理的なレイアウト位置は、各ユニット間で極めて近接することとなっている。特に、トナーを転写用紙に定着させるための熱定着部とその周辺ユニットとの間隔は狭くなっている。
【０００３】
ところが、熱定着部から放出される熱は、全てトナー定着のために消費されるのではなく、その一部は不要なものとなることから、放出される不要熱の影響が問題となっている。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載されているように、画像形成装置の多くは、放熱部品である熱定着部と他のユニット又は装置内の構成部材との間に断熱部材を設け、その不要熱による影響が小さくなるようにしている。
【０００５】
また、画像形成装置の多くは、熱定着部から放出される不要熱をＦＡＮモータ等を使用して装置外に排出している。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３４４９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、熱定着部から放出される不要熱の対策として特許文献１に記載されているように断熱部材を設けて隔離したり、ＦＡＮモータ等を使用して余分な熱エネルギーを装置外に排出するようにした場合には、装置内の構造が複雑になってしまい、製造コストを上昇させる一因となっている。
【０００８】
また、省エネルギーが叫ばれている今日においては、熱定着部から放出される余分な熱エネルギーの再利用も大きな課題である。
【０００９】
本発明は、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる電子機器を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明の電子機器は、発熱源を内部に備える電子機器において、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段を備え、前記発熱源から放出された余分な熱エネルギーを前記熱電変換手段により電気エネルギーに変換して再利用する。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電子機器において、前記熱電変換手段は、ゼーベック効果を利用したゼーベック素子である。
【００１３】
請求項３記載の発明の画像形成装置は、画像を転写紙に定着させる熱定着部を内部に備える画像形成装置において、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段を備え、前記熱定着部から放出された余分な熱エネルギーを前記熱電変換手段により電気エネルギーに変換して再利用する。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記熱電変換手段は、前記熱定着部近傍に設けられている。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記熱電変換手段は、前記熱定着部から放出された余分な熱を装置外部に排出するための排気口に連通する排気経路内に設けられている。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記熱電変換手段は、前記熱定着部を覆うカバーの上面に設けられている。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記熱電変換手段は、前記熱定着部に設けられている。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記熱電変換手段は、前記熱定着部と熱的影響を受けやすいユニットとの間に設けられていて前記熱定着部からの熱を遮断する断熱部材に設けられている。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の画像形成装置において、前記熱電変換手段は、前記断熱部材の前記熱定着部側に設けられている。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記熱電変換手段は、前記熱定着部と熱的影響を受けやすいユニットとの間であって前記熱定着部からの熱を遮断する位置に設けられている。
【００２１】
請求項１１記載の発明は、請求項８ないし１０のいずれか一記載の画像形成装置において、前記熱的影響を受けやすいユニットは、電子写真方式により画像形成を行う作像部である。
【００２２】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の画像形成装置において、前記作像部は、現像部とクリーニング部と帯電部とのうちの少なくとも一つと、感光体とをケース内に保持しているプロセスカートリッジ構成である。
【００２３】
請求項１３記載の発明は、請求項３ないし１２のいずれか一記載の画像形成装置において、前記熱電変換手段は、ゼーベック効果を利用したゼーベック素子である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、発熱源から放出された余分な熱エネルギーを熱電変換手段により電気エネルギーに変換して機器内又は機器外で再利用することにより、発熱源から発生する熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことができるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる電子機器を提供することができる。
【００２５】
本発明によれば、熱定着部から放出された余分な熱エネルギーを熱電変換手段により電気エネルギーに変換して装置内又は装置外で再利用することにより、熱定着部から発生する熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことができるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
[第一の実施の形態]
本発明の第一の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。本実施の形態は、電子機器および画像形成装置として電子写真方式のレーザプリンタを適用した例である。
【００２７】
最初に、本発明の前提となる熱電変換手段である「ゼーベック効果を利用したデバイス」の概要について説明する。図１は、ゼーベック効果を利用したデバイスの概念図である。異なった２種類の金属（または半導体）の一方を接続させ、両端に温度差を与えると、ゼーベック効果により、図１に示すように電荷が移動し、負荷抵抗の両端に起電力Ｖが発生し、図１中の矢印の方向に電流が流れる。すなわち、熱エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能となる。なお、上記の２種類の異なった金属（又は半導体）の材質としては、現在、多種多様な組み合わせが提案されているが、本発明では、熱電変換が行える材質で有れば、その材質は限定しない。また、上記の構成が１個だけでは起電力が小さいため、複数個のデバイスを組み合わせて使用することも提案されているが、本発明では、熱電変換が行えれば良いため、その構成方法は限定しない。
【００２８】
次に、上述したような熱電変換手段であるゼーベック効果を利用したデバイス（以下、ゼーベック素子という。）を備えた画像形成装置について説明する。
【００２９】
図２は、第一の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。図２に示すように、画像形成装置１には、電子写真方式により現像像を作像し、この作像された現像像を転写紙（図示せず）に転写する作像部２と、作像部２で現像像を転写された転写紙に熱と圧力を加えて画像を転写紙に定着させる熱定着部である定着部３と、これらを制御する制御部４と、定着部３から発せられる余分な熱を装置外部に排出するための排気口５と、排気口５に連通する排気経路６とが設けられている。ここで、排気口５からの排気が必要である理由としては、熱定着を用いる画像形成装置１の内部構造で一番温度上昇が激しいのは定着部３であり、この定着部３が発生する余分な熱は、装置内に存在する熱に弱い部材、例えば作像部２のトナー等に悪影響を及ぼしてしまうためである。すなわち、定着部３は発熱源である。
【００３０】
加えて、図２に示すように、本実施の形態の画像形成装置１の定着部３近傍には、ゼーベック素子７が設けられている。このようにゼーベック素子７を定着部３近傍に配設することにより、定着部３から発生した熱でゼーベック素子７の表面の温度が上がることになる。つまり、ゼーベック素子７の低温側（すなわち、定着部３とは反対側）を外気に近い所に設ければ、定着部３から発生する熱は１００℃を越えることもあるため、その差は大きくなり、この温度差から起電力が発生することになる。このようにしてゼーベック素子７により熱エネルギーから変換された電気エネルギーは、画像形成装置１内又は画像形成装置１外で再利用することができる。
【００３１】
このような構成により、定着部３から発生する熱はそもそも排気口５から排出してしまうような余分なものであるため、その熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことが可能となるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる画像形成装置１を提供することが可能となる。
【００３２】
[第二の実施の形態]
本発明の第二の実施の形態を図３に基づいて説明する。なお、前述の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。第二の実施の形態以後の実施の形態についても同様とする。
【００３３】
図３は、第二の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。図３に示すように、第二の実施の形態の画像形成装置１においては、余分な熱を装置外部に排出するための排気口５への排気経路６内にゼーベック素子７が配設されている。このようにゼーベック素子７を排気経路６内に配設したのは、その機能上、当然、排気経路６外に比べ、温度が上昇するからである。このようにゼーベック素子７を排気経路６内に配設することにより、定着部３から発生して排気経路６内を通過する熱でゼーベック素子７の表面の温度が上がることになる。つまり、ゼーベック素子７の低温側（すなわち、定着部３とは反対側）を外気に近い所に設ければ、定着部３から発生する熱は１００℃を越えることもあるため、その差は大きくなり、この温度差から起電力が発生することになる。また、ゼーベック素子７を排気経路６内に配設することにより、熱電変換効率を向上させることができる。このようにしてゼーベック素子７により熱エネルギーから変換された電気エネルギーは、画像形成装置１内又は画像形成装置１外で再利用することができる。
【００３４】
このような構成により、定着部３から発生して排気経路６内を通過する熱はそもそも排気口５から排出してしまうような余分なものであるため、その熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことが可能となるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる画像形成装置１を提供することが可能となる。
【００３５】
[第三の実施の形態]
本発明の第三の実施の形態を図４に基づいて説明する。
【００３６】
図４は、第三の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。図４に示すように、第三の実施の形態の画像形成装置１においては、定着部３の定着部カバー８上面にゼーベック素子７が配設されている。このようにゼーベック素子７を定着部３の定着部カバー８上面に配設したのは、定着部３の温度上昇が激しいことは前述したとおりであるが、中でも定着部カバー８は温度が高くなるからである。このようにゼーベック素子７を定着部３の定着部カバー８上面に配設することにより、定着部３から発生する熱でゼーベック素子７の表面の温度が上がることになる。つまり、ゼーベック素子７の低温側（すなわち、定着部３とは反対側）を外気に近い所に設ければ、定着部３から発生する熱は１００℃を越えることもあるため、その差は大きくなり、この温度差から起電力が発生することになる。また、ゼーベック素子７を定着部３の定着部カバー８上面に配設することにより、熱電変換効率を向上させることができる。このようにしてゼーベック素子７により熱エネルギーから変換された電気エネルギーは、画像形成装置１内又は画像形成装置１外で再利用することができる。
【００３７】
このような構成により、定着部３から発生する熱はそもそも排気口５から排出してしまうような余分なものであるため、その熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことが可能となるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる画像形成装置１を提供することが可能となる。また、定着部３の定着部カバー８上面に配設することにより、ユーザへの熱による事故防止も行うことも可能である。
【００３８】
[第四の実施の形態]
本発明の第四の実施の形態を図５に基づいて説明する。
【００３９】
図５は、第四の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。図５に示すように、第四の実施の形態の画像形成装置１においては、定着部３にゼーベック素子７が直接配設されている。このようにゼーベック素子７を定着部３に直接配設したのは、定着部３の温度上昇が激しいことは前述したとおりであるが、第三の実施の形態の定着部カバー８を介さない分、更に熱効率が良くなるからである。このようにゼーベック素子７を定着部３に直接配設することにより、定着部３から発生する熱でゼーベック素子７の表面の温度が上がることになる。つまり、ゼーベック素子７の低温側（すなわち、定着部３とは反対側）を外気に近い所に設ければ、定着部３から発生する熱は１００℃を越えることもあるため、その差は大きくなり、この温度差から起電力が発生することになる。また、ゼーベック素子７を定着部３に直接配設することにより、熱電変換効率を向上させることができる。このようにしてゼーベック素子７により熱エネルギーから変換された電気エネルギーは、画像形成装置１内又は画像形成装置１外で再利用することができる。
【００４０】
このような構成により、定着部３から発生する熱はそもそも排気口５から排出してしまうような余分なものであるため、その熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことが可能となるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる画像形成装置１を提供することが可能となる。また、第三の実施の形態の定着部カバー８を不要とすることにより、更なるコストダウンも行うことが可能になる。
【００４１】
[第五の実施の形態]
本発明の第五の実施の形態を図６に基づいて説明する。
【００４２】
図６は、第五の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。図６に示すように、画像形成装置１の内部には、熱的影響を受けやすいユニット（例えば、作像部２）が存在するため、定着部３と熱的影響を受けやすいユニット（例えば、作像部２）がレイアウト的に接近している場合、又は、接近していなくても温度的に影響を受ける場合は、両者の間に断熱部材９が設けられている。そして、図６に示すように、第五の実施の形態の画像形成装置１においては、断熱部材９の定着部３側にゼーベック素子７が配設されている。このようにゼーベック素子７を断熱部材９の定着部３側に配設したのは、その機能上、当然に、その表面が定着部３からの熱的影響を受け、温度が上昇するからである。より詳細には、ゼーベック素子７は、高温側と低温側の温度差によって起電力を発生させるため、この温度差が大きい方が、熱電変換効率的には有利となることから、断熱部材９の他のユニット（例えば、作像部２）側の面と外気温の差は定着部３側の面と断熱部材９の表面の温度差に比べるとその温度差は小さいため、温度差の大きい定着部３側にゼーベック素子７を取り付ける方が効率が良くなる事になる。このようにゼーベック素子７を断熱部材９の定着部３側に配設することにより、定着部３から発生する熱でゼーベック素子７の表面の温度が上がることになる。つまり、ゼーベック素子７の低温側（すなわち、定着部３とは反対側）を定着部３から離れている側に設ければ、定着部３から発生する熱は１００℃を越えることもあるため、その差は大きくなり、この温度差から起電力が発生することになる。また、ゼーベック素子７を断熱部材９の定着部３側に配設することにより、熱電変換効率を向上させることができる。このようにしてゼーベック素子７により熱エネルギーから変換された電気エネルギーは、画像形成装置１内又は画像形成装置１外で再利用することができる。
【００４３】
このような構成により、定着部３から発生する熱はそもそも排気口５から排出してしまうような余分なものであるため、その熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことが可能となるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる画像形成装置１を提供することが可能となる。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、熱に影響されるユニットとして作像部２を一例として挙げたが、これに限るものではなく、例えば画像を転写する転写ベルト、転写紙を搬送するための搬送ローラ等も熱に影響されるユニットである。このような熱に影響されるユニットをゼーベック素子７の低温側に、定着部３をゼーベック素子７の高温側にする。
【００４５】
[第六の実施の形態]
本発明の第六の実施の形態を図７に基づいて説明する。
【００４６】
図７は、第六の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。図７に示すように、第六の実施の形態の画像形成装置１においては、ゼーベック素子７を断熱部材として用いたものである。第五の実施の形態で説明したように、画像形成装置１の定着部３と他のユニット（例えば、作像部２）との間には断熱部材が必要である場合が多い。一方、ゼーベック素子７は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換するため、熱エネルギーを遮断することが可能である。そこで、本実施の形態の画像形成装置１においては、断熱部材の代わりにゼーベック素子７を用いるようにしたものである。このようにゼーベック素子７を断熱部材として用いることにより、定着部３から発生する熱でゼーベック素子７の表面の温度が上がることになる。つまり、ゼーベック素子７の低温側（すなわち、定着部３とは反対側）を定着部３から離れている側に設ければ、定着部３から発生する熱は１００℃を越えることもあるため、その差は大きくなり、この温度差から起電力が発生することになる。また、ゼーベック素子７を断熱部材として用いることにより、熱電変換効率を向上させることができる。このようにしてゼーベック素子７により熱エネルギーから変換された電気エネルギーは、画像形成装置１内又は画像形成装置１外で再利用することができる。
【００４７】
このような構成により、定着部３から発生する熱はそもそも排気口５から排出してしまうような余分なものであるため、その熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことが可能となるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる画像形成装置１を提供することが可能となる。また、ゼーベック素子７を断熱部材として用いることにより、コストダウンを行い、且つ、断熱機能を有しながら、排熱利用を行うことが可能となる。
【００４８】
なお、各実施の形態における作像部２は、現像部とクリーニング部と帯電部とのうちの少なくとも一つと、感光体とをケース内に保持しているプロセスカートリッジ構成であっても良い。各実施の形態においては、熱的影響を受けやすいプロセスカートリッジである作像部２を熱から保護するために、プロセスカートリッジである作像部２と定着部３の間にゼーベック素子７を配設することになる。このようにすることにより、プロセスカートリッジ（作像部２）の熱的影響を無くし、且つ、廃熱利用を効率的に行うことが可能となる。
【００４９】
なお、各実施の形態においては、電子機器として電子写真方式のレーザプリンタを適用したが、これに限るものではなく、発熱源を内部に備える各種の電子機器を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第一の実施の形態のゼーベック効果を利用したデバイスの概念図である。
【図２】ゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。
【図３】第二の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。
【図４】第三の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。
【図５】第四の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。
【図６】第五の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。
【図７】第六の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 電子機器、画像形成装置
２ 作像部
３ 発熱源、熱定着部
５ 排気口
６ 排気経路
７ 熱電変換手段、ゼーベック素子
８ 熱定着部を覆うカバー
９ 断熱部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、画像形成装置の小型化が進んだため、各ユニット間の物理的なレイアウト位置は、各ユニット間で極めて近接することとなっている。特に、トナーを転写用紙に定着させるための熱定着部とその周辺ユニットとの間隔は狭くなっている。
【０００３】
ところが、熱定着部から放出される熱は、全てトナー定着のために消費されるのではなく、その一部は不要なものとなることから、放出される不要熱の影響が問題となっている。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載されているように、画像形成装置の多くは、放熱部品である熱定着部と他のユニット又は装置内の構成部材との間に断熱部材を設け、その不要熱による影響が小さくなるようにしている。
【０００５】
また、画像形成装置の多くは、熱定着部から放出される不要熱をＦＡＮモータ等を使用して装置外に排出している。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３４４９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、熱定着部から放出される不要熱の対策として特許文献１に記載されているように断熱部材を設けて隔離したり、ＦＡＮモータ等を使用して余分な熱エネルギーを装置外に排出するようにした場合には、装置内の構造が複雑になってしまい、製造コストを上昇させる一因となっている。
【０００８】
また、省エネルギーが叫ばれている今日においては、熱定着部から放出される余分な熱エネルギーの再利用も大きな課題である。
【０００９】
本発明は、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる電子機器を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明の電子機器は、発熱源を内部に備える電子機器において、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段を備え、前記発熱源から放出された余分な熱エネルギーを前記熱電変換手段により電気エネルギーに変換して再利用する。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の電子機器において、前記熱電変換手段は、ゼーベック効果を利用したゼーベック素子である。
【００１３】
請求項３記載の発明の画像形成装置は、画像を転写紙に定着させる熱定着部を内部に備える画像形成装置において、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段を備え、前記熱定着部から放出された余分な熱エネルギーを前記熱電変換手段により電気エネルギーに変換して再利用する。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記熱電変換手段は、前記熱定着部近傍に設けられている。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記熱電変換手段は、前記熱定着部から放出された余分な熱を装置外部に排出するための排気口に連通する排気経路内に設けられている。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記熱電変換手段は、前記熱定着部を覆うカバーの上面に設けられている。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記熱電変換手段は、前記熱定着部に設けられている。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記熱電変換手段は、前記熱定着部と熱的影響を受けやすいユニットとの間に設けられていて前記熱定着部からの熱を遮断する断熱部材に設けられている。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の画像形成装置において、前記熱電変換手段は、前記断熱部材の前記熱定着部側に設けられている。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記熱電変換手段は、前記熱定着部と熱的影響を受けやすいユニットとの間であって前記熱定着部からの熱を遮断する位置に設けられている。
【００２１】
請求項１１記載の発明は、請求項８ないし１０のいずれか一記載の画像形成装置において、前記熱的影響を受けやすいユニットは、電子写真方式により画像形成を行う作像部である。
【００２２】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の画像形成装置において、前記作像部は、現像部とクリーニング部と帯電部とのうちの少なくとも一つと、感光体とをケース内に保持しているプロセスカートリッジ構成である。
【００２３】
請求項１３記載の発明は、請求項３ないし１２のいずれか一記載の画像形成装置において、前記熱電変換手段は、ゼーベック効果を利用したゼーベック素子である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、発熱源から放出された余分な熱エネルギーを熱電変換手段により電気エネルギーに変換して機器内又は機器外で再利用することにより、発熱源から発生する熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことができるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる電子機器を提供することができる。
【００２５】
本発明によれば、熱定着部から放出された余分な熱エネルギーを熱電変換手段により電気エネルギーに変換して装置内又は装置外で再利用することにより、熱定着部から発生する熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことができるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
[第一の実施の形態]
本発明の第一の実施の形態を図１および図２に基づいて説明する。本実施の形態は、電子機器および画像形成装置として電子写真方式のレーザプリンタを適用した例である。
【００２７】
最初に、本発明の前提となる熱電変換手段である「ゼーベック効果を利用したデバイス」の概要について説明する。図１は、ゼーベック効果を利用したデバイスの概念図である。異なった２種類の金属（または半導体）の一方を接続させ、両端に温度差を与えると、ゼーベック効果により、図１に示すように電荷が移動し、負荷抵抗の両端に起電力Ｖが発生し、図１中の矢印の方向に電流が流れる。すなわち、熱エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能となる。なお、上記の２種類の異なった金属（又は半導体）の材質としては、現在、多種多様な組み合わせが提案されているが、本発明では、熱電変換が行える材質で有れば、その材質は限定しない。また、上記の構成が１個だけでは起電力が小さいため、複数個のデバイスを組み合わせて使用することも提案されているが、本発明では、熱電変換が行えれば良いため、その構成方法は限定しない。
【００２８】
次に、上述したような熱電変換手段であるゼーベック効果を利用したデバイス（以下、ゼーベック素子という。）を備えた画像形成装置について説明する。
【００２９】
図２は、第一の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。図２に示すように、画像形成装置１には、電子写真方式により現像像を作像し、この作像された現像像を転写紙（図示せず）に転写する作像部２と、作像部２で現像像を転写された転写紙に熱と圧力を加えて画像を転写紙に定着させる熱定着部である定着部３と、これらを制御する制御部４と、定着部３から発せられる余分な熱を装置外部に排出するための排気口５と、排気口５に連通する排気経路６とが設けられている。ここで、排気口５からの排気が必要である理由としては、熱定着を用いる画像形成装置１の内部構造で一番温度上昇が激しいのは定着部３であり、この定着部３が発生する余分な熱は、装置内に存在する熱に弱い部材、例えば作像部２のトナー等に悪影響を及ぼしてしまうためである。すなわち、定着部３は発熱源である。
【００３０】
加えて、図２に示すように、本実施の形態の画像形成装置１の定着部３近傍には、ゼーベック素子７が設けられている。このようにゼーベック素子７を定着部３近傍に配設することにより、定着部３から発生した熱でゼーベック素子７の表面の温度が上がることになる。つまり、ゼーベック素子７の低温側（すなわち、定着部３とは反対側）を外気に近い所に設ければ、定着部３から発生する熱は１００℃を越えることもあるため、その差は大きくなり、この温度差から起電力が発生することになる。このようにしてゼーベック素子７により熱エネルギーから変換された電気エネルギーは、画像形成装置１内又は画像形成装置１外で再利用することができる。
【００３１】
このような構成により、定着部３から発生する熱はそもそも排気口５から排出してしまうような余分なものであるため、その熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことが可能となるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる画像形成装置１を提供することが可能となる。
【００３２】
[第二の実施の形態]
本発明の第二の実施の形態を図３に基づいて説明する。なお、前述の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。第二の実施の形態以後の実施の形態についても同様とする。
【００３３】
図３は、第二の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。図３に示すように、第二の実施の形態の画像形成装置１においては、余分な熱を装置外部に排出するための排気口５への排気経路６内にゼーベック素子７が配設されている。このようにゼーベック素子７を排気経路６内に配設したのは、その機能上、当然、排気経路６外に比べ、温度が上昇するからである。このようにゼーベック素子７を排気経路６内に配設することにより、定着部３から発生して排気経路６内を通過する熱でゼーベック素子７の表面の温度が上がることになる。つまり、ゼーベック素子７の低温側（すなわち、定着部３とは反対側）を外気に近い所に設ければ、定着部３から発生する熱は１００℃を越えることもあるため、その差は大きくなり、この温度差から起電力が発生することになる。また、ゼーベック素子７を排気経路６内に配設することにより、熱電変換効率を向上させることができる。このようにしてゼーベック素子７により熱エネルギーから変換された電気エネルギーは、画像形成装置１内又は画像形成装置１外で再利用することができる。
【００３４】
このような構成により、定着部３から発生して排気経路６内を通過する熱はそもそも排気口５から排出してしまうような余分なものであるため、その熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことが可能となるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる画像形成装置１を提供することが可能となる。
【００３５】
[第三の実施の形態]
本発明の第三の実施の形態を図４に基づいて説明する。
【００３６】
図４は、第三の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。図４に示すように、第三の実施の形態の画像形成装置１においては、定着部３の定着部カバー８上面にゼーベック素子７が配設されている。このようにゼーベック素子７を定着部３の定着部カバー８上面に配設したのは、定着部３の温度上昇が激しいことは前述したとおりであるが、中でも定着部カバー８は温度が高くなるからである。このようにゼーベック素子７を定着部３の定着部カバー８上面に配設することにより、定着部３から発生する熱でゼーベック素子７の表面の温度が上がることになる。つまり、ゼーベック素子７の低温側（すなわち、定着部３とは反対側）を外気に近い所に設ければ、定着部３から発生する熱は１００℃を越えることもあるため、その差は大きくなり、この温度差から起電力が発生することになる。また、ゼーベック素子７を定着部３の定着部カバー８上面に配設することにより、熱電変換効率を向上させることができる。このようにしてゼーベック素子７により熱エネルギーから変換された電気エネルギーは、画像形成装置１内又は画像形成装置１外で再利用することができる。
【００３７】
このような構成により、定着部３から発生する熱はそもそも排気口５から排出してしまうような余分なものであるため、その熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことが可能となるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる画像形成装置１を提供することが可能となる。また、定着部３の定着部カバー８上面に配設することにより、ユーザへの熱による事故防止も行うことも可能である。
【００３８】
[第四の実施の形態]
本発明の第四の実施の形態を図５に基づいて説明する。
【００３９】
図５は、第四の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。図５に示すように、第四の実施の形態の画像形成装置１においては、定着部３にゼーベック素子７が直接配設されている。このようにゼーベック素子７を定着部３に直接配設したのは、定着部３の温度上昇が激しいことは前述したとおりであるが、第三の実施の形態の定着部カバー８を介さない分、更に熱効率が良くなるからである。このようにゼーベック素子７を定着部３に直接配設することにより、定着部３から発生する熱でゼーベック素子７の表面の温度が上がることになる。つまり、ゼーベック素子７の低温側（すなわち、定着部３とは反対側）を外気に近い所に設ければ、定着部３から発生する熱は１００℃を越えることもあるため、その差は大きくなり、この温度差から起電力が発生することになる。また、ゼーベック素子７を定着部３に直接配設することにより、熱電変換効率を向上させることができる。このようにしてゼーベック素子７により熱エネルギーから変換された電気エネルギーは、画像形成装置１内又は画像形成装置１外で再利用することができる。
【００４０】
このような構成により、定着部３から発生する熱はそもそも排気口５から排出してしまうような余分なものであるため、その熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことが可能となるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる画像形成装置１を提供することが可能となる。また、第三の実施の形態の定着部カバー８を不要とすることにより、更なるコストダウンも行うことが可能になる。
【００４１】
[第五の実施の形態]
本発明の第五の実施の形態を図６に基づいて説明する。
【００４２】
図６は、第五の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。図６に示すように、画像形成装置１の内部には、熱的影響を受けやすいユニット（例えば、作像部２）が存在するため、定着部３と熱的影響を受けやすいユニット（例えば、作像部２）がレイアウト的に接近している場合、又は、接近していなくても温度的に影響を受ける場合は、両者の間に断熱部材９が設けられている。そして、図６に示すように、第五の実施の形態の画像形成装置１においては、断熱部材９の定着部３側にゼーベック素子７が配設されている。このようにゼーベック素子７を断熱部材９の定着部３側に配設したのは、その機能上、当然に、その表面が定着部３からの熱的影響を受け、温度が上昇するからである。より詳細には、ゼーベック素子７は、高温側と低温側の温度差によって起電力を発生させるため、この温度差が大きい方が、熱電変換効率的には有利となることから、断熱部材９の他のユニット（例えば、作像部２）側の面と外気温の差は定着部３側の面と断熱部材９の表面の温度差に比べるとその温度差は小さいため、温度差の大きい定着部３側にゼーベック素子７を取り付ける方が効率が良くなる事になる。このようにゼーベック素子７を断熱部材９の定着部３側に配設することにより、定着部３から発生する熱でゼーベック素子７の表面の温度が上がることになる。つまり、ゼーベック素子７の低温側（すなわち、定着部３とは反対側）を定着部３から離れている側に設ければ、定着部３から発生する熱は１００℃を越えることもあるため、その差は大きくなり、この温度差から起電力が発生することになる。また、ゼーベック素子７を断熱部材９の定着部３側に配設することにより、熱電変換効率を向上させることができる。このようにしてゼーベック素子７により熱エネルギーから変換された電気エネルギーは、画像形成装置１内又は画像形成装置１外で再利用することができる。
【００４３】
このような構成により、定着部３から発生する熱はそもそも排気口５から排出してしまうような余分なものであるため、その熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことが可能となるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる画像形成装置１を提供することが可能となる。
【００４４】
なお、本実施の形態においては、熱に影響されるユニットとして作像部２を一例として挙げたが、これに限るものではなく、例えば画像を転写する転写ベルト、転写紙を搬送するための搬送ローラ等も熱に影響されるユニットである。このような熱に影響されるユニットをゼーベック素子７の低温側に、定着部３をゼーベック素子７の高温側にする。
【００４５】
[第六の実施の形態]
本発明の第六の実施の形態を図７に基づいて説明する。
【００４６】
図７は、第六の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。図７に示すように、第六の実施の形態の画像形成装置１においては、ゼーベック素子７を断熱部材として用いたものである。第五の実施の形態で説明したように、画像形成装置１の定着部３と他のユニット（例えば、作像部２）との間には断熱部材が必要である場合が多い。一方、ゼーベック素子７は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換するため、熱エネルギーを遮断することが可能である。そこで、本実施の形態の画像形成装置１においては、断熱部材の代わりにゼーベック素子７を用いるようにしたものである。このようにゼーベック素子７を断熱部材として用いることにより、定着部３から発生する熱でゼーベック素子７の表面の温度が上がることになる。つまり、ゼーベック素子７の低温側（すなわち、定着部３とは反対側）を定着部３から離れている側に設ければ、定着部３から発生する熱は１００℃を越えることもあるため、その差は大きくなり、この温度差から起電力が発生することになる。また、ゼーベック素子７を断熱部材として用いることにより、熱電変換効率を向上させることができる。このようにしてゼーベック素子７により熱エネルギーから変換された電気エネルギーは、画像形成装置１内又は画像形成装置１外で再利用することができる。
【００４７】
このような構成により、定着部３から発生する熱はそもそも排気口５から排出してしまうような余分なものであるため、その熱を利用した効率的な廃熱利用を行うことが可能となるので、簡単な構成でコストを上昇させずに省エネルギー化を図ることができる画像形成装置１を提供することが可能となる。また、ゼーベック素子７を断熱部材として用いることにより、コストダウンを行い、且つ、断熱機能を有しながら、排熱利用を行うことが可能となる。
【００４８】
なお、各実施の形態における作像部２は、現像部とクリーニング部と帯電部とのうちの少なくとも一つと、感光体とをケース内に保持しているプロセスカートリッジ構成であっても良い。各実施の形態においては、熱的影響を受けやすいプロセスカートリッジである作像部２を熱から保護するために、プロセスカートリッジである作像部２と定着部３の間にゼーベック素子７を配設することになる。このようにすることにより、プロセスカートリッジ（作像部２）の熱的影響を無くし、且つ、廃熱利用を効率的に行うことが可能となる。
【００４９】
なお、各実施の形態においては、電子機器として電子写真方式のレーザプリンタを適用したが、これに限るものではなく、発熱源を内部に備える各種の電子機器を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第一の実施の形態のゼーベック効果を利用したデバイスの概念図である。
【図２】ゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。
【図３】第二の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。
【図４】第三の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。
【図５】第四の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。
【図６】第五の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。
【図７】第六の実施の形態のゼーベック素子を備える画像形成装置を概略的に示す構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 電子機器、画像形成装置
２ 作像部
３ 発熱源、熱定着部
５ 排気口
６ 排気経路
７ 熱電変換手段、ゼーベック素子
８ 熱定着部を覆うカバー
９ 断熱部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱源を内部に備える電子機器において、
熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段を備え、
前記発熱源から放出された余分な熱エネルギーを前記熱電変換手段により電気エネルギーに変換して再利用する、
ことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記熱電変換手段は、ゼーベック効果を利用したゼーベック素子である、
ことを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
画像を転写紙に定着させる熱定着部を内部に備える画像形成装置において、
熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段を備え、
前記熱定着部から放出された余分な熱エネルギーを前記熱電変換手段により電気エネルギーに変換して再利用する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記熱電変換手段は、前記熱定着部近傍に設けられている、
ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記熱電変換手段は、前記熱定着部から放出された余分な熱を装置外部に排出するための排気口に連通する排気経路内に設けられている、
ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記熱電変換手段は、前記熱定着部を覆うカバーの上面に設けられている、
ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記熱電変換手段は、前記熱定着部に設けられている、
ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記熱電変換手段は、前記熱定着部と熱的影響を受けやすいユニットとの間に設けられていて前記熱定着部からの熱を遮断する断熱部材に設けられている、
ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記熱電変換手段は、前記断熱部材の前記熱定着部側に設けられている、
ことを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記熱電変換手段は、前記熱定着部と熱的影響を受けやすいユニットとの間であって前記熱定着部からの熱を遮断する位置に設けられている、
ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記熱的影響を受けやすいユニットは、電子写真方式により画像形成を行う作像部である、
ことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記作像部は、現像部とクリーニング部と帯電部とのうちの少なくとも一つと、感光体とをケース内に保持しているプロセスカートリッジ構成である、
ことを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記熱電変換手段は、ゼーベック効果を利用したゼーベック素子である、
ことを特徴とする請求項３ないし１２のいずれか一記載の画像形成装置。
【請求項１】
発熱源を内部に備える電子機器において、
熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段を備え、
前記発熱源から放出された余分な熱エネルギーを前記熱電変換手段により電気エネルギーに変換して再利用する、
ことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記熱電変換手段は、ゼーベック効果を利用したゼーベック素子である、
ことを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
画像を転写紙に定着させる熱定着部を内部に備える画像形成装置において、
熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段を備え、
前記熱定着部から放出された余分な熱エネルギーを前記熱電変換手段により電気エネルギーに変換して再利用する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記熱電変換手段は、前記熱定着部近傍に設けられている、
ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記熱電変換手段は、前記熱定着部から放出された余分な熱を装置外部に排出するための排気口に連通する排気経路内に設けられている、
ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記熱電変換手段は、前記熱定着部を覆うカバーの上面に設けられている、
ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記熱電変換手段は、前記熱定着部に設けられている、
ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記熱電変換手段は、前記熱定着部と熱的影響を受けやすいユニットとの間に設けられていて前記熱定着部からの熱を遮断する断熱部材に設けられている、
ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記熱電変換手段は、前記断熱部材の前記熱定着部側に設けられている、
ことを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記熱電変換手段は、前記熱定着部と熱的影響を受けやすいユニットとの間であって前記熱定着部からの熱を遮断する位置に設けられている、
ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記熱的影響を受けやすいユニットは、電子写真方式により画像形成を行う作像部である、
ことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記作像部は、現像部とクリーニング部と帯電部とのうちの少なくとも一つと、感光体とをケース内に保持しているプロセスカートリッジ構成である、
ことを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記熱電変換手段は、ゼーベック効果を利用したゼーベック素子である、
ことを特徴とする請求項３ないし１２のいずれか一記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１１３１１２（Ｐ２００６−１１３１１２Ａ）
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２９７５２８（Ｐ２００４−２９７５２８）
【出願日】平成１６年１０月１２日（２００４．１０．１２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１２日（２００４．１０．１２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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