专利名称：图像成像设备以及使用该设备的图像成像方法
技术领域：
本发明涉及图像成像设备以及使用该设备的画像成像方法。特别是能够以节能模式使用限定的小设备商用电源的复印机、打印机、传真机等图像成像设备以及使用这些设备的图像成像方法。
背景技术：
最近，配有利用氢气和空气的燃料电池的图像成像设备被作为方案提出，提议有在将燃料电池生成的电能供给图像成像设备的驱动部及控制部的同时，将燃料电池生成的热能用于定影设备的加热部的加热的方案。(参考特开2003-270980号公报。)一般情况下，复印机、打印机、传真机等图像成像设备具备感光体、显像辊等的驱动部、其控制部、以及用于在普通纸、OHP纸等上定影调色剂图像的加热定影设备。这些驱动部、控制部、及定影部等是依靠商用电源的电力供给进行工作的。特别是在定影设备的加热时，通过商用电源对卤素加热器、陶瓷加热器进行直接加热，因此商用电源最大时需要数千瓦的大功率。因此，在商业电源线路中会产生电磁波噪音，有时这些噪音对控制部等经常会有坏的影响。
在这里，提出了如上述那样，考虑将燃料电池生成的电能供给图像成像设备的驱动部及控制部，在追求稳定性的同时，减少电源线路中产生的噪音及电源线路的电压下降、闪烁现象等所带来的影响。此外，提议有将燃料电池生成的热能供给定影设备加热部的方案。(参考特开2003-270980号公报。)但是，由于节能限制的增强，也要求对图像成像设备的系统进行重新研究。例如，减少在图像成像设备中占有很大比例的待机时间所消耗的电力，可以获得良好的节能效果。因此，在图像成像设备不使用的时候，最好使对定影设备的加热部的电力供给为零。但是，如果使定影设备在待机时间对加热部的加热为零，再次使用时加热部的升温很费时间，因此延长了等待时间，使用者使用时变得很不方便。此外，由于最近的高速及大量的连续印刷，会发生在定影设备中的电源电力不足，一旦安全控制机构开始工作，为了中途恢复温度使印刷中断的情况的发生。
为了缩短加热部的升温时间，不仅仅是作为定影设备的加热部的加热辊，包括加压辊在内的定影设备的全体，降低其比热被认为是有效的。此外，有必要扩大对加热部进行加热时的单位时间内所投入的能量，即，初期的商用电源的电力。前者的解决方法中有物理上的局限性，此外，作为后者的解决方法，一种方案是通过使电源电压为220V来缩短加热辊等加热部的升温时间。
但是，在我们国家普通办公场所200V电源电压还没有达到普及的程度，商用电源一般使用的是100V，其电流上限为15A左右。因此，为了快速地进行加热部的升温，也有这样的图像成像设备方案，将使用分开的两个100V的15A的商用电源的系统来提高对定影设备的加热部投入的全部电力。但是，在这样的图像成像设备中，必须在附近设有2个系统以上的电源插座。即使100V系列、200V系列等电源线路中存在差异，设备都将受到电源容量的限制。此外，在具备上述现有的燃料电池的图像成像设备中，燃料电池的电能没有直接投入到定影设备中，因此也不会对升温时的加热有多大帮助。因此，所期望的是无需提高商用电源所使用的功率或者是电流，就能够缩短定影部的加热部的升温时间的方案。
此外，现有的在图像成像设备中使用燃料电池的情况，需要有燃料电池的燃料(氢气、甲醇、乙醇、二甲醚等)，并且在图像成像设备中要有该燃料的燃料储藏部。需要进行用于向其储藏部中补充氢气等的保养工作，此外，由于使用燃料电池会产生了水等，即使是将这些生成物排放到设备之外，也会增大图像成像设备的周边环境的湿度，使环境恶化。
发明内容
本发明鉴于这样的实际情况，提供一种待机时几乎不需消耗能量，即便是具备燃料电池也无需对燃料进行补充的图像成像设备。进一步，提供一种通过更高效地利用商用电源，即使不提高商用电源的功率就能够缩短定影设备的升温时间，同时在高速大量印刷时也不会发生电源不足等情况的图像成像设备。
本发明者等，为了解决上述课题，在图像成像设备中设置燃料电池，同时设置用于产生(生成)该燃料电池的燃料的燃料生成设备，在电子照相处理中无需商用电源时，通过使相关燃料生成设备工作生成燃料，即不提高商用电源的功率，并且使定影设备待机时不发生能量消耗，即便是这样定影设备也能够连续升温，无需燃料电池的燃料补充等保养工作，能够实现商用电源与燃料电池更加高效地组合，逐步实现本发明。
即，本发明以以下(1)到(13)的单元或结构为特征。
(1)一种图像成像设备，在供给商业电源的同时具备燃料电池，具备产生上述燃料电池的燃料的燃料生成设备，同时该燃料生成设备利用商用电源产生该燃料电池的燃料。
(2)如上述第(1)项所述的图像成像设备，将上述燃料电池产生的能量源作为图像成像设备的定影设备升温时和/或高速印刷时的辅助能量源。
(3)如上述第(2)项所述的图像成像设备，上述燃料电池的燃料是氢气，上述燃料生成设备是由水的电解设备构成的。
(4)如上述第(2)项所述的图像成像设备，除了上述燃料电池产生的电能外，将该燃料电池产生的热能通过热交换器作为上述辅助能量源。
(5)如上述第(3)项所述的图像成像设备，除了上述燃料电池产生的电能外，将该燃料电池产生的热能通过热交换器作为上述辅助能量源。
(6)如上述第(3)项所述的图像成像设备，上述燃料电池与燃料生成设备之间的燃料传送线路以密闭形式构成。
(7)如上述第(5)项所述的图像成像设备，上述燃料电池与燃料生成设备及它们之间的各线路是密闭的循环系统。
(8)如上述第(6)项所述的图像成像设备，在上述循环系统中设置有压力检测单元。
(9)如上述第(3)项所述的图像成像设备，将上述燃料电池产生的水由燃料生成设备进行回收并电解。
(10)如上述第(1)-(9)项中的任一项所述的图像成像设备，上述燃料电池是使用了高分子电解质膜的固体高分子型燃料电池。
(11)一种使用了图像成像设备的图像成像方法，该图像成像设备具有燃料电池、具有产生该燃料电池的燃料的燃料生成设备，该燃料生成设备利用商业电源产生该燃料电池的燃料，该图像成像方法在对图像成像设备的定影设备的加热期间以外，利用商业电源由上述燃料生成设备产生燃料。
(12)如上述第(11)项所述的图像成像方法，将上述燃料电池产生的能量源作为图像成像设备的定影设备升温时和/或高速印刷时的辅助能量源。
(13)如上述第(12)项所述的图像成像方法，除了上述燃料电池产生的电能外，将该燃料电池产生的热能通过热交换器作为上述辅助能量源。
基于上述图像成像设备以及使用该设备的方法，因为在图像成像设备中具备了燃料电池及其燃料生成设备，所以无需定期补充燃料电池的燃料，例如氢气、甲醇、乙醇、二甲醚等。保养变得更简单。此外，燃料电池的副生成物一般情况下是水蒸气，如此产生的水蒸气有可能会使图像成像设备周边的环境恶化。但是因为能够将燃料电池与燃料生成设备做成一体的密闭线路，所以能够防止图像成像设备的周边环境的恶化。进一步，如果在电子照相处理的定影设备升温时，投入燃料电池的电能，可以在即使不提高商用电源的功率，并且待机时不发生能量消耗的情况下使定影设备迅速升温。此外，也不会发生由于高速印刷时定影设备的温度下降导致的印刷中断以及由于中途温度恢复导致的印刷中断。
进一步，如果在电子照相处理没有工作或是没有被驱动时，将商用电源的电能供给燃料生成设备，可以在待机时进行燃料电池的燃料补充。
图1是与本发明相关的图像成像设备的概要说明图。
图2是表示与本发明相关的图像成像设备所具备的燃料电池以及燃料生成设备间的线路关系的概要图。
图3是表示燃料电源系统控制部中的控制时序的流程图。
具体实施例方式
以下，就本发明的实施方式进行详细说明。
另外，与本发明相关的图像成像设备以及使用该设备的图像成像方法并不局限于以下所示的实施方式。
如图1所示，图像成像设备1除了具备电子照相处理部2以外，还具备燃料电池3和燃料生成设备4。电子照相处理部2除了具备用于在普通纸、OHP纸等上使调色剂图像定影的加热定影设备5以外，虽然图中没有表示但还具备原稿读取部、感光体、显像辊，及其驱动部，给纸部、印字部、排纸部等，这些驱动部、控制部、以及定影部等由商用电源提供电力，特别是在定影设备5加热时，通过商用电源对卤素加热器、陶瓷加热器进行直接加热。
燃料电池3具备用于取入燃料的氢气传送线路7和用于取入氧气(或者是空气)的氧气传送线路8，此外还具备用于排放水蒸气的排放线路(或者是水回收线路)9。排放线路9可以直接与水储藏部22相连接，也可以如本实施方式那样通过热交换器10与水储藏部22相连接。
在热交换器10中将来自排放线路9的水蒸气冷凝回收，同时将产生的热能用于定影设备5的加热。这种情况下，热媒体例如被变化为温度180℃或以上被传送至定影设备5。
此外，燃料电池3产生的电能直接用于定影设备12的加热。
如图2所示，燃料生成设备4由电解部构成，其具备外壳21中的水储藏部22、电极罩23中的氢气储藏部24，以及氧气储藏部25。外壳21中通过循环泵29与排放线路9连通。此外，在外壳21中有氢气传送线路7以及氧气传送线路8穿过，氢气传送线路与电极罩23中的氢气储藏部24连通，氧气传送线路8与电极罩中的氧气储藏部25连通。
在每个电极罩23中设有氢气生成电极(阴极)26以及氧气生成电极(阳极)27，这些电极如图1所示与直流电源11相连接。直流电源11由商用电源供应电力，受燃料电源系统控制部14控制。此外，在外壳21中设有压力传感器(或者是压力检测器)13，压力传感器13在外壳21中，检测生成的氧气与氢气的压力，并将该检测信号发送给燃料电源系统控制部14。此外，上述氢气传送线路7以及氧气传送线路8中分别设有控制阀15、控制阀15受燃料电源系统控制部14的控制。
燃料电池3是固体高分子型燃料电池，阳极31和阴极33夹持着电解质膜32相向配置。阳极31是由燃料--氢气能够扩散的导电性材料形成的，具有氢气扩散层35。阴极33是由氧化剂—氧气或者是空气能够扩散的导电性材料形成的，具有氧气扩散层36。高分子电解质膜32是质子导电性或者是离子穿透性的电解质膜，除了使用固体高分子电解质膜等以外，也可以使用例如磷钼酸(molybdophosphoric acid)、磷钨酸(phosphotungstic acid)等杂多酸(hetropolyacid)的固体电解质膜状化后的产物、将耐酸性陶瓷微细粉末通过特氟隆(R)粘结成的基体加入酸浸泡后的产物等。
氢气扩散层35与氢气传送线路7连通，氧气扩散层36与氧气传送线路8连通，由氧气扩散层36会产生副生成物—水蒸气，水蒸气通过排放线路9进行回收。由此，燃料电池3与燃料生成设备4形成了包括循环泵29，各线路7、8以及9在内的密闭的循环线路。
燃料电池3的阳极31及阴极33与定影设备5的加热辊37相连接，加热辊37利用燃料电池3的电能迅速升温。此外，燃料电池3产生的水蒸气通过热交换器10(包括吸热器38、压缩器39及放热部40。)冷凝，生成并释放出热能。燃料电池3产生的热能通过邻接的放热部40帮助加热辊37的加热。
如此构成的图像成像设备1，首先在向图像处理设备提供电源的同时，燃料电源系统控制部14的开关被设为打开，燃料电源系统控制部14对燃料电池3及燃料生成设备4的开始升温是否能够确保安全进行判断。
如图3所示，与开始同时，通过压力传感器13对氢气储藏部24以及氧气储藏部25的压力进行测量。
压力测量数据输入到燃料电源系统控制部14，燃料电源系统控制部14对压力值是否是规定的上限值进行判断。
判定结果为是时，即压力值超过了规定的上限值的情况，显示警告。
为了解除警告，开放氢气传送线路7及氧气传送线路8的控制阀15，并将压缩器39及循环泵29设为打开。直到从压力传感器13得到的压力值不足规定的上限值为止，警告显示等被循环进行。当压力值不足规定的上限值时，解除警告，各控制阀15、压缩器39及循环泵29被设回关闭。
接下来对压力值是否不足规定的下限值进行判断。
判定结果为是时，对定影设备5是否处于打开状态进行判断。判定结果为是时，直到定影设备5变为关闭为止进行循环判断，当定影设备5被确认处于关闭状态，判断结果为否时，开始进行燃料生成设备4的电解。在压力值不足规定的下限值的状态下进行循环判断，继续电解。当压力值超过下限值时复位。
对能否开始进行升温进行判断，结果为否时，再次开始进行自压力测量开始的处理。
当开始升温的判断结果为是时，开放氢气传送线路7及氧气传送线路8的控制阀15，并将压缩器39及循环泵29设为打开，使燃料电池3工作。对燃料电池3的发电时间是否经过了规定值n秒进行判断，经过n秒后，将氢气传送线路7及氧气传送线路8的控制阀15关闭，并将压缩器39及循环泵29设为关闭，使燃料电池3停止工作。接下来通过压力传感器13对压力是否正常进行判断。如果压力不正常，返回到开始，直到压力正常为止重复上述的处理。压力正常时置为待机状态，通过将图像成像设备1的开关置为关闭结束。
在这样的情况下，在对燃料生成设备4及燃料电池3的安全性进行了确认之后，自开始升温时起，向定影设备5提供商用电源及燃料电池3的电能。定影设备5的加热辊37经过规定的n秒后，能够达到规定的定影加热温度。
此外，在燃料生成设备4及燃料电池3的待机状态下，大量地进行高速连续印刷，加热辊37的温度降低，定影设备5发生电力不足的情况时，燃料电源系统控制部14进行解除待机状态的唤起，返回到开始位置，在确认了燃料电池3的开始升温的状态后，燃料电池3再次开始工作，该情况下视必要性，也可以使用由在燃料电池3中设置的热交换器10产生的热能帮助加热辊37的加热。
如此构成的图像成像设备1，不仅将商用电源而且燃料电池3的电能也能够用于电子照相处理的定影设备5的加热辊37的升温。因此，尽量控制商用电源的功率，缩短定影设备5的升温时间。此外，由于在高速大量印刷时，将燃料电池3所产生的电能补给定影设备5，所以能够进行定影设备5的稳定的加热控制。为此不会发生印刷中断的情况。
此外，如此构成的图像成像设备1中，因为在设有燃料电池3的同时设有燃料生成设备4，因此无需定期对燃料电池3的燃料自身进行补充。另外，在待机状态时，进行用于补充燃料的电解，在该待机状态下极大地控制了商用电源的消耗，通过在定影设备5的加热期间以外的时间进行这样的电解，使得商用电源的电力有富余，不会给电子照相处理2的工作带来障碍。
进一步，燃料电池3与燃料生成设备4之间是密闭的循环系统。但其并不一定非要是密闭系统，自外部导入除了水及产生的氧气之外还有空气也是可以的。然而，如本实施方式那样，通过将燃料电池3与燃料生成设备4之间做成密闭的循环系统，能够通过热交换器将产生的水蒸气以水的形式进行回收。由此防止设备的机器内部或者是周边环境的恶化，即湿度变高、即由于机器内部湿度上升导致处理条件的变化、图像质量变差或纸张传送错误、卡纸、针对光学系统的结露、或者是办公场所等的环境恶化。此外，即使不导入空气，也能够防止氧气浓度的下降及未燃烧气体的排放。
此外，通过设置压力传感器13来检测循环系统的压力的异常上升，使燃料电池的发电，电解停止，由此能够防止过多的电解及由于异常温度上升导致的燃料电池及燃料生成设备的破损事故。
另外，在本实施方式中，燃料电池3使用了高分子电解质膜的固体高分子型燃料电池，但并不局限于这种燃料电池。但是，通过使用固体高分子型燃料电池作为燃料电池3，无需如工作温度在150-300℃的磷酸型燃料电池或其他燃料电池那样进行预热使其达到100℃或以上，能够在常温下进行工作，作为定影设备的辅助能量源很有效用。
与本发明相关的图像成像设备及图像成像方法能够在小设备的商用电源的情况下使用，此外还能够以节能模式使用，即使是高速大量印刷也能够充分应对，因此在工业上有很高的利用价值。
权利要求
1.一种图像成像设备，其在供给商业电源的同时具备燃料电池，具备产生上述燃料电池的燃料的燃料生成设备，同时该燃料生成设备利用商用电源产生该燃料电池的燃料。
2.如权利要求1所述的图像成像设备，将上述燃料电池产生的能量源作为图像成像设备的定影设备升温时和/或高速印刷时的辅助能量源。
3.如权利要求2所述的图像成像设备，上述燃料电池的燃料是氢气，上述燃料生成设备是由水的电解设备构成的。
4.如权利要求2所述的图像成像设备，除了上述燃料电池产生的电能外，将该燃料电池产生的热能通过热交换器作为上述辅助能量源。
5.如权利要求3所述的图像成像设备，除了上述燃料电池产生的电能外，将该燃料电池产生的热能通过热交换器作为上述辅助能量源。
6.如权利要求3所述的图像成像设备，上述燃料电池与燃料生成设备之间的燃料传送线路以密闭形式构成。
7.如权利要求5所述的图像成像设备，上述燃料电池与燃料生成设备及它们之间的各线路是被密闭的循环系统。
8.如权利要求6所述的图像成像设备，在上述循环系统中设置有压力检测单元。
9.如权利要求3所述的图像成像设备，将上述燃料电池产生的水由燃料生成设备进行回收并电解。
10.如权利要求1-9中的任一项所述的图像成像设备，上述燃料电池是使用了高分子电解质膜的固体高分子型燃料电池。
11.一种图像成像方法，其使用了图像成像设备，该图像成像设备具有燃料电池、具备产生该燃料电池的燃料的燃料生成设备，该燃料生成设备利用商业电源产生该燃料电池的燃料，该图像成像方法在对图像成像设备的定影设备加热期间以外，利用商业电源由上述燃料生成设备产生燃料。
12.如权利要求11所述的图像成像方法，将在上述燃料电池产生的能量源作为图像成像设备的定影设备升温时和/或高速印刷时的辅助能量源。
13.如权利要求12所述的图像成像方法，除了上述燃料电池产生的电能外，将该燃料电池产生的热能通过热交换器作为上述辅助能量源。
全文摘要
本发明是一种在供给商业电源的同时具备燃料电池的图像成像设备，具备上述燃料电池的燃料生成设备，同时该燃料生成设备通过利用商用电源产生该燃料电池的燃料。因此，该图像成像设备待机时几乎不需消耗能量，此外即便是具备燃料电池也无需对燃料进行补充。进一步，通过更高效地利用商业电源，无需提高商用电源的功率就能够缩短定影设备的升温时间，同时在高速大量印刷时也不会发生电源不足等情况。
文档编号G03G15/20GK1719349SQ20051008256
公开日2006年1月11日 申请日期2005年7月8日 优先权日2004年7月9日
发明者水出一弘, 石井洋, 田中贤治 申请人:夏普株式会社