JP2013035143A - 画像形成装置、給電制御方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の劣化を検出することにより、消費電力の抑制の効果を持続すること。
【解決手段】装置本体の各部へ電力を供給する主電源１０１と、主電源１０１および太陽電池１１１の電力によって充電される二次電池１０２と、二次電池１０２の充電電圧の低下を監視し、二次電池１０２の劣化を検出する二次電池劣化検出部１０と、省エネモード時、二次電池１０２の劣化を検出したときに二次電池１０２を充電する補充電回路１０３と、省エネモード時、二次電池１０２の劣化を検出したとき、二次電池１０２から主電源１０１に動作を切り替えて省エネモードを続行する省エネモード制御部１１と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置、給電制御方法およびプログラムに関する。

従来、画像形成装置において、消費電力の削減は地球環境問題・ユーザのランニングコストを削減するための必須課題である。消費電力を削減する方法としては、画像形成装置の稼動時に太陽電池を使用して二次電池に蓄電し、省エネモード時、その二次電池を使用して待機電力を０Ｗにするシステムが知られている。なお、本明細書では、省エネルギーモードを単に「省エネモード」と略記する。

たとえば、特許文献１には、省エネモード時の消費電力を低減することを目的として、主電源または太陽電池から充電される二次電池を備え、省エネモード時には主電源の動作を停止し、二次電池から装置本体の各部へ電力を供給する制御する技術が開示されている。また、この特許文献１では、二次電池の給電状態を監視する電源閾値検出手段を備え、省エネモード時に二次電池の電圧が降下して、ある閾値以下になったことが電源閾値検出手段によって検出された場合は二次電池から装置本体の各部へ電力を供給することを遮断し、主電源に動作を切り替えて省エネモードを続行させる手段が開示されている。

しかしながら、上記に示されるような従来の技術にあっては、太陽電池が一定量以上発電し、二次電池に蓄電したにも関わらず、省エネモード時に使用する二次電池の使用可能時間が短い場合、二次電池の劣化が進行することになり、この劣化事態を考慮するものではなかった。このため、上記従来の技術では、二次電池の劣化が進んでいると省エネモード中の二次電池の使用時間が短くなり、結果として省エネルギー性能が低下するという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、二次電池の劣化を検出し、二次電池の劣化を考慮した制御を行うことにより、消費電力の抑制の効果を持続することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、装置本体の各部へ電力を供給する主電源と、前記主電源および太陽電池の電力によって充電される二次電池と、前記二次電池の充電電圧の低下を監視し、前記二次電池の劣化を検出する二次電池劣化検出手段と、省エネモード時、前記二次電池劣化検出手段が前記二次電池の劣化を検出したときに前記二次電池を充電する二次電池充電手段と、省エネモード時、前記二次電池劣化検出手段が前記二次電池の劣化を検出したとき、前記二次電池から前記主電源に動作を切り替えて省エネモードを続行する省エネモード制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明は、二次電池の劣化を検出して、二次電池の劣化を考慮した制御を行うため、消費電力の抑制の効果を持続することができるという効果を奏する。

図１は、この実施の形態にかかる電源回路部を含む画像形成装置の構成を示すブロック図である。 図２は、図１における電源閾値検出回路による二次電池の閾値電圧の検出および制御の様子を示すグラフである。 図３は、二次電池の強制充電の回数を監視して二次電池の劣化を判断する様子を示すグラフである。 図４は、二次電池の使用可能時間のばらつきの様子を示すグラフである。 図５は、二次電池の充電完了時間のばらつきの様子を示すグラフである。 図６は、省エネモード時の二次電池の突発的な電圧低下の様子を示すグラフである。 図７は、この実施の形態にかかる省エネモード時の二次電池に対する制御動作を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像形成装置、給電制御方法およびプログラムの一実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
図１は、この実施の形態にかかる電源回路部を含む画像形成装置の構成を示すブロック図である。図１において、電源回路部１００は、主電源１０１、二次電池１０２、補充電回路１０３、電源閾値検出回路１０４、制御回路１０５、駆動系電源出力１０６、エンジン制御系電源出力部１０７、コントローラ系電源出力部１０８などを備える。補充電回路１０３は強制充電の機能を有する。また、コントローラユニット（ＣＴＬ）１２０は、後述する二次電池劣化検出部１０、省エネモード制御部１１の機能を有するＣＰＵ１２１、電池情報１２を記憶する記憶ユニット１２２、外部Ｉ／Ｆ（インターフェイス）部１２３を有する。また、図１において、符号１１０は商用電源、符号１１１は太陽電池、符号１２４はＯＰＵ（オペレーションパネルユニット）である。

図１において、ＣＰＵ１２１は、後述する二次電池劣化検出部１０、省エネモード制御部１１の機能を有する。二次電池劣化検出部１０は、電源閾値回路１０４の検出値から、二次電池１０２の給電による充電電圧の低下を監視し、二次電池１０２の劣化を検出する。省エネモード制御部１１は、省エネモード時、二次電池劣化検出部１０が二次電池１０２の劣化を検出したとき、二次電池１０２から主電源１０１に動作を切り替えて省エネモードを続行する。また、記憶ユニット１２２は上述した電池情報１１を保存する機能を有する。また、ＯＰＵ１２４は劣化通知表示の機能を有し、二次電池１０２の劣化が発生した場合に、コントローラユニット１２０からの指示にしたがってユーザに対して、二次電池１０２の劣化に関する通知を行う。

主電源１０１は、商用電源１１０からの交流電圧を整流し、本体各部に供給するための直流電圧を発生させる。二次電池１０２は、太陽電池１１１および補充電回路１０３を介して主電源１０１から充電され、画像形成装置の省エネモード時に直流電圧を出力する。補充電回路１０３は、主電源１０１を介して二次電池１０２を充電する。電源閾値検出回路１０４は、二次電池１０２から給電された電圧値を読み取って二次電池１０２の充電状態（充電電圧容量）を検出する。制御回路１０５は、本電源回路部１００の主電源１０１と二次電池１０２からの給電制御および切替制御などを実行する。

駆動系電源出力部１０６は、ＣＰＵ１２１の指示信号により駆動系へＤＣ２４Ｖの電圧を出力する。エンジン制御系電源出力部１０７は、ＣＰＵ１２１の指示信号によりエンジン制御系へＤＣ５Ｖの電圧を出力する。コントローラ系電源出力部１０８は、ＣＰＵ１２１の指示信号によりコントローラ系へＤＣ３．３Ｖの電圧を出力する。

コントローラユニット１２０は、画像形成装置全体の制御、本例では特に後述する電源回路部１００に対する各制御を実行する。コントローラユニット１２０の記憶ユニット１２２は、二次電池１０２に関する電池情報１２を記憶する。ＯＰＵ（オペレーションパネルユニット）１２４は、たとえば液晶操作表示パネルを有し、ユーザに対して二次電池１０２の寿命、交換などに関する表示を行う。

主電源１０１は、商用電源１１０に接続され、装置本体の各部へ電力を供給する。二次電池１０２は、主電源１０１および太陽電池１１１によって充電される。省エネモード制御部１１は、省エネモード時、二次電池劣化検出部１０が二次電池１０２の劣化を検出したときに、補充電回路１０３により強制的に二次電池１０２を充電する。また、省エネモード制御部１１は、省エネモード時、二次電池劣化検出部１０が二次電池１０２の劣化を検出したとき、二次電池１０２から主電源１０１に給電動作を切り替えて省エネモードを続行する。ＯＰＵ１２４は、二次電池１０２の劣化が発生した場合に、コントローラユニット１２０からの指示にしたがってユーザに対して、二次電池１０２の劣化に関する通知を行うものである。

太陽電池１１１は、昼間時あるいは室内照明時において太陽光／照明光の強度に応じた電力を発電し、この発電された電力が二次電池１０２の充電として利用される。記憶ユニット１２２に記憶される電池情報には、たとえば、二次電池１０２の強制充電回数とその基準回数、省エネモード時の二次電池１０２の使用可能時間、充電完了時間、電圧低下回数などが含まれる。

図２は、図１における電源閾値検出回路１０４による二次電池１０２の閾値電圧の検出および制御の様子を示すグラフである。このグラフでは、省エネモード経過時間（ｔ）における二次電池１０２の閾値電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の関係を示す。図２において、「Ａ」で示す部分では、電源閾値検出回路１０４は、閾値電圧Ｖｔ１以下の電圧を検出する。省エネモード制御部１１は、電源閾値検出回路１０４により閾値電圧Ｖｔ１以下の電圧が検出されると、補充電回路１０３による二次電池１０２の強制充電を開始する。また、「Ｂ」で示す部分では、電源閾値検出回路１０４は、閾値電圧Ｖｔ２以上の電圧を検出する。省エネモード制御部１１は、この検出結果を受けて商用電源１１０から二次電池１０２に切り替える。また、「Ｃ」で示す部分では、電源閾値検出回路１０４がない場合には二次電池１０２は降下し続ける。

図１に示す電源閾値検出回路１０４が、図２のように二次電池１０２の電圧が閾値電圧Ｖｔ１以下になることを検出すると、制御回路１０５が装置本体の各部へ電力を供給する経路を遮断するとともに、補充電回路１０３が二次電池１０２の強制充電を開始する。省エネモード制御部１１は、省エネモードを持続させるために、補充電回路１０３により強制充電を開始すると同時に二次電池１０２から主電源１０１に給電動作を切り替えて省エネモードを続行させる。また、省エネモード制御部１１は、補充電回路１０３により強制充電が完了すると電圧が上昇し、閾値電圧Ｖｔ２を超えるので、再び二次電池１０２に動作を切り替える。

補充電回路１０３による二次電池１０２への強制充電は、電源供給は商用電源１１０から行い、稼動時には二次電池１０２への充電は太陽電池１１１から行う。この強制充電は省エネモードにおいて、二次電池１０２の充電レベルが上記閾値電圧以下になると二次電池１０２が使用できなくなる事態を回避するために行なう。すなわち、太陽電池１１１は天気や照明に左右されることを考慮し、どのような状況下においても緊急充電が可能な商用電源１１０からの充電を行うものである。

図３は、二次電池１０２の強制充電の回数を監視して二次電池１０２の劣化を判断する様子を示すグラフである。このグラフは、省エネモード中において、省エネモードの一定期間中に補充電回路１０３による二次電池１０２の強制充電の回数をカウントする様子を示したものである。図３において、［１］、［２］、［３］は、二次電池１０２の強制充電期間で、商用電源１１０から給電される状態での消費電力（Ｗ）を示し、［１］、［２］、［３］の下部分は二次電池１０２からの給電を行っている状態消費電力（Ｗ）を示している。この図３に示すように、二次電池劣化検出部１０は、省エネモードの一定期間中に、二次電池１０２の強制充電が行われた回数（図３の例では、［１］、［２］、［３］の３回）をカウントする。そして、そのカウント数と、電池情報１２として予め記憶ユニット１２２に保存しておいた正常な電池の上記一定期間に強制充電が行われる回数と比較する。二次電池劣化検出部１０は、その強制充電の実行回数のデータを比較した結果、二次電池１０２の強制充電回数が多い場合は、二次電池１０２の劣化の可能性があると判断する。

図４は、二次電池１０２の使用可能時間のばらつきの様子を示すグラフである。ここでは、商用電源１１０から給電を行う［１］、［２］、［３］の強制充電期間での給電に対して、省エネモード中において二次電池１０２から給電を行う時間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃのばらつきの様子を示している。なお、コントローラユニット１２０の記憶ユニット１２２の電池情報１２には二次電池１０２の使用可能時間および充電完了時間それぞれのばらつきを考慮した一定値が保存されている。この図４に示すように、省エネモード制御部１１は、省エネモードの一定期間中に、二次電池１０２の使用可能時間（Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ）を記憶ユニット１２２内に保存する。そして、二次電池劣化検出部１０は、そのデータのばらつきが、記憶ユニット１２２に保存したある一定値以上である場合、二次電池１０２の劣化の可能性があると判断する。

すなわち、本例では、二次電池劣化検出部１０は、二次電池１０２は使用時間が経過していくにしたがって放電時間に毎回変化が生じ、使用可能時間に毎回、異常に開きがある場合、このデータのばらつきから、二次電池１０２が劣化状態にあると判断する。図４において、省エネモード制御部１１は、省エネモード時に、記憶ユニット１２２に二次電池１０２からの給電時間Ｔａを記憶しておき、それに対して、Ｔｂ，Ｔｃの誤差を何パーセントと設定しておくことで、本誤差のレベルから二次電池１０２の劣化の可能性があると判断する。

図５は、二次電池１０２の充電完了時間のばらつきの様子を示すグラフである。ここでは、商用電源１１０から給電を行う［Ｔｄ］、［Ｔｅ］、［Ｔｆ］の充電完了時間がばらつく様子を示している。この図５に示すように、省エネモード制御部１１は、省エネモードの一定期間中に、二次電池１０２の充電完了時間（Ｔｄ，Ｔｅ，Ｔｆ）を記憶ユニット１２２内に保存する。そして、二次電池劣化検出部１０は、そのデータのばらつきが、ある一定値以上である場合、二次電池１０２の劣化の可能性があると判断する。

すなわち、本例では、二次電池劣化検出部１０は、上述したように二次電池１０２は使用時間が経過していくにしたがって充電完了時間（Ｔｄ，Ｔｅ，Ｔｆ）に毎回変化が生じ、二次電池１０２の充電完了時間が、予め定めた誤差に対して超えている場合に二次電池１０２の劣化の可能性があると判断する。

図６は、省エネモード時の二次電池１０２の突発的な電圧低下の様子を示すグラフである。このグラフでは、省エネモード経過時間（ｔ）における二次電池１０２の閾値電圧Ｖｔ１，Ｖｔ２の関係を示し、特に、省エネモード経過時間（ｔ）に二次電池１０２の突発的な電圧降下が生じる様子を示している。この図６に示すように、二次電池劣化検出部１０は、電源閾値検出回路１０４により、省エネモードの一定期間中に、閾値電圧Ｖｔ１以下になることを検出する。二次電池劣化検出部１０は、この検出後、電源閾値検出回路１０４により一定時間以内に閾値電圧Ｖｔ２以上の上昇を検出した場合、二次電池１０２に突発的に電圧降下が起きていると判断する。つまり、二次電池劣化検出部１０は、急減な電圧降下が発生した場合、二次電池１０２が不安定になっていると判断する。

また、本例では、二次電池劣化検出部１０は、図６に示すように、二次電池１０２の突発的な電圧降下が生じると、その回数を記憶ユニット１２２にカウントして保存する。二次電池劣化検出部１０は、たとえば、一度の省エネモードのときに上記電圧降下の回数が３回以上発生した場合、二次電池１０２の劣化の可能性があると判断する。なお、この突発的な電圧降下が発生した場合、図１の電源回路部１００にリセットがかかる。

図７は、この実施の形態にかかる省エネモード時の二次電池１０２に対する制御動作を示すフローチャートである。本制御動作は図１に示す電源回路部１００に対してコントローラユニット１２０（ＣＰＵ１２１）が統括的に実行するものである。まず、省エネモードを開始し（ステップＳ１０１）、商用電源１１０から二次電池１０２に動作を切り替える（ステップＳ１０２）。続いて、二次電池劣化検出部１０は、二次電池１０２の電圧値Ｖを検出し、この電圧値Ｖが閾値電圧Ｖｔ１に対してＶ＜Ｖｔ１であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。ここで、電圧値Ｖが図２に示す閾値電圧Ｖｔ１より小さい値として電源閾値検出回路１０４が検出する（判断Ｙｅｓ）と、省エネモード制御部１１は、省エネモードを続行させるために、二次電池１０２から商用電源２１０に切り替える。またそれと同時にＣＰＵ１２１が補充電回路１０３に二次電池１０２を強制充電するコマンドを出すこととする（ステップＳ１０４）。一方、省エネモード制御部１１は、ステップＳ１０３において電圧値Ｖが閾値電圧Ｖｔ１より大きい値を電源閾値検出回路２０４が検出した（判断Ｎｏ）場合、このステップＳ１０３の判断処理を閾値電圧Ｖｔ１以下となるまで実行する。

つぎに、省エネモード制御部１１は、二次電池１０２の電圧値Ｖを検出し、この電圧値Ｖが閾値電圧Ｖｔ２に対してＶ＞Ｖｔ２であるか否かを判断する（ステップＳ１０５）。ここで、省エネモード制御部１１は、二次電池１０２の強制充電が図２の閾値電圧Ｖｔ２より大きいことを検出する（判断Ｙｅｓ）と、商用電源１１０から二次電池１０２の動作に切り替える（ステップＳ１０６）。一方、ステップＳ１０５において閾値電圧Ｖｔ２より小さいことを電源閾値検出回路１０４が検出した場合（判断Ｎｏ）、省エネモード制御部１１は、このステップＳ１０５の判断処理を閾値電圧Ｖｔ２以上となるまで実行する。

したがって、上述したように、二次電池１０２の強制充電を行うことにより、省エネモード時に商用電源１１０の使用を少なくすることができ、消費電力を低減できる。

ところで、本実施の形態で実行されるプログラムは、記憶ユニット１２２に予め組み込まれて提供するものとしているが、これに限定されるものではない。本実施の形態で実行されるプログラムを、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録してコンピュータプログラムプロダクトとして提供してもよい。

また、本実施の形態で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、本実施の形態で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。

本実施の形態で実行されるプログラムは、上述した二次電池劣化検出部１０、省エネモード制御部１１を含むＣＰＵ１２１によるモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはＣＰＵ１２１（プロセッサ）が上記記録媒体からプログラムを読み出して実行することにより記憶ユニット１２２等の主記憶装置上にロードされ、二次電池劣化検出部１０が主記憶装置上に主記憶装置上に生成されるようになっている。

１０ 二次電池劣化検出部
１１ 省エネモード制御部
１２ 電池情報
１００ 電源回路部
１０１ 主電源
１０２ 二次電池
１０３ 補充電回路
１０４ 電源閾値検出回路
１０５ 制御回路
１１０ 商用電源
１１１ 太陽電池
１２０ コントローラユニット
１２１ ＣＰＵ
１２２ 記憶ユニット
１２４ ＯＰＵ

特許第４３６５０５２号公報

Claims (8)

1. 装置本体の各部へ電力を供給する主電源と、
   前記主電源および太陽電池の電力によって充電される二次電池と、
   前記二次電池の充電電圧の低下を監視し、前記二次電池の劣化を検出する二次電池劣化検出手段と、
   省エネモード時、前記二次電池劣化検出手段が前記二次電池の劣化を検出したときに前記二次電池を充電する二次電池充電手段と、
   省エネモード時、前記二次電池劣化検出手段が前記二次電池の劣化を検出したとき、前記二次電池から前記主電源に動作を切り替えて省エネモードを続行する省エネモード制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. さらに、省エネモード時の一定期間に、前記二次電池充電手段により前記二次電源の充電を行った回数と、予め記憶される正常な電池の一定期間に強制充電が行われる基準回数と、を記憶する記憶手段を有し、
   前記二次電池劣化検出手段は、前記記憶手段に記憶されている省エネモード時の一定期間に前記二次電源を充電する回数と前記基準回数とを比較し、前記二次電池の劣化を検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. さらに、省エネモード時の一定期間中に、充電完了後から充電されるまでの前記二次電池の使用可能時間を記憶する記憶手段を有し、
   前記二次電池劣化検出手段は、前記記憶手段に記憶されている前記二次電池の使用可能時間が、予め定めた前記二次電池の使用可能時間の許容範囲を超えた場合、前記二次電池が劣化状態であると判断することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. さらに、省エネモード時の一定期間中に、充電開始から充電完了までの前記二次電池の充電完了時間を記憶する記憶手段を有し、
   前記二次電池劣化検出手段は、前記記憶手段に記憶されている充電完了時間が、予め定めた前記二次電池の充電完了時間の許容範囲を超えた場合、前記二次電池が劣化状態であると検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. さらに、省エネモード時の一定期間中に、前記二次電池に突発的な電圧降下が生じた回数を記憶する記憶手段を有し、
   前記二次電池劣化検出手段は、前記記憶手段に記憶されている前記二次電池の突発的な電圧降下の回数が、予め定めた一定数以上を検出した場合、前記二次電池が劣化状態であると検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. さらに、前記二次電池劣化検出手段により前記二次電池が劣化であると検出した場合、当該二次電池の適切な交換時期をユーザに通知する通知手段を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の画像形成装置。
7. 装置本体の各部へ電力を供給する主電源と、前記主電源および太陽電池の電力によって充電される二次電池と、を有する画像形成装置で実行される給電制御方法であって、
   前記二次電池の充電電圧の低下を監視し、前記二次電池の劣化を検出する二次電池劣化検出工程と、
   省エネモード時、前記二次電池劣化検出工程において前記二次電池の劣化を検出したときに前記二次電池を充電する二次電池充電工程と、
   省エネモード時、前記二次電池劣化検出工程において前記二次電池の劣化を検出したとき、前記二次電池から前記主電源に動作を切り替えて省エネモードを続行する省エネモード制御工程と、
   を含むことを特徴とする給電制御方法。
8. 装置本体の各部へ電力を供給する主電源と、前記主電源および太陽電池の電力によって充電される二次電池と、を有するコンピュータで実行されるプログラムであって、
   前記二次電池の充電電圧の低下を監視し、前記二次電池の劣化を検出する二次電池劣化検出ステップと、
   省エネモード時、前記二次電池劣化検出ステップにおいて前記二次電池の劣化を検出したときに前記二次電池を充電する二次電池充電ステップと、
   省エネモード時、前記二次電池劣化検出ステップにおいて前記二次電池の劣化を検出したとき、前記二次電池から前記主電源に動作を切り替えて省エネモードを続行する省エネモード制御ステップと、
   を前記コンピュータに実行させるためのプログラム。

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