JP5790197B2 - 画像形成装置および電源制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置および電源制御方法に関する。

従来、例えば太陽電池などの創電手段が発電した電力により充電される二次電池を電力供給源として備えた画像形成装置が提案されている。この画像形成装置は、省エネルギモード時に、主電源を遮断して、装置本体に対して二次電池から電力を供給することで、消費電力の削減を図っている。

この種の画像形成装置では、省エネルギモード時の放電により二次電池の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）が著しく低下すると、適切な電力供給が行えなくなる懸念がある。そこで、例えば特許文献１などに記載されているような電源制御技術が提案されている。特許文献１に記載の技術は、省エネルギモード時に二次電池の出力電圧が降下して所定の閾値以下になると、電力供給源を二次電池から主電源に切り替える。その後、創電手段が発電した電力の充電により二次電池のＳＯＣが回復し、二次電池の出力電圧が前記閾値を超えると、電力供給源を主電源から二次電池に切り替える。

しかしながら、上記の従来技術では、電力供給源を二次電池から主電源に切り替えるための閾値と、主電源から二次電池に切り替えるための閾値とが同じ値であった。このため、適切に電力供給しうる最低限のＳＯＣを基準に閾値を低めに定めた場合は、電力供給源が主電源から二次電池に切り替わったときに、二次電池はＳＯＣが不十分な状態で放電を開始し、出力電圧が急激に降下してすぐに閾値以下になる。その結果、電力供給源の切り替えが頻繁に発生し、無駄に電力を消費することになる。一方、放電開始直後の電圧降下が急激にならない十分なＳＯＣを基準に閾値を高めに定めた場合は、二次電池から電力を供給する時間が短くなるため、消費電力の増大に繋がる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電力供給源の切り替えが頻繁に発生することを有効に防止しながら、二次電池から電力を供給する時間を十分に確保して、消費電力を適切に削減することができる画像形成装置および電源制御方法を提供することを目的としている。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、商用電源から電力供給を受ける主電源と、自然エネルギにより発電する創電手段と、前記創電手段が発電した電力により充電され、前記主電源から電力が供給されていないときに電力供給源となる二次電池と、前記二次電池の出力電圧を検知する電圧検知手段と、前記二次電池から電力が供給されているときに前記出力電圧が第１閾値以下となった場合、電力供給源を前記二次電池から前記主電源に切り替え、前記主電源から電力が供給されているときに前記出力電圧が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上となった場合、電力供給源を前記主電源から前記二次電池に切り替える切替手段と、を備え、前記第２閾値は、電力供給源を前記主電源から前記二次電池に切り替えた後、前記二次電池が充電されずに、設定された設定時間が経過したときの前記出力電圧が前記第１閾値以下にならない値であり、前記設定時間の間の前記二次電池の放電量と前記二次電池の放電特性とから求められる前記設定時間の間の前記二次電池の電圧降下量を、前記第１閾値に加算した値よりも大きな値であることを特徴とする。

また、本発明に係る電源制御方法は、商用電源から電力供給を受ける主電源と、自然エネルギにより発電する創電手段と、前記創電手段が発電した電力により充電され、前記主電源から電力が供給されていないときに電力供給源となる二次電池と、設定時間を設定するための入力を受け付ける受付手段と、を備える画像形成装置において実行される電源制御方法であって、前記入力に応じて前記設定時間を設定するステップと、前記二次電池から電力が供給されているときの前記二次電池の出力電圧を検知し、該出力電圧が第１閾値以下となった場合、電力供給源を前記二次電池から前記主電源に切り替えるステップと、前記主電源から電力が供給されているときの前記二次電池の出力電圧を検知し、該出力電圧が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上となった場合、電力供給源を前記主電源から前記二次電池に切り替えるステップと、を含み、前記第２閾値は、電力供給源を前記主電源から前記二次電池に切り替えた後、前記二次電池が充電されずに、設定された前記設定時間が経過したときの前記出力電圧が前記第１閾値以下にならない値であることを特徴とする。

本発明によれば、電力供給源の切り替えが頻繁に発生することを有効に防止しながら、二次電池から電力を供給する時間を十分に確保して、消費電力を適切に削減することができるという効果を奏する。

図１は、画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図であり、画像形成装置が備えるエンジン部およびコントローラ部の内部構成を示す図である。 図２は、画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図であり、画像形成装置が備える電源部の内部構成を示す図である。 図３は、省エネルギモード時における二次電池の出力電圧の変化と電源制御の関係を説明する図である。 図４は、図３の期間１のときのコントローラ部に対する電力供給の状態を説明する図である。 図５は、図３の期間２のときのコントローラ部に対する電力供給の状態を説明する図である。 図６は、図３の期間３のときのコントローラ部に対する電力供給の状態を説明する図である。 図７は、省エネルギモード時における二次電池の出力電圧の変化と電源制御の関係を説明する図である。 図８は、二次電池の放電特性の一例を示すグラフ図である。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る画像形成装置および電源制御方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。

図１および図２は、本実施形態に係る画像形成装置１のハードウェア構成を示すブロック図ある。図１は、画像形成装置１が備えるエンジン部１０およびコントローラ部２０の内部構成を示し、図２は、画像形成装置１が備える電源部３０の内部構成を示している。

本実施形態に係る画像形成装置１は、図１および図２に示すように、エンジン部１０、コントローラ部２０、および、電源部３０を備える。エンジン部１０は、原稿の読み取りや画像データの印刷を行う部分である。コントローラ部２０は、画像形成装置１の動作を制御する部分である。電源部３０は、エンジン部１０やコントローラ部２０に対して電力を供給する。本実施形態に係る画像形成装置１は、電源部３０からコントローラ部２０に対する電源系統として、Ａ系統Ｓａ、Ｂ系統Ｓｂ、および、Ｃ系統Ｓｃの３つの系統が存在する。電源部３０からエンジン部１０に対する電源系統は、Ｄ系統Ｓｄの１つである。

図１に示すように、エンジン部１０は、画像読取部１１、画像印刷部１２、および、画像処理ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１３を備える。画像読取部１１は、原稿を読み取って電子化した画像データを取得する。画像印刷部１２は、印刷用紙などに画像データを印字する。画像処理ＡＳＩＣ１３は、画像読取部１１が取得した画像データに対して各種の処理を施して画像印刷部１２に渡す。

本実施形態に係る画像形成装置１において、エンジン部１０は、Ｄ系統Ｓｄの電源系統により電源部３０から電力が供給される。画像形成装置１の動作モードが省エネルギモードに移行した場合、Ｄ系統Ｓｄの電源系統は遮断され、エンジン部１０のすべてに対して電力の供給が停止する。

図１に示すように、コントローラ部２０は、コントローラＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）２２、コントローラＡＳＩＣ２３、ＩＯ（In-Out）ＡＳＩＣ２４、外部Ｉ／Ｆ（Interface）２５、および、センサ２６を備える。コントローラＣＰＵ２１は、コントローラ部２０全体の制御を行う。ＤＲＡＭ２２は、コントローラＣＰＵ２１のワークメモリとして利用される。コントローラＡＳＩＣ２３は、画像の圧縮や伸張、回転などの各種画像処理を制御する。ＩＯＡＳＩＣ２４は、コントローラ部２０に対する入出力を制御する。外部Ｉ／Ｆ２５は、ＬＡＮ（Local Area Network）などのネットワーク上の外部ＰＣなどを接続するインターフェースである。

本実施形態に係る画像形成装置１において、コントローラ部２０のＩＯＡＳＩＣ２４、外部Ｉ／Ｆ２５、および、センサ２６に対しては、Ａ系統ＳａおよびＢ系統Ｓｂの電源系統により電源部３０から電力が供給される。また、コントローラ部２０のコントローラＣＰＵ２１、ＤＲＡＭ２２、および、コントローラＡＳＩＣ２３に対しては、Ｃ系統Ｓｃの電源系統により、電源部３０から電力が供給される。画像形成装置１の動作モードが省エネルギモードに移行した場合、Ｃ系統Ｓｃの電源系統は遮断され、コントローラ部２０のコントローラＣＰＵ２１、ＤＲＡＭ２２、および、コントローラＡＳＩＣ２３に対する電力供給は停止する。一方、画像形成装置１の動作モードが省エネルギモードに移行した場合でも、Ａ系統ＳａおよびＢ系統Ｓｂの電源系統は遮断されず、コントローラ部２０のＩＯＡＳＩＣ２４、外部Ｉ／Ｆ２５、および、センサ２６に対しては電力供給が継続される。なお、Ａ系統Ｓａの電源系統は、例えば、ＩＣの電源電圧に多く用いられる３．３Ｖの電源系統である。Ｂ系統Ｓｂの電源系統は、例えば、ＩＣのコア電圧などに多く用いられる１．１Ｖの電源系統である。なお、このような電源系統の分類は一例であり、様々に変形可能である。例えば、同じ電源電圧内でさらに多数の電源系統に分類するようにしてもよい。

図２に示すように、電源部３０は、ＡＣ電源３１、主電源回路３２、創電部３３、二次電池３４、切替回路３５ａ，３５ｂ、検知回路３６、および、切替制御部３７を備える。なお、本実施形態に係る画像形成装置１においては、電源部３０のＡＣ電源３１および主電源回路３２が、特許請求の範囲に記載の「主電源」に相当する。また、電源部３０の創電部３３が特許請求の範囲に記載の「創電手段」に相当する。また、電源部３０の検知回路３６が、特許請求の範囲に記載の「電圧検知手段」に相当する。また、電源部３０の切替回路３５ａ，３５ｂおよび切替制御部３７が、特許請求の範囲に記載の「切替手段」に相当する。

ＡＣ電源３１は、商用電源から電力を供給される電源である。主電源回路３２は、ＡＣ電源３１をＡＣ−ＤＣ変換、ＤＣ−ＤＣ変換し、所望の直流電圧（５Ｖ、２４Ｖ、３．３Ｖ、１．１Ｖなど）を発生させて、エンジン部１０やコントローラ部２０に供給する。

創電部３３は、光や熱などの自然エネルギにより発電する発電モジュールである。創電部３３としては、例えば、太陽電池や熱電変換素子などが好適である。なお、太陽電池や熱電変換素子は、広く知られた発電手段であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

二次電池３４は、創電部３３が発電した電力により充電される。二次電池３４は、画像形成装置１が省エネルギモードに移行し、主電源回路３２からエンジン部１０やコントローラ部２０に対して電力が供給されていないときに、コントローラ部２０に対する電力供給源となる。

切替回路３５ａ，３５ｂは、画像形成装置１の動作モードが省エネルギモードのときに、切替制御部３７による制御のもとで、コントローラ部２０に対する電力供給源を、主電源回路３２と二次電池３４とで選択的に切り替える。切替回路３５ａは、Ａ系統Ｓａの電力供給源の切り替えを行い、切替回路３５ｂは、Ｂ系統Ｓｂの電力供給源の切り替えを行う。なお、コントローラ部２０に対する電源系統をさらに多数に分類した場合は、各電源系統に対してそれぞれ切替回路が設けられる。

検知回路３６は、二次電池３４の出力電圧を検知する。検知回路３６が検知する二次電池３４の出力電圧は、切替制御部３７に送られる。

切替制御部３７は、コントローラ部２０からの動作モード通知信号と、検知回路３６により検知された二次電池３４の出力電圧とに基づいて、切替回路３５ａ，３５ｂによるコントローラ部２０に対する電力供給源の切り替えを制御する。

具体的には、切替制御部３７は、コントローラ部２０から画像形成装置１の動作モードが省エネルギモードに移行したことを示す動作モード通知信号を受け取ると、切替回路３５ａ，３５ｂを動作させて、コントローラ部２０に対するＡ系統ＳａおよびＢ系統Ｓｂの電力供給源を、主電源回路３２から二次電池３４に切り替える。これにより、ＡＣ電源３１の電力消費がなくなるため、消費電力０Ｗを達成できる。

また、切替制御部３７は、二次電池３４からコントローラ部２０に対して電力供給しているときに二次電池３４の出力電圧がＡ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａ以下となった場合、切替回路３５ａを動作させて、コントローラ部２０に対するＡ系統Ｓａの電力供給源を、二次電池３４から主電源回路３２に切り替える。

また、切替制御部３７は、Ａ系統Ｓａの電力供給源を二次電池３４から主電源回路３２に切り替えた後、二次電池３４の出力電圧がさらに低下してＢ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ｂ以下となった場合、切替回路３５ｂを動作させて、Ｂ系統Ｓｂの電力供給源を二次電池３４から主電源回路３２に切り替える。

なお、本実施形態では、Ａ系統Ｓａは３．３Ｖの電源系統であるため、Ａ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａは３．３Ｖ付近の値となる。Ｂ系統Ｓｂは１．１Ｖの電源系統であるが、一般的に二次電池３４として用いられるリチウムイオン電池などの出力下限電圧は１．１Ｖよりも高い値であるため、Ｂ系統用第1閾値Ｖｔｈ＿ｂは、二次電池３４の出力下限電圧によって決まる。

コントローラ部２０に対するＡ系統ＳａおよびＢ系統Ｓｂの電力供給源が二次電池３４から主電源回路３２に切り替わると、二次電池３４は、創電部３３により発電された電力の充電によりＳＯＣが回復し、出力電圧が徐々に上昇していく。そして、二次電池３４の出力電圧が、Ｂ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ｂよりも大きい値であるＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂ以上になると、切替制御部３７は、切替回路３５ｂを動作させて、Ｂ系統Ｓｂの電力供給源を主電源回路３２から二次電池３４に切り替える。

また、切替制御部３７は、Ｂ系統Ｓｂの電力供給源を主電源回路３２から二次電池３４に切り替えた後、二次電池３４の出力電圧がさらに上昇してＡ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａよりも大きい値であるＡ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａ以上となった場合、切替回路３５ａを動作させて、Ａ系統Ｓａの電力供給源を主電源回路３２から二次電池３４に切り替える。

Ａ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａ、Ｂ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ｂ、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａ、および、Ｂ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂは、一例として、コントローラ部２０によりそれぞれ最適な値が選択され、動作モード通知信号とともに切替制御部３７に通知される。ただし、これらＡ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａ、Ｂ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ｂ、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａ、および、Ｂ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂは、切替制御部３７に予め設定されていてもよい。なお、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａおよびＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂを選択する具体的な方法については、詳細を後述する。

次に、画像形成装置１の省エネルギモード時における電源制御について、図３〜図７を参照して具体的に説明する。

図３および図７は、省エネルギモード時における二次電池３４の出力電圧の変化と電源制御の関係を説明する図である。図４は、図３の期間１のときのコントローラ部２０に対する電力供給の状態を説明する図である。図５は、図３の期間２のときのコントローラ部２０に対する電力供給の状態を説明する図である。図６は、図３の期間３のときのコントローラ部２０に対する電力供給の状態を説明する図である。なお、図４〜図６中の太線の矢印がコントローラ部２０に対する電力供給の経路を示している。

画像形成装置１の動作モードが省エネルギモードに移行すると、上述したように、コントローラ部２０に対するＡ系統ＳａおよびＢ系統Ｓｂの電力供給源が主電源回路３２から二次電池３４に切り替わる。これにより、図４に示すように、コントローラ部２０に対して二次電池３４のみから電力供給する状態となる。その後、図３に示すように、放電によるＳＯＣの低下に伴って二次電池３４の出力電圧が徐々に低下していくが、二次電池３４の出力電圧がＡ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａを超えている間（図３の期間１）は、コントローラ部２０に対して二次電池３４のみから電力供給する状態（図４の状態）が維持される。

その後、二次電池３４の出力電圧がさらに低下し、Ａ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａ以下になると、切替制御部３７の制御のもとで切替回路３５ａが動作して、Ａ系統Ｓａの電力供給源が二次電池３４から主電源回路３２に切り替わる。これにより、図５に示すように、コントローラ部２０に対して主電源回路３２と二次電池３４の双方から電力供給する状態となる。その後、二次電池３４の出力電圧がＢ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ｂを超えている間（図３の期間２）は、コントローラ部２０に対して主電源回路３２と二次電池３４の双方から電力供給する状態（図５の状態）が維持される。

その後、二次電池３４の出力電圧がさらに低下し、Ｂ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ｂ以下になると、切替制御部３７の制御のもとで切替回路３５ｂが動作して、Ｂ系統Ｓｂの電力供給源が二次電池３４から主電源回路３２に切り替わる。これにより、図６に示すように、コントローラ部２０に対して主電源回路３２のみから電力供給する状態となる。その後、創電部３３が発電した電力の充電により二次電池３４のＳＯＣが回復すると二次電池３４の出力電圧が徐々に上昇していくが、二次電池３４の出力電圧が、図７に示すＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂ未満である間（図３の期間３）は、コントローラ部２０に対して主電源回路３２のみから電力供給する状態（図６の状態）が維持される。

以上のように、本実施形態に係る画像形成装置１では、省エネルギモード時の二次電池３４の放電に伴うＳＯＣの低下により二次電池３４の出力電圧が低下した場合に、コントローラ部２０に対する電力供給源を、Ａ系統ＳａとＢ系統Ｓｂとで段階的に、二次電池３４から主電源回路３２に切り替えるようにしている。Ａ系統Ｓａの電力供給源を二次電池３４から主電源回路３２に切り替えるための二次電池３４の出力電圧に対する閾値が、Ａ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａである。また、Ｂ系統Ｓｂの電力供給源を二次電池３４から主電源回路３２に切り替えるための二次電池３４の出力電圧に対する閾値が、Ｂ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ｂである。

コントローラ部２０に対する電力供給源が、Ａ系統ＳａとＢ系統Ｓｂの双方で主電源回路３２に切り替わると、二次電池３４は、創電部３３が発電した電力の充電によりＳＯＣが回復する。そして、二次電池３４のＳＯＣが十分に回復したら、省エネルギモード時の消費電力削減のために、コントローラ部２０に対する電力供給源を主電源回路３２から二次電池３４に切り替える。このとき、従来技術と同じように、主電源回路３２から二次電池３４への電力供給源の切り替えを、二次電池３４から主電源回路３２への切り替え時と同じ閾値（Ｖｔｈ１＿ａ，Ｖｔｈ１＿ｂ）を用いて行うと、下記のような問題が生じる。

例えばＢ系統Ｓｂについて考えると、二次電池３４の出力電圧がＶｔｈ１＿ｂに達した段階ですぐにＢ系統Ｓｂの電力供給源を主電源回路３２から二次電池３４に切り替えた場合、二次電池３４はＳＯＣが不十分な状態で放電を開始することになる。このため、Ｂ系統Ｓｂの電力供給源を主電源回路３２から二次電池３４に切り替えた後、二次電池３４の出力電圧が急激に降下して、すぐにＶｔｈ１＿ｂ以下になる。その結果、Ｂ系統Ｓｂの電力供給源の切り替えが頻繁に発生し、この電力供給源の頻繁な切り替えによって無駄に電力を消費してしまう。

一方、二次電池３４の放電開始直後の電圧降下が急激にならない十分なＳＯＣを基準にＶｔｈ１＿ｂを高めに定めた場合は、上記のような電力供給源の頻繁な切り替えは避けられる。しかしながら、この場合には、二次電池３４に電力が十分残っている状態でもＢ系統Ｓｂの電力供給源が二次電池３４から主電源回路３２に切り替わることになり、省エネルギモード時に二次電池３４からコントローラ部２０に対して電力供給できる時間が短くなるため、消費電力の増大に繋がる。

そこで、本実施形態に係る画像形成装置１では、二次電池３４のＳＯＣが回復した後にコントローラ部２０に対する電力供給源を主電源回路３２から二次電池３４に切り替える際の閾値（Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａ、Ｂ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂ）を、二次電池３４から主電源回路３２へ切り替える際の閾値（Ａ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａ、Ｂ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ｂ）よりも大きな値とし、設定された設定時間（Ａ系統用設定時間ΔＴａ、Ｂ系統用設定時間ΔＴｂ）の間は、二次電池３４からコントローラ部２０への電力供給が継続されるようにしている。

ここで、Ａ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａとＡ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａとの差分をΔＶｔｈ＿ａ、Ｂ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ｂとＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂとの差分をΔＶｔｈ＿ｂとすると、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａとＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂは、それぞれ以下のように表すことができる。
Ｖｔｈ２＿ａ＝Ｖｔｈ１＿ａ＋ΔＶｔｈ＿ａ
Ｖｔｈ２＿ｂ＝Ｖｔｈ１＿ｂ＋ΔＶｔｈ＿ｂ

創電部３３が発電した電力の充電により二次電池３４のＳＯＣが回復すると、図７に示すように、二次電池３４の出力電圧が徐々に上昇するが、二次電池３４の出力電圧がＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂに満たない間（図７の期間３）は、コントローラ部２０に対して主電源回路３２のみから電力供給する状態（図６の状態）が維持される。そして、二次電池３４の出力電圧がさらに上昇し、Ｂ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂ以上になると、切替制御部３７の制御のもとで切替回路３５ｂが動作して、Ｂ系統Ｓｂの電力供給源が主電源回路３２から二次電池３４に切り替わる。これにより、コントロール部２０に対する電力供給状態は、図５に示した状態に復帰する。その後、二次電池３４の出力電圧がＡ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａに満たない間（図７の期間２）は、図５の状態が維持される。

その後、二次電池３４の出力電圧がさらに上昇し、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａ以上になると、切替制御部３７の制御のもとで切替回路３５ａが動作して、Ａ系統Ｓａの電力供給源が主電源回路３２から二次電池３４に切り替わる。これにより、コントロール部２０に対する電力供給状態は、図４に示した状態に復帰する。その後、放電によるＳＯＣの低下に伴って二次電池３４の出力電圧が徐々に低下していくが、二次電池３４の出力電圧が再びＡ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａ以下になるまでの間（図７の期間１）は、図４の状態が維持される。

Ｂ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂは、Ｂ系統Ｓｂの電力供給源が主電源回路３２から二次電池３４に切り替わり、二次電池３４からの電力供給が開始されてからＢ系統用設定時間ΔＴｂの間は、二次電池３４からの電力供給が継続されることを保証する値に設定される。つまり、Ｂ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂは、二次電池３４の出力電圧が当該Ｂ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂ以上となり、Ｂ系統Ｓｂの電力供給源が主電源回路３２から二次電池３４に切り替わった後、二次電池３４が充電されずにＢ系統用設定時間ΔＴｂが経過したときの二次電池３４の出力電圧が、Ｂ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ｂ以下にならない値となる。

具体的に説明すると、二次電池３４からの電力供給が開始されてからＢ系統用設定時間ΔＴｂが経過すると、二次電池３４の放電に伴うＳＯＣの低下により、二次電池３４の出力電圧が低下する。このＢ系統用設定時間ΔＴｂの間に二次電池３４の出力電圧が低下する量を電圧降下量ΔＶｂとする。Ｂ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂとしては、この電圧降下量ΔＶｂをＢ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ｂに加算した値（Ｖｔｈ１＿ｂ＋ΔＶｂ）よりも大きな値が選択される。つまり、上述したＢ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ｂとＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂとの差分ΔＶｔｈ＿ｂが、電圧降下量ΔＶｂよりも大きくなるように、Ｂ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂが選択される。

また、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａは、Ａ系統Ｓａの電力供給源が主電源回路３２から二次電池３４に切り替わり、二次電池３４からの電力供給が開始されてからＡ系統用設定時間ΔＴａの間は、二次電池３４からの電力供給が継続されることを保証する値に設定される。つまり、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａは、二次電池３４の出力電圧が当該Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａ以上となり、Ａ系統Ｓａの電力供給源が主電源回路３２から二次電池３４に切り替わった後、二次電池３４が充電されずにＡ系統用設定時間ΔＴａが経過したときの二次電池３４の出力電圧が、Ａ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａ以下にならない値となる。

具体的に説明すると、二次電池３４からの電力供給が開始されてからＡ系統用設定時間ΔＴａが経過すると、二次電池３４の放電に伴うＳＯＣの低下により、二次電池３４の出力電圧が低下する。このＡ系統用設定時間ΔＴａの間に二次電池３４の出力電圧が低下する量を電圧降下量ΔＶａとする。Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａとしては、この電圧降下量ΔＶａをＡ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａに加算した値（Ｖｔｈ１＿ａ＋ΔＶａ）よりも大きな値が選択される。つまり、上述したＡ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａとＡ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａとの差分ΔＶｔｈ＿ａが、電圧降下量ΔＶａよりも大きくなるように、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａが選択される。

上記のＡ系統用設定時間ΔＴａおよびＢ系統用設定時間ΔＴｂは、例えば、画像形成装置１が備える操作パネル（図示せず）を利用したユーザの設定入力に従って事前に設定される。すなわち、ユーザが操作パネルを利用してＡ系統用設定時間ΔＴａおよびＢ系統用設定時間ΔＴｂを設定するための設定入力を行うと、コントローラ部２０がこの設定入力を受け付けて（特許請求の範囲に記載の「受付手段」に相当）、Ａ系統用設定時間ΔＴａおよびＢ系統用設定時間ΔＴｂの設定を行う。そして、コントローラ部２０は、事前に設定したＡ系統用設定時間ΔＴａおよびＢ系統用設定時間ΔＴｂを用い、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａおよびＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂの最適な値を選択する。

以下、コントローラ部２０がＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂの最適な値を選択する具体的な方法について、図８を参照しながら説明する。なお、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａの最適な値についても、以下の説明と同様の方法により選択することができる。

図８は、二次電池３４の放電特性の一例を示すグラフ図である。一般的な二次電池３４の放電特性は、図８に示すように、二次電池３４の放電量［ｍＡｈ］が増加するに従って出力電圧［Ｖ］が減少していく右肩下がりの特性となっている。このような二次電池３４の放電特性を利用して、Ｂ系統用設定時間ΔＴｂの間の二次電池３４の放電量ΔＣｂから、Ｂ系統用設定時間ΔＴｂの間の二次電池３４の電圧降下量ΔＶｂを求めることができる。つまり、二次電池３４の放電特性を表すグラフ上で、二次電池３４がΔＣｂだけ放電して出力電圧がＢ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ｂに達した場合の放電量に対応する電圧降下量が、Ｂ系統用設定時間ΔＴｂの間の二次電池３４の電圧降下量ΔＶｂとなる。

Ｂ系統用設定時間ΔＴｂの間の二次電池３４の放電量ΔＣｂは、省エネルギモード時におけるコントローラ部２０の単位時間あたりの消費電力量（Ｂ系統）Ｐｂと、Ｂ系統用設定時間ΔＴｂと、Ｂ系統Ｓｂの供給電圧Ｖｂ（例えば１．１Ｖ）とから、以下のように求めることができる。
ΔＣｂ＝Ｐｂ×ΔＴｂ／Ｖｂ

ここで、省エネルギモード時におけるコントローラ部２０の単位時間あたりの消費電力量Ｐｂは、設計段階で見積もられる値である。省エネルギモード時は電源供給されるデバイスの数も限定されるため、この見積もりは比較的高精度に行うことができる。

なお、Ａ系統Ｓａの電力供給源が主電源回路３２から二次電池３４に切り替わった時点では、Ｂ系統Ｓｂの電力供給源は、既に主電源回路３２から二次電池３４に切り替わっている。したがって、Ａ系統用設定時間ΔＴａの間の二次電池３４の放電量ΔＣａを求める場合は、Ａ系統ＳａだけでなくＢ系統Ｓｂによる消費電力も加味する必要がある。Ａ系統用設定時間ΔＴａの間の二次電池３４の放電量ΔＣａは、上記のＰｂおよびＶｂと、省エネルギモード時におけるコントローラ部２０の単位時間あたりの消費電力量（Ａ系統）Ｐａと、Ａ系統用設定時間ΔＴａと、Ａ系統Ｓａの供給電圧Ｖａ（例えば３．３Ｖ）とから、以下のように求めることができる。
ΔＣａ＝（Ｐａ×ΔＴａ／Ｖａ）＋（Ｐｂ×ΔＴａ／Ｖｂ）
そして、このＡ系統用設定時間ΔＴａの間の二次電池３４の放電量ΔＣａと二次電池３４の放電特性とから、Ａ系統用設定時間ΔＴａの間の二次電池３４の電圧降下量ΔＶａを求めることができる。

Ｂ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂとしては、上述したように、Ｂ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ｂに対して、以上のように求めたＢ系統用設定時間ΔＴｂの間の二次電池３４の電圧降下量ΔＶｂを加算した値（Ｖｔｈ１＿ｂ＋ΔＴｂ）よりも大きな値が選択される。同様に、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａとしては、Ａ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａに対して、Ａ系統用設定時間ΔＴａの間の二次電池３４の電圧降下量ΔＶａを加算した値（Ｖｔｈ１＿ａ＋ΔＴａ）よりも大きな値が選択される。

以上のように選択されたＡ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａおよびＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂは、コントローラ部２０から電源部３０の切替制御部３７に通知される。切替制御部３７は、コントローラ部２０から受け取ったＡ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａおよびＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂを保持し、これらＡ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａおよびＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂを用いて、切替回路３５ａ，３５ｂを制御する。

Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａおよびＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂは、上述のように、例えばユーザの設定入力に応じて設定されるＡ系統用設定時間ΔＴａおよびＢ系統用設定時間ΔＴｂと、二次電池３４の放電特性とを用いて選択される可変の値である。したがって、ユーザが実際の画像形成装置１の使用状況に照らし合わせて設定入力を行えば、実際の画像形成装置１の使用状況に対応したＡ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａおよびＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂが選択される。Ａ系統用設定時間ΔＴａおよびＢ系統用設定時間ΔＴｂは、例えば、ユーザが画像形成装置１を使用していない時間の平均的な長さ、つまり、省エネルギモードの継続時間の平均的な長さに設定することが考えられる。なお、画像形成装置１を使用していない時間はユーザによっても異なるため、画像形成装置１に、省エネルギモードの継続時間を計測してその平均値を求め、求めた平均値をＡ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａおよびＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂとして設定する機能を付加するようにしてもよい。

また、二次電池３４の放電特性は、二次電池３４の温度に応じて変化することが知られている。したがって、例えば、コントローラ部２０のセンサ２６として二次電池３４の周囲温度を検知する温度センサ（特許請求の範囲の「温度検知手段」に相当）を設けるとともに、複数の温度に対応した複数の放電特性を予め情報として保持しておき、温度センサで検知された温度に対応した放電特性を用いて二次電池３４の電圧降下量ΔＶａおよび電圧降下量ΔＶｂを求め、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａおよびＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂを選択することで、より精度の高い制御が可能になる。

また、二次電池３４の放電特性は、二次電池３４の放電電流の大きさによっても変化する。一般的に、放電電流が大きい方が二次電池３４の内部抵抗の影響が大きく二次電池３４の出力電圧の低下が大きくなる。したがって、Ａ系統ＳａとＢ系統Ｓｂのおおまかな放電電流の大きさを予め求めておき、Ａ系統Ｓａの放電電流の大きさに対応する二次電池３４の放電特性と、Ｂ系統Ｓｂの放電電流の大きさに対応する放電特性とをそれぞれ用いて、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａおよびＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂを選択することで、より精度の高い制御が可能になる。

また、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａおよびＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂは実際の画像形成装置１の動作環境などに応じて誤差が生じるが、学習によってこの誤差を小さくしていくこともできる。具体的には、電源部３０の切替制御部３７が、切替回路３５ａ，３５ｂを動作させて電力供給源の切り替えを行うたびに、その切り替えのタイミングを示す切り替えタイミング信号をコントローラ部２０にフィードバックする。コントローラ部２０は、この切り替えタイミング信号に基づき、Ａ系統ＳａおよびＢ系統Ｓｂのそれぞれについて、電力供給源を主電源回路３２から二次電池３４に切り替えた後、二次電池３４から主電源回路３２に切り替えるまでの実際の経過時間を算出する（特許請求の範囲に記載の「算出手段」に相当）。そして、コントローラ部２０は、Ａ系統用設定時間ΔＴａおよびＢ系統用設定時間ΔＴｂと、算出した経過時間との差分を小さくするように、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａおよびＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂを更新する（特許請求の範囲に記載の「更新手段」に相当）。例えば、算出した経過時間がＡ系統用設定時間ΔＴａやＢ系統用設定時間ΔＴｂよりも長ければ、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａやＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂを現在の値よりも低い値に更新する。また、算出した経過時間がＡ系統用設定時間ΔＴａやＢ系統用設定時間ΔＴｂよりも短ければ、Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａやＢ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂを現在の値よりも高い値に更新する。これにより、画像形成装置１の動作環境などに応じたＡ系統用設定時間ΔＴａおよびＢ系統用設定時間ΔＴｂの誤差を小さくすることができ、より精度の高い制御が可能になる。

以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態に係る画像形成装置１は、省エネルギモード時にコントローラ部２０に対する電力供給源を主電源回路３２から二次電池３４に切り替えた後、二次電池３４の出力電圧が第１閾値（Ａ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａ、Ｂ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ｂ）以下になると、コントローラ部２０に対する電力供給源を二次電池３４から主電源回路３２に切り替える。その後、創電部３３により発電した電力が二次電池３４に充電されることで二次電池３４のＳＯＣが回復し、二次電池３４の出力電圧が第２閾値（Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａ、Ｂ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂ）以上になると、コントローラ部２０に対する電力供給源を主電源回路３２から二次電池３４に切り替える。そして、コントローラ部２０に対する電力供給源を主電源回路３２から二次電池３４に切り替えるための第２閾値（Ａ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ａ、Ｂ系統用第２閾値Ｖｔｈ２＿ｂ）として、コントローラ部２０に対する電力供給源が主電源回路３２から二次電池３４に切り替わった後、二次電池３４が充電されずに設定時間（Ａ系統用設定時間ΔＴａ、Ｂ系統用設定時間ΔＴｂ）が経過したときの二次電池３４の出力電圧が、第１閾値（Ａ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ａ、Ｂ系統用第１閾値Ｖｔｈ１＿ｂ）以下にならない値を用いている。したがって、本実施形態に係る画像形成装置１によれば、コントローラ部２０に対する電力供給源の切り替えが頻繁に発生することを有効に防止しながら、省エネルギモード時に二次電池３４からコントローラ部２０に対して電力供給を行う時間を十分に確保して、消費電力を適切に削減することができる。

以上、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。例えば、実施形態に係る画像形成装置１の構成や動作はあくまで一例であり、用途や目的に応じて様々な変形が可能である。

１ 画像形成装置
１０ エンジン部
２０ コントローラ部
３０ 電源部
３１ ＡＣ電源
３２ 主電源回路
３３ 創電部
３４ 二次電池
３５ａ，３５ｂ 切替回路
３６ 検知回路
３７ 切替制御部

特許第４３６５０５２号公報

Claims (9)

1. 商用電源から電力供給を受ける主電源と、
   自然エネルギにより発電する創電手段と、
   前記創電手段が発電した電力により充電され、前記主電源から電力が供給されていないときに電力供給源となる二次電池と、
   前記二次電池の出力電圧を検知する電圧検知手段と、
   前記二次電池から電力が供給されているときに前記出力電圧が第１閾値以下となった場合、電力供給源を前記二次電池から前記主電源に切り替え、前記主電源から電力が供給されているときに前記出力電圧が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上となった場合、電力供給源を前記主電源から前記二次電池に切り替える切替手段と、を備え、
   前記第２閾値は、電力供給源を前記主電源から前記二次電池に切り替えた後、前記二次電池が充電されずに、設定された設定時間が経過したときの前記出力電圧が前記第１閾値以下にならない値であり、前記設定時間の間の前記二次電池の放電量と前記二次電池の放電特性とから求められる前記設定時間の間の前記二次電池の電圧降下量を、前記第１閾値に加算した値よりも大きな値であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記設定時間の間の前記二次電池の放電量は、単位時間あたりの消費電力をＰ、前記設定時間をΔＴ、供給電圧をＶ、前記設定時間の間の前記二次電池の放電量をΔＣとしたときに、ΔＣ＝Ｐ×ΔＴ／Ｖにより求められる値であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記二次電池の周囲温度を検知する温度検知手段をさらに備え、
   前記設定時間の間の前記二次電池の電圧降下量は、前記周囲温度に対応する前記二次電池の放電特性を用いて求めることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 商用電源から電力供給を受ける主電源と、
   自然エネルギにより発電する創電手段と、
   前記創電手段が発電した電力により充電される二次電池と、
   前記二次電池の出力電圧を検知する電圧検知手段と、
   前記二次電池から電力が供給されているときに前記出力電圧が第１閾値以下となった場合、電力供給源を前記二次電池から前記主電源に切り替え、前記主電源から電力が供給されているときに前記出力電圧が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上となった場合、電力供給源を前記主電源から前記二次電池に切り替える切替手段と、を備え、
   前記第２閾値は、電力供給源を前記主電源から前記二次電池に切り替えた後、前記二次電池が充電されずに、設定された設定時間が経過したときの前記出力電圧が前記第１閾値以下にならない値であり、
   供給電圧が互いに異なる複数の電源系統を有し、
   複数の前記電源系統ごとに電力供給源を切り替える複数の前記切替手段を備え、
   前記第１閾値と前記第２閾値は、複数の前記電源系統ごとに異なる値であり、
   前記設定時間は、複数の前記電源系統ごとに異なる値が設定されることを特徴とする画像形成装置。
5. 商用電源から電力供給を受ける主電源と、
   自然エネルギにより発電する創電手段と、
   前記創電手段が発電した電力により充電され、前記主電源から電力が供給されていないときに電力供給源となる二次電池と、
   前記二次電池の出力電圧を検知する電圧検知手段と、
   前記二次電池から電力が供給されているときに前記出力電圧が第１閾値以下となった場合、電力供給源を前記二次電池から前記主電源に切り替え、前記主電源から電力が供給されているときに前記出力電圧が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上となった場合、電力供給源を前記主電源から前記二次電池に切り替える切替手段と、
   設定時間を設定するための入力を受け付ける受付手段と、を備え、
   前記第２閾値は、電力供給源を前記主電源から前記二次電池に切り替えた後、前記二次電池が充電されずに、設定された前記設定時間が経過したときの前記出力電圧が前記第１閾値以下にならない値であることを特徴とする画像形成装置。
6. 商用電源から電力供給を受ける主電源と、
   自然エネルギにより発電する創電手段と、
   前記創電手段が発電した電力により充電され、前記主電源から電力が供給されていないときに電力供給源となる二次電池と、
   前記二次電池の出力電圧を検知する電圧検知手段と、
   前記二次電池から電力が供給されているときに前記出力電圧が第１閾値以下となった場合、電力供給源を前記二次電池から前記主電源に切り替え、前記主電源から電力が供給されているときに前記出力電圧が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上となった場合、電力供給源を前記主電源から前記二次電池に切り替える切替手段と、
   電力供給源を前記主電源から前記二次電池に切り替えた後、電力供給源を前記二次電池から前記主電源に切り替えるまでの経過時間を算出する算出手段と、
   前記第２閾値を更新する更新手段と、を備え、
   前記第２閾値は、電力供給源を前記主電源から前記二次電池に切り替えた後、前記二次電池が充電されずに、設定された設定時間が経過したときの前記出力電圧が前記第１閾値以下にならない値で、且つ、前記更新手段によって前記設定時間と前記経過時間との差分を小さくするように更新される値であることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記創電手段は、太陽電池であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記創電手段は、熱電変換素子であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 商用電源から電力供給を受ける主電源と、
   自然エネルギにより発電する創電手段と、
   前記創電手段が発電した電力により充電され、前記主電源から電力が供給されていないときに電力供給源となる二次電池と、
   設定時間を設定するための入力を受け付ける受付手段と、を備える画像形成装置において実行される電源制御方法であって、
   前記入力に応じて前記設定時間を設定するステップと、
   前記二次電池から電力が供給されているときの前記二次電池の出力電圧を検知し、該出力電圧が第１閾値以下となった場合、電力供給源を前記二次電池から前記主電源に切り替えるステップと、
   前記主電源から電力が供給されているときの前記二次電池の出力電圧を検知し、該出力電圧が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上となった場合、電力供給源を前記主電源から前記二次電池に切り替えるステップと、を含み、
   前記第２閾値は、電力供給源を前記主電源から前記二次電池に切り替えた後、前記二次電池が充電されずに、設定された前記設定時間が経過したときの前記出力電圧が前記第１閾値以下にならない値であることを特徴とする電源制御方法。

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