JP6269106B2 - 電子装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子装置に関する。
ラインプリンタ(LP)やデジタル複合機(MFP)といったオフィス機器においては、稼動時はもちろん、待機時の消費電力も低減することが望まれている。待機時の消費電力を極力削減するために、スリープモード等と称して、待機時に使用していない機能への電力供給を止めたり、動作を遅くしたりするといった施策がとられている。
一方、待機時に商用電源(AC電源)から供給される電力をゼロにするため、太陽電池や燃料電池、或いは動力変換や熱電変換による発電電力を利用して待機時の電力を蓄え、商用電源の消費電力を実質ゼロにしようとする技術が既に知られている。
しかし、発電装置による発電電力の蓄電は、発電装置の発電効率が低いことから、蓄電に非常に時間がかかることが想定され、蓄電装置への充電が不足していると、機器が省エネルギーモードに移行したときに蓄電した電力が使用できないといった問題があった。
上述の問題に対処するため、機器が省エネルギーモードに移行した時、二次電池(蓄電装置の一例)が十分に蓄電されていない場合、機器の複数の負荷のうち、優先順位が低いものへの電力供給を遮断するように電力供給を制御する。そのような電力供給制御が実行されると電力消費量が減るため、二次電池の充電電圧が充電開始閾値になるまで充電装置から電力供給が行われる。その結果、二次電池の容量を少なくすることができ、かつ、充電装置からの電力供給が行われる時間を長くして省エネルギー効果を高める技術が開示されている(特許文献1参照)。
しかし、特許文献1の発明は、画像形成装置の複数の負荷のうち、優先順位が低いものへの電力供給を遮断することによって、二次電池への充電電力を確保するものであるので、優先順位が低くても、当該負荷に電力を供給する必要がある場合には対応できない。
これは、画像形成装置に限られたことではなく、他の電子装置においても起こりえる問題である。
本発明は、発電装置を搭載した電子装置において、発電装置を利用して電力供給し、商用電源、及び蓄電電力を極力使用しないで動作させ、蓄電電力を長持ちさせると共にユーザの電力消費コストを抑えることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、発電手段と、蓄電手段と、外部電源から電力供給を受ける給電手段と、電子写真方式で記録媒体に画像を形成する画像形成手段とを備える電子装置において、当該電子装置の動作状態及び/又は動作内容に基づいて、上記発電手段、上記蓄電手段及び上記給電手段のいずれから当該電子装置に電力を供給するかを切り換える電源切換手段を備え、上記発電手段は、上記画像形成手段の定着部の近傍に設けた熱電変換手段を備え、上記電源切換手段は、当該電子装置が省電力モードで動作中であって、該省電力モードへ移行する前の動作が上記画像形成手段による画像形成であった場合に、上記発電手段が備える熱電変換手段から当該電子装置に電力を供給するように上記切り換えを行うことを特徴とする。
上記構成によれば、商用電源及び蓄電電力を極力使用しないで動作させ、蓄電電力を長持ちさせると共にユーザの電力消費コストを抑えることができる。
この発明の電子装置の第1実施形態である画像形成装置の機械的な構成を模式的に示す断面図である。 画像形成装置1の発電及び給電制御に関するハードウェア構成を示すブロック図である。 画像形成装置1の機能構成を示す機能ブロック図である。 発電部36の構成について説明する図である。 蓄電量測定部40が備える機能を示す機能ブロック図である。 電源切換部39が備える機能を示す機能ブロック図である。 省電力モードの第1例における電力供給を説明するための図である。 省電力モードの第2例における電力供給を説明するための図である。 省電力モードの第3例における電力供給を説明するための図である。 蓄電量測定部40の蓄電量判定部40cが行う蓄電量判定に用いる閾値について説明するための図である。 この発明の電子装置の第2実施形態である画像形成装置における、図3と対応する機能ブロック図である。 第2実施形態の省電力モード移行時における電力供給の動作の流れを示すフローチャートである。 この発明の電子装置の第3実施形態である画像形成装置における、図3と対応する機能ブロック図である。 第3実施形態の省電力モード移行時における電力供給の動作の流れを示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
〔第1実施形態:図1乃至図10〕
まず、この発明の電子装置の第1実施形態である電子写真方式の画像形成装置について説明する。
まず図1に、その画像形成装置の機械的な構成を示す。
図1に示すように、この画像形成装置1は、原稿自動搬送装置(ADF)2、スキャナ3、画像形成部4、及び給紙部5を備えている。
給紙部5は、画像が形成される印字用紙としての用紙6を収納する給紙カセット7を備えている。また、画像形成部4は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のトナー像を作像する4つのプロセスカートリッジ8Y、8M、8C,8Kを備えている。
画像形成部4は、鉛直方向におけるほぼ中央部に、転写装置9を備えている。この転写装置9は,中間転写体としての無端状の中間転写ベルト10と、これのループ内側に配設された複数のローラとを備えており、それらローラによって中間転写ベルト10を逆三角形の形状で張架している。逆三角形の形状における3つの頂点位置では、それぞれ支持ローラが中間転写ベルト10をローラ周面に大きな巻き付き角で巻き掛けている。そして、それら3つの支持ローラの何れか1つが、自らの回転駆動によって中間転写ベルト10を図中時計回り方向に無端移動させる。
3つの支持ローラのうち、図中で最も左側に設けられた支持ローラに対するベルト掛け回し箇所には、ベルトクリーニング装置がループ外側から当接している。このベルトクリーニング装置は、後述する2次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト10の表面に付着している転写残トナーを、ベルト表面から除去するものである。
図中で最も左側に設けられた支持ローラとの接触位置を通過してから、図中で最も右側に設けられた支持ローラとの接触位置に進入する前のべルト領域は、ほぼ水平方向に沿って真っ直ぐに進む水平進行領域になっている。
この水平進行領域の上方には、Y、M、C、K用の4つのプロセスカートリッジ8Y、8M、8C,8Kがベルト移動方向に沿って順に並ぶように設けられている。プロセスカートリッジ8Y、8M、8C,8Kは、中間転写ベルト10に重ね合わせて転写するためのY、M、C、Kトナー像を作像するためのものである。この画像形成装置は、プロセスカートリッジ8Y、8M、8C,8Kにより、Y、M、C、Kトナー像をそれぞれ並行して作像するいわゆるタンデム型の構成になっている。
なお、この画像形成装置では、Y、M、C、Kという色の並び順を採用しているが、色の並び順はこの順序に限定されるものではない。
画像形成部4において、プロセスカートリッジ8Y、8M、8C,8Kはそれぞれ、像担持体としてのドラム状の感光体11Y、11M、11C、11Kを具備している。感光体の周りには、帯電装置(12Yなど)、現像装置(13Yなど)、感光体クリーニング装置、除電装置などが設けられている。
4つのプロセスカートリッジ8Y、8M、8C,8Kの上方には、露光装置14が設けられている。この露光装置14と、Y、M、C、K用の帯電装置とにより、感光体11Y、11M、11C、11Kに静電潜像を形成する潜像形成手段が構成されている。露光装置14は、スキャナ3による画像読み取りで得られた画像情報、或いは、外部のパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいて生成したY、M、C、K用の書込光により、感光体11Y、11M、11C、11Kにおける一様帯電後の表面を光走査する。
感光体11Y、11M、11C、11Kの表面に担持されたY、M、C、K用の静電潜像は,現像装置によってY、M、C、Kトナーが付着されることで、Y、M、C、Kトナー像になって可視化する。
感光体11Y、11M、11C、11Kは、中間転写ベルト10に当接して1次転写ニップを形成している。そして、Y、M、C、K用の1次転写ニップの裏側では、中間転写ベルト10のループ内側に配設されたY、M、C、K用の1次転写ローラが、感光体11Y、11M、11C、11Kとの間に中間転写ベルト10を挟み込んでいる。
そして、Y用の1次転写ニップにおいては、感光体11Y上に形成されたYトナー像が中間転写ベルト10の表面に1次転写される。このようにしてYトナー像が1次転写されたべルト表面は、その後、M、C、K用の1次転写ニップを順に通過していく。そして、その過程で、感光体11M、11C、11K上のM、C、Kトナー像が順次重ね合わせられて1次転写されることで、ベルト表面にはカラートナー像が形成される。
Y、M、C、K用の1次転写ニップを通過した後の感光体11Y、11M、11C、11Kの表面は、感光体クリーニング装置により、転写残トナーがクリーニングされる。その後、除電装置によって除電されて再度の画像形成に備える。
中間転写ベルト10のループ内に設けられた3つの支持ローラのうち、最も下方に位置する支持ローラに対するベルト巻き付き箇所には、2次転写手段としての2次転写ローラ15がループ外側から当接して2次転写ニップを形成している。
2次転写ニップの図中右側方向には、互いに当接してレジストニップを形成しながら互いに順方向に回転するローラ対からなるレジストローラ対16が配設されている。給紙部5から送り出された用紙6は、レジストローラ対16のレジストニップに挟み込まれる。そして、レジストローラ対16により、中間転写ベルト10上のカラートナー像に同期するタイミングで2次転写ニップに向けて送り出される。
2次転写ニップに挟み込まれた用紙6には、2次転写電界やニップ圧の作用によって中間転写ベルト10上のカラートナー像が2次転写される。このようにしてカラートナー像が2次転写された用紙6は、2次転写ニップから、無端移動する搬送ベルト17を経由した後、定着装置18内に送られる。定着装置18は、定着部材としての定着ローラと、加圧ローラとの当接によって形成している定着ニップ内に挟み込んだ用紙6に対し、加熱や加圧によるトナー像の定着処理を施す。
定着装置18から送り出された用紙6は、搬送路切換爪19が配設された搬送路分岐点にさしかかる。この搬送路切換爪19は、自らよりも下流側におけるシート搬送路を、排出路と反転搬送路20とで切り換えるものである。プリント動作モードとして片面プリントモードが選択されている場合には、搬送路切換爪19がシート搬送路として排出路を選択する。
また、両面プリントモードが選択され、かつ、2次転写ニップから送り出された用紙6が両面にそれぞれトナー像を担持している場合にも、搬送路切換爪19がシート搬送路として排出路を選択する。排出路に進入した用紙6は、排紙ローラ対21の排出ニップを経由した後、機外に排出される。そして、筐体外側面に固定された排紙トレイ22上にスタックされる。
さらに、画像形成装置1は、商用電源であるAC電源を直流電源に変換して画像形成装置の各部に供給する給電装置23を備えている。また、後述する発電装置24及び蓄電池25も備えている。
次に、画像形成装置1の発電及び給電制御に関するハードウェアの構成について説明する。
図2は、そのハードウェア構成を示すブロック図である。
画像形成装置1は、制御部を中心に示すと、図2に示すように、CPU101、ROM102、RAM103、通信I/F(インタフェース)104、HDD105、エンジンI/F106、UI(ユーザインタフェース)部I/F107をシステムバス108により接続した構成となっている。また、エンジンI/F106にはエンジン部109が、UI部I/F107にはUI部110がそれぞれ接続されている。
そして、CPU101がRAM103をワークエリアとしてROM102あるいはHDD105に記憶されたプログラムを実行することにより、画像形成装置全体の動作を制御し、後述する種々の機能を実現することができる。通信I/F104は、LAN等のネットワークを介して後述のホストPC等の外部装置と通信するためのインタフェースであり、CPU101が通信I/F104を所定のプログラムによって制御することにより、通信手段としての機能を実現する。
HDD105は、アプリケーションプログラムをはじめ、種々のデータを記憶する機能を有する。
エンジン部109は、画像形成エンジン(図1の画像形成部4に相当)、画像読取エンジン(図1のスキャナ3に相当)等の、外部に対して通信及び表示以外の物理的な出力(印刷及び画像読取等)を行う手段であり、エンジンI/F106は、エンジン部109とCPU101とを接続してエンジン部109をCPU101から制御可能とするためのインタフェースである。
UI部I/F107は、UI部110とCPU101とを接続してUI部110をCPU101から制御可能とするためのインタフェースである。
UI部110は、ユーザの操作を受け付けたり、ユーザに情報を提示したりする部分である。
なお、ユーザの操作は、後述のホストPC等の外部装置から操作内容を示すデータを受信することにより受け付けてもよい。また、ユーザへの情報の提示は、画面の表示内容を示すデータや画面に表示させるべきデータを外部装置へ送信することによって行ってもよい。
また、この画像形成装置1は、上述の給電装置23に加え、太陽発電、熱電変換発電及び動力回生発電等を行う各発電モジュールを備えた発電装置24と、発電装置24で発電した電力を蓄電する蓄電池25を備えている。
次に、画像形成装置1の機能構成について説明する。図3は、画像形成装置1の機能構成を示す機能ブロック図である。なお、図3には、発電及び給電制御に関する機能を中心に示した。
図3に示すように、画像形成装置1は、主制御部31、操作部32、スキャン部33、画像形成部34、給電部35、発電部36、蓄電部37、蓄電制御部38、電源切換部39及び蓄電量測定部40を備えている。また、画像形成装置1は、ホストI/F42を介して外部のホストPC41と接続され、ホストPC41からの命令によって画像形成装置1の各部の制御を行うこともできるようになっている。
このうち、主制御部31は、後述の各機能ブロックを含む画像形成装置1全体を制御する機能を備える。主制御部31は、CPU101が、ROM102又はHDD105に格納された所定のプログラムを実行することによりその機能を実現する。
また、操作部32は、ユーザからの操作を受け付けたり、ユーザに情報を提示したりする機能を備える。この機能は、上述のUI部110をCPU101が所定のプログラムによって制御することによって実現する。
スキャン部33は、原稿の画像を読み取るための画像読取手段としての機能を備える。
また、画像形成部34は、用紙等の記録媒体に画像を形成(例えば印刷)する画像形成手段としての機能を備える。
スキャン部33及び画像形成部34の機能は、上述のエンジン部109をCPU101が所定のプログラムによって制御することによって実現する。
給電部35は、商用電源であるAC電源を直流電源に変換して画像形成装置の各部に供給する給電手段としての機能を備える。この機能は、給電装置23によって実現する。
また、発電部36は、太陽発電部36a、熱電変換部36b及び動力回生部36cの各発電機能を備えており、画像形成装置1の状態及び周囲環境の状態によって最適な発電方法を選択し発電を行う、発電手段としての機能を備える。いずれの発電方法を選択するかについては後述する。
太陽発電部36aは、太陽光や電灯の光を利用して発電する太陽電池としての機能を備える。
また、熱電変換部36bは、画像形成部4(図1)の定着装置(定着部の実施形態)18の近傍に設けられた熱電素子により、定着装置の発する熱を利用して、高温と低温の温度差により発電する熱電変換手段としての機能を備える。
さらに、動力回生部36cは、モータ等の回転運動等による運動エネルギーを電気エネルギーに変換する機能を備える。
蓄電部37は、発電部36で作り出した電力を一時的に蓄えておく機能を備える。この機能は、蓄電池25によって実現される。
また、蓄電制御部38は、発電部36から蓄電部37への充電若しくは蓄電部37からの放電を制御し、放電電力を後述の電源切換部39へ送出する機能を備える。この機能は、CPU101が所定のプログラムを実行することによって実現する。
上記蓄電部37及び蓄電制御部38が協働することにより、蓄電手段としての機能を実現する。
電源切換部39は、画像形成装置1の動作状態及び/又は動作内容に基づいて、発電部36、蓄電部37及び給電部35のいずれから画像形成装置1の各ユニットに電力を供給するかを切り換える電源切換手段としての機能を備える。動作状態とは、通常動作モード及び複数の省電力モード(後述の第1例乃至第3例)、動作内容とは、画像形成動作、画像読取動作、通信動作等を指す。
「ユニット」とは、画像形成装置を構成するエンジン部109やUI部110等を始めとする給電対象の各ハードウェアを指す。
なお、画像形成装置1の動作モード(通常動作モード/省電力モード)は、主制御部31から電源切換部39にその情報が渡され、電源切換制御のトリガとなる。
また、蓄電量測定部40は、蓄電部37に蓄電されている電荷量を測定する蓄電量測定手段としての機能を備える。
なお、ホストI/F42は、主制御部31とホストPC41とを接続する機能を備える。この機能は通信I/F104によって実現される。
なお、図3の例では、発電部36、蓄電部37及び蓄電制御部38の各機能は画像形成装置1の内部に配置されているが、画像形成装置1の外部に設けてもよい。こうすることにより、発電部36や蓄電部37、蓄電制御部38の何れかが故障により機能しなくなった場合でも、外付けの機能モジュールのみを交換すればよいため、画像形成装置本体を交換又は改修するよりもやり易く、メンテナンスが楽になる。
次に、発電部36の機能ブロックの更に詳細な構成について説明する。図4は、発電部36の構成について説明する図である。
図4において、発電部36は、太陽発電部36a、熱電変換部36b、動力回生部36cと、それぞれの発電量を測定する発電量測定部(361a、361b、361c)を備えている。また、発電部36は、出力制御部362を備えている。
このうち、太陽発電部36a、熱電変換部36b、動力回生部36cの機能については既に説明したので、説明は省略する。
発電量測定部361a〜361cは、それぞれ太陽発電部36a、熱電変換部36b、動力回生部36cにおける単位時間(例えば1分間)当たりの発電量(以下「発電効率」という。)を測定する発電量測定手段としての機能を備える。
発電量測定部(361a〜361c)は、例えば、CPU(不図示)、ROM(不図示)およびRAM(不図示)から成る演算手段と、タイマ(不図示)、電流測定モジュール(不図示)を備え、単位時間における発電電流を測定することによって発電効率を求める。なお、電流測定モジュールは、ある一定の負荷(抵抗等)を通して流れる電流値を測定するデバイスである。
また、出力制御部362は、発電量測定部(361a〜361c)からの発電効率データを基に、太陽発電部36a、熱電変換部36b、動力回生部36cの中から、画像形成装置の各部に電力供給する発電モジュールを選択する機能を備える。すなわち、その時点で最も発電効率の高い発電モジュールを選択し、選択した発電モジュールで発電された電力を蓄電制御部38又は電源切換部39に送る機能を備える。
なお、出力制御部362の機能は、CPU(ソフトウェア)で実現してもよいし、簡単なロジック回路(ハードウェア)により実現しても良い。
発電部36の選択された発電モジュールで発電された電力は、出力制御部362により蓄電制御部38又は電源切換部39に送られるが、どちらに送るかは画像形成装置1の動作モード(通常動作モードor省電力モード)により、出力制御部362が判断して切り換える。すなわち、発電モジュールで発電された電力は、通常動作モード時は蓄電制御部38を介して蓄電部37に送られて蓄電池25に蓄電される。また、省電力モード時は電源切換部39を介して画像形成装置1の各部に供給されるが、これについては後述する。なお、図4中、太い矢印は電力の流れを示し、細い矢印は信号の流れを示している(以下、図5、図7〜図9、図11及び図13においても同様)。
次に、蓄電量測定部40について説明する。図5は、蓄電量測定部40が備える機能を示す機能ブロック図である。
図5において、蓄電量測定部40は、電流受信部40a、電流値測定部40b及び蓄電量判定部40cを備える。
このうち、電流受信部40aは、蓄電池25に流れる電流を受信する機能を備える。具体的には、蓄電池25に負荷(抵抗)を繋ぎ、それを流れる電流を電流受信部40aで受信する。受信は定期的(例えば、1分おき)に行う。
電流値測定部40bは、電流受信部40aが受信した電流の電流値を測定する機能を備える。
蓄電量判定部40cは、電流値測定部40bが計測した電流値から蓄電池25が供給できる電圧値を算出し、蓄電池25に蓄電されている容量を判定し、そのデータを電源切換部39に渡す機能を備える。
電源切換部39は、蓄電量判定部40cからのデータに基づいて、蓄電部37又は給電部35のいずれから画像形成装置1の各部に電力を供給するかを判断して切り換える。
次に、電源切換部39の機能構成について説明する。図6は、電源切換部39が備える機能を示す機能ブロック図である。
図6において、電源切換部39は、CPU391、ROM392、RAM393を備える。CPU391は、ROM392に格納されている所定のプログラムを実行して電源切換部39の全体の制御を行う。RAM393は、CPU391のワーク用メモリとして機能する。
また、電源切換部39は、周囲環境監視I/F394、動作監視I/F395、蓄電量測定I/F396、主制御部I/F397、発電電力受電部398放電電力受電部399給電電力受電部400及び送電部401を備える。
このうち、周囲環境監視I/F394は、後述の周囲環境監視部45が備える照度センサ(光量測定手段の一実施形態)からの照度データを受け入れる為のI/F部である。
また、動作監視I/F395は、後述の動作監視部44からの画像形成部の動作状況データを受け入れる為のI/F部である。
また、蓄電量測定I/F396は、蓄電池の蓄電量を測定する蓄電量測定部40から送られるデータを受信するI/Fである。
また、主制御部I/F397は、主制御部31と通信するためのI/Fである。
なお、これらのI/Fのうち、周囲環境監視I/F394及び動作監視I/F395については、この実施形態においては用いないため、設けなくてもよい。周囲環境監視I/F394及び動作監視I/F395は、後の実施形態と説明を共通するために記載したものである。
発電電力受電部398は、発電部36に搭載されている発電モジュールにより発電された電力を、直接受電する機能を備える。
放電電力受電部399は、蓄電池に蓄えられた電力が放電された場合に、それを受電する機能を備える。
給電電力受電部400は、給電部35から供給される電力を受電する機能を備える。
送電部401は、上記の給電部35、発電部36又は蓄電部37から受電した電力を主制御部側に送出する機能を備える。
電源切換部39のCPU391は、周囲環境監視部45、動作監視部44及び蓄電量測定部40から受信したデータに基づいて、送出すべき電源を判断して切換えを行う。
次に、画像形成装置1が、省電力モードに移行した場合の電力供給の実施例について説明する。
画像形成装置1は、以下に図7乃至図9を用いて説明する3種の省電力モードに移行可能である。省電力モードに移行するタイミングは、所定時間操作がなくかつスキャンもプリントも行っていない場合など、任意に定めることができる。また、各省電力モードは、主制御部31にどの程度電力を供給するかが異なる。どの省電力モードに移行するかは、ユーザが予め選択して設定しておく、コントローラの動作状態を考慮して主制御部31が自動的に選択する等、任意の手法で選択することができる。
図7は、省電力モードの第1例における電力供給を説明するための図である。図7は図3と対応しており、同じ機能ブロックには同じ符号を付している。
この第1例は、主制御部31及びホストI/F受信部43に電力供給を行い、操作部32、スキャン部33及び画像形成部34への電力供給はオフとする例である。また、タッチパネルや人感センサ、圧板開閉センサなど、省電力モードからの復帰トリガとする操作を検出するための不図示のセンサにも電力供給を行う。
図において破線は電力供給がオフになっている給電経路を示す。また、グレーのハッチングは、電力が供給されていない箇所を示す(以下の図8及び図9においても同様である。)。
この状態の時は、電源切換部39は、蓄電部37(蓄電池25)の蓄電量が閾値#3(図10参照)以上であれば蓄電部37から主制御部31及びセンサへ電力供給する制御を行う。蓄電部37の充電量が閾値#3未満の場合は、給電部35(給電装置23)から主制御部31及びセンサへ電力供給する制御を行う。
この電源切換部39による給電の切り換えは、蓄電量測定部40からの蓄電量の情報に基づいて、CPU391が所定のプログラムを実行することにより行う。
すなわち、図5の蓄電量判定部40cは、蓄電部37の蓄電量のレベルが、閾値#3より大きいか否かを判定して、その結果を電源切換部39に渡す。そして電源切換部39は、その結果に基づいて、蓄電部37又は給電部35のいずれから画像形成装置1の各部に電力を供給するかを判断してこれを切り換える。
なお、省電力モード時でも蓄電量測定動作は継続され、蓄電量が閾値#3を下回った場合は、すぐに給電部35からの給電に切り換える。
また、発電部36に搭載されている発電モジュールのうち、少なくともひとつの発電効率が所定の閾値以上の場合には、蓄電池や給電装置からの電力供給ではなく、発電部36から主制御部31及びセンサへ直接電力供給するように電源切換部39を構成してもよい(後述の第2及び第3の例においても同様)。
図8は、省電力モードの第2例における電力供給を説明するための図である。図8は図3と対応しており、同じ機能ブロックには同じ符号を付している。
第2例は、第1例と比べ、主制御部31のうちホストI/F受信部43以外の箇所への給電を行わない点が異なる。従って、第2例は第1例よりも消費電力が小さく、蓄電部37の蓄電量がより少ない場合でも、蓄電部37に蓄電した電力により各部に供給する電力を賄うことができると考えられる。
従って、この状態の時は、電源切換部39は、蓄電部37の蓄電量が閾値#2(図10参照)以上であれば蓄電部37からホストI/F受信部43及び上述のセンサへ電力供給する制御を行う。一方、蓄電部37の充電量が閾値#2未満の場合は、給電部35からホストI/F受信部43及び上述のセンサへ電力供給する制御を行う。
図9は、省電力モードの第3例における電力供給を説明するための図である。図9は図3と対応しており、同じ機能ブロックには同じ符号を付している。
第3例は、第2例と比べ、ホストI/F受信部43への給電を行わない点が異なる。従って、第3例は第2例よりもさらに消費電力が小さく、蓄電部37の蓄電量がより少ない場合でも、蓄電部37に蓄電した電力により各部に供給する電力を賄うことができると考えられる。
そこで、この状態の時は、電源切換部39は、蓄電部37の蓄電量が閾値#1(図10参照)以上であれば蓄電部37から上述のセンサへ電力供給する制御を行う。一方、蓄電部37の充電量が閾値#1未満の場合は、給電部35から上述のセンサへ電力供給する制御を行う。
ここで、図10に、蓄電量測定部40の蓄電量判定部40cが行う蓄電量判定に用いる閾値の関係を示す。
ここでは、上述のように、判定の基準となる蓄電量の閾値として3つの値(閾値#1〜#3)を設けている。ただし、閾値#1<閾値#2<閾値#3である。
そして、上述のように、主制御部31全体を動作させる省電力モードの第1例では、蓄電量が閾値#3以上である場合に、蓄電部37から給電する。主制御部31のうちホストI/F受信部43のみを動作させる省電力モードの第2例では、蓄電量が閾値#2以上である場合に、蓄電部37から給電する。主制御部31を動作させない省電力モードの第3例では、蓄電量が閾値#1以上である場合に、蓄電部37から給電する。
以上のように、この第1の実施形態の画像形成装置1においては、電源切換部39が、画像形成装置の動作状態に基づいて、発電部36、蓄電部37及び給電部35のいずれから主制御部31等の各部に電力を供給するかを切り替える。ここで考慮する動作状態は、まず、省電力モードか否か、省電力モードの種類、発電部36の発電効率である。これらを考慮した切り換えを行うことにより、商用電源及び蓄電電力を極力使用しないで画像形成装置1を動作させ、蓄電電力を長持ちさせると共にユーザの電力消費コストを抑えることができる。
また、省電力モードにおける消費電力を蓄電部37からの供給で賄えるようにすることにより、省電力モードでは商用電源からの電力消費をゼロとすることができる。
また、さらに、蓄電部37に蓄電されている電荷量も考慮して切り換えを行えば、発電部36が発電した電力を活用しつつ、電力不足により画像形成装置1の動作に不具合が発生することを防止できる。なお、この切り換えは、蓄電部37に蓄電されている電荷量が閾値(第1の閾値)以上か否かによって行うとよい。この閾値として、図6に示したように、どのユニットを動作させるかに応じて異なる値を用いるとよい。動作させるユニットの消費電力が小さいほど、蓄電部37に蓄電されている電荷量が少なくても蓄電部37からの給電で動作可能であるためである。
〔第2実施形態:図11,図12〕
次に、この発明の電子装置の第2実施形態である画像形成装置について説明する。
第1実施形態は、蓄電量測定部40で測定した蓄電量に基づいて、蓄電部37又は給電部35からの給電を切り換えるものであるのに対し、第2実施形態は、画像形成装置1の動作を監視して、省電力モード移行直後の電力供給源を選択するという点において異なる。換言すれば、画像形成装置1が省電力モードに移行する直前の動作を監視して、その直前の動作状況によって、省電力モード時に供給する電源を選択しようとするものである。
例えば、省電力モードに移行する直前の動作が印字動作だった場合、画像形成部34が動作していることになり、定着装置18(図1)等の発熱する部分がまだ熱が冷めないことによる熱電変換による発電が可能である。そこで、発熱部分の熱が冷めるまでは熱電変換部36bから電源供給しようとするものである。
すなわち、本実施形態は、蓄電部37又は給電部35からの給電に加え、発電部36で発電した電力を(蓄電制御部38を介さずに)直接供給することを可能とするものである。そうすることによって、蓄電池からの放電電力供給を抑えて、蓄電量低下を遅らせることができる。
ここでは、この電力供給源の切り換え制御に関連する点についてのみ説明し、特に言及しない点については第1実施形態と同様である。また、第1実施形態と同じ符号を用いている箇所は、第1実施形態の構成と共通の又は対応する箇所である。
図11は、この発明の電子装置の第2実施形態である画像形成装置における、図3と対応する機能ブロック図である。図3と異なる点は、動作監視部44を付加した点である。
図中の動作監視部44は、主として画像形成部34の動作を監視する機能を備える。
すなわち、省電力モード移行時の画像形成部34の動作を監視し、動作状況を発電部36及び電源切換部39に通知する。
発電部36は、動作監視部44から画像形成部34が動作していることの通知を受けたら、電源切換部39に対して、熱電変換部36bの熱電変換電力を送出する。一方、画像形成部34が動作していないことの通知を受けたら、電源切換部39に対して、太陽発電部36aの太陽発電電力を送出する。
なお、電源切換部39の動作については後述する。
次に、第2実施形態における省電力モード移行時の電源切換の動作フローについて説明する。図12は、その動作の流れを示すフローチャートである。各ステップにおける処理は、電源切換部39のCPU391が所定のプログラムに基づいて行うものである。
この処理は、画像形成装置1の主電源(商用電源)が投入され、主制御部31からの信号を電源切換部39のCPU391が検出した時にスタートする。
図12の処理においてまず、CPU391は、動作監視部44からの画像形成部34の動作状態の信号を受信する(S101)。そして、その動作状態を適当なメモリに一時記憶する(S102)。
そして、CPU391が、主制御部31から省電力モードに移行したことの信号を検知すると(S103のY)、ステップS102で一時記憶した省電力モード移行直前の動作内容を確認する。
移行直前の動作内容が画像形成動作であった場合、すなわち移行直前に画像形成部34が動作していた場合(S104のY)、CPU391は送電部401から画像形成装置1に対して、熱電変換部36bが発電した電力を供給する(S105)。この場合、定着部等の印刷中に高温となる箇所の温度が高い状態であり、熱電変換部36bにおいて高い発電効率が得られると考えられるためである。なお、「直前」には、省電力モードに移る瞬間だけでなく、それ以前の、定着部等が冷めないと考えられる程度の時間範囲を含むとする。
一方、移行直前の動作内容が画像形成動作でなかった場合(S104のN)、すなわち、スキャン動作やホストPCとの通信動作等が行われていた場合は、装置の温度が低く、熱電変換部36bによる発電効率が低いと考えられるため、CPU391は送電部401から画像形成装置1に対して、太陽発電部36aが発電した電力を供給する(S106)。
なお、省電力モードに移行した場合は、モータ等の動力は動いていないので、動力回生は行われない。
また、画像形成装置1のどの部分に対して電力を供給するかは、図7乃至図9を用いて説明したような省電力モードの種類によって異なる。
しかしながら、発電部36からの電源供給は、例えば熱電変換部36bからの供給であった場合、画像形成部34の温度はいずれ冷えて温度が下がり、発電効率が悪くなると、発電部36からの電源供給を維持できなくなる。また、太陽発電においても周囲の明るさが暗くなり、発電効率が悪くなる可能性がある。
そこで、発電量が所定のレベル(第2の閾値)を維持しているかどうかを、電源切換部39のCPU391が判断する(S107)。
発電量が所定のレベル以上であれば、CPU391は発電効率が維持できていると判断し(S107のY)、発電部36からの給電を続行する。
一方、発電量が所定の値を下回ると、CPU391は発電効率が維持できていないと判断し(S107のN)、画像形成装置1の各部への電力供給を蓄電池25(蓄電部37)からの供給に切り換えるために、蓄電池25の現在の蓄電量を取得する(S108)。蓄電量は、蓄電量測定I/F396を介して、蓄電量測定部40から取得する。
ここで、蓄電池25の蓄電量が閾値以上であれば(S109のY)、CPU391は給電を発電部36の発電電力から蓄電池25からの放電電力に切り換える(S110)。閾値は、フル充電を示す値とすることが考えられるが、それより少ない値でもよい。図10に示したように、どの部分に給電するかによって異なる閾値を用いてもよい。
なお、この時、画像形成装置1のCPU101は、蓄電制御部38を制御して、蓄電池25からの放電電力を電源切換部39に送出する。
一方、蓄電池25の蓄電量が閾値未満の場合は(S109のN)、CPU391は、給電装置23(給電部35)からの電力供給に切り換える(S111)。
そして、CPU391は、主制御部31から通常モードへの復帰要求があるまでこの電力供給状態を維持し(S112のN)、復帰要求があった場合は(S112のY)、ステップS101に戻る。
以上のように、この第2の実施形態の画像形成装置1においては、省電力モードへ移行する直前の動作内容が画像形成部34による画像形成であるか否かを動作監視部44が監視し、直前の動作内容が画像形成(印刷)であった場合は、熱電変換部36bが発電した電力を画像形成装置1に対して供給するように、電源切換部39が制御する。
このようにすることにより、画像形成部34で発生した熱を利用した発電電力を画像形成装置1に供給することができ、蓄電部37の蓄電電力を長持ちさせると共にユーザの電力消費コストを抑えることができる。
また、電源切換部39は、画像形成装置1が省電力モードで動作中であって、発電量測定部361bが測定した発電量が所定の第2の閾値以下である場合に、蓄電部37から画像形成装置1に電力を供給するように切り換えを行う。さらに、蓄電量測定部40が測定した電荷量が所定の第1の閾値以下である場合に、給電部35が画像形成装置1に電力を供給するように電源切換部39が切り換えを行うので、電力不足により画像形成装置1の動作に不具合が発生することを防止できる点は第1の実施形態と同様である。
〔第3実施形態:図13,図14〕
次に、この発明の電子装置の第3実施形態である画像形成装置について説明する。
第1実施形態は、蓄電量測定部40で測定した蓄電量に基づいて、蓄電部37又は給電部35からの給電を切り換えるものであるのに対し、第3実施形態は、画像形成装置1の動作状態として画像形成装置1の周囲環境を監視して、その周囲環境に基づき省電力モード移行直後の電力供給源を選択するという点において異なる。
なお、第2実施形態(図11)との違いは、第2実施形態は画像形成部34の動作状態に基づき電力供給源を選択するのに対し、第3実施形態は周囲環境に基づき電源を選択する点である。もちろん、どのような場合にどの電力供給源を選択するかという点も異なる。
第3実施形態は、画像形成装置1の周囲が明るい場合(昼間の太陽光照射や照明灯による照射等)、太陽発電部36aによる発電が可能であるため、周囲が明るいうちは太陽発電部36aから電源供給しようとするものである。
すなわち、第3実施形態は、第2実施形態と同様、蓄電部37又は給電部35からの給電に加え、発電部36で発電した電力を(蓄電制御部38を介さずに)直接供給することを可能とするものである。そうすることによって、蓄電池からの放電電力供給を抑えて、蓄電量低下を遅らせることができる。
ここでは、この電力供給源の切り換え制御に関連する点についてのみ説明し、特に言及しない点については第1実施形態と同様である。また、第1実施形態と同じ符号を用いている箇所は、第1実施形態の構成と共通の又は対応する箇所である。
図13は、この発明の電子装置の第3実施形態である画像形成装置における、図3と対応する機能ブロック図である。図3と異なる点は、周囲環境監視部45を付加した点である。
図中の周囲環境監視部45は、画像形成装置1の周囲の照度(光量)を計測する照度センサ(光量測定手段の実施形態)を備え、省電力モード移行時の画像形成装置1の周囲の照度を監視し、そのデータを発電部36及び電源切換部39に通知する。
発電部36は、周囲環境監視部45から周囲の照度のデータの通知を受け、照度が所定の閾値以上であるときは、電源切換部39に対して、太陽発電部36aの太陽発電電力を送出する。
なお、電源切換部39の動作については後述する。
次に、第3実施形態における省電力モード移行時の電源切換の動作フローについて説明する。図14は、その動作の流れを示すフローチャートである。各ステップにおける処理は、電源切換部39のCPU391が所定のプログラムに基づいて行うものである。
この処理は、画像形成装置1の主電源(商用電源)が投入され、主制御部31からの信号を電源切換部39のCPU391が検出した時にスタートする。
図14の処理においてまず、CPU391は、周囲環境監視部45からの周囲の照度データを受信し、そのデータを適当なメモリに一時記憶する(S201)。なお、この場合、周囲の照度データではなく、太陽発電部36aの発電効率のデータを受信するようにしてもよいことは勿論である。予め、照度と発電効率との対応関係が分かっていない場合に有効な方法である。
そして、CPU391が、主制御部31から省電力モードに移行したことの信号を検知すると(S202のY)、ステップS201で一時記憶した省電力モード移行直前の照度データを確認する。
移行直前の周囲の照度が所定の閾値以上の場合(S203のY)、CPU391は送電部401から画像形成装置1に対して、太陽発電電力を供給するように切り換える(S204)。
一方、移行直前の周囲の照度が閾値以下の(すなわち周囲が暗い)場合(S203のN)、太陽発電の発電効率は低いと考えられるため、CPU391は、発電部36から熱電変換部36bの発電効率を取得する(S205)。
ここで、熱電変換部36bの発電効率も所定の値以下であれば(S206のY)、CPU391は、画像形成装置1の各部への給電を給電装置23からの電力供給に切り換える(S212)。
一方、熱電変換部36bの発電効率が所定の値を超えていれば(S206のN)、CPU391は、画像形成装置1の各部への給電を熱電変換部36bからの電力供給に切り換える(S207)。
また、画像形成装置1のどの部分に対して電力を供給するかは、図7乃至図9を用いて説明したような省電力モードの種類によって異なる。
しかしながら、発電部36からの電源供給は、例えば熱電変換部36bからの供給であった場合、画像形成部34の温度はいずれ冷えて温度が下がり、発電効率が悪くなると、発電部36からの電源供給を維持できなくなる。また、太陽発電部36aについても、周囲の明るさが暗くなると、発電効率が低下する。
そこで、発電効率が所定のレベル(第2の閾値)を維持しているかどうかを、電源切換部39のCPU391が判断する(S208)。
発電効率が閾値以上であれば、CPU391は発電効率が維持できていると判断し(S208のY)、発電部36からの給電を続行する。
一方、発電効率が所定の値を下回ると、CPU391は発電効率が維持できていないと判断し(S208のN)、画像形成装置1の各部への電力供給を蓄電池25(蓄電部37)からの供給に切り換えるか否か判定するために、蓄電池25の現在の蓄電量を取得する(S209)。蓄電量は、蓄電量測定I/F396を介して、蓄電量測定部40から取得する。

ここで、蓄電池25の蓄電量が閾値以上であれば(S210のY)、CPU391は給電を発電部36の発電電力から蓄電池25からの放電電力に切り換える(S211)。閾値は、フル充電を示す値とすることが考えられるが、それより少ない値でもよい。図10に示したように、どの部分に給電するかによって異なる閾値を用いてもよい。
なお、この時、画像形成装置1のCPU101は、蓄電制御部38を制御して、蓄電池25からの放電電力を電源切換部39に送出する。
一方、蓄電池25の蓄電量が閾値未満の場合は(S210のN)、CPU391は、給電装置23(給電部35)からの電力供給に切り換える(S212)。
そして、CPU391は、主制御部31から通常モードへの復帰要求があるまでこの電力供給状態を維持し(S213のN)、復帰要求があった場合は(S213のY)、ステップS201に戻る。
以上のように、この第3の実施形態の画像形成装置1においては、画像形成装置1の動作状態である周囲の光量(照度)を測定する照度センサを備えた周囲環境監視部45からの照度データに基づき、照度が所定の閾値以上である場合に、太陽発電部36aが発電した電力を画像形成装置1に対して供給するように、電源切換部39が制御する。
このようにすることにより、太陽発電部36aで発電した電力を画像形成装置1に供給することができ、蓄電部37の蓄電電力を長持ちさせると共にユーザの電力消費コストを抑えることができる。
また、電源切換部39は、画像形成装置1が省電力モードで動作中であって、発電量測定部361aが測定した発電量が所定の第2の閾値以下である場合に、蓄電部37から画像形成装置1に電力を供給するように切り換えを行う。さらに、蓄電量測定部40が測定した電荷量が所定の第1の閾値以下である場合に、給電部35が画像形成装置1に電力を供給するように電源切換部39が切り換えを行うので、電力不足により画像形成装置1の動作に不具合が発生することを防止できる点は第2の実施形態と同様である。
以上の実施形態では、画像形成装置1が通常動作モードから省電力モードに移行した場合の電源切換えについて説明したが、省電力モードから通常動作モードに移行した場合であっても、復帰後の通常動作があまり電力を消費しないものであれば、一律に商用電源(AC電源)に切り換える必要はないと考えられる。
例えば、復帰後の動作が印字動作であれば比較的多くの電力を消費するため、商用電源に切り換える必要があるが、スキャン動作の場合は比較的少ない電力で済むため、蓄電池又は発電装置からの直接給電も可能である。また、夜間におけるホストPC等との通信の場合も少ない電力で済むため、蓄電池からの給電が可能である(夜間は暗いため太陽発電は不可能)。本発明は、このような場合にも適用が可能である。
以上、本発明の実施形態について、電子装置が画像形成装置である場合を例として説明したが、本発明は画像形成装置には限らず、発電手段、蓄電手段及び外部電源から電力供給を受ける給電手段とを備える電子装置であれば適用可能である。例えば、太陽光パネルを備えた自動販売機等である。
以上で実施形態の説明を終了するが、この発明において、各装置の具体的な構成、処理の内容、データの構成、使用する装置の台数等は、実施形態で説明したものに限るものではない。
例えば、電力供給源の切り換えの基準は、各実施形態で説明したものに限られることはない。また、発電部36における発電の方式も、太陽電池、熱電変換及び動力回生に限られることはなく、任意の方式の発電を利用可能である。また、省電力モードを複数種類設けることも必須ではなく、1種類でも構わない。
また、上述した実施形態では、出力制御部362が、複数の発電モジュールの中から、画像形成装置の各部に電力供給する発電モジュールを1つ選択する例について説明した。しかし、これは必須ではなく、複数の発電モジュールを同時に選択できるようにしてもよい。例えば、選択時点で発電効率の高いものから順に二つの発電モジュールを選択し、それらの発電モジュールで発電された電力を積算してもよいし、3つの発電モジュールで発電された電力を全部積算して供給するように出力制御部362を構成してもよい。さらに、複数の発電モジュールを備えることも必須ではない。
さらに、以上説明した各実施形態、動作の構成は、相互に矛盾しない限り任意に組み合わせて実施可能であることはもちろんである。
1:画像形成装置、23:給電装置、24:発電装置、25:蓄電池、31:主制御部、32:操作部、33:スキャン部、34:画像形成部、35:給電部、36:発電部、36a:太陽発電部、36b:熱電変換部、36c:動力回生部、37:蓄電部、38:蓄電制御部、39:電源切換部、40:蓄電量測定部、40a:電流受信部、40b:電流値測定部、40c:蓄電量判定部、41:ホストPC、42:ホストI/F、43:ホストI/F受信部、44:動作監視部、45:周囲環境監視部、101:CPU、361:発電量測定部、362:出力制御部、391:CPU、394:周囲環境監視I/F、395:動作監視I/F、396:蓄電量測定I/F
特開2012−088485号公報

Claims (6)

  1. 発電手段と、蓄電手段と、外部電源から電力供給を受ける給電手段と、電子写真方式で記録媒体に画像を形成する画像形成手段とを備える電子装置であって、
    当該電子装置の動作状態及び/又は動作内容に基づいて、前記発電手段、前記蓄電手段及び前記給電手段のいずれから当該電子装置に電力を供給するかを切り換える電源切換手段を備え
    前記発電手段は、前記画像形成手段の定着部の近傍に設けた熱電変換手段を備え、
    前記電源切換手段は、当該電子装置が省電力モードで動作中であって、該省電力モードへ移行する前の動作が前記画像形成手段による画像形成であった場合に、前記発電手段が備える熱電変換手段から当該電子装置に電力を供給するように前記切り換えを行うことを特徴とする電子装置。
  2. 請求項1に記載の電子装置であって、
    前記蓄電手段に蓄電されている電荷量を測定する蓄電量測定手段を備え、
    前記電源切換手段は、前記蓄電量測定手段が測定した電荷量にも基づいて、前記発電手段、前記蓄電手段及び前記給電手段のいずれから当該電子装置に電力を供給するかを切り換えることを特徴とする電子装置。
  3. 請求項1又は2に記載の電子装置であって、
    原稿の画像を読み取る画像読取手段及び外部装置と通信する通信手段を備え、
    前記電源切換手段は、前記画像形成手段により画像形成動作を行う場合に、前記給電手段が当該電子装置に電力を供給するように前記切り換えを行い、前記画像形成手段を動作させずに、前記画像読取手段による画像読取動作及び前記通信手段による通信動作のいずれかを行う場合に、前記蓄電手段が当該電子装置に電力を供給するように前記切り換えを行うことを特徴とする電子装置。
  4. 請求項1から3のいずれか一項に記載の電子装置であって、
    前記発電手段は、太陽電池を備え、
    当該電子装置の周囲の光量を測定する光量測定手段を備え、
    前記電源切換手段は、当該電子装置が省電力モードで動作中に、前記光量測定手段が測定した光量が所定値以上である場合に、前記発電手段が備える太陽電池から当該電子装置に電力を供給するように前記切り換えを行う手段も有することを特徴とする電子装置。
  5. 請求項1から4のいずれか一項に記載の電子装置であって、
    前記発電手段による発電量を測定する発電量測定手段を備え、
    前記電源切換手段は、当該電子装置が省電力モードで動作中であって、前記発電量測定手段が測定した発電量が所定の第2の閾値以下である場合に、前記蓄電手段が当該電子装置に電力を供給するように前記切り換えを行う手段も有することを特徴とする電子装置。
  6. 請求項に記載の電子装置であって、
    前記蓄電手段に蓄電されている電荷量を測定する蓄電量測定手段を備え、
    前記電源切換手段は、当該電子装置が省電力モードで動作中であって、前記発電量測定手段が測定した発電量が所定の第2の閾値以下であり、かつ前記蓄電量測定手段が測定した電荷量が所定の第1の閾値以下である場合に、前記給電手段が当該電子装置に電力を供給するように前記切り換えを行う手段も有することを特徴とする電子装置。
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