JP6269106B2 - 電子装置 - Google Patents
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Description
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。
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。
〔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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
なお、電源切換部39の動作については後述する。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (6)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 請求項5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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