(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から供給される電力を利用して複数の蓄電装置を充電する装置であり、
前記外部からの電力を利用して出力電流量を一定の目標値に調節する定電流源と、
前記複数の蓄電装置の中から１つの蓄電装置を選択し、前記定電流源の出力電流を前記１つの蓄電装置へ供給する選択部と、
前記定電流源から前記１つの蓄電装置へ実際に流れる電流量を測定する測定部と、
前記測定部による測定値を監視して、充電電流量の低減が生じたと見なすための条件を前記測定値が満たす場合、前記選択部に対して前記定電流源の出力電流の供給先を前記１つの蓄電装置から別の蓄電装置へ変更するように指示する指示部と、
を備えた充電制御装置。
【請求項２】
前記条件は、前記定電流源の調節動作にかかわらず、前記１つの蓄電装置の電圧が上限に達したことに伴い、前記測定部による測定値と前記目標値との間の差が閾値まで増大したことである
請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項３】
前記条件は、前記定電流源の調節動作にかかわらず、前記１つの蓄電装置の電圧が上限に達したことに伴い、前記測定部による測定値の減少率が閾値まで上昇したことである
請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項４】
前記条件は、前記定電流源の調節動作にかかわらず、前記１つの蓄電装置の電圧が上限に達したことに伴い、前記測定部による測定値が閾値まで減少したことである
請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項５】
前記指示部は前記外部からの電力に応じて前記閾値を変更する
ことを特徴とする請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の充電制御装置。
【請求項６】
前記指示部は、
前記複数の蓄電装置のそれぞれについて、充電電流量の低減が生じるときの充電量である限界充電量を記憶しており、
前記測定部による測定値を積算することにより前記複数の蓄電装置のそれぞれの充電量を監視し、前記複数の蓄電装置のうち、充電量が限界充電量よりも小さい蓄電装置を前記別の蓄電装置に決定する
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の充電制御装置。
【請求項７】
前記指示部は前記複数の蓄電装置のそれぞれについて、充電電流量の低減が生じるときの充電量である限界充電量を、前記定電流源が設定可能な出力電流量の目標値のそれぞれに対応付けて記憶しており、
前記外部からの電力の変化が予測される場合、前記指示部は前記変化の時点における前記複数の蓄電装置のそれぞれの充電量を予測して、予測された充電量が、前記変化の時点以後に前記定電流源が設定する出力電流量の目標値に対応付けられた限界充電量よりも小さい蓄電装置を前記別の蓄電装置の候補として推定する
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の充電制御装置。
【請求項８】
前記外部からの電力は、環境発電装置が組み込み先のシステムの環境条件に応じて創り出す電力であり、
前記指示部は、前記外部からの電力の変化を前記システムの環境条件の変化から予測する
ことを特徴とする請求項７に記載の充電制御装置。
【請求項９】
前記指示部は、前記システムから動作モードの変更予定を取得して、前記変更予定から前記システムの環境条件の変化を予測する
ことを特徴とする請求項８に記載の充電制御装置。
【請求項１０】
前記指示部は、前記外部からの電力の変化が複数回続くことを予測した場合、前記変化の各時点において次の条件が満たされるように前記別の蓄電装置を推定し、
当該条件は、前記変化のいずれの時点においても、前記別の蓄電装置として選択される蓄電装置の充電量の予測値が、当該時点から次の変化の時点までの間における前記定電流源の出力電流量の目標値に対応付けられた限界充電量よりも小さいことである
請求項９に記載の充電制御装置。
【請求項１１】
シートを給送する給送部と、
前記給送部によって給送されるシートの上にトナー像を形成する作像部と、
前記作像部によって形成されたトナー像を熱定着させる定着部と、
熱、光、電波、または振動を電力に変換する素子を含み、前記定着部からの廃熱、外部から照射される光、周囲の空間を伝搬する電波、または前記給送部の振動を利用して発電する発電部と、
前記発電部から出力される電力を蓄えるための複数の蓄電部と、
前記発電部から出力される電力を利用して前記複数の蓄電部を充電する充電制御部と、
を備え、
前記充電制御部は、
前記発電部から出力される電力を利用して出力電流量を目標値に調節する定電流源と、
前記複数の蓄電部の中から１つの蓄電部を選択し、前記定電流源の出力電流を前記１つの蓄電部へ供給する選択部と、
前記定電流源から前記１つの蓄電部へ実際に流れる電流量を測定する測定部と、
前記測定部による測定値を監視して、充電電流量の低減が生じたと見なすための条件を前記測定値が満たす場合、前記選択部に対して前記定電流源の出力電流の供給先を前記１つの蓄電部から別の蓄電部へ変更するように指示する指示部と、
を有する画像形成装置。
【請求項１２】
前記条件は、前記定電流源の調節動作にかかわらず、前記１つの蓄電部の電圧が上限に達したことに伴い、前記測定部による測定値と前記目標値との間の差が閾値まで増大したことである
請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記条件は、前記定電流源の調節動作にかかわらず、前記１つの蓄電部の電圧が上限に達したことに伴い、前記測定部による測定値の減少率が閾値まで上昇したことである
請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記条件は、前記定電流源の調節動作にかかわらず、前記１つの蓄電部の電圧が上限に達したことに伴い、前記測定部による測定値が閾値まで減少したことである
請求項１１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蓄電池の充電制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーに対する人々の関心の高まりに伴い、環境発電が注目されている。「環境発電」とは、太陽光、風力、水力、地熱等の自然エネルギー、または、機械、工場等の人工的なシステムから周囲の環境へ放出された、振動、熱、光、電磁波等のエネルギーを電力として回収して再利用する技術をいう。環境発電は、センサー、モバイル機器等の電源としての利用に加え、商用電力を主電源とする機器における補助電源としての利用も期待されている。たとえば、特許文献１に開示された画像形成装置は、熱電変換素子を利用して定着部からの廃熱を排気ファンの駆動または定着部の保温・加熱に再利用する。
【０００３】
環境発電の一般的な特徴としては、発電量が発電素子当たりではμＷ〜ｍＷ程度と小さく、かつ、日照量、天候、気温等の環境条件に強く依存して不安定であることが挙げられる。この特徴に基づき、環境発電が応用される際には一般に、発電装置に対する電力制御に最大電力点追従（maximum power point tracking：ＭＰＰＴ）方式が利用され、かつ、負荷への電力供給に蓄電池が利用される。
【０００４】
蓄電池の充電は通常、その蓄電池が満充電に達するまで継続される。（たとえば特許文献２、３参照。）この充電を制御する方法としては、定電流充電と−ΔＶ方式もしくはｄＴ／ｄｔ方式による満充電の検出とが併用され、または定電流定電圧充電が利用される。蓄電池に蓄えられた電力は必要時にその蓄電池から負荷へ供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０２５２８０号公報
【特許文献２】特開平０８−３０８１２３号公報
【特許文献３】特開２００６−１６５３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
蓄電池に対する充電制御はたとえば定電流定電圧方式で行われる。この方式では、蓄電池に蓄えられる電荷量（以下、「充電量」という。）が少ないことにより電池電圧が充電電圧の上限に対して十分に低い間は定電流充電が行われ、充電電流量が一定の目標値に維持される。充電量の増大によって電池電圧が上昇するのに合わせて充電電圧が上昇するので、充電電流量は目標値に維持される。充電末期に充電電圧が上限に達すると、定電流充電が定電圧充電へ切り換えられて充電電圧がその上限に保持される。このとき、充電電流量は定電流充電時の目標値から低減する。
【０００７】
この充電電流量の低減が次のような電力損失（以下、「充電損失」という。）を発生させる。外部電源から供給される電力は充電電圧の上限と充電電流量の目標値との積に実質的に等しい。一方、蓄電池に蓄えられる電力は電池電圧と充電電流量の実際の値との積に実質的に等しい。したがって、充電末期に充電電流量が目標値から低減することは、外部電源から供給される電力の中から熱として失われる部分、すなわち充電損失が生じることを意味する。
【０００８】
充電損失は、省エネルギーの観点からは外部電源の種類に依らず、削減されることが望ましい。特に環境発電装置が外部電源として利用される場合、環境発電は発電素子当たりの発電量を増大させることが容易ではないので、発電効率を更に向上させるには、充電損失のように、発電装置以外の要素に起因する電力損失が極力除去されなければならない。
【０００９】
本発明の目的は上記の課題を解決することであり、特に充電電流量の低減に起因する充電損失を削減することのできる充電制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの観点による充電制御装置は、外部から供給される電力を利用して複数の蓄電装置を充電する装置であり、外部からの電力を利用して出力電流量を一定の目標値に調節する定電流源と、複数の蓄電装置の中から１つの蓄電装置を選択し、定電流源の出力電流をその１つの蓄電装置へ供給する選択部と、定電流源からその１つの蓄電装置へ実際に流れる電流量を測定する測定部と、測定部による測定値を監視して、充電電流量の低減が生じたと見なすための条件を測定値が満たす場合、選択部に対して定電流源の出力電流の供給先を上記の１つの蓄電装置から別の蓄電装置へ変更するように指示する指示部とを備えている。
【００１１】
上記の条件は、定電流源の調節動作にかかわらず、１つの蓄電装置の電圧が上限に達したことに伴い、測定部による測定値と目標値との間の差が閾値まで増大したことであっても、測定部による測定値の減少率が閾値まで上昇したことであっても、測定部による測定値が閾値まで減少したことであってもよい。この場合、指示部は外部からの電力に応じて閾値を変更してもよい。
【００１２】
指示部は複数の蓄電装置のそれぞれについて、充電電流量の低減が生じるときの充電量である限界充電量を記憶しており、測定部による測定値を積算することにより複数の蓄電装置のそれぞれの充電量を監視し、複数の蓄電装置のうち、充電量が限界充電量よりも小さい蓄電装置を選択部に対して指示すべき別の蓄電装置に決定してもよい。
【００１３】
指示部は複数の蓄電装置のそれぞれについて、充電電流量の低減が生じるときの充電量である限界充電量を、定電流源が設定可能な出力電流量の目標値のそれぞれに対応付けて記憶しており、外部からの電力の変化が予測される場合、指示部はその変化の時点における複数の蓄電装置のそれぞれの充電量を予測して、予測された充電量が、その変化の時点以後に定電流源が設定する出力電流量の目標値に対応付けられた限界充電量よりも小さい蓄電装置を、選択部に対して指示すべき別の蓄電装置の候補として推定してもよい。
【００１４】
外部からの電力は、環境発電装置が組み込み先のシステムの環境条件に応じて創り出す電力であり、指示部は外部からの電力の変化をそのシステムの環境条件の変化から予測してもよい。さらに、指示部はそのシステムから動作モードの変更予定を取得して、その変更予定からそのシステムの環境条件の変化を予測してもよい。また、指示部は、外部からの電力の変化が複数回続くことを予測した場合、その変化の各時点において次の条件が満たされるように、選択部に指示すべき別の蓄電装置を推定してもよい。その条件は、変化のいずれの時点においても、別の蓄電装置として選択される蓄電装置の充電量の予測値が、その時点から次の変化の時点までの間における定電流源の出力電流量の目標値に対応付けられた限界充電量よりも小さいことである。
【００１５】
本発明の別の観点による画像形成装置は、シートを給送する給送部と、その給送部によって給送されるシートの上にトナー像を形成する作像部と、その作像部によって形成されたトナー像を熱定着させる定着部と、熱、光、電波、または振動を電力に変換する素子を含み、定着部からの廃熱、外部から照射される光、周囲の空間を伝搬する電波、または給送部の振動を利用して発電する発電部と、その発電部から出力される電力を蓄えるための複数の蓄電部と、その発電部から出力される電力を利用して複数の蓄電部を充電する充電制御部とを備えている。充電制御部は、発電部から出力される電力を利用して出力電流量を目標値に調節する定電流源と、複数の蓄電部の中から１つの蓄電部を選択し、定電流源の出力電流をその１つの蓄電部へ供給する選択部と、定電流源からその１つの蓄電部へ実際に流れる電流量を測定する測定部と、その測定部による測定値を監視して、充電電流量の低減が生じたと見なすための条件を測定値が満たす場合、選択部に対して定電流源の出力電流の供給先を上記の１つの蓄電部から別の蓄電部へ変更するように指示する指示部とを有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、上記の充電制御装置は定電流源の出力電流を１つの蓄電装置へ供給する間、その定電流源からその１つの蓄電装置へ実際に流れる電流量を監視して、充電電流量の低減が生じたと見なせる場合に定電流源の出力電流の供給先を別の蓄電装置へ変更する。こうして、この充電制御装置は、充電電流量の低減に起因する充電損失を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態による画像形成装置の構造を示す模式的な正面図である。
【図２】（ａ）は、熱電変換素子が含む１対の半導体素子近傍の模式的な断面図である。（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、熱電変換素子の電流−電圧特性曲線、電力−電圧特性曲線を示すグラフである。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、光発電部が含む太陽電池の電流−電圧特性曲線、電力−電圧特性曲線を示すグラフである。
【図４】（ａ）は、振動発電部の構造を示す模式図である。（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、その振動発電部が含む振動発電素子の電流−電圧特性曲線、電力−電圧特性曲線を示すグラフである。
【図５】図１に示されている画像形成装置の機能ブロック図である。
【図６】図１に示されている画像形成装置の状態遷移図である。
【図７】図６に示されている出力部の機能ブロック図である。
【図８】図７に示されている蓄電部の充電特性を示すグラフである。
【図９】「充電電流量の低減が生じた」と見なすための条件を示す模式図である。（ａ）は、監視対象量が充電電流量の目標値と測定値との間の差である場合を示し、（ｂ）は、監視対象量が充電電流量の測定値の減少率である場合を示し、（ｃ）は、監視対象量が充電電流量の測定値そのものである場合を示す。
【図１０】（ａ）は、図７に示されている蓄電部別に充電電流量の目標値と限界充電量との間の対応関係を示す表である。（ｂ）は、それらの蓄電部のある時点での充電量を示す表である。（ｃ）は、図７に示されている充電制御部による蓄電部の選択動作を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施形態による充電制御のフローチャートである。
【図１２】（ａ）は、図１に示されている画像形成装置の動作モードと発電部の電力との間の対応関係を示す表である。（ｂ）は、あるジョブにおいて予定される動作モードごとに予測される発電量と充電電流量の目標値とを示す表である。（ｃ）は、図７に示されている蓄電部の中から、（ｂ）に示されている各動作モードにおいて充電対象を選択するパターンと、予測される充電量との間の関係を示す表である。
【図１３】本発明の実施形態による、あるジョブにおいて予定される動作モードの変更に合わせて充電対象の蓄電部の切換を計画する処理のフローチャートである。
【図１４】蓄電池の種類別にパワー密度とエネルギー密度との間の関係を示すグラフ（ラゴーニプロット）である。
【図１５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、環境発電を利用する冷蔵庫、自動車の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［画像形成装置の構造の概略］
図１は、本発明の実施形態による画像形成装置の構造を示す模式的な正面図である。図１にはこの画像形成装置１００の内部の要素が、あたかも筐体の前面を透かして見えているように描かれている。
【００１９】
図１を参照するに、画像形成装置１００はたとえばカラーレーザープリンターであり、給送部１０、作像部２０、定着部３０、複数の発電部４０１、４０２、５０、６１０、６２０、操作部７０、動作制御部８０、電力制御部９０、および出力部９５を備えている。給送部１０はシートＳＨＴを１枚ずつ作像部２０へ給送する。作像部２０は、給送部１０から送られたシートＳＨ２の上にトナー像を形成する。定着部３０はそのトナー像を熱定着させる。複数の発電部４０１、…、６２０は周囲の熱、光、または振動を利用して発電する。操作部７０はユーザーの操作または外部の電子機器との通信を通して印刷の要求（以下、ジョブという。）を受け付けて動作制御部６０へ伝える。動作制御部８０、電力制御部９０、および出力部９５は、１枚の基板の上に実装された電子回路である。動作制御部８０は操作部７０からの情報に基づいて画像形成装置１００内の他の要素を制御する。電力制御部９０は、発電部４０１、…、６２０から出力される電力を制御する。出力部９５はその電力を蓄え、または出力する。この出力電力はたとえば、操作部７０、動作制御部８０、または電力制御部９０によって待機電力または停電時の補助電力として利用される。
［給送部］
【００２０】
図１を参照するに、給送部１０は、収容トレイ１１、繰り出しローラー１２、搬送ローラー１３、およびタイミングローラー１４を備えている。収容トレイ１１は画像形成装置１００の下部に内蔵され、複数枚のシートＳＨＴを収容可能である。シートＳＨＴの材質はたとえば紙または樹脂である。繰り出しローラー１２はそれらのシートＳＨＴのうち、最も上に位置するシートＳＨ１を搬送ローラー１３へ向けて繰り出す。そのシートＳＨ１は更に、その搬送ローラー１３によってタイミングローラー１４へ搬送される。タイミングローラー１４はその搬送の開始時点では一般に停止しており、動作制御部８０からの駆動信号に応じて回転を開始する。それにより、搬送ローラー１３から送られたシートＳＨ２は、その駆動信号が示すタイミングでタイミングローラー１４から作像部２０へ送り出される。
［作像部］
【００２１】
図１を参照するに、作像部２０は、４つの作像ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ、４本の１次転写ローラー２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ、中間転写ベルト２３、および２次転写ローラー２４を備えている。作像ユニット２１Ｙ、…、２１Ｋは水平方向に沿って所定の間隔で配置されている。１次転写ローラー２２Ｙ、…、２２Ｋはそれぞれ、作像ユニット２１Ｙ、…、２１Ｋの１つと垂直方向で対向するように配置されている。中間転写ベルト２３は２本のローラー２３Ｌ、２３Ｒに掛け渡されて、それらの回転と共に回転する。中間転写ベルト２３のうち、水平方向に張られている部分は作像ユニット２１Ｙ、…、２１Ｋと１次転写ローラー２２Ｙ、…、２２Ｋとの間を通る。中間転写ベルト２３が回転すると、その表面の各部が１次転写ローラー２２Ｙ、…、２２Ｋに順番に接触する。２次転写ローラー２４は、中間転写ベルト２３が掛け渡された２本のローラーの一方２３Ｒと平行に設置され、そのローラ２３Ｒとの間に中間転写ベルト２３を挟んでいる。中間転写ベルト２３と２次転写ローラー２４との接触部、すなわちニップに、タイミングローラー１４から送り出されたシートＳＨ２が通紙される。
【００２２】
４つの作像ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）の各色のトナー像を画像データに基づいて形成する。いずれの作像ユニットも同様な構成であり、それぞれが、感光体ドラム２５、帯電器２６、露光部２７、現像器２８、クリーナー２９、およびイレーサーランプ（図１には示されていない。）を備えている。感光体ドラム２５の外周は帯電器２６等によって囲まれている。帯電器２６は、感光体ドラム２５の外周面のうち、対向した部分を均一に帯電させる。露光部２７は発光素子とレンズとを含む。発光素子はたとえばレーザダイオードである。露光部２７はそれらを利用して感光体ドラム２５の外周面上の帯電部分を露光する。そのとき、光が実際に当たった領域が除電される。その領域の形状は制御部５０からの駆動信号に従って決定される。こうして、その領域が静電潜像として外周面上に残る。現像器２８はその静電潜像の上に、その作像ユニット２１Ｙ、…、２１Ｋに割り当てられた色のトナーを乗せて現像する。クリーナー２９は感光体ドラム２５の外周面のうち、中間転写ベルト２３に接触した直後の部分から、残存するトナーを除去する。イレーサーランプは感光体ドラム２５の外周面のうち、対向した部分に一様に光を照射して除電する。
【００２３】
１次転写ローラー２２Ｙ、…、２２Ｋには１次転写電圧が印加されているので、中間転写ベルト２３を間に挟んで互いに対向する１次転写ローラー２２Ｙ、…、２２Ｋと感光体ドラム２５との間には電界が生じる。この電界が、感光体ドラム２５から中間転写ベルト２３の表面へトナー像を転写する。４つの作像ユニット２１Ｙ、…、２１Ｋは中間転写ベルト２３の回転に合わせて、それぞれの作像動作のタイミングをずらす。その結果、それらの作像ユニット２１Ｙ、…、２１Ｋの感光体ドラム２５から、それぞれに割り当てられた色のトナー像が順番に、中間転写ベルト２３の表面上の同じ位置へ多重転写されて重なり合う。こうして、カラートナー像が中間転写ベルト２３の表面上に形成される。
【００２４】
２次転写ローラー２４には２次転写電圧が印加されているので、中間転写ベルト２３との間に電界が生じる。シートＳＨ２が中間転写ベルト２３と２次転写ローラー２４との間のニップに通紙される際、この電界が、中間転写ベルト２３からそのシートＳＨ２の表面へカラートナー像を転写する。その後、２次転写ローラー２４はそのシートＳＨ２を定着部３０へ送り出す。
［定着部］
【００２５】
図１を参照するに、定着部３０は、定着ローラー３１、加圧ローラー３２、および温度センサー３４を含む。定着ローラー３１と加圧ローラー３２とは互いに平行に配置されて接触している。それらの間の接触部、すなわち定着ニップには、作像部２０から送り出されたシートＳＨ２が通紙される。定着ローラー３１は回転しながらその側面で、定着ニップに通紙されるシートＳＨ２の表面に接触する。定着ローラー３１はハロゲンランプ等のヒーターを内蔵しており、そこから放出された熱を、その側面に接触しているシートＳＨ２の部分へ伝える。加圧ローラー３２はそのシートＳＨ２の部分に対して圧力を加えて定着ローラー３１へ押し付ける。そのシートＳＨ２のうち、作像部２０によってトナー像が形成された部分が定着ニップに通紙されると、定着ローラー３１からの熱と加圧ローラー３２からの圧力とにより、そのトナー像がシートＳＨ２の表面上に定着する。温度センサー３４は定着ローラー３１の中央部の近傍に設置されており、定着ローラー３１の温度を測定して動作制御部８０へ通知する。その温度の測定値は動作制御部８０により、ハロゲンランプの発熱量の制御、すなわち温調制御に利用される。
【００２６】
シートＳＨ２は、定着部３０で熱定着処理を受けた後、ガイド板３５によって定着部３０の上部から排出口３６へ向けて案内される。排出口３６の内側には一対の排出ローラー３７が排出口３６に沿って水平に配置されており、互いの側面を接触させている。それらの間のニップには、ガイド板３５によって案内されたシートＳＨ３が通紙される。排出ローラー３７は回転しながらその側面で、ニップに通紙されるシートＳＨ３を排出口３６から排紙トレイ３８へ送り出す。排紙トレイ３８は画像形成装置１００の筐体の外側に設置され、排出口３６から排出されたシートＳＨ３を積載させる。
［発電部］
【００２７】
発電部４０１、…、６２０はそれぞれ環境発電用の素子を利用して、画像形成装置１００が周囲の環境へ放出した熱、光、または振動から電力を創り出す。発電部は、熱発電部４０１、４０２、光発電部５０、および振動発電部６１０、６２０を含む。熱発電部４０１、４０２は熱電変換素子を利用して、定着部３０または排紙トレイ３８上のシートＳＨ３の熱を電力として回収する。光発電部５０は太陽電池を利用して、画像形成装置１００の上面を照らす外光または照明光を電力として回収する。振動発電部６１０、６２０は振動発電素子を利用して、給送部１０の振動を電力として回収する。
−熱発電部−
【００２８】
図１を参照するに、熱発電部は、画像形成装置１００の筐体のうち、内側が定着部３０に面した部分の外面に設置されたもの（第１熱発電部）４０１と、排紙トレイ３８の上面に埋め込まれたもの（第２熱発電部）４０２とを含む。
【００２９】
画像形成装置１００の筐体のうち、第１熱発電部４０１が設置された部分は、次の２つの点で熱電変換素子の設置に適している：（Ａ１）その場所は定着部３０からの廃熱により、室温よりも十分に高温に維持される。したがって、熱電変換素子の出力電力が高い。（Ａ２）その場所で熱電変換素子が熱を吸収しても、定着部３０の定着ニップの温度が変化しない。したがって、印刷の品質を高く維持したまま、第１熱発電部４０１を利用することができる。
【００３０】
排紙トレイ３８の上面のうち、第２熱発電部４０２が埋め込まれた部分は、排出口３６から排出されたシートＳＨ３によって覆われる。このシートＳＨ３は、定着部３０から受けた熱によって温度が高いので、第２熱発電部４０２はそのシートＳＨ３との接触により、室温よりも十分に高温に維持される。したがって、熱電変換素子の出力電力が高い。
【００３１】
熱電変換素子は２枚の基板の間にＰ型半導体素子とＮ型半導体素子とのマトリックスを含む。このマトリックスではＰ型半導体素子とＮ型半導体素子とが交互に隣接している。基板はいずれも絶縁体、たとえばセラミックから成り、Ｐ型半導体素子とＮ型半導体素子とは、たとえばビスマス（Ｂｉ）−テルル（Ｔｅ）系半導体にそれぞれ、アンチモン（Ｓｂ）とセレン（Ｓｅ）とを微量ずつ添加したものである。２枚の基板の対向面には導電層が形成されており、それらの導電層がＰ型半導体素子の上端を、隣接するＮ型半導体素子の上端に接続し、下端を、隣接する別のＮ型半導体素子の下端に接続している。これにより、すべてのＰ型半導体素子とＮ型半導体素子とが交互に、直列に接続されている。
【００３２】
図２の（ａ）は、熱電変換素子が含む１対の半導体素子４４Ｐ、４４Ｎ近傍の模式的な断面図である。図２の（ａ）を参照するに、２枚の基板の一方４２は画像形成装置１００の筐体の表面に接触して、定着部３０または排紙トレイ３８の上のシートＳＨ３からの廃熱を吸収し、他方４３は外部空間に露出してその廃熱をその空間へ放出する。このとき、それらの基板４２、４３の間には温度差ΔＴが生じるので、各半導体素子４４Ｐ、４４Ｎの内部には、図２の（ａ）に矢印ＨＧＲで示されているように、高温の基板４２から低温の基板４３への向きに熱勾配が生じる。この熱勾配が各半導体素子４４Ｐ、４４Ｎのキャリア、すなわちホールＨＬＥと電子ＥＬＣとを低温側に集中させる結果、各半導体素子４４Ｐ、４４Ｎの両端間に電位差が生じる（ゼーベック効果）。すべての半導体素子４４Ｐ、４４Ｎは導電層４５、４６、４７によって直列に接続されているので、その直列接続の両端には、すべての半導体素子４４Ｐ、４４Ｎにおける電位差の総和が起電力ＥＭＦとして現れる。こうして、熱電変換素子は外部からの廃熱を直流電力へ変換する。
【００３３】
図２の（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、熱電変換素子の電流−電圧特性曲線、電力−電圧特性曲線を示すグラフである。図２の（ｂ）を参照するに、熱電変換素子は出力電圧の上昇に伴って出力電流を実質上（すなわち、許容範囲内で）線形に減少させる。したがって、図２の（ｃ）に示されているように、電力−電圧特性曲線は実質上、上に凸の放物線で表される。この放物線の頂点ＰＫ、または、その頂点ＰＫの表す電力の最大値が出力される際の電圧値ＶＰＫと電流値との対を「最大電力点」という。最大電力点での電圧値ＶＰＫは実質上、開放電圧ＶＯＰの５０％に等しい：ＶＰＫ＝ＶＯＰ／２。ここで、「開放電圧」は、熱電変換素子の出力端を負荷から切断して開放したときの電圧値であり、図２の（ｂ）、（ｃ）に示されている特性曲線が原点以外で「電流＝０［ｍＡ］」、「電力＝０［ｍＷ］」の座標軸と交わるときの電圧値ＶＯＰに等しい。図２の（ｂ）、（ｃ）をさらに参照するに、熱電変換素子の電流−電圧特性と電力−電圧特性とはいずれも、２枚の基板４２、４３間の温度差ΔＴによって異なる。したがって、その温度差ΔＴの変動に伴い、最大電力点ＰＫは、図２の（ｃ）に示されている一点鎖線ＣＶに沿って変位する。
−光発電部−
【００３４】
図１を参照するに、光発電部５０は、画像形成装置１００の上部に搭載された自動原稿送り装置（ＡＤＦ）の上面に埋め込まれている。光発電部５０は、その上面を照らす外光または照明光を、太陽電池によって電力へ変換する。
図３の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、光発電部５０が内蔵する太陽電池の電流−電圧特性曲線、電力−電圧特性曲線を示すグラフである。図３の（ａ）を参照するに、太陽電池の出力電流は実質上、出力電圧の広い範囲で一定に保たれ、出力電圧が開放電圧ＶＯＰの近傍（たとえば、開放電圧ＶＯＰの０．６〜０．７倍）まで到達すると急激に減少する。したがって、図３の（ｂ）に示されているように、出力電圧が、開放電圧ＶＯＰに比較的近い値ＶＰＫに達したとき、最大電力点ＰＫが現れる。図３の（ａ）、（ｂ）を更に参照するに、太陽電池の電流−電圧特性と電力−電圧特性とはいずれも入射光量ＩＳＬによって異なるので、その入射光量ＩＳＬの変動に伴って最大電力点ＰＫは変位する。
−振動発電部−
【００３５】
図１を参照するに、振動発電部は、給送部１０のうち、収容トレイ１１の近傍に設置されたもの（第１振動発電部）６１０と、作像部２０の近傍に設置されたもの（第２振動発電部）６２０とを含む。これらの設置箇所は、給送部１０が各種ローラー１２、１３、１４を駆動してシートＳＨ１、ＳＨ２を収容トレイ１１から作像部２０へ搬送する度に大きく振動する。したがって、振動発電部６１０、６２０の出力電力が十分に高い。
【００３６】
図４の（ａ）は、第１振動発電部６１０の構造を示す模式図である。第２振動発電部６２０の構造も同様であるので、以下、第１振動発電部６１０を例に挙げて、振動発電部の構造を説明する。図４の（ａ）を参照するに、第１振動発電部６１０は静電誘導式であり、振動発電素子６１１と整流回路６１２とを含む。振動発電素子６１１は、基体６１、可動部６２、および支持部６３を含む。これらの構造は半導体集積技術（ＭＥＭＳプロセス）を利用して１枚の半導体基板に作り込まれている。基体６１はその半導体基板であり、上面に凹部６４を含む。凹部６４の底面には帯状のエレクトレット６５が複数、それらの長手方向（図４の（ａ）では紙面に対して垂直な方向に相当する。）に対して垂直な方向に等間隔で配置されている。「エレクトレット」とは、外部電場が除去された後も電気分極が半永久的に持続する誘電体であり、特に比較的強い電場を周囲に生じさせるものをいう。可動部６２は板状部材であり、その端部が支持部６３によって基体６１の上面に接続されることで、基体６１の凹部６４の中に浮いた状態で支えられている。可動部６２の下面には帯状の電極６６が複数、長手方向に対して垂直な方向に等間隔で配置され、エレクトレット６５と対向している。エレクトレット６５内の電荷の成す電場が電極６６に静電誘導を生じさせるので、電極６６の表面には、エレクトレット６５内の電荷とは逆極性の電荷が蓄積する。支持部６３はバネであり、可動部６２を基体６１の凹部６４の中に浮かせたまま、凹部６４の底面に対して平行な方向で振動可能に支持する。振動発電部６１１が外部から振動を受けると、図４の（ａ）に矢印ＨＤＲで示されている方向で可動部６２が振動するので、その下面の電極６６がエレクトレット６５に対して変位する。そのとき、電極６６がエレクトレット６５から受ける電場が変化するのに伴い、電極６６の表面の電荷が再配置されるので、電極６６には起電力ＰＷが生じる。この起電力ＰＷの極性は可動部６２の振動に同期して反転する。整流回路６１２は、振動発電素子６１１の基体６１と可動部６２との間を接続し、その起電力ＰＷによって生じる交流電流を直流に変換して送出する。
【００３７】
図４の（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、振動発電素子６１１の電流−電圧特性曲線、電力−電圧特性曲線を示すグラフである。図４の（ｂ）を参照するに、振動発電素子６１１の出力電圧が上昇すると、その出力電流が減少する。その減少速度は、出力電圧が高いほど大きい。したがって、図４の（ｃ）に示されているように、出力電圧が、開放電圧ＶＯＰに比較的近い値ＶＰＫに達したとき、最大電力点ＰＫが現れる。図４の（ｂ）、（ｃ）を更に参照するに、振動発電素子６１１の電流−電圧特性と電力−電圧特性とはいずれも外部からの振動の大きさＶＡＣによって異なるので、その大きさの変動に伴って最大電力点ＰＫは変位する。
［動作制御部］
【００３８】
動作制御部８０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、およびＲＯＭを含む。ＣＰＵはファームウェアに従って画像形成装置１００内の他の機能部を制御する。ＲＡＭはＣＰＵに、ファームウェアを実行する際の作業領域を提供する。ＲＯＭは、書き込み不可のメモリーと書き換え可能なメモリー、たとえばＥＥＰＲＯＭとを含む。前者はファームウェアを格納し、後者はＣＰＵに環境変数等の保存領域を提供する。
【００３９】
図５は画像形成装置１００の機能ブロック図である。ただし、図１に示されている発電部のうち、第２熱発電部４０２と第１振動発電部６１０との図示が省略されている。図５を参照するに、動作制御部８０はファームウェアに従って、まず操作部７０にユーザーまたはネットワークからジョブの要求ＪＢＲまたは画像データＩＭＧを受け付けさせる。動作制御部８０は次にその要求ＪＢＲに基づいて、給送部１０、作像部２０、定着部３０、電力制御部９０、出力部９５等、画像形成装置１００の他の機能部の動作を制御する。具体的には、動作制御部８０は各機能部に対して駆動信号ＤＳ１−ＤＳ４を送って、現時点で選択すべき動作モードを指示する。たとえば、動作制御部８０は、指示すべき動作モードの種類を環境変数の１つで表して、各機能部にその環境変数の参照を促す。これにより、動作制御部８０は各機能部に、指示した動作モードに応じた処理を開始させる。
【００４０】
図６は画像形成装置１００の状態遷移図である。図６を参照するに、画像形成装置１００の動作モードは、稼動モードＲＮＧ、待機モードＷＴＧ、およびスリープモードＳＬＰの３種類に大別される。稼動モードＲＮＧは連続印刷モードともいい、シートの印刷を実行する。このモードでは、給送部１０は必要な枚数のシートを連続して給送し、作像部２０はトナー像の形成とシートへの転写とを繰り返し、定着部３０はシートへの加熱と加圧とを継続する。待機モードＷＴＧは、シートの印刷が可能な状態を準備して維持する。このモードでは、給送部１０と作像部２０とは停止し、定着部３０は定着ローラー３１を予熱して適正な温度に保つ。スリープモードＳＬＰは電力消費を必要最小限に抑える。このモードでは、給送部１０と作像部２０とに加えて定着部３０も停止し、特に内蔵のヒーター３１Ａへの電源供給を遮断する。
【００４１】
動作制御部８０は、現時点での動作モードを示す環境変数の値を、画像形成装置１００に生じたイベントに応じて更新する。これにより、各動作モードＲＮＧ、ＷＴＧ、ＳＬＰは他のモードへ移行する。たとえば稼動モードＲＮＧは停止イベントＳＴＰに応じて待機モードＷＴＧへ移行し、パワーオフイベントＰＦＦに応じてスリープモードＳＬＰへ移行する。停止イベントＳＴＰは、ジョブの完了、停止ボタンの押下、およびネットワークからの停止命令の受信を含む。パワーオフイベントＰＦＦは電源オフボタンの押下を含む。稼動モードＲＮＧはまた、新たなジョブの要求ＪＢＲが生じたときには継続される。待機モードＷＴＧはジョブの要求ＪＢＲに応じて稼動モードＲＮＧへ移行し、待機期間の満了ＷＴＰまたはパワーオフイベントＰＦＦに応じてスリープモードＳＬＰへ移行する。スリープモードＳＬＰはジョブの要求ＪＢＲに応じて稼動モードＲＮＧへ移行し、復帰イベントＷＫＰに応じて待機モードＷＴＧへ移行する。復帰イベントＷＫＰは、任意の押しボタンの押下、タッチパネルへの接触、およびネットワークからの復帰命令の受信を含む。
【００４２】
動作制御部８０は更に各機能部に対して動作モードごとに必要な情報を提供する。たとえば稼動モードＲＮＧを指示する場合は次のとおりである。給送部１０に対しては動作制御部８０は、連続して給送されるべきシートの種類と枚数、タイミングローラー１４に回転を開始させるべきタイミング等を決定して駆動信号ＤＳ１で伝える。作像部２０に対しては動作制御部８０は画像データＩＭＧに基づいて、各作像ユニット２２Ｙ、…、２２Ｋの感光体ドラム２５に形成されるべきトナー像に関する情報とその形成のタイミングとを決定して駆動信号ＤＳ２で伝える。定着部３０に対しては動作制御部８０はまず温度センサー３４の測定値を要求し、その値に基づいて定着ローラー３１に対する温調制御量、すなわちヒーター３１Ａの発熱量を決定して駆動信号ＤＳ３で伝える。
【００４３】
動作制御部８０はその他に、電力制御部９０を通して各発電部の発電量を監視して、その値と変動とを出力部９５へ通知する。
［電力制御部］
【００４４】
図５を再び参照するに、電力制御部９０は複数の発電部４０１、６２０、５０に対して個別にＭＰＰＴ制御を行う。「ＭＰＰＴ制御」とは、環境条件または発電量の変動から最大電力点の変位を割り出し、その変位に追従するように発電部の出力を調節する制御をいう。「最大電力点」は、発電部の電力−電圧特性に現れるピークであり、すなわち発電量＝出力電力が最大であるときの出力電圧とその出力電力とを表す。最大電力点は環境条件の変動に伴って大きく変位する。たとえば熱電変換素子では最大電力点が温度に依存し、太陽電池では日照量に依存する。ＭＰＰＴ制御は発電部の出力を、環境条件の変動にかかわらず最大電力点に維持することにより、その発電効率を向上させる。
【００４５】
電力制御部９０は複数の発電部の出力端に並列に接続され、各発電部の出力電圧と出力電流とを個別に監視してその発電部の最大電力点の変位を割り出す。最大電力点の算定には山登り法等の周知の方法が利用される。電力制御部９０は更に、各発電部の出力電圧または出力電流を最大電力点の変位に追従するように調節する。
電力制御部９０はその他に、各発電部の発電量を定期的に、またはいずれかの発電部の発電量が大きく変動する度に動作制御部８０へ通知する。
［出力部］
【００４６】
図７は出力部９５の機能ブロック図である。図７を参照するに、出力部９５は充電制御部９６と複数の蓄電部９７Ａ、９７Ｂ、９７Ｃとを含む。充電制御部９６は電力制御部９０を通して発電部４０１、６２０、５０から出力電力を受け取り、この電力を利用して複数の蓄電部９７Ａ−Ｃを１つずつ充電する。充電制御部９６はまた動作制御部８０からの指示に応じていずれかの蓄電部９７Ａ−Ｃを出力端子９９に接続し、その蓄電部からその出力端子９９を通して外部の負荷へ電力を供給する。蓄電部９７Ａ−Ｃはたとえばニッケル水素蓄電池またはリチウムイオン二次電池を含む。
【００４７】
図７を更に参照するに、充電制御部９６は、定電流源９６１、測定部９６２、選択部９６３、および指示部９６４を含む。定電流源９６１は、電力制御部９０から供給される電力を利用して出力電流量を一定の目標値に調節する。測定部９６２は定電流源９６１から蓄電部９７Ａ−Ｃのいずれかへ実際に流れる電流量を測定する。選択部９６３は蓄電部９７Ａ−Ｃの中から１つを選択して定電流源９６１の出力端へ接続する。その結果、定電流源９６１の出力電流がその接続先の蓄電部へ、充電電流として供給される。指示部９６４は、定電流源９６１に対しては出力電流量の目標値、すなわち充電電流量の目標値を指示し、選択部９６３に対しては充電電流の供給先、すなわち充電対象の蓄電部を指示する。指示部９６４は続いて、その蓄電部が充電される間、「充電電流量の低減が生じた」と見なすための条件を測定部９６２による測定値が満たすか否か監視する。この条件を測定値が満たす場合、指示部９６４は選択部９６３に対して定電流源９６１の出力電流の供給先、すなわち充電対象の蓄電部を変更するように指示する。
【００４８】
充電制御部９６はまたスイッチ９６５を含む。スイッチ９６５は通常開いているので、いずれの蓄電部も出力端子９９から遮断されている。スイッチ９６５は動作制御部８０から指示を受けたとき、その指示に応じて蓄電部９７Ａ−Ｃの１つを出力端子９９に接続する。
【００４９】
充電制御部９６は充電電流量の測定値を積算することにより、各蓄電部の充電量を監視する。動作制御部８０はたとえばスリープモードまたは停電時、まず充電制御部９６から各蓄電部の充電量を取得し、それらに基づいて、スイッチ９６５に対して指示すべき蓄電部を選択する。たとえば、蓄電部の中で充電量が最も高いものが選択される。動作制御部８０は次にスイッチ９６５に対して、選択された蓄電部を出力端子９９へ接続するように指示する。これにより、その蓄電部に蓄えられた電力が出力端子９９を通して、操作部７０、動作制御部８０、または電力制御部９０へ送られて、待機電力または補助電力として利用される。
【００５０】
動作制御部８０はまた、出力端子９９から送出される電流量を積算することにより、各蓄電部の放電量を監視する。充電制御部９６は動作制御部８０からそれらの放電量の値を取得して、各蓄電部の現時点での充電量を修正する。
［充電制御の詳細］
−「充電電流量の低減が生じた」と見なすための条件−
【００５１】
図８は、選択部９６３によって定電流源９６１に接続された蓄電部の充電特性、すなわち充電期間における電池電圧と充電電流量とのそれぞれの時間変化を示すグラフである。図８を参照するに、充電期間の初期から中期にかけては定電流充電が行われ、充電電流量は一定の目標値、たとえば１．０５Ａまたは１．１０Ａに維持される。この目標値は指示部９６４によって決定され、定電流源９６１に対して指示される。指示部９６４は、電力制御部９０から定電流源９６１へ供給される電力（以下、「発電量」という。）の値を動作制御部８０から取得し、その発電量と電池電圧の上限値Ｖｕｐとに基づいて充電電流量の目標値を決定する。
【００５２】
定電流充電では蓄電部の充電量が増大するのに伴い、電池電圧が上昇する。電池電圧は上限値Ｖｕｐを超えられないので、充電期間の末期では電池電圧がその上限値Ｖｕｐに達した時点（図８に示されている点ＰＫＶ参照。）以降、充電電流量が低減し始める（図８に示されている点ＳＳＬ参照）。
【００５３】
この充電電流量の低減を指示部９６４は測定部９６２による測定値から検出する。具体的にはまず、定電流源９６１の調節動作にかかわらず「充電電流量の低減が生じた」と見なせる場合にその測定値が満たすべき条件として、次の３つの条件（１）、（２）、（３）のいずれかが設定される。
（１）測定値と充電電流量の目標値との間の差が閾値まで増大する。
（２）測定値の減少率が閾値まで上昇する。
（３）測定値が閾値まで減少する。
【００５４】
図９の（ａ）は条件（１）、すなわち監視対象量が充電電流量の目標値と測定値との間の差である場合を示す模式図である。図９の（ａ）を参照するに、電池電圧がその上限値Ｖｕｐに達した時点以降、充電電流量が低減し始めるのに合わせて、その測定値Ｉｃｈが充電電流量の目標値Ｉｔｇから低減し始める（図９の（ａ）に示されている点ＳＳＬ参照）。指示部９６４はその測定値Ｉｃｈと目標値Ｉｔｇとの間の差ΔＩ＝Ｉｔｇ−Ｉｃｈを監視して、その差ΔＩが閾値ΔＩｔｈまで増大したとき、「充電電流量の低減が生じた」と見なす。この閾値ΔＩｔｈにはたとえば、定電流充電時における充電電流量の変動幅の許容上限が設定される。
【００５５】
図９の（ｂ）は条件（２）、すなわち監視対象量が充電電流量の測定値の減少率である場合を示す模式図である。図９の（ｂ）を参照するに、電池電圧がその上限値Ｖｕｐに達する時点（図９の（ｂ）に示されている点ＳＳＬ参照）の近傍では充電電流量が目標値から低減し始める（図９の（ｂ）に示されている破線のグラフ参照）。それに合わせて充電電流量の測定値Ｉｃｈの時間微分ｄＩ／ｄｔが０から降下し始め、すなわちその減少率−ｄＩ／ｄｔが上昇し始める（図９の（ｂ）に示されている実線のグラフ参照）。指示部９６４は測定値Ｉｃｈの減少率−ｄＩ／ｄｔを監視して、その値が閾値−(ｄＩ／ｄｔ)thまで上昇したとき、「充電電流量の低減が生じた」と見なす。この閾値−(ｄＩ／ｄｔ)thにはたとえば、定電流充電時における充電電流量の変動率（変動量の時間微分）の許容上限が設定される。
【００５６】
図９の（ｃ）は条件（３）、すなわち監視対象量が充電電流量の測定値そのものである場合を示す模式図である。図９の（ｃ）を参照するに、電池電圧がその上限値Ｖｕｐに達した時点以降、充電電流量が低減し始めるのに合わせて、その測定値Ｉｃｈが充電電流量の目標値から低減し始める（図９の（ａ）に示されている点ＳＳＬ参照）。指示部９６４はその測定値Ｉｃｈを監視して、その測定値Ｉｃｈが閾値Ｉｔｈまで減少したとき、「充電電流量の低減が生じた」と見なす。この閾値Ｉｔｈにはたとえば、定電流充電時における充電電流量の目標値Ｉｔｇからその変動幅の許容上限ΔＩｔｈを差し引いた値Ｉｔｈ＝Ｉｔｇ−ΔＩｔｈが設定される。
−蓄電部の切換による充電損失の低減−
【００５７】
指示部９６４には「充電電流量の低減が生じた」と見なすための条件として上記の３つの条件（１）、（２）、（３）のいずれかが設定されている。指示部９６４は、この設定された条件を測定部９６２による測定値が満たす場合、「充電電流量の低減が生じた」と見なし、選択部９６３に対して充電対象の蓄電部の変更を指示する。これにより、指示部９６４は変更前の蓄電部を満充電には到達させない。
【００５８】
この充電制御は、充電対象の蓄電部を満充電まで充電し切る際のものよりも充電損失を低減させる。たとえば、具体的な比較対象として次の充電制御を想定する。「図８に示されている充電特性の蓄電部に対し、充電電流量が低減し始める時点ＳＳＬ以降も、その蓄電部が満充電に達する時点までの期間、定電圧方式で充電が継続された結果、その期間では定電流源９６１から３６１ｍＡｈの電流量が出力される。」この場合、図８に示されている充電特性から、その期間での充電電流量の積算値、すなわち充電対象の蓄電部に蓄えられる電荷量の推定値が２９１ｍＡｈである。したがって、(３９１−２９１)／３９１＝１９％の充電損失が推定される。それに対し、上記の実施形態による充電制御では、充電電流量が低減し始める時点ＳＳＬで充電対象の蓄電部が変更され、変更後の蓄電部に対しては定電流充電が実行される。したがって、定電圧充電における充電電流量の低減に起因する充電損失は生じない。こうして、この実施形態による充電制御は上記の比較対象よりも充電損失を１９％低減させる。
−充電対象の蓄電部の選択−
【００５９】
指示部９６４には動作制御部８０から発電部の発電量が通知される。この通知された発電量に基づいて指示部９６４は、選択部９６３に対して定電流源９６１の出力電流の供給先として指示すべき充電対象の蓄電部を選択する。
充電対象の蓄電部は次のように選択される。指示部９６４はまず、動作制御部８０から通知された発電部の発電量に基づいて、充電電流量の目標値を変更すべきか否かを判断する。発電量の変動から「目標値を変更すべき」と判断した場合、指示部９６４は変更後の目標値に対する各蓄電部の限界充電量を検索する。
【００６０】
図１０の（ａ）は、図７に示されている蓄電部別に充電電流量の目標値と限界充電量との間の対応関係を示す表である。この表に相当するデータは予め指示部９６４によって記憶されている。「限界充電量」とは、定電流充電時、電池電圧が上限に達することによって充電電流量の低減が生じるときの蓄電部の充電量の値をいい、たとえば満充電時の充電量に対する割合で評価される。図１０の（ａ）を参照するに、限界充電量は一般に、蓄電部の種類と充電電流量の目標値とによって異なり、特にその目標値が大きいほど限界充電量は低い。
【００６１】
一方、指示部９６４は測定部９６２による測定値を継続して積算することにより、各蓄電部の現時点での充電量を監視している。指示部９６４はこれらの充電量を、検索された限界充電量と比較して、蓄電部の中から、現時点での充電量が限界充電量よりも低いものを抽出する。
【００６２】
図１０の（ｂ）は、図７に示されている蓄電部のある時点での充電量を示す表である。この表に相当するデータが指示部９６４によって保持されている。図１０の（ｂ）を参照するに、充電量は満充電時の電荷量に対する割合で評価されている。指示部９６４は測定部９６２による測定値を継続して積算し、得られた値で図１０の（ｂ）の表を定期的に更新する。
【００６３】
指示部９６４は更に、現時点での充電量が限界充電量よりも低い蓄電部の中から任意の１つを充電対象として選択し、選択部９６３に対して定電流源９６１の出力電流の供給先として指示する。
【００６４】
図１０の（ｃ）は、図７に示されている充電制御部９６による蓄電部の選択動作を示す模式図である。図１０の（ｃ）を参照するに、指示部９６４は「充電電流量の目標値を“２．０Ａ”に変更すべき」と判断した場合、まずその目標値“２．０Ａ”に対する各蓄電部の限界充電量を検索する。図１０の（ａ）の表によれば、限界充電量は蓄電部Ａ、Ｂ、Ｃの順に“７５％”、“８０％”、“７５％”である。一方、図１０の（ｂ）の表によれば、現時点での充電量は蓄電部Ａ、Ｂ、Ｃの順に“６０％”、“８０％”、“６０％”である。したがって、指示部９６４は、現時点での充電量が限界充電量よりも低い蓄電部Ａ、Ｃを抽出する。指示部９６４は次に、抽出された蓄電部Ａ、Ｃの中から、まず蓄電部Ａを充電対象として選択し、選択部９６３に対して定電流源９６１の出力電流の供給先として指示する。図１０の（ｃ）にはこの時の選択部９６３の状態が実線で示されている。
【００６５】
指示部９６４はその後、定電流源９６１に対して充電電流量の目標値“２．０Ａ”を指示する。それにより、蓄電部Ａに対する定電流充電が開始される。この充電中、指示部９６４は測定部９６２による測定値ＭＳＶを監視して、その測定値ＭＳＶの積算値で、蓄電部Ａの充電量として保持している値を定期的に更新する。
【００６６】
測定値ＭＳＶが上記の条件（１）−（３）のうち、「充電電流量の低減が生じた」と見なすための条件として設定されたものを満たす場合、指示部９６４は充電電流量の目標値“２．０Ａ”に対する各蓄電部の限界充電量を検索して現時点での充電量と比較する。「蓄電部Ａには充電電流量の低減が生じている」と見なせるので、蓄電部Ａの充電量は、図１０の（ｂ）に示されている値とは異なり、限界充電量以上のはずである。したがって、指示部９６４は、現時点での充電量が限界充電量よりも低い蓄電部Ｃを次の充電対象として選択し、選択部９６３に対して定電流源９６１の出力電流の供給先を変更するように指示する。図１０の（ｃ）にはこの時の選択部９６３の状態が破線で示されている。
なお、いずれの蓄電部の充電量も限界充電量以上である場合、指示部９６４は定電流源９６１を停止させて、いずれの蓄電部に対しても充電を行わない。
−充電制御の処理の流れ−
【００６７】
図１１は充電制御部９６による充電制御のフローチャートである。この充電制御は、動作制御部８０が電力制御部９０からの通知に応じて各発電部の発電量とその変動とを充電制御部９６へ通知することによって開始される。
ステップＳ１０１では指示部９６４が、通知された発電量と電池電圧の上限値とに基づいて充電電流量の目標値を決定する。その後、処理はステップＳ１０２へ進む。
【００６８】
ステップＳ１０２では指示部９６４が充電電流量の目標値に対する各蓄電部の限界充電量Ｑｌｍを検索して、現時点での充電量と比較する。現時点での充電量が限界充電量よりも低い蓄電部が存在する場合には処理はステップＳ１０３へ進み、存在しない場合には処理が終了する。
【００６９】
ステップＳ１０３では複数の蓄電部の中に、現時点での充電量が限界充電量よりも低いものが存在する。指示部９６４はそれらの蓄電部の中から任意の１つを充電対象として選択し、選択部９６３に対して定電流源９６１の出力電流の供給先として指示する。その後、処理はステップＳ１０４へ進む。
【００７０】
ステップＳ１０４では指示部９６４は、測定部９６２による測定値から「充電電流量の低減が生じた」と見なすための条件が含むべき、監視対象量ＭＶに対する閾値ＴＨを決定する。具体的には、図９の（ａ）に示される条件（１）については充電電流量の目標値Ｉｔｇと測定値Ｉｃｈとの間の差ΔＩ＝Ｉｔｇ−Ｉｃｈに対する閾値ΔＩｔｈが決定され、図９の（ｂ）に示される条件（２）についてはその測定値Ｉｃｈの減少率−ｄＩ／ｄｔに対する閾値−(ｄＩ／ｄｔ)thが決定され、図９の（ｃ）に示される条件（３）についてはその測定値Ｉｃｈ自体に対する閾値Ｉｔｈが決定される。その後、処理はステップＳ１０５へ進む。
【００７１】
ステップＳ１０５では指示部９６４は定電流源９６１に対して充電電流量の目標値を指示する。それにより、ステップＳ１０３で選択された蓄電部に対する定電流充電が開始される。その後、処理はステップＳ１０６へ進む。
ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で開始された定電流充電が継続される。指示部９６４は測定部９６２から測定値を取得して、その測定値から監視対象量ＭＶを算出する。具体的には、条件（１）については充電電流量の目標値Ｉｔｇと測定値Ｉｃｈとの間の差ΔＩ＝Ｉｔｇ−Ｉｃｈが算出され、条件（２）についてはその測定値Ｉｃｈの減少率−ｄＩ／ｄｔが算出される。条件（３）についてはその測定値Ｉｃｈ自体がそのまま監視対象量ＭＶとして利用される。その後、処理はステップＳ１０７へ進む。
【００７２】
ステップＳ１０７では指示部９６４は、ステップＳ１０５以後、ステップＳ１０６が繰り返される度に測定部９６２から取得される測定値を積算して、充電対象の蓄電部の充電量Ｑｃｒを求める。その後、処理はステップＳ１０８へ進む。
ステップＳ１０８では指示部９６４は、ステップＳ１０６で算出された監視対象量ＭＶが、ステップＳ１０４で決定された閾値ＴＨ以上であるか否かをチェックする。監視対象量ＭＶが閾値ＴＨ以上であれば処理はステップＳ１１１へ進み、閾値ＴＨ未満であれば処理はステップＳ１０９へ進む。
【００７３】
ステップＳ１０９では監視対象量ＭＶは閾値ＴＨ未満である。しかし、この結果は、監視対象量ＭＶの含む誤差によって必ずしも正しくない。指示部９６４はこの結果の信頼性を確保する目的で、ステップＳ１０７で求められた充電対象の蓄電部の充電量Ｑｃｒを、ステップＳ１０２で検索されたその蓄電部の限界充電量Ｑｌｍと比較する。充電量Ｑｃｒが限界充電量Ｑｌｍ以上であれば処理はステップＳ１１１へ進み、限界充電量Ｑｌｍ未満であれば処理はステップＳ１１０へ進む。
【００７４】
ステップＳ１１０では監視対象量ＭＶは閾値ＴＨ未満であり、かつ充電対象の蓄電部の充電量Ｑｃｒは限界充電量Ｑｌｍ未満である。この場合、指示部９６４はまず、動作制御部８０から新たに発電部の発電量が通知されているか否かを確認する。新たな通知がなければ充電電流量の目標値は明らかに変更不要であるので、処理はステップＳ１０６から繰り返される。新たな通知があれば、指示部９６４は更に、通知された発電量に基づいて、充電電流量の目標値を変更すべきか否かを判断する。変更すべきであれば処理はステップＳ１１１へ進み、変更しなくてもよければ処理はステップＳ１０６から繰り返される。
【００７５】
ステップＳ１１１では次のいずれかの条件が満たされている。(i)監視対象量ＭＶが閾値ＴＨ以上である。(ii)充電対象の蓄電部の充電量Ｑｃｒが限界充電量Ｑｌｍ以上である。(iii)充電電流量の目標値が変更されるべきである。この場合、指示部９６４は定電流源９６１に対して出力の停止を指示する。こうして、充電対象の蓄電部に対する定電流充電が終了する。その後、処理はステップＳ１０１から繰り返される。
［本発明の実施形態の利点］
【００７６】
上記のとおり、本発明の上記の実施形態による充電制御部９６はまず、充電電流量の目標値に基づいて複数の蓄電部の中から、充電量が限界充電量未満であるものを充電対象として選択する。充電制御部９６は次に充電対象の蓄電部に対して定電流充電を行い、その間、その蓄電部へ実際に流れる充電電流量を監視する。充電制御部９６は更に、「充電電流量の低減が生じた」と見なすための条件を充電電流量の測定値が満たす場合、充電対象の蓄電部を別の蓄電部へ変更する。
【００７７】
こうして、この充電制御部９６はいずれの蓄電部の充電量にも限界充電量を超えさせない。それにより、充電電流量の低減に起因する充電損失を削減することができる。その結果、発電部の創り出す発電量のうち、蓄電部に蓄えられる電力の割合が上昇するので、発電部の実質的な発電効率が向上する。
［変形例］
【００７８】
（A）画像形成装置１００はカラーレーザープリンターである。画像形成装置はその他に、モノクロレーザープリンター、ファクシミリ、コピー機、複合機（ＭＦＰ）等であってもよい。
（B）定着部３０では、定着ローラー３１に内蔵されたヒーター３１Ａがハロゲンランプである。ヒーター３１Ａはその他に、誘導加熱装置であってもよい。定着部３０はまた、定着ローラー３１に代えて、シートに接触する定着ベルトと、それを加熱するための装置との組み合わせを備えていてもよい。
【００７９】
（C）発電部の設置箇所は、図１に示されているものには限られない。熱発電部は、図１に示されているもの４０１、４０２が設置された定着部３０の近傍と排紙トレイ３８の上面との他にも、電源装置、各種ローラーベルトの駆動用モーター、動作制御部８０に内蔵のＣＰＵ等、多量の熱を放出する画像形成装置１００の要素の近傍に設置されてもよい。光発電部は、図１に示されているもの５０が設置されたＡＤＦの上面の他にも、画像形成装置１００の筐体の前面、側面、背面、操作パネル等、外光または照明光の当たりやすい場所に設置されてもよい。振動発電部は、図１に示されているもの６１０、６２０が設置された給送部１０内のローラーベルトの近傍の他にも、ＡＤＦ、作像部内のローラーベルトの近傍、画像形成装置１００の筐体に備えられた扉、収容トレイ１１、フィニッシャー等、振動を受けやすい画像形成装置１００の部分に設置されてもよい。
【００８０】
（D）図２−４に示されている発電部の特性は一例に過ぎず、他の特性を持つ発電部が利用されてもよい。具体的には、熱発電部が利用する熱電変換素子の構造は、図２の（ａ）に示されているものには限られず、基板４２、４３のサイズと形状、半導体素子４４Ｐ、４４Ｎの数、形状、サイズ、配列、および種類のいずれが異なっていてもよい。また、熱発電部内では、複数個の熱電変換素子のすべてが直列に接続されている他に、熱電変換素子の数が１つだけであってもよく、熱電変換素子の直列接続が複数に分けられて、それらが並列に接続されていてもよい。熱発電部はさらに、熱電変換素子に代えて、小型のスターリング発電機を利用してもよい。振動発電部は、図４の（ａ）に示されている静電誘導式のもの６１０、６２０の他に、圧電式または電磁誘導式のものであってもよい。さらに発電部の種類は、図２−４に示されている熱電変換、光電変換、および振動発電を利用するものの他に、電波発電または風力発電を利用するものであってもよい。
【００８１】
（E）動作制御部８０、電力制御部９０、および出力部９５は１枚の基板の上に実装されている。その他に、それらの機能部のいずれかが異なる基板に分離されてもよい。また、それらの機能部が１つのチップに集積化されていてもよい。
（F）出力部９５は、各蓄電部に蓄えられた電力を待機電力または停電時の補助電力として、操作部７０、動作制御部８０、または電力制御部９０へ供給する。出力部９５はその他にそれらの電力を、待機モードでの定着ローラー３１の予熱・保温、または排気ファンの駆動に利用させてもよい。
【００８２】
（G）指示部９６４は、図９の（ｂ）に示されている条件（２）を利用する場合、充電電流量の測定値Ｉｃｈの減少率−ｄＩ／ｄｔが閾値−(ｄＩ／ｄｔ)thまで上昇すれば直ちに「充電電流量の低減が生じた」と見なす。指示部９６４はその他に、測定値の減少率が閾値を超えている状態が所定長の時間以上持続すれば「充電電流量の低減が生じた」と見なしてもよい。それにより、サージの重畳等に起因する測定値の一時的な変動を「充電電流量の低減」と誤って検出する危険性が低減する。
【００８３】
（H）指示部９６４には「充電電流量の低減が生じた」と見なすための条件として上記の３つの条件（１）、（２）、（３）のいずれかが設定される。その他に、「充電対象の蓄電部の充電量が限界充電量まで増大する」ことがその条件の選択肢の１つとして加えられてもよい。この新たな選択肢が条件として設定された場合、図１１に示されているフローチャートではステップＳ１０８が省略されてもよい。
図１１に示されているフローチャートでは、ステップＳ１０８に加えてステップＳ１０９が実行されることによって判断の信頼性が確保される。その他に、ステップＳ１０８での判断の信頼性が十分に高い場合、ステップＳ１０９が省略されてもよい。
【００８４】
（I）充電制御部９６は、いずれの蓄電部の充電量も限界充電量以上である場合には、いずれの蓄電部に対しても充電を行わない。充電制御部はその他に、いずれの蓄電部の充電量も限界充電量以上である場合には定電圧源を利用して、いずれかの蓄電部に対して定電圧充電を行ってもよい。それにより、発電部の創り出す電力を、その一部は充電損失によって失われるものの、残りを蓄電部に蓄えることができる。
【００８５】
（J）動作制御部８０は電力制御部９０を通して各発電部の発電量を監視して、その値と変動とを充電制御部９６の指示部９６４へ通知する。指示部９６４は、通知された発電量に基づいて、充電電流量の目標値を変更すべきか否かを判断する。
その他に、動作制御部８０は温度センサー３４等の測定器を利用して、定着部３０の温度等、発電部の発電量に影響する環境条件を監視して、その値と変動とを指示部９６４へ通知してもよい。この場合、指示部９６４は、通知された環境条件の変動から発電部の発電量の変化を予測し、予測された変化後の発電量に基づいて、充電電流量の目標値を変更すべきか否かを判断する。さらに、その目標値を変更すべき場合、指示部９６４はまず、その変化の時点における各蓄電部の充電量を予測する。指示部９６４は次に、予測された充電量が、変更後の目標値に対応付けられた限界充電量よりも小さい蓄電部を新たな充電対象の蓄電部の候補として推定する。この推定により、充電制御部９６は、充電電流量の低減が生じた際に速やかに充電対象の蓄電部を変更することができる。
【００８６】
（K）［動作モードの変更予定に基づく充電対象の蓄電部の切換計画］
画像形成装置１００は、受け付けられたジョブの予定に従って動作モードを、図６に示されている３種類のモードＲＮＧ、ＷＴＧ、ＳＬＰの間で切り換える。動作モードが切り換われば、給送部１０、作像部２０、定着部３０等の活動の度合いが変化するので、給送部１０の振動量、定着部３０の温度等、発電部の環境条件が変化する。その結果、発電部の発電量も変化する。
【００８７】
指示部９６４は動作制御部８０から動作モードの変更予定を取得して、その変更予定から、発電部の環境条件の変化に伴うその発電量の変化を予測してもよい。１つのジョブの処理期間では一般に動作モードが連続して複数回切り換わる。動作モードの連続的な切り換わりに伴って発電部の発電量の変化が複数回続くことが予測される場合、指示部９６４は、その変化の各時点において次の条件が満たされるように充電対象の蓄電部を推定してもよい。その条件とは「変化のいずれの時点に予測される充電対象の蓄電部の充電量も、その時点から次の変化の時点までの間における充電電流量の目標値に対応付けられた限界充電量よりも低い」ことである。
【００８８】
指示部９６４はこのような推定を各ジョブに対して行い、その結果に基づいて充電対象の蓄電部の切換を、ジョブが実際に行われる前に計画してもよい。それにより、動作モードが切り換わる度に充電対象の蓄電部を速やかに変更することができる。さらに、可能な限り長期間、いずれの蓄電部の充電量にも限界充電量を超えさせることなく蓄電部の充電を継続することができる。それらの結果、発電部の実質的な発電効率が更に向上する。
−動作モードと発電部の発電可能性との間の対応関係−
【００８９】
図１２の（ａ）は、画像形成装置１００の動作モードと発電部の発電可能性との間の対応関係を示す表である。図１２の（ａ）を参照するに、丸印は発電可能な発電部を示し、バツ印は発電不能な発電部を示す。指示部９６４には、この表に相当するデータが予め記憶されている。
【００９０】
図１２の（ａ）の表によれば、第１熱発電部４０１、第２熱発電部４０２、光発電部５０、および振動発電部６１０、６２０のうち、スリープモードでは光発電部５０のみが発電可能であり、稼動モードの開始時、たとえば印刷の開始時では第２熱発電部４０２以外はすべて発電可能であり、稼動モードの中期から終期にかけて、たとえば印刷中ではすべての発電部が発電可能であり、待機モードでは第１熱発電部４０１と光発電部５０とが発電可能である。実際、スリープモードでは、給送部１０、作像部２０、定着部３０のいずれもが停止しているので、第１熱発電部４０１、第２熱発電部４０２、振動発電部６１０、６２０はいずれも発電ができない。稼動モードでは、給送部１０、作像部２０、定着部３０のいずれもが稼動しているので、第１熱発電部４０１と振動発電部６１０、６２０とはいずれも発電可能である。一方、第２熱発電部４０２は印刷中期以降であれば、排紙トレイに積載されたシートから伝わる熱量がある程度の大きさに達しているので発電可能である。待機モードでは、給送部１０と作像部２０とは停止し、定着部３０は定着ローラー３１を予熱して適正な温度に保つので、第１熱発電部４０１は発電可能であるが、第２熱発電部４０２と振動発電部６１０、６２０とは発電ができない。光発電部５０は他の発電部とは異なり、いずれの動作モードでも発電可能である。
−動作モードの変更予定に基づく発電部の発電量と充電電流量との予測−
【００９１】
動作制御部８０がジョブを受け付ける度に、指示部９６４は動作制御部８０から、そのジョブを構成する動作モードの変更予定を取得する。この変更予定には、ジョブの処理期間中に設定されるべき動作モードが順番に規定されている。
【００９２】
指示部９６４はその後、まず図１２の（ａ）の表を参照して、変更予定に含まれる動作モードごとに発電部の発電量を予測する。指示部９６４は次に、予測される発電量ごとに設定されるべき充電電流量の目標値を予測する。
【００９３】
図１２の（ｂ）は、あるジョブにおいて予定される動作モードごとに予測される発電量と充電電流量の目標値とを示す表である。図１２の（ｂ）を参照するに、このジョブでは印刷処理が行われ、その処理期間中、動作モードがスリープモード→稼動モード→待機モード→スリープモードの順に変更される予定である。
【００９４】
この場合、指示部９６４は発電部の発電量を大まかに“大”、“中”、“小”の３段階に分けて、それらの推移を次のように予測する。発電部の発電量の予測値は、最初のスリープモードでは“小”であり、稼動モードの開始時、すなわち印刷の開始時では“中”であり、稼動モードの中期から終期にかけて、すなわち印刷中では“大”であり、待機モードでは“中”であり、最後のスリープモードでは“小”である。
【００９５】
これらの予測値から指示部９６４は更に、動作モードごとに設定されるべき充電電流量の目標値を次のように予測する。設定可能な充電電流量の値が、“１．０Ａ”、“２．０Ａ”、“３．０Ａ”の３種類である場合、指示部９６４はそれらを小さい順に発電部の３段階の発電量、“小”、“中”、“大”に対して割り当てる。その結果、充電電流量の予測される目標値は、最初のスリープモードでは“１．０Ａ”であり、稼動モードの開始時、すなわち印刷の開始時では“２．０Ａ”であり、稼動モードの中期から終期にかけて、すなわち印刷中では“３．０Ａ”であり、待機モードでは“２．０Ａ”であり、最後のスリープモードでは“１．０Ａ”である。
−予測される充電量に基づく充電対象の蓄電部の選択−
【００９６】
指示部９６４は、変更予定の示す動作モードごとに予測された充電電流量の目標値に基づいて、動作モードごとに充電対象として選択されるべき蓄電部を次のように推定する。指示部９６４はまず、充電電流量の目標値と限界充電量との間の対応関係を示す表（図１０の（ａ）参照。）から動作モードごとに、予測された充電電流量の目標値に対応付けられた各蓄電部の限界充電量を検索する。指示部９６４は次に、各蓄電部の現時点での充電量を初期値として、変更予定の示す動作モードの順に、充電対象の蓄電部の選択と、選択された蓄電部の充電量の変化の予測とを繰り返す。この選択は、「いずれの動作モードにおいて予測される充電対象の蓄電部の充電量も、その動作モードにおける充電電流量の目標値に対応付けられた限界充電量よりも低い」という条件に従う。変更予定の示す動作モードのすべてにおいてこの条件が満たされるまで、指示部９６４は、充電対象の蓄電部を選択するパターンを変えながら、蓄電部の充電量の変化の予測を繰り返す。
【００９７】
図１２の（ｃ）は、図７に示されている蓄電部Ａ−Ｃの中から、図１２の（ｂ）に示されている各動作モードにおいて充電対象を選択するパターンと、予測される充電量との間の関係を示す表である。図１２の（ｃ）を参照するに、充電対象の蓄電部は２種類のパターンＩ、ＩＩで選択され、各パターンにおける蓄電部の充電量の変化が次のように予測されている。
【００９８】
いずれのパターンにおいても最初のスリープモードでは蓄電部Ａ、Ｂ、Ｃの各充電量が初期値“８０％”、“７０％”、“６０％”である。図１２の（ｂ）によれば、最初のスリープモードでは充電電流量の目標値が“１．０Ａ”である。この場合、図１０の（ａ）によればいずれの蓄電部の限界充電量も“９０％”であるので、最初のスリープモードではいずれの蓄電部が充電対象に選択されても上記の条件が満たされる。したがって、指示部９６４は蓄電部Ａを充電対象として選択する。
【００９９】
指示部９６４は変更予定に基づいて、最初のスリープモードから次の稼動モードへ切り換わるまでの時間を推定し、その時間と最初のスリープモードにおける充電電流量の目標値とから、稼動モードへ切り換わった時点での蓄電部Ａの充電量を予測する。たとえば図１２の（ｃ）によれば、この予測値が“８２％”である。
【０１００】
図１２の（ｂ）によれば、稼動モードの開始時、すなわち印刷の開始時では充電電流量の目標値が“２．０Ａ”である。この場合、図１０の（ａ）によれば限界充電量は蓄電部Ａ、Ｂ、Ｃの順に“７５％”、“８０％”、“７５％”である。したがって、蓄電部Ｂ、Ｃのいずれかが充電対象に選択されれば上記の条件が満たされる。この充電対象として蓄電部Ｂが選択されるパターンを「Ｉ」とし、蓄電部Ｃが選択されるパターンを「ＩＩ」とする。
＜パターンＩ＞
【０１０１】
指示部９６４は稼動モードの開始時から中期に至るまでの時間、すなわち第２熱発電部４０２が、排紙トレイに積載されたシートから伝わる熱によって発電可能になるまでの時間を推定し、その時間と稼動モードの開始時における充電電流量の目標値とから、稼動モードの中期での蓄電部Ｂの充電量を予測する。たとえば図１２の（ｃ）によれば、この予測値が“７６％”である。
図１２の（ｂ）によれば、稼動モードの中期以降、すなわち印刷中では充電電流量の目標値が“３．０Ａ”である。この場合、図１０の（ａ）によれば限界充電量は蓄電部Ａ、Ｂ、Ｃの順に“６５％”、“７０％”、“６５％”であるので、上記の条件が満たされるには蓄電部Ｃが充電対象に選択されるしかない。
【０１０２】
指示部９６４は、稼動モード、すなわち印刷が終了するまでの時間を推定し、その時間と稼動モードの中期から終期にわたる充電電流量の目標値とから、稼動モードの終了時での蓄電部Ｃの充電量を予測する。たとえば図１２の（ｃ）によれば、この予測値が“７０％”である。
図１２の（ｂ）によれば、待機モード中、すなわち印刷の終了時点から定着部３０が定着ローラー３１の予熱を継続する間、充電電流量の目標値が“２．０Ａ”である。この場合、図１０の（ａ）によれば限界充電量は蓄電部Ａ、Ｂ、Ｃの順に“７５％”、“８０％”、“７５％”であるので、蓄電部Ｃが連続して充電対象に選択されれば上記の条件が満たされる。
【０１０３】
指示部９６４は待機モードの時間を推定し、その時間と待機モードにおける充電電流量の目標値とから、待機モードの終了時での蓄電部Ｃの充電量を予測する。たとえば図１２の（ｃ）によれば、この予測値が“７２％”である。
図１２の（ｂ）によれば、最後のスリープモードでは充電電流量の目標値が“１．０Ａ”である。この場合、図１０の（ａ）によればいずれの蓄電部の限界充電量も“９０％”であるので、いずれの蓄電部が充電対象に選択されても上記の条件が満たされる。
【０１０４】
こうしてパターンＩでは、変更予定の示す動作モードのすべてにわたり、いずれの蓄電部の充電量も限界充電量を超えることなく蓄電部の充電が継続される。
＜パターンＩＩ＞
【０１０５】
指示部９６４は稼動モードの開始時から中期に至るまでの時間を推定し、その時間と稼動モードの開始時における充電電流量の目標値とから、稼動モードの中期での蓄電部Ｃの充電量を予測する。たとえば図１２の（ｃ）によれば、この予測値が“６６％”である。
図１２の（ｂ）によれば、稼動モードの中期以降、充電電流量の目標値が“３．０Ａ”である。この場合、図１０の（ａ）によれば限界充電量は蓄電部Ａ、Ｂ、Ｃの順に“６５％”、“７０％”、“６５％”であるので、いずれの蓄電部が充電対象に選択されても上記の条件が満たされることはない。
【０１０６】
こうしてパターンＩＩでは、稼動モードの途中でいずれの蓄電部の充電量も限界充電量以上に達するので、ジョブの全体を通して蓄電部の充電を継続することができない。
【０１０７】
指示部９６４は上記の推定に基づき、パターンＩＩではなくパターンＩを充電対象の蓄電部の切換計画として決定する。その後、予定のジョブが行われるとき、指示部９６４は充電電流量の低減を検出する度に、その計画に従って充電対象の蓄電部を変更する。こうして、可能な限り長期間、いずれの蓄電部の充電量も限界充電量を超えることなく蓄電部の充電が継続される。
−充電対象の蓄電部の切換を計画する処理の流れ−
【０１０８】
図１３は、あるジョブにおいて予定される動作モードの変更に合わせて充電対象の蓄電部の切換を計画する処理のフローチャートである。この処理は、指示部９６４が動作制御部８０から、そのジョブを構成する動作モードの変更予定を取得することによって開始される。
【０１０９】
ステップＳ２０１では指示部９６４が、まず図１２の（ａ）の表を参照して、変更予定に含まれる動作モードごとに発電部の発電量を予測する。指示部９６４は次に、予測される発電量ごとに設定されるべき充電電流量の目標値を予測する。その後、処理はステップＳ２０２へ進む。
【０１１０】
ステップＳ２０２では指示部９６４が、変更予定の示すｍ番目の動作モードについて、予測された充電電流量の目標値に対応付けられたｎ番目の蓄電部の限界充電量Ｑｌｍn(ｍ)を図１０の（ａ）の表から検索する。ここで、文字ｍは１以上Ｍ以下の整数を表し、文字ｎは１以上Ｎ以下の整数を表す。文字Ｍは、変更予定の含む動作モードの総数を表し、文字Ｎは蓄電部の総数を表す。その後、処理はステップＳ２０３へ進む。
【０１１１】
なお、このフローチャートでは説明の便宜上、図１２に示されている稼動モードの開始時と稼動モードの中期以降とは別の動作モードとして区別する。当業者であれば、１つの動作モードの途中で発電部の発電量の変化が予想される場合には、その変化の時点を境にその動作モードを細分すれば、以下に説明される処理が適用可能であろう。
【０１１２】
ステップＳ２０３では指示部９６４がまず、整数値変数ｉを値“１”に初期化する。この整数値変数ｉは以下のステップにおいて動作モードの識別番号を表す。指示部９６４は次に、最初の動作モードにおいて予測されるｎ番目の蓄電部の充電量を示す変数Ｑn(１)にその蓄電部の現時点での充電量Ｑｃｒnを代入する。その後、処理はステップＳ２０４へ進む。
ステップＳ２０４では指示部９６４が整数値変数ｊを値“１”に初期化する。この整数値変数ｊは以下のステップにおいて蓄電部の識別番号を表す。その後、処理はステップＳ２０５へ進む。
【０１１３】
ステップＳ２０５では指示部９６４が、ｉ番目の動作モードにおいて予測されるｊ番目の蓄電部の充電量Ｑj(ｉ)をその蓄電部の限界充電量Ｑｌｍj(ｉ)と比較する。その充電量の予測値Ｑj(ｉ)がその限界充電量Ｑｌｍj(ｉ)以上であれば処理はステップＳ２１０へ進み、未満であれば処理がステップＳ２０６へ進む。
【０１１４】
ステップＳ２０６ではｊ番目の蓄電部の充電量の予測値Ｑj(ｉ)が限界充電量Ｑｌｍj(ｉ)未満である。したがって、指示部９６４はｊ番目の蓄電部を充電対象として選択し、ｉ番目の動作モードにおける充電対象の蓄電部の識別番号を示す変数Ｔｉに整数値変数ｊの値を代入する。その後、処理はステップＳ２０７へ進む。
ステップＳ２０７では、整数値変数ｉがその上限、すなわち動作モードの総数Ｍに達しているか否かを指示部９６４がチェックする。整数値変数ｉが上限Ｍに達していれば処理は終了し、達していなければ処理がステップＳ２０８へ進む。
【０１１５】
ステップＳ２０８では指示部９６４はまず、充電対象の蓄電部（Ｔｉ番目の蓄電部）以外の蓄電部（ｎ番目の蓄電部（ｎ≠Ｔｉ））に対し、ｉ番目の動作モードにおいて予測される充電量Ｑn(ｉ)をそのまま、次の動作モードにおいて予測される充電量Ｑn(ｉ＋１)に設定する。指示部９６４は次に、充電対象の蓄電部（Ｔｉ番目の蓄電部）に対し、ｉ番目の動作モードの終了時における充電量を予測して、予測された値を、次の動作モードにおいて予測される充電量ＱTi(ｉ＋１)に設定する。その後、処理はステップＳ２０９へ進む。
ステップＳ２０９では指示部９６４は整数値変数ｉを１だけインクリメントする。その後、処理はステップＳ２０４から繰り返される。
【０１１６】
ステップＳ２１０ではｊ番目の蓄電部の充電量の予測値Ｑj(ｉ)が限界充電量Ｑｌｍj(ｉ)以上である。したがって、指示部９６４は整数値変数ｊを１だけインクリメントする。その後、処理はステップＳ２１１へ進む。
ステップＳ２１１では、整数値変数ｊがその上限、すなわち蓄電部の総数Ｎ以下であるか否かを指示部９６４がチェックする。整数値変数ｊが上限Ｎ以下であれば処理はステップＳ２０４から繰り返され、超えていれば処理がステップＳ２１２へ進む。
【０１１７】
ステップＳ２１２では、整数値変数ｉがその下限“１”であるか否かを指示部９６４がチェックする。整数値変数ｉが下限“１”であれば処理はステップＳ２１６へ進み、下限“１”でなければ処理がステップＳ２１３へ進む。
【０１１８】
ステップＳ２１３では整数値変数ｉが“２”以上である。指示部９６４は整数値変数ｉを１だけデクリメントする。その後、処理はステップＳ２１４へ進む。
ステップＳ２１４では、ｉ番目の動作モードにおける充電対象の蓄電部の識別番号Ｔｉがその上限、すなわち蓄電部の総数Ｎであるか否かを指示部９６４がチェックする。識別番号Ｔｉが上限Ｎであれば処理はステップＳ２１２から繰り返され、上限Ｎでなければ処理がステップＳ２１５へ進む。
【０１１９】
ステップＳ２１５では、ｉ番目の動作モードにおける充電対象の蓄電部の識別番号Ｔｉが上限Ｎよりも小さい。指示部９６４は、その識別番号Ｔｉに“１”を加えた値を整数値変数ｊに代入する。その後、処理はステップＳ２０４から繰り返される。
【０１２０】
ステップＳ２１６では、充電対象の蓄電部がどのようなパターンで選択されても、変更予定の示す動作モードの途中でいずれの蓄電部の充電量も限界充電量以上に達する。すなわち、ジョブの全体を通して蓄電部の充電を継続することができない。したがって、指示部９６４は充電制御のエラーを画面表示等でユーザーに通知する。その後、処理は終了する。
【０１２１】
以上の処理の結果、整数値変数ｉの取り得る値、ｉ＝１、２、…、Ｍのすべてに対して充電対象の蓄電部の識別番号Ｔｉが設定されたことがステップＳ２０７において確認されれば、それらの識別番号Ｔｉの示す充電対象の蓄電部の選択パターンでは、変更予定の示す動作モードのすべてにわたり、いずれの蓄電部の充電量も限界充電量を超えることなく蓄電部の充電が継続される。
【０１２２】
なお、画像形成装置１００にコピー機能またはスキャナー機能が追加されている場合、動作制御部８０は画像形成装置１００の動作モードを、それら追加機能のものと上記３種類との間で切り換えてもよい。その場合、図１２の（ａ）の表には、それら追加機能の動作モード別に、発電部の発電可能性を示す項目が追加される。
また、指示部９６４は、午前、午後、夜間等、時間帯別に発電部の発電可能性を示す表に基づいて、変更予定に含まれる動作モードごとに発電部の発電量を予測してもよい。たとえば光発電部の発電量が、外光量が多い日中は“大”であり、少ない夜間のうち、就業時間中は“中”であり、深夜から明け方にかけては“小”であると予想されてもよい。
【０１２３】
（L）指示部９６４は測定部９６２による測定値から、「充電電流量の低減が生じた」と見なすための条件（１）、（２）、（３）のいずれかが満たされたことを検出した時に充電対象の蓄電部を変更する。指示部９６４はその他に、ある動作モードにおいて、その動作モードが別のものへ切り換わる前に充電対象の蓄電部の充電量が限界充電量に達する可能性が十分に高い場合、その充電量が実際に限界充電量に達するよりも前に充電対象を別の蓄電部へ変更してもよい。そのような場合としてはたとえば、図１２の（ｂ）の表の示す動作モードの中で、発電量の予想値が“大”である動作モードの持続時間が長い場合、またはそのような動作モードが連続している場合が想定される。
【０１２４】
（M）蓄電部９７Ａ−Ｃの含む蓄電池の種類は、ニッケル水素蓄電池、リチウムイオン二次電池の他にも、鉛蓄電池またはニッケル−カドミウム蓄電池等、周知の種類のいずれであってもよい。それらの蓄電部は更に燃料電池またはキャパシタを含んでもよい。また、蓄電部ごとに蓄電池の種類が異なっていてもよい。この場合、充電制御部９６は充電対象の蓄電部を選択する際、充電量が限界充電量未満である蓄電部それぞれの含む蓄電池の種類と、発電部の発電量の予想値との間の適性をチェックしてもよい。
【０１２５】
図１４は、蓄電池の種類別にパワー密度とエネルギー密度との間の関係を示すグラフ（ラゴーニプロット）である。「パワー密度」とは、蓄電池が単位時間当たりに入出力できるエネルギー量を単位重量当たりに換算した値であり、「エネルギー密度」とは、蓄電池が蓄積できるエネルギー量を単位重量当たりに換算した値である。
【０１２６】
図１４を参照するに、ニッケル水素蓄電池、リチウムイオン二次電池、および鉛蓄電池のいずれよりもキャパシタはパワー密度が高い。これは、それらの蓄電池よりもキャパシタは充電電流に対する許容量が大きいこと、すなわち大電流での充電が可能であることを意味する。したがって、充電制御部９６は、発電部の発電量の予測値が高い場合、充電電流量の目標値を大きく設定すると共に、キャパシタを充電対象の蓄電部に選択する。
【０１２７】
図１４を更に参照するに、キャパシタはいずれの蓄電池よりもエネルギー密度が低い。これは、キャパシタはいずれの蓄電池よりも限界充電量が低いことを意味する。したがって、充電制御部９６は、発電部の発電量とその発電の持続時間との積の予測値が大きい場合、キャパシタを充電対象の蓄電部の候補から外す。
【０１２８】
（N）画像形成装置１００は、熱発電部４０１、４０２、光発電部５０、および振動発電部６１０、６２０を蓄電部９７Ａ−Ｃの充電に利用する。
このように環境発電を利用するシステムは、画像形成装置以外の電気機器、自動車、加熱機器等、多様に存在しうる。これらのシステムにおいても、上記の充電制御部９６と同様な充電制御装置に、環境発電の創り出す電力を蓄電装置の充電に利用させることは、その電力の利用効率を向上させるのに有効である。
【０１２９】
図１５の（ａ）は、環境発電を利用する冷蔵庫の斜視図である。図１５の（ａ）を参照するに、この冷蔵庫３００は、圧縮機３０１、熱発電装置３０２、振動発電装置３１２、光発電装置３２２、操作パネル３０３、および送風機３０５を備えている。圧縮機３０１は冷媒を圧縮してその圧力を高める。熱発電装置３０２は圧縮機３０１の近傍に設置され、内蔵の熱電変換素子を利用して圧縮機３０１の表面からの廃熱を電力に変換する。振動発電装置３１２は冷蔵庫３００の扉の中に埋め込まれ、内蔵の振動発電素子を利用して、扉の開閉に伴う振動を電力に変換する。光発電装置３２２は冷蔵庫３００の前面に設置され、内蔵の太陽電池を利用して、前面を照らす外光または照明光を電力に変換する。操作パネル３０３は冷蔵庫３００の扉の前面に組み込まれており、ユーザーの操作から設定情報を受け付けると共に、その設定情報を画面に表示する。その設定情報は、冷蔵室、冷凍室等の部屋の設定温度、および、急速冷凍等、冷却条件の設定を含む。送風機３０５は、冷媒によって冷却された空気を冷蔵室と冷凍室とへ送る。
【０１３０】
この冷蔵庫３００は更に制御装置３０４を備えている。制御装置３０４は操作パネル３０３の裏側に設置され、操作パネル３０３によって受け付けられた設定情報に従って圧縮機３０１を制御する。制御装置３０４は、電力制御装置、充電制御装置、および複数の蓄電装置を内蔵している。電力制御装置と充電制御装置とは協働して、各発電部３０２、３１２、３２２から出力される電力をいずれかの蓄電装置に蓄えさせる。充電制御装置は特に、充電対象の蓄電装置の充電量が限界充電量に達する度に充電対象の蓄電装置を変更して充電損失を防止する。蓄電装置は、自身に蓄えられた電力を、制御装置３０４、送風機３０５、庫内灯等の負荷へ供給する。
【０１３１】
図１５の（ｂ）は、環境発電を利用する自動車の斜視図である。図１５の（ｂ）を参照するに、この自動車７００は、熱発電装置７０１、振動発電装置７１１、光発電装置７２１、および環境発電用電子制御装置（ＥＣＵ）７３０を備えている。熱発電装置７０１はボンネットに埋め込まれ、内蔵の熱電変換素子を利用してエンジンからの廃熱を電力に変換する。振動発電装置７０２はドアの中に埋め込まれ、内蔵の振動発電素子を利用して、自動車３００の走行およびドアの開閉に伴う振動を電力に変換する。光発電装置７２１はルーフの上面に設置され、内蔵の太陽電池を利用して、ルーフを照らす太陽光を電力に変換する。環境発電用ＥＣＵ７３０は車室内に設置され、電力制御装置、充電制御装置、および複数の蓄電装置を内蔵している。電力制御装置と充電制御装置とは協働して、各発電部７０１、７１１、７２１から出力される電力をいずれかの蓄電装置に蓄えさせる。充電制御装置は特に、充電対象の蓄電装置の充電量が限界充電量に達する度に充電対象の蓄電装置を変更して充電損失を防止する。蓄電装置は、自身に蓄えられた電力を他のＥＣＵ等の車載電子機器へ供給する。
【０１３２】
図１５に示されているいずれのシステムにおいても、充電制御装置は充電電流量の目標値に基づいて、充電量が限界充電量未満である蓄電装置を充電対象として選択し、定電流充電中、その蓄電装置へ流れる充電電流量に「低減が生じた」と見なされる場合、充電対象を別の蓄電装置へ変更する。
こうして、この充電制御装置はいずれの蓄電装置の充電量にも限界充電量を超えさせないので、充電電流量の低減に起因する充電損失を削減することができる。その結果、発電装置の創り出す発電量のうち、蓄電装置に蓄えられる電力の割合が上昇するので、発電装置の実質的な発電効率が向上する。
【０１３３】
環境発電は、腕時計、携帯電話等のモバイル機器；エアコン、照明等の家電製品；バイク、船舶等の交通手段；デジタルサイネージ、電飾；ビル、工場等でのセンサーネットワークでも利用される。これらのシステムに対しても上記の実施形態による画像形成装置１００と同様に、発明による充電制御装置は有効である。すなわち、この充電制御装置は充電電流量の低減に起因する充電損失を削減して、環境発電の発電効率を向上させることができる。
【０１３４】
（O）環境発電に限らず、商用電力が蓄電装置の充電に利用される場合でも、定電流充電において充電電圧に上限が設定されるときには同様な充電損失が生じる。たとえばリチウムイオン二次電池の充電では、過充電に起因する電池の劣化・安全性の低下を防ぐ目的で充電電圧に上限が設定される。リチウムイオン二次電池の充電は通常、その電池を満充電にすることを目的とするので、定電流充電の継続中に充電電圧が上限に達した場合は、充電制御が定電圧方式に切り換えられた上で充電が続行される。したがって、その定電圧充電中に、充電電流量の低減に起因する充電損失が生じる。
この充電損失は、省エネルギーの観点がより重要視される場合には削減されることが望ましい。この場合においても、発明による充電制御装置は、充電量が限界充電量を超えないように複数の蓄電装置の間で充電対象を変更することにより、充電損失を削減することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３５】
本発明は、蓄電池の充電制御に関し、上記のとおり、充電量が限界充電量を超えないように複数の蓄電装置の間で充電対象を変更する。このように、本発明は明らかに産業上利用可能である。
【符号の説明】
【０１３６】
４０１    熱発電部
５０      光発電部
６０２    振動発電部
８０      動作制御部
９０      電力制御部
９５      出力部
９６      充電制御部
９６１    定電流源
９６２    測定部
９６３    選択部
９６４    指示部
９６５    スイッチ
９７Ａ−Ｃ  蓄電部
９９      出力端子
【図１】
0006040956.tif 000002
【図２】
0006040956.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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