(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発電装置から共通の負荷へ並列に出力される電力を制御するための装置であり、
前記複数の発電装置それぞれの出力を測定する測定部と、
前記複数の発電装置それぞれの出力を調節して、前記複数の発電装置それぞれの出力電圧を所定値に一致させる調節部と、
前記測定部によって測定された値から前記複数の発電装置それぞれの電力−電圧特性を算定し、算定された電力−電圧特性が示す、前記複数の発電装置の並列接続全体の電力−電圧特性に基づいて、前記複数の発電装置のすべてが共有すべき出力電圧の目標値を決定し、前記調節部に前記所定値を前記目標値に整合させる整合制御部と、
を備え
前記整合制御部は、
前記算定された電力−電圧特性が示す、前記複数の発電装置の間での最大電力点の分布が第１の範囲内に収まる場合、前記分布の代表値を算出し、当該代表値に基づいて前記目標値を決定し、
前記分布が前記第１の範囲を超えて拡がる場合、前記算定された電力−電圧特性を合算して前記複数の発電装置の並列接続全体の電力−電圧特性を実際に算出し、前記並列接続全体の電力−電圧特性が示す最大電力点での電圧値に基づいて前記目標値を決定する、
ことを特徴とする電力制御装置。
【請求項２】
前記目標値は、前記複数の発電装置から前記負荷へ並列に出力される電力の総量が最大となるときに、前記複数の発電装置のすべてが共有する出力電圧の値に等しい、
ことを特徴とする、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項３】
前記整合制御部は、
前記分布が、前記第１の範囲よりも広い第２の範囲を更に超えて拡がる場合、前記複数の発電装置の中から、最大電力点が前記第２の範囲の外に位置する電力−電圧特性を示す発電装置を除外し、
残りの発電装置の間での最大電力点の分布に合わせて、前記目標値を決定する際に用いるべき演算を選択する、
ことを特徴とする、請求項１または請求項２のいずれか一項に記載の電力制御装置。
【請求項４】
前記整合制御部は、前記複数の発電装置が組み込まれたシステムの動作モードに応じて、前記複数の発電装置の中から、前記負荷への出力を停止させるべき発電装置を選択して前記調節部へ指示する、
ことを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記システムが画像形成装置であり、
前記複数の発電装置が、前記画像形成装置の駆動部分のうち、前記画像形成装置の動作モードに応じて駆動状態が異なる部分に設置された発電装置を含む、
請求項４に記載の電力制御装置。
【請求項６】
複数枚のシートを１枚ずつ給送する給送部と、
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、画像データに基づいて形成する作像部と、
前記シートの上のトナー像を熱定着させる定着部と、
前記作像部に対して前記画像データを提供する動作制御部と、
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複数の発電装置と、
前記複数の発電装置から並列に出力される電力を制御する、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の電力制御装置と、
前記電力を蓄え、または出力する出力部と、
を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置から出力される電力を制御する技術に関し、特に、複数の発電装置を連系させる場合における制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境発電用の発電装置を様々なシステムに応用するための技術開発が進められている。「発電装置」とは、電気エネルギーを、運動、熱、光、電磁波、化学等の他のエネルギーから創り出す装置全般をいい、タービン発電機をはじめ、熱電変換素子、太陽電池、燃料電池、振動発電素子、および電磁波発電素子を含む。「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、ある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。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。その他に、振動発電素子を利用して、自機が受ける振動を電池切れ防止用の補助電源に再利用する携帯用無線通信機等が知られている。
【０００３】
発電装置にその発電効率を高く維持させる技術として、最大電力点追従（ＭＰＰＴ）制御が知られている。「最大電力点」とは、一般的な発電装置の電力−電圧特性に現れるピークをいう。発電装置の出力電圧が最大電力点での値に等しいとき、その発電装置から送出される電力が最大である。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・燃料電池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制御では、温度、日照量等の環境条件の測定値、または発電装置の出力の変動から最大電力点の変位が割り出されて、その変位に追従するようにその発電装置の出力が調節される。たとえば、特許文献２に開示されたＭＰＰＴ制御では、風速と最大電力点との間の関係式を利用して風速の測定値から最大電力点が算定され、風力発電装置の出力電圧がその点での値に調節される。特許文献３、４に開示されたＭＰＰＴ制御では、太陽電池の出力の電圧と電流とが測定される度にそれらの積、すなわち出力電力が計算され、その積の値が直前のものよりも増大するように、その太陽電池の出力が調節される。いずれのＭＰＰＴ制御でも発電装置の出力が最大電力点に維持されるので、その発電効率が高く維持される。
【０００４】
発電装置は、複数のそれらを連系させるシステムでの利用が実用的である。特に環境発電用の発電装置は、単独では発電量が小さく、または環境条件の変動に対する動作の安定性が低い。したがって、あるシステムが発電装置を搭載する場合、複数の発電装置、特に、太陽電池、電波発電回路、熱電変換素子等、環境条件に対する動作特性の異なるものが複数、連系するようにそのシステムに組み込まれる。たとえば、特許文献５に開示された制御システムは、１台の自動車に搭載された多様な発電装置を利用して、その自動車から放出される振動・熱、およびその自動車が受ける太陽光・電磁波を電力として回収する。これらの発電装置には、全体としては十分に大きい電力量を供給させることができ、その電力量を、環境条件の変動にかかわらず、十分に安定に維持させることができる。
【０００５】
複数の発電装置を連系させるシステムにその発電効率を向上させる技術としては、たとえば次のものが知られている。特許文献２に開示されたシステムでは、複数の風力発電機に対して別々にＭＰＰＴ制御が行われ、最大電力点での電圧が最も高い発電機から電力が取り出される。特許文献３に開示されたシステムでは、複数の太陽電池ストリングを外部の電力系統と連系させる時にはストリング別にＭＰＰＴ制御が行われ、その電力系統から自立して運転させる時にはすべてのストリングの出力電圧が一律に制御される。その一律な出力電圧は、それらのストリングからの出力電力の総和で負荷の消費電力が賄われるように調節されるので、いずれかのストリングのみへの負担の集中が回避される。特許文献４に開示されたシステムでは、連系対象の太陽電池モジュールの出力特性が個別に測定される。いずれかのモジュールの最大電力点での電圧が後段のインバータの入力電圧の下限に満たない場合、同様なモジュールのうち、最大電力点での電流が等しいものが直列に接続され、それらの合成出力がインバータに入力される。これらの他にも、次の制御技術は容易に実現可能であると考えられる：（１）最大電力点での電力量が最も大きい発電装置を選択して、その出力のみを負荷へ供給する；（２）すべての発電装置の出力電圧を、最大電力点での電力量が最も大きい発電装置の、その最大電力点での電圧に揃える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−０２５２８０号公報
【特許文献２】特開２００８−１３８６３６号公報
【特許文献３】特開２０１３−１０１５００号公報
【特許文献４】特開２００７−１３３７６５号公報
【特許文献５】特開２０１３−１１０８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらの技術のいずれにおいても、発電装置の全体から取り出される電力量の総和は、その全体が創り出す電力量よりも明らかに小さい。たとえば、特許文献２に開示されたシステムでは、最大電力点での電圧が最も高い発電機以外からは電力が取り出されない。特許文献３に開示されたシステムでは、自立運転時の一律な出力電圧が一般に、各ストリングの最大電力点での電圧とは異なる。このように、いずれの技術も発電装置から、それらの全体が創り出す電力量の一部しか取り出してはいない。したがって、発電装置の全体から更に多くの電力量を取り出すことができれば、発電効率が更に向上するはずである。しかし、その具体的な方法は知られておらず、当業者にとっても決して自明ではない。
【０００８】
すべての発電装置から、それらが創り出すことのできる最大の電力量を取り出すことだけであれば、それは次のようにすれば実現可能である。各発電装置に対して個別にＭＰＰＴ制御を行って、それぞれから電力を最大電力点での電圧で取り出し、その後、それらの電圧を定電圧回路によって共通の値に揃えればよい。しかし、この場合、発電装置と同じ数だけ定電圧回路が必要であるので、発電装置の電力を制御するためのシステム全体の規模を更に縮小することが困難である。これは、そのシステムの製造コストの更なる削減を阻むので好ましくない。
【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、構成の規模を拡大することなく、複数の発電装置の全体から取り出し可能な電力量を増大させることのできる電力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つの観点における電力制御装置は、複数の発電装置から共通の負荷へ並列に出力される電力を制御するための装置であり、測定部、調節部、および整合制御部を備えている。測定部は、複数の発電装置それぞれの出力を測定する。調節部は、複数の発電装置それぞれの出力を調節して、それぞれの出力電圧を所定値に一致させる。整合制御部は、測定部によって測定された値から複数の発電装置それぞれの電力−電圧特性を算定し、算定された電力−電圧特性が示す、複数の発電装置の並列接続全体の電力−電圧特性に基づいて、すべての発電装置が共有すべき出力電圧の目標値を決定し、調節部に上記の所定値をその目標値に整合させる。整合制御部は、算定された電力−電圧特性が示す、複数の発電装置の間での最大電力点の分布が第１の範囲内に収まる場合、その分布の代表値を算出し、その代表値に基づいて上記の目標値を決定する。その分布が第１の範囲を超えて拡がる場合、整合制御部は、算定された電力−電圧特性を合算して複数の発電装置の並列接続全体の電力−電圧特性を実際に算出し、その並列接続全体の電力−電圧特性が示す最大電力点での電圧値に基づいて上記の目標値を決定する。
【００１１】
上記の目標値は、複数の発電装置から負荷へ並列に出力される電力の総量が最大となるときに、それらの発電装置のすべてが共有する出力電圧の値に等しくてもよい。
【００１２】
算定された電力−電圧特性が示す、複数の発電装置の間での最大電力点の分布が、第１の範囲よりも広い第２の範囲を更に超えて拡がる場合、整合制御部は、複数の発電装置の中から、最大電力点が第２の範囲の外に位置する電力−電圧特性を示す発電装置を除外し、残りの発電装置の間での最大電力点の分布に合わせて、上記の目標値を決定する際に用いるべき演算を選択してもよい。
【００１４】
整合制御部は、複数の発電装置が組み込まれたシステムの動作モードに応じて、それらの発電装置の中から、負荷への出力を停止させるべき発電装置を選択して調節部へ指示してもよい。
【００１５】
システムが画像形成装置であり、複数の発電装置が、その画像形成装置の駆動部分のうち、その画像形成装置の動作モードに応じて駆動状態が異なる部分に設置された発電装置を含む場合に、上記の電力制御装置が利用されてもよい。
【００１６】
本発明の１つの観点による画像形成装置は、給送部、作像部、定着部、動作制御部、複数の発電装置、電力制御装置、および出力部を備えている。給送部は複数枚のシートを１枚ずつ給送する。作像部は、給送部によって給送されるシートの上にトナー像を、画像データに基づいて形成する。定着部は、そのシートの上のトナー像を熱定着させる。動作制御部は、作像部に対して画像データを提供する。複数の発電装置は、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。電力制御装置は上記の、本発明の１つの観点による電力制御装置であり、複数の発電装置から並列に出力される電力を制御する。出力部はその電力を蓄え、または出力する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の上記の観点による電力制御装置は、すべての発電装置の出力電圧を同じ目標値に一致させるので、単一の定電圧回路にすべての発電装置の出力電力を負荷へ供給させることができる。この電力制御装置はさらに、その目標値を発電装置の並列接続全体の電力−電圧特性に基づいて決定する。その結果、発電装置の全体から負荷へ出力される電力量の総和が、その負荷への出力電圧をいずれかの発電装置単独の電力−電圧特性に基づいて決定した場合の電力量よりも増大可能である。こうして、この電力制御装置は、その構成の規模を拡大することなく、複数の発電装置の全体から取り出し可能な電力量を増大させることができる。
【００１９】
本発明の上記の観点による画像形成装置は、電力制御部にすべての発電部の出力電圧を同じ目標値に一致させるので、出力部に単一の定電圧回路だけですべての発電部の出力電力を蓄積させ、または出力させることができる。この画像形成装置はさらに、その目標値を発電部の並列接続全体の電力−電圧特性に基づいて決定する。その結果、発電部の全体から出力部へ出力される電力量の総和が、出力部への出力電圧をいずれかの発電部単独の電力−電圧特性に基づいて決定した場合の電力量よりも増大可能である。こうして、この画像形成装置は、電力制御部と出力部との構成の規模を拡大することなく、複数の発電部の全体から取り出し可能な電力量を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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、図１に示されている熱発電部とその近傍との外観を模式的に示す斜視図である。（ｂ）は、（ａ）に示されている熱電変換素子の上面図と側面図とである。
【図３】（ａ）は、図２の（ｂ）に示されている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、図２の（ｂ）に示されている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４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図１に示されている光発電部の電流−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】（ａ）は、図１に示されている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６】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７】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８】図６に示されている電力制御部と出力部との機能ブロック図である。
【図９】すべての発電部の最大電力点が簡易設定域内に分布している場合における、発電部全体の電力−電圧特性曲線を示すグラフである。
【図１０】一部の発電部の最大電力点が簡易設定域を超えて詳細設定域内に位置する場合における、発電部全体の電力−電圧特性曲線を示すグラフである。
【図１１】図１０に示されている最大電力点のうち、１つの発電部のものが詳細設定域から外れた場合における、発電部全体の電力−電圧特性曲線の変化を示すグラフである。
【図１２】電力制御部が発電部に対して行う電力制御のフローチャートである。
【図１３】（ａ）は、本発明の実施形態による電力制御部と出力部とをタイプ（Ｉ）として示すブロック図である。（ｂ）は、各発電部に異なる定電圧回路を接続する電力制御部と出力部とをタイプ（ＩＩ）として示すブロック図である。（ｃ）は、いずれかの発電部を出力部に選択的に接続する電力制御部と出力部とをタイプ（ＩＩＩ）として示すブロック図である。
【図１４】（ａ）は、図１３に示されている２つの熱発電部のそれぞれとそれらの全体との電力−電圧特性曲線を示すグラフである。（ｂ）は、（ａ）に示されている最大電力点それぞれでの電圧値と電力量とを示す表である。（ｃ）は、（ａ）、（ｂ）に示されている電力−電圧特性を示す熱発電部から、図１３に示されている各タイプが取り出す電力量と、それらの間の比とを示す表である。
【図１５】図７に示されている動作モードのそれぞれにおいて、各発電部が出力部に接続されるべきか否かを示す表である。
【図１６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、複数の発電部を環境発電に利用する冷蔵庫、自動車の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
［画像形成装置の構造の概略］
【００２３】
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。
【００２４】
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は複数枚のシート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、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）の４色のトナー像を画像データに基づいて形成する。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は押しボタンまたはタッチパネルを含み、ユーザーによるそれらの操作を通して、ユーザーが要求するジョブの指示を受け付けて、その指示に関する情報を動作制御部８０へ伝える。操作部７０はまた外部インタフェースを通してネットワークへ接続され、その上の他の電子機器からジョブの要求と画像データとを受信して動作制御部８０へ渡す。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。動作制御部８０は特に、作像部２０に対して画像データを提供する。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。
【００２５】
［給送部］
【００２６】
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はさらに、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。その駆動信号が示すタイミングで、搬送ローラー１３から送られたシートＳＨ２はタイミングローラー１４から作像部２０へ送り出される。
【００２７】
［作像部］
【００２８】
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。
【００２９】
４つの作像ユニット２１Ｙ、…、２１Ｋはいずれ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、対向した部分に均一に帯電させる。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、動作制御部８０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。
【００３０】
１次転写ローラー２２Ｙ、…、２２Ｋには電圧が印加されているので、それらと中間転写ベルト２３との間に電界が生じる。それらの電界により、感光体ドラム２５から中間転写ベルト２３の表面へトナー像が転写される。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。
【００３１】
２次転写ローラー２４には電圧が印加されているので、それと中間転写ベルト２３との間に電界が生じる。その電界により、中間転写ベルト２３上のカラートナー像が、中間転写ベルト２３と２次転写ローラー２４との間のニップを通過するシートＳＨ２の表面へ転写される。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。
【００３２】
［定着部］
【００３３】
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はヒーターとしてハロゲンランプを内蔵しており、そこから放出された熱を、定着ニップに通紙されたシートＳＨ２の部分に対して加える。一方、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に押し付ける。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挟まれると、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。
【００３４】
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の手前には一対の排出ローラー３７が設置されており、それらがシートＳＨ３を外部の排紙トレイ３８へ排出する。
【００３５】
［発電部］
【００３６】
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。
【００３７】
−熱発電部−
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
図２の（ａ）は、図１に示されている熱発電部４０１、４０２とそれらの近傍との外観を模式的に示す斜視図である。図２の（ａ）を参照するに、排出口３６の下側では画像形成装置１００の筐体の表面が垂直に切り立ち、水平方向から下向きに滑らかに湾曲している排紙トレイ３８の上面の端と交差している。第１熱発電部４０１は、その筐体の表面のうち、排紙トレイ３８の上面との交差部分の近傍に設置されている。第２熱発電部４０２は、その交差部分の近傍に位置する排紙トレイ３８の上面部分に埋め込まれている。各熱発電部４０１、４０２には複数個の熱電変換素子４１がマトリックス状に配置されている。これらの熱電変換素子４１は熱発電部４０１、４０２ごとに、配線によって直列に接続されている。
【００４２】
図２の（ｂ）は、（ａ）に示されている熱電変換素子４１の上面図と側面図とである。図２の（ｂ）を参照するに、熱電変換素子４１は、２枚の基板４２、４３、複数個のＰ型半導体素子４４Ｐ、および、それらと同数個のＮ型半導体素子４４Ｎを含む。基板４２、４３はいずれも矩形状の絶縁体、たとえばセラミックであり、両者の幅ＷＤは等しく、一方の基板４２の長さＬ１は他方の基板４３の長さＬ２よりも短い。Ｐ型半導体素子４４ＰとＮ型半導体素子４４Ｎ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。半導体素子４４Ｐ、４４Ｎは２枚の基板４２、４３の間にマトリックス状に配置され、特にＰ型半導体素子４４ＰとＮ型半導体素子４４Ｎとが隣接している。図２には示されていないが、２枚の基板４２、４３は、互いに対向する表面に導電層を含む。それらの導電層はＰ型半導体素子４４Ｐの上端を、隣接するＮ型半導体素子４４Ｎの上端に接続し、下端を、隣接する別のＮ型半導体素子４４Ｎ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４４ＰとＮ型半導体素子４４Ｎとが交互に、直列に接続されている。
【００４３】
図３の（ａ）は、図２の（ｂ）に示されている熱電変換素子４１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３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３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は基板４２、４３の導電層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４１は外部からの廃熱を直流電力へ変換する。
【００４４】
図３の（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、熱電変換素子４１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（ｂ）を参照するに、熱電変換素子４１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３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４１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３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３の（ｂ）、（ｃ）をさらに参照するに、熱電変換素子４１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３の（ｃ）に示されている一点鎖線ＣＶに沿って変位する。
【００４５】
−光発電部−
【００４６】
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。
【００４７】
図４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４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４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４の（ａ）、（ｂ）をさらに参照するに、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。
【００４８】
−振動発電部−
【００４９】
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。
【００５０】
図５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５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。
【００５１】
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５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５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。
【００５２】
図５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５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５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５の（ｂ）、（ｃ）をさらに参照するに、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。
【００５３】
［動作制御部］
【００５４】
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。
【００５５】
図６は、画像形成装置１００の機能ブロック図である。図６を参照するに、動作制御部８０はファームウェアに従い、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。
【００５６】
図７は、画像形成装置１００の状態遷移図である。図７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。
【００５７】
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、印刷の完了、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、新たな印刷の要求ＪＢＲが生じたときには継続される。待機モードＷＴＧは、印刷の要求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、印刷の要求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。
【００５８】
動作制御部８０はさらに、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。
【００５９】
［電力制御部］
【００６０】
図８は、電力制御部９０と出力部９５との機能ブロック図である。図８を参照するに、電力制御部９０は電力取出部９１と整合制御部９２とを含む。電力制御部９０はこれらの機能部９１、９２を利用して、複数の発電部４０１、６２０、５０から並列に出力される電力を制御する。なお、図８では、他の発電部４０２、６１０の図示が省略されている。
【００６１】
電力取出部９１は各発電部４０１、６２０、５０に１つずつ接続され、接続先の発電部の出力を個別に調節する。具体的には、電力取出部９１はそれぞれ、測定部９１１と調節部９１２とを１つずつ含む。測定部９１１は発電部４０１、…、５０の１つに接続され、接続先の発電部の出力電圧と出力電流とを測定して、その結果を整合制御部９２へ渡す。調節部９１２は、たとえばスイッチングコンバータを内蔵している。調節部９１２はそれを利用して、測定部９１１が接続された発電部の出力電圧または出力電流を調節することにより、その発電部の出力電圧を所定値に一致させる。調節部９１２は特にその所定値を、整合制御部９２から受信される出力電圧の目標値に整合させる。
【００６２】
整合制御部９２は、各測定部９１１によって測定された値に基づいて、制御対象の発電部４０１、…、５０のすべてが共有すべき出力電圧の目標値を決定し、その目標値を各調節部９１２へ指示する。
【００６３】
具体的には、整合制御部９２はまず、各測定部９１１から、その接続先の発電部の出力電圧と出力電流との測定値を受信し、それらの値からその発電部の電力−電圧特性、特にその最大電力点を算定する。その算定には周知の方法が利用可能である。たとえば、その算定に「山登り法」が利用される場合、整合制御部９２は、各調節部９１２には発電部の出力電圧を少しずつ変化させ、各測定部９１１にはその変化の度にその発電部の出力電圧と出力電流との測定を反復させる。整合制御部９２はさらに、それらの測定値から各発電部の出力電力の増減を求め、その電力が増えるようにその発電部の出力電圧の変分を決めて、その発電部に接続された調節部９１２にその変分を指示する。以上の操作を、各発電部の出力電力が増えなくなるまで整合制御部９２が繰り返すことにより、その発電部の最大電力点が求まる。
【００６４】
整合制御部９２は、すべての発電部について電力−電圧特性を算定した後、それらの特性に基づいて出力電圧の目標値を決定する。整合制御部９２は特に、それらの特性が示す最大電力点の分布に合わせて、目標値を決定する際に用いるべき演算を次のように選択する：（１）その分布が第１の範囲内（以下、「簡易設定域」という。）に収まる場合、整合制御部９２はその分布の代表値（具体的には、平均値、中間値、または最頻値）を算出して、その値を目標値として決定する；（２）その分布が簡易設定域を超えて第２の範囲内（以下、「詳細設定域」という。）にまで拡がる場合、整合制御部９２はすべての発電部にわたって電力−電圧特性を合算してそれらの発電部全体の電力−電圧特性を求め、その全体の特性が示す最大電力点での電圧値を目標値として決定する。整合制御部９２が目標値を決定する処理の詳細については後述する。
【００６５】
最大電力点が詳細設定域よりも外に位置する発電部が存在する場合、整合制御部９２はその発電部の電力−電圧特性を上記の演算（１）、（２）の対象から除外する。整合制御部９２はさらに、その発電部を電力制御の対象からも除外する。具体的には、整合制御部９２は、その発電部に接続された電力取出部９１にその発電部の出力を遮断させる。
【００６６】
［出力部］
【００６７】
図８を参照するに、出力部９５は、定電圧回路９６、二次電池９７、スイッチ９８、および出力ポート９９を含む。これらの機能部９６−９９を利用して出力部９５は、各発電部４０１、…、６０２から出力された電力を蓄え、または、操作部７０、動作制御部８０、電力制御部９０等の他の機能部へ出力する。
【００６８】
定電圧回路９６は電力制御部９０と二次電池９７との間を接続しており、電力制御部９０から出力される電流を二次電池９７へ供給する。そのとき、定電圧回路９６は、二次電池９７に対して印加される電圧のレベルを調節して、動作制御部８０から指示された目標値に維持する。
【００６９】
二次電池９７はたとえばリチウムイオン電池であり、定電圧回路９６と接地導体との間に接続されている。動作制御部８０は、定電圧回路９６に対して指示すべき目標値を、二次電池９７の充電方式に従って変化させる。その充電方式は二次電池９７の種類によって決まる。たとえば二次電池９７がリチウムイオン電池である場合、動作制御部８０はその充電を定電流定電圧方式（ＣＣＣＶ方式）で行う。
【００７０】
スイッチ９８は動作制御部８０からの指示に応じて、定電圧回路９６と二次電池９７との間の接続点を出力ポート９９へ接続し、またはその接続点を出力ポート９９から切断する。動作制御部８０はたとえば、スリープモードまたは停電時、スイッチ９８に定電圧回路９６と二次電池９７とを出力ポート９９へ接続させる。これにより、発電部４０１、…、６０２が創り出した電力、および二次電池９７が蓄えている電力が出力ポート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。
【００７１】
［出力電圧の目標値の決定］
【００７２】
−発電部の最大電力点の分布が簡易設定域内に収まる場合−
【００７３】
図９は、３つの発電部４０１、４０２、６１０のそれぞれと、それらの全体との電力−電圧特性曲線を示すグラフである。図９を参照するに、細い実線のグラフＧＲ１は第１熱発電部４０１の電力−電圧特性曲線を示し、粗い破線のグラフＧＲ２は第２熱発電部４０２のものを示し、細かい破線のグラフＧＲ３は第１振動発電部６１０のものを示し、太い実線のグラフＧＲＴは、それらの特性曲線すべての合算を示す。以下、説明の便宜上、これら３つの発電部４０１、４０２、６１０が、画像形成装置１００に搭載された発電部のすべてである場合を想定する。
【００７４】
図９には簡易設定域ＲＧ１が示されている。簡易設定域ＲＧ１は、すべての発電部４０１、４０２、６１０の出力電圧が共通に取り得る範囲の中に、予め静的に設定された１つの区間であり、その幅が次の条件を満たすように決定されている：「すべての発電部の最大電力点での出力電圧が簡易設定域に属する場合、それらの出力電圧の代表値（平均値等）にすべての発電部の出力電圧が揃えられれば、発電部全体で合算された出力電力はその全体の最大電力点での値に十分に近い、すなわち、その値との差が許容範囲内である。」
【００７５】
簡易設定域はたとえば、すべての発電部の最大電力点が簡易設定域の中に位置するときに次の条件が満たされるように設定される：（Ａ）簡易設定域の幅は、発電部の電力−電圧特性曲線の半値全幅を代表する値に等しい；（Ｂ）最大電力点での出力電力の半分を発電部全体で合算した値が、いずれの発電部の最大電力点での出力電力をも実質上、すなわち許容範囲を超えては、下回らない。条件（Ａ）が満たされていれば、発電部の最大電力点が簡易設定域の中に位置する限り、その発電部の出力電力は実質上、出力電圧が簡易設定域に属するいずれの値であっても、最大電力点での値の半分を下回らない。さらに、条件（Ｂ）が満たされていれば、すべての発電部の出力電圧が簡易設定域内のいずれの値に揃えられても、発電部全体で合算された出力電力は実質上、いずれの発電部の最大電力点での出力電力をも下回らない。したがって、すべての発電部の出力電圧が最大電力点での出力電圧の代表値に揃えられた場合、発電部全体の出力電力がその全体の最大電力点での値に十分に近いと、期待することができる。少なくとも、その全体の出力電力は、発電部の中で最大の電力を出力するもののみから取り出される電力を下回らない。
【００７６】
図９に示されている例では、第１熱発電部４０１の最大電力点ＰＫ１、第２熱発電部４０２の最大電力点ＰＫ２、および第１振動発電部６１０の最大電力点ＰＫ３のいずれにおける電圧も簡易設定域ＲＧ１に属する。この場合、整合制御部９２はこれらの最大電力点での電圧の代表値ＶＡＶを算定して、出力電圧の目標値として決定する。発電部全体の電力−電圧特性曲線ＧＲＴから読み取れるとおり、すべての発電部４０１、…、６１０の出力電圧が代表値ＶＡＶに揃えられた場合、発電部全体での出力電力の合計ＰＡは、それら全体の最大電力点ＰＫＴでの値ＰＴに十分に近い。すなわち、すべての発電部４０１、…、６１０の出力電圧を各発電部の最大電力点での出力電圧の代表値ＶＡＶに揃えさえすれば、発電部全体から取り出し得る最大の電力ＰＴに十分に近い電力ＰＡをその全体から取り出すことができる。
【００７７】
こうして、すべての発電部の最大電力点が簡易設定域の中に位置する場合、整合制御部９２は各最大電力点での出力電圧の代表値を出力電圧の目標値として決定する。その結果、発電部全体から取り出し可能な電力を増大させることができる。
【００７８】
−発電部の最大電力点の分布が詳細設定域内にまで拡がる場合−
【００７９】
図１０は、４つの発電部４０１、４０２、５０、６１０のそれぞれと、それらの全体との電力−電圧特性曲線を示すグラフである。図１０を参照するに、細い実線のグラフＧＲ１は第１熱発電部４０１の電力−電圧特性曲線を示し、粗い破線のグラフＧＲ２は第２熱発電部４０２のものを示し、細かい破線のグラフＧＲ３は第１振動発電部６１０のものを示し、一点鎖線のグラフＧＲ４は光発電部５０のものを示し、太い実線のグラフＧＲＴは、それらの特性曲線すべての合算を示す。以下、説明の便宜上、これら４つの発電部４０１、…、６１０が、画像形成装置１００に搭載された発電部のすべてである場合を想定する。
【００８０】
図１０には、簡易設定域ＲＧ１に加え、詳細設定域ＲＧ２が示されている。詳細設定域ＲＧ２は、すべての発電部４０１、…、６１０の出力電圧が共通に取り得る範囲の中に、予め静的に設定された１つの区間であり、下限が簡易設定域ＲＧ１の下限と等しく、上限が実質上、すべての発電部に対して設定可能な出力電圧の上限に等しい。
【００８１】
図１０に示されている例では、第１熱発電部４０１の最大電力点ＰＫ１、第２熱発電部４０２の最大電力点ＰＫ２、および第１振動発電部６１０の最大電力点ＰＫ３における電圧は簡易設定域ＲＧ１に属する一方、光発電部５０の最大電力点ＰＫ４における電圧は簡易設定域ＲＧ１の上限を超えて、詳細設定域ＲＧ２内に位置する。この場合、整合制御部９２はまず、４つの発電部４０１、…、６１０の全体で電力−電圧特性曲線ＧＲ１、…、ＧＲ４を合算して、発電部全体の電力−電圧特性曲線ＧＲＴを求める。図１０を参照するに、各発電部単独の特性曲線ＧＲ１、…、ＧＲ４が重なる領域では発電部全体の特性曲線ＧＲＴが太い実線で表され、それ以外の領域ではその特性曲線ＧＲＴが光発電部５０の特性曲線ＧＲ４と一致する。整合制御部９２は次に、発電部全体の特性曲線ＧＲＴの形状から最大電力点ＰＫＴを特定する。図１０の例では、その特性曲線ＧＲＴが、各発電部単独の特性曲線ＧＲ１、…、ＧＲ４が重なる領域内の点ＰＫＴと、光発電部５０の最大電力点ＰＫ４とにピークを持つ。整合制御部９２はそれらのピークＰＫＴ、ＰＫ４の間で電力の大きさを比較して、最大の電力を示すピークＰＫＴを発電部全体の最大電力点として特定する。
【００８２】
こうして、一部の発電部の最大電力点が簡易設定域を超えて詳細設定域内に位置する場合、整合制御部９２は、発電部全体の特性曲線ＧＲＴの実際の形状からその全体の最大電力点ＰＫＴでの電圧を特定し、出力電圧の目標値として決定する。その結果、発電部全体から取り出し可能な電力を増大させることができる。
【００８３】
図９に示されているように、発電部の最大電力点の分布が簡易設定域内に収まっている間、整合制御部９２は各最大電力点での出力電圧の代表値を出力電圧の目標値として決定する。一方、図１０に示されているように、その分布が簡易設定域を超えて詳細設定域内にまで拡がった場合に初めて、整合制御部９２は各発電部の電力−電圧特性曲線を合算して発電部全体の電力−電圧特性曲線の詳細な形状を算定する。発電部の最大電力点の分布から出力電圧の代表値を算定するための演算は、各発電部の特性曲線から発電部全体のものの詳細な形状を算定するための演算よりも計算量が少ないので、整合制御部９２は、目標値の決定に要する負担と時間とをいずれも削減することができる。
【００８４】
−発電部の最大電力点の分布が詳細設定域の外にまで拡がる場合−
【００８５】
図１１は、４つの発電部４０１、４０２、５０、６１０のそれぞれと、それらの全体との電力−電圧特性曲線を示すグラフである。図１１に示されているグラフは、図１０に示されているものとは、粗い破線のグラフＧＲ２のピークＰＫ２が詳細設定域ＲＧ２から外れている点で異なる。これは、排紙トレイ３８上のシートＳＨ３の温度が降下した等、環境温度の変動に伴って第２熱発電部４０２の最大電力点ＰＫ２が、図１１に示されている矢印ＡＲ２の向きに変位して、その点での出力電圧が詳細設定域ＲＧ２の下限を下回ったことによる。この場合、発電部全体の電力−電圧特性曲線ＧＲＴは、図１１に示されている矢印ＡＲ２の向きに変形する。
【００８６】
図１１を参照するに、第２熱発電部４０２の最大電力点ＰＫ２での出力電力は、他の発電部４０１、６１０の最大電力点ＰＫ１、ＰＫ３での値よりもかなり小さい。たとえば、簡易設定域ＲＧ１の幅が、その中に最大電力点を持つ発電部の電力−電圧特性曲線の半値全幅から決められている場合、詳細設定域ＲＧ２の下限を下回る最大電力点での出力電力は一般に、簡易設定域ＲＧ１の中に位置する最大電力点での値の半分よりも小さい。したがって、発電部全体から取り出し得る電力の中で、第２熱発電部４０２、すなわち、最大電力点が詳細設定域ＲＧ２の下限を下回る発電部からのものが占める割合は一般に、無視されてもよい程度に低い。図１１の例では、発電部全体の電力−電圧特性曲線ＧＲＴは、その中に第２熱発電部４０２の電力−電圧特性曲線ＧＲ２が合算されていてもいなくても、実質的に同じ形状であり、特に、最大電力点ＰＫＴの位置が変わらない。
【００８７】
図１１に示されている第２熱発電部４０２の最大電力点ＰＫ２のように、一部の発電部の最大電力点が詳細設定域から外れている場合、整合制御部９２は、出力電圧の目標値を決定するための演算の対象から、その一部の発電部の電力−電圧特性曲線を除外する。これにより、整合制御部９２は、目標値の正確性を損なうことなく、目標値の決定に要する負担と時間とをいずれも削減することができる。
【００８８】
［電力制御部による処理の流れ］
【００８９】
図１２は、電力制御部９０による発電部４０１、…、６０２に対する電力制御のフローチャートである。この制御は、各発電部４０１、…、６０２に接続された電力取出部９１内の測定部９１１がその接続先の発電部の出力電圧と出力電流とを測定する度に開始される。
【００９０】
ステップＳ１２０１では、整合制御部９２が各発電部の最大電力点を算定する。具体的には、整合制御部９２はまず、各発電部４０１、…、６０２に接続された測定部９１１から、その接続先の発電部の出力電圧と出力電流との測定値を受信する。整合制御部９２は次に、受信された測定値から各発電部の電力−電圧特性を計算し、たとえば山登り法等を用いてその最大電力点を算定する。その後、処理はステップＳ１２０２へ進む。
【００９１】
ステップＳ１２０２では、整合制御部９２は、ステップＳ１２０１で算定された最大電力点のうち、演算の対象とされているものの分布が簡易設定域内に収まるか否かを判断する。その分布が簡易設定域内に収まる場合、処理はステップＳ１２０３へ進み、その分布が簡易設定域を超えている場合、処理はステップＳ１２０４へ進む。
【００９２】
ステップＳ１２０３では、最大電力点の分布が簡易設定域内に収まる。したがって、整合制御部９２はその分布の代表値、具体的には、平均値、中間値、または最頻値を算出してその値を、すべての発電部４０１、…、６０２が共有すべき出力電圧の目標値として決定する。その後、処理はステップＳ１２０８へ進む。
【００９３】
ステップＳ１２０４では、最大電力点の分布が簡易設定域を超えている。整合制御部９２は、簡易設定域を超えた最大電力点のすべてが詳細設定域の中に位置するか否かを判断する。それらの最大電力点のすべてが詳細設定域の中に位置する場合、処理はステップＳ１２０５へ進み、いずれかの最大電力点が詳細設定域をも超えている場合、処理はステップＳ１２０７へ進む。
【００９４】
ステップＳ１２０５では、最大電力点の分布が、簡易設定域を超えてはいるが、詳細設定域内には収まっている。したがって、整合制御部９２は、ステップＳ１２０１で計算された発電部の電力−電圧特性曲線のうち、演算の対象とされているものをすべて合算して、発電部全体の電力−電圧特性曲線を求める。その後、処理はステップＳ１２０６へ進む。
【００９５】
ステップＳ１２０６では、整合制御部９２は、発電部全体の電力−電圧特性曲線の形状を調べて発電部全体の最大電力点を特定し、その点での電圧を出力電圧の目標値に選ぶ。その後、処理はステップＳ１２０８へ進む。
【００９６】
ステップＳ１２０７では、最大電力点が詳細設定域よりも外に位置する発電部が存在する。したがって、整合制御部９２は、その発電部の電力−電圧特性曲線を表す測定値を演算の対象から除外する。その後、処理は、残りの発電部の電力−電圧特性曲線を表す測定値のみを利用して、ステップＳ１２０２から繰り返される。
【００９７】
ステップＳ１２０８では、整合制御部９２が、決定された出力電圧の目標値を、各発電部に接続された調節部９１２へ指示する。その指示に応じて、調節部９１２は接続先の発電部の出力電圧または出力電流を調節して、その発電部の出力電圧を、指示された目標値に一致させる。その後、処理は終了する。
【００９８】
電力制御部９０は、測定部９１１に発電部の出力の測定を、周期的に、または、発電部の温度変動等、発電部の動作に影響を与える環境条件の変動が検出される度に繰り返させる。その測定の度に上記の動作を繰り返すことで、電力制御部９０は、発電部の環境条件の変動にかかわらず、発電部の全体から安定的に、多くの電力を取り出すことができる。
【００９９】
［本発明の実施形態の利点］
【０１００】
本発明の上記の実施形態による電力制御部９０は、以下の例で見るように、すべての発電部に対して個別にＭＰＰＴ制御を行うものよりも、出力部に備えさせるべき定電圧回路の数が少ない。また、上記の実施形態による電力制御部９０は、複数の発電部のうち、最大電力点での電圧が最も高い、またはその点での電力量が最も大きいもののみから電力を取り出すものよりも、取り出し可能な電力量が大きい。
【０１０１】
図１３の（ａ）は、本発明の上記の実施形態による電力制御部９０と出力部９５とのブロック図であり、（ｂ）は、各発電部に異なる定電圧回路を接続する電力制御部と出力部とのブロック図であり、（ｃ）は、いずれかの発電部を出力部に選択的に接続する電力制御部と出力部とのブロック図である。以下、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示されている電力制御部と出力部とをそれぞれ、タイプ（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）と呼ぶ。図１３を参照するに、いずれのタイプも、２つの熱発電部４０１、４０２の創り出す電力を使って二次電池９７を充電する。以下、説明の便宜上、これらの熱発電部４０１、４０２が、画像形成装置１００に搭載された発電部のすべてである場合を想定する。
【０１０２】
図１３の（ａ）を参照するに、タイプ（Ｉ）の電力制御部９０は上記のものと同様に、熱発電部４０１、４０２に対する電力制御を次のように行う：まず、各電力取出部９１に、接続先の熱発電部４０１、４０２の出力電圧と出力電流とを測定させる。次に、整合制御部９２に、それらの測定値から各熱発電部４０１、４０２の電力−電圧特性曲線を算定させる。続いて、整合制御部９２に、算定された特性曲線の示す最大電力点での電圧の分布に応じて、その分布の代表値、または、発電部全体での電力−電圧特性曲線の合算から得られる最大電力点での電圧を特定させて、特定された値を、熱発電部４０１、４０２の両方が共有すべき出力電圧の目標値として決定させる。その後、各電力取出部９１に、接続先の発電部４０１、４０２の出力電圧または出力電流を調節させることにより、その発電部の出力電圧を目標値に一致させる。その後、単一の定電圧回路９６に、その目標値の電圧を二次電池９７の充電電圧へ変換させる。
【０１０３】
図１３の（ｂ）を参照するに、タイプ（ＩＩ）はタイプ（Ｉ）とは異なり、出力部９５２の備える定電圧回路９６が熱発電部４０１、４０２と同数である。タイプ（ＩＩ）の電力制御部９０２と出力部９５２とは、熱発電部４０１、４０２に対する電力制御を次のように行う：まず、電力制御部９０２が、各電力取出部９１に、接続先の熱発電部４０１、４０２に対するＭＰＰＴ制御を個別に行わせて、各発電部の出力電圧を最大電力点での値に調節させる。次に、出力部９５２が、各電力取出部９１へ個別に接続された異なる定電圧回路９６に、接続先の発電部の出力電圧を二次電池９７の充電電圧へ変換させる。
【０１０４】
図１３の（ｃ）を参照するに、タイプ（ＩＩＩ）はタイプ（Ｉ）とは異なり、選択部ＳＥＬが熱発電部４０１、４０２のいずれかを選択して共通の定電圧回路９６へ接続する。タイプ（ＩＩＩ）の電力制御部９０３は、熱発電部４０１、４０２に対する電力制御を次のように行う：まず、各電力取出部９１に、接続先の熱発電部４０１、４０２に対するＭＰＰＴ制御を個別に行わせて、各発電部の出力電圧を最大電力点での値に調節させる。次に、選択部ＳＥＬに、熱発電部４０１、４０２の出力する電力量を比較させて、より大きい電力量を出力する方を単一の定電圧回路９６へ接続させる。その後、その定電圧回路９６に、接続先の発電部の出力電圧を二次電池９７の充電電圧へ変換させる。
【０１０５】
一例として、図１３に示されている熱発電部４０１、４０２それぞれの感知する温度差が５０℃、３０℃である場合を想定する。図１４の（ａ）は、その場合における各熱発電部４０１、４０２とそれらの全体との電力−電圧特性曲線を示すグラフである。図１４の（ａ）を参照するに、細い実線のグラフＧＲ１は第１熱発電部４０１の電力−電圧特性曲線を示し、粗い破線のグラフＧＲ２は第２熱発電部４０２のものを示し、太い実線のグラフＧＲＴはそれら両方の特性曲線ＧＲ１、ＧＲ２の合算を示す。図１４の（ｂ）は、（ａ）に示されている各特性曲線ＧＲ１、ＧＲ２、ＧＲＴの最大電力点ＰＫ１、ＰＫ２、ＰＫＴでの電圧値と電力量とを示す表である。
【０１０６】
図１４の（ｃ）は、（ａ）、（ｂ）に示されている電力−電圧特性を示す熱発電部４０１、４０２からタイプ（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）それぞれが取り出す電力量と、それらの間の比とを示す表である。タイプ（Ｉ）は、各熱発電部４０１、４０２の出力電圧を発電部全体の最大電力点での電圧に実質的に一致させる。したがって、タイプ（Ｉ）の取り出す電力量は発電部全体の最大電力点での値３１５［ｍＷ］に等しい。タイプ（ＩＩ）は、各熱発電部４０１、４０２の出力電圧をそれぞれの最大電力点での電圧に一致させる。したがって、タイプ（ＩＩ）の取り出す電力量は、各熱発電部の最大電力点での値の和２４５＋９０．０＝３３５［ｍＷ］に等しい。タイプ（ＩＩＩ）は、熱発電部４０１、４０２の最大電力点での電力量のうち、いずれか大きい方を取り出す。したがって、タイプ（ＩＩＩ）の取り出す電力量は、第２熱発電部４０２の最大電力点での値２４５［ｍＷ］に等しい。
【０１０７】
タイプ（Ｉ）の取り出す電力量は、タイプ（ＩＩ）の値には及ばないものの、その９０％程度までには達しうる。この程度の電力量の差であれば、単一の定電圧回路をすべての発電部で共用することによる出力部の簡素化の方が有利である。さらに、タイプ（ＩＩＩ）の取り出す電力量はタイプ（ＩＩ）の値の７０％程度までにしか達しない。すなわち、タイプ（Ｉ）、すなわち本発明の実施形態による電力制御部９０は、タイプ（ＩＩＩ）よりも多くの電力量を取り出すことができる。
【０１０８】
以上のとおり、本発明の実施形態による画像形成装置１００は、電力制御部９０にすべての発電部４０１、…、６０２の出力電圧を同じ目標値に一致させるので、出力部９５に単一の定電圧回路９６だけですべての発電部の出力電力を蓄積させ、または出力させることができる。この画像形成装置１００はさらに、その目標値をすべての発電部の電力−電圧特性に基づいて、特に発電部全体の最大電力点での電圧値に決定する。その結果、発電部の全体から出力部へ出力される電力量の総和が、出力部への出力電圧をいずれかの発電部単独の電力−電圧特性に基づいて決定した場合の電力量よりも増大可能である。こうして、この画像形成装置１００は、電力制御部９０と出力部９５との構成の規模を拡大することなく、発電部４０１、…、６０２の全体から取り出し可能な電力量を増大させることができる。
【０１０９】
［変形例］
【０１１０】
（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、シート上のトナー像を熱定着させる機種であれば、いずれでもよい。
【０１１１】
（B）給送部１０が扱うシートの材質は紙である。その他に、ＯＨＰフィルムのように、その材質が樹脂であってもよい。給送部１０はまた、収容トレイを複数備えていてもよく、それらに、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ｂ４等、異なるサイズのシートを収容してもよい。給送部１０はさらに、両面印刷のための機構を含んでいてもよい。
【０１１２】
（C）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。
【０１１３】
（D）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、２の（ａ）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６０１、６０２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。
【０１１４】
（E）図３−５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（ｂ）に示されているもの４１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、図２の（ａ）に示されているもの４０１、４０２のように、複数個の熱電変換素子４１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３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３−５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。
【０１１５】
（F）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。
【０１１６】
（G）動作制御部８０は操作部７０に、ネットワークから画像データＩＭＧを受信させる。その他に、画像形成装置１００がスキャナーまたはカメラを搭載しており、動作制御部８０がそれらから画像データを取得してもよい。画像形成装置１００がさらに、ＵＳＢポート、メモリカードスロット等の映像入力端子を備えており、動作制御部８０がそれを通して外部の電子機器から画像データを取得してもよい。
【０１１７】
（H）電力制御部９０では整合制御部９２が山登り法を用いて、各発電部４０１、…、６０２の電力−電圧特性曲線、特に最大電力点を算定する。その他に、整合制御部が特性曲線と最大電力点との算定に「電圧追従法」を利用してもよい。具体的には、整合制御部は、図３−５に示されているような各発電部の特性曲線を表す数表または数式を予め記憶しておき、その数表または数式を利用して各測定部９１１の測定値から各発電部の最大電力点での電圧値または電流値を算定してもよい。たとえば、整合制御部は、熱発電部４０１、４０２の電力−電圧特性曲線が放物線であることに基づいて、熱発電部４０１、４０２の開放電圧の５０％を最大電力点での電圧とみなしてもよい。整合制御部はまた、太陽電池の典型的な特性曲線に基づいて、光発電部５０の開放電圧の８０％を最大電力点での電圧とみなしてもよい。整合制御部はその他に、発電部の出力電圧を特定のレベルに維持したときに測定部９１１が測定したその発電部の出力電流量と、その発電部の特性曲線を表す数表または数式とから、その発電部の最大電力点を算定してもよい。整合制御部はさらに、発電部の特性曲線を表す数表または数式を利用して、測定部９１１の測定値からその発電部の特性曲線の形状を推定してもよい。
【０１１８】
（I）整合制御部９０は、調節部９１２に対して指示すべき出力電圧の目標値として、発電部全体の最大電力点での電圧と実質的に等しい値を決定する。しかし、その目標値はその他の値であってもよい。たとえば、発電部全体の電力−電圧特性曲線から、発電部全体の最大電力点での電力量に対して、９０％等、所望の割合以上の電力量、または、出力部の負荷が得られる電圧の範囲が求められ、その範囲の中から目標値が選択されてもよい。
【０１１９】
（J）図９、１０に示されている簡易設定域ＲＧ１と詳細設定域ＲＧ２とは、発電部の最大電力点での電圧に対して設定される。その他に、簡易設定域と詳細設定域とが、発電部の開放電圧等、特定の電力量または出力電流量が得られる出力電圧に対して設定されてもよい。また、簡易設定域の幅は、発電部の電力−電圧特性曲線の半値全幅の他に、最大電力点での電力量に対して、５０％とは別の割合以上の電力量が得られる範囲の幅に設定されてもよい。さらに、整合制御部は常に、簡易設定域の中に位置する発電部の最大電力点での電圧の代表値と、詳細設定域の中に最大電力点を持つ発電部の全体の最大電力点での電圧値とのいずれかのみを、出力電圧の目標値として決定してもよい。
【０１２０】
（K）動作制御部８０は画像形成装置１００の動作モードを、図７に示されている稼動モードＲＮＧ、待機モードＷＴＧ、およびスリープモードＳＬＰの３種類の間で切り替える。整合制御部９２はそれらの動作モードに応じて、電力を取り出すべき発電部の種類を分けてもよい。これにより、各動作モードにおいて、不十分な電力しか取り出せないことが明らかな発電部が存在する場合、それに接続された電力取出部９１を停止させて、その消費電力を削減することができる。
【０１２１】
図１５は、図７に示されている動作モードのそれぞれにおいて、各発電部が出力部に接続されるべきか否かを示す表である。図１５を参照するに、丸印は、出力部に接続されるべき発電部を示し、バツ印は、出力部に接続されるべきではない発電部を示す。図１５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ＳＬＰでは光発電部５０以外は出力部９５に接続されるべきではなく、稼動モードＲＮＧではすべての発電部が出力部９５に接続されるべきであり、待機モードＷＴＧでは第１熱発電部４０１と光発電部５０とが出力部９５に接続されるべきである。
【０１２２】
図１５の表の規定は、各動作モードにおける発電部の動作可能性に基づく。スリープモードＳＬＰ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ＲＮＧでは、給送部１０、作像部２０、定着部３０のいずれもが駆動しているので、第１熱発電部４０１、第２熱発電部４０２、振動発電部６１０、６２０はいずれも発電可能である。待機モードＷＴＧ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。
【０１２３】
整合制御部９２は動作制御部８０から、現時点での動作モードの種類を表す環境変数の値を定期的に取得して、その値から、動作モードがそれまでのものから変更されているか否かを判断する。動作モードが変更されていた場合、整合制御部９２は変更後の動作モードにおいて出力部９５に接続すべき発電部を図１５の表から特定し、特定された発電部のみを出力部９５に接続する。具体的には、整合制御部９２は、スリープモードＳＬＰでは、第１熱発電部４０１、第２熱発電部４０２、振動発電部６１０、６２０をいずれも出力部９５から遮断し、光発電部５０のみを出力部９５に接続する。稼動モードＲＮＧでは、整合制御部９２は、すべての発電部４０１、…、６２０を出力部９５に接続する。待機モードＷＴＧでは、整合制御部９２は、第１熱発電部４０１と光発電部５０とを出力部９５に接続し、第２熱発電部４０２と振動発電部６１０、６２０とを出力部９５から遮断する。こうして、整合制御部９２に、各動作モードにおいて十分な動作が可能な発電部のみを出力部９５に接続させることができる。
【０１２４】
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種類との間で切り替えてもよい。その場合、図１５の表には、それら追加機能の動作モード別に、各発電部が出力部に接続されるべきか否かを示す項目が追加される。
【０１２５】
また、整合制御部９２は、午前、午後、夜間等、時間帯別に、各発電部が出力部に接続されるべきか否かを示す表に基づいて、各発電部と出力部との間の接続を制御してもよい。たとえば、整合制御部９２は光発電部を、外光量が多い日中は出力部に接続し、少ない夜間は出力部から遮断してもよい。
【０１２６】
（L）出力部９５は、各発電部４０１、…、６２０から出力された電力を、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。また、各発電部からの出力電力が十分に高い場合、出力部９５が省略され、電力制御部９０の出力が直に負荷へ供給されてもよい。この場合、電力制御部９０は、発電部全体から取り出すべき電力量を、その全体の最大電力点での値に代えて、供給先の負荷が必要とする所定値に設定してもよい。
【０１２７】
（M）二次電池９７は、リチウムイオン電池の他に、ニッケル−カドミウム二次電池またはニッケル−水素二次電池であってもよい。その場合、動作制御部８０はそれらの二次電池の充電を定電流方式で行う。
【０１２８】
（N）画像形成装置１００は、熱発電部４０１、４０２、光発電部５０、振動発電部６１０、６２０を連系させて、共通の二次電池９７の充電等に利用する。個々の発電部だけでは、発電量が不十分であっても、または環境条件の変動に対して動作が不安定であっても、画像形成装置１００はそれらを連系させることにより、十分に大きな電力量の供給を、環境条件の変動にかかわらず、十分に安定に維持することができる。
【０１２９】
このように複数の発電部を連系させるシステムは、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、上記の電力制御部９０と同様な電力制御装置を複数の発電部の出力制御に利用することは、それらの発電部の創り出す電力の利用効率をさらに向上させるのに有効である。
【０１３０】
図１６の（ａ）は、複数の発電装置を環境発電に利用する冷蔵庫の斜視図である。図１６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、制御装置３０４、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解釈して制御装置３０４へ伝えると共に、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。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からの設定情報に従って圧縮機３０１を制御する。制御装置３０４は電力制御装置と二次電池とを内蔵している。電力制御装置は、各発電部３０２、３１２、３２２から出力される電力を二次電池に蓄積させる。二次電池はその電力を、制御装置３０４、送風機３０５、庫内灯等の負荷へ供給する。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。
【０１３１】
図１６の（ｂ）は、複数の発電装置を環境発電に利用する自動車の斜視図である。図１６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、電力制御装置と二次電池とを内蔵している。電力制御装置は、各発電部７０１、７１１、７２１から出力される電力を二次電池に蓄積させる。二次電池はその電力を他のＥＣＵ等、車載電子機器へ供給する。
【０１３２】
図１６に示されているいずれのシステムにおいても、電力制御装置は、すべての発電装置３０２、３１２、３２２、または７０１、７１１、７２１の電力−電圧特性に基づいて発電装置全体の最大電力点を特定し、その点での電圧を、すべての発電装置に共通する出力電圧の目標値として決定する。これにより、すべての発電装置の出力電圧がその目標値に揃うので、電力制御装置は単一の定電圧回路を利用して、その目標値の出力電圧を、二次電池の充電に必要な電圧へ変換することができる。また、その目標値は発電装置全体の最大電力点での値であるので、電力制御装置は、発電装置の全体から多くの電力量を取り出すことができる。
【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。それらのシステムが複数の発電装置を利用する場合、発明による電力制御装置は、上記の実施形態によるものと同様に有効である。すなわち、この電力制御装置は、その構成の規模を拡大することなく、複数の発電装置の全体から多くの電力量を取り出してシステムに利用させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明は、発電装置から出力される電力の制御技術に関し、上記のとおり、複数の発電装置それぞれの電力−電圧特性に基づいて、それらの発電装置に共通する出力電圧の目標値を決定する。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】
【０１３５】
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
９１      電力取出部
９１１    測定部
９１２    調節部
９２      整合制御部
９５      出力部
９６      定電圧回路
９７      二次電池
９８      スイッチ
９９      出力ポート
【図１】
0006020480.tif 000002
【図２】
0006020480.tif 000003
【図３】
0006020480.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0006020480.tif 000007
【図７】
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【図８】
0006020480.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006020480.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0006020480.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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