(57)【要約】【課題】負荷が発生させる環境エネルギーから回生される電力を無駄なく利用して省エネルギー性を向上させる。【解決手段】画像形成装置１は、負荷８０ａが発生させる環境エネルギーから変換された回生電力を供給する熱電変換部４１及び電力回生部７３と、回生電力量を検知する素子出力検知部２５と、外部電源を供給する負荷供給部７１と、検知された回生電力量に応じて、複数の負荷８０ａ〜８０ｄの中から回生電力を供給する負荷と、外部電力を供給する負荷とを選択的に切り替える供給切替部７５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷が発生させる環境エネルギーから変換された第一電力を供給する第一電力供給源と、
前記第一電力供給源から供給される前記第一電力の量を検知する電力量検知手段と、
前記第一電力とは異なる第二電力を供給する第二電力供給源と、
検知された第一電力の量に応じて、複数の前記負荷の中から前記第一電力を供給する前記負荷と、前記第二電力を供給する前記負荷とを選択的に切り替える供給切替手段と、を備えたことを特徴とする電力回生装置。
【請求項２】
前記供給切替手段は、検知された前記第一電力の量よりも消費電力が小さい前記負荷に対して前記第一電力を供給するように切り替えることを特徴とする請求項１に記載の電力回生装置。
【請求項３】
前記電力量検知手段が検知した前記第一電力の量を監視する電力量監視手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力回生装置。
【請求項４】
前記第一電力供給源は、前記環境エネルギーを前記第一電力に変換するエネルギー変換手段と、前記第一電力を昇圧する昇圧回路と、を備えており、
前記昇圧回路に駆動電力を供給する駆動電力供給手段を備え、
前記駆動電力供給手段は、前記電力量検知手段により検知された前記第一電力の量が前記昇圧回路の駆動電力量よりも小さい場合に、前記昇圧回路に対する駆動電力の供給を停止することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の電力回生装置。
【請求項５】
前記エネルギー変換手段は熱エネルギーを前記第一電力に変換する熱電変換素子であり、
前記電力量検知手段は、前記熱電変換素子の高温側の温度と低温側の温度を検知する温度検知手段と、検知された高温側の温度と低温側の温度とから前記第一電力の量を算出する電力量算出手段と、を備えていることを特徴とする請求項４に記載の電力回生装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の電力回生装置と、前記負荷を備えて記録媒体に画像を形成する画像形成部と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力回生装置、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光、風力、圧力、熱、振動等の環境エネルギーを電気エネルギーに変換して利用する技術が広く知られている。特許文献１には、環境エネルギーを電気エネルギーに変換して負荷に供給するエネルギーハーベスティング装置が記載されている。エネルギーハーベスティング装置は、環境エネルギーを電気エネルギーに変換する電力変換素子と、電力を消費する負荷と、電力変換素子と負荷との間に配置された電力制御回路を備え、電力制御回路は、電力変換素子の出力に応じて負荷に最大電流を送るようにデューティ比を動的に調整する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電力を消費する負荷を有した各種の装置においては、負荷が発生させる熱や振動等の環境エネルギーを電気エネルギーに変換して負荷に再供給することで、省エネルギー性を向上させることができる。
しかし、負荷が発生させる環境エネルギーは必ずしも一定ではなく、環境エネルギーの変動に応じて回収される電気エネルギーの量も変動する。従って、回収された電気エネルギーが負荷の消費エネルギーに対して過小であれば負荷を駆動することができず、回収された電気エネルギーが負荷の消費エネルギーに対して過大であれば負荷を駆動できるがエネルギーの無駄が発生し、省エネルギー性が悪化するという問題がある。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、負荷が発生させる環境エネルギーから回生される電力を無駄なく利用して省エネルギー性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、負荷が発生させる環境エネルギーから変換された第一電力を供給する第一電力供給源と、前記第一電力供給源から供給される前記第一電力の量を検知する電力量検知手段と、前記第一電力とは異なる第二電力を供給する第二電力供給源と、検知された第一電力の量に応じて、複数の前記負荷の中から前記第一電力を供給する前記負荷と、前記第二電力を供給する前記負荷とを選択的に切り替える供給切替手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、負荷が発生させる環境エネルギーから回生される電力を無駄なく利用して省エネルギー性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】電力回生装置を含む画像形成装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】電力生成部及びその周辺の構成例を示す模式図である。
【図３】熱電変換部への電力供給を温度データに基づいて制御する例を示したフローチャートである。
【図４】熱電変換部への電力供給を回生電力量データに基づいて制御する例を示したフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の実施の形態を説明する。本発明は、負荷を有する装置における電力回生に関して、以下の特徴を有する。要するに、電力回生装置は、複数の負荷に供給する電源を、商用電源やバッテリ等の外部電源とするか、回生電力とするかを選択的に切り替えられる構成となっている。電力回生装置は、回生電力量が大きいときには消費電力量の大きい負荷に回生電力を供給し、回生電力量が小さいときには消費電力量の小さい負荷に回生電力を供給する。回生電力の供給先として選択されなかった負荷に対しては、外部電源を供給する。
上記記載の本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
なお、本明細書において「回生」とは、モータによる電力回生だけではなく、広く、各種の機器において生じる余剰なエネルギーを回収して電力として再利用することを包含する意味で用いる。
【０００８】
〔画像形成装置の構成例〕
図１は、電力回生装置を含む画像形成装置の構成例を示すブロック図である。
電力回生される電子機器の一例である画像形成装置１は、エンジン制御部１０、エンジン部３１、操作部３３、表示パネル３５（電力量監視手段）、電力生成部４０、及び、電源制御部７０を備える。また、電源制御部７０には、複数の負荷８０ａ〜８０ｄが接続されている。画像形成装置１は電力回生装置を含んで構成されており、電力回生装置としての機能は、主としてエンジン制御部１０、表示パネル３５、電力生成部４０、及び、電源制御部７０によって実現される。
【０００９】
＜エンジン制御部＞
エンジン制御部１０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１１、ＲＯＭ(Read Only Memory)１３、ＲＡＭ(Random Access Memory)１５、Ｉ／Ｏ(Input/Output)制御部１７を備える。
ＲＯＭ１３は、プログラムや各種データが予め記憶される不揮発性メモリである。ＲＡＭ１５は、データを一時的に記憶する揮発性メモリである。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１３に予め記憶されるプログラムに従い、ＲＡＭ１５をワークメモリとして用いて、画像形成装置１の全体の動作を制御する。
【００１０】
Ｉ／Ｏ制御部１７は、通信部１９、温度検知部２１、冷却制御部２３、及び素子出力検知部２５（電力量検知手段）を備え、エンジン制御部１０の外部に配置された外部装置とのデータの入出力を制御する。
通信部１９は、ＣＰＵ１１の命令に従って、エンジン制御部１０の外部に配置された外部装置との間の通信を制御する。
温度検知部２１は、電力生成部４０の温度検知素子５３Ｈ、５３Ｌから入力されるアナログの温度検知信号（高温側ＳＨ、低温側ＳＬ）をＡ／Ｄ変換して、温度データ（高温側ＴＨ、低温側ＴＬ）を出力する。温度データは、冷却制御部２３による冷却制御と、給電制御部７７による素子給電制御等に利用される。
冷却制御部２３は、ＣＰＵ１１の命令に従って電力生成部４０の熱電変換素子４３の発電効率が最大となるように、電力生成部４０の冷却部４７を駆動制御する。
素子出力検知部２５は回生電力量を検知する手段である。素子出力検知部２５は、電源制御部７０から出力される回生電力量を示す回生電力量信号に基づいて、又は、電力生成部４０から出力される温度検知信号に基づいて、回生電力量を検知する。例えば前者の場合、素子出力検知部２５は、回生電力の大きさを示すアナログの回生電力量信号をＡ／Ｄ変換して、熱電変換素子４３の発電出力を示す回生電力量データ（素子出力データ）を生成する。回生電力量信号は電源制御部７０の電力回生部７３から入力される。また、回生電力量データは、ＣＰＵ１１と、電源制御部７０の供給切替部７５と給電制御部７７に出力される。
【００１１】
本例において通信部１９には、エンジン部３１、操作部３３、表示パネル３５、及び外部コントローラ３７が接続されている。
エンジン部３１、操作部３３、及び表示パネル３５は、画像形成装置１を構成する。エンジン部３１は、画像データに基づいて転写紙等の記録媒体に画像を形成する画像形成部と、記録媒体の搬送を行う搬送部とを含む。操作部３３は、画像形成装置１を操作するタッチパネルや操作ボタン等の操作子を備え、操作子を介してユーザから入力された指示に基づく操作信号を出力する。表示パネル３５は、画像形成装置１の状態や設定等を表示し、或いは、素子出力検知部２５が検知した回生電力量の変化や電力回生により低減できた外部電力の消費量等を監視（モニター）するディスプレイである。
外部コントローラ３７は、画像形成装置１の外部に配置される装置であり、例えばパーソナルコンピュータが挙げられる。外部コントローラ３７は、例えば画像データと画像データの印刷情報とを含む印刷ジョブを画像形成装置１に送信する。印刷ジョブはＣＰＵ１１によって処理される。ＣＰＵ１１は、印刷情報に従った画像データの印刷処理を実行するようにエンジン部３１を駆動制御する。
【００１２】
＜電力生成部＞
電力生成部４０は、負荷８０ａ、熱電変換部４１（第一電力供給源）、冷却部４７、及び温度検知素子５３Ｈ、５３Ｌを備える。
負荷８０ａは、電源制御部７０から供給される電力を消費する手段であり、本例においては動作時に発熱を伴う発熱体である。負荷８０ａは、エンジン部３１を構成してもよいし、エンジン部３１以外の構成でもよい。また、負荷８０ａはエンジン部３１に含まれる定着ユニットや記録媒体を搬送するためのモータ等、機械的な動作を伴う発熱体でもよいし、機械的な動作を伴わずに発熱するＣＰＵ等でもよい。
熱電変換部４１は、熱電変換素子４３と昇圧回路４５を含む。
熱電変換素子４３は、少なくとも１つの負荷８０ａが駆動することにより発生させる環境エネルギー（電気以外のエネルギー、非電気エネルギー）である熱エネルギーを電気エネルギー（回生電力、第一電力）に変換する素子（エネルギー変換手段）である。代表的な熱電変換素子４３としては、温度差を与えると起電力を生じるゼーベック効果を利用した素子が挙げられる。なお、熱電変換素子４３として、ゼーベック効果以外を利用した熱電変換デバイスを用いてもよい。ゼーベック効果を利用した熱電変換素子４３は、ホット面とコールド面を備えており、コールド面をホット面よりも低温に保つことで、ホット面の温度とコールド面の温度との温度差に応じた起電力を発生する。熱電変換素子４３のホット面は、負荷８０ａに対して熱的に接触される。また、熱電変換素子４３のコールド面は、冷却部４７により冷却される。
昇圧回路４５は、熱電変換素子４３から発生する０．５Ｖ以下程度の低電圧の電気を蓄電や伝送等が可能となる電圧に昇圧して、電源制御部７０の電力回生部７３に伝送する回路である。昇圧回路４５の駆動には所定の電力が必要である。
【００１３】
図２は、電力生成部及びその周辺の構成例を示す模式図である。
冷却部４７は、熱源から熱を奪い放散させる放熱板４９と、放熱板４９を風により冷却する冷却ファン５１を備える。熱電変換素子４３のホット面には、熱伝導グリス等を用いて負荷８０ａが熱接触される。熱電変換素子４３のコールド面には、熱伝導グリス等を用いて放熱板４９が熱接触され、放熱板４９は冷却ファン５１により冷却される。ここで、冷却ファン５１は、冷却制御部２３により駆動制御される。冷却制御部２３は、ＣＰＵ１１からの命令に従って、熱電変換素子４３のホット面とコールド面の温度差が、熱電変換素子４３の発電効率が最大となる温度差となるようにコールド面を冷却するべく、冷却ファン５１を駆動制御する。
【００１４】
温度検知素子５３Ｈは、実質的に熱電変換素子４３のホット面側（高温側）の温度を検知する手段であり、熱電変換素子４３のホット面寄りの適所又は負荷８０ａの適所に熱伝導グリスなどを用いて熱接触される。
温度検知素子５３Ｌは、実質的に熱電変換素子４３のコールド面側（低温側）の温度を検知する手段であり、熱電変換素子４３のコールド面寄りの適所に熱伝導グリスなどを用いて熱接触されるか、又は負荷８０ａ周囲の筐体内の環境温度を測定できる位置であって、発熱源に近接しない位置に設置される。
温度検知素子５３Ｈ、５３Ｌから出力されるアナログの温度検知信号ＳＨ、ＳＬは、温度検知部２１に入力される。温度検知部２１は、温度検知信号から温度データＴＨ、ＴＬを出力する。
【００１５】
＜電源制御部＞
電源制御部７０は、負荷供給部７１（第二電力供給源）、電力回生部７３（第一電力供給源）、及び供給切替部７５（供給切替手段）を備える。また、電源制御部７０は給電制御部７７（駆動電力供給手段）を備える。
負荷供給部７１には、商用電源（ＡＣ）やバッテリ電源（ＤＣ）等の外部電源（第二電力）が供給される。負荷供給部７１は、供給された外部電源を必要に応じてＤＣに変換し、所定の電圧に変圧して供給切替部７５に出力する。
電力回生部７３は、熱電変換部４１から供給される回生電力（ＤＣ、第一電力）を所定の電圧に変圧して供給切替部７５に出力する。また電力回生部７３は、回生電力の大きさを示すアナログの回生電力量信号を、エンジン制御部１０の素子出力検知部２５に出力する。
供給切替部７５には、複数の負荷８０ａ〜８０ｄが接続されている。負荷８０ａ〜８０ｄには、エンジン部３１を構成する定着ユニットやモータ、画像形成装置１の各部を制御するＣＰＵや、給紙ユニットに配置された紙種センサ等、画像形成装置１を構成し、且つ電力を消費するあらゆるものが含まれる。供給切替部７５は、熱電変換素子４３が生成する回生電力の大きさと夫々の負荷８０ａ〜８０ｄが消費する電力の大きさに応じて、負荷８０ａ〜８０ｄの夫々に対して供給する電気を、負荷供給部７１からの電気とするか電力回生部７３からの電気とするかを切り替える。即ち、供給切替部７５は、複数の負荷８０ａ〜８０ｄの中から回生電力を供給する負荷と、外部電源を供給する負荷とを選択的に切り替える。
給電制御部７７は、昇圧回路４５に駆動電力として外部電源を供給する。給電制御部７７は、素子出力検知部２５により検知された回生電力量が昇圧回路４５の駆動電力量よりも大きい場合に、昇圧回路４５に対して駆動電力を供給し、素子出力検知部２５により検知された回生電力量が昇圧回路４５の駆動電力量よりも小さい場合に、昇圧回路４５に対する駆動電力の供給を停止する。
【００１６】
〔温度データの利用〕
温度検知素子５３Ｈ、５３Ｌがそれぞれ出力する温度検知信号ＳＨ、ＳＬは、温度検知部２１に入力される。温度検知部２１は、アナログの各温度検知信号ＳＨ、ＳＬをＡ／Ｄ変換して温度データＴＨ、ＴＬを出力する。
温度データは、熱電変換素子４３のコールド面の冷却制御に利用される。即ち、ＣＰＵ１１は、温度データと負荷８０ａの動作に関わる各種のデータとに基づいて、熱電変換素子４３のホット面とコールド面の温度差が、熱電変換素子４３の発電効率が最大となる温度差となるような冷却ファン５１の駆動条件を算出する。ＣＰＵ１１は、この駆動条件に従って冷却ファン５１を駆動するように冷却制御部２３を制御する。冷却制御部２３はＣＰＵ１１の命令に従って冷却ファン５１を駆動する。
また、温度データは、給電制御部７７による熱電変換部４１に対する給電のオン／オフの制御に利用される。給電制御については、後述する。
【００１７】
〔負荷に供給する電源の切り替え〕
供給切替部７５は、素子出力検知部２５によって検知された回生電力量に応じて、複数の負荷８０ａ〜８０ｄの中から回生電力を供給する負荷を選択し、その他の負荷に対して外部電源を供給するように切り替える。具体的には、供給切替部７５は、検知された回生電力量よりも消費電力量が小さい負荷に対して回生電力を供給する。
【００１８】
画像形成装置１は、負荷８０ａが発生させる熱を熱電変換素子４３により電気エネルギーに変換しているが、負荷８０ａが冷え切った状態で画像形成装置１を利用開始する場合等、熱電変換素子４３のホット面とコールド面の温度差が変動する場合は、熱電変換素子４３が出力する電気エネルギーも変動する。そのため、本実施形態においては、素子出力検知部２５が回生電力の大きさを検知し、供給切替部７５が検知された値（素子出力データ）に応じて何れの負荷８０ａ〜８０ｄに対して回生電力を供給するかを切り替える。
【００１９】
ここで、負荷８０ａ〜８０ｄの消費電力の大きさを夫々Ｌａ〜Ｌｄとし、その大小関係が、Ｌａ＞Ｌｂ＞Ｌｃ＞Ｌｄであるとする。また、回生電力の大きさをＲとする。
Ｌｄ＞Ｒのとき、供給切替部７５は負荷８０ａ〜８０ｄに負荷供給部７１からの電力を供給し、何れの負荷にも電力回生部７３からの電力を供給せずに、蓄電する。
Ｌｃ＞Ｒ＞Ｌｄのとき、供給切替部７５は負荷８０ｄに電力回生部７３からの電力を供給し、負荷８０ａ〜８０ｃに負荷供給部７１からの電力を供給する。
Ｌｂ＞Ｒ＞Ｌｃのとき、供給切替部７５は負荷８０ｃに電力回生部７３からの電力を供給し、負荷８０ａ、８０ｂ、８０ｄに負荷供給部７１からの電力を供給する。
Ｌａ＞Ｒ＞Ｌｂのとき、供給切替部７５は負荷８０ｂに電力回生部７３からの電力を供給し、負荷８０ａ、８０ｃ、８０ｄに負荷供給部７１からの電力を供給する。
Ｒ＞Ｌａのとき、供給切替部７５は負荷８０ａに電力回生部７３からの電力を供給し、負荷８０ｂ〜８０ｄに負荷供給部７１からの電力を供給する。
このように、供給切替部７５は、回生電力の大きさに応じて負荷に供給する電力源を切り替える。特に、供給切替部７５は、検知された回生電力量よりも消費電力量が小さい負荷の中から消費電力量が最大の負荷を選択して回生電力を供給する。従って、回生電力を無駄なく利用することができ、且つ、各負荷に必要十分な電力を供給することができる。
【００２０】
〔熱電変換部に対する電力供給〕
上述の通り、熱電変換部４１を構成する昇圧回路４５は駆動電力を必要とする。熱電変換素子４３が発生させる電力よりも昇圧回路４５の消費電力の方が大きい場合は、電力を回生した場合の外部電源の消費量が、電力を回生しない場合の外部電源の消費量よりも増大するため、省エネルギー性能が悪化するという問題がある。そこで、本実施形態においては、熱電変換素子４３が発生させる電力量と昇圧回路４５の消費電力量（駆動電力量）とに基づいて、電力を回生するか否か、即ち給電制御部７７から熱電変換部４１に駆動電力を供給するか否かを切り替える。以下、給電制御部７７が熱電変換部４１に駆動電力を供給するか否かを切り替える制御例として、熱電変換素子４３の温度に基づいて制御する例と、熱電変換部４１から出力される回生電力量に基づいて制御する例を説明する。
【００２１】
＜温度データに基づく制御＞
給電制御部７７は、熱電変換部４１に対する電力供給のオン／オフを熱電変換素子４３のホット面とコールド面の温度差に基づいて制御することができる。温度データに基づく制御においては、温度検知素子５３Ｈ、５３Ｌ（温度検知手段）、ＣＰＵ１１（電力量算出手段）、及び素子出力検知部２５が、電力量検知手段としての機能を果たす。
まず、温度検知部２１は、温度検知素子５３Ｈ、５３Ｌの夫々から入力した温度検知信号ＳＨ、ＳＬから温度データＴＨ、ＴＬを出力する。ＣＰＵ１１は、温度データＴＨ、ＴＬから算出されるホット面とコールド面の温度差に基づいて熱電変換素子４３が生成する回生電力量（素子出力）を算出し、回生電力量データを、素子出力検知部２５を介して給電制御部７７に供給する。
給電制御部７７は、熱電変換部４１の消費電力量と回生電力量とを比較して、「回生電力量＜消費電力量」となる場合に熱電変換部４１への電力供給を停止し、「回生電力量＞消費電力量」となる場合に熱電変換部４１への電力供給を開始する。
【００２２】
図３は、熱電変換部への電力供給を温度データに基づいて制御する例を示したフローチャートである。まず、画像形成装置１は、電源スイッチが押下された場合に起動し、負荷８０に対する電力供給が開始される。
その後、ステップＳ１において、素子出力検知部２５は回生電力量を検知して給電制御部７７に出力する。即ち、温度検知部２１は、温度検知素子５３Ｈ、５３Ｌから入力された温度検知信号に基づいて、温度データＴＨ、ＴＬを生成する。ＣＰＵ１１は、温度データＴＨ、ＴＬから算出される熱電変換素子４３のホット面とコールド面の温度差から回生電力量を算出し、回生電力量データを素子出力検知部２５に出力する。素子出力検知部２５は、検知した回生電力量のデータを給電制御部７７に出力する。
ステップＳ３において、給電制御部７７は、回生電力量と熱電変換部４１の消費電力量を比較する。「回生電力量＜消費電力量」となる場合（ステップＳ３にてＮＯ）はステップＳ５に進み、「回生電力量＞消費電力量」となる場合（ステップＳ３にてＹＥＳ）はステップＳ７に進む。
ステップＳ５において、ＣＰＵ１１は自身が保持するタイマ手段により、前回の回生電力量の検知から所定時間（例えば３分間）を計時する。前回の回生電力量の検知から所定時間が経過した場合（ステップＳ５にてＹＥＳ）は、ステップＳ１以降の処理が実行される。
ステップＳ７において、給電制御部７７は、熱電変換部４１に対して昇圧回路４５を駆動する電力の供給を開始する。これにより、熱電変換部４１による回生電力の生成が行われる。
【００２３】
画像形成装置１の電源オフから電源オンまでの時間が長い場合、例えば画像形成装置１を朝一で電源オンする場合は、定着ユニット（電力生成部４０を構成する負荷８０ａの一例）が冷え切っているために「回生電力量＜消費電力量」となる可能性がある。このような場合は、電力回生を行うと省エネルギー性が悪化するため、タイマ手段を用いた計時により、定着ユニットが温まるまで待ってから電力回生を行うようにする。逆に電源オフからの経過時間が短い場合には電源オンの直後でも「回生電力量＞消費電力量」を満たす場合がある。このような場合には、電源オンの直後から電力回生を行うことで外部電力の消費量を低減できる。
以上のように、検知された熱電変換素子４３のホット面とコールド面の温度差に基づいて熱電変換部４１への電力供給を開始又は停止することで、電力回生に伴う過剰な電力消費を抑制しつつ、外部電力の消費量を低減させることができる。
【００２４】
＜回生電力量データに基づく制御＞
給電制御部７７は、熱電変換部４１に対する電力供給のオン／オフを実際の回生電力量に基づいて制御することができる。回生電力量データに基づく制御においては、電力回生部７３、及び素子出力検知部２５が、電力量検知手段としての機能を果たす。
まず、素子出力検知部２５は、電力回生部７３から入力した回生電力量を示す信号から回生電力量データ（素子出力データ）を生成し、給電制御部７７に出力する。
給電制御部７７は、熱電変換部４１の消費電力量と回生電力量とを比較して、「回生電力量＜消費電力量」となる場合に熱電変換部４１への電力供給を停止し、「回生電力量＞消費電力量」となる場合に熱電変換部４１への電力供給を開始する。
【００２５】
図４は、熱電変換部への電力供給を回生電力量データに基づいて制御する例を示したフローチャートである。まず、画像形成装置１は、電源スイッチが押下された場合に起動し、負荷８０に対する電力供給が開始される。
その後、ステップＳ１１において、給電制御部７７は、熱電変換部４１の昇圧回路４５に駆動電力を供給する。
ステップＳ１３において、素子出力検知部２５は、電力回生部７３から入力した回生電力量を示す信号から回生電力量データ（素子出力データ）を生成し、給電制御部７７に出力する。
ステップＳ１５において、給電制御部７７は、回生電力量と熱電変換部４１の消費電力量を比較する。「回生電力量＜消費電力量」となる場合（ステップＳ１５にてＮＯ）はステップＳ１７に進む。「回生電力量＞消費電力量」となる場合（ステップＳ１５にてＹＥＳ）は、以降継続して電力回生を実行すればよいので、処理を終了する。
ステップＳ１７において、給電制御部７７は、熱電変換部４１の昇圧回路４５に対する駆動電力の供給を停止する。
ステップＳ１９において、ＣＰＵ１１は自身が保持するタイマ手段により、前回の回生電力量の検知から所定時間（例えば３分間）を計時する。前回の回生電力量の検知から所定時間が経過した場合（ステップＳ１９にてＹＥＳ）は、ステップＳ１１以降の処理が実行される。
【００２６】
以上のように、検知された回生電力量に基づいて熱電変換部４１への電力供給を開始又は停止することで、電力回生に伴う電力消費を低減させることができる。
【００２７】
＜他の実施形態＞
上記実施形態においては、回生電力を発生させる負荷を１つ（負荷８０ａ）のみとしたが、複数の負荷から回生電力を得るようにしてもよい。  上記実施形態においては、供給切替部７５が、複数の負荷８０ａ〜８０ｄのうち、何れか１つの負荷に対して回生電力を供給するようにしたが、供給切替部７５は回生電力を複数の負荷に対して供給してもよい。この場合、供給切替部７５は、複数の負荷の消費電力量の合計が、回生電力量以下となるように負荷を選択する。また、供給切替部７５は、回生電力の余剰をできるだけ生じない負荷の組み合わせを選択して、これらの負荷に回生電力を供給する。
上記実施形態においては、環境エネルギーとしては、熱エネルギーを例示したが、負荷が発生させる他のエネルギー、例えば振動エネルギーやその他のエネルギーを電力に変換して再利用するようにしてもよい。
【００２８】
〔画像形成装置の構成例〕
図５は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示した模式図である。
画像形成装置１は、原稿を搬送するＡＤＦ（Auto Document Feeder）１０１、原稿画像を読み取る読取ユニット１０２、画像データに基づく静電潜像をレーザ光により書き込む書込ユニット１０３、転写紙等の記録媒体に画像を形成するプリンタユニット１０４（画像形成部）を備えている。プリンタユニット１０４は、転写紙を載置する給紙トレイ１０５（１０５ａ、１０５ｂ）、夫々の給紙トレイ１０５から転写紙を一枚ずつ分離して給紙する給紙ユニット１０６（１０６ａ、１０６ｂ）、給紙された転写紙を搬送する搬送ユニット１０７、書込ユニット１０３により静電潜像が書き込まれる感光体ドラム１０８、静電潜像を現像する現像ユニット１０９、転写紙を搬送する搬送ベルト１１０、及び転写紙上のトナー像を熱と圧力により転写紙に定着させる定着ユニット１１１を備える。
【００２９】
画像形成装置１は、デジタル複合機として、複写機能と、プリンタ機能、およびファクシミリ機能等を搭載している。画像形成装置１においては、操作部３３（図１参照）に設けられたアプリケーション切り替えキーにより、複写機能、プリンタ機能、およびファクシミリ機能を順次に切り替えて選択することが可能となっている。以下、画像形成装置１が複写機能を選択された場合における画像形成の流れについて簡単に説明する。
【００３０】
原稿束がＡＤＦ１０１により、順に読取ユニット１０２に給送され、読取ユニット１０２により、各原稿から画像情報が読み取られる。そして、画像情報は、画像処理手段を介して書込ユニット１０３により光情報に変換される。感光体ドラム１０８は、帯電器により一様に帯電された後に書込ユニット１０３からの光情報で露光され、静電潜像が形成される。この感光体ドラム１０８上の静電潜像は、現像ユニット１０９により現像されてトナー像となる。
一方で、給紙トレイ１０５に載置された転写紙は給紙ユニット１０６により一枚ずつ分離された後、搬送ユニット１０７によって感光体ドラム１０８と対向する転写位置まで搬送される。
感光体ドラム１０８に担持されたトナー像は、搬送ベルト１１０により搬送される転写紙に転写され、定着ユニット１１１によりトナー像が転写紙に定着され、トナー像が転写された転写紙が装置外に排出される。
なお、本図には感光体ドラム１０８を１つだけ配置したモノクロタイプの画像形成装置１を示したが、感光体ドラム１０８は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等のトナー像を形成する４つとし、各色を重ねて転写紙に転写するカラー画像形成装置とすることができる。
【００３１】
図５に示したＡＤＦ１０１、読取ユニット１０２、書込ユニット１０３、プリンタユニット１０４は、図１に示すエンジン部３１を構成する。また、図１に示す各負荷８０としては、定着ユニット１１１に備えられて転写紙に転写されたトナー像を加熱する加熱ローラや、給紙ユニット１０６、搬送ユニット１０７、搬送ベルト１１０等に備えられたローラ部品を回転させるモータや、給紙ユニット１０６に配置された紙種センサ等が挙げられる。
【００３２】
〔本発明の実施態様例と作用、効果のまとめ〕
＜第一の実施態様＞
本態様に係る電力回生装置は、負荷８０ａが発生させる環境エネルギーから変換された第一電力（回生電力）を供給する第一電力供給源（熱電変換部４１、電力回生部７３）と、第一電力供給源から供給される第一電力の量を検知する電力量検知手段（素子出力検知部２５）と、第一電力とは異なる第二電力（外部電源）を供給する第二電力供給源（負荷供給部７１）と、検知された第一電力の量に応じて、複数の負荷８０ａ〜８０ｄの中から第一電力を供給する負荷と、第二電力を供給する負荷とを選択的に切り替える供給切替手段（供給切替部７５）と、を備えたことを特徴とする。
本態様によれば、負荷が発生させる環境エネルギーから回生される電力を無駄なく利用して省エネルギー性を向上させることができる。即ち、電力回生装置を含む電子機器の例である画像形成装置の稼働状況によって、回生電力量は変動する。本態様においては、変動する回生電力の大きさに応じて、回生電力で駆動させる負荷を切り替える。供給切替手段は、回生電力が大きいときは消費電力の大きい負荷を回生電力で駆動させるように電源を切り替え、回生電力が小さいときは消費電力の小さい負荷を回生電力で駆動させるよう切り替える。本態様によれば、回生電力を無駄なく利用することができるので、省エネルギー性を高めることができる。
【００３３】
＜第二の実施態様＞
本態様に係る電力回生装置において、供給切替手段（供給切替部７５）は、検知された第一電力の量よりも消費電力が小さい負荷に対して第一電力（回生電力）を供給するように切り替えることを特徴とする。
ここで、回生電力の供給先となる負荷は、１つであっても複数であってもよい。複数の負荷に対して回生電力を供給する場合、回生電力の供給先となる負荷の消費電力量の合計は、回生電力量以下となるようにする。また、供給切替手段は、できるだけ回生電力の余剰を生じないような１つの負荷、又は複数の負荷の組み合わせを選択して、選択した負荷に対して回生電力を供給する。このように、回生電力の供給先を選定することで、回生電力を無駄なく利用することができ、省エネルギー性を高めることができる。
【００３４】
＜第三の実施態様＞
本態様に係る電力回生装置は、電力量検知手段（素子出力検知部２５）が検知した第一電力の量を監視する電力量監視手段（表示パネル３５）を備えたことを特徴とする。
電力量を監視することで、省エネルギー性の効果を確認することができる。
【００３５】
＜第四の実施態様＞
本態様に係る電力回生装置において、第一電力供給源（熱電変換部４１）は、環境エネルギーを第一電力（回生電力）に変換するエネルギー変換手段（熱電変換素子４３）と、第一電力を昇圧する昇圧回路４５と、を備えており、昇圧回路に駆動電力を供給する駆動電力供給手段（給電制御部７７）を備え、駆動電力供給手段は、電力量検知手段（素子出力検知部２５）により検知された第一電力の量が昇圧回路の駆動電力量よりも小さい場合に、昇圧回路に対する駆動電力の供給を停止することを特徴とする。
回生電力を昇圧する昇圧回路は駆動するための電力が必要である。しかし、回生電力量よりも昇圧回路の消費電力量が大きい場合は、電力を回生するよりも、電力を回生しない方が外部電源の消費量が低減して省エネルギーである。そこで、本態様においては、「回生電力量＜駆動電力量」となる場合には昇圧回路への電力供給を停止して、無駄な電力消費を防止する。
【００３６】
＜第五の実施態様＞
本態様に係る電力回生装置において、エネルギー変換手段は熱エネルギーを第一電力（回生電力）に変換する熱電変換素子４３であり、電力量検知手段は、熱電変換素子の高温側の温度と低温側の温度を検知する温度検知手段（温度検知素子５３Ｈ、５３Ｌ）と、検知された高温側の温度と低温側の温度とから第一電力の量（回生電力量）を算出する電力量算出手段（ＣＰＵ１１）と、を備えていることを特徴とする。
電力量検知手段による回生電力量の検知には、回生された電力を直接的に検知する方法の他に、本態様のように熱電変換素子の温度等を利用して間接的に検知する方法がある。前者の場合は昇圧回路を駆動する必要があり、仮に「回生電力量＜駆動電力量」である場合は無駄に電力を消費する。後者の場合は昇圧回路を駆動することなく回生電力量を検知できるため、回生電力量の検知に無駄な電力を消費しない。従って、本態様によれば、回生された電力を直接的に検知する場合に比べて、より省エネルギー性が向上する。
【００３７】
＜第六の実施態様＞
本態様は、電力回生装置と、負荷８０を備えて記録媒体に画像を形成する画像形成部（プリンタユニット１０４）と、を備えた画像形成装置１を特徴とする。
本態様によれば、上記各実施態様の効果を享受することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１…画像形成装置、１０…エンジン制御部、１１…ＣＰＵ（電力量算出手段）、１３…ＲＯＭ、１５…ＲＡＭ、１７…Ｉ／Ｏ制御部、１９…通信部、２１…温度検知部、２３…冷却制御部、２５…素子出力検知部（電力量検知手段）、３１…エンジン部、３３…操作部、３５…表示パネル（電力量監視手段）、３７…外部コントローラ、４０…電力生成部、４１…熱電変換部（第一電力供給源）、４３…熱電変換素子（エネルギー変換手段）、４５…昇圧回路、４７…冷却部、４９…放熱板、５１…冷却ファン、５３…温度検知素子（温度検知手段）、７０…電源制御部、７１…負荷供給部（第二電力供給源）、７３…電力回生部（第一電力供給源）、７５…供給切替部（供給切替手段）、７７…給電制御部（駆動電力供給手段）、８０…負荷、１０１…ＡＤＦ、１０２…読取ユニット、１０３…書込ユニット、１０４…プリンタユニット（画像形成部）、１０５…給紙トレイ、１０６…給紙ユニット、１０７…搬送ユニット、１０８…感光体ドラム、１０９…現像ユニット、１１０…搬送ベルト、１１１…定着ユニット
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３９】
【特許文献１】特開２０１２−０１９６７５公報
【図１】
2018157692.tif 000003
【図２】
2018157692.tif 000004
【図３】
2018157692.tif 000005
【図４】
2018157692.tif 000006
【図５】
2018157692.tif 000007