(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱手段が発生する熱により発電を行う熱電変換手段と、
前記発熱手段の動作時間を予測する動作時間予測手段と、
前記熱電変換手段を冷却する冷却手段と、
前記動作時間予測手段で予測された前記発熱手段の動作時間に基づいて、前記冷却手段を使用せずに前記熱電変換手段による発電を行う場合の発電電力量と、前記冷却手段を使用して前記熱電変換手段による発電を行う場合の、前記熱電変換手段の発電電力量から前記冷却手段の消費電力を差し引いた正味発電電力量とのどちらが多いかを予測する発電電力量予測手段と、
前記発電電力量予測手段の予測結果に基づいて、前記冷却手段の使用有無を制御する制御手段とを備える発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発電装置であって、
前記発熱手段の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記発熱手段の温度が第１閾値以上になったときに、前記制御手段による前記冷却手段の使用有無の制御を行うことを特徴とする発電装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発電装置であって、
前記熱電変換手段の発電電力量を検出する発電電力量検出手段を備え、
前記熱電変換手段の発電電力量が第２閾値以下になったときに、前記制御手段による前記冷却手段の使用有無の制御を行うことを特徴とする発電装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発電装置であって、
前記発熱手段の温度を検出する温度検出手段を備え、
前記発熱手段の温度が第３閾値以下になった場合に前記冷却手段を停止させる停止手段を備えたことを特徴とする発電装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発電装置であって、
前記発熱手段の温度を検出する温度検出手段と、
前記熱電変換手段の発電電力量を検出する発電電力量検出手段と、
前記発熱手段の動作中における前記発熱手段の温度と発電電力量との関係を記録する記録手段とを備え、
前記発電電力量予測手段は、前記冷却手段を使用して前記熱電変換手段による発電を行う場合における、冷却後の発電電力量推移を、前記記録手段が記録した温度と発電電力量との関係を用いて予測することを特徴とする発電装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発電装置であって、
前記発電電力量予測手段は、前記冷却手段を使用した場合の前記発熱手段の温度推移の予測値と、時間当たりの前記冷却手段の消費電力とを用いて、前記冷却手段の使用時間毎に、前記冷却手段を使用して前記熱電変換手段による発電を行う場合の正味発電電力量を予測し、
前記制御手段は、前記冷却手段を使用する場合には、前記正味発電電力量が最大となる使用時間だけ前記冷却手段を使用するよう前記制御を行うことを特徴とする発電装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発電装置であって、
前記動作時間予測手段は、前記発熱手段の動作時間を、前記発熱手段を使用して実行するジョブの内容を示すジョブ情報に基づき予測することを特徴とする発電装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発電装置であって、
前記発熱手段を使用して実行するジョブの実行中に実行すべきジョブが追加された場合は、前記動作時間予測手段は、前記発熱手段の動作時間を、実行中のジョブのジョブ情報に加えて前記追加されたジョブのジョブ情報も用いて予測しなおすことを特徴とする発電装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発電装置であって、
前記動作時間予測手段は、前記発熱手段を使用して実行するジョブにおける設定毎に経過時間と前記熱電変換手段の発電電力量との関係を記録した情報と、今回実行するジョブにおける設定とを用いて、前記冷却手段を使用せずに前記熱電変換手段による発電を行う場合の発電電力量を予測することを特徴とする発電装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発電装置を備えた画像形成装置。
【請求項１１】
発熱手段が発生する熱により発電を行う熱電変換手段と、前記熱電変換手段を冷却する冷却手段とを備えた発電装置を制御するコンピュータを、
前記発熱手段の動作時間を予測する動作時間予測手段と、
前記動作時間予測手段で予測された前記発熱手段の動作時間に基づいて、前記冷却手段を使用せずに前記熱電変換手段による発電を行う場合の発電電力量と、前記冷却手段を使用して前記熱電変換手段による発電を行う場合の、前記熱電変換手段の発電電力量から前記冷却手段の消費電力を差し引いた正味発電電力量とのどちらが多いかを予測する発電電力量予測手段と、
前記発電電力量予測手段の予測結果に基づいて、前記冷却手段の使用有無を制御する制御手段として機能させるためのプログラム。
【請求項１２】
発熱手段の動作時間を予測する動作時間予測手順と、
発熱手段が発生する熱により発電を行う熱電変換手段を冷却手段により冷却する冷却手順と、
前記動作時間予測手順で予測された前記発熱手段の動作時間に基づいて、前記冷却手段を使用せずに前記熱電変換手段による発電を行う場合の発電電力量と、前記冷却手段を使用して前記熱電変換手段による発電を行う場合の、前記熱電変換手段の発電電力量から前記冷却手段の消費電力を差し引いた正味発電電力量とのどちらが多いかを予測する発電電力量予測手順と、
前記発電電力量予測手順の予測結果に基づいて、前記冷却手順における前記冷却手段の使用有無を制御する制御手順とを備える発電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発電装置、画像形成装置、プログラム及び発電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱電変換素子による発電機能を備えた発電装置が存在する。また、この発電装置を、画像形成装置、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ等に設け、画像を定着させるために使用される定着ローラ等が発する排熱で、熱電変換素子等による発電を行うことも知られている。
【０００３】
ところで、熱電変換素子は素子温度（加熱面と冷却面との平均温度）が上昇すると、ある温度から発電効率が低下していく特性がある。そこで、発電効率の良い温度領域で使用するために、熱電変換素子が所定の温度に達すると冷却動作を行うという技術が知られている。
【０００４】
特許文献１には、熱伝導部材と熱電変換素子であるゼーベック素子とを備えた発電装置において、ゼーベック素子が過加熱とならないように熱伝導部材とゼーベック素子とを接離する制御を行い、ゼーベック素子の加熱面の温度上昇を抑制することが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の技術では、ゼーベック素子の接離動作の開始タイミングは、センサにより検出されたゼーベック素子の温度により決定される。このため、例えばゼーベック素子の離間動作開始直後に定着動作が終了する場合には、離間後に発電を行うことができず、離間動作に使用される電力（消費電力）が無駄になってしまうことが考えられる。このため、定着動作中の正味発電電力量（発電電力量から冷却動作に使用する電力量を引いたもの）が小さくなり、発電効率が却って低下してしまうという問題があった。
このような問題は、離間以外の手法で熱電変換素子の過加熱を防止しようとする場合でも、同様に発生するものである。特に、ファン等の継続的に電力を消費する冷却手段を用いる場合には、冷却動作に使用する電力の影響が大きい。
この発明は、上記の問題を解決し、熱電変換による発電の発電効率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】
【０００６】
以上の目的を達成するため、この発明では、発電装置に、発熱手段が発生する熱により発電を行う熱電変換手段と、上記発熱手段の動作時間を予測する動作時間予測手段と、上記熱電変換手段を冷却する冷却手段と、上記動作時間予測手段で予測された発熱手段の動作時間に基づいて、上記冷却手段を使用せずに該熱電変換手段による発電を行う場合の発電電力量と、その冷却手段を使用してその熱電変換手段による発電を行う場合の、その熱電変換手段の発電電力量からその冷却手段の消費電力を差し引いた正味発電電力量とのどちらが多いかを予測する発電電力量予測手段と、上記発電電力量予測手段の予測結果に基づいて、その冷却手段の使用有無を制御する制御手段とを設けた。
【発明の効果】
【０００７】
上記の構成によれば、熱電変換による発電の発電効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施形態である発電装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示した画像形成装置の構成を、電源系を中心に示すブロック図である。
【図３】熱電変換素子の温度と発電効率との関係の一例を示す図である。
【図４】ジョブ実行時間と、ジョブ実行中の総発電電力量との関係の一例を示す図である。
【図５】図２に示した画像形成装置の主制御部が実行する、ジョブ情報に基づき熱電変換素子の冷却動作を制御する処理のフローチャートである。
【図６】同じく、ジョブ総発電電力量を予測する処理のフローチャートである。
【図７】図２に示した画像形成装置の主制御部が実行する、ジョブ情報に基づき熱電変換素子の冷却動作を制御する処理のフローチャートである。
【図８】種々の冷却動作時間及びジョブの実行時間と対応する熱電変換素子の正味の総発電電力量の予測方法について説明するためのグラフである。
【図９】冷却動作時間毎の消費電力量及び冷却能力を示す表である。
【図１０】冷却時間と熱電変換素子の温度との関係を示す図である。
【図１１】ジョブの実行時間と、単位時間当たりの発電電力量及びジョブ総発電電力量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明を実施するための形態について、具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態である発電装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面図である。
図１に示す画像形成装置１０は、デジタル複合機（ＭＦＰ）であり、複写機能、プリンタ機能及びファクシミリ機能等の各種画像処理機能を有している。画像形成装置はこれらの機能の一つ若しくは複数の機能を有するものであってもよい。また、後述するように、この画像形成装置１０は発電機能を有し、発電装置であると捉えることもできる。
【００１０】
この画像形成装置１０の各部の機能について、複写動作を実行する場合の動作を例として説明する。
複写動作においては、まず、原稿束が自動原稿送り装置１１により、順番に画像読取装置１２に給送され、画像読取装置１２により画像情報が読み取られる。読み取られた画像情報は画像処理手段を介して書き込み手段としての書き込みユニット１３により光情報に変換される。に設けられた感光体ドラム１４は帯電器（図示されていない）により一様に帯電され、書き込みユニット１３からの光情報で露光されて静電潜像が形成される。この感光体ドラム１４上の静電潜像は現像装置１５により現像されてトナー像となる。トナー像は搬送ベルト１６により転写紙に転写され、定着手段としての定着装置１７により転写紙にトナー像が定着され、排出される。
なお、定着装置１７内には、定着装置１７中の発熱部品１１２（図２参照）が発生する熱を用いて発電を行うための熱電変換手段として熱電変換素子１１１を設けている。
【００１１】
次に、図２に、画像形成装置１０の構成を、電源系を中心に示す。
図２に示すように、画像形成装置１０においてはまず、定着装置１７に、熱電変換素子１１１、発熱部品１１２、温度センサ１１３、冷却ファン１１４が設けられている。
【００１２】
熱電変換素子１１１は発熱部品１１２と接触して設置され、発熱部品１１２から排出される熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換手段である。熱電変換素子１１１としては、ゼーベック素子等、公知のものを任意に用いることができる。
発熱部品１１２は、定着装置１７においてトナーの定着に用いる熱を供給する部品である発熱手段であり、例えば内部に設けた電熱線により加熱されるローラ等である。
【００１３】
温度センサ１１３は発熱部品１１２の温度（熱電変換素子１１１の加熱面の温度とほぼ一致すると考えられる）を検出するためのセンサであり、温度検出手段である。温度検知の方式は、適宜公知のものを採用すればよい。
冷却ファン１１４は、熱電変換素子１１１全体を冷却する役割を果たす冷却手段であり、熱電変換素子の温度を発電効率の良い温度領域に維持する役割を持つ。熱電変換素子の温度と発電効率との関係については、後述の図３で説明する。
【００１４】
また、画像形成装置１０は、主制御部１０１、入出力制御部１０２、充電器１０３、蓄電池１０４、放電器１０５、切替回路１０６、負荷１０７、ＰＳＵ（電源供給装置）１０８、電圧検知回路１０９を備える。
【００１５】
主制御部１０１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備え、ＲＯＭ等に記憶した所要のプログラムを実行することにより、画像形成装置１０全体を制御する制御手段である。この実施形態において行う特徴的な制御は、例えば、入出力制御部１０２を介して取得する温度センサ１１３が検出する発熱部品１１２の温度や、実行するジョブの情報から算出した発熱部品１１２の動作時間に基づき、冷却ファン１１４の使用有無を制御する処理である。
【００１６】
入出力制御部１０２は、主制御部１０１の制御に従い、図２に示す各ハードウェアに対する信号の入出力を行う。例えば、温度センサ１１３や電圧検知回路１０９の検出結果を主制御部１０１に供給したり、充電器１０３、放電器１０５、切替回路１０６、負荷１０７及び冷却ファン１１４に、それらの動作を制御する制御信号を供給したりする。
また、熱電変換素子１１１により発電された電気エネルギーは、充電器１０３を介して蓄電池１０４に蓄えられる。充電器１０３は、ＤＤＣ（直流−直流変換器）であり、熱電変換素子１１１が発電した電気の電圧を、蓄電池１０４の充電に適した電圧に変換する。また、充電器１０３の回路をオフにすると、熱電変換素子１１１と充電回路の接続がオープンになり、熱電変換素子１１１からの発電は停止する。
【００１７】
放電器１０５も、ＤＤＣであり、蓄電池１０４が放電する電気の電圧を、負荷１０７の駆動に適した電圧に変換する。
切替回路１０６は、商用電源２０から供給される電源をもとに電源供給装置（ＰＳＵ）１０８により作られた電源と、熱電変換素子１１１で発電され且つ蓄電池１０４と放電器１０５を介して作られた電源とを入出力制御部１０２による制御に従って切り替えて、負荷１０７に供給する機能を備える。
負荷１０７は、モータ等の、電力を用いて駆動する部品である。
【００１８】
また、電圧検知回路１０９は、蓄電池１０４の電圧を検知する機能を備える。そして、入出力制御部１０２が、電圧検知回路１０９によって検知された蓄電池１０４の電圧を監視する。また、後述のように、主制御部１０１は、画像形成装置１０のジョブ動作の状態とこの蓄電池１０４の電圧変化量から、ジョブ動作中の単位時間あたりの発電電力量を取得する。ジョブ動作とは、画像形成装置１０が実行する、実行を指示されたジョブに基づく動作であり、たとえば画像形成動作である。
【００１９】
以上のような画像形成装置１０において特徴的な点の一つは、主制御部１０１が、発熱部品１１２の動作時間を予測し、その予測した動作時間に基づき、冷却ファン１１４を使用した場合と使用しない場合とでどちらが高い正味発電量を得られるかを予測し、その結果に基づいて冷却ファン１１４の使用有無を制御する点である。そこで、以下、このような制御に関連する事項について詳細に説明する。
【００２０】
まず、熱電変換素子１１１の温度と発電効率との関係について説明する。熱電変換素子は、素子毎に発電に適した温度領域が決まっており、図３に、熱電変換素子における温度と発電効率との関係の一例を示す。
図３において、横軸は熱電変換素子の温度（素子温度）を、縦軸は熱電変換素子の発電効率を示す。ここで、素子温度とは、熱電変換素子の加熱面（hot面）の温度と冷却面(cold面)の温度との平均温度である。本明細書中では、素子温度、熱電変換素子温度という場合は、この平均温度を意味する。また、発電効率は、単位時間あたりの発電電力量であり、効率最大の温度における値を１００％として、各温度における値を相対値で示した。
【００２１】
図３に示した熱電変換素子の発電効率は、素子温度が１５℃で約８０％である。素子温度の上昇に従って発電効率は良くなり、素子温度が２５℃〜１５０℃での熱電変換素子の発電効率は１００％になる。しかし、１５０℃を越えると発電効率は急速に下降し、２３０℃では発電効率は３０％を切ってしまう。
【００２２】
画像形成装置１０において高い発電効率を得るためには、室温〜定着温度付近で最も高い発電が得られる素子を使用することが好ましい。しかしこの場合でも、ジョブ動作が長時間に及び、素子温度が上昇し続けた場合には、発電効率が低下していく。そこで、このような場合には、素子を冷却することにより、発電効率がよい温度領域に保つことが考えられる。図２に示した冷却ファン１１４は、このために設けたものである。
【００２３】
図４は、ジョブ実行時間と、ジョブ実行中の総発電電力量との関係の一例を示す図である。図４に示すのは、図３に示した特性を有する熱電変換素子１１１を用いた場合の発電電力量である。横軸がジョブ（ここでは画像形成動作）の実行時間を示し、縦軸は、その時間中発電を続けた場合の発電電力量を示す（線によって示す値の意義が異なるが詳細は後述する）。
【００２４】
まず、Ａ（実線）で示すのは、熱電変換素子１１１の冷却を行わずに発電を続ける場合の例である。ジョブの実行時間が長時間に及ぶ場合、素子温度は図３に示した発電効率の良い温度領域を超えて上昇するが、この例では、その場合でもそのまま発電を続けたとした場合の、ジョブ実行開始から各時間までの総発電電力量（正味の総発電電力量でもある）を示している。
【００２５】
この場合、初めは時間の経過に応じて総発電電力量が増加していくが、およそ２５分以降は、時間あたりの総発電電力量の増加が緩やかになる。これは、素子温度が発電効率のよい温度領域を超えて上昇し、発電効率が低下したためと考えられる。なお、発熱部品１１２の温度は、ジョブの実行開始後徐々に上昇してゆき、概ね発熱部品１１２がある一定の温度（第１閾値）に達した時点で、素子温度も発電効率が低下し始める温度まで上昇することが、実験からわかっている。そして、その時の発熱部品１１２の温度（温度センサ１１３の検出温度）も、実験から求めることができる。素子温度が発電効率の低下し始める温度まで上昇したか否かを間接的に判定するための条件は他にも設定し得るが、ここでは発熱部品１１２の温度を用いるとする。
【００２６】
Ｂ（一点鎖線）は、発熱部品１１２の温度が第１閾値に達したら一定時間（ここでは１０分間とする）冷却ファン１１４を駆動して熱電変換素子１１１を冷却する場合の例である。Ｂ１（二点鎖線）が熱電変換素子１１１の総発電電力量を、Ｂ２（二点鎖線）が冷却ファン１１４を駆動するための消費電力の累計を示す。Ｂ（一点鎖線）は、Ｂ１からＢ２を差し引いて得られる、正味の総発電電力量（充電あるいは、冷却以外の目的に消費可能な電力量）を示す。
【００２７】
この例においては、ジョブ実行時間が２５分になると、発熱部品１１２の温度が第１閾値に達するため主制御部１０１が冷却ファン１１４を１０分間駆動する（駆動中にジョブの実行が終了した場合にはその時点で冷却ファン１１４を停止する）。このことにより、素子温度を発電効率の良い温度領域にとどまらせ、効率の良い発電（傾き一定）を維持する。また、冷却ファン１１４を停止した後、ジョブ実行時間が５５分になると、発熱部品１１２の温度が再度第１閾値に達するため、主制御部１０１が冷却ファン１１４を１０分間駆動する。
【００２８】
Ｂ２が示す消費電力の累計は、これに対応し、２５〜３５分と５５〜６５分の範囲で、経過時間に応じて増加する。一方、Ｂ１が示す総発電電力量は、２５分以降も発電効率が低下しないため、それまでと同じペースで増加を続ける。その差分の正味発電電力量であるＢは、冷却ファン１１４の駆動開始直後については、同じジョブ実行時間でＡよりも低い値を示すものの、ジョブ実行時間が長くなるにつれて（約４５分より後は）、Ａよりも高い値を示すようになる。
【００２９】
以上から、冷却ファン１１４を使用することにより基本的には正味の総発電電力量を増加させることができるものの、ジョブの実行時間によっては冷却ファン１１４を使用しない方が正味の総発電電力量を増加させられる場合があることがわかる。
この実施形態においては、画像形成装置１０の主制御部１０１が、この点を鑑みて冷却ファン１１４の駆動有無を制御するようにしている。すなわち、主制御部１０１は、冷却ファン１１４を駆動しようとする際（あるいはそれより前）に、現在予定されているジョブの実行に要する時間を予測する。そして、その予測に基づき、冷却ファン１１４を駆動した場合としない場合とでどちらが正味の発電電力量が多くなるかを予測し、その予測結果に基づいて、正味の発電電力量が多くなるように、冷却ファン１１４の駆動有無を制御する。
【００３０】
図４において、Ｃ（太い曲線）は、このような制御を行った場合の、熱電変換素子１１１の正味の総発電電力量を示す。この制御は、要するに、上述したＡとＢのうち発電効率の良い方を選択する制御であるので、Ｃは、各ジョブ実行時間においてＡとＢのうち正味の総発電電力量が多い方を選択した線になる（ただし、５５分までのみを示している）。なお、図４においてジョブ開始直後に発電電力量が急速に大きくなるのは、ジョブ開始直後は発熱部品１１２の温度が急速に上昇するために、熱電変換素子１１１の加熱面と冷却面の温度差が大きくなり、時間当たりの発電電力量が大きくなるためである。
【００３１】
次に、図４にＣで示した正味の総発電電力量を得るための制御の一例として、図５及び図６に、画像形成装置１０が発電する際に主制御部１０１及び入出力制御部１０２が実行する処理のフローチャートを示す。
主制御部１０１（のＣＰＵ）は、ユーザや外部の制御装置等からジョブの実行を指示されたことを検出すると、図５のフローチャートに示す処理を開始する。
図５の処理において、主制御部１０１はまず、入出力制御部１０２を介してジョブ情報を取得する（Ｓ３１）。ここで、ジョブ情報とは印刷枚数、モノクロ／カラー、両面／片面、用紙サイズ、紙厚等の、実行すべき動作の内容を規定する情報全てをいう。
【００３２】
次に、主制御部１０１は、ステップＳ３１で取得したジョブ情報を基にジョブ終了時間を予測する（Ｓ３２）。この予測は、用紙サイズごとの１枚当たりの画像形成時間、紙間距離、用紙搬送速度、両面印刷のための用紙反転時間等、予め実験により測定したパラメータの値と、ジョブ情報に含まれる、実行時間に影響を与える設定のパラメータの値とに基づき行うことができる。具体的なアルゴリズムは、適宜公知のものを採用すればよい。この処理において、主制御部１０１は動作時間予測手段として機能する。なおここでは、ジョブ実行時間と、発熱部品１１２の動作（発熱）時間とが概ね一致していると仮定しているが、これらが大きく異なる場合には、発熱部品１１２の動作時間を予測するようにするとよい。
このステップＳ３２の処理が、動作時間予測手順の処理であり、これらの処理において、主制御部１０１は動作時間予測手段として機能する。
【００３３】
次に、主制御部１０１は、ステップＳ３２で予測したジョブ終了時間を基に、冷却ファン１１４を駆動せずに発電を行った場合の、ジョブ実行時間中の総発電電力量であるジョブ総発電電力量αを取得する（Ｓ３３）。このジョブ総発電電力量αは、図４にＡで示した総発電電力量に相当するものである。そして、ジョブの設定における設定毎に、ジョブ実行時間（ジョブ開始からの経過時間）と総発電電力量との関係を予め実験により算出して、適当なメモリに格納しておくとよい。そして、今回実行するジョブ情報に基づき、今回実行するジョブの設定及び終了時間の予測結果に対応する総発電電力量を、予め格納しておいた値から取得するとよい。
【００３４】
次に、主制御部１０１は、発熱部品１１２の温度及び熱電変換素子１１１の発電電力量を、温度センサ１１３及び電圧検知回路１０９の検知結果に基づき適当なメモリに記録する。発電電力量は、単位時間当たりの値でも累計値でもよい（Ｓ３４）。この記録を繰り返し行うことにより、発熱部品１１２の温度と熱電変換素子１１１の発電電力量との関係を経時的に記録することができ、この処理において主制御部１０１は記録手段として機能する。
【００３５】
次に、主制御部１０１は、温度センサ１１３が感知した発熱部品１１２の温度が、予め設定された第１閾値以上か否かを判断する（Ｓ３５）。第１閾値は、冷却ファン１１４を使用する場合にはその駆動を始める温度であり、図４の説明で述べたように、予め実験により求めた、熱電変換素子１１１の温度が発電効率の低下し始める温度まで上昇する時の発熱部品１１２の温度である。
【００３６】
ステップＳ３５でＮｏの場合、主制御部１０１はジョブが終了しているか否かの判断をする（Ｓ３６）。ここでジョブが終了している場合は、この処理は終わりとなる。ジョブが終了していない場合は、ステップＳ３４に戻って処理を繰り返す。
【００３７】
ステップＳ３５でＹｅｓの場合、主制御部１０１は、熱電変換素子１１１を冷却した場合の正味の発電電力量であるジョブ総発電電力量βを予測する（Ｓ３７）。この予測の手順は図６のフローチャートに示した処理により行われる。図６の処理の詳細を説明するにあたり、先に図８乃至図１０について説明する。
【００３８】
図８は、種々の冷却動作時間及びジョブの実行時間と対応する熱電変換素子１１１の正味の総発電電力量の予測方法について説明するためのグラフである。図８において、横軸がジョブ開始からの経過時間を示す（ただしグラフの左端での経過時間はゼロではない）。双方のグラフについて、縮尺は同じである。縦軸は、上のグラフでは各時点での発熱部品１１２の温度を、下のグラフではジョブの実行開始から各時点までの熱電変換素子１１１の正味の総発電電力量を示す。
【００３９】
図８の上側のグラフにおいて、ジョブ実行開始から発熱部品１１２の温度が上述の第１閾値である閾値Ｔｔｈに達するまでに要する時間をｔｔｈとする。そして、図５の処理において、ジョブ総発電電力量βの予測は、発熱部品１１２の温度が閾値Ｔｔｈに達した時に行うことから、ここまでの発熱部品１１２の温度推移については、実測値を利用することができる。
【００４０】
一方、上側のグラフにおける線Ｐは、発熱部品１１２の温度が閾値Ｔｔｈに達しても冷却しない場合の温度変化の予測値を示したものである。この温度推移は、実行するジョブの設定が共通であれば概ね共通となるため、予め設定の種類毎に実験により測定して適当なメモリに記憶させておくことができる。また、経過時間ｔｔｈまでの温度推移を適当な関数にフィットさせ、その延長を求めることにより、線Ｐを描くこともできる。図８では線Ｐを直線で示しているが、これには限られない。
【００４１】
線Ｑｔ１、Ｑｔ２、Ｑｔ３は、発熱部品１１２の温度が閾値Ｔｔｈに到達した時間ｔｔｈから、所定の時間（ｔ１，ｔ２，ｔ３）だけ冷却ファン１１４を駆動して熱電変換素子１１１を冷却した場合の、発熱部品１１２の温度変化の予測値を示したものである。
【００４２】
まず、冷却による温度降下については、図９に示すように、種々の冷却時間と対応する温度降下幅を予め実験により測定して適当なメモリに記憶させておき、その値を採用すればよい。冷却開始温度が閾値Ｔｔｈで一定であれば、温度降下幅は概ね冷却時間に依存する。
【００４３】
あるいは、図１０に示すような、冷却時間と発熱部品１１２の温度との関係式を、実験データを近似式にフィットさせることにより求めて適当なメモリに記憶させておいてもよい。発熱部品１１２の温度は、冷却開始時の温度によらず（グラフのどの部分から冷却を開始しても）、経過時間に応じて図１０のグラフに沿って変化する。従って、冷却開始温度がまちまちであっても、開始時の温度と冷却時間を与えれば、図１０の式あるいはグラフから、冷却終了時の発熱部品１１２の温度を求めることができる。
【００４４】
なお、冷却終了後の温度上昇については、経過時間ｔｔｈまでの温度推移の実測値のうち、冷却終了時の温度よりも後の部分と同じように推移するとして予測すればよい。閾値Ｔｔｈを超える部分は、線Ｐの場合と同様とする。
【００４５】
図８の下側のグラフにおける線Ｐ′，Ｑ′ｔ１，Ｑ′ｔ２，Ｑ′ｔ３は、それぞれ、発熱部品１１２の温度が上側のグラフにおける線Ｐ，Ｑｔ１，Ｑｔ２，Ｑｔ３に沿って推移した場合の、各時点までの正味の総発電電力量を示す。経過時間ｔｔｈまでの値は、温度の場合と同様、実測値である。経過時間ｔｔｈまでは冷却ファン１１４を駆動しないため、熱電変換素子１１１の発電電力量の累計がそのまま正味の総発電電力量となる。それ以後は、熱電変換素子１１１の総発電電力量から冷却ファン１１４の駆動に消費する電力を差し引いて正味の総発電電力量を求める。冷却ファン１１４の駆動に消費する電力は、時間当たりの平均消費電力を用い、これに駆動時間を乗じて求めればよい。
【００４６】
熱電変換素子１１１の発電電力量は、発熱部品１１２の温度が閾値Ｔｔｈよりも低い期間については、単位時間当たりの発電電力量が、実測値における該当温度での発電電力量と同じとして予想することができる。また、発熱部品１１２の温度が閾値Ｔｔｈよりも高い期間については、線Ｐについての発熱部品１１２の温度推移の場合と同様、予め設定の種類毎に実験により測定して適当なメモリに記憶させておき、その値を用いることができる。
【００４７】
なお、以上の予測を何種類の冷却時間について行うかや、各冷却時間の値をどのように定めるかについては、種々の対応が考えられる。たとえば、図９に示した表に登録した固定値を用いることが考えられる。あるいは、発熱部品１１２の温度が閾値Ｔｔｈに達するまでに要した時間を基準に、その時間に所定の割合（５％、１０％など）を乗じた時間を用いることも考えられる。
【００４８】
種類数については、最低限１で構わない。この場合、単に冷却を行うか否かを決定することになる。種類数が多ければ多いほど、最適な冷却時間を選択できるが、総発電電力量の予測のための処理負荷が増すので、この点を考慮して適当な種類数を定めればよい。また、線Ｐ′に当たる総発電電力量は、図５のステップＳ３３で取得するジョブ総発電電力量αに当たる。従って、ステップＳ３３でこの値が取得できていれば、図６の処理で改めてこれを求める必要はない。
【００４９】
また、図８では正味の総発電電力量の値を経時的に示したが、実際の制御においては、ジョブ終了時間が図５のステップＳ３２で予測できているため、この時間までの正味の総発電電力量の予測値のみ求めればよい。そして、線Ｐ′，Ｑ′ｔ１，Ｑ′ｔ２，Ｑ′ｔ３の中で、ジョブ終了時間に正味の総発電電力量の予測値が最も高くなるような冷却時間を選択すればよい。
【００５０】
たとえば、閾値温度Ｔｔｈ到達後すぐにジョブが終了となるケース１においては、正味の総発電電力量はＰ′＞Ｑ′ｔ１，Ｑ′ｔ２，Ｑ′ｔ３となる。従って、冷却ファン１１４を駆動しない場合が最も正味の総発電電力量が高くなり、主制御部１０１は冷却ファン１１４を駆動しないことを決定する。
【００５１】
もう少しジョブ終了時間が遅いケース２の場合は、総発電電力量はＱ′ｔ２＞Ｑ′ｔ１＞Ｐ′＞Ｑ′ｔ３となる。従って、主制御部１０１は冷却ファン１１４をｔ２だけ駆動することを決定する。
よりジョブ終了時間が遅いケース３の場合は、総発電電力量はＱ′ｔ3＞Ｑ′ｔ２＞Ｑ′ｔ１＞Ｐ′となる。従って、主制御部１０１は冷却ファン１１４をｔ３だけ駆動することを決定する。
【００５２】
図６の説明に戻る。この処理では、熱電変換素子１１１を冷却した場合の冷却時間毎のジョブ総発電電力量βの予測を行う。主制御部１０１は、まず、熱電変換素子１１１を冷却する時間の候補をｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・，ｔｎと設定する（Ｓ５１）。冷却時間の設定方法は上述した通りである。
【００５３】
次に、主制御部１０１は、予め所定のメモリに格納されている、冷却時間あたりの冷却ファン１１４の消費電力量及び冷却能力に関するデータを参照する（Ｓ５２）。そして、主制御部１０１は、ステップＳ５１で設定した冷却時間の候補毎に、図８乃至図１０を用いて説明した手法により、ジョブ終了までの熱電変換素子１１１の総発電電力量を予測する（Ｓ５３）。
【００５４】
そして、主制御部１０１は、冷却時間の候補毎の正味の総発電電力量（ステップＳ５３で求めた総発電電力量−冷却による消費電力量）を算出する（Ｓ５４）。ステップＳ５５では、主制御部１０１は、算出された正味の総発電電力量のうち最大のもの（このときの冷却時間をｔｍａｘとする）を、熱電変換素子冷却時のジョブ総発電電力量βとして採用する（Ｓ５５）。
【００５５】
以上の図６の処理が、発電電力量予測手順の処理であり、この処理において、主制御部１０１は発電電力量予測手段として機能する。
【００５６】
図５のフローチャートの説明に戻る。ステップＳ３７（図６）の処理によりジョブ総発電電力量βを予測した後、主制御部１０１は、その予測したジョブ総発電電力量βと、Ｓ３３で取得したジョブ総発電電力量αとを比較する。ここでジョブ総発電電力量αの方が大きい場合（Ｎｏ）、冷却ファン１１４を使用しない場合に最大の正味発電電力量が得られることがわかるので、冷却ファン１１４を使用しないことを決定して（Ｓ４２）、図５の処理を終了する。
【００５７】
一方、ジョブ総発電電力量βの方が大きい場合（Ｙｅｓ）は、冷却ファン１１４を使用した場合に最大の正味発電電力量が得られることがわかる。そこで、主制御部１０１は、冷却ファン１１４を使用した熱電変換素子１１１の冷却動作を開始する。すなわち、冷却ファン１１４の駆動を開始する（Ｓ３９）。
その後、図６のステップＳ５５で求めた冷却時間ｔｍａｘだけ冷却ファン１１４の駆動を続けた後（Ｓ４０）、冷却ファン１１４の駆動を停止し、熱電変換素子１１１の冷却動作を終了する（Ｓ４１）。
【００５８】
以上のステップＳ３８乃至Ｓ４２の処理が、制御手順の処理であり、これらの処理において、主制御部１０１は制御手段として機能する。また、ステップＳ３９及びＳ４０の処理は、冷却手順の処理である。
【００５９】
ステップＳ４１の後は、ステップＳ３４に戻って処理を繰り返す。ジョブの実行時間が長い場合、再度ステップＳ３５でＹｅｓになることもあるが、この場合には、再度ステップＳ３７以下の処理を実行する。
【００６０】
この場合、一旦冷却を挟んでいることから、今後冷却動作を行わない場合の総発電電力量として、ステップＳ３３で取得したジョブ総発電電力量αは使えない。従って、ステップＳ３５でＹｅｓになった時点からジョブ実行終了までの正味の総発電電力量を、今後の冷却時間がゼロの場合も含めて、ステップＳ３７で予測するとよい。このようにした場合、ステップＳ３８の判断は、図６のステップＳ５５で求めた冷却時間ｔｍａｘが０の場合にステップＳ４２へ、それ以外の場合にステップＳ３９へ進む処理となる。初回の処理についても、ジョブ総発電電力量αをジョブ総発電電力量βと区別して求めずに、上記と同様な処理としてもよい。
【００６１】
以上の図５及び図６に示した処理によれば、主制御部１０１は、冷却ファン１１４を使用せずに発電を行う場合の発電電力量と、冷却ファン１１４を使用して発電を行う場合の正味の発電電力量とのどちらが多いかに基づいて、冷却ファン１１４の使用有無を制御することができる。従って、ジョブ実行時間の長短に関わらず、高い（正味の）発電効率を得ることができる。
【００６２】
また、画像形成装置１０に発熱部品１１２の温度を検出する温度センサ１１３を設け、発熱部品１１２の温度が第１閾値以上になったときに、上記冷却ファン１１４の使用有無の制御を行う。従って、第１閾値を適当な値に設定することにより、熱電変換素子１１１の発電効率が大きく低下するような高温になる前に必要に応じて冷却ファン１１４の駆動を開始させることができ、高い発電効率を維持することができる。また、発熱部品１１２の温度管理のために設ける温度センサを、冷却ファン１１４の使用有無の制御のための温度センサとして兼用することもでき、図５等の制御機能を搭載する際のコストアップを抑えることもできる。
なお、第１閾値は、熱電変換素子１１１の発電効率の低下が始まると想定される温度に設定することは必須ではなく、発電効率が既にある程度低下していると想定される温度や、発電効率が低下し始める前と想定される温度に設定してもよい。
【００６３】
また、主制御部１０１は、発熱部品１１２を使用するジョブの実行中における発熱部品１１２の温度と発電電力量との関係を記録する。そして、発電電力量を予測する際に、冷却ファン１１４を使用して発電を行う場合における、冷却後の発電電力量推移を、その記録した温度と発電電力量との関係を用いて予測することができる。従って、発電時の周囲の環境因子を反映させた発電電力量の予測を行うことができ、予測誤差により却って発電効率の悪い制御を行ってしまうことを防止できる。
【００６４】
また、主制御部１０１は、冷却ファン１１４により熱電変換素子１１１を冷却した場合の発熱部品１１２の温度推移の予測値と、時間当たりの冷却ファン１１４の消費電力とを用いて、冷却ファン１１４の使用時間毎に、正味発電電力量を予測する。そして、その正味発電電力量が最大となる使用時間だけ冷却ファン１１４を使用するよう制御を行う。このことにより、幅広い範囲から最適な発電条件を探索し、高い（正味の）発電効率を得ることができる。
【００６５】
また、主制御部１０１は、発熱部品１１２の動作時間を、発熱部品１１２を使用して実行するジョブの内容を示すジョブ情報に基づき予測する。このことにより、熱電変換素子１１１が加熱される時間を容易かつ正確に予測し、精度のよい制御を容易に行うことができる。
【００６６】
以上で実施形態の説明を終了するが、この発明において、装置の具体的な構成、回路や素子の構成、具体的な処理の手順、データの記憶形式、発電電力量の予測方法等は、実施形態で説明したものに限るものではない。
例えば、図５の処理を、ジョブ実行中における別のジョブの追加を考慮した処理に置き換えることが考えられる。この処理を図７に示す。
【００６７】
図７に示す処理では、図５に示した処理に対し、ステップＳ６１，Ｓ６２，Ｓ６３の処理が追加されている。
まず、ステップＳ３６でＮｏの場合、主制御部１０１は、追加のジョブ情報を取得しているか否か判断する（Ｓ６１）。そして、追加のジョブ情報を取得している場合は、ステップＳ３２に進んで追加のジョブ情報を基に、実行すべきジョブがすべて終了するジョブ終了時間を予測する。以降は、図５で示した手順と同じ処理を行う。
【００６８】
また、ステップＳ３８でＮｏの場合も、ステップＳ４２の決定は行わずに、ジョブの実行が終了するまで、追加のジョブ情報の取得がないか監視を続ける（Ｓ６２，Ｓ６３）。そして、追加のジョブ情報を取得した場合には（Ｓ６３のＹｅｓ）、ステップＳ６１でＹｅｓの場合と同様、ステップＳ３２に進んでジョブ終了時間の予測から処理をやり直す。ステップＳ６２でジョブの実行が終了していれば、図７の処理を終了する。
【００６９】
以上の処理により、ジョブの実行中に実行すべきジョブが追加された場合に、発熱部品１１２の動作時間を、実行中のジョブのジョブ情報に加えて追加されたジョブのジョブ情報も用いて予測しなおすことができる。このことにより、追加されたジョブの実行も考慮した冷却ファン１１４の制御が可能となり、随時ジョブが追加される環境であっても、高い発電効率を得ることができる。
【００７０】
また、冷却ファン１１４の制御を行うタイミングを、発熱部品１１２の温度ではなく、熱電変換素子１１１の（単位時間当たりの）発電電力量を用いて定めることもできる。すなわち、熱電変換素子１１１の発電電力量を検出する発電電力量検出手段を設け、予め所定の電力量を第２閾値として設定し、熱電変換素子１１１の発電電力量が第２閾値以下となったときに、素子冷却手段の使用の有無を制御するようにしてもよい。具体的には、例えば、図５のステップＳ３５において、発電電力量が第２閾値以下となったか否か判断することが考えられる。
【００７１】
ここで、図１１に、ジョブの実行時間と、単位時間当たりの発電電力量及びジョブ総発電電力量との関係を示す。図１１において、左下の棒グラフが、各単位時間における発電電力量を示す。
【００７２】
図１１に示すように、ジョブの実行時間が長くなるにつれ、熱電変換素子１１１の温度が発電効率のよい温度領域を超えて上昇すると、単位時間当たりの発電電力量は低下していく。そこで、これが最大値から一定程度、例えば３０％低下した時の発電電力量を第２の閾値として、発電電力量がこれよりも低下したことを検出した時に、冷却ファンを使用するという制御を行うことが考えられる。このような制御でも、発熱部品１１２の温度を基準とした制御を行う場合と同様、発電効率の低下を防止することができる。そして、この冷却ファンを使用しようとするタイミングにおいて、上述した実施形態の場合と同様に、冷却ファンの使用有無や使用時間を制御することにより、上述した実施形態の場合と同様に、発電効率向上の効果を得ることができる。
【００７３】
なお、このように発電電力量を基準とした制御を行う場合、冷却ファン１１４の動作時間は、現在の熱電変換素子１１１の温度を、発電電力量の低下が始まる温度まで低下させられるだけの時間とすることが考えられる。このような時間は、例えば、現在の発熱部品１１２の温度と、発電電力量の低下が始まった時点の発熱部品１１２の温度とを、図１０に示したグラフや数式に当てはめて求めることができる。
【００７４】
また、上記のほか、温度センサ１１３の検出結果に基づき、主制御部１０１が、発熱部品１１２の温度が第３閾値以下になったことを検出した場合に冷却ファン１１４を停止させるようにしてもよい。この場合において、主制御部１０１が停止手段として機能する。ジョブが実行される際、発熱部品１１２の温度が余り低くなりすぎると、定着装置１７による定着機能の発揮に支障が生じるので、これを防止するためである。
【００７５】
また、上述した実施形態では、この発明を画像形成装置として実施した例について説明したが、画像形成機能と切り離した発電装置として、あるいは発電機能を備えた画像形成装置以外の装置として、この発明を実施することも可能である。これらの場合において、ジョブ動作とは、この発電装置を使用する機器あるいは発電装置自体が行う動作であり、ジョブ情報及びジョブ動作時間の詳細は、該当の機器の性質に依拠する。いずれにせよ、該当の機器の動作予定に基づき、発熱手段の動作時間を予測できれば、図５等を用いて説明したものと同様な制御を行うことができる。
【００７６】
これらの場合において、発熱手段が定着装置である必要は全くない。熱電変換手段による発電に供する熱を発するものであれば、何でも構わない。
また、冷却手段も、ファンに限らず、任意のものを採用可能である。水などの液体を利用する冷却方式でも構わない。あるいは、熱電変換素子を発熱部品から離間させたり、熱電変換素子と発熱部品との間に熱の伝達を妨げる部材を挿入したりする方式でも構わない。これらの組み合わせを採用することも可能である。
【００７７】
また、この発明のプログラムの実施形態は、コンピュータに所要のハードウェアを制御させて上述した主制御部１０１の機能（主として動作時間予測手段、発電電力量予測手段及び制御手段の機能）を実現させるためのプログラムである。
このようなプログラムは、はじめからコンピュータに備えるＲＯＭや他の不揮発性記憶媒体（フラッシュメモリ，ＥＥＰＲＯＭ等）などに格納しておいてもよい。しかし、メモリカード、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク等の任意の不揮発性記録媒体に記録して提供することもできる。それらの記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータにインストールして実行させることにより、上述した各手順を実行させることができる。
【００７８】
さらに、ネットワークに接続され、プログラムを記録した記録媒体を備える外部装置あるいはプログラムを記憶手段に記憶した外部装置からダウンロードし、コンピュータにインストールして実行させることも可能である。
また、以上説明してきた実施形態及び変形例の構成は、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勿論である。
【符号の説明】
【００７９】
１０：画像形成装置，１０１：主制御部，１０２：入出力制御部，１０３：充電器，１０４：蓄電池，１０５：放電器，１０６：切替回路，１０７：負荷，１０８：ＰＳＵ，１０９：電圧検知回路，１１１：熱電変換素子，１１２：発熱部品，１１３：温度センサ，１１４：冷却ファン
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８０】
【特許文献１】特開２００９−２２４６８４号公報
【図１】
0006330515.tif 000002
【図２】
0006330515.tif 000003
【図３】
0006330515.tif 000004
【図４】
0006330515.tif 000005
【図５】
0006330515.tif 000006
【図６】
0006330515.tif 000007
【図７】
0006330515.tif 000008
【図８】
0006330515.tif 000009
【図９】
0006330515.tif 000010
【図１０】
0006330515.tif 000011
【図１１】
0006330515.tif 000012