(57)【要約】【課題】内部で発生する電磁波ノイズなどを効率的に電力に変換することができる電子機器及び内部で発生する電磁波ノイズなどを効率的に電力に変換可能な電子機器の設計方法の提供。【解決手段】固有の周波数帯の電磁波ノイズを発生させる電磁波ノイズ発生源を複数有し、作動状態に応じて発生する電磁波ノイズの周波数帯が変化する電子機器であって、共振回路によって電磁波ノイズを検出する検出部と、検出した電磁波ノイズを電力に変換して出力する電力変換部と、を含むエネルギーハーベスティング回路を備え、前記エネルギーハーベスティング回路は、作動状態に応じて変化する複数の周波数帯の電磁波ノイズを検出できるように構成される。【選択図】図４
2013046543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固有の周波数帯の電磁波ノイズを発生させる電磁波ノイズ発生源を複数有し、作動状態に応じて発生する電磁波ノイズの周波数帯が変化する電子機器であって、
共振回路によって電磁波ノイズを検出する検出部と、検出した電磁波ノイズを電力に変換して出力する電力変換部と、を含むエネルギーハーベスティング回路を備え、
前記エネルギーハーベスティング回路は、作動状態に応じて変化する複数の周波数帯の電磁波ノイズを検出できるように構成される、
ことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
各々の前記電磁波ノイズ発生源の近傍に、当該電磁波ノイズ発生源から発生する電磁波ノイズの周波数帯に応じて前記共振回路の共振周波数が設定された前記検出部を含む前記エネルギーハーベスティング回路が設置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記電子機器の作動状態に応じて動作させる部品を有し、
各々の作動状態において、前記エネルギーハーベスティング回路で変換された電力が、当該作動状態に対応する前記部品に供給される、
ことを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記エネルギーハーベスティング回路に、前記共振回路の共振周波数を変化させたときに出力される電力を比較し、電力が最大となる共振周波数を検出する共振周波数検出回路を備え、
前記共振周波数検出回路は、前記電子機器の作動状態が変化したら、前記共振回路の共振周波数を変化させ、変化後の作動状態において電力が最大となる共振周波数を検出し、前記共振回路の共振周波数を検出した共振周波数に設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項５】
前記電子機器の各々の作動状態において発生する電磁波ノイズの周波数帯を求めるキャリブレーションが予め実行され、
前記共振周波数検出回路は、前記電子機器の作動状態が変化したら、前記共振回路の共振周波数を、前記キャリブレーションで求めた変化後の作動状態における周波数帯近傍で変化させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
【請求項６】
固有の周波数帯の電磁波ノイズを発生させる電磁波ノイズ発生源を複数有し、作動状態に応じて発生する電磁波ノイズの周波数帯が変化する電子機器の設計方法であって、
共振回路によって電磁波ノイズを検出する検出部と、検出した電磁波ノイズを電力に変換して出力する電力変換部と、を含むエネルギーハーベスティング回路を配置し、
前記エネルギーハーベスティング回路を、作動状態に応じて変化する複数の周波数帯の電磁波ノイズを検出できるように構成する、
ことを特徴とする電子機器の設計方法。
【請求項７】
各々の前記電磁波ノイズ発生源の近傍に、当該電磁波ノイズ発生源から発生する電磁波ノイズの周波数帯に応じて前記共振回路の共振周波数が設定された前記検出部を含む前記エネルギーハーベスティング回路を設置する、
ことを特徴とする請求項６に記載の電子機器の設計方法。
【請求項８】
前記電子機器の作動状態に応じて動作させる部品を設け、
各々の作動状態において、前記エネルギーハーベスティング回路で変換された電力が、当該作動状態に対応する前記部品に供給されるように構成する、
ことを特徴とする請求項７に記載の電子機器の設計方法。
【請求項９】
前記エネルギーハーベスティング回路に、前記共振回路の共振周波数を変化させたときに出力される電力を比較し、電力が最大となる共振周波数を検出する共振周波数検出回路を設け、
前記共振周波数検出回路を、前記電子機器の作動状態が変化したら、前記共振回路の共振周波数を変化させ、変化後の作動状態において電力が最大となる共振周波数を検出し、前記共振回路の共振周波数を検出した共振周波数に設定するように構成する、
ことを特徴とする請求項６に記載の電子機器の設計方法。
【請求項１０】
前記電子機器の各々の作動状態において発生する電磁波ノイズの周波数帯を求めるキャリブレーションが予め実行された場合に、
前記共振周波数検出回路を、前記電子機器の作動状態が変化したら、前記共振回路の共振周波数を、前記キャリブレーションで求めた変化後の作動状態における周波数帯近傍で変化させるように構成する、
ことを特徴とする請求項９に記載の電子機器の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器及び電子機器の設計方法に関し、特に、内部で発生する電磁波ノイズなどを電力に変換する機能を備える電子機器及び内部で発生する電磁波ノイズなどを効率的に電力に変換する可能な電子機器の設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に存在する様々なエネルギー（電磁波、音、振動、熱など、これらを総称して環境エネルギーと呼ぶ。）を電力に変換し、その電力を利用して電子機器に様々な処理を実行させる、エネルギーハーベスティングと呼ばれる手法が注目されている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、質量体と、少なくとも２つのテザーと、を含むエネルギーハーベスト装置であって、テザーの少なくとも１つが、テザーの撓みに対して機械的応力を発生させる圧電材料を含み、テザーが、質量体に連結する端部である第１の端部と、リファレンスに連結する端部である第２の端部と、を有し、質量体が、リファレンスに対して、実質的に直線経路において移動可能なように、テザーが、質量体に対して配置され、質量体の運動によって、テザーにおいて撓みが生じることにより、電荷を発生させる装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５３７８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、近年の電子機器には、様々な電子回路基板や部品が搭載されている。これらの電子回路基板や部品の中で、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）は、内部でクロック信号を発生するために電磁波ノイズを発生させる。また、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）は、ディスクを高速で回転させるために電磁波ノイズを発生させる。また、駆動部品も、構成物が駆動する際に電磁波ノイズを発生させる。このような電磁波ノイズは、他の部品の動作に影響を及ぼす可能性があるため、極力低減する必要がある。
【０００６】
一方、近年の電子機器は消費電力の削減が求められており、上記電磁波ノイズを電力に変換することができれば、その電力を有効に利用することによって消費電力を削減することができる。しかしながら、従来の電子機器には、電子機器内部で発生する電磁波ノイズを有効に利用する機能はなく、このような機能を備えた電子機器の提案が求められている。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、内部で発生する電磁波ノイズなどを効率的に電力に変換することができる電子機器及び内部で発生する電磁波ノイズなどを効率的に電力に変換可能な電子機器の設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、固有の周波数帯の電磁波ノイズを発生させる電磁波ノイズ発生源を複数有し、作動状態に応じて発生する電磁波ノイズの周波数帯が変化する電子機器であって、共振回路によって電磁波ノイズを検出する検出部と、検出した電磁波ノイズを電力に変換して出力する電力変換部と、を含むエネルギーハーベスティング回路を備え、前記エネルギーハーベスティング回路は、作動状態に応じて変化する複数の周波数帯の電磁波ノイズを検出できるように構成されるものである。
【０００９】
また、本発明は、固有の周波数帯の電磁波ノイズを発生させる電磁波ノイズ発生源を複数有し、作動状態に応じて発生する電磁波ノイズの周波数帯が変化する電子機器の設計方法であって、共振回路によって電磁波ノイズを検出する検出部と、検出した電磁波ノイズを電力に変換して出力する電力変換部と、を含むエネルギーハーベスティング回路を配置し、前記エネルギーハーベスティング回路を、作動状態に応じて変化する複数の周波数帯の電磁波ノイズを検出できるように構成するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電子機器及び電子機器の設計方法によれば、内部で発生する電磁波ノイズなどを効率的に電力に変換することができる。
【００１１】
その理由は、１又は複数の電磁波ノイズ発生源を含み、その作動状態に応じて発生する電磁波ノイズの周波数が変化する電子機器において、１又は複数の電磁波ノイズ発生源から発生する電磁波ノイズを検出可能な位置に、共振回路で電磁波ノイズを検出する検出部と検出した電磁波ノイズを電力に変換する電力変換部とを含む、少なくとも１つのエネルギーハーベスティング回路が配置され、エネルギーハーベスティング回路は、作動状態に応じて変化する複数の周波数の電磁波ノイズを検出できるように構成されるからである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子機器（画像形成装置）の構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電子機器（画像形成装置）の他の構成を模式的に示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る電子機器（画像形成装置）で発生する電磁波の電界強度分布を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る電子機器（画像形成装置）の構成を模式的に示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係る電子機器（画像形成装置）におけるエネルギーハーベスティング回路の設置状態を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係るエネルギーハーベスティング回路の検出部の構成を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第１の実施例に係るエネルギーハーベスティング回路を設定する際に参照するテーブル（ハードウェア機器とノイズ周波数帯を関連付けるテーブル）の一例である。
【図８】本発明の第１の実施例に係るエネルギーハーベスティング回路を設定する際に参照するテーブル（電子機器の作動状態と各ハードウェア機器の稼働率を関連付けるテーブル）の一例である。
【図９】本発明の第１の実施例に係るエネルギーハーベスティング回路を設定する際に参照するテーブル（電子機器の作動状態と稼働するハードウェア機器を関連付けるテーブル）の一例である。
【図１０】本発明の第１の実施例に係るエネルギーハーベスティング回路を設定する際に参照するテーブル（エネルギーハーベスティング回路と共振周波数を関連付けるテーブル）の一例である。
【図１１】本発明の第１の実施例に係るエネルギーハーベスティング回路を設定する際に参照するテーブル（図７乃至図１０を統合したテーブル）の一例である。
【図１２】本発明の第２の実施例に係るエネルギーハーベスティング回路の構成を模式的に示す図である。
【図１３】ノイズの周波数と出力電力との関係を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施例に係るエネルギーハーベスティング回路の共振周波数の検出動作を説明する図である。
【図１５】本発明の第３の実施例に係るエネルギーハーベスティング回路のキャリブレーション動作を説明する図である。
【図１６】本発明の第３の実施例に係るエネルギーハーベスティング回路の動作を示す図である。
【図１７】本発明の第４の実施例に係るエネルギーハーベスティング回路の構成（設計時）を模式的に示す図である。
【図１８】本発明の第４の実施例に係るエネルギーハーベスティング回路の構成（量産又はシリーズ化時）を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
背景技術で示したように、環境エネルギーを電力に変換して利用するエネルギーハーベスティングが注目されている。一方、近年の電子機器には、様々な電子回路基板や部品が搭載されており、電磁波ノイズの発生源となっている。そこで、エネルギーハーベスティングを利用して上記電磁波ノイズを電力に変換することができれば、電子機器で発生する電磁波ノイズの低減及び消費電力の削減を図ることができるが、従来の電子機器には、内部で発生する電磁波ノイズを電力に変換する機能を備えたものはなかった。
【００１４】
そこで、本発明の一実施の形態では、電子機器に、機器内で発生する電磁波ノイズを共振回路で検出し、検出した電磁波ノイズを電力に変換するエネルギーハーベスティング回路を設け、このエネルギーハーベスティング回路で電磁波ノイズを吸収することによって、内部で発生する電磁波ノイズを低減すると共に、変換された電力を利用して電子機器の部品を動作させることによって、消費電力を削減するようにする。
【００１５】
具体的には、図１に示すように、コピーやプリント等の機能を実行する電子回路基板２０を備える電子機器（ここでは、画像形成装置（ＭＦＰ：Multi Function Peripheral）とする。）の筺体内部に、電磁波ノイズに共振する共振回路からなる検出部３１（アンテナ）と、公知の手法を用いて、共振回路で検出した電磁波ノイズを電力に変換して出力する（例えば、共振回路のコンデンサに蓄積された電荷を直流若しくは交流の電力として取り出す）電力変換部３２と、を含むエネルギーハーベスティング回路３０を設け、電子回路基板２０で発生する電磁波ノイズを検出部３１で検出し、電力変換部３２で電力に変換して、その電力を部品２１に供給して再利用できるようにする。
【００１６】
また、図２に示すように、電磁波ノイズの発生源となる電子回路基板２０がシールドケース１１内に設置される場合は、エネルギーハーベスティング回路３０もシールドケース１１内に設置したり、電子回路基板２０の複数の部品が異なる周波数帯の電磁波ノイズを発生する場合は、各々の部品が発生する電磁波ノイズの周波数帯に合わせた複数のエネルギーハーベスティング回路３０を設置したりする。
【００１７】
その際、電子回路基板２０で発生する電磁波ノイズは分布があることから、図３に示すように、電磁界シミュレーション等より電磁波ノイズの電界分布を求め、電界が最も大きくなる場所にエネルギーハーベスティング回路３０の検出部３１を設置する。例えば、図中の矢印で示す部分の電界が最も強いので、その部分近傍に検出部３１を配置すると共に、電磁波ノイズの周波数が８００ＭＨｚであるので、その周波数を共振周波数とする検出部３１を配置する。これにより、効率的に電磁波ノイズのエネルギーを電力に変換することができ、電磁波ノイズの低減と消費電力の削減を図ることができる。
【実施例１】
【００１８】
上記した本発明の一実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の第１の実施例に係る電子機器及び電子機器の設計方法について、図４乃至図１１を参照して説明する。図４は、本実施例の電子機器（ＭＦＰ）の構成を模式的に示すブロック図であり、図５は、本実施例のエネルギーハーベスティング回路の設置状態を模式的に示す図である。また、図６は、本実施例のエネルギーハーベスティング回路の検出部の構成を模式的に示す図であり、図７乃至図１１は、本実施例のエネルギーハーベスティング回路を設定する際に参照するテーブルの一例である。
【００１９】
なお、電磁波ノイズとは、電子機器の本来の機能を実現する際に付加的に発生する電磁波の総称であり、以下の実施例では、単にノイズと称する。また、本実施例では、ノイズとして極超短波（周波数帯が数百〜数千ＭＨｚの電磁波）を例にして説明するが、共振回路で検出可能な周波数帯の電磁波に対して同様に適用することができる。また、以下では、電子機器として、ノイズが発生しやすく、消費電力の削減が求められる画像形成装置（ＭＦＰ）を例にして説明するが、同様のノイズを発生する任意の機器に対して同様に適用することができる。
【００２０】
図４に示すように、本実施例の画像形成装置は、筺体内に、ノイズ源として、ＣＰＵ２０ａとＨＤＤ２０ｂとメカ２０ｃと後処理機２０ｄを備えており、各々のノイズ源に対して、そのノイズの検出に適したエネルギーハーベスティング回路が配置され、各々のエネルギーハーベスティング回路で生成された電力は、第１乃至第３制御回路２２ａ〜２２ｃを介して、Readyランプ２１ａ、処理中ランプ２１ｂ、Finisherランプ２１ｃに供給されるようになっている。
【００２１】
例えば、ＣＰＵ２０ａは２．５ＧＨｚ程度の周波数のノイズを発生させることから、２．５ＧＨｚの電磁波に共振する共振回路で構成される検出部３１を含むエネルギーハーベスティング回路（ＨＣ１）が配置され、ＣＰＵ２０ａがノイズを発生しているときは画像形成装置が何らかの処理を行っていると考えられることから、第１制御回路２２ａは、ＨＣ１で変換された電力がReadyランプ２１ａに供給されるように制御する。
【００２２】
また、ＨＤＤ２０ｂは１．２ＧＨｚ程度の周波数のノイズを発生させることから、１．２ＧＨｚの電磁波に共振する共振回路で構成される検出部３１を含むエネルギーハーベスティング回路（ＨＣ２）が配置され、ＨＤＤ２０ｂがノイズを発生しているときは画像形成装置がＨＤＤ２０ｂのデータを使用する処理（例えば、ラスタライズ処理など）を行っていると考えられることから、第２制御回路２２ｂは、ＨＣ２で変換された電力が処理中ＬＥＤ２１ｂに供給されるように制御する。
【００２３】
また、コピーやプリントを実行するメカ２０ｃは４００〜８００ＭＨｚ程度の周波数のノイズを発生させることから、４００〜８００ＭＨｚの電磁波に共振する共振回路で構成される検出部３１を含むエネルギーハーベスティング回路（ＨＣ３）が配置され、メカ２０ｃがノイズを発生しているときは画像形成装置がコピーやプリントなどの処理を行っていると考えられることから、第２制御回路２２ｂは、ＨＣ３で変換された電力が処理中ＬＥＤ２１ｂに供給されるように制御する。
【００２４】
また、パンチやステープル、折りなどを実行する後処理機２０ｄは１．０ＧＨｚ程度の周波数のノイズを発生させることから、１．０ＧＨｚの電磁波に共振する共振回路で構成される検出部３１を含むエネルギーハーベスティング回路（ＨＣ４）が配置され、後処理機２０ｄがノイズを発生しているときは後処理を行っていると考えられることから、第３制御回路２２ｃは、ＨＣ４で変換された電力がFinisherランプ２１ｃに供給されるように制御する。
【００２５】
なお、図４では、ノイズ源としてＣＰＵ２０ａとＨＤＤ２０ｂとメカ２０ｃと後処理機２０ｄの４つを例示したが、ノイズ源は１つ以上であればよい。また、エネルギーハーベスティング回路で変換した電力が供給される部品として、Readyランプ２１ａ、処理中ランプ２１ｂ、Finisherランプ２１ｃの３つを例示したが、電力が供給される部品や制御回路も１つ以上であればよい。
【００２６】
上記構成において、各々のエネルギーハーベスティング回路の検出部３１は、各々のノイズ源近傍に配置されるが、その際、図３に示すような電磁波の電界分布に基づいて、電界が最も大きくなる位置に検出部３１を配置する。例えば、図５に示すように、８００ＭＨｚの周波数のノイズが電子回路基板の上面に向かって放射している場合は、その周波数で共振するエネルギーハーベスティング回路（ＨＣ３）の検出部３１を８００ＭＨｚのノイズの最強範囲に設置する。また、１．０ＧＨｚの周波数のノイズが電子回路基板の下面に向かって放射している場合は、その周波数で共振するエネルギーハーベスティング回路（ＨＣ４）の検出部３１を１．０ＧＨｚのノイズの最強範囲に設置する。
【００２７】
次に、エネルギーハーベスティング回路を構成する検出部３１の構成について説明する。図６（ａ）に示すように、検出部３１は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムで利用されるＲＦＩＤタグと同様の構成であり、コイル及びコンデンサなどからなる共振回路で構成され、検出するノイズの周波数帯に応じて製作される。具体的には、検出部３１（アンテナ）の共振周波数ｆ0は、コイルのインダクタンスＬとコンデンサの容量Ｃとを用いて次式のように表される。
【００２８】
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【００２９】
式（１）より、アンテナコイルのインダクタンスＬ又はコンデンサの容量Ｃのいずれかを増減させることにより共振周波数ｆ0を所望の値に調整することができる。例えば、図６（ｂ）に示すように、基材の一方の面にループ状に配線を形成してアンテナコイルを形成し、ループの一端を基材の裏面の配線に接続し、その裏面の配線とループの他端の配線とを基材を介して対向させることによってコンデンサを形成して検出部３１を作製する。そして、このような構造の検出部３１に、ループを短絡するインダクタンス調整用トリミングラインを複数設け、任意のトリミングラインを切断することによってインダクタンスＬを調整できるようにする。また、ループの他端に基材の裏面の配線に交差する容量調整用トリミングラインを複数設け、任意のトリミングラインを切断することによって、容量を調整できるようにする。
【００３０】
なお、ＲＦＩＤタグの形態として、電磁結合方式、静電結合方式、電磁誘導方式、マイクロ波方式などがあり、いずれの方式でもノイズを検出することができるが、各々の方式で検出可能な周波数帯が異なるため、検出部３１を作製する際には、検出するノイズの周波数帯に応じて、適宜最適な方式で動作するように、回路を設計することが好ましい。
【００３１】
上記検出部３１で検出したノイズによって生成される電力を利用して、各々のハードウェア機器の作動状態を示すランプを点灯させる制御を行う場合、各々の検出部３１がノイズを検出した時、各々のハードウェア機器がどのような作動状態であるかを予め調べておく必要がある。そこで、本実施例では、図７乃至図１１に示すようなテーブルを予め作成し、記憶しておき、そのテーブルに従ってランプの点灯を制御する。
【００３２】
図７は、ハードウェア機器の種類とノイズの周波数帯とを関連付けるテーブルである。また、図８は、各々のハードウェア機器の稼働率とＭＦＰの作動状態とを関連付けるテーブルである。また、図９は、ＭＦＰの作動状態と稼働する機器とを関連付けるテーブルである。また、図１０は、エネルギーハーベスティング回路と共振周波数とを関連付けるテーブルである。また、図１１は、図７乃至図１０をまとめたテーブルである。
【００３３】
図７乃至図１１より、ＭＦＰがReady状態の時は、ＣＰＵ２０ａのみが稼働する。そこで、ＭＦＰがReady状態の時は、第１制御回路２２ａによって、ＣＰＵ２０ａが発生するノイズを検出するエネルギーハーベスティング回路（ＨＣ１）で生成される電力がReadyランプ２１ａのみに供給されるようにして、Readyランプ２１ａを点灯させる。
【００３４】
また、ＭＦＰがＲＩＰ（ラスタライズ）処理を行っている時は、ＣＰＵ２０ａは７０％で稼働し、ＨＤＤ２０ｂは８０％で稼働し、メカ２０ｃは１０％で稼働するため、ＲＩＰ処理時に最も稼働するハードウェアはＨＤＤ２０ｂになる。そこで、ＭＦＰがＲＩＰ処理を行っている時は、第２制御回路２２ｂによって、ＨＤＤ２０ｂが発生するノイズを検出するエネルギーハーベスティング回路（ＨＣ２）で生成される電力が処理中ＬＥＤ２１ｂのみに供給されるようにして、処理中ＬＥＤ２１ｂを点灯させる。
【００３５】
また、ＭＦＰが印刷処理を行っている時は、ＣＰＵ２０ａは９０％で稼働し、ＨＤＤ２０ｂは５０％で稼働し、メカ２０ｃは１００％、後処理機２０ｄは１０％で稼働するため、印刷処理時に最も稼働するハードウェアはメカ２０ｃになる。そこで、ＭＦＰが印刷処理を行っている時は、第２制御回路２２ｂによって、メカ２０ｃが発生するノイズを検出するエネルギーハーベスティング回路（ＨＣ３）で生成される電力が処理中ＬＥＤ２１ｂのみに供給されるようにして、処理中ＬＥＤ２１ｂを点灯させる。
【００３６】
また、ＭＦＰが後処理を行っている時は、ＣＰＵ２０ａは１０％で稼働し、メカ２０ｃは１０％で稼働し、後処理機２０ｄは１００％で稼働するため、後処理時に最も稼働するハードウェアは後処理機２０ｄになる。そこで、ＭＦＰが後処理を行っている時は、第３制御回路２２ｃによって、後処理機２０ｄが発生するノイズを検出するエネルギーハーベスティング回路（ＨＣ４）で生成される電力がFinisherランプ２１ｃのみに供給されるようにして、Finisherランプ２１ｃを点灯させる。
【００３７】
このような構成により、画像形成装置の筐体内部で発生する電磁波を利用してランプを点灯させることができ、ノイズの低減と消費電力の削減を同時に達成することができる。
【００３８】
なお、全てのエネルギーハーベスティング回路を全ての制御回路に接続し、各々の制御回路で画像形成装置の作動状態に応じてランプやＬＥＤに電力を供給するか否かを制御することもできるが、このようにすると、電力が不要な状態であっても当該制御回路への電力供給が継続するため、全体としての電力量が低下してしまうという問題がある。例えば、上記条件の場合、Ready状態であれば、ノイズ源はＣＰＵ２０ａだけであるにも関わらず、第１〜第３制御回路への電力供給が行われるため、Readyランプ２１ａを点灯するのに充分な電力が得られない可能性がある。しかしながら、本実施例では、Ready状態では、ＣＰＵ２０ａが発生するノイズから生成した電力が第１制御回路２２ａのみを介してReadyランプ２１ａに供給されるため、安定してReadyランプ２１ａを点灯させることが可能となる。
【００３９】
また、ここでは、ハードウェアの稼働率に応じて、どのエネルギーハーベスティング回路で生成される電力を利用するかを決定する構成としたが、判断の基準はハードウェアの稼働率に限らず、他の要素（例えば、ハードウェアの電力使用量など）に基づいて、又は、他の要素（例えば、各ハードウェアが発生するノイズの電界強度）を加味して決定してもよい。
【実施例２】
【００４０】
次に、本発明の第２の実施例に係る電子機器及び電子機器の設計方法について、図１２乃至図１４を参照して説明する。図１２は、本実施例のエネルギーハーベスティング回路及び検出部の構成を模式的に示す図である。また、図１３は、ノイズの周波数と出力電力との関係を示す図であり、図１４は、本実施例のエネルギーハーベスティング回路の共振周波数の検出動作を説明する図である。
【００４１】
前記した第１の実施例では、各々のノイズ源に対して、そのノイズ源が発生するノイズの周波数帯に合わせたエネルギーハーベスティング回路を設置する構成としたが、ノイズ源が多数存在する場合は、エネルギーハーベスティング回路の数も増えてしまい、電子機器のコストやサイズが増大するという問題が生じる。また、複数のノイズ源が近接している場合、ノイズ源毎にエネルギーハーベスティング回路を設置することが難しい場合もある。
【００４２】
一方、複数のノイズ源が近接している場合、ノイズの電界強度が強くなる位置が大きく変動しないため、１つのエネルギーハーベスティング回路で各々のノイズ源から発生するノイズを検出することが可能である。また、各々のノイズ源から発生するノイズの周波数帯が大きく変わらない場合は、１つのエネルギーハーベスティング回路の共振周波数を調整することによって全てのノイズを検出することが可能である。
【００４３】
そこで、本実施例では、ＭＦＰの作動状態に応じて動的にエネルギーハーベスティング回路の共振周波数を調整し、効率的に電力を生成して部品に供給できるようにする。具体的には、図１２（ａ）に示すように、エネルギーハーベスティング回路を、ノイズを検出する検出部３１と、検出したノイズを電力に変換する電力変換部３２と、共振周波数検出回路３３とで構成し、共振周波数検出回路３３は、検出部３１の共振周波数（コイルのインダクタンス及び／又はコンデンサの容量）を変化させる制御を行い、各々の共振周波数においてエネルギーハーベスティング回路で生成される出力電力を検出し、出力電力が最大となる周波数帯を特定する。
【００４４】
共振周波数検出回路３３からの制御信号に従って共振周波数を変化させる場合、例えば、図１２（ｂ）に示すように、基材の一方の面にループ状に配線を形成してアンテナコイルを形成し、ループの一端を基材の裏面の配線に接続し、その裏面の配線とループの他端の配線とを基材を介して対向させることによってコンデンサを形成して検出部３１を作製する。そして、更に、スイッチング動作によってループを短絡するインダクタンス調整部を複数設け、共振周波数検出回路３３からの制御信号に従って任意の位置のインダクタンス調整部を動作させ、ループを短絡することによってインダクタンスＬを変化させる。すると、図１３に示すように、調整後のインダクタンスと容量によって規定される共振周波数に応じて出力電圧が変化する。
【００４５】
そこで、本実施例では、図１４に示すように、複数のノイズ源に対して１つのエネルギーハーベスティング回路を配置し、画像形成装置の作動状態が変化したら、共振周波数検出回路３３は検出部３１を制御して共振周波数を動的にスキャンし、出力電力が最大となる周波数を共振周波数として設定し、この周波数を画像形成装置の作動状態が切り替わるまで維持するようにする。
【００４６】
このような構成により、少ないエネルギーハーベスティング回路で効率的に電力を回収することが可能となる。また、ノイズ源が近接している場合であってもエネルギーハーベスティング回路を設置することが可能となり、汎用性を高めることができる。
【実施例３】
【００４７】
次に、本発明の第３の実施例に係る電子機器及び電子機器の設計方法について、図１５及び図１６を参照して説明する。図１５は、本実施例のエネルギーハーベスティング回路のキャリブレーション動作を説明する図であり、図１６は、本実施例のエネルギーハーベスティング回路の動作を示す図である。
【００４８】
前記した第２の実施例では、画像形成装置の作動状態が変化したら共振周波数を動的にスキャンする構成としたが、この構成では、全周波数範囲をスキャンしなければならないため、出力電力が最大となる周波数を特定するのに時間を要する。一方、画像形成装置の作動状態に応じた各ハードウェア機器の稼働率は分かっているため、各々の作動状態で発生するノイズの周波数は推定することができる。
【００４９】
そこで、本実施例では、画像形成装置の作動状態に応じたエネルギーハーベスティング回路の最大電力出力の共振周波数を予め計測するキャリブレーション手段を設け、画像形成装置の作動状態に応じて、検出部３１の共振周波数を、このキャリブレーション手段で決定した共振周波数に自動的に切り替えるようにする。
【００５０】
具体的には、図１５に示すように、画像形成装置の作動状態を切り替えた時の最大共振周波数を計測し、その結果をキャリブレーションテーブルに保存しておく。そして、図１６に示すように、共振周波数検出回路３３は、画像形成装置の作動状態に応じて、キャリブレーションテーブルに沿って検出部３１の共振周波数を最大周波数（例えば、Ready時は２．４８ＧＨｚ、ＲＩＰ処理時は１．２２ＧＨｚ、印刷処理時は０．７８ＧＨｚ、後処理時は１．０２ＧＨｚ）に切り替える。
【００５１】
このように、予め画像形成装置の各作動状態における最大共振周波数を計測し、キャリブレーションテーブルに保存しておき、キャリブレーションテーブルに従って検出部３１の共振周波数を切り替えることにより、最大電力が得られる共振周波数を確定する時間を短縮することができる。
【実施例４】
【００５２】
次に、本発明の第４の実施例に係る電子機器及び電子機器の設計方法について、図１７及び図１８を参照して説明する。図１７は、本実施例のエネルギーハーベスティング回路の状態（設計時）を模式的に示す図であり、図１８は、本実施例のエネルギーハーベスティング回路の状態（量産又はシリーズ化時）を模式的に示す図である。
【００５３】
前記した第１乃至第３の実施例では、ノイズの周波数がノイズ源の種別に応じて決まっている構成としたが、例えば、電子機器をマイナーチェンジする時に電子回路基板や部品が変更される場合があり、電子回路基板や部品が変わると発生するノイズの周波数も変化する。また、量産時には、より安価で動作が安定している電子回路基板や部品に変更される場合があり、やはり、電子回路基板や部品が変わると発生するノイズの周波数も変化する。
【００５４】
このような場合に、第１の実施例で示した構成では、マイナーチェンジ時や量産時にエネルギーハーベスティング回路も変更する必要が生じるが、第２の実施例で示した構成では、共振周波数を動的にスキャンし、出力電力が最大となる周波数を共振周波数として設定するため、マイナーチェンジ時や量産時もエネルギーハーベスティング回路をそのまま利用することができる。
【００５５】
また、第３の実施例で示した構成では、キャリブレーション手段を用いて、電子回路基板や部品の変更後の画像形成装置の作動状態に応じた共振周波数を決定し、このキャリブレーション手段で決定した共振周波数で動作するように、共振周波数検出回路３３は検出部３１を制御して、共振周波数（コイルのインダクタンス及び／又はコンデンサの容量）を調整する。
【００５６】
例えば、図１７に示すように、設計時は、０．８〜１．５ＧＨｚの範囲で共振周波数を設定できるＨＣ１と、１．６〜２．０ＧＨｚの範囲で共振周波数を設定できるＨＣ２と、を採用する。そして、図１８に示すように、マイナーチェンジ時や量産時には、キャリブレーション手段で決定した共振周波数に従って、装置１ではＨＣ１が１．１ＧＨｚのノイズを検出し、ＨＣ２が１．７ＧＨｚのノイズを検出し、装置２ではＨＣ１が１．２ＧＨｚのノイズを検出し、ＨＣ２が１．８ＧＨｚのノイズを検出するように、検出部３１の共振周波数を調整する。
【００５７】
このように、システムに最適に設計されたエネルギーハーベスティング回路を、電子機器の量産化又はシリーズ化（マイナーチェンジ）等において、固体差を吸収させる手段として用いることができるため、部品の共通化、再設計回避によるコスト削減を図ることが可能になる。
【００５８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りに置いて、その構成や制御は適宜変更可能である。
【００５９】
例えば、上記実施例では、ノイズの周波数として、０．４〜２．４ＧＨｚを例示したが、ノイズの周波数は、共振回路で検出可能な範囲であればよい。また、上記実施例では、エネルギーハーベスティング回路の検出部をコイルとコンデンサとで構成したが、検出部は、電子機器の内部で発生するノイズを検出可能な構成であればよい。また、上記実施例では、電子機器として画像形成装置を例示したが、電子機器は、少なくとも１つのノイズ源を備え、その作動状態に応じてノイズの周波数が変化する機器であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、少なくとも１つのノイズ源を備え、その作動状態に応じてノイズの周波数が変化する任意の電子機器、特に、画像形成装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  電子機器
１１  シールドケース
２０  電子回路基板
２０ａ  ＣＰＵ
２０ｂ  ＨＤＤ
２０ｃ  メカ
２０ｄ  後処理機
２１  電力が供給される部品
２１ａ  Readyランプ
２１ｂ  処理中ＬＥＤ
２１ｃ  Finisherランプ
２２ａ  第１制御回路
２２ｂ  第２制御回路
２２ｃ  第３制御回路
３０  エネルギーハーベスティング回路
３１  検出部
３２  電力変換部
３３  共振周波数検出回路
【図１】
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【図２】
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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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