(57)【要約】【課題】簡易かつ低コストで、安定的に電力を補充する。【解決手段】機器に電力を供給する電力供給手段と、電力供給手段により電力が供給されることにより機器の稼働時に機器内に発生する振動を利用して発電する振動発電手段と、振動発電手段により発電された電力の電圧レベルを検出する電圧検出手段と、振動発電手段により発電された電力の電圧レベルが所定の閾値以上である場合、振動発電手段により発電された電力を機器に供給するように制御する電力制御手段と、を備える。【選択図】図１
2017108510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器に電力を供給する電力供給手段と、
前記電力供給手段により電力が供給されることにより前記機器の稼働時に前記機器内に発生する振動を利用して発電する振動発電手段と、
前記振動発電手段により発電された電力の電圧レベルを検出する電圧検出手段と、
前記振動発電手段により発電された電力の電圧レベルが所定の閾値以上である場合、前記振動発電手段により発電された電力を前記機器に供給する電力供給制御手段と、
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電力供給制御手段は、前記振動発電手段により発電された電力の電圧レベルが所定の閾値未満である場合、前記振動発電手段により発電された電力と、前記電力供給手段により供給される電力を合わせて前記機器に供給することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記所定の閾値は、前記機器が有する特定ユニットが動作可能な電力の電圧レベルを示す数値であることを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
【請求項４】
前記振動発電手段は、前記機器の稼働時に発生する機械振動により前記機器内の所定の振動面に発生する圧力を電力に変換する圧電素子であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の電源装置を備えることを特徴とする電気機器。
【請求項６】
前記電力供給手段により電力が供給されることで機器が稼働する際に、前記振動発電手段が利用する振動を発生する振動発生ユニットを備えることを特徴とする請求項５記載の電気機器。
【請求項７】
機器に電力を供給する電力供給手段、前記電力供給手段により電力が供給されることにより前記機器の稼働時に前記機器内に発生する振動を利用して発電する振動発電手段、及び前記振動発電手段により発電された電力の電圧レベルを検出する電圧検出手段を備える電源装置のプログラムであって、
前記振動発電手段により発電された電力の電圧レベルが所定の閾値以上である場合、前記振動発電手段により発電された電力を前記機器に供給するように制御する処理をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置、該電源装置を備える電気機器、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境規制や環境負荷問題への意識の高まりから、電気製品全般に消費電力を低減することが求められている。消費電力を低減する手段として、例えば太陽電池等の自然エネルギーにより充電される二次電池から、電源供給が必要なユニットに電力を供給する制御技術が既に知られている。
【０００３】
特許文献１には、燃料電池により発電される電力を蓄電部に蓄電し、蓄電部の電圧に応じて、蓄電部から機器へ電力を供給するか、蓄電部と燃料電池とから機器へ電力を供給するかを制御する技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、消費電力を低減する手段として、例えば太陽電池等の自然エネルギーを利用する場合、例えば太陽光が遮蔽物により遮られる等、自然エネルギーを充分に供給できない周囲環境の影響から、自然エネルギーを利用した発電は期待できない。
【０００５】
また、例えば特許文献１に開示された燃料電池を利用する技術では、燃料電池に供給する液体燃料不足による電圧低下や、そもそも燃料電池そのものを有することにより装置の複雑化やコスト増を招いてしまう。
【０００６】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであって、簡易かつ低コストで、安定的に電力を補充することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するために、本発明の電源装置は、機器に電力を供給する電力供給手段と、電力供給手段により電力が供給されることにより機器の稼働時に機器内に発生する振動を利用して発電する振動発電手段と、振動発電手段により発電された電力の電圧レベルを検出する電圧検出手段と、振動発電手段により発電された電力の電圧レベルが所定の閾値以上である場合、振動発電手段により発電された電力を機器に供給するように制御する電力制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡易かつ低コストで、安定的に電力を補充することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態における画像形成装置の全体ブロック構成図である。
【図２】本発明の実施形態における振動発生ユニットの具体例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態における振動発電部による電力供給を決定する閾値電圧レベルを説明する模式図である。
【図４】本発明の実施形態における処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態における処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態における電源装置及びこれを備える電気機器に関し以下図面を用いて説明するが、本発明の趣旨を越えない限り、何ら本実施形態に限定されるものではない。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化乃至省略する。また、以下に記載する実施形態は本発明の最良の形態であって、本発明にかかる特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１１】
また、以下では、本実施形態における電源装置を備える電気機器として画像形成装置を用いて説明する。しかし、本発明における電気機器としては、画像形成装置に限らず、プロジェクター等の投射装置や、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置も含まれる。その他、本発明における電気機器として、テレビジョンやオーディオ等の情報家電や、冷蔵庫や洗濯機等の生活家電なども含まれる。
【００１２】
また、本実施形態における電源装置は、上述のように画像形成装置等の電気機器と一体にして提供されるものであっても、電源装置単体で提供されるものであってもよい。
【００１３】
［本発明の実施形態における画像形成装置の全体ブロックについて］
本発明の実施形態における画像形成装置１の全体ブロックについて図１を参照して説明する。本実施形態における画像形成装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）１４、操作部１５、画像形成部１６、振動発生ユニット２０、電源装置３０を備える。
【００１４】
電源装置３０は、電力供給部３１、振動発電部３２、電圧検出部３３、電力供給制御部３４を備える。なお、電源装置３０は、画像形成装置１と一体に構成されるものであっても、画像形成装置１の一部品として構成されるものであっても、いずれであってもよい。
【００１５】
ＣＰＵ１１は、画像形成装置１の全体制御を行う制御部であり、上記の各ブロックを制御する。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１のワークメモリとして機能する記憶部である。ＲＯＭ１３は、画像形成装置１が備える上記の各ブロックが行う処理に必要な各種パラメータや、本実施形態における特徴ある処理を規定する処理プログラム等を記憶する記憶部である。
【００１６】
ＨＤＤ１４は、画像形成装置１が画像を形成するための画像データ等を記憶する大容量記憶部である。なお、ＨＤＤ１４は、画像形成装置１の必須の構成ではなく、画像データ等は外部メモリや記憶メディア等に記憶されたものを画像形成装置１に入力することとしてもよい。
【００１７】
操作部１５は、画像形成装置１に対してユーザによる操作入力を受け付ける例えば操作パネル等である。操作部１５は、ユーザから操作入力を受け付ける入力キーと、各種情報を表示する表示パネルから構成されている。なお、表示パネルに重畳してタッチパネルを有していてもよく、その場合は、表示パネルに表示された入力キーへのタッチ操作を介してユーザの操作入力を受け付ける。
【００１８】
画像形成部１６は、画像データを元に画像を記録媒体に印刷する印刷エンジンである。
【００１９】
振動発生ユニット２０は、電力供給部３１により電力が供給されることで画像形成装置１が稼働する際に、振動発電部３２が利用する振動を発生する。
【００２０】
電力供給部３１は、画像形成装置１に電力を供給する電力供給手段である。電力供給部３１は、商用電源からの交流電圧を整流し、画像形成装置１の本体各部に供給するための直流電圧を発生させる。なお、電力供給部３１により充電される二次電池を備えていてもよい。
【００２１】
振動発電部３２は、電力供給部３１により電力が供給されることにより画像形成装置１の稼働時に画像形成装置１内に発生する振動を利用して発電する振動発電手段である。振動発電部３２として、本実施形態では、画像形成装置１の稼働時に発生する機械振動により画像形成装置１内の所定の振動面に発生する圧力を電力に変換する圧電素子を用いる。ただし、圧電素子に限定されず、振動を利用して発電するユニットであれば、例えば振動発電素子であってもよい。
【００２２】
例えば、振動発電素子として、１枚当たりのサイズが、幅：７５ｍｍ、高さ：２０ｍｍ、厚さ：０．５ｍｍの極薄タイプのものを粘着材により振動発生ユニット２０に貼付する。これによれば、少ない振動で、例えば１枚の発電素子あたり最大出力電圧が±４０Ｖ等の大きな発電量を得ることができる。また、このような振動発電素子を複数枚使用することで、大容量の電力を得ることもできる。さらに、圧電素子の圧電効果を利用した振動発電モジュールで、出力電圧が１．８Ｖ〜３．６Ｖを得ることができる。
【００２３】
電圧検出部３３は、振動発電部３２により発電された電力の電圧レベルを検出する電圧検出手段である。電圧検出部３３は、常時作動していることが好ましいが、例えば画像形成装置１の画像形成時に作動するように制御してもよい。
【００２４】
電力供給制御部３４は、振動発電部３２により発電された電力の電圧レベルが所定の閾値以上である場合、振動発電部３２により発電された電力を画像形成装置１に供給する電力供給制御手段である。なお、「所定の閾値」は、画像形成装置１が有する特定ユニットが動作可能な電力の電圧レベルを示す数値である。本実施形態においては、「特定ユニット」として、画像形成装置１が備える制御ボードを想定している。なお、「特定ユニットが動作可能な電力」は、例えば特定ユニットが制御ボードである場合、制御ボードの主要部のみが稼働できる程度の電力であることが好ましい。
【００２５】
他方、電力供給制御部３４は、振動発電部３２により発電された電力の電圧レベルが所定の閾値未満である場合、振動発電部３２により発電された電力と、電力供給部３１により供給される電力を合わせて画像形成装置１に供給する。より具体的には、電力供給制御部３４は、振動発電部３２により発電された電力に、電圧レベルが所定の閾値以上となる電力を電力供給部３１から供給される電力で補充する。
【００２６】
［本発明の実施形態における振動発生ユニットの具体例について］
次に、本実施形態における振動発生ユニット２０の具体例について図２を参照して説明する。振動発生ユニット２０の具体例として、画像形成装置１の外装カバー２０１、筐体板金２０２、給紙ユニット２０３、排紙ユニット２０４等が含まれる。これらは一例であり、画像形成装置１の稼働時に振動を発生するユニットであればよい。例えば、ＨＤＤ１４の取付板金や、操作部１５であってもよい。
【００２７】
画像形成装置１が稼働する際、外装カバー２０１や筐体板金２０２は通常振動する。また、給紙ユニット２０３は画像形成部１６に記録媒体を給紙する際に振動する。さらに、排紙ユニット２０４は画像が形成された記録媒体を画像形成装置１外へ排紙する際に振動する。これらの振動発生ユニット２０に上述した振動発電素子や圧電素子を貼付することで、振動発生ユニット２０に発生する振動から電力を得ることができる。
【００２８】
また、複数の振動発生ユニット２０に振動発電素子や圧電素子を貼付すれば、画像形成装置１が稼働中に各振動発生ユニット２０で発生する振動からまとめて電力を得ることができる。
【００２９】
［本発明の実施形態における振動発電部による電力供給を決定する閾値電圧レベルについて］
次に、本実施形態における振動発電部３２による電力供給を決定する閾値電圧レベルについて図３を参照して説明する。
【００３０】
本図は、縦軸に電圧レベルをとり、振動発電部３２により発電された電力について、電圧検出部３３により検出された電圧レベルＡ、Ｂを示したものである。また、本図では閾値電圧レベルを「Ｖｔ」として横軸に平行な破線で示している。
【００３１】
電圧レベルＡは、閾値電圧レベルＶｔを上回っているため、この場合、電力供給制御部３４は振動発電部３２により発電された電力を画像形成装置１又は画像形成装置１が有する特定ユニットに供給する。
【００３２】
他方、電圧レベルＢは、閾値電圧レベルＶｔを下回っているため、この場合、電力供給制御部３４は振動発電部３２により発電された電力を補うように、電力供給部３１から供給される電力を画像形成装置１又は画像形成装置１が有する特定ユニットに供給する。
【００３３】
なお、閾値電圧レベルＶｔは、ユーザにより適宜設定可能としてよい。これにより、振動発電部３２により発電された電力で動作させるユニットを特定しておくこととしてもよい。
【００３４】
［本発明の実施形態における処理手順１について］
次に、本実施形態における処理手順１について図４を参照して説明する。まず、電力供給部３１が画像形成装置１に電源を供給する（ステップＳ１）。
【００３５】
画像形成装置１が稼働し、振動発生ユニット２０が振動すると、振動発電部３２により電力が発電され、電圧検出部３３は、発電された電力の電圧レベルを検出する（ステップＳ２）。
【００３６】
電圧検出部３３により検出された電圧レベルが閾値以上である場合（ステップＳ３、ＹＥＳ）、電力供給制御部３４は振動発電部３２により発電された電力を画像形成装置１に供給する（ステップＳ４）。
【００３７】
他方、電圧検出部３３により検出された電圧レベルが閾値未満である場合（ステップＳ３、ＮＯ）、電力供給制御部３４は振動発電部３２により発電された電力に加え、その不足分として電力供給部３１から補充して画像形成装置１に供給する（ステップＳ５）。
【００３８】
［本発明の実施形態における処理手順２について］
次に、本発明の実施形態における処理手順２について図５を参照して説明する。なお、図４に示した処理手順１と重複する手順についての説明は省略する。本手順では、ステップＳ２以降の手順が処理手順１と異なっている。
【００３９】
すなわち、電圧検出部３３により検出された電圧レベルが特定ユニットが動作可能な閾値以上である場合（ステップＳ１３、ＹＥＳ）、電力供給制御部３４は振動発電部３２により発電された電力を特定ユニットに供給する（ステップＳ１４）。
【００４０】
他方、電圧検出部３３により検出された電圧レベルが特定ユニットが動作可能な閾値未満である場合（ステップＳ１３、ＮＯ）、電力供給制御部３４は振動発電部３２により発電された電力に加え、その不足分として電力供給部３１から補充して特定ユニットに供給する（ステップＳ１５）。
【００４１】
以上、本実施形態によれば、例えば太陽電池等の自然エネルギーに依存することがないため、画像形成装置等の電気機器や特定ユニットに安定的に補充電力を供給することができる。また、本実施形態によれば、例えば燃料電池等、補充電力を得るための特別なユニットを設ける必要はなく、振動発電素子や圧電素子を画像形成装置等の電気機器が備える既存のユニットに貼付するだけでよい。このため、簡易かつ低コストで、安定的に電力を補充することが可能となる。
【００４２】
なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。例えば、上述した本実施形態の電源装置及びこれを備える電気機器における各処理を、ハードウェア、又は、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成を用いて実行することも可能である。
【００４３】
なお、ソフトウェアを用いて処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリにインストールして実行させることが可能である。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。
【００４４】
また、本実施形態においては、補充電力を発電する手段として、振動発電素子や圧電素子等により電気機器の内部に発生する振動を利用して電力に変換する構成をとっている。他方、本発明としては、振動エネルギーに限定されず、電気機器の稼働時に発生するその他のエネルギーから発電することとしてもよい。
【００４５】
例えば、電気機器の稼働時に内部に発生する熱エネルギーから変換された電力を利用する技術や、電気機器の稼働時に内部に発生する風力エネルギーから変換された電力を利用する技術なども本発明の概念に包含されるものとしてよい。
【符号の説明】
【００４６】
１    画像形成装置
１１    ＣＰＵ
１２    ＲＡＭ
１３    ＲＯＭ
１４    ＨＤＤ
１５    操作部
１６    画像形成部
２０    振動発生ユニット
３０    電源装置
３１    電力供給部
３２    振動発電部
３３    電圧検出部
３４    電力供給制御部
２０１    外装カバー
２０２    筐体板金
２０３    給紙ユニット
２０４    排紙ユニット
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４７】
【特許文献１】特開２００８−９１０５０号公報
【図１】
2017108510.tif 000003
【図２】
2017108510.tif 000004
【図３】
2017108510.tif 000005
【図４】
2017108510.tif 000006
【図５】
2017108510.tif 000007