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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6983546
(24)【登録日】2021年11月26日
(45)【発行日】2021年12月17日
(54)【発明の名称】電源回路及び画像形成装置
(51)【国際特許分類】
H02J 7/00 20060101AFI20211206BHJP
G03G 21/00 20060101ALI20211206BHJP
【ＦＩ】
H02J7/00 303A
G03G21/00 398
【請求項の数】4
【全頁数】27
(21)【出願番号】特願2017-120608(P2017-120608)
(22)【出願日】2017年6月20日
(65)【公開番号】特開2019-9836(P2019-9836A)
(43)【公開日】2019年1月17日
【審査請求日】2020年4月24日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003562
【氏名又は名称】東芝テック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100189913
【弁理士】
【氏名又は名称】鵜飼 健
(72)【発明者】
【氏名】宇佐美 豊
【審査官】
田中 慎太郎
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００７−００５３７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−３１８９１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１５−０３１８２０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０２Ｊ ７／００− ７／１２
７／３４− ７／３６
Ｇ０３Ｇ ２１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱によって電力を生成する熱電変換素子と、
前記熱電変換素子から定電流を取り出す可変定電流回路と、
前記可変定電流回路により取り出された電流に基づいて定電圧を出力する電圧変換回路と、
前記可変定電流回路を制御することにより、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路が取り出す定電流の目標値を変化させる制御回路と、
を具備し、
前記制御回路は、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路が取り出す定電流の目標値を変化させた際の、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路に流れる電流の値の変化に基づいて、前記可変定電流回路が取り出す定電流の目標値を制御し、
前記可変定電流回路は、
前記熱電変換素子に直列接続されたインダクタと、
前記熱電変換素子に直列接続された第１のスイッチング素子と、
前記熱電変換素子に直列接続され、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路に流れる電流の電流値を検出する電流検出回路と、
前記インダクタと前記第１のスイッチング素子との接続点に接続された第２のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子の他方の端子と、前記第２のスイッチング素子の他方の端子と、の間に直列接続された平滑キャパシタと、
前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子をオンオフさせるパルス信号を前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子に入力するドライバ回路と、
を具備し、
前記制御回路は、
前記パルス信号のオンデューティの減少に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が減少し、且つ前記パルス信号のオンデューティの増加に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が変化しない場合、オンデューティを変えず、
前記パルス信号のオンデューティの減少に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が減少し、且つ前記パルス信号のオンデューティの増加に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が増加する場合、オンデューティを増加させ、
前記パルス信号のオンデューティの減少に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が変化せず、且つ前記パルス信号のオンデューティの増加に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が変化しない場合、オンデューティを減少させる、
電源回路。
前記熱電変換素子から定電流を取り出す可変定電流回路と、
前記可変定電流回路により取り出された電流に基づいて定電圧を出力する電圧変換回路と、
前記可変定電流回路を制御することにより、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路が取り出す定電流の目標値を変化させる制御回路と、
を具備し、
前記制御回路は、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路が取り出す定電流の目標値を変化させた際の、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路に流れる電流の値の変化に基づいて、前記可変定電流回路が取り出す定電流の目標値を制御し、
前記可変定電流回路は、
前記熱電変換素子に直列接続されたインダクタと、
前記熱電変換素子に直列接続された第１のスイッチング素子と、
前記熱電変換素子に直列接続され、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路に流れる電流の電流値を検出する電流検出回路と、
前記インダクタと前記第１のスイッチング素子との接続点に接続された第２のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子の他方の端子と、前記第２のスイッチング素子の他方の端子と、の間に直列接続された平滑キャパシタと、
前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子をオンオフさせるパルス信号を前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子に入力するドライバ回路と、
を具備し、
前記制御回路は、
前記パルス信号のオンデューティの減少に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が減少し、且つ前記パルス信号のオンデューティの増加に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が変化しない場合、オンデューティを変えず、
前記パルス信号のオンデューティの減少に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が減少し、且つ前記パルス信号のオンデューティの増加に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が増加する場合、オンデューティを増加させ、
前記パルス信号のオンデューティの減少に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が変化せず、且つ前記パルス信号のオンデューティの増加に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が変化しない場合、オンデューティを減少させる、
電源回路。
【請求項2】
前記可変定電流回路により取り出された電流により充電される二次電池と、
交流電源からの電力を負荷回路に供給する第１のコンバータと、
前記二次電池の電力を負荷回路に供給する第２のコンバータと、
をさらに具備し、
前記制御回路は、
前記二次電池の残量が予め設定された閾値未満である場合、前記第１のコンバータを動作させ、前記第２のコンバータを停止させ、
前記二次電池の残量が予め設定された閾値以上である場合、前記第１のコンバータを停止させ、前記第２のコンバータを動作させる、
請求項１に記載の電源回路。
交流電源からの電力を負荷回路に供給する第１のコンバータと、
前記二次電池の電力を負荷回路に供給する第２のコンバータと、
をさらに具備し、
前記制御回路は、
前記二次電池の残量が予め設定された閾値未満である場合、前記第１のコンバータを動作させ、前記第２のコンバータを停止させ、
前記二次電池の残量が予め設定された閾値以上である場合、前記第１のコンバータを停止させ、前記第２のコンバータを動作させる、
請求項１に記載の電源回路。
【請求項3】
交流電源からの電力により熱定着負荷を加熱する熱定着器をさらに具備し、
前記熱電変換素子は、前記熱定着器により生じた熱により電力を生成し、
前記制御回路は、前記熱定着器の動作に応じて前記可変定電流回路を動作させる、
請求項１又は２に記載の電源回路。
前記熱電変換素子は、前記熱定着器により生じた熱により電力を生成し、
前記制御回路は、前記熱定着器の動作に応じて前記可変定電流回路を動作させる、
請求項１又は２に記載の電源回路。
【請求項4】
請求項３に記載の電源回路と、
前記熱定着負荷の熱によって印刷媒体にトナー像を定着させる画像形成部と、
を具備する画像形成装置。
前記熱定着負荷の熱によって印刷媒体にトナー像を定着させる画像形成部と、
を具備する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、電源回路及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
交流電源の電力を用いて、ヒータなどの発熱体を発熱させ、発熱体の熱を部品の加工、ワックスの溶融などを行う技術がある。例えば、印刷要求に応じて印刷を実行する画像形成装置は、高熱の発熱体により熱せられた定着ローラにより、色素材料（トナー）を溶融させ、印刷媒体に定着させる。これにより、画像形成装置は、印刷媒体に画像を形成する。
【0003】
発熱体を高熱にするためには、数千ワット級の大電力が必要である。しかし、処理が終わった後の発熱体の熱は、空気中に排出されるのが一般的である。そこで、熱により発電を行う熱電変換素子と、熱電変換素子で発電された電力を蓄電する蓄電池とを備える充電制御装置がある。
【0004】
このような充電制御装置では、発熱体から熱電対によって取り出す為に、ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動する必要がある。しかし、発熱体から熱電対によって取り出すことができる電流は、熱電対の特性及び温度によって限界がある。この為、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を増加させる制御を行っても、熱電対から取り出す電力が増加しない状態になる場合がある。このような場合、熱電対からの電力の取り出しの効率が低下するという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１５−０２３６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、高効率の電源回路及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一実施形態に係る電源回路は、熱によって電力を生成する熱電変換素子と、前記熱電変換素子から定電流を取り出す可変定電流回路と、前記可変定電流回路により取り出された電流に基づいて定電圧を出力する電圧変換回路と、前記可変定電流回路を制御することにより、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路が取り出す定電流の目標値を変化させる制御回路と、を具備する。前記制御回路は、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路が取り出す定電流の目標値を変化させた際の、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路に流れる電流の値の変化に基づいて、前記可変定電流回路が取り出す定電流の目標値を制御する。前記可変定電流回路は、前記熱電変換素子に直列接続されたインダクタと、前記熱電変換素子に直列接続された第１のスイッチング素子と、前記熱電変換素子に直列接続され、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路に流れる電流の電流値を検出する電流検出回路と、前記インダクタと前記第１のスイッチング素子との接続点に接続された第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子の他方の端子と、前記第２のスイッチング素子の他方の端子と、の間に直列接続された平滑キャパシタと、前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子をオンオフさせるパルス信号を前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子に入力するドライバ回路と、を具備する。前記制御回路は、前記パルス信号のオンデューティの減少に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が減少し、且つ前記パルス信号のオンデューティの増加に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が変化しない場合、オンデューティを変えず、前記パルス信号のオンデューティの減少に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が減少し、且つ前記パルス信号のオンデューティの増加に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が増加する場合、オンデューティを増加させ、前記パルス信号のオンデューティの減少に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が変化せず、且つ前記パルス信号のオンデューティの増加に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が変化しない場合、オンデューティを減少させる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。 図１は、一実施形態に係る画像形成装置１の構成例を示す説明図である。
画像形成装置１は、例えば、印刷媒体などの記録媒体を搬送しながら画像形成等の各種処理を行うマルチファンクションプリンタ（ＭＦＰ）である。画像形成装置１は、感光ドラムを帯電させ、感光ドラムに対して印刷用の画像データ（印刷データ）に応じた光を照射することにより、感光ドラムに潜像（静電潜像）を形成する。画像形成装置１は、感光ドラムに形成された潜像にトナー（現像剤）を付着させ、潜像に付着したトナーを印刷媒体に転写して印刷媒体上にトナー像を形成する。また、画像形成装置１は、トナー像が形成された印刷媒体を、ヒータによって高熱に熱された定着ローラによって挟み、印刷媒体上に形成されたトナー像を定着させる。
【0010】
また、画像形成装置１は、印刷媒体に照射された光の反射光をイメージセンサに結像させ、イメージセンサに蓄積された電荷を読み出しディジタル信号に変換することによって、印刷媒体の画像を取得する。
【0011】
画像形成装置１は、筐体１１、原稿台１２、スキャナ部１３、自動原稿搬送部（ＡＤＦ）１４、給紙カセット１５、排紙トレイ１６、画像形成部１７、搬送部１８、主制御部１９、及び電源回路２０を備える。
【0012】
筐体１１は、原稿台１２、スキャナ部１３、ＡＤＦ１４、給紙カセット１５、排紙トレイ１６、画像形成部１７、搬送部１８、主制御部１９、及び電源回路２０を保持する本体である。
【0013】
原稿台１２は、原稿としての印刷媒体Ｐが載置される部分である。原稿台１２は、原稿としての印刷媒体Ｐが載置されるガラス板３１と、このガラス板３１の原稿としての印刷媒体Ｐが載置される載置面３２と逆側の面に位置する空間３３とを有する。
【0014】
スキャナ部１３は、主制御部１９の制御に応じて、印刷媒体Ｐから画像を取得する。スキャナ部１３は、原稿台１２の載置面３２と逆側の空間３３に配置される。スキャナ部１３は、イメージセンサ、光学素子、及び照明などを備える。
【0015】
イメージセンサは、光を電気信号（画像信号）に変換する画素がライン状に配列された撮像素子である。イメージセンサは、例えばＣｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ）、Ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ（ＣＭＯＳ）、または他の撮像素子により構成される。
【0016】
光学素子は、所定の読取範囲からの光をイメージセンサの画素に結像させるものである。光学素子の読取範囲は、原稿台１２の載置面３２上のライン状の領域である。光学素子は、原稿台１２の載置面３２に置かれた印刷媒体Ｐによって反射し、ガラス板３１を透過した光をイメージセンサの画素に結像させる。
【0017】
照明は、印刷媒体Ｐに光を照射する。照明は、光源と、光源からの光を印刷媒体Ｐに照射させる導光体とを備える。照明は、光源から発せられた光を導光体によって光学素子の読取範囲を含む領域に照射する。
【0018】
原稿台１２の載置面３２に印刷媒体Ｐが載置されている場合、スキャナ部１３は、イメージセンサの画素の配列方向（主走査方向）と直交し、且つ載置面３２と平行な方向である副走査方向に図示されない駆動機構によって駆動される。スキャナ部１３は、副走査方向に駆動されるとともに、イメージセンサにより連続的に１ラインずつ画像を取得することにより、原稿台１２の載置面３２に置かれた印刷媒体Ｐの全体の画像データ（原稿画像データ）を取得する。
【0019】
ＡＤＦ１４は、印刷媒体Ｐを搬送する機構である。ＡＤＦ１４は、原稿台１２上に開閉自在に設けられている。ＡＤＦ１４は、主制御部１９の制御に応じて、トレイに配置された印刷媒体Ｐを取り込み、取り込んだ印刷媒体Ｐを原稿台１２のガラス板３１に密着させつつ搬送する。
【0020】
ＡＤＦ１４により印刷媒体Ｐが搬送されている場合、スキャナ部１３は、ＡＤＦ１４により印刷媒体Ｐが密着される位置と対向する位置に駆動される。スキャナ部１３は、ＡＤＦ１４により搬送される印刷媒体Ｐからイメージセンサにより連続的に１ラインずつ画像を取得することにより、ＡＤＦ１４により搬送される印刷媒体Ｐの全体の画像データ（原稿画像データ）を取得する。
【0021】
給紙カセット１５は、印刷媒体Ｐを収容するカセットである。給紙カセット１５は、筐体１１の外部から印刷媒体Ｐを供給可能に構成されている。例えば、給紙カセット１５は、筐体１１から引き出し可能に構成されている。
【0022】
排紙トレイ１６は、画像形成装置１から排出された印刷媒体Ｐを支持するトレイである。
【0023】
画像形成部１７は、主制御部１９の制御に基づいて印刷媒体Ｐに画像を形成するプリンタである。例えば、画像形成部１７は、ドラムを帯電させ、帯電したドラムに印刷用の画像データ（印刷データ）に応じた潜像を形成し、ドラムに形成された潜像にトナーを付着させ、潜像に付着したトナーを印刷媒体Ｐに転写して印刷媒体Ｐ上に画像を形成する。画像形成部１７は、例えば図１に示されるようにドラム４１、露光器４２、現像器４３、転写ベルト４４、１対の転写ローラ４５、１対の定着ローラ４６、及び熱定着負荷４７を備える。
【0024】
ドラム４１は、円筒状に形成された感光ドラムである。ドラム４１は、転写ベルト４４と接するように設けられている。ドラム４１は、図示されない帯電チャージャによって表面が一様に帯電される。また、ドラム４１は、図示しない駆動機構によって一定の速度で回転する。
【0025】
露光器４２は、帯電したドラム４１に静電潜像を形成する。露光器４２は、印刷データに応じて発光素子などによりドラム４１の表面にレーザ光を照射することによって、ドラム４１の表面に静電潜像を形成する。露光器４２は、発光部、及び光学素子を備える。
【0026】
発光部は、電気信号（画像信号）に応じて光を出射する発光素子がライン状に配列された構成を備える。発光部の発光素子は、帯電したドラム４１に潜像を形成することが可能な波長の光を出射する。発光部から出射された光は、光学素子によってドラム４１の表面に結像される。
【0027】
現像器４３は、ドラム４１に形成された静電潜像にトナー（現像剤）を付着させる。これにより、現像器４３は、ドラム４１の表面にトナーの像（トナー像）を形成する。
【0028】
なお、画像形成部１７のドラム４１、露光器４２、及び現像器４３は、例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、及びブラック等の異なる色毎に設けられる。この場合、複数の現像器４３は、それぞれ異なる色のトナーを保持する。
【0029】
転写ベルト４４は、ドラム４１の表面に形成されたトナー像を受け取り、印刷媒体Ｐに転写する為の部材である。転写ベルト４４は、ローラの回転によって移動される。転写ベルト４４は、ドラム４１と接する位置において、ドラム４１に形成されたトナー像を受け取り、受け取ったトナー像を１対の転写ローラ４５に運ぶ。
【0030】
１対の転写ローラ４５は、転写ベルト４４と印刷媒体Ｐとを挟むように構成される。１対の転写ローラ４５は、転写ベルト４４上のトナー像を印刷媒体Ｐに転写する。
【0031】
１対の定着ローラ４６は、印刷媒体Ｐを挟むように構成される。１対の定着ローラ４６は、熱定着負荷４７により熱される。１対の定着ローラ４６は、熱された状態で、挟み込んだ印刷媒体Ｐに対して圧力を加えることにより、印刷媒体Ｐ上に形成されたトナー像を定着させる。即ち、１対の定着ローラ４６は、トナー像を定着させることにより印刷媒体Ｐ上に画像を形成する。
【0032】
熱定着負荷４７は、定着ローラ４６を熱するヒータ（発熱体）である。熱定着負荷４７は、定着ローラ４６の近傍に設置される。熱定着負荷４７は、例えば、電磁波により発熱する金属により構成される。熱定着負荷４７は、後述する電源回路２０によって生成された電磁波によって、高熱に加熱される。
【0033】
搬送部１８は、印刷媒体Ｐを搬送する。搬送部１８は、複数のガイドおよび複数のローラにより構成される搬送路と、搬送路による印刷媒体Ｐの搬送位置を検出するセンサとを備える。搬送路は、印刷媒体Ｐが搬送される経路である。搬送ローラは、主制御部１９の制御に基づいて動作するモータによって回転されることで、印刷媒体Ｐを搬送路に沿って搬送する。また、複数のうちの一部のガイドは、主制御部１９の制御に基づいて動作するモータによって回転されることによって、印刷媒体Ｐを搬送する搬送路を切り替える。
【0034】
搬送部１８は、例えば図１に示されるように取込ローラ５１、給紙搬送路５２、排紙搬送路５３、及び反転搬送路５４を備える。
【0035】
取込ローラ５１は、給紙カセット１５に収容されている印刷媒体Ｐを給紙搬送路５２に取り込む。
【0036】
給紙搬送路５２は、取込ローラ５１により給紙カセット１５から取り込まれた印刷媒体Ｐを画像形成部１７に搬送する為の搬送路である。
【0037】
排紙搬送路５３は、画像形成部１７により画像が形成された印刷媒体Ｐを筐体１１から排出する為の搬送路である。排紙搬送路５３によって排出された印刷媒体Ｐは、排紙トレイ１６に排出される。
【0038】
反転搬送路５４は、画像形成部１７により画像が形成された印刷媒体Ｐの表裏及び前後などを反転させた状態で印刷媒体Ｐを再度画像形成部１７に供給する為の搬送路である。
【0039】
主制御部１９は、画像形成装置１の制御を行う。主制御部１９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び不揮発性メモリを備える。
【0040】
ＣＰＵは、演算処理を実行する演算素子（たとえば、プロセッサ）である。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムなどのデータに基づいて種々の処理を行う。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されているプログラムを実行することにより、種々の動作を実行可能な制御部として機能する。ＣＰＵは、印刷媒体Ｐに画像を形成させる為の印刷データを画像形成部１７に入力する。また、ＣＰＵは、印刷媒体Ｐの搬送を指示する搬送制御信号を搬送部１８に入力する。
【0041】
ＲＯＭは、読み出し専用の不揮発性メモリである。ＲＯＭは、プログラム及びプログラムで用いられるデータなどを記憶する。
【0042】
ＲＡＭは、ワーキングメモリとして機能する揮発性のメモリである。ＲＡＭは、ＣＰＵの処理中のデータなどを一時的に格納する。また、ＲＡＭは、ＣＰＵが実行するプログラムを一時的に格納する。
【0043】
不揮発性メモリは、種々の情報を記憶可能な記憶媒体（記憶部）である。不揮発性メモリは、プログラム及びプログラムで用いられるデータなどを記憶する。不揮発性メモリは、例えば、ソリッドステイトドライブ（ＳＳＤ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、または他の記憶装置である。なお、不揮発性メモリの代わりに、メモリカードなどの記憶媒体を挿入可能なカードスロットなどのメモリＩ／Ｆが設けられていてもよい。
【0044】
電源回路２０は、画像形成装置１の種々の構成に電力を供給する電源回路である。図２は、電源回路２０の構成について説明する為の回路図である。電源回路２０は、外部の交流電源Ｅから交流電力の供給を受けて、負荷回路Ｘに応じた電圧の電力に変換し、負荷回路Ｘに変換後の電力を供給する。負荷回路Ｘは、例えば、画像形成装置１のスキャナ部１３、ＡＤＦ１４、画像形成部１７、搬送部１８、及び主制御部１９などである。
【0045】
電源回路２０は、全波整流回路７１、絶縁ＤＣＤＣ回路７２、熱定着器７３、熱電変換素子７４、Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ（Ａ−ＣＣ）回路７５、二次電池７６、残量検知回路７７、ＤＣＤＣ回路７８、及び制御回路７９を有する。
【0046】
全波整流回路７１は、交流電源Ｅから入力される交流電力を全波整流し、脈動電圧を後段の回路に供給する回路である。例えば、全波整流回路７１は、複数のダイオードにより構成され、交流電力が入力される整流ブリッジを備える。
【0047】
絶縁ＤＣＤＣ回路７２は、全波整流回路７１からの脈動電圧により、負荷回路Ｘに直流電力を供給するコンバータである。
【0048】
図３は、絶縁ＤＣＤＣ回路７２の構成例について説明する為の説明図である。絶縁ＤＣＤＣ回路７２は、例えばフライバックコンバータである。絶縁ＤＣＤＣ回路７２は、電源から電力が供給される一次側とは絶縁された二次側に電力を供給する。絶縁ＤＣＤＣ回路７２は、第１のキャパシタＣ１、一次巻線Ｔ１、二次巻線Ｔ２、第１のスイッチング素子ＳＷ１、整流ダイオードＤ、第２のキャパシタＣ２、第１のPulse Width Modulation（ＰＷＭ）パルス生成器８１、第１の電圧検出回路Ｖ１、及びフォトカプラ８２を備える。
【0049】
第１のキャパシタＣ１は、入力の脈動電圧を平滑する。一次巻線Ｔ１は、トランスである。二次巻線Ｔ２は、一次巻線Ｔ１と電磁結合するトランスである。第１のスイッチング素子ＳＷ１は、第１のＰＷＭパルス生成器８１から入力されるパルス信号に従って導通状態（オン）と非導通状態（オフ）とを切り替えることにより、一次巻線Ｔ１に流れる電流をオンオフする。整流ダイオードＤは、二次巻線Ｔ２に生じる電流を整流する。第２のキャパシタＣ２は、二次巻線Ｔ２に生じる電圧を平滑する。
【0050】
第１のＰＷＭパルス生成器８１は、制御回路７９の制御に基づいて、パルス信号を第１のスイッチング素子ＳＷ１に入力する。これにより、第１のＰＷＭパルス生成器８１は、第１のスイッチング素子ＳＷ１のオンオフを切り替える。第１の電圧検出回路Ｖ１は、第２のキャパシタＣ２の電圧を検知する。フォトカプラ８２は、第１の電圧検出回路Ｖ１の検知結果に応じて、第１のＰＷＭパルス生成器８１にフィードバックをかける。
【0051】
上記の構成において、第１のスイッチング素子ＳＷ１がオンされると、一次巻線Ｔ１に電流が流れ、電気エネルギーが磁気エネルギーに変換される。このとき、二次側の整流ダイオードＤには逆電圧がかかっており、二次側に電力は伝達されない。次に、第１のスイッチング素子ＳＷ１がオフされると、蓄えられた磁気エネルギーにより、整流ダイオードＤを経由して第２のキャパシタＣ２に電流が流れ、第２のキャパシタＣ２に蓄電される。第２のキャパシタＣ２に蓄電された電力は、直流電力として後段の負荷回路Ｘに供給される。
【0052】
二次側に伝達される電力は、一次巻線Ｔ１に流れる電流により定まる。即ち、二次側に伝達される電力は、第１のスイッチング素子ＳＷ１をオンする時間により定まる。第１のＰＷＭパルス生成器８１は、パルス幅を広く（オンデューティを大きく）することにより、一次巻線Ｔ１に流れる電流を増加させ、二次側に伝達する電力を増加させる。第１の電圧検出回路Ｖ１及びフォトカプラ８２は、出力電圧を第１のＰＷＭパルス生成器８１にフィードバックする。第１のＰＷＭパルス生成器８１は、第１の電圧検出回路Ｖ１及びフォトカプラ８２からのフィードバックに基づいて、第１のスイッチング素子ＳＷ１を駆動する為のパルス信号のパルス幅を制御することにより、出力電圧を一定に保つ。
【0053】
なお、絶縁ＤＣＤＣ回路７２は、絶縁機能を有するＤＣＤＣコンバータであればよい。例えば、絶縁ＤＣＤＣ回路７２は、ＬＬＣ回路、絶縁フォワード回路、絶縁ダブルフォワード回路などにより構成されていてもよい。
【0054】
熱定着器７３は、交流電源Ｅに接続される。熱定着器７３は、交流電源Ｅからの交流電力をにより電磁波を発生させ、熱定着負荷４７を加熱する回路である。
【0055】
図４は、熱定着器７３の構成例について説明する為の説明図である。熱定着器７３は、例えばハーフブリッジ回路である。熱定着器７３は、全波整流回路８３、第３のキャパシタＣ３、第４のキャパシタＣ４、第２のスイッチング素子ＳＷ２、第３のスイッチング素子ＳＷ３、第１のインダクタＬ１、及びハーフブリッジ交互パルス生成器８４を備える。
【0056】
全波整流回路８３は、交流電源Ｅから入力される交流電力を全波整流し、脈動電圧を後段の回路に供給する回路である。例えば、全波整流回路８３は、複数のダイオードにより構成され、交流電力が入力される整流ブリッジを備える。
【0057】
第３のキャパシタＣ３及び第４のキャパシタＣ４は、全波整流回路８３の直流端子に直列に接続される。第２のスイッチング素子ＳＷ２及び第３のスイッチング素子ＳＷ３は、全波整流回路８３の直流端子に第３のキャパシタＣ３及び第４のキャパシタＣ４の直列接続と並列に接続される。第１のインダクタＬ１は、第２のスイッチング素子ＳＷ２と第３のスイッチング素子ＳＷ３との接続点と、第３のキャパシタＣ３と第４のキャパシタＣ４との接続点との間に接続される。
【0058】
ハーフブリッジ交互パルス生成器８４は、制御回路７９の制御に基づいて、パルス信号を第２のスイッチング素子ＳＷ２に入力し、第２のスイッチング素子ＳＷ２に入力したパルス信号と論理が反転したパルス信号を第３のスイッチング素子ＳＷ３に入力する。これにより、ハーフブリッジ交互パルス生成器８４は、第２のスイッチング素子ＳＷ２及び第３のスイッチング素子ＳＷ３の導通状態（オン）と非導通状態（オフ）とを切り替える。
【0059】
上記の構成において、第２のスイッチング素子ＳＷ２と第３のスイッチング素子ＳＷ３とが交互にオンオフされることにより、全波整流回路８３から供給された直流電圧の電力が、高周波交流電力に変換される。熱定着器７３は、この高周波交流電力により、熱定着負荷４７を構成する導体に渦電流を発生させ、導体内の抵抗成分により熱を発生させる誘導加熱を行う。これにより、熱定着器７３は、熱定着負荷４７を加熱する。
【0060】
ハーフブリッジ交互パルス生成器８４は、タイマー及びＣＲ時定数などを用いて、所定の周波数のデューティ５０％の矩形波（パルス信号）を生成する。ハーフブリッジ交互パルス生成器８４は、生成したパルス信号を一方のスイッチング素子のゲートに入力するとともに、論理を反転させたパルス信号を他方のスイッチング素子のゲートに入力する。さらに、ハーフブリッジ交互パルス生成器８４は、２つのスイッチング素子が同時オンにならないように、２つのスイッチング素子にオフのパルス信号が入力されるデッドタイムを設ける。
【0061】
なお、ハーフブリッジ交互パルス生成器８４は、制御回路７９の制御に基づいて、タイマーにより生成する周波数を変更する。タイマーが生成する周波数（発信周波数）が増加すると、第１のインダクタＬ１に流れる高周波電流が減少し、熱定着負荷４７に発生する熱量が減少する。また、タイマーが生成する周波数（発信周波数）が減少すると、第１のインダクタＬ１に流れる高周波電流が増加し、熱定着負荷４７に発生する熱量が増加する。すなわち、ハーフブリッジ交互パルス生成器８４は、制御回路７９の制御に基づいて、熱定着負荷４７の発熱をコントロールする。
【0062】
なお、熱定着器７３は、熱定着負荷４７を加熱することができる構成であればよい。例えば、熱定着器７３は、フルブリッジインバータ、準Ｅ級インバータ、プッシュプルインバータなどにより構成されていてもよい。
【0063】
熱電変換素子７４は、熱定着負荷４７の近傍に配置され、熱に応じた電力を生成する素子である。熱電変換素子７４は、例えば、２種類の異なる金属または半導体が接合された熱電対である。熱電変換素子７４は、熱定着負荷４７の熱によって加熱され、電力を生成する。即ち、熱電変換素子７４は、熱から電力を発電する。
【0064】
Ａ−ＣＣ回路７５は、熱電変換素子７４に発生する電力を取り出す。Ａ−ＣＣ回路７５は、熱電変換素子７４から、制御回路７９の制御に応じた値の定電流を取り出す可変定電流回路である。
【0065】
図５は、Ａ−ＣＣ回路７５の構成例について説明する為の説明図である。Ａ−ＣＣ回路７５は、第２のインダクタＬ２、第４のスイッチング素子ＳＷ４、第５のスイッチング素子ＳＷ５、第５のキャパシタＣ５、第２のＰＷＭパルス生成器８５、第１の同期整流パルス生成器８６、及び電流検出回路Ａを備える。
【0066】
第４のスイッチング素子ＳＷ４と第５のスイッチング素子ＳＷ５とは、一対の出力端子の間に直列に接続されている。第４のスイッチング素子ＳＷ４と第５のスイッチング素子ＳＷ５との接続点と、一対の入力端子の一方との間に第２のインダクタが接続されている。第５のキャパシタＣ５は、一対の出力端子から見て第４のスイッチング素子ＳＷ４と第５のスイッチング素子ＳＷ５との直列接続と並列に接続されている。
【0067】
第２のＰＷＭパルス生成器８５は、制御回路７９の制御に基づいて、パルス信号を第４のスイッチング素子ＳＷ４に入力する。これにより、第２のＰＷＭパルス生成器８５は、第４のスイッチング素子ＳＷ４の導通状態（オン）と非導通状態（オフ）とを切り替える。
【0068】
第１の同期整流パルス生成器８６は、第２のＰＷＭパルス生成器８５から供給される信号に従って、パルス信号を第５のスイッチング素子ＳＷ５に入力する。これにより、第１の同期整流パルス生成器８６は、第５のスイッチング素子ＳＷ５の導通状態（オン）と、ボディダイオードを介した導通状態（オフ）とを切り替える。第５のスイッチング素子ＳＷ５は、常にソースからドレインに向かって逆方向に間欠的に電流を流している。この為、第５のスイッチング素子ＳＷ５は、オフ状態でもボディダイオードを経由して電流が流れる状態になっている。回路動作は、ボディダイオードに電流を流すことで成立するものの、ボディダイオードの順方向電圧０．７Ｖによる損失が発生する。このため、第５のスイッチング素子ＳＷ５をオン状態にして、ボディダイオードを介さずに導通させることにより、第５のスイッチング素子ＳＷ５における損失を減らすことができる。これを同期整流制御と一般的に呼んでいる。
【0069】
なお、第２のＰＷＭパルス生成器８５は、第４のスイッチング素子ＳＷ４に入力したパルス信号と論理が反転したパルス信号を第１の同期整流パルス生成器８６が第５のスイッチング素子ＳＷ５に入力するように、第１の同期整流パルス生成器８６に信号を供給する。これにより、第２のＰＷＭパルス生成器８５は、第４のスイッチング素子ＳＷ４と第５のスイッチング素子ＳＷ５とが交互にオンオフする。また、第２のＰＷＭパルス生成器８５は、第４のスイッチング素子ＳＷ４と第５のスイッチング素子ＳＷ５とが同時オンにならないように、第４のスイッチング素子ＳＷ４と第５のスイッチング素子ＳＷ５とがいずれもオフになるデッドタイムをパルス信号に設ける。
【0070】
電流検出回路Ａは、一対の入力端子の間に、第２のインダクタＬ２及び第４のスイッチング素子ＳＷ４とともに直列に接続されている。電流検出回路Ａは、熱電変換素子７４により発電された電力による電流（発電電流）の電流値を検出する。
【0071】
上記のような構成において、第４のスイッチング素子ＳＷ４がオンである場合、一方の入力端子、第２のインダクタＬ２、第４のスイッチング素子ＳＷ４、電流検出回路Ａ、他方の入力端子の経路に電流が流れる。この経路の電流によって、第２のインダクタに磁気エネルギーが蓄えられる。
【0072】
次に、第２のインダクタに磁気エネルギーが蓄えられた状態で、第４のスイッチング素子ＳＷ４がオフされ、且つ第５のスイッチング素子がオンされると、第２のインダクタＬ２、第５のキャパシタＣ５、電流検出回路Ａの経路に電流が流れる。この経路の電流により第２のインダクタＬ２の磁気エネルギーは、第５のキャパシタＣ５の電荷エネルギーに変換される。第５のキャパシタＣ５に蓄えられた電荷エネルギーは、二次電池７６に充電される。
【0073】
電流検出回路Ａは、第４のスイッチング素子ＳＷ４がオンである場合に、一方の入力端子、第２のインダクタＬ２、第４のスイッチング素子ＳＷ４、他方の入力端子の順に流れる電流（発電電流）の値を検出し、検出結果を制御回路７９に供給する。また、電流検出回路Ａは、第４のスイッチング素子ＳＷ４がオフである場合に、一方の入力端子、第２のインダクタＬ２、第５のスイッチング素子ＳＷ５、第５のキャパシタＣ５、他方の入力端子の順に流れる電流（発電電流）の値を検出し、検出結果を制御回路７９に供給する。制御回路７９は、電流検出回路Ａからの検出結果に応じて、第２のＰＷＭパルス生成器８５に制御信号を供給する。
【0074】
第２のＰＷＭパルス生成器８５は、制御回路７９から供給された制御信号に基づいて、第４のスイッチング素子ＳＷ４に入力するパルス信号のパルス幅を調整することにより、制御回路７９が目標とする電流（定電流）が流れるように定電流制御を行うことができる。即ち、第２のＰＷＭパルス生成器８５は、制御回路７９から供給された制御信号に応じた目標値の定電流が流れるように、第４のスイッチング素子ＳＷ４に入力するパルス信号のパルス幅を調整する。
【0075】
二次電池７６は、Ａ−ＣＣ回路７５から供給された電力を蓄えるとともに、蓄えた電力を他の回路に供給する蓄電池である。二次電池７６は、例えば、後段のＤＣＤＣ回路７８に電力を供給する。
【0076】
残量検知回路７７は、二次電池７６に蓄えられた電力の残量を検知し、検知結果を制御回路７９に供給する。
【0077】
ＤＣＤＣ回路７８は、二次電池７６から供給された電力の電圧を負荷回路Ｘに応じた電圧の直流電力に変換し、負荷回路Ｘに供給するコンバータである。
【0078】
図６は、ＤＣＤＣ回路７８の構成例について説明する為の説明図である。ＤＣＤＣ回路７８は、第３のインダクタＬ３、第６のスイッチング素子ＳＷ６、第７のスイッチング素子ＳＷ７、第６のキャパシタＣ６、第３のＰＷＭパルス生成器８７、第２の同期整流パルス生成器８８、及び第２の電圧検出回路Ｖ２を備える。
【0079】
第６のスイッチング素子ＳＷ６と第７のスイッチング素子ＳＷ７とは、一対の出力端子の間に直列に接続されている。第６のスイッチング素子ＳＷ６と第７のスイッチング素子ＳＷ７との接続点と、一対の入力端子の一方との間に第３のインダクタが接続されている。第６のキャパシタＣ６は、一対の出力端子から見て第６のスイッチング素子ＳＷ６と第７のスイッチング素子ＳＷ７との直列接続と並列に接続されている。
【0080】
第３のＰＷＭパルス生成器８７は、制御回路７９の制御に基づいて、パルス信号を第６のスイッチング素子ＳＷ６に入力する。これにより、第３のＰＷＭパルス生成器８７は、第６のスイッチング素子ＳＷ６の導通状態（オン）と非導通状態（オフ）とを切り替える。
【0081】
第２の同期整流パルス生成器８８は、第３のＰＷＭパルス生成器８７から供給される信号に従って、パルス信号を第６のスイッチング素子ＳＷ６に入力する。これにより、第２の同期整流パルス生成器８８は、第７のスイッチング素子ＳＷ７の導通状態（オン）と、ボディダイオードを介した導通状態（オフ）とを切り替える。
【0082】
なお、第３のＰＷＭパルス生成器８７は、第６のスイッチング素子ＳＷ６に入力したパルス信号と論理が反転したパルス信号を第２の同期整流パルス生成器８８が第７のスイッチング素子ＳＷ７に入力するように、第２の同期整流パルス生成器８８に信号を供給する。これにより、第３のＰＷＭパルス生成器８７は、第６のスイッチング素子ＳＷ６と第７のスイッチング素子ＳＷ７とが交互にオンオフする。また、第３のＰＷＭパルス生成器８７は、第６のスイッチング素子ＳＷ６と第７のスイッチング素子ＳＷ７とが同時オンにならないように、第６のスイッチング素子ＳＷ６と第７のスイッチング素子ＳＷ７とがいずれもオフになるデッドタイムをパルス信号に設ける。
【0083】
第２の電圧検出回路Ｖ２は、一対の出力端子の間に、第６のキャパシタと並列に接続されている。
【0084】
上記のような構成において、第６のスイッチング素子ＳＷ６がオンである場合、一方の入力端子、第３のインダクタＬ３、第６のスイッチング素子ＳＷ６、他方の入力端子の経路に電流が流れる。この経路の電流によって、第３のインダクタに磁気エネルギーが蓄えられる。
【0085】
次に、第３のインダクタに磁気エネルギーが蓄えられた状態で、第６のスイッチング素子ＳＷ６がオフされ、且つ第７のスイッチング素子がオンされると、第３のインダクタＬ３、第６のキャパシタＣ６の経路に電流が流れる。この経路の電流により第３のインダクタＬ３の磁気エネルギーは、第６のキャパシタＣ６の電荷エネルギーに変換される。第６のキャパシタＣ６に蓄えられた電荷エネルギーは、負荷回路Ｘに供給される。
【0086】
第２の電圧検出回路Ｖ２は、第６のキャパシタの電圧を検出し、検出結果を第３のＰＷＭパルス生成器８７に供給する。第３のＰＷＭパルス生成器８７は、第２の電圧検出回路Ｖ２における電圧の検出結果に基づいて、第６のキャパシタの電圧が、制御回路７９の制御に応じた電圧になるように制御する。これにより、ＤＣＤＣ回路７８は、二次電池７６から供給される電力を用いて、制御回路７９の制御に応じた電圧の直流電力を負荷回路Ｘに供給する。
【0087】
なお、第７のスイッチング素子ＳＷ７は、例えばＮ型ＭＯＳＦＥＴである。Ｎ型ＭＯＳＦＥＴは、オンである場合にドレインからソースに向かって電流を流す。また、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴは、オフである場合にソースからドレインに向かって電流を流すボディダイオードになる。この状態でＮ型ＭＯＳＦＥＴをオンすると、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴは、ダイオードとして動作するより低い電圧でスイッチとして動作する。
【0088】
例えば、第７のスイッチング素子ＳＷ７のボディダイオードに印加される電圧が１．５Ｖであり、第７のスイッチング素子ＳＷ７をオンした際の導通抵抗が０．０１Ωであり、流す電流が１Ａであるとした場合、発生する電位差は、Ｖ＝１Ａ×０．０１Ω＝０．０１Ｖとなる。即ち、ボディダイオードで発生する電圧より低くなる。この結果、導通損を減らすことができる。このように、導通損を減らす為に、ＭＯＳＦＥＴを逆方向に接続し、ダイオードの代用にすることを、一般に同期整流と呼ぶ。
【0089】
制御回路７９は、絶縁ＤＣＤＣ回路７２の動作、熱定着器７３の動作、Ａ−ＣＣ回路７５の動作、及びＤＣＤＣ回路７８の動作を制御する。具体的には、制御回路７９は、第１のＰＷＭパルス生成器８１に制御信号を入力することにより、絶縁ＤＣＤＣ回路７２の出力電圧を制御する。また、制御回路７９は、熱定着器７３のハーフブリッジ交互パルス生成器８４に制御信号を入力することにより、熱定着器７３による熱定着負荷４７の発熱量を制御する。また、制御回路７９は、Ａ−ＣＣ回路７５の第２のＰＷＭパルス生成器８５に制御信号を入力することにより、Ａ−ＣＣ回路７５の第２のインダクタＬ２に流れる電流を制御する。また、制御回路７９は、ＤＣＤＣ回路７８の第３のＰＷＭパルス生成器８７に制御信号を入力することにより、ＤＣＤＣ回路７８の出力電圧を制御する。
【0090】
次に、制御回路７９によるＡ−ＣＣ回路７５の動作の制御について詳細に説明する。
【0091】
図７は、排紙タイミング、温度、Ａ−ＣＣ駆動パルス、及び発電電流の関係について説明する為の説明図である。横軸は時間を示す。縦軸は、上から順に排紙タイミング、温度、Ａ−ＣＣ駆動パルス、発電電流をそれぞれ示す。ここでは、電子写真方式の画像形成装置１が印刷済みの３枚の印刷媒体を排出する例について説明する。
【0092】
排紙タイミングは、画像形成装置１における定着ローラ４６から印刷媒体が排出されるタイミングを示す。印刷媒体が排出されるスピードは、例えば１秒あたりに１枚である。温度は、定着ローラ４６または定着ローラ４６を加熱する熱定着負荷４７の温度を検出する図示されない温度センサにより検出された温度を示す。Ａ−ＣＣ駆動パルスは、Ａ−ＣＣ回路７５の第２のＰＷＭパルス生成器８５が第４のスイッチング素子ＳＷ４を制御する為の信号である。発電電流は、Ａ−ＣＣ回路７５の電流検出回路Ａにより検出された電流の値を示す。
【0093】
例えば、熱電変換素子７４の熱容量が極めて小さいとすると、印刷媒体ととも排出される空気によって、熱電変換素子７４の両端に温度差が生じる。熱電変換素子７４の両端に生じる温度差は、印刷媒体の通過中に増加し、印刷媒体の通過が完了すると徐々に減少する。熱電変換素子７４の両端に生じる温度差は、排出された印刷媒体が増える度に増加していく。
【0094】
制御回路７９は、熱電変換素子７４の両端に生じる温度差にほぼ比例した電流を熱電変換素子７４から発電電流として得ることを目標とし、Ａ−ＣＣ駆動パルスを制御する。制御回路７９は、Ａ−ＣＣ駆動パルスのパルス幅を調整することによって、Ａ−ＣＣ回路７５の第４のスイッチング素子ＳＷ４のオンオフのタイミングを制御する。即ち、制御回路７９は、Ａ−ＣＣ駆動パルスのパルス幅を調整することにより、Ａ−ＣＣ回路７５が熱電変換素子７４から発電電流の電流値を制御する。さらに、制御回路７９は、発電電流の電流値をＡ−ＣＣ回路から受け取り、受け取った電流値に応じてＡ−ＣＣ駆動パルスのパルス幅を調整する。これにより、制御回路７９は、目標とする電流値の電流を熱電変換素子７４からＡ−ＣＣ回路７５が受け取るように制御する。
【0095】
なお、熱電変換素子７４の両端に生じる温度差が小さい場合、得られる発電電流が少なくなる。この為、Ａ−ＣＣ回路７５を駆動する為の電力が熱電変換素子７４により得られる電力を上回る可能性がある。そこで、制御回路７９は、熱電変換素子７４により一定以上の電力の発電が期待できない場合、Ａ−ＣＣ駆動パルスをオフするようにＡ−ＣＣ回路７５を制御する。なお、Ａ−ＣＣ駆動パルスがオフである場合、Ａ−ＣＣ回路７５において、第４のスイッチング素子ＳＷ４のボディダイオードを経由して流れる電流もゼロになる。この結果、発電電流はゼロになる。
【0096】
例えば、制御回路７９は、温度センサにより所定以上の温度が検出されていない場合、Ａ−ＣＣ駆動パルスを停止するようにＡ−ＣＣ回路７５を制御する。なお、制御回路７９は、熱定着器７３の動作を認識している為、熱定着器７３の動作が停止していることを認識した場合にＡ−ＣＣ駆動パルスを停止させる構成であってもよい。即ち、制御回路７９は、熱定着器７３を動作させ、印刷媒体の排出が始まると、Ａ−ＣＣ駆動パルスを生成させることによって、Ａ−ＣＣ回路７５を動作させる。例えば、制御回路７９は、周波数１００ｋＨｚ、パルス周期１０μｓｅｃ程度のパルスによりＡ−ＣＣ回路７５を動作させる。即ち、制御回路７９は、印刷媒体を１枚排出する間に、１０の６乗程度の数のパルスをＡ−ＣＣ回路７５に供給する。これにより、極めて細かい分解能でＡ−ＣＣ回路７５を制御することができる。
【0097】
次に、熱電変換素子７４の特性について説明する。 図８は、熱電変換素子７４の特性の例について説明する為の説明図である。図８のグラフは、Ａ−ＣＣ駆動パルスのパルス幅、即ちオンデューティに対する、熱電変換素子７４から取り出すことができる電流の値を示す。図８のグラフの横軸は、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティの長さを示し、縦軸は、熱電変換素子７４から取り出すことができる電流の値を示す。
【0098】
Ａ−ＣＣ回路７５の第２のＰＷＭパルス生成器８５は、制御回路７９から指定されたオンデューティに基づいてＡ−ＣＣ駆動パルスを生成する。Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティが小さいと、熱電変換素子７４から取り出せる電流が少なく、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティが大きいと、熱電変換素子７４から取り出せる電流が多くなる。しかしながら、熱電変換素子７４から取り出せる電流は、熱電変換素子７４の両端の温度差に応じて取り出せる電流の最大値が決まる。この為、熱電変換素子７４から取り出している電流が最大値に達していると、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを大きくしたとしても、熱電変換素子７４から取り出せる電流が増えなくなる。
【0099】
図８の例では、熱電変換素子７４の両端の温度差が８０度である場合、熱電変換素子７４から取り出せる電流の最大値が０．１Ａとなっている。また、熱電変換素子７４の両端の温度差が１００度である場合、熱電変換素子７４から取り出せる電流の最大値が０．１８Ａとなっている。また、熱電変換素子７４の両端の温度差が１２０度である場合、熱電変換素子７４から取り出せる電流の最大値が０．２６Ａとなっている。即ち、熱電変換素子７４から取り出せる電流の最大値は、熱電変換素子７４の両端の温度差が大きくなる程大きくなる。
【0100】
このように、取り出せる電流の最大値が熱電変換素子７４の両端の温度差に依存し、且つ熱電変換素子７４の両端の温度差の変動の頻度が高い場合、一定の電流を取り出す回路（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を熱電変換素子７４に接続したとしても、取り出す電流が減少する、または動作が不安定になるなどの懸念がある。そこで、図２及び図５に示されるように、熱電変換素子７４には、熱電変換素子７４から取り出す電流値を調整可能なＡ−ＣＣ回路７５が接続されている。
【0101】
次に、制御回路７９によるＡ−ＣＣ回路７５の制御方法について説明する。 制御回路７９は、Ａ−ＣＣ回路７５を駆動する為のＡ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを変動させた場合の、Ａ−ＣＣ回路７５の電流検出回路Ａにより検出される電流値（発電電流）の変化に基づいて、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを制御する。より具体的には、制御回路７９は、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを小さい順に３段階で切り替え、発電電流が、増加しているか、変わらないか、または減少するかに基づいて、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを大きくするか、小さくするか、または変更しないかを判断する。
【0102】
図９は、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを切り替えた時の発電電流の変化の例を示す。Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティが一番小さい時の発電電流を発電電流Ｉ１、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティが次に小さい時の発電電流を発電電流Ｉ２、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティが一番大きい時の発電電流を発電電流Ｉ３として説明する。
【0103】
例えば図９（Ａ）に示されるように、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティの増加に伴って発電電流が徐々に増加する場合、熱電変換素子７４から取り出せる発電電流がまだ存在すると推定される。そこで、制御回路７９は、Ｉ１＜Ｉ２＜Ｉ３（Ｃａｓｅ１）である場合、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを増加させる。
【0104】
また、例えば図９（Ｂ）に示されるように、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティの増加に伴う発電電流の増加が途中で止まる場合、熱電変換素子７４から取り出している発電電流が最大値に達していると推定される。そこで、制御回路７９は、Ｉ１＜Ｉ２＝Ｉ３（Ｃａｓｅ２）である場合、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティが適正であると判断し、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを維持する。
【0105】
また、例えば図９（Ｃ）に示されるように、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティの増加に伴って発電電流が変化しない場合、熱電変換素子７４から取り出している発電電流が最大値に達し、且つオンデューティが大きすぎると推定される。そこで、制御回路７９は、Ｉ１＝Ｉ２＝Ｉ３（Ｃａｓｅ３）である場合、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを減少させる。
【0106】
制御回路７９は、現在のオンデューティをＤ１とした場合、例えば以下のようなプログラムによって、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを制御する。 If (I1 < I2 and I2 < I3){ A = 1;}
Else if(I1 < I2 and I2 == I3){ A = 2:}
Else if(I1 == I2 and I2 == I3){ A = 3;}
Else {A = 999;} // error
Case A：
A=1｛D2=D2+d；｝
A=2｛D2=D2；｝
A=3｛D2=D2-d；｝
End case；
図１０及び図１１は、図９で示したＡ−ＣＣ回路７５の制御方法によってＡ−ＣＣ回路７５を制御した場合の、発電電流とオンデューティとの関係について説明する為の説明図である。なお、図１０は、熱電変換素子７４の両端の温度差が徐々に増加している例を示す。図１１は、熱電変換素子７４の両端の温度差が徐々に減少している例を示す。図１０及び図１１の横軸は、時間を示す。図１０及び図１１の縦軸は、熱電変換素子７４の温度差―発電電流の特性を示す理想電流曲線、発電電流、及びＡ−ＣＣ駆動パルスをそれぞれ示す。なお、横軸をｍｓオーダーとした場合、周波数が１００ｋＨｚである周期が１０μＳであるＡ−ＣＣ駆動パルスのオンオフを図面上に示すことができない為、図１０及び図１１の例では、便宜上粗いパルスとしてＡ−ＣＣ駆動パルスを示す。
【0107】
制御回路７９は、±ΔｄだけＡ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを変えつつ、発電電流の電流値を取得する。制御回路７９は、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを変えつつ、取得した電流値の変化に応じて、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを増加させるか、維持するか、減少させるかを判断する。なお、制御回路７９が発電電流の電流値を取得するモードを「電流検出モード」と称する。また、制御回路７９がＡ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを増加させるか、維持するか、減少させるかの判断を行い、判断結果に基づいてオンデューティを変更するモードを「マイコン処理判定、設定変更モード」と称する。制御回路７９は、「電流検出モード」と「マイコン処理判定、設定変更モード」とを交互に実行することにより、オンデューティを逐次変更していく。
【0108】
例えば、制御回路７９は、タイミングｔ０からタイミングｔ１の間に、オンデューティをＤ１−Δｄ乃至Ｄ１＋Δｄの間で切り替えつつ、Ａ−ＣＣ回路７５の電流検出回路Ａから発電電流の電流値を取得する。制御回路７９は、取得した電流値に基づいて、タイミングｔ１からタイミングｔ２の間でオンデューティを増加させるか、維持するか、減少させるかを判断する。制御回路７９は、タイミングｔ２において、判断の結果に基づくオンデューティに変更する。なお、図１０の例では、制御回路７９は、タイミングｔ１からタイミングｔ２の間でオンデューティを増加させると判断し、タイミングｔ２において、オンデューティＤ１からオンデューティＤ１よりも大きいオンデューティＤ２に切り替える。
【0109】
次に、制御回路７９は、タイミングｔ２からタイミングｔ３の間に、オンデューティをＤ２−Δｄ乃至Ｄ２＋Δｄの間で切り替えつつ、Ａ−ＣＣ回路７５の電流検出回路Ａから発電電流の電流値を取得する。制御回路７９は、取得した電流値に基づいて、タイミングｔ３からタイミングｔ４の間でオンデューティを増加させるか、維持するか、減少させるかを判断する。制御回路７９は、タイミングｔ４において、判断の結果に基づくオンデューティに変更する。なお、図１０の例では、制御回路７９は、タイミングｔ３からタイミングｔ４の間でオンデューティを維持すると判断する。この場合、制御回路７９は、タイミングｔ４の後もオンデューティＤ２を維持する。
【0110】
次に、制御回路７９は、タイミングｔ４からタイミングｔ５の間に、オンデューティをＤ２−Δｄ乃至Ｄ２＋Δｄの間で切り替えつつ、Ａ−ＣＣ回路７５の電流検出回路Ａから発電電流の電流値を取得する。制御回路７９は、取得した電流値に基づいて、タイミングｔ５からタイミングｔ６の間でオンデューティを増加させるか、維持するか、減少させるかを判断する。制御回路７９は、タイミングｔ６において、判断の結果に基づくオンデューティに変更する。なお、図１０の例では、制御回路７９は、タイミングｔ５からタイミングｔ６の間でオンデューティを増加させると判断し、タイミングｔ６において、オンデューティＤ２からオンデューティＤ２よりも大きいオンデューティＤ３に切り替える。
【0111】
次に、制御回路７９は、タイミングｔ６からタイミングｔ７の間に、オンデューティをＤ３−Δｄ乃至Ｄ３＋Δｄの間で切り替えつつ、Ａ−ＣＣ回路７５の電流検出回路Ａから発電電流の電流値を取得する。制御回路７９は、取得した電流値に基づいて、タイミングｔ７からタイミングｔ８の間でオンデューティを増加させるか、維持するか、減少させるかを判断する。制御回路７９は、タイミングｔ８において、判断の結果に基づくオンデューティに変更する。なお、図１０の例では、制御回路７９は、タイミングｔ７からタイミングｔ８の間でオンデューティを増加させると判断し、タイミングｔ８において、オンデューティＤ３からオンデューティＤ３よりも大きいオンデューティＤ４に切り替える。
【0112】
次に、図１１に示されるように、熱電変換素子７４の両端の温度差が徐々に減少する例について説明する。 制御回路７９は、タイミングｔ９からタイミングｔ１０の間に、オンデューティをＤ４−Δｄ乃至Ｄ３＋Δｄの間で切り替えつつ、Ａ−ＣＣ回路７５の電流検出回路Ａから発電電流の電流値を取得する。制御回路７９は、取得した電流値に基づいて、タイミングｔ１０からタイミングｔ１１の間でオンデューティを増加させるか、維持するか、減少させるかを判断する。制御回路７９は、タイミングｔ１１において、判断の結果に基づくオンデューティに変更する。なお、図１１の例では、制御回路７９は、タイミングｔ９からタイミングｔ１１の間でオンデューティを維持すると判断する。この場合、制御回路７９は、タイミングｔ１１の後もオンデューティＤ４を維持する。
【0113】
次に、制御回路７９は、タイミングｔ１１からタイミングｔ１２の間に、オンデューティをＤ４−Δｄ乃至Ｄ３＋Δｄの間で切り替えつつ、Ａ−ＣＣ回路７５の電流検出回路Ａから発電電流の電流値を取得する。制御回路７９は、取得した電流値に基づいて、タイミングｔ１２からタイミングｔ１３の間でオンデューティを増加させるか、維持するか、減少させるかを判断する。制御回路７９は、タイミングｔ１３において、判断の結果に基づくオンデューティに変更する。なお、図１１の例では、制御回路７９は、タイミングｔ１２からタイミングｔ１３の間でオンデューティを減少させると判断し、タイミングｔ１３において、オンデューティＤ４からオンデューティＤ４よりも小さいオンデューティＤ５に切り替える。
【0114】
次に、制御回路７９は、タイミングｔ１３からタイミングｔ１４の間に、オンデューティをＤ５−Δｄ乃至Ｄ５＋Δｄの間で切り替えつつ、Ａ−ＣＣ回路７５の電流検出回路Ａから発電電流の電流値を取得する。制御回路７９は、取得した電流値に基づいて、タイミングｔ１４からタイミングｔ１５の間でオンデューティを増加させるか、維持するか、減少させるかを判断する。制御回路７９は、タイミングｔ１５において、判断の結果に基づくオンデューティに変更する。なお、図１１の例では、制御回路７９は、タイミングｔ１４からタイミングｔ１５の間でオンデューティを維持すると判断する。この場合、制御回路７９は、タイミングｔ１５の後もオンデューティＤ５を維持する。
【0115】
次に、制御回路７９は、タイミングｔ１５からタイミングｔ１６の間に、オンデューティをＤ５−Δｄ乃至Ｄ５＋Δｄの間で切り替えつつ、Ａ−ＣＣ回路７５の電流検出回路Ａから発電電流の電流値を取得する。制御回路７９は、取得した電流値に基づいて、タイミングｔ１６からタイミングｔ１７の間でオンデューティを増加させるか、維持するか、減少させるかを判断する。制御回路７９は、タイミングｔ１７において、判断の結果に基づくオンデューティに変更する。なお、図１１の例では、制御回路７９は、タイミングｔ１６からタイミングｔ１７の間でオンデューティを減少させると判断し、タイミングｔ１７において、オンデューティＤ５からオンデューティＤ５よりも小さいオンデューティＤ６に切り替える。
【0116】
上記の処理により、制御回路７９は、発電電流の電流値を理想電流曲線に沿うように制御することができる。
【0117】
次に、制御回路７９による電源回路２０の制御について説明する。図１２は、熱電変換素子７４から電力を取り出す動作の例について説明する為の説明図である。
【0118】
制御回路７９は、印刷媒体への画像形成を行う場合、各種レジスタの初期設定を行う（ＡＣＴ１１）。
【0119】
制御回路７９は、絶縁ＤＣＤＣ回路７２に制御信号を入力することにより、絶縁ＤＣＤＣ回路７２を動作させる（ＡＣＴ１２）。制御回路７９は、第１のＰＷＭパルス生成器８１が第１のスイッチング素子ＳＷ１に入力するパルス信号のパルス幅を制御し、絶縁ＤＣＤＣ回路７２の出力電圧を一定にする。
【0120】
また、制御回路７９は、ＤＣＤＣ回路７８に制御信号を入力することにより、ＤＣＤＣ回路７８の動作を停止させる（ＡＣＴ１３）。これにより、制御回路７９は、負荷回路Ｘに対して電力がＤＣＤＣ回路７８からではなく絶縁ＤＣＤＣ回路７２から供給される用に制御する。
【0121】
制御回路７９は、熱定着器７３に制御信号を入力することにより、熱定着器７３を動作させる（ＡＣＴ１４）。また、制御回路７９は、熱定着負荷４７の発熱をコントロールする。これにより、制御回路７９は、印刷媒体の排出を行わせる。
【0122】
制御回路７９は、Ａ−ＣＣ回路７５に制御信号を入力することにより、Ａ−ＣＣ回路７５を動作させる（ＡＣＴ１５）。制御回路７９は、Ａ−ＣＣ回路７５に初期のＡ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを指定する。
【0123】
制御回路７９は、Ａ−ＣＣ回路７５におけるＡ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを変更しつつ、Ａ−ＣＣ回路７５の電流検出回路Ａにより検出された発電電流の電流値を取得する（ＡＣＴ１６）。さらに、制御回路７９は、取得した発電電流の電流値の変化に応じて、上記のＣａｓｅ１に該当するか、上記のＣａｓｅ２に該当するか、上記のＣａｓｅ３に該当するかを判断する（ＡＣＴ１７）。即ち、制御回路７９は、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを増加させるか、維持するか、減少させるかを判断する。
【0124】
制御回路７９は、Ｃａｓｅ１に該当すると判断した場合、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを増加させる（ＡＣＴ１８）。具体的には、制御回路７９は、現在のオンデューティＤに基づいて、更新後のオンデューティＤｒ＝Ｄ＋Δｄを算出する。
【0125】
制御回路７９は、Ｃａｓｅ２に該当すると判断した場合、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを維持する（ＡＣＴ１９）。具体的には、制御回路７９は、更新後のオンデューティＤｒ＝Ｄとして設定する。
【0126】
制御回路７９は、Ｃａｓｅ３に該当すると判断した場合、Ａ−ＣＣ駆動パルスのオンデューティを減少させる（ＡＣＴ２０）。具体的には、制御回路７９は、現在のオンデューティＤに基づいて、更新後のオンデューティＤｒ＝Ｄ−Δｄを算出する。
【0127】
制御回路７９は、更新後のオンデューティＤｒを算出すると、熱定着器７３を停止させるか否か判断する（ＡＣＴ２１）。例えば、制御回路７９は、印刷媒体への印刷を終了する場合、熱定着器７３を停止させると判断する。
【0128】
制御回路７９は、熱定着器７３を停止させないと判断した場合（ＡＣＴ２１、ＮＯ）、更新後のオンデューティＤｒをＡ−ＣＣ回路７５に送信し（ＡＣＴ２２）、ＡＣＴ１６の処理に移行する。制御回路７９は、熱定着器７３の動作を停止するまでの間、ＡＣＴ１６乃至ＡＣＴ２２の処理を繰り返す。これにより、制御回路７９は、図１０及び図１１で説明した処理を実行する。この結果、制御回路７９は、発電電流の電流値を理想電流曲線に沿うように制御することができる。
【0129】
また、制御回路７９は、熱定着器７３を停止させると判断した場合（ＡＣＴ２１、ＹＥＳ）、Ａ−ＣＣ回路７５の動作を停止させ（ＡＣＴ２３）、処理を終了する。
【0130】
図１３は、負荷回路Ｘに電力を供給する場合の制御回路７９の動作の例について説明する為の説明図である。負荷回路Ｘへは例えば５Ｖの直流電圧を供給するものとする。画像形成装置１が動作している時は、交流電源Ｅから全波整流回路７１、絶縁ＤＣＤＣ回路７２、負荷回路Ｘの経路で電力が供給される。同時に熱電変換素子７４により発電された発電電流がＡ−ＣＣ回路７５により取り出され、二次電池７６に蓄積される。また、画像形成装置１は、印刷媒体への画像形成が完了してから一定時間が経過すると、省エネのために熱定着器７３及び搬送系への電力の供給を停止するスリープモードに入る。
【0131】
画像形成装置１がスリープモードである場合、制御回路７９は、熱定着器７３の動作を停止させる（ＡＣＴ３１）。
【0132】
制御回路７９は、残量検知回路７７から供給された検知結果に基づいて、二次電池７６の電力の残量が予め設定された閾値以上であるか否か判断する（ＡＣＴ３２）。
【0133】
制御回路７９は、二次電池７６の電力の残量が予め設定された閾値以上であると判断した場合（ＡＣＴ３２、ＹＥＳ）、絶縁ＤＣＤＣ回路７２の動作を停止させる（ＡＣＴ３３）。また、制御回路７９は、Ａ−ＣＣ回路７５の動作を停止させる（ＡＣＴ３４）。また、制御回路７９は、二次電池７６に蓄えられた電力が負荷回路Ｘに供給されるように、ＤＣＤＣ回路７８を動作させ（ＡＣＴ３５）、ＡＣＴ３９の処理に移行する。このように、電源回路２０は、二次電池７６の残量が閾値以上である場合、二次電池７６から負荷回路Ｘに電力が供給されるように各回路を制御する。
【0134】
また、制御回路７９は、二次電池７６の電力の残量が予め設定された閾値未満であると判断した場合（ＡＣＴ３２、ＮＯ）、絶縁ＤＣＤＣ回路を交流電源Ｅからの電力が負荷回路Ｘに供給されるように、絶縁ＤＣＤＣ回路７２を動作させる（ＡＣＴ３６）。また、制御回路７９は、Ａ−ＣＣ回路７５の動作を停止させる（ＡＣＴ３７）。また、制御回路７９は、ＤＣＤＣ回路７８の動作を停止させ（ＡＣＴ３８）、ＡＣＴ３９の処理に移行する。このように、電源回路２０は、二次電池７６の残量が閾値未満である場合、交流電源Ｅから負荷回路Ｘに電力が供給されるように各回路を制御する。
【0135】
制御回路７９は、スリープモードが継続されるか否か判断する（ＡＣＴ３９）。制御回路７９は、スリープモードが継続されると判断した場合（ＡＣＴ３６、ＹＥＳ）、ＡＣＴ３２に移行する。これにより、制御回路７９は、二次電池７６の残量を逐次モニタリングしながら、負荷回路Ｘに電力を供給する電源を二次電池７６と交流電源とで切り替える。制御回路７９は、スリープモードが終了されると判断した場合（ＡＣＴ３６、ＮＯ）、図１３の処理を終了する。
【0136】
図１４は、電源回路における各回路の制御について説明する為の説明図である。横軸は時間を示す。縦軸は、画像形成部１７による印刷タイミング、熱定着器７３の制御タイミング、絶縁ＤＣＤＣ回路７２の制御タイミング、Ａ−ＣＣ回路７５の制御タイミング、ＤＣＤＣ回路７８の制御タイミング、二次電池７６の残量の変化、及び負荷回路Ｘに電力を供給する供給源をそれぞれ示す。
【0137】
なお、本例では、タイミングｔ２０からタイミングｔ２１の間では印刷が行われず、タイミングｔ２１からタイミングｔ２２の間で６枚の印刷が行われるものと仮定する。また、タイミングｔ２２乃至タイミングｔ２４の間では印刷が行われず、タイミングｔ２４からタイミングｔ２５の間で３枚の印刷が行われるものと仮定する。
【0138】
電源回路２０は、タイミングｔ２０からタイミングｔ２１の間では、スリープモードで動作する。
【0139】
印刷指示が入力されると、制御回路７９は、タイミングｔ２１で熱定着器７３の動作を開始し、印刷の準備を開始する。タイミングｔ２１からタイミングｔ２２の間に、熱定着負荷４７の温度が所定以上になると、印刷が行われる。また、制御回路７９は、タイミングｔ２１からタイミングｔ２２の間に、熱電変換素子７４における温度差が所定以上になると、熱電変換素子７４により発電された発電電流をＡ−ＣＣ回路７５により取り出す。即ち、制御回路７９は、熱定着器７３の動作に応じてＡ−ＣＣ回路７５を動作させる。この状態が継続されると、二次電池７６に電力が充電され、二次電池７６に充電された電力が閾値以上になる。また、印刷が完了し、熱電変換素子７４から発電電流が十分に取り出せなくなると、制御回路７９は、Ａ−ＣＣ回路７５の動作を停止させる。
【0140】
電源回路２０は、印刷が完了して一定時間経過したタイミングｔ２２から動作モードをスリープモードに切り替える。これにより、制御回路７９は、熱定着器７３の動作を停止させ、絶縁ＤＣＤＣ回路７２の動作を停止させる。また、図１４の例では、二次電池７６の電力の残量が閾値以上である為、制御回路７９は、ＤＣＤＣ回路７８を動作させる。これにより、タイミングｔ２２において、負荷回路Ｘへの電力を供給する供給源が交流電源Ｅから二次電池７６に切り替わる。
【0141】
制御回路７９は、二次電池７６の残量が閾値以上であるか否かを逐次確認する。図１４の例では、タイミングｔ２３において、制御回路７９は、二次電池７６の残量が閾値未満になったと判断する。この場合、制御回路７９は、絶縁ＤＣＤＣ回路７２の動作を開始させ、ＤＣＤＣ回路７８の動作を停止させる。これにより、タイミングｔ２３において、負荷回路Ｘへの電力を供給する供給源が二次電池７６から交流電源Ｅに切り替わる。
【0142】
また、再び印刷指示が入力されると、制御回路７９は、タイミングｔ２４で熱定着器７３の動作を開始し、印刷の準備を開始する。タイミングｔ２４からタイミングｔ２５の間に、熱定着負荷４７の温度が所定以上になると、印刷が行われる。また、制御回路７９は、タイミングｔ２４からタイミングｔ２５の間に、熱電変換素子７４における温度差が所定以上になると、熱電変換素子７４により発電された発電電流をＡ−ＣＣ回路７５により取り出す。これにより、二次電池７６に電力が充電され、二次電池７６に充電された電力が閾値以上になる。また、印刷が完了し、熱電変換素子７４から発電電流が十分に取り出せなくなると、制御回路７９は、Ａ−ＣＣ回路７５の動作を停止させる。
【0143】
電源回路２０は、印刷が完了して一定時間経過したタイミングｔ２５から動作モードをスリープモードに切り替える。これにより、制御回路７９は、熱定着器７３の動作を停止させ、絶縁ＤＣＤＣ回路７２の動作を停止させる。また、図１４の例では、二次電池７６の電力の残量が閾値以上である為、制御回路７９は、ＤＣＤＣ回路７８を動作させる。これにより、タイミングｔ２５において、負荷回路Ｘへの電力を供給する供給源が交流電源Ｅから二次電池７６に再び切り替わる。
【0144】
上記のように構成された電源回路２０によると、印刷時に熱定着器７３により発生した熱に基づいて熱電変換素子７４が発電を行い、熱電変換素子７４により発電された発電電流をＡ−ＣＣ回路７５により取り出す。これにより、電源回路２０は、熱から発電した電力を負荷回路Ｘに供給することができる。さらに、電源回路２０の制御回路７９は、熱電変換素子７４から取り出せる電流の変化に基づいて、熱電変換素子７４から電流を取り出すＡ−ＣＣ回路７５を制御する。即ち、制御回路７９は、熱電変換素子７４から取り出す定電流の目標値を変化させるようにＡ−ＣＣ回路７５を制御した時の、熱電変換素子７４からＡ−ＣＣ回路７５に流れる電流の値の変化に基づいて、Ａ−ＣＣ回路７５が取り出す定電流の目標値を制御する。これにより、電源回路２０は、熱電変換素子７４から効率良く電力を取り出すことができる。
【0145】
また、Ａ−ＣＣ回路７５は、熱電変換素子７４に直列接続された第２のインダクタＬ２と、熱電変換素子７４に直列接続された第４のスイッチング素子ＳＷ４と、熱電変換素子７４に直列接続され、熱電変換素子７４からＡ−ＣＣ回路７５に流れる電流の電流値を検出する電流検出回路Ａと、を備える。また、Ａ−ＣＣ回路７５は、第２のインダクタＬ２と第４のスイッチング素子ＳＷ４との接続点と、第４のスイッチング素子ＳＷ４の他方の端子との間に直列接続された第５のスイッチング素子ＳＷ５及び第５のキャパシタＣ５を備える。またさらに、Ａ−ＣＣ回路７５は、第４のスイッチング素子ＳＷ４及び第５のスイッチング素子ＳＷ５をオンオフさせるパルス信号を、第４のスイッチング素子ＳＷ４及び第５のスイッチング素子に入力するドライバ回路である第２のＰＷＭパルス生成器８５及び第１の同期整流パルス生成器８６を備える。この構成において、制御回路７９は、パルス信号のオンデューティの減少に伴って電流検出回路Ａにより検出された電流値が減少し、且つパルス信号のオンデューティの増加に伴って電流検出回路Ａにより検出された電流値が変化しない場合、現在のオンデューティを維持する。また、制御回路７９は、パルス信号のオンデューティの減少に伴って電流検出回路Ａにより検出された電流値が減少し、且つパルス信号のオンデューティの増加に伴って電流検出回路Ａにより検出された電流値が増加する場合、オンデューティを増加させる。また、制御回路７９は、パルス信号のオンデューティの減少に伴って電流検出回路Ａにより検出された電流値が変化せず、且つパルス信号のオンデューティの増加に伴って電流検出回路Ａにより検出された電流値が変化しない場合、オンデューティを減少させる。これにより、電源回路２０は、熱電変換素子７４の特性と温度によって定まる理想電流曲線に沿って熱電変換素子７４から電力を取り出すことができる。
【0146】
また、電源回路２０は、熱から発電した電力が負荷回路Ｘによって消費されると、交流電源Ｅから負荷回路Ｘに電力が供給されるように電力の供給源を切り替える。これにより、電源回路２０は、二次電池７６に電力が残っている場合に二次電池７６の電力を利用し、二次電池７６に電力が残っていない場合に交流電源Ｅの電力を利用することができる。これにより、電源回路２０は、電力消費の効率を向上させることができる。
【0147】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。以下に本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
熱によって電力を生成する熱電変換素子と、
前記熱電変換素子から定電流を取り出す可変定電流回路と、
前記可変定電流回路により取り出された電流に基づいて定電圧を出力する電圧変換回路と、
前記可変定電流回路を制御することにより、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路が取り出す定電流の目標値を変化させる制御回路と、
を具備する電源回路。
［Ｃ２］
前記制御回路は、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路が取り出す定電流の目標値を変化させた際の、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路に流れる電流の値の変化に基づいて、前記可変定電流回路が取り出す定電流の目標値を制御するＣ１に記載の電源回路。
［Ｃ３］
前記可変定電流回路は、
前記熱電変換素子に直列接続されたインダクタと、
前記熱電変換素子に直列接続された第１のスイッチング素子と、
前記熱電変換素子に直列接続され、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路に流れる電流の電流値を検出する電流検出回路と、
前記インダクタと前記第１のスイッチング素子との接続点と、前記第１のスイッチング素子の他方の端子との間に直列接続された第２のスイッチング素子と、
前記インダクタと前記第１のスイッチング素子との接続点と、前記第１のスイッチング素子の他方の端子との間に直列接続された平滑キャパシタと、
前記第１のスイッチング素子と前記第２のスイッチング素子をオンオフさせるパルス信号を前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子に入力するドライバ回路と、
を具備し、
前記制御回路は、
前記パルス信号のオンデューティの減少に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が減少し、且つ前記パルス信号のオンデューティの増加に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が変化しない場合、オンデューティを変えず、
前記パルス信号のオンデューティの減少に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が減少し、且つ前記パルス信号のオンデューティの増加に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が増加する場合、オンデューティを増加させ、
前記パルス信号のオンデューティの減少に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が変化せず、且つ前記パルス信号のオンデューティの増加に伴って前記電流検出回路により検出された電流値が変化しない場合、オンデューティを減少させる、
Ｃ２に記載の電源回路。
［Ｃ４］
前記可変定電流回路により取り出された電流により充電される二次電池と、
交流電源からの電力を負荷回路に供給する第１のコンバータと、
前記二次電池の電力を負荷回路に供給する第２のコンバータと、
をさらに具備し、
前記制御回路は、
前記二次電池の残量が予め設定された閾値未満である場合、前記第１のコンバータを動作させ、前記第２のコンバータを停止させ、
前記二次電池の残量が予め設定された閾値以上である場合、前記第１のコンバータを停止させ、前記第２のコンバータを動作させるＣ１乃至３のいずれか１項に記載の電源回路。
［Ｃ５］
交流電源からの電力により熱定着負荷を加熱する熱定着器をさらに具備し、
前記熱電変換素子は、前記熱定着器により生じた熱により電力を生成し、
前記制御回路は、前記熱定着器の動作に応じて前記可変定電流回路を動作させるＣ１乃至４のいずれか１項に記載の電源回路。
［Ｃ６］
熱定着負荷の熱によって印刷媒体にトナー像を定着させる画像形成部と、
前記熱定着負荷を加熱するとともに、負荷に電力を供給する電源回路と、を備える画像形成装置であって、
前記電源回路は、
交流電源からの電力により熱定着負荷を加熱する熱定着器と、
前記熱定着器により生じた熱により電力を生成する熱電変換素子と、
前記熱電変換素子から定電流を取り出す可変定電流回路と、
前記可変定電流回路により取り出された電流に基づいて定電圧を出力する電圧変換回路と、
前記熱定着器の動作に応じて前記可変定電流回路を動作させ、前記可変定電流回路を制御することにより、前記熱電変換素子から前記可変定電流回路が取り出す定電流の目標値を変化させる制御回路と、
を具備する画像形成装置。
【符号の説明】
【0148】
１…画像形成装置、１１…筐体、１２…原稿台、１３…スキャナ部、１４…自動原稿搬送部、１５…給紙カセット、１６…排紙トレイ、１７…画像形成部、１８…搬送部、１９…主制御部、２０…電源回路、３１…ガラス板、３２…載置面、３３…空間、４１…ドラム、４２…露光器、４３…現像器、４４…転写ベルト、４５…転写ローラ、４６…定着ローラ、４７…熱定着負荷、５１…取込ローラ、５２…給紙搬送路、５３…排紙搬送路、５４…反転搬送路、７１…全波整流回路、７２…絶縁ＤＣＤＣ回路、７３…熱定着器、７４…熱電変換素子、７５…Ａ−ＣＣ回路、７６…二次電池、７７…残量検知回路、７８…ＤＣＤＣ回路、７９…制御回路、８１…第１のＰＷＭパルス生成器、８２…フォトカプラ、８３…全波整流回路、８４…ハーフブリッジ交互パルス生成器、８５…第２のＰＷＭパルス生成器、８６…第１の同期整流パルス生成器、８７…第３のＰＷＭパルス生成器、８８…第２の同期整流パルス生成器、Ｃ１…第１のキャパシタ、Ｃ２…第２のキャパシタ、Ｃ３…第３のキャパシタ、Ｃ４…第４のキャパシタ、Ｃ５…第５のキャパシタ、Ｃ６…第６のキャパシタ、Ｌ１…第１のインダクタ、Ｌ２…第２のインダクタ、Ｌ３…第３のインダクタ、ＳＷ１…第１のスイッチング素子、ＳＷ２…第２のスイッチング素子、ＳＷ３…第３のスイッチング素子、ＳＷ４…第４のスイッチング素子、ＳＷ５…第５のスイッチング素子、ＳＷ６…第６のスイッチング素子、ＳＷ７…第７のスイッチング素子、Ｔ１…一次巻線、Ｔ２…二次巻線、Ｖ１…第１の電圧検出回路、Ｖ２…第２の電圧検出回路。