JP2003103871A

JP2003103871A - プリンタ用電源切り換え制御方法およびプリンタ用電源装置

Info

Publication number: JP2003103871A
Application number: JP2001301840A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kaneko; 利夫金子
Original assignee: Shinsei Industries Co Ltd
Current assignee: Shinsei Industries Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】印字動作時の消費電力がＡＣアダプタによる
電源の供給電力よりも大きいプリンタを，使用者にでき
るだけ充電を意識させないで使用可能にする。【解決手段】ＡＣアダプタによる電源と，バッテリ４
による電源の２ウェイ電源方式を用い，ＡＣアダプタ５
が挿入状態でかつ印字待機時には，ＡＣアダプタ５から
の電源をプリンタ制御の負荷に接続するとともに，ＡＣ
アダプタ５からの電源によってバッテリ４への充電を行
い，ＡＣアダプタ５が挿入状態でかつ印字動作時には，
バッテリ４からの電源をプリンタ制御の負荷に接続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，感熱プリンタ等の
重負荷を駆動するための電源の制御技術に係り，特に携
帯可能な小型プリンタ等に適したプリンタ用電源切り換
え制御方法およびプリンタ用電源装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来，例えば商品に貼付するラベルを印
刷するような小型のプリンタは，消費電力が比較的小さ
く，ＡＣアダプタからの電源によってもバッテリからの
電源によっても駆動することができた。しかしながら，
大きなラベルの印刷が可能なプリンタも要望されてお
り，大きなラベルを印刷するためには，例えば２００〜
３００Ｗというような大容量の電源が必要になる。消費
電力が１００Ｗを超えるような重負荷のプリンタでは，
出力容量が数十Ｗ程度の通常よく用いられているＡＣア
ダプタでは，プリンタを駆動するには不十分である。

【０００３】そのため，あらかじめ充電されたバッテリ
をプリンタに装着して，バッテリが空になるごとに満充
電されたバッテリと交換するか，または重負荷に対して
電源供給能力のある大容量のＤＣ電源コンバータを接続
してプリンタを使用する必要があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】プリンタの電源として
バッテリを用いる方式では，バッテリが空になるごと
に，満充電されたバッテリと交換し，空になったバッテ
リについては充電器で充電するという操作が非常に煩わ
しいという問題があった。

【０００５】一方，プリンタの電源として大容量のＤＣ
電源コンバータを接続して用いる方式では，装置の規模
が大きくなり，場合によってはプリンタ本体よりも電源
装置のほうが大きく，かつ重くなってしまうという問題
があった。

【０００６】本発明は上記問題点の解決を図り，大容量
のＤＣ電源コンバータが不要であり，かつ使用者が充電
を意識することなく簡易に使用することができるプリン
タの電源システムを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は，上記課題を解
決するため，ＡＣアダプタによる電源と，バッテリによ
る電源の２ウェイ電源方式を用い，ＡＣアダプタが挿入
状態でかつ印字待機時には，ＡＣアダプタからの電源を
プリンタ制御の負荷に接続するとともに，ＡＣアダプタ
からの電源によってバッテリへの充電を行い，ＡＣアダ
プタが挿入状態でかつ印字動作時には，バッテリからの
電源をプリンタ制御の負荷に接続することによって，印
字動作時の消費電力がＡＣアダプタによる電源の供給電
力よりも大きいプリンタを駆動可能にする。

【０００８】一般にプリンタは，印字動作を行っている
時間よりも待機している時間のほうが長いため，ＡＣア
ダプタの挿入状態においてバッテリへの充電が自動的に
行われることにより，使用者は充電を意識しないでプリ
ンタを使用することが可能になる。また，大容量の電源
装置が不要であるため，卓上使用および携帯使用の双方
が可能なプリンタ装置を実現することができる。

【０００９】また，本発明のプリンタ用電源装置は，重
負荷状態と軽負荷状態の少なくとも２状態をとるプリン
タへの電源を供給するプリンタ用電源装置であって，重
負荷状態における消費電力よりも小さく，軽負荷状態に
おける消費電力よりも大きい電力の電源供給を受けるＤ
Ｃ電源入力部と，重負荷状態における消費電力よりも大
きい電力の電源供給が可能なバッテリと，プリンタへ電
源を供給するＤＣ電源出力部と，ＤＣ電源入力部からの
電源またはバッテリからの電源のいずれかを，ＤＣ電源
出力部へ接続するためのスイッチ回路と，重負荷状態の
ときには，スイッチ回路によりバッテリからの電源をＤ
Ｃ電源出力部へ接続し，軽負荷状態のときには，スイッ
チ回路によりＤＣ電源入力部からの電源をＤＣ電源出力
部へ接続するとともに，バッテリへの充電に用いる制御
を行う制御回路とを備えることを特徴とする。

【００１０】前記スイッチ回路を，バッテリ電源および
ＤＣ電源入力部から得られる電源を切り換えるリレース
イッチと，リレースイッチに並列に接続されるトランジ
スタとによって構成することにより，バッテリとＤＣ電
源入力部からの電源の切り換え時における瞬断などを防
ぎ，かつ通常状態ではリレースイッチを経由した通電に
より，大電流が流れる場合の電圧降下，発熱などを防ぐ
ことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は，本発明に係る電源装置を
内蔵したプリンタ装置の全体構成図である。プリンタ装
置１において，主制御部２は，マイクロコンピュータ
（以下，マイコンという）を搭載し，マイコンによって
プリンタの印字制御を行う部分である。電源制御部３
は，本発明に係る電源制御を行う部分であり，バッテリ
４による電源とＡＣアダプタ５による電源の２ウェイ
（Ｗａｙ）電源方式を用いる。このプリンタ装置１は，
単独（スタンドアロン）でラベル等の印刷を行うことが
できるとともに，パーソナルコンピュータ等の外部から
の印字データを印刷する装置としても利用することがで
きる。

【００１２】図２は，プリンタ装置１の外観図である。
このプリンタ装置１の寸法は，幅が２００ｍｍ，長さが
２１０ｍｍ，高さが１７６ｍｍであり，重量はバッテリ
を含めて約３．５Ｋｇである。卓上に置いて使用するこ
ともでき，また携帯して使用することもできる。把手１
１は，本装置を持ち運ぶためのものである。操作パネル
１２には，操作用のボタンや状態表示用のランプなどが
設けられている。ロック解除ボタン１３は，そのボタン
の位置から上方へ，本体上部のカバー部分を開くのに用
いられる。

【００１３】印字方式は，感熱方式または熱転写方式で
あり，印字した後の用紙（ラベル）は，用紙排出口１４
から排出される。用紙幅は，最大１１２ｍｍである。必
要に応じて，メモリカード挿入部１５から印字データそ
の他のデータが格納されたメモリカードを挿入すること
ができるようになっている。

【００１４】図１のバッテリ４は，プリンタ装置１に着
脱可能なバッテリパックであり，図２（Ｂ）に示す位置
に挿入して使用される。このバッテリパックは，ニッケ
ル水素電池を１２個直列に接続した構成になっており，
出力電圧は最大１４．４Ｖである。また，プリンタ装置
１には，１００Ｖの交流を１５Ｖの直流に変換するＡＣ
アダプタ５を接続することができるようになっている。
ＡＣアダプタ５の定格出力容量は６０Ｗである。また，
本装置をパーソナルコンピュータ等に接続して利用する
ためのＲＳ２３２Ｃインタフェースなどのコネクタ１６
が設けられている。

【００１５】もちろん，以上の仕様は一例であり，本発
明はこのようなプリンタ装置の電源に限られるわけでは
ない。

【００１６】図３は，図１に示す電源制御部３のブロッ
ク構成図である。ＤＣ電源入力部３１は，ＡＣアダプタ
５が挿入されているときに，＋１５Ｖの電源供給（ADP
IN）を受ける部分である。ＤＣ電源出力部３２は，主制
御部２に対して本体電源を供給する部分である。印字動
作時にはバッテリ４から最大３００Ｗの出力が可能であ
り，ＡＣアダプタ５が挿入されている状態での印字待機
時には，最大６０Ｗの出力が可能になっている。

【００１７】レギュレータ３３は，制御回路３５に＋５
Ｖの電源を供給するための回路である。ＤＣ／ＤＣ変換
器３４は，ＤＣ電源入力部３１に供給された＋１５Ｖの
電源から＋２０Ｖのバッテリ充電電源を生成する回路で
ある。

【００１８】制御回路３５は，充電ＩＣによりバッテリ
４の温度，電圧，電流をモニタし，充電プロセスを制御
する回路である。また，バッテリ４を定電流駆動するた
めの制御信号を出力する。また，トランジスタＦＥＴ
１，ＦＥＴ２，パワーリレーＲＬＹを制御して，ＤＣ電
源出力部３２への出力電源の切り換え制御を行う。ま
た，制御回路３５は，主制御部２の制御インタフェース
を介してコマンド／ステータスの送受を行う。

【００１９】駆動回路３６は，制御回路３５からの制御
信号を受けて，バッテリ４を定電流駆動する回路であ
り，バッテリ４の急速充電時には１Ｃ（２Ａ）のレート
で，またトリクル充電時にはＣ／６４（３１ｍＡ）のレ
ートで駆動する。

【００２０】トランジスタＦＥＴ１は，充電時にＤＣ電
源出力部３２への電源を，ＡＣアダプタ５からの電源に
切り換えるＦＥＴスイッチであり，トランジスタＦＥＴ
２は，トランジスタＦＥＴ１とパワーリレーＲＬＹと連
動し，電源切り換え時の瞬断を防止するＦＥＴスイッチ
である。

【００２１】パワーリレーＲＬＹは，放電モードのとき
に，ＤＣ電源出力部３２への電源を，バッテリ電源に切
り換えるスイッチである。Ｒｆは充電電流検出抵抗であ
り，Ｄ１は充電時の逆流防止ダイオード，Ｄ２は放電時
の逆流防止ダイオードである。

【００２２】以下，図３に示す電源制御部３の機能につ
いて説明する。

【００２３】（１）急速充電バッテリ４を短時間に充電する目的で，１Ｃ以上の充電
レートで行う充電方式である。１Ｃは，例えばバッテリ
容量が１０００ｍＡｈの場合，１時間で充電できる充電
レートのことで，充電電流値は１Ａとなる。電源制御部
３による充電制御では，１９００ｍＡｈ〜２１００ｍＡ
ｈのバッテリ４に対して１Ｃの充電を採用している。し
たがって，急速充電電流は２Ａで，標準１時間充電とな
る。急速充電は，急速充電コマンドの発行により行う。

【００２４】（２）トリクル充電バッテリ４を連続して微小電流で時間をかけてゆっくり
充電する方式である。本装置で使用するバッテリ４のト
リクル充電は，例えば満充電後のバッテリ４の自然放電
（使用しなくても容量は減少する）を補う目的で行う。

【００２５】トリクル充電には，急速充電前のバッテリ
チェック時に過渡的に行われるトリクル充電１と，急速
充電終了後に行われるトリクル充電２の２つのケースが
あり，電流レートは，トリクル充電１がＣ／３２，トリ
クル充電２がＣ／６４である。本装置の電源制御部３で
は，トリクル充電は安定継続するほうのトリクル充電２
を採用している。このトリクル充電は，トリクル充電コ
マンドの発行により行う。

【００２６】（３）充電停止バッテリ４の充電を停止または制御回路３５の充電ＩＣ
をイニシャル状態にする。これは，充電停止コマンドの
発行により行う。システム電源ＯＦＦのタイミングで急
速充電したい場合に，電源ＯＦＦ直前に本コマンドを発
行すると，電源ＯＦＦ後に急速充電がスタートする。

【００２７】（４）放電印刷等のメカ（機構）動作でパワーを必要とする場合に
は，充電を停止し，バッテリ電源に切り換えてからメカ
動作を行う必要がある。これは放電コマンドの発行によ
って行う。

【００２８】（５）急速充電の開始条件急速充電前には，バッテリ４の電圧と温度が充電開始条
件を満足しているかどうかをチェックする。バッテリ温
度が０°Ｃ〜４０°Ｃで，かつバッテリ端子電圧が１２
Ｖ以上の条件が成立していれば，急速充電を開始する。
成立していない場合には，成立するまでＣ／３２でトリ
クル充電を継続する。この状態を急速充電の保留状態と
いう。

【００２９】（６）急速充電の終了条件急速充電は，温度勾配Ｔ／ｔ検出か，充電タイマ９０分
か，バッテリ最大温度６０°Ｃかのいずれかの条件成立
で終了する。温度勾配Ｔ／ｔ検出は，バッテリ４の満充
電を正確に知るための最適な検出方法といえる。バッテ
リ温度のサーミスタ電圧を３２秒周期でサンプルし，−
１６ｍＶ±４ｍＶ以上の変化を検出したとき，充電を停
止する。充電タイマは，急速充電の開始からカウント
し，９０分後のタイムアウトで充電停止する。バッテリ
４の最大温度および充電タイマによる充電停止は，バッ
テリ４の保護が目的であり，満充電かどうかは不明であ
る。

【００３０】（７）電源切り換え制御ＡＣアダプタ５が挿入されていないとき制御は放電モードに固定され，ＤＣ電源出力部３２へ
は，常時バッテリ４の電源が出力される。主制御部２か
らのコマンド発行は無視される。

【００３１】ＡＣアダプタ５が挿入状態のとき主制御部２が発行する充電コマンド（急速充電，トリク
ル充電，充電停止の３コマンド）や放電コマンドを受け
付け，実行する。充電コマンド実行時には，ＡＣアダプ
タ５の電源をＤＣ電源出力部３２へ出力する。放電コマ
ンド実行時には，バッテリ４の電源をＤＣ電源出力部３
２へ出力する。

【００３２】（８）コマンドコマンドには，急速充電コマンド，トリクル充電コマン
ド，充電停止コマンド，放電コマンドがある。電源制御
部３は，主制御部２からコマンドを受け付けると，ビジ
ーを返してコマンドを実行する。ビジー中のコマンド発
行は無視し，受け付けを行わない。

【００３３】図４に，主制御部２が発行するコマンドの
例を示す。コマンドは，主制御部２の電源コントロール
用に用意されたＰＯＷＣレジスタの３ビット（ＣＭＤ
２，ＣＭＤ１，ＣＭＤ０）に，主制御部２が図４に示す
値をライトすることによって発行される。ビジーは，Ｐ
ＯＷＣレジスタのＰＯＷ＿ＢＹビット（図示省略）でチ
ェックする。

【００３４】ビジー時間は，電源切り換えと充電プロセ
スのイニシャルに要する時間である。電源切り換えは，
ビジー時間以内に完了するため，ビジーＯＦＦを見て，
電源が有効となるタイミングを把握する。急速充電コマ
ンドとトリクル充電コマンドの発行時は，電源切り換え
と並行して充電プロセスがスタートする。プロセスの実
行時間は，各プロセスに依存するので，コマンド発行後
は充電ステータスを監視し，プロセスの終了をチェック
する。プロセスの進行は遅いので，ポーリング周期は数
秒程度で十分である。充電プロセスの実行中にコマンド
を受け付けた場合，実行中のプロセスは停止し，そのコ
マンドでイニシャルからリスタートする。

【００３５】（９）充電ステータス電源制御部３には，充電プロセスを表示する２色表示の
ＬＥＤ（発光ダイオード）が付いている。

【００３６】図５に，充電ステータスとＬＥＤの表示内
容の例を示す。充電停止中，放電中，またはＡＣアダプ
タ５の未挿入時には，ＬＥＤは消灯である。急速充電前
のバッテリチェック，充電保留状態（トリクル充電１）
中は，黄色で点灯する。赤は，急速充電中であり，緑
は，急速充電完了（トリクル充電２）の状態である。Ｌ
ＥＤの表示内容は，主制御部２のＰＯＣＷレジスタのＬ
ＥＤ１ビットとＬＥＤ２ビットからもリードすることが
できる。

【００３７】（１０）充電プロセス図６に，急速充電プロセスの流れを示す。急速充電コマ
ンドを受け付けて（Ｐ１），イニシャル（初期化）が完
了すると（Ｐ２），急速充電開始条件が成立するまでト
リクル充電１の状態となり，充電ステータスＬＥＤは黄
色に点灯する。急速充電開始条件が成立すると，温度勾
配Ｔ／ｔ検出，バッテリ最大温度検出，タイムアウト検
出のいずれかの終了条件が成立するまで，急速充電を行
い（Ｐ４），この間，充電ステータスＬＥＤは赤色に点
灯する。急速充電の終了条件が成立すると，以降はトリ
クル充電２を継続する（Ｐ５）。充電ステータスＬＥＤ
は緑色に変わる。

【００３８】図７に，トリクル充電プロセスの流れを示
す。トリクル充電コマンドを受け付けて（Ｐ１１），イ
ニシャル（初期化）が完了すると（Ｐ１２），急速充電
開始条件が成立するまでトリクル充電１の状態となり，
充電ステータスＬＥＤは黄色に点灯する。急速充電開始
条件が成立すると，急速充電の状態になるが（Ｐ４），
強制的にトリクル充電２の状態に移行させるために，ダ
ミーのバッテリ最大温度を挿入する（Ｐ１５）。これは
電源制御部３の制御回路３５のバッテリ温度検出用端子
に擬似的に最大許容温度以上の温度検出を示す電圧を印
加することによって行う。これにより，急速充電を終了
させ，トリクル充電２の状態に移行する（Ｐ１６）。

【００３９】次に，電源制御部３の電源制御の状態遷移
について説明する。プリンタ本体の電源のＯＮ／ＯＦＦ
時と，ＡＣアダプタ５のプラグ挿抜時において，電源制
御状態は図８に示すように遷移する。なお，図８におい
て充電とは，急速充電またはトリクル充電を指す。遷移
の前後において，制御状態が充電のとき，遷移前が急速
充電なら遷移後も急速充電，遷移前がトリクル充電なら
遷移後もトリクル充電を継続する。

【００４０】図８（Ａ）は，電源ＯＦＦからＯＮのとき
の遷移を示しており，電源がＯＦＦからＯＮになっても
制御状態は変化しない。ＡＣアダプタ５が挿入状態のと
きには充電，ＡＣアダプタ５が未挿入状態のときには放
電である。

【００４１】図８（Ｂ）は，電源ＯＮからＯＦＦのとき
の遷移を示しており，遷移前の制御状態が放電で，ＡＣ
アダプタ５が挿入状態のときには，遷移後の制御状態
は，急速充電に変化する。他は変化しない。

【００４２】図８（Ｃ）は，ＡＣアダプタ５が抜いたと
きの遷移を示している。制御状態が充電のときにＡＣア
ダプタ５を抜くと，制御状態は放電に変化し，電源状態
がＯＮであってもＯＦＦになる。他は変化しない。

【００４３】図８（Ｄ）は，ＡＣアダプタ５を挿したと
きの遷移を示している。電源状態がＯＦＦ状態のときＡ
Ｃアダプタ５を挿すと，遷移後の制御状態は急速充電に
変化する。他は変化しない。

【００４４】図９は，ＡＣアダプタ５の挿入時の状態遷
移図，図１０は，ＡＣアダプタ５の未挿入時の状態遷移
図である。以下，図９および図１０に示す状態遷移図に
従って，電源制御の流れについて説明する。

【００４５】本装置では，前述のようにＡＣアダプタ５
の電源と，バッテリ４の電源の２つの電源を使用する。
印字動作時には，ハイパワーを必要とするため，バッテ
リ電源（状態Ｓ３の放電モード）を使用し，要充電時
（充電Ｆｌａｇ＝１）の印字待機時には，ＡＣアダプタ
５の電源（状態Ｓ２の充電モード）を使用する。特に，
急速充電完了後の印字待機時には，バッテリ４の自然放
電を防ぐためトリクル充電（状態Ｓ４）を行う。

【００４６】また，以前にバッテリ容量不足（ｐｏｗｅ
ｒｌｏｗ）を検出している場合には，以降の印刷に備
えて印刷の休止時間を最大限利用し，バッテリ４を急速
充電し（状態Ｓ５），できるだけ速やかに満充電状態と
する。印刷直前になってから充電を開始したのでは，充
電待ちが多発し，スループットの大幅な低下を招いてし
まうことになるが，以上のように充電できるときに充電
の蓄えをすることにより，印刷時の充電待ちを減少させ
ることが可能になる。

【００４７】状態Ｓ３における印字動作とは，サーマル
ヘッド等の印字ヘッドの駆動に限らず，用紙フィード，
カッター等の他のすべてのメカニカルな動作を含む。

【００４８】電源ＯＮの状態Ｓ１で，ＡＣアダプタ５が
挿入されており，トリクル充電のときには，バッテリセ
ンスの状態Ｓ７に移行する。バッテリセンスでは，モー
タを駆動状態とし，１秒経過後の電源電圧を測定し，待
機時のバッテリエラー基準電圧（１２Ｖ）と比較する。
電源電圧Ｖ_BATが１２Ｖ以下の場合には，充電フラグを
１にセットし，急速充電の状態Ｓ６に遷移する。電源電
圧Ｖ_BATが１２Ｖ以上の場合には，印字待機状態Ｓ４に
遷移し，トリクル充電を継続する。

【００４９】電源ＯＮの状態Ｓ１で，ＡＣアダプタ５が
挿入されており，急速充電または充電保留時には，充電
Ｆｌａｇを１にセットし，急速充電（状態Ｓ２）を行
う。

【００５０】電源ＯＦＦ（ＰＯＷＯＦＦ）後，および
電源ＯＮ（ＰＯＷＯＮ）時の充電状態は，図８に示し
たハードウェア制御による状態遷移に従う。

【００５１】印字動作状態Ｓ３において，電源電圧Ｖ
_BATが１１Ｖ以下になると，パワー・ロー（ｐｏｗｅｒ
ｌｏｗ）の状態Ｓ５に遷移し，オフラインとなる。こ
の状態Ｓ５で充電Ｆｌａｇを１にセットし，急速充電を
行う。パワー・ローは，６分後に自動解除され，解除時
にオンラインに復帰する。パワー・ローの状態Ｓ５は，
オペレータがオンラインキーの押下によりマニュアルで
解除することもでき，特に印刷物が少なく印刷を急ぐ場
合には，マニュアル解除でオンラインに復帰させ，６分
間の充電待ち時間を待つことなく，印刷を継続するるこ
ともできる。

【００５２】このパワー・ローの自動解除，マニュアル
解除は，状態Ｓ６のときも同様であり，状態Ｓ６で自動
解除またはマニュアル解除されると，状態Ｓ６から状態
Ｓ２に遷移する。状態Ｓ２では，急速充電終了をチェッ
クし，充電終了を検出すると充電Ｆｌａｇを０にリセッ
トし，状態Ｓ４に遷移する。

【００５３】コマンド発行は，以下の状態遷移時に行
う。状態Ｓ３→Ｓ２，Ｓ７→Ｓ６，Ｓ３→Ｓ５の状態遷
移時：急速充電コマンドを発行。状態Ｓ２→Ｓ３，Ｓ４→Ｓ３，Ｓ５→Ｓ３の状態遷
移時：放電コマンドを発行。状態Ｓ３→Ｓ４の状態遷移時：トリクル充電コマン
ドを発行。

【００５４】放電コマンド発行後の印字開始条件は，放
電コマンドのビジーがＯＦＦになったときである。充電
コマンドは，印字停止後に発行する。

【００５５】ＡＣアダプタ５が未挿入のときには，本体
の電源ＯＮで状態Ｓ１から図１０に示す状態Ｓ１０に遷
移する。ＡＣアダプタ５が未挿入の場合には，ハード的
に放電モードに固定され，パワー・ローの監視があるだ
けで充放電のコマンドによる電源制御はない。主制御部
２からのコマンド発行は無視される。

【００５６】

【実施例】本発明の具体的な実施例について説明する。
図１１は，電源制御部３の詳細ブロック図である。図
中，図３と同符号のものは図３に示すものに対応する。

【００５７】制御回路３５として，ここではテキサスイ
ンスツルメント社製の充電コントロールＩＣ（ＢＱ２０
０４）を使用している。このＩＣは，バッテリ４の温
度，電圧，電流を監視し，充電プロセスを制御する。主
な端子の機能は以下のとおりである。

【００５８】Ｖ_CC：ＩＣの＋５Ｖ電源Ｖ_SS：ＩＣの電源グランド（ＧＮＤ）ＴＣＯ：バッテリ４の最大許容温度を設定する入力端子ＬＥＤ１，ＬＥＤ２：充電ステータスの出力端子ＭＯＤ：充電電流制御用出力端子ＳＮＳ：バッテリ電流検出用の外部抵抗Ｒｆの電圧降下
をセンスする端子ＢＡＴ：バッテリ４の端子電圧を監視する入力端子ＴＳ：バッテリ４のサーミスタ検出電圧を監視する入力
端子 −ＩＮＨ：充電禁止入力端子本回路では，バッテリ４の最大許容温度Ｔ_maxが６０°
Ｃとなる基準電圧をＴＣＯ端子に入力している。ＬＥＤ
１，ＬＥＤ２の出力は，ハイ（ｈｉｇｈ），ロー（ｌｏ
ｗ）の組み合わせで，充電プロセスの状態を表示する。
バッテリ電流の検出は，ＳＮＳ端子と電源グランド（Ｇ
ＮＤ）間で行われる。電流検出抵抗Ｒｆの値は，バッテ
リ電流“２Ａ”に設定している。また，ＳＮＳ端子は，
ＴＳ端子とＢＡＴ端子に入力されるサーミスタ検出電圧
とバッテリ検出電圧の電位基準にもなっている。

【００５９】ＭＯＤ端子は，ＳＮＳ端子をセンスしスイ
ッチング方式の定電流制御を行う端子であり，電流ＯＮ
時はハイ（ｈｉｇｈ）となる。−ＩＮＨ端子がローから
ハイに遷移したときと，−ＩＮＨ端子がハイ状態でＶ_CC
から立ち上がったとき，充電コントロールＩＣ（ＢＱ２
００４）は，充電プロセスを開始する。−ＩＮＨ端子が
ローの間は，充電コントロールＩＣ（ＢＱ２００４）は
リセット状態となり，全出力端子はオープン状態とな
る。

【００６０】シーケンス制御回路３７は，主制御部２か
らの−ＣＨＧ信号を受けて，トランジスタＦＥＴ１，Ｆ
ＥＴ２，パワーリレーＲＬＹを制御し，充電／放電時の
電源切り換えを行う。また，主制御部２からの−ＦＡＳ
Ｔ信号を受けて，トリクル充電コマンド実行時（−ＦＡ
ＳＴ端子がハイ状態）に急速充電プロセスに入ったと
き，ΔＴ回路を動作させる。急速充電終了後のパルスト
リクル充電（トリクル充電２）に入ったときには，ΔＩ
回路を動作させる。

【００６１】ΔＴ回路は，充電コントロールＩＣ（ＢＱ
２００４）のＴＳ端子に最大許容温度以上に相当する擬
似的なサーミスタ信号（０Ｖ＝無限大温度）を加える回
路であり，急速充電プロセスに入ったときにシーケンス
制御回路３７の指令でΔＴ回路が動作すると，充電コン
トロールＩＣは急速充電を停止し，パルストリクル充電
に移行する。

【００６２】ΔＩ回路は，電流検出抵抗Ｒｆの電圧降下
分の電流センス信号に一定のオフセットを加算する回路
である。充電コントロールＩＣが急速充電後のパルスト
リクル充電に入ったときに，シーケンス制御回路３７の
指令でΔＩ回路が動作すると，定電流値は急速充電時の
１／２に制御され，Ｃ／６４の充電レートでトリクル充
電を行う。

【００６３】Ｋは，パワーリレーＲＬＹのリレーコイル
である。ＡＣアダプタ５が未挿入の場合，リレーコイル
Ｋの駆動電源がないため，パワーリレーＲＬＹのＮＣ
（Normal Close）端子がメークし，ＤＣ電源出力部３２
へは，常時バッテリ電源が供給される。パワーリレーＲ
ＬＹは，リレーコイルＫを駆動または非駆動の状態に遷
移してから接点の振動時間も含め切り換え動作が安定す
るまでに，一定のリレー動作時間を要する。ＲＬＹ−Ｎ
Ｏ信号は，この動作時間を考慮したリレー接点信号で，
リレーの接続完了のタイミングを知るために使用され
る。トランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２は連携して，それ
ぞれ充電モード／放電モードへのリレー切り換え時の瞬
断を防止する。

【００６４】Ａｔｔ１回路は，バッテリ４の＋端子と−
端子間の電圧を１セル分の電圧に分圧する回路である。
１セル当たりのセル電圧信号は，充電コントロールＩＣ
のＢＡＴ端子に加えられる。

【００６５】Ａｔｔ２回路は，バッテリ４のＴ端子を通
して内蔵のサーミスタにバイアス電流を流し，バッテリ
温度検出信号を取り出す回路である。温度検出信号は，
充電コントロールＩＣのＴＳ端子に加えられる。

【００６６】ＤＬＹ回路は，パワーリレーＲＬＹのＮＯ
端子信号に３０ｍｓの時定数の積分を掛けて，リレーの
動作時間分タイミングを遅延したリレー接点信号ＲＬＹ
−ＮＯを取り出す回路である。この信号は，シーケンス
制御回路３７の中でトランジスタＦＥＴ１，ＦＥＴ２お
よびパワーリレーＲＬＹの制御信号を生成するために使
用される。

【００６７】主制御部２との間の制御用インタフェース
信号Ｉ／Ｆとして，−ＣＨＧ信号，−ＦＡＳＴ信号，−
ＩＮＨ信号，ＬＥＤ１信号，ＬＥＤ２信号，ＲＬＹ−Ｎ
Ｏ信号がある。電源制御部３は，−ＣＨＧ信号が０のと
き，ＤＣ電源出力部３２に対し，アダプタ電源（充電モ
ード）を接続し，−ＣＨＧ信号が１のとき，バッテリ電
源（放電モード）を接続する。

【００６８】また，−ＦＡＳＴ信号が０のとき，急速充
電，−ＦＡＳＴ信号が１のとき，トリクル充電を開始す
る。ＬＥＤ１，ＬＥＤ２信号によって，充電停止，急速
充電保留，急速充電，充電終了の４つの状態を表示す
る。

【００６９】ＲＬＹ−ＮＯ信号は，パワーリレーＲＬＹ
のＮＯ端子のメーク／ブレーク状態を示す信号で，これ
が１のときＮＯ端子がメーク，０のときＮＣ端子がメー
クの状態を示す。

【００７０】図１２は，主制御部２の要部ブロック構成
図である。図１２では，主制御部２のうち本発明に関係
する電源制御部分だけを示している。他の部分について
は，従来の印字制御用の回路と同様でよいので，説明を
省略する。

【００７１】主制御部２は，電源制御部３のＤＣ電源出
力部３２から電源供給を，電源回路２９で受けて，プリ
ンタ本体のノンロック式の電源スイッチ６で電源ＯＮす
る。再度，電源スイッチ６を押すと，ＰＯＷＯＦＦ割
込でマイコン２１に通知され，５００ｍｓ経過後に電源
ＯＦＦする。ＰＯＷＯＦＦ割込は，各種設定値や状態
値を不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）に保存するための
猶予時間をマイコン２１に与える。

【００７２】マイコン２１は，主制御部２の全体を制御
するマイクロコンピュータである。レジスタ２２は，マ
イコン２１から書き込まれるコマンドコードをラッチす
るレジスタである。コマンドシーケンス実行中は，コマ
ンドビジー回路２７からのビジー信号を受けて，次のコ
マンドの書込みを禁止する。コマンドがレジスタ２２に
ラッチされると，命令デコーダ２３によって解読された
コマンドに応じて−ＣＨＧ信号出力回路２４，−ＩＮＨ
信号出力回路２５，−ＦＡＳＴ信号出力回路２６は，そ
れぞれ−ＣＨＧ信号，−ＩＮＨ信号，−ＦＡＳＴ信号を
生成し，電源制御部３へのインタフェース信号Ｉ／Ｆと
して出力する。

【００７３】命令デコーダ２３は，レジスタ２２にラッ
チされたコマンドコードを，急速充電，トリクル充電，
充電停止，放電の４つのコマンド信号にデコードする。

【００７４】−ＣＨＧ信号出力回路２４は，急速充電コ
マンドまたはトリクル充電コマンドの解読時に，放電モ
ード／充電モードを切り換える−ＣＨＧ信号を生成し出
力する回路である。−ＦＡＳＴ信号出力回路２５は，急
速充電コマンドの解読時に，−ＦＡＳＴ信号として０を
出力し，トリクル充電コマンドの解読時には，−ＦＡＳ
Ｔ信号として１を出力する回路である。−ＩＮＨ信号出
力回路２６は，急速充電コマンドまたはトリクル充電コ
マンドの解読時に，−ＩＮＨ信号として負極性のパルス
を出力し，放電コマンド解読時にはロー状態を出力する
回路である。

【００７５】コマンドビジー回路２７は，コマンドコー
ドがレジスタ２２に書き込まれてから，そのコマンドの
制御が完了するまで，ビジー信号を出力する回路であ
る。ポート２８は，ビジー信号，ＲＬＹ−ＮＯ信号，充
電ステータス信号ＬＥＤ１，ＬＥＤ２の入力ポートであ
る。マイコン２１は，ポート２８をリードすることによ
り，これらの信号を読み取る。

【００７６】電源回路２９は，電源制御部３のＤＣ電源
出力部３２から電源供給を受けて，モータや印字ヘッド
等の機構系に駆動電源を供給する。マイコン２１等の制
御系には，安定化したロジック電源を供給する。

【００７７】各コマンドの制御タイムチャートを図１３
〜図１６に示す。図１３は急速充電コマンドの制御タイ
ムチャート，図１４はトリクル充電コマンドの制御タイ
ムチャート，図１５は充電停止コマンドの制御タイムチ
ャート，図１６は放電コマンドの制御タイムチャートを
それぞれ示している。

【００７８】充電プロセスは，−ＩＮＨ信号の立ち上が
りから開始される。−ＣＨＧ信号の充電／放電モードの
指示に対して，ＲＬＹ−ＮＯ信号が応答しない場合に
は，ビジー状態を継続する。この異常状態をマイコン２
１で監視し，マシンアラームとして本装置を停止する。

【００７９】図１７は，図１１に示すパワーリレーＲＬ
Ｙを用いた電源制御部３による電源切り換え制御の動作
タイムチャートである。

【００８０】充電モードのときには，−ＣＨＧ信号が
０，ＲＬＹ−ＮＯ信号が１であり，トランジスタＦＥＴ
１はＯＮ，トランジスタＦＥＴ２はＯＦＦである。ＤＣ
電源出力部３２には，アダプタ電源が供給される。−Ｃ
ＨＧ信号が１になり，放電モードになると，トランジス
タＦＥＴ１，ＦＥＴ２は，ＯＮ／ＯＦＦが切り換えら
れ，ＤＣ電源出力部３２には，バッテリ電源が供給され
る。放電モードのときは，バッテリ４からの負荷電流
は，トランジスタＦＥＴ２を通る回路とパワーリレーＲ
ＬＹを通る回路の並列回路になるが，ほとんどの電流は
ＯＮ抵抗が小さいパワーリレーＲＬＹのほうを流れる。

【００８１】電源切り換えにパワーリレーＲＬＹを用い
る理由は，以下のとおりである。パワーリレーＲＬＹを
使用しない場合は，図１１に示す電源制御部３におい
て，パワーリレーＲＬＹを削除した場合に相当する。パ
ワーリレーＲＬＹをなくすと，放電時，バッテリ４から
ＤＣ電源出力部３２に流出するプリンタ装置の負荷電流
は，トランジスタＦＥＴ２と整流ダイオードＤ２を流れ
る。

【００８２】しかし，バッテリ４等の低電圧を使用する
プリンタ装置では，印字ヘッドの駆動に最大ピーク３０
Ａの大電流を必要とするため，トランジスタＦＥＴ２と
ダイオードＤ２の電力損失は相当大きくなる。また，低
電圧駆動のためトランジスタＦＥＴ２とダイオードＤ２
による電圧降下が印字濃度に著しく影響するという大き
な問題が発生する。したがって，本装置では，パワーリ
レーＲＬＹを使用し，以上の印字動作時における電圧降
下の問題を解決している。トランジスタＦＥＴ２とダイ
オードＤ２の回路は，リレー動作時の瞬断を防止するた
めに補助的に使用している。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
大容量のＤＣ電源コンバータが不要であり，かつ使用者
が充電を意識することなく使用することができるプリン
タの電源システムを実現することができる。特に卓上用
としても携帯用としても使用可能な簡便な小型プリンタ
の電源装置として最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電源装置を内蔵したプリンタ装置
の全体構成図である。

【図２】図１に示すプリンタ装置の外観図である。

【図３】図１に示す電源制御部のブロック構成図であ
る。

【図４】主制御部が発行するコマンドの例を示す図であ
る。

【図５】充電ステータスとＬＥＤの表示内容の例を示す
図である。

【図６】急速充電プロセスの流れを示す図である。

【図７】トリクル充電プロセスの流れを示す図である。

【図８】電源制御状態の遷移を示す図である。

【図９】ＡＣアダプタの挿入時の状態遷移図である。

【図１０】ＡＣアダプタの未挿入時の状態遷移図であ
る。

【図１１】電源制御部の詳細ブロック図である。

【図１２】主制御部の要部ブロック構成図である。

【図１３】急速充電コマンドの制御タイムチャートであ
る。

【図１４】トリクル充電コマンドの制御タイムチャート
である。

【図１５】充電停止コマンドの制御タイムチャートであ
る。

【図１６】放電コマンドの制御タイムチャートである。

【図１７】電源制御部による電源切り換え制御の動作タ
イムチャートである。

【符号の説明】

１プリンタ装置２主制御部３電源制御部４バッテリ５ＡＣアダプタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｊ 7/34 Ｇ０６Ｆ 1/00 ３３０ＦＦターム(参考） 2C055 CC00 CC01 CC03 2C061 AQ04 AS08 HJ10 HN15 5B011 DA02 DA13 DB21 EB08 5G003 AA01 BA01 DA04 DA18 GA01 GC05 5H030 AA00 AS11 BB01 BB21 BB26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＡＣアダプタによる電源と，バッテリに
よる電源の２ウェイ電源方式を用い，印字動作時の消費
電力が前記ＡＣアダプタによる電源の供給電力よりも大
きいプリンタを駆動するためのプリンタ用電源切り換え
制御方法であって，前記ＡＣアダプタが挿入状態でかつ
印字待機時には，前記ＡＣアダプタからの電源をプリン
タ制御の負荷に接続するとともに，前記ＡＣアダプタか
らの電源によって前記バッテリへの充電を行い，前記Ａ
Ｃアダプタが挿入状態でかつ印字動作時には，前記バッ
テリからの電源をプリンタ制御の負荷に接続することを
特徴とするプリンタ用電源切り換え制御方法。
【請求項２】重負荷状態と軽負荷状態の少なくとも２
状態をとるプリンタへの電源を供給するプリンタ用電源
装置であって，前記重負荷状態における消費電力よりも
小さく，前記軽負荷状態における消費電力よりも大きい
電力の電源供給を受けるＤＣ電源入力部と，前記重負荷
状態における消費電力よりも大きい電力の電源供給が可
能なバッテリと，前記プリンタへ電源を供給するＤＣ電
源出力部と，前記ＤＣ電源入力部からの電源または前記
バッテリからの電源のいずれかを，前記ＤＣ電源出力部
へ接続するためのスイッチ回路と，前記重負荷状態のと
きには，前記スイッチ回路により前記バッテリからの電
源を前記ＤＣ電源出力部へ接続し，前記軽負荷状態のと
きには，前記スイッチ回路により前記ＤＣ電源入力部か
らの電源を前記ＤＣ電源出力部へ接続するとともに，前
記バッテリへの充電に用いる制御を行う制御回路とを備
えることを特徴とするプリンタ用電源装置。
【請求項３】請求項２記載のプリンタ用電源装置にお
いて，前記スイッチ回路は，前記バッテリ電源および前
記ＤＣ電源入力部から得られる電源を切り換えるリレー
スイッチと，前記リレースイッチに並列に接続されるト
ランジスタとによって構成されることを特徴とするプリ
ンタ用電源装置。