JP2012175736A

JP2012175736A - 携帯機器、画像記録装置

Info

Publication number: JP2012175736A
Application number: JP2011032550A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Okuma; 崇文大熊
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2012-09-10
Also published as: US20120212057A1

Abstract

【課題】安定して動作し、且つ二次電池の劣化を抑制することが可能な携帯機器、画像記録装置を提供することを目的としている。
【解決手段】当該携帯機器と、当該携帯機器を動作させる駆動電流と、前記二次電池を充電する充電電流とを供給する電源とを接続する接続手段と、前記二次電池の電池電圧を検出する検出手段と、前記二次電池に対する充電の停止及び再開を制御する充電制御手段と、を有し、前記充電制御手段は、前記電池電圧が所定の閾値以下となるまで前記二次電池に対する前記充電電流の供給を停止し、前記電池電圧が前記所定の閾値未満となったとき、前記二次電池に対する前記充電電流の供給を再開させ、前記二次電池が満充電となるまで前記充電電流を供給させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、二次電池により動作する携帯機器、画像記録装置に関する。

近年では、充電可能な二次電池を電源として駆動する小型の携帯機器が頻繁に使用されている。二次電池の充電方法としては、携帯機器の内部に充電回路を設けて内部充電とする形がよく取り入れられている。充電用供給電力は、例えばコンピュータのＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポートやＡＣ（Alternating Current）アダプタ等が既に知られている。例えば特許文献１には、ＵＳＢホストから供給される電流又は電圧を制御して二次電池を充電することが開示されている。

また特許文献２には、通信用ケーブルなどから電力が供給されるカメラにおいて、接続するケーブルのコネクタにスイッチを配置し電池からの供給のほかに通信ケーブルから電源を供給することが開示されている。また特許文献３にはカメラがクレードルに接続されることでクレードルから電源を供給し、カメラの動作として通信モードとなることが開示されている。

従来の携帯機器では、動作させながら二次電池の充電を行う場合がある。この場合、充電と放電を同時に行うことになり、二次電池の容量劣化が早くなるという問題があった。

特に携帯機器がカメラ等であった場合、ストロボ充電動作やモータ動作等で瞬間的に動作電流が充電電流よりも大きくなることがある。動作電流が充電電流よりも大きくなると、二次電池はその瞬間は放電することになり、結果として短時間に充放電を繰り返すことになり、容量劣化が非常に早くなることがある。

このような問題から、カメラでは、撮影動作と二次電池の充電は排他制御とすることが多く、充電をしながら動作を避ける傾向にある。そのため従来では、例えば店頭試写用のカメラ等には、専用のＡＣアダプタ又は充電済みの試写用二次電池を使用するのが一般的であった。しかしながら、店頭試写用の二次電池を使用する場合には、この二次電池の残容量の管理に手間がかかり、使い勝手が悪いという問題があった。

本発明は、上記事情を鑑みてこれを解決すべくなさたれものであり、安定して動作し、且つ二次電池の劣化を抑制することが可能な携帯機器、画像記録装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成すべく以下の如き構成を採用した。

本発明は、二次電池により動作する携帯機器であって、当該携帯機器と、当該携帯機器を動作させる駆動電流と、前記二次電池を充電する充電電流とを供給する電源とを接続する接続手段と、前記二次電池の電池電圧を検出する検出手段と、前記二次電池に対する充電の停止及び再開を制御する充電制御手段と、を有し、前記充電制御手段は、前記電池電圧が所定の閾値以下となるまで前記二次電池に対する前記充電電流の供給を停止し、前記電池電圧が前記所定の閾値未満となったとき、前記二次電池に対する前記充電電流の供給を再開させ、前記二次電池が満充電となるまで前記充電電流を供給させる。

また本発明の画像記録装置は、前記二次電池が充電中に当該携帯機器が操作されたか否かを判断する動作判断手段を有し、当該携帯機器が操作された場合、前記充電制御手段は前記充電電流を低下させ、前記駆動電流を大きくする。

また本発明の画像記録装置は、当該携帯機器の動作を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記動作電流が前記駆動電流より大きくなる動作の実行を制限する。

また本発明の画像記録装置は、当該携帯機器の動作を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記動作電流が前記駆動電流より大きくなる動作を実行する場合は、前記二次電池から駆動電流を供給させる。

また本発明の画像記録装置において、前記所定の閾値は、当該携帯機器を動作させるために必要となる電池電圧の下限値と、前記二次電池の満充電時の電池電圧値との中間の電圧値より低い値であって、且つ前記電池電圧の下限値より高い値に設定される。

また本発明の画像記録装置において、前記所定の閾値は、当該携帯機器を動作させるために必要となる電池電圧の下限値と同じ値に設定される。

また本発明の画像記録装置において、前記接続手段は、当該携帯機器と前記電源とを接続させる機能の他に、当該携帯機器と接続された外部機器との通信機能を有する。

また本発明の画像記録装置において、前記接続手段は、ＵＳＢ規格を満足する。

本発明は、二次電池により動作する画像記録装置であって、当該携帯機器と、当該携帯機器を動作させる駆動電流と、前記二次電池を充電する充電電流とを供給する電源とを接続する接続手段と、前記二次電池の電池電圧を検出する検出手段と、前記二次電池に対する充電の停止及び再開を制御する充電制御手段と、を有し、前記充電制御手段は、前記電池電圧が所定の閾値以下となるまで前記二次電池に対する前記充電電流の供給を停止し、前記電池電圧が前記所定の閾値未満となったとき、前記二次電池に対する前記充電電流の供給を再開させ、前記二次電池が満充電となるまで前記充電電流を供給させる。

本発明によれば、安定して動作し、且つ二次電池の劣化を抑制することが可能な画像記録装置を提供することができる。

本実施形態の画像記録装置を説明する図である。画像記録装置のプロセッサの機能構成を説明する図である。画像記録装置における充電の制御を説明するフローチャートである。画像記録装置における充放電の動作について説明する図である。

本実施形態では、二次電池の充電を開始するか否かを判断するための閾値を設け、二次電池の電池電圧が閾値以下となった場合にのみ充電を行う。

以下に図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、二次電池により駆動される携帯機器を例えばデジタルカメラ等の画像記録装置として説明する。図１は、本実施形態の画像記録装置を説明する図である。

以下の図１の説明では、画像記録装置１００の二次電池の充電の制御に関する構成についてのみ説明する。尚図１に示す画像記録装置１００のその他の構成は、従来の画像記録装置と同様である。

本実施形態の画像記録装置１００は、バッテリ１１１、電源ユニット１１２、充電回路１１３、容量検出回路１１４、ＵＳＢコネクタ１１５、ＵＳＢ検出回路１１６、プロセッサ１２０、サブＣＰＵ（Central Processing Unit）１２１を有する。

バッテリ１１１は、充放電可能な二次電池であり、画像記録装置１００を駆動させる。電源ユニット１１２は、バッテリ１１１から各ユニットが必要とする電圧を生成する。充電回路１１３は、バッテリ１１１の充電を行う。容量検出回路１１４は、バッテリ１１１の残容量を検出する。本実施形態の容量検出回路１１４は、バッテリ１１１の残容量として、バッテリ１１１の電池電圧を検出する。

ＵＳＢコネクタ１１５は、充電回路１１３への充電電流と画像記録装置１００の駆動電流とを供給する電源となるＡＣアダプタ１１７やパーソナルコンピュータのＵＳＢＢＳＵ１１８と画像記録装置１００とを接続する。また本実施形態のＵＳＢコネクタ１１５は、電源供給源との接続手段以外にも、外部装置との通信機能も果たす。

データライン検出部１１６は、ＵＳＢコネクタ１１５とプロセッサ１２０との間のＵＳＢデータラインの状態を検出する。

プロセッサ１２０は、画像記録装置１００全体の動作の制御を司る。またプロセッサ１２０は、サブＣＰＵ１２１と通信し、サブＣＰＵ１２１を介してバッテリ１１１の充電を制御する。プロセッサ１２０の有する機能の詳細は後述する。サブＣＰＵ１２１は、プロセッサ１２０からの指示に基づき、充電回路１１３を制御する。またサブＣＰＵ１２１は、電源ユニット１１２の制御を行う。

通常ＵＳＢは、５Ｖの電源電圧を有するＶＢＵＳライン端子、基準となるＧＮＤライン端子、データラインであるＤ＋端子とＤ−端子との４つの端子からなる。本実施形態では、ＵＳＢコネクタ１１５にＶＢＵＳ端子が接続されると、ＵＳＢ検出回路１１６によりＵＳＢコネクタ１１５に接続されたのがＡＣアダプタ１１７であるか、又はＵＳＢＢＵＳ１１８であるかを検出する。そしてこの検出結果により、充電回路１１３に対して供給可能な充電電流の上限値が決められ、充電電流が充電回路１１３へ供給される。

以下に、図２を参照して本実施形態のプロセッサ１２０の機能について説明する。図２は、画像記録装置のプロセッサの機能構成を説明する図である。本実施形態のプロセッサ１２０は、充放電制御ブロック１３０を有する。充放電制御ブロック１３０は、バッテリ１１１に係る制御は充放電制御を行い、制御信号をサブＣＰＵ１２１へ渡す。サブＣＰＵ１２１は、この制御信号にしたがって充電回路１１３を制御することで、バッテリ１１１の充放電制御を行う。以下の図２では、プロセッサ１２０の有する充放電制御ブロック１３０の機能構成について説明する。

本実施形態の充放電制御ブロック１３０は、電源接続判断部１３１、充電制御部１３２、動作電流取得部１３３、動作判断部１３４を有する。

電源接続判断部１３１は、ＵＳＢ検出回路１１６による検出結果に基づき、ＵＳＢコネクタ１１５にＡＣアダプタ１１７又はＵＳＢＢＵＳ１１８の何れか一方が接続されたか否かを判断する。充電制御部１３２は、バッテリ１１１の充電に係る制御を行う。具体的には充電制御部１３２は、バッテリ１１１の電池電圧にもとづき、充電回路１１３によるバッテリ１１１への充電の遮断と開始とを制御する。例えば充電制御部１３２は、バッテリ１１１の電池電圧が予め設定された閾値以下となった場合に、バッテリの充電を開始させる制御信号をサブＣＰＵ１２１へ出力する。

動作電流取得部１３３は、画像記録装置１００の動作電流を取得する。本実施形態の画像記録装置１００では、図示していないが、画像記録装置１００の動作電流を検出する動作電流検出手段が設けられている。本実施形態の動作電流取得部１３３はこの動作電流検出手段の検出結果を取得する。動作判断部１３４は、画像記録装置１００の動作の状態を判断する。具体的には例えば、動作判断部１３４は、画像記録装置１００の電源が入っているか否かの判断や、画像記録装置１００がユーザによる操作中であるか否かを判断する。

次に図３を参照して本実施形態の画像記録装置１００における充電の制御について説明する。図３は、画像記録装置における充電の制御を説明するフローチャートである。

本実施形態の画像記録装置１００において、電源接続判断部１３１は、ＵＳＢ検出回路１１６の検出結果に基づき、ＵＳＢコネクタ１１５に充電電流の供給源となる電源が接続されているか否かを判断する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１において電源が接続されていない場合、プロセッサ１２０は、容量検出回路１１４によりバッテリ１１１の電池電圧を検出し、電池電圧が充電再開電圧Ｖ２以上の場合は画像記録装置１００の電源をオンさせる。また電池電圧が充電再開電圧Ｖ２未満の場合は画像記録装置１００の電源をオフさせる（ステップＳ３０２）。尚通常動作とは、例えばストロボ充電動作やモータ動作等の画像記録装置１００の平均の動作電流より大きい動作電流が必要となる動作以外の動作を示す。充電再開電圧Ｖ２の詳細は後述する。

ステップＳ３０１において、ＵＳＢコネクタ１１５に電源が接続されていた場合、動作判断部１３４は、画像記録装置１００の電源がオンされているか否かを判断する（ステップＳ３０３）。ステップＳ３０３において、電源がオンされていない場合、後述する処理Ａへ進む（ステップＳ３０４）。処理Ａは、充電制御部１３２により行われる処理である。

ステップＳ３０３において電源がオンされていた場合、充電制御部１３２は、容量検出回路１１４により検出されたバッテリ１１１の電池電圧が、ニアエンド電圧Ｖ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０５）。ステップＳ３０５において、電池電圧がニアエンド電圧Ｖ１未満である場合、充電制御部１３２はステップＳ３０４へ進み、処理Ａを実行する。ステップＳ３０５において、電池電圧がニアエンド電圧Ｖ１以上である場合、プロセッサ１２０は画像記録装置１００の電源をオンとして起動させる（ステップＳ３０６）。

尚ニアエンド電圧Ｖ１とは、画像記録装置１００を起動できるか否かを判断するための閾値電圧であり、予め設定された値である。本実施形態では、電池電圧がニアエンド電圧Ｖ１未満の場合は、画像記録装置１００は起動されない。

ステップＳ３０６に続いて充電制御部１３２は、電池電圧が充電再開電圧Ｖ２以上であるか否かを判断する（ステップＳ３０７）。ステップＳ３０７において、電池電圧が充電再開電圧Ｖ２未満である場合、充電制御部１３２はステップＳ３０４へ進み、処理Ａを実行する。ステップＳ３０７において、電池電圧が充電再開電圧Ｖ２以上である場合、プロセッサ１２０は、動作判断部１３４により画像記録装置１００の電源がオフされたか否かを判断する（ステップＳ３０８）。

ステップＳ３０８において電源がオフされた場合、充電制御部１３２はステップＳ３０４へ進み、処理Ａを実行する。ステップＳ３０８において電源がオフされない場合、ステップＳ３０７以降の処理を繰り返す。

尚充電再開電圧Ｖ２は、バッテリ１１１の充電を開始するか否かを判断するための閾値電圧であり、予め設定された値である。本実施形態では、電池電圧が充電再開電圧Ｖ２未満になるまでバッテリ１１１の充電を行わない。また本実施形態では、充電再開電圧Ｖ２は、画像記録装置１００が通常動作をするために必要な電圧以上の電圧に設定されるものとした。

以下に処理Ａについて説明する。処理Ａは、充電制御部１３２による処理である。本実施形態の充電制御部１３２は、処理Ａを開始すると、充電回路１１３にバッテリ１１１の充電を開始させる（ステップＳ３１１）。続いて充電制御部１３２は、容量検出回路１１４による検出結果に基づき、バッテリ１１１が満充電となったか否かを判断する（ステップＳ３１２）。ステップＳ３１２において、バッテリ１１１が満充電となった場合、充電制御部１３２はバッテリ１１１の充電を停止する（ステップＳ３１３）。

以上に説明したように、本実施形態では、バッテリ１１１を充電する場合にはバッテリ１１１が満充電になるまで充電を行う。また本実施形態では、バッテリ１１１の電圧が充電再開電圧Ｖ２未満となるまで充電を再開しない。したがって本実施形態では、バッテリ１１１が短時間の充放電を繰り返すことを抑制でき、充電サイクルの回数を減らすことができる。よって本実施形態では、例えば満充電時の電池電圧の低下や、電池形状の膨らみ等といったバッテリ１１１の劣化を抑制することができる。さらに本実施形態では、充電再開電圧Ｖ２を画像記録装置１００の通常動作に必要な電圧以上としているため、画像記録装置１００の動作を安定させることができる。

以下に図４を参照して、本実施形態の画像記録装置１００における充放電の動作についてさらに説明する。図４は、画像記録装置における充放電の動作について説明する図である。図４では、ＵＳＢコネクタ１１５に電源となるＡＣアダプタ１１７又はＵＳＢＢＵＳ１１８が接続された状態で画像記録装置１００が動作した際のバッテリ１１１の電池電圧の変化とを示している。

図４の期間ｔ１では、バッテリ１１１が満充電の状態で画像記録装置１００がオンされた場合を示している。期間ｔ１では、バッテリの電池電圧が充電再開電圧Ｖ２以上であるため、充電は行わない。期間ｔ２では、バッテリ１１１の電池電圧が充電再開電圧Ｖ２まで低下した状態で、且つ画像記録装置１００がオフされた場合を示している。期間ｔ２では、バッテリ１１１の電池電圧が充電再開電圧Ｖ２未満となったため、画像記録装置１００がオフされた状態で充電を開始する。期間ｔ２では、バッテリ１１１の電池電圧が満充電となるまで充電される。続いて期間ｔ３では、画像記録装置１００がオンされて、バッテリ１１１の電池電圧が消費される。

期間ｔ４では、画像記録装置１００がオンされた状態でバッテリ１１１の電池電圧が消費され、充電再開電圧Ｖ２未満となった場合を示している。期間ｔ４では、画像記録装置１００がオンされた状態で、バッテリ１１１が満充電となるので充電を行う。

本実施形態では、充電再開電圧Ｖ２は、ニアエンド電圧Ｖ１と満充電電圧Ｖｆとの中間の電圧Ｖｈよりも低い値に設定されるものとした。また本実施形態で、例えば充電再開電圧Ｖ２をニアエンド電圧Ｖ１と同じ値に設定することもできる。

尚上記の本実施形態の説明では、充電回路１１３からバッテリ１１１へ供給される充電電流の電源は、ＵＳＢコネクタ１１５に接続されたＡＣアダプタ１１７又はＵＳＢＢＵＳ１１８として接続したが、これに限定されない。例えば本実施形態の画像記録装置１００は、ＵＳＢコネクタ１１５を介さずに接続されたＡＣアダプタ１１７を充電電流の電源としても良い。

また本実施形態の画像記録装置１００は、ＵＳＢコネクタ１１５に接続された電源から供給された電源電流を、画像記録装置１００の駆動電流と、バッテリ１１１の充電電流とに分流する場合がある。この状態において、画像記録装置１００がユーザにより操作された場合、本実施形態の画像記録装置１００は、駆動電流を増大し、充電電流を低下させる。

このように本実施形態では、画像記録装置１００が操作されている場合には、画像記録装置１００の駆動電流を優先的に供給することで、画像記録装置１００を安定して動作させることができる。

また本実施形態の画像記録装置１００では、プロセッサ１２０により、動作電流が電源から供給される駆動電流よりも大きくなる動作を制限しても良い。画像記録装置１００では、動作電流が駆動電流よりも大きくなる動作を制限することで、充電中のバッテリ１１１から瞬間的に放電されることを防止できる。尚画像記録装置１００において、動作電流の大きさによる動作の制限を行わない場合には、動作電流が駆動電流より大きくなる場合にのみ、バッテリ１１１から画像記録装置１００へ電流を供給しても良い。

また本実施形態では、携帯機器を画像記録装置として説明したが、これに限定されない。本実施形態は、二次電池で駆動される装置に対して適用することができる。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１００画像記録装置
１１１バッテリ
１１２電源ユニット
１１３充電回路
１１４容量検出回路
１１５ＵＳＢコネクタ
１２０プロセッサ

特開２００９−２４７１４２号公報特開２００３−０４６８５３号公報特開２００２−２１８３００号公報

Claims

二次電池により動作する携帯機器であって、
当該携帯機器と、当該携帯機器を動作させる駆動電流と、前記二次電池を充電する充電電流とを供給する電源とを接続する接続手段と、
前記二次電池の電池電圧を検出する検出手段と、
前記二次電池に対する充電の停止及び再開を制御する充電制御手段と、を有し、
前記充電制御手段は、
前記電池電圧が所定の閾値以下となるまで前記二次電池に対する前記充電電流の供給を停止し、前記電池電圧が前記所定の閾値未満となったとき、前記二次電池に対する前記充電電流の供給を再開させ、前記二次電池が満充電となるまで前記充電電流を供給させる携帯機器。
前記二次電池が充電中に当該携帯機器が操作されたか否かを判断する動作判断手段を有し、
当該携帯機器が操作された場合、前記充電制御手段は前記充電電流を低下させ、前記駆動電流を大きくする請求項１記載の携帯機器。
当該携帯機器の動作を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記動作電流が前記駆動電流より大きくなる動作の実行を制限する請求項１又は２記載の携帯機器。
当該携帯機器の動作を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記動作電流が前記駆動電流より大きくなる動作を実行する場合は、前記二次電池から駆動電流を供給させる請求項１又は２記載の携帯機器。
前記所定の閾値は、
当該携帯機器を動作させるために必要となる電池電圧の下限値と、前記二次電池の満充電時の電池電圧値との中間の電圧値より低い値であって、且つ前記電池電圧の下限値より高い値に設定される請求項１ないし４の何れか一項に記載の携帯機器。
前記所定の閾値は、当該携帯機器を動作させるために必要となる電池電圧の下限値と同じ値に設定される請求項ないし４の何れか一項に記載の１記載の携帯機器。
前記接続手段は、当該携帯機器と前記電源とを接続させる機能の他に、当該携帯機器と接続された外部機器との通信機能を有する請求項１ないし６の何れか一項に記載の携帯機器。
前記接続手段は、ＵＳＢ規格を満足する請求項１ないし７の何れか一項に記載の携帯機器。
二次電池により動作する画像記録装置であって、
当該携帯機器と、当該携帯機器を動作させる駆動電流と、前記二次電池を充電する充電電流とを供給する電源とを接続する接続手段と、
前記二次電池の電池電圧を検出する検出手段と、
前記二次電池に対する充電の停止及び再開を制御する充電制御手段と、を有し、
前記充電制御手段は、
前記電池電圧が所定の閾値以下となるまで前記二次電池に対する前記充電電流の供給を停止し、前記電池電圧が前記所定の閾値未満となったとき、前記二次電池に対する前記充電電流の供給を再開させ、前記二次電池が満充電となるまで前記充電電流を供給させる画像記録装置。