JP2014027719A - 電子機器およびプリンタ - Google Patents

Abstract

【課題】軽負荷時の待機時消費電力を減少させることができるとともに、負荷の急激な変動にも対応することができる電子機器を提供する。
【解決手段】軽負荷時においては直流／直流変換部をスキップモードで動作させることによって必要とするエネルギーのみを供給することができ、軽負荷時の待機時消費電力を減少させることができる。また、軽負荷から重負荷に移行することを予測すると、直流／直流変換部を強制連続モードで動作させることで予め大きなエネルギーを供給することによって、負荷の急激な変動にも対応することができる。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、電子機器およびプリンタに関する。

従来、商品に貼付するラベル等を印刷するポータブルタイプのサーマルプリンタ（以下、ポータブルプリンタという）が知られている。このようなポータブルプリンタは、内部に搭載された充電池を電源として作動する。充電池としては、リチウムイオン電池、ニッケル・水素電池などが採用される。

また、充電池を備えるポータブルプリンタは外部直流入力端子を備え、直流電源装置から直流電力を取り入れ充電池に充電する。直流電源装置としては、商用交流電力から直流電力を供給するＡＣアダプタ、車両のバッテリなどから直流電力を取り出すカーアダプタなどが使用される。

ところで、このようなポータブルプリンタにおいては、充電池の駆動時間をいかに長くするかが課題となっている。そこで、従来においては、消費電力を減らす方法として、ディスプレイの輝度変更、ＣＰＵの動作モード（スタンバイなど）の切替え、軽負荷時のＤＣ−ＤＣ電源の変換効率を上げる方法などにより、省電力化を実現している。

しかしながら、軽負荷時のＤＣ−ＤＣ電源の変換効率を上げる方法によって省電力化を図るようにした場合、急激な負荷変動への対応が難しくなる、という問題がある。

実施形態の電子機器は、複数の半導体スイッチング素子をスイッチング駆動するスイッチングモードとしてクロック信号の発振周波数が一定では無いスキップモードと一定の周波数のクロック信号を出力する連続モードとを有していて、前記スイッチングモードに応じた前記各半導体スイッチング素子のスイッチング動作によりコンデンサの充放電を利用して直流／直流変換を行う直流／直流変換部と、充電池と、前記直流／直流変換部からの直流電力の電圧を前記充電池の充電に適した電圧に変換して前記充電池を充電する電力制御部と、駆動電力を前記充電池からの電力とする負荷を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記負荷の負荷変動を予測する負荷変動予測手段と、前記負荷変動予測手段によって予測した負荷変動に応じて前記直流／直流変換部のスイッチングモードについて、軽負荷に移行する時は前記スキップモードに変更する制御信号を前記直流／直流変換部に出力して、重負荷に移行する時は前記連続モードに変更する制御信号を前記直流／直流変換部に出力するスイッチングモード変更手段と、を備える。

図１は、実施形態に係るポータブルプリンタの外観を示す斜視図である。 図２は、ポータブルプリンタの制御系を概念的に示すブロック図である。 図３は、ＤＣ−ＤＣコンバータの構成を示すブロック図である。 図４は、ＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチングモードの種別を概略的に示す図である。 図５は、制御装置の機能構成を示す機能ブロック図である。 図６は、スイッチングモード変更処理の流れを概略的に示すフローチャートである。 図７は、負荷変動予測の例を模式的に示す図である。

以下、本実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態においては、充電池により駆動される電子機器として、充電池でサーマルヘッドを駆動して印刷を行う携帯式のサーマルプリンタ（以下、ポータブルプリンタという）に適用した例を説明する。

まず、ポータブルプリンタ１００の概略構造について説明する。図１は、実施形態に係るポータブルプリンタ１００の外観を示す斜視図である。

ポータブルプリンタ１００は、直方体形状の外観を有しており、ポータブルプリンタ１００の印字機能、用紙送り機能をなす各機能部、及び充電池２７０（図２参照）は、ハウジング１０１内に収納されている。本実施形態では、充電池２７０としてリチウムイオン充電池を使用している。ハウジング１０１は、感熱紙からなる印字用紙を巻き取った用紙ロールを収納することができる内部構造を有しており、用紙ロールを内部に導入できるように上面に開口部１０２が形成されている。開口部１０２にはカバー１０３が回動自在に配置され、開口部１０２は前記カバー１０３を開閉することにより開状態、又は閉状態にされる。

前記カバー１０３は、開口部１０２の一辺をなすハウジング１０１奥側に取り付けられており、カバー１０３を閉じた状態で、カバー１０３の先端側である外側辺１０４と、開口部１０２の一辺である手前側辺１０５との間にポータブルプリンタ１００の幅方向に印字された印字用紙を取り出すための細長い隙間部である用紙排出口１０６が形成される。

また、ハウジング１０１の一側面には、接続コネクタ部１０７及び充電池２７０を収納するバッテリ収納部１０８が配置されている。

次に、ポータブルプリンタ１００の充電制御について説明する。図２は、ポータブルプリンタ１００の制御系を概念的に示すブロック図である。

ポータブルプリンタ１００は、ハウジング１０１の内部に、電力制御部である電力制御回路２００と、充電池２７０と、サーマルヘッド３０１を有する印字機構３００と、制御部である制御装置３５０と、を備えている。

また、ハウジング１０１には、図示しない入力部を介して車両のバッテリから供給される直流電力の入力電圧を降圧（または昇圧）して出力する直流／直流変換部であるＤＣ−ＤＣコンバータ（入力１０〜６０Ｖ、出力２０Ｖ）４００が備えられている。これにより、ポータブルプリンタ１００に直流電力が供給され、充電池２７０が充電可能な状態になる。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータ４００は、ＤＣ２４Ｖである車両のバッテリからの電力をＤＣ２０Ｖとして電力制御回路２００へ出力する。

例えば、ポータブルプリンタ１００においては、サーマルヘッド３０１は許容電圧１８Ｖであり、充電池２７０は４ｃｅｌｌタイプのものであり、１６．８Ｖで充電される。そして、電力制御回路２００は、ポータブルプリンタ１００に入力されたＤＣ２０Ｖを充電池２７０の充電に適した電圧１６．８Ｖに変換して、充電池２７０を充電する。

制御装置３５０は、ポータブルプリンタ１００全体の制御を行う。即ち、制御装置３５０は、印字機構３００の印字制御を行う他、電力供給に際しては、電力制御回路２００からの情報を取得し、電力制御回路２００が充電できる条件であるとき、電力制御回路２００に充電開始の指示を送る。

制御装置３５０は、制御主体となるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、制御プログラムや固定データ等を記憶するフラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）と、ワークエリアを有するＲＡＭ（Random Access Memory）とを備えている（いずれも図示せず）。制御装置３５０は、電力制御回路２００と、印字機構３００と、ＤＣ−ＤＣコンバータ４００とを、バスラインＢＬによってそれぞれ接続している。

次に、ＤＣ−ＤＣコンバータ４００について詳述する。図３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４００の構成を示すブロック図である。図３に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ４００は、制御回路４０１と、ＤＣ−ＤＣ回路４０２と、を備えている。

ＤＣ−ＤＣ回路４０２は、概略的には、相補的にスイッチング動作を行う複数の半導体スイッチング素子（図示せず）を有していて、各半導体スイッチング素子のスイッチング動作によりエネルギー移行用コンデンサの充放電を利用して直流／直流変換を行う。ここで、半導体スイッチング素子としては、例えばＮ型チャネルのＭＯＳ型ＦＥＴを使用する。

制御回路４０１は、ＤＣ−ＤＣ回路４０２の各半導体スイッチング素子を同期整流制御に基づいて所定の周波数で交互にオン、オフ駆動する。より詳細には、制御回路４０１は、出力電圧と所定の周波数のクロック信号に基づいて、ＤＣ−ＤＣ回路４０２の各半導体スイッチング素子をスイッチング駆動して、スイッチング動作の発振モード（スイッチングモード）を変更することができる。

ここで、制御回路４０１は、制御装置３５０からの制御によってクロック信号の発振周波数や出力電圧設定を変更するスイッチングモードを選択し、選択したスイッチングモードに応じたクロック信号をＤＣ−ＤＣ回路４０２に出力する。

ここで、図４はＤＣ−ＤＣコンバータ４００のスイッチングモードの種別を概略的に示す図である。図４に示すように、スイッチングモードとしては、スキップモードと強制連続モードとがある。図４（ａ）に示すように、スキップモードは、クロック信号の発振周波数が一定では無いモードである。図４（ｂ）に示すように、強制連続モードは、常に一定の周波数のクロック信号を出力するモードである。

このような構成の下、制御装置３５０は、ＣＰＵがフラッシュＲＯＭに記憶されたプログラムに従って動作することにより、図５の機能ブロック図に示すように、負荷変動予測手段３５１、スイッチングモード変更手段３５２としての機能を備える。

負荷変動予測手段３５１は、制御装置３５０のＣＰＵに対する負荷（例えば、サーマルヘッド３０１に対する印字制御）の負荷変動を予測する。具体的には、印字が完了して待機状態になる場合は軽負荷に移行すると予測し、印字制御の実行時には重負荷と予測する。

スイッチングモード変更手段３５２は、負荷変動予測手段３５１によって予測した負荷変動に応じてＤＣ−ＤＣコンバータ４００のスイッチングモードを変更する。具体的には、スイッチングモード変更手段３５２は、軽負荷に移行する時はスキップモードに変更して、重負荷に移行する時は強制連続モードに変更する。

次いで、制御装置３５０のＣＰＵがフラッシュＲＯＭに記憶されたプログラムに従って動作することにより実行されるスイッチングモード変更処理について説明する。

図６は、スイッチングモード変更処理の流れを概略的に示すフローチャートである。図６に示すように、制御装置３５０（負荷変動予測手段３５１）は、制御装置３５０のＣＰＵに対する負荷（例えば、サーマルヘッド３０１に対する印字制御）の負荷変動を予測する（ステップＳ１〜Ｓ２）。

図７は、負荷変動予測の例を模式的に示す図である。図７に示すように、制御装置３５０は、ＣＰＵのモードが省電力モードである“スタンバイ”において印字データが入力された場合には、動作モードである“アクティブ”に状態変化することから、重負荷に移行することを予測することができる。また、制御装置３５０は、ＣＰＵのモードが動作モードである“アクティブ”において特定のアプリケーションが終了すると軽負荷に移行することを予測することができる。また、制御装置３５０は、ＣＰＵのモードが動作モードである“アクティブ”において特定のアプリケーションが起動すると重負荷に移行することを予測することができる。

制御装置３５０（負荷変動予測手段３５１）が重負荷に移行することを予測した場合（ステップＳ１のＹｅｓ）、制御装置３５０（スイッチングモード変更手段３５２）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４００のスイッチングモードを強制連続モードに変更する制御信号をＤＣ−ＤＣコンバータ４００に出力する（ステップＳ３）。

これにより、強制連続モードは、負荷に関係なく常に一定の周波数で動作するため軽負荷時にシステムの要求より大きなエネルギーを供給してしまうが、軽負荷から重負荷に移行することを予測した場合に急激な負荷の変化に対する対応力を有するという効果を発揮する。

また、制御装置３５０（負荷変動予測手段３５１）が軽負荷に移行することを予測した場合（ステップＳ１のＮｏ、ステップＳ２のＹｅｓ）、制御装置３５０（スイッチングモード変更手段３５２）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ４００のスイッチングモードをスキップモードに変更する制御信号をＤＣ−ＤＣコンバータ４００に出力する（ステップＳ４）。

これにより、軽負荷時においてはＤＣ−ＤＣコンバータ４００をスキップモードで動作させることによって必要とするエネルギーのみを供給することができ、軽負荷時の待機時消費電力を減少させることができるとともに、軽負荷から重負荷に移行することを予測すると、ＤＣ−ＤＣコンバータ４００を強制連続モードで動作させることで予め大きなエネルギーを供給することによって、負荷の急激な変動にも対応することができる。

なお、本実施形態においては、充電池２７０により駆動される電子機器として、ポータブルプリンタ１００を適用した例について説明したが、これに限るものではなく、各種の電子機器を適用可能である。

本実施形態のポータブルプリンタ１００で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成しても良い。

さらに、本実施形態のポータブルプリンタ１００で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態のポータブルプリンタ１００で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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。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。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。

１００ 電子機器、プリンタ
２００ 電力制御部
２７０ 充電池
３０１ サーマルヘッド
３５０ 制御部
３５１ 負荷変動予測手段
３５２ スイッチングモード変更手段
４００ 直流／直流変換部

特開２０１２−１６０７５号公報

Claims (6)

1. 複数の半導体スイッチング素子をスイッチング駆動するスイッチングモードとしてクロック信号の発振周波数が一定では無いスキップモードと一定の周波数のクロック信号を出力する連続モードとを有していて、前記スイッチングモードに応じた前記各半導体スイッチング素子のスイッチング動作によりコンデンサの充放電を利用して直流／直流変換を行う直流／直流変換部と、
   充電池と、
   前記直流／直流変換部からの直流電力の電圧を前記充電池の充電に適した電圧に変換して前記充電池を充電する電力制御部と、
   駆動電力を前記充電池からの電力とする負荷を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記負荷の負荷変動を予測する負荷変動予測手段と、
   前記負荷変動予測手段によって予測した負荷変動に応じて前記直流／直流変換部のスイッチングモードについて、軽負荷に移行する時は前記スキップモードに変更する制御信号を前記直流／直流変換部に出力して、重負荷に移行する時は前記連続モードに変更する制御信号を前記直流／直流変換部に出力するスイッチングモード変更手段と、
   を備える電子機器。
2. 前記負荷変動予測手段は、前記制御部の動作モードのモード変化から前記負荷の負荷変動を予測する、
   請求項１記載の電子機器。
3. 前記制御部は、前記電力制御部を制御するものであって、当該電力制御部が充電できる条件であるときに前記充電池に対する充電開始の指示を送る、
   請求項１または２記載の電子機器。
4. 複数の半導体スイッチング素子をスイッチング駆動するスイッチングモードとしてクロック信号の発振周波数が一定では無いスキップモードと一定の周波数のクロック信号を出力する連続モードとを有していて、前記スイッチングモードに応じた前記各半導体スイッチング素子のスイッチング動作によりコンデンサの充放電を利用して直流／直流変換を行う直流／直流変換部と、
   充電池と、
   前記直流／直流変換部からの直流電力の電圧を前記充電池の充電に適した電圧に変換して前記充電池を充電する電力制御部と、
   駆動電力を前記充電池からの電力とする負荷であるサーマルヘッドに対する印字制御を行う制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記負荷の負荷変動を予測する負荷変動予測手段と、
   前記負荷変動予測手段によって予測した負荷変動に応じて前記直流／直流変換部のスイッチングモードについて、軽負荷に移行する時は前記スキップモードに変更する制御信号を前記直流／直流変換部に出力して、重負荷に移行する時は前記連続モードに変更する制御信号を前記直流／直流変換部に出力するスイッチングモード変更手段と、
   を備えるプリンタ。
5. 前記負荷変動予測手段は、前記制御部の動作モードのモード変化から前記負荷の負荷変動を予測する、
   請求項４記載のプリンタ。
6. 前記制御部は、前記電力制御部を制御するものであって、当該電力制御部が充電できる条件であるときに前記充電池に対する充電開始の指示を送る、
   請求項４または５記載のプリンタ。
   

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