JP7205562B2 - 電源回路、印刷装置、装置保護方法、および電気機器 - Google Patents

Description

本明細書の開示は、電源回路、印刷装置、装置保護方法、および電気機器に関する。

現在、ＡＣアダプタを利用して起動可能な電気機器が広く使用されている。ＡＣアダプタは、一般に、商用電源のＡＣ電圧を所定のＤＣ電圧に変換して出力する。ところが、電気機器のＤＣ入力ジャックは、必ずしもその電気機器に対応するＡＣアダプタのみと接続可能なわけではない。すなわち、電気機器に対応しない電圧を生成するＡＣアダプタがその電気機器のＤＣ入力ジャックに接続されることがあり得る。そして、仕様電圧よりも高い電圧を生成するＡＣアダプタが電気機器に接続されると、過電圧により、場合によっては電気機器の回路が故障することもある。

これに対して、過電圧を防止する構成が提案されている。例えば、特許文献１に記載されている電源回路は、負荷回路の入力側にスイッチ回路を備える。そして、入力電圧が所定値を超えると、そのスイッチ回路がオフ状態に制御され、電源ラインが遮断される。この構成により、過電圧による負荷回路の破壊を防止できる。

特開平１１－２１５６８１号公報

従来の構成（例えば、特許文献１の電源回路）においては、電気機器に過電圧が印加されると、電源ラインが遮断されるので、その電気機器が動作しないことになる。ところがこの場合、ユーザは、電気機器が動作しない理由を特定できないことがある。そうすると、ユーザによってはＡＣアダプタに原因があるとは思わないため、ユーザは電気機器にＡＣアダプタを接続したまま改善策を模索することになり、原因に気が付くまでの間、労力と負担を強いてしまう。また、ユーザはＡＣアダプタの端子の抜き差しを繰り返したり、電気機器の起動ボタン（或いは、電源スイッチ）を何度も押したりする可能性もある。これらの場合には、電気機器にも負荷がかかる上、場合によっては起動ボタンが故障してその後の起動が不可能になることがある。なお、上記の問題は、電気機器に過電圧が印加される場合だけでなく、想定される電圧よりも低い電圧が電気機器に印加されるときにも発生し得る。

このように、従来技術では、誤ったＡＣアダプタが接続されることで電気機器に過電圧または低電圧が印加されたときに、ユーザは、電気機器が動作しない理由に気づかないかもしれない。このため、電気機器を動作させることで出来るまでに、余計な手間または負担が生じることがある。

本発明の一側面に係る目的は、電気機器に所定範囲外の電圧が印加されたときに、ユーザに迅速に状況を認識させることが可能な構成および方法を提供することである。

本発明の一態様に係る電源回路は、電気機器のジャックを介して印加される電圧が、予め設定されている許容電圧範囲外であるか否かを判定する電圧判定回路と、ユーザによる操作に応じて前記ジャックと前記電気機器の本体回路とを電気的に接続または遮断する電源スイッチと、前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、前記ジャックと前記電気機器の本体回路とを電気的に遮断するように前記電源スイッチを保持する保持部材を有するスイッチ制御回路と、前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、前記電圧が前記許容電圧範囲外であることをユーザに報知する報知部と、を備える。

上述の態様によれば、電気機器に所定範囲外の電圧が印加されたときに、ユーザに迅速に状況を認識させることが可能である。

本発明の実施形態に係わる電気機器の一例を示す図である。 電源スイッチおよびスイッチ制御回路の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係わる電気機器の他の例を示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係わる電気機器の一例を示す。本発明の実施形態に係わる電気機器１は、特に限定されるものではないが、この実施例ではラベルプリンタである。ラベルプリンタは、ユーザの指示に応じて、所望の文字または図形等をラベルに印刷することができる。なお、ラベルプリンタの印刷方式は特に限定されるものではなく、感熱テープを使用する感熱方式や、インクリボンを使用する熱転写方式であってもよい。また、ラベルプリンタは、ラベルライターとも呼ばれる。

電気機器１は、図１に示すように、ＤＣ入力ジャック１１、電源回路１２、本体回路１３、電池１４を備える。なお、電気機器１は、図１に示していない他の回路またはデバイスを備えてもよい。例えば、電気機器１は、スマートフォン等の情報処理装置と通信を行う機能を備えてもよい。

ＤＣ入力ジャック１１には、ＡＣアダプタ１５のプラグ１５ａが挿入される。ここで、ＡＣアダプタ１５は、商用電源のＡＣ電圧を所定のＤＣ電圧に変換して出力する。よって、ＡＣアダプタ１５を商用電源に接続し、プラグ１５ａをＤＣ入力ジャック１１に挿入すると、ＡＣアダプタ１５により生成される所定のＤＣ電圧が電気機器１に印加される。

電源回路１２は、ＤＣ入力ジャック１１と本体回路１３との間に設けられ、本体回路１３に電力を供給する。また、電源回路１２は、電気機器１に印加される電圧が適切か否かを判定する機能を備える。すなわち、電源回路１２は、ＤＣ入力ジャック１１に接続されたＡＣアダプタ１５が適切か否かを判定することができる。

本体回路１３は、電気機器１の主要部であり、電気機器１の機能を提供する。例えば、電気機器１がラベルプリンタのような印刷装置である場合、本体回路１３は、ユーザの指示を受け付ける入力デバイス、ユーザにより指示された文字または図形をラベルに印刷する印刷デバイス等を備える。

電池１４は、電気機器１内の所定の回路に電力を供給するために設けられている。例えば、電池１４は、電気機器１の時計機能に電力を供給する。なお、電池１４は、電気機器１にＡＣアダプタ１５が接続されてないときであっても、所定の回路に電力を供給することができる。また、電池１４は、本体回路１３の中に実装されてもよいし、本体回路１３の外に実装されてもよい。

電源回路１２は、図１に示すように、電圧判定回路２１、電源スイッチ２２、報知部２３、およびスイッチ制御回路２４を備える。なお、電源回路１２は、図１に示していない他の回路を備えてもよい。

電圧判定回路２１は、電気機器１のＤＣ入力ジャック１１を介して印加されるＤＣ電圧が予め設定されている所定の許容電圧範囲外であるか否かを判定し、その判定結果を表す判定信号を生成する。なお、以下の記載では、電気機器１のＤＣ入力ジャック１１を介して印加されるＤＣ電圧を「入力電圧」と呼ぶことがある。

所定の許容電圧範囲は、本体回路１３の構成または仕様に基づいて設定される。例えば、入力電圧が５Ｖ～１８Ｖであるときに本体回路１３が正常に動作可能なときは、電圧判定回路２１は、入力電圧が５Ｖ～１８Ｖであるか否かを判定する。そして、入力電圧が５Ｖ～１８Ｖの範囲内であれば、電圧判定回路２１はＨレベル信号を出力する。一方、入力電圧が５Ｖよりも低いとき、又は、入力電圧が１８Ｖよりも高いときは、電圧判定回路２１はＬレベル信号を出力する。この場合、Ｈレベル信号は、電気機器１のＤＣ入力ジャック１１を介して印加されるＤＣ電圧が予め設定されている許容電圧範囲内であることを表す判定信号の一例である。また、Ｌレベル信号は、電気機器１のＤＣ入力ジャック１１を介して印加されるＤＣ電圧が予め設定されている許容電圧範囲外であることを表す判定信号の一例である。

電圧判定回路２１は、特に限定されるものではないが、例えば、ＬＴＣ４３６５（Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ社製）等の市販の集積回路により実現される。この場合、この集積回路の制御端子に接続する抵抗の抵抗値を適切に決定することで、所望の下限電圧および上限電圧（即ち、所望の許容電圧範囲）を設定できる。なお、電圧判定回路２１は、ＡＣアダプタ１５から供給される電力で動作してもよいし、電池１４から供給される電力で動作してもよい。

電源スイッチ２２は、電気機器１のユーザによる操作に応じて、ＤＣ入力ジャック１１と本体回路１３とを電気的に接続または遮断する。すなわち、ユーザは、電源スイッチ２２を操作することで、電気機器１を起動および停止できる。よって、電源スイッチ２２の一方の端子はＤＣ入力ジャック１１と電気的に接続し、電源スイッチ２２の他方の端子は本体回路１３に電気的に接続する。また、電源スイッチ２２は、特に限定されるものではないが、押圧式スイッチにより実現される。この場合、電気機器１がオフ状態であるときに電源スイッチ２２が押圧されると、ＤＣ入力ジャック１１と本体回路１３とが電気的に接続され、電気機器１が起動される。反対に、電気機器１がオン状態であるときに電源スイッチ２２が押圧されると、ＤＣ入力ジャック１１と本体回路１３とが電気的に遮断され、電気機器１は停止する。

報知部２３は、入力電圧が所定の許容電圧範囲外であることを表す判定信号が生成されたときに、入力電圧が所定の許容電圧範囲外であることをユーザに報知する。すなわち、電圧判定回路２１から出力される判定信号がＬレベルであるときに、報知部２３は、入力電圧が所定の許容電圧範囲外であることをユーザに報知する。この実施例では、入力電圧の異常を視覚的にユーザに伝えるために、報知部２３は、抵抗Ｒ１～Ｒ５、トランジスタＴＲ１～ＴＲ２、発光素子ＬＥＤを備える。報知部２３の回路構成は、例えば、以下の通りである。

トランジスタＴＲ１のコレクタは、抵抗Ｒ１を介して電源ＶＢＡＴに接続されている。電源ＶＢＡＴは、電池１４に相当する。トランジスタＴＲ１のベースは、抵抗Ｒ２を介して電圧判定回路２１の出力端子に接続されている。トランジスタＴＲ１のエミッタは接地されている。トランジスタＴＲ１の出力端子（即ち、コレクタ）は、抵抗Ｒ３を介してトランジスタＴＲ２のゲートに接続されている。トランジスタＴＲ２のゲートおよびソースは、抵抗Ｒ４を介して互いに接続されている。トランジスタＴＲ２のドレインと電源ＶＢＡＴとの間に、抵抗Ｒ５および発光素子ＬＥＤが直列に設けられている。トランジスタＴＲ２のソースは所定の電位ＶＥに保持される。

スイッチ制御回路２４は、入力電圧が許容電圧範囲外であると判定されたときに、電源スイッチ２２を遮断状態に保持する。この実施例では、スイッチ制御回路２４は、入力電圧が許容電圧範囲外であることを表す判定信号が生成されたときに、電源スイッチ２２を遮断状態に保持する。このとき、スイッチ制御回路２４は、ＤＣ入力ジャック１１と本体回路１３とが電気的に接続できないようにしてもよい。或いは、スイッチ制御回路２４は、電源スイッチ２２を物理的に押圧できないようにしてもよい。つまり電源スイッチ２２が、ＤＣ入力ジャック１１と本体回路１３とが電気的に接続される位置まで押し込まれないようにする。換言すると、スイッチ制御回路２４は、ＤＣジャックと本体回路１３とが電気的に遮断されるように電源スイッチ２２を保持する保持部材を有する。

次に、電源回路１２の動作を説明する。まず、電気機器１に正規のＡＣアダプタ１５が接続されたときは、電気機器１の入力電圧が所定の許容電圧範囲内になるので、電圧判定回路２１から出力される判定信号はＨレベルに保持される。この場合、トランジスタＴＲ１がオン状態に制御されるので、トランジスタＴＲ２のゲートはＬレベルに制御される。そうすると、トランジスタＴＲ２はオフ状態に制御され、発光素子ＬＥＤに電流は流れない。この結果、発光素子ＬＥＤは発光しない。また、判定信号がＨレベルに保持されるときは、スイッチ制御回路２４は、電源スイッチ２２の動作を制限しない。すなわち、電源スイッチ２２は、ユーザの指示に応じてＤＣ入力ジャック１１と本体回路１３とを電気的に接続または遮断できる。換言すれば、電源スイッチ２２は、電気機器１をオン／オフできる。

これに対して、電気機器１に誤ったＡＣアダプタ１５が接続され、電気機器１の入力電圧が所定の許容電圧範囲外になると、電圧判定回路２１から出力される判定信号はＬレベルに保持される。この場合、トランジスタＴＲ１がオフ状態に制御されるので、トランジスタＴＲ２のゲートはＨレベルに制御される。そうすると、トランジスタＴＲ２はオン状態に制御され、発光素子ＬＥＤに電流が流れる。この結果、発光素子ＬＥＤが発光する。また、判定信号がＬレベルに保持されるときは、スイッチ制御回路２４は、電源スイッチ２２を遮断状態に保持する。すなわち、ユーザが電源スイッチ２２を操作しても、電気機器１は起動しない。

このように、本発明の実施形態に係わる電気機器１においては、ユーザが誤ったＡＣアダプタ１５を使用することで入力電圧が所定の許容電圧範囲外になると、発光素子ＬＥＤが発光する。したがって、ユーザは、入力電圧が過電圧または低電圧である状態を容易に認識できる。この結果、電気機器１が過電圧状態または低電圧状態のまま放置される状況を回避できる。加えて、電気機器１に接続したＡＣアダプタ１５が不適切である旨に即座に気づくことができるので、電気機器１を正常に動作させるための手間または負担が削減される。さらに、電気機器１を起動する前に、入力電圧が過電圧または低電圧である状態を認識できるので、電気機器１の故障の可能性が低くなり安全性が向上する。

図２は、電源スイッチ２２およびスイッチ制御回路２４の一例を示す。この例では、スイッチ制御回路２４は、プッシュプル型ソレノイド２４ａおよびシャッター２４ｂ（保持部材）により実現される。なお、図２は、押圧式スイッチを簡略的に示している。

プッシュプル型ソレノイド２４ａは、電圧判定回路２１から出力される判定信号に基づいて制御される。また、プッシュプル型ソレノイド２４ａのシャフトにシャッター２４ｂが取り付けられており、プッシュプル型ソレノイド２４ａの状態に応じてシャッター２４ｂの位置が変化する。

具体的には、判定信号がＨレベルであるときは、図２（ａ）に示すように、プッシュプル型ソレノイド２４ａはプル状態を保持する。このとき、シャッター２４ｂは、電源スイッチ２２と接触しない位置に保持される。よって、電源スイッチ２２は、ユーザにより押圧されると、ＤＣ入力ジャック１１と本体回路１３とを電気的に接続する。すなわち、電源スイッチ２２は、通常のオン／オフ機能を提供する。

これに対して、判定信号がＬレベルであるときは、図２（ｂ）に示すように、プッシュプル型ソレノイド２４ａはプッシュ状態に制御される。このとき、シャッター２４ｂは、電源スイッチ２２が押圧される場合に接触する位置（ＤＣ入力ジャック１１と本体回路１３とが電気的に遮断する状態を保持するように、電源スイッチ２２を物理的に妨害する位置）に保持される。よって、電源スイッチ２２は、ユーザにより押圧されても、ＤＣ入力ジャック１１と本体回路１３とを電気的に接続しない状態に保持される。なお、判定信号がＬレベルからＨレベルに変化すると、不図示のリターンスプリング等により、プッシュプル型ソレノイド２４ａのシャフトが元の位置に戻るように構成されている。

プッシュプル型ソレノイド２４ａは、電池１４から供給される電力で動作する。なお、図２に示す構成は、１つの実施例であり、スイッチ制御２４は、プッシュプル型ソレノイド２４ａを用いない他の回路構成で実現してもよい。

なお、プッシュプル型ソレノイド２４ａは、通常、その動作時に、動作音が発生する。よって、入力電圧の異常に起因してプッシュプル型ソレノイド２４ａが動作すると、ユーザはその動作音によって入力電圧の異常に気付くことができる。したがって、スイッチ制御回２４は、プッシュプル型ソレノイド２４ａに限定されるものではないが、入力電圧の異常時に音が発生することが好ましい。この場合、スイッチ制御回路２４は、報知部の機能を含むことになる。

また、上述の実施例では、電源回路１２は発光素子ＬＥＤを備え、入力電圧の異常を視覚的にユーザに知らせるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、電源回路１２は、入力電圧の異常を音でユーザに知らせるようにしてもよい。この場合、電源回路１２は、発光素子ＬＥＤの代わりに（或いは、発光素子ＬＥＤに加えて）、アラーム音を出力する圧電ブザー等の音響素子を備えればよい。或いは、電源回路１２は、エラーを示す音声ガイドを出力する構成であってもよい。そして、これらの構成であっても、ユーザは、電気機器１に接続したＡＣアダプタ１５が不適切である旨に即座に気づくことができる。また、この構成によれば、発光素子ＬＥＤのみを用いる構成と比較して、ＡＣアダプタ１５が不適切である旨をユーザに確実に知らせることができる。

さらに、電源回路１２は、図３に示すように、通信モジュール２５を備え、入力電圧の異常を表す無線信号を予め指定された情報処理装置３０に送信するように構成してもよい。この場合、通信モジュール２５は、例えば、接続履歴に記録されている情報処理装置３０に無線信号を送信する。ここで、情報処理装置３０は、例えば、ユーザのスマートフォンまたはパーソナルコンピュータである。そして、情報処理装置３０は、通信モジュール２５から上述の無線信号を受信すると、電気機器１の入力電圧の異常を表すメッセージを自装置の表示画面に表示する。例えば、「ＡＣアダプタを確認してください」とのメッセージが表示される。よって、この構成であっても、ユーザは、電気機器１に接続したＡＣアダプタ１５が不適切である旨に即座に気づくことができる。また、この構成によれば、言語メッセージを表示できるので、電気機器１が動作しない原因を確実にユーザに知らせることができる。なお、通信モジュール２５は、電池１４から供給される電力で動作する。

さらに、上述の実施例では、入力電圧が過電圧であるケースおよび低電圧であるケースの双方がモニタされるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、電源装置１２は、入力電圧が過電圧であるときにのみ、ユーザに対してアラームを知らせるようにしてもよい。

上述した実施形態は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、上述の実施形態の各種変形形態および代替形態を包含する。例えば、各実施形態は、その趣旨および範囲を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化してもよい。また、上述した実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の実施形態を実施してもよい。更には、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除することにより、または、実施形態に示される構成要素にいくつかの構成要素を追加することにより、種々の実施形態を実施してもよい。即ち、電源装置、報知方法、および電気機器は、特許請求の範囲の記載を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。

以下、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。
［付記１］
電気機器のジャックを介して印加される電圧が、予め設定されている許容電圧範囲外であるか否かを判定する電圧判定回路と、
ユーザによる操作に応じて前記ジャックと前記電気機器の本体回路とを電気的に接続または遮断する電源スイッチと、
前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、前記ジャックと前記電気機器の本体回路とを電気的に遮断するように前記電源スイッチを保持する保持部材を有するスイッチ制御回路と、
を備える電源回路。
［付記２］
前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、前記電圧が前記許容電圧範囲外であることをユーザに報知する報知部、をさらに備える
ことを特徴とする付記１に記載の電源回路。
［付記３］
前記報知部は、
発光素子と、
前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、前記発光素子を発光させる回路と、を備える
ことを特徴とする付記２に記載の電源回路。
［付記４］
前記報知部は、前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、アラーム音を出力する
ことを特徴とする付記２または３に記載の電源回路。
［付記５］
前記報知部は、前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、アラームを表す無線信号を予め指定された情報処理装置に送信する
ことを特徴とする付記２～４のいずれか１つに記載の電源回路。
［付記６］
前記電圧判定回路は、判定信号の生成により前記電圧が前記許容電圧範囲外であることを判定する
ことを特徴とする付記１～５のいずれか１つに記載の電源回路。
［付記７］
付記１～６のいずれか１つに記載の電源回路を備えることを特徴とする印刷装置。
［付記８］
電気機器のジャックを介して印加される電圧が、予め設定されている許容電圧範囲外であるか否かを判定し、
前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、ユーザによる操作に応じて前記ジャックと前記電気機器の本体回路とを電気的に接続または遮断する電源スイッチを、前記ジャックと前記本体回路とを電気的に遮断するように保持部材によって保持する
ことを特徴とする装置保護方法。
［付記９］
本体回路と、
アダプタを介して電流を供給するプラグが挿入されるジャックと、
前記ジャックを介して印加される電圧が、予め設定されている許容電圧範囲外であるか否かを判定する電圧判定回路と、
ユーザによる操作に応じて前記ジャックと前記本体回路とを電気的に接続または遮断する電源スイッチと、
前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、前記ジャックと前記本体回路とを電気的に遮断するように前記電源スイッチを保持する保持部材を有するスイッチ制御回路と、
を備える電気機器。

１：電気機器、 １１：ＤＣ入力ジャック、 １２：電源回路、 １３：本体回路、 １４：電池、 １５：ＡＣアダプタ、 ２１：電圧判定回路、 ２２：電源スイッチ、 ２３：報知部、 ２４：スイッチ制御回路、 ２４ａ：プッシュプル型ソレノイド、 ２４ｂ：シャッター、 ２５：通信モジュール、 ３０：情報処理装置

Claims (8)

1. 電気機器のジャックを介して印加される電圧が、予め設定されている許容電圧範囲外であるか否かを判定する電圧判定回路と、
   ユーザによる操作に応じて前記ジャックと前記電気機器の本体回路とを電気的に接続または遮断する電源スイッチと、
   前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、前記ジャックと前記電気機器の本体回路とを電気的に遮断するように前記電源スイッチを保持する保持部材を有するスイッチ制御回路と、
   前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、前記電圧が前記許容電圧範囲外であることをユーザに報知する報知部と、
   を備える電源回路。
2. 前記報知部は、
   発光素子と、
   前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、前記発光素子を発光させる回路と、を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電源回路。
3. 前記報知部は、前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、アラーム音を出力する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電源回路。
4. 前記報知部は、前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、アラームを表す無線信号を予め指定された情報処理装置に送信する
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の電源回路。
5. 前記電圧判定回路は、判定信号の生成により前記電圧が前記許容電圧範囲外であることを判定する
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の電源回路。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の電源回路を備えることを特徴とする印刷装置。
7. 電気機器のジャックを介して印加される電圧が、予め設定されている許容電圧範囲外であるか否かを判定し、
   前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、ユーザによる操作に応じて前記ジャックと前記電気機器の本体回路とを電気的に接続または遮断する電源スイッチを、前記ジャックと前記本体回路とを電気的に遮断するように保持部材によって保持し、
   前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、前記電圧が前記許容電圧範囲外であることをユーザに報知する、
   ことを特徴とする装置保護方法。
8. 本体回路と、
   アダプタを介して電流を供給するプラグが挿入されるジャックと、
   前記ジャックを介して印加される電圧が、予め設定されている許容電圧範囲外であるか否かを判定する電圧判定回路と、
   ユーザによる操作に応じて前記ジャックと前記本体回路とを電気的に接続または遮断する電源スイッチと、
   前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、前記ジャックと前記本体回路とを電気的に遮断するように前記電源スイッチを保持する保持部材を有するスイッチ制御回路と、
   前記電圧が前記許容電圧範囲外であると判定された場合に、前記電圧が前記許容電圧範囲外であることをユーザに報知する報知部と、
   を備える電気機器。

Images