(57)【要約】【課題】安定した印刷速度、および高印刷品質のバッテリー駆動の印刷装置を提供する。【解決手段】バッテリー１１で駆動される印刷装置５０であって、電力を供給するバッテリー１１と、前記バッテリー１１から供給される電流を制御する定電流制御回路１２と、前記バッテリー１１の電圧を変換する電源回路１３と、前記電源回路１３からの出力電圧と前記定電流制御回路１２からの出力電流によって動作する印刷制御回路１４と、を備え、前記定電流制御回路１２は、複数の検出抵抗により、前記バッテリー１１の電流値を電圧に換算して検出し、当該電流値を前記電源回路１３にフィードバックする。【選択図】図２
2012166493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーで駆動される印刷装置であって、
電力を供給するバッテリーと、
前記バッテリーから供給される電流を制御する定電流制御回路と、
前記バッテリーの電圧を変換する電源回路と、
前記電源回路からの出力電圧と前記定電流制御回路からの出力電流によって動作する印刷制御回路と、を備え、
前記定電流制御回路は、複数の検出抵抗により、前記バッテリーの電流値を電圧に換算して検出し、当該電流値を前記電源回路にフィードバックすることを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
前記検出抵抗は、電流検出抵抗として第１の抵抗と第２の抵抗とを含み、前記第１の抵抗は固定であり、前記第２の抵抗は交換可能であることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
【請求項３】
前記電源回路は、前記印刷制御回路の消費電流が規定値に到達した場合に、前記フィードバックにより前記電源回路の動作をオフすることを特徴とする請求項１または２に記載の印刷装置。
【請求項４】
前記電源回路の動作をオフするときにおいて、前記印刷制御回路の入力段に設けたキャパシターにより、前記印刷制御回路の電圧を保持することを特徴とする請求項３に記載の印刷装置。
【請求項５】
前記第２の抵抗は、前記バッテリーの種類により交換可能であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の印刷装置。
【請求項６】
前記電流検出抵抗は、２０ｍΩ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の印刷装置。
【請求項７】
印刷手段としてサーマルヘッドを備え、
前記印刷制御回路は、前記サーマルヘッドの複数の発熱体を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーで駆動される印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バッテリーで駆動される印刷装置等の電子機器において、バッテリーの消費電力を制限するため、電池の電荷残量と温度により負荷を動的に制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３１４５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特に、サーマルプリンターの場合、上述した負荷を動的に制御する方法として、サーマルヘッドに設けられた複数の発熱体において、一時に加熱する発熱体を分割する方法がある。しかし、サーマルヘッドの発熱体１つ１つの抵抗値のばらつきは数Ωであるが、サーマルヘッド全体では数百個以上の発熱体を有しているため、そのばらつきは数ｋΩと大きくなる。このため、全発熱体の抵抗値が最小であるワースト条件を考慮すると、相応のマージンを持たせた制御が必要となる。その対応策として、分割数を増やす、もしくは印刷パターンを構成するドットを間引く方法がある。その場合は、印刷速度が低下する、もしくは印刷品質が低下するといった課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］バッテリーで駆動される印刷装置であって、電力を供給するバッテリーと、前記バッテリーから供給される電流を制御する定電流制御回路と、前記バッテリーの電圧を変換する電源回路と、前記電源回路からの出力電圧と前記定電流制御回路からの出力電流によって動作する印刷制御回路と、を備え、前記定電流制御回路は、複数の検出抵抗により、前記バッテリーの電流値を電圧に換算して検出し、当該電流値を前記電源回路にフィードバックすることを特徴とする印刷装置。
【０００７】
この構成によれば、定電流制御回路は、バッテリーから供給される電流を、電流検出抵抗にて直接的に制御して、印刷制御回路のばらつきに依存しない制御が可能となる。そのため、マージンを持たせた制御が不要となる。その結果、著しい印刷速度の低下を防ぐことができる。
【０００８】
［適用例２］前記検出抵抗は、電流検出抵抗として第１の抵抗と第２の抵抗とを含み、前記第１の抵抗は固定であり、前記第２の抵抗は交換可能であることを特徴とする上記の印刷装置。
【０００９】
この構成によれば、第１の抵抗と第２の抵抗によりバッテリーから供給される電流上限値の詳細な設定ができ、バッテリーの許容出力電流付近までマージンを削除した制御が可能となる。これにより、印刷品質の低下を防ぐことができる。
【００１０】
［適用例３］前記電源回路は、前記印刷制御回路の消費電流が規定値に到達した場合に、前記フィードバックにより前記電源回路の動作をオフすることを特徴とする上記の印刷装置。
【００１１】
［適用例４］前記電源回路の動作をオフするときにおいて、前記印刷制御回路の入力段に設けたキャパシターにより、前記印刷制御回路の電圧を保持することを特徴とする上記の印刷装置。
【００１２】
これらの構成によれば、電源回路の動作をオフすることでバッテリーの出力電流を規定値で抑制し、キャパシターにより印刷制御回路の電源電圧を保持することができる。そのため、印刷制御回路の消費電流が大きい場合でも、印刷品質を低下させることなく印刷することが可能となる。
【００１３】
［適用例５］前記第２の抵抗は、前記バッテリーの種類により交換可能であることを特徴とする上記の印刷装置。
【００１４】
この構成によれば、バッテリーの種類および印刷制御回路の要求スペック等に合わせた定電流値の設定が可能となる。そのため、許容電流値の大きなバッテリーを使用する場合、さらなる印刷速度および印刷品質の向上が図れる。
【００１５】
［適用例６］前記電流検出抵抗は、２０ｍΩ以下であることを特徴とする上記の印刷装置。
【００１６】
この構成によれば、電流検出抵抗における電圧降下は微小であるため、電源回路における電源変換効率への影響はほぼゼロである。そのため、定電流制御回路を設けても、印刷品質の低下させずに動作させることが可能となる。
【００１７】
［適用例７］印刷手段としてサーマルヘッドを備え、前記印刷制御回路は、前記サーマルヘッドの複数の発熱体を含むことを特徴とする上記の印刷装置。
【００１８】
この構成によれば、印刷装置として複数の発熱体を備えたサーマルヘッドを有するサーマルプリンターを適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る印刷装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施形態に係る印刷装置の制御回路系の概略構成を示す図。
【図３】定電流制御における電圧および電流のイメージ図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で参照する図面では、説明および図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺を実際のものとは異なるように表す場合がある。
【００２１】
（印刷装置の全体構成について）
まず、本実施形態に係る印刷装置の全体構成について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る印刷装置の概略構成を示すブロック図である。ここでは、印刷装置として複数の発熱体を有するサーマルヘッドを用いて、感熱紙に情報を印刷するサーマルプリンターを例にとり説明する。なお、このサーマルプリンターは、電源としてバッテリーを備え、そのバッテリーによって駆動されるものである。
【００２２】
図１に示すように、印刷装置５０（以降、サーマルプリンター５０という）は、少なくとも、プリンター機構部４０と、バッテリー１１と、制御装置６０と、を有している。プリンター機構部４０は、少なくとも、印刷機構４２と、紙送り機構４４と、オートカッター機構４６とを備えている。印刷機構４２は、図示しない複数の発熱体が直線状に配置されたサーマルヘッド４３を備えている。紙送り機構４４は、上述のサーマルヘッド４３の発熱体と感熱紙を挟んで対峙する図示しない円柱状のプラテンローラーと、プラテンローラーを回転駆動する紙送りモーター４５とを備えている。オートカッター機構４６は、図示しない固定刃と、固定刃に対し移動可能な可動刃と、可動刃を往復駆動するカッター駆動モーター４７とを備えている。
【００２３】
プリンター機構部４０は、一方の面に感熱発色層が塗布された感熱紙をサーマルヘッド４３とプラテンローラーとの間に挟持して、プラテンローラーを紙送りモーター４５によって回転駆動させることによって感熱紙を一方向に紙送りする。そして、紙送りされる感熱紙は、圧接するサーマルヘッド４３の複数の発熱体のうちの任意の発熱体が発熱駆動されることにより、その発熱体と対応する感熱発色層の部分が発色して情報が印刷される。情報が印刷された感熱紙は、さらに紙送りされ、オートカッター機構４６に固定刃および可動刃によって任意の長さに切断されて単票として発行される。
【００２４】
図１に示すバッテリー１１は、充電可能な電池であり、サーマルプリンター５０に電力を供給しサーマルプリンター５０を駆動する。制御装置６０は、制御部６２と、電源制御回路６４と、印刷制御回路１４とを有している。制御部６２は、ＣＰＵ６３を有し、入出力信号処理や印刷処理等の各種処理を実行し、サーマルプリンター５０を総括的に制御する。電源制御回路６４は、バッテリー１１から電力を供給され一定の処理を行い、制御部６２、印刷制御回路１４、プリンター機構部４０等に電力を供給する機能を有する。なお、このバッテリー１１および電源制御回路６４の詳細については後述する。
【００２５】
印刷制御回路１４は、ヘッドドライバー６６とモータードライバー６７とを有する。ヘッドドライバー６６は、制御部６２のＣＰＵ６３からの指令に基づいて、プリンター機構部４０のサーマルヘッド４３の多数の発熱体を個別またはグループ別に発熱制御する。モータードライバー６７は、ＣＰＵ６３からの指令に基づいて、紙送り機構４４の紙送りモーター４５およびオートカッター機構４６のカッター駆動モーター４７のそれぞれを個別に制御する。
【００２６】
（制御装置の主要構成について）
続いて、本実施形態に係る印刷装置の主要構成について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態に係る印刷装置の制御回路系の概略構成を示す図であり、詳しくは制御装置およびその周辺の回路構成を示す図である。
【００２７】
図２に示すように、サーマルプリンター５０の制御回路系は、バッテリー１１と、電源制御回路６４としての定電流制御回路１２および電源回路１３と、印刷制御回路１４と、キャパシター１５と、スイッチ１６とを有する。前述のように、バッテリー１１は、充電可能な電池であり、サーマルプリンター５０に電力を供給しサーマルプリンター５０を駆動する。本実施形態においては、バッテリー１１は、例えば、２つのリチウムイオン電池が直列に配置されているバッテリーパックである。また、本実施形態では、その出力電圧Ｖ１１として、例えば、７．２Vに設定されている。
【００２８】
定電流制御回路１２は、バッテリー１１の出力電流Ａ１１を検出する第１の抵抗２１（電流検出抵抗）と同じく第２の抵抗２２（電流検出抵抗）と、第１の抵抗２１と第２の抵抗２２とに流れる電流値を電圧に換算して検出するための抵抗２３，２４，２５，２６と、検出した電流値を電源回路１３へフィードバックするためのオペアンプとしてのコンパレーター２７と、で構成される。この構成により、定電流制御回路１２は、バッテリー１１から供給される出力電流Ａ１１を制御することができる。なお、第１の抵抗２１は、図示しない回路基板に固定され、第２の抵抗２２は、交換可能に回路基板に取り付けられている。この第２の抵抗２２は、バッテリー１１の種類により交換される。なお、本実施例では、電流検出抵抗は、例えば、２０ｍΩ以下である。
【００２９】
電源回路１３は、バッテリー１１の出力電圧Ｖ１１を変圧（昇圧）する機能を有する。サーマルヘッド４３を備えるサーマルプリンター５０の場合、電源回路１３は、バッテリー１１の出力電圧Ｖ１１である例えば７．２Vを、印刷制御回路１４の要求電圧Ｖ１４である例えば２４Vに昇圧し電源回路１３の出力電圧Ｖ１３として供給する。なお、電源回路１３は、印刷制御回路１４の要求電圧Ｖ１４によって、出力電圧Ｖ１３を任意に変換することが可能である。
【００３０】
印刷制御回路１４は、定電流制御回路１２で制御される出力電流と、電源回路１３からの出力電圧とによって動作する。印刷制御回路１４は、図１に示すプリンター機構部４０の動作を制御する。
【００３１】
図２に示すスイッチ１６は、サーマルプリンター５０のシステム電源ＯＦＦ時にはＯＦＦとなり、バッテリー１１の無駄な消費が抑えられる。また、スイッチ１６は、サーマルプリンター５０のシステム電源ＯＮ時にはＯＮとなり、電源回路１３を動作させ、印刷制御回路１４への電力供給が行われる。
【００３２】
キャパシター１５は、印刷制御回路１４の入力段に設けられている。定電流制御回路１２の機能により電源回路１３の動作がＯＦＦする区間において、キャパシター１５は、印刷制御回路１４の電圧を保持する。本実施例では、キャパシター１５は、例えば電解コンデンサーが適用される。なお、この電解コンデンサーは、１つまたは複数で構成される。
【００３３】
（定電流制御の動作について）
次いで、定電流制御の動作について図２および図３を参照して説明する。図３は、定電流制御における電圧・電流のイメージ図であり、図３（ａ）は、本発明の実施形態に係る定電流制御回路を適用する場合の電圧・電流のイメージ図、図３（ｂ）は、本発明の実施形態に係る定電流制御回路を適用しない場合の電圧・電流のイメージ図である。
【００３４】
図２に示す印刷装置の制御回路では、印刷制御回路１４の消費電流Ａ１４が増加し、バッテリー１１の出力電流Ａ１１が増加すると、第１の抵抗２１および第２の抵抗２２における電圧降下が増加する。コンパレーター２７は、抵抗２３および抵抗２５にて分圧された電圧Ｖ１が、抵抗２４および抵抗２６にて分圧された電圧Ｖ２よりも高くなった場合（消費電流Ａ１４が規定値に到達した場合）にローレベルを出力する。
【００３５】
電源回路１３は、コンパレーター２７からのローレベル出力を受信することにより、昇圧動作をＯＦＦする。ここで、動作をＯＦＦした電源回路１３は、昇圧動作のスイッチング周期にて、昇圧動作を再開する。しかし、コンパレーター２７がローレベル出力状態であれば、動作再開直後に再び昇圧動作をＯＦＦするため、電源回路１３の出力電圧Ｖ１３は徐々に低下していく（図３（ａ）参照）。このため、電源回路１３の昇圧比が下がり、バッテリー１１の出力電流Ａ１１は、ある一定値以上に増加しなくなる。
【００３６】
印刷制御回路１４の消費電流Ａ１４が減少し、バッテリー１１の出力電流Ａ１１が減少すると、抵抗２３および抵抗２５にて分圧された電圧Ｖ１が、抵抗２４および抵抗２６にて分圧された電圧Ｖ２よりも低くなる（消費電流Ａ１４が規定値に到達していない）。このため、コンパレーター２７はハイレベル出力し、電源回路１３は常時動作し続ける。
【００３７】
上述の定電流制御を適用しない場合の電圧・電流のイメージ図である図３（ｂ）に示すように、バッテリー１１の出力電流Ａ１１は、例えば、印刷制御回路１４の消費電流Ａ１４の約４倍の電流を必要とする。これは、バッテリー１１の出力電圧Ｖ１１が７．２Vであり、印刷制御回路１４の電源電圧（要求電圧）Ｖ１４が２４Vであるためである。具体的には、印刷制御回路１４の消費電力Ｗをバッテリー１１の出力から得ようとすると、２４／７．２×電源変換効率分の出力電流Ａ１１をバッテリー１１は出力する必要があるためである。もし、上述の定電流制御を行わないと、バッテリー１１の出力電流Ａ１１は、図３（ｂ）に示すようにバッテリー１１の許容出力電流値Ａｍを超えてしまう。
【００３８】
ところが、上述の定電流制御を適用すると、定電流制御を適用する場合の電圧・電流のイメージ図である図３（ａ）に示すように、バッテリー１１の出力電流Ａ１１をある一定値Ａｎ以下に抑えている。
【００３９】
なお、図３（ａ）に示す上述の定電流制御を適用されている定電流区間Ｔ１では、上述したように電源回路１３の出力電圧Ｖ１３は低下していく。そのため、該低下現象を軽減するために、印刷制御回路１４の前段にキャパシター１５を設けている。
【００４０】
本実施例の効果を記載する。
（１）上述のサーマルプリンター（印刷装置）５０は、バッテリー１１から供給される出力電流Ａ１１を定電流制御回路１２の電流検出抵抗としての第１の抵抗２１および第２の抵抗２２にて直接的に監視し制御することができる。そのため、印刷制御回路１４のばらつき、特にサーマルヘッド４３の発熱体の抵抗値のばらつきに依存しない制御が可能となる。その結果、サーマルプリンター５０は、印刷制御において、過度なマージンを持たせた制御が不要となる。従って、サーマルプリンター５０は、印刷速度を低下させない印刷が可能となる。
【００４１】
以上、本発明の実施例について説明したが、上記実施例に対しては、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形を加えることができる。例えば上記実施例以外の変形例は、以下の通りである。
【００４２】
（第１変形例）上記実施例では、バッテリー１１の種類として、リチウムイオン電池を採用した場合について説明したがこれに限定しない。バッテリー１１の種類は、ニッケル水素電池および鉛蓄電池でも良い。この場合も上記実施例と同様な効果を奏することができる。
【００４３】
（第２変形例）上記実施例では、バッテリー１１の数として、２セルの電池を採用した場合について説明したがこれに限定しない。バッテリー１１の数は、１セルおよび３セル以上であっても良い。
【００４４】
（第３変形例）上記実施例では、電源回路１３として、昇圧回路を採用した場合について説明したがこれに限定しない。電源回路は、降圧回路でも良い。
【００４５】
（第４変形例）上記実施例では、電流検出抵抗の数として、第１の抵抗２１および第２の抵抗２２からなる２個の抵抗によって電流検出を採用した場合について説明したがこれに限定しない。電流検出抵抗の数は、３個以上でも良い。
【００４６】
（第５変形例）上記実施例では、電流検出として、抵抗を採用した場合について説明したがこれに限定しない。電流検出は、基板パターンによるインピーダンスを利用しても良い。
【符号の説明】
【００４７】
１１…バッテリー、１２…定電流制御回路、１３…電源回路、１４…印刷制御回路、１５…キャパシター、１６…スイッチ、２１…第１の抵抗、２２…第２の抵抗、２３，２４，２５，２６…抵抗、４０…プリンター機構部、４２…印刷機構、４３…サーマルヘッド、４４…紙送り機構、４６…オートカッター機構、５０…印刷装置としてのサーマルプリンター、６０…制御装置、６２…制御部、６４…電源制御回路、６６…ヘッドドライバー、６７…モータードライバー。
【図１】
2012166493.tif 000003
【図２】
2012166493.tif 000004
【図３】
2012166493.tif 000005