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技術 電源装置、及び、プリンター

出願人 セイコーエプソン株式会社
発明者 森本一幸
出願日 2015年1月20日 (5年10ヶ月経過) 出願番号 2015-008356
公開日 2016年7月25日 (4年4ヶ月経過) 公開番号 2016-135001
状態 特許登録済
技術分野 サーマルプリンタ(制御) DC‐DCコンバータ
主要キーワード シャントレギュレーター 電圧降下特性 降下特性 切替点 印刷素子 フォトカプラー 内部基準電圧 フォトトランジスター
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図面 (6)

課題

負荷電流の変動が大きい場合であっても、適切な電力の供給ができる電源装置、及び、プリンターを提供する。

解決手段

交流電流に基づき直流電流負荷に供給するACアダプター3であって、サーマルプリンター4に供給する負荷電流に対する出力電圧電圧降下特性を複数有する電源回路を備え、電源回路は、負荷電流の電流値が特定の状態となった場合に、電圧降下特性を切り替える。

概要

背景

従来、電力を供給するACアダプター等の電源装置において、出力電流とともに出力電圧を降下させる特性、いわゆる「フの字」降下特性を利用して、過電流保護を行う技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)

概要

負荷電流の変動が大きい場合であっても、適切な電力の供給ができる電源装置、及び、プリンターを提供する。交流電流に基づき直流電流負荷に供給するACアダプター3であって、サーマルプリンター4に供給する負荷電流に対する出力電圧の電圧降下特性を複数有する電源回路を備え、電源回路は、負荷電流の電流値が特定の状態となった場合に、電圧降下特性を切り替える。

目的

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、負荷の変動が大きい場合であっても適切に電力を供給できる電源装置、及び、プリンターを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

交流電流に基づき直流電流負荷に供給する電源装置であって、前記負荷に供給する負荷電流に対する出力電圧電圧降下特性を複数有する電源回路を備え、前記電源回路は、前記負荷電流の電流値が特定の状態となった場合に、前記電圧降下特性を切り替えること、を特徴とする電源装置。

請求項2

前記電源回路は、前記負荷電流の増加に伴い前記出力電圧が降下する特性を示す第1の電圧降下特性と、前記負荷電流の増加に伴い前記出力電圧が抑制された範囲内で降下し、当該抑制の後、前記負荷電流の低下に伴い前記出力電圧が降下する特性を示す第2の電圧降下特性と、を有すること、を特徴とする請求項1記載の電源装置。

請求項3

前記電源回路は、前記負荷電流が前記特定の状態となったことを検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づき、前記電圧降下特性を切り替える切替部と、を備えることを特徴とする請求項1または2記載の電源装置。

請求項4

前記検出部は、前記負荷電流の電流値が特定の電流値となった場合に、検出結果の出力を切り替え、前記切替部は、前記検出部の出力に応じて、前記電圧降下特性を切り替えること、を特徴とする請求項3記載の電源装置。

請求項5

前記電源回路はスイッチング方式であり、スイッチング回路を含む一次側回路と、前記一次側回路に結合され前記直流電流を前記負荷に供給する二次側回路と、を有し、前記二次側回路側には、基準電圧回路と、前記二次側回路の前記出力電圧を分圧する分圧回路と、前記分圧回路の分圧電圧基準電圧と比較する比較回路と、前記比較回路の比較結果に基づき前記スイッチング回路の周波数を変化させるフィードバック回路と、を備え、前記切替部は、前記分圧回路の分圧電圧を変化させることで前記電圧降下特性を切り替えること、を特徴とする請求項3または4に記載の電源装置。

請求項6

前記電源装置は、前記電源回路が筐体に覆われたACアダプタータイプであること、を特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の電源装置。

請求項7

印刷媒体の搬送方向と交わる方向に固定された複数の印刷素子を有する印刷ヘッドと、交流電流に基づき前記印刷ヘッドに直流電流を供給する電源回路と、を備え、前記電源回路は、前記印刷ヘッドに供給する負荷電流に対する出力電圧の電圧降下特性を複数有し、前記負荷電流の電流値が特定の状態となった場合に、前記電圧降下特性を切り替えること、を特徴とするプリンター

技術分野

0001

本発明は、電源装置、及び、この電源装置を備えたプリンターに関する。

背景技術

0002

従来、電力を供給するACアダプター等の電源装置において、出力電流とともに出力電圧を降下させる特性、いわゆる「フの字」降下特性を利用して、過電流保護を行う技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)

先行技術

0003

特開2005−160241号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、「フの字」降下特性を有する電源装置では、負荷の変動が大きい場合、適切な電力の供給が行われない可能性がある。例えば、電源装置がサーマルプリンター印刷ヘッド電源を供給する場合、印刷する内容により、印刷ヘッドにおいて通電される発熱素子の数が大きく変動する。このため、電源装置から負荷に流れる電流の変動が大きく、例えば多くの発熱素子に通電する際に、電源装置の特性により電圧が降下してしまい、印刷ヘッドに電力を適切に供給できないという懸念があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、負荷の変動が大きい場合であっても適切に電力を供給できる電源装置、及び、プリンターを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0005

上記目的を達成するために、本発明の電源装置は、交流電流に基づき直流電流を負荷に供給する電源装置であって、前記負荷に供給する負荷電流に対する出力電圧の電圧降下特性を複数有する電源回路を備え、前記電源回路は、前記負荷電流の電流値が特定の状態となった場合に、前記電圧降下特性を切り替えること、を特徴とする。
これにより、負荷電流の変動が大きい場合であっても、電圧降下特性を切り替えることによって、適切な電力の供給を行える。

0006

また、本発明の電源装置は、前記電源回路は、前記負荷電流の増加に伴い前記出力電圧が降下する特性を示す第1の電圧降下特性と、前記負荷電流の増加に伴い前記出力電圧が抑制された範囲内で降下し、当該抑制の後、前記負荷電流の低下に伴い前記出力電圧が降下する特性を示す第2の電圧降下特性と、を有すること、を特徴とする。
これにより、適切な電力の供給を行うことができ、過電流保護を行うことができる。

0007

また、本発明の電源装置は、前記電源回路は、前記負荷電流が前記特定の状態となったことを検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づき、前記電圧降下特性を切り替える切替部と、を備えることを特徴とする。
これにより、負荷電流の変動が大きい場合であっても、負荷電流を検出し電圧降下特性を切り替えるため、適切に電力を供給できる。

0008

また、本発明の電源装置は、前記検出部は、前記負荷電流の電流値が特定の電流値となった場合に、検出結果の出力を切り替え、前記切替部は、前記検出部の出力に応じて、前記電圧降下特性を切り替えること、を特徴とする。
これにより、負荷電流の変動が大きい場合であっても、適切に電力を供給できる。

0009

また、本発明の電源装置は、前記電源回路はスイッチング方式であり、スイッチング回路を含む一次側回路と、前記一次側回路に結合され前記直流電流を前記負荷に供給する二次側回路と、を有し、前記二次側回路側には、基準電圧回路と、前記二次側回路の前記出力電圧を分圧する分圧回路と、前記分圧回路の分圧電圧基準電圧と比較する比較回路と、前記比較回路の比較結果に基づき前記スイッチング回路の周波数を変化させるフィードバック回路と、を備え、前記切替部は、前記分圧回路の分圧電圧を変化させることで前記電圧降下特性を切り替えること、を特徴とする。
これにより、基準電圧を変化させて電圧降下特性を切り替えることにより、適切に電力を供給できる。

0010

また、本発明の電源装置は、前記電源装置は、前記電源回路が筐体に覆われたACアダプタータイプであること、を特徴とする。
これにより、電圧降下特性を切り替える電源回路を、ACアダプターに適応できる。

0011

上記目的を達成するために、本発明のプリンターは、印刷媒体の搬送方向と交わる方向に固定された複数の印刷素子を有する印刷ヘッドと、交流電流に基づき前記印刷ヘッドに直流電流を供給する電源回路と、を備え、前記電源回路は、前記印刷ヘッドに供給する負荷電流に対する出力電圧の電圧降下特性を複数有し、前記負荷電流の電流値が特定の状態となった場合に、前記電圧降下特性を切り替えること、を特徴とする。
これにより、電源装置の電圧降下特性を切り替えることにより、電源装置から印刷ヘッドに流れる負荷電流の変動が大きい場合であっても、印刷ヘッドに対して適切に電力を供給できる。このため、印刷ヘッドにおいて通電される印刷素子の数が大きく変動するような場合であっても、高品位で印刷媒体に印刷できる。

図面の簡単な説明

0012

第1の実施形態に係る印刷システムの構成を示す図。
サーマルプリンターの概略構成を示すブロック図。
電圧降下特性を示す図。
ACアダプターのタイムチャートを示す図。
第2の実施形態に係るサーマルプリンターの構成を示す図。

実施例

0013

[第1の実施形態]
図1は、印刷システム1の構成を示す図である。図1に示す印刷システム1は、サーマルプリンター4、及び、サーマルプリンター4に電源を供給するため1次側回路3Aと2次側回路3Bから構成された電源回路を筐体で覆ったACアダプター3(電源装置)を備える。
ACアダプター3は、商用交流電源2にケーブルを介して接続され、例えば交流100ボルトの商用交流電源2を整流、平滑、及び、電圧変換し、24ボルトの直流電力をサーマルプリンター4にケーブルを介して供給する。ACアダプター3は、サーマルプリンター4にコネクターを介して着脱可能に構成される。

0014

ACアダプター3は、短絡過負荷等の異常が発生した場合に過電流が出力されないように負荷を保護する過電流保護を行う。この過電流保護のため、ACアダプター3の特性を、例えば、負荷電流の増加に伴って出力電圧をゆるやかに降下させる特性、いわゆる「への字」降下特性(第1の電圧降下特性)とすることが考えられる。また、例えば、ACアダプター3の出力電流が特定の電流値となった場合を境にして、出力電流が減少するにつれて出力電圧が降下する、いわゆる「フの字」降下特性(第2の電圧降下特性)とすることが考えられる。

0015

サーマルプリンター4は、本体ケースに収容した図示せぬ感熱ロール紙(印刷媒体)を搬送して印刷を行う。
図2は、サーマルプリンター4の概略構成を示すブロック図である。
図2に示すように、サーマルプリンター4は、多数の発熱素子(印刷素子)41が直線状に配置された、ラインサーマルヘッド42を備える。ラインサーマルヘッド42における発熱素子41の配列方向は、感熱ロール紙の搬送方向と直交する方向である。ラインサーマルヘッド42は固定されている。サーマルプリンター4は、ラインサーマルヘッド42の発熱素子41に通電し、感熱ロール紙の印刷面に熱を加えることにより、文字や画像等を印刷する。多数の発熱素子41が駆動されるような印刷デューティーが高い場合、瞬時に大きな負荷電流が流れる。

0016

サーマルプリンター4は、ラインサーマルヘッド42の発熱素子41に対する通電を制御する印刷ヘッド駆動部43を備える。また、サーマルプリンター4は、感熱ロール紙を搬送する図示せぬ搬送ローラーと、搬送ローラーを駆動する搬送モーター44とを備える。印刷ヘッド駆動部43、及び搬送モーター44は電源部45に接続され、電源部45から電力供給を受けて動作する。
また、印刷ヘッド駆動部43及び搬送モーター44は、制御部46に接続される。制御部46は、印刷ヘッド駆動部43を制御して、ラインサーマルヘッド42が備える個々の発熱素子41に通電させる。また、制御部46は、搬送モーター44を制御して、搬送ローラーにより感熱ロール紙を搬送させる。感熱ロール紙を搬送させながら、固定されているラインサーマルヘッド42を駆動して感熱ロール紙に印刷を行う。
電源部45は、ACアダプター3に接続され、ACアダプター3から直流電流が入力される。

0017

サーマルプリンター4のラインサーマルヘッド42において、通電される発熱素子41の数は、印刷される内容により変動する。通電される発熱素子41の数の指標として、所定の印刷領域内に設定される印刷可能なドット数と実際に印刷されるドット数の割合を示す印刷デューティーが用いられる。
例えば、サーマルプリンター4が印刷デューティーの高い印刷データを印刷する場合、ラインサーマルヘッド42が備える発熱素子41のうち通電される発熱素子41の数が多いので、ACアダプター3からサーマルプリンター4に流れる負荷電流が増大する。この場合、ACアダプター3の特性が、上述した「への字」降下特性であるとすれば、負荷電流の増加に伴い出力電圧が降下する。さらに、負荷電流が定格電流を超えた状態であってもACアダプター3からサーマルプリンター4に電力が供給される可能性があり、確実に過電流保護を実現できるかどうか懸念がある。

0018

一方、上記の例においてACアダプター3の特性が、上述した「フの字」降下特性である場合には、負荷電流が増大して特定の電流値に達すると、「フの字」降下特性に従って負荷電流が減少するとともに出力電圧が降下する。制御部46は、供給電圧の低下を検出すると、不具合を防止するために低電圧エラーを検出し、供給電圧がより低くなるとサーマルプリンター4をシャットダウンさせることがある。つまり、短絡や過負荷等の異常が発生していなくても、サーマルプリンター4がエラーで停止したり、シャットダウンしたりする可能性がある。また、一般的なプリンターでは、低電圧エラーやシャットダウンから復帰するためには、電源スイッチをオフオンする操作等が必要であり、サーマルプリンター4も同様である。

0019

そこで、本実施形態のACアダプター3は、電圧降下特性として、「への字」降下特性と「フの字」降下特性とを有し、負荷電流に応じて電圧降下特性を切り替える構成を具備する。

0020

図1に示すACアダプター3は、1次側回路3Aに商用交流電源2が接続され、2次側回路3Bにサーマルプリンター4が接続される。ACアダプター3は、商用交流電源2から1次側回路3Aに入力される入力電圧Vinを、出力電圧Voutに変換し、出力電圧Voutをサーマルプリンター4に出力する。

0021

1次側回路3Aは、商用交流電源2に接続される整流回路S31と、電解コンデンサーC31と、トランスTRの1次巻線L1と、スイッチング回路K11とを含む。1次側回路3Aでは、交流電圧である入力電圧Vinが、整流回路S31、及び、電解コンデンサーC31によって整流、平滑化される。さらに、スイッチング回路K11のスイッチ動作によって、1次巻線L1に印加される電圧が制御されるスイッチング方式の回路として構成されている。

0022

スイッチング回路K11は、制御IC(IntegratedCircuit)111と、トランジスターQ1とを備える。本実施形態ではトランジスターQ1にFETを用いる。制御IC111は、トランジスターQ1のゲートに接続される出力端子を有する。制御IC111は、後述するフォトカプラーPcの出力に応じて、トランジスターQ1のゲートに入力する電圧を変化させる。具体的には、制御IC111は、トランジスターQ1のゲートにパルス電圧を出力し、トランジスターQ1をオン/オフさせ、これによりトランジスターQ1はスイッチング動作を行う。制御IC111は、フォトカプラーPcの出力に応じてパルス幅を制御することにより、トランジスターQ1のオンオフ時間を制御する。

0023

2次側回路3Bは、トランスTRの2次側の巻線である2次巻線L2と、整流素子S32と、電解コンデンサーC32とを含む。1次側回路3Aの1次巻線L1に電圧が印加されると、2次巻線L2に1次巻線L1の巻線数と2次巻線L2の巻線数との比に応じた電圧が誘起される。2次巻線L2の誘起電圧は、整流素子S32、及び、電解コンデンサーC32によって、整流、及び、平滑化され、サーマルプリンター4に出力される。
このように、スイッチング回路K11のスイッチング動作によって、1次巻線L1に印加される電圧が変化すると、2次巻線L2に誘起される電圧が変化し、2次側回路3Bの出力電圧Voutが変化する。

0024

2次側回路3Bは、出力端子OUTと出力端子GNDとの間に、検出回路K21(検出部)及び切替回路K22(切替部)を備える。

0025

検出回路K21は、ACアダプター3がサーマルプリンター4に出力する出力電流、すなわち、負荷に流れる負荷電流の電流値を検出する。検出回路K21は、抵抗R1と、抵抗R5と、抵抗R6と、コンパレーターCUとを備える。抵抗R1の一端は出力端子GNDに接続され、他端は抵抗R6に接続される。抵抗R6は抵抗R5に直列に接続され、抵抗R5は出力端子GNDに接続される。すなわち、出力端子OUTと出力端子GNDとの間に、抵抗R5、R6、R1が直列に接続される。

0026

コンパレーターCUは、オペアンプにより構成される。コンパレーターCUの反転入力端子(−)は、抵抗R5と抵抗R6とを接続するノードP1に接続され、非反転入力端子(+)は出力端子GNDに接続される。コンパレーターCUは、反転入力端子で検出した電圧が非反転入力端子で検出した電圧を下回る場合、「High」レベルの信号を後述するトランジスターQ2に入力する。また、反転入力端子で検出した電圧が非反転入力端子で検出した電圧を上回る場合、コンパレーターCUは、「Low」レベルの信号をトランジスターQ2に入力する。

0027

コンパレーターCUの反転入力端子が検出する電圧は、下記式(1)によって表される。
V(−)=Vout/(R5+R6)・・・(1)
上記式でV(−)は、反転入力端子が検出する電圧の電圧値を示す。また、R5は、抵抗R5の抵抗値を示し、R6は抵抗R5の抵抗値を示す。

0028

コンパレーターCUの非反転入力端子が検出する電圧の電圧値は、下記式(2)によって表される。
V(+)=Iout×R1・・・(2)
上記式で、V(+)は、非反転入力端子が検出する電圧の電圧値を示し、Ioutは、負荷に流れる負荷電流の電流値を示す。また、R1は、抵抗R1の抵抗値を示す。

0029

切替回路K22は、抵抗R2、抵抗R3、抵抗R4、及び、トランジスターQ2を備える。抵抗R2と抵抗R3とは直列に接続され、抵抗R2の一端は出力端子OUTに接続され、抵抗R3の一端は、抵抗R1を介して出力端子GNDに接続される。トランジスターQ2のコレクターには抵抗R4の一端が接続され、抵抗R4の他端は出力端子OUTに接続される。トランジスターQ2のエミッターが抵抗R2と抵抗R3とを接続するノードP2に接続される。トランジスターQ2のベースにはコンパレーターCUの出力信号が入力され、トランジスターQ2は、コンパレーターCUの出力信号が「Low」レベルの場合にオフになり、「High」レベルの場合にオンとなる。トランジスターQ2がオンになると、抵抗R2と抵抗R4とは並列に接続される。

0030

シャントレギュレーターSA(比較回路)には、内部に2.5ボルトなどの所定の基準電圧を有する基準電圧回路を備えている。ノードP2には、シャントレギュレーターSAが接続される。シャントレギュレーターSAは、例えばICで構成され、トランジスターQ2がオフの場合、2次巻線L2の両端電圧が抵抗R2と抵抗R3で分圧されたノードP2の電圧(以下、P2電圧(出力電圧Voutの分圧)と表現する。)と、内部の基準電圧回路の基準電圧とを比較する。シャントレギュレーターSAの出力と、出力端子OUTとの間には、電流制限抵抗を介してフォトカプラーPc(フィードバック回路)の発光ダイオードDpが接続される。

0031

P2電圧が基準電圧を上回る場合、すなわち、出力電圧Voutが上昇した場合、シャントレギュレーターSAは、フォトカプラーPcに電流を流す。これにより、フォトカプラーPcを構成する発光ダイオードDpが発光する。発光ダイオードDpから発光された光は、発光ダイオードDpとともにフォトカプラーPcを構成するフォトトランジスターQpによって受光される。そして、フォトトランジスターQpが受光すると、フォトトランジスターQpのコレクター、エミッター間にフィードバック電流が流れる。制御IC111は、当該フィードバック電流に基づいて、1次巻線L1に印加される電圧を減少するように、トランジスターQ1に出力するパルスを制御し、出力電圧Voutを降下させる。

0032

一方、P2電圧が基準電圧を下回る場合、すなわち、出力電圧Voutが降下した場合、シャントレギュレーターSAは、フォトカプラーPcに電流を流さない。このため、フォトトランジスターQpのコレクター、エミッター間にフィードバック電流が流れない。これにより、制御IC111は、1次巻線L1に印加される電圧が増加するようトランジスターQ1を制御し、出力電圧Voutを上昇させる。

0033

このように、シャントレギュレーターSAは、P2電圧が基準電圧を上回る場合に、出力電圧Voutを降下させ、P2電圧が基準電圧を下回る場合に出力電圧Voutを上昇させる。つまり、シャントレギュレーターSAは、P2電圧と基準電圧とが等しくなるよう出力電圧Voutを制御する。トランジスターQ2がオフの場合、抵抗R2と抵抗R3とはが出力電圧Voutの分圧回路である。シャントレギュレーターSAは、このときの分圧であるP2電圧を内部の基準電圧回路の内部基準電圧と等しくなるように制御することにより、フォトカプラーPcの発光ダイオードDpに流れる電流を制御する。従って、ACアダプター3は、抵抗R2及び抵抗R3による分圧回路と、シャントレギュレーターSAと、フォトカプラーPcと、スイッチング回路K11によって、出力電圧Voutを変化させることができる。トランジスターQ2がオンの場合、並列の抵抗R2と抵抗R4、それらと直列の抵抗R3は出力電圧Voutの分圧回路であり、抵抗R2及び抵抗R4と、抵抗R3との間のノードP2の電圧が分圧である。

0034

シャントレギュレーターSAに入力する分圧は、トランジスターQ2がオンであるか、オフであるかによって異なる。前述した通り、シャントレギュレーターSAは、P2電圧と内部の基準電圧とが等しくなるように制御することで出力電圧Voutを制御する。トランジスターQ2がオフの場合、P2電圧は、出力電圧Voutを抵抗R1、抵抗R2、及び、抵抗R3で分圧した電圧である。以下では、説明の簡略化のため、直列接続される抵抗R2、R3の両端電圧を電圧Vout´とする。電圧Vout´は、2次巻線L2の誘起電圧を整流、平滑した電圧である。
出力電圧とは以下に示す式(3)及び式(4)によって表される。

0035

トランジスターQ2がオフの場合の電圧Vout´を電圧Vout1´とすると、電圧Vout1´は下記式(3)によって表される。
Vout1´=Vref×(R2+R3)/R3・・・(3)
上記式で、VrefはシャントレギュレーターSAの内部の基準電圧の電圧値を示し、R2は抵抗R2の抵抗値を示し、R3は抵抗R3の抵抗値を示す。本実施形態では、トランジスターQ2がオフの場合の出力電圧Voutは24ボルトに設定され、電圧Vout1´は、出力電圧Voutと抵抗R1の値で定まる。

0036

一方、トランジスターQ2がオンの場合の電圧Vout´を電圧Vout2´とすると、電圧Vout2´は下記式(4)によって表される。トランジスターQ2がオンの場合、並列の抵抗R2と抵抗R4、それらと直列の抵抗R3の間のノードP2の電圧が、Voutの分圧である。
Vout2´=Vref×((R2×R4/(R2+R4))+R3)/R3・・(4)
上記式で、R4は抵抗R4の抵抗値を示す。本実施形態では、トランジスターQ2がオンの場合の出力電圧Voutは20ボルトであり、電圧Vout2´は、出力電圧Voutと抵抗R1の値で定まる。

0037

図3は、ACアダプター3の電圧降下特性を示す図表であり、縦軸は電圧Vout´の電圧値を示し、横軸はサーマルプリンター4に流れる負荷電流Ioutの電流値を示す。図中、Ve´は、サーマルプリンター4が低電圧エラーとなる出力電圧Voutの閾値に対応する、電圧Vout´の電圧値を示し、本実施形態ではVe´=17ボルトである。
サーマルプリンター4に流れる電流が増大すると、電圧Vout´が降下し、これに伴い出力電圧Voutが低下する。電圧Vout´が低下に転じる点を電圧降下点O1とし、電圧降下点O1における負荷電流Ioutの値をI1とする。

0038

さらに電流値が増大すると、ACアダプター3の電圧降下特性が切り替わる。電圧降下特性の切り替えが起きる点を特性切替点O2とし、特性切替点O2における負荷電流Ioutの電流値をI2とする。また、図3において、電流値I3は、ACアダプター3において過電流保護が開始される過電流保護点O3における負荷電流Ioutの値を示す。
この図3に示すように、ACアダプター3は、負荷電流IoutがI2以下の領域では「への字」降下特性を示し、負荷電流IoutがI2を超えると「フの字」降下特性を示す。

0039

すなわち、負荷電流Ioutが増大して電流値I1を上回ると、ACアダプター3は、「への字」降下特性によって、電圧Vout´を、電圧降下点O1の電圧Vout1´から緩やかに降下させる。

0040

さらに負荷電流Ioutが増大してI2を上回ると、ACアダプター3の検出回路K21では、コンパレーターCUの非反転入力端子の入力電圧V(+)が、反転入力端子の入力電圧V(−)より大きくなる。入力電圧V(+)>入力電圧V(−)であるため、コンパレーターCUがトランジスターQ2のベースに出力する信号のレベルは「High」となる。

0041

詳述すると、負荷電流Ioutの値がI2より大きい場合、入力電圧V(+)及び入力電圧V(−)の関係は、V(+)>V(−)となり、下記式(5)の関係が成立する。
R1×Iout>Vout/(R5+R6)・・・(5)
つまり、負荷電流Ioutの電流値がI2である場合に、V(+)=V(−)となり、負荷電流IoutがI2より大きくなるとV(+)>V(−)となる。このため、コンパレーターCUがトランジスターQ2に出力する信号は「High」レベルとなる。

0042

切替回路K22において、トランジスターQ2は、検出回路K21からの入力信号が「High」レベルになると、オフからオンに切り替わる。トランジスターQ2がオンに切り替わることで、抵抗R2が抵抗R4と並列に接続されるため、出力電圧Voutの分圧であるノードP2におけるP2電圧が変化する。これにより、シャントレギュレーターSAは、P2電圧が内部の基準電圧と等しくなるようにフォトカプラーPcの発光ダイオードDpに流れる電流を制御し、制御IC111へのフィードバック電流に反映させてトランジスターQ1に出力するパルスの周波数を制御し、出力電圧Voutを変える。ACアダプター3は、シャントレギュレーターSAによって電圧がVout2´となるよう定電圧制御を実行する。これを契機に、電圧降下特性が「への字」降下特性から「フの字」降下特性に切り替わる。
電圧降下特性が切り替わった後、すなわち、負荷電流Ioutの電流値がI2からI3の間では、ACアダプター3は、「フの字」降下特性によって、電圧Vout´がVe´を下回らないように、電圧の降下が抑制される。

0043

このように、負荷電流Ioutの増大に伴い、ACアダプター3の電圧降下特性が「フの字」降下特性に切り替わることによって、電圧Vout´がVe´より高い電圧値を保つように出力電圧Voutの定電圧制御が実行される。このため、サーマルプリンター4のラインサーマルヘッド42に流れる負荷電流Ioutの変動が大きい場合でも、適切にサーマルプリンター4に電力を供給し、サーマルプリンター4における低電圧エラーやシャットダウンを防止できる。

0044

ここで、さらに、負荷電力が増大し、負荷電流Ioutの電流値がI2に達すると、ACアダプター3は、切り替えた「フの字」降下特性によって、負荷電流Ioutを減少させるとともに出力電圧Voutを降下させる。これにより、過電流保護が行われる。
このように、トランジスターQ2がオンになることによって、ACアダプター3の電圧降下特性が、「への字」降下特性から「フの字」降下特性に切り替わる。この切り替えによって、負荷電流Ioutが正常な印刷範囲の電流値を超えた場合でも、確実に過電流保護を実行することできる。

0045

次に、印刷デューティーの高い印刷データを印刷する場合のACアダプター3の動作について説明する。本実施形態では、印刷デューティーの高い印刷データの印刷において図3に示す電圧降下点O1におけるI1を上回る負荷電流Ioutが負荷に流れる。

0046

図4は、印刷デューティーの高い印刷データを印刷する場合のACアダプター3のタイムチャートである。図4(A)は、出力電圧Voutのタイムチャートであり、図4(B)は負荷電流Ioutのタイムチャートである。図中、Vout1はトランジスターQ2がオフの場合の出力電圧Voutの値であり、Vout2はトランジスターQ2がオンの場合の出力電圧Voutの値である。

0047

サーマルプリンター4が、時刻t1において、印刷デューティーの高い印刷データの印刷を開始すると、ACアダプター3からサーマルプリンター4には大きい負荷電流Ioutが流れる。時刻t1で流れる負荷電流Ioutの値は、図3に示した電圧降下点O1におけるI1より大きい。

0048

ACアダプター3は、時刻t1で負荷電流Ioutが増大したことに伴い、「への字」降下特性によって出力電圧Voutを降下させる。時刻t2において、電圧降下特性を「への字」降下特性から「フの字」降下特性に切り替える。これにより、ACアダプター3の出力電圧Voutの電圧値は、時刻t2以降、Vout2に保たれる。
前述したように、ACアダプター3は、「フの字」降下特性に切り替えた後は、「フの字」降下特性によって、出力電圧VoutがVeを下回らないように出力電圧Voutを制御する。ここで、Veは、サーマルプリンター4が低電圧エラーとなる出力電圧Voutの閾値である。このため、サーマルプリンター4に流れる負荷電流Ioutが増大しても、ACアダプター3がサーマルプリンター4に供給する出力電圧Voutの降下による低電圧エラー、シャットダウン等を防止できる。

0049

また、時刻t3でサーマルプリンター4の印刷が終了すると、サーマルプリンター4に流れる負荷電流Ioutが減少する。ACアダプター3においては、負荷電流Ioutの減少にともない、トランジスターQ2がオフし、出力電圧Voutの分圧であるノードP2におけるP2電圧が変化する。P2電圧が内部の基準電圧と等しくなるようにフォトカプラーPcの発光ダイオードDpに流れる電流を制御し、制御IC111へのフィードバック電流に反映させてトランジスターQ1に出力するパルスの周波数を制御し、出力電圧Voutを変える。シャントレギュレーターSAは、この分圧の変化に伴い、ACアダプター3の出力電圧VoutはVout2からVout1に復帰し、Vout1を出力する。

0050

このように、ACアダプター3は、電圧降下特性を切り替えることによって、サーマルプリンター4の負荷が増大しても適切に電力を供給できる。このため、サーマルプリンター4は、印刷デューティーの高い印刷データでも適切に印刷することができる。また、サーマルプリンター4は、ACアダプター3の供給電圧の低下による低電圧エラー、シャットダウンを起こすことがなく、安定して印刷を行える。また、サーマルプリンター4の印刷終了とともに負荷電流Ioutが減少し、ACアダプター3の出力電圧Voutは自動的にVout1に復帰するため、サーマルプリンター4への電力供給は安定した状態を保つことができる。

0051

以上、説明したように、本実施形態に係るACアダプター3(電源装置)は、交流電流に基づき直流電流を負荷に供給する。ACアダプター3は、負荷に供給する負荷電流に対する出力電圧の電圧降下特性を複数有する電源回路を備える。電源回路は、負荷電流の電流値が特定の状態となった場合に、電圧降下特性を切り替える。
これにより、ACアダプター3は、負荷の変動が大きい場合でも、適切に電力を供給することができる。

0052

また、ACアダプター3の電源回路は、負荷電流の増加に伴い出力電圧が降下する特性示す「への字」降下特性(第1の電圧降下特性)と、負荷電流の低下に伴い出力電圧が降下する特性を示す「フの字」降下特性(第2の電圧降下特性)と、を有する。
これにより、ACアダプター3は、「への字」降下特性から「フの字」降下特性に電圧降下特性を切り替えることによって、適切に電力が供給できると共に、過電流保護を行うことができる。

0053

また、ACアダプター3の電源回路は、負荷電流が特定の状態になったことを検出する検出回路K21(検出部)と、検出回路K21の検出結果に基づき、電圧降下特性を切り替える切替回路K22(切替部)と、を備える。
これにより、負荷電流の変動が大きい場合でも、負荷電流を検出し電圧降下特性を切り替えることによって、適切な電力の供給が行える。

0054

また、ACアダプター3の電源回路は、検出回路K21が負荷電流の電流値が特定の電流値となった場合に、検出結果の出力を切り替え、切替回路K22が検出回路K21の出力に応じて、電圧降下特性を切り替える。
上述した通り、負荷電流Ioutの電流値がI2の場合に、電圧降下特性を切り替える。切り替えによって、Vout2が出力されるよう定電圧制御が行われる。当該Vout2は、低電圧エラーの電圧値であるVeより高い値に設定される。これにより、I2で電圧降下特性を切り替えることによって、ACアダプター3は、負荷電流Ioutが増加しても、低電圧エラー、更には、電源のシャットダウンに至らない様、適切に電力を供給することができる。

0055

また、ACアダプター3の電源回路は、スイッチング方式である。電源回路は、スイッチング回路K11を含む1次側回路3Aと、1次側回路3Aに結合された直流電流を負荷に供給する2次側回路3Bとを備える。2次側回路3Bには、基準電圧回路と、2次側回路3Bの出力電圧Voutを分圧する分圧回路と、分圧回路の分圧電圧と内部の基準電圧回路の基準電圧と比較するシャントレギュレーターSA(比較回路)と、シャントレギュレーターSAの比較結果をスイッチング回路K11にフィードバックするフォトカプラーPc(フィードバック回路)とを備える。ACアダプター3の切替回路K22は、分圧回路を構成する抵抗の組合せを変えて分圧を変化させることによって、電源のスイッチング周波数を変えて電圧降下特性を切り替える。
これにより、基準電圧を変化させることによって、電圧降下特性を「への字」降下特性から「フの字」降下特性に切り替え、適切な電力の供給が行える。

0056

また、ACアダプター3は、電源回路を筐体が覆い構成される。
これにより、「への字」降下特性と「フの字」降下特性とを切り替える電源回路を、ACアダプター3に適応できる。

0057

[第2の実施形態]
図5は、本発明を適用した第2の実施形態に係るサーマルプリンター4Aの構成を示す図である。
サーマルプリンター4Aは、上記第1の実施形態で説明したサーマルプリンター4と同様に、発熱素子41を有するラインサーマルヘッド42、印刷ヘッド駆動部43、搬送モーター44、電源部45及び制御部46を備えるプリンターである。

0058

サーマルプリンター4Aは、第1の実施形態で説明したACアダプター3に相当する電源回路30を内蔵する。電源回路30は、ACアダプター3と同様に、1次側回路3A及び2次側回路3Bを備え、2次側回路3Bで生成する直流電流を、電源部45に出力する。2次側回路3Bから電源部45に出力する出力電圧Vout、及び負荷電流Ioutは、上記第1の実施形態で説明した出力電圧Vout、及び負荷電流Ioutと同様に変化する。
サーマルプリンター4Aは、商用交流電源2に直接接続され、サーマルプリンター4Aの内部では、電源回路30の1次側回路3Aが、商用交流電源2に接続される。

0059

第2の実施形態のサーマルプリンター4Aは、サーマルプリンター4(図1)に外部接続されるACアダプター3(図1)を、プリンターに内蔵した構成である。この構成においても、上記第1の実施形態と同様に、ラインサーマルヘッド42における負荷が増大し、2次側回路3Bが出力する負荷電流Ioutが増大した場合であっても、低電圧エラーを招くような電圧降下を防止できる。このため、サーマルプリンター4Aは、印刷する内容の印刷デューティーに関わらず安定して印刷動作を実行できる。

0060

なお、上述した各実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。例えば、第1の実施形態では電源装置をACアダプター3として例示したが、これに限られず、出力電圧Voutを変化させるタイプの電源装置であれば、他の態様の電源装置でもよい。また、例えば複数のプリンターに接続され電力を供給する装置であってもよい。また、サーマルプリンター4、4Aは、図示せぬホストコンピューターに接続され、このホストコンピューターから入力されるデータに基づき、画像や文字を印刷してもよい。この場合、ホストコンピューターの構成や、サーマルプリンター4、4Aとホストコンピューターとの接続に関する構成は任意である。

0061

また、例えば、本実施形態において、ACアダプター3が電力を供給する負荷をサーマルプリンター4として例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、サーマルプリンター4は、印刷時に固定されているライン型ヘッドを備えるインクジェットプリンター等の他のプリンターでもよい。また、負荷はプリンターに限られず、その他の機能を有する電子機器或いは電機であってもよく、ACアダプター3から電力を供給される装置であれば本発明を適用できる。さらに、図1及び図5に示した回路構成は一例であって、図に示した回路素子同数または異なる数のICで置き換える等の構成変更が可能であり、本発明の範囲において任意に変更可能であることは勿論である。

0062

3…ACアダプター(電源装置)、3A…1次側回路、3B…2次側回路、4、4A…サーマルプリンター(負荷)、30…電源回路、311…スイッチング回路、321…検出回路(検出部)、322…切替回路(切替部)、Z…シャントレギュレーター(比較回路)、Pc…フォトカプラー(フィードバック回路)。

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