JPH10201122A - 携帯性小型機器の充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 携帯性小型機器の充電装置において、二次電
池への充電電流と機器本体の動作電流とを同時に供給し
得る範囲を広くし、しかも、機器本体の小型化、軽量化
を図る。 【解決手段】 電圧検出回路１２により小型プリンタ本
体１（機器）が動作中であるか否かを検出し、その状態
に応じて制限電流切替回路１３が動作して、電流制限回
路１１による小型プリンタ本体１が動作するための電流
と二次電池３を充電するための電流との制限を切り替え
る。これにより、充電電流と機器の動作電流とを合わせ
て供給することができる範囲が広がり、二次電池３の充
電初期に起こり得る大電流が流れてしまうという不具合
がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池を内蔵し
た小型プリンタ等の携帯性小型機器の充電装置に関し、
特に、小型機器の小型化を図る技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型プリンタのような携帯性小型
機器では、本体内に二次電池を持ち、ＡＣアダプタが接
続されていない時にはこの二次電池からプリンタの動作
電力を供給し、ＡＣアダプタが接続されている時にはこ
のＡＣアダプタからプリンタの動作電力を供給するとと
もに、二次電池の充電容量に応じて充電も行っていた。
この時、ＡＣアダプタからは整流されたＤＣ電圧が供給
されるだけであり、プリンタに動作電力を供給したり、
二次電池を充電するための充電手段を構成する回路はプ
リンタ本体内に内蔵されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本来小
型プリンタは携帯性を要求されており、小型化、軽量化
の要求が強いにもかかわらず、上記のように、ＡＣアダ
プタを使用する場合、すなわち携帯時ではない時にのみ
必要な回路を小型プリンタ本体内に内蔵すると、小型
化、軽量化に逆行してしまうという問題があった。ま
た、ＡＣアダプタ内に充電手段を内蔵する場合、残容量
が少なく（端子電圧が低い）二次電池を充電した時に充
電初期に大電流が流れて機器を破損してしまうことがな
いように、電流制限手段を設ける必要があり、しかも、
電池の寿命を考慮して電流を優先的に電池の充電に振り
分ける必要があり、これら事由によって、プリンタ本体
の動作に必要な電流を供給できなくなるという問題があ
った。

【０００４】この点について、充電器にプリンタ本体が
接続された時の電池電圧と充電電流の時間経過に伴う変
化を示す図４を参照して説明する。図４において、Ａ区
間は電池電圧が所定値よりも低い区間、Ｂ区間は充電に
より電池電圧が所定値になった以降の区間、Ｃ区間は電
池への充電が進んだ区間、○はプリンタ本体の動作が
可、×はプリンタ本体の動作が不可であることを示す。
Ａ区間においては、充電器が充電電流５００ｍＡで電流
制限をかけるとした場合、プリンタ本体内のＤＣ／ＤＣ
コンバータ等でなる電圧変換回路以降のプリンタ本体動
作に電流を消費され、電池に満足な充電電流が流れなく
なると共に、電圧変換回路にも十分な電流が行かずに、
満足な動作ができなくなってしまう。また、プリンタの
動作電流が３００ｍＡであるとした場合、Ｂ区間でも、
電池の充電に必要な電流が２００ｍＡ（５００ｍＡ−３
００ｍＡ）以下になるまで、やはり同じように電池に満
足な充電電流が流れなくなると共に電圧変換回路にも十
分な電流が行かずに、やはり満足な動作をさせることが
できなくなってしまう。Ｃ区間で始めて通常の動作をさ
せることができるようになるといった問題がある。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、二次電池の残容量の如何に関わ
らず、二次電池への充電電流と機器本体の動作電流とを
同時に供給し得る範囲が広くなり、しかも、機器本体の
小型化、軽量化を図ることができる携帯性小型機器の充
電装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は、携帯可能な小型機器本体と
は別体構成でなる充電装置であって、小型機器本体の電
源状態を検出するための電源電圧検出手段と、定電圧を
出力する定電圧出力手段と、定電圧出力手段を電源とし
て小型機器本体が動作するため、及び／又は小型機器本
体内蔵の二次電池を充電するための出力電流を制限する
出力電流制限手段と、電源電圧検出手段により検出され
た小型機器本体の電源状態に応じて出力電流制限手段の
制限電流を切り替える切替手段とを備えたものである。

【０００７】上記構成においては、電源電圧検出手段に
より小型機器本体の電源状態、つまり小型機器が動作中
であるか否かが検出され、その電源状態に応じて切替手
段が動作して、出力電流制限手段による小型機器本体が
動作するため、及び／又は二次電池を充電するための出
力電流の制限を切り替える。このため、二次電池を充電
するための電流と小型機器本体が動作するための電流を
合わせて供給することができる範囲が広がり、二次電池
の充電初期に起こり得る大電流が流れてしまうという不
具合がなくなる。

【０００８】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
の携帯性小型機器の充電装置において、切替手段が、二
次電池を充電するために最適の制限すべき第１の電流値
と、この第１の電流値に小型機器本体が通常使用する平
均電流値を加算した第２の電流値との間を切り替えるも
のである。この構成においては、残容量が少なく端子電
圧が低くなった二次電池の充電初期では、充電するため
に最適の制限すべき第１の電流値（定電流）に電流制限
され、ある程度の充電が行われて端子電圧が規定の電圧
値になった時点で、第１の電流値に小型機器本体が通常
使用する平均電流値を加算した第２の電流値に電流制限
を切り替え、充電電流と共に機器の動作電流を供給す
る。

【０００９】また、請求項３の発明は、請求項１又は請
求項２に記載の携帯性小型機器の充電装置において、二
次電池が、リチウムイオン電池であるものである。ま
た、請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれ
かに記載の携帯性小型機器の充電装置において、定電流
定電圧充電方式を採用したものである。また、請求項５
の発明は、請求項１に記載の携帯性小型機器の充電装置
において、出力電流制限手段は、切替手段が制限電流値
の大きな方へ切り替えている時に、規定の制限電流値で
電流を制限すると、規定の電圧値を下回ってしまう場合
に、その出力を遮断するものである。この構成において
は、二次電池の残容量がなくなって端子電圧が大きく低
下しているような場合に、無駄な充電動作を行わなくて
済む。

【００１０】また、請求項６の発明は、請求項１乃至請
求項５のいずれかに記載の携帯性小型機器の充電装置に
おいて、小型機器が、記録媒体上を走査することによっ
て記録媒体上に印字を行う小型プリンタであるものであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態に係
る手動型の小型プリンタ（携帯性小型機器）の充電装置
について図面を参照して説明する。図１は小型プリンタ
本体とその充電装置（ＡＣアダプタと充電器）の外観図
である。小型プリンタ本体１は、ユーザによってプリン
タ使用時にＯＮ操作される電源スイッチ２を有し、内蔵
の二次電池３（リチウムイオン電池、ニッケル電池等）
を電源として携帯用としても使用可能なものである。小
型プリンタ本体１は、二次電池の充電及びプリンタ動作
の必要に応じて、電源線４を介して充電装置を構成する
充電器５に接続され、さらに充電器５はＡＣ電源に接続
されるＡＣアダプタ６に接続される。

【００１２】図２は小型プリンタ本体とその充電装置の
回路構成を示すブロック図である。ＡＣアダプタ６は、
交流電源（ＡＣ）に接続されるＡＣコンセント７、トラ
ンス等でなる電圧変換回路８、及び整流回路９を含む。
充電器５は、定電流定電圧充電方式を採用したもので、
ＡＣアダプタ６にＡＣケーブルにより接続され、レギュ
レータ回路１０（定電圧出力手段）、電流制限回路１１
（出力電流制御手段）、小型プリンタ本体１の電源状態
を検出するコンパレータ等でなる電圧検出回路１２、及
び制限電流切替回路１３（切替手段）を含む。この充電
器５においては、レギュレータ回路１０を経て４．１Ｖ
の定電圧に制御され、電流制限回路１１を経て小型プリ
ンタ本体１に電源線４のライン４ａにより電源を供給す
る。小型プリンタ本体１は、電源線４のライン４ａから
供給された電源をプリンタ動作電源とするため、及び／
又は二次電池３の充電のために切り替える切替回路１
５、ＤＣ／ＤＣコンバータ等でなる電圧変換回路１６
（以下、ＤＣ／ＤＣコンバータという）、プリンタ動作
を制御する制御回路１７、印字ヘッド２０を駆動するド
ライブ回路１８、液晶表示装置１９、及び印字ヘッド２
０を含む。ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は電源スイッチ２
がＯＮされることで動作し、その出力はプリンタの動作
電源となり、その電圧は電源電圧検出用のライン４ｂ
（電源線４と併設される）を経て充電器５の電圧検出回
路１２（電源電圧検出手段）に伝えられる。図３は、切
替回路１５の具体回路図であり、３つのダイオードＡ，
Ｂ，Ｃから成る。

【００１３】上記構成でなる小型プリンタ本体とその充
電装置の動作を次に説明する。小型プリンタ本体１に充
電器５が接続されている時、充電器５から電源線４のラ
イン４ａを経て供給された電源は、切替回路１５の逆流
防止ダイオードＡを経てＤＣ／ＤＣコンバータ１６に、
また、逆流防止ダイオードＢを経て二次電池３に供給さ
れ、更に、二次電池３からの電力は逆流防止ダイオード
Ｃを経てＤＣ／ＤＣコンバータ１６に供給される。ＤＣ
／ＤＣコンバータ１６は電源スイッチ２に接続されてお
り、この電源スイッチ２がＯＮの時、充電器５が接続さ
れている時には、逆流防止ダイオードＡ、もしくは逆流
防止ダイオードＢ及びＣを経てＤＣ／ＤＣコンバータ１
６に電源線４のライン４ａからの電圧４．１Ｖが入力さ
れる。また、充電器５が接続されていない時には、ＤＣ
／ＤＣコンバータ１６は二次電池３の出力２．９Ｖ〜
４．ｌＶを回路電源電圧５Ｖ及び印宇ヘッド駆動電圧２
４Ｖに変換し、それぞれ制御回路１７及びドライブ回路
１８に供給する。

【００１４】いま、二次電池３の電圧が低下し、例えば
３Ｖになっている時に、ＡＣに接続された充電器５が小
型プリンタ本体１に接続された場合を考えてみる。もし
も小型プリンタ本体１の電源スイッチ２がＯＮされてい
なかったならば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６は出力電圧
を０Ｖにしているので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６には
電流は流れずに、全ての電流は二次電池３の充電に使用
される。充電器５内の電圧検出回路１２（コンパレー
タ）は、小型プリンタ本体１の電源電圧が０Ｖであるた
め、電源電圧検出用のライン４ｂを介して電圧を検出
し、それにより制限電流切替回路１３は電流制限回路１
１を充電専用モードに切り替えて、電流制限回略１１が
制限すべき最大電流をリチウムイオン二次電池３の最適
充電電流に設定する。通常、リチウムイオン二次電池３
の最適充電電流は１Ｃである。いま、リチウムイオン二
次電池３の容量が５００ｍＡｈであったとすると、制限
されるべき電流は５００ｍＡである。これにより、図４
に示したように、リチウムイオン二次電池３は５００ｍ
Ａの電流によって定電流充電され（Ａ区間）、電流制限
回路１１は５００ｍＡの電流によって電流制限をかける
ので、充電器５の出力電圧は低下するが、電池電圧以下
には下降しない。充電動作を続けることによって電池電
圧が４．１Ｖに達すると、電流制限が解除されて定電圧
充電される。

【００１５】次に、小型プリンタ本体１の電源スイッチ
２がＯＮされていたならば、電圧検出回路１２は電源電
圧検出用のライン４ｂを介してＤＣ／ＤＣコンバータ１
６の出力電圧が５Ｖであることを検出し、制限電流切替
回路１３を充電・動作併用モードに切り替える。いま、
この小型プリンタ本体１の消費電力は、ＤＣ／ＤＣコン
バータ６への入力電流が約３００ｍＡであったとする
と、充電に必要な電流値は５００ｍＡであるので、制限
すべき電流値は８００ｍＡとなる。電流制限回路１１は
８００ｍＡで電流制限をかけるので、充電器５の出力電
圧は低下するが、電池電圧以下には下降しない。充電器
５の出力電流８００ｍＡの内、平均的に３００ｍＡがＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ１６へ流れ、残りの５００ｍＡが電
池を充電するのに使用される。このとき、ＤＣ／ＤＣコ
ンバータ１６の入力電圧範囲を電池の最低電圧に設定し
ておけば、電池への充電動作によって電池の最低電圧ま
で電圧が下がっても装置の動作を行えるので、これによ
って二次電池を最適な充電電流で充電している状態で
も、満足な動作を保証できる電流をＤＣ／ＤＣコンバー
タ１６へ供給することができる（Ａ区間）。

【００１６】電池が充電され、電圧が上昇して４．１Ｖ
に達すると、電流制限が解除されて定電圧充電されると
共に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１６にも通常の４．１Ｖの
電圧が供給されるようになる（Ｂ区間）。このとき、電
池の充電電流は５００ｍＡよりは下がるが、２００ｍＡ
以上であったならば、５００ｍＡで電流制限をかけてし
まったならば、小型プリンタ本体１の動作に十分な電流
をＤＣ／ＤＣコンバータ１６に供給できなくなってしま
うが、制限電流値が８００ｍＡであるので、問題なく機
器の動作を行うことができる。

【００１７】なお、本発明は上記実施の形態の構成に限
られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形
態では、携帯性小型機器として小型プリンタを示した
が、電池への充電を行いながら機器動作をも行いたいよ
うな各種の機器に適用可能である。また、上記実施の形
態においては二次電池としてリチウムイオン電池を取り
上げたが、Ｎｉ系電池であっても構わない。また、充電
方式として、定電流電圧充電方式を取り上げたが、定電
流パルス充電方式を採用しても良い。更に、切替回路
は、能動的な切替回路を小型・安価に形成できるならば
それでも良い。

【００１８】

【発明の効果】以上のように請求項１に記載の発明に係
る携帯性小型機器の充電装置によれば、小型機器本体が
動作中であるか否かを電源状態により検出し、その電源
状態に応じて充電器の出力電流を切り替えるようにして
いるので、二次電池を充電するために必要な電流と小型
機器本体が動作するために必要な電流とを合わせて供給
することができる範囲が広がり、しかも、二次電池の充
電初期に起こり得る大電流が流れてしまうという不具合
を発生させることもなく、短時間で最適な充電を行うこ
とができる。また、小型機器とは別体の充電装置に出力
電流切り替えのための回路構成を備えたので、機器本体
の小型化、軽量化を図ることができる。

【００１９】また、請求項２に記載の発明に係る携帯性
小型機器の充電装置によれば、二次電池の残容量に応じ
て充電初期では最適の充電電流に電流制限され、充電が
進んだ時点では上記充電電流に小型機器本体の動作電流
を加算した電流に電流制限が切り替えられるので、適切
に充電電流と共に機器の動作電流を供給することができ
る。

【００２０】また、請求項３，４に記載の発明に係る携
帯性小型機器の充電装置によれば、定電流定電圧充電方
式によりリチウムイオン二次電池を最適充電することが
できる。

【００２１】また、請求項５に記載の発明に係る携帯性
小型機器の充電装置によれば、二次電池の残容量が再充
電不可能な状態になっているような場合に、無駄な充電
動作を行わなくて済む。

【００２２】また、請求項６に記載の発明に係る携帯性
小型機器の充電装置によれば、二次電池へ充電しつつ、
印字動作を行うことが可能な範囲が広がり、使い勝手の
良い小型のプリンタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る手動型の小型プリ
ンタ本体とその充電装置の外観図である。

【図２】小型プリンタ本体とその充電装置の回路構成を
示すブロック図である。

【図３】充電装置における切替回路の具体回路図であ
る。

【図４】プリンタ本体が充電装置に接続された時の電池
電圧と充電電流の時間経過に伴う変化を示す図である。

【符号の説明】 １ 小型プリンタ本体（小型機器本体） ３ 二次電池 ４ｂ 電源電圧検出用のライン（電源電圧検出手段） ５ 充電器 ６ ＡＣアダプタ １０ レギュレータ回路（定電圧出力手段） １１ 電流制限回路（出力電流制御手段） １２ 電圧検出回路 １３ 制限電流切替回路（切替手段）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 携帯可能な小型機器本体とは別体構成で
   なる充電装置であって、 小型機器本体の電源状態を検出するための電源電圧検出
   手段と、 定電圧を出力する定電圧出力手段と、 この定電圧出力手段を電源として小型機器本体が動作す
   るため、及び／又は該小型機器本体内蔵の二次電池を充
   電するための出力電流を制限する出力電流制限手段と、 前記電源電圧検出手段により検出された小型機器本体の
   電源状態に応じて前記出力電流制限手段の制限電流を切
   り替える切替手段とを備えたことを特徴とする携帯性小
   型機器の充電装置。
2. 【請求項２】 前記切替手段は、二次電池を充電するた
   めに最適の制限すべき第１の電流値と、この第１の電流
   値に小型機器本体が通常使用する平均電流値を加算した
   第２の電流値との間を切り替えることを特徴とする請求
   項１に記載の携帯性小型機器の充電装置。
3. 【請求項３】 二次電池は、リチウムイオン電池である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の携帯性
   小型機器の充電装置。
4. 【請求項４】 定電流定電圧充電方式を採用したことを
   特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載
   の携帯性小型機器の充電装置。
5. 【請求項５】 前記出力電流制限手段は、前記切替手段
   が制限電流値の大きな方へ切り替えている時に、規定の
   制限電流値で電流を制限すると、規定の電圧値を下回っ
   てしまう場合に、その出力を遮断することを特徴とする
   請求項１に記載の携帯性小型機器の充電装置。
6. 【請求項６】 前記小型機器は、記録媒体上を走査する
   ことによって該記録媒体上に印字を行う小型プリンタで
   あることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか
   １つに記載の携帯性小型機器の充電装置。