JP2003241870A

JP2003241870A - Ｕｓｂデバイス

Info

Publication number: JP2003241870A
Application number: JP2002043394A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Kadota; 政敏門田
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2003-08-29
Anticipated expiration: 2022-02-20
Also published as: JP4254108B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＵＳＢにおける差動信号によるデータ伝送の
際、差動信号の交差電圧が許容範囲を下回らないように
して、データ転送エラーの発生を防ぐ。【解決手段】ＵＳＢデバイスとしてのプリンタ１で
は、Ｄ＋及びＤ−の各データライン６３，６４の交差電
圧をプルアップ制御装置１０が検出して、その交差電圧
に応じたプルアップコントロール信号Ｖcon を出力す
る。また、Ｄ＋ライン６３に接続されたプルアップ抵抗
Ｒpu１は、そのプルアップコントロール信号Ｖcon に従
って抵抗値が変化するよう構成されたものである。プル
アップ制御装置１０は、交差電圧の検出毎に、交差電圧
を所定の基準電圧に一致させるためのプルアップコント
ロール信号Ｖcon を出力し、プルアップ抵抗Ｒpu１の抵
抗値を変化させる。これにより、Ｄ＋ライン６３の電圧
が変化し、交差電圧が常に基準電圧に一致する方向に制
御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＵＳＢ（Universa
l Serial Bus）規格に準拠してデータ転送を行うＵＳＢ
デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータ（以下「ＰＣ」
と略す）等のホスト側コンピュータと、プリンタやキー
ボードなどの様々な周辺機器とを接続するためのインタ
ーフェース規格の一つとして、ＵＳＢが知られている。

【０００３】図５に、ＵＳＢデバイスとしてのプリンタ
がＰＣと接続されたシステムの概略構成を示す。図５に
示す如く、プリンタ５１は、ＵＳＢケーブル５３を介し
てＰＣ５２と接続されており、主としてＵＳＢトランシ
ーバ５５，コントローラ５６及びプリンタエンジン５７
とを備えている。

【０００４】ＵＳＢケーブル５３は、詳細には、図６に
示すように、電源ライン６１（ＶBUS ）と、グランドラ
イン６２（ＧＮＤ）と、Ｄ＋及びＤ−の各データライン
（Ｄ＋ライン６３及びＤ−ライン６４）との４本の線を
備えたものであり、Ｄ＋ライン６３とＤ−ライン６４
は、互いにより合わせたツイストペア構成となってい
る。そして、ＵＳＢケーブル５３両端の接続端子（図示
略）がそれぞれ、プリンタ５１が備えるＵＳＢコネクタ
５９とＰＣ５２が備えるＵＳＢコネクタ６０に接続され
る。

【０００５】尚、プリンタ５１のＵＳＢコネクタ５９
は、Ｄ＋ライン６３が接続されるＤ＋端子５９ａと、Ｄ
−ライン６４が接続されるＤ−端子５９ｂを備える他、
図示は省略したものの、電源ライン６１及びグランドラ
イン６２が接続される端子もそれぞれ備えている。ま
た、以下の説明において、「Ｄ＋ライン６３」とは、説
明の便宜上、プリンタ５１におけるＤ＋端子５９ａから
ＵＳＢトランシーバ５５へ至るラインと、ＰＣ５２にお
けるＤ＋端子６０ａからＵＳＢトランシーバ５８へ至る
ラインを含むものとして扱い、同様に「Ｄ−ライン６
４」とは、プリンタ５１におけるＤ−端子５９ｂからＵ
ＳＢトランシーバ５５へ至るラインと、ＰＣ５２におけ
るＤ−端子６０ｂからＵＳＢトランシーバ５８へ至るラ
インを含むものとして扱う。

【０００６】ＵＳＢトランシーバ５５は、その内部に送
信バッファ及び受信バッファを備え、ＰＣ５２からのデ
ータを受信すると共にＰＣ５２へ所定のデータを送信で
きるよう構成されている。ＵＳＢでは、Ｄ＋ライン６３
とＤ−ライン６４の両者間の差動信号にてデータ伝送が
行われる。

【０００７】そのため、ＵＳＢトランシーバ５５内の送
信バッファでは、コントローラ５６からのデータに基づ
き、図７に示すようなＤ＋制御信号及びＤ−制御信号が
生成される。そして、各制御信号に従って実際にＤ＋ラ
イン６３及びＤ−ライン６４の電圧を交互にＬｏｗ（０
Ｖ）又はＨｉｇｈ（３Ｖ）に変化させることにより、Ｐ
Ｃ５２へのデータ伝送が行われる。尚、データパケット
の終端（ＥＯＰ：Endof Packet ）では、各データライ
ン６３，６４をいずれもＬｏｗに落とすようにしてお
り、これもＵＳＢの仕様で定められている。

【０００８】尚、受信側では、完全に０Ｖになったとき
ではなく、所定電圧（例えば０．８Ｖ）より低くなった
ときにＬｏｗと判断される。そのため、図７では、時刻
ｔ２でＥＯＰと判断されることになる。また、ＵＳＢト
ランシーバ５５内の受信バッファは、ＰＣ５２からＵＳ
Ｂケーブル５３を介して送信されてくる差動信号を論理
データに変換してコントローラ５６へ出力する。コント
ローラ５６は、ＵＳＢトランシーバ５５からのデータ内
容を読み取って、データ内容に応じた印字指令をプリン
タエンジン５７へ出力する。プリンタエンジン５７は、
レーザ照射ユニットや現像・転写機構など、印刷用紙へ
印字出力するための各種機構を備えたものであり、コン
トローラ５６からの印字指令に従った印字出力を実行す
る。

【０００９】一方、ＰＣ５２が備えるＵＳＢトランシー
バ５８も、プリンタ５１のＵＳＢトランシーバ５５と同
様に構成されたものであり、図示しない制御装置からの
制御信号に従った差動信号をＵＳＢケーブル５３を介し
てプリンタ５１へ出力すると共に、プリンタ５１から差
動信号にて伝送されてきたデータを論理データに変換し
て制御装置へ渡す。

【００１０】尚、ＰＣ５２のＵＳＢコネクタ６０につい
ても、プリンタ５１のＵＳＢコネクタ５９と同様、Ｄ＋
ライン６３が接続されるＤ＋端子６０ａと、Ｄ−ライン
６４が接続されるＤ−端子６０ｂを備える他、図示は省
略したものの、電源ライン６１及びグランドライン６２
が接続される端子もそれぞれ備えている。

【００１１】また、ＵＳＢでは、データ転送速度が１２
Ｍｂｐｓのフルスピードモードと、データ転送速度が
１．５Ｍｂｐｓのロースピードモードがあり、周辺機器
毎に使い分けている。そして、ホスト側コンピュータ
が、自身に接続されたＵＳＢデバイスがどのモードであ
るかを判別するために、Ｄ＋ライン又はＤ−ラインのい
ずれか一方を、ＵＳＢデバイス側で所定電圧にプルアッ
プするよう仕様が定められている。

【００１２】図５では、プリンタ５１においてＤ＋ライ
ン６３がプルアップ抵抗Ｒｐｕ0 を介して所定電圧
（３．０〜３．６Ｖ）にプルアップされている。なお、
プルアップ抵抗Ｒｐｕ0 は、ＵＳＢの仕様上、１．５ｋ
Ω（±0.5％）とするよう定められており、プルアップ
電源電圧３．０〜３．６Ｖも、ＵＳＢの仕様で定められ
ているものである。また、ホスト側（ＰＣ５２）では、
Ｄ＋ライン６３及びＤ−ライン６４がそれぞれ、プルダ
ウン抵抗Ｒｐｄ（１５ｋΩ）を介して接地されている。
そのため、Ｄ＋ライン６３から各ＵＳＢトランシーバ５
５，５８をみたインピーダンスがいずれも高インピーダ
ンスのとき、Ｄ＋ライン６３の電圧は約３Ｖとなる。

【００１３】従って、プリンタ５１とＰＣ５２とをＵＳ
Ｂケーブル５３を介して接続したとき、ＰＣ５２は、Ｄ
＋ライン６３の電圧が約３Ｖであることを検出すること
により、プリンタ５１がフルスピードモード対応のＵＳ
Ｂデバイスであるものと認識できる。逆に、Ｄ−ライン
６４がプルアップされている場合は、ロースピードモー
ド対応のＵＳＢデバイスということになる。

【００１４】上記のように、プリンタ５１とＰＣ５２と
の間のＵＳＢによるデータ伝送は、Ｄ＋ライン６３とＤ
−ライン６４の差動信号にてなされると共に、両ライン
６３，６４がいずれもＬｏｗのときはＥＯＰとして扱う
ようにされている（図７参照）。また、Ｄ＋ライン６３
又はＤ−ライン６４のいずれか一方（図５ではＤ＋ライ
ン６３）が、プルアップ抵抗Ｒｐｕ0 を介して３．０〜
３．６Ｖのプルアップ電源にプルアップされている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
各データライン６３，６４或いは各ＵＳＢトランシーバ
５５，５８内部のインピーダンスの影響や、ＰＣ５２か
らプリンタ５１へデータ送信する際（或いはその逆）の
各ＵＳＢトランシーバ５５，５８のドライブ能力不足
等、種々の要因により、Ｄ＋ライン６３とＤ−ライン６
４の交差電圧Ｖcr（図７参照；各ライン６３，６４のレ
ベル反転時に両者の電圧が一致（交差）するときの電
圧）が低下し、誤ってＥＯＰと判断されてしまうことが
あった。

【００１６】即ち、本来なら交差電圧Ｖcrは、Ｌｏｗ
（0V）とＨｉｇｈ（3V）の中間の約１．５となるはずな
のだが、上記した各種要因により許容範囲（例えば０．
８Ｖ〜２Ｖ）を下回ってしまうことがある。交差電圧Ｖ
crが許容範囲より低くなるということは、言い換えれ
ば、Ｄ＋ライン６３の電圧及びＤ−ライン６４の電圧が
いずれもＬｏｗとなったわけであり、それ故、ＥＯＰと
誤判断されてしまうのである。

【００１７】図７を例に挙げると、本来なら時刻ｔ２で
共にＬｏｗ（０．８Ｖ以下）となったところがＥＯＰで
あるのだが、もし時刻ｔ１での交差電圧Ｖcrが許容範囲
より低くなってしまうと、その時点でＥＯＰであると誤
認され、データを完全に受信しないままそのパケットに
ついては受信完了したものと扱われてしまうのである。

【００１８】そうなると、そのパケットについてエラー
チェックが実行されたとき、転送エラーと判断され、リ
トライ（送信元へのデータ再送要求）が行われる。その
ため、交差電圧Ｖcrの低下により転送エラーが頻発する
ほど、データ転送速度も低下していく。

【００１９】また、ごく稀ではあるが、例えばチェック
サム方式によるエラー検知で、データ合計とチェックサ
ムとが偶然一致して、転送エラーであるにもかかわらず
エラーが検知されないなど、エラー検知をすり抜けて正
常データとして扱われ、結果としてデータ化けが起こっ
てしまうこともある。そのため、例えば図５のプリンタ
５１にてそのようなデータ化けが起こると、印字に失敗
してしまう。

【００２０】尚、交差電圧Ｖcrが、上記とは逆に許容範
囲を超えてしまうことも考えられるのだが、各ライン６
３，６４が共にＨｉｇｈになってもそのことが直接何ら
かのデータを意味するわけではないため、実際上ほとん
ど問題にならない。各ライン６３，６４が共にＬｏｗの
ときがＥＯＰと規定されているが故に、交差電圧Ｖcrが
許容範囲を下回ると上記問題が生じるのである。そのた
め、交差電圧Ｖcrの許容範囲は実際上は０．８Ｖ（Ｌｏ
ｗ判定の上限値）以上の範囲であるということもでき
る。

【００２１】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、ＵＳＢにおける差動信号によるデータ伝送の際、差
動信号の交差電圧が許容範囲を下回らないようにするこ
とにより、データ転送エラーやデータ化けの発生を防止
することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記課題
を解決するためになされた請求項１記載のＵＳＢデバイ
スは、２つのデータ入出力端子のいずれか一方がプルア
ップ抵抗を介してプルアップ電源に接続され、該各デー
タ入出力端子間の差動信号によって外部のホストコンピ
ュータとデータ通信を行うように構成されたものであっ
て、交差電圧検出手段が、各データ入出力端子の電圧が
一致したときの交差電圧を検出し、回路定数変化手段
が、その検出された交差電圧が予め設定された交差電圧
許容範囲内となるように当該ＵＳＢデバイス内の回路定
数を変化させる。

【００２３】交差電圧許容範囲は、例えば従来技術の欄
で説明した許容範囲（図７の例では０．８Ｖ以上の範
囲、或いは０．８Ｖ〜２Ｖの範囲）のように少なくとも
ＥＯＰと判断される電圧範囲より高い範囲に設定するな
ど、交差電圧値に起因する問題が生じることのない範囲
内で適宜設定すればいい。

【００２４】そして、実際に検出した交差電圧が、交差
電圧許容範囲を外れていた場合は、ＵＳＢデバイス内の
回路定数を変化させることによって、交差電圧許容範囲
内に収まるようにするのである。そのため、ホストコン
ピュータとのデータ通信において、エラー発生頻度を抑
え、データ転送速度の低下を防ぐことができる。また、
エラー発生頻度が抑制されることで、エラー検知すり抜
けによるデータ化けの発生も抑制できる。

【００２５】ここで、回路定数変化手段によって、交差
電圧が具体的に交差電圧許容範囲内におけるどの程度の
値になるようにするかは、適宜決めることができる。し
かし、ただ単に、交差電圧許容範囲内にありさえすれば
どの値でもよくて、交差電圧許容範囲を外れたときにだ
け、回路定数を変化させて交差電圧が許容範囲内になる
ようにする、というように、いわば「異常が生じた後に
その対策を施す」というのでは、エラー発生を十分に抑
制することはできない。

【００２６】そこで、回路定数変化手段は、より好まし
くは、例えば請求項２に記載したように、交差電圧検出
手段にて検出された交差電圧と交差電圧許容範囲内にお
ける所定の基準電圧とを比較し、該比較結果に基づい
て、交差電圧が基準電圧と一致するように回路定数を変
化させるようにするとよい。

【００２７】所定の基準電圧は、交差電圧許容範囲内に
おける任意の値に設定することができるが、例えば各デ
ータ入力端子の電圧振幅の略中間値（図７の例では約
１．５Ｖ、つまり正常時の交差電圧値）、換言すれば、
交差電圧許容範囲の上限値或いは下限値からなるべく離
れた値に設定するのが望ましい。

【００２８】つまり、請求項２記載の発明では、交差電
圧がただ単にその許容範囲内にあればそれでいい（許容
範囲を外れたら回路定数を変化させる）というのではな
く、許容範囲内であってもさらにその中の基準電圧に一
致するように回路定数を変化させるのである。そのた
め、エラー発生をより確実に防ぐことができる。

【００２９】また、回路定数変化手段が変化させる回路
定数としては、その回路定数を変化させることによって
交差電圧が変化するものであれば何でもよいのだが、例
えば請求項３記載したように、プルアップ抵抗の抵抗値
を変化させるようにするとよい。この場合、具体的に
は、交差電圧検出手段にて検出された交差電圧が上記基
準電圧より低いときはプルアップ抵抗の抵抗値を減少さ
せ、交差電圧が基準電圧より高いときは同抵抗値を増加
させる。

【００３０】即ち、プルアップ抵抗値が減少すれば、プ
ルアップ抵抗での電圧降下も減少するため、プルアップ
抵抗が接続されたデータ入出力端子の電圧はよりプルア
ップ電源電圧に近い値に上昇する。一方、プルアップ抵
抗値が増加すれば、プルアップ抵抗での電圧降下も増加
するため、その分、プルアップ抵抗が接続されたデータ
入出力端子の電圧は減少する。

【００３１】このように、プルアップ抵抗の抵抗値を変
化させることによって、プルアップ抵抗が接続されたい
ずれか一方のデータ入出力端子の電圧が変化するため、
結果として交差電圧を変化させることができるのであ
る。ところで、上記説明した請求項１〜３記載の発明で
は、交差電圧がその許容範囲内になるようにするための
具体的手法として、ＵＳＢデバイス内の回路定数を変化
させるようにしたが、回路定数を変化させることに限ら
ず、例えば請求項４に記載したように、プルアップ電源
の電圧を変化させるようにしてもよい。

【００３２】その場合、具体的には、例えば請求項５に
記載のように、プルアップ電源変化手段が、交差電圧検
出手段にて検出された交差電圧と所定の基準電圧とを比
較し、交差電圧が基準電圧より低いときはプルアップ電
源の電圧を増加させ、交差電圧が基準電圧より高いとき
はプルアップ電源の電圧を減少させるようにすればい
い。

【００３３】つまり、プルアップ電源電圧を変化させる
ということは、プルアップ抵抗が接続されたデータ入出
力端子の電圧が変化するということであり、延いては交
差電圧が変化することにつながる。そのため、このよう
にプルアップ電源電圧を変化させる方法によっても、回
路定数を変化させる方法と同様の効果が得られる。

【００３４】そして、交差電圧検出手段による交差電圧
の具体的検出方法としては、種々の方法が考えられる
が、例えば請求項６に記載のように、差動電圧検出手段
にて検出した各データ入出力端子の電位差が略０のとき
の、いずれか一方のデータ入出力端子の電圧を、データ
線電圧検出手段が交差電圧として検出するようにすると
よい。

【００３５】各データ入出力端子の電位差が略０という
ことは、即ち、各データ入出力端子の電圧が一致したと
いうことであって、そのことをもって、その電圧を交差
電圧として検出できるのである。但し、各データ入出力
端子の電位差が略０となったからといって、そのときの
電圧が必ずしも交差電圧であるとは限らない。なぜな
ら、各データ入出力端子がいずれもＬｏｗとなったとき
にＥＯＰと判断される（図７参照）ことは既に述べた通
りだが、このＥＯＰの場合も、各データ入出力端子の電
位差が略０であるからである。そのため、ＥＯＰのよう
に各データ入出力端子がいずれもＬｏｗとなる場合につ
いても交差電圧として扱うと、異常でないにも関わらず
回路定数あるいはプルアップ電源電圧が変化してしまう
という誤動作を招くことになる。

【００３６】そこで、このような事態が生じるのを防ぐ
ために、例えば請求項７に記載したように、Ｌレベル判
断手段が、各データ入出力端子の電圧がいずれも、予め
設定された所定のＬレベル基準値より低いか否かを判断
して、各データ入出力端子の電圧がいずれもＬレベル基
準値より低いと判断されている間は、検出停止手段が、
交差電圧検出手段による交差電圧の検出を停止させるよ
うにするとよい。

【００３７】このようにすれば、ＥＯＰの状態を交差電
圧として検出してしまうといった誤検出を防ぐことがで
き、交差電圧検出手段による検出をより確実に行うこと
ができる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を図面に基づいて説明する。［第１実施形態］図１は、本実施形態の、ＵＳＢデバイ
スとしてのプリンタがＰＣと接続されたシステムの概略
構成を示すブロック図である。図１のシステムにおい
て、ホストコンピュータとしてのＰＣ５２及びＵＳＢケ
ーブル５３はいずれも、図５で説明した従来のシステム
と全く同様であるため、これらについては図５と同じ符
号を付し、その説明を省略する。

【００３９】また、プリンタ１において、ＵＳＢコネク
タ５９（データ入出力端子としてのＤ＋端子５９ａ及び
Ｄ−端子５９ｂを備える）、ＵＳＢトランシーバ５５、
コントローラ５６及びプリンタエンジン５７について
は、いずれも図５で説明したプリンタ５１と全く同様の
ものであるため、これらについても図５と同じ符号を付
し、その説明を省略する。

【００４０】そして、本実施形態のプリンタ１が従来の
プリンタ５１と異なるのは、Ｄ＋ライン６３及びＤ−ラ
イン６４の各電圧値に基づいて所定の機能を実行するプ
ルアップ制御装置１０が設けられていることと、Ｄ＋ラ
イン６３に接続されたプルアップ抵抗Ｒpu１が、プルア
ップ制御装置１０から出力されるプルアップコントロー
ル信号Ｖcon に基づいて抵抗値が変化するよう構成され
たものであることである。

【００４１】尚、プルアップ抵抗Ｒpu１に印加されてい
るプルアップ電源も、図５と同様、定電圧３．０〜３．
６Ｖである。また、本実施形態においても、プリンタ１
とＰＣ５２との間のデータ送受信は、図７に示したよう
にＤ＋ライン６３とＤ−ライン６４との差動信号により
行われる。

【００４２】以下、図２に基づいて、プルアップ抵抗Ｒ
pu１及びプルアップ制御装置１０の内部構成について説
明する。図２（ａ）は、プルアップ抵抗Ｒpu１の概略構
成をを表し、図２（ｂ）は、プルアップ制御装置１０の
概略構成を表している。図２（ａ）に示す如く、本実施
形態のプルアップ抵抗Ｒpu１は、抵抗Ｒ０と、ベースに
プルアップ制御装置１０からのプルアップコントロール
信号Ｖcon が入力され、コレクタがプルアップ電源
（３．０〜３．６Ｖ）に接続され、エミッタが抵抗Ｒ０
に接続されたＮＰＮ型のトランジスタＴＲとから構成さ
れるものである。そして、このプルアップ抵抗Ｒpu１の
抵抗値（以下単に「プルアップ抵抗値」という）ｒpu
は、トランジスタＴＲのエミッタ−コレクタ間抵抗値ｒ
ceと抵抗Ｒ０の抵抗値ｒ0とを合計したものとなる。

【００４３】そして、後述するように、プルアップ制御
装置１０からは、交差電圧Ｖcrが所定の基準電圧（本実
施形態では１．５Ｖ）のときに、５Ｖのプルアップコン
トロール信号Ｖcon が出力されるよう構成されており、
その場合に、プルアップ抵抗値ｒpu（＝ｒce＋ｒ0 ）が
ＵＳＢ規定の１．５ｋΩとなる。そのため、本実施形態
では、プルアップコントロール信号Ｖcon を適宜変化さ
せることにより、プルアップ抵抗値ｒpuを変化させるよ
うにしている。尚、本実施形態でも、交差電圧Ｖcrの許
容範囲が０．８〜２Ｖと設定されており、交差電圧Ｖcr
がこの許容範囲を下回ると、各データライン６３，６４
が共にＬｏｗと判断されてＥＯＰが誤検出される。

【００４４】次に、本実施形態のプルアップ制御装置１
０について、図２（ｂ）及び図３に基づいて説明する。
図３は、プルアップ制御装置１０内部における各部位の
出力値の変化及びそれに応じてプルアップ抵抗値ｒpuが
変化することを説明するための説明図である。

【００４５】図２（ｂ）に示す如く、本実施形態のプル
アップ制御装置１０では、Ｄ＋ライン６３とＤ−ライン
６４の差電圧が第１差動増幅回路１１にて増幅・出力
（差動出力）される。この第１差動増幅回路１１は、５
Ｖ飽和型の差動増幅回路であり、両ライン６３，６４間
に僅かでも電位差が生じると、差動出力が５Ｖ又は−５
Ｖに飽和する。より具体的には、図３に示すように、Ｄ
＋ライン６３の電圧がＤ−ライン６４の電圧より高いと
きは５Ｖの差動出力、逆にＤ−ライン６４の電圧がＤ＋
ライン６３の電圧より高くなると−５Ｖの差動出力とな
る。

【００４６】そして、その差動出力が５Ｖから−５Ｖに
変化（或いはその逆に変化）するタイミングを、エッジ
検出回路１２が差動ゼロタイミングＡとして検出する。
この検出は、Ｄ＋及びＤ−の両ライン６３，６４の電圧
が一致して差動出力が０となるタイミングを検出するた
めのものであり、差動出力のエッジ変化を検出すること
により行われる。

【００４７】尚、このエッジ検出回路１２は、本来、Ｄ
＋ライン６３とＤ−ライン６４の交差電圧Ｖcrのタイミ
ング（各ライン６３，６４の電圧が電圧反転時に交差す
るタイミング）を検出するためのものであるが、差動出
力のエッジを検出するという構成上、図３に示すよう
に、両ライン６３，６４が共に０Ｖとなったときも差動
ゼロタイミングＡとして検出される。また、両ライン６
３，６４が共に０Ｖである間に、ノイズ等の影響により
両ライン６３，６４間に電位差が生じると、エッジ検出
回路１２ではそのタイミングも差動ゼロタイミングＡと
して検出されてしまう。

【００４８】そこで、本実施形態では、Ｄ＋ライン６３
及びＤ−ライン６４が共に０Ｖとなるタイミング・期間
をマスク信号Ｂとして検出し、マスク回路１３が、この
マスク信号Ｂに基づいて、エッジ検出回路１２からの差
動ゼロタイミングＡのうち本来検出すべき交差電圧Ｖcr
のタイミングのみを、ラッチ信号Ｃとして出力するよう
にしている。

【００４９】マスク信号Ｂを生成するための具体的構成
は以下の通りである。即ち、Ｄ＋ライン６３の電圧がＬ
ｏｗのときにＨｉｇｈレベルの論理出力を行うＬｏｗ検
出回路１４と、同様にＤ−ライン６４の電圧がＬｏｗの
ときにＨｉｇｈレベルの論理出力を行うＬｏｗ検出回路
１５とを備えており、各Ｌｏｗ検出回路１４，１５の出
力がＡＮＤゲート１６に入力される。

【００５０】そのため、各データライン６３，６４がい
ずれもＬｏｗとなったときに（図３では時刻ｔ４）、Ａ
ＮＤゲート１６の出力（つまりマスク信号Ｂ）がＨｉｇ
ｈとなってマスク回路１３に入力されることになる。
尚、差動ゼロタイミングＡ、マスク信号Ｂ及びラッチ信
号Ｃの関係を論理演算式で表すと、

【数１】となる。これにより、図３において、エッジ検出回路１
２の出力（差動ゼロタイミングＡ）のうち、時刻ｔ４以
降の出力を除いたものが、ラッチ信号Ｃとしてラッチ１
７へ出力されることになる。

【００５１】尚、各Ｌｏｗ検出回路１４，１５は、例え
ばＴＴＬやＣＭＯＳ等によるインバータにて構成した
り、或いは、コンパレータを用いた構成にするなど、Ｌ
ｏｗ検出できる限り種々の構成を採りうる。また、これ
らＬｏｗ検出回路１４，１５におけるＬｏｗ検出の基準
となる電圧値（本発明のＬレベル基準値に相当）は、例
えば０．５Ｖ以下或いはそれより低い範囲に設定するな
ど、ＵＳＢトランシーバ５５内にてＬｏｗと検出される
電圧の上限値（本例では０．８Ｖ）よりもできる限り低
い値に設定するのが望ましい。

【００５２】そして、ラッチ１７では、Ｄ＋ライン６３
の電圧を、ラッチ信号Ｃのタイミング毎にラッチし、ラ
ッチ電圧（つまり交差電圧Ｖcr）として第２差動増幅回
路１８へ出力する。そのため、図３に示すように、時刻
ｔ１では交差電圧Ｖcrとして１．３Ｖがラッチされ、時
刻ｔ２では交差電圧Ｖcrとして１．６Ｖがラッチされ、
時刻ｔ３では交差電圧Ｖcrとして１．５Ｖがラッチされ
る。

【００５３】つまり、Ｄ＋ライン６３とＤ−ライン６４
の各電圧変化が交差するタイミング毎に、そのときの交
差電圧Ｖcrが第２差動増幅回路１８に入力されるのであ
る。尚、ラッチ１７としては、例えば、任意のタイミン
グにおけるアナログ電圧を保持するための周知のサンプ
ル・アンド・ホールド回路を用いるなど、ラッチ信号Ｃ
のタイミングでＤ＋ライン６３の電圧をラッチ・保持で
きるものであれば何でもよい。

【００５４】第２差動増幅回路１８は、ラッチ１７から
のラッチ電圧（交差電圧Ｖcr）と基準電圧Ｖref との差
（本実施形態では、Ｖref −Ｖcr）を増幅して出力する
ものである。この第２差動増幅回路１８は、第１差動増
幅回路１１のような飽和型のものではなく、所定の増幅
度にて両者の差に比例した電圧を出力するよう構成され
たものである。そして、基準電圧Ｖref は、本実施形態
では、各データライン６３，６４の電圧振幅の中間値で
ある１．５Ｖとしている。

【００５５】そのため、第２差動増幅回路１８からの具
体的出力例としては、図３に示す如く、交差電圧Ｖcr＝
１．３Ｖがラッチされた時刻ｔ１以降はＶａ（ただしＶ
ａ＞０）、交差電圧Ｖcr＝１．６Ｖがラッチされた時刻
ｔ２以降はＶｂ（ただしＶｂ＜０）、交差電圧Ｖcr＝
１．５Ｖがラッチされた時刻ｔ３以降は０となる。

【００５６】そして、第２差動増幅回路１８からの出力
は積分器１９にて積分され、その積分値が加算回路２０
へ入力される。積分器１９からの具体的出力例は、図３
に示す通りである。加算回路２０では、積分器１９の出
力と定電圧５Ｖとの加算が行われ、その加算結果が、プ
ルアップコントロール信号Ｖcon としてプルアップ抵抗
Ｒpu１へ出力される。

【００５７】そのため、積分器１９の出力が０のときは
定電圧５Ｖがそのままプルアップコントロール信号Ｖco
n として出力され、プルアップ抵抗値ｒpuはＵＳＢ規定
の１．５ｋΩとなるのだが、積分器１９から何らかの電
圧出力がなされると、その出力値に応じてプルアップコ
ントロール信号Ｖcon も変化することになり、プルアッ
プ抵抗値ｒpuが１．５ｋΩから増・減することになる。

【００５８】図３の例では、時刻ｔ１でラッチされた交
差電圧Ｖcrが１．３Ｖと、基準電圧Ｖref （１．５Ｖ）
より０．２Ｖ低くて第２差動増幅回路１８からＶａの差
動電圧出力があったたため、それが積分器１９にて積分
され、プルアップコントロール信号Ｖcon も５Ｖより上
昇していく。そのため、トランジスタＴＲのエミッタ−
コレクタ間抵抗値ｒceが減少し、プルアップ抵抗値ｒpu
が１．５ｋΩより低くなる。そのため、Ｄ＋ライン６３
の電圧が上昇し、結果として交差電圧Ｖcrが上昇するこ
とになる。

【００５９】続いて時刻ｔ２になると、基準電圧Ｖref
より０．１Ｖ高い１．６Ｖの交差電圧Ｖcrがラッチさ
れ、第２差動増幅回路１８からＶｂの差動電圧が出力さ
れる。これにより、時刻ｔ２以降、積分器１９の出力は
徐々に減少していき、それに伴ってプルアップコントロ
ール信号Ｖcon も減少していく。そのため、時刻ｔ１〜
ｔ２の間とは逆に、プルアップ抵抗値ｒpuは増加に転じ
てＤ＋ライン６３の電圧が減少していき、結果として交
差電圧Ｖcrも減少することになる。

【００６０】そして、時刻ｔ３になって基準電圧Ｖref
と同じ１．５Ｖがラッチされると、第２差動増幅回路１
８からの差動電圧出力が０となり、積分器１９からの出
力が一定となってプルアップ抵抗値ｒpuも一定となる。
そのため、以後のプルアップ抵抗値ｒpuは、交差電圧Ｖ
crが基準電圧Ｖref と一致したこの時刻ｔ３における抵
抗値に固定されることになる。そして、何らかの要因で
交差電圧Ｖcrが基準電圧Ｖref と一致しなくなった場合
は、再び、上記説明したように基準電圧Ｖrefに一致す
る方向にプルアップ抵抗値ｒpuを変化させる。

【００６１】以上詳述したように、本実施形態のプリン
タ１では、プルアップ制御装置１０が、交差電圧Ｖcrを
検出して基準電圧Ｖref と比較し、交差電圧Ｖcrが基準
電圧Ｖref と一致するようにプルアップコントロール信
号Ｖcon を出力する。そして、このプルアップコントロ
ール信号Ｖcon に基づいてプルアップ抵抗値ｒpuが変化
し、最終的に、交差電圧Ｖcr＝基準電圧Ｖref （１．５
Ｖ）となる抵抗値に収束していく。

【００６２】つまり、交差電圧Ｖcrが常に基準電圧Ｖre
f となるようにプルアップ抵抗値ｒpuをコントロールす
るのである。これにより、交差電圧Ｖcrが許容範囲（本
実施形態では０．８Ｖ〜２Ｖ）を下回って誤ってＥＯＰ
と判断されてしまうことによるデータ転送エラーの発生
をほぼ完全に防ぐことができる。

【００６３】またこれにより、エラー検知をすり抜けて
データ化けするといった事態の発生も抑制できるため、
ＰＣ５２からの印字データに基づく印字出力を確実に行
うことができる。更に、本実施形態では、単にＤ＋ライ
ン６３とＤ−ライン６４の電圧が一致したことのみをも
ってその電圧を交差電圧Ｖcrとするのではなく、マスク
回路１３を設けることによって、例えば両データライン
６３，６４が共に０ＶとなったＥＯＰの状態までを交差
電圧として検出してしまうといった誤検出を防ぎ、真に
検出すべき交差電圧Ｖcrのみを確実に検出できるように
している。

【００６４】尚、本実施形態において、第１差動増幅回
路１１は本発明の差動電圧検出手段に相当し、マスク回
路１３は本発明の検出停止手段に相当する。また、エッ
ジ検出回路１２及びラッチ１７により本発明のデータ線
電圧検出手段が構成され、各Ｌｏｗ検出回路１４，１５
及びＡＮＤゲート１６により本発明のＬレベル判断手段
が構成され、第２差動増幅回路１８，積分器１９及び加
算回路２０により本発明の回路定数変化手段が構成され
る。

【００６５】［第２実施形態］図４に、本実施形態のプ
リンタ４０の概略構成を示す。図４に示す如く、本実施
形態のプリンタ４０は、図示は省略したものの、第１実
施形態と同様、ＰＣ５２とＵＳＢケーブル５３を介して
接続されている。そして、ＵＳＢケーブル５３が接続さ
れるＵＳＢコネクタ５９、ＵＳＢトランシーバ５５、コ
ントローラ５６、プリンタエンジン５７及びプルアップ
制御装置１０については、図１に示した第１実施形態の
プリンタ１と全く同様である。そのため、これら図１と
同じ構成要素には図１と同じ符号を付し、その説明を省
略する。

【００６６】そして、本実施形態が第１実施形態と異な
る点は主として２つあり、一つは、プルアップ抵抗Ｒpu
0 が抵抗値固定の固定抵抗であること、もう一つは、プ
ルアップ電源電圧が定電圧（第１実施形態では３．０〜
３．６Ｖ固定）ではなく変化可能ということである。

【００６７】そのため、プルアップ抵抗Ｒpu0 には、可
変定電圧電源回路４１からの電圧が印加されている。そ
して、この可変定電圧電源回路４１からの出力電圧は、
プルアップ制御装置１０からのプルアップコントロール
信号Ｖcon により制御される。

【００６８】即ち、可変定電圧電源回路４１は、図示し
ない定電圧電源装置からの定電圧５Ｖを、プルアップコ
ントロール信号Ｖcon に従って所定のプルアップ電源電
圧に変換して出力するものであり、プルアップコントロ
ール信号Ｖcon が５Ｖのとき（つまり、積分器１９の出
力が０のとき）にＵＳＢ規格である３．０〜３．６Ｖが
出力されるように構成されている。そして、プルアップ
コントロール信号Ｖcon が５Ｖから変化すると、その変
化に応じてプルアップ電源も変化する。

【００６９】より具体的には、交差電圧Ｖcrが基準電圧
Ｖref より低くなって積分器１９の出力が増加すると、
それに伴ってプルアップコントロール信号Ｖcon （つま
り加算回路２０の出力）も５Ｖから増加していく。これ
を受けて可変定電圧電源回路４１では、プルアップ電源
電圧を上昇させる。一方、交差電圧Ｖcrが基準電圧Ｖre
f より高くなって積分器１９の出力が減少すると、それ
に伴ってプルアップコントロール信号Ｖcon も減少して
いき、これを受けて可変定電圧電源回路４１では、プル
アップ電源電圧を減少させることになる。

【００７０】つまり、第１実施形態ではプルアップ抵抗
値ｒpuを変化させることで交差電圧Ｖcrを変化させるよ
うにしたのに対し、本実施形態では、プルアップ抵抗値
自体は変化させず、プルアップ電源電圧を変化させるこ
とによって、交差電圧Ｖcrを基準電圧Ｖref に一致させ
るのである。そのため、本実施形態のプリンタ１によっ
ても、第１実施形態とほぼ同等の効果を得ることができ
る。尚、本実施形態では、プルアップ制御装置１０内の
第２差動増幅回路、積分器１９、加算回路２０及び可変
定電圧電源回路４１により、本発明のプルアップ電源変
化手段が構成されることになる。

【００７１】尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態
に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に
属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもな
い。例えば、上記第１実施形態では、プルアップ抵抗値
ｒpuを、プルアップコントロール信号Ｖcon に基づいて
リニアに変化させるようにしたが、段階的に変化させる
ようにしてもよく、結果的に交差電圧Ｖcrが基準電圧Ｖ
ref に一致すればよい。また、プルアップ抵抗Ｒpu１に
ついても、上記第１実施形態では、固定抵抗Ｒ０とトラ
ンジスタＴＲとで構成し、トランジスタＴＲのベース入
力を変化させるることによりプルアップ抵抗値ｒpuを変
化させるようにしたが、これに限らず、例えば一般的な
可変抵抗器を直接操作して抵抗値を変化させるような構
成にするなど、プルアップ抵抗値を変化できる限り種々
の構成を採りうる。

【００７２】更に、上記実施形態では、プルアップ制御
装置１０において、ラッチ１７が、Ｄ＋ライン６３の電
圧をラッチするようにしたが、Ｄ−ライン６４の電圧を
ラッチしてもいいことはいうまでもない。更にまた、上
記第１実施形態では、回路定数としてプルアップ抵抗Ｒ
pu１の抵抗値を変化させるようにしたが、これに限ら
ず、例えばＵＳＢトランシーバ５５内部の回路定数を変
化させてもよく、結果として交差電圧Ｖcrを基準電圧Ｖ
refに一致するよう変化させることができる回路定数で
ある限り特に限定されない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１本実施形態の、ＵＳＢデバイス（プリン
タ）がＰＣと接続されたシステムの概略構成を示すブロ
ック図である。

【図２】第１本実施形態のプルアップ抵抗及びプルア
ップ制御装置を説明するための説明図であり、（ａ）は
プルアップ抵抗の概略構成、（ｂ）はプルアップ制御装
置１０の概略構成を、それぞれ表す。

【図３】プルアップ制御装置内部における各部位の出
力値の変化及びそれに応じてプルアップ抵抗値ｒpuが変
化することを説明するための説明図である。

【図４】第２実施形態のプリンタの概略構成を示すブ
ロック図である。

【図５】従来の、ＵＳＢデバイス（プリンタ）がＰＣ
と接続されたシステムの概略構成を示すブロック図であ
る。

【図６】ＵＳＢケーブルの概略構成を示す説明図であ
る。

【図７】データ転送の際のＤ＋ラインとＤ−ラインの
電圧変化を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１，４０，５１…プリンタ、１０…プルアップ制御装
置、１１…第１差動増幅回路、１２…エッジ検出回路、
１３…マスク回路、１４，１５…Ｌｏｗ検出回路、１６
…ＡＮＤゲート、１７…ラッチ、１８…第２差動増幅回
路、１９…積分器、２０…加算回路、４１…可変定電圧
電源回路、５３…ＵＳＢケーブル、５５，５８…ＵＳＢ
トランシーバ、５６…コントローラ、５７…プリンタエ
ンジン、５９，６０…ＵＳＢコネクタ、５９ａ，６０ａ
…Ｄ＋端子、５９ｂ，６０ｂ…Ｄ−端子、６１…電源ラ
イン、６２…グランドライン、６３…Ｄ＋ライン、６４
…Ｄ−ライン、Ｒpu１，Ｒpu0 …プルアップ抵抗、Ｒ０
…抵抗、Ｒｐｄ…プルダウン抵抗、ＴＲ…トランジスタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２つのデータ入出力端子を備えると共に
該各データ入出力端子のいずれか一方がプルアップ抵抗
を介してプルアップ電源に接続され、該各データ入出力
端子間の差動信号によって外部のホストコンピュータと
データ通信を行うように構成されたＵＳＢデバイスにお
いて、前記各データ入出力端子の電圧が一致したときの交差電
圧を検出する交差電圧検出手段と、前記交差電圧が予め設定された交差電圧許容範囲内とな
るよう、当該ＵＳＢデバイス内の回路定数を変化させる
回路定数変化手段と、を備えたことを特徴とするＵＳＢデバイス。
【請求項２】前記回路定数変化手段は、前記交差電圧検出手段にて検出された交差電圧と前記交
差電圧許容範囲内における所定の基準電圧とを比較し、
該比較結果に基づいて、前記交差電圧が前記基準電圧と
一致するように前記回路定数を変化させることを特徴と
する請求項１記載のＵＳＢデバイス。
【請求項３】前記回路定数は前記プルアップ抵抗の抵
抗値であり、前記回路定数変化手段は、前記交差電圧検出手段にて検出された交差電圧が前記基
準電圧より低いときは前記抵抗値を減少させ、該交差電
圧が前記基準電圧より高いときは前記抵抗値を増加させ
ることを特徴とする請求項２記載のＵＳＢデバイス。
【請求項４】２つのデータ入出力端子を備えると共に
該各データ入出力端子のいずれか一方がプルアップ抵抗
を介してプルアップ電源に接続され、該各データ入出力
端子間の差動信号によって外部のホストコンピュータと
データ通信を行うように構成されたＵＳＢデバイスにお
いて、前記各データ入出力端子の電圧が一致したときの交差電
圧を検出する交差電圧検出手段と、前記交差電圧が予め設定された交差電圧許容範囲内とな
るよう、前記プルアップ電源の電圧を変化させるプルア
ップ電源変化手段と、を備えたことを特徴とするＵＳＢデバイス。
【請求項５】前記プルアップ電源変化手段は、前記交差電圧検出手段にて検出された交差電圧と所定の
基準電圧とを比較し、該検出された交差電圧が前記基準
電圧より低いときは前記プルアップ電源の電圧を増加さ
せ、該交差電圧が前記基準電圧より高いときは前記プル
アップ電源の電圧を減少させることを特徴とする請求項
４記載のＵＳＢデバイス。
【請求項６】前記交差電圧検出手段は、前記各データ入出力端子の電位差を検出する差動電圧検
出手段と、該差動電圧検出手段により検出される電位差が略０のと
きの、前記いずれかのデータ入出力端子の電圧を前記交
差電圧として検出するデータ線電圧検出手段と、を備えたことを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載
のＵＳＢデバイス。
【請求項７】前記各データ入出力端子の電圧がいずれ
も、予め設定された所定のＬレベル基準値より低いか否
かを判断するＬレベル判断手段と、前記Ｌレベル判断手段にて前記各データ入出力端子の電
圧がいずれも前記Ｌレベル基準値より低いと判断されて
いる間は、前記交差電圧検出手段による前記交差電圧の
検出を停止させる検出停止手段と、を備えたことを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載
のＵＳＢデバイス。