JP5645158B2 - 集積回路 - Google Patents

Description

本発明は、電力遮断が可能な集積回路に関するものである。

特許文献１には、ロジック回路とメモリが混載されたシステムＬＳＩのリーク電流を低減し、スタンバイ状態の消費電力を低減することを目的した技術が開示されている。このシステムＬＳＩでは、その中のロジック回路の基板電位を制御する電源スイッチを設け、スタンバイ時にスイッチを遮断してリーク電流を低減する。同時に、スイッチが遮断状態になるのと合わせて、ＳＲＡＭ回路では、Ｎチャネル型ＭＩＳトランジスタのしきい値電圧が上昇するように基板バイアスを制御してリーク電流を低減する。

特開２００８−１５９２４６号公報

ＬＳＩに含まれる回路が使用されないときは電源をオフすることによりリーク電流を抑制できるので、消費電力を抑制できる。しかしながら、電源オフ状態からオン状態に復帰する際に、数マイクロ秒程度の比較的長い復帰時間を要し、復帰時間が長くなればなるほど電源オフの時間が短くなる。システムによっては、復帰に数ミリ秒から数百ミリ秒を要する場合もある。また、復帰時間中は回路が使用できないので、システムの性能が低下する。さらに、回路の再充電を急速に行おうとすると、突入電流が増加するのでＬＳＩ内の配線やスイッチの占めるスペースが増大し集積化が阻害される。また、突入電流の増加により電源ノイズが増大するという弊害もある。したがって、電源を遮断することは消費電力の抑制には効果的であるが、実際に電源遮断を有効に活用できるようにデザインされたＬＳＩはそれほど多くない。

本発明の一態様は、印刷機構の制御を行う機構制御ユニットと、印刷機構により出力する画像に関連するデータを外部から受信するインターフェースユニットと、インターフェースユニットを介して受信したデータを解析するユニットと、機構制御ユニットを介して印刷機構による印刷処理を監視するユニットと、監視するユニットが印刷処理の終了を検出することに起因して機構制御ユニットへの電力供給を遮断する電力遮断ユニットとを有する集積回路である。

この集積回路の用途は、印刷機構を備えた装置、たとえば、プリンタ、複合機、ＰＯＳなどである。これらの機器のインターフェースユニットではデータを受信する処理の開始のタイミングは不明確であり、処理が開始されると処理負荷は急速に増大する。一方、機構制御ユニットは印刷機構の制御を行うので処理開始のタイミングは比較的明確であり、処理が開始されると処理負荷はほとんど一定となる。さらに、印刷機構が稼働するのは、インターフェースユニットがデータを受信して、ＣＰＵなどで実現されるデータを解析するユニットなどの処理を行った後である。このため、機構制御ユニットが復帰するタイミングは予想しやすく、復帰までにある程度の時間がある。したがって、機構制御ユニットにおいては、電力供給を遮断した状態であっても、処理開始のタイミングが事前に判明し、復帰にある程度の時間を確保できる。このため、再充電するための時間を確保でき、突入電流の増加も抑制でき、さらに、集積回路において電源回路が占めるスペースも抑制できる。したがって、機構制御ユニットが処理を要しないときに電力供給を遮断しても、集積回路としての機能を損ねたり、集積率を低下させたりすることはほとんどなく、リーク電流を抑制し、待機電力消費を低減できる。

さらに、印刷処理を監視するユニットにより印刷処理の終了を検出することにより、機構制御ユニットが稼働を停止してよいタイミングを判断できる。したがって、集積回路の機能を低下させずに電力供給を遮断し、待機電力の消費を低減できる。監視するユニットは、ＣＰＵにより実現してもよく、機構制御ユニットに付随するハードウェアにより実現してもよい。

電力遮断ユニットは、解析するユニットからの指示またはインターフェースユニットからの割込み信号により機構制御ユニットへの電力供給を再開できる。

さらに、集積回路は、機構制御ユニットを駆動する第１の動作クロックを供給する第１のクロック供給ユニットと、インターフェースユニットを駆動する第２の動作クロックを供給する第２のクロック供給ユニットと、解析するユニットを駆動する第３の動作クロックを供給する第３のクロック供給ユニットと、当該集積回路の電力供給を制御するユニットとを含む。電力供給を制御するユニットは、第１のクロック供給ユニットによる第１の動作クロックを停止する第１のモードと、機構制御ユニットへの電力供給を電力遮断ユニットにより遮断し、第３のクロック供給ユニットによる第３の動作クロックを停止する第２のモードとを含むことが望ましい。

第１のモードでは第１の動作クロックを停止するだけなので、機構制御ユニットの復帰に要する時間は短い。したがって、機構制御ユニットの処理を要せず、第３の動作クロックにより稼働している処理ユニットが処理をしている間の電力消費を抑制できる。また、第３の動作クロックにより稼働している処理ユニットの処理結果により印刷機構を稼働させるときには機構制御ユニットをすぐに復帰でき、集積回路の機能を低下させずに消費電力を低減できる。

第２のモードでは第３の動作クロックを停止するので、第３の動作クロックにより稼働している処理ユニットも動作を停止する。したがって、第３の動作クロックにより稼働する処理ユニットが動作を再開してから機構制御ユニットを復帰させることができる。したがって、機構制御ユニットへの電力を遮断してもよい。

電力供給を制御するユニットは、第３のクロック供給ユニットにより第３の動作クロックの周波数を動的に変更するモードを含んでもいてもよい。解析するユニットなど、第３の動作クロックにより稼働する処理ユニットはタイミングが不明で負荷が不均一な処理を多く取り扱うので、第３の動作クロックの周波数を動的に変更することにより消費電力を低減しやすい。

この集積回路の機構制御ユニットの１つは、複数のドット生成素子を含むヘッドユニットを制御する機能を含むものである。この集積回路と、ヘッドユニットとを有する画像生成装置も本発明に含まれる。

本発明の他の態様の１つは、印刷機構の制御を行う機構制御ユニットと、印刷機構により出力する画像に関連するデータを外部から受信するインターフェースユニットと、インターフェースユニットを介して受信したデータを解析するユニットと、機構制御ユニットを介して印刷機構による印刷処理を監視するユニットと、機構制御ユニットへの電力供給を遮断する電力遮断ユニットとを有する集積回路の制御方法である。この制御方法は、監視するユニットが印刷処理の終了を検出することに起因して電力遮断ユニットにより機構制御ユニットへの電力供給を遮断することを含む。

さらに、この制御方法は、電力遮断ユニットが、解析するユニットからの指示またはインターフェースユニットからの割込み信号により機構制御ユニットへの電力供給を再開することを含むことが望ましい。

集積回路が、機構制御ユニットを駆動する第１の動作クロックを供給する第１のクロック供給ユニットと、インターフェースユニットを駆動する第２の動作クロックを供給する第２のクロック供給ユニットと、解析するユニットを駆動する第３の動作クロックを供給する第３のクロック供給ユニットとを有し、制御方法は以下のステップを含む。
・第１のクロック供給ユニットが第１の動作クロックを停止すること。
・電力遮断ユニットが機構制御ユニットへの電力供給を遮断し、第３のクロック供給ユニットが第３の動作クロックを停止すること。

プリンタの一例の概略構成を示す図。 制御ユニットの概略構成を示すブロック図。 ＬＳＩの制御方法を示すフローチャート。

図１は、本発明の画像生成装置の一例（プリンタ）の概略構成を示している。この画像生成装置（プリンタ）１は、昇華型のサーマルプリンタである。プリンタ１は、プリンタメカ３９と、それを制御する制御ユニット（コントロールユニット、制御装置、コントローラ）２０とを有する。プリンタメカ３９は、ライン状に配置されたｎ個のドット生成用の発熱素子（発熱体、ドット生成素子）１１を有するラインタイプのサーマルヘッド（サーマルプリントヘッド）１０と、記録媒体（用紙）３１を送るためのプラテンローラ３２と、用紙３１に多色印刷するためのマルチ昇華リボン３５と、プラテンローラ３２を駆動するモータ３３と、用紙３１を検出するセンサ３４とを含む。

制御ユニット２０は、パーソナルコンピュータなどのホスト装置９０から、絵、文字などの種々のコンテンツを含む画像を印刷するためのデータ（画像データ）２９を取得してバッファメモリ２８に格納し、その画像データ２９を解析および処理する。さらに、制御ユニット２０は、画像データ２９に基づき印刷データ２７を生成し、サーマルヘッド１０を用いて記録媒体（用紙）３１に印刷を行う。昇華タイプ（熱転写、昇華転写）のプリンタ（画像生成装置）１においては、発熱素子１１の熱エネルギーによりインクリボン（昇華リボン）３５をメディアとして加熱し、リボン３５から放出されたインクにより記録媒体３１にドットを形成（生成）する。サーマルヘッド１０により画像を生成できるメディアの他の例は感熱紙である。メディアが感熱紙であれば、ライン状に並んだ発熱素子１１から供給される熱エネルギーにより、感熱紙の表面に画像を形成するためのドットが形成（生成）される。すなわち、この場合、感熱紙がメディアと記録媒体とを兼ねる。

このプリンタ１の制御ユニット２０は複数のインターフェース（ＩＦ）ユニットを含む。複数のＩＦユニットの１つはＵＤＣ（USB Device Controller ＵＳＢデバイスコントローラ）ユニット６１であり、ホスト９０などと接続するために用いられる。複数のＩＦユニットの他の１つはＥＭＡＣ（E. Media Access Controller、ＬＡＮコントローラ）ユニット６２である。プリンタ１は、ＥＭＡＣユニット６２を介してＬＡＮ９２またはインターネットに接続される。したがって、このプリンタ１はＬＡＮ９２を介して画像データ２９を受信できる。

プリンタ１の制御ユニット２０は、さらに、複数のユーザーインターフェース（ＵＩ）ユニットを含む。複数のＵＩユニットの１つは、ＧＰＩＯ（General Purpose Input Output、汎用ポート）ユニット６３である。ＧＰＩＯユニット６３は、プリンタ１の操作パネル２５に用意されたマニュアル操作用のスイッチからの入力を受け付ける。

図２は、制御ユニット２０の概略構成を示すブロック図である。制御ユニット２０は、ＬＳＩ５０が搭載されたプリント基板２１を含む。ＬＳＩ５０は、プリンタ１を制御するシステムがチップ上に実装された半導体装置（集積回路装置、ＳｏＣ）である。このＬＳＩ５０は、複数のＩＦユニット６１、６２および６３に加え、プリンタメカ(印刷機構)３９に含まれる各種の機構を制御する複数の機構制御ユニットを含む。ＬＳＩ５０に実装されている複数の機構制御ユニットは、サーマルヘッド１０を制御するヘッド制御回路６６、モータ３３を制御するモータ制御回路６７、センサ３４を制御するセンサ制御回路６８を含む。

ＬＳＩ５０は、画像処理が施された画像データ２９からサーマルヘッド１０を制御して印刷する印刷データ２７を生成する印刷データ生成回路６５を含む。印刷データ生成回路６５は、サーマルヘッド１０がラインサーマルヘッドであれば、サーマルヘッド１０に含まれる、ライン状に並べて配置された複数の発熱素子（ドット形成素子）１１によりドットを形成するための２値データ（ドット制御データ）を含む印刷データ２７を生成し、サーマルヘッド１０に送信する。

ＬＳＩ５０は、さらに、バッファメモリ２８を制御するメモリ制御回路５２と、上述したユニットを含む、ＬＳＩ５０に含まれている様々な機能／処理ユニットの制御するＣＰＵ５１と、ＣＰＵ５１と他のユニットとを接続する内部データバス５９とを含む。ＣＰＵ５１に実装される機能の代表的なものは、ＩＦユニット６１および／または６２を介して受信した画像データ２９を解析する機能（解析ユニット）５５と、機構制御ユニット６６〜６８を介してプリンタメカ（印刷機構）３９による印刷処理を監視する機能（監視ユニット）５６と、以下に示す電力供給ユニット７０を制御する機能（電力制御ユニット）５７である。解析ユニット５５および監視ユニット５６はハードウェアで実装することも可能である。したがって、このＬＳＩ５０を備えたプリンタ１においては、ＩＦユニット６１および／または６２により受信した画像データ２９をＣＰＵ５１の制御の下でバッファ２８に格納し、ＣＰＵ５１により実現される画像処理機能を用いて処理し、さらに、画像データ２９を印刷データ２７に変換してプリンタメカ３９を用いて適当な記録媒体に出力できる。

ＬＳＩ５０は、さらに、クロック源２４から供給される基準クロック１００と、外部電源から供給される電力１２０とを、ＬＳＩ５０の上のシステムを構成する各処理ユニットに供給する電力供給ユニット７０を含む。この電力供給ユニット７０は、ＬＳＩ５０の上の複数の処理ユニットを大きく２つのグループ（第１グループ１１１および第２グループ１１２）に分けて電力を供給する。そして、ＣＰＵ５１が電力制御機能５７を用いて電力供給ユニット７０を介してＬＳＩ５０における消費電力を適切に制御する。

第１グループ１１１は、ＩＦからのデータ入力、データ解析、画処理等を含むデータ処理を行うユニットを含む。第２グループ１１２は、プリンタメカ３９、すなわち、ヘッド１０、モータ３３、センサ３４の制御を行うユニットを含む。第１グループ１１１が担当する処理は、開始のタイミングは不明（外部から通知される）で、それほど高いリアルタイム性（開始、終了等のタイミング自体はそれほどシビアではない）は求められない。しかしながら、第１グループ１１１が担当する処理は処理負荷としては高い。

第２グループ１１２が担当する処理は、処理負荷自体はさほどではない。しかしながら、第２グループ１１２が担当する処理は高いリアルタイム性を求められる。特にラインヘッドを持つサーマルプリンタ１ではページの概念が無く、処理の終了タイミングが不明である。このため、１ライン毎の処理を行わざるを得ず、ソフトウェア処理では効率が悪い。これら２つの処理グループの特徴から、後者の処理を行う第２グループ１１２に含まれるユニットをハードウェア化し、前者の処理を行う第１グループ１１１は、高速に処理するための高速ＣＰＵ５１によるソフトウェアで処理している。

そして、ＬＳＩ５０は、ＣＰＵ５１と、ＩＦユニット６１および６２と、プリンタメカの制御回路（機構制御ユニット）６６〜６８とを含むシステムをチップ上に実装する（ＳｏＣ化する）ことで性能の向上を図っている。その一方、ＳｏＣゲート規模が増大し、動作クロックが高速化することにより消費電力が増大する傾向となる。このため、電力供給ユニット７０が電力制御ユニット５７の制御のもと、適切に電力および動作クロックを各ユニットに供給し、ＬＳＩ５０の機能を低下させずに、消費電力を低減するようにしている。

ＬＳＩ５０に含まれる処理／機能ユニットのうち、ＣＰＵ５１、メモリ制御回路５２およびＩＦユニット（ＵＤＣ６１、ＥＭＡＣ６２およびＧＰＩＯ６３）は、第１グループ１１１に含まれる。第１グループ１１１の処理は、リアルタイム性が低く、処理負荷にはばらつきが有り、処理開始タイミングが不明確であり、処理終了タイミングは明確であるという特徴を持つ。このため、電力供給ユニット７０は、第１グループ１１１に含まれる処理ユニットに対して動作クロックのオンオフおよび／または周波数を変更することにより消費電力を低減するようにしている。

すなわち、第１グループ１１１の処理は、処理開始タイミングが不明なため、完全に停止することはできない。しかしながら、比較的リアルタイム性は低く、処理負荷にばらつきがあるため、ばらつきに合わせて回路／ソフトウェア（ＣＰＵ）５１の動作速度を変更することが可能で、それにより消費電力の低減が行える。処理負荷のばらつきは、ＩＦユニットの速度やデータ解析処理、画像処理の内容による。

ＬＳＩ５０に含まれる処理／機能ユニットのうち、メカ制御ユニットであるヘッド制御回路６６、モータ制御回路６７、センサ制御回路６８と、印刷データ生成回路６５とは第２グループ１１２に含まれる。第２グループ１１２の処理は、リアルタイム性が高く、処理負荷が一定であり、処理開始タイミングは明確で、処理終了タイミングは不明確であるという特徴を持つ。このため、電力供給ユニット７０は、第２グループ１１２に含まれる処理ユニットに対し、動作クロックのオンオフと、電力遮断とにより消費電力を低減するようにしている。

すなわち、第２グループ１１２の処理は、処理開始タイミングが明確であるため、動作中と停止中を明確に区別することが可能である。したがって、第２グループ１１２に含まれる処理／機能ユニットは、停止中に動作クロックを完全に停止することに加えて電力を遮断することが可能であり、それによりリーク電流も含めた消費電力の低減が行える。なお、第２グループ１１２の処理が行われている間は、リアルタイム性が高く、処理負荷が一定であり、終了タイミングが不明で残処理量が分からないため、第１グループ１１１に含まれる回路／ソフトウェア（ＣＰＵ５１）の動作速度は一定である必要がある。

電力供給ユニット７０は、動作クロックを制御する機能として、クロック供給回路７１．１および７１．２、静的クロック周波数変更回路７２．１および７２．２、動的クロック周波数変更回路７３．１および７３．２、クロック停止制御回路７４．１〜７４．４とを含む。また、電力を遮断する機能として、電力遮断回路（電力遮断ユニット）７７．１〜７７．３を含む。

クロック供給回路７１．１および７１．２は位相同期回路（ＰＬＬ）７１ａをそれぞれ含む。静的クロック周波数変更回路７２．１および７２．２はＣＰＵ５１が周波数を設定できる周波数設定レジスタ７２ａをそれぞれ含む。クロック供給回路７１．１および静的クロック周波数変更回路７２．１の組み合わせにより、基準クロック（原クロック信号）１００から第１グループ１１１において使用される動作クロック１０１を生成する。また、クロック供給回路７１．２および静的クロック周波数変更回路７２．２の組み合わせにより、原クロック信号１００から第２グループ１１２において使用される動作クロック１０２を生成する。

動的クロック周波数変更回路７３．１および７３．２は、それぞれ、２分周用のカウンタ７３ａと、４分周用のカウンタ７３ｂと、８分周用のカウンタ７３ｃと、セレクタ７３ｄと、セレクタ７３ｄによりクロックを選択するレジスタ７３ｅとを含む。動的クロック周波数変更回路７３．１および７３．２は、それぞれ、レジスタ７３ｅの値をＣＰＵ５１が設定することにより、セレクタ７３ｄにより、動作クロック１０１、動作クロック１０１を２分周して周波数を１／２にした動作クロック１０１ａ、動作クロック１０１を４分周して周波数を１／４にした動作クロック１０１ｂ、動作クロック１０１を８分周して周波数を１／８にした動作クロック１０１ｃのいずれかを選択して出力する。動的クロック周波数変更回路７３．１はＣＰＵ５１およびメモリ制御回路５２を駆動する動作クロック１０５を出力する。動的クロック周波数変更回路７３．１はＩＦユニットであるＵＤＣユニット６１、ＥＭＡＣユニット６２、ＧＰＩＯユニット６３を駆動する動作クロック１０６を出力する。

クロック停止制御回路７４．１〜７４．４は、それぞれ、クロック信号をマスクするゲート回路（ＡＮＤゲート）７４ａと、ゲート回路７４ａをオンオフする制御レジスタ７４ｂと、割込み監視回路７４ｃとを含む。割込み監視回路７４ｃは、ＩＦユニットであるＵＤＣユニット６１、ＥＭＡＣユニット６２および、ＧＰＩＯユニット６３が入力を受信したときに出力する割込み信号φ２を検出し、制御レジスタ７４ｂをリセットする。制御レジスタ７４ｂがリセットされると、ゲート回路７４ａはオープンし、クロック信号が出力される。制御レジスタ７４ｂは、ＣＰＵ５１からの信号φ１によってもセットおよびリセットできる。制御レジスタ７４ｂをＣＰＵ５１が信号φ１によりセットすると、ゲート回路７４ａがクロック信号をマスクし、クロックの出力が停止する。

クロック停止制御回路７４．１〜７４．３は、第１グループ１１１に含まれる処理／機能ユニットへ供給されるクロック信号をオンオフする。具体的には、クロック停止制御回路７４．１は、ＣＰＵ５１およびメモリ制御回路５２を駆動する動作クロック１０５をオンオフする。したがって、クロック停止制御回路７４．１は、解析機能を備えたＣＰＵ５１の動作クロック（第３のクロック）１０５を供給する第３のクロック供給ユニットとして機能する。

クロック停止制御回路７４．２は、ＩＦユニットであるＵＤＣユニット６１、ＥＭＡＣユニット６２およびＧＰＩＯユニット６３のうち、後述するディープスタンバイモードでも信号を受信するユニット、この例では、ＵＤＣユニット６１およびＧＰＩＯユニット６３を駆動する動作クロック１０６をオンオフする。クロック停止制御回路７４．３は、ＩＦユニットのうち、ディープスタンバイモードでは停止するユニット、この例では、ＥＭＡＣユニット６２を駆動する動作クロック１０７をオンオフする。したがって、クロック停止制御回路７４．２および７４．３は、ＩＦユニットを駆動する動作クロック１０６および１０７（第２の動作クロック）を供給する第２のクロック供給ユニットとして機能する。

クロック停止制御回路７４．４は、第２グループ１１２に含まれる処理／機能ユニットへ供給されるクロック信号１０２（第１の動作クロック）をオンオフする第１のクロック供給ユニットとして機能する。具体的には、クロック停止制御回路７４．４は、印刷データ生成回路６５と、メカ制御ユニットであるヘッド制御回路６６、モータ制御回路６７およびセンサ制御回路６８を駆動する動作クロック１０２をオンオフする。これらの動作クロック１０１〜１０７をクロック停止制御回路７４．１〜７４．４によりオンオフ制御することにより、ＬＳＩ５０に実装された処理／機能ユニットを、電力が供給された状態で、稼働／停止させることができる。

電力遮断回路７７．１〜７７．３は、それぞれ、電源をオンオフするトランジスタスイッチ（電源スイッチ、ＭＯＳ）７７ａと、電源スイッチ７７ａを制御する電源スイッチ制御レジスタ７７ｂと、割込み監視回路７７ｃとを含む。割込み監視回路７７ｃは、ＩＦユニットであるＵＤＣユニット６１、ＥＭＡＣユニット６２および、ＧＰＩＯユニット６３が入力を受信したときに出力する割込み信号φ２を検出し、制御レジスタ７７ｂをリセットする。制御レジスタ７７ｂがリセットされると、電源スイッチ７７ａはクローズし、電力がそれぞれの処理／機能ユニットへ供給される。制御レジスタ７７ｂは、ＣＰＵ５１からの信号φ１によってもセットおよびリセットできる。制御レジスタ７７ｂをＣＰＵ５１が信号φ１によりセットすると、電源スイッチ７７ａがオープンし、電力の供給が停止される。

電力遮断回路７７．１は、外部電源から供給される電力１２０を制御し、第２グループ１１２に含まれる処理／機能ユニットへ供給される電力１２１を遮断する。電力遮断回路７７．２は、外部電源から供給される電力１２０を制御し、第１グループ１１１に含まれるＣＰＵ５１およびメモリ制御回路５２へ供給される電力１２２を遮断する。電力遮断回路７７．３は、外部電源から供給される電力１２０を制御し、第１グループ１１１に含まれるＩＦユニット６１〜６３へ供給される電力１２３を遮断する。

第１グループ１１１に含まれるＣＰＵ５１、メモリ制御回路５２、ＩＦユニット６１〜６３には、電力遮断回路７７．１をバイパスした電力１２２および１２３が供給される。したがって、電力遮断回路７７．１が電力１２１を遮断した状態でも第１グループ１１１に含まれる処理／機能ユニットには、常に電力１２２および１２３が供給される。このため、電力遮断回路７７．２および７７．３により電力１２２および１２３を遮断しないかぎり、第１グループ１１１に含まれる処理／機能ユニットは再充電する必要はなく、動作クロック１０５〜１０７を制御することにより即時復帰させることができる。

ＣＰＵ５１は、電力供給ユニット７０を制御する電力制御機能（電力制御ユニット）５７を含む。電力制御機能５７は、通常動作モード８０に加え、スリープモード８１、ディープスリープモード８２、スタンバイモード８３、ディープスタンバイモード８４およびＲＴＣバックアップモード８５の５つの低消費電力モードを含む。

通常動作モード８０はデータ受信／印刷を行うモードである。たとえば、ＵＤＣユニット６１が画像データ２９を受信する。ＣＰＵ５１は、ソフトウェアで実装されるデータ解析機能５５、その他の画処理（例えば拡大縮小、エッジ強調）機能を用い画像データ２９に対する処理を行う。したがって、第１グループ１１１に含まれるＣＰＵ５１、メモリ制御回路５２およびＩＦユニット６１〜６３には、基本的には、動的クロック周波数変更回路７３．１および７３．２により、高周波数のクロック信号１０５〜１０７が供給される。ＣＰＵ５１の電力制御機能５７は、処理中の画処理、データ受信、解析等のソフトウェア負荷に応じ、動的クロック周波数変更回路７３．１および７３．２を制御し、それぞれの負荷に応じた周波数のクロック信号１０５〜１０７を供給するようにしてもよい。また、データ受信完了時点、データ解析完了時点、印刷動作完了時点などのイベントで動作クロック信号１０５〜１０７の周波数を段階的に落としてもよい。

通常動作モード８０においては、印刷データ生成回路６５が印刷データ２７を生成（例えば二値化、熱履歴処理）し、メカ制御ユニット６６〜６８がプリンタメカ３９を制御して印刷を行う。したがって、第２グループ１１２に含まれる印刷データ生成回路６５、メカ制御ユニット６６〜６８には、事前にＣＰＵ５１からの信号φ１により電力遮断回路７７．１が制御され、電力１２１が供給される。なお、電力遮断回路７７．２および７７．３は電力１２２および１２３が継続的に供給されるように制御される。

印刷データ２７が生成できる状態になると、クロック停止制御回路７４．４から動作クロック信号１０２が供給され、第２グループ１１２に含まれている処理／機能ユニットが動作を開始する。第２グループ１１２に含まれている処理／機能ユニットは、静的クロック周波数変更回路７２．２により設定された、印刷動作速度に応じた周波数の動作クロック信号１０２で動作する。ＣＰＵ５１の監視機能５６がメカ制御ユニット６６〜６８を介して印刷動作の完了を検出すると、クロック停止制御回路７４．４によりクロック信号１０２を遮断して動作を停止させ、スリープモード８１へ移行する。

スリープモード８１では、第１グループ１１１に含まれる処理／機能ユニットが動作クロック１０５〜１０７の周波数を下げて低消費モードに移行し、第２グループ１１２に含まれる処理／機能ユニットが動作クロック１０２を停止して低消費モードに移行し、ＬＳＩ５０の消費電力を削減するモードである。したがって、第１のモードに相当する。すなわち、ＣＰＵ５１の電力制御機能５７により、動的クロック周波数変更回路７３．１および７３．２ではそれぞれの処理に適した低周波数の動作クロック信号１０５、１０６が選択される。また、ＣＰＵ５１の電力制御機能５７により、クロック停止制御回路７４．１〜７４．３は、クロック信号１０５〜１０７を出力するように制御され、クロック停止制御回路７４．４は、クロック信号１０２を停止するように制御される。なお、電力遮断回路７７．１〜７７．３は電力１２１〜１２３が継続的に供給されるように制御される。

スリープモード８１では割り込み（割込み信号）φ２の発生をＣＰＵ５１が検出し、通常動作モード８０へ復帰する。また、スリープモード８１があらかじめ設定された時間にわたり、継続すると、ディープスリープモード８２へ移行する。

ディープスリープモード８２は、第１グループ１１１に含まれる処理／機能ユニットの一部の動作クロック１０５を停止し、他の動作クロック１０６および１０７の周波数を下げて低消費モードに移行し、第２グループ１１２に含まれる処理／機能ユニットは電力供給を遮断することで、ＬＳＩ５０の消費電力を削減するモードである。したがって、第２のモードに相当する。すなわち、ＣＰＵ５１の電力制御機能５７により、クロック停止制御回路７４．１は、動作クロック信号１０５を停止するように制御され、ＣＰＵ５１およびメモリ制御回路５２は動作を停止する。また、ＣＰＵ５１の電力制御機能５７により、クロック停止制御回路７４．２および７４．３は、クロック信号１０６および１０７を出力するように制御され、ＩＦユニット６１〜６３は低速のクロック信号１０６および１０７により動作を継続する。

電力遮断回路７７．１は、ＣＰＵ５１の電力制御機能５７により、信号φ１を介して制御され、第２グループ１１２に含まれる処理／機能ユニットへの電力１２１を遮断する。なお、電力遮断回路７７．２および７７．３は電力１２２および１２３が継続的に供給されるように制御される。電力制御機能５７は、印刷処理を監視する機能５６が印刷処理の終了を検出してから所定の時間、ＬＳＩ５０をスリープモード８１に保持し、時間が経過するとＬＳＩ５０をディープスリープモード８２に移行する。すなわち、電力制御機能５７は、監視機能５６が印刷処理の終了を検出することに起因して、所定の時間が経過した後にＬＳＩ５０をディープスリープモード８２に移行する。

ディープスリープモード８２では、割込み信号φ２の発生を電力遮断回路７７．１〜７７．３、クロック停止制御回路７４．１〜７４．４によりそれぞれ検出し、通常動作モード８０へ復帰する。この際、第１グループ１１１に含まれているＣＰＵ５１などの処理／機能ユニットは電力１２２が供給されている（停止していない）のでクロック信号１０５〜１０７の供給によりすぐに復帰し、データ受信などの処理を開始できる。一方、第２グループ１１２に含まれているメカ制御ユニット６６〜６８などの処理／機能ユニットは電力１２１が供給され、再充電されるまでに時間を要する。しかしながら、第２グループ１１２に含まれている処理／機能ユニットが実際に稼働するまでには十分な時間があるので、ＬＳＩ５０の機能を低下させずに時間をかけて復帰させることができる。

スタンバイモード８３は、第１グループ１１１に含まれるＣＰＵ５１およびメモリ制御回路５２への電力１２２を遮断してＬＳＩ５０で消費される電力を低減するモードである。電力遮断回路７７．２は遅延機能を備えており、ＣＰＵ５１の電力制御機能５７からの信号φ１を受信してから所定の時間が経過した後に電力１２２を遮断する。スタンバイモード８３では、割込み信号φ２の発生を電力遮断回路７７．１〜７７．３、クロック停止制御回路７４．１〜７４．４によりそれぞれ検出し、通常動作モード８０へ復帰する。

ディープスタンバイモード８４は、ＩＦユニットの一部へのクロック信号１０７を停止して、ＩＦユニットで消費される電力をさらに低減するモードである。クロック停止回路７４．３は遅延機能を備えており、ＣＰＵ５１の電力制御機能５７からの信号φ１を受信してから所定の時間が経過した後に、動作クロック１０７を停止する。したがって、複数のＩＦユニット６１〜６３のうち、ＥＭＡＣユニット６２が動作を停止して、消費電力を低減できる。ディープスタンバイモード８４では、割込み信号φ２の発生を電力遮断回路７７．１〜７７．３、クロック停止制御回路７４．１〜７４．４によりそれぞれ検出し、通常動作モード８０へ復帰する。

ＲＴＣバックアップモード８５は、第１グループ１１１のＩＦユニット６１〜６３への電力１２３を遮断してＬＳＩ５０で消費される電力を低減するモードである。電力遮断回路７７．３は遅延機能を備えており、ＣＰＵ５１の電力制御機能５７からの信号φ１を受信してから所定の時間が経過した後に電力１２３を遮断する。したがって、ＲＴＣ７８以外の電源がオフになり、消費電力を削減できる。このモードにおいては、マニュアル操作で電源を再投入することでスリープモード８１に復帰する。

第２グループ１１２に含まれる処理／機能ユニット、すなわち、プリンタメカ３９を制御するヘッド制御回路６６、モータ制御回路６７およびセンサ制御回路６８、さらに、印刷データ生成回路６５は、少なくともＩＦユニット６１または６２が画像データ２９を取得してから処理を開始する。したがって、ＩＦユニット６１〜６３のいずれかが信号または画像データ２９を取得して割込み信号φ２を発生させ、それによりＬＳＩ５０が通常動作モード８０に移行した後、さらに、ＩＦユニット６１または６２が画像データ２９を受信して、ＣＰＵ５１などで実現されるデータを解析するユニットなどの処理を行った後に、第２グループ１１２に含まれる処理／機能ユニットは稼働すればよい。

このため、このＬＳＩ５０では、第１グループ１１１に含まれるＣＰＵ５１などの処理／機能ユニットが即時稼働できる状態であるディープスリープモード８２において、第２グループ１１２に含まれる処理／機能ユニットに対する電力供給を遮断し、リーク電流を抑制し、待機電力消費を低減するようにしている。ディープスリープモード８２から通常動作モード８０に復帰したときに、第２グループ１１２に含まれる処理／機能ユニットは、復帰までにある程度の時間的余裕がある。このため、電力供給を再開した後の再充電に要する時間を確保でき、電力供給を再開するときの突入電流の増加も抑制できる。したがって、電源のオンオフによるノイズの発生を抑制でき、突入電流を抑制できるので電力遮断回路７７．１〜７７．３がＬＳＩ５０に占めるスペースも抑制できる。このため、機能を低下させずに、集積率が高く待機電力の低いＬＳＩ５０を提供できる。

さらに、第２グループ１１２に含まれるヘッド制御回路６６、モータ制御回路６７およびセンサ制御回路６８、さらに、印刷データ生成回路６５の稼働を停止させるタイミングは、ＣＰＵ５１に実装された監視機構５６により精度良く監視できる。したがって、ＬＳＩ５０の機能を低下させずに電力供給を遮断し、待機電力の消費を低減できる。また、電力遮断回路７７．１〜７７．３は、ＣＰＵ５１が稼働していればＣＰＵ５１からの信号φ１で電力供給を開始できる。ＣＰＵ５１が稼働していなければＩＦユニット６１〜６３の割込み信号φ２により電力供給を開始できる。したがって、ＬＳＩ５０の機能を低下させずに電力供給を再開できる。

さらに、このＬＳＩ５０は、メカ制御を含む第２グループ１１２の電力供給を遮断し、データ処理を含む第１グループ１１１へのクロック供給を停止するディープスリープモード８２を備えている。このディープスリープモード８２においては、割込み信号φ２が発生すると、解析機能５５を含むＣＰＵ５１などのデータ処理系の第１グループ１１１は即時復帰してデータ処理を開始できるのでＬＳＩ５０の機能は損なわれず、メカ制御系の第２グループ１１２は復帰に時間はかかるがＬＳＩ５０の実質的な用途、すなわち、プリンタ１の制御という点では影響を及ぼさない。したがって、ＬＳＩ５０の実質的な機能を低下させずに消費電力を低減できる。

さらに、スリープモード８１においては、動的クロック周波数変更回路７３．１および７３．２によりデータ処理系の第１グループ１１１に供給される動作クロック１１５〜１１７を処理内容に応じてきめ細かく制御できる。したがって、ＬＳＩ５０の消費電力をさらに低減できる。印字高速化、各種通信機能高速化、画像処理高度化により制御ユニット２０に搭載されるＬＳＩ（プリンタコントローラ）５０では、ＣＰＵ５１を含めた種々の回路の動作周波数が引き上げられ、またゲート規模増大により消費電力が増大している。しかしながら、スリープモード８１およびディープスリープモード８２により、動作クロックの周波数、電力遮断をきめ細かく行うことにより、消費電力の増大を抑制し、さらに消費電力の低減を図ることが可能となる。

図３に、プリンタ１の電力制御に関連する制御方法の概要をフローチャートにより示している。ステップ２００において電源スイッチが投入されると、ステップ２０１においてＬＳＩ５０の初期設定が行われる。次に、ステップ２０２においてＬＳＩ５０はスリープモード８１にセットされる。スリープモード８１においては、データ処理系の第１グループ１１１は低速のクロック信号で稼働し、メカ制御系の第２グループ１１２のクロック信号は停止している。

ステップ２０３において、ＩＦユニット６１または６２が画像データ２９を受信すると割込み信号φ２を発生する。割込み信号φ２により、ＬＳＩ５０は通常動作モード８０に移行（復帰）し、ステップ２１０において画像処理および印刷処理を行う。通常動作モード８０では、第１グループ１１１および第２グループ１１２は、高速のクロック信号で稼働する。ステップ２１１において画像処理が終了するとスリープモード８１（ステップ２０２、第１のモード）に移行し、消費電力を低減する。

スリープモード８１に移行した後、ステップ２０４において、適当な時間が経過してもＩＦユニット６１および６２から画像データ２９を受信しない場合は、ステップ２０５において、ＬＳＩ５０はディープスリープモード（第２のモード）８２に移行する。ディープスリープモード８２においては、データ処理系の第１グループ１１１は、ＩＦユニット６１〜６３を除きクロック信号が停止し、ＩＦユニット６１〜６３は低速のクロック信号で稼働する。メカ制御系の第２グループ１１２については電力供給が遮断される（電源がオフされる）。ステップ２０６において、ＩＦユニット６１または６２が画像データ２９を受信すると、ＬＳＩ５０は通常動作モード８０に復帰する（ステップ２１０および２１１）。

ステップ２０７において時間が経過すると、ステップ２０８で、ＬＳＩ５０はスタンバイモード８３へ移行する。スタンバイモード８３においては、データ処理系の第１グループ１１１は、ＩＦユニット６１〜６３を除き電力供給が遮断される（電源がオフされる）。ＩＦユニット６１〜６３は低速のクロック信号で稼働する。メカ制御系の第２グループ１１２については電力供給が遮断される（電源がオフされる）。ステップ２０９において、ＩＦユニット６１または６２が画像データ２９を受信すると、ＬＳＩ５０は通常動作モード８０に復帰する（ステップ２１０および２１１）。

ステップ２１２において時間が経過すると、ステップ２１３で、ＬＳＩ５０はディープスタンバイモード８４へ移行する。ディープスタンバイモード８４においては、データ処理系の第１グループ１１１は、ＩＦユニット６１〜６３を除き電力供給が遮断される（電源がオフされる）。さらに、ＩＦユニット６２はクロック信号が停止され、ＩＦユニット６１および６３のみが低速のクロック信号で稼働する。メカ制御系の第２グループ１１２については電力供給が遮断される（電源がオフされる）。ステップ２１４において、稼働中のＩＦユニット６１または６３が信号を受信すると、ＬＳＩ５０は通常動作モード８０に復帰する（ステップ２１０および２１１）。

ディープスタンバイモード８４に移行した後、ステップ２１５において、適当な時間が経過しても稼働しているＩＦユニット６１および６３が信号を受信しない場合は、ステップ２１６において、ＬＳＩ５０はＲＴＣバックアップモード８５へ移行する。

このように、本例のＬＳＩ５０においては、コントローラとなるＬＳＩ５０のゲート規模が大きくても、ＬＳＩ５０に含まれる多くの処理／機能ユニットを、データ処理系、メカ制御系などのグループに分け、それぞれのグループの特性に応じてクロック信号の周波数を制御し、クロック信号をオンオフ制御、さらに電力供給を制御する（電源をオンオフする）。このように、待機時の電力供給をきめ細やかに制御することにより、リーク電流を含め待機時の消費電力を大幅に低減できる。

なお、本例では、昇華リボンを用いた昇華型のラインサーマルプリンタについて説明しているが、同様に、感熱紙を、熱量に対して所定の発色特性を備えたメディアとして印刷するラインサーマルプリンタ、その他の多階調の印字または印画を行う画像生成装置に対しても本発明を適用できる。また、本発明を適用可能な画像生成装置は、ラインタイプのプリンタに限らず、ヘッドがスキャン方向に往復動するシリアルタイプのプリンタであってもよい。また、画像生成装置は、パーソナルなプリンタに限定されることはなく、複合機、業務用の印刷機であってもよく、さらにディスプレイなどの画像表示機能を含む装置であってもよい。

１ プリンタ（画像生成装置）、 １０ サーマルヘッド、 １１ 発熱素子
２０ 制御ユニット

Claims (7)

1. 印刷機構の制御を行う機構制御ユニットと、
   前記印刷機構により出力する画像に関連するデータを外部から受信するインターフェースユニットと、
   前記インターフェースユニットを介して受信した前記データを解析するユニットと、
   前記機構制御ユニットを介して前記印刷機構による印刷処理を監視するユニットと、 前記監視するユニットが前記印刷処理の終了を検出することに起因して前記機構制御ユニットへの電力供給を遮断する電力遮断ユニットとを有する集積回路であって、さらに
   前記機構制御ユニットを駆動する第１の動作クロックを供給する第１のクロック供給ユニットと、
   前記インターフェースユニットを駆動する第２の動作クロックを供給する第２のクロック供給ユニットと、
   前記解析するユニットを駆動する第３の動作クロックを供給する第３のクロック供給ユニットと、
   当該集積回路の電力供給を制御するユニットとを有し、
   前記電力供給を制御するユニットは、前記第１のクロック供給ユニットによる前記第１の動作クロックを停止する第１のモードと、前記機構制御ユニットへの電力供給を前記電力遮断ユニットにより遮断し、前記第３のクロック供給ユニットによる前記第３の動作クロックを停止する第２のモードとを含む、集積回路。
2. 請求項１において、前記電力遮断ユニットは、前記解析するユニットからの指示または前記インターフェースユニットからの割込み信号により前記機構制御ユニットへの電力供給を再開する、集積回路。
3. 請求項１または２において、前記電力供給を制御するユニットは、前記第３のクロック供給ユニットにより前記第３の動作クロックの周波数を動的に変更するモードを含む、集積回路。
4. 請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記機構制御ユニットは、複数のドット生成素子を含むヘッドユニットを制御する機能を含む、集積回路。
5. 請求項４に記載の集積回路と、
   前記ヘッドユニットとを有する画像生成装置。
6. 印刷機構の制御を行う機構制御ユニットと、前記印刷機構により出力する画像に関連するデータを外部から受信するインターフェースユニットと、前記インターフェースユニットを介して受信した前記データを解析するユニットと、前記機構制御ユニットを介して前記印刷機構による印刷処理を監視するユニットと、前記機構制御ユニットへの電力供給を遮断する電力遮断ユニットとを有する集積回路の制御方法であって、前記集積回路は、前記機構制御ユニットを駆動する第１の動作クロックを供給する第１のクロック供給ユニットと、前記インターフェースユニットを駆動する第２の動作クロックを供給する第２のクロック供給ユニットと、前記解析するユニットを駆動する第３の動作クロックを供給する第３のクロック供給ユニットとを有し、
   当該制御方法は、
   前記監視するユニットが前記印刷処理の終了を検出することに起因して前記電力遮断ユニットにより前記機構制御ユニットへの電力供給を遮断することと、
   前記第１のクロック供給ユニットが前記第１の動作クロックを停止することと、
   前記電力遮断ユニットが前記機構制御ユニットへの電力供給を遮断し、前記第３のクロック供給ユニットが前記第３の動作クロックを停止することとを含む、制御方法。
7. 請求項６において、
   前記電力遮断ユニットが、前記解析するユニットからの指示または前記インターフェースユニットからの割込み信号により前記機構制御ユニットへの電力供給を再開することを含む、制御方法。

Images