JP5832079B2 - 接続装置及び印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気機器と電気機器とを接続するための接続装置と、これを用いた印刷装置に関する。

ホストコンピュータと周辺機器を接続する代表的なシリアルインターフェースにＵＳＢがある。ＵＳＢは、汎用のシリアルインターフェースの規格として確立されており、一般的にホストコンピュータ側をＵＳＢホスト、周辺機器側をＵＳＢデバイスと呼ぶ。

ＵＳＢデバイスには、ＵＳＢポートのＶＢＵＳを介してホストコンピュータからの電源供給を受けるバスパワーと、商用電源やバッテリー等から得た自己電源で賄うセルフパワーがある。バスパワーはホストコンピュータからの電源を使用できるというメリットがあるが、電流値の上限は５００ｍＡまでとＵＳＢ規格で規定されている。一方でセルフパワーは自己電源を使用するため、使用可能な電流値に自由度がある。

ホストコンピュータのＵＳＢポートを拡張し、複数のＵＳＢデバイスを接続可能にするＨＵＢの場合、一般的なバスパワー構成では、下流の各ＵＳＢポートに１００ｍＡ程度までしか供給させないように制約をかける場合がある。これはホストコンピュータからＨＵＢへの電流が上限５００ｍＡであるので、下流に接続された複数のＵＳＢデバイスに最大５００ｍＡを許容することができないためである。また、仮に許容した場合、ＨＵＢに接続されたＵＳＢデバイスの動作は保証されないケースが生じる。

ＨＵＢの下流のＵＳＢデバイスにも５００ｍＡまで使用させたい場合には、ＨＵＢをセルフパワー構成にすることで解決できる。一般的なＨＵＢは、セルフパワーだとホストコンピュータのもつ電源とは無関係に電源を用意できるため、複数あるＵＳＢポート各々に５００ｍＡまで配る構成を実現することが可能となる。

従来、これらのＨＵＢ構成に対して、セルフパワーとバスパワーの両方の構成を備え、状況に応じて切り替える技術が提案されている。例えば、ＨＵＢにセルフ電源の検出回路を備え、商用電源等から電力の供給がある場合は、セルフパワーの電力経路を介して電力の供給を行い、そうでなければバスパワーの電力経路を介して電力の供給を行っている（例えば、特許文献１参照）。

また、接続されたＵＳＢデバイスの最大消費電流と、ホストコンピュータのバスパワー供給能力に応じて、セルフパワーとバスパワーとを切り替えるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

これらの技術により、ＨＵＢは自身の電源構成や接続されるＵＳＢデバイスの状況に応じて、動的に最良の電源構成をとることが可能となる。

一方でＵＳＢは、スキャンやプリント等の機能を備えた複合機などＯＡ機器においても採用されてきている。複合機には、読み取った原稿のデータをＵＳＢメモリへ出力し、ＵＳＢメモリに保存されていた画像データを取り込んで印刷する機能を備えたものがある。

さらに、複合機には、ＵＳＢ接続によって、オフィスでのＯＡ機器の使用管理を行うためのＩＣカード認証用のカードリーダーや、タッチパネルでは煩わしい文字入力を簡易化するためのキーボード等も接続される。

複合機は、これらカードリーダーやキーボード等の複数の機器を併用する場合に、複合機本体がＵＳＢポートを複数備えていることが望ましい。しかし、複合機に対して、ユーザーが使用を望む機能は、ユーザー毎に異なる。

そこで、複合機では、使用するユーザー毎に構成を選択できるようにすることが望ましい。このため、例えば複合機本体には、ＵＳＢポートを１つ備え、ＨＵＢ回路は複合機本体から別ユニットとして切り出し、ＨＵＢユニットとして後付けできるような構成が採用されている。

このように構成された複合機では、限定された機能のみを使用するユーザーに無駄なコストの負担をさせることなく、多機能が必要なユーザーにも対応できるようになっている。

特開２００２−９４５３９号公報 特開２００４−７０７８５号公報

ユーザーにとっては、ＨＵＢユニットの全ＵＳＢポートが、ＵＳＢ規格の上限である５００ｍＡまで保証できるように構成されていることが望ましく、複合機が備えるＨＵＢユニットでも同様である。この観点からすると、複合機が備えるＨＵＢユニットは、セルフパワーで構成することが望ましい。

また、複合機が備えるＨＵＢユニットは、一般のＨＵＢとは異なり、セルフパワーの場合でもホストコンピュータ、すなわち複合機本体から電源の供給を受けるように構成されることが求められる。これは、複合機が備えるＨＵＢユニットでは、商用電源から電源供給を受けても良いが、ＨＵＢユニット単体のＡＣ電源コードの接続の煩わしさや這い回しの処理等が必要となるので好ましくないためである。

また、複合機が備えるＨＵＢユニットは、複合機の操作部付近に設置されることが多い。これはＵＳＢメモリ等を接続する際のユーザーの取り付け／取り外しの利便性が考慮されているためである。

上述のような事情を考慮して構成された大型の複合機では、電源供給元のユニットが、複合機本体の操作部から遠い位置に設置されていると、複合機本体の電源供給元からＨＵＢユニットまでの電力経路長が長くなる。

このような場合には、必然的に配線の電気的な抵抗成分が増えるため、そこを流れる電流値が増加すると、電力経路長に比例して電圧降下分が増加するので、セルフパワーの電圧降下を生じることがある。

このような状況で使用されるＨＵＢユニットでも、ＨＵＢの定格電流が流れた際、すなわち想定される最大の電圧降下が発生した際でも、供給する電圧がＵＳＢ規格（５Ｖ±５％）を超えて下回らないようにする必要がある。

しかしながら、複合機本体では、電源供給元の供給電圧を上げる又はＨＵＢユニットに電源回路を加えるといった対策を取ると、複合機本体やＨＵＢユニットの部品コストが高くなり、且つ装置設計の難易度も上がってしまう。特に複合機本体の電源供給元の供給電圧を上げると、該電圧を複合機本体の他ユニットでも使用していた場合には、影響度合いを検討し直す必要が生じるため装置設計の負荷が増大する。また、電力経路を構成するケーブルの抵抗成分を下げるために、線材の本数を増やしたり、低抵抗の素材のものにしたりすると、材料コストがかかり製品が高価になる。

本発明の目的は、セルフパワーの電圧降下を効果的に防ぐと共に、構成がより簡素で設計がより容易な接続装置と、これを用いた印刷装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る接続装置は、第１の電気機器と第２の電気機器とにそれぞれ接続するための接続装置であって、前記第１の電気機器との間でデータ通信をするためのインターフェースであって、前記第１の電気機器から前記接続装置への電力供給が可能な第１のインターフェースを介して前記第１の電気機器と接続する第１の接続部と、前記第２の電気機器との間でデータ通信をするためのインターフェースであって、前記接続装置から前記第２の電気機器への電力供給が可能な第２のインターフェースを介して前記第２の電気機器と接続する第２の接続部と、前記第１の電気機器の電源部によって生成された電力を前記接続装置に供給するための配線を介して前記第１の電気機器と接続する第３の接続部と、前記第１の接続部と前記第２の接続部との間でデータを中継する中継回路と、前記第１のインターフェースからの電力を前記中継回路に供給する第１の電力経路と、前記配線からの電力を前記第２の電気機器に前記第２のインターフェースを介して供給する第２の電力経路と、を有し、前記第１のインターフェースからの電力は前記第２の電気機器には供給されないよう構成した、ことを特徴とする。

本発明によれば、セルフパワーの電圧降下を効果的に防ぐと共に、構成がより簡素で設計がより容易な接続装置と、これを用いた印刷装置を提供することができる。本発明に係わる構成にすることで、接続装置に接続された、例えばＵＳＢデバイスに対してＵＳＢ規格を保証するための安定した電圧を供給することが可能となる。

本発明の第１実施の形態に係わるＨＵＢユニットが組み込まれた複合機を示す全体の正面図である。 本発明の第１実施の形態に係わる複合機の要部を示すブロック図である。 本発明の第１実施の形態に係わるＨＵＢユニットが組み込まれた複合機の要部を示すブロック図である。 本発明の第２実施の形態に係わるＨＵＢユニットが組み込まれた複合機の要部を示すブロック図である。

〔第１実施の形態〕
以下、本発明に係る接続装置の第１実施形態として、複合機に接続可能なＵＳＢのＨＵＢユニットについて、図１乃至図３を参照して説明する。

図１のＵＳＢのＨＵＢユニットを組み込んだ複合機を示す全体正面図で、１０３は、ＵＳＢのＨＵＢユニット、１０１は、第１の電気機器としての複合機の本体である。このＨＵＢユニット１０３は、ユーザーの利便性を考慮して複合機１０１の操作部１０２の近くに配置される。

このＨＵＢユニット１０３本体は、電気機器である複合機１０１の本体に対して着脱可能に装着されている。このＨＵＢユニット１０３本体は、複合機１０１のＵＳＢポート数を拡張したい場合に、ユーザーやサービスマン等によって取り付けられる。このＨＵＢユニット１０３は、複合機１０１に備えられた図示しないＵＳＢポートに対してＵＳＢケーブルで接続される。また、ＨＵＢユニット１０３は、複合機１０１の図示しない電源ユニットと電源ケーブルで接続される。

このように複合機１０１に装着されたＨＵＢユニット１０３に対して、ユーザーは、ＨＵＢユニット１０３に設けられているＵＳＢホストコネクタ１０４，１０５に、ＵＳＢデバイスを接続して使用可能となっている。

次に、複合機１０１の電源供給系統について、図２の概略ブロック図を参照して説明する。

この複合機１０１では、電源部２０１が、商用電源から供給された交流電源を直流電源化し、読取部２０２、制御部２０３、印刷部２０４及びＨＵＢユニット１０３に、それぞれ専用のケーブルを通して電力の供給を行う。

この複合機１０１の読取部２０２は、原稿を光学的に読み取るスキャナを備えている。この複合機１０１では、ユーザーが原稿をセットし操作部１０２を操作して制御部２０３がオペレーションを受けて制御信号を読取部２０２に送信する。すると、読取部２０２は、原稿の読み取りを開始して、読み取った画像データを制御部２０３に転送する。

さらに、制御部２０３は、読取部２０２、印刷部２０４、操作部１０２と通信を行い各々に対して動作指示を出す一方、読取部２０２から転送されてきた画像を受信し、必要に応じて画像処理を施し、印刷部２０４等に転送する。

また制御部２０３は、記憶部２０７を備えており、画像処理用のワーク領域として用いたり、必要に応じて画像データを格納したりする。さらに制御部２０３は、ＵＳＢ規格で規定されたＵＳＢインターフェースを備え、ＵＳＢホストとしてＵＳＢデバイスとデータ通信可能な構成を備える。

この複合機１０１の印刷部２０４は、制御部２０３から受信した画像データを用紙などの印字媒体に印刷する。操作部１０２はユーザーから受け付けた複合機１０１の操作入力を制御部２０３に通知したり、図示しない表示部を備えており、制御部２０３から受信した複合機１０１のステータスを表示したりする。

この複合機１０１のＨＵＢユニット１０３は、ＵＳＢ規格で規定されたＵＳＢホストと接続可能なＵＳＢインターフェースをもち、制御部２０３とＵＳＢケーブルを介して接続されている。一方でＨＵＢユニット１０３はＵＳＢ規格で規定されたＵＳＢデバイスと接続可能なＵＳＢインターフェースを複数備え、外部からＵＳＢデバイスを接続可能な構成となっている。そして、制御部２０３は、ＨＵＢユニット１０３を仲介して、外部から接続されたＵＳＢデバイスとデータ通信を行うことが可能な構成となっている。

次に、複合機１０１に組み込まれたＵＳＢのＨＵＢユニット１０３における電力供給系統について、電源部２０１及び制御部２０３との電力経路の接続関係を示す図３のブロック図を参照して説明する。

ＨＵＢユニット２０９は、ＵＳＢ ＨＵＢとしての機能を備えた中継回路３０１（以下、ＨＵＢ回路）をもつ。このＨＵＢ回路３０１は、ＵＳＢデバイスコネクタ３０４を介して、ＵＳＢホストである制御部２０３のＵＳＢホストコネクタ３０３と、ＵＳＢケーブルで接続される。すなわち、このＵＳＢホストコネクタ３０３とＵＳＢデバイスコネクタ３０４との間は、第１のインターフェースで接続される。

これにより、このＨＵＢ回路３０１は、電気機器としての複合機１０１が備える電源供給用のバスパワーに対応したシリアルインターフェースである制御部２０３のＵＳＢホストコネクタ３０３に切り離し可能に接続される。ＵＳＢデバイスコネクタ３０４は、シリアルインターフェースを介してＵＳＢホストコネクタ３０３と接続する接続部として機能する。

一方でＨＵＢ回路３０１は、ＵＳＢホストコネクタ（１０４、１０５、３０５）を介して、図示しないＵＳＢデバイス群と切り離し可能に接続される。第２の電気機器としてのＵＳＢデバイスには、例えば、画像データの読み書きが可能なＵＳＢメモリ、ＩＣ認証用カードリーダー、キーボード等がある。ＵＳＢホストコネクタ１０４、１０５及び３０５は、第２の電気機器としてのＵＳＢデバイスと接続する接続部として機能する。

ＨＵＢユニット２０９のＵＳＢホストコネクタ（１０４、１０５、３０５）に、ＵＳＢデバイスが接続されると、制御部２０３は、ＨＵＢ回路３０１を介してデータ通信を開始する。

すなわち、この電気機器としての複合機１０１には、ＵＳＢホストコネクタ３０３及びＵＳＢデバイスコネクタ３０４と、電源専用コネクタ３０７とを介してＨＵＢユニット１０３が切り離し可能に接続される。この電源専用コネクタ３０７は、第３の接続部として機能する。

また、ＨＵＢユニット１０３には、電源供給用のバスパワーに対応した複数のシリアルインターフェースであるＵＳＢホストコネクタ（１０４、１０５、３０５）が配設されている。これらＵＳＢホストコネクタ（１０４、１０５、３０５）は、第１の接続部として機能する。さらに、これらＵＳＢホストコネクタ（１０４、１０５、３０５）は、第２のインターフェースとして機能するものでもある。また、これらＵＳＢホストコネクタ（１０４、１０５、３０５）の何れか１つは、第２の接続部として機能する。

また、これらＵＳＢホストコネクタ（１０４、１０５、３０５）には、それぞれＵＳＢデバイスが切り離し可能に接続される。電源専用コネクタ３０７は、電源配線を介して複合機１０１の電源部２０１と接続する第３の接続部として機能する。

そして、データ通信を仲介するＨＵＢ回路（３０１）には、ＵＳＢホストコネクタ３０３及びＵＳＢデバイスコネクタ３０４を介して、制御部２０３側から電力が安定し供給される。

また、ＨＵＢユニット１０３にＵＳＢ接続されたＵＳＢデバイスへは、電源部２０１から、電源配線３０８及び電源専用コネクタ３０７を介して直接的に電源供給が行われる。すなわち、電源配線３０８は、第１の電気機器から接続装置への電力供給が可能な配線として機能する。

要するに、本実施の形態に係わる複合機に組み込まれたＨＵＢユニット１０３における電力供給系統では、ＨＵＢユニット１０３に供給される電力経路が、２つの経路で構成されている。

まず、第１の電力経路は、電源部２０１から電源配線３０６を通じて制御部２０３のＵＳＢホストコネクタ３０３を経て、さらにＵＳＢケーブルを通じてＨＵＢユニット１０３のＵＳＢデバイスコネクタ３０４に到達する。電源部２０１は、この第１の電力経路によってＨＵＢ回路３０１に電力を供給する。

次に、第２の電力経路は、電源部２０１から電源配線３０８を介してＨＵＢユニット１０３の電源専用コネクタ３０７に到達するよう構成されている。電源部２０１は、この第２の電力経路によってＵＳＢホストコネクタ（１０４、１０５、３０５）を介して接続されたＵＳＢデバイス群に電力を供給する。

上述のように、本実施の形態に係わる複合機に組み込まれたＨＵＢユニット１０３における電力供給系統において、電力経路を分けている理由は次の通りである。

まず、ＨＵＢユニット１０３に接続されるＵＳＢデバイスに対して、供給電力のＵＳＢ規格（上限５００ｍＡ、５Ｖ±５％）を保証するために、セルフパワーで電源供給を行う必要がある。しかしながらＨＵＢユニット１０３と電源部２０１の物理的な距離が遠いと電源配線３０８は必然的に長くなってしまう。この電源配線３０８の導体抵抗は、距離に比例して増加するので電源配線３０８が長くなるほど抵抗成分が増えることになる。そのため、電源配線３０８が長い場合には、電源配線３０８を流れる電流が大きいほど、電圧が大きく降下する。よって、電源配線３０８が長い場合には、供給電力のＵＳＢ規格を保証するために極力余分な電流を流すことを回避すべきである。

一方で制御部２０３とＨＵＢユニット１０３の間の電力経路では、ＵＳＢ規格で規定されているため上限５００ｍＡ、５Ｖ±５％が確実に保証された装置設計がされている。

よって、複合機に組み込まれたＨＵＢユニット１０３における電力供給系統では、制御部２０３とＨＵＢユニット１０３の間の電力経路に極力電流負荷を分散する構成を採れば、電圧降下を極力抑制できる。

そこで、前述の第１の電力経路には、ＨＵＢ回路３０１分の電流を負担させ、第２の電力経路にはＵＳＢデバイス専用の電流を流す構成としている。すなわち、第１の電力経路（電源部２０１、電源配線３０６、制御部２０３のＵＳＢホストコネクタ３０３、ＵＳＢケーブル及びＨＵＢユニット１０３のＵＳＢデバイスコネクタ３０４）には、ＨＵＢ回路３０１分の電流を負担させる。

これと共に、第２の電力経路（電源部２０１、電源配線３０８及びＨＵＢユニット１０３の電源専用コネクタ３０７）には、ＵＳＢデバイス専用の電流を流す構成とする。

なお、複合機に組み込まれたＨＵＢユニットにおける電力供給の手段として、定格電流値の低いＵＳＢデバイスを検出したら第１の電力経路に切り替える手段が考えられる。この手段では、第２の電力経路の負荷を動的に減らし、安定した電圧を保証できる。

しかしながら、この手段では、ＨＵＢユニット１０３に電力経路を切り替える回路を入れる必要があるため部品点数が増加し製品コストが高くなる。この手段では、電力経路を切り替える制御を行うために、ＨＵＢ回路３０１に電力経路切り替え用の制御信号を設けるか、制御部２０３から専用の制御信号を引いてくる必要がある。従って、この手段では、ハード的な変更点が多く装置設計の負荷が大きい。

上述の手段と比較して、本実施の形態に係わる複合機に組み込まれたＨＵＢユニット１０３における電力供給系統の構成によれば、第１の電力経路及び第２の電力経路を切り替える回路を排除する構成となっている。これにより本実施の形態に係わる複合機に組み込まれたＨＵＢユニット１０３における電力供給系統の構成によれば、安価且つ容易に複合機１０１及びＨＵＢユニット１０３の装置設計が可能となるという効果がある。

またＨＵＢユニット１０３は、第１及び第２の電力経路の電圧監視を行い、いずれかの電圧が一定値以下の場合はＨＵＢ回路３０１にリセットをかけるためのリセット回路３０２を備えている。すなわち、このリセット回路３０２は、リセット信号を発生し、ＨＵＢ回路３０１に送信する。

このＨＵＢユニット１０３は、両方の電力経路の電圧を監視することで、ＨＵＢユニット１０３の動作不具合を防ぐことができる。第１の電力経路の電圧を監視することで、制御部２０３の図示しないリセット回路と同期してＨＵＢ回路３０１にリセットをかけることができる。また第２の電力経路の電圧を監視することで、予期せぬ電圧降下などでＨＵＢユニット１０３に接続されるＵＳＢデバイスとの通信が途絶えた場合でも、ＨＵＢ回路３０１にリセットがかかり通信を復旧できる。

〔第２実施の形態〕
次に、本発明の電気機器用ＨＵＢユニットの第２実施の形態に係わるＵＳＢのＨＵＢユニットを組み込んだ複合機について、図４を参照して説明する。

本第２実施の形態は、ＵＳＢホストコネクタ３０５にキーボード４０１が接続され、キーボード４０１に第１の電力経路から電源供給がされるように構成されている点で、第１実施の形態の前述した図３に示す構成と異なる。

本第２実施の形態は、複合機１０１にＨＵＢユニット１０３を接続する際、ＵＳＢデバイスもセットされた状態で提供される構成に対応する。図４に示すように、本第２実施の形態は、ＵＳＢデバイスとしてキーボード４０１が提供された場合である。

このようなケースでは、キーボード４０１の抜き差しが容易にできないように、モールド部材でＵＳＢホストコネクタ３０５の周囲を覆うなどして、ユーザーにＵＳＢインターフェースを開放しない場合がある。すなわちＵＳＢホストコネクタ３０５は、キーボード４０１の専用ポートとして使用される。このような場合には、予めＵＳＢホストコネクタ３０５で消費される最大電流値も当然わかるため、ＨＵＢユニット１０３は、前述した第１実施の形態と同様に第１の電力経路に極力負荷を分散させるように構成することが可能となる。

例えば、ＨＵＢ回路３０１の最大消費電流が３００ｍＡ、キーボード４０１の最大消費電力が２００ｍＡ以下である場合には、ＵＳＢホストコネクタ３０５に、図４に示すように第１の電力経路から電力を供給する構成にできる。ＨＵＢユニット１０３をこのような構成とした場合には、第２の電力経路に流れる最大電流をさらに軽減し、ＵＳＢ規格を保証する安定した電圧を供給し易くできる。

要するに、本第２実施の形態では、電気機器としての複合機１０１の制御部２０３が備える電源供給用のバスパワーの許容限度以下の電力の範囲内で、ＨＵＢ回路３０１とキーボード４０１とに電力を供給する。この場合には、ＨＵＢ回路３０１の消費電力と合わせて利用可能な電力を要求することが予め分かっているデバイスとしてのキーボード４０１に対し、制御部２０３側の許容限度以下の電力の範囲内で電力を供給することになる。

なお、本第２実施の形態における以上説明した以外の構成、作用及び効果は、前述した第１実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

１０３ ＨＵＢユニット
３０１ ＨＵＢ回路
３０２ リセット回路
３０８ 電源配線

Claims (5)

1. 第１の電気機器と第２の電気機器とにそれぞれ接続するための接続装置であって、
   前記第１の電気機器との間でデータ通信をするためのインターフェースであって、前記第１の電気機器から前記接続装置への電力供給が可能な第１のインターフェースを介して前記第１の電気機器と接続する第１の接続部と、
   前記第２の電気機器との間でデータ通信をするためのインターフェースであって、前記接続装置から前記第２の電気機器への電力供給が可能な第２のインターフェースを介して前記第２の電気機器と接続する第２の接続部と、
   前記第１の電気機器の電源部によって生成された電力を前記接続装置に供給するための配線を介して前記第１の電気機器と接続する第３の接続部と、
   前記第１の接続部と前記第２の接続部との間でデータを中継する中継回路と、
   前記第１のインターフェースからの電力を前記中継回路に供給する第１の電力経路と、
   前記配線からの電力を前記第２の電気機器に前記第２のインターフェースを介して供給する第２の電力経路と、を有し、
   前記第１のインターフェースからの電力は前記第２の電気機器には供給されないよう構成した、ことを特徴とする接続装置。
2. 前記接続装置は複数の前記第２の接続部を有し、
   前記第１のインターフェースからの電力は前記複数の第２の電気機器のいずれにも供給されないように構成したことを特徴とする請求項１に記載の接続装置。
3. 前記第１の電力経路の電圧と、前記第２の電力経路の電圧とを監視し、一定の電圧に降下したときに前記中継回路にリセット信号を発生させるリセット回路を備えたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の接続装置。
4. 前記第１のインターフェース及び前記第２のインターフェースはＵＳＢケーブルであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の接続装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の接続装置と、
   前記接続装置の前記第１の接続部に接続される制御部と、
   前記制御部によって制御される印刷部と、を備えることを特徴とする印刷装置。

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