JP6213446B2 - 過電圧印加防止装置及び過電圧印加防止方法 - Google Patents

Description

本発明は、過電圧印加防止装置及び過電圧印加防止方法に関する。

近年、プリンター、複写機、複合機等の画像形成装置と端末装置との通信インターフェイスの発達により、ＵＳＢケーブル等の通信ケーブルを用いて画像形成装置と端末装置とを通信可能に接続出来るようになってきている。ユーザーは、画像形成装置と端末装置とを接続した場合、例えば、端末装置のデータを画像形成装置に送信して、当該画像形成装置でデータに基づく印刷ジョブを実行させることで、所望の印刷物を手に入れることが出来る。

しかしながら、画像形成装置の電位（電位レベル）が端末装置の電位と異なる場合に、両者を通信ケーブルで接続すると、高い電位の装置から低い電位の装置に過電圧が印加され、当該低い電位の装置に過電流が流れ、当該低い電位の装置が破損するという課題がある。

そこで、このような課題を解決するために、例えば、特開２００４−１４５５６１号公報（特許文献１）には、ホスト装置側ＵＳＢインターフェースと周辺装置側ＵＳＢインターフェースとを具備した電子機器における前記ＵＳＢインターフェースの動作を試験するＵＳＢインターフェースの試験装置が開示されている。この装置では、過電流保護回路が内蔵されており、供給電流が５００ｍＡを越えた場合には、電流供給を遮断するよう構成されている。これにより、装置の破損を防止することが出来る。

又、特開２０１２−１９１７４４号公報（特許文献２）には、データラインのＤ＋端子とＤ−端子の電源電位を確認することで充電器の認証を行い、認証が成功すれば、電流供給を開始する携帯電子機器用の充電器が開示されている。これにより、専用の充電ケーブルを用いることなく、データ通信ケーブル（ＵＳＢケーブル）を用いた充電に対応出来るとしている。

特開２００４−１４５５６１号公報 特開２０１２−１９１７４４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、過電流保護回路により、Ｖｂｕｓラインの電流供給も遮断するため、装置全体が停止する可能性がある。又、特許文献２に記載の技術では、データラインのＤ＋端子とＤ−端子の電源電位を先に確認する必要があり、そのための回路が必要である。

ところで、通常、端末装置の通信インターフェイスであるＵＳＢケーブルは、信号ラインのシグナルグランドの他に、電位差を発生し難くするシールドを備えている。そのため、端末装置のシグナルグランドが画像形成装置のシグナルグランドと接続する前に、ＵＳＢケーブルのシールドを介して端末装置と画像形成装置とが電気的に接続され、端末装置と画像形成装置との電位差が解消される。

しかしながら、近年、低価格なＵＳＢケーブルや粗悪品のＵＳＢケーブルでは、前記シールドが存在しない場合があり、上述の電位差を解消する構成になっていないという課題がある。そのため、前記シールドがない状態で、且つ、端末装置の電位と画像形成装置の電位とが異なる場合に、ＵＳＢケーブルを介して装置のシグナルグランドや信号ラインに過電圧が掛かり、装置の制御基板が破損する可能性がある。このような事態は、ＵＳＢケーブル以外の通信ケーブルであっても生じ得る。

そこで、本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、電位差が生じている外部装置を接続したとしても場合、データラインを保護し、制御集積回路の破損を防止することが可能な過電圧印加防止装置及び過電圧印加防止方法を提供することを目的とする。

本発明の一の局面に係る過電圧印加防止装置は、電位差検知部と、電位差判定部と、警告表示部と、接続分離部と、を備える。電位差検知部は、電子装置と外部装置とが通信ケーブルを介して接続される際に、当該電子装置の通信インターフェイスのＳＧＮＤ端子と接地部との間に予め設けられた電位差検出抵抗を用いて前記電子装置と前記外部装置との電位差を検知する。電位差判定部は、前記検知された検知電位差が、予め設定された第一の閾値を超過したか否かと、前記検知電位差が、前記第一の閾値よりも大きい第二の閾値を超過したか否かとを判定する。警告表示部は、前記検知電位差が前記第一の閾値を超過し、且つ、前記第二の閾値を超過していない場合、前記電子装置の操作部に警告メッセージ画面を表示させる。接続分離部は、前記検知電位差が前記第二の閾値を超過した場合、前記電子装置の通信インターフェイスのデータラインと制御集積回路との間に予め設けられた分離回路を用いて前記データラインと前記制御集積回路との接続を分離する。

又、前記検知電位差が前記第一の閾値を超過していない場合、前記電子装置と前記外部装置との間のデータラインでデータ通信を実行させる通信接続部を更に備える。又、前記警告表示部は、前記警告メッセージ画面に、接続実行キーと接続停止キーとを選択可能に表示し、前記通信接続部は、前記接続実行キーが選択されると、前記データラインでのデータ通信を実行し、前記接続停止キーが選択されると、前記データラインでのデータ通信を実行しない。又、前記警告表示部は、前記データラインと前記制御集積回路との接続が分離された場合、前記電子装置と前記外部装置とを接続出来ない旨の接続停止画面を前記電子装置の操作部に表示させる。

本発明の一の局面に係る過電圧印加防止方法は、電位差検知ステップと、電位差判定ステップと、警告表示ステップと、接続分離ステップと、を備える。電位差検知ステップは、電子装置と外部装置とが通信ケーブルを介して接続される際に、当該電子装置の通信インターフェイスのＳＧＮＤ端子と接地部との間に予め設けられた電位差検出抵抗を用いて前記電子装置と前記外部装置との電位差を検知する。電位差判定ステップは、前記検知された検知電位差が、予め設定された第一の閾値を超過したか否かと、前記検知電位差が、前記第一の閾値よりも大きい第二の閾値を超過したか否かとを判定する。警告表示ステップは、前記検知電位差が前記第一の閾値を超過し、且つ、前記第二の閾値を超過していない場合、前記電子装置の操作部に警告メッセージ画面を表示させる。接続分離ステップは、前記検知電位差が前記第二の閾値を超過した場合、前記電子装置の通信インターフェイスのデータラインと制御集積回路との間に予め設けられた分離回路を用いて前記データラインと前記制御集積回路との接続を分離する。

本発明の過電圧印加防止装置及び過電圧印加防止方法によれば、電位差が生じている外部装置を接続したとしても場合、データラインを保護し、制御集積回路の破損を防止することが可能となる。

本発明に係る複合機と端末装置の通信形態を示す概念図である。 本発明の実施形態における複合機の過電圧印加防止装置の機能ブロック図である。 本発明の実施形態の実行手順を示すためのフローチャートである。 本発明の実施形態における複合機の通信インターフェイスの一例を示す図（図４（Ａ））と、本発明の実施形態における電位差が生じた場合のＳＧＮＤ端子に流れた電流の変化を示す図（図４（Ｂ））とである。 本発明の実施形態における複合機の通信インターフェイスと過電圧印加防止装置との一例を示す図（図５（Ａ））と、本発明の実施形態における警告メッセージ画面の一例を示す図（図５（Ｂ））とである。

以下に、添付図面を参照して、本発明の過電圧印加防止装置及び過電圧印加防止方法の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。又、フローチャートにおける数字の前に付されたアルファベットＳはステップを意味する。

以下に、本発明の実施形態の一例として、過電圧印加防止装置を備える電子装置について説明する。電子装置は、商用電源を利用する装置であれば、特に限定は無いが、例えば、ファクシミリ、コピー、スキャナー、プリンター等の機能を備えた複合機（ＭＦＰ：Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）を採用することが出来る。

複合機１００は、図１に示すように、外部装置と通信可能に接続する通信インターフェイス１０１を備えている。又、外部装置である端末装置１０２にも、同様の通信インターフェイス１０３を備えている。複合機１００の通信インターフェイス１０１にＵＳＢケーブル等の通信ケーブル１０４の一端部を接続し、端末装置１０２の通信インターフェイス１０３に当該通信ケーブル１０４の他端部を接続することで、複合機１００と端末装置１０２とが接続される。複合機１００は、端末装置１０２で作成された印刷ジョブを通信ケーブル１０４を介して受信すると、当該印刷ジョブの画像データに基づいて印刷を実行する。尚、外部装置は、電子装置と同様に、商用電源を利用する装置であれば、特に限定は無い。

又、複合機１００、端末装置１０２の制御回路は、図示しないが、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、各駆動部に対応するドライバーを内部バスによって接続している。複合機１００、端末装置１０２のＣＰＵは、例えば、ＲＡＭを作業領域として利用し、ＲＯＭ、ＨＤＤ等に記憶されているプログラムを実行する。又、複合機１００、端末装置１０２のＣＰＵは、当該実行結果に基づいてドライバーからのデータ、指示、信号、命令等を授受し、各種処理の実行に関する各駆動部の動作を制御する。又、駆動部以外の後述する各部（図２に示す）についても、ＣＰＵが、各プログラムを実行することで当該各部を実現する。ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等には、以下に説明する各部を実現するプログラムやデータが記憶されている。

次に、図２、図３を参照しながら、本発明の実施形態に係る構成及び実行手順について説明する。先ず、ユーザーが、通信ケーブル１０４を介して複合機１００に端末装置１０２を接続する場合、通信ケーブル１０４の一端部を複合機１００の通信インターフェイス１０１に装着し、当該通信ケーブル１０４の他端部を端末装置１０２の通信インターフェイス１０４に装着する（図３：Ｓ１０１）。

ここで、複合機１００と端末装置１０２とが通信ケーブル１０４を介して接続されると、図４（Ａ）に示すように、通信ケーブル１０４の一端部は、複合機１００の通信インターフェイス１０１の電力供給のためのＶｂｕｓ端子４００と、データラインのＤ＋端子４０１と、Ｄ−端子４０２と、ＳＧＮＤ（シグナルグランド）端子４０３と、それぞれ電気的に接続される。通信ケーブル１０４の他端部も、同様に、端末装置１０２の通信インターフェイス１０３の各種端子とそれぞれ電気的に接続される。前記通信インターフェイス１０１のＤ＋端子４０１、Ｄ−端子４０２は、複合機１００の制御基板の制御集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）に電気的に接続され、データの授受を行う。又、前記通信インターフェイス１０１のＳＧＮＤ端子４０３の電位は、制御集積回路においてデータライン（シグナルライン）の電位に対して基準電位となる０Ｖを有する。

ここで、何らかの原因より、複合機１００と端末装置１０２との電位差が生じている場合に、ＳＧＮＤ端子に過電圧が印加される。例えば、図４（Ａ）に示す複合機１００と端末装置１０２との電位差（例えば、８Ｖ）を故意に発生させた後に、シールドの無い通信ケーブル１０４を介して複合機１００と端末装置１０２とを接続した場合に、前記ＳＧＮＤ端子に流れる電流を検出した。すると、図４（Ｂ）に示すように、当該ＳＧＮＤ端子に過電圧が印加され、過電流（１５Ａ）が印加されたことが判明した。このように、通信ケーブル１０４にシールド等の電位差解消手段が存在しない場合、ＳＧＮＤ端子に過電圧が印加され、複合機１００又は端末装置１０２の制御集積回路が破損する可能性がある。

そこで、本発明では、下記の構成を採用する。即ち、複合機１００と端末装置１０２とが通信ケーブル１０４を介して接続されると、複合機１００に内蔵された過電圧印加防止装置２００の電位差検知部２０１が、複合機１００の通信インターフェイス１０１のＳＧＮＤ端子４０３と接地部５０１との間に予め設けられた電位差検出抵抗５０２を用いて複合機１００と端末装置１０２との電位差を検知する（図３：Ｓ１０２）。

ここで、電位差検知部２０１が検知する方法に特に限定は無い。図５（Ａ）に示すように、前記ＳＧＮＤ端子５０１と複合機１００内の接地部５０１との間に、低抵抗で、高電圧でも耐え得る抵抗を電位差検出抵抗５０２として予め挿入しておく。この電位差検出抵抗５０２は、高抵抗とすると、通常状態でも複合機１００内部で電位差が生じる場合があるため、例えば、１Ω以下の抵抗値を有する抵抗とされる。そして、電位差検知部２０１は、電位差検出抵抗５０２と接地部５０１との間に電線を電気的に接続して、この電線に流れる電流を検知する。これにより、電位差が生じている複合機１００と端末装置１０２とを通信ケーブル１０４で接続した場合、前記電位差検出抵抗５０２に過電圧が印加され、電位差検知部２０１が、当該電位差検出抵抗５０２に流れる電流を検知することが出来る。この電流の大小により、電位差検知部２０１は、前記複合機１００と端末装置１０２との電位差を検知する。

さて、電位差検知部２０１が前記複合機１００と端末装置１０２との電位差を検知すると、その旨を電位差判定部２０２に通知する。当該通知を受けた電位差判定部２０２は、前記検知された検知電位差が、予め設定された第一の閾値を超過したか否かを判定する（図３：Ｓ１０３）。

ここで、前記第一の閾値に特に限定は無いが、前記電位差が生じた場合に複合機１００と端末装置１０２とのデータ通信で支障を来たす可能性のある設定電位差を採用することが出来る。

前記判定の結果、前記検知電位差が前記第一の閾値を超過していない場合（図３：Ｓ１０３ＮＯ）、電位差判定部２０２は、複合機１００と端末装置１０２とを接続しても問題ないと判定し、その旨を通信接続部２０３に通知する。当該通知を受けた通信接続部２０３は、複合機１００と端末装置１０２との間のデータライン（Ｄ＋端子４０１、Ｄ−端子４０２）でデータ通信を実行させる（図３：Ｓ１０４）。これにより、複合機１００と端末装置１０２とのデータ通信が開始される。この場合、例えば、ユーザーは、端末装置１０２から通信ケーブル１０４を介して複合機１００に印刷ジョブを送信すれば、当該複合機１００は印刷ジョブを実行する。

一方、Ｓ１０３において、前記判定の結果、前記検知電位差が前記第一の閾値を超過した場合（図３：Ｓ１０３ＹＥＳ）、電位差判定部２０２は、更に、前記検知電位差が、前記第一の閾値よりも大きい第二の閾値を超過したか否かを判定する（図３：Ｓ１０５）。

ここで、前記第二の閾値に特に限定は無いが、前記電位差が生じた場合に複合機１００又は端末装置１０２の制御集積回路が破損する可能性のある設定電位差、例えば、８Ｖを採用することが出来る。

前記判定の結果、前記検知電位差が前記第二の閾値を超過していない場合（図３：Ｓ１０５ＮＯ）、つまり、前記検知電位差が前記第一の閾値を超過し、且つ、前記第二の閾値を超過していない場合（前記第一の閾値と前記第二の閾値との間である場合）、電位差判定部２０２は、複合機１００と端末装置１０２とを接続に多少問題があると判定し、その旨を警告表示部２０４に通知する。当該通知を受けた警告表示部２０４は、複合機１００の操作部に警告メッセージ画面５０３を表示させる（図３：Ｓ１０６）。

ここで、前記警告メッセージ画面５０３に特に限定は無いが、例えば、図５（Ｂ）に示すように、「接続を実行して、データ通信すると、複合機又は端末装置に不具合が生じる可能性のある」旨の警告メッセージ５０４と、接続実行キー５０５と、接続停止キー５０６とが表示される。これにより、ユーザーは、接続前に電位差の発生による不具合を予め知ることが可能となる。

ここで、警告表示部２０４は、ユーザーからのキーの選択を受け付けて、通信接続部２０３は、前記選択されたキーの種類に応じて、前記複合機１００と端末装置１０２との間のデータラインでデータ通信を実行したり実行しなかったりする。例えば、ユーザーが前記接続実行キーを選択すれば、通信接続部２０３は、警告表示部２０４を介して前記データラインでのデータ通信を実行する。一方、ユーザーが前記接続停止キーを選択すれば、通信接続部２０３は、警告表示部２０４を介して前記データラインでのデータ通信を実行しない。この場合、後述する分離回路は起動しない。

一方、Ｓ１０５において、前記判定の結果、前記検知電位差が前記第二の閾値を超過した場合（図３：Ｓ１０５ＹＥＳ）、電位差判定部２０２は、複合機１００と端末装置１０２とを接続に問題があると判定し、その旨を接続分離部２０５に通知する。当該通知を受けた接続分離部２０５は、複合機１００の通信インターフェイス１０１のデータライン（Ｄ＋端子４０１、Ｄ−端子４０２）と制御集積回路５０８との間に予め設けられた分離回路５０７を用いて前記データラインと前記制御集積回路５０８との接続を分離する（図３：Ｓ１０７）。

ここで、接続分離部２０５が分離する方法に特に限定は無い。例えば、図５（Ａ）に示すように、通信インターフェイス１０１のデータラインのＤ＋端子４０１に電界効果型トランジスタのドレインを接続し、制御集積回路５０８のＤ＋端子５０９に電界効果型トランジスタのソースを接続し、電界効果型トランジスタを分離回路５０７として予め挿入しておく。又、通信インターフェイス１０１のデータラインのＤ−端子４０２と制御集積回路５０８のＤ−端子５１０との間にも同様の配置で電界効果型トランジスタを予め挿入しておく。そして、接続分離部２０５は、前記電界効果型トランジスタのゲートに所定の電圧を印加することで、電界効果型トランジスタのドレインとソースとの接続を遮断する。これにより、前記データラインと前記制御集積回路５０８との接続を分離することが出来る。尚、上述では、電界効果型トランジスタを分離回路５０７としたがこれに限定する必要は無い。これにより、電位差が著しい場合には、前記データラインと前記制御集積回路５０８との接続を強制的に遮断することで、当該制御集積回路５０８の破損を防止することが可能となる。特に、シールドが設けられていない低価格品や粗悪品の通信ケーブルを使用したとしても、前記制御集積回路５０８の破損を確実に防止することが可能となる。又、この分離回路５０７は、前記通信インターフェイス１０１のＶｂｕｓ端子４００を遮断するものではないため、複合機１００の制御集積回路５０８の一部又は全部が、当該Ｖｂｕｓ端子４００からの電力供給を受けている場合、当該制御集積回路５０８動作を停止させることは無く、ユーザーは複合機１００を単体で利用することが可能である。

又、接続分離部２０５が前記接続の分離を完了すると、その旨を警告表示部２０４に通知し、当該通知を受けた警告表示部２０４は、複合機１００と端末装置１０２とを接続出来ない旨の接続停止画面を前記複合機１００の操作部に表示させても良い。この場合、前記接続停止画面に、複合機１００と端末装置１０２との間の電位差が高く、破損の可能性がある旨のメッセージやサービスマンの呼び出しを促す旨のメッセージが表示される。

尚、本発明の実施形態では、複合機１００（電子装置）が過電圧印加防止装置２００を備えるよう構成したが、これに限らず、当該過電圧印加防止装置２００を各種の電子装置に備えるよう構成しても良い。又、端末装置１０２（外部装置）が過電圧印加防止装置２００を備えるよう構成しても良い。

又、本発明の実施形態では、過電圧印加防止装置２００が各部を備えるよう構成したが、当該各部を実現するプログラムを記憶媒体に記憶させ、当該記憶媒体を提供するよう構成しても構わない。当該構成では、前記プログラムを、所定の装置に読み出させ、各装置が前記各部を実現する。その場合、前記記録媒体から読み出されたプログラム自体が本発明の作用効果を奏する。さらに、各手段が実行するステップをハードディスクに記憶させる方法として提供することも可能である。

以上のように、本発明に係る過電圧印加防止装置及び過電圧印加防止方法は、画像形成装置や端末装置に備えられる過電圧印加防止装置に有用であり、電位差が生じている外部装置を接続したとしても場合、データラインを保護し、制御集積回路の破損を防止することが可能な過電圧印加防止装置及び過電圧印加防止方法として有効である。

１００ 複合機
１０１ 複合機の通信インターフェイス
１０２ 端末装置
１０３ 端末装置の通信インターフェイス
１０４ 通信ケーブル
２００ 過電圧印加防止装置
２０１ 電位差検知部
２０２ 電位差判定部
２０３ 通信接続部
２０４ 警告表示部
２０５ 接続分離部

Claims (5)

1. 電子装置と外部装置とが通信ケーブルを介して接続される際に、当該電子装置の通信インターフェイスのＳＧＮＤ端子と接地部との間に予め設けられた電位差検出抵抗を用いて前記電子装置と前記外部装置との電位差を検知する電位差検知部と、
   前記検知された検知電位差が、予め設定された第一の閾値を超過したか否かと、前記検知電位差が、前記第一の閾値よりも大きい第二の閾値を超過したか否かとを判定する電位差判定部と、
   前記検知電位差が前記第一の閾値を超過し、且つ、前記第二の閾値を超過していない場合、前記電子装置の操作部に警告メッセージ画面を表示させる警告表示部と、
   前記検知電位差が前記第二の閾値を超過した場合、前記電子装置の通信インターフェイスのデータラインと制御集積回路との間に予め設けられた分離回路を用いて前記データラインと前記制御集積回路との接続を分離する接続分離部と、
   を備えることを特徴とする過電圧印加防止装置。
2. 前記検知電位差が前記第一の閾値を超過していない場合、前記電子装置と前記外部装置との間のデータラインでデータ通信を実行させる通信接続部を更に備える
   請求項１に記載の過電圧印加防止装置。
3. 前記警告表示部は、前記警告メッセージ画面に、接続実行キーと接続停止キーとを選択可能に表示し、
   前記通信接続部は、前記接続実行キーが選択されると、前記データラインでのデータ通信を実行し、前記接続停止キーが選択されると、前記データラインでのデータ通信を実行しない
   請求項２に記載の過電圧印加防止装置。
4. 前記警告表示部は、前記データラインと前記制御集積回路との接続が分離された場合、前記電子装置と前記外部装置とを接続出来ない旨の接続停止画面を前記電子装置の操作部に表示させる
   請求項１−３のいずれか一項に記載の過電圧印加防止装置。
5. 電子装置と外部装置とが通信ケーブルを介して接続される際に、当該電子装置の通信インターフェイスのＳＧＮＤ端子と接地部との間に予め設けられた電位差検出抵抗を用いて前記電子装置と前記外部装置との電位差を検知する電位差検知ステップと、
   前記検知された検知電位差が、予め設定された第一の閾値を超過したか否かと、前記検知電位差が、前記第一の閾値よりも大きい第二の閾値を超過したか否かとを判定する電位差判定ステップと、
   前記検知電位差が前記第一の閾値を超過し、且つ、前記第二の閾値を超過していない場合、前記電子装置の操作部に警告メッセージ画面を表示させる警告表示ステップと、
   前記検知電位差が前記第二の閾値を超過した場合、前記電子装置の通信インターフェイスのデータラインと制御集積回路との間に予め設けられた分離回路を用いて前記データラインと前記制御集積回路との接続を分離する接続分離ステップと、
   を備えることを特徴とする過電圧印加防止方法。