JP2013166293A - 印刷装置およびその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】印刷装置へのUSBバスパワーの給電状態を監視して適切に対処する。
【解決手段】USBバスパワーをプリンターの動作用の電力として供給する電源回路のバスパワー用電源ライン52に接続する電力測定回路55を、バスパワー用電源ライン52の供給電圧Vを計測すると共にバスパワー用電源ライン52に負荷(抵抗R3)を接続して負荷電流Iを計測するよう構成し、ユーザーによる電源投入時に、バスパワー用電源ライン52に負荷を接続すると共に負荷を段階的に引き上げ、供給電圧Vが閾値Vref以上の状態で負荷電流Iが閾値Iref以上となった場合にはメカイニシャライズ処理を実行して印刷可能な状態とし、負荷電流Iが閾値Iref以上となる前に供給電圧Vが閾値Vref未満となった場合には他の電源の接続を促す警告画面を表示する。
【選択図】図3

Description

本発明は、USBバスパワーを含む複数の電源のうち少なくとも一つから給電を受けて動作する印刷装置およびその制御方法に関する。
従来より、USB(Universal Serial Bus)インターフェースからの電力(USBバスパワー)だけで動作するデバイスが提案されている。かかるデバイスとして、特許文献1には、USBバスパワーで動作するデジタルビデオカメラ(撮像装置)が記載されている。このデジタルビデオカメラは、主電源(AC電源またはバッテリー)からの電力を入力する端子と、USBバスパワーを入力する端子と、各端子毎に供給される電力が十分であるか否かを検出する電源検出部と、主電源の電力をデジタルビデオカメラの全てのブロックに供給するための主電源用スイッチと、USBバスパワーをデジタルビデオカメラの一部のブロックのみに供給するためのバスパワー用スイッチと、を備える。このデジタルビデオカメラでは、主電源からの電力が十分であるか否かを判定し、主電源からの電力が十分である場合にはデジタルビデオカメラとしての通常の動作の全てが可能となるように主電源用スイッチをオンとすると共にバスパワー用スイッチをオフとし、主電源からの電力が十分でない場合にはさらにUSBバスパワーからの電力が十分であるか否かを判定し、USBバスパワーからの電力が十分である場合には主電源用スイッチをオフとすると共にバスパワー用スイッチをオンとしている。これにより、消費電力が比較的高いデジタルビデオカメラでも、USBバスパワーを用いて動作させることを可能としている。
特開2005−71274号公報
このように、USBバスパワーを用いて動作する機器では、USBバスパワーの給電能力が制限されているため、システムダウンを起こすことのないようUSBバスパワーの給電能力を監視し、適切に対処することが求められる。特に、印刷装置は消費電力が比較的高いことから、USBバスパワーを監視して適切に対応することは、印刷装置の正常な動作を確保する上で極めて重要な課題として考えることができる。
本発明の印刷装置およびその制御方法は、印刷装置へのUSBバスパワーの給電状態を監視して適切に対処することを主目的とする。
本発明の印刷装置およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の印刷装置は、
USBバスパワーを含む複数の電源のうち少なくとも一つから給電を受けて動作する印刷装置であって、
前記USBバスパワーの給電能力を測定する給電能力測定手段と、
該測定された給電能力が前記印刷装置の動作に必要な必要電力未満の場合には、他の電源の接続を促す通知を行なう通知手段と
を備えることを要旨とする。
この本発明の印刷装置では、USBバスパワーを含む複数の電源のうち少なくとも一つから給電を受けて動作し、USBバスパワーの給電能力を測定し、測定した給電能力が印刷装置の動作に必要な必要電力未満の場合には、他の電源の接続を促す通知を行なう。これにより、印刷装置へのUSBバスパワーの給電状態を監視してこれに適切に対処することができる。
こうした本発明の印刷装置において、前記給電能力測定手段は、前記USBバスパワーの給電能力を印刷装置の起動時に測定する手段であり、該測定した給電能力が前記必要電力以上の場合には初期化動作を行ない、前記測定した給電能力が前記必要電力未満の場合には前記初期化動作を行なわない初期化手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、USBバスパワーの給電能力が不足している場合には、初期化動作が行なわれないから、印刷装置の誤動作などを抑制することができる。
また、本発明の印刷装置において、前記給電能力測定手段は、前記USBバスパワーの電源ラインに接続する負荷を段階的に引き上げながら該USBバスパワーの給電能力を測定する手段であるものとすることもできる。こうすれば、過大な負荷を作用させることなく、USBバスパワーの給電能力を正確に判定することができる。この態様の本発明の印刷装置において、前記給電能力測定手段は、前記USBバスパワーの電源ラインの電圧を測定しながら負荷電流が該USBバスパワーの電流規格値に応じた所定電流値に至るまで負荷を段階的に引き上げ、前記負荷電流が前記所定電流値に至った場合には前記USBバスパワーの給電能力が前記必要電力以上と判定し、前記負荷電流が前記所定電流値に至る前に前記電源ラインの電圧が低下した場合に前記USBバスパワーの給電能力が前記必要電力未満と判定する手段であるものとすることもできる。
本発明の印刷装置の制御方法は、
USBバスパワーを含む複数の電源のうち少なくとも一つから給電を受けて動作する印刷装置の制御方法であって、
前記USBバスパワーの給電能力を測定し、該測定した給電能力が前記印刷装置の動作に必要な必要電力未満の場合には、他の電源の接続を促す通知を行なう
ことを要旨とする。
この本発明の印刷装置の制御方法によれば、USBバスパワーの給電能力を測定し、測定した給電能力が印刷装置の動作に必要な必要電力未満の場合には、他の電源の接続を促す通知を行なう。これにより、印刷装置へのUSBバスパワーの給電状態を監視してこれに適切に対処することができる。
プリントシステムの概略構成図。 コンピューター10およびプリンター20の機能ブロック図。 電源回路50の概略構成図。 電源投入時処理ルーチンの一例を示すフローチャート。 警告画面の一例を示す説明図。
次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図1は、プリントシステムの構成の概略を示す構成図であり、図2は、プリントシステムを構成するコンピューター10およびプリンター20の機能ブロックを示すブロック図であり、図3は、電源回路50の構成の概略を示す構成図である。本実施形態のプリントシステムは、コンピューター10とプリンター20とをUSBケーブル60を介して接続されたものとして構成されている。
コンピューター10は、図2に示すように、中央演算処理装置としてのCPU12や各種アプリケーションやユーザーファイル,プリンタードライバーなどが記憶されたハードディスクドライブ(HDD)13,データを一時的に記憶するRAM14などが組み込まれたコンピューター本体11と、入力装置としてのキーボード(およびマウス)16と、表示装置としてのディスプレイ19とを備える汎用のコンピューターとして構成されている。コンピューター本体11は、CPU12やHDD13,RAM14の他に、キーボード16からの文字入力を行なうインターフェース15や、USBポート17aに接続されたUSBケーブル60を介して周辺機器(本実施形態ではプリンター20)との通信を行なうUSB2.0規格準拠のUSBホストコントローラー17、ディスプレイ19の表示制御を行なう表示用コントローラー18を備えており、これらはバスを介して電気的に接続されている。ここで、USBコントローラー17は、USBバスパワード(USBバスパワー)による駆動に対応している。USBコントローラー17は、供給電流を監視しており、供給電流が上限値を超えると、USBポート17aをシャットダウンして給電を停止する。なお、USBバスパワーは、USB2.0規格によれば給電電圧が5V(±10%)で最大電流が500mAまでとされているが、その給電能力はホスト機器毎に異なる。
本実施形態のプリンター20は、印刷機構40を内蔵するインクジェット方式のプリンターとして構成されている。印刷機構40は、図2に示すように、左右方向(主走査方向)にループ状に架け渡されたキャリッジベルト43により駆動されガイド42に沿って左右に往復するキャリッジ41と、キャリッジ41にシアン・マゼンタ・イエロー・ブラック等の各色のインクを供給するインクカートリッジ44と、圧電素子に電圧を印加して変形させることにより各インクカートリッジ44から供給された各インクに圧力をかけてノズルから用紙Sに向けてインクを吐出する印刷ヘッド45と、キャリッジベルト43を駆動してキャリッジ41を主走査方向に往復動させるキャリッジモーター46と、キャリッジ41の移動方向に直交する副走査方向に用紙Sを搬送する紙送りローラー47と、紙送りローラー47を駆動する紙送りモーター48と、を備える。ここで、印刷ヘッド45はヘッドドライバー45a(図3参照)により駆動され、キャリッジモーター46はモータドライバー46a(図3参照)により駆動され、紙送りモーター48はモータドライバー48a(図3参照)により駆動される。なお、インクカートリッジ44は、本実施形態では、印刷機構40の下方に取り付けられており、インクカートリッジ44がキャリッジ41上に搭載されていない、いわゆるオフキャリッジタイプである。勿論、インクカットリッジをキャリッジ41上に搭載するオンキャリッジタイプを採用するものとしても構わない。
また、本実施形態のプリンター20は、その制御系としては、図2に示すように、プリンター全体の制御を司るメインコントローラー30と、メモリーカードスロット37に挿入されたメモリーカードMCに対してデータの書き込みと読み出しとを制御するメモリーカードコントローラー38と、印刷機構40の制御を司るプリンターASIC49と、ホスト機器としてのコンピューター10と通信するためのUSBデバイスコントローラー58と、プリンター20のパワーデバイス(印刷ヘッド45やキャリッジモーター46,紙送りモーター48など)とロジックデバイス(メインコントローラー30やメモリーカードコントローラー38,プリンターASIC49,USBデバイスコントローラー58など)に対して動作に必要な電力を供給する電源回路50と、を備える。なお、プリンター20は、本実施形態では、メインコントローラー30とメモリーカードコントローラー38とプリンターASIC49とUSBデバイスコントローラー58とが1チップ上に集積されたシステムオンチップ(以下、SOCという)21として構成されている(図3参照)。
メインコントローラー30は、CPU31を中心とするマイクロプロセッサーとして構成されており、各種処理プログラムや各種データ、各種テーブルなどを記憶するROM32と、一時的にデータを記憶するRAM33と、書き換え可能で電源を切ってもデータは保持されるフラッシュメモリー34と、電源ボタン36からの操作信号を入力するインターフェース35(I/F)とを備える。このメインコントローラー30は、メモリーカードスロット37に挿入されているメモリーカードMCから画像ファイルをメモリーカードコントローラー38を介して入力し、印刷機構40の駆動状態を検出する各種センサ(例えば、キャリッジ41のポジションを検出するキャリッジポジションセンサや紙送りモーター48の回転角を検出する回転角センサなど)からの検出信号をプリンターASIC49を介して入力し、コンピューター10からの受信データをUSBデバイスコントローラー58を介して入力している。また、メインコントローラー30は、コンピューター10側へ送信する送信データをUSBデバイスコントローラー58に出力し、印刷機構40の駆動指令をプリンターASIC48に出力している。
USBデバイスコントローラー58は、本実施形態では、USB2.0規格準拠のUSBコントローラーとして構成されており、USBケーブル60を介して通信データのやり取りを行なう。USBケーブル60は、VBUSラインおよびグランド(GND)ラインからなる電源系ラインと、D+ラインおよびD−ラインからなる信号系ラインとを有しており、一端にはコンピューター10側のUSBポート17aに接続される標準Aプラグが設けられ、他端にはプリンター20側のUSBポート58aに接続される標準Bプラグが設けられている。
電源回路50は、家庭用の交流電力(AC100VやAC200Vなど)を直流電力(DC20Vなど)にAC−DC変換するACアダプタ70からの電力とUSBのVBUSラインからの電力(USBバスパワー)とをプリンター20のパワーデバイスやロジックデバイスに供給可能な回路として構成されている。この電源回路50は、図3に示すように、パワーデバイスとしてヘッドドライバー45aやモータードライバー46a,48aに電力を供給する駆動系電力ライン51と、VBUSラインからの電力(USBバスパワー)をダイオードD1を介して駆動系電力ライン51に供給するバスパワー用電源ライン52と、ACアダプター70からの電力をダイオードD2を介して電力ライン51に供給するAC電源用電源ライン53と、駆動系電力ライン51の直流電力を電圧変換(降圧)してロジックデバイスとしてのSOC21に供給するDC/DCコンバーター54と、バスパワー用電源ライン52に接続されVBUSラインから供給される電力を測定する電力測定回路55と、を備える。
電力測定回路55は、USBバスパワーの供給電圧と供給電流とを計測するための回路として構成されており、図3に示すように、グランドに接続された抵抗R1と、抵抗R1とバスパワー用電源ライン52とに接続された抵抗R2と、ドレイン(D)がバスパワー用電源ライン52に接続されたNチャネル型のMOSFET55aと、MOSFET55aのソース(S)とグランドとに接続された抵抗R3と、を備える。ここで、抵抗R1の抵抗値は例えば10kΩに設定され、抵抗R2の抵抗値は例えば10kΩに設定され、抵抗R3の抵抗値は例えば1Ωに設定されている。抵抗R1,R2は、互いに直列接続された分圧回路として構成されている。SOC21(メインコントローラー30)は、抵抗R1と抵抗R2との接続点の電圧を入力することにより、入力した電圧と抵抗R1,R2の分圧比とに基づいてバスパワー用電源ライン52の給電電圧Vを演算することができる。MOSFET55aは、負荷としての抵抗R3をバスパワー用電源ライン52に対して継断可能な半導体スイッチであり、SOC21からの信号によってMOSFET55aのゲート(G)に作用させるゲート電圧を調整することにより、抵抗R3(負荷)を流れる電流を調整できるようになっている。SOC21(メインコントローラー30)は、MOSFET55aのソース(S)と抵抗R3との接続点における電圧を入力することにより、入力した電圧と抵抗R3の抵抗値とに基づいて抵抗R3を流れる電流、即ち負荷電流Iを演算することができる。
次に、こうして構成された本実施形態のプリンター20の動作、特に、USBケーブル60を介してコンピューター10からバスパワーの供給を受けている状態で電源ボタン36が押下された電源投入時の動作について説明する。図4は、メインコントローラー30のCPU31により実行される電源投入時処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、USBバスパワーによりメインコントローラー30が起動している状態で電源ボタン36からのオン信号が入力されたときに実行される。
電源投入時処理ルーチンが実行されると、メインコントローラー30のCPU31は、まず、MOSFET55aのゲート(G)に比較的低圧のゲート電圧を作用させて負荷を接続する(ステップS100)。続いて、給電電圧Vと負荷電流Iとを入力し(ステップS110)、給電電圧Vが閾値Vref以上か否かを判定する(ステップS120)。ここで、閾値Vrefは、USBバスパワーの供給電圧の規格値に応じて例えば4.5Vに定められている。給電電圧Vが閾値Vref以上と判定されると、負荷電流Iが閾値Iref以上か否かを判定する(ステップS130)。ここで、閾値Irefは、プリンター20におけるパワーデバイスおよびロジックデバイスの動作が可能な電流の下限値よりも高く且つUSBバスパワーの規格値以下の電流値として例えば500mAに定められている。負荷電流Iが閾値Iref未満と判定されると、MOSFET55aのゲート電圧を所定値ΔVgだけ高くして負荷を引き上げ(ステップS140)、ステップS110に戻って給電電圧Vと負荷電流Iとを入力し、再度、給電電圧Vが閾値Vref以上か否か、負荷電流Iが閾値Iref以上か否かをそれぞれ判定する(ステップS120,S130)。このように、給電電圧Vが閾値Vref未満と判定されるか、負荷電流Iが閾値Iref以上と判定されるかのいずれかが成立するまで負荷を段階的に引き上げるのである。本実施形態では、負荷電流Iが20msec間隔で0mAから500mAまで段階的に引き上げられるよう所定値ΔVgを設定するものとした。
ステップS120で給電電圧Vが閾値Vref以上と判定され且つステップS130で負荷電流Iが閾値Iref以上と判定されると、USBバスパワーはプリンター20を動作させるために十分な電力を供給可能と判断し、メカイニシャライズ処理を実行して(ステップS160)、本ルーチンを終了する。これにより、プリンター20は、電源オンされ、印刷指示によって印刷が実行可能な状態となる。ここで、メカイニシャライズ処理では、印刷機構40(メカニカル機構)の初期化動作を実行する処理であり、例えば、キャリッジ41の主走査方向の原点出しやキャリッジ41の動作チェックなどを行なうホームシーク動作や、インク残量のチェックなどを行なうインクチェック、紙送りの動作チェックなどを行なうPFリセット動作などを挙げることができる。
一方、ステップS130で負荷電流Iが閾値Iref以上と判定される前にステップS120で給電電圧Vが閾値Vref未満と判定されると、USBのバスパワーに不足が生じていると判断し、負荷が切断されるようMOSFET55aのゲートを遮断し(ステップS170)、警告表示を行なって(ステップS180)、本ルーチンを終了する。ここで、警告表示は、本実施形態では、図5に示すように、エクスクラメーションマークと共に「USBのバスパワーが不足しています。他の電源を使用して下さい。」などのメッセージを含む警告画面をプリンタードライバーを介してコンピューター10のディスプレイ19に表示させることにより行なう。ユーザーは、AC電源(ACアダプター70)をプリンター20に接続するか、ホスト機器側の二つのUSBポートから給電を受けるダブル給電タイプのUSBケーブルを一つのUSBポート58aに接続することにより、プリンター20を電源オンさせることができる。
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の電力測定回路55と供給電圧Vや負荷電流Iを演算するメインコントローラー30とが本発明の「給電能力測定手段」に相当し、図4の電源投入時処理ルーチンのステップS180の処理を実行するメインコントローラー30などが「通知手段」に相当する。なお、本実施形態では、本発明のプリンター20の動作を説明することにより本発明の印刷装置の制御方法の一例も明らかにしている。
以上説明した本実施形態のプリンター20によれば、USBバスパワーをプリンター20の動作用の電力として供給する電源回路50のバスパワー用電源ライン52に電力測定回路55を接続し、電力測定回路55による測定結果に基づいてUSBバスパワーの給電能力に不足が生じているか否かを判定し、給電能力に不足が生じている場合には他の電源の接続を促す警告を行なうから、プリンター20へのUSBバスパワーの給電能力を監視してこれに適切に対処することができる。しかも、USBバスパワーの給電能力の測定をユーザーによる電源投入時に行なうから、USBバスパワーの給電能力の監視を適切なタイミングで行なうことができる。さらに、電力測定回路55を、バスパワー用電源ライン52の供給電圧Vを計測すると共にバスパワー用電源ライン52に負荷(抵抗R3)を接続して負荷電流Iを計測するよう構成し、バスパワー用電源ライン52に接続する負荷を段階的に引き上げ、供給電圧Vが閾値Vref以上の状態で負荷電流Iが閾値Iref以上となった場合にはメカイニシャライズ処理を実行して印刷可能な状態とし、負荷電流Iが閾値Iref以上となる前に供給電圧Vが閾値Vref未満となった場合には他の電源の接続を促す警告画面を表示するから、過大な負荷を作用させることなく、USBバスパワーの給電能力を正確に判定することができる。
本実施形態では、USBバスパワーの給電能力の測定をユーザーによる電源投入時に行なうものとしたが、給電能力の測定タイミングは電源投入時に限られず、所定時間間隔で行なうものとしてもよいし、印刷指示が受け付けられたときに印刷処理の実行に先だって行なうものとしてもよい。
本実施形態では、USBバスパワーの給電能力に不足が生じている場合に他の電源の接続を促す警告画面をコンピューター10側のディスプレイ19に表示させるものとしたが、プリンター20にディスプレイを備える場合にはプリンター20側のディスプレイに警告画面を表示するものとしてもよい。また、警告画面の表示に代えて警告ランプを点灯させたり、警告音を出力するものとしてもよい。
本実施形態では、プリンター20をAC電源からの給電を受けて動作するよう構成するものとしたが、プリンター20に着脱可能なバッテリーを備えるものとしてバッテリーからの給電を受けて動作するよう構成するものとしてもよいし、プリンター20側に複数のUSBポートを備えるものとしてホスト機器側の複数のUSBポートからの給電をプリンター20側の複数のUSBポートで同時に受けるものとしてもよい。USBバスパワーの給電能力に不足が生じた際には、前者の場合、バッテリーを取り付けるものとすればよく、後者の場合、USBポートに接続するUSBケーブルを追加するものとすればよい。
本実施形態では、電力測定回路55において、バスパワー用電源ライン52に対して負荷(抵抗R3)をMOSFET55aを介して接続するものとしたが、MOSFET55aに代えてバイポーラトランジスターを用いるなどバスパワー用電源ライン52に対して負荷を継断可能なものであれば、如何なるスイッチを用いるものとしてもよい。
本実施形態では、電力測定回路55において、バスパワー用電源ライン52に接続する負荷を段階的に引き上げるものとしたが、一度に引き上げるものとしても構わない。
本実施形態では、本発明をコンピューター10のUSBポート17aからUSBバスパワーの供給を受けて動作するものに適用して説明したが、USBバスパワーの供給元をコンピューター10とするものに限られず、USBバスパワーを供給可能な如何なるホスト機器としてもよい。
本実施形態では、本発明を印刷装置の形態として説明したが、印刷装置の制御方法の形態とするものとしてもよい。
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
10 コンピューター、11 コンピューター本体、12 CPU、13 ハードディスクドライブ(HDD)、14 RAM、15 インターフェース(I/F)、16 キーボード、17 USBホストコントローラー、17a USBポート、18 表示用コントローラー、19 ディスプレイ、20 プリンター、21 システムオンチップ(SOC)、30 メインコントローラー、31 CPU、32 ROM、33 RAM、34 フラッシュメモリー、35 インターフェース(I/F)、36 電源ボタン、37 メモリーカードスロット、38 メモリーカードコントローラー、40 印刷機構、41 キャリッジ、42 ガイド、43 キャリッジベルト、44 インクカートリッジ、45 印刷ヘッド、45a ヘッドドライバー、46 キャリッジモーター、46a モータードライバー、47 紙送りローラー、48 紙送りモーター、48a モータードライバー、49 プリンターASIC、50 電源回路、51 電源ライン、52 バスパワー用電源ライン、53 AC電源用電源ライン、54 DC/DCコンバーター、55 電力測定回路、55a MOSFET、58 USBデバイスコントローラー、58a USBポート、60 USBケーブル、70 ACアダプター、R1〜R3 抵抗、D1,D2 ダイオード。

Claims (5)

  1. USBバスパワーを含む複数の電源のうち少なくとも一つから給電を受けて動作する印刷装置であって、
    前記USBバスパワーの給電能力を測定する給電能力測定手段と、
    該測定された給電能力が前記印刷装置の動作に必要な必要電力未満の場合には、他の電源の接続を促す通知を行なう通知手段と
    を備えることを特徴とする印刷装置。
  2. 請求項1記載の印刷装置であって、
    前記給電能力測定手段は、前記USBバスパワーの給電能力を印刷装置の起動時に測定する手段であり、
    該測定した給電能力が前記必要電力以上の場合には初期化動作を行ない、前記測定した給電能力が前記必要電力未満の場合には前記初期化動作を行なわない初期化手段を備える
    ことを特徴とする印刷装置。
  3. 請求項1または2記載の印刷装置であって、
    前記給電能力測定手段は、前記USBバスパワーの電源ラインに接続する負荷を段階的に引き上げながら該USBバスパワーの給電能力を測定する手段である
    ことを特徴とする印刷装置。
  4. 請求項3記載の印刷装置であって、
    前記給電能力測定手段は、前記USBバスパワーの電源ラインの電圧を測定しながら負荷電流が該USBバスパワーの電流規格値に応じた所定電流値に至るまで負荷を段階的に引き上げ、前記負荷電流が前記所定電流値に至った場合には前記USBバスパワーの給電能力が前記必要電力以上と判定し、前記負荷電流が前記所定電流値に至る前に前記電源ラインの電圧が低下した場合に前記USBバスパワーの給電能力が前記必要電力未満と判定する手段である
    ことを特徴とする印刷装置。
  5. USBバスパワーを含む複数の電源のうち少なくとも一つから給電を受けて動作する印刷装置の制御方法であって、
    前記USBバスパワーの給電能力を測定し、該測定した給電能力が前記印刷装置の動作に必要な必要電力未満の場合には、他の電源の接続を促す通知を行なう
    ことを特徴とする印刷装置の制御方法。
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