JP4086540B2 - 接触型送受信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ通信を行う接触型送受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、膨大な個体数の製品等に対して、個別情報を記憶させ、それらと端末等の間で通信を行い、情報の書き換えを行うことにより、品質や流通等の情報管理が行われている。
【０００３】
このようにデータの書き換えが可能な小型の送受信装置（素子）は、将来的には商業製品に限らず、医療や行政における個人のＩＤカードとして、または電子マネーのような有価証券としての利用など様々な応用展開が期待される。
【０００４】
個体数やそれらが使用される環境等を考慮すると、各個体に付加する装置は、小型化および低コスト化、さらに耐久性の観点からも、内部回路の構成を簡易にすることが望ましい。同様に、それらと通信を行う送受信装置も簡易化することによって、これら情報管理システムの利便性向上につながると予想される。
【０００５】
各個体と送受信装置との通信手段は、目的用途の点から接触型（有線方式）と非接触型（無線方式）との通信手段に分類される。接触型の通信手段は、非接触型の通信手段で用いられる電磁誘導結合装置を必要としないため、低コストが実現される。また、接触型の通信手段は通信方式によって、内部回路の構成や必要となる通信信号線の本数が異なるが、部品点数を最も少なくすることのできる信号線２本での構成が最も安価である。信号線を２本有する接触型送受信装置の構成の一例を図６に示す。
【０００６】
カートリッジ３に取り付けられた電源不要な接触型送受信装置（メモリチップ６と称する）は、２信号線に対応する２つの接点電極１０を備え、一方プリンタ装置１内の駆動装置２に接続された信号線４および信号線５は、接点コネクタ８上の２接点すなわち接点端子７を介して、メモリチップ６の接点電極１０と接触し導通を確保する。
【０００７】
この２信号線での構成における通信方式は、幾つかあるが、その一例を図７ないし図９を参照して説明する。図７の駆動回路２において、変調信号生成部１２により搬送信号ＳＡ（図９（Ｃ））がデータ信号ＳＢに基づき振幅変調されて変調信号ＳＣ（図９（Ａ））が生成され信号線４上に送信される。ここで、この変調信号ＳＣの基準電位となるシグナルグランド２５（０Ｖ）として信号線５が使用されている。このシグナルグランド２５はプリンタ装置１のフレームグランドに接地されている。
【０００８】
一方、メモリチップ６（図８）では、信号線５を基準電位としており、信号線４からの変調信号ＳＣを整流部１４においてデータ信号ＳＢに復調する。その復調信号の一例を図９（Ｂ）に示す。電圧保持コンデンサ１６を図９に示すように接続し充電することにより、搬送信号ＳＣのスイッチング時に電圧が一瞬０Ｖになるのを防止し、メモリチップ６に常にＶＬボルト（＞０）以上の電圧が供給される（図９（Ｂ）参照）。これが電源を持たないメモリチップ６の電力供給源となる。
【０００９】
そして、メモリチップ６は、駆動回路２（図７）から読み込み（すなわち、メモリチップ６から駆動回路２への送信）の制御命令を受けると、記憶部１７から読み出した信号ＳＥを駆動回路２へ送信する。
【００１０】
この動作をより詳しく説明すると、まず、通信中は、駆動回路２から同期をとるため、搬送信号ＳＢ（図９（Ｃ））がメモリチップ６に常時伝送されている。メモリチップ６から駆動回路２へデータを送信する場合には、予め制御命令により駆動回路２の送信データＳＢを停止させ、一定電圧（ＶＣ）とする。この状態において、変調部１９（図８）によって駆動回路２への送信が行われる。変調部１９は、メモリチップ６の入力インピーダンスに対して十分に小さい（例えば、１／１０程度の）インピーダンス素子２０とスイッチ素子２１から構成され、信号線４と信号線５の間に挿入されている。
【００１１】
そして、変調部１９のスイッチ素子２１が送信信号ＳＧに基づいてオン、オフ制御されると、メモリチップ６の入力インピーダンスが変化し、無変調状態であった変調信号ＳＣの電圧振幅が図９（Ｄ）に示すように２値（ＶＣ，ＶＤ：データの０と１に対応する）変化し、この２値変化する信号が信号線４上に送信される。
【００１２】
信号線４から駆動回路２の受信部１３により、図９（Ｄ）に示す電圧振幅を有する信号、すなわち受信信号ＳＨが受信されると、受信部１３により受信信号ＳＨの電圧変化が検出され、受信データＳＩとして主制御部１１へ伝送される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように信号線５を基準電位とし電力供給を行いながら同期通信を行うには、最低２本の信号線が必要となるから、これ以上信号線を減らして低コスト化を図ることが困難であった。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、通信を行なう信号線を１本に削減して低コスト化を図ることができる接触型送受信装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、プリンタに着脱可能なカートリッジが該プリンタに装着された状態で該カートリッジの記憶装置とデータ通信を行う接触型送受信装置において、前記記憶装置の接点と接触する接続部と、前記記憶装置と前記データ通信を行うために前記接続部に接続される１本の信号線と、前記信号線に接続され、該信号線にデータを送信するための駆動回路と、前記プリンタが動作するために前記カートリッジに高圧を印加する高圧回路であって、前記カートリッジの有する感光ドラムの電荷を放電するためのドラムアースに接続される高圧回路とを備え、前記記憶装置と前記ドラムアースとを接続し、該ドラムアースを前記プリンタのフレームグランドに接続し、前記駆動回路のシグナルグランドを該フレームグランドに接続して、該ドラムアース電位を基準電位として前記信号線を用いてデータ通信を行い、前記高圧回路または前記感光ドラムが動作して、前記感光ドラム上の電荷を放電しているときは前記データ通信を行わず、前記高圧回路または前記感光ドラムが停止して、前記感光ドラムの電荷の放電が終了しているときに前記データ通信を行うことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の接触型受信装置において、前記プリンタは、前記カートリッジが前記プリンタに挿入される際、もしくは、前記カートリッジが前記プリンタから取り外される際に、前記記憶装置の接点と前記接続部とが接続された状態で、かつ、前記ドラムアースと前記感光ドラムの回転軸とが接地されていない状態の場合に、前記信号線に流入するノイズを防止するためのフィルタ回路をさらに備えることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載の接触型受信装置において、前記フィルタ回路との間にカップリングコンデンサを有することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
＜実施の形態の接触型送受信装置構成＞
図１は本発明の一実施の形態を示す。これはプリンタ内に設けた接触型送受信装置の例である。
【００２３】
通信対象となる外部装置として、カートリッジ３に設けた、電源を持たないメモリチップ６を用いているが、当然電源を保有するメモリチップにも適用可能である。このメモリチップ６は信号線４を介して駆動回路２に接続してあり、駆動回路２との間でデータ送受信が行われる。
【００２４】
消耗品や付属装置は着脱可能になっている。接触型送受信を行うため、カートリッジ３上のメモリチップ６に接点電極１０が設けてある。一方、駆動回路２は、信号線４をメモリチップ６と接続するため、接点コネクタ８で終端してある。接点コネクタ８は接点電極１０と接触させるための接点端子７を有する。以上の構成により着脱可能な接触型送受信装置を実現できる。
【００２５】
図２に示すように、プリント時、高圧回路３１が動作することによって、カートリッジ３内の感光ドラム２７は帯電ローラ２８を介して帯電する。この電荷を放電するために、ドラムアース９は、プリンタ１の板金（導電性を有する）等によって構成されるフレームグランド２４に接続されている。一方、駆動回路２においてもシグナルグランド２５をプリンタ１のフレームグランド２４に接地してある。したがって、駆動回路２のシグナルグランド２５とドラムアース９の電位とは同じであり、このドラムアース９を利用することにより、カートリッジ３と駆動回路２の間に信号線を設けることなく、共通の基準電位を用いることが可能となる。
【００２６】
メモリチップ６はドラムアース９を基準電位として、駆動回路２からの信号を受信する。従来、シグナルグランド２４を基準電位として信号線により伝送する必要があったが、本発明によりグランド用信号線は不要となり、信号線数を削減できる。
【００２７】
したがって、それに付随する接点端子、信号線を削減することができ、メモリチップ６上の接点電極や、接点コネクタのサイズを小さくかつ簡易にすることができ、低コスト化につながる。
【００２８】
以上、本発明により信号線数を削減できることを示したが、本実施の形態において、１本の信号線でシリアル通信を行なう例を以下に詳細に説明する。
【００２９】
（駆動回路からの変調信号送信）
図３は図１の駆動回路２の構成を示す。主制御部１１により、図５（Ｃ）に示すような周期Tclk［sec］の搬送信号ＳＡが生成される。一方、駆動回路２からメモリチップ６に送信するデータ信号ＳＢは、図５（Ｂ）に示すような１／Tclk［bps］以下の転送速度とする。変調信号生成部１２は搬送信号ＳＡにデータ信号ＳＢを振幅成分として重畳する。これにより周期Tclkで振動する変調信号ＳＣが生成される。これをドラムアースの電位を基準電位として送信する。図５（Ａ）の例は駆動回路２からメモリチップ６に送信される変調信号ＳＣである。
【００３０】
（メモリチップ６での信号受信）
駆動回路２から送信された変調信号ＳＣは、メモリチップ６によって受信される。図４にメモリチップ６の構成を示す。メモリチップ６に内蔵された整流部１４によって変調信号ＳＣの振幅成分が取り出され、図５（Ｂ）に示したデータ信号ＳＢが復調され、Ｌレベル信号（電圧ＶＬ）においても一定電圧以上を保持しているため、副制御部１５はこれを電源として使用することができる。ここで変調信号ＳＣの立ち上がりおよび立ち下がり時の電圧低下を防ぐため、電圧保持コンデンサ１６を挿入する。復調されたデータ信号ＳＢには、書込みデータの他に駆動回路２から送られてくる制御命令が含まれている。これをもとに副制御部１５はメモリチップ６全体の制御を行い、その制御命令により不揮発性メモリ等からなる記憶部１７に対して書き込みおよび読み込みを行う。これらの制御や通信のタイミングは、クロック検出部１８により変調信号ＳＣから得られた同期信号ＳＤにより通信の同期をとることが可能となる。
【００３１】
（メモリチップ６から駆動回路２への送信）
駆動回路２から読み込みの制御命令を受けた場合には、記憶部１７から読み出された信号ＳＥを駆動回路２へ送信する。この送信手段について説明する。まず通信中は駆動回路２から同期をとるため、図５（Ｃ）に示すような搬送信号ＳＢがメモリチップ６に常時伝送されている。またメモリチップ６から駆動回路２へデータを送信する場合には、予め制御命令により駆動回路２の送信データＳＢを停止させ、一定電圧（ＶＣ）とする。この状態において、メモリチップ６内の変調部１９によって駆動回路２への送信が行われる。
【００３２】
変調部１９はメモリチップ６の入力インピーダンスに対して十分に小さい（例えば１０分の１程度の）インピーダンス素子２０とスイッチ素子２１から構成され、これらは信号線とドラムアース電位の間に挿入されている。送信信号ＳＧに基づいてスイッチ素子２１をオン、オフすることによって、メモリチップ６の入力インピーダンスが変化し、それにより無変調状態であった変調信号ＳＣが図５（Ｄ）に示すように、電圧振幅が２値変化（ＶＣ，ＶＤ）し、それらがデータの０と１に対応する。この信号を受信信号ＳＨとすると、この信号ＳＨから、駆動回路２の受信部１３によって、電圧変化を検出し受信データＳＩとして主制御部１１へ伝送される。以上がシリアル通信の一例である。このように１本の信号線においても通信が可能となる。
【００３３】
（通信のタイミング）
ドラムアース９は、本来、カートリッジ３内の感光ドラムに帯電した電荷を放電するために接地されている。また、カートリッジの他の消耗品や付属装置に関しても、その接地電位を通して、静電気等のノイズを放電している場合がある。ドラムアース９を基準電位とする場合、この放電ノイズによりデータ通信が不安定となることがある。本実施の形態では、通信を行うタイミングを感光ドラムの非放電中に限定することによって、放電ノイズの影響を回避することができる。
【００３４】
放電が行われるのは、プリント動作中、すなわち高圧回路３１（図２）が動作している時である。また、高圧回路３１が停止していても、感光ドラムの回転中は摩擦による静電気を放電しているため、このときもデータ通信を行わない。これによりドラムアース９を、より安定した基準電位として利用することが可能となる。
【００３５】
（駆動回路２への静電ノイズ流入防止）
次に、ドラムアース９の接地がプリンタ１のフレームグランド２４から外れた場合について説明する。カートリッジ３をプリンタ１に装着中に、接点端子７と接点電極１０が接触したままで、ドラムアース９がプリンタ１のフレームグランド２４に接地されない場合がある。
【００３６】
例としては、カートリッジ３をプリンタ１に挿入した際に、接点端子７と接点電極１０は接触するものの、カートリッジ３のドラムアース９は図２に示す回転軸のカップリング２６が噛み合うまで接地されない。したがって、その間、高圧回路３１が動作することによって感光ドラム２７が帯電したり、また回転によって静電気が生じたりする場合があり、この電荷は駆動回路２に流入する。
【００３７】
また、カップリング２６が噛み合った後でも、ドラムアース９から放電中にカートリッジ３が抜かれた場合、ドラムアース９の接地だけが先に外れることがある。このようにドラムアース９の接地だけが外れることによって、通信中、通信停止中を問わず、放電ノイズが駆動回路２に流入し、破壊等の悪影響を及ぼす可能性がある。
【００３８】
本実施の形態では、図１に示すように、駆動回路２とメモリチップ６の間に、フィルタ回路２２を設けることによって、ノイズ流入を防止している。ノイズの周波数帯に対して、通信周波数成分のみを通過させるローパスフィルタもしくはバンドパスフィルタを、駆動回路２とメモリチップ６の間の信号伝送経路中に設けることによって放電ノイズの流入を防ぐことができる。
【００３９】
フィルタ回路２２の他にも、図１に示すように、駆動回路２とメモリチップ６の間にカップリングコンデンサ２３を挿入することにより、電荷を吸収し、駆動回路２への放電ノイズの流入を防ぐことができる。
【００４０】
以上、プリンタ内におけるカートリッジのドラムアースを用いた接触型データ通信の例を説明したが、カートリッジ以外の着脱可能な装置、例えば給紙カセット等の付属品等にも適用可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上記のように構成したので、通信のための信号線の数を１本に削減することができ、信号線１本でシリアル通信を行なうことができ、もって、接点端子、接点電極等の部品点数を最少にすることができ、低コスト化、省スペース化が可能となる。
【００４２】
また、本発明によれば、ドラムアースを基準電位としてデータ通信に用いる際に、通信タイミングをドラムアースの非放電中に限定することにより、放電ノイズの影響を受けることなく、安定したデータ通信を行うことができる。
【００４３】
さらに、本発明によれば、データ信号の伝送経路上にフィルタ回路およびカップリングコンデンサを挿入するようにしたので、ドラムアースとフレームグランドの接続が切れた場合に、ドラムアースからの放電ノイズが信号線側に流入するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１のカートリッジ３の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の駆動回路２の構成を示すブロック図である。
【図４】図１のメモリチップ６の構成を示すブロック図である。
【図５】接触型送受信装置内で伝送される信号の一例を示す図である。
【図６】従来の接触型送受信装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図６の駆動回路２の構成を示すブロック図である。
【図８】図６のメモリチップ６の構成を示すブロック図である
【図９】図６の接触型送受信装置内で伝送される信号の一例を示す図である。
【符号の説明】
４ 信号線
６ メモリチップ
９ ドラムアース
１６ カップリングコンデンサ
２２ フィルタ回路
２４ フレームグランド

Claims (3)

1. プリンタに着脱可能なカートリッジが該プリンタに装着された状態で該カートリッジの記憶装置とデータ通信を行う接触型送受信装置において、
   前記記憶装置の接点と接触する接続部と、
   前記記憶装置と前記データ通信を行うために前記接続部に接続される１本の信号線と、
   前記信号線に接続され、該信号線にデータを送信するための駆動回路と、
   前記プリンタが動作するために前記カートリッジに高圧を印加する高圧回路であって、前記カートリッジの有する感光ドラムの電荷を放電するためのドラムアースに接続される高圧回路とを備え、
   前記記憶装置と前記ドラムアースとを接続し、該ドラムアースを前記プリンタのフレームグランドに接続し、前記駆動回路のシグナルグランドを該フレームグランドに接続して、該ドラムアース電位を基準電位として前記信号線を用いてデータ通信を行い、前記高圧回路または前記感光ドラムが動作して、前記感光ドラム上の電荷を放電しているときは前記データ通信を行わず、前記高圧回路または前記感光ドラムが停止して、前記感光ドラムの電荷の放電が終了しているときに前記データ通信を行うことを特徴とする接触型送受信装置。
2. 前記プリンタは、前記カートリッジが前記プリンタに挿入される際、もしくは、前記カートリッジが前記プリンタから取り外される際に、前記記憶装置の接点と前記接続部とが接続された状態で、かつ、前記ドラムアースと前記感光ドラムの回転軸とが接地されていない状態の場合に、前記信号線に流入するノイズを防止するためのフィルタ回路をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の接触型送受信装置。
3. 前記フィルタ回路との間にカップリングコンデンサを有することを特徴とする請求項２に記載の接触型送受信装置。

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