(57)【要約】【課題】パルス信号の周波数を上げることなく、通信速度を高くする。【解決手段】通信装置は、外部装置から基準電圧が入力される第１端子と、外部装置からパルス信号が入力される第２端子と、パルス信号の周波数より高い周波数のクロック信号を生成するクロック生成手段と、クロック信号のパルスの数をカウントするカウント手段と、第２端子に入力されるパルス信号の周期である第１周期におけるカウント手段によるカウント数を取得する取得手段と、外部装置へのデータの送信期間において、第１端子を介して外部装置との間に流れる電流を、送信するデータ値に応じて増減させる送信手段と、を備えており、送信手段は、第１周期の間に少なくとも１回は送信するデータの切り替えを行い、第１周期の間のデータの切替タイミングをカウント数に基づき判定する。【選択図】図１
2018191113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部装置から基準電圧が入力される第１端子と、
前記外部装置からパルス信号が入力される第２端子と、
前記パルス信号の周波数より高い周波数のクロック信号を生成するクロック生成手段と、
前記クロック信号のパルスの数をカウントするカウント手段と、
前記第２端子に入力される前記パルス信号の周期である第１周期における前記カウント手段によるカウント数を取得する取得手段と、
前記外部装置へのデータの送信期間において、前記第１端子を介して前記外部装置との間に流れる電流を、送信するデータ値に応じて増減させる送信手段と、
を備えており、
前記送信手段は、前記第１周期の間に少なくとも１回は送信するデータの切り替えを行い、前記第１周期の間のデータの切替タイミングを前記カウント数に基づき判定することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記送信手段は、前記外部装置へのデータの送信期間において、前記パルス信号がハイレベル及びローレベルのいずれかのレベルである間、前記外部装置にデータを送信することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記送信手段は、前記カウント数を所定の整数で除した数だけ前記カウント手段がカウントすると、前記データの切替タイミングであると判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信装置。
【請求項４】
前記取得手段は、第１期間に前記カウント数を取得し、
前記送信手段は、前記第１期間より時間的に後の第２期間における前記切替タイミングを前記カウント数に基づき判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項５】
前記第２期間は、前記第１周期に対応する期間であることを特徴とする請求項４に記載の通信装置。
【請求項６】
前記第１期間は、前記第１周期に対応する期間であって、かつ、前記第２期間より前記第１周期だけ時間的に早い期間であることを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
前記第１期間は、前記外部装置が前記通信装置にデータの送信を開始してから前記通信装置が前記外部装置にデータの送信を開始するまでの間に含まれる期間であることを特徴とする請求項４又は５に記載の通信装置。
【請求項８】
前記外部装置は、前記外部装置から前記通信装置へのデータの送信期間において、前記パルス信号のデューティ比をデータ値に応じて変化させ、
前記通信装置は、
前記外部装置から前記通信装置へのデータの送信期間において、前記クロック信号により前記パルス信号のデューティ比を判定することで前記外部装置が送信したデータ値を判定する判定手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項９】
前記第１端子と前記第２端子との間の電圧により動作電圧を生成する動作電圧生成手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項１０】
外部装置に基準電圧を出力する第１端子と、
パルス信号を生成する生成手段と、
前記外部装置に前記生成手段が生成したパルス信号を出力する第２端子と、
前記外部装置によるデータの送信期間において、前記第１端子を介して前記外部装置との間に流れる電流を閾値と比較することで、前記外部装置が送信したデータのデータ値を判定する判定手段と、
を備えており、
前記生成手段は、前記外部装置によるデータの送信期間において第１周期のパルス信号を生成し、
前記判定手段は、前記外部装置によるデータの送信期間において前記外部装置が送信したデータのデータ値の判定タイミングを、前記第１周期を所定の整数で除した期間に基づき判定することを特徴とする通信装置。
【請求項１１】
前記判定手段は、前記外部装置によるデータの送信期間において、前記パルス信号がハイレベル及びローレベルのいずれかのレベルである間にデータ値を判定することを特徴とする請求項１０に記載の通信装置。
【請求項１２】
前記生成手段は、前記第１周期を、前記外部装置によるデータの送信期間とは異なる期間において生成するパルス信号の周期の整数倍とすることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の通信装置。
【請求項１３】
前記外部装置へのデータの送信期間において、前記生成手段は、前記外部装置に送信するデータ値に応じて生成するパルス信号のデューティ比を制御することを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項１４】
画像形成装置から着脱可能な交換ユニットであって、
請求項１から９のいずれか１項に記載の通信装置を有することを特徴とする交換ユニット。
【請求項１５】
請求項１４に記載の交換ユニットを装着可能な画像形成装置であって、
前記通信装置の前記第１端子に出力する前記基準電圧を生成する第１生成手段と、
前記通信装置の前記第２端子に出力する前記パルス信号を生成する第２生成手段と、
前記通信装置によるデータの送信期間において、前記第１端子を介して前記通信装置との間に流れる電流を閾値と比較することで、前記通信装置が送信したデータのデータ値を判定する判定手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信速度の高速化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
マスタ側であるコントロール装置とスレーブ側であるデータ処理装置との間で双方向通信を行うため、例えば、２線式通信インターフェースが使用される。特許文献１は、２線式通信インターフェースで通信を行う通信システムにおいて、２つの信号線により、データの送受信と、電力供給と、同期信号の供給と、を行う構成を開示している。特許文献１の構成において、コントロール装置は、第１端子にパルス信号を出力し、第２端子に基準電圧を出力している。ここで、第１端子と第２端子との電圧差により、コントロール装置からデータ処理装置への電力供給が行われている。また、パルス信号は同期信号であり、データ処理装置は、パルス信号に基づき同期タイミングを生成する。さらに、コントロール装置は、パルス信号のデューティ比によりデータ"０"と"１"を送信し、データ処理装置は、端子間に流れる電流レベルによりデータ"０"と"１"を送信している。特許文献１の構成において、通信速度を高くするには、パルス信号の周波数を高くする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３９３３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、パルス信号を生成する駆動回路の特性によりパルスの立ち上がりエッジや立下りエッジにはなまりが生じ、パルス信号の周波数の高速化には限界がある。したがって、パルス信号の周波数を上げることなく、通信速度、特に、データ処理装置からコントロール装置への通信速度を高くすることが求められている。
【０００５】
本発明は、パルス信号の周波数を上げることなく、通信速度を高くできる通信装置と、該通信装置を使用する交換ユニット及び画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によると、通信装置は、外部装置から基準電圧が入力される第１端子と、前記外部装置からパルス信号が入力される第２端子と、前記パルス信号の周波数より高い周波数のクロック信号を生成するクロック生成手段と、前記クロック信号のパルスの数をカウントするカウント手段と、前記第２端子に入力される前記パルス信号の周期である第１周期における前記カウント手段によるカウント数を取得する取得手段と、前記外部装置へのデータの送信期間において、前記第１端子を介して前記外部装置との間に流れる電流を、送信するデータ値に応じて増減させる送信手段と、を備えており、前記送信手段は、前記第１周期の間に少なくとも１回は送信するデータの切り替えを行い、前記第１周期の間のデータの切替タイミングを前記カウント数に基づき判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、パルス信号の周波数を上げることなく、通信速度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態によるデータ処理装置の構成図。
【図２】一実施形態によるコントロール装置の構成図。
【図３】一実施形態によるデータ処理装置の内部の信号の説明図。
【図４】一実施形態による状態遷移の説明図。
【図５】各状態における内部パルス信号の説明図。
【図６】一実施形態によるコントロール装置の内部の信号の説明図。
【図７】一実施形態によるデータ処理装置の構成図。
【図８】一実施形態によるコントロール装置の構成図。
【図９】一実施形態によるデータ処理装置の内部の信号の説明図。
【図１０】各状態における内部パルス信号の説明図。
【図１１】一実施形態によるコントロール装置の内部の信号の説明図。
【図１２】一実施形態による画像形成装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。
【００１０】
＜第一実施形態＞
図１及び図２は、本実施形態による通信システムの構成図である。なお、図１は、通信装置であるデータ処理装置１００の詳細を示し、図２は、通信装置であるコントロール装置２００の詳細を示している。データ処理装置１００から見てコントロール装置２００は外部装置であり、コントロール装置２００から見てデータ処理装置１００は外部装置である。データ処理装置１００の第１端子１０１は、コントロール装置２００の第１端子２０１に接続され、データ処理装置１００の第２端子１０２は、コントロール装置２００の第２端子２０２に接続される。つまり、データ処理装置１００とコントロール装置２００は、２つのラインにより互いに接続される。本実施形態の通信システムでは、図４に示す様に遷移する４つの状態が定義される。待機状態は、データ処理装置１００とコントロール装置２００との間で通信を行っていない状態である。送信状態は、コントロール装置２００がデータ処理装置１００にデータを送信している状態である。処理状態は、コントロール装置２００からデータを受信後、データ処理装置１００がコントロール装置２００に送信する返信データの生成処理等を行っている状態である。返信状態は、データ処理装置１００がコントロール装置２００に返信データを送信している状態である。以下では、待機状態、送信状態、処理状態、返信状態、それぞれの期間を、期間Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと呼ぶものとする。
【００１１】
データ処理装置１００の第１端子１０１には、コントロール装置２００の第１端子２０１を介して図３（Ａ）に示す様に、基準電圧Ｖ１が入力される。一方、データ処理装置１００の第２端子１０２には、コントロール装置２００の第２端子２０２を介して、図３（Ｂ）や図３（Ｆ）に示す振幅Ｖ２のパルス信号が入力される。なお、パルス信号の振幅Ｖ２は、基準電圧Ｖ１とは異なる。本例では、Ｖ２＜Ｖ１とする。なお、図３（Ｂ）は、期間Ｂのときのパルス信号であり、周期は一定で、コントロール装置２００が送信するデータ値に応じてデューティ比が変化する。一方、図３（Ｆ）は、期間Ｄのときに入力されるパルス信号であり、その周期は、図３（Ｂ）に示す期間Ｂにおけるパルス信号の周期の整数倍であり、デューティ比は一定である。なお、後述するが、期間Ａ及び期間Ｃにおいては、図３（Ｂ）と同じ周期のパルス信号が入力される。期間Ａ〜Ｃと、期間Ｄにおけるパルス信号の周期の比率は、予めコントロール装置２００とデータ処理装置１００との間で共有しておく。本実施形態では、期間Ｄにおけるパルス信号の周期を、期間Ａ〜Ｃにおけるパルス信号の周期の２倍とする。
【００１２】
図３（Ｃ）は、第１端子１０１に入力される基準電圧Ｖ１と第２端子１０２に入力されるパルス信号との差分の電圧波形を示している。データ処理装置１００の内部電源生成部１０３は、図３（Ｃ）に示す電圧を平滑化してデータ処理装置１００の各部が使用する動作電圧を生成し各部に供給する。つまり、内部電源生成部１０３は、動作電圧生成部として機能する。以下では、内部電源生成部１０３が生成する動作電圧をＶ３とする。受信パルス変換部１０４は、図３（Ｃ）に示す電圧波形のレベルＶ１をレベルＶ３に、かつ、レベル（Ｖ１−Ｖ２）を内部グラウンド（ＧＮＤ）レベルに変換し、図３（Ｄ）や図３（Ｇ）に示す電圧波形の変換パルス信号を出力する。内部クロック生成部１０５は、第２端子１０２に入力されるパルス信号の周期よりも短い、つまり、周波数が高いクロック信号（以下、内部クロックと表記する）を生成する。例えば、内部クロックの周波数は、期間Ａ〜Ｃにおけるパルス信号の周波数の１００倍程度とする。受信信号復調部１０６は、変換パルス信号と内部クロックにより受信データを復調する。具体的には、受信信号復調部１０６は、内部クロックにより変換パルス信号のハイレベルの幅とローレベルの幅をカウントする。そして、受信信号復調部１０６は、パルス信号の１周期におけるハイレベルの幅がローレベルの幅より広い場合、データを"１"に復調し、そうでなければ、データを"０"に復調する。例えば、変換パルス信号の電圧波形が図３（Ｄ）に示すものであると、図３（Ｅ）に示すデータ値に復調される。受信信号復調部１０６は、復調したデータ（受信データ）をデータ入出力処理部１０８に出力する。
【００１３】
記憶部１０７は、データ処理装置１００の内部データを記憶する。データ入出力処理部１０８は、受信データに基づきコントロール装置２００へ返信する返信データを生成する。例えば、受信データが、記憶部１０７に格納された内部データを読み出すことを指示するものである場合、データ入出力処理部１０８は、記憶部１０７から指定された内部データを読み出すことで返信データを生成する。なお、データ入出力処理部１０８は、図４に示す状態も管理する。パルス周期サンプリング部１０９は、各期間において、期間Ｄにおけるパルス信号の１周期での内部クロックの数（以下、カウント数）を求める。本例において、期間Ｄにおけるパルス信号の周期は、期間Ａ〜Ｃのパルス信号の周期の２倍である。したがって、パルス周期サンプリング部１０９は、期間Ａ〜Ｃの間は、パルス信号の２周期の期間における内部クロックの数をカウントしてカウント数とする。一方、期間Ｄの間は、パルス信号の１周期の期間における内部クロックの数をカウントする。以下では、このカウント数がｎであるものとする。
【００１４】
返信信号生成部１１０は、データ入出力処理部１０８が生成した返信データに従って返信変調信号を生成する。本実施形態においては、図３（Ｈ）に示す返信データに対して図３（Ｉ）に示す返信変調信号が生成される。なお、返信変調信号の送信を開始するタイミングは、期間Ｄに遷移後の変換パルス信号の最初の立ち上がりエッジとする。図３（Ｈ）及び（Ｉ）に示す様に、返信データが"１"であると、返信変調信号はハイレベル（Ｖ３）であり、返信データが"０"であると、返信変調信号は、ローレベル（内部ＧＮＤ）である。なお、１ビットの送信期間は、パルス周期サンプリング部１０９によるカウント数と、所定の分割数により決定される。なお、この分割数は、予めコントロール装置２００とデータ処理装置１００との間で共有されている。本実施形態では、図３（Ｇ）に示す様に分割数を４とし、期間Ｄにおいて変換パルス信号のレベルがハイである間、コントロール装置２００に返信データを送信する。したがって、図３（Ｇ）〜（Ｉ）に示す様に、期間Ｄにおける変換パルス信号の１周期で３ビットの返信データをデータ処理装置１００は送信する。なお、期間Ｄにおいて変換パルス信号のレベルがローである間は、図３（Ｉ）に示す様に返信変調信号のレベルをハイにする。電流切り替え部１１１は、入力される返信変調信号に従って第１端子１０１と第２端子１０２との間の負荷を増減させる。本実施形態において、電流切り替え部１１１は、返信変調信号がハイであると電流を小さくし、返信変調信号がローであると電流を大きくするものとする。
【００１５】
続いて、コントロール装置２００の詳細について図２を用いて説明する。状態管理部２０３は、図４に示す状態を管理する。通信処理部２０４は、コントロール装置２００とデータ処理装置１００との間の通信を管理し、データ処理装置１００へ送信するデータを生成する。また、通信処理部２０４は、期間Ａ〜Ｃの間に第２端子２０２を介して出力するパルス信号の周期と、期間Ｄの間に第２端子２０２を介して出力するパルス信号の周期をパルス周期設定部２０５に設定する。上述した様に、本例においては期間Ｄの間のパルス信号の周期は期間Ａ〜Ｃの間のパルス信号の周期の２倍である。また、通信処理部２０４は、期間Ａ〜Ｃにおいて送信データが"１"のときのデューティ比と、送信データが"０"のときのデューティ比をデューティ比設定部２０６に設定する。なお、本例においては、送信データが"１"のときには、ハイレベルをローレベルより短くし、送信データが"０"のときには、ハイレベルをローレベルより長くする。さらに、通信処理部２０４は、期間Ｄにおいて第２端子２０２から出力するパルス信号のデューティ比もデューティ比設定部２０６に設定する。さらに、通信処理部２０４は、期間Ｂにおいて、データ処理装置１００へ送信するデータを送信データ保持部２０７に格納する。
【００１６】
パルス信号生成部２０８は、状態管理部２０３から通知される状態に基づき、パルス周期設定部２０５に設定された周期の内部パルス信号を生成する。具体的には、図５に示す様に、送信状態（期間Ｂ）においては、送信データ保持部２０７に保持された送信データのデータ値に応じたデューティ比の内部パルス信号を生成する。なお、データ値とデューティ比の関係は、デューティ比設定部２０６に設定されている。上述した様に、本例においては、送信データが"１"のときには、ハイレベルをローレベルより短くし、送信データが"０"のときには、ハイレベルをローレベルより長くする。一方、待機状態（期間Ａ）及び処理状態（期間Ｃ）においては、データ値"１"に対応するデューティ比でパルス信号を生成する。さらに、返信状態（期間Ｄ）においては、期間Ｄに対応する周期及びデューティ比のパルス信号を生成する。
【００１７】
第２電源２０９は、電圧Ｖ２を出力する。電圧レベル変換部２１０は、内部パルス信号のレベルを変換する。具体的には、内部パルス信号のハイレベルが電圧Ｖ２となり、ローレベルがグラウンドレベルとなる様に変換する。電圧レベル変換部２１０から出力されたパルス信号は、第２端子２０２を介してデータ処理装置１００へ送信される。図３（Ｄ）に示す様に、データ処理装置１００で生成される変換パルス信号のハイレベルとローレベルは、コントロール装置２００の内部パルス信号及びコントロール装置２００がデータ処理装置１００に送信するパルス信号とは反対になる。したがって、上述した様に、データ処理装置１００は、ハイレベルがローレベルより長いとデータ値が"１"であると判定し、ハイレベルがローレベルより短いとデータ値が"０"であると判定する。
【００１８】
図２に戻り、第１電源２１１は、基準電圧Ｖ１を出力する。なお、上述した様に、Ｖ１＞Ｖ２である。電流検出部２１２は、第１電源２１１からデータ処理装置１００へ流れる電流を検出し、図６（Ａ）に示す様な、検出した電流値を電圧に変換した電流検出信号を出力する。なお、本実施形態においては、電流値が小さいほど高い電圧に変換する。上述した様に、データ処理装置１００の電流切り替え部１１１は、返信変調信号がハイレベル（データ値"１"）であると電流を小さくし、返信変調信号がローレベル（データ値"０"）であると電流を大きくする。したがって、図３（Ｉ）に示す返信変調信号に基づき電流切り替え部１１１が電流を増減させると、電流検出信号の波形は、図６（Ａ）の様になる。
【００１９】
閾値設定部２１３には、閾値電圧Ｖｔｈが設定されている。なお、閾値電圧Ｖｔｈは、データ処理装置１００がデータ値"１"を送信した際に電流検出部２１２が出力する電圧より低く、データ処理装置１００がデータ値"０"を送信した際に電流検出部２１２が出力する電圧より高い値である。判定部２１４は、電流検出部２１２が出力する電流検出信号と閾値設定部２１３に設定されている閾値電圧Ｖｔｈとを比較して電流判定信号を出力する。図６（Ｂ）に示す様に、電流判定信号は、電流検出信号が閾値電圧Ｖｔｈより高いとハイレベルであり、電流検出信号が閾値電圧Ｖｔｈより低いとローレベルである。受信タイミング設定部２１５は、パルス周期設定部２０５に設定されている期間Ｄのパルス信号の周期と、予めデータ処理装置１００とコントロール装置２００との間で共有している分割数（本例では４）からデータ受信タイミングを求めて設定する。
【００２０】
受信データ生成部２１６は、電流判定信号から受信データを復調する。なお、受信データ生成部２１６がデータの受信を開始するタイミングは、状態管理部２０３が管理する状態が返信状態に変化したタイミングである。また、受信データ生成部２１６が各ビットの値を判定するタイミングは、受信タイミング設定部２１５が示すタイミングであり、本例では、図６（Ｃ）に示す様に、期間Ｄの内部パルス信号を４分割したタイミングである。ただし、内部パルス信号がハイレベルのタイミングではデータを取り込まない。よって、受信データ生成部２１６は、図６（Ｄ）に示す、データ処理装置１００からの返信データを取得する。なお、データの取り込みタイミングを、図６（Ｂ）の矢印で示す様に、電流判定信号の遷移タイミングよりも少し手前となるように補正できる。
【００２１】
なお、本実施形態におけるデータ処理装置１００からコントロール装置２００への返信データの送信において、データ処理装置１００は、図３（Ｇ）に示す様に、変換パルス信号がローレベルの間にはデータを送信しなかった。これは、変換パルス信号がローレベルの間は、第１端子１０１と第２端子１０２との間の差分電圧が低くなっているからである。つまり、上述した様に、本実施形態において、データ処理装置１００は、第１端子１０１と第２端子１０２との間の差分電圧から内部の動作電源を生成している。ここで、第１端子１０１と第２端子１０２との間の差分電圧が低くなっているときに、電流切り替え部１１１が返信データの値に応じて電流を増加させると、差分電圧がさらに低くなり、データ処理装置１００の動作電源に影響を及ぼす可能性がある。したがって、本実施形態では、変換パルス信号がローレベルの間、電流切り替え部１１１は電流を小さく（返信変調信号がハイレベルに対応）している。しかしながら、端子間の差分電圧が低くなっている間に電流切り替え部１１１が電流を増加させてもデータ処理装置１００の動作電源に影響を与えないのであれば、変換パルス信号がローレベルの間にも返信データを送信する構成とすることもできる。
【００２２】
続いて、コントロール装置２００からデータ処理装置１００へデータを送信し、データ処理装置１００からコントロール装置２００へ返信データが送信されるまでの処理の流れについて説明する。なお、コントロール装置２００の通信処理部２０４は、動作開始時に、パルス周期設定部２０５及びデューティ比設定部２０６それぞれに上述したパルス信号の周期とデューティ比の初期設定を行う。動作開始後、データ処理装置１００へデータを送信するまでの間、状態管理部２０３は、状態が待機状態であることを各部に通知する。待機状態である期間Ａの間、パルス信号生成部２０８は、図５に示す様にデータ値"１"に対応する内部パルス信号を生成する。つまり、コントロール装置２００は、待機状態である間、データ処理装置１００にデータ値"１"を送信する。通信処理部２０４は、データ処理装置１００へデータを送信する場合、送信データ保持部２０７に、送信するデータを設定し、状態管理部２０３に通信開始指令を出力する。通信開始指令を受け取ると、状態管理部２０３は、管理する状態を、待機状態から送信状態に遷移させる。送信状態に遷移すると、パルス信号生成部２０８は、送信データ保持部２０７が保持するデータに従い内部パルス信号を生成し、電圧レベル変換部２１０は、内部パルス信号のレベルを変換し、パルス信号をデータ処理装置１００に出力する。例えば、図３（Ｅ）に示すデータに対して、電圧レベル変換部２１０は、図３（Ｂ）に示すパルス信号を出力する。
【００２３】
上述した様に、データ処理装置１００は、基準電圧Ｖ１と、コントロール装置２００からのパルス信号の電圧の差分のレベルを変換して、図３（Ｄ）に示す変換パルス信号を生成する。データ処理装置１００の受信信号復調部１０６は、変換パルス信号のデューティ比によりデータ値を判定して受信データを出力する。具体的には、本例において、受信信号復調部１０６は、変換パルス信号の１周期のハイレベルがローレベルより長いとデータ値が"１"であると判定し、そうでなければデータ値が"０"と判定する。なお、期間Ａにおいて、データ値"１"が連続して受信される。データ入出力処理部１０８は、待機状態の間も受信データを監視し、データ値が"１"から"０"に変化すると待機状態から送信状態への遷移を判定する。このため、例えば、コントロール装置２００が送信状態に遷移した後に、最初に送信するデータの値は、"０"とする。そして、データ入出力処理部１０８は、送信状態に遷移したと判定すると、コントロール装置２００からのデータを受信する。
【００２４】
データの受信が終了すると、データ入出力処理部１０８は、管理する状態を送信状態から処理状態に遷移させる。なお、データ入出力処理部１０８は、例えば、予め決まった長さのデータを受信した場合にデータの受信が終了したと判定することができる。この場合、１回の送受信データの長さは、予めデータ処理装置１００とコントロール装置２００とに設定しておく。また、データ入出力処理部１０８は、予め決められた終了パターンを受信すると、データの受信が終了したと判定することができる。さらに、データ入出力処理部１０８は、データのヘッダで示された長さのデータを受信すると、データの受信が終了したと判定することができる。処理状態の間、データ入出力処理部１０８は返信データの生成を行う。
【００２５】
処理状態に遷移すると、コントロール装置２００のパルス信号生成部２０８は、データ値"１"を出力し続ける。本実施形態では、期間Ｃの長さを予めデータ処理装置１００とコントロース装置２００とに設定しておく。したがって、コントロール装置２００の状態管理部２０３は、設定された長さの期間Ｃが経過すると、状態を処理状態から返信状態に遷移させる。データ処理装置１００のデータ入出力処理部１０８も同様である。返信状態に遷移すると、コントロール装置２００のパルス信号生成部２０８は、図６（Ｃ）に示す、期間Ｄに対応する周期及びデューティ比の内部パルス信号を出力する。したがって、データ処理装置１００は、図３（Ｆ）に示すパルス信号を受信する。
【００２６】
データ処理装置１００の返信信号生成部１１０は、データ入出力処理部１０８から入力される返信データに基づき図３（Ｉ）に示す様な返信変調信号を生成する。電流切り替え部１１１は、受信する返信変調信号に基づき第１端子１０１と第２端子１０２との間の負荷を切り替えることで、データ処理装置１００が消費する電流の大小を切り替える。本実施形態では、返信変調信号がハイレベルであると電流を小さくし、ローレベルであると電流を大きくする。つまり、返信データが"１"のときの電流が、返信データが"０"のときの電流より小さくなる様にする。コントロール装置２００の電流検出部２１２は、データ処理装置１００に流れる電流が小さいほど高い電圧の電流検出信号を出力する。よって、図３（Ｉ）の返信変調信号により、コントロール装置２００の電流検出部２１２は、図６（Ａ）に示す電流検出信号を出力する。判定部２１４は、閾値設定部２１３に設定されている閾値に基づき図６（Ｂ）に示す電流判定信号を出力する。
【００２７】
受信データ生成部２１６は、電流判定信号に基づき受信データのデータ値を判定する。なお、各ビットのデータ値の判定タイミングは、受信タイミング設定部２１５により示される。本実施形態では、期間Ｄにおけるパルス信号の周期を、それ以外の期間の２倍としている。しかしながら、期間Ｄにおけるパルス信号の１周期で３ビットのデータをコントロール装置２００は受信できる。従来の構成において、期間Ｄのパルス信号の周期は期間Ａ〜Ｃと同じであるが、１つの周期では１ビットのみの送信が可能であった。したがって、本実施形態において、データ処理装置１００は、従来の構成と比較して１．５倍のデータをコントロール装置２００に送信することができる。
【００２８】
また、本実施形態において、データ処理装置１００は、コントロール装置２００からのパルス信号の周期を当該データ処理装置１００で生成した内部クロックでカウントし、そのカウント数により返信データのデータ（ビット）の切り替えタイミングを決定している。具体的には、期間Ｄの間、変換パルス信号の、立ち上がりエッジにおいて１ビットの返信データを送信する。本実施形態では、期間Ｄの間の変換パルス信号の１周期において少なくとも２ビットのデータを送信するため、当該１周期内においてデータの切替タイミングが少なくとも１回は生じる。データ処理装置は、この１周期の期間における切替タイミングを、例えば、時間的に１つ前の周期における内部クロックでのカウント数により決定する。なお、期間Ｄになった後の変換パルス信号の最初の１周期の間に送信する返信データのビットの切替タイミングは、例えば、期間Ｃにおけるパルス信号の最後の２周期の間の内部クロックでのカウントにより決定する。これにより、仮に、データ処理装置１００の内部クロック生成部１０５が出力する内部クロックが変動しても、コントロール装置２００から出力されるパルス信号の周期で返信データの切り替えタイミングが補正される。その結果、コントロール装置２００は、返信データを安定したタイミングで読みとることができる。なお、期間Ｄの間のパルス信号の各周期でのビットの切替タイミングを、期間Ａ〜Ｃの間におけるパルス信号の２周期の間の内部クロックでのカウント数により決定する構成であっても良い。この場合、内部クロックが返信状態の間に変動しても、次の返信状態には内部クロックの変動の影響は及ばない。なお、期間Ａ〜Ｃの間におけるパルス信号の各２周期それぞれのカウント数の平均値等により、期間Ｄの間のパルス信号の各周期でのビットの切替タイミングを判定することもできる。
【００２９】
本実施形態の様に、コントロール装置２００からの動作電力の受信と、信号の送受信とを２つのラインで行うようなデータ処理装置１００においては、通常、水晶発振器のような精度の高い安定した発振器により内部クロック生成部１０５を構成しないことが多い。したがって、上記発振周波数の補正効果は有利である。以上の構成により、コントロール装置２００とデータ処理装置１００との間の通信速度を高くすることができる。
【００３０】
＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。なお、以下の各図において、第一実施形態で既に説明したものと同様の構成要素には同じ参照符号を付与してその説明は省略する。図７は、本実施形態におけるデータ処理装置７００の構成図である。本実施形態において、第１端子１０１には、コントロール装置８００から図９（Ａ）に示す様に、基準電圧として０Ｖが入力される。一方、第２端子１０２には、図９（Ｂ）又は図９（Ｆ）に示す、ハイレベルが振幅Ｖ１であり、ローレベルが振幅Ｖ２であるパルス信号が入力される。なお、図９（Ｂ）は、期間Ｂにおいて入力されるパルス信号であり、第一実施形態と同様、周期は一定でデータ値に応じてデューティ比が異なるパルス信号である。また、図９（Ｆ）は、期間Ｄにおいて入力されるパルス信号であり、第一実施形態と同様に、所定のデューティ比のパルス信号である。本実施形態においても、図９（Ｆ）に示す期間Ｄのパルス信号の周期を、期間Ａ〜Ｃの間のパルス信号の周期の整数倍とする。なお、本例では第一実施形態とは異なり１倍とする。本実施形態では、期間Ｂにおける第１端子１０１と第２端子１０２との間の差分電圧の波形は、図９（Ｃ）に示す様になり、受信パルス変換部１０４が出力する変換パルス信号は、それぞれ、図９（Ｄ）及び図９（Ｇ）に示す様になる。
【００３１】
受信信号復調部７０６は、内部クロックに基づき変換パルス信号のデューティ比を判定し、判定したデューティ比に応じてデータ値が"０"であるか"１"であるかを判定する。なお、本実施形態においては、第一実施形態とは異なり、変換パルス信号のローレベルの幅がハイレベルの幅より大きいと、受信信号復調部７０６は、データ値が"１"であると判定し、そうでないとデータ値が"０"であると判定する。よって、図９（Ｄ）の変換パルス信号は、図９（Ｅ）に示すデータ値に復調される。
【００３２】
返信信号生成部７１０は、コントロール装置８００へ送信する返信変調信号を生成する。なお、本実施形態において、返信変調信号は、第一実施形態とは異なり、データ値"１"ではローレベル（内部ＧＮＤ）とし、データ値"１"ではハイレベル（Ｖ３）とする。なお、第一実施形態と同様に、ビットの切り替えは、変換パルス信号の１周期を、あらかじめ設定された分割数で分割したタイミングで行う。なお、第一実施形態と同様に、パルス周期サンプリング部１０９が内部クロックでカウントしたカウント数によりビットの切替タイミングを判定する。なお、本例でも、この分割数を４とする。よって、図９（Ｈ）の返信データに対して、図９（Ｉ）に示す返信変調信号が生成される。
【００３３】
図８は、本実施形態によるコントロール装置８００の構成図である。第一実施形態では、第１端子２０１から基準電圧としてＶ１を出力していたため、電流検出部２１２に第１電源２１１を接続させていた。本実施形態では、第１端子２０１から基準電圧として０Ｖを出力するため、電流検出部８１２には第１電源２１１を接続せず、代わりに電流検出部８１２を接地する。一方、第一実施形態では、第２端子２０２から、ハイレベルがＶ２で、ローレベルが０Ｖのパルス信号を出力していた。しかしながら、本実施形態では、既に説明した様に、ハイレベルがＶ１で、ローレベルがＶ２のパルス信号を出力する。したがって、第２電源２０９に加えて、第１電源２１１を電圧レベル変換部８１０に接続する。
【００３４】
図１０は、各状態において、コントロール装置８００のパルス信号生成部２０８が出力する内部パルス信号を示している。第一実施形態と同様に、期間Ａ〜Ｃにおいて出力される内部パルス信号は、送信データが"１"であると、ハイレベルをローレベルより短くし、送信データが"０"であると、ハイレベルをローレベルより長くする。また、第一実施形態と同様に、期間Ａ及びＣにおいては、データ値"１"を出力する。
【００３５】
データ処理装置７００の電流切り替え部１１１は、第一実施形態と同様に、返信変調信号に基づき電流を増減させる。したがって、図９（Ｉ）の返信変調信号に対応して、コントロール装置８００の電流検出部８１２は、図１１（Ａ）に示す電流検出信号を出力する。よって、判定部２１４は、図１１（Ｂ）に示す電流判定信号を出力する。ただし、図３（Ｈ）及び（Ｉ）と図９（Ｈ）及び（Ｉ）に示す様に、データ値と返信変調信号のハイレベル／ローレベルの関係が第一実施形態とは逆転している。したがって、受信データ生成部２１６は、図１１（Ｄ）に示す様に、電流判定信号がハイレベルであるとデータ値が"０"であると判定し、電流判定信号がローレベルであるとデータ値が"１であると判定する。なお、データ値を判定するタイミングは、第一実施形態と同様に図１１（Ｃ）に示す内部パルス信号を分割数で分割したタイミングに基づく。
【００３６】
＜第三実施形態＞
続いて、第一実施形態及び第二実施形態で説明した通信システムが適用される画像形成装置について図１２を用いて説明する。画像形成装置３は、制御部３１を備えており、かつ、交換ユニット３２が装着可能な様に構成されている。交換ユニット（消耗品）３２は、画像形成装置３から着脱可能なように構成されており、例えば、トナーを有するトナーカートリッジである。制御部３１は、コントロール装置３１１を備えている。コントロール装置３１１は、第一実施形態や第二実施形態で説明したコントロール装置２００や８００である。また、交換ユニット３２は、データ処理装置３２１を備えている。データ処理装置３２１は、第一実施形態や第二実施形態で説明したデータ処理装置１００、７００である。データ処理装置３２１のメモリである記憶部１０７には、交換ユニット３２に関するユニット情報が格納される。ユニット情報は、例えば、交換ユニット３２のシリアル番号、交換ユニット３２を特定する識別情報、交換ユニット３２を利用可能な画像形成装置３を特定する装置情報等を有する。さらに、ユニット情報は、当該交換ユニット３２を使用する場合に、画像形成装置３が使用すべき画像形成に関するパラメータに関する情報を有する。さらに、交換ユニット３２が、例えば、トナーカートリッジであると、ユニット情報は、トナーの色等に関する情報や、トナー量に関する情報を有する。
【００３７】
例えば、交換ユニット３２が交換された場合等において、制御部３１のコントロール装置３１１は、データ処理装置３２１に、記憶部１０７に格納されたユニット情報を読み出すコマンドを、送信状態の間にデータ処理装置３２１に送信する。データ処理装置３２１は、処理状態において記憶部１０７に格納されたユニット情報を読み出しで返信データを生成し、返信状態の間に返信データをコントロール装置３１１に送信する。制御部３１は、返信データに基づき、交換ユニット３２が適切であるか否かを判断し、交換ユニット３２を利用した画像形成におけるパラメータを制御し、交換ユニット３２の寿命又は交換時期等を判定する。
【００３８】
［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０１：第１端子、１０２：第２端子、１０５：内部クロック生成部、１０９：パルス周期サンプリング部、１１１：電流切り替え部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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