专利名称：使用集成电路间总线的图像形成设备及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种图像形成设备及其控制方法，更具体地说，涉及一种具有外围电路的图像形成设备及其控制方法，其中的外围设备是通过连接具有I2C(集成电路间总线)共享总线的外围设备而简化得到的。
背景技术：
一般说来，打印机是最常见的图像打印设备，它以可见的形式输出在外部设备如计算机或扫描仪中处理的信息。
一般说来，图像形成设备，如传真机、打印机、影印机，(和将这些设备和功能集成到一个设备中的联合机)，都是被制造以具有打印功能的设备。
图1是一个显示了传统图像形成设备的连接结构的视图。
参考图1，图像形成设备100具有一操作面板单元110、一电源120、一高压电源(HVPS)130、一打印引擎单元140、一电机驱动单元150、多个检测传感器S1至Sn和一主控制器160。
操作面板单元110具有一按键输入部分(未显示)，该按键输入部分具有多个使得用户可以设置或选择图像形成设备100所提供的功能的功能按键。另外，操作面板单元110具有一显示部分(未显示)，该显示部分根据主控制器170的控制设置而显示图像形成设备100的操作状态。
电源120生成驱动操作面板单元110、HVPS 130、打印引擎单元140、电机驱动单元150、多个检测传感器S1至Sn和主控制器160的电源。
HVPS 130分别为打印引擎单元140的部件，一充电辊、一显影辊和一转印辊，提供充电电压、显影电压和转印电压。
打印引擎单元140被主控制器160控制，并具有许多机械部件，如一充电部件，用于将感光鼓充电至一预定电压；一激光扫描单元，用于通过光来扫描感光鼓；一显影部件，用于在由激光扫描单元在感光鼓上形成的潜像上施加调色剂并生成调色图像；一转印部件，用于将形成在感光鼓上的调色图像转印到一页记录纸上；和一定影部件，用于通过转印部件将转印图像固定到记录页上。
电机驱动单元150控制各个电机的驱动，以根据主控制器160的控制驱动打印引擎单元140。
主控制器160根据存储在一存储器部件(未显示)中的控制程序，控制所述图像形成设备100的所有操作。另外，主控制器160配备有一EEPROM162，用于存储图像形成设备100的初始条件、控制设置值等。
另外，图像形成设备100配备有多个检测传感器S1至Sn，用于检测图像形成设备100的操作状态。例如，多个检测传感器S1至Sn包括用于检测打印引擎单元140的操作状态的各种传感器。这些可以包括一压紧传感器，用于检测卡纸；一纸张位置传感器，用于检测纸是否到达了一预定的参考位置；一外壳打开传感器，用于检测外壳被打开；一温度传感器，用于检测定影温度，等等。
这些检测传感器S1至Sn被独立的用导线束连接到主控制器160，以向主控制器160发送它们的检测结果信号。此外，甚至操作面板单元110、螺线管或各种开关元件都被用导线束连接以与主控制器160交换数据。
与主控制器160交换数据的部件通过一个2-线或3-线的导线束连接至主控制器160以进行数据通信。但是，这里存在一个问题，由于传感器或开关元件被放置在一个固定位置上，当传感器或开关元件被放置得离主控制器160较远时，导线束的长度变得很长。另外，各种导线束和/或导线束的多个线或长线可能引起电磁干扰(EMI)或静电放电(ESD)。
这样，传统的图像形成设备具有各种问题，它们会引起原料成本的增加，安装过程的数目的增加，这些都使安装过程复杂了。
发明内容
本发明的一个目的是从本质上至少解决上述问题和/或缺点，并且至少提供下述优点。因此，本发明的一个目的是提供一种具有外围电路的图像形成设备及其控制方法，其中的外围电路是通过将其与I2C共享总线连接而简化得到的。
为了实现上述方面，根据本发明的一个实施例，图像形成设备中的数据通信是在执行打印工作的外围设备和控制所述外围设备的主控制器之间进行控制的，它包括多个用于检测该外围设备的操作状态的检测传感器，和一用于将多个检测传感器输出的检测结果信号转换成数字信号的A/D转换单元。该图像形成设备还包括一用于由检测传感器进行分离和存储的从设备。检测结果信号被A/D转换单元转换成数字信号。该图像形成设备还包括一主设备，用于向从设备请求多个检测传感器中的至少一个的检测结果信号，以验证外围设备的操作状态的，其中从设备和主设备通过一个串行总线在彼此之间收发数据。在本发明的优选实施例中，该串行总线是一个用于通过一数据总线线路和一时钟总线线路来进行数据通信的I2C总线。
该图像形成设备还包括一用于显示该图像形成设备的操作状态的显示单元，和一用于使得用户可以选择和设置该图像形成设备所支持的功能的按键输入部分。显示单元和按键输入部分通过I2C总线进行通信。
最好每个从设备包括一种用于执行与主设备的通信的协议，和用于存储检测传感器的信号的寄存器。检测传感器输出一模拟信号，该模拟信号被A/D转换单元转换成数字信号，然后存储在寄存器中。
本发明的另一个目的是提供一种用于图像形成设备的控制方法，其中的图像形成设备具有多个用于检测外围设备的操作状态的检测传感器、一用于将检测结果信号转换成数字信号的A/D转换单元、一用于由检测传感器对检测结果信号进行分离和存储的从设备、和一通过串行总线连接于该从设备并用于控制该从设备的主设备。该控制方法包括步骤检测外围设备的操作状态，通过多个检测传感器将检测结果信号转换成数字信号，通过检测传感器分离并存储转换成数字信号的检测结果信号。另外，该方法包括步骤判断是否从主设备处接收到请求多个检测传感器中的至少一个的检测结果的信号，以及如果在判断步骤中确定接收到了检测结果请求信号，则将对应于检测结果请求信号的检测结果信号发送给主设备。
本发明的独创的特征在所附权利要求中给出。通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，本发明的上述和其他特性和优点将会变得更加清楚，其中图1是一个传统图像形成设备的主要组件的方框图；图2是根据本发明优选实施例的图像形成设备的主要组件的方框图；图3A和3B描述了在从存储寄存器中读取数据和向存储寄存器写入数据时，I2C总线上的数据通信；图4是一个描述了用于控制图2中所示的图像形成设备的控制方法的步骤的流程图。
具体实施例方式
通过借助附图在下文中将描述本发明的优选实施例。在附图中，相同或相似的部件用相同的附图标记表示。在以下描述中，为了简洁，将不详细描述众所周知的功能或结构。
图2是根据本发明优选实施例的图像形成设备的主要组件的方框图。参考图2，根据本发明的一个实施例的图像形成设备200具有一操作面板单元210、一电源220、一高压电源(HVPS)230、一打印引擎单元240、一电机驱动单元250、从设备290a至290n、A/D转换单元295a至295n、多个检测传感器S1至Sn、和一主控制器270。
操作面板单元210和从设备290a至290n通过一个串行总线I2C总线连接于主控制器270。操作面板单元210具有一按键输入部分(未显示)和一显示部分(未显示)，该按键输入部分包括多个使用户可以选择和设置图像形成设备200所支持的功能的功能按键，该显示部分用于根据主控制器270的控制，显示图像形成设备200的操作状态，这将在下面进行更详细的描述。
电源220为诸如操作面板单元210、HVPS 230、电机驱动单元250、打印引擎单元240、检测传感器S1至Sn、和主控制器270的多个组件产生并提供驱动电压。但是，图2只显示了从电源220到一部分组件的电源路径以避免使图表复杂。
HVPS 230向构成打印引擎单元240的多个组件提供预定电压。例如这些组件包括充电辊241、显影辊245、和转印辊247。这些电压根据主控制器270发出的控制而提供。
打印引擎单元240根据主控制器270发出的控制，在有要打印的数据时执行打印工作。
如图2中所示，打印引擎单元240具有一充电部分241、一激光扫描单元243、一显影部分245、一转印部分247和一定影部分249。
充电部分241将使用一种感光介质的感光鼓(未显示)充电至一预定电压。
激光扫描单元243通过对应于主控制器270的控制所发出的打印数据的光(一束激光)对感光鼓进行扫描。
显影部分245利用充电的调色剂显影一由激光扫描单元243在感光鼓上形成的静电潜像，以形成一个调色剂图像。
转印部分247将感光鼓上形成的调色剂图像转印到一页记录纸上。
定影部分249将通过转印部分247转印到记录页上的图像固定下来。由定影部分249固定的记录页被沿一个放电方向放电。根据本发明的一个实施例，如图2中所示，定影部分249通过一个I2C总线连接于主控制器270，以便将关于定影温度的信息发送给主控制器270，以及从主控制器270接收预定控制信号。
电机驱动单元250根据主控制器270发出的控制，控制辊子(或电机)的驱动以驱动打印引擎单元240。
存储单元255包括一个存储控制程序的ROM和用于驱动主控制器270的各种应用程序，以及一个用于暂时存储主控制器270的程序所执行的结果数据和打印过程中出现的数据的RAM。
EEPROM 260为图像形成设备200存储初始条件或控制设置值，为打印引擎单元240存储控制数据，为设置操作状态存储设置值。另外，EEPROM 260存储从设备290a至290n的地址信息、通过I2C总线与主设备275的通信数据、和将要到和从从设备290a至290n发送的数据。EEPROM 260由主控制器270来控制，并通过I2C总线连接于主控制器270。
当图像形成设备200由电源220供电而打开时，主控制器270根据存储在存储单元255中的控制程序执行图像形成设备200的全部操作。
主控制器270包括一控制I2C总线的主设备275，所述I2C总线支持与外围设备的数据通信。在本发明的一个实施例中，主设备275被嵌入到主控制器270中。但是，主设备275可以在外部连接于主控制器270。另外，主控制器270从主设备275接收输出信号，然后验证连接到I2C总线的外围设备的操作状态，并通过主设备275控制相应的设备。
主设备275被授权使用I2C总线，并控制通过I2C总线连接的从设备290a至290n。主设备275通过I2C总线向从设备290a至290n发送各种控制信号，相应地接收由从设备290a至290n发送的信号，从而实现了主设备275和从设备290a至290n之间的双向通信。
检测传感器S1至Sn检测图像形成设备200的操作状态。用于检测图像形成设备200的操作状态的检测传感器包括一用于检测卡纸的压紧传感器、一用于检测纸是否到达了一预定的参考位置的纸张位置检测传感器，一用于检测外壳被打开的外壳打开传感器、一用于检测定影部分249的定影温度的温度检测传感器等等。各个检测传感器S1至Sn将它们的检测结果信号输出给A/D转换单元295a至295n，下面将更详细地描述。
A/D转换单元295a至295n将多个检测传感器S1至Sn输出的检测结果信号转换成数字信号。一般说来，检测传感器以一种模拟的方式检测设备的操作状态，所以A/D转换单元295a至295n将模拟检测结果信号转换成主控制器270可以识别的数字信号。因此，如果多个检测传感器S1至Sn是数字检测传感器，那么就不执行转换过程。
从设备290a至290n通过I2C总线连接于主设备275，并连接于A/D转换单元295a至295n的输出端以输入来自检测传感器S1至Sn的检测结果信号。
从设备290a至290n分别包括通信协议291a至291n和寄存器293a至293n。
通信协议291a至291n与主设备275交换数据，并且将主设备275发送的数据进行解码并存储到寄存器293a至293n。通信协议291a至291n还读出并发送在寄存器293a至293n中存储的数据到主设备275。
根据多个检测传感器S1至Sn所检测出的检测结果信号，寄存器293a至293n通过传感器S1至Sn对A/D转换单元295a至295n输出的数字信号进行分离和存储。
另外，从设备290a至290n中的每一个都具有一个唯一的地址。因此，当主设备275试图与通过I2C总线连接的从设备290a至290n进行通信时，主设备275通过使用分配给每个从设备290a至290n的地址信息执行数据通信。
根据本发明的一个实施例，从设备290a至290n通过中间连接板280a至280n连接于将要连接的设备，如多个检测传感器S1至Sn或A/D转换单元295a至295n。
如图2中所示，主设备275和从设备290a至290n通过I2C总线互相连接。I2C总线包括一条用于以串行方式发送数据的串行数据线(SDA)，和一条用于发送时钟信号的串行时钟线(SCL)。另外，I2C总线包括一条电源线VCC和一条地线GND。
下面将参考图3A和3B描述主设备275和从设备290a至290n之间通过I2C总线进行的数据通信。
首先参考图3a给出主设备275访问存储在从设备290a至290n的寄存器293a至293n中的数据的过程的描述。主设备275在它将SLC保持在高电平时将SDA的电平从高电平变成低电平，并向从设备290a至290n发送一个通知数据帧开始的开始比特S。接下来，主设备275发送一个目的从设备的地址，如多个通过I2C总线连接的从设备290a至290n中的290a。然后主设备275发送一个读比特R，用于通过I2C总线选择读操作。收到R比特后，所选择的从设备290a向主设备275发送一个指示收到了通信请求信号的确认信号A。
在正确的收到了所选择的从设备290a标记的确认后，如果目的从设备290a至290n中的每一个都具有多个相关的寄存器，则主设备275向从设备发送一个寄存器选择码以选择相关寄存器中的任何一个。主设备275向从设备290a发送一个请求在寄存器293a至293n中存储的相关检测传感器S1至Sn的任何一个的检测结果的信号。通过使用寄存器选择码信号，主设备275可以向所有检测传感器S1至Sn请求检测结果信号，或者请求多个检测传感器S1至Sn中的特定检测传感器的检测结果信号。
在从设备290a收到一个寄存器选择码信号后，从设备290a向主设备275发送一个通知主设备275收到寄存器选择码的确认信号。根据I2C通信协议，从设备290a向主设备275发送一个确认信号A，以通知主设备275从设备290a已经从主设备275收到了一个预定信号。在收到来自从设备290a的一个确认信号A(通知其收到寄存器选择码)后，主设备275就可以读取存储在从设备290a中的数据。然后从设备290a向主设备275发送如图3A中显示的数据字节的数据，并且主设备275向从设备290a发送一个指示收到数据的确认信号A。如果数据读取过程结束了，则主设备275将SDA从低电平变成高电平而保持SCL为高电平，并生产一个通知数据通信结束的信号结束码P。
通过使用上述数据访问过程，主设备275可以访问从设备290a至290n，并且验证从设备290a至290n和外围设备如通过从设备290a至290n连接的多个检测传感器S1至Sn的操作状态。类似地，主设备275可以访问操作面板单元210和定影部分249，然后验证操作面板单元210和定影部分249的操作状态。
现在将参考图3b，给出关于从主设备275向从设备290a至290n写入数据的过程的描述。
用于从主设备275向从设备290a至290n写入数据的过程始于主设备275向目的从设备290a发送一个通知数据帧开始的开始比特S。然后主设备275发送目的从设备290a的地址，以及一个通知从设备290a数据写的写入比特W。所选从设备290a通过向主设备275发送一个通知它收到通信请求信号的确认信号A来响应。从所选的从设备290a接收到确认信号A后，主设备275向从设备290a发送一个寄存器选择码。接下来，从设备290a向主设备275发送一个通知它收到寄存器选择码的确认信号A。之后，主设备275向从设备290a发送写数据。从设备290a接收主设备275发送的数据，将数据写入寄存器，然后向主设备275发送一个通知主设备275数据已经写入寄存器的确认信号A。在每一个数据字被确认已写入后，主设备275就可以发送另外的数据字节。例如，在图3B中，数据字节301后接着数据字节303。最后，主设备275在保持SCL为高电平的同时将SDA从低电平变成高电平，并生成一个通知发送数据结束的结束码P。
现在将参考图4，描述根据本发明的优选实施例的一种用于图像形成设备的控制方法。
该控制方法由检测传感器S1至Sn检测相应的外围设备的操作状态而开始(步骤S300)。A/D转换单元295a至295n将检测传感器S1至Sn输出的检测结果信号转换成数字信号，并且将数字信号输出给从设备290a至290n(步骤S310)。然后通信协议291a至291n将数字检测结果分离并存储到寄存器293a至293n中(步骤S320)。
对于观察主设备275和从设备290a至290n之间的数据通信过程，主设备275首先从通过I2C连接的多个从设备290a至290n中选择一个目的设备，例如290a。选择之后，主设备275向从设备290a发送一个通知通信开始的开始比特S。然后主设备275发送一个目的设备地址和一个请求检测结果信号的信号R。
然后从设备290a判断是否从主设备275处接收到了检测结果请求信号(判决步骤S330)。如果在步骤S330判断出从主设备275处接收到了检测结果请求信号(判决步骤S330的“是”路径)，从设备290a向主设备275发送一个通知接收到检测结果请求信号的确认信号A。
主设备275可以请求由检测传感器分离并存储在寄存器293a中的所有检测结果信号中至少一个。此时，主设备275可以请求存储在从设备290a的寄存器293a中的所有检测结果信号，或者请求对应于特定检测传感器的检测结果信号。
因此，从设备290a向主设备275发送对应于接收到的主设备275所发送的检测结果请求信号的检测结果信号(S340)。如果从设备290a发送的检测结果信号被接收完毕，则主设备275向从设备290a至290n发送一个通知接收完毕的确认信号A，生成一个指示通信完成的结束码P，并且结束与从设备290a至290n的数据通信。
如上所述，根据本发明的实施例的图像形成设备和控制方法，通过共享I2C串行总线来连接图像形成设备中的用于检测图像形成设备的操作状态的各种检测传感器、输入/输出设备的操作面板、EEPROM、各种开关元件等等，可以减少系统中的导线束或电缆的数目。因此，本发明的优选实施例可以减少材料成本和简化外围电路。另外，本发明的优选实施例可以简化组装过程，从而提高制造生产率。
尽管本发明是参照其特定的优选实施例来描述的，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种修改。
权利要求
1.一种控制外围设备和一主控制器之间的数据通信的图像形成设备，其中外围设备执行打印作业，主控制器控制外围设备，所述图像形成设备包括多个用于检测外围设备的操作状态和输出检测结果信号的检测传感器；一模拟/数字转换单元，用于将检测传感器输出的检测结果信号转换成数字信号；一从设备，用于通过检测传感器分离和存储由所述模拟/数字转换单元将检测结果信号转换成的数字信号，并且根据检测结果请求信号发送所存储的检测结果信号；一主设备，用于向所述从设备请求所述检测传感器中的至少一个的检测结果信号以验证外围设备的操作状态，其中从设备和主设备通过一条串行总线彼此发送和接收数据。
2.如权利要求1所述的图像形成设备，其中所述串行总线是一用于通过一条数据总线线路和一条时钟总线线路进行数据通信的I2C总线。
3.如权利要求2所述的图像形成设备，还包括一显示单元，用于显示所述图像形成设备的操作状态；一按键输入单元，用于使用户可以选择和设置所述图像形成设备所支持的功能，其中所述显示单元和所述按键输入单元通过I2C总线与主设备进行通信。
4.如权利要求3所述的图像形成设备，其中所述从设备包括一种用于执行与主设备的通信的通信协议；用于由检测传感器将由所述模拟/数字转换单元根据检测结果信号所转换成的数字信号存储在其中的寄存器。
5.一种图像形成设备的控制方法，所述图像形成设备包括至少一个用于检测外围设备的操作状态的检测传感器，一用于将检测结果信号转换成数字信号的模拟/数字转换单元，一用于通过检测传感器分离并存储检测结果信号的从设备，和一通过一条串行总线与所述从设备相连的、用于控制从设备的主设备，所述控制方法包括如下步骤使用检测传感器来检测外围设备的操作状态；通过至少一个检测传感器，使用模拟/数字转换单元来将检测结果信号转换成数字信号；使用从设备来通过检测传感器将转换成数字信号的检测结果信号进行分离和存储；判断是否从主设备接收到了对至少一个检测传感器的检测结果请求信号；如果在判断步骤判断出接收到了检测结果请求信号，则向主设备发送对应于所述检测结果请求信号的检测结果信号。
6.如权利要求5所述的控制方法，其中所述串行总线是通过一条数据总线线路和一条时钟总线线路进行数据通信的I2C总线。
全文摘要
一种使用I
文档编号G03G15/00GK1525262SQ20041000281
公开日2004年9月1日 申请日期2004年1月17日 优先权日2003年2月24日
发明者李昌福 申请人:三星电子株式会社