JP4874841B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

この発明は、電子写真方式やインクジェット方式の複写装置やプリンタ装置等の画像形成装置、特にデータ信号線数の削減に関するものである。
例えば電子写真方式の複写装置は、図11に示すように、感光体に静電潜像を形成する感光体ユニット41と、感光体に形成された静電潜像を現像して可視化する現像ユニット42と、可視化した各色の画像を重ね合わす中間転写ユニット43と、画像を転写する記録紙を収納して送り出す給紙カセット44及び記録紙に転写された画像を定着する定着ユニット45等の装置本体に対して着脱自在で交換可能な各種ユニットを有し、画像形成装置本体のCPUを有する画像形成制御手段40により駆動制御される。
この交換可能な各ユニットには装置本体との着脱状態を示す信号が各ユニットに対して設けられた検出手段からの入力信号として画像形成制御手段40に入力される。また、画像形成制御手段40の他の入力信号としては、装置内外の温湿度を検出するための温湿度センサ51や画像形成時に駆動される接離機構ならびに記録媒体などの位置・状態情報を検出するための離接センサ52と紙サイズセンサ53及びトナー濃度検出センサ54などの各種検出手段からの検出信号がある。この紙サイズ検出センサ53や給紙カセット44の装着部にある給紙カセットセンサなどは信号線が複数ビットにもなり、信号線数を大きく増大させる。また、高圧電源からのフィードバック信号等もある。
また、各ユニットにはモータやソレノイドやクラッチなどのアクチュエータが複数あり、それらを駆動する駆動手段へ駆動信号(データ信号)が画像形成制御手段40から出力信号として出力される。
画像形成装置のカラー化や高性能・多機能化でにより各種検出手段からの入力信号やアクチュエータへの出力信号の信号線数は増大する傾向にある。また、各種検出手段やアクチュエータを使用するには、検出結果信号や駆動信号のほかに電源供給も必要となる。
これら多数の検出手段からの検出信号及び駆動手段への駆動信号を画像形成制御手段40に入出力するために多数の信号線と電源線が必要であり、画像形成制御手段40が大型化してしまう。また、画像形成制御手段40は各ユニットや各種検出手段とは離れた位置に設置されるため、多数の信号線が装置内を這いまわり、装置の簡素化/小型化及び低コスト化に対する大きな障壁となっている。
このように信号線が多くなることを防止するため、特許文献1に示された画像形成装置は、各ユニットにI/Oエクスパンダを設け、画像形成制御手段はI/Oエクスパンダの入力ポートの状態によりユニットの種類を識別することにより、画像形成制御手段とユニットの接続信号線を少なくしている。
また、特許文献2に示された画像形成装置は、転送クロックがLレベルのときに設定され、転送クロックの立ち上がり時に取り込まれる転送データを画像シリアルデータとし、転送クロックがHレベルのときの転送データ立ち上がり信号を制御信号として画像シリアルデータと制御信号を共通のデータ信号線で転送するようにしている。
特開2002−258691号公報 特開2006−218682号公報
画像形成制御手段は画像を形成するにあたり、装置の多くの個所の状態や動作状態に応じて装置内の駆動手段やアクチュエータを細かく制御する必要がある。このように駆動手段やアクチュエータを細かく制御するためには、特許文献1に示すように、各種ユニットのI/Oエクスパンダの入力ポートの状態によりユニットの種類を識別して画像形成制御手段とユニットの接続信号線を少なくたり、特許文献2に示すように、画像シリアルデータと制御信号を共通のデータ信号線で転送するようにしても、画像形成制御手段に入力される信号線及び出力される信号線数は膨大となり、装置が複雑化して小型化が困難になっている。
また、画像形成装置のシステム構成すなわち入出力手段の数が変更となると、それに適した画像形成制御手段(ボード)の改造やコネクタ等の増設が必要であり、コスト高になってしまう。
この発明は、このような短所を改善し、複数の検出手段から画像形成制御手段に入力する信号及び画像形成制御手段から複数の駆動手段へ出力する駆動信号とを1つの信号線に載せて膨大となるデータ入出力線を削減するとともに画像形成システム構成が変更になった場合でも信号線数を増大させることなく対応できるように汎用性を持たせ、かつ、更なる高速性と割込み信号処理対応が可能な画像形成装置を提供することを目的とするものである。
この発明の画像形成装置は、装置全体の動作を制御する画像形成制御手段に対する複数の入出力手段として装置内の各種状態を検出する複数の検出手段とモータやソレノイドなどの複数のアクチュエータを駆動する複数の駆動手段とを有する画像形成装置において、
前記複数の入出力手段の近傍に設置され、前記画像形成制御手段と1本のデータ線と識別信号線及び期間信号線で接続された識別制御手段を有し、
前記データ線は、前記複数の入出力手段に対する入力信号と駆動信号のデータを個々に転送し、
前記識別信号線は、前記複数の入出力手段のいずれか1つの入出力手段を識別する識別信号を転送し、
前記期間信号線は、前記複数の入出力手段に対するデータの入出力を判定する入出力判定期間と前記識別信号線に出力される識別信号を有効とする識別有効期間及び前記データ線のデータを有効とするデータ有効期間を特定する期間信号を転送し、
前記識別制御手段は、前記期間信号線に転送されている期間信号の入出力判定期間に前記複数の入出力手段の前記駆動手段に駆動信号を出力するか前記検出手段からの検出信号を入力するかを判定し、期間信号の識別有効期間に識別信号線に転送されている識別信号から複数の入出力手段のいずれか1つの入出力手段を識別し、期間信号のデータ有効期間にデータ線に転送されるデータを識別した入出力手段のデータと特定することを特徴とする。
前記識別信号線を複数有し、各識別信号線に識別信号として識別パルスを転送し、前記識別制御手段は転送された識別パルス数を計数してコード変換して前記複数の入出力手段のいずれか1つの入出力手段を識別することが望ましい。
また、前記複数の入出力手段のなかで特定の入出力手段を識別するために識別信号線に転送する識別信号の識別パルス数を少なくして識別頻度を高くすると良い。
さらに、前記特定の入出力手段を識別するために識別信号線に転送する識別信号をあらかじめ定めた一定回数繰り返して出力したり、あらかじめ定めた一定周期で繰り返して出力すると良い。
また、前記識別信号線に転送する識別信号の識別パルスを、画像形成工程の一連の動作順序に対応させて前記複数の入出力手段に順次付与し、前記識別制御手段には画像形成工程の中で直前の識別パルス数を記憶させ、記憶した識別パルス数に前記識別信号線に転送された識別信号の識別パルスを加算して画像形成工程中の入出力手段を識別することが望ましい。
この発明は、期間信号線に転送されている期間信号の入出力判定期間に複数の入出力手段の駆動手段に駆動信号を出力するかを判定し、期間信号の識別有効期間に識別信号線に転送されている識別信号から複数の入出力手段のいずれか1つの入出力手段を識別し、期間信号のデータ有効期間にデータ線に転送されるデータを識別した入出力手段のデータと特定することにより、画像形成制御手段に接続した1本のデータ線で複数の入出力手段とのデータ転送を行うことができ、装置内のデータ線を低減するとともに画像形成制御手段を小型化することができる。
また、識別信号線を複数設け、各識別信号線に識別信号として識別パルスを転送し、転送された識別パルス数を計数してコード変換して複数の入出力手段のいずれか1つの入出力手段を識別することにより、入出力手段が増えた場合でも、短時間で該当する入出力手段を識別することができる。
また、複数の入出力手段のなかで特定の入出力手段を識別するために識別信号線に転送する識別信号の識別パルス数を少なくして識別頻度を高くすることにより、特定の入出力手段からの割込み処理に対して短時間で確実に対応することができる。
さらに、特定の入出力手段を識別するために識別信号線に転送する識別信号をあらかじめ定めた一定回数繰り返して出力したり、あらかじめ定めた一定周期で繰り返して出力することにより、特定の入出力手段からの割込み処理に対して確実に対応することができる。
また、識別信号線に転送する識別信号の識別パルスを、画像形成工程の一連の動作順序に対応させて複数の入出力手段に順次付与し、識別制御手段には画像形成工程の中で直前の識別パルス数を記憶させ、記憶した識別パルス数に識別信号線に転送された識別信号の識別パルスを加算して画像形成工程中の入出力手段を識別することにより、画像形成工程に必要な各入出力手段を短時間で呼び出すことができる。
図1は、この発明の画像形成装置の構成を示すブロック図である。図に示すように、画像形成装置1は、装置全体の動作を制御する画像形成制御手段2と識別制御手段3及び入出力手段として複数の駆動手段4a〜4nと複数の検出手段5a〜5xを有する。駆動手段4a〜4nは、例えば静電方式で画像を形成する感光体ユニットや現像ユニット、中間転写ユニット、定着ユニット等の各種ユニット内のアクチュエータを駆動するために設けられている。検出手段5a〜5xは、各種ユニットの着脱状態や動作状態などを装置の各種状態を検出する。
識別制御手段3は、複数の駆動手段4a〜4nと検出手段5a〜5xの近傍に設置され、画像形成制御手段2と1本のデータ線6と識別信号線7及び期間信号線8で接続されている。この識別制御手段3は、図2のブロック図に示すように、コントローラ部31と判定回路部32とカウンタ部33とデコーダ部34及びデータ入出力部35を有し、画像形成制御手段2から識別信号線7に出力される識別信号と期間信号線8に出力されて期間信号により駆動手段4a〜4nのいずれか1つを識別し、識別した駆動手段4に画像形成制御手段2からデータ線6に出力されるデータ信号を駆動信号9として出力するとともに検出手段5a〜5xから出力する2値データ又は複数ビットのシリアルデータの検出信号10a〜10xを入力して画像形成制御手段2から識別信号線7に出力される識別信号と期間信号線8に出力されて期間信号により検出手段5a〜5x毎に識別してデータ線6を介して画像形成制御手段2に出力する。
期間信号線8には画像形成制御手段2から、図3のタイムチャートに示すように、期間信号としてパルスp1〜p4が出力され、識別制御手段3のコントローラ部31に入力する。この期間信号のパルスp1〜p2間は駆動手段4に駆動信号を出力するか検出手段5の検出信号を入力するかのデータの入出力を判定する入出力判定期間であり、パルスp2〜p3間は駆動手段4a〜4nと検出手段5a〜5xを識別するため識別信号線7に出力される識別信号を有効とする識別有効期間、パルスp3〜p4間はデータ線6のデータ有効期間である。識別信号線7には識別信号として識別パルスが出力され、識別制御手段3の判定回路部32とカウンタ部32に入力する。この識別パルス数を計数して駆動手段4a〜4nと検出手段5a〜5xを識別する。例えば識別パルス数がnのときは、駆動手段4n又は検出手段5nのいずれかが識別され、入出力判定期間の判定結果によって、駆動手段4n又は検出手段5nのどちらかを識別する。このように期間信号において入出力判定期間を識別有効期間の直前に設けることにより、識別信号の識別パルス数を検出手段5と駆動手段4で共用することができ、識別信号の識別パルス数を少なくして識別有効期間を短くできるとともに識別パルスを計数するカウンタ規模を小さくできる。
この期間信号p1〜p4までの間に生成される期間信号と識別信号及びデータ信号からなる一連の信号群をパケットということにする。また、対(ペア)として使用したい駆動手段4と検出手段5を同じ識別パルス数とすることにより、入出力手段の識別制御を効率良く行うことができる。すなわち、図3に示すように、ペアにした先のパケットAで駆動手段4を識別駆動し、後のパケットBで検出手段5を識別検出することにより、駆動手段4によって駆動変化した結果を識別信号の識別パルス数を変化させることなく確認することができる。例えば、駆動手段4でソレノイドやモータなどを駆動して接離機構を作動させ、その結果を接離機構部に設けた検出手段5の検出結果を求めることにより正しく駆動できたかを駆動直後に確認することができる。
ここで、駆動手段4や検出手段5を識別する場合の一例を図4に示す。識別信号が有効となる期間内に発生する識別信号のパルス数pnをカウントすることにより識別制御手段3は駆動手段4a〜4n又は検出手段5a〜5xのなかから、該当する入出力手段を識別する。例えば、識別信号の有効期間aにおいて識別信号のパルス数がpnaであった場合、駆動手段4a又は検出手段5aを識別選択し、識別信号の有効期間bにおいてパルス数がpnbの場合は駆動手段4b又は検出手段5bを選択するというように、あらかじめ識別制御手段3で識別信号のパルス数を駆動手段4と検出手段5に対応させておく。
識別制御手段3のコントローラ部31は、画像形成制御手段2から期間信号線8に出力される期間信号のパルスp1〜p4を入力して、図3に示すように、/Reset信号とDetect信号及び入出力期間信号を生成して判定回路部32に出力するとともに/Reset信号とDetect信号をカウンタ部33に出力する。判定回路部32は入出力期間における識別信号線7の状態によってデータ線6上のデータを有効にするアウトプットイネーブル信号(O.E信号)を生成してデータの入出力を制御する。そしてペアにした先のパケットAの入出力期間で識別信号線7に駆動パルスが生成された場合は、認識する入出力手段は駆動手段4となり、画像形成制御手段2からデータ線6に出力されたデータを識別された駆動手段4の駆動データとして出力する。また、後のパケットBの入出力期間で識別信号線7に駆動パルスが生成されない場合は、認識する入出力手段は検出手段5となり、データ線6上のデータ有効期間のデータを検出信号として画像形成制御手段2が取り込む。
カウンタ部33は、コントローラ部31で生成された/Reset信号とDetect信号で定まる識別信号有効期間内に識別信号線7の識別データである識別パルス数を計数し、計数したカウント値をデコーダ部34へ出力する。デコーダ部34は、検出手段5a〜5xとデータ線11a〜11xでそれぞれ接続され、駆動手段4a〜4nとデータ線12a〜12nでそれぞれ接続され、入力したカウント値により1つの駆動手段4と検出手段5を識別選択し、データ有効期間にデータ線6から取り込んだデータをO.E信号によって識別選択した駆動手段4にデータ線12を介して駆動信号9として出力し、識別選択した検出手段5からデータ線11を介して出力されるデータ10をO.E信号によってデータ線6に出力する。
この駆動手段4a〜4nにデータ線12a〜12nを介して出力する駆動信号9a〜9nのデータを有効とするタイミングを図5に示す。期間信号のパルスp3の立ち上がりエッジでデータ線6上のデータは有効となる。駆動タイミングに正確さが要求されない場合はデータが有効な期間であるパルスp3〜p4の間にデータ線6上のデータをある一定のタイミングで取り込んで該当する駆動手段4に出力すれば良い。しかし駆動タイミングに厳密さが要求される場合は、駆動データが有効な期間であるパルスp3〜p4の間に識別信号線7に所望のタイミングt0でパルスを送出し、そのパルスでデータ線6上のデータを該当する駆動手段4に出力する。このようにして駆動タイミングを微調整する。例えば、駆動信号「H」でDCモータが駆動開始したりあるいはソレノイドがオンする場合、データ線6上のデータを有効期間に「H」として、所望のタイミングでパルスを識別信号線7に送出する。そしてDCモータが駆動停止させたりあるいはソレノイドをオフする場合は、データ有効期間のデータを「L」として、上述のように所望のタイミングでパルスを生成する。
ここで、図4に示した入出力手段の識別方法の場合、入出力手段が増えると、識別パルス数も多くなり識別に要する時間が長くなってしまう。電子写真方式を使用した画像形成装置1では、入出力手段の数は200前後に達することもあり、1つの識別制御手段3で全ての入出力手段を識別する場合、識別期間内におよそ200パルスを生成することになる。また、識別のためのカウンタ部33も大きくなる。そこで、図6に示すように、識別信号線7を2本にして2本の識別信号線7a,7bから送られる各識別信号71,72のパルス数をビット列(コード)に変換して識別IDを算出し、算出した識別IDで入出力手段を識別すれば良い。例えば、各識別信号線で16個のパルスが計数できれば、図7に示すように、最大256以下の入出力手段が16個のパルスで識別でき、識別期間を短くすることができる。ここで各識別信号のパルス数をビット列変換する際、識別信号72を上位ビット列に識別信号71を下位ビット列に割り当てる。このように割り当てると、識別信号72と識別信号71のパルス数が共に「0」のとき、変換コードは上位「0000」と下位「0000」となり、識別IDが「0」の入出力手段を識別する。また、識別信号72のパルス数が「3」、識別信号71のパルス数が「11」のとき、変換コードは上位「0011」、下位「1011」となり、識別IDが「59」の入出力手段を識別する。
前記画像形成装置は、識別制御手段3で駆動手段4a〜4nと検出手段5a〜5xの複数の入出力手段を識別することにより、画像形成制御手段2と識別制御手段3とが1つのデータ線6のみでデータの授受を行うことができるが、画像形成制御手段2が感光体ユニットや現像ユニット、中間転写ユニット、定着ユニット、給紙ユニット等の各種ユニットの駆動手段や各種ユニットの着脱状態や動作状態などを装置の各種状態を検出する検出手段とデータを授受するのは画像形成制御手段2が必要とする時刻においてのみである。画像形成動作のときに、画像形成制御手段2とデータを授受する入出力手段には、中間転写ユニットのベルトマーク検知信号や給紙ユニットの紙検知信号、エラー信号などの割込み信号を生成する特殊な検出手段5もある。この割込み信号を生成する特殊な検出手段5にも対応できるようにするため、特殊な検出手段5に識別信号として特別な識別IDを、例えば「s1」と付与し、図8(a)のタイムチャートに示すように、特殊な検出手段5の識別する頻度(呼び出し回数)を多くする。このようにして割込み信号を生成する特殊な検出手段5に対しても適切に対応することができる。
この割込み信号を生成する特殊な検出手段5には、ベルトマーク検知信号や紙検知信号などの割込み信号が発生する時刻があらかじめ想定できる検出手段と、エラー信号など発生する時刻が予期できない検出手段がある。そこであらかじめ予期できる検出手段に識別IDとして例えば「s2」を付与し、あらかじめ予期できない検出手段に識別IDとして例えば「s3」と異なる識別IDを付与する。そして図8(b)に示すように、識別ID「s2」の検出手段に対しては、信号発生時刻のばらつきを考慮して、それが発生するであろうおおよその時刻twで複数回連続して呼び出しを行う。このようにしてあらかじめ予期できる検出手段の割込み処理を確実に行うことができる。また、識別ID「s3」の検出手段に対しては、図8(c)に示すように、信号が発生してから処理するまでに問題とならない周期tc(時間間隔)で呼び出しを行う。
この割込み信号を生成する特殊な検出手段5から迅速に割込み信号を取り込むため、割込み信号を生成する特殊な検出手段5に対しては識別ID「s2」、「s3」として少ない識別パルス数を優先的に割り当てると良い。すなわち、1つの入出力手段とのデータ授受には、期間信号線8が規定するデータの入出力を判定する入出力判定期間から識別信号線7に出力される識別信号を有効とする識別有効期間とデータ線6のデータを有効とするデータ有効有効期間まで時間を要する。この時間のなかで最も時間を要するのは、識別有効期間で識別パルスを発生し、この識別パルス数を計数する処理であり、この識別パルス数を少なくすることにより、より短時間で割込み信号を取り込むことができる。
また、画像形成装置1で画像形成を行う場合、各構成ユニットは所定の一連の動作を行う。この一連の動作の順序に対応させて、図9に示すように、駆動手段4a〜4nと検出手段5a〜5xに識別IDを順次付与して信号を多重化し、識別制御手段3にカウンタ部33で計数した直前の識別パルス数を記憶する機能を持たせると良い。この場合は、画像形成の一連の動作を行なっているとき、記憶した識別パルス数に1パルスを加えるだけで次の入出力手段を呼び出すことができ、識別信号として1パルスを生成すれば良いから、入出力手段の呼び出し時間が短縮することができる。この場合、ベルトマーク検知信号や紙検知信号などの割込み信号が予期できる検出手段5は、図10の黒矢印で示すように、識別有効期間にパルスを含まないパケットを生成することにより、繰り返し呼び出しを行うことができる。
ここで識別制御手段3に直前の識別IDを記憶する機能を持たせるには、図3に示す/Reset信号でパケット毎にカウンタ部33をリセットするのを止め、Detect信号が「H」の期間のみ識別信号を計数するようにし、Detect信号が「L」の期間計数値を保持するようにすれば良い。但し、エラー信号など予期できない割込み信号を発生する入出力手段に対しては、信号多重化を用いるのではなく、この場合は、個別の入力信号として扱うようにする。
この発明の画像形成装置の構成を示すブロック図である。 識別制御手段の構成を示すブロック図である。 識別制御手段で処理する信号制御タイミングを示すタイムチャートである。 入出力手段を識別する識別信号の識別パルスを示すタイムチャートである。 駆動信号のデータを有効とするタイミングを示すタイムチャートである。 2本の識別信号線から送られる識別信号を示すタイムチャートである。 2つの識別信号から生成する識別IDを示す図である。 割込み信号を生成する特殊な検出手段を呼び出すときの識別信号を示す図である。 画像形成の一連の動作順序に対応させて入出力手段に付与した識別IDを示す図である。 割込み信号が予期できる検出手段を呼び出すときの識別信号を示す図である。 従来の画像形成装置の構成を示すブロック図である。
符号の説明
1;画像形成装置、2;画像形成制御手段、3;識別制御手段、4;駆動手段、
5;検出手段、6;データ線、7;識別信号線、8;期間信号線、
31;コントローラ部、32;判定回路部、33;カウンタ部、34;デコーダ部、
35;データ入出力部。

Claims (6)

  1. 装置全体の動作を制御する画像形成制御手段に対する複数の入出力手段として装置内の各種状態を検出する複数の検出手段とモータやソレノイドなどの複数のアクチュエータを駆動する複数の駆動手段とを有する画像形成装置において、
    前記複数の入出力手段の近傍に設置され、前記画像形成制御手段と1本のデータ線と識別信号線及び期間信号線で接続された識別制御手段を有し、
    前記データ線は、前記複数の入出力手段に対する入力信号と駆動信号のデータを個々に転送し、
    前記識別信号線は、前記複数の入出力手段のいずれか1つの入出力手段を識別する識別信号を転送し、
    前記期間信号線は、前記複数の入出力手段に対するデータの入出力を判定する入出力判定期間と前記識別信号線に出力される識別信号を有効とする識別有効期間及び前記データ線のデータを有効とするデータ有効期間を特定する期間信号を転送し、
    前記識別制御手段は、前記期間信号線に転送されている期間信号の入出力判定期間に前記複数の入出力手段の前記駆動手段に駆動信号を出力するか前記検出手段からの検出信号を入力するかを判定し、前記期間信号の識別有効期間に前記識別信号線に転送されている識別信号から前記複数の入出力手段のいずれか1つの入出力手段を識別し、前記期間信号のデータ有効期間に前記データ線に転送されるデータを、識別した入出力手段のデータと特定することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記識別信号線を複数有し、各識別信号線に識別信号として識別パルスを転送し、前記識別制御手段は転送された識別パルス数を計数してコード変換して前記複数の入出力手段のいずれか1つの入出力手段を識別する請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記複数の入出力手段のなかで特定の入出力手段を識別するために前記識別信号線に転送する識別信号の識別パルス数を少なくして識別頻度を高くした請求項2記載の画像形成装置。
  4. 前記特定の入出力手段を識別するために前記識別信号線に転送する識別信号をあらかじめ定めた一定回数繰り返して出力する請求項3記載の画像形成装置。
  5. 前記特定の入出力手段を識別するために前記識別信号線に転送する識別信号をあらかじめ定めた一定周期で繰り返して出力する請求項3記載の画像形成装置。
  6. 前記識別信号線に転送する識別信号の識別パルスを、画像形成工程の一連の動作順序に対応させて前記複数の入出力手段に順次付与し、
    前記識別制御手段には画像形成工程の中で直前の識別パルス数を記憶させ、記憶した識別パルス数に前記識別信号線に転送された識別信号の識別パルスを加算して画像形成工程中の入出力手段を識別する請求項2記載の画像形成装置。
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