JP7171411B2 - センサ制御装置、画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に、画像形成装置内に設けられるセンサの制御技術に関する。
画像形成装置や自動原稿搬送装置(ADF:Auto Document Feeder)は、内部機器の制御のために多数のセンサが配置される。例えば、画像形成装置は、シートの有無を検知するセンサ、シートの搬送位置検知に用いられるセンサ、装置の外装カバーの開閉検知用のセンサなどの多数のセンサを搭載する。画像形成装置等は、センサの検知結果に基づいて内部機器を制御することでシートの搬送制御等を行うために、装置内の様々な位置に配置された多数のセンサと、センサの検知結果を取得して制御を行う制御基板とがケーブルを介して接続される。センサ数が増加すると装置内部で用いられるケーブル数も増加する。ケーブル数の増加により、配線スペース及び制御基板のコネクタスペースが増加する。ケーブル数やコネクタスペースの増加は、装置全体の小型化を妨害し、コストアップの原因となる。
そのために、複数のセンサを直列に接続することでケーブル数やコネクタ数を削減する技術が提案されている(特許文献1)。各センサは、異なる抵抗値の抵抗器を備えており、例えばシート検知時の検知結果が、センサ毎に異なる電圧値で表される。そのためにどのセンサの検知結果であるかが判別可能である。
それぞれ異なる抵抗値の抵抗器を有する複数のセンサを直列接続する場合、センサを直列に接続する順序が抵抗値に応じて決められる。センサの接続順を間違えると、各センサの検知結果の取り違えが生じる。センサの抵抗値と接続順の対応に間違いが生じないように、各センサの外形を抵抗値に応じてユニークなものにすることもできる。しかしながらこの場合、センサの種類(抵抗値、外形)が増加し、部品の高コスト化、部品管理の煩雑化による管理費の増加等の問題が生じる。同じ構成の複数のセンサを直列接続した場合、検知結果がどのセンサによるものかの判断が困難であり、例えば、検知結果をパケット通信で送受信するなどのように、さらに高度で高コストの構成が必要となる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、センサに高度な制御を必要とせず、同じ構成の複数のセンサを直列に接続した構成であっても、各センサに独立して検知動作を行わせることができるセンサ制御装置を提供することを目的とする。
本発明のセンサ制御装置は、制御手段と、前記制御手段に対して直列に接続される複数のセンサと、を備えており、前記複数のセンサの各々は、前記制御手段から印加される第1電圧に応じて検知動作を行う検知手段と、前記制御手段から前記検知手段への電圧の印加経路に設けられる第1スイッチ手段と、前記制御手段から印加される電圧を後段に接続されたセンサに供給する供給経路に設けられる第2スイッチ手段と、前記印加経路の電圧が前記第1電圧のときに前記第1スイッチ手段を導通し且つ前記第2スイッチ手段を遮断し、前記印加経路の電圧が前記第1電圧とは異なる第2電圧のときに前記第1スイッチ手段を遮断し且つ前記第2スイッチ手段を導通にする導通制御手段と、を備え、前記制御手段は、初段のセンサに前記第1電圧を印加することで初段のセンサに検知動作を行わせ、その後、前記第2電圧を印加した後に第1電圧を印加することで2段目のセンサに検知動作を行わせることを特徴とする。
本発明によれば、同じ構成の複数のセンサを直列に接続した構成であっても、各センサが独立して検知可能となる。
以下、図面を参照して、実施の形態を詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態のセンサ制御装置を含む画像形成装置の構成図である。この画像形成装置100は、電子写真方式である。画像形成装置100は、画像形成のための感光体101、帯電器102、電位センサ103、露光器104、現像器105、転写部106、クリーナー107、及び定着器108を備える。画像形成装置100は、シート110の給送のために、シート110を収納する給紙カセット120、給紙ローラ122、及び搬送ローラ124、126を備える。シート110が給送される搬送経路には、複数のセンサ131、132、133が設けられる。シート110の搬送方向の上流側から順位、初段のセンサ131、2段目のセンサ132、3段目のセンサ133が所定の間隔で配置される。画像形成装置100は、ステッピングモータ121、123、125を備える。画像形成装置100は、不図示のコントローラにより動作が制御される。
図1は、本実施形態のセンサ制御装置を含む画像形成装置の構成図である。この画像形成装置100は、電子写真方式である。画像形成装置100は、画像形成のための感光体101、帯電器102、電位センサ103、露光器104、現像器105、転写部106、クリーナー107、及び定着器108を備える。画像形成装置100は、シート110の給送のために、シート110を収納する給紙カセット120、給紙ローラ122、及び搬送ローラ124、126を備える。シート110が給送される搬送経路には、複数のセンサ131、132、133が設けられる。シート110の搬送方向の上流側から順位、初段のセンサ131、2段目のセンサ132、3段目のセンサ133が所定の間隔で配置される。画像形成装置100は、ステッピングモータ121、123、125を備える。画像形成装置100は、不図示のコントローラにより動作が制御される。
帯電器102は、感光体101の表面を一様に帯電する。表面が一様に帯電された感光体101は、露光器104により画像信号に応じて露光されることで、画像信号に応じた静電潜像が形成される。現像器105は、静電潜像を現像して感光体101の表面にトナー像を形成する。電位センサ103は、静電潜像の電位を測定するために、露光器104による露光位置と、現像器105による現像位置との間に設けられている。感光体101の表面に形成されたトナー像は、転写部106によって給紙カセット120から給紙されたシート110に転写される。転写後に感光体101に残留する転写残トナーは、クリーナー107により回収される。トナー像が転写されたシート110は、定着器108によりトナー像が定着されて画像形成装置100から排出される。これにより、画像が印字された成果物が得られる。
シート110の給紙動作について説明する。コントローラは、給紙動作を開始する際に、給紙カセット120のシート110の有無をセンサ131により検知する。コントローラは、給紙カセット120にシート110が有る場合、給紙ローラ122により給紙カセット120に収納されるシート110の給送を開始する。コントローラは、ステッピングモータ121により給紙ローラ122を駆動する。給紙ローラ122は、シート110を1枚ずつ給紙カセット120から搬送ローラ124へ搬送する。センサ132は、給紙ローラ122と搬送ローラ124との間の搬送経路に設けられる。センサ132は、給紙ローラ122から搬送ローラ124までの搬送経路にある検知位置を、シート110が通過したか否かを検知する。コントローラは、センサ132の検知結果に応じて、シート110が所定タイミング以内に該検知位置を通過したか否かを検知する。
搬送ローラ124は、ステッピングモータ123により回転される。コントローラは、センサ132がシート110を検知するとステッピングモータ123により搬送ローラ124を駆動する。搬送ローラ124は、回転することで給紙ローラ122から搬送されたシート110を搬送ローラ126へ搬送する。センサ133は、搬送ローラ124と搬送ローラ126との間の搬送経路に設けられる。センサ133は、搬送ローラ124から搬送ローラ126までの搬送経路にある検知位置を、シート110が通過したか否かを検知する。コントローラは、センサ133の検知結果に応じて、シート110が所定タイミング以内に該検知位置を通過したか否かを検知する。
搬送ローラ126は、ステッピングモータ125により回転される。コントローラは、センサ133がシート110を検知するとステッピングモータ125により搬送ローラ126を駆動する。搬送ローラ126は、回転することで搬送ローラ124から搬送されたシート110を転写部106へ搬送する。搬送ローラ126がシート110を転写部106へ搬送するタイミングは、感光体101に形成されたトナー像が転写部106に搬送されるタイミングに応じて調整される。これによりシート110と感光体101に形成されたトナー像とが、転写部106を重なって通過し、トナー像の転写が行われる。コントローラは、感光体101上のトナー像がシート110に重なって転写部106を通過するように、搬送ローラ126によるシート110の搬送速度を制御してもよい。
本実施形態のセンサ131、132、133は、例えばフォトインタラプタにより構成される。この場合、センサ131、132、133は、それぞれ、発光部(例えばLED(Light Emitting Diode))及び発光部から放出された光を受光する受光部(例えばフォトトランジスタ)を備える。シート110が搬送経路の検知位置に設けられる遮蔽物を押してLEDとフォトトランジスタとの光路を遮蔽することで、センサ131、132、133は、シート110を検知することができる。ただし、搬送経路を搬送されるシート110を検知位置で検知できる構成であれば、センサ131、132、133の構成はこれに限らない。例えば、搬送経路を挟んでLEDとフォトトランジスタとが対向して配置され、シート110が搬送経路を通過する際に光路が遮蔽される構成であってもよい。また、LEDの光を搬送経路のシート110が反射することでフォトトランジスタへの光路を形成する構成であってもよい。
図2は、コントローラに含まれるメイン基板、及びセンサの構成図である。以下の説明において、センサ131を第1センサ131と記載する。センサ132を第2センサ132と記載する。センサ133を第3センサ133と記載する。メイン基板200は、第1センサ131~第3センサ133の動作を制御し、これらの検知結果を取得するセンサ制御装置である。
第1センサ131~第3センサ133は、メイン基板200に対して直列に接続される。メイン基板200側を上流として、メイン基板200に対して上流側から第1センサ131、第2センサ132、第3センサ133の順に各センサが接続される。第1センサ131~第3センサ133は、各々の内部構成が同じである。メイン基板200と第1センサ131、第1センサ131と第2センサ132、第2センサ132と第3センサ133は、それぞれ異なる電源ライン及び信号ラインで接続される。電源ラインにより電源電圧がメイン基板200から第1センサ131~第3センサ133に印加される。信号ラインにより第1センサ131~第3センサ133の各検知結果がメイン基板200に入力される。メイン基板200、第1センサ131、第2センサ132、及び第3センサ133は、接地が共通になっている。
メイン基板200は、少なくとも第1センサ131~第3センサ133の動作を制御するCPU(Central Processing Unit)201と、第1センサ131~第3センサ133に印加する電源電圧の切替を行う電源切替部202とを備える。電源切替部202は、第1センサ131~第3センサ133に3種類の異なる電圧値の電源電圧を印加する。本実施形態では、電源切替部202は、第1センサ131~第3センサ133に印加する電源電圧を0[V]、3.3[V]、5[V]の3種類で切り替える。メイン基板200は、第1センサ131~第3センサ133の検知結果を取得するためにプルアップ抵抗204を備える。プルアップ抵抗204は、一端に所定の電圧(ここでは3.3[V])が印加される。メイン基板200は、第1センサ131に電源ライン及び信号ラインを介して接続されるためのコネクタ203を備える。
第1センサ131は、コネクタ210a、電圧検知部211a、電源遮断部212a、LED213a、フォトトランジスタ214a、及びLED制御部215aを備える。コネクタ210aは、メイン基板200に電源ライン及び信号ラインを介して接続される他に、下流側に設けられる第2センサ132に他の電源ライン及び他の信号ラインを介して接続される。
電圧検知部211aは、メイン基板200から印加される電源電圧を検知し、該電圧値に応じて電源遮断部212a及びLED制御部215aの導通制御を行うための制御信号を出力する。電圧検知部211aの動作の詳細は後述する。
電源遮断部212aは、後段のセンサ(第2センサ132)へ電源電圧を供給する供給経路にスイッチ素子を有する。電源遮断部212aは、電圧検知部211aの制御信号に応じてスイッチ素子が切り替わることで、メイン基板200から印加される電源電圧の、後段の第2センサ132への供給状態を切り替える。スイッチ素子は、例えばMOS(Metal Oxide Semiconductor)型FET(Field Effect Transistor)である。電圧検知部211aからの制御信号(電圧値)がメイン基板200から印加される電源電圧に対してゲート閾値電圧(例えば1[V])分低くなると、FETが遮断状態になり、電源遮断部212aは、後段の第2センサ132に電源電圧を供給しない。
LED213aは、メイン基板200から印加された電源電圧に応じて流れる電流により発光する発光部である。フォトトランジスタ214aは、LED213aから出射された光を受光して動作する受光部である。本実施形態では、フォトトランジスタ214aは、光を受光することで導通状態になる。フォトトランジスタ214aのコレクタ端子は、信号ラインによりメイン基板200のプルアップ抵抗204及びCPU201に接続される。フォトトランジスタ214aが導通状態であれば、CPU201には、第1センサ131の検知結果として接地電圧(0[V])が入力される。フォトトランジスタ214aが遮断状態であれば、CPU201には、第1センサ131の検知結果としてプルアップ抵抗204に印加される電圧(3.3[V])が入力される。フォトトランジスタ214a自体は、遮断状態のときにハイインピーダンスになる。このようにCPU201は、フォトトランジスタ214aの導通、遮断(オープン状態)を検知することができる。フォトトランジスタ214aは、例えばシート110によりLED213aからの光が遮断されることで遮断状態になる。CPU201は、この遮断状態を検知することで、シート110を検知することができる。
LED制御部215aは、LED213aへの電源電圧の印加経路にスイッチ素子を有する。LED制御部215aは、電圧検知部211aの制御信号に応じてスイッチ素子が切り替わることで、メイン基板200から印加される電源電圧のLED213aへの印加状態を切り替える。スイッチ素子は、例えばMOS型FETである。電圧検知部211aからの制御信号の電圧がメイン基板200から印加される電源電圧に対してゲート閾値電圧(例えば1[V])分低くなると、FETが遮断状態になり、LED制御部215aは、LED213aに電源電圧を印加しない。LED213aは、電源電圧が印加されない場合に電流が流れなくなるために発光しない。
電圧検知部211aの動作について説明する。電圧検知部211aは、例えば閾値を4[V]として、メイン基板200から印加される電源電圧の立ち下がりを検知する。電圧検知部211aは、電源投入時の初期状態で「第1状態」となり、印加される電源電圧が一旦4[V]以上(例えば5[V])になった後に4[V]をまたぐ立ち下がりを検知するまで第1状態を維持する。印加される電源電圧が5[V]から3.3[V]に低下すると、電圧検知部211aは、4[V]をまたいだ立ち下がりを検知する。この場合、電圧検知部211aは、「第2状態」となる。第2状態になった電圧検知部211aは、メイン基板200から印加される電源電圧が0[V]になるまで、電源電圧にかかわらず、第2状態を維持する。メイン基板200から印加される電源電圧が0[V]になることを「初期化」という。
電源投入時の初期状態(第1状態)である場合、電圧検知部211aは、電源遮断部212aを下流の第2センサ132へ電源電圧を供給しない遮断状態になるように制御する。第2状態である場合、電圧検知部211aは、電源遮断部212aを下流の第2センサ132へ電源電圧を供給する導通状態になるように制御する。つまり電圧検知部211aは、電源電圧が5[V]から3.3[V]に立ち下がったことに応じて、電源遮断部212aを導通状態に制御する。なお、電圧検知部211aは、電源電圧が0[V]になるまで電源遮断部212aを導通状態に維持する。
第1状態である場合、電圧検知部211aは、LED制御部215aを、LED213aに電流を流して発光させる導通状態になるように制御する。導通状態において、LED213aは電源電圧に基づき発光する。第2状態である場合、電圧検知部211aは、LED制御部215aを、LED213aへの電流を遮断して消灯させる遮断状態になるように制御する。つまり電圧検知部211aは、電源電圧が5[V]から3.3[V]へ立ち下がったことに応じて、LED213aを消灯させるようにLED制御部215aを制御する。なお、電源電圧が3.3[V]から5[V]へ立ち上がったとしても、LED制御部215aは遮断状態を維持する。そのため、LED213aは消灯したままである。
第1状態である場合、電圧検知部211aは、LED制御部215aを、LED213aに電流を流して発光させる導通状態になるように制御する。導通状態において、LED213aは電源電圧に基づき発光する。第2状態である場合、電圧検知部211aは、LED制御部215aを、LED213aへの電流を遮断して消灯させる遮断状態になるように制御する。つまり電圧検知部211aは、電源電圧が5[V]から3.3[V]へ立ち下がったことに応じて、LED213aを消灯させるようにLED制御部215aを制御する。なお、電源電圧が3.3[V]から5[V]へ立ち上がったとしても、LED制御部215aは遮断状態を維持する。そのため、LED213aは消灯したままである。
第2センサ132のコネクタ210bは、上流側の第1センサ131に電源ライン及び信号ラインを介して接続される他に、下流側に設けられる第3センサ133に他の電源ライン及び他の信号ラインを介して接続される。第2センサ132は、電圧検知部211b、電源遮断部212b、LED213b、フォトトランジスタ214b、及びLED制御部215bを備える。各部の動作は、対応する第1センサ131の各部の動作と同じであるので説明を省略する。
第2センサ132のフォトトランジスタ214bのコレクタ端子は、第1センサ131内の接点aにて、フォトトランジスタ214aのコレクタ端子とコネクタ210aとを接続する信号ラインに接続されている。そのために、第1センサ131とメイン基板200とを接続する信号ラインの出力値は、フォトトランジスタ214bの出力値に基づいて変化可能である。
第3センサ133のコネクタ210cは、上流側の第2センサ132に電源ライン及び信号ラインを介して接続される。第3センサ133が直列接続の最下流であるために、コネクタ210cは、後段に何も接続されない。第3センサ133は、電圧検知部211c、電源遮断部212c、LED213c、フォトトランジスタ214c、及びLED制御部215cを備える。各部の動作は、対応する第1センサ131の各部の動作と同じであるので説明を省略する。
第3センサ133のフォトトランジスタ214cのコレクタ端子は、第2センサ132内の接点bにて、フォトトランジスタ214bのコレクタ端子とコネクタ210bとを接続する信号ラインに接続されている。フォトトランジスタ214bのコレクタ端子とコネクタ210bとを接続する信号ラインは、上記の通り、フォトトランジスタ214aのコレクタ端子とコネクタ210aとを接続する信号ラインに接続されている。そのために、第1センサ131とメイン基板200とを接続する信号ラインの出力値は、フォトトランジスタ214cの出力値に基づいて変化可能である。
このように電源ライン及び信号ラインを接続することによって、メイン基板200と複数のセンサ(第1センサ131~第3センサ133)とを接続する電源ライン及び信号ラインの数を抑制することができる。仮に、第2センサ132及び第3センサ133の両方を直接メイン基板200へ接続する場合、電源ライン及び信号ラインの数が増加して配線が複雑化する。さらに、メイン基板200のコネクタ203のピン数、専有面積が増加して、コストが増大してしまう。
図3は、センサの検知動作を制御する動作制御処理を表すフローチャートである。図4は、動作制御処理時のタイミングチャートである。CPU201は、例えば、シート110が搬送される前から動作制御処理を開始する。シート110が画像形成装置100の搬送経路に沿って搬送されている間、CPU201は動作制御処理を繰り返し実行する。そして、シート110が画像形成装置100から排出された後、CPU201は動作制御処理を終了する。なお、画像形成装置100が複数のシート110に連続して画像を形成する場合、CPU201は、複数のシート110の中の1枚目のシートが搬送される前から動作制御処理を開始し、複数のシート110が全て排出された後に動作制御処理を終了する。
CPU201は、動作制御処理を開始すると、まず、電源切替部202が出力する電源電圧を0[V]に設定する(S301)。CPU201は、電源電圧を0[V]に設定したまま所定時間(本実施形態では100マイクロ秒)待機する(S302)。所定時間は、電源遮断部212a、212b、212cを、初期状態である遮断状態(第2センサ132及び第3センサ133に電源電圧が供給されない状態)に制御するために十分な時間に設定されている。
電源電圧を0[V]に設定して所定時間経過した後、CPU201は、電源切替部202が出力する電源電圧を5[V]に設定する(S303)。このとき、電圧検知部211aは第1状態であり、LED制御部215aがLED213aを発光させる。電源遮断部212aが遮断状態であるために、第2センサ132及び第3センサ133には電源電圧が供給されない。CPU201は、電源電圧を5[V]に設定したまま所定時間(本実施形態では100マイクロ秒)待機する(S304)。所定時間は、第1センサ131に電源電圧が印加されてから第1センサ131による検知結果がCPU201に入力されるまでの時間よりも長い時間に設定されている。
電源電圧が5[V]で所定時間経過した後、CPU201は、信号ラインの電圧値を取得して、第1センサ131の検知結果を確認する(S305)。S305の処理では、CPU201は、第1センサ131のフォトトランジスタ214aが受光した導通状態であるか、受光しない遮断状態であるかを、電圧値に基づいて検知する。フォトトランジスタ214aとCPU201とを接続する信号ラインには、第2センサ132のフォトトランジスタ214b及び第3センサ133のフォトトランジスタ214cも接続されている。しかし、第1センサ131の電源遮断部212aが遮断状態であるために、第2センサ132及び第3センサ133には電源電圧が供給されていない。これにより、CPU201がフォトトランジスタ214aの検知結果を取得している間、信号ラインの出力値(電圧値)はフォトトランジスタ214aの検知結果のみに基づいて変化する。
信号ラインの出力値が0[V]である場合、CPU201は第1センサ131のフォトトランジスタ214aが導通状態であると判定する。つまり、信号ラインの出力値が0[V]である場合、第1センサ131はシート110を検知していない。一方、信号ラインの出力値が3.3[V]である場合、CPU201は第1センサ131のフォトトランジスタ214aが遮断状態であると判定する。つまり、信号ラインの出力値が3.3[V]である場合、第1センサ131はシート110を検知している。このようにCPU201は、S305の処理において信号ラインの出力値を取得することで、第1センサ131の検知状態を判定することができる。
S303~S305の処理は、図4の時刻t11~時刻t12の間の処理である。図4の例では、LED213aの光をフォトトランジスタ214aが受光する場合の波形を示している。LED213aとフォトトランジスタ214aと間に遮蔽物がある場合、フォトトランジスタ214aは遮断状態になり3.3[V]の出力値が検出される。
S303~S305の処理は、図4の時刻t11~時刻t12の間の処理である。図4の例では、LED213aの光をフォトトランジスタ214aが受光する場合の波形を示している。LED213aとフォトトランジスタ214aと間に遮蔽物がある場合、フォトトランジスタ214aは遮断状態になり3.3[V]の出力値が検出される。
検知結果の取得後にCPU201は、検知結果を取得したセンサが、直列接続の最下流に接続されているか否かを判定する(S306)。CPU201は、例えば予め直列接続されたセンサの構成(個数など)が登録されており、構成と取得した検知結果の数とから、検知結果を取得したセンサが最下流に接続されているか否かを判定する。CPU201は取得した検知結果の数が予め決まった数よりも少なければ、検知結果を取得したセンサが最下流に接続されたセンサではないと判定する。また、CPU201は、例えば電源電圧を5[V]から3.3[V]へ立ち下げた回数が所定回数に達したときに最下流に接続されたセンサであると判定する。なお、所定回数は直列接続されるセンサの数に応じて予め決まっている。CPU201は、電源電圧を5[V]から3.3[V]へ立ち下げた回数が所定回数未満ならば、検知結果を取得したセンサが最下流に接続されたセンサではないと判定する。
検知結果を取得したセンサが最下流に接続されたセンサではない場合(S306:N)、CPU201は、電源切替部202を制御して電源電圧を5[V]から3.3[V]に切り替える(S307)。このとき電圧検知部211aは、電源電圧の立ち下がりを検知するために、第1状態から第2状態に変化する。電圧検知部211aは、これ以降、電源電圧が0[V]になるまで第2状態を維持する。電圧検知部211aが第2状態になることで、電源遮断部212aは導通状態になり、下流に設けられる第2センサ132へ電源電圧を供給可能に制御される。第1センサ131のLED制御部215aは遮断状態になりLED213aへの電流供給を遮断する。そのために第1センサ131のLED213aは消灯する。つまり、フォトトランジスタ214aは遮断状態になる。
CPU201は、電源電圧を3.3[V]に設定したまま所定時間(本実施形態では75マイクロ秒)待機する(S308)。所定時間は、第1センサ131の電圧検知部211aの状態が第2状態に変化するのに要する時間よりも長い時間であればよい。S306~S308の処理は、図4の時刻t12~時刻t13の間の処理である。
第1センサ131の電源遮断部212aが導通状態になることで、第2センサ132へ電源電圧が供給可能になる。電源電圧の供給が開始されると、第2センサ132の電圧検知部211bは、初期状態の第1状態に制御される。第2センサ132の電源遮断部212bは遮断状態に制御される。第2センサ132のLED制御部215bは導通状態になる。LED213aは電流が流れるために発光する。
第1センサ131の電源遮断部212aが導通状態になることで、第2センサ132へ電源電圧が供給可能になる。電源電圧の供給が開始されると、第2センサ132の電圧検知部211bは、初期状態の第1状態に制御される。第2センサ132の電源遮断部212bは遮断状態に制御される。第2センサ132のLED制御部215bは導通状態になる。LED213aは電流が流れるために発光する。
所定時間経過後にCPU201は、S303~S305の処理を再度行う。これによって、CPU201は第2センサ132の検知結果を取得する。S305の処理では、第1センサ131のフォトトランジスタ214a及び第3センサ133のフォトトランジスタ214cは、非動作状態に制御されている。そのために、信号ラインの出力値は第2センサ132のフォトトランジスタ214bの検知結果のみに基づいて変化する。このS303~S305の処理は、図4の時刻t13~時刻t14の間の処理である。
第2センサ132の検知結果の取得後にCPU201は、最下流に接続されたセンサから検知結果を取得したか否かを判定する(S306)。ここでは第2センサ132から検知結果を取得しているために、CPU201は、再度S307、S308の処理を行うことになる。これにより第3センサ133に電源電圧が供給されることになる。このS306~S308の処理は、図4の時刻t14~時刻t15の間の処理である。
CPU201は、第3センサ133に対してS303~S305の処理を再度行う。これによって、CPU201は第3センサ133の検知結果を取得する。S305の処理では、第1センサ131のフォトトランジスタ214a及び第2センサ132のフォトトランジスタ214bは、非動作状態に制御されてオープン状態である。そのために、信号ラインの出力値は第3センサ133のフォトトランジスタ214cの検知結果のみに基づいて変化する。このS303~S305の処理は、図4の時刻t15~時刻t16の間の処理である。以上のようにCPU201は、電源電圧を5[V]から3.3[V]へ変更する前のタイミングでセンサの検知結果を取得することで、安定した検知結果を取得することができる。
第3センサ133は最下流に接続されたセンサである。そのためにCPU201は、検知結果を直列接続の最下流に接続されたセンサから取得したと判定する(S306:Y)。つまり、CPU201は、取得した検知結果の数が予め決まった数と等しいので、最下流に接続されたセンサから検知結果を取得したと判定する。そして、検知動作を終了する場合(S309:Y)、CPU201は、処理を終了する。例えば、複数のシート110に画像が連続して形成される印刷ジョブが実行された場合、当該印刷ジョブにおいて搬送経路を搬送された全てのシートが画像形成装置100から排出された後にCPU201が検知動作を終了させる。
一方、搬送経路に沿ってシート110が搬送されている場合には検知動作は継続される。検知動作を継続する場合(S309:N)、CPU201は、S301の処理に戻って電源切替部202が出力する電源電圧を0[V]に設定して、所定時間待機する。S301において0[V]の電源電圧は、検知結果を取得するセンサとして、最上流に接続されたセンサ(第1センサ131)を起動させるためのリセット信号に相当する。CPU201は、第3センサ133の検知結果が取得された後に電源電圧を0[V]に制御することによって、複数のセンサの中の第1センサ131からの検知結果を取得可能になる。電源電圧が0[V]に制御された場合、直列接続されている第1センサ131~第3センサ133の電圧検知部211a、211b、211cの状態が初期化されて第1状態になる。電源遮断部212a、212b、212cは、初期状態である遮断状態になり、下流に接続されたセンサへの電源電圧を遮断する。CPU201は、S303~S309の処理を繰り返し行うことで、第1センサ131~第3センサ133の状態を繰り返し検知することができる。このように第1センサ131~第3センサ133は、最上流に接続されたセンサから下流に接続されたセンサへ、所定の順序で検知動作を行う。
CPU201は、第1センサ131~第3センサ133の検知結果を繰り返し取得する。そして、画像形成装置100は、第1センサ131、第2センサ132、及び第3センサ133の検知結果に基づいて、シート110の搬送を制御する。なお、CPU201が第1センサ131の検知結果を取得してから第3センサ133の検知結果を取得するまでの時間は、シート110が第1センサ131の検知位置を通過してから第2センサ132の検知位置を通過するまでの時間よりも短い。そのため、シート110が給送されてからシート110が排出されるまでの間、CPU201は第1センサ131、第2センサ132、及び第3センサ133の検知結果を複数回取得する。
以上のような処理では、第1センサ131~第3センサ133は、入力される信号(電源電圧)に対し同じ動作を行っている。しかし各センサへの電源供給のタイミングがずれることで、CPU201は、すべてのセンサの状態を独立して検知することが可能となる。
各センサは、メイン基板200もしくは他のセンサと接続するインターフェースも、直列接続における接続箇所(最上流、最下流、途中)によらず同一にできる。よって、全てのセンサは、同一のものを使用可能であり、接続箇所とセンサの対応管理やセンサ毎の外形の変更は必要なく、パケット通信のような複雑な制御回路を必要としない安価な構成となる。本実施形態では直列接続するセンサは3個であったが同一の制御でセンサの個数を更に増やすことも可能である。
各センサは、メイン基板200もしくは他のセンサと接続するインターフェースも、直列接続における接続箇所(最上流、最下流、途中)によらず同一にできる。よって、全てのセンサは、同一のものを使用可能であり、接続箇所とセンサの対応管理やセンサ毎の外形の変更は必要なく、パケット通信のような複雑な制御回路を必要としない安価な構成となる。本実施形態では直列接続するセンサは3個であったが同一の制御でセンサの個数を更に増やすことも可能である。
(第2実施形態)
第2実施形態は、メイン基板(センサ制御装置)及びセンサの構成が第1実施形態とは異なるが、画像形成装置の構成は同じである。画像形成装置の構成については説明を省略する。図5は、本実施形態のコントローラに含まれるメイン基板、及びセンサの構成図である。メイン基板600は、第1センサ501~第3センサ503の動作を制御し、これらの検知結果を取得するセンサ制御装置である。
第2実施形態は、メイン基板(センサ制御装置)及びセンサの構成が第1実施形態とは異なるが、画像形成装置の構成は同じである。画像形成装置の構成については説明を省略する。図5は、本実施形態のコントローラに含まれるメイン基板、及びセンサの構成図である。メイン基板600は、第1センサ501~第3センサ503の動作を制御し、これらの検知結果を取得するセンサ制御装置である。
第1センサ501~第3センサ503は、メイン基板600に対して直列に接続される。メイン基板600側を上流として、メイン基板600に対して上流側から第1センサ501、第2センサ502、第3センサ503の順に各センサが接続される。第1センサ501~第3センサ503は、各々の内部構成が同じである。メイン基板600と第1センサ501、第1センサ501と第2センサ502、第2センサ502と第3センサ503は、それぞれ異なる電源ラインで接続される。電源ラインにより電源電圧がメイン基板600から第1センサ501~第3センサ503に印加される。また、電源ラインにより第1センサ501~第3センサ503の各検知結果がメイン基板600に入力される。メイン基板600、第1センサ501、第2センサ502、及び第3センサ503は、接地が共通になっている。
メイン基板600は、少なくとも第1センサ501~第3センサ503の動作を制御するCPU601と、第1センサ501~第3センサ503に印加する電源電圧の切替を行う電源切替部602を備える。第1実施形態と同じく、電源切替部602は、第1センサ501~第3センサ503に3種類の異なる電圧値の電源電圧を印加する。本実施形態では、電源切替部202は、第1センサ501~第3センサ503に印加する電源電圧を0[V]、3.3[V]、5[V]の3種類で切り替える。電源切替部602は、2つのスイッチ部(SW)604、605を備える。スイッチ部604が導通状態且つスイッチ部605が遮断状態のときに電源電圧が5[V]になる。スイッチ部604が遮断状態且つスイッチ部605が導通状態のときに電源電圧が3.3[V]になる。スイッチ部604、605がいずれも遮断状態のときに電源電圧が0[V]になる。メイン基板600は、第1センサ501~第3センサ503の検知結果を取得するためのプルアップ抵抗606を電源切替部602に備える。プルアップ抵抗606は、スイッチ部605を介して一端に所定の電圧(ここでは3.3[V])が印加される。メイン基板600は、第1センサ501に電源ラインを介して接続されるためのコネクタ603を備える。
第1センサ501は、コネクタ610a、電圧検知部611a、電源遮断部612a、LED613a、フォトトランジスタ614a、LED制御部615a、及びセンサラッチ部616aを備える。本実施形態の第1センサ501は、第1実施形態の第1センサ131にセンサラッチ部616aを追加した構成である。第2センサ502及び第3センサ503も同様である。各部の第1実施形態との相違点について説明する。
センサラッチ部616aは、スイッチ素子として機能するトランジスタ617a及び抵抗618aを備える。トランジスタ617aは、電圧検知部611aの状態及びフォトトランジスタ614aの動作に応じて導通状態又は遮断状態(オープン状態)に変化する。トランジスタ617aのコレクタ端子は、抵抗618aを介して接点aで第1センサ501の電源ラインに接続される。接点aが接続される電源ラインは、CPU601のA/Dポートに接続される。このような構成によりCPU601は、トランジスタ617aの導通状態、遮断状態(オープン状態)を検知可能になっている。
コネクタ610aは、メイン基板600に電源ラインを介して接続される他に、下流側に設けられる第2センサ502に他の電源ラインを介して接続される。第1実施形態と異なり、コネクタ610aには信号ラインが接続されない。
電圧検知部611aは、例えば閾値を4[V」として、メイン基板600から印加される電源電圧の立ち上がりと立ち下がりとを各々検知する。ただし、電圧検知部611aは、電源投入時の0[V]から4[V]以上への電圧変位時は立ち上がりを検知しない。電圧検知部611aは、電源投入時の初期状態では「第1状態」となり、印加される電源電圧が一旦4[V]以上(例えば5[V])になった後に4[V]をまたぐ立ち下がりを検知するまで第1状態を維持する。印加される電源電圧の4[V]をまたぐ立ち下りを検知した場合、電圧検知部611aは、「第2状態」となる。その後、印加される電源電圧の4[V]をまたぐ立ち上がりを検知した場合、電圧検知部611aは、「第3状態」となる。第3状態となった電圧検知部611aは、電源電圧が0[V]に変化するまで第3状態を維持する。電源電圧が0[V]に変化することを「初期化」という。
電源遮断部612aは、電圧検知部611aが電源投入時の初期状態(第1状態)である場合、遮断状態になって下流の第2センサ502へ電源電圧を供給しない状態になる。電源遮断部612aは、電圧検知部611aが第2状態である場合も遮断状態である。電源遮断部612aは、電圧検知部611aが第3状態になった場合に、下流の第2センサ502へ電源電圧を供給する導通状態になる。
LED制御部615aは、電圧検知部611aが第1状態である場合、導通状態になってLED613aに電流を流して発光させる。LED制御部615aは、電圧検知部611aが第2状態になった場合、遮断状態になってLED613aへの電流を遮断して消灯させる。LED制御部615aは、その後、電圧検知部611aが第3状態になっても電源電圧が0[V]に変化する(初期化される)まで遮断状態を維持する。
センサラッチ部616aは、電圧検知部611aが第1状態である場合、トランジスタ617aが遮断状態になる。センサラッチ部616aは、電圧検知部611aが第1状態から第2状態に切り替わった場合、フォトトランジスタ614aからの状態信号をラッチし、ラッチした結果に応じてトランジスタ617aを動作させる。
センサラッチ部616aは、電圧検知部611aが第1状態から第2状態に切り替わった際にフォトトランジスタ614aが導通状態(入力が0[V])であれば、トランジスタ617aを導通状態で保持させる。フォトトランジスタ614aが遮断状態(入力が電源電圧レベル)であれば、センサラッチ部616aは、トランジスタ617aを遮断状態で保持させる。
センサラッチ部616aは、その後、電圧検知部611aが第3状態に切り替わると、トランジスタ617aを遮断状態にする。センサラッチ部616aは、電源電圧が0[V]に変化する(初期化される)までこの状態を維持する。このようにセンサラッチ部616aは、フォトトランジスタ614aの受光状態を保持することができる。
センサラッチ部616aは、電圧検知部611aが第1状態から第2状態に切り替わった際にフォトトランジスタ614aが導通状態(入力が0[V])であれば、トランジスタ617aを導通状態で保持させる。フォトトランジスタ614aが遮断状態(入力が電源電圧レベル)であれば、センサラッチ部616aは、トランジスタ617aを遮断状態で保持させる。
センサラッチ部616aは、その後、電圧検知部611aが第3状態に切り替わると、トランジスタ617aを遮断状態にする。センサラッチ部616aは、電源電圧が0[V]に変化する(初期化される)までこの状態を維持する。このようにセンサラッチ部616aは、フォトトランジスタ614aの受光状態を保持することができる。
第2センサ502のコネクタ610bは、上流側の第1センサ501に電源ラインを介して接続される他に、下流側に設けられる第3センサ503に他の電源ラインを介して接続される。コネクタ610bには、第1実施形態のような信号ラインは接続されない。第2センサ502は、電圧検知部611b、電源遮断部612b、LED613b、フォトトランジスタ614b、LED制御部615b、及びセンサラッチ部616bを備える。各部の動作は、対応する第1センサ501の各部の動作と同じであるので説明を省略する。
センサラッチ部616b内のトランジスタ617bのコレクタ端子は、抵抗618bを介して第2センサ502の電源ラインの接点bに接続されている。接点bは、第1センサ501を経由してメイン基板600のCPU601のA/Dポートに接続される。このような構成によりCPU601は、トランジスタ617bの導通状態、遮断状態を検知することができる。
第3センサ503のコネクタ610cは、上流側の第2センサ502に電源ラインを介して接続される。第3センサ503が直列接続の最下流であるために、コネクタ610cは、後段に何も接続されない。コネクタ610cには、第1実施形態のような信号ラインは接続されない。第3センサ503は、電圧検知部611c、電源遮断部612c、LED613c、フォトトランジスタ614c、LED制御部615c、及びセンサラッチ部616cを備える。各部の動作は、対応する第1センサ501の各部の動作を同じであるので説明を省略する。
センサラッチ部616c内のトランジスタ617cのコレクタ端子は、抵抗618cを介して第3センサ503の電源ラインの接点cに接続されている。接点cは、第1センサ501及び第2センサ502を経由してメイン基板600のCPU601のA/Dポートに接続される。このような構成によりCPU601は、トランジスタ617cの導通状態、遮断状態を検知することができる。
このように電源ラインを接続することによって、メイン基板600と複数のセンサ(第1センサ501~第3センサ503)とを接続する電源ラインの数を抑制することができる。また、電源ラインが電源電圧の供給と検知結果の取得との両方に用いられるために、メイン基板600と各センサ(第1センサ501~第3センサ503)を接続する直列配線は、接地線を加えて2本に削減できる。
図6は、このようなメイン基板600によるセンサの検知動作を制御する動作制御処理を表すフローチャートである。図7は、メイン基板600と第1センサ501との動作制御処理時のタイミングチャートである。図8は、動作制御処理時のタイミングチャートである。
S701~S703の処理は、図3のS301~S303の処理と同じである。CPU601は、S703で設定した電源電圧(5[V])を所定時間保持して待機する(S704)。所定時間は、LED613aが発光し、フォトトランジスタ614aの受光動作が確実に行われる時間である。
所定時間経過後にCPU601は、電源切替部602により電源電圧をプルアップ抵抗606でプルアップされた3.3[V]に設定する(S705)。これにより電圧検知部611aは、電源電圧の立ち下りを検知して第2状態になる。電圧検知部611aが第2状態になることで、センサラッチ部616aは、フォトトランジスタ614aの状態をラッチして、トランジスタ617aの動作状態を切り替える。センサラッチ部616aは、フォトトランジスタ614aが導通状態であればトランジスタ617aを導通状態で保持し、フォトトランジスタ614aが遮断状態であればトランジスタ617aを遮断状態で保持する。
電圧検知部611aが第2状態になることで、LED制御部615aは遮断状態になりLED613aが消灯する。LED613aが消灯するためにフォトトランジスタ614aは遮断状態になる。このとき、センサラッチ部616aのラッチ動作に対してLED613aの消灯動作が早く完了してしまうと、センサラッチ部616aが、本来取得すべきLED613a点灯時のフォトトランジスタ614aの状態をラッチできない可能性がある。そのために電圧検知部611aは、センサラッチ部616aへの切り替え信号の伝達に比べ、LED制御部615aへの制御信号の伝達を遅くする。S703~S705の処理は、図7、図8の時刻t21~時刻t22の間の処理である。
CPU601は、電源電圧を3.3[V]に設定したまま所定時間(本実施形態では75マイクロ秒)待機する(S706)。所定時間は、電圧検知部611a及びセンサラッチ部616aの状態切替時間よりも長い時間である。
電源電圧が3.3[V]で所定時間経過すると、CPU201は、第1センサ501内の接点aが接続される電源ラインの電圧値を取得して、第1センサ501の検知結果を確認する(S707)。これによりCPU601は、トランジスタ617aが動作状態か非動作状態(オープン)であるかを検知する。S706、S707の処理は、図7、図8の時刻t22~時刻t23の間の処理である。
第1センサ501内の接点aとCPU601とを接続する電源ラインには、第2センサ502及び第3センサ503からの電源ラインも結線されている。しかし、第1センサ501の電源遮断部612aが遮断状態であるために、第2センサ502及び第3センサ503には電源電圧が供給されていない。また、第1センサ501内でも接点aには電圧検知部611aやLED制御部615aが接続されているが、電圧検知部611aやLED613aの点灯制御で消費する電流は小さく、LED613aにも電流が流れていないために消費電流は微小である。
そのためにS707の処理の時点で、電源ラインは、動作した場合のトランジスタ617aが支配的である。CPU601のA/Dポートに接続される接点a(電源ライン)の電圧値は、トランジスタ617aの導通状態、遮断状態でほぼ決定されるのである。
そのためにS707の処理の時点で、電源ラインは、動作した場合のトランジスタ617aが支配的である。CPU601のA/Dポートに接続される接点a(電源ライン)の電圧値は、トランジスタ617aの導通状態、遮断状態でほぼ決定されるのである。
トランジスタ617aが導通状態である場合、プルアップ抵抗606と抵抗618aとの分圧比でCPU601が取得する電圧値が決定する。本実施形態では、プルアップ抵抗606を1.1[kΩ]、抵抗618aを2.2[kΩ]として、CPU601は、およそ2.2[V]を検知する(図7、図8の第1センサ501検知)。トランジスタ617aが遮断状態の場合、トランジスタ617aにも電流が流れず、電源ラインにほとんど電流が流れないため、CPU601は、およそ3.3[V]を検知する。
CPU601は、A/Dポートで取得した電圧値のA/D変換結果を所定の閾値と比較して、トランジスタ617aが導通状態であるか否かを判定する。本実施形態では、閾値を2.75[V]とする。CPU601は、A/D変換結果が2.75[V]未満であればトランジスタ617aが導通状態であり、第1センサ501がシート110を検知していないと判断する。CPU601は、A/D変換結果が2.75[V]以上であればトランジスタ617aが遮断状態であり、第1センサ501がシート110を検知していると判断する。
図7、図8は、説明のために、LED613aの光をフォトトランジスタ614aが受光している場合の波形を示している。LED613aとフォトトランジスタ614aとの間に遮蔽物が無いために、フォトトランジスタ614aは受光して導通状態になり、センサラッチ部616a内のトランジスタ617aも導通状態になる。この場合、CPU601が取得する電圧値は2.2[V]となる。LED613aとフォトトランジスタ614aとの間に遮蔽物がある場合、フォトトランジスタ614aは受光せずに遮断状態(ハイインピーダンス)になり、センサラッチ部616a内のトランジスタ617aも遮断状態(ハイインピーダンス)になる。この場合、CPU601が取得する電圧値は3.3[V]となる。
センサの検知結果を取得したCPU601は、該センサが最下流に接続されているか否かを判定する(S708)。CPU201は、例えば予め直列接続されたセンサの構成(個数など)が登録されており、構成と取得した検知結果の数とから、検知結果を取得したセンサが最下流に接続されているか否かを判定する。ここでは、CPU601は第1センサ501の検知結果を取得している。そのためにCPU601は、検知結果を取得したセンサが最下流ではないと判定して(S708:N)、S703以降の処理を再度繰り返す。
CPU201は、電源切替部602が出力する電源電圧を5[V]に設定する(S703)。このとき、第1センサ501の電圧検知部211aは第3状態に変化する。そのためにセンサラッチ部616aはトランジスタ617aを遮断状態にする。電源遮断部612aは導通状態になり、下流の第2センサ502へ電源電圧が供給される。第1センサ501の場合と同様に、CPU601は、第2センサ502の検知結果を取得する(S704、S705、S706、S707)。S707の処理では、第1センサ501のトランジスタ617aが遮断状態であり、且つ第3センサ503は動作していない。そのためにCPU601のA/Dポートへの入力信号は、第2センサ502のトランジスタ617bの状態のみに基づいて変化する。S703~S707の処理は、図8の時刻t23~時刻t25の間の処理である。図8では、第2センサ502のLED613bとフォトトランジスタ614bとの間に遮蔽物があり、フォトトランジスタ614bは受光せずに遮断状態(ハイインピーダンス)になる。この場合、CPU601が取得する電圧値は3.3[V]となる。
第2センサ502の検知結果を取得したCPU601は、該センサが最下流に接続されていないために(S708:N)、S703以降の処理を再度繰り返す。
CPU201は、電源切替部602が出力する電源電圧を5[V]に設定する(S703)。このとき、第2センサ502の電圧検知部211bは第3状態に変化する。そのためにセンサラッチ部616bはトランジスタ617bを遮断状態にする。電源遮断部612bは導通状態になり、下流の第3センサ503へ電源電圧が供給される。第1センサ501及び第2センサ502の場合と同様に、CPU201は、第3センサ503の検知結果を取得する(S704、S705、S706、S707)。S707の処理では、第1センサ501のトランジスタ617a及び第2センサ502のトランジスタ617bが遮断状態である。そのためにCPU601のA/Dポートへの入力信号は、第3センサ503のトランジスタ617cの状態のみに基づいて変化する。S703~S707の処理は、図8の時刻t25~時刻t27の間の処理である。図8では、第2センサ502のLED613bとフォトトランジスタ614bとの間に遮蔽物がなく、フォトトランジスタ614bは受光して導通状態になる。この場合、CPU601が取得する電圧値は2.2[V]となる。
CPU201は、電源切替部602が出力する電源電圧を5[V]に設定する(S703)。このとき、第2センサ502の電圧検知部211bは第3状態に変化する。そのためにセンサラッチ部616bはトランジスタ617bを遮断状態にする。電源遮断部612bは導通状態になり、下流の第3センサ503へ電源電圧が供給される。第1センサ501及び第2センサ502の場合と同様に、CPU201は、第3センサ503の検知結果を取得する(S704、S705、S706、S707)。S707の処理では、第1センサ501のトランジスタ617a及び第2センサ502のトランジスタ617bが遮断状態である。そのためにCPU601のA/Dポートへの入力信号は、第3センサ503のトランジスタ617cの状態のみに基づいて変化する。S703~S707の処理は、図8の時刻t25~時刻t27の間の処理である。図8では、第2センサ502のLED613bとフォトトランジスタ614bとの間に遮蔽物がなく、フォトトランジスタ614bは受光して導通状態になる。この場合、CPU601が取得する電圧値は2.2[V]となる。
第3センサ503の検知結果を取得したCPU601は、該センサが最下流に接続されているか否かを判定する(S708)。CPU601は、第3センサ503の検知結果を取得しているために、検知結果を取得したセンサが最下流であると判定する(S708:Y)。検知動作を終了する場合(S709:Y)、CPU201は、処理を終了する。
検知動作を継続する場合(S709:N)、CPU201は、S701の処理に戻って電源切替部202が出力する電源電圧を0[V]に設定して、所定時間待機する。この処理により、直列接続されている第1センサ501~第3センサ503の電圧検知部611a、611b、611cの状態が初期化されて第1状態になる。電源遮断部612a、612b、612cは、初期状態である遮断状態になり、下流に接続されたセンサへの電源電圧を遮断する。CPU201は、S703~S709の処理を繰り返し行うことで、第1センサ501~第3センサ503の状態を常時検知することができる。このように第1センサ501~第3センサ503は、順に検知動作を行う。
検知動作を継続する場合(S709:N)、CPU201は、S701の処理に戻って電源切替部202が出力する電源電圧を0[V]に設定して、所定時間待機する。この処理により、直列接続されている第1センサ501~第3センサ503の電圧検知部611a、611b、611cの状態が初期化されて第1状態になる。電源遮断部612a、612b、612cは、初期状態である遮断状態になり、下流に接続されたセンサへの電源電圧を遮断する。CPU201は、S703~S709の処理を繰り返し行うことで、第1センサ501~第3センサ503の状態を常時検知することができる。このように第1センサ501~第3センサ503は、順に検知動作を行う。
以上のような処理では、第1センサ501~第3センサ503は、入力される信号(電源電圧)に対し同じ動作を行っている。しかし各センサへの電源供給のタイミングがずれることで、CPU601は、すべてのセンサの状態を独立して検知が可能となる。
各センサは、メイン基板600もしくは他のセンサと接続するインターフェースも、直列接続における接続箇所(最上流、最下流、途中)によらず同一にできる。よって、全てのセンサは同一のものを使用可能であり、接続箇所とセンサの対応管理やセンサ毎の外形の変更は必要ない。また、本実施形態では直列接続するセンサは3個であったが同一の制御でセンサの個数を更に増やすことも可能である。
各センサは、メイン基板600もしくは他のセンサと接続するインターフェースも、直列接続における接続箇所(最上流、最下流、途中)によらず同一にできる。よって、全てのセンサは同一のものを使用可能であり、接続箇所とセンサの対応管理やセンサ毎の外形の変更は必要ない。また、本実施形態では直列接続するセンサは3個であったが同一の制御でセンサの個数を更に増やすことも可能である。
次に、第2実施形態の各センサのコネクタ610a~610cの端子配列について説明する。図9はセンサのコネクタの端子配列の説明図である。コネクタの端子は、少なくとも4端子が必要である。即ち、メイン基板及び上流側のセンサから電源電圧を取得するための端子、下流側のセンサに電源電圧を供給するための端子、メイン基板及び上流側のセンサと接地を共通にするための端子、及び下流側のセンサと接地を共通にするための端子である。図9のコネクタの端子配列は、第1端子及び第3端子が電源ラインに接続され、第2端子及び第4端子が接地されている。この場合、センサ基板500内のパターン配線により、第1端子と第3端子を接続し、第2端子と第4端子とを接続するために、第1パターンや第2パターンの迂回パターンのパターン配線が必要になる。このような迂回パターンは、センサ基板500の面積が増大する要因になる。
図10は第2センサ502のコネクタ610bの端子配列の説明図である。第2センサ502のコネクタ610bの端子配列は、外側に配置された第1端子及び第4端子が電源ラインに接続され、内側に配置された第2端子及び第3端子が接地されている。この場合、第2センサ502の基板内で、電源ラインのパターン配線620と、接地のパターン配線621とが交差することがない。そのために、不要な迂回パターンのパターン配線が不要になり、第2センサ502の基板の面積を図9の場合よりも小さくすることができる。
さらに、この端子配列では、コネクタ610bに接続される束線が1対Nの接続関係で設計されるために、コネクタ610bを量産することができる。そのため、この端子配列によればセンサ基板のコストを抑えることもできる。
さらに、この端子配列では、コネクタ610bに接続される束線が1対Nの接続関係で設計されるために、コネクタ610bを量産することができる。そのため、この端子配列によればセンサ基板のコストを抑えることもできる。
図11は第2センサ502のコネクタ610bの別の端子配列の説明図である。第2センサ502のコネクタ610bの端子配列は、外側に配置された第1端子及び第4端子が接地され、内側に配置された第2端子及び第3端子が電源ラインに接続されている。この場合、第2センサ502の基板内で、電源ラインのパターン配線630と、接地のパターン配線631とが交差することがない。そのために、不要な迂回パターンのパターン配線が不要になり、第2センサ502の基板の面積を図9の場合よりも小さくすることができる。さらに、この構成によれば、第2センサ502の回路部分が接地のパターン配線631で囲むことになる。そのために第2センサ502の回路部分の対ノイズ性能が向上する。
図10、図11以上のような端子配列によれば、センサの基板内のパターン配線から不要な迂回パターンを削減でき、基板の面積を小さくすることができる。そのためにこれらの端子配列は、センサのコストの抑制に効果的である。上記では第2センサ502を例に説明したが、第1センサ501及び第3センサ503についても同様の基板とすることができる。
以上の通り各実施形態では、メイン基板に対して複数のセンサが直列接続される。メイン基板は、複数のセンサに対して2種類の電源電圧(5[V]、3.3[V])を交互に印加することで、各センサに順次検知動作を行わせる。メイン基板は、他の電源電圧(0[V])を印加することで、初段のセンサから再度順次検知動作を行わせる。メイン基板は、例えばシート110の搬送タイミングとは無関係に各電圧値の電源電圧を順次印加する。
センサは、メイン制御から電力を供給される電力入力端子と、直列接続される下流側のセンサへ電力を供給する電力出力端子を有し、電力入力端子と電力出力端子の間に電力遮断機構を備える。これにより、同一(同一外形、同一内部回路)のセンサを直列に複数個接続して、各センサが独立して検知可能となる。そのために、装置のケーブルの数及びコネクタの数を削減し、且つコストや部品管理費を抑制することが可能となる。
Claims (13)
- 制御手段と、前記制御手段に対して直列に接続される複数のセンサと、を備えており、
前記複数のセンサの各々は、
前記制御手段から印加される第1電圧に応じて検知動作を行う検知手段と、
前記制御手段から前記検知手段への電圧の印加経路に設けられる第1スイッチ手段と、
前記制御手段から印加される電圧を後段に接続されたセンサに供給する供給経路に設けられる第2スイッチ手段と、
前記印加経路の電圧が前記第1電圧のときに前記第1スイッチ手段を導通し且つ前記第2スイッチ手段を遮断し、前記印加経路の電圧が前記第1電圧とは異なる第2電圧のときに前記第1スイッチ手段を遮断し且つ前記第2スイッチ手段を導通にする導通制御手段と、を備え、
前記制御手段は、初段のセンサに前記第1電圧を印加することで初段のセンサに検知動作を行わせ、その後、前記第2電圧を印加した後に第1電圧を印加することで2段目のセンサに検知動作を行わせることを特徴とする、
センサ制御装置。 - 前記制御手段は、前記2段目のセンサに検知動作を行わせた後に、前記第2電圧を印加し、その後、前記第1電圧を印加することで3段目のセンサに検知動作を行わせることを特徴とする、
請求項1記載のセンサ制御装置。 - 前記制御手段は、前記第1電圧と前記第2電圧とを交互に印加することで、前記複数のセンサに順次検知動作を行わせることを特徴とする、
請求項1又は2記載のセンサ制御装置。 - 前記導通制御手段は、前記第1スイッチ手段を遮断し且つ前記第2スイッチ手段を導通にすると、前記第1電圧及び前記第2電圧とは異なる第3電圧が前記印加経路に印加されるまでこの導通状態を維持することを特徴とする、
請求項1~3のいずれか1項記載のセンサ制御装置。 - 前記制御手段は、前記複数のセンサの全てが検知動作を行うと、前記第3電圧を印加して、再度、前記初段のセンサから順に検知動作を行わせることを特徴とする、
請求項4記載のセンサ制御装置。 - 前記制御手段は、前記第1電圧を印加した後に前記第2電圧を印加する前のタイミングで、該センサによる検知結果を取得することを特徴とする、
請求項1~5のいずれか1項記載のセンサ制御装置。 - 前記検知手段は、前記第1電圧が印加されることで発光する発光手段と、
前記発光手段から放出された光を受光することで導通する受光手段と、を備え、
前記制御手段は、前記受光手段に接続され、前記受光手段の導通状態に応じて前記検知結果を取得することを特徴とする、
請求項6記載のセンサ制御装置。 - 前記複数のセンサの各々は、検知結果を保持する保持手段をさらに備えており、
前記制御手段は、前記第2電圧を印加して前記導通制御手段に前記第1スイッチ手段を遮断させて、前記保持手段から前記印加経路を介して前記検知結果を取得することを特徴とする、
請求項1~5のいずれか1項記載のセンサ制御装置。 - 前記検知手段は、前記第1電圧が印加されることで発光する発光手段と、
前記発光手段から放出された光を受光することで導通する受光手段と、を備え、
前記保持手段は、前記受光手段の導通状態に応じて変化する第3スイッチ手段を備えており、
前記制御手段は、前記第3スイッチ手段に接続されて、前記第3スイッチ手段の導通状態に応じて前記検知結果を取得することを特徴とする、
請求項8記載のセンサ制御装置。 - 前記複数のセンサの各々は、前記制御手段及び上流側のセンサから電圧を取得する第1端子、後段に接続されたセンサに電圧を供給するための第2端子、前記制御手段及び上流側のセンサと接地を共通にするための第3端子、及び後段に接続されたセンサと接地を共通にするための第4端子を含むコネクタを備え、
前記第1端子及び前記第2端子は前記コネクタの外側に配置され、前記第3端子及び前記第4端子は前記コネクタの内側に配置されることを特徴とする、
請求項8又は9記載のセンサ制御装置。 - 前記複数のセンサの各々は、前記制御手段及び上流側のセンサから電圧を取得する第1端子、後段に接続されたセンサに電圧を供給するための第2端子、前記制御手段及び上流側のセンサと接地を共通にするための第3端子、及び後段に接続されたセンサと接地を共通にするための第4端子を含むコネクタを備え、
前記第1端子及び前記第2端子は前記コネクタの内側に配置され、前記第3端子及び前記第4端子は前記コネクタの外側に配置されることを特徴とする、
請求項8又は9記載のセンサ制御装置。 - センサ制御装置と、
シートを収納する収納手段と、
前記シートに画像を形成する画像形成手段と、
前記シートを前記収納手段から前記画像形成手段まで搬送経路を介して搬送する搬送手段と、を備え、
前記センサ制御装置は、
制御手段と、前記制御手段に対して直列に接続される複数のセンサと、を備えており、
前記複数のセンサの各々は、
前記制御手段から印加される第1電圧に応じて検知動作を行う検知手段と、
前記制御手段から前記検知手段への電圧の印加経路に設けられる第1スイッチ手段と、
前記制御手段から印加される電圧を後段に接続されたセンサに供給する供給経路に設けられる第2スイッチ手段と、
前記印加経路の電圧が前記第1電圧のときに前記第1スイッチ手段を導通し且つ前記第2スイッチ手段を遮断し、前記印加経路の電圧が前記第1電圧とは異なる第2電圧のときに前記第1スイッチ手段を遮断し且つ前記第2スイッチ手段を導通にする導通制御手段と、を備え、
前記制御手段は、初段のセンサに前記第1電圧を印加することで初段のセンサに検知動作を行わせ、その後、前記第2電圧を印加した後に第1電圧を印加することで2段目のセンサに検知動作を行わせ、
前記複数のセンサは、前記搬送経路に所定の間隔で配置され、前記シートを検知することを特徴とする、
画像形成装置。 - 前記センサ制御装置の制御手段は、前記シートの搬送タイミングとは無関係に、第1電圧、第2電圧、第3電圧を印加することを特徴とする、
請求項12記載の画像形成装置。
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