JP2006030796A - 分散処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 高い同期精度が要求される特定のユニット間の信号伝達の遅延を防止する。
【解決手段】 写真プリント装置１０は、個々に制御用ＣＰＵを持ちそれぞれ割り当てられた個別工程の処理を実行する複数の分散処理ユニット１２〜１６と、これら各分散処理ユニット１２〜１６とデータバス２１を介して接続され、各分散処理ユニット１２〜１６を統括的に制御するメインコントロールユニット１１とからなる。各分散処理ユニット１２〜１６のうち、高い精度で同期が要求されるレーザーユニット１３と露光中搬送ユニット１４との間には、専用の通信路としてハーネス２５が設けられている。これにより、データバス２１の通信負荷に関わらず、信号伝達の遅延が防止される。
【選択図】 図１

Description

複数の分散処理ユニットと、これらを統括的に制御するメインユニットからなる分散処理システムに関するものである。

複数の分散処理ユニットと、各分散処理ユニットと通信可能に接続され、これらを統括的に制御するメインユニットからなる分散処理システムが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。各分散処理ユニットは、個々にＣＰＵを備えており、個別に割り当てられた個別の工程を各ＣＰＵの制御の下に実行する。メインユニットと、各分散処理ユニット、及び各分散処理ユニット間は、システム全体で共用される通信ネットワークであるデータバスを介して接続される。通信プロトコルとしては、例えば、どのユニット（ノード）からでも通信が可能なマルチマスタ方式のＣＡＮ（Controller Area Network）などが使用される。ＣＡＮは、センサやアクチュエータを制御する制御装置のための通信プロトコトルとして、１９９４年に国際標準化（ＩＳＯ１１８９８）されており、自動車，ＦＡ機器，ロボット，医療機器，自動販売機など各種の産業機器に利用されている。

例えば、印画紙に画像をプリントする写真プリント装置を、ＣＡＮを利用した分散処理システムとして構成する場合には、印画紙を露光ステージへ給紙する給紙工程，画像データに基づいて走査露光を行う露光工程、露光済みの印画紙を現像処理機へ搬出する搬出工程などの個別の各工程がそれぞれ割り当てられる複数の分散処理ユニットが設けられる。各分散処理ユニットは、それぞれが持つセンサからの信号に応じて搬送モータなどの制御を行う。メインユニットは、各分散処理ユニットのプロセスの開始や終了の信号等を受けとって、分散処理ユニット間の連携を取ることで、システム全体を制御する。また、各分散処理ユニット間でも、同期を取るために、各ユニット内のセンサの信号が、データバスを介して他のユニットへ送られる。

こうした分散処理システムは、中央集約型処理システム（システムを構成する各部がハーネスを使って１対１で接続され、メインユニットがシステム全体の制御とともに各部の制御も行う）と比較して、次のようなメリットを持つ。第１に、各分散処理ユニットはメインユニットから独立してそれぞれのＣＰＵによって動作するように設計されるので、システム内のある分散処理ユニットの仕様変更及び削除、また、新しい分散処理ユニットのシステムへの追加など、システムの再編成に対して柔軟に対応できる。第２に、各部の通信は、共用のデータバスを使用するので、各部を１体１でハーネスで接続する場合と比較して、ハーネスの量が少なくて済むとともに、通信ルートの設計も簡単になる。

特開２００１−０１４２８９号公報

しかしながら、分散処理システムは、中央集約型処理システムと比較して、複数のユニットでデータバスを共用するため、データバスの通信負荷が高くなりやすい。各ユニットから送信される信号は、データバスを時分割で占有するため、通信負荷が高くなると、信号の伝達に遅れが生じるおそれがある。制御信号に遅延が生じると、各ユニットの連携に遅れが生じて、正常に処理が行えなくなるという問題が発生する。特に、ユニットの中には、高い同期精度が要求されるユニットがあり、こうしたユニット間の信号伝達の遅延を回避する対策が要望されていた。

本発明は、高い同期精度が要求される特定のユニット間における信号伝達遅延を防止する分散処理システムを提供することを目的とする。

本発明の分散処理システムは、個々に制御用ＣＰＵを持ちそれぞれに割り当てられた個別工程の処理を実行する複数の分散処理ユニットと、これら各分散処理ユニットと通信を行ってそれらを統括的に制御するメインユニットと、前記各分散処理ユニット及び前記メインユニットが接続され、各ユニット間の通信に共用される共用通信路と、前記各分散処理ユニットのうち特定の分散処理ユニット間の通信に使用される専用通信路とからなることを特徴とする。

前記特定の分散処理ユニットには、例えば、センサ及びアクチュエータが含まれており、前記専用通信路は、前記センサの検出信号を別の分散処理ユニットへ送信するために使用される。

前記個別工程には、例えば、記録紙を給紙する給紙工程、給紙された記録紙に印画を行う印画工程、印画済み記録紙を排出する排出工程が含まれており、前記複数の分散処理ユニットには、それぞれこれらの各個別工程が割り当てられており、それら各個別工程が順次実行されてプリント処理が行われる。

前記印画工程が割り当てられる印画ユニットを、前記記録紙である印画紙を副走査方向に搬送する搬送ユニットと、前記印画紙に対してレーザー光線を照射して前記搬送ユニットによる前記印画紙の搬送に同期して主走査方向に画像をライン記録するレーザー露光ユニットの２つの分散処理ユニットから構成した場合には、これら搬送ユニット及びレーザー露光ユニット間に、前記専用通信路を設けるとよい。

前記各個別工程のいずれかを実行する前記分散処理ユニットをマルチ化した場合には、それら各分散処理ユニット間に前記専用通信路を設けるとよい。マルチ化される分散処理ユニットは、例えば、前記給紙工程を実行する分散処理ユニットである。

本発明は、複数の分散処理ユニットと、これら各分散処理ユニットと通信を行ってそれらを統括的に制御するメインユニットとからなる分散処理システムに、前記各分散処理ユニット及び前記メインユニットが接続され、各ユニット間の通信に共用される共用通信路と、前記各分散処理ユニットのうち特定の分散処理ユニット間の通信に使用される専用通信路とを設けたから、高い同期精度が要求される特定のユニット間における信号伝達遅延を防止することができる。

図１に示す写真プリント装置１０は、分散処理システムとして構成されており、システム全体を統括的に制御するメインコントロールユニット１１と、それぞれ個別の処理が割り当てられる、給紙ユニット１２，レーザー露光ユニット１３，露光中搬送ユニット１４，振り分けユニット１５，搬出ユニット１６の各分散処理ユニットからなる。レーザー露光ユニット１３及び露光中搬送ユニット１４は、露光ステージ２０に配置される。

給紙ユニット１２，レーザー露光ユニット１３，露光中搬送ユニット１４，振り分けユニット１５，搬出ユニット１６は、それぞれ各ユニットを制御するユニット用ＣＰＵ１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａを備えており、各ユニットに割り当てられた処理を実行する。メインコントロールユニット１１と各ユニット１２〜１６とは、各ユニット間の通信に共用される通信路であるデータバス２１を介して接続されており、このデータバス２１によって処理の開始及び終了信号が通信されて、各ユニットの同期が取られる。

通信プロトコルとしては、例えば、ＣＡＮが使用される。標準化された規格であるＣＡＮを利用することにより、通信インタフェースの低コスト化が可能になる。もちろん、通信プロトコルとしては、ＣＡＮ以外でも、分散処理システムに使用可能なマルチマスタ方式のプロトコルであれば、他のプロトコルでもよい。

図２は、各ユニット１２〜１６にそれぞれに割り当てられた処理のタイムチャートである。１枚分のプリント処理は、給紙、露光、振り分け、排出という各処理が順番に実行される。複数枚のプリントを連続して処理する場合には、給紙ユニット１２が１枚の印画紙を露光ステージ２０に引き渡し、その印画紙に対して露光処理が行われている間に、給紙ユニット１２は次の給紙処理を開始するというように、複数のユニットが並行して動作する。

給紙ユニット１２は、給紙機構２６とセンサ２７とからなり、これらはユニット用ＣＰＵ１２ａに接続されている。給紙機構２６は、マガジン内に収納された印画紙を引き出して、これを所定の長さにカットするカッタ、カットされた印画紙を露光ステージ２０へ送りだす給紙ローラ、及びこれらを駆動する駆動モータなどからなる。センサ２７は、紙検出センサであり、例えば、フォトセンサが使用される。ユニット用ＣＰＵ１２ａは、センサ２７からの検出信号に基づいて、給紙機構２６を制御する。また、センサ２７からの紙検出信号は、データバス２１を経由して、レーザー露光ユニット１３及び露光中搬送ユニット１４からなる露光ステージ２０へ送られる。この紙検出信号に基づいて、露光ステージ２０内のレーザー露光ユニット１３及び露光中搬送ユニット１４は、印画紙の給紙タイミングを検知して、露光開始タイミングを決定する。

レーザー露光ユニット１３は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光を発光するレーザー光源，ポリゴンミラー，ｆθレンズなどからなり、各色のレーザー光を印画紙の主走査方向にライン露光して印画を行う露光機構３１と、印画紙の主走査方向の位置を検出するセンサ３２からなる。露光機構３１とセンサ３２は、ユニット用ＣＰＵ１３ａに接続されており、ユニット用ＣＰＵ１３ａは、センサ３２からの位置検出信号に基づいて、露光位置を決定し、決定した露光位置にレーザー光が照射されるように、露光機構３１を制御する。

露光中搬送ユニット１４は、露光中に印画紙を副走査方向へ搬送する露光中搬送機構３３とセンサ３４からなり、レーザー露光ユニット１３によるライン露光に同期して、印画紙を副走査方向にステップ搬送する。露光中搬送機構３３は、印画紙を副走査方向に搬送する搬送ローラと、これを駆動する駆動モータとからなる。センサ３４は、例えば、副走査方向の印画位置を検出するための位置検出センサである。露光中搬送機構３３及びセンサ３４は、ユニット用ＣＰＵ１４ａに接続されており、ユニット用ＣＰＵ１４ａは、センサ３４からの信号に基づいて、露光中搬送機構３３を制御する。

レーザー露光ユニット１３による主走査方向のライン露光と、露光中搬送ユニット１４による副走査方向のステップ搬送とは、同期を取る必要があるため、各センサ３２，３４の検出信号は、レーザー露光ユニット１３及び露光中搬送ユニット１４の相互間で共有され、各ユニット１３，１４は、それらの検出信号に基づいて、それぞれの動作タイミングを制御する。各ユニット１３，１４は、それらの検出信号を通信するための専用通信路であるハーネス２５によって接続されている。データバス２１は、システム内のすべてのユニットで共用されるものであるため、通信負荷が高いと、信号伝達に遅延が生じるおそれがある。ハーネス２５を設けることで、データバス２１の通信負荷に関わらず、レーザー露光ユニット１３及び露光中搬送ユニット１４の間で各センサ３２，３４の検出信号が遅滞なく伝達されるので、高い精度で同期を取ることができる。

振り分けユニット１５は、露光済みの印画紙を、写真プリント装置１０に接続された２台のプロセッサＡ，Ｂに振り分ける。振り分けユニット１５は、振り分け機構３６とセンサ３７からなる。振り分け機構３６は、露光ステージ２０から送り出された印画紙の進路を切り換えるガイド板やこのガイド板を駆動するモータなどからなる。センサ３７は、振り分けユニット１５に進入した印画紙の位置を検知したり、振り分け処理が終了して印画紙が次工程に送られるタイミングなどを検出する。ユニット用ＣＰＵ１５ａは、センサ３７からの信号に基づいて、振り分け機構３６の動作タイミングを制御する。また、ユニット用ＣＰＵ１５ａは、露光中搬送ユニット１４内のセンサ３４からの信号をデータバス２１を経由して受け取り、露光処理と振り分け処理の同期を取る。また、センサ３７からの信号は、データバス２１を経由して、次工程の搬出ユニット１６に送られる。

搬出ユニット１６は、振り分けられた露光済みの印画紙を各プロセッサＡ，Ｂにそれぞれ搬出する。搬出ユニット１６は、搬出ローラとこれを駆動するモータとからなる搬出機構３８と、搬出ユニット１６内の印画紙の位置を検出するセンサ３９からなる。これら搬出機構３８及びセンサ３９は、ユニット用ＣＰＵ１６ａに接続されており、ユニット用ＣＰＵ１６ａは、センサ３９からの信号に基づいて搬出機構３８を制御する。また、ユニット用ＣＰＵ１６ａは、センサ３７からの信号を受け取り、振り分けユニット１５との間で同期を取る。

メインコントロールユニット１１は、メインＣＰＵ４１を備えている。オペレータは、操作部（図示せず）を通じてメインＣＰＵ４１に対して指示を与える。メインＣＰＵ４１は、その指示に基づいて、各ユニット１２〜１５に命令を与えてシステム全体を制御する。

以下、上記構成による作用について説明する。写真プリント装置１０を起動して、オペレータから指示がなされるとプリント処理が開始される。メインＣＰＵ４１は、データバス２１を通じて各ユニット１２〜１６に対して適宜制御信号を送信して、各部を制御する。プリント処理では、まず、給紙ユニット１２が印画紙を所定のサイズにカットして露光ステージ２０に給紙する。給紙タイミングは、データバス２１を通じて、給紙ユニット１２と露光中搬送ユニット１４との間で同期が取られる。

露光ステージ２０に印画紙が給紙されると、レーザー露光ユニット１３及び露光中搬送ユニット１４によって露光が開始される。各ユニット１３及び１４は、ハーネス２５を通じて各センサ３２及び３４の検出信号を通信して、両者の間で同期を取りながら、露光処理を行う。検出信号の通信はハーネス２５を通じて行われるため、データバス２１の通信負荷に関わらず、信号の遅延がなく確実に同期をとることができる。露光済みの印画紙は振り分けユニット１５に送られて振り分けられ、その後搬出ユニット１６に送られてプロセッサに搬出される。

図３は、給紙ユニットをマルチ化した例を示す。第１及び第２の給紙ユニット６１，６２は、例えば、それぞれ露光ステージ２０に印画紙を給紙する。図４は、給紙ユニットをマルチ化した場合の各工程のタイムチャートを示す。このタイムチャートに示すように、レーザー露光ユニット１３及び露光中搬送ユニット１４は、各給紙ユニット６１及び６２から給紙される２枚の印画紙に対して、露光処理を並行して行う。そのため、第１及び第２の給紙ユニット６１，６２は、給紙タイミングを正確に合わせて露光ステージ２０に給紙する必要がある。そこで、各給紙ユニット６１，６２は、専用の通信路であるハーネス６４によって接続されており、このハーネス６４を通じて、各ユニット内のセンサの検出信号を通信して、給紙タイミングの同期が取られる。これにより、データバス２１の通信負荷に関わらず、各給紙ユニット６１，６２間で遅延の無い信号伝達が可能になる。

また、第１及び第２の給紙ユニット６１，６２の間で、１つのカッタを共用する場合には、各ユニット６１，６２の動作タイミングにズレが生じると、印画紙のカット長に誤差が生じてしまう。前記ハーネス６４を設けることで、各ユニット６１，６２の動作タイミングの同期が取られるので、そうした不具合が防止される。

なお、この例では、２枚の印画紙の先頭位置を合わせて同時に露光ステージ２０に供給して、並行露光する例で説明しているが、２枚の印画紙の先頭位置を、所定間隔だけずらして給紙を行って、その差を保った状態で露光ステージ２０を搬送して、並行処理をしてもよい。この場合でも、各給紙ユニット６１，６２間、あるいは、レーザー露光ユニット１３及び露光中搬送ユニット１４間の同期信号の遅れは、印画位置のズレ等を招くので、それぞれのユニット間に専用通信路を設けることによる効果は大きい。

また、複数の印画紙に対して並行露光をする場合には、各印画紙の露光開始位置（画像書き出し位置）にズレが生じないように、露光ステージ２０に給紙された各印画紙の先端を検出する先端検出センサの検出信号を専用通信路であるハーネス２５を通じて送信するとよい。

図５に示すように、露光ステージ２０の入り口付近には、印画紙７１Ａ，７１Ｂのそれぞれの先端を検出する先端検出センサ（例えば、反射型フォトセンサ）７２Ａ，７２Ｂが配置されている。露光ステージ２０に給紙された各印画紙７１Ａ，７１Ｂの露光開始位置は、各先端検出センサ７２Ａ，７２Ｂからの検出信号ＳＡ，ＳＢに基づいて決定される。各先端検出センサ７２Ａ，７２Ｂは、露光中搬送ユニット１４に接続されるが、その検出信号ＳＡ，ＳＢは、レーザー露光ユニット１３にも送られて、該ユニット１３によって、印画紙に対する露光開始位置が決定される。複数枚の印画紙に対して並行露光をする場合には、各印画紙７１Ａ，７１Ｂの露光開始タイミングの同期が合っていないと、２つの印画紙７１Ａ，７１Ｂの露光開始位置がズレてしまう。このため、各先端検出センサ７２Ａ，７２Ｂの検出信号ＳＡ，ＳＢの通信に、露光中搬送ユニット１４とレーザー露光ユニット１３との間に設けたハーネス（専用通信路）２５を利用することで、各検出信号ＳＡ，ＳＢの遅延がなくなり、露光開始位置のズレが防止される。

上記実施形態では、正確な同期を取る必要がある特定のユニットとして、レーザー露光ユニットと露光中搬送ユニット、さらに、複数枚の印画紙を並行処理する場合の２つの給紙ユニットを例に説明したが、これらに限らず、信号伝達に遅延が許されない特定のユニット間に専用の通信路を設けてもよい。

上記実施形態では、特定のユニット間に予め専用通信路を設けることで、信号伝達の遅延を防止する例で説明したが、分散処理システムでは、処理量の増加や機能変更に伴ってユニットを増設するなどシステムの改変が頻繁に起こりうる。そうした場合、共用通信路の通信量が、当初の予想をはるかに上回って増加してしまうといったことも生じる。そうなると、共用通信路を使用した通信に予想外の遅延が生じてシステム全体の処理に支障を来しかねない。そこで、図６に示すように、システムに、データバス（共用通信路）２１の通信量を監視する通信量監視部８１を設けておき、通信量が予め設定した所定値を上回った場合には、例えば、ディスプレイ８２などを通じて警告メッセージを発するようにしておくとよい。これにより、通信量過多による異常処理の発生を未然に防ぐことができるとともに、システム管理者にとっては、データバス２１の増設などの処理量増加に対する対策をとる契機が得られる。

また、通信量監視部を設けることにより、例えば、将来の処理量の増加が見込まれており、それに伴い通信量の増加が予想される場合に、特定の分散処理ユニット間に予め専用通信路を設けておき、共用通信路の通信量が所定値を越えたときに、当該分散処理ユニット間の通信について、共用通信路から専用通信路に切り替えるといったことも可能となる。

上記実施形態では、写真プリント装置を分散処理システムで構成した例で説明したが、写真プリント装置に限らず、これ以外の各種の産業機器に本発明を適用することが可能である。

本発明の写真プリント装置の概略構成図である。 各分散処理ユニットに割り当てられた各処理のタイムチャートである。 給紙ユニットをマルチ化した例を示す構成図である。 複数枚の印画紙に対して並行処理を行う場合のタイムチャートである。 露光ステージへの給紙に際しての先端検出方法の説明図である。 データバス（共用通信路）の通信量監視部を設けた例を示す説明図である。

符号の説明

１０ 写真プリント装置
１１ メインコントロールユニット
１２ 給紙ユニット
１３ レーザー露光ユニット
１４ 露光中搬送ユニット
１５ 振り分けユニット
１６ 搬出ユニット
２１ データバス
２５，６４ ハーネス
４１ メインＣＰＵ
６１ 第１給紙ユニット
６２ 第２給紙ユニット

Claims (6)

1. 個々に制御用ＣＰＵを持ちそれぞれに割り当てられた個別工程の処理を実行する複数の分散処理ユニットと、
   これら各分散処理ユニットと通信を行ってそれらを統括的に制御するメインユニットと、
   前記各分散処理ユニット及び前記メインユニットが接続され、各ユニット間の通信に共用される共用通信路と、
   前記各分散処理ユニットのうち特定の分散処理ユニット間の通信に使用される専用通信路とからなることを特徴とする分散処理システム。
2. 前記特定の分散処理ユニットには、センサ及びアクチュエータが含まれており、前記専用通信路は、前記センサの検出信号を別の分散処理ユニットへ送信するために使用されることを特徴とする請求項１記載の分散処理システム。
3. 前記個別工程には、記録紙を給紙する給紙工程、給紙された記録紙に印画を行う印画工程、印画済み記録紙を排出する排出工程が含まれており、前記複数の分散処理ユニットには、それぞれこれらの各個別工程が割り当てられており、それら各個別工程が順次実行されてプリント処理が行われることを特徴とする請求項１又は２記載の分散処理システム。
4. 前記印画工程が割り当てられる印画ユニットは、前記記録紙である印画紙を副走査方向に搬送する搬送ユニットと、前記印画紙に対してレーザー光線を照射して前記搬送ユニットによる前記印画紙の搬送に同期して主走査方向に画像をライン記録するレーザー露光ユニットの２つの分散処理ユニットから構成されており、これら搬送ユニット及びレーザー露光ユニット間に、前記専用通信路を設けたことを特徴とする請求項３記載の分散処理システム。
5. 前記各個別工程のいずれかを実行する前記分散処理ユニットをマルチ化し、それら各分散処理ユニット間に前記専用通信路を設けたことを特徴とする請求項３又は４記載の分散処理システム。
6. 前記給紙工程を実行する分散処理ユニットをマルチ化したことを特徴とする請求項５記載の分散処理システム。
   

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