JP2008059161A

JP2008059161A - センサ出力検出方式

Info

Publication number: JP2008059161A
Application number: JP2006233949A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Inoue; 匡井上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2008-03-13

Abstract

【課題】インクジェットプリンタのように複数のセンサが必要な機器において、センサをパラレルに接続する方法ではなく、シリアルに接続することによりポート数の削減、基板面積の削減をおこない、コストを下げることを目的とする。
【解決手段】フォトインタラプタのコレクタ側に抵抗を設け、その抵抗値を異なる値にする。更に、フォトインタラプタからの出力を抵抗分して得られた電圧を、Ａ／Ｄにてアナログ値で読み取る。各フォトインタラプタ毎に抵抗分割値が異なるため、Ａ／Ｄの値からどのセンサがＯＮしているかを判別することができる。また、どのセンサの状態が変化したかを検出する検出部を設けセンサの変化を検出できるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタ、コピー機、ファクシミリ等の情報機器において、複数のセンサを搭載した機器に関して特に有効なものである。

プリンタ、コピー機、ファクシミリ等の情報機器は、その内部に多数のセンサ、スイッチ等が備えられ、また、それらのセンサ及びスイッチは、主制御基板と機器内配線を通じて接続されているため、機器内部には多数の配線がなされている。例えばインクジェットプリンタにおいては、記録媒体の有無を検出するセンサ、記録媒体の搬送量を検出するための搬送量検出エンコーダセンサ、インクを吐出するためのプリントヘッドの位置を検出するためのエンコーダセンサ、給紙トレイ内の記録媒体の有無を検出するためのセンサ、記録媒体が印字開始位置まで搬送されたかを検出するためのセンサ、プリンタの上カバーが開けられたかどうかを検出するためのセンサ、それ以外にも多数のセンサが搭載されており、それが原因で、機器内配線数、主制御基板上のコネクタの数が増大し、また、コネクタ数の増大は基板面積の増大に繋がるため、センサ以外の部品のコストアップが大きくなってしまうという問題を抱えている。更に、機器内部の配線の難しさ、組み立て工数の増大等によるコストアップも発生する。

従来の発明には、特許文献１のように、上記の問題を解決する目的にて、それぞれ所定のセンサを搭載した複数のセンサ基板と、前記各センサの状態を読み取って監視する制御部を搭載した主制御基板と、前記主制御基板と、前記複数のセンサ基板をそれぞれ直列に接続する機器内直列配線とを備え、前記主制御基板には、前記各センサ基板を個別に特定する基板選択信号をアナログ変換して、電圧レベル信号として、各センサ基板に向けて出力するＤ／Ａ変換部が設けられ、前記各センサ基板上には、自己の基板を識別するために予め設定された電圧レベルと前記Ｄ／Ａ変換部が出力する電圧レベル信号とを比較して、両者が等しい時自己の基板が選択されたと判定して、自己の基板に搭載されたセンサの状態を前記機器内直列配線に出力させる判定部とが設けられ、前記制御部は、前記基板選択信号が出力され、該当するセンサ基板からセンサの状態が出力されたとき前記機器内直列配線を通じてそのセンサの状態を読み取ることで、機器内の配線を最小にし、コストを抑える手段を備えたものがある（図６）。
特開平11-242538号公報

特許文献１によって開示されている方法は、各センサを直列に配線し、主制御基板上には、各センサを個別に特定する基板選択信号をアナログ変換して電圧レベル信号とし、その信号を各センサ基板に出力するＤ／Ａ変換部を設けており、また各センサ基板上には、自己の基板を識別するために予め設定された電圧レベルと前記Ｄ／Ａ変換部が出力する電圧レベル信号とを比較して、両者が等しいときに自己の基板が選択されたと判定して、自己の基板に搭載されたセンサの状態を主制御基板のセンサ入力端子に入力することで、機器内配線上に直列に配置されたセンサの状態を検出しており、従来の各センサ毎に配線を設ける方式と比べて、機器内配線の削減を図ることが可能となり、また機器内配線コストの削減、配線組み立て工数の削減に繋がり、機器のコストダウンを図っている。

しかしながら、特許文献１に開示されている方法は、各センサに、自己の基板を識別するために予め設定された電圧レベルと前記Ｄ／Ａ変換部が出力する電圧レベル信号とを比較して、両者が等しいときに自己の基板が選択されたと判定して、自己の基板に搭載されたセンサの状態を主制御基板のセンサ入力端子に入力ための回路を設ける必要があり、センサ単体でみると大幅にコストアップとなってしまう。

（目的）
本発明は、多数のセンサが必要となった場合において、各センサ及び配線コストを抑えることで、機器内配線コストの削減、配線組み立て工数の削減を図り、機器のコストダウンをおこなうことを目的とする。

発光素子と、フォトトランジスタと、フォトトランジスタのコレクタ端子側に抵抗を備えたセンサにおいて、それぞれのセンサの抵抗値が異なる複数のセンサと、前記複数のセンサを直列に接続し主制御基板に接続するための機器内直列配線と、前記複数のセンサ上の抵抗と主制御基板上の抵抗により分圧されたセンサ出力のアナログ値を読み取るためのアナログ値検出部と、アナログ値検出部にて検出された値によって、それぞれのセンサの状態を判別するための判別部と、前記複数のセンサ上に搭載された抵抗と主制御基板上の抵抗により分圧されたセンサ出力電圧の変化を監視し、センサ出力電圧が変化したかどうかを判別するためのセンサ出力電圧変化検出部部を備え、センサ出力電圧変化検出部において、センサ出力電圧の変化を検出した時に主制御基板上の印字制御部に知らせる通知部とを備えたことを特徴とする。

本願請求項１に記載した発明により、インクジェットプリンタのように、複数のフォトインタラプタを備えた装置においては、これまでＣＰＵ又はＡＳＩＣにおいてセンサ毎に設けていたポートを削減できるため、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ等の集積回路のポート数削減が可能となり、更にセンサの数分だけメイン基板上にコネクタを用意する必要も無くなり、コネクタ数増大による基板の実装面積増大、それに伴う基板のコストアップも回避できるため、コストを下げることが可能となる。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。なお、既に説明した部分には同一符号を付し重複説明を省略する。

図２及び図３に示すように、インクジェット画像形成装置は、イメージスキャナ、パソコン、CAD装置等から成る外部装置１、印字制御部２、記録ヘッド３から構成されている。このような構成のインクジェット画像形成装置の動作概要は次のとおりである。

インクジェット画像形成装置において、印字制御部２は、CPU４、ヘッド制御部５、CPU４の実行するプログラムや印字パターンを格納するROM６、画像データを一時蓄える画像メモリ７、各種センサ８からの入力を検出するＩ／Ｏポート９、記録ヘッド３を主走査線方向に駆動するためのキャリッジ制御部１０、記録媒体１８を搬送するための搬送制御部１１から構成されている。CPU４は、画像データを転送してくる外部装置１とのインターフェイスを司ると共に、メモリやＩ／O等を含め印字制御部全体の制御をおこなっており、外部装置１から画像データが転送されてくると、ＣＰＵ４からの命令によりヘッド制御部５にて各種画像処理をおこない記録ヘッド３へ画像データを転送、キャリッジ制御部１０はエンコーダセンサ１３を用い、リニアスケール１２から読取った主走査線位置情報を利用することで、キャリッジモータ１５を駆動し、記録媒体１８の主走査線上の所定の位置に記録ヘッド３を持っていき記録ヘッド３よりインクを吐出する。又、搬送制御部１１においては、副走査用エンコーダセンサ１６を用い、給紙用軸に取り付けられた搬送用リニアスケール１７から読取った副走査線位置情報を利用することで、搬送用モータ１４を駆動し、記録媒体１８を副走査線上（搬送方向）の所定の位置に移動することで、記録媒体１８上の所定の位置に記録ヘッド３からインクを吐出し所望の画像を形成する。

また、インクジェット画像形成装置には、図４のように、印字を正しくおこなうための各種センサが設けられている。カセットユニットが正しく設置されているかを判別するカセットユニット有無センサ１９、カセットユニット内の紙の有無を判別する紙有無センサ２０、カセットユニットから紙が搬送されているかを検知する給紙センサ２１、カセットユニットの紙搬送機構が現在どの状態にあるかを判別するカセットカムセンサ２２、ヘッド保護やインク充填等をおこなうための回復ユニット２３において回復ユニットの現在の状態を判別するための回復用カムセンサ２４、プリンタ本体の上カバーが空いているかいないかを検知する上カバーセンサ２５、タンクカバーが空いているかいないかを検知するタンクカバーセンサ２６、インクタンクの弁の開閉を検知する弁カムセン２７等のセンサである。それらのセンサは、これまでは、図５に示すようにメイン基板２８上の印字制御部２の各I/Oポート９に接続されており、センサの数だけI/Oポート９が必要となるだけでなく、センサの数だけ、センサとメイン基板間を接続するハーネス２９及びコネクタ３０が必要となり、I/Oポートの増大、ハーネス数の増大、メイン基板上の印字制御部２のI/Oポートと接続するためのパターン数の増大、メイン基板上のコネクタ数増大のためコストアップの主要因となっていた。

下記より本発明第１の実施の形態について説明する。

図１は本発明第１の実施の形態を示す図である。本実施の形態ではフォトインタラプタ数が３つの場合について説明する。フォトインタラプタ１、フォトインタラプタ２、及びフォトインタラプタ３には、それぞれ、フォトトランジスタ、LED、固定抵抗が実装されており、固定抵抗に関してはフォトインタラプタ毎に異なる定数を実装している。本実施の形態の場合は、フォトインタラプタ１には５００Ω、フォトインタラプタ２には１ｋΩ、フォトインタラプタ３には２ｋΩを実装し、実施の形態を説明することとする。また、各フォトインタラプタの出力端子A、B、Cは、メイン基板上のA/Dポートに直列に接続されており、更に固定抵抗３２を介してセンサ駆動電源３５の３．３V電源と接続されている。

通常フォトインタラプタのLEDを点灯させるためには１０ｍＡから２０ｍＡの電流を流す必要があるが、本実施の形態では、図１のように各フォトインタラプタ上のLEDを直列に接続し、固定抵抗１００Ω（３３）を介してＬＥＤ駆動電源３４と接続する。これにより各LEDに流れる電流Ifは、ＬＥＤ駆動電源３３の電源電圧を５Ｖ、各フォトインタラプタの順方向のVf電圧を1.2Vとした場合、
If＝（5V−1.2V×3）/100Ω
の計算により、約14mAとなり各フォトインタラプタのＬＥＤは１４ｍＡで駆動されることとなる。本実施の形態では、フォトインタラプタが３つ直列に接続された例で説明をおこなったが、フォトインタラプタの数が３つより多い場合若しくは少ない場合においても、固定抵抗３３、ＬＥＤ駆動電源３４の電源電圧を調整することによりＬＥＤの駆動電流値を１０ｍＡから２０ｍＡになるように調節することでＬＥＤを駆動することができる。

一般的にフォトインタラプタは、LEDとフォトインタラプタ間の光が遮蔽されると、フォトトランジスタのコレクタ−エミッタ間が絶縁（OFF）されるためコレクタ−エミッタ間には電流が流れない。また、フォトトランジスタに光が照射されるとコレクタ−エミッタ間が導通する（ONする）ため電流が流れる。図１の構成では、フォトインタラプタ１、フォトインタラプタ２、フォトフォトインタラプタ３のフォトトランジスタがOFFの状態では、コレクタ−エミッタ間に電流が流れないため、メイン基板上のA/Dポート３１には３．３Vが入力され、フォトインタラプタ１のみがONの状態では、フォトインタラプタ１のフォトトランジスタのみが導通している状態なので固定抵抗３２の５００Ωとフォトインタラプタ１の抵抗５００Ωによって分圧された電圧値１．６５Vがメイン基板上のA/Dポート３１に入力され、同様にフォトインタラプタ２のフォトトランジスタのみがONの状態では、固定抵抗３２の５００Ωとフォトインタラプタ２の抵抗１ｋΩによって分圧された２．２Vがメイン基板上のA/Dポート３１に入力され、同様にフォトインタラプタ３のフォトトランジスタのみがONされている状態では、固定抵抗３２の５００Ωとフォトインタラプタ３の抵抗２ｋΩによって分圧された２．６４Vがメイン基板上のA/Dポート３１に入力される。また、図１の構成では、フォトインタラプタ１からフォトインタラプタ３の複数のフォトトランジスタがONすることもあり、メイン基板上A/D入力ポートに入力される電圧の組み合わせは図７の通りである。図７の組み合わせの電圧値をA/D入力ポート３１から印字制御部２が読み取ることによりどのフォトインタラプタがONしているかを判別する。本実施の形態では、フォトインタラプタの数が３つの場合を例に挙げて説明しているが、フォトインタラプタの数が３つより多い場合や少ない場合においてもフォトインタラプタのＯＮ−ＯＦＦの組み合わせにおいてＡ／Ｄの読取り値が重ならないように固定抵抗３２と各フォトインタラプタ上の抵抗値を選択することで、どのフォトインタラプタがＯＮしているかを判別することができる。

次にどのフォトインタラプタがONしているかの判別手順について説明する。本実施の形態では、A/Dポート３１に入力される電圧値はフォトインタラプタ１から３のON−OFF状態によって図８のように電圧が変化する。図８のように電圧が変化すると、図８のセンサ電圧変化検出回路３８より割込み信号３６がメイン基板上の印字制御部２の割込みポート３６に入力される。印字制御部２は割込みを検知した時にA/D入力ポート３１の電圧値を読み取り、図７の組み合わせの電圧値と比較し、フォトインタラプタ１から３のON−OFFの状態を判別する。その後、印字制御部２より割込み解除信号３７をセンサ電圧変化検出部３８に送ることで割込みポート３６に入力される割込み信号を解除する。印字制御部２は、センサ電圧変化検出回路３８からの割込み信号を利用することで、センサの状態に変化があった時のみにＡ／Ｄ入力ポート３１の値を読み取ればよいため、印字制御部２を生成している集積回路のポート数削減、コネクタ数増大による基板の実装面積増大、それに伴う基板のコストアップの回避だけでなく、印字制御部２の負荷を軽減することが可能となる。図１のセンサ電圧変化検出回路３８については例えば図９のようにエッジ検出回路３９、両波整流回路４０、ピーク検出回路４１で構成すると良い。エッジ検出回路３９にセンサ電圧４２を入力すると、エッジ検出回路からの出力は図９の４３のような出力が得られる。次にエッジ検出回路出力結果４３を両波整流回路４０に入力すると図９の４４のような出力が得られ、両波整流回路の出力結果４４をピークホールド回路４１に入力することで、図９の４５のようにピーク電圧をホールドすることが出来、又ピークホールド回路４１に対して割込解除信号３７を入力することで、ピーク電圧のホールドを解除することが出来るようになる。このような構成にてセンサ電圧変化検出回路３８を構成することにより、センサ電圧の変化のタイミングで印字制御部２へ割込み信号を入力することが可能となるため、印字制御部２は割込み信号がアサートされた段階で、印字制御部２はＡ／Ｄ入力ポート３１のセンサ電圧値を読み取り、その値からどのフォトインタラプタがＯＮしているかを判別することが可能となる。本実施の形態では、センサ電圧の切り替わりのタイミングでセンサ電圧値を読取ってしまうと、どのフォトインタラプタがＯＮしているかの判断を誤ってしまう可能性が高いため、センサ電圧変化検出回路３８のような回路を設け、センサ電圧値が一定となってからセンサ電圧値を読み取り、どのフォトインタラプタがＯＮしているかを判断する必要がある。また、本実施の形態では図９のような構成でセンサ電圧の変化を検出し、センサ電圧４２の値を読取ったが、センサ電圧の変化を検出できるのであれば、センサ電圧変化検出回路３８はどのような構成であっても構わない。

本発明は、インクジェットプリンタのように、複数のセンサを用いてプリンタの状態を常に監視する必要のある装置に適用して好適である。

本発明第1の実施の形態を示す図。本発明におけるインクジェット画像形成装置の構成図。本発明におけるインクジェット画像形成装置のブロック図。インクジェットプリンタにおける各種センサの設置方法。これまでのセンサ接続方法を示す図。特許文献１の内容を説明するための図。フォトインタラプタのＯＮ−ＯＦＦ状態によりＡ／Ｄポートに入力される電圧の組み合わせを示す表。どのフォトインタラプタがＯＮしているかを判別する手順を示した図。センサ電圧変化検出回路の構成を示した図。

符号の説明

１外部装置
２印字制御部
３記録ヘッド
４ＣＰＵ
５ヘッド制御部
６ＲＯＭ
７画像メモリ
８各種センサ
９Ｉ／Ｏポート
１０キャリッジ制御部
１１搬送制御部
１２リニアスケール
１３エンコーダセンサ
１４搬送モータ
１５キャリッジモータ
１６副走査用エンコーダセンサ
１７副走査用リニアスケール
１８記録媒体
１９カセットユニット有無センサ
２０紙有無センサ
２１給紙センサ
２２カセットカムセンサ
２３回復ユニット
２４回復用カムセンサ
２５上カバーセンサ
２６タンクカバーセンサ
２７弁カムセンサ
２８メイン基板
２９ハーネス
３０コネクタ
３１Ａ／Ｄポート
３２固定抵抗
３３固定抵抗
３４ＬＥＤ駆動電源
３５センサ駆動電源
３６割込みポート
３７割込み解除信号
３８センサ電圧変化検出回路
３９エッジ検出回路
４０両波整流回路
４１ピークホールド回路
４２センサ電圧
４３エッジ検出回路出力
４４両波整流回路出力
４５ピークホールド回路出力

Claims

発光素子と、フォトトランジスタと、フォトトランジスタのコレクタ端子側に抵抗を備えたセンサにおいて、それぞれのセンサの抵抗値が異なる複数のセンサと、前記複数のセンサを直列に接続し主制御基板に接続するための機器内直列配線と、前記複数のセンサ上の抵抗と主制御基板上の抵抗により分圧されたセンサ出力のアナログ値を読み取るためのアナログ値検出部と、アナログ値検出部にて検出された値によって、それぞれのセンサの状態を判別するための判別部と、前記複数のセンサ上に搭載された抵抗と主制御基板上の抵抗により分圧されたセンサ出力電圧の変化を監視し、センサ出力電圧が変化したかどうかを判別するためのセンサ出力電圧変化検出部部を備え、センサ出力電圧変化検出部において、センサ出力電圧の変化を検出した時に主制御基板上の印字制御部に知らせる通知部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。