JP2009098561A - センサ検知器および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のセンサのうちの任意のセンサのＯＮ／ＯＦＦを少ない束数の通信線によって検知することを可能にする。
【解決手段】検知電圧が印加されてＯＮ／ＯＦＦのデジタル出力がなされるセンサのデジタル出力部と、前記センサへの検知電圧印加部とを、前記センサ内部にて、所定の抵抗を介して接続することで、センサ外部への出力信号線と電源線を共有して外部への電線数を前記電源線と接地線の２本とし、前記センサのＯＮ／ＯＦＦ情報が前記電線における電流値の変化によって通信するものとし、前記電源線と接地線との間には、２以上の前記センサと、該センサに応じてそれぞれ所定値を定めた前記各抵抗とを一グループとして並列して接続し、前記抵抗の所定値は、前記グループ内に存在する任意の数のセンサの前記抵抗を並列接続した場合のいずれの合成抵抗とも一致しないようそれぞれ設定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、センサのＯＮ／ＯＦＦのデジタル信号を、センサに接続した通信線の電流値の変化として捉えるセンサ検知器および該センサ検知器を備える画像形成装置に関するものである。

原稿などの読み取りによって画像データを取得し、この画像データに基づいて画像形成を行い、これを転写紙に転写して印刷を行う画像形成装置では、原稿や転写紙のサイズ、位置、搬送状態など、種々の情報を得るためにフォトセンサなどの多数のセンサを例えば５０〜１００個という数で内蔵している。これらのセンサでは、通常は、各センサ毎に、電源線と接地線と出力信号線の３本をセンサと制御板との間で接続し、画像形成装置内を這い回している。また、制御板と電源線、接地線、出力信号線との接続は、センサ毎にコネクタなどを用いて接続している。
このため、画像形成装置内では、多数のセンサのために多数本の配線を張り巡らせる必要があり、また、制御板には多数のコネクタ受けを設ける必要があり、コストが嵩むだけでなく、他のデバイスの設定の制約になるなどスペース上の困難性も増大している。

このような配線の取り回しを改善するものとして、スイッチに関しては伝送路のループに、それぞれ遅延手段や電圧検出手段とともに複数のスイッチがカスケード接続された装置が提案されており（特許文献１参照）、同じくスイッチに関しては、２本の信号線に抵抗とスイッチとを並列に接続し、いずれかのスイッチの開閉操作に応じた電圧や電流の変化を検出して操作されたスイッチを特定する歯科用チェアユニットが提案されている（特許文献２参照）。
特開平９−３１９９８５号公報 特開平１０−１５５８４６号公報

しかしながら、特許文献１に示される装置は、遅延手段と電圧検出手段の動作によって検出対象接点が接続されることにより接続対象接点の状態に応じた多重信号が伝送されることを利用しており、複雑な制御が必要になる。また、複数のスイッチが同時に操作されることを想定しておらず、複数のフォトセンサが適宜時機にＯＮ／ＯＦＦして同時にも複数のセンサが動作する画像形成装置などのセンサ検知への適用は困難である。

また、特許文献２に示されるユニットにおいても同時期にスイッチが動作することは想定しておらず、画像形成装置のフォトセンサの検知に応用することは困難である。

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、配線の簡素化によって配線の這い回しを容易にし、また制御板などとの接続も簡易にすることができるとともに、同時期に複数のセンサが動作する場合にも、動作したセンサを特定して検知することが可能なセンサ検知器および画像形成装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明のセンサ検知器のうち、第１の本発明は、検知電圧が印加されてＯＮ／ＯＦＦのデジタル出力がなされるセンサのデジタル出力部と、前記センサへの検知電圧印加部とを、前記センサ内部にて、所定の抵抗を介して接続することで、センサ外部への出力信号線と電源線を共有して外部への電線数を前記電源線と接地線の２本とし、前記センサのＯＮ／ＯＦＦ情報が前記電線における電流値の変化によって通信されることを特徴とする。

本発明によれば、二本の電線をインターフェースとして各センサと接続することができ、配線の這い回しが簡素化される。また、センサの動作は、電線の電流値変化として通信されるので、複雑な制御などを必要とすることなくセンサのＯＮ／ＯＦＦ動作が確実かつ容易に検知される。
なお、上記センサは、代表的にはフォトセンサが挙げられ、画像形成装置のフォトセンサ検知に好適に適用されるが、本発明としてはセンサについて、ＯＮ／ＯＦＦのデジタル出力がなされるものであれば特に種別が限定されるものではなく、複数のセンサを備える場合には、それぞれの種別が異なるものであってもよい。

第２の本発明のセンサ検知器は、前記第１の本発明において、前記センサがフォトセンサであることを特徴とする。

第３の本発明のセンサ検知器は、前記第１または第２の本発明において、前記電源線と接地線との間に、２以上の前記センサと、該センサに応じてそれぞれ所定値を定めた前記各抵抗とが一グループとして並列して接続されていることを特徴とする。

第３の本発明では、各センサに対応する抵抗の抵抗値を設定することで、複数のセンサが動作する場合にも、いずれのセンサが動作したかを容易に検知することができる。

第４の本発明のセンサ検知器は、前記第３の本発明において、前記抵抗の所定値は、前記グループ内に存在する任意の数のセンサの組み合わせによって前記抵抗を並列接続した場合、いずれの合成抵抗とも一致しないようそれぞれ設定されていることを特徴とする。

第４の本発明によれば、動作をしているセンサの組み合わせにおいて、異なる組み合わせでは必ず合成抵抗が異なり、したがって異なる電流値が通信線によって通信されることになり、予め任意の組み合わせによる合成抵抗または電流値を把握しておくことで、動作しているセンサの組み合わせを容易かつ正確に知ることができる。

第５の本発明のセンサ検知器は、前記第１〜第４の本発明において、前記電源線における電流値の変化を検出する検出手段を備えることを特徴とする。

第６の本発明のセンサ検知器は、前記第１〜第５の本発明において、前記電源線における電流値の変化によって前記センサのＯＮ／ＯＦＦを判断する判断手段を備えることを特徴とする。

第６の本発明によれば、判断手段の動作によって、直ちに各センサのＯＮ／ＯＦＦが認識される。判別手段は、例えば、ＣＰＵとこれを動作させるプログラムとによって構成することができ、センサ検知器が組み込まれた装置、例えば画像形成装置全体を制御する制御部を利用するものであってもよい。

第７の本発明のセンサ検知器は、前記第１〜第６の本発明において、前記判断手段は、前記センサのＯＮ／ＯＦＦの組み合わせに応じた電流値をテーブルにして記憶した記憶手段を備えることを特徴とする。

第７の発明によれば、予めセンサの組み合わせに応じた電流値のデータを記憶しておくことで、検出されて電流値との比較によりセンサの組み合わせが容易に判断される。

第８の本発明の画像形成装置は、前記第１〜７の本発明のいずれかに記載されたセンサ検知器を備えることを特徴とする。

第８の本発明によれば、配線が簡略化されたセンサ検知器を内蔵することにより、配線の這い回しが容易になり、他のデバイスの配置等の制約が小さくなる。また、配線を接続する制御板などの接続が簡素化される。

以上説明したように、本発明のセンサ検知器によれば、検知電圧が印加されてＯＮ／ＯＦＦのデジタル出力がなされるセンサのデジタル出力部と、前記センサへの検知電圧印加部とを、前記センサ内部にて、所定の抵抗を介して接続することで、センサ外部への出力信号線と電源線を共有して外部への電線数を前記電源線と接地線の２本とし、前記センサのＯＮ／ＯＦＦ情報が前記電線における電流値の変化によって通信されるので、配線を簡素化して這い回しを容易にし、さらにスペース効率を向上させる効果がある。
特に多数のセンサの検知を行う場合には、配線の束線を大幅に減らすことができ、抵抗の設定方法によりセンサが同時にＯＮ／ＯＦＦしても識別可能となる。

具体的には、
１）センサ自体の束線を３本⇒２本に低減できる。
２）グループ内の複数のセンサに対して必要束線を２本に低減できるため、ユニット単位で大幅に束線数を低減することができる。
３）２）の結果として、束線の這い回しおよびデバイス配置の自由度があがるとともに機械の組立て性が向上する。

以下に、本発明の一実施形態を説明する。
この例は、センサとしてフォトセンサ（フォトダイオード）を用い、画像形成装置に組み込まれたものを示している。
画像形成装置の制御部に相当する制御基板１では、電源線２と接地線３が外部に伸張するように接続されており、制御基板１内では、電源線２に電流検出手段２０を介して検知電圧印加部に相当する電源から電圧が印加されるように接続され、接地線３は接地されている。

電源線２と接地線３とは、通信線として制御基板１外に伸張し、適宜箇所でフォトセンサが並列に接続されている。この形態では、フォトセンサ１０…１３が接続されている。各フォトセンサ１０…１３では、発光ダイオード１０１…１３１とフォトトランジスタ１０２…１３２とが組になっており、発光ダイオード１０１…１３１は、上記の電源線２と接地線３間に接続されている。フォトトランジスタ１０２…１３２は、デジタル出力部に相当するコレクタ側がそれぞれの各フォトセンサに対応した抵抗値を有する抵抗１０３…１３３を介して電源線２に接続され、エミッタ側が接地線３に接続されており、ベースに前記発光ダイオード１０１…１３１の光を受けて受光電流が流れるように構成されている。

上記フォトトランジスタ１０２…１０３では、発光ダイオード１０１…１３１の光をフォトトランジスタ１０２…１３２で受光すると、ベース電流が流れることで抵抗１０３…１３３を通してコレクタ電流が流れ、フォトセンサがＯＮとなる。上記コレクタ電流は、検知電圧が定まっているので、抵抗１０３…１３３とフォトトランジスタ１０２…１３２の内部抵抗によって定まった値となる。これに加えて発光ダイオード１０１…１３１では、フォトセンサのＯＮ／ＯＦＦに拘わらず、通電によって定電流が流れることになる。したがって、フォトセンサに接続された電源線２と接地線３では、発光ダイオードに流れる電流と、コレクタ電流とを合わせた電流が流れる。また、フォトトランジスタ１０２…１３２で発光ダイオード１０１…１３１の光を受光しないと、ベース電流が流れず、コレクタ電流も流れないため、該フォトセンサはＯＦＦとなる。このとき、該フォトセンサでは、電源線２と接地線３との間に、発光ダイオードの流れる電流のみが流れることになる。

電流検出手段２０では、電源線２に介設した電圧検出抵抗２１を有しており、該電圧検出抵抗２１のフォトセンサ側がオペアンプ２２の反転入力端子側に接続され、電圧検出抵抗２１の電源側がオペアンプ２２の非反転入力端子側に接続されている。なお、非反転入力端子側には基準電位用抵抗２３が接続されて、該抵抗２３の他端側が接地されており、オペアンプ２２の反転入力端子側と出力側との間には増幅率精度を高める負帰還抵抗２５が接続されている。上記オペアンプ２２と基準電位用抵抗２３、負帰還抵抗２５などによって増幅回路が構成されている。

また、オペアンプ２２の出力側には、増幅された電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器２６が接続されており、該Ａ／Ｄ変換器２６の出力はセンサのＯＮ／ＯＦＦを判断する判断手段３０に接続されている。該判断手段３０は、図示しないＣＰＵや該ＣＰＵを動作させるプログラム、プログラムを格納してあるＲＯＭ、データの一時格納などを行うＲＡＭ、データの読み書きが可能な記憶部３１などにより構成することができ、画像形成装置全体を制御する制御部の一部で構成することができる。上記記憶部３１としては、不揮発のフラッシュメモリ、ＨＤＤなどを用いることができる。

なお、記憶部３１には、予めフォトセンサのＯＮ／ＯＦＦの組み合わせによって得られる上記増幅およびＡ／Ｄ変換後の出力値と動作センサの組み合わせパターンをテーブルとして記憶しておく。
下記の表は、上記組み合わせの例を示すものである。ＯＮとなったフォトセンサの組み合わせパターンに対する合成抵抗値が示されており、該合成抵抗に対する抵抗電流が示される。また、各フォトセンサでは発光ダイオード１０１…１３１のＬＥＤ電流が流れており、抵抗電流とＬＥＤ電流の合計電流が通信線を流れる。この合計電流は、電圧検出抵抗２１によって検出電圧として検出され、オペアンプ２２で所定の増幅率で増幅され、Ａ／Ｄ変換器２６でＡ／Ｄ変換されてデジタル出力値が得られる。記憶部３１では、ＯＮとなったフォトセンサの組み合わせと、それに伴う上記デジタル出力値との関係をパターンとしてテーブルに定めておけばよい。
具体例を以下の表１、２に示す。

表１では、以下の条件が設定されている。
フォトセンサ１０の抵抗１０３ 抵抗値 ７ＫΩ
フォトセンサ１１の抵抗１１３ 抵抗値 １７ＫΩ
フォトセンサ１２の抵抗１２３ 抵抗値 ３３ＫΩ
フォトセンサ１３の抵抗１３３ 抵抗値１００ＫΩ
電源電圧：５Ｖ 発光ダイオードＬＥＤ電流：２ｍＡ
電圧検出抵抗抵抗値：１Ω 増幅回路増幅率：１００倍
Ａ／Ｄ変換器
検知電圧幅：５Ｖ 分解能：１０ｂｉｔ（0.00488Ｖ／Step）

上記条件における抵抗電流、ＬＥＤ電流、合計電流、検出電圧、１００倍増幅時電圧、１００倍増幅時まるめ電圧を表１に示す。
この例では、検出電流の電圧換算値は、最も精度の必要な部分で０．０１Ｖである。精度の良い抵抗およいＡ／Ｄ交換手段、オペアンプを利用することにより１０ｂｉｔの分解能のＡ／Ｄ交換手段でも判断が可能である。

表２では、以下の条件が設定されている。
フォトセンサ１０の抵抗１０３ 抵抗値 １００Ω
フォトセンサ１１の抵抗１１３ 抵抗値 ５００Ω
フォトセンサ１２の抵抗１２３ 抵抗値 ２．２ＫΩ
フォトセンサ１３の抵抗１３３ 抵抗値 ３．３ＫΩ
電源電圧：５Ｖ 発光ダイオードＬＥＤ電流：２ｍＡ
電圧検出抵抗抵抗値：１Ω 増幅回路増幅率：１００倍
Ａ／Ｄ変換器
検知電圧幅：１２Ｖ 分解能：１０ｂｉｔ（0.0117Ｖ／Step）
上記条件における抵抗電流、ＬＥＤ電流、合計電流、検出電圧、１００倍増幅時電圧、１００倍増幅時まるめ電圧を表２に示す。
この例では、検出電流の電圧換算値は、最も精度の必要な部分で０．０８Ｖである。精度の良い抵抗およいＡ／Ｄ交換手段、オペアンプを利用することにより１０ｂｉｔの分解能のＡ／Ｄ交換手段でも判断が可能である。

判断手段３０では、任意の数のセンサの動作にＡ／Ｄ変換器２６で得られるデジタル値に基づいて、記憶部３１におけるテーブルを参照し、当該デジタル値に対応するセンサの組み合わせを検索する。これにより、どのセンサがＯＮしているかが、センサの数や、ＯＮしているセンサの位置に拘わらず正確に判定することが可能になる。

以下に、上記判断を行う手順について図３のフローチャートを参照しつつ説明する。
画像形成装置の動作に基づいて、センサの状況を確認する必要が生じると、制御基板１に備える内部タイマＴをスタートさせ（ステップｓ１）、判断手段３０においてＡ／Ｄ変換器２６の数値を確認する（ステップｓ２）。検出された数値から記憶部３１のテーブルを読み出して、対応するセンサのＯＮパターンを認識する（ステップｓ３）。該パターンの認識に基づいて、ＯＮ、ＯＦＦとなっているセンサの状況を確定する。判断手段３０では、各センサのステータスを表すレジスタをＲＡＭなどに設定しており、該レジスタに各センサのステータス情報を設定する（ステップｓ４）。

図４は、該レジスタの例を示す図であり、８個のセンサのステータスを管理している。例えば、Ａ／Ｄ変換値をもとに前記センサ組み合わせパターンを参照した結果、センサ０とセンサ２のみがＯＮしていると判断された場合、レジスタを図４（ｂ）のように設定する（フラグ１がＯＮ、フラグ０がＯＦＦを示している）。このレジスタを参照することで、制御基板１では、いつでもどのセンサがどんな状況にあるかを直ちに確認することができる。
センサ状況の読み込みでは、タイマで設定した所定時間まで待機し（ステップｓ５）、所定時間が経過すると、タイマをリセットして、上記手順を繰り返す（ステップｓ１へ）。

上記実施形態では、画像形成装置に備えるフォトセンサの検知を行うものとして説明したが、本発明としては、画像形成装置以外の装置における装置において複数のセンサのＯＮ／ＯＦＦの検知を行っても良く、センサの種別もフォトセンサに限定されるものではない。
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は、上記実施形態の内容に限定をされるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。

本発明の一実施形態を示すフロック図である。 同じく、制御部を示すブロック図である。 同じく、センサのＯＮ判断を行う手順を示すフローチャートである。 同じく、センサの状況を表すレジスタを示す図である。

符号の説明

１ 制御基板
２ 電源線
３ 接地線
１０、１１、１２、１３、１４ フォトセンサ
１０３、１１３、１２３、１３３ 抵抗
２０ 電圧検出手段
３０ 判断手段
３１ 記憶部

Claims (8)

1. 検知電圧が印加されてＯＮ／ＯＦＦのデジタル出力がなされるセンサのデジタル出力部と、前記センサへの検知電圧印加部とを、前記センサ内部にて、所定の抵抗を介して接続することで、センサ外部への出力信号線と電源線を共有して外部への電線数を前記電源線と接地線の２本とし、前記センサのＯＮ／ＯＦＦ情報が前記電線における電流値の変化によって通信されることを特徴とするセンサ検知器。
2. 前記センサがフォトセンサであることを特徴とする請求項１記載のセンサ検知器。
3. 前記電源線と接地線との間に、２以上の前記センサと、該センサに応じてそれぞれ所定値を定めた前記各抵抗とが一グループとして並列して接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ検知器。
4. 前記抵抗の所定値は、前記グループ内に存在する任意の数のセンサの前記抵抗を並列接続した場合のいずれの合成抵抗とも一致しないようそれぞれ設定されていることを特徴とする請求項３記載のセンサ検知器。
5. 前記電源線における電流値の変化を検出する検出手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセンサ検知器。
6. 前記電源線における電流値の変化によって前記センサのＯＮ／ＯＦＦを判断する判断手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のセンサ検知器。
7. 前記判断手段は、前記センサのＯＮ／ＯＦＦの組み合わせに応じた電流値をテーブルにして記憶した記憶手段を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のセンサ検知器。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載されたセンサ検知器を備えることを特徴とする画像形成装置。

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