JP2014054808A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を増加させることなく、電気配線を使用しないユニットを具備できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】この画像形成装置１は、着脱可能なユニット（例えば給紙トレイ）３及び主基板４が装着される主装置２と、ユニット３に搭載された磁石８、１６と、主基板４に搭載されると共に、ユニット３が主装置２に装着された状態で磁石８、１６と対向する位置に搭載されるコイル９、１７と、主装置２に搭載されると共に、コイル９に対して電流供給する電源回路と、主装置２に搭載されると共に、コイル９に流れる電流の向きを切り替える切替回路と、主装置２に搭載されると共に、コイル９に対してユニット３を取り外す向きに電流を流した後、ユニット３を引き込む向きに電流を流したときのコイル１７に発生する誘導起電力を観測することでユニット３の着脱の状態を検知する駆動制御検知系回路と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、機器内レイアウトの簡素化や低コスト化を図るために電気配線（ハーネス）を使用しないユニットを有する画像形成装置に関する。

従来、この種の画像形成装置には、着脱可能なユニットの状態を検知する機能を備えた構成のものがある。図１１は、着脱可能なユニット３の状態をセンサ５により検知する機能を備えた画像形成装置１の概略構成（文献公知に係る発明でないが、一般的に知られている構成のもの）を示した正面方向からの図である。この画像形成装置１は、主装置２に着脱可能なユニット３を装着した状態でメカスイッチ等のセンサ５により着脱の状態を検知するため、センサ５を電気配線６で接続してコネクタ７を介して主基板４に対して接続した構成となっている。

ところが、係る構成によれば、センサ５を電気配線６で接続しているため、機器内レイアウトが複雑になったり、或いはコストアップの原因となってしまうため、近年ではユニットに電気配線を施して接続することなく、ユニット３の動作変化（例えば給紙トレイの着脱等）を主装置２に伝達する手段として、無線でデータを送受信する技術が知られている。

このような電気配線を使用しないユニットを有する画像形成装置に関連する周知技術としては、ユニットへの電気配線を接続不要にすると共に、ユニットに駆動力が伝達されない状態であってもユニットの動作変化を主装置に伝達可能にすることにより、起動時間を低減させた低コストの「画像形成装置」（特許文献１参照）が挙げられる。

上述した特許文献１に係る技術は、電気配線を使用しないでユニットとして給紙トレイ（カセット）の開閉（着脱）を検知する手段を備え、検知結果である給紙トレイの着脱を主装置に伝達する際、無線でデータを送受信して給紙トレイの動作変化を主装置に伝達する機能を持つものであるが、ここでの無線でデータを主装置に伝達する手段については、常に無線通信を待機状態にしておく必要があるため、消費電力が増加してしまうという問題がある。

本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、消費電力を増加させることなく、電気配線を使用しないユニットを具備できる画像形成装置を提供することにある。

上記技術的課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、着脱可能なユニット及び主基板が装着される主装置と、ユニットに搭載された一対の磁石と、主基板に搭載されると共に、ユニットが主装置に装着された状態で一対の磁石と対向する位置に搭載される一対のコイルと、主装置に搭載されると共に、一対のコイルにおける一方のコイルに対して電流供給する電源回路と、主装置に搭載されると共に、一方のコイルに流れる電流の向きを切り替える切替回路と、主装置に搭載されると共に、一方のコイルに対してユニットを取り外す向きに電流を流した後、当該ユニットを引き込む向きに電流を流したときの一対のコイルにおける他方のコイルに発生する誘導起電力を観測することで当該ユニットの着脱の状態を検知する駆動制御検知系回路と、を備えたことを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、ユニットに電気配線を接続することなく、誘導起電力の発生の有無に応じてユニットの着脱の状態を主装置に伝達することができるので、消費電力を増加させることなく、電気配線を使用しないユニットを具備できるようになり、その結果として機器内レイアウトの簡素化や低コスト化を十分に図ることができる。

本発明の実施例１に係る画像形成装置の概略構成を示した図であり、（ａ）は正面方向からの図、（ｂ）は上面方向からの図である。 図１に示す画像形成装置の要部における細部構成を示したブロック図である。 図１に示す画像形成装置の要部における細部構成を示した電気回路図である。 図１に示す画像形成装置の要部に係る駆動制御検知系回路に含まれるＣＰＵの動作処理を示したフローチャートである。 図４で説明したＣＰＵにおける処理信号の波形を示したタイミングチャートであり、（ａ）はユニットの装着正常時の波形図、（ｂ）はユニットの装着異常時に波形図である。 本発明の実施例２に係る画像形成装置の駆動制御検知系回路の動作処理を示したフローチャートである。 本発明の実施例３に係る画像形成装置の要部における細部構成を示した電気回路図である。 図７に示す画像形成装置の要部における駆動制御検知系回路の動作処理を示したフローチャートであり、（ａ）はユニットロック時のフローチャート、（ｂ）はユニットロック解除時のフローチャートである。 本発明の実施例４に係る画像形成装置の要部における細部構成を示した電気回路図である。 図９に示す画像形成装置の要部における駆動制御検知系回路の動作処理を示したフローチャートである。 従来の着脱可能なユニットの着脱状態をセンサにより検知する機能を備えた画像形成装置の概略構成を示した正面方向からの図である。

以下に、本発明の画像形成装置について、幾つかの実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１の概略構成を示した図であり、同図（ａ）は正面方向からの図、同図（ｂ）は上面方向からの図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照すれば、この画像形成装置１は、着脱可能なユニット（例えば給紙トレイ）３及び主基板４が装着される主装置２と、ユニット３に搭載された一対の磁石８、１６と、主基板４に搭載されると共に、ユニット３が主装置２に装着された状態で一対の磁石８、１６と対向する位置に搭載される一対のコイル９、１７と、主装置２に搭載されると共に、一対のコイル９、１７における一方のコイル９に対して電流供給する電源回路と、主装置２に搭載されると共に、一方のコイル９に流れる電流の向きを切り替える切替回路と、主装置２に搭載されると共に、一方のコイル９に対してユニット３を取り外す向きに電流を流した後、ユニット３を引き込む向きに電流を流したときの一対のコイル９、１７における他方のコイル１７に発生する誘導起電力を観測することでユニット３の着脱の状態を検知する駆動制御検知系回路と、を備えて構成されている。

図２は、この画像形成装置１の要部における細部構成を示したブロック図である。ここでは、ユニット３及び主基板４が主装置２に装着された状態で磁石８、１６に対してコイル９，１７が対向する位置に配置され、コイル９に流れる電流の向きを切り替えるための切替回路１８に対してコイル９に対して電流供給する電源回路１１が接続される様子を示している。その他、コイル１７における誘導起電力により発生する出力電圧を監視する電圧監視回路１０と、電圧監視回路１０からの出力電圧の有無に応じて切替回路１８を制御するＣＰＵ１２と、ＣＰＵ１２により制御されてコイル９に対してユニット３を取り外す向き又は引き込む方向に電流供給を行うか、或いは電流供給を停止するように電源回路１１を制御する制御回路１４と、が上述した駆動制御検知系回路を成す様子を示している。因みに、画像形成装置１の内部に搭載される主基板４には、略図するＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ホストＩ／Ｆ（インターフェース）、エンジン制御回路等が具備される。

図３は、この画像形成装置１の要部における細部構成を示した電気回路図である。ここでは、主装置２側に搭載される電気系回路を示している。具体的に云えば、コイル１７に接続された電圧監視回路１０は、コイル１７における誘導起電力により発生する出力電圧の有無を差動増幅回路により検知し、ＩＣ仕様のＣＰＵ１２のＣＬＯＳＥ端子にはユニット３を引き込む方向で誘導起電力が発生した場合のユニット３の装着状態を示す信号が入力され、ＯＰＥＮ端子にはユニット３を取り出す方向で誘導起電力が発生した場合のユニット３の装着状態を示す信号が入力される。ＣＰＵ１２のスイッチＳＷ端子は、切替回路１８のスイッチＳＷの接続状態を切り替える制御を行うもので、具体的には出力レベルがＬｏｗで上段スイッチＳＷの端子をＡ１からＢ１へ、下段スイッチＳＷの端子をＡ２からＢ２へとアナログスイッチ接続し、出力レベルがＨｉｇｈで図３中に示されるように上段スイッチＳＷの端子をＡ１からＣ１へ、下段スイッチＳＷの端子をＡ２からＣ２へとアナログスイッチ接続する。これらのスイッチＳＷはそれぞれ制御回路１４の駆動素子であるソース端子側が接地接続された電界効果型トランジスタ（ＭＯＳトランジスタ）のドレイン端子側に接続されている。

下段スイッチＳＷのＢ２端子に接続された電界効果型トランジスタのゲート端子側に接続されたＣＰＵ１２の第１の駆動端子Ｌ₋ＯＮ１からは、出力レベルがＨｉｇｈでユニット３を引き込む方向で電源回路１１に対してコイル９へ電流供給する指令を出力し、Ｌｏｗで電流供給を停止する指令を出力する。同様に、上段スイッチＳＷのＣ１端子に接続された電界効果型トランジスタのゲート端子側に接続されたＣＰＵ１２の第２の駆動端子Ｌ₋ＯＮ２からは、出力レベルがＨｉｇｈでユニット３を取り出す方向で電源回路１１に対してコイル９へ電流供給する指令を出力し、Ｌｏｗで電流供給を停止する指令を出力する。

図４は、上述した駆動制御検知系回路に含まれるＣＰＵ１２の動作処理を示したフローチャートである。ＣＰＵ１２の動作処理では、まずユニット３を給紙トレイとした場合に、トレイが開く方向（ユニット３を取り外す方向）に移動するように切替回路１８および制御回路１４を制御（ステップＳ１）した後、トレイが閉じる方向（ユニット３を引き込む方向）に移動するように切替回路１８および制御回路１４を制御（ステップＳ２）する。

次に、ＣＰＵ１２は、電圧監視回路１０がコイル１７での誘電起電力の発生による出力電圧（電圧の変化）を観察したか否かを判定（ステップＳ３）し、この判定の結果、出力電圧（電圧の変化）が観察されていれば、トレイが正常にセットされている（ユニット３が正常に装着されている）と判断（ステップＳ４）してから動作処理を終了するが、出力電圧（電圧の変化）が観察されていなければ、トレイが正常にセットされていない（ユニット３が正常に装着されていない）と判断（ステップＳ５）してから動作処理を終了する。

図５は、図４で説明したＣＰＵ１２における処理信号の波形を示したタイミングチャートであり、同図（ａ）はユニット３の装着正常時の波形図、同図（ｂ）はユニット３の装着異常時に波形図である。

図５（ａ）は、図４に示したフローチャートでトレイが正常にセットされていない（ユニット３が正常に装着されていない）と判断（ステップＳ５）する場合を含まない動作処理に該当する。こうした場合の波形を図３の回路構成を参照して説明すれば、ＣＰＵ１２がスイッチＳＷ端子の出力レベルをＨｉｇｈにして上段スイッチＳＷの端子をＡ１からＣ１へ、下段スイッチＳＷの端子をＡ２からＣ２へアナログスイッチ接続した上、第２の駆動端子Ｌ₋ＯＮ２から出力レベルをＨｉｇｈとしてトレイが開く方向（ユニット３を取り出す方向）で電源回路１１に対してコイル９へ電流供給する指令を出力する。これにより、ＯＰＥＮ端子にはコイル１７からトレイが開く方向（ユニット３を取り出す方向）で誘導起電力が発生した場合のトレイ（ユニット３）の装着状態を示す信号が入力される。

また、ＣＰＵ１２は、この後にスイッチＳＷ端子の出力レベルをＬｏｗにして上段スイッチＳＷの端子をＡ１からＢ１へ、下段スイッチＳＷの端子をＡ２からＢ２へとアナログスイッチ接続した上、第１の駆動端子Ｌ₋ＯＮ１から出力レベルをＨｉｇｈとしてトレイが閉じる方向（ユニット３を引く込む方向）で電源回路１１に対してコイル９へ電流供給する指令を出力する。これにより、ＣＬＯＳＥ端子にはコイル１７からトレイが閉じる方向（ユニット３を引き込む方向）で誘導起電力が発生した場合のトレイ（ユニット３）の装着状態を示す信号が入力される。

これに対し、図５（ｂ）は、図４に示したフローチャートでトレイが正常にセットされている（ユニット３が正常に装着されている）と判断（ステップＳ４）する場合を含まない動作処理に該当する。この場合、ＣＰＵ１２が図５（ａ）で説明した同様な手順の制御を行っても、ＯＰＥＮ端子やＣＬＯＳＥ端子にはコイル１７からの誘電起電力による出力電圧が印加されない状態となる。

以上に説明した実施例１に係る画像形成装置１によれば、例えば給紙トレイ等のユニット３に電気配線を接続することなく、誘導起電力の発生の有無に応じてユニット３の着脱の状態を主装置２に伝達することができるので、消費電力を増加させることなく、電気配線６を使用しないユニット３を具備できるようになり、その結果として機器内レイアウトの簡素化や低コスト化を十分に図ることができる。また、ユニット３が主装置２に装着されていればコイル１７に誘導起電力が発生し、ユニット３が主装置２に装着されていなければコイル１７に誘導起電力が発生しないため、電源ＯＮした直後に上述したＣＰＵ１２の動作処理を実施すれば、電源ＯＦＦ時にユニット３を取り外した場合でも、ユニット３の装着状態を検知することができる。更に、ＣＰＵ１２の制御によりユニット３を引き込む方向に移動させたり、取り外す方向に移動させることもできるため、ユニット３を自動で開閉することができる。

図６は、本発明の実施例２に係る画像形成装置１の駆動制御検知系回路（ＣＰＵ１２）の動作処理を示したフローチャートである。実施例２に係る画像形成装置１では、実施例１の場合と比べて、ＣＰＵ１２が印字動作中に切替回路１８を制御してコイル９に対して給紙トレイ等のユニット３を引き込む方向に電流供給を行うことにより電磁石として機能させてユニット３をロック状態とする機能を持つ点が相違している。

図６の動作処理について、具体的に説明すれば、ＣＰＵ１２は、印刷ジョブ受信（ステップＳ１１）の状態になると、トレイが閉じる方向（ユニット３を引き込む方向）に移動するように切替回路１８を切り替える（ステップＳ１２）処理を行った後、コイル９に電流を供給開始（ステップＳ１３）してユニット３をロック状態にする。この後、印刷ジョブ完了（ステップＳ１４）になれば、コイル９への電流供給停止（ステップＳ１５）としてユニット３のロック解除状態にしてから動作処理を終了する。

実施例２の画像形成装置１のＣＰＵ１２の制御によれば、印刷ジョブを受信した時点でコイル９に電流を流して電磁石として働かせ、ユニット３を引き込む方向に移動させることでユニット３をロック状態にして取り外しできない機能を持たせているため、印字中に使用者（ユーザ）が給紙トレイを不用意に空けることで発生する用紙のジャムや駆動部への接触等のトラブルを効果的に防止することができる。

図７は、本発明の実施例３に係る画像形成装置１の要部における細部構成を示した電気回路図である。実施例３に係る画像形成装置１では、図２に示した実施例１に係る構成と比べ、駆動制御検知系回路（ＣＰＵ１２）に対して使用者による操作指示に従い、切替回路１８を制御してコイル９に対してユニット３を引き込む方向に電流供給を行うことにより電磁石として機能させてユニット３をロック状態とするか、或いはコイル９に対して電流供給を停止することによりユニット３のロック状態を解除する操作指示手段を備えた点が相違している。

因みに、ここでの操作指示手段は、外部のホストＰＣ（パーソナルコンピュータ）、及びこれに接続されて主装置２に具備されると共に、ＣＰＵ１２に接続されるホストＩ／Ｆ（インターフェース）１５による構成や、或いは主装置２に具備されると共に、ＣＰＵ１２に接続される操作パネル１３による構成を例示できる。即ち、操作指示手段としてみれば、ＣＰＵ１２に操作指示を行う操作パネル１３やホストＩ／Ｆ（インターフェース）１５を介して同様に操作指示を行うホストＰＣの操作部は同様な操作指示機能を持つものとみなせる。

図８は、実施例３に係る画像形成装置１の要部における駆動制御検知系回路（ＣＰＵ１２）の動作処理を示したフローチャートであり、同図（ａ）はユニットロック時のフローチャート、同図（ｂ）はユニットロック解除時のフローチャートである。但し、ここでは操作指示手段として、操作パネル１３によりＣＰＵ１２に操作指示を行う場合について説明する。

図８（ａ）の動作処理について、具体的に説明すれば、ＣＰＵ１２は、ユーザが操作パネル１３を介して操作指示して給紙トレイ等のユニット３をロックするように設定（ステップＳ２１）すると、この操作指示に従ってトレイが閉じる方向（ユニット３を引き込む方向）に移動するように切替回路１８を切り替える（ステップＳ２１）処理を行った後、コイル９に電流を供給開始（ステップＳ２３）してユニット３をロック状態にしてから動作処理を終了する。

また、図８（ｂ）の動作処理について、具体的に説明すれば、ＣＰＵ１２は、ユーザが操作パネル１３を介して操作指示して給紙トレイ等のユニット３をロックを解除するように設定（ステップＳ３１）すると、この操作指示に従ってコイル９への電流供給停止（ステップＳ３２）としてユニット３のロック解除状態にしてから動作処理を終了する。

実施例３の画像形成装置１のＣＰＵ１２の制御によれば、使用者が操作指示手段を操作指示してコイル９に供給する電流を任意に制御し、ユニット３をロック状態又はロック解除状態にすることが可能となるため、例えば不特定多数の人が利用する環境下の印刷装置（チケット発券機等）では、ユニット３をロック状態にして取り出せないようにすることにより、用紙が給紙トレイから勝手に持ち出されるトラブルを防止することができる。

図９は、本発明の実施例４に係る画像形成装置１の要部における細部構成を示した電気回路図である。実施例４に係る画像形成装置１では、図７に示した実施例３に係る構成と比べ、ユニット３内に収納される用紙等の消耗品の状態を検知する検知回路１９を備え、駆動制御検知系回路（ＣＰＵ１２）が検知回路１９からユニット３内での用紙等の耗品がなくなった状態の検知結果を受けると、切替回路１８を制御してコイル９に対してユニット３を取り外す方向に電流供給を行うことによりユニット３を取り外される方向に移動させる機能を持つ点が相違している。

図１０は、実施例４に係る画像形成装置１の要部における駆動制御検知系回路（ＣＰＵ１２）の動作処理を示したフローチャートである。図１０の動作処理について、具体的に説明すれば、ＣＰＵ１２は、検知回路１９が用紙等の消耗品がなくなったことを検知（ステップＳ４１）すると、トレイが開く方向（ユニット３を取り外す方向）に移動するように切替回路１８を切り替える（ステップＳ４２）処理を行った後、コイル９に電流を供給開始（ステップＳ４３）してユニット３が取り外される方向に移動させてから動作処理を終了する。

実施例４の画像形成装置１のＣＰＵ１２の制御によれば、検知回路１９からユニット３内での用紙等の耗品がなくなった状態の検知結果を受けると、コイル９に電流供給してユニット３を取り外す方向に移動させることにより、使用者に報知することができる。実施態様で云えば、用紙搬送経路上に配置されたセンサ構成の検知回路１９が所定時間経過後も用紙を検知しない場合に用紙切れと判断したとき、用紙切れになった給紙トレイを自動でオープン状態にすることにより、使用者がどの給紙トレイが用紙切れになったか容易に判断することができる。更に、このときに操作パネル１３に用紙切れ状態を表示したり、或いはホストＩ／Ｆ１５経由でホストＰＣに用紙切れを表示することもできるので、使用者がどの給紙トレイが用紙切れになったかを容易に判断することができる。

１ 画像形成装置
２ 主装置
３ ユニット
４ メイン基板
５ センサ
６ 電気配線
７ コネクタ
８、１６ 磁石
９、１７ コイル
１０ 電圧監視回路
１１ 電源回路
１２ ＣＰＵ
１３ 操作パネル
１４ 制御回路
１５ ホストＩ／Ｆ（インターフェース）
１８ 切替回路
１９ 検知回路

特開２００５−３２９５４５号公報

Claims (5)

1. 着脱可能なユニット及び主基板が装着される主装置と、前記ユニットに搭載された一対の磁石と、前記主基板に搭載されると共に、前記ユニットが前記主装置に装着された状態で前記一対の磁石と対向する位置に搭載される一対のコイルと、前記主装置に搭載されると共に、前記一対のコイルにおける一方のコイルに対して電流供給する電源回路と、前記主装置に搭載されると共に、前記一方のコイルに流れる電流の向きを切り替える切替回路と、前記主装置に搭載されると共に、前記一方のコイルに対して前記ユニットを取り外す向きに電流を流した後、当該ユニットを引き込む向きに電流を流したときの前記一対のコイルにおける他方のコイルに発生する誘導起電力を観測することで当該ユニットの着脱の状態を検知する駆動制御検知系回路と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項1記載の画像形成装置において、前記駆動制御検知系回路は、印字動作中に前記切替回路を制御して前記一方のコイルに対して前記ユニットを引き込む方向に電流供給を行うことにより電磁石として機能させて前記ユニットをロック状態とすることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項1記載の画像形成装置において、前記駆動制御検知系回路に対して使用者による操作指示に従い、前記切替回路を制御して前記一方のコイルに対して前記ユニットを引き込む方向に電流供給を行うことにより電磁石として機能させて当該ユニットをロック状態とするか、或いは当該一方のコイルに対して電流供給を停止することにより当該ユニットのロック状態を解除する操作指示手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１記載の画像形成装置において、前記ユニット内に収納される消耗品の状態を検知する検知回路を備え、前記駆動制御検知系回路は、前記検知回路から前記ユニット内での前記消耗品がなくなった状態の検知結果を受けると、前記切替回路を制御して前記一方のコイルに対して前記ユニットを取り外す方向に電流供給を行うことにより当該ユニットを取り外される方向に移動させることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項記載の画像形成装置において、前記駆動制御検知系回路は、前記他方のコイルにおける前記誘導起電力により発生する出力電圧を監視する電圧監視回路と、前記電圧監視回路からの前記出力電圧の有無に応じて前記切替回路を制御するＣＰＵと、前記ＣＰＵにより制御されて前記一方のコイルに対して前記ユニットを前記取り外す向き又は前記引き込む方向に電流供給を行うか、或いは電流供給を停止するように前記電源回路を制御する制御回路と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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