JP3911933B2

JP3911933B2 - 安全装置

Info

Publication number: JP3911933B2
Application number: JP32428399A
Authority: JP
Inventors: 敏夫谷口
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 1999-11-15
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2019-11-15
Also published as: US6775018B1; JP2001142583A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は安全装置に係り、特に、プリンタその他の電気機器や産業機械等の駆動系を確実に停止させる安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平５−３４５４５８号公報には、レーザプリンタの安全装置が開示されている。レーザプリンタは、人の目に有害なレーザ光を使用しているので、作業員の安全を確保するために、プリンタの扉に連動して開閉するスイッチが設けられており、作業員が扉を開いた時にはスイッチが作動してレーザの電源を遮断する安全装置が設けられている。
【０００３】
同公報の安全装置は、作業員がプリンタの扉を開けると、２つのスイッチが作動し、プリンタの動作を停止させる。扉が開いた時、一方のスイッチの状態を保持し、他方のスイッチの状態を遅延させたことにより制御回路を確実に停止させる方式となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の安全装置は２つのスイッチの信号を加工して制御回路を制御するという複雑な回路構成が必要である。回路が複雑になると、回路の信頼性の低下やコストアップにつながるため、実現性に乏しくなる。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、安全装置の回路を従来よりも簡略化し、信頼性の向上とコストダウンを図りながら、制御対象（駆動系）を確実に停止させることができる安全装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明に係る安全装置は、検知対象の状態を検知する２つの独立した検知手段と、駆動系を制御する制御信号を出力する制御手段であって、前記２つの検知手段のうち一方の検知手段の動作に基づいて前記駆動系の動作及び停止を制御し得る制御手段と、前記制御手段から出力される制御信号を受入し、その受入した信号に応じて前記駆動系を動作させる信号を前記駆動系へ与えるパワーダウンプロテクション機能付きのバッファと、前記バッファに電源を供給する電源部と、前記２つの検知手段のうち他方の検知手段の動作に基づいて前記バッファへの電源の供給及び遮断を切り換えるバッファ電源ＯＮ／ＯＦＦ切換手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、２つの検知手段は、当該安全装置が適用される機器や機械等の特定の検知対象の状態をそれぞれ独立に検知する。検知対象は機器の扉や可動部材など具体的態様は様々である。検知対象が安全装置を働かせる必要のない状態（正常状態）であるか、それとも安全装置を働かせる必要のある状態（危険状態）にあるかを２つの検知手段によって独立に検知する。
【０００８】
正常状態にあるとき、制御手段は駆動系を動作させる制御信号を出力する一方、バッファ電源ＯＮ／ＯＦＦ切換手段はバッファ電源をＯＮしてバッファを正常に機能させる。こうして、制御手段から出力された制御信号はバッファを介して駆動系に与えられ、駆動系は制御信号に従って駆動される。駆動系はモータその他の動力部のみならず、レーザ発振部、発光装置、ヒーター若しくはこれらの駆動回路など、電気的に動作する様々なブロックを包含するものである。
【０００９】
前記検知手段によって安全装置を働かせる必要がある状態であることが検知されると、制御手段は検知手段の情報に基づいて駆動系を停止させる制御を行う。これと同時に、バッファ電源ＯＮ／ＯＦＦ切換手段によってバッファの電源が遮断され、バッファの出力機能が停止する。
【００１０】
このように、検知手段によって危険状態が検知されると、制御手段によってソフト的に駆動系の停止制御がなされるとともに、バッファ電源ＯＮ／ＯＦＦ切換手段によってバッファ電源がＯＦＦされ、ハード的にも駆動系への駆動制御信号の伝達経路が遮断されるので、駆動系を確実に停止させることができる。
【００１１】
前記検知手段としては、検知対象の状態に応じて接点が切り換わるスイッチを用いる態様や、検知対象の状態を示す情報を電気的な信号に変換するセンサを用いる態様がある。
【００１２】
本発明の他の態様に係る安全装置は、前記バッファ電源ＯＮ／ＯＦＦ切換手段として、前記バッファへの電源供給経路中にトランジスタが用いられ、前記他方の検知手段の動作に応じて前記トランジスタのＯＮ／ＯＦＦが切り換わるように構成されていることを特徴としている。２つの検知手段の検知情報を処理する回路部を１つのトランジスタと１つのバッファＩＣという簡単な構成で実現できる。
【００１３】
本発明の更に他の態様によれば、前記バッファは複数の入／出力部を有しており、前記検知手段によって所定の状態を検知した場合には、複数の駆動系を一斉に停止させることができることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る安全装置の好ましい実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態を示す安全装置の回路図である。この安全装置１０は、２つの独立したスイッチＳＷ１、ＳＷ２と、各スイッチＳＷ１、ＳＷ２の検出回路部１２、１４と、制御部に相当する小型演算装置（ＭＰＵ）１６と、バッファ１８と、バッファ１８の電源部２０（＋５Ｖ）と、バッファ１８への電源の供給／遮断を切り換えるトランジスタＴＲ1 と、から構成されている。
【００１６】
スイッチＳＷ１、ＳＷ２は可動接片２２Ａ、２４Ａが２つの接点間を移動する機械的構造を有している。スイッチＳＷ１の一方の接点２２Ｂは開放され、他方の接点２２Ｃはグランド（ＧＮＤ）に接続されている。スイッチＳＷ２も同様に一方の接点２４Ｂは開放され、他方の接点２４Ｃはグランドに接続されている。
【００１７】
スイッチＳＷ１の状態を検知する検出回路部１２は、抵抗Ｒ1 、コンデンサＣ1 、電源部２６（＋５Ｖ）及び抵抗Ｒ2 を含み、コンデンサＣ1 の正極端子は抵抗Ｒ1 を介して可動接片２２Ａの固定端子に接続され、コンデンサＣ1 負極端子はグランドに接続されている。また、コンデンサＣ1 の正極端子は、抵抗Ｒ2 を介して電源部２６に接続されるとともに、トランジスタＴＲ1 のベースに接続されている。
【００１８】
トランジスタＴＲ1 のエミッタ端子は電源部２０に接続され、コレクタ端子はバッファ１８の電源入力端子Ｖccに接続されている。スイッチＳＷ1 の可動接片２２Ａが接点２２Ｃに当接している状態の時、トランジスタＴＲ1 がＯＮしてバッファ１８に電源が供給される。スイッチＳＷ1 の可動接片２２Ａが接点２２Ｂに当接している状態の時、トランジスタＴＲ1 はＯＦＦとなり、バッファ１８への電源供給が遮断される。
【００１９】
バッファ１８には、パワーダウンプロテクション機能付きのＩＣが用いられている。パワーダウンプロテクション機能付きのバッファ１８は、バッファ１８に電源が供給されていない時に信号が入力されても、バッファ１８が故障することなく、バッファ出力も行わないという保護機能付きのバッファＩＣであり、「パーシャルパワーダウン機能」と呼ばれることもある。このようなバッファＩＣは既に市販されており、例えばＴＩ社（Texas Instruments, Inc. ）製の７４ＬＶ５４１Ａなどを使用できる。
【００２０】
バッファ１８には、ＭＰＵ１６から出力される少なくとも１系統の制御信号が入力され、入力信号に応じたトライバ制御信号がバッファ１８より出力される。例えば、８ビットのバッファを使用した場合には８系統の入出力が可能であり、バッファ１８の出力は各種駆動系のドライバ制御信号として対応する駆動系に提供される。各種駆動系はバッファ１８から出力されるドライバ制御信号に従って作動することになる。
【００２１】
ＭＰＵ１６は各種駆動系を制御する制御信号を出力し、その制御信号は上述のようにバッファ１８を介して各駆動系に加えられる。
【００２２】
スイッチＳＷ２の状態を検知する検出回路部１４は、抵抗Ｒ3 、コンデンサＣ2 、電源部２８（＋５Ｖ）及び抵抗Ｒ4 を含み、前記コンデンサＣ2 の正極端子は、抵抗Ｒ3 を介して可動接片２４Ａの固定端子に接続され、コンデンサＣ2 の負極端子はグランドに接続されている。また、コンデンサＣ2 の正極端子は抵抗Ｒ4 を介して電源部２８に接続されるとともに、ＭＰＵ１６の汎用入力ポートに接続されている。スイッチＳＷ２の状態を示す信号は検出回路部１４を介してＭＰＵ１６に入力される。
【００２３】
スイッチＳＷ２の可動接片２４Ａが接点２４Ｂに当接している状態の時、ＭＰＵ１６の汎用入力ポートの入力信号がハイ（High）レベルとなる。この時、ＭＰＵ１６は各駆動系の動作を許容するものと判断して、各駆動系を作動させる制御信号を出力する。ＭＰＵ１６から出力された制御信号はバッファ１８を介して各駆動系に加えられ、駆動系はＭＰＵ１６の指令に従って作動する。
【００２４】
その一方、スイッチＳＷ２の可動接片２４Ａが接点２４Ｃに当接している状態の時、ＭＰＵ１６の汎用入力ポートの入力信号がロウ（Low ) レベルとなる。この時、ＭＰＵ１６は各駆動系の動作を禁止すべく、各駆動系を停止させる制御信号（Ｌｏｗ信号）を出力する。こうして、各駆動系は停止することになる。
【００２５】
図２は図１で説明した安全装置をプリンタに適用した例が示されている。このプリンタ３０は、本体部３２から引き出し可能な給紙トレイ３４を有しており、この給紙トレイ３４に２本のロール状記録用紙３６を収納することができる。給紙トレイ３４を本体部３２の差し込み口３８に装着すると、図示せぬ給紙機構によって用紙が所定の搬送経路に沿って搬送される。そして、図示せぬ記録ヘッドによって用紙に画像等がプリントされ、プリント処理後にカッタ（不図示）によって用紙が切断され、プリント物４０が排紙口４２から排出される。
【００２６】
なお、記録紙及びその収納形態は図２に示したものに限定されない。ロール紙を１本だけ収納できるタイプでもよいし、２本以上複数本のロール紙を収納できる構造でもよい。また、ロール紙に代えて、若しくはロール紙と組み合わせてカット紙を用いてもよい。プリンタの記録方法も特に限定するものではなく、サーモオートクローム（ＴＡ）方式、熱転写（溶融型・昇華型）、レーザ露光熱現像転写（ピクトログラフィー）、インクジェット等、様々な記録方式のプリンタについて本例の安全装置１０を適用することができる。
【００２７】
安全装置１０のスイッチＳＷ１、ＳＷ２に相当するスイッチ手段４４、４６は、例えば、給紙トレイ３４の差し込み口３８の奥の壁４８に配置される。給紙トレイ３４を差し込み口３８に装着した状態と、給紙トレイ３４を差し込み口３８から引き出した状態とでスイッチ手段４４、４６の接点が切り換わるようになっており、給紙トレイ３４の着脱状態をスイッチ手段４４、４６で検出できるようになっている。
【００２８】
図３にはスイッチ手段４４、４６の構造例が示されている。符合４４及び４６のスイッチ手段には同じ構造のものが用いられている。スイッチ手段４４（又は４６）は、可動アーム５０が支点５２を中心に揺動し得る構造を有し、可動アーム５０は図示せぬバネ等の付勢手段によって基台部５４から離れる方向（図３中の左方向）に付勢されている。
【００２９】
給紙トレイ３４が本体部３２の差し込み口３８に装着されることにより給紙トレ３４の後端部によって可動アーム５０が押され、図３の一点鎖線で示したように、可動アーム５０の先端が基台部５４に当接する。可動アーム５０は可動接片２２Ａ（又は２４Ａ）に対応しており、可動アーム５０の先端が基台部５４に当接している状態で可動接片２２Ａは接点２２Ｃに（可動接片２４Ａは接点２４Ｂに）に接触する。
【００３０】
その一方、給紙トレイ３４が差し込み口３８から引き出されることにより、可動アーム５０は前記付勢手段の付勢力によって所定の位置に戻され、図３の実線で示したように、可動アーム５０の先端は基台部５４から離れる。この時、スイッチの接続接点が切り換わり、可動接片２２Ａは接点２２Ｂに（可動接片２４Ａは接点２４Ｃに）接触する。
【００３１】
スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２の配置場所は、図２に示した例に限らない。例えば、スイッチＳＷ１、２がプリンタの扉部に設けられ、扉の開閉によってスイッチの接点が切り換わる態様もある。
【００３２】
図４はスイッチＳＷ１、ＳＷ２の状態遷移を示す図表である。同図では、プリンタの扉の開閉に連動してスイッチの接点が切り換わるものとして説明するが、図２で述べたように、給紙トレイ３４の着脱に連動する場合も同様である。
【００３３】
図４に示したように、プリンタの扉が閉じられている時（給紙トレイ装着時）には、スイッチＳＷ１はグランドに接地され、スイッチＳＷ２は開放状態にある。用紙の補充・交換やメンテナンス作業など、何らかの理由で扉が開かれた時には、スイッチＳＷ１が開放され、スイッチＳＷ２がグランド接地となる。これによって、安全装置が作動して駆動系が強制的に停止されることになる。
【００３４】
プリンタの場合、「駆動系」としては、給紙機構の動力源となるモータ、印画部のサーマルヘッド、定着ランプなどの態様がある。プリンタの扉を開けた時や、給紙トレイ３４を本体部３２から引き抜いた時などに、給紙機構の歯車などが露出して、そこに人の手が触れる可能性がある構造を有している場合であっても、本実施の形態に係る安全装置によって駆動用のモータ等を確実に停止させることができ、作業者の安全を確保できる。
【００３５】
次に、上記の如く構成された安全装置１０の動作を説明する。
【００３６】
図５はスイッチＳＷ１の制御の流れを示す図である。スイッチＳＷ１が開放の時は、図５の左側のルートに沿って動作し、スイッチＳＷ１が開放の時は、図５の右側のルートに沿って動作する。
【００３７】
プリンタの扉が開かれている時、つまり、スイッチＳＷ１が開放の時は、トランジスタＴＲ１がＯＦＦするため、バッファ電源がＯＦＦとなる。これにより、ＭＰＵ１６からのドライバ制御信号がゲートされる。すなわち、バッファ１８のの出力は全てＬｏｗ信号となり、このバッファ１８につながる全ての駆動系の制御が一斉に停止される。
【００３８】
プリンタの扉が閉じられているとき、つまり、スイッチＳＷ１がグランド接地の時は、トランジスタＴＲ１がＯＮするため、バッファ電源がＯＮとなる。これにより、ＭＰＵ１６からのドライバ制御信号はバッファ１８を経由して各駆動系へ伝達される。これにより、駆動系の動作が可能となる。
【００３９】
図６はスイッチＳＷ２の制御の流れを示す図である。スイッチＳＷ２がグランド接地の時は、図６の左側のルートに沿って動作し、スイッチＳＷ２が開放の時は、図６の右側のルートに沿って動作する。
【００４０】
プリンタの扉が開かれている時、つまり、スイッチＳＷ２がグランド接地の時は、ＭＰＵ１６のポート入力がＬｏｗとなる。ＭＰＵ１６はこのＬｏｗ信号の入力によって扉の開状態を検出し、駆動系ドライバを強制停止するものと判断する。そして、ＭＰＵ１６から１又は複数の駆動系に対するドライバ制御信号として全てＬｏｗが出力される。これにより、駆動系の制御が停止される。
【００４１】
プリンタの扉が閉じられているとき、つまり、スイッチＳＷ２が開放の時は、ＭＰＵ１６のポート入力がハイ（High) となる。ＭＰＵ１６はこのHigh信号の入力によって扉の閉状態を検出し、ＭＰＵ１６は駆動系を正常に動作させるものと判断する。そして、ＭＰＵ１６から各駆動系を動作させるドライバ制御信号が出力される。この制御信号はバッファ１８を介して各駆動系に供給される。これにより、駆動系が動作可能となる。
【００４２】
本実施の形態によれば、スイッチＳＷ１の状態検出に基づいてバッファ１８の電源を遮断し、いわばハード的に駆動系を停止させる手段と、スイッチＳＷ２の状態検出に基づいてＭＰＵ１６の制御プログラムによって、いわばソフト的に駆動系を停止させる制御を行う手段と、の２つの手段によって、駆動系を停止させるようにしたので、仮に一方の手段が故障しても、他方の手段によって駆動系を停止させることができ、安全を確保できる。
【００４３】
また、本実施の形態に係る安全装置１０は、バッファＩＣ１個とトランジスタ一個という簡単な構成で実現できるので、回路の信頼性が高く、低コストで実現可能である。更に、スイッチＳＷ１、２の信号を利用する安全装置１０の回路内に、電気的接続関係を機械的に開閉するようなスイッチが無いので、回路を構成する素子が破壊されにくいという利点がある。
【００４４】
上述した実施の形態では、ＭＰＵ１６のポート入力がＬｏｗの時に、ＭＰＵ１６からドライバ制御信号として全てＬｏｗ信号を出力することにしたが、入／出力の関係はＭＰＵ１６のプログラム（ソフトウエア）によって変更が可能である。ＭＰＵ１６のプログラムに合わせて、スイッチＳＷ２の信号をポートに伝える検出回路部１４は適宜変更される。
【００４５】
上記実施の形態では、プリンタの扉の開閉や、給紙トレイの着脱など、検知対象の状態に応じて接点が切り換わるスイッチＳＷ１、ＳＷ２を用いたが、このような構造のスイッチに代えて、フォトカップラなどのように検知対象の状態に応じて出力信号が変化するセンサを用いることも可能である。
【００４６】
上記説明では、本発明をプリンタに適用した例を述べたが、本発明の適用範囲はこれに限らず、シュレッダー、ファクシミリ送受信装置などの各種の電子機器をはじめ、工作機械、産業用ロボット、その他のＦＡ機械やそのシステムなどの安全装置として広く適用可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る安全装置によれば、２つの検知手段によって検知対象の状態を独立に検知し、一方の検知手段による危険状態の検知に基づいて制御手段がソフト的に駆動系を停止させると同時に、他方の検知手段による危険状態の検知に基づいてバッファ電源をＯＦＦし、駆動系への制御信号の出力をハード的にＯＦＦするようにしたので、駆動系を確実に停止させることができる。本発明の安全装置は、簡単な回路構成で実現できるので、信頼性の向上とコストダウンを達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す安全装置の回路図
【図２】図１で説明した安全装置が適用されたプリンタの斜視図
【図３】スイッチＳＷ１、ＳＷ２として用いられるスイッチ手段の構造例を示す図
【図４】スイッチＳＷ１、ＳＷ２の状態遷移を示す図表
【図５】スイッチＳＷ１に関連する制御の流れを示す動作説明図
【図６】スイッチＳＷ２に関連する制御の流れを示す動作説明図
【符号の説明】
１０…安全装置、１６…ＭＰＵ（制御手段）、１８…バッファ、２０…電源部、３０…プリンタ、３４…給紙トレイ（検知対象）、４４、４６…スイッチ手段（検知手段）、ＳＷ１…スイッチ（検知手段）、ＳＷ２…スイッチ（検知手段）、ＴＲ１…トランジスタ（バッファ電源ＯＮ／ＯＦＦ切換手段）

Claims

検知対象の状態を検知する２つの独立した検知手段と、
駆動系を制御する制御信号を出力する制御手段であって、前記２つの検知手段のうち一方の検知手段の動作に基づいて前記駆動系の動作及び停止を制御し得る制御手段と、
前記制御手段から出力される制御信号を受入し、その受入した信号に応じて前記駆動系を動作させる信号を前記駆動系へ与えるパワーダウンプロテクション機能付きのバッファと、
前記バッファに電源を供給する電源部と、
前記２つの検知手段のうち他方の検知手段の動作に基づいて前記バッファへの電源の供給及び遮断を切り換えるバッファ電源ＯＮ／ＯＦＦ切換手段と、
を備えたことを特徴とする安全装置。
前記検知手段として、検知対象の状態に応じて接点が切り換わるスイッチが用いられていることを特徴とする請求項１の安全装置。
前記バッファ電源ＯＮ／ＯＦＦ切換手段として、前記バッファへの電源供給経路中にトランジスタが用いられ、前記他方の検知手段の動作に応じて前記トランジスタのＯＮ／ＯＦＦが切り換わるように構成されていることを特徴とする請求項１の安全装置。
前記バッファは複数の入／出力部を有しており、前記検知手段によって所定の状態を検知した場合には、複数の駆動系を一斉に停止させることができることを特徴とする請求項１の安全装置。
請求項１の安全装置は、プリンタに適用されるものであることを特徴とする安全装置。