JP4607629B2 - 搬送装置および画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、モータで搬送機構を駆動し、当該搬送機構に設けられたエンコーダセンサで送り量を制御する搬送装置、および、当該搬送装置を備えた画像形成装置に関する。
従来、モータで搬送機構を駆動し、当該搬送機構に設けられたエンコーダセンサで送り量を制御する搬送装置おいては、メインCPU以外に設けられているサブCPU側にモータによる搬送制御を全て任せていた。そのために以下の課題が生じた。ここで、サブCPUは、マイクロプロセッサ、または、DSP(Digital Signal Processor)である。
すなわち、サブCPU側はコストを抑えるため、ROM・RAMの容量を少なくしたいが、複雑なモータ制御、数種類もの制御があると、どうしてもROM・RAMの容量を増やさなければならず、コストの増大を招いた。
また、サブCPU側の開発環境が整っていなく、Cコンパイラが無くアセンブラ環境しかない場合、サブCPU側に複雑なモータ制御、数種類もの制御を全てやらせると、開発時間の増大を招いた。また、仕様確定動作部分と仕様可変動作部分のうち、仕様可変動作部分を開発環境の悪いサブCPU側で行うと、開発時間の増大を招いた。
また、サブCPU側に対して、スタートをかけて、動作終了を待つだけなので、メインCPU側では、搬送制御の動きを途中チェックすることが不可能だった。
また、搬送制御等に異常があり、モータを緊急で止めたいときがあっても、サブCPU経由でしか、モータの動作を止めることができなかった。
ここで、特許文献1では、スレーブCPUのROM・RAM容量を減らすために、逐次テーブル群の中から1つを選択してホストROMからスレーブRAMに転送する技術が紹介されているが、トリガコマンドを基にモータを回転させてしまったら、ホストCPUでは、モータ制御の動きを途中チェックすることは不可能である。
特許第3096114号
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、上述した不具合を解消することができる搬送装置および画像形成装置を提供すること目的とする。
本発明は、モータで搬送機構を駆動する搬送装置であってメインCPUと、前記モータを駆動する第1のモータ駆動手段とを備えた第1の制御手段と、前記メインCPUの制御下におかれ、モータの搬送動作制御を司るサブCPU(またはDSP)と、前記モータを駆動する第2のモータ駆動手段とを備えた第2の制御手段と、前記第1の制御手段による制御に従い、前記第1のモータ駆動手段から出力される第1のモータ駆動信号と、前記第2のモータ駆動手段から出力される第2のモータ駆動信号とのうち一方を、前記モータを駆動するための信号として選択する選択手段とを備え、前記メインCPUが、前記選択手段に前記第2のモータ駆動信号を選択させ、前記モータが前記第2のモータ駆動手段により制御されている状態で、該第2のモータ駆動手段による前記モータの駆動状況を監視し、該駆動状況に異常を検出した場合に、前記選択手段に前記第1のモータ駆動信号を選択させると共に、前記第1のモータ駆動手段に、前記第1のモータ駆動信号として、前記モータの駆動を停止させるための信号を出力させるようにしたものである。
また、前記第1の制御手段と第2の制御手段は、前記メインCPUと前記サブCPUの間で種々のデータをやりとりするためのデータI/F手段を介して接続するとよい
また、前記メインCPUは、前記サブCPUに対して、モータを駆動するための駆動条件、および制御パラメータを通知するようにするとよい
また、前記サブCPUは、前記メインCPUに対して、ステータス情報、およびデバッグ情報を通知するようにするとよい。
また、装置内温度を測定する温度センサと、前記温度センサの測定値に応じて送り量の補正演算を行う演算手段をさらに備えるとよい。
また、前記サブCPUは、タイマーを備え、一定周期で前記メインCPUに正常動作中であることを通知するようにするとよい。
また、前記メインCPUから前記サブCPUに対して割込を発生する割込発生手段をさらに備えるとよい。
また、前記サブCPUから前記メインCPUに対して割込を発生する第2の割込発生手段をさらに備えるとよい。
また、請求項1または請求項2または請求項3または請求項4または請求項5または請求項6または請求項7または請求項8記載の搬送装置を備えた画像形成装置である。
したがって、本発明によれば、メインCPU側では制御速度が間に合わない(サンプリング周期が短い)高速で、基本的な制御はサブCPUで、その他の制御はメインCPUでと作業分担することにより、サブCPU側のROM・RAMの容量を小さくし、コストを削減することができるという効果を得る。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例にかかる搬送装置の概略構成を示している。なお、この搬送装置は、画像形成装置に組み込まれ、記録用紙を搬送するものである。
同図において、搬送ベルト1は、駆動ローラ2の伝導機構3と従動ローラ4の伝導機構5との間に巻回されて駆動される。また、搬送ベルト1の裏面には、白・黒交互のパターン(図示略)からなるリニアスケール6が印刷されている。また、リニアエンコーダセンサ7は、リニアスケール6の白黒パターンを検出して、位置検出信号等を出力するセンサであり、一般的には、基本となる検出信号(A相信号)と、その信号と90度位相のずれた信号(B相信号)の2つの信号を出力する。A相信号とB相信号の前後関係から回転方向をも検出することができる。
モータ8は、この搬送装置の駆動力を発生するものであり、例えば、DCモータ等から構成される。また、モータ8のモータ軸8aに設けられた伝達機構9と、搬送ローラ2の伝達機構3との間には、タイミングベルト10が巻回されており、このタイミングベルト10を介して、モータ8の駆動力が搬送ローラ2へ伝達される。
また、搬送ローラ2には、搬送ローラ2の回転に伴って回転する円盤状のコードホイール11が付設されており、このコードホイール11の外周部には、光が透過しない所と、透過する所とが交互に設けられたロータリスケール12が形成されている。
また、ロータリエンコーダセンサ13は、ロータリスケール12の光が透過しない所と透過する所の境をカウントするセンサであり、一般的には、基本となる検出信号(A相信号)と、その信号と90度位相のずれた信号(B相信号)の2つの信号を出力する。A相信号とB相信号の前後関係から回転方向をも検出することができる。
なお、ロータリスケール12が白黒の交互パターンから構成される場合には、ロータリエンコーダセンサ13は、この交互パターンを検出する機構を備えるようにすればよい。
図2は、本発明の一実施例にかかる搬送装置の制御系の一例を示している。この制御系は、搬送装置の全体の動作制御およびモータ8の補助的な制御を行うためのメイン制御部CT1と、モータ8の制御を行うサブ制御部CT2から構成される。
メイン制御部CT1において、メインCPU(中央制御装置)21は、装置全体の制御、および、モータ制御のアシスト制御を行うためのものであり、ROM(リード・オンリ・メモリ)22は、メインCPU21が行う制御プログラムや他のデータ等種々のデータを記憶するためのものであり、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)23は、メインCPU21のワーク領域等を構成するためのものである。
また、操作表示部24は、この搬送装置を操作したり、種々の情報を表示するためのものであり、温度検出部25は、装置内温度を測定検出するためのものであり、例えば、サーミスタとA/Dコンバータ等で構成される。
センサカウンタ部26は、リニアエンコードセンサ7およびロータリエンコーダセンサ13から出力される信号を入力して、それぞれの移動量等をカウントするためのものであり、モータ駆動部27は、モータ8を駆動するイネーブル信号、出力制御のPWM信号、回転方向信号等の制御信号を生成するためのものである。このモータ制御部27の出力信号は、セレクタ部41の一方の入力端に加えられている。
割込送受信部28は、サブ制御部CT2に対して割込を発生するとともに、サブ制御部CT2からの割込信号を受信するためのものである。
汎用入出力部29は、セレクタ部41へ選択信号を出力するための汎用I/Oポートである。例えば、この選択信号が「0」ならセレクタ部41はメイン制御部CT1から出力される信号を選択し、選択信号が「1」ならセレクタ部41はサブ制御部CT2から出力される信号を選択して、次段のモータドライバ42へ出力し、それにより、モータ8が駆動される。
また、メインCPU21、ROM22、RAM23、操作表示部24、温度検出部25、センサカウンタ部26、モータ駆動部27、割込送受信部28、および、汎用入出力部29は、メインバス30へ接続され、これらの各要素間の情報のやりとりは、このメインバス30を介して行われる。
サブ制御部CT2において、サブCPU(中央制御装置)31は、モータ制御を行うためのものであり、ROM(リード・オンリ・メモリ)32は、サブCPU31が行う制御プログラムや他のデータ等種々のデータを記憶するためのものであり、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)33は、サブCPU31のワーク領域等を構成するためのものである。
センサカウンタ部34は、リニアエンコードセンサ7およびロータリエンコーダセンサ13から出力される信号を入力して、それぞれの移動量等をカウントするためのものであり、モータ駆動部35は、モータ8を駆動するイネーブル信号、出力制御のPWM信号、回転方向信号等の制御信号を生成するためのものである。このモータ制御部35の出力信号は、セレクタ部41の他方の入力端に加えられている。
割込送受信部36は、メイン制御部CT1に対して割込を発生するとともに、メイン制御部CT1からの割込信号を受信するためのものである。
また、サブCPU31、ROM32、RAM33、センサカウンタ部34、モータ駆動部35、および、割込送受信部36は、メインバス37へ接続され、これらの各要素間の情報のやりとりは、このメインバス37を介して行われる。
また、データI/F部40は、メイン制御部CT1とサブ制御部CT2との間でデータやコマンドをやり取りするためのものであり、例えば、ハンドシェイクRAMやハンドシェイクレジスタで構成される。メインCPU21からサブCPU31に伝達するデータは、移動開始信号、モータ駆動条件、制御パラメータ等である。また、サブCPU31からメインCPU21に伝達するデータは、移動終了信号、ステータス情報、デバッグ情報等である。
以上の構成で、この制御装置の動作について、図3および図4を参照して、説明する。ここで、図3は、メインCPU21の動作について、また、図4は、サブCPU31の動作について示している。
メインCPU21は、リセットが解除される(処理101)と、装置全体のイニシャライズを始める(RAMのチェック、レジスタの初期設定等;処理102)。
一連のイニシャライズが終了すると、メインCPU21は、リニアスケール6とロータリスケール12のスケール比率を求める動作を開始する。
まず、メインCPU21はセレクタ部41に対して、メインCPU21でモータを駆動できるように汎用入出力部29の制御信号を決定し、出力する(処理103)。
メインCPU21にてモータ駆動を開始し(処理104)、リニアエンコーダセンサ7およびロータリエンコーダセンサ13の値をリードして、演算してモータを等速制御状態にする(処理105)。
次に、等速状態後にセンサカウンタ部26のロータリエンコーダセンサ13の出力信号をカウントするカウンタ(以下、「ロータリエンコーダカウンタ」という)、および、リニアエンコーダセンサ7の出力信号をカウントするカウンタ(以下、「リニアエンコーダカウンタ」という)等をリセットする。そして、ベルトを約1周駆動した時点の、ロータリエンコーダカウンタ、および、リニアエンコーダカウンタの値を取得する(処理106)。
このようにして、カウンタ値の取得後はメインCPU21によりモータ8の駆動を停止する(処理107)。
そして、処理106で取得したロータリエンコーダカウンタの値、および、リニアエンコーダカウンタの値等から、リニアスケール6とロータリスケール12のスケール比率を求める(処理108)。
ここからは、通常の紙送り動作になる。通常の紙送り動作は紙を一定値送るだけの単純な動作なので、サブCPU31にてモータ駆動を実施する。
1JOB(1枚の紙送り等)スタートが開始されたならば(判断109の結果がYES)、メインCPU21は、温度検出部25にて温度情報を取得する(処理110)。そして、温度情報より所定の温度補正をかけ送り量に対するエンコーダセンサパルス数を補正する(処理110)。すなわち、何パルス送るかを補正する。
次いで、メインCPU21は、セレクタ部41に対して、サブCPU31でモータを駆動できるように汎用入出力部29の制御信号を決定し、出力する(処理112)。
次に、メインCPU21はデータI/F部40に、スタート指示、送り量、駆動条件、制御パラメータ等をライトして、サブCPU31に対して割込を発生する(処理113)。以降は、サブCPUからの割込受信待ちになる(処理114)。
そして、メインCPU21は割込送受信部28にてサブCPU31からの割込を受信したら(判断115の結果がYES)、データI/F部40をリードする(処理116)。
ここで、通知された内容が、移動終了フラグではなく(判断118の結果がNO)、タイマ割込毎のステータス情報・デバッグ情報の場合は、その情報をRAM22に取り込む(処理117)。例えば、正常動作フラグの場合は、例えば、割込毎にフラグが反転しているかどうかの判定を行う。反転していれば正常に動作中とみなし、反転していなければサブCPUに異常があったと判定する。また、エラー情報のフラグが立っていればメインCPU側はエラー処理をおこなう。
一方、移動終了フラグが立っていたら(判断118の結果がYES)、サブCPU31はエラー無く紙送りを終了したと見なす。そして、その移動で1JOB終了していなければ(判断119の結果がNO)、処理113へ戻り、メインCPU21は、再度、データI/F部40に、スタート指示、送り量、駆動条件、制御パラメータ等をライトして、サブCPU31に対して割込を発生する。
また、1JOB終了ならば(判断119の結果がYES)、判断109へ戻り、次の1JOBスタート待ちになる。
一方、サブCPU32は、リセット後、割込受信待ち状態になり(判断201のNOループ)、メインCPU21からの割込信号を待つ。割込信号を受信したら(判断201の結果がYES)、データI/F部40をリードする(処理202)。スタート指示のフラグが立っていたならば(判断203の結果がYES)、送り量、駆動条件、制御パラメータを考慮して、モータ駆動を開始する。ここで、サブCPUは内部にタイマを持ち、タイマ割込毎にサブCPU31の内部のステータス情報・デバッグ情報・エラー情報・正常動作フラグをデータI/F部40にライトし(処理204)、メインCPU21に対して割込を発生させる。
サブCPUは移動を終了したら(判断205の結果がYES)、データI/F部40に移動終了のフラグをセットして、メインCPUに対して割込を発生し、次の割込受信待ちになる(処理206)。
図5は、メインCPU21の動作の他の例を示している。
メインCPU21は、リセットが解除される(処理301)と、装置全体のイニシャライズを始める(RAMのチェック、レジスタの初期設定等;処理3102)。
一連のイニシャライズが終了すると、メインCPU21は、リニアスケール6とロータリスケール12のスケール比率を求める動作を開始する。
まず、メインCPU21はセレクタ部41に対して、メインCPU21でモータを駆動できるように汎用入出力部29の制御信号を決定し、出力する(処理303)。
メインCPU21にてモータ駆動を開始し(処理304)、リニアエンコーダセンサ7およびロータリエンコーダセンサ13の値をリードして、演算してモータを等速制御状態にする(処理305)。
次に、等速状態後にセンサカウンタ部26のロータリエンコーダセンサ13の出力信号をカウントするカウンタ(以下、「ロータリエンコーダカウンタ」という)、および、リニアエンコーダセンサ7の出力信号をカウントするカウンタ(以下、「リニアエンコーダカウンタ」という)等をリセットする。そして、ベルトを約1周駆動した時点の、ロータリエンコーダカウンタ、および、リニアエンコーダカウンタの値を取得する(処理306)。
このようにして、カウンタ値の取得後はメインCPU21によりモータ8の駆動を停止する(処理307)。
そして、処理306で取得したロータリエンコーダカウンタの値、および、リニアエンコーダカウンタの値等から、リニアスケール6とロータリスケール12のスケール比率を求める(処理308)。
ここからは、通常の紙送り動作になる。通常の紙送り動作は紙を一定値送るだけの単純な動作なので、サブCPU31にてモータ駆動を実施する。
1JOB(1枚の紙送り等)スタートが開始されたならば(判断311の結果がYES)、メインCPU21は、温度検出部25にて温度情報を取得する(処理312)。そして、温度情報より所定の温度補正をかけ送り量に対するエンコーダセンサパルス数を補正する(処理313)。すなわち、何パルス送るかを補正する。
次いで、メインCPU21は、セレクタ部41に対して、サブCPU31でモータを駆動できるように汎用入出力部29の制御信号を決定し、出力する(処理314)。
次に、メインCPU21はデータI/F部40に、スタート指示、送り量、駆動条件、制御パラメータ等をライトして、サブCPU31に対して割込を発生する(処理315)。以降は、サブCPUからの割込受信待ちになる(処理316)。
また、この割込待ちの間に、装置内の何らかのトラブルにより、モータ緊急停止を実施しなければならないとき、モータ制御信号に停止をセットする。
すなわち、メインCPU21はセレクタ部40に対して、メインCPU21でモータを駆動できるように汎用入出力部29の制御信号を決定し、出力する(処理323)。
そして、モータ停止信号が出力する(処理324)。これにより、モータ8は停止する。
最後に、メインCPU21は、所定のエラー処理(処理325)を実行して、動作を終了する。
このようにして、本実施例では、モータによる搬送制御を司るのは基本的にはサブCPU側だが、メインCPU側でも同じモータを駆動でき、エンコーダセンサ信号をモニター可能にすることにより、数種類もの制御のうち、メインCPU側では制御速度が間に合わない(サンプリング周期が短い)高速で、基本的な制御はサブCPUで、その他の制御はメインCPUでと作業分担することにより、サブCPU側のROM・RAMの容量を小さくし、コストを削減することが可能となる。
また、サブCPU側では高速で基本的なモータ制御を行い、その他の制御はメインCPUでと作業分担することにより、ソフト開発環境のよくないサブCPU側の開発時間の増大を防ぐことが可能となる。また、仕様確定動作部分と仕様可変動作部分のうち、仕様可変動作部分はメインCPU側でモータ制御を担当し、仕様確定動作部分だけサブCPU側で担当するようにすることにより、サブCPU側の開発時間の増大を防ぐことが可能となる。
また、サブCPUがモータ搬送制御中でも、メインCPU側で搬送制御の動きを途中チェックするようにする事が可能となる(メインCPUは自分のエンコーダセンサ信号カウント回路を見に行くことにより)。
また、搬送制御等に異常があり、モータを緊急で止めたいときにサブCPU経由ではなく、直接メインCPU側がモータを停止させることが可能になる。
また、メイン制御部からのモータ駆動信号と、サブ制御部からのモータ駆動信号とを切換えするセレクタの制御信号をメインCPUが制御するようにしているので、モータ駆動制御をメインCPU側で行うのか、サブCPU側で行うのかをメインCPUが決定、制御できるようになる。
また、ハンドシェイクレジスタやハンドシェイクRAM等のデータI/F部を備え、メインCPUとサブCPU間でコマンドやデータのやり取りをする手段を備えているので、メインCPUからサブCPU側に、サブCPU側からメインCPU側にと、スタートの指示を送ったり、移動終了を知らせることが可能になる。
また、メインCPUからサブCPUに指示するデータは、モータを駆動するための駆動条件、および制御パラメータであるので、サブCPU側は、一駆動毎に、メインCPU側から指示された駆動条件、および制御パラメータにてモータ搬送制御をすることが可能になる。
また、サブCPUからメインCPUに伝達するデータは、ステータス情報、およびデバッグ情報であるので、メインCPU側はサブCPUのタイマ割込毎のステータス情報、位置・速度などのデバッグ情報を知ることが可能になる。
また、装置内温度を測定する温度センサを備え、送り量の補正演算を行う手段を備えているので、メインCPUは温度補正後の送り量をサブCPU側に指定する事が可能になる。
また、サブCPUは、タイマーを備え、一定周期でメインCPUに正常動作中であることを知らせる手段を備えているので、メインCPUはサブCPUが正常に動作しているのかを知ることが可能になる。
また、メインCPUからサブCPUに対して割込を掛ける手段を備えているので、サブCPU側は移動命令等がデータI/F(ハンドシェイクRAM・ハンドシェイクレジスタ)に書かれたことを知る事が可能になる。
また、サブCPUからメインCPUに対して割込を掛ける手段を備えているので、メインCPU側は、移動終了、ステータス情報等がデータI/Fに書かれたことを知ることが可能になる。
本発明の一実施例にかかる搬送装置の概略構成を示した概略構成図。 本発明の一実施例にかかる搬送装置の制御系の一例を示したブロック図。 メインCPU21の動作の一例を示したフローチャート。 サブCPU31の動作の一例を示したフローチャート。 メインCPU21の動作の一例を示したフローチャート(図6に続く)。 メインCPU21の動作の一例を示したフローチャート(図5の続き)。
符号の説明
21 メインCPU
29 汎用入出力部
31 サブCPU
40 データI/F部
41 セレクタ部

Claims (9)

  1. モータで搬送機構を駆動する搬送装置であって
    メインCPUと、前記モータを駆動する第1のモータ駆動手段とを備えた第1の制御手段と、
    前記メインCPUの制御下におかれ、モータの搬送動作制御を司るサブCPU(またはDSP)と、前記モータを駆動する第2のモータ駆動手段とを備えた第2の制御手段と、
    前記第1の制御手段による制御に従い、前記第1のモータ駆動手段から出力される第1のモータ駆動信号と、前記第2のモータ駆動手段から出力される第2のモータ駆動信号とのうち一方を、前記モータを駆動するための信号として選択する選択手段とを備え、
    前記メインCPUが、前記選択手段に前記第2のモータ駆動信号を選択させ、前記モータが前記第2のモータ駆動手段により制御されている状態で、該第2のモータ駆動手段による前記モータの駆動状況を監視し、該駆動状況に異常を検出した場合に、前記選択手段に前記第1のモータ駆動信号を選択させると共に、前記第1のモータ駆動手段に、前記第1のモータ駆動信号として、前記モータの駆動を停止させるための信号を出力させることを特徴とする搬送装置。
  2. 前記第1の制御手段と第2の制御手段は、前記メインCPUと前記サブCPUの間で種々のデータをやりとりするためのデータI/F手段を介して接続されることを特徴とする請求項1記載の搬送装置。
  3. 前記メインCPUは、前記サブCPUに対して、モータを駆動するための駆動条件、および制御パラメータを通知することを特徴とする請求項1または請求項2記載の搬送装置。
  4. 前記サブCPUは、前記メインCPUに対して、ステータス情報、およびデバッグ情報を通知することを特徴とする請求項1または請求項2または請求項3記載の搬送装置。
  5. 装置内温度を測定する温度センサと、
    前記温度センサの測定値に応じて送り量の補正演算を行う演算手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1または請求項2または請求項3または請求項4記載の搬送装置。
  6. 前記サブCPUは、タイマーを備え、一定周期で前記メインCPUに正常動作中であることを通知することを特徴とする請求項1または請求項2または請求項3または請求項4または請求項5記載の搬送装置。
  7. 前記メインCPUから前記サブCPUに対して割込を発生する割込発生手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1または請求項2または請求項3または請求項4または請求項5または請求項6記載の搬送装置。
  8. 前記サブCPUから前記メインCPUに対して割込を発生する第2の割込発生手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1または請求項2または請求項3または請求項4または請求項5または請求項6または請求項7記載の搬送装置。
  9. 請求項1または請求項2または請求項3または請求項4または請求項5または請求項6または請求項7または請求項8記載の搬送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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