JP4827645B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、電気ハード、ソフト、メカが一体化してモジュール化され、そのモジュール単独でモジュール評価可能なモジュールよりなる複写機、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来、複写機等の設計においては、複写機全体でいえば、リーダー、プリンタ、ＡＤＦ等のアクセサリー毎のモジュール分割設計はされていた。しかし、プリンタ内では、電気ハード、ソフト、メカを独立して設計しており、メカ、電気ハード、ソフトの切り口が同じようになるモジュール設計はほとんどされてなかった。

実際には、このような機能モジュール内でもメカニカルなモジュール分割設計の提案はされているが、電気ハード、ソフトの面では、モジュール分割されていなかった（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、例えばプリンタ部を考えると、電気ハードは、１ＣＰＵで定着、給紙、搬送、画像形成等の全ての機能を制御するようなハード構成を作り、そのＣＰＵを、前記機能単位で制御を切り替えるようなソフトで、プリンタ動作を実現していた。
特開２００２−１７１３７２号公報

このように、電気ハードが１ＣＰＵでプリンタの全てを制御するような設計をしていると、つぎのような問題点が発生する。

１：モータ等の制御回路の多い高速複写機等では、安いローエンドのようにＣＰＵ１個だけでは、高速に制御できなくなる問題点が生じてきている。

２：故障等が生じても、故障場所の推定、確定が困難となり、故障部のみの修理は困難になってきている。

３：修理に関しても、修理費が高くなり、かつ、修理時間が増大するおそれがある。

４：環境を考慮して定着器だけ交換するようなことが事実上不可能である。

５：機内配線も、集中制御であると、束線が這いまわり、ノイズ等の対策が困難になったり、余計なコストアップとなったりする。

６：スペックの小変更をしたい場合でも、簡単にモジュールを交換することで対応できず、ソフト変更、電気ハード変更での大きな負荷が生じ、製品の多品種展開も困難となる問題が生じている。

本発明は、以上の点に着目して成されたもので、スペック変更によるモジュール変更を容易にするとともに、モジュール交換における工数が削減できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、以下の構成を備える。

（１）複数のモジュールを備え、前記モジュールは、少なくとも前記モジュールを制御する電気回路と、プログラムにより制御を可変可能で前記電気回路を制御する制御回路と、を有し、前記モジュール単体で制御パラメータに基づき動作を実行可能である画像形成装置であって、前記複数のモジュールのうち少なくとも１つは上位マネージャであり、前記上位マネージャは、動作モード信号（動作モードを規定する信号）により前記制御パラメータを、前記上位マネージャを除くその他のモジュールに送信し、前記その他のモジュールは、前記その他のモジュールの相互間の通信を、タイミング信号（モジュール間の動作タイミングを規定する信号）により行い、前記その他のモジュールは、印刷媒体を検知するセンサを少なくとも１つ有し、前記センサが前記印刷媒体を検知したタイミングを基準に、前記印刷媒体が搬送される隣接するモジュールに起動信号あるいは動作スタート信号を送信することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、メカ、電気ハード、ソフトのそれぞれの切り口を合わせ、インタフェースを統一し、モジュール単独で、複写機のそのモジュール動作を実現できるように構成したので、以下に挙げる効果がある。

１：スペック変更によるモジュール変更が容易となる効果がある。

２：特にモジュール変更に伴うソフト変更を、個別モジュールで実施する必要がないので、モジュール交換における工数が削減できる。

３：故障診断が、モジュール毎に可能となるので、故障箇所の特定が容易となり、かつ、修理も、モジュールの交換で簡単かつ、安価に実現できる効果がある。

４：制御が分散されたＣＰＵ等で扱われるので、高速複写機でも、高価なＣＰＵを用いず、低速ＣＰＵを用いた共通のモジュールを用いても、パーフォーマンスを確保可能で、簡単に設計できる効果がある。

５：動作モード信号をやり取りする経路と、タイミング信号をやり取りする経路を分離した。これにより、高速動作の必要のない、動作モード信号をやり取りする経路には、安価なＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の汎用なインタフェースを用いて、標準化できる効果が生じる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

モジュールとして、定着器を例にとって説明する。定着器には、通常のハロゲンヒータを用いた熱定着器、電磁誘導加熱方式定着器、オンデマンド（サーフ）定着器等、その定着スピード、ＦＣＯＴ（１枚目の印刷までの待ち時間）、定着温度等仕様の異なる定着器が存在する。それらを、複写機で置き換えられるようなモジュール構造を提案する。

従来は、複写機全体で設計されていたため、あらかじめ決められたスペックで動作することが前提であり、定着温度範囲、定着スピード範囲、ＦＣＯＴ時間、対応可能紙種等の情報は、従来の定着制御部において、個別の制御回路では持っていなかった。しかし、定着器を交換可能とする場合、まず、上位マネージャが全体の動作条件を把握して最適条件を決めるため、各モジュールからそれぞれのモジュールの動作条件情報を得るために、それぞれのモジュールに動作条件情報を要求して、抽出する必要が生じる。

モジュールとしての定着器（以下、定着モジュールとする）は、前記要求を受けると、定着器種類、温調温度範囲、定着可能な紙種情報、定着スピード情報等のデータを、上位モジュールに送信するように動作する。

そして、当然ながら、電源オン後、そのモジュール専用のコントローラが、当該モジュールをイニシャライズ後、前記データを送信し、上位マネージャが決定した画像形成装置の最適動作条件情報を、上位モジュールから受信する。そして、その条件に合わせて定着器の公知の立上げ制御を行う。そして、定着制御の準備がＯＫとなると、そのステータス情報を上位マネージャに送信し、待ち状態となる。

次に、上位マネージャは、コピースタートキー押下情報を、キー制御モジュールから受け取る。そして、キーが押下されたときのコピー条件（コピー枚数、カラーｏｒ白黒、縮小、拡大、特殊紙、両面、紙種別等）及びスタートキー押下の共通情報を、制御パラメータとして全モジュールに送信する。

各モジュールは、制御パラメータとして送信された情報を元に、紙等の印刷媒体（以下、紙とする）が搬送されてきた時点で、それぞれのモジュールの制御を完璧に実行できるように次の動作をする。すなわち、その情報を元に、各モジュールを動作スタート状態に設定できたという、実際のコピーが実行可能なステータスを上位マネージャに送信する。

定着モジュールを例にとると、必要なコピー条件に見合った、例えば、厚紙の場合であれば、通常の紙の場合に対して搬送速度を半減させ、また定着温度は上昇させるように設定する。

モータの回転速度、定着温度が目標値になった時点で、定着モジュールは、上位マネージャに、準備完了ステータス情報を送信する。このように異なる定着制御を用いる場合にも、必要なインタフェース情報を合わせておくことで、簡単にモジュールを交換して、複写機の構成を変えることができるようになる。

その条件とは、前述のように、定着器固有なものとしては、定着器種類、温調温度範囲、定着可能な紙種情報、定着スピード情報である。また、複写機、プリンタ全体で共通な情報としては、コピー条件（コピー枚数、カラーｏｒ白黒、縮小、拡大、特殊紙、両面、紙種別等）がそれにあたる。

次に、実際の構成図を元に、前記モジュールを用いた複写機を例に動作を説明する。図１は、実施例１の複数モジュールに分割された複写機を示すブロック構成図である。

１１はプリンタブロック（以下、プリンタとする）である。プリンタ１１は、上位マネージャ１、給紙モジュール２、画像形成モジュール３、搬送モジュール４、定着モジュール５、排紙両面コピー切り替えモジュール（以下、排紙モジュールとする）１０のモジュールよりなる。各モジュールは、電気ハードと、それを動かすソフトが一体化され、通信ライン６、例えば、ＣＡＮのような汎用通信ラインで、上位マネージャ１と接続されている。

また、プリンタ１１、画像コントロールモジュール１２、リーダーモジュール１４、キー制御モジュール１３で複写機全体のシステムが構成されている。上位マネージャ１と画像コントロールモジュール１２は、制御パラメータを引き渡すための独立の信号ライン１７で接続されている。リーダーモジュール１４と画像コントロールモジュール１２は信号線１５で接続され、画像コントロールモジュール１２と、キー制御モジュール１３は信号線１８で接続されている。なお、信号ライン１７を通信ライン６に接続し、ＣＡＮバスとして扱うことも可能である。

また、画像形成モジュール３と画像コントロールモジュール１２は信号線１９で、画像データのやり取りができるような構造となっている。また、画像コントロールモジュール１２から給紙モジュール２へは、タイミング信号伝達ライン１６が接続される。

また、画像形成モジュール３と給紙モジュール２間では、タイミング信号伝達ライン７が接続され、画像形成モジュール３と搬送モジュール４間では、タイミング信号伝達ライン２０が接続される。

また、搬送モジュール４と定着モジュール５間にはタイミング信号伝達ライン９が接続され、定着モジュール５と、排紙モジュール１０間はタイミング信号伝達ライン２１が接続されている。また、給紙モジュール２と搬送モジュール４間は、タイミング信号伝達ライン８が接続されている。

次に動作に関して説明する。電源オンで、上位マネージャ１から定着モジュール５までの各モジュールと、排紙モジュール１０、キー制御モジュール１３、リーダーモジュール１４のモジュールは、まず、パワーオンリセットを行う。その後、それぞれのモジュール毎に、内部イニシャライズして（具体的には、ＩＯのショート等がないかチェックして）、モジュール毎に動作を開始する。

そして、前記定着モジュール５と同様に、各モジュールの仕様を上位マネージャ１に準備ができた順に、また、動作可能状態である旨を互いに非同期に送信する。

このプロトコルに関しては、自動車等に用いられているＣＡＮのプロトコルを用いることとする。そして、通信データに上位マネージャ１のみ受信可能なフラグを設けることで、上位マネージャ１は容易に各モジュールからのステータス情報を受信可能となる。これを受けると、上位マネージャ１は、各モジュールに動作条件情報の送信を要求する。

その結果として、各モジュールは上位マネージャ１に対して情報を送信する。例えば、給紙モジュール２は、給紙段数、給紙可能量、紙残数、給紙可能スピード、給紙サイズ、給紙方向等の情報を、内部のセンサを用いてモジュール内のコントローラが判断後、上位マネージャ１に送信する。

同様に、画像形成モジュール３は、カラー／白黒、４ドラム／１ドラム（以下、４ｄ／１ｄとする）、転写現像プロセススピード、使用トナー種別等の情報を、上位マネージャ１に送信する。同様に、搬送モジュール４は、搬送速度、搬送可能マテリアル、カラー／白黒、両面コピー搬送有り／無し、搬送距離、４ｄ／１ｄ、搬送制御方法等の情報を、上位マネージャ１に送信する。同様に定着モジュール５は前述したように、定着器種類、温調温度範囲、定着可能な紙種情報、定着スピード情報を、上位モジュール１に送信する。

同様に、排紙モジュール１０は、排紙トレイ数、ソーターオプションインタフェース情報、排紙スピード情報、扱えるマテリアル情報を、上位マネージャ１に送信する。

上位マネージャ１は、前記各モジュールから得られたモジュールの動作条件情報を元に、そのスペック内に入るように各モジュールの最適スペックを決定する。このとき、画像形成装置の最適動作条件情報及び、あらかじめ上位マネージャ１に登録されたこの複写機の目標スペックを基準とする。そして、その結果を、上位マネージャ１から給紙モジュール２、画像形成モジュール３、搬送モジュール４、定着モジュール５、及び排紙モジュール１０の各モジュールに通信ライン６を通じて設定する。

具体的に全モジュールを通じて決めなければならないパラメータは、紙の搬送速度であり、また、紙のハンドリングのタイミングを決定することが、複写機の制御の中でも非常に重要な課題である。そして、各モジュールは搬送速度にあわせて調整しなければならない他のパラメータを、各モジュール内で計算して設定する。例えば定着モジュール５では、搬送速度及び紙種にあった定着温度を計算して設定する必要がある。また、画像形成モジュール３では、搬送速度にあった、アルゴリズムの変更、設定電圧等のプロセスパラメーターの再設定（チューニング）、制御タイミングシーケンスの変更が必要となる。

上位マネージャ１が抽出したモジュールの動作条件情報の一部は、信号ライン１７を通じて、画像コントロールモジュール１２に転送されて設定される。具体的には、カラー／白黒、４ｄ／１ｄ情報、紙種及び、給紙カセット種類、数、排紙モジュールの種類と数等である。

この後、各モジュールは、設定された搬送速度条件での動作可能状態になると、そのステータス情報を上位マネージャ１に送信し、待ち状態となる。

次に、実際の動作について説明する。画像コントロールモジュール１２は、キー制御モジュール１３に入力された命令を解読判別する。そして、例えば、それが「リーダー上の情報を読み取り、それを片面でコピーする」という命令であれば、画像コントロールモジュール１２は、リーダーモジュール１４に画像情報の読み取りを命令する。

そして、その読み取り結果を自身のフレームメモリ内に取り込む処理を実行し、プリントスタート命令を発行する前に、プリンタ１１の上位マネージャ１に対して情報を転送する。ここで、その情報とは、今回のジョブの種類（複写）、枚数、媒体の大きさ（Ａ３、Ａ４）、種類（普通紙、厚紙、ＯＨＰ）、片面プリント等である。

次に、上位マネージャ１は、給紙モジュール２から定着モジュール５までの各モジュール及び排紙モジュール１０に前記情報を設定し、個別のモジュールで、その条件で動作可能な状態に設定する。設定が完了すると、各モジュールは、上位マネージャ１に設定終了フラグを送信し、待ち状態になる。上位マネージャ１は、給紙モジュール２から定着モジュール５までの各モジュール及び排紙モジュール１０が待ち状態になったことを確認する。そして、上位マネージャ１は、画像コントロールモジュール１２にプリント動作スタート可能な情報を、信号ライン１７を通じて送信する。

画像コントロールモジュール１２は、この状態で初めてプリントスタート可能状態となる。そして、プリントスタートするのに必要な画像がリーダーモジュール１４で読み取られ、フレームメモリに蓄えられる。この時点で、画像コントロールモジュール１２は、タイミング信号伝達ライン１６と信号線１９を通じて、給紙モジュール２と画像形成モジュール３に対してプリントスタート信号を送信する。

ここで、今設定された情報が「白黒、Ａ４、１枚、片面」とし、また、画像形成モジュール３が１ｄの白黒の画像形成モジュールであるとする。今の場合、プリンタ１１は、白黒のプリンタ（以下、白黒プリンタとする）のため、画像形成モジュール３は、白黒用が装着されている。白黒プリンタは、給紙モジュール２が基点となり、タイミング信号を他のモジュールへ送信するようにできる必要があり、これを通常紙基準という。そのため、上位マネージャ１は、給紙モジュール２、画像形成モジュール３に対して、動作の基点及び信号の伝達方向を設定しておく。

画像コントロールモジュール１２から給紙モジュール２へ、タイミング信号伝達ライン１６を通じてのスタートのタイミング信号が入力されると、給紙モジュール２は、あらかじめ設定された情報に従って給紙を開始する。そして、給紙入力部にあるセンサで紙が給紙スタートしたことを検知すると、給紙モジュール２は、タイミング信号伝達ライン７を介してその信号を画像形成モジュール３に伝播させる。

画像形成モジュール３はその信号を受けて動作準備を始め、現像、転写ローラ等のモータの回転をスタートさせる。画像形成モジュール３の現像、転写ローラ、ポリゴンモータは紙の搬送速度に合うように、回転が安定するようにモータを制御する。紙の先端が、給紙モジュール２の出力部のレジ検知センサ部により検知されると、画像形成のタイミング信号が、給紙モジュール２から画像形成モジュール３に送信される。そして、ポリゴンモータの回転位置と同期したＢＤ（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔ）信号を基準とした画像イネーブル信号が、画像形成モジュール３で生成され、信号線１９を経由して画像コントロールモジュール１２に転送される。そして、それに同期した画像信号を画像コントロールモジュール１２のフレームメモリから読み出し、画像信号として画像形成モジュール３に転送され、露光装置７０８による感光体への露光が開始される。

同時に、現像、転写ローラに高圧電圧が印加され、画像形成モジュール３の画像形成プロセスがスタートするように、画像形成モジュール３のコントローラがそのモジュールの制御を開始する。画像形成モジュール３で転写現像された紙が、画像形成モジュール３の出力端から、搬送系に送出される。搬送モジュール４では、レジ検知センサの情報を元に動作開始し、必要な搬送速度で紙が搬送されるようにあらかじめモータ等が回転している。この搬送モジュール４により紙が定着モジュール５に搬送される。その場合、搬送モジュール４の入力部に媒体検知センサがとりつけられており、紙が媒体検知センサを通過したとき、タイミング信号伝達ライン９を通じて定着モジュール５に動作スタート信号を送信する。そして、定着モジュール５は、定着モータの回転速度を紙の搬送速度に合わせ、定着器のヒーターの温度を必要な定着温度に上げて、紙が搬送されるのを待つように制御される。

定着モジュール５の入り口にはセンサがあり、このセンサは、定着モジュール５に紙が搬送されてきたことを検知することができる。そのセンサで紙が搬送されてきたことが検知されると、定着モジュール５のコントローラは、排紙モジュール１０に排紙モータを定着スピードに合わせて立上げるようにタイミング信号伝達ライン２１を通じて、信号を送信する。

排紙モジュール１０は、その出力端にもセンサを有している。排紙モジュール１０のコントローラは、排紙が完了した時点で、そのセンサの出力する完了信号を検知して、プリンタする枚数にそれが合致したときは、通信ライン６を通じて上位マネージャ１に通常終了の情報を送信する。一方、プリント枚数に合致しない場合には、次の給紙に備えてリーダーモジュール１４も待ち状態に入る。

次に、プリンタ１１がカラープリンタの場合について説明する。中間転写体を用いる４ｄのプリンタでは、給紙モジュール２から搬送される紙の先端を基準にドラム上に潜像を作成する第一の実施例とは異なる。すなわち、モジュール間の信号のやり取りが第一の実施例と異なってくるので、次に説明する。

画像形成モジュール３が中間転写体（以下、中間転写ベルトという）を用いる場合、信号の伝送方向が変わるので、次に説明する。本実施例では、カラー複写機のプリンタ部の動作タイミング等の詳細は省略するが、概略を説明する。なお、図２に実際のカラープリンタの構成と、そのモジュールの切り分けを対応させた図を示す。なお、図１の各モジュール１２，１３，１４は図示していない。

この場合、画像形成モジュール３は、図示していない画像コントロールモジュール１２からスタート信号を受けると、まず、中間転写ベルト７０２が所定の安定した速度で定常回転するまで、前回転を行う。そして、中間転写ベルト７０２が定常回転になった段階で次の動作を行う。すなわち、バックアップローラ７１９とテンションローラ７２０の間にある画像形成タイミングの基準位置を検知する反射型センサ７３６が、中間転写ベルト７０２上に設けられた画像形成タイミングの基準位置マークを読み込む。そして、その信号を露光装置７０８の露光タイミングとして、画像形成を開始すると共に、中間転写ベルト７０２上にフルカラーのトナー像が形成される。その後、給紙モジュール２にタイミング信号伝達ライン７を通じてスタート信号を送信する。

その後は、画像形成モジュール３の出力端から、搬送系にスタート信号が送信されると、前記反射型センサ７３６の情報を元にタイミング信号伝達ライン２０を通じて動作開始信号が搬送モジュール４に送信される。そして、あらかじめ必要な搬送速度で紙が搬送されるようにモータ等が回転していた搬送モジュール４で紙が搬送され、定着モジュール５に搬送される。その場合、搬送モジュール４の入力部に、媒体検知センサ（不図示）がとりつけられており、そこを紙が通過したとき、タイミング信号伝達ライン９を通じて動作スタート信号を定着モジュール５に送信する。そして、定着モジュール５は、定着モータの回転速度を紙の搬送速度に合わせ、定着器のヒーターの温度を必要な定着温度に上げて、紙が搬送されるのを待つように制御される。

定着モジュール５の入り口にはセンサ（不図示）があり、定着モジュール５に紙が入ってきたことを検知することができる。そのセンサで紙が入ってきたことが検知されると、定着モジュール５のコントローラは、排紙モジュール１０に排紙モータを定着スピードに合わせて立上げるようにタイミング信号伝達ライン２１を通じて、信号を送信する。

ここで、重要なことは、上位マネージャ１があらかじめ、画像形成の基準信号を発生するモジュールを知っていて、モジュールが変更された場合、設定変更する必要があるということである。

即ち、第一の実施例では紙基準で信号を生成するため、画像形成の基準信号を発生するモジュールが給紙モジュール２であった。これに対して、本実施例のカラープリンタの場合、中間転写ベルト７０２上の潜像を基準とした信号を生成し、その基準でコピー動作をさせるモジュールが画像形成モジュール３となる。なお、この場合を画像基準による動作という。このため、上位モジュール１はあらかじめその情報を給紙モジュール２と画像形成モジュール３に設定しておく必要がある。

そうすれば、画像コントロールモジュール１２のコントローラからのスタート信号が、タイミング信号伝達ライン１６、信号線１９を通じて、給紙モジュール２、画像形成モジュール３に同時に印加されても、次のように動作する。すなわち、紙基準の制御の場合は、前記情報に合わせて、必要な予備動作完了後、制御信号が給紙モジュール２から画像形成モジュール３に伝達されるような手順で信号が伝達されるように、インタフェースが調整される。一方、画像基準の制御の場合は、前記情報に合わせて、必要な予備動作完了後、制御信号が画像形成モジュール３から給紙モジュール２に伝達されるような手順で信号が伝達されるように、インタフェースが調整される。

また、必要であれば、タイミング信号伝達ライン８を通じて、給紙モジュール２の紙の搬送速度を、搬送モジュール４に伝達し、搬送モジュール４のモータスピードをあわせておくことも可能である。

なお、図２において、給紙モジュール２は、給紙カセット７２３、ピックアップローラ７２４、ローラ対７２６からなる。画像形成モジュール３は、感光体ドラム７０１、電位センサ７０３、１次帯電器７０７、クリーニング装置７１２、現像ユニット７１３からなる。また、中間転写ベルト７０２、転写帯電器７１０、駆動ローラ７１７、ローラ７１８、バックアップローラ７１９、テンションローラ７２０、クリーニング装置７２２、反射型センサ７３６、露光装置７０８からなる。ここで、現像ユニット７１３は、ブラック６１３Ｋ、イエロー７１３Ｙ、マゼンタ７１３Ｍ、シアン７１３Ｃの現像器からなる。搬送モジュール４は、レジストローラ対７２５、２次転写ローラ７２１からなる。定着モジュール５は、定着器７０５からなる。排紙モジュール１０は、不図示の排紙ローラや不図示の排紙トレイからなる。

次に基本的なモジュール（以下、基本モジュールとする）の内部構成を図３に示す。３−１が本発明を構成する基本モジュールの内部構成例である。３−２がＣＰＵで、通信制御インタフェース３−１２を通じて、上位モジュール間と双方向通信ライン３−１９で通信を行うことができる。

この通信に適した通信ラインとしては、複写機でコストが安く、自動車で標準化されているＣＡＮバスが上げられる。これに関しては、第四の実施例で説明する。３−３は制御回路で、精密な制御が必要なモータの制御回路や、クラッチ等制御に必要な制御回路をＡＳＩＣで構成した回路で、すべてのモジュールで使えるように考えられたものである。これは、具体的には、モータ及びモータドライバ３−５、３−６を制御したり、モジュール専用デバイスを制御するデバイスの制御回路で、その他制御モジュール３−４のデバイスを制御できるように構成されている。

３−７は電源で、当該回路では図示していないが、内部構成ブロック全てに電源を供給している。３−８は発振回路で、動作に用いる基準周波数を水晶振動子で発振させており、構成する全モジュールで、±１％に入るような高精度のものを用いる。そして、上位モジュールは、双方向通信ライン３−１９経由で、発振回路３−８の発振周波数のチェックができるように制御回路３−３中に計測回路が構成されている。

３−９はＥＥＰＲＯＭで、モジュールを制御するＣＰＵ３−２の制御プログラムが格納されている。３−９は、不揮発性のＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ等）であればより好ましい。

３−１０と３−１１はセンサモジュールで、モジュール内での紙の検知に使われるものである。３−１３はＤＡコンバータで、アナログスイッチ切り替え回路３−１５の一方の入力端子に接続され、その他端がアナログＩＯ端子３−１７に接続されている。

アナログスイッチ切り替え回路３−１５の他の一方の入力端子は、ＡＤコンバータ３−１４のアナログデータ入力端子３−２３に接続されている。アナログスイッチ切り替え回路３−１５のコントロール端子が、ＣＰＵ３−２の出力ポート３−２４に接続される。そして、出力ポート３−２４の出力がＨのときは、ＤＡコンバータ３−１３のアナログ出力信号がアナログＩＯ端子３−１７に出力され、Ｌのときは、アナログＩＯ端子３−１７のアナログ信号がＣＰＵ３−２のアナログ入力端子３−２３に入力される。

３−１６は双方向バッファで、コントロール端子がＣＰＵ３−２の制御出力ポート３−２０に接続されている。双方向バッファ３−１６の出力端子はポート３−１８に接続され、ポート３−１８に信号を出力するための双方向バッファ３−１６の入力端子は、ＣＰＵ３−２の出力ポート３−２１に接続される。そして、ポート３−１８の信号をＣＰＵ３−２にとりこむためにポート３−１８に入力端子が接続されている双方向バッファ３−１６の出力端子が、ＣＰＵ３−２の入力ポート３−２２に接続されている。また、発振回路３−８のクロック出力端子が、その他制御モジュール３−４、制御回路３−３、モータ及びモータドライバ３−５、３−６、ＣＰＵ３−２のクロック入力端子に３−５０で接続されている。

次に、動作に関して説明する。スイッチ（以下、ＳＷとする）３−３０は、本単体モジュール単体動作テスト用のＳＷと、外部からのリモート信号で、このＳＷをオンすることができるＳＷである。このＳＷ３−３０がオンすると、電源３−７の＋（マイナスは、ＧＮＤで共通電位としている）端子３−２９が、パワーオンリセット回路３−２５の電源入力端子に接続され、電源がパワーオンリセット回路３−２５に入力される。その結果、３−２７端子や、明示していないが、基本モジュール３−１に必要な＋電源端子にこの電源が供給される。又、３−７には外部ＡＣ電源が３−２８を経由して接続され、３−２９のＤＣ出力端子に必要なＤＣ電圧、例えば３．３Ｖの電圧を供給するように構成されている。

その結果、ＣＰＵ３−２や制御回路３−３が正常動作可能な電圧に３−２７端子が立ち上がったことをパワーオンリセット回路３−２５が検知すると、リセット端子３−２６及び３−３１の値がＬからＨになる。そして、ＣＰＵ３−２と制御回路３−３のリセット状態が解除される（全体動作時は、３−３０をオフとしたまま、３−２７端子から全体の駆動電源が生成する直流電圧を直接３−２５に加えることも可能である）。

電源オンと同時に、発振回路３−８が動作を開始し、ＣＰＵ３−２、制御回路３−３、その他制御モジュール３−４、モータ及びモータドライバ３−５、３−６にクロックを供給する。ＣＰＵ３−２のイニシャル後、ＣＰＵ３−２は、ＥＥＰＲＯＭ３−９のプログラムを元に動作を開始する。これが定着モジュール５の場合、例えばその他制御モジュール３−４が定着ヒーターであり、センサモジュール３−１０がサーミスターでその温調を制御するように構成することが可能である。

また、制御回路３−３がモータ制御回路を含んだ制御回路となっており、モータ及びモータドライバ３−５、３−６のモジュールを制御し、ＣＰＵ３−２がモータ及びモータドライバ３−５、３−６のモータをコントロールできるようになっている。ＣＰＵ３−２は、これらのモジュールのイニシャル制御を行った後、双方向通信ライン３−１９を通じて、上位モジュールに、当該モジュールのスペック、状態を通信する。

次に、双方向通信ライン３−１９を通じて、上位モジュールは、当該モジュールの制御条件を通信制御インタフェース３−１２に対して連絡する。通信制御インタフェース３−１２は、この情報を内蔵のメモリに保存し、それを基準に制御パラメータを設定する。具体的には、アナログスイッチ切り替え回路３−１５、双方向バッファ３−１６の方向制御を、双方向通信ライン３−１９を経由して、上位マネージャ１がＣＰＵ３−２を介して設定する。なお、双方向バッファ３−１６、ポート３−１８及び方向制御回路は、バス構造を持つことができ、ＣＰＵ３−２は、ビット毎に制御可能である。

次に基本モジュール３−１が給紙モジュール２の場合を考える。１ｄの白黒プリンタの場合、図１のタイミング信号伝達ライン１６をポート３−１８のＬＳＢの１ビットとし、ＣＰＵ３−２は、図示していないパラメータ設定レジスタで３−２０を制御し、３−１８のバスのＬＳＢを入力ポートに設定する。また、タイミング信号伝達ライン７をポート３−１８のＭＳＢの１ビットとし、図示していないレジスタで３−２０を制御し、ポート３−１８のバスのＭＳＢを出力ポートに設定する。

また、ＣＰＵ３−２は、アナログＩＯ端子３−１７を用いて、給紙モジュール２のモータ及びモータドライバ３−５、３−６のモータスピードを、センサモジュール３−１０、または３−１１で検知する。そして、そのスピード情報をＤＡコンバータ３−１３でアナログ変換し、タイミング信号伝達ライン８を介して、搬送モジュール４に伝送することができる。

一方、４ｄのカラープリンタの場合には、上位マネージャ１は、タイミング信号伝達ライン７の伝送方向を逆になるように、通信ライン６を通じて給紙モジュール２に設定する。ＣＰＵ３−２がその情報を認識し、タイミング信号伝達ライン７、すなわちポート３−１８のＭＳＢの１ビットを図示していないレジスタで３−２０を制御し、入力ポートにする。

このように、他のモジュールもアナログＩＯ端子３−１７、ポート３−１８を用いて、方向制御を、それの制御に合うようにあらかじめ設定する。このようにしておくことで、ＣＰＵ３−２は、双方向通信ライン３−１９を通じて設定された情報と、アナログＩＯ端子３−１７、ポート３−１８を経由してやり取りされるタイミング信号で、制御を開始することができる。

その際、重要なことは、モジュール間の接続が問題ないか、上位マネージャ１がチェックできることである。接続の方向の切り替えが起きやすい、給紙モジュール２と画像形成モジュール３のモジュール接続に関して説明する。

ここで、画像形成モジュール３を構成する３−１のモジュールには、タイミング信号伝達ライン７は、ポート３−１８のＭＳＢに相当する端子に接続され、タイミング信号伝達ライン２０は、ポート３−１８のＬＳＢに相当する端子に接続されているものとする。

１ｄの白黒プリンタの場合、上位マネージャ１は、給紙モジュール２のポート３−１８のＭＳＢの１ビットを出力モードに設定し、画像形成モジュール３のポート３−１８のＭＳＢの１ビットを入力モードに設定する。

そして、給紙モジュール２のポート３−１８のデータを、０、１に切り替え、そのたびに、画像形成モジュール３で、ポート３−１８のデータを画像形成モジュール３のＣＰＵ３−２が読み出す。そして、ＣＰＵ３−２は、そのたびに、通信ライン６を通じて、その設定に問題がないという情報を、上位マネージャ１に送る。その変位が正しく伝わっているかを上位マネージャ１が判断でき、モジュール間の接続をチェックすることが上位マネージャ１で可能である。

同様のことが、アナログＩＯ端子３−１７でも可能である。

この場合は、この信号を受けるポートは、３−１４のＡＤ変換器への直接の入力端子、３−５１のアナログ入力端子となる。アナログ信号の場合は、あらかじめ、上位マネージャ１が送り側のＤＡコンバータ３−１３にデジタルデータをＣＰＵ３−２を通じて設定し、ＤＡコンバータ３−１３で変換されたアナログデータを受け側のモジュールのＡＤコンバータ３−１４で読み込む。そして、ＣＰＵ３−２がその結果を受け取り、それを双方向通信ライン３−１９を通じて上位マネージャ１に返して、設定データと受信データの相関を取る。必要であれば、その相関係数で、受信データを補正するように、上位マネージャ１が当該モジュールに指示することも可能である。

また、センサモジュール３−１０、３−１１は通常当該モジュールに、紙等の媒体があるかどうかを検知するためのセンサとして用いることができる。そして、センサが２値でよいときはセンサモジュール３−１１を用い、ＣＰＵ３−２はデジタルポートでオン、オフを読み込むことで検知が可能である。

また、センサがアナログの場合はセンサモジュール３−１０を用い、ＣＰＵ３−２のＡＤコンバータ３−１４で読み込むことで、紙等の媒体が当該モジュールにあるか、入ってきたか、出て行ったかを検知することが可能なようにモジュール内で配置して制御する。

次に、実際の動作における通信方法に関して説明する。上位マネージャ１が、タイミング信号のスタートモジュールを設定する。そうすると、その信号を受ける側のモジュールは、あらかじめ全ての処理を終えて、ポート３−１８を、ＣＰＵ３−２が常時リードしつづけることで、そのモジュールのスタートのタイミングを高速化することが可能である。

ここで、ＣＰＵ３−２のクロックが、２０ＭＨｚで、３ステート動作の場合を考える。この場合、最高、２０／３＝６ＭＨｚ以上、すなわち、２００ｎｓｅｃ毎程度のタイミングで、スタート信号を受け取り、当該モジュールの動作スタートが可能である。

通常、モジュール毎は非同期に動いているため、前記の倍、すなわち、４００ｎｓｅｃ毎には、確実なスタート信号を受け取ることが可能である。それに対して、一般のＣＡＮ通信は、通信レートが１Ｍｂｐｓ以下レベルの通信であり、しかも誤り訂正等の冗長ビット等を含んだマルチビットの通信データである。このため、訂正を含んで、データをコマンドで設定可能な時間は、１ｍｓｅｃ以下となり、スタート情報をそれぞれの通信方法で送るとすると、３オーダもの差がある。

実際、画像形成装置では、前記のように１ｍｓｅｃの誤差が生じると、画像に影響が出るため、タイミング信号としての使用は困難である。

次に、図１のブロック図を用い、白黒の両面コピーの場合に関して説明する。両面コピーの場合、片面のコピーは第一の実施例と同じ処理で問題ない。片面のコピーのあと、一旦排紙モジュール１０に紙が搬送され、その入力部にある紙の後端検知センサが紙の後端を検知すると、排紙モジュール１０の排紙モータが逆回転を始める。同時に排紙モジュール１０は、上位マネージャ１にコマンドを送り、定着モジュール５と排紙モジュール１０のタイミング信号転送路の方向切り替え、具体的には、基本モジュール３−１の双方向バッファ３−１６の、トライステートＩＯの方向を切り替える。そして、排紙モジュール１０の双方向バッファ３−１６を出力端子とし、定着モジュール５の双方向バッファ３−１６に接続されているポート３−１８を入力端子に切り替える。そして、排紙モジュール１０が、定着モジュール５のスタート信号をそのＩＯを通じて送る。

その結果、定着モジュール５のモータは逆回転され、定着モジュール５内に紙が逆送される。そして、定着器７０５の出力部分にあるセンサで紙の後端を検出すると、定着モジュール５は、定着器７０５の上流に設けた分岐手段を切り替え、片面に画像を形成したシートをスイッチバックして循環経路に導入する。シート両面をコピーする場合、上記のように、定着モジュール５と、排紙モジュール１０のタイミング信号の伝送方向をリアルタイムに切り替える必要があり、このような場合でも上位マネージャ１は、それを制御することが可能である。

タイミングが間に合わない時には、信号線路を一本追加し、双方が同時に送信受信するようにすることも可能である。

次に、図４にＣＡＮバスとＣＡＮバスに接続されたユニットを示す。ＣＡＮは、基本的には、非同期通信方式で、図４に示すように、ツイストペアーの２本線だけでの伝送が可能となっている。また、各モジュールはＣＡＮで接続され、例えばユニット１からユニット４のような番号で識別される。

両端が終端抵抗で接続されており、基本的には、１０ｍｓｅｃ単位でのリアルタイムな非同期伝送が可能である。

ＣＡＮのデータフレームは、次のような情報から成り立っている。すなわち、フレームの頭を示すＳＯＦ（Ｓｔａｒｔ Ｏｆ Ｆｒａｍｅ）、識別子ＩＤ、制御コード、データ、ＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ Ｃｈｅｃｋ）、ＡＣＫ（ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅ）、ＥＯＦ（Ｅｎｄ Ｏｆ Ｆｒａｍｅ）である。そして、どのモジュールからでも、非同期に送信が可能となっている。上位マネージャ１が送信する情報は、全てのモジュールが受信しており、それを特定のモジュール向けにしたい場合は、８ビットある前記データ中に、通信相手のユニット番号を設ければ可能である。

本発明の一実施例に係る複数モジュールに分割された複写機を示すブロック構成図 本発明の一実施例に係る複写機の構成要素と各モジュールとの対応を示す概略断面図 本発明の一実施例に係る基本モジュールの内部構成を示すブロック図 本発明の一実施例に係るＣＡＮバスとＣＡＮバスに接続されたユニットを示す図

符号の説明

１ 上位マネージャ
２ 給紙モジュール
３ 画像形成モジュール
４ 搬送モジュール
５ 定着モジュール
６ 通信ライン
７，８，９，１６，２０，２１ タイミング信号伝達ライン
１０ 排紙モジュール
１１ プリンタブロック
１２ 画像コントロールモジュール
１３ キー制御モジュール
１４ リーダーモジュール
１５，１８，１９ 信号線
１７ 信号ライン

Claims (11)

1. 複数のモジュールを備え、前記モジュールは、少なくとも前記モジュールを制御する電気回路と、プログラムにより制御を可変可能で前記電気回路を制御する制御回路と、を有し、前記モジュール単体で制御パラメータに基づき動作を実行可能である画像形成装置であって、
   前記複数のモジュールのうち少なくとも１つは上位マネージャであり、
   前記上位マネージャは、動作モード信号により前記制御パラメータを、前記上位マネージャを除くその他のモジュールに送信し、
   前記その他のモジュールは、前記その他のモジュールの相互間の通信を、タイミング信号により行い、
   前記その他のモジュールは、印刷媒体を検知するセンサを少なくとも１つ有し、前記センサが前記印刷媒体を検知したタイミングを基準に、前記印刷媒体が搬送される隣接するモジュールに起動信号あるいは動作スタート信号を送信することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記タイミング信号の通信線は、前記その他のモジュールの相互間でそれぞれ専用に設けられることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記上位マネージャは、前記タイミング信号の伝送方向を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記その他のモジュールの相互間の通信速度は、前記上位マネージャと前記その他のモジュールとの間の通信速度と比較して、同等または速いことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記その他のモジュールの相互間とは、印刷媒体が搬送される搬送順序に従い駆動される２つの隣接する前記モジュールの相互間であり、給紙モジュール、画像形成モジュール、搬送モジュール、定着モジュール、排紙両面コピー切り替えモジュールのうち少なくとも２つのモジュールの組み合わせ中少なくとも１組の組み合わせであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記その他のモジュールは、隣接するモジュールとの相互間のみ前記タイミング信号による通信を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
7. 前記動作モード信号は、前記その他のモジュールの相互間で前記タイミング信号により規定を満たす通信が行われていることを検証する信号、及び、前記検証結果の信号を有し、前記その他のモジュールは、前記上位マネージャの命令で前記タイミング信号による通信の検証を行い、前記検証結果を前記動作モード信号により前記上位マネージャに送信することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
8. 前記その他のモジュールの相互間の通信は、２本以下の信号線を用いて行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
9. 前記その他のモジュールの相互間の通信は、アナログ電圧レベルで行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
10. 前記その他のモジュールの前記動作スタート信号は、前記上位マネージャを介さず、直接前記その他のモジュールが検知し、前記その他のモジュールの相互間で伝播され動作することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
11. 前記タイミング信号は、少なくとも他の前記モジュールの起動信号と動作スタート信号とを有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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