JP5646866B2 - 媒体搬送装置 - Google Patents
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Description
媒体を搬送するための搬送路と、
前記搬送路に沿って前記媒体を搬送する第1搬送手段と、
前記搬送路において前記第1搬送手段の下流に配置されている第2搬送手段と、
前記搬送路に設置され、前記媒体の通過を検知する通過検知手段と、
前記第1搬送手段を制御する第1スレーブ制御手段と、
前記第2搬送手段を制御する第2スレーブ制御手段と、
前記第1スレーブ制御手段と前記第2スレーブ制御手段とに対してそれぞれシリアル通信線を介して接続されており、前記通過検知手段の検知結果に基づき、前記第1スレーブ制御手段および前記第2スレーブ制御手段を制御するマスタ制御手段と、
を備え、
前記マスタ制御手段は、
前記媒体のサイズ情報に基づき前記第1搬送手段および前記第2搬送手段を同期駆動するか非同期駆動するかを決定し、
前記第1搬送手段および前記第2搬送手段を同期駆動すると決定した場合は、前記第1スレーブ制御手段および前記第2スレーブ制御手段に対して同期起動要求を送信し、前記第1スレーブ制御手段および前記第2スレーブ制御手段の両方から該同期起動要求に対する応答を受信した後、前記第1スレーブ制御手段および前記第2スレーブ制御手段の両方に対して同期のタイミングを制御するための同期コマンドを送信し、
前記第1搬送手段および前記第2搬送手段を非同期駆動すると決定した場合は、前記第1スレーブ制御手段および前記第2スレーブ制御手段に対して独立に非同期起動要求を送信することを特徴とする媒体搬送装置を提供する。
一般に用紙の搬送路は論理的に複数の区間に分割される。つまり、あるスレーブCPUが用紙の搬送制御を担当している区間と、他のスレーブCPUが用紙の搬送制御を担当している区間とがある。よって、区間と区間との境界では、単一の用紙に対して複数のスレーブCPUが同時に搬送に関与することになる。この場合は、複数のスレーブCPUが同期して動作しなければならない。そこで、本発明では、用紙の搬送を停止する際に用紙の搬送制御が複数のスレーブCPUに跨っているか否かに応じて複数のスレーブCPUを同期して動作させたり、非同期で動作させたりする。例えば、媒体のサイズや搬送路における媒体の位置に応じて、複数のスレーブCPUが同期して動作する必要がある場合と、複数のスレーブCPUが非同期で動作可能な場合とがある。本発明では、この事実に着目し、通信路における通信トラフィックを軽減する。これにより、安価な通信路を採用できるようにしている。一般に複数のスレーブCPUが同期して動作するためには同期搬送を指示するためのコマンド、そのコマンドに対する応答および同期タイミングを知らせるためのコマンド等が、搬送に関与する各スレーブCPUとサブマスタCPUとの間で通信されなければならない。一方で、非同期で搬送可能なサイズの媒体であれば、非同期搬送を指示するためのコマンドを搬送に関与するスレーブCPUに送信するだけでよい。ちなみに、同期搬送が必要な媒体は、それぞれ異なるスレーブCPUによって搬送制御される複数の搬送区間にまたがるようなサイズ(搬送方向での長さ)の媒体(例:A3サイズ)である。通常、このような長い媒体の使用頻度は低いため、同期搬送の頻度も低くなる。一方で、相対的に短いサイズの用紙であっても搬送路における用紙の位置によっては複数のスレーブCPUが同時に搬送制御に関与しなければならない個所がある。ただし、複数のスレーブCPUが同時に搬送制御に関与しなければならない個所は、それほど多くはない。とりわけ、用紙の搬送を停止する位置がそのような位置であることは稀である。このように、用紙の搬送を停止する際に用紙の搬送制御が複数のスレーブCPUに跨っているか否かに応じて複数のスレーブCPUを同期して動作させたり、非同期で動作させたりすることで、全体としてみれば、通信トラフィックを大きく減らすことが可能となる。これなら高速なネットワークは不要であろう。ここでは、画像形成装置に内蔵される媒体搬送装置を一例として採用するが、画像形成装置以外の機器に使用される媒体搬送装置に本発明を適用してもよい。なぜなら、本発明の特徴は媒体のサイズに応じて同期搬送か非同期搬送かを切り替えることであるため、画像形成によって左右される発明ではないからである。
図1に示した画像形成装置の画像形成方式は電子写真方式を採用している。なお、本願発明の技術思想は、画像形成方式に依存するものではない。よって、本願発明は、インクジェット方式、熱転写方式やその他画像形成方式にも適用できる。なお、参照番号の末尾に示すアルファベットY、M、C、Kは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックのトナーを示している。よって、各トナーに共通する事項について説明するときは末尾のアルファベットY、M、C、Kを省略する。各トナーについてそれぞれ個別の事項について説明する場合は参照番号の末尾にアルファベットY、M、C、Kを付記する。
図3を参照して、本実施形態に係る画像形成装置の制御フローについて説明する。なお、図3に示すシーケンス図は、1枚の用紙に対して画像形成を行う場合を想定している。
ここでは、本実施形態と特に関係の深い第1搬送モジュール280のうち、サブマスタCPU601、スレーブCPU602およびスレーブCPU605について説明する。第1搬送モジュール280は、給紙カセット240、241および手差し給紙部253に格納された用紙を二次転写ローラ231と転写ベルト226との当接部に給送するまでの給紙制御を司っている。第1搬送モジュール280は、給紙制御を統括的に制御するサブマスタCPU601と、制御負荷の駆動を行うスレーブCPU602、603、604、605とを備える。また、各スレーブCPUには、直接制御される制御負荷群が接続されている。
CPUコア401はプログラムにしたがって周辺回路を使用しながら種々のデバイスを制御する。フラッシュメモリ402はCPUコア401の実行するプログラムや、データを保持する。SRAM403はCPUコア401のワーク用のメモリである。ウォッチドックタイマ404はCPUコア401の動作状態を監視するためのタイマである。割り込みコントローラ405はシリアル通信などの内部の状態変化や、外部I/Oからの信号の変化を受けたり、処理を切り替えるための割り込み要因を受け付け、CPUコア401の処理を中断する。汎用タイマ406は1ms周期で割り込みを行うために使用されるタイマである。シリアル通信I/F407はサブマスタCPU601との間でシリアル通信を行う通信インタフェースである。GPIO412は複数の汎用入出力ポート(General Purpose I/O)である。CPUコア401はGPIO412を介してセンサからの検知信号を取得する。モータ606、609、610、611は、例えば、ステッピングモータである。シートなし検知センサ243、247、256は、例えば、LED(発光ダイオード)とフォトトランジスタで構成され、フォトトランジスタの入射光に応じて検知信号が変化するフォトインタラプタタイプのセンサである。モータドライバ429、430、431は、例えば、複数の相励磁パターン信号入力に応じてモータの励磁パターンを更新する。PWM生成器410、411、415は、汎用タイマ406を使用してPWM(パルス幅変調)信号を生成する。
スレーブCPU602はモータドライバ429への駆動信号をPWM生成器410の動作周期にしたがって更新する。スレーブCPU602およびPWM生成器410によるステッピングモータ駆動の方法は公知の手段を用いて良いため、ここでの説明は省略する。
図5(A)によれば、画像形成装置による用紙搬送タイミングの例が示されている。ここでは、用紙αと用紙βの計2枚の搬送を例としている。用紙αの先端位置(α先端)と後端位置(β後端)、および用紙βの先端位置(β先端)と後端位置(β後端)が、時間の経過とともに示されている。S306aによりマスタCPU1001からサブマスタCPU601に給紙開始指示が送信されると、ピックアップローラ238は用紙αを給紙搬送する。給紙搬送速度は、例えば、1000mm/sである。回転停止状態にあるレジストローラ対255に用紙αの先端位置が到達すると、給紙ローラ対235等は、用紙αに5mm程度のループが形成されるように搬送を継続する。用紙αに転写されることになる画像の形成タイミングに同期して、レジストローラ対255および搬送方向でその上流側に位置している給紙ローラ対235等が搬送を再開する。これは、「レジオン」と呼ぶことにする。なお、レジオン速度は、例えば、1000mm/sである。二次転写ローラ231のニップ部から10mmほど手前の位置で、用紙αの搬送速度を500mm/sに減速させてから、トナー画像を用紙αに転写する。定着装置234は、搬送速度を500mm/sに維持したまま定着を行う。用紙αの後端が定着ローラ233を抜けてからさらに5mm進んだ後に、排紙ローラ270は、1000mm/sに再度加速して排出を行う。用紙βは、レジストローラ対255によって、先行する用紙αの後端とぶつからない程度の紙間に調整される。その状態で、ピックアップローラ238が用紙βを給紙搬送する。その後の搬送タイミングは用紙αと同様であるが、レジオンタイミングで画像形成装置の生産性が調整される。
図6には位置補正(レジ停止)とレジオンのタイミングチャートが示されている。とりわけ、図6(A)にはラージサイズの用紙について同期駆動によりレジ停止およびレジオンを行う例が示されている。すなわち、サブマスタCPU601は複数の通過検知手段の検知結果に応じて媒体の位置を認識し、媒体の位置が第1スレーブ制御手段と第2スレーブ制御手段との双方が媒体の搬送制御に関与する位置かどうかを判定する。そして、サブマスタCPU601は、媒体の位置が第1スレーブ制御手段と第2スレーブ制御手段との双方が媒体の搬送制御に関与する位置であると判定した場合、第1スレーブ制御手段と第2スレーブ制御手段とに同期して動作するよう指示する同期指示手段として機能する。上述したようにラージサイズの用紙は複数の搬送区間にまたがるほど長い。よって、これらの搬送ローラを制御する複数のスレーブCPU間で同期が必要となる。サブマスタCPU601とスレーブCPU602、605との間に設けられたシリアル通信線であるローカル通信線450を介して、制御コマンドが送受信される。サブマスタCPU601が同期停止要求を送信すると、スレーブCPU602、605は同期要求コマンドに対する応答である同期応答を返信する。同期停止要求は、第1スレーブ制御手段と第2スレーブ制御手段に対してそれぞれが制御する搬送手段が同期して停止すべきことを示す同期要求コマンドの一例である。その後、サブマスタCPU601は、スレーブCPU602、605に同期コマンドを送信する。同期コマンドは、同期のタイミングを示すコマンドである。スレーブCPU602、605は同期コマンドを受信すると、同期停止要求に含まれている要求に基づいてモータ609、610、611、606を停止させる。次に、サブマスタCPU601がスレーブCPU602、605との間でローカル通信線450を介して同期起動要求を送信する。同期起動要求は、第1スレーブ制御手段と第2スレーブ制御手段に対してそれぞれが制御する搬送手段が同期して起動すべきことを示す同期要求コマンドの一例である。スレーブCPU602、605は、ローカル通信線450を介して同期応答を送信する。サブマスタCPU601はスレーブCPU602、605に同期コマンドを送信する。スレーブCPU602、605は同期コマンドを受信すると、同期起動要求に含まれていた要求に基づいてモータ609、610、611、606を起動させる。同期をディレイなく行えるように同期コマンドは他のコマンドよりも優先度が高く、かつ、コマンド長も短いほうが好ましい。マルチキャスト可能なバス通信であれば、同時に複数のスレーブCPUにコマンド送信できる。
図7(A)にはサブマスタCPU601、801、902のメインループ処理が示されている。S701で、サブマスタCPUは、メインバス1002にコマンドが到来しているか否かを判定する。到来していなければ、S703に進み、到来していれば、S702に進む。S702で、サブマスタCPUは、図7(B)に示したイベント処理Aを実行する。S703で、サブマスタCPUは、ローカル通信線450を介してコマンドが到来しているか否かを判定する。到来していなければS701に戻り、到来していればS704に進む。S704で、サブマスタCPUは、イベント処理Bを実行する。
図7(B)を用いてS702のイベント処理A(メインバスイベント処理)について説明する。S711で、サブマスタCPUは、マスタCPU1001との間で予め定義されたコマンドフォーマットにしたがってメインバス1002を経由して受信したコマンドを解析する。S712で、サブマスタCPUは、コマンドの内容が給紙要求であるかどうかを判定する。給紙要求でなければ、S713で、サブマスタCPUは、レジオン要求かどうかを判定する。レジオン要求でなければ、S714で、サブマスタCPUは、紙先端受け渡し要求であるかどうかを判定する。紙先端受け渡し要求でなければ、サブマスタCPUは、S715で、紙後端受け渡し要求であるかどうかを判定する。
図7(C)を用いてS704のイベント処理B(ローカル通信イベント処理)について説明する。サブマスタCPUは、スレーブCPUからのタイミングイベントを受信して搬送処理を進める。サブマスタCPUは、図8(A)のコマンドフォーマットにしたがって、ローカル通信線450を通じて受信したコマンドの内容を解析する。サブマスタCPUは、S731で紙先端位置更新処理を実行し、S732で紙先端搬送位置処理を実行し、S733で紙後端位置更新処理を実行し、S734でモータ状態をチェックする。紙先端位置更新処理および紙後端位置更新処理は、センサの検知コマンド(図8(B)に示した0900h、0910h)、信号およびモータの駆動パルスカウントコマンド(0A00h,0B00h)を用いて、先端位置と後端位置を更新する処理である。
S732の紙先端搬送位置処理は、搬送パスにおけるあらゆるイベントに関する処理であるが、サブマスタCPUごとに異なる。図7(D)では、一例として、サブマスタCPU601の紙先端搬送位置処理について説明する。なお用紙の先端位置は先に説明したS731の紙先端位置更新処理を通じて認識する。S741で、サブマスタCPUは、用紙の先端がピックアップローラ238から240mmの位置(レジストセンサ256の位置)に到達したか否かを判定する。到達していなければS743に進み、到達したのであればS742に進む。S742で、サブマスタCPUは、位置補正のためにレジ停止要求を行う。S743で、サブマスタCPUは、用紙先端がピックアップローラ238から260mmの位置(即ちレジ停止位置)に到達したか否かを判定する。到達したのであれば、S744で、サブマスタCPUは、紙ReadyフラグをONにする。紙Readyフラグとは用紙が位置補正のためにレジ停止位置に到達したことを示すフラグであり、トナー画像に同期してレジオンして良いことを示す情報である。S741で、サブマスタCPUは、後述する同期処理を行う。
図9(A)は図7(D)におけるレジ停止要求処理S742を詳細に示したフローチャートである。S901で、サブマスタCPUは、紙データを参照し、レジ停止対象の用紙の先端管轄スレーブID(N1)と後端管轄スレーブID(N2)が一致するか否かを判定する。N1=N2であれば、用紙は単一のスレーブCPUによって搬送されているため、同期してレジ停止する必要がない。一方、N1≠N2であれば用紙は複数のスレーブCPUにまたがって搬送されているため、同期してレジ停止する必要がある。このように、S901は、同期処理が必要か非同期処理で十分かを判定する処理となっている。この判定の基準となる紙データには用紙のサイズや搬送路における用紙の位置の情報が反映されている。
図7(C)に示したS734のモータ状態チェックについて図9(B)を用いて説明する。S911で、サブマスタCPUは、同期フラグがONかどうかを判定する、同期フラグがONでなければS915に進み、ONであればS912に進む。S912で、サブマスタCPUは、スレーブCPUから受信したイベントが同期応答(0600h)かどうかを判定する。同期応答でなければS915に進み、同期応答であればS913に進む。S913で、サブマスタCPUは、S904で同期停止要求を送信したすべてのスレーブCPUからの同期応答(0600h)を受信できたかどうかを判定する。すべての同期応答が揃っていなければS915に進み、すべての同期応答が揃っていればS914に進む。S914で、サブマスタCPUは、同期準備が出来たことを示す同期ReadyフラグをONにする。その後、S915で、サブマスタCPUは、同期処理を実行する。
S745とS915の同期処理について図9(C)を用いて説明する。S921で、サブマスタCPUは、同期フラグがONかどうかを判定する。同期フラグがONであればS922に進む。S922で、サブマスタCPUは、同期ReadyフラグがONかどうかを判定する。同期ReadyフラグがONであればS923に進む。S923で、サブマスタCPUは、紙ReadyフラグがONかどうかを判定する。紙ReadyフラグがONであればS924に進む。かどうかを判定する。S924で、サブマスタCPUは、S742で同期停止要求を送信したすべてのスレーブCPUに対して同期要求(0500h)を送信する。このように、各スレーブCPUの同期準備完了と、用紙先端がレジ停止位置への到達といった両方の条件が揃った場合に、同期要求(0500h)が送信される。紙Readyフラグは、用紙がレジ停止位置に到達する前に同期要求が送信されてしまうことを防ぐ情報である。
図10を用いて、S718のレジオン処理について詳細に説明する。S1001で、サブマスタCPUは、紙データを参照し、レジ停止する用紙の先端管轄スレーブID(N1)と後端管轄スレーブID(N2)が一致するか否かを判定する。N1=N2であれば、サブマスタCPUは、用紙は単一のスレーブCPUによって搬送されていることを認識できる。よって、サブマスタCPUは、同期してレジオンする必要がないと判定する。一方、N1≠N2であれば用紙は複数のスレーブCPUにまたがって搬送されていることを、サブマスタCPUは認識する。よって、サブマスタCPUは、同期してレジオンする必要があると判定する。
図11によればラージサイズ紙での給紙開始〜位置補正(レジ停止)〜レジオンといった一連の動作における、サブマスタCPU601、スレーブCPU602、605の間の通信イベントシーケンスが示されている。つまり、これは同期シーケンスである。各イベントにおいて先に述べたフローチャート内の処理に対応するものの一部を記載している。用紙はラージサイズ紙なのでレジ停止およびレジオンは同期して実行される。ラージサイズ紙は、例えば、サブマスタCPU601が管轄する搬送パスの長さである220mmよりも搬送方向での長さが長い紙である。例えば、A3サイズは、ラージサイズ紙である。つまり、本実施形態では、220mmが所定の閾値として使用されている。なお、スモールサイズ紙であっても搬送路の一部においては複数のスレーブCPUが同時に搬送に関与することがある。
図12にはスモールサイズ紙についての給紙開始〜位置補正(レジ停止)〜レジオンといった一連の動作における、サブマスタCPU601、スレーブCPU602、605の間における通信イベントシーケンスの一例が示されている。つまり、これは非同期シーケンスである。給紙開始のシーケンスは図11と同様である。スモールサイズ紙は、例えば、サブマスタCPU601が管轄する搬送パスの長さである220mmより搬送方向での長さが短い紙で、例えばA4サイズ紙である。スモールサイズ紙なので、レジオン前に紙後端がスレーブCPU602の給紙センサ247に到達する。つまり、レジオン前にセンサオフが通知される。紙先端と同様にモータパルスに基づき紙後端位置更新(S731)および紙後端受渡し(S720)を行う。給紙センサ247が媒体の後端の通過を検出した後に、レジストセンサ256は紙先端の通過を検出する。サブマスタCPU601は、紙先端搬送位置処理(S732)およびレジ停止要求処理(742)において非同期停止要求(モータ停止B:0210h)をスレーブCPU605に送信する。すなわち、サブマスタCPU601は第1検出手段が媒体の後端の通過を検出した後に第2検出手段が媒体の先端の通過を検出したときに第2スレーブ制御手段に第1スレーブ制御手段と非同期で動作するよう指示する非同期指示手段として機能する。スレーブCPU605からサブマスタCPU601に対して、モータ609のカウント終了イベントが到来すると、紙先端位置が更新され(S731)、用紙がレジ停止する。マスタCPU1001よりレジオン要求が到来すると、レジオン処理(S718)を行い、スレーブCPU605に対して非同期起動要求(モータ起動B:0110h)を送信し、用紙がレジオンする。
第1の実施形態では同期タイミングの通知にローカル通信線450を介した同期コマンドの送信により実現していた。第2の実施形態では汎用ポートを介して同期タイミングを通知する例について説明する。
図13にはサブマスタCPU601の制御ブロックが示されている。図4と共通する部分には同一の参照符号を付与することで説明を簡潔にする。第2の実施形態では、サブマスタCPU601との各スレーブCPUのGPIO412との間を、同期タイミングを通知するための同期信号を伝送する単一の信号線である同期信号線1301、1302により接続している。つまり、サブマスタCPU601の出力ポートのうち同期信号線1301、1302と接続された出力ポートを同期信号出力ポートとしている。同期信号線1301、1302は、マスタ制御手段から第1スレーブ制御手段と第2スレーブ制御手段とへ同期のタイミングを示す同期信号を伝送するための第2通信路の一例である。
Claims (6)
- 媒体を搬送するための搬送路と、
前記搬送路に沿って前記媒体を搬送する第1搬送手段と、
前記搬送路において前記第1搬送手段の下流に配置されている第2搬送手段と、
前記搬送路に設置され、前記媒体の通過を検知する通過検知手段と、
前記第1搬送手段を制御する第1スレーブ制御手段と、
前記第2搬送手段を制御する第2スレーブ制御手段と、
前記第1スレーブ制御手段と前記第2スレーブ制御手段とに対してそれぞれシリアル通信線を介して接続されており、前記通過検知手段の検知結果に基づき、前記第1スレーブ制御手段および前記第2スレーブ制御手段を制御するマスタ制御手段と、
を備え、
前記マスタ制御手段は、
前記媒体のサイズ情報に基づき前記第1搬送手段および前記第2搬送手段を同期駆動するか非同期駆動するかを決定し、
前記第1搬送手段および前記第2搬送手段を同期駆動すると決定した場合は、前記第1スレーブ制御手段および前記第2スレーブ制御手段に対して同期起動要求を送信し、前記第1スレーブ制御手段および前記第2スレーブ制御手段の両方から該同期起動要求に対する応答を受信した後、前記第1スレーブ制御手段および前記第2スレーブ制御手段の両方に対して同期のタイミングを制御するための同期コマンドを送信し、
前記第1搬送手段および前記第2搬送手段を非同期駆動すると決定した場合は、前記第1スレーブ制御手段および前記第2スレーブ制御手段に対して独立に非同期起動要求を送信することを特徴とする媒体搬送装置。 - 前記通過検知手段は、
前記搬送路の第1搬送区間を搬送される前記媒体の先端の通過と後端の通過とを検出する第1検出手段と、
前記第1搬送区間よりも前記媒体の搬送方向で下流側に位置する第2搬送区間を搬送される前記媒体の先端の通過と後端の通過とを検出する第2検出手段と
を備え、
前記マスタ制御手段は、
前記第1検出手段が前記媒体の先端の通過を検出してから後端の通過を検出する前に前記第2検出手段が該媒体の先端の通過を検出したときに、前記第1スレーブ制御手段と前記第2スレーブ制御手段とに同期起動要求を送信し、
前記第1検出手段が前記媒体の後端の通過を検出した後に前記第2検出手段が該媒体の先端の通過を検出したときに、前記第2スレーブ制御手段に前記第1スレーブ制御手段と非同期で動作するよう非同期起動要求を送信することを特徴とする請求項1に記載の媒体搬送装置。 - 前記マスタ制御手段は、前記シリアル通信線である第1通信路を介して、前記第1スレーブ制御手段と前記第2スレーブ制御手段に対して前記同期起動要求を送信し、
前記マスタ制御手段は、前記第1通信路を介して、前記非同期起動要求を送信する
ことを特徴とする請求項1に記載の媒体搬送装置。 - 前記マスタ制御手段から前記第1スレーブ制御手段と前記第2スレーブ制御手段とへ前記同期のタイミングを示す同期信号を伝送するための第2通信路をさらに備え、
前記マスタ制御手段は、前記シリアル通信線である第1通信路を介して、前記第1スレーブ制御手段と前記第2スレーブ制御手段に対して前記同期起動要求を送信するとともに、該同期起動要求に対する応答を受信した後に該同期のタイミングを示す同期信号を、前記第2通信路を介して送信し、
前記マスタ制御手段は、前記第1通信路を介して、前記第2スレーブ制御手段に対し、前記非同期起動要求を送信する
ことを特徴とする請求項1に記載の媒体搬送装置。 - 前記第2通信路は単一の信号線であることを特徴とする請求項4に記載の媒体搬送装置。
- 画像形成装置であって、
像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電手段と、
前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像をトナーにより現像し、トナー画像を形成する現像手段と、
前記トナー画像を転写する転写手段と、
請求項1ないし5のいずれか1項に記載の媒体搬送装置と
を備え、前記転写手段は、前記媒体搬送装置により搬送される媒体に対して前記トナー画像を転写することを特徴とする画像形成装置。
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