JP5676950B2

JP5676950B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5676950B2
Application number: JP2010165347A
Authority: JP
Inventors: 広高関; 篤志大谷; 庄司武田; 山本　悟; 悟山本; 圭太高橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2010-07-22
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2030-07-22
Also published as: JP2011065141A; US20110047403A1; US8615675B2

Description

本発明は、階層構造を有する複数のＣＰＵ群を有する分散制御システムによって実現された画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を採用する画像形成装置のプリンタデバイス制御では、１つのＣＰＵによる集中制御が行われている。しかし、制御の一点集中によるＣＰＵ負荷の増大によって、より高性能なＣＰＵが必要となる。さらに、プリンタデバイスの制御負荷の増大に伴い、通信ケーブル（通信束線）をＣＰＵ基板から離れた負荷ドライバユニットまで引き回す必要があり、長大な通信ケーブルが多数必要となっていた。このような問題を解決するために、電子写真システムを構成する各制御モジュールを個々のサブＣＰＵに分割する制御形態が注目されている（特許文献１参照）。

分散制御を行うシステム構成を画像形成装置に適用すると共に、開発工数の削減やコスト削減を実現するためには、ＣＰＵの回路基板構成を同一としＣＰＵ回路基板に接続されている負荷に応じてＣＰＵ回路基板及び負荷を制御することが有効となる。また、当該ＣＰＵ回路基板の使用数を増減させることにより、複数の製品に展開することができる。このように異なる製品スペックにおいても、開発工数、コスト削減を達成しつつ複数の製品展開を実現することが求められている。さらに、複数のＣＰＵが分散制御を行うシステムでは、ＣＰＵ回路基板上の部品点数を削減することでコストダウンを行うことが必須となる。例えば、各ＣＰＵに内蔵されているクロック発振器を使用すれば、コスト削減をすることができる。

特開２００６−２５６２７５号公報

しかしながら、ＣＰＵに内蔵されるクロック発振器は精度が悪く個体差も大きい。また、外部クロック発振器を使用する場合においても、外部クロック発振器の個体差により中長期的な誤差が生じてしまう。その結果、複数のＣＰＵが個別にステッピングモータなどのアクチュエータを制御する場合、内蔵クロック発振器や外部クロック発振器の誤差により、紙搬送を制御するステッピングモータ間の速度に誤差が生じ、紙の引っ張り合いやたわみなどが生じてしまう。また所定時間を計測する場合においても、それぞれのＣＰＵで時間計測結果が異なってしまう。その結果、紙づまりや色ズレ等が発生してしまう。

本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであり、複数のＣＰＵによる分散制御において、各ＣＰＵが協調して動作する場合に各ＣＰＵ間での制御誤差を抑制する画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、例えば、画像形成装置として実現できる。画像形成装置は、記録材に画像を形成するための機能を制御する上位層制御部と、前記上位層制御部により制御され、前記機能を実現するための負荷を制御する第１及び第２の下位層制御部と、前記第１の下位層制御部によって制御される前記負荷によって駆動され、搬送路に沿って前記記録材を搬送する第１搬送手段と、前記第２の下位層制御部によって制御される前記負荷によって駆動され、前記搬送路において前記第１搬送手段の下流に位置し、前記記録材を搬送する第２搬送手段と、前記第１及び第２の下位層制御部による前記第１搬送手段及び前記第２搬送手段によって搬送される前記記録材の、搬送路上の所定位置における有無を検出する１つ以上のセンサとを備え、前記第１及び第２の下位層制御部のそれぞれは、クロック発振器と、各下位層制御部が備える前記クロック発振器を利用して、前記１つ以上のセンサによる記録材の検出に関わる時間間隔を計測する計測部と、前記上位層制御部に対して、計測された前記時間間隔を通知する通知部と、前記上位層制御部から送信される補正係数に基づき、クロックカウント値を補正する補正部とを備え、前記上位層制御部は、前記第１の下位層制御部の前記クロック発振器と、前記第２の下位層制御部の前記クロック発振器との間の誤差を補正すべく、前記第１及び第２の下位層制御部の一方で計測した基準値である時間間隔に他方の下位層制御部で計測した時間間隔を合わせるために前記第１の下位層制御部の第１補正係数及び前記第２の下位層制御部の第２補正係数を決定し、前記決定した第１及び第２補正係数を前記第１及び第２の下位層制御部へ送信する決定部を備えることを特徴とする。

本発明は、複数のＣＰＵによる分散制御において、各ＣＰＵが協調して動作する場合に各ＣＰＵ間での制御誤差を抑制する画像形成装置を提供できる。

本発明に係る画像形成装置１０００の概観を示す図である。本発明に係る画像形成部３００の構成例を示す断面図である。本発明に係るマスタＣＰＵ、サブマスタＣＰＵ及びスレーブＣＰＵの関連を模式的に示す図である。本発明に係る画像形成装置１０００の制御基板の一例を示す図である。第１の実施形態に係る画像形成装置１０００の制御基板の一例を示す図である。第１の実施形態に係る画像形成装置１０００の制御基板の一例を示す図である。第１の実施形態に係る計測する時間間隔を説明する図である。第１の実施形態に係る時間間隔を補正する制御構成を示す図である。第１の実施形態に係る各動作タイミングを示すタイミングチャートである。第１の実施形態に係るクロック補正の処理手順を示すフローチャートである。第２の実施形態に係る計測する時間間隔を説明する図である。第２の実施形態に係る時間間隔を補正する制御構成を示す図である。第２の実施形態に係るクロック補正の処理手順を示すフローチャートである。

＜画像形成装置の構成＞
まず、図１を参照して、本発明に係る画像形成装置の構成について説明する。図１に示すように、画像形成装置１０００は、自動原稿搬送装置１００、画像読取部２００、画像形成部３００、及び操作部１０を備える。また、画像読取部２００は、画像形成部３００の上に載置されている。さらに、画像読取部２００上には、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１００が載置されている。また、本画像形成装置１０００は、複数の制御部（ＣＰＵ）を用いて分散制御を実現する。

自動原稿搬送装置１００は、原稿を自動的に原稿台ガラス上に搬送する。画像読取部２００は、自動原稿搬送装置１００から搬送された原稿を読み取って画像データを出力する。画像形成部３００は、自動原稿搬送装置１００から出力された画像データやネットワークを介して接続された外部装置から入力された画像データに従って記録材に画像を形成する。操作部１０は、ユーザが各種操作を行うためのＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インタフェース）を有する。さらに、操作部１０は、タッチパネル等の表示部を有し、ユーザに対して情報を提示することもできる。

＜画像形成部＞
次に、図２を参照して、画像形成部３００の詳細について説明する。なお、本実施形態の画像形成部３００は電子写真方式を採用している。なお、図２の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、ブラックのトナーに対応した各エンジンを示す。以下では、全てのトナーに対応するエンジンを示す場合は末尾のアルファベットＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して参照番号を記載し、個別に示す場合は参照番号の末尾にアルファベットＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付記して記載する。

像担持体としてフルカラー静電画像を形成するための感光ドラム（以下、単に「感光体」と称する。）２２５は、モータで矢印Ａの方向に回転可能に設けられる。感光体２２５の周囲には、一次帯電装置２２１、露光装置２１８、現像装置２２３、転写装置２２０、クリーナ装置２２２、除電装置２７１が配置されている。

現像装置２２３Ｋはモノクロ現像のための現像装置であり、感光体２２５Ｋ上の潜像をＫのトナーで現像する。また現像装置２２３Ｙ、Ｍ、Ｃはフルカラー現像のための現像装置であり、現像装置２２３Ｙ、Ｍ、Ｃは、感光体２２５Ｙ、Ｍ、Ｃ上の潜像をそれぞれＹ、Ｍ、Ｃのトナーで現像する。感光体２２５上に現像された各色のトナー像は、転写装置２２０によって中間転写体である転写ベルト２２６に一括で多重転写されて、４色のトナー像が重ね合わされる。

転写ベルト２２６は、ローラ２２７、２２８、２２９に張架されている。ローラ２２７は、駆動源に結合されて転写ベルト２２６を駆動する駆動ローラとして機能し、ローラ２２８は転写ベルト２２６の張力を調節するテンションローラとして機能する。また、ローラ２２９は、２次転写装置２３１としての転写ローラのバックアップローラとして機能する。転写ローラ脱着ユニット２５０は、２次転写装置２３１を転写ベルト２２６に接着させるか、又は離脱させるための駆動ユニットである。２次転写装置２３１を通過した後の転写ベルト２２６の下部にはクリーナブレード２３２が設けられており、転写ベルト２２６上の残留トナーがブレードで掻き落とされる。

カセット２４０、２４１及び手差し給紙部２５３に格納された記録材（記録紙）は、レジストローラ２５５、給紙ローラ対２３５及び縦パスローラ対２３６、２３７によってニップ部、つまり２次転写装置２３１と転写ベルト２２６との当接部に給送される。なお、その際２次転写装置２３１は、転写ローラ脱着ユニット２５０によって転写ベルト２２６に当接されている。転写ベルト２２６上に形成されたトナー像は、このニップ部で記録材上に転写される。その後、トナー像が転写された記録材は、定着装置２３４でトナー像が熱定着されて装置外へ排出される。

カセット２４０、２４１及び手差し給紙部２５３は、それぞれ記録材の有無を検知するためのシートなし検知センサ２４３、２４４、２４５を備える。また、カセット２４０、２４１及び手差し給紙部２５３は、それぞれ記録材のピックアップ不良を検知するための給紙センサ２４７、２４８、２４９を備える。

ここで、画像形成部３００による画像形成動作について説明する。画像形成が開始されると、カセット２４０、２４１及び手差し給紙部２５３に格納された記録材は、ピックアップローラ２３８、２３９、２５４により１枚毎に給紙ローラ対２３５に搬送される。記録材は、給紙ローラ対２３５によりレジストローラ２５５へと搬送されると、その直前のレジストセンサ２５６により記録材の通過が検知される。

レジストセンサ２５６により記録材の通過が検知された時点で、本実施形態では所定の時間が経過した後に一端搬送動作を中断する。その結果、記録材は停止しているレジストローラ２５５に突き当たり搬送が停止されるが、その際記録材の進行方向端部が搬送経路に対して垂直になるように搬送位置が固定され、記録材の搬送方向が搬送経路に対してずれた状態の斜行が補正される。以下では、この処理を位置補正と称する。位置補正は、以降の記録材に対する画像形成方向の傾きを最小化するために必要となる。位置補正後、レジストローラ２５５を起動させることにより、記録材は、２次転写装置２３１へ供給される。なお、レジストローラ２５５は、駆動源に結合され、クラッチによって駆動が伝えられることで回転駆動を行う。

次に、一次帯電装置２２１に電圧を印加して感光体２２５の表面を予定の帯電部電位で一様にマイナス帯電させる。続いて、帯電された感光体２２５上の画像部分が所定の露光部電位になるようにレーザスキャナ部からなる露光装置２１８で露光を行い潜像が形成される。露光装置２１８はプリンタ制御Ｉ／Ｆ２１５を介してコントローラ４６０より送られてくる画像データに基づいてレーザ光をオン、オフすることによって画像に対応した潜像を形成する。

また、現像装置２２３の現像ローラには各色毎に予め設定された現像バイアスが印加されており、上記潜像は、現像ローラの位置を通過する際にトナーで現像され、トナー像として可視化される。トナー像は、転写装置２２０により転写ベルト２２６に転写され、さらに２次転写装置２３１で、給紙部より搬送された記録材に転写された後、レジスト後搬送パス２６８を通過し、定着搬送ベルト２３０を介して、定着装置２３４へと搬送される。

定着装置２３４では、まずトナーの吸着力を補って画像乱れを防止するために、定着前帯電器２５１、２５２で帯電され、さらに定着ローラ２３３でトナー画像が熱定着される。その後、記録材は、排紙フラッパ２５７により排紙パス２５８側に搬送パスが切り替えられることにより、排紙ローラ２７０によってそのまま排紙トレー２４２に排紙される。

感光体２２５上に残留したトナーは、クリーナ装置２２２で除去、回収される。最後に、感光体２２５は、除電装置２７１で一様に０ボルト付近まで除電されて、次の画像形成サイクルに備える。

画像形成装置１０００によるカラーの画像形成開始タイミングは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの同時転写であるため転写ベルト２２６上の任意の位置に画像形成を行うことが可能である。しかし、感光体２２５Ｙ、Ｍ、Ｃ上のトナー像を転写する位置のずれ分をタイミング的にシフトさせながら画像形成開始タイミングを決定する必要がある。

なお、画像形成部３００においては、記録材を連続的にカセット２４０、２４１及び手差し給紙部２５３より給送させることが可能である。この場合、先行する記録材のシート長を考慮し、記録材が重なり合わないような最短の間隔でカセット２４０、２４１及び手差し給紙部２５３からの給紙を行う。上述したように、位置補正後に、レジストローラ２５５を起動させることにより、記録材は２次転写装置２３１へ供給されるが、２次転写装置２３１に到達すると、再びレジストローラ２５５が一時停止される。これは、後続の記録材に対して先行する記録材と同様に位置補正を行うためである。

次に、記録材の裏面に画像を形成する場合の動作について詳細に説明する。記録材の裏面に画像を形成する際には、まず記録材の表面への画像形成が先行して実行される。表面のみの画像形成であれば、定着装置２３４でトナー像が熱定着された後に、そのまま排紙トレー２４２に排紙される。一方、引き続き裏面の画像形成を行なう場合、センサ２６９で記録材が検知されると、排紙フラッパ２５７により裏面パス２５９側に搬送パスが切り替えられ、それに併せた反転ローラ２６０の回転駆動により記録材が両面反転パス２６１に搬送される。その後、記録材は、送り方向幅の分だけ両面反転パス２６１に搬送された後に反転ローラ２６０の逆回転駆動により進行方向が切り替えられ、表面に画像形成された画像面を下向きにして両面パス搬送ローラ２６２の駆動により両面パス２６３に搬送される。

続いて、記録材は、両面パス２６３を再給紙ローラ２６４に向かって搬送されると、その直前の再給紙センサ２６５により通過が検知される。再給紙センサ２６５により記録材の通過が検知されると、本実施形態では所定の時間が経過した後に一端搬送動作を中断する。その結果、記録材は、停止している再給紙ローラ２６４に突き当たり搬送が一時停止されるが、その際記録材の進行方向端部が搬送経路に対して垂直になるように位置が固定され、記録材の搬送方向が再給紙パス内の搬送経路に対してずれる斜行が補正される。以下では、この処理を再位置補正と称する。

再位置補正は、以降の記録材裏面に対する画像形成方向の傾きを最小化するために必要となる。再位置補正後、再給紙ローラ２６４を起動させることにより、記録材は、表裏が逆転した状態で再度給紙パス２６６上に搬送される。その後の画像形成動作については、上述した表面の画像形成動作と同じであるためここでは省略する。このように表裏両面に画像形成された記録材は、そのまま排紙フラッパ２５７より排紙パス２５８側に搬送パスが切り替えられることにより、排紙トレー２４２に排紙される。

なお、本画像形成部３００においては、両面印刷時においても、記録材の連続給送が可能である。しかしながら、記録材への画像形成や形成されたトナー像の定着などを行うための装置は１系統しか有していないため、表面への印刷と裏面への印刷を同時に行うことはできない。したがって、両面印刷時においては、画像形成部３００に対し、カセット２４０、２４１及び手差し給紙部２５３からの記録材と、裏面印刷のために反転させて画像形成部に再度給送された記録材とは交互に画像形成されることとなる。

本画像形成部３００は、図２に示す各制御負荷を、後述する搬送モジュールＡ２８０、搬送モジュールＢ２８１、作像モジュール２８２、定着モジュール２８３という４つの制御ブロックに分けて各々が自律的に制御されている。さらに、これらの４つの制御ブロックを統括して画像形成装置として機能させるためのマスタモジュール２８４を有する。以下では、各モジュールの制御構成について図３を用いて説明する。

図３に示すように、本実施形態において、マスタモジュール２８４に備えられるマスタＣＰＵ（マスタ制御部／上位層制御部）１００１は、プリンタ制御Ｉ／Ｆ２１５を介してコントローラ４６０より送られる指示及び画像データに基づいて画像形成装置１０００の全体を制御する。また、画像形成を実行するための搬送モジュールＡ２８０、搬送モジュールＢ２８１、作像モジュール２８２、及び定着モジュール２８３は、各機能を制御するサブマスタＣＰＵ（サブマスタ制御部／上位層制御部）６０１、９０１、７０１、８０１を備える。サブマスタＣＰＵ６０１、９０１、７０１、８０１はマスタＣＰＵ１００１により制御される。さらに、各機能モジュールは、さらに、各機能を実行するための制御負荷を動作させるためのスレーブＣＰＵ（スレーブ制御部／第１の下位層制御部、第２の下位層制御部、第１の制御部、第２の制御部）６０２、６０３、６０４、６０５、９０２、９０３、７０２、７０３、７０４、７０５、７０６、８０２、８０３を備える。スレーブＣＰＵ６０２、６０３、６０４、６０５はサブマスタＣＰＵ６０１に、スレーブＣＰＵ９０２、９０３はサブマスタＣＰＵ９０１に、スレーブＣＰＵ７０２、７０３、７０４、７０５、７０６はサブマスタＣＰＵ７０１に、スレーブＣＰＵ８０２、８０３はサブマスタＣＰＵ８０１に制御される。

図３に示すように、マスタＣＰＵ１００１と複数のサブマスタＣＰＵ６０１、７０１、８０１、９０１は共通のネットワーク型通信バス（第１信号線）１００２によってバス接続される。サブマスタＣＰＵ６０１、７０１、８０１、９０１同士の間もネットワーク型通信バス（第１信号線）１００２によってバス接続される。なお、マスタＣＰＵ１００１と複数のサブマスタＣＰＵ６０１、７０１、８０１、９０１はリング接続されるものでもよい。サブマスタＣＰＵ６０１は、さらに、高速シリアル通信バス（第２信号線）６１２、６１３、６１４、６１５を介して、複数のスレーブＣＰＵ６０２、６０３、６０４、６０５のそれぞれと１対１接続（ピアツーピア接続）されている。同様に、サブマスタＣＰＵ７０１は、高速シリアル通信バス（第２信号線）７１１、７１２、７１３、７１４、７１５を介して、それぞれスレーブＣＰＵ７０２、７０３、７０４、７０５、７０６と接続される。サブマスタＣＰＵ８０１は、高速シリアル通信バス（第２信号線）８０８、８０９を介して、それぞれスレーブＣＰＵ８０２、８０３と接続される。サブマスタＣＰＵ９０１は、高速シリアル通信バス（第２信号線）９０９、９１０を介して、それぞれスレーブＣＰＵ９０２、９０３と接続される。ここで、高速シリアル通信バスは、短距離高速通信に用いられる。

本実施形態に係る画像形成装置１０００において、タイミングに依存した応答性が必要とされる制御に関しては、各サブマスタＣＰＵに統括された機能モジュール内で実現されるように機能分割されている。そのため、末端の制御負荷を駆動するための各スレーブＣＰＵと各サブマスタＣＰＵとの間の通信は、応答性のよい高速シリアル通信バスによって接続されている。つまり、上記第２信号線には、上記第１信号線よりもデータ転送のタイミング精度が高い信号線が用いられる。

一方、サブマスタＣＰＵ６０１、７０１、８０１、９０１とマスタＣＰＵ１００１との間では、精密な制御タイミングを必要としない、画像形成動作の大まかな処理の流れを統括するようなやり取りだけが行われる。例えば、マスタＣＰＵ１００１はサブマスタＣＰＵに、画像形成前処理開始、給紙開始、画像形成後処理開始といった指示を出す。また、マスタＣＰＵ１００１はサブマスタＣＰＵに、コントローラ４６０から指示されたモード（例えばモノクロモードや両面画像形成モードなど）に基づいた指示を画像形成開始の前に出す。サブマスタＣＰＵ６０１、７０１、８０１、９０１のそれぞれの間でも、精密なタイミング制御を必要としないやり取りだけが行われる。すなわち、画像形成装置の制御を、相互に精密なタイミング制御を必要としない制御単位に分け、それぞれのサブマスタＣＰＵがそれぞれの制御単位を精密なタイミングで制御する。これにより、本画像形成装置１０００では、通信トラフィックを最小限に抑え、低速で安価なネットワーク型通信バス１００２で接続することを可能としている。なお、マスタＣＰＵ、サブマスタＣＰＵ、及びスレーブＣＰＵについては、実装される制御基板が必ずしも一律である必要はなく、装置実装上の事情に合わせて可変的に配置させることが可能である。

＜第１の実施形態＞
次に、本発明における第１の実施形態について説明する。ここでは、図４に示すサブマスタＣＰＵ６０１、スレーブＣＰＵ６０２、スレーブＣＰＵ６０３、及び図２に示す給紙センサ（第１のセンサ）２４７、レジストセンサ（第２のセンサ）２５６を例に挙げて説明する。まず、図５及び図６を参照して、本実施形態における具体的なマスタＣＰＵ、サブマスタＣＰＵ、スレーブＣＰＵの基板構成上の配置例について説明する。

図５に示す製品Ａでは、サブマスタＣＰＵ６０１とスレーブＣＰＵ６０２、６０３とは同一の回路基板６０６上に実装されている。また、製品Ａでは、サブマスタＣＰＵ及びスレーブＣＰＵの回路基板６０６、７０７、８１０が全て同じ回路から構成されており、サブマスタＣＰＵ及びスレーブＣＰＵを制御するプログラムのみが異なる構成となっている。さらに、回路基板６０６、７０７のみでは性能が満たされない場合、スレーブＣＰＵ６０４、６０５からなる回路基板６０７と、スレーブＣＰＵ７０４、７０５、７０６からなる回路基板７０８とを追加することにより、所望の製品スペックが実現されている。

次に、図６に示す製品Ｂでは、サブマスタＣＰＵ及びスレーブＣＰＵの回路基板６０６、７０７、８１０、９１０が全て同じ回路から構成されており、サブマスタＣＰＵ及びスレーブＣＰＵを制御するプログラムのみが異なる構成となっている。このようにサブマスタＣＰＵ及びスレーブＣＰＵの同一回路基板の搭載枚数を変更し、さらにはサブマスタＣＰＵ及びスレーブＣＰＵを制御するプログラムを変更することにより要求される製品スペックを容易に実現することが可能となる。

続いて、図７を参照して、本実施形態における各ＣＰＵの時間計測について説明する。矢印方向に紙が搬送される紙搬送パス（搬送路）上において、図７に示すように、給紙センサ２４７及びレジストセンサ２５６が配置されている。これらのセンサの配置場所は、紙搬送パスから物理的に離されて配置されている。また、レジストセンサ２５６は、紙の搬送方向に対して、給紙センサ２４７の下流に配置されている。このように構成される紙搬送パスにおいて、紙が搬送され、まず最初に給紙センサ２４７が紙を検知する。その後、紙がＴｓ時間搬送されると次のレジストセンサ２５６が紙を検知することとなる。本実施形態によれば、画像形成処理において、給紙センサ２４７とレジストセンサ２５６とにおいて紙が検知される時間間隔Ｔｓを計測する。

次に、図８を参照して、本実施形態に係る具体的な制御構成について説明する。サブマスタＣＰＵ６０１は、スレーブＣＰＵ６０２及びスレーブＣＰＵ６０３と通信を行う。接続方法は、パラレルバス接続或いはシリアルバス接続でもよい。スレーブＣＰＵ６０２は、給紙センサ２４７とステッピングモータ等のアクチュエータ１４０６を制御する。スレーブＣＰＵ６０３は、レジストセンサ２５６とステッピングモータ等のアクチュエータ１４０７を制御する。給紙センサ２４７からの出力信号は、スレーブＣＰＵ６０２とスレーブＣＰＵ６０３とに出力される。また、レジストセンサ２５６からの出力信号は、スレーブＣＰＵ６０２とスレーブＣＰＵ６０３とに出力される。ここでは、スレーブＣＰＵ６０２及びスレーブＣＰＵ６０３に内蔵されているクロック発振器を使用する一例を示すが、外部クロック発振器を使用する場合においても、同様の構成で実現できる。さらに、サブマスタＣＰＵがマスタＣＰＵでも同様の構成で実現できる。

続いて、図９を参照して、給紙センサ２４７、レジストセンサ２５６及びスレーブＣＰＵ６０２、６０３の各動作タイミングについて説明する。給紙センサ２４７が紙を検知すると、スレーブＣＰＵ６０２及びスレーブＣＰＵ６０３は、クロックカウントの実行を開始し、レジストセンサ２５６が紙を検知するまでのＴｓ時間までクロックカウントを継続する。図９に示すように、スレーブＣＰＵ６０２とスレーブＣＰＵ６０３とは、内蔵されるクロック発振器を使用しているため、当該クロック発振器の精度のばらつきによりカウント結果が異なることを示している。具体的には、スレーブＣＰＵ６０２のカウント数がｍとなり、スレーブＣＰＵ６０３のカウント数がｎとなる。

次に、図１０に示すフローチャートを参照して、スレーブＣＰＵ６０２のクロック補正について説明する。Ｓ１６０１では、スレーブＣＰＵ６０２は、紙が給紙センサ２４７を通過したか否かを判定する。つまり、スレーブＣＰＵ６０２は、給紙センサ２４７が紙の先端を検知したか否かを判定する。給紙センサ２４７が紙を検知した場合、Ｓ１６０２へ進み、給紙センサ２４７が紙を検知していなければＳ１６０１の判定を定期的に繰り返す。

Ｓ１６０２では、スレーブＣＰＵ６０２は、例えば内蔵されているクロック発振器を使用して、クロックカウントを行う。クロックカウントは、初期値０からインクリメントを行う。続いて、Ｓ１６０３では、スレーブＣＰＵ６０２は、紙の先端がレジストセンサ２５６を通過したか否かを判定する。つまり、スレーブＣＰＵ６０２は、レジストセンサ２５６が紙を検知したか否かを判定する。レジストセンサ２５６が紙を検知した場合Ｓ１６０４へ進み、レジストセンサ２５６が紙を検知しなければＳ１６０２へと戻り、クロックカウントのインクリメントを継続する。なお、スレーブＣＰＵ６０２は、上記Ｓ１６０１乃至Ｓ１６０４において計測部として機能する。

レジストセンサ２５６が紙を検知すると、Ｓ１６０４では、スレーブＣＰＵ６０２は、クロックカウント結果を内部ＲＡＭなどのメモリに格納する。続いて、Ｓ１６０５では、スレーブＣＰＵ６０２は、通知部として機能し、サブマスタＣＰＵ６０１へＳ１６０４で格納したクロックカウント結果を通知する。さらに、Ｓ１６０６では、スレーブＣＰＵ６０２は、サブマスタＣＰＵ６０１において算出されたクロック補正係数αを取得する。クロック補正係数αを取得すると、Ｓ１６０７では、スレーブＣＰＵ６０２は、補正部として機能し、サブマスタＣＰＵ６０１から取得したクロック補正係数αに基づき、タイマカウント値を補正する。タイマカウント値とは、負荷（例えばステッピングモータやソレノイドなどのアクチュエータ）を駆動するタイミングを示すクロックカウント値である。スレーブＣＰＵは、内蔵されたクロック発振器のクロックのカウント値がタイマカウント値と一致したことに応じて負荷を駆動する。タイマカウント値は、具体的には、図１０に示すように、スレーブＣＰＵ６０２は、タイマカウント値ＣＮＴ＝仮カウント値ＣＮＴ＿ＴＭＰ＊クロック補正係数αの一次方程式を用いてを算出する。このように、スレーブＣＰＵ６０２は、画像形成処理において用いられるタイマカウント値の全てに対して上述のような補正処理を施すこととなる。また、スレーブＣＰＵ６０３のクロック補正についても、図１０に示すフローチャートと同様の処理が行われる。

ここで、上述のＳ１６０６において、サブマスタＣＰＵ６０１から取得する補正係数αについて説明する。上述したように、スレーブＣＰＵ６０２及びスレーブＣＰＵ６０３は、Ｓ１６０５において、それぞれがサブマスタＣＰＵ６０１に対して、給紙センサ２４７が紙を検知してからレジストセンサ２５６が紙を検知するまで計測したクロックカウンタ値を通知する。ここで、サブマスタＣＰＵ６０１は、導出部として機能し、２つのスレーブＣＰＵから通知されたクロックカウンタ値に基づいて、クロック補正係数αを導出する。

ここでは、スレーブＣＰＵ６０２のクロックカウント結果をｃｐｕ０＿ｃｎｔ、スレーブＣＰＵ６０３のクロックカウント結果をｃｐｕ１＿ｃｎｔとする。また、スレーブＣＰＵ６０２のクロック補正係数をα０、スレーブＣＰＵ６０３のクロック補正係数をα１とする。さらに、予め定められたクロックカウント値をｃｎｔとする。

スレーブＣＰＵ６０２を基準クロック（基準値）として、スレーブＣＰＵ６０３のクロックを補正する場合、サブマスタＣＰＵ６０１は、クロック補正係数α０，α１を以下の式により求める。

α０＝１
α１＝ｃｐｕ０＿ｃｎｔ／ｃｐｕ１＿ｃｎｔ
上述のように、スレーブＣＰＵ６０２を基準クロックとするため、スレーブＣＰＵ６０２に対するクロック補正係数α０は１となる。つまり、基準クロックとなるスレーブＣＰＵ６０２によって計測されたクロックカウント値は補正されないこととなる。

一方、スレーブＣＰＵ６０３を基準クロックとしスレーブＣＰＵ６０２のクロックを補正する場合、サブマスタＣＰＵ６０１は、クロック補正係数α０，α１を以下の式により求める。

α０＝ｃｐｕ１＿ｃｎｔ／ｃｐｕ０＿ｃｎｔ
α１＝１
上述のように、スレーブＣＰＵ６０３を基準クロックとする場合は、スレーブＣＰＵ６０３に対するクロック補正係数α１は１となる。つまり、基準クロックとなるスレーブＣＰＵ６０３によって計測されたクロックカウント値は補正されないこととなる。

また、予め定められたクロックカウント値ｃｎｔを基準とすると、サブマスタＣＰＵ６０１は、クロック補正係数α０，α１を以下の式により求める。

α０＝ｃｎｔ／ｃｐｕ０＿ｃｎｔ
α１＝ｃｎｔ／ｃｐｕ１＿ｃｎｔ
上述したように、サブマスタＣＰＵ６０１は、各スレーブＣＰＵで使用されるクロック補正係数αを算出する。しかしながら、本発明は、上述の方法に限らず、各スレーブＣＰＵにおいて動作の整合性が保たれれば、どのようにクロック補正係数を算出してもよい。また、サブマスタＣＰＵ６０１は、予め定められたクロック補正係数αを各スレーブＣＰＵ６０２、６０３に対して通知してもよい。この場合、各クロック補正係数は、工場出荷時等に予め設定されていることが必要となる。また、複数のスレーブＣＰＵのうちのいずれか１つがサブマスタＣＰＵの代わりにクロック補正係数を算出するようにしてもよい。この場合、第１スレーブＣＰＵは、自身のクロック発振器を利用して所定の時間間隔を計測し、第２スレーブＣＰＵに対して計測した時間間隔を通知する。そして、第２スレーブＣＰＵは、第１スレーブＣＰＵから通知された時間間隔に基づいて補正係数を導出する。次に、第１スレーブＣＰＵは、第２スレーブＣＰＵから補正係数を取得して、負荷を駆動するタイミングを示すクロックカウント値を補正係数に基づいて補正する。また、別の変形例では、第１スレーブＣＰＵは、自身のクロック発振器を利用して所定の時間間隔を計測し、第２スレーブＣＰＵに対して計測した時間間隔を通知する。そして、第２スレーブＣＰＵは、第１スレーブＣＰＵから通知された時間間隔に基づいて補正係数を導出する。次に、第２スレーブＣＰＵは、負荷を駆動するタイミングを示すクロックカウント値を補正係数に基づいて補正する。

以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置は、分散制御システムを利用するとともに、各ＣＰＵにおいて、それぞれに内蔵されたクロック発振器を用いて所定の時間間隔を計測し、協調して動作を実行させる。さらに、各ＣＰＵで計測された時間間隔に基づき、各クロック発振器の誤差による計測誤差を解消するための補正係数を算出し、負荷を駆動するタイミングを示すクロックカウント値を補正係数に基づいて補正する。これにより、本画像形成装置は、コストを削減した分散制御を実現するとともに、各ＣＰＵに内蔵されたクロック発振器の誤差による制御誤差、例えば所定の時間間隔の計測誤差を抑制することができる。しかしながら、本発明は画像形成装置に限られず、分散制御システムを利用した他の制御装置に適用してもよい。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明における第２の実施形態について説明する。まず、図１１を参照して、本実施形態における各ＣＰＵの時間計測について説明する。矢印方向に紙が搬送される紙搬送パス上において、図１１に示すように、給紙センサ２４７が配置されている。本実施形態では、給紙センサ２４７によって１枚目の紙が検知されてから２枚目の紙が検知されるまでの時間間隔Ｔｓを計測する。

次に、図１２を参照して、本実施形態に係る具体的な構成について説明する。サブマスタＣＰＵ６０１は、スレーブＣＰＵ６０２及びスレーブＣＰＵ６０３と通信を行う。接続方法は、パラレルバス接続或いはシリアルバス接続でもよい。スレーブＣＰＵ６０２は、給紙センサ２４７とステッピングモータ等のアクチュエータ１９０５を制御している。スレーブＣＰＵ６０３は、ステッピングモータ等のアクチュエータ１９０６を制御している。また給紙センサ２４７からの出力信号は、スレーブＣＰＵ６０２とスレーブＣＰＵ６０３とに出力される。ここでは、スレーブＣＰＵ６０２及びスレーブＣＰＵ６０３に内蔵されているクロック発振器を使用する一例を示すが、外部クロック発振器を使用する場合においても、同様な構成で実現できる。さらに、サブマスタＣＰＵがマスタＣＰＵでも同様の構成で実現できる。

続いて、図１３に示すフローチャートを参照して、スレーブＣＰＵ６０２のクロック補正について説明する。Ｓ１９０１では、スレーブＣＰＵ６０２は、紙が給紙センサ２４７を通過したか否かを判定する。つまり、スレーブＣＰＵ６０２は、給紙センサ２４７が紙の先端を検知したか否かを判定する。給紙センサ２４７が紙を検知した場合、Ｓ１９０２へ進み、給紙センサ２４７が紙を検知していなければ、Ｓ１９０１の判定を定期的に繰り返す。

Ｓ１９０２では、スレーブＣＰＵ６０２は、例えば内蔵されているクロック発振器を使用して、クロックカウントを行う。クロックカウントは、初期値０からインクリメントを行う。続いて、Ｓ１９０３では、スレーブＣＰＵ６０２は、次の紙が給紙センサ２４７を通過したか否かを判定する。給紙センサ２４７が次の紙を検知すると、Ｓ１９０４へ進み、給紙センサ２４７が次の紙を検知していなければ、Ｓ１９０２へ戻り、クロックカウントのインクリメントを継続する。

給紙センサ２４７が次の紙を検知すると、Ｓ１９０４では、スレーブＣＰＵ６０２は、クロックカウント結果を内部ＲＡＭなどのメモリに格納する。続いて、Ｓ１９０５では、スレーブＣＰＵ６０２は、サブマスタＣＰＵ６０１へＳ１９０４で格納したクロックカウント結果を通知する。続いて、Ｓ１９０６では、スレーブＣＰＵ６０２は、サブマスタＣＰＵ６０１において算出されたクロック補正係数αを取得する。クロック補正係数αを取得すると、Ｓ１９０７では、スレーブＣＰＵ６０２は、サブマスタＣＰＵ６０１から取得したクロック補正係数αに基づき、例えばステッピングモータなどのアクチュエータを制御するタイマカウント値を補正する。具体的には、図１３に示すように、スレーブＣＰＵ６０２は、タイマカウント値ＣＮＴ＝仮カウント値ＣＮＴ＿ＴＭＰ＊クロック補正係数αの一次方程式を用いてタイマカウント値を算出する。このように、スレーブＣＰＵ６０２は、画像形成処理において計時されるタイマカウント値の全てに対して上述のような補正処理を施すこととなる。また、スレーブＣＰＵ６０３のクロック補正についても、図１３に示すフローチャートと同様の処理が行われる。なお、サブマスタＣＰＵ６０１によるクロック補正係数αの算出方法は、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。

Claims

記録材に画像を形成するための機能を制御する上位層制御部と、
前記上位層制御部により制御され、前記機能を実現するための負荷を制御する第１及び第２の下位層制御部と、
前記第１の下位層制御部によって制御される前記負荷によって駆動され、搬送路に沿って前記記録材を搬送する第１搬送手段と、
前記第２の下位層制御部によって制御される前記負荷によって駆動され、前記搬送路において前記第１搬送手段の下流に位置し、前記記録材を搬送する第２搬送手段と、
前記第１及び第２の下位層制御部による前記第１搬送手段及び前記第２搬送手段によって搬送される前記記録材の、搬送路上の所定位置における有無を検出する１つ以上のセンサとを備え、
前記第１及び第２の下位層制御部のそれぞれは、
クロック発振器と、
各下位層制御部が備える前記クロック発振器を利用して、前記１つ以上のセンサによる記録材の検出に関わる時間間隔を計測する計測部と、
前記上位層制御部に対して、計測された前記時間間隔を通知する通知部と、
前記上位層制御部から送信される補正係数に基づき、クロックカウント値を補正する補正部とを備え、
前記上位層制御部は、
前記第１の下位層制御部の前記クロック発振器と、前記第２の下位層制御部の前記クロック発振器との間の誤差を補正すべく、前記第１及び第２の下位層制御部の一方で計測した基準値である時間間隔に他方の下位層制御部で計測した時間間隔を合わせるために前記第１の下位層制御部の第１補正係数及び前記第２の下位層制御部の第２補正係数を決定し、前記決定した第１及び第２補正係数を前記第１及び第２の下位層制御部へ送信する決定部を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記１つ以上のセンサは、前記記録材の搬送路に沿って設けられ、記録材を検知する第１及び第２のセンサを含み、
前記計測部は、前記第１のセンサが記録材を検知してから、前記第１のセンサよりも記録材の搬送方向に対して下流に位置する前記第２のセンサが記録材を検知するまでの時間間隔を計測することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記１つ以上のセンサは、前記記録材の搬送路に沿って設けられ、
前記計測部は、前記センサが所定の記録材を検知してから、他の記録材を検知するまでの時間間隔を計測することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。