JP7005335B2

JP7005335B2 - センサ制御装置

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Publication number: JP7005335B2
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Authority: JP
Inventors: 光洋菅田
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Description

本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置等に関し、特に、シート搬送時にシートを検知するセンサの制御技術に関する。

画像形成装置や自動原稿搬送装置（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）は、内部機器の制御のために多数のセンサが配置される。例えば、画像形成装置は、シートの有無検知に用いられるセンサ、シートの搬送位置検知に用いられるセンサ、装置の外装カバーの開閉検知用センサなどの多数のセンサを搭載する。画像形成装置等は、センサの検知結果に基づいて内部機器を制御することでシートの搬送制御等を行うために、装置内の様々な位置に配置された多数のセンサと、センサの検知結果を取得して制御を行う制御基板とがケーブルを介して接続される。センサ数が増加すると画像形成装置等の内部で用いられるケーブル数も増加する。ケーブル数の増加により、配線スペース及び制御基板のコネクタ数が増加する。ケーブル数やコネクタ数の増加は、装置全体の小型化を妨害し、コストアップの原因となる。

そのために、複数のセンサを直列に接続することでケーブル数やコネクタ数を削減する技術が提案されている（特許文献１）。各センサは、異なる抵抗値の抵抗器を備えており、例えばシート検知時の検知結果が、センサ毎に異なる電圧値で表される。そのためにどのセンサの検知結果であるかが判別可能である。

特開２００８－５９１６１号公報

複数のセンサを直列接続する場合、１つのセンサの故障が他のセンサに影響する。例えば、１つのセンサがショートモードで故障すると、全てのセンサ或いは故障したセンサよりも下流に配置されるセンサが動作しなくなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数センサを直列接続した構成でセンサに故障が発生した場合であっても、他のセンサへの影響を抑止するセンサ制御装置を提供することを目的とする。

本発明のセンサ制御装置は、制御手段と、前記制御手段に対して直列に接続される複数のセンサ手段と、を備えており、前記制御手段は、前記複数のセンサ手段を順次動作させるために、第１電圧と前記第１電圧とは異なる第２電圧とを交互に印加し、前記複数のセンサ手段の各々は、前記制御手段から印加される前記第１電圧に基づいて検知動作を行う検知手段と、前記制御手段から前記検知手段への電圧の印加経路に設けられる第１スイッチ手段と、前記制御手段から印加される電圧を後段のセンサ手段に供給する供給経路に設けられる第２スイッチ手段と、前記印加経路の電圧が前記第１電圧のときに前記第１スイッチ手段を導通状態に制御し且つ前記第２スイッチ手段を遮断状態に制御し、前記印加経路の電圧が前記第２電圧のときに前記第１スイッチ手段を遮断状態に制御し且つ前記第２スイッチ手段を導通状態に制御する導通制御手段と、前記制御手段への前記検知手段による検知結果の出力経路に設けられる第３スイッチ手段と、前記検知手段の故障を検知する故障検知手段と、を備え、前記第３スイッチ手段は、前記故障検知手段により前記検知手段の故障が検知された場合に、遮断状態になることで該センサ手段を直列接続から電気的に切り離すことを特徴とする。

本発明によれば、故障したセンサを全体の構成から電気的に切り離すことで、他のセンサへの影響を抑制することができる。

画像形成装置の構成図。メイン基板及びセンサの構成図。故障診断を行わない場合のセンサの動作制御処理を表すフローチャート。センサの動作制御時のタイミングチャート。センサに異常が生じた場合の動作制御時のタイミングチャート。故障診断を行う場合のセンサの動作制御処理を表すフローチャート。センサの動作制御時のタイミングチャート。

以下、図面を参照して、実施の形態を詳細に説明する。

（構成）
図１は、本実施形態のセンサ制御装置を含む画像形成装置の構成図である。この画像形成装置１００は、電子写真方式である。画像形成装置１００は、画像形成のための感光体１０１、一次帯電器１０２、電位センサ１０３、露光器１０４、現像器１０５、転写部１０６、クリーナー１０７、及び定着器１０８を備える。画像形成装置１００は、シート１１０が収納される複数（本実施形態では３つ）の給紙カセット１２０、１６０、１８０を備える。画像が形成されるシート１１０は、これら３つの給紙カセット１２０、１６０、１８０のいずれかから給紙される。画像形成装置１００は、不図示のコントローラにより動作が制御される。

一次帯電器１０２は、感光体１０１の表面を一様に帯電する。表面が一様に帯電された感光体１０１は、露光器１０４により画像信号に応じて露光されることで、画像信号に応じた静電潜像が形成される。現像器１０５は、静電潜像を現像して感光体１０１の表面にトナー像を形成する。電位センサ１０３は、静電潜像の電位を測定するために、露光器１０４による露光位置と、現像器１０５による現像位置との間に設けられている。感光体１０１の表面に形成されたトナー像は、転写部１０６によって給紙カセット１２０、１６０、１８０のいずれかから給紙されたシート１１０に転写される。シート１１０は、印刷ジョブの入力時にいずれの給紙カセット１２０、１６０、１８０から給紙されるかが指示される。転写後に感光体１０１に残留する転写残トナーは、クリーナー１０７により回収される。トナー像が転写されたシート１１０は、定着器１０８によりトナー像が定着される。画像定着後のシート１１０は、定着器１０８から画像形成装置１００の外部へ排出される。これにより、画像が印刷された成果物が得られる。

給紙カセット１２０に収納されるシート１１０は、給紙ローラ１２２により搬送経路に給送される。給紙ローラ１２２は、ステッピングモータ１２１により駆動される。給紙カセット１２０は、シート１１０の有無を検知するセンサ１３１を備える。シートの搬送方向で給紙ローラ１２２の下流側の搬送経路にセンサ１３２が設けられる。センサ１３２は、給紙ローラ１２２により搬送されてきたシート１１０を検知する。

給紙カセット１６０に収納されるシート１１０は、給紙ローラ１６２により搬送経路に給送される。給紙ローラ１６２は、ステッピングモータ１６１により駆動される。給紙カセット１６０は、シート１１０の有無を検知するセンサ１７１を備える。シートの搬送方向で給紙ローラ１６２の下流側の搬送経路にセンサ１７２が設けられる。センサ１７２は、給紙ローラ１６２により搬送されてきたシート１１０を検知する。

給紙カセット１８０に収納されるシート１１０は、給紙ローラ１８２により搬送経路に給送される。給紙ローラ１８２は、ステッピングモータ１８１により駆動される。給紙カセット１８０は、シート１１０の有無を検知するセンサ１９１を備える。シートの搬送方向で給紙ローラ１８２の下流側の搬送経路にセンサ１９２が設けられる。センサ１９２は、給紙ローラ１８２により搬送されてきたシート１１０を検知する。

搬送経路には、搬送ローラ１２４、１２６が設けられる。各給紙カセット１２０、１６０、１８０から給紙されたシート１１０は、搬送ローラ１２４、１２６により搬送経路を転写部１０６へ搬送される。搬送ローラ１２４はステッピングモータ１２３により駆動される。搬送ローラ１２６はステッピングモータ１２５により駆動される。搬送ローラ１２４と搬送ローラ１２６との間には、搬送されるシート１１０を検知するセンサ１３３が設けられる。

シート１１０の給紙動作について説明する。コントローラは、給紙動作を開始する際に、印刷ジョブで指示されているシート１１０が収納される給紙カセットのシートの有無を検知する。

給紙カセット１２０からシート１１０を給紙する場合には、以下のようになる。
コントローラは、給紙カセット１２０のシート１１０の有無をセンサ１３１により検知する。コントローラは、給紙カセット１２０にシート１１０が有る場合、給紙ローラ１２２により給紙カセット１２０に収納されるシート１１０の給送を開始する。コントローラは、ステッピングモータ１２１により給紙ローラ１２２を駆動する。給紙ローラ１２２は、シート１１０を１枚ずつ給紙カセット１２０から搬送ローラ１２４へ搬送する。センサ１３２は、給紙ローラ１２２から搬送ローラ１２４までの搬送経路にある検知位置を、シート１１０が通過したか否かを検知する。コントローラは、センサ１３２の検知結果に応じて、シート１１０が所定タイミング以内に該検知位置を通過したか否かを検知する。

給紙カセット１６０からシート１１０を給紙する場合には、以下のようになる。
コントローラは、給紙カセット１６０のシート１１０の有無をセンサ１７１により検知する。コントローラは、給紙カセット１６０にシート１１０が有る場合、給紙ローラ１６２により給紙カセット１６０に収納されるシート１１０の給送を開始する。コントローラは、ステッピングモータ１６１により給紙ローラ１６２を駆動する。給紙ローラ１６２は、シート１１０を１枚ずつ給紙カセット１６０から搬送ローラ１２４へ搬送する。センサ１７２は、給紙ローラ１６２から搬送ローラ１２４までの搬送経路にある検知位置を、シート１１０が通過したか否かを検知する。コントローラは、センサ１７２の検知結果に応じて、シート１１０が所定タイミング以内に該検知位置を通過したか否かを検知する。

給紙カセット１８０からシート１１０を給紙する場合には、以下のようになる。
コントローラは、給紙カセット１８０のシート１１０の有無をセンサ１９１により検知する。コントローラは、給紙カセット１８０にシート１１０が有る場合、給紙ローラ１８２により給紙カセット１８０に収納されるシート１１０の給送を開始する。コントローラは、ステッピングモータ１８１により給紙ローラ１８２を駆動する。給紙ローラ１８２は、シート１１０を１枚ずつ給紙カセット１８０から搬送ローラ１２４へ搬送する。センサ１９２は、給紙ローラ１８２から搬送ローラ１２４までの搬送経路にある検知位置を、シート１１０が通過したか否かを検知する。コントローラは、センサ１９２の検知結果に応じて、シート１１０が所定タイミング以内に該検知位置を通過したか否かを検知する。

搬送ローラ１２４は、ステッピングモータ１２３により回転される。コントローラは、センサ１３２、１７２、１９２のいずれかがシート１１０を検知するとステッピングモータ１２３により搬送ローラ１２４を駆動する。搬送ローラ１２４は、回転することで、給紙カセット１２０、１６０、１８０のいずれかから給紙されたシート１１０を搬送ローラ１２６へ搬送する。センサ１３３は、搬送ローラ１２４から搬送ローラ１２６までの搬送経路にある検知位置を、シート１１０が通過したか否かを検知する。コントローラは、センサ１３３の検知結果に応じて、シート１１０が所定タイミング以内に該検知位置を通過したか否かを検知する。

搬送ローラ１２６は、ステッピングモータ１２５により回転される。コントローラは、センサ１３３がシート１１０を検知するとステッピングモータ１２５により搬送ローラ１２６を駆動する。搬送ローラ１２６は、回転することで搬送ローラ１２４から搬送されたシート１１０を転写部１０６へ搬送する。搬送ローラ１２６がシート１１０を転写部１０６へ搬送するタイミングは、感光体１０１に形成されたトナー像が転写部１０６に搬送されるタイミングに応じて調整される。これによりシート１１０と感光体１０１に形成されたトナー像とが、転写部１０６を重なって通過し、トナー像の転写が行われる。コントローラは、感光体１０１上のトナー像がシート１１０に重なって転写部１０６を通過するように、搬送ローラ１２６によるシート１１０の搬送速度を制御してもよい。

本実施形態の各センサ１３１、１３２、１３３、１７１、１７２、１９１、１９２は、例えばフォトインタラプタにより構成される。この場合、センサ１３１、１３２、１３３、１７１、１７２、１９１、１９２は、それぞれ、発光部（例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode））及び発光部から放出された光を受光する受光部（例えばフォトトランジスタ）を備える。シート１１０が搬送経路の検知位置に設けられる遮蔽物を押して発光部と受光部との間の光路を遮蔽することで、センサ１３１、１３２、１３３、１７１、１７２、１９１、１９２は、シート１１０の有無を検知することができる。ただし、搬送経路を搬送されるシート１１０を検知位置で検知できる構成であれば、センサ１３１、１３２、１３３、１７１、１７２、１９１、１９２の構成はこれに限らない。例えば、搬送経路を挟んで発光部と受光部とが対向して配置され、シート１１０が搬送経路を通過する際に光路が遮蔽される構成であってもよい。また、発光部の光を搬送経路のシート１１０が反射することで受光部への光路を形成する構成であってもよい。

図２は、コントローラに含まれるメイン基板、及びセンサの構成図である。以下の説明において、センサ１３２を第１センサ１３２と記載する。センサ１７２を第２センサ１７２と記載する。センサ１９２を第３センサ１９２と記載する。第１センサ１３２、第２センサ１７２、及び第３センサ１９２は、それぞれ発光部としてＬＥＤを備え、受光部としてフォトトランジスタを採用している。メイン基板２００は、第１センサ１３２、第２センサ１７２、及び第３センサ１９２の動作を制御し、これらの検知結果を取得するセンサ制御装置である。

第１センサ１３２、第２センサ１７２、及び第３センサ１９２は、メイン基板２００に対して直列に接続される。メイン基板２００側を上流として、メイン基板２００に対して上流側から第１センサ１３２、第２センサ１７２、第３センサ１９２の順に第１センサ１３２、第２センサ１７２、及び第３センサ１９２が接続される。第１センサ１３２、第２センサ１７２、及び第３センサ１９２は、各々の内部構成が同じである。メイン基板２００と第１センサ１３２、第１センサ１３２と第２センサ１７２、第２センサ１７２と第３センサ１０２は、それぞれ異なる電源ライン及び信号ラインで接続される。電源ラインにより電源電圧がメイン基板２００から第１センサ１３２、第２センサ１７２、及び第３センサ１９２に印加される。信号ラインにより第１センサ１３２、第２センサ１７２、及び第３センサ１９２の各検知結果がメイン基板２００に入力される。メイン基板２００、第１センサ１３２、第２センサ１７２、及び第３センサ１９２は、接地が共通になっている。なお、本実施形態では３つのセンサをメイン基板２００に対して直列接続する構成を説明するが、メイン基板２００に直列されるセンサの数は複数であればいくつであってもよい。

メイン基板２００は、第１センサ１３２、第２センサ１７２、及び第３センサ１９２の検知結果に応じてシート１１０の搬送を制御する。そのためにメイン基板２００は、第１センサ１３２、第２センサ１７２、及び第３センサ１９２の動作を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１を備える。また、メイン基板２００は、第１センサ１３２、第２センサ１７２、及び第３センサ１９２に印加する電源電圧の切り替えを行う電源切替部２０２を備える。電源切替部２０２は、第１センサ１３２、第２センサ１７２、及び第３センサ１９２に３種類の異なる電圧値の電源電圧を印加する。本実施形態では、電源切替部２０２は、第１センサ１３２、第２センサ１７２、及び第３センサ１９２に印加する電源電圧を０［Ｖ］、３．３［Ｖ］、５［Ｖ］の３種類で切り替える。電源切替部２０２は、例えばシート１１０の搬送タイミングとは無関係に各電圧値の電源電圧を順次印加する。メイン基板２００は、第１センサ１３２、第２センサ１７２、及び第３センサ１９２の検知結果を取得するためにプルアップ抵抗２０４を備える。プルアップ抵抗２０４は、一端に所定の電圧（ここでは３．３［Ｖ］）が印加され、他端が信号ラインに接続される。メイン基板２００は、第１センサ１３２に電源ラインを介して接続されるためのコネクタ２０３を備える。

第１センサ１３２は、コネクタ２１０ａ、電圧検知部２１１ａ、電源遮断部２１２ａ、ＬＥＤ２１３ａ、フォトトランジスタ２１４ａ、ＬＥＤ制御部２１５ａ、信号遮断部２２０ａ、及び診断部２２１ａを備える。コネクタ２１０ａは、メイン基板２００に電源ライン及び信号ラインを介して接続される他に、下流側に設けられる第２センサ１７２に他の電源ライン及び信号ラインを介して接続される。

電圧検知部２１１ａは、メイン基板２００から印加される電源電圧を検知し、該電圧値に応じて電源遮断部２１２ａ及びＬＥＤ制御部２１５ａの導通制御を行うための制御信号を出力する。電圧検知部２１１ａの動作の詳細は後述する。

電源遮断部２１２ａは、後段のセンサ（第２センサ１７２）へ電源電圧を供給する供給経路にスイッチ素子を有する。電源遮断部２１２ａは、電圧検知部２１１ａから取得する制御信号に応じてスイッチ素子が切り替わることで、メイン基板２００から印加される電源電圧の、後段の第２センサ１７２への供給状態を切り替える。スイッチ素子は、例えばＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型ＦＥＴ（Field Effect Transistor）である。電圧検知部２１１ａからの制御信号の電圧がメイン基板２００から印加される電源電圧に対してゲート閾値電圧（例えば１［Ｖ］）分低くなると、ＦＥＴが遮断状態になり、電源遮断部２１２ａは、後段の第２センサ１７２に電源電圧を供給しない。

ＬＥＤ２１３ａは、メイン基板２００から印加された電源電圧に応じて流れる電流により発光する。フォトトランジスタ２１４ａは、ＬＥＤ２１３ａから出射された光を受光して動作する。本実施形態では、フォトトランジスタ２１４ａは、光を受光することで導通状態になる。フォトトランジスタ２１４ａのコレクタ端子は、信号遮断部２２０ａを介して信号ラインによりメイン基板２００のプルアップ抵抗２０４及びＣＰＵ２０１に接続される。ＬＥＤ２１３ａ及びフォトトランジスタ２１４ａは、第１センサ１３２の検知部を構成する。

信号遮断部２２０ａは、信号ラインに通じる検知結果の出力経路にスイッチ素子を有する。信号遮断部２２０ａは、診断部２２１ａの制御に応じてスイッチ素子が切り替わることで、フォトトランジスタ２１４ａのコレクタ端子と、プルアップ抵抗２０４及びＣＰＵ２０１との接続状態を切り替える。スイッチ素子は、例えばＭＯＳ型ＦＥＴである。診断部２２１ａは、第１センサ１３２内の故障診断を行う。診断部２２１ａは、第１センサ１３２が故障した場合に信号遮断部２２０を遮断状態に制御する。つまり、第１センサ１３２が故障した場合、第１センサ１３２は信号ラインから遮断される。診断部２２１ａは、ＬＥＤ制御部２１５ａ、ＬＥＤ２１３ａ、及びフォトトランジスタ２１４ａの故障を検知する。診断部２２１ａの動作の詳細については後述する。

フォトトランジスタ２１４ａ及び信号遮断部２２０ａが導通状態であれば、ＣＰＵ２０１には、第１センサ１３２の検知結果として接地電圧（０［Ｖ］）が入力される。フォトトランジスタ２１４ａ及び信号遮断部２２０ａが遮断状態であれば、ＣＰＵ２０１には、第１センサ１３２の検知結果としてプルアップ抵抗２０４に印加される電圧（３．３［Ｖ］）が入力される。フォトトランジスタ２１４ａ自体は、遮断状態のときにハイインピーダンスになる。このようにＣＰＵ２０１は、フォトトランジスタ２１４ａ及び信号遮断部２２０ａの導通、遮断（オープン状態）を検知することができる。フォトトランジスタ２１４ａは、例えばシート１１０によりＬＥＤ２１３ａからの光が遮断されることで遮断状態になる。ＣＰＵ２０１は、この遮断状態を検知することで、シート１１０を検知することができる。

ＬＥＤ制御部２１５ａは、ＬＥＤ２１３ａへの電源電圧の印加経路にスイッチ素子を有する。ＬＥＤ制御部２１５ａは、電圧検知部２１１ａから取得する制御信号に応じてスイッチ素子が切り替わることで、メイン基板２００から印加される電源電圧のＬＥＤ２１３ａへの印加状態を切り替える。スイッチ素子は、例えばＭＯＳ型ＦＥＴである。電圧検知部２１１ａからの制御信号の電圧がメイン基板２００から印加される電源電圧に対してゲート閾値電圧（例えば１［Ｖ］）分低くなると、ＦＥＴが遮断状態になり、ＬＥＤ制御部２１５ａは、ＬＥＤ２１３ａに電源電圧を印加しない。ＬＥＤ２１３ａは、電源電圧が印加されない場合に電流が流れなくなるために発光しない。

電圧検知部２１１ａの動作について説明する。電圧検知部２１１ａは、例えば閾値を４［Ｖ］として、メイン基板２００から印加される電源電圧の立ち下がりを検知する。電圧検知部２１１ａは、電源投入時の初期状態で「第１状態」となり、印加される電源電圧が一旦４［Ｖ］以上（例えば５［Ｖ］）になった後に４［Ｖ］をまたぐ立ち下がりを検知するまで第１状態を維持する。印加される電源電圧が５［Ｖ］から３．３［Ｖ］に低下すると、電圧検知部２１１ａは、４［Ｖ］をまたいだ立ち下がりを検知する。この場合、電圧検知部２１１ａは、「第２状態」となる。第２状態になった電圧検知部２１１ａは、メイン基板２００から印加される電源電圧が０［Ｖ］になるまで、電源電圧の変動にかかわらず、第２状態を維持する。メイン基板２００から印加される電源電圧が０［Ｖ］になることを「初期化」という。

電源投入時の初期状態（第１状態）である場合、電圧検知部２１１ａは、電源遮断部２１２ａを下流の第２センサ１７２へ電源電圧を供給しない遮断状態になるように制御する。第２状態である場合、電圧検知部２１１ａは、電源遮断部２１２ａを下流の第２センサ１７２へ電源電圧を供給する導通状態になるように制御する。第１状態である場合、電圧検知部２１１ａは、ＬＥＤ制御部２１５ａを、ＬＥＤ２１３ａに電流を流して発光させる導通状態になるように制御する。第２状態である場合、電圧検知部２１１ａは、ＬＥＤ制御部２１５ａを、ＬＥＤ２１３ａへの電流を遮断して消灯させる遮断状態になるように制御する。

電圧検知部２１１ａは、診断部２２１ａによる診断結果に応じて電源遮断部２１２ａ及びＬＥＤ制御部２１５ａの状態を制御する。電圧検知部２１１ａは、診断部２２１ａが第１センサ１３２の故障を検知すると、電源遮断部２１２ａを導通状態にし、ＬＥＤ制御部２１５ａを遮断状態にして、この状態を固定する。

診断部２２１ａの動作について説明する。診断部２２１ａは、ＬＥＤ制御部２１５ａの導通状態と遮断状態とを切り替えることができる。ＬＥＤ制御部２１５ａは、ＬＥＤ２１３ａに供給する電流量を検知可能である。診断部２２１ａは、ＬＥＤ制御部２１５ａが検知した電流値を所定値と比較して、その比較結果によりＬＥＤ制御部２１５ａ及びＬＥＤ２１３ａの故障診断を行う。

また、診断部２２１ａは、フォトトランジスタ２１４ａを含む受光部の故障診断を行う。診断部２２１ａは、例えばフォトトランジスタ２１４ａが受光できない状態で、ＬＥＤ制御部２１５ａの導通状態と遮断状態とを切り替えて、Ａ点の電圧を検知することでフォトトランジスタ２１４ａの故障診断を行う。Ａ点は、フォトトランジスタ２１４ａの受光状態により電圧値が変化する。そのために診断部２２１ａは、フォトトランジスタ２１４ａの受光状態を検知してフォトトランジスタ２１４ａの故障診断を行うことになる。フォトトランジスタ２１４ａが受光できない状態は、図示しない操作部画面上からの指示に従い、ユーザーやサービスマンが例えば検査用シートを用いてＬＥＤ２１３ａの光を遮光することで実現される。また、フォトトランジスタ２１４ａが受光できない状態は、操作部画面上からの指示に従い、遮光部材を動作させて、ＬＥＤ２１３ａの光を遮光することで実現されてもよい。

第２センサ１７２は、コネクタ２１０ｂ、電圧検知部２１１ｂ、電源遮断部２１２ｂ、ＬＥＤ２１３ｂ、フォトトランジスタ２１４ｂ、ＬＥＤ制御部２１５ｂ、信号遮断部２２０ｂ、及び診断部２２１ｂを備える。コネクタ２１０ｂは、上流側の第１センサ１３２に電源ライン及び信号ラインを介して接続される他に、下流側に設けられる第３センサ１９２に他の電源ライン及び信号ラインを介して接続される。第２センサ１７２の各部の構成及び動作は、第１センサ１３２の対応する各部の構成及び動作と同じであるので説明を省略する。第２センサ１７２のフォトトランジスタ２１４ｂのコレクタ端子は、第１センサ１３２の出力経路に接続されている。そのために第２センサ１７２の検知結果は、第１センサ１３２を介してメイン基板２００へ送信される。

第３センサ１９２は、コネクタ２１０ｃ、電圧検知部２１１ｃ、電源遮断部２１２ｃ、ＬＥＤ２１３ｃ、フォトトランジスタ２１４ｃ、ＬＥＤ制御部２１５ｃ、信号遮断部２２０ｃ、及び診断部２２１ｃを備える。コネクタ２１０ｃは、上流側の第２センサ１７２に電源ライン及び信号ラインを介して接続される。第３センサ１９２が直列接続の最下流であるために、コネクタ２１０ｃは、後段に何も接続されない。第３センサ１９２の各部の構成及び動作は、第１センサ１３２の対応する各部の構成及び動作と同じであるので説明を省略する。第３センサ１９２のフォトトランジスタ２１４ｃのコレクタ端子は、第２センサ１７２を介して、第１センサ１３２の出力経路に接続されている。そのために第３センサ１９２の検知結果は、第２センサ１７２及び第１センサ１３２を介してメイン基板２００へ送信される。

このような結線により、メイン基板２００と、第１センサ１３２、第２センサ１７２、第３センサ１９２と、を接続する伝送線が簡素化される。そのために第２センサ１７２及び第３センサ１９２を直接メイン基板２００に直接する場合の伝送線の増加及び複雑化を防止することができる。またメイン基板２００は、伝送線が接続されるコネクタ２０３のピン数を削減でき、コネクタ２０３の専有面積を抑制することができる。そのためにメイン基板２００のコストの増大を抑えることができる。

（処理）
図３は、故障診断を行わない場合のメイン基板２００によるセンサの動作制御処理を表すフローチャートである。図４は、センサの動作制御時のタイミングチャートである。

ＣＰＵ２０１は、センサの検知動作を開始すると、まず、電源切替部２０２が出力する電源電圧を０［Ｖ］に設定する（Ｓ３０１）。ＣＰＵ２０１は、電源電圧を０［Ｖ］に設定したまま所定時間（本実施形態では１００マイクロ秒）待機する（Ｓ３０２）。所定時間は、電源遮断部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃを、初期状態である遮断状態（第２センサ１７２及び第３センサ１９２に電源電圧が供給されない状態）に制御するために十分な時間に設定されている。

電源電圧を０［Ｖ］に設定して所定時間経過すると、ＣＰＵ２０１は、電源切替部２０２が出力する電源電圧を５［Ｖ］に設定する（Ｓ３０３）。このとき、電圧検知部２１１ａは第１状態であり、ＬＥＤ制御部２１５ａがＬＥＤ２１３ａを発光させる。電源遮断部２１２ａが遮断状態であるために、第２センサ１７２及び第３センサ１９２には電源電圧が供給されない。ＣＰＵ２０１は、電源電圧を５［Ｖ］に設定したまま所定時間（本実施形態では１００マイクロ秒）待機する（Ｓ３０４）。所定時間は、第１センサ１３２に電源電圧が印加されてから第１センサ１３２による検知結果が確実にＣＰＵ２０１に入力されるまでの時間よりも長い時間に設定されている。

電源電圧が５［Ｖ］で所定時間経過すると、ＣＰＵ２０１は、信号ラインの電圧値を取得して、第１センサ１３２の検知結果を確認する（Ｓ３０５）。Ｓ３０５の処理では、ＣＰＵ２０１は、第１センサ１３２のフォトトランジスタ２１４ａが受光した導通状態であるか、受光しない遮断状態であるかを検知する。フォトトランジスタ２１４ａとＣＰＵ２０１とを接続する出力経路及び信号ラインには、第２センサ１７２のフォトトランジスタ２１４ｂ及び第３センサ１９２のフォトトランジスタ２１４ｃも接続可能である。しかし、第１センサ１３２の電源遮断部２１２ａが遮断状態であるために、第２センサ１７２及び第３センサ１９２には電源電圧が供給されていない。これにより、ＣＰＵ２０１がフォトトランジスタ２１４ａの検知結果を取得している間、信号ラインの出力値はフォトトランジスタ２１４ａの検知結果のみに基づいて変化する。

信号ラインの出力値が０［Ｖ］である場合、ＣＰＵ２０１は第１センサ１３２のフォトトランジスタ２１４ａが導通状態であると判定する。つまり、信号ラインの出力値が０［Ｖ］である場合、第１センサ１３２はシート１１０を検知していない。信号ラインの出力値が３．３［Ｖ］である場合、ＣＰＵ２０１は第１センサ１３２のフォトトランジスタ２１４ａが遮断状態であると判定する。つまり、信号ラインの出力値が３．３［Ｖ］である場合、第１センサ１３２はシート１１０を検知している。このようにＣＰＵ２０１は、Ｓ３０５の処理において信号ラインの出力値を取得することで、センサの検知状態を判定することができる。
Ｓ３０３～Ｓ３０５の処理は、図４の時刻ｔ１１～時刻ｔ１２の間の処理である。図４の例では、ＬＥＤ２１３ａの光をフォトトランジスタ２１４ａが受光する場合の波形を示している。ＬＥＤ２１３ａとフォトトランジスタ２１４ａと間に遮蔽物がないために、フォトトランジスタ２１４ａは導通状態になり０［Ｖ］の出力値が検知される。ＬＥＤ２１３ａとフォトトランジスタ２１４ａと間に遮蔽物がある場合には、フォトトランジスタ２１４ａは遮断状態になり３．３［Ｖ］の出力値が検知される。

検知結果を確認したＣＰＵ２０１は、電源切替部２０２を制御して電源電圧を５［Ｖ］から３．３［Ｖ］に切り替える（Ｓ３０６）。このとき電圧検知部２１１ａは、電源電圧の立ち下がりを検知するために、第１状態から第２状態に変化する。電圧検知部２１１ａは、これ以降、電源電圧が０［Ｖ］になるまで第２状態を維持する。電圧検知部２１１ａが第２状態になることで、電源遮断部２１２ａは導通状態になり、下流に設けられる第２センサ１７２へ電源電圧を供給可能に制御される。第１センサ１３２のＬＥＤ制御部２１５ａは遮断状態になりＬＥＤ２１３ａへの電流供給を遮断する。そのために第１センサ１３２のＬＥＤ２１３ａは消灯する。つまり、フォトトランジスタ２１４ａは遮断状態になる。

ＣＰＵ２０１は、電源電圧を３．３［Ｖ］に設定したまま所定時間（本実施形態では７５マイクロ秒）待機する（Ｓ３０７）。所定時間は、第１センサ１３２の電圧検知部２１１ａの状態が第２状態に変化し、第２センサ１７２のＬＥＤ制御部２１５ｂが導通状態になってＬＥＤ２１３ｂが点灯するのに要する時間であればよい。第１センサ１３２の電源遮断部２１２ａが導通状態になることで、第２センサ１７２へ電源電圧が供給可能になる。電源電圧の供給が開始されると、第２センサ１７２の電圧検知部２１１ｂは、初期状態の第１状態に制御される。第２センサ１７２の電源遮断部２１２ｂは遮断状態に制御される。第２センサ１７２のＬＥＤ制御部２１５ｂは導通状態になる。ＬＥＤ２１３ａは電流が流れるために発光する。

電源電圧が３．３［Ｖ］で所定時間経過すると、ＣＰＵ２０１は、Ｓ３０５の処理で検知結果を取得したセンサが、直流接続の最下流に接続されているか否かを判定する（Ｓ３０８）。Ｓ３０５～Ｓ３０８の処理は、図４の時刻ｔ１２～ｔ１３の処理である。ＣＰＵ２０１は、例えば予め直流接続されたセンサの構成（個数など）が登録されており、構成と取得した検知結果の数とから、検知結果を取得したセンサが最下流に接続されているか否かを判定する。

ここでは、第１センサ１３２の検知結果を取得した後であるために（Ｓ３０８：N）、ＣＰＵ２０１は、Ｓ３０３～Ｓ３０８の処理を再度行う。これによってＣＰＵ２０１は第２センサ１７２の検知結果を取得する。Ｓ３０５の処理では、第１センサ１３２のフォトトランジスタ２１４ａ及び第３センサ１９２のフォトトランジスタ２１４ｃは、非動作状態に制御されている。そのために、信号ラインの出力値は第２センサ１７２のフォトトランジスタ２１４ｂの検知結果のみに基づいて変化する。このＳ３０３～Ｓ３０５の処理は、図４の時刻ｔ１３～時刻ｔ１４の間の処理である。

第２センサ１７２の検知結果の取得後にＣＰＵ２０１は、直流接続の最下流に接続されたセンサから検知結果を取得したか否かを判定する（Ｓ３０８）。ここでは第２センサ１７２から検知結果を取得しているために（Ｓ３０８：N）、ＣＰＵ２０１は、再度Ｓ３０３～Ｓ３０８の処理を行うことになる。Ｓ３０５の処理では、第１センサ１３２のフォトトランジスタ２１４ａ及び第２センサ１７２のフォトトランジスタ２１４ｂは、非動作状態に制御されている。そのために、信号ラインの出力値は第３センサ１９２のフォトトランジスタ２１４ｃの検知結果のみに基づいて変化する。これによりＣＰＵ２０１は第３センサ１９２の検知結果を取得する。このＳ３０３～Ｓ３０８の処理は、図４の時刻ｔ１５～時刻ｔ１６の間の処理である。

第３センサ１９２は最下流のセンサである。そのためにＣＰＵ２０１は、検知結果を直流接続の最下流に接続されたセンサから取得したと判定する（Ｓ３０８：Y）。検知動作を継続する場合（Ｓ３０９：N）、ＣＰＵ２０１は、Ｓ３０１の処理に戻って電源切替部２０２が出力する電源電圧を０［Ｖ］に設定して、所定時間待機する。この処理により、直列接続されている第１センサ１３２～第３センサ１９２の電圧検知部２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの状態が初期化されて第１状態になる。電源遮断部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃは、初期状態である遮断状態になり、下流のセンサへの電源電圧を遮断する。ＣＰＵ２０１は、Ｓ３０３～Ｓ３０９の処理を繰り返し行うことで、第１センサ１３２～第３センサ１９２の状態を常時検知することができる。このように第１センサ１３２～第３センサ１９２は、順に検知動作を行う。検知動作を終了する場合（Ｓ３０９：Y）、ＣＰＵ２０１は、処理を終了する。

ＣＰＵ２０１は、電源電圧を５［Ｖ］から３．３［Ｖ］へ変更する前のタイミングでセンサの検知結果を取得する。そのためにＣＰＵ２０１は、安定して検知結果を取得することができる。

以上のような処理では、第１センサ１３２～第３センサ１９２は、入力される信号（電源電圧）に対して同じ動作を行っている。しかし各センサへの電源供給のタイミングをずらすことで、ＣＰＵ２０１は、すべてのセンサの状態を独立して検知することが可能となる。メイン基板２００は、複数のセンサに対して２種類の電源電圧（５［Ｖ］、３．３［Ｖ］）を交互に印加することで、各センサに順次検知動作を行わせる。メイン基板は、他の電源電圧（０［Ｖ］）を印加することで、初段のセンサから再度順次検知動作を行わせる。
各センサは、メイン基板２００もしくは他のセンサと接続するインターフェースも、直列接続における接続箇所（最上流、最下流、途中）によらず同一にできる。よって、全てのセンサは同一のものを使用可能であり、接続箇所とセンサの対応管理やセンサ毎の外形の変更は必要ない。本実施形態では直列接続するセンサは３個であったが同一の制御でセンサの個数を更に増やすことも可能である。

以上のような正常な動作時に対して、第１センサ１３２、第２センサ１７２、及び第３センサ１９２のいずれかに異常が生じた場合について説明する。図５は、センサに異常が生じた場合の動作制御時のタイミングチャートを例示する。

例えば第２センサ１７２のフォトトランジスタ２１４ｂがショートモードで故障する場合、フォトトランジスタ２１４ｂの出力が接地電圧（０［Ｖ］）で固定される。第３センサ１９２に電源電圧が印加されている状態では、第２センサ１７２のフォトトランジスタ２１４ｂと第３センサ１９２のフォトトランジスタ２１４ｃとが接続さる。そのためにフォトトランジスタ２１４ｃの出力も接地電圧に固定される。このように第２センサ１７２がショートモードで故障する場合、ＣＰＵ２０１は、第３センサ１９２が正常に動作していても、第３センサ１９２の検知結果を正常に取得することができなくなる。

図６は、故障診断を行う場合のメイン基板２００によるセンサの動作制御処理を表すフローチャートである。図７は、センサの動作制御時のタイミングチャートである。この処理では、センサの動作制御と併せて故障診断が常に行われている。

ＣＰＵ２０１は、図３のＳ３０１～Ｓ３０４と同様の処理により、電源電圧を５［Ｖ］に設定したまま所定時間（本実施形態では１００マイクロ秒）待機する（Ｓ６０１～Ｓ６０４）。ＣＰＵ２０１は、電源電圧が５［Ｖ］で所定時間経過すると、故障診断の結果を第１センサ１３２から取得する（Ｓ６０５）。ＣＰＵ２０１は、取得した故障診断の結果により第１センサ１３２が正常に動作しているかの判断を行う。

第１センサ１３２が正常に動作しているかの判断後に、ＣＰＵ２０１は、図３のＳ３０５、Ｓ３０６の処理と同様の処理により、信号ラインの電圧値を取得し、第１センサ１３２の検知結果を確認して電源電圧を３．３［Ｖ］に設定する（Ｓ６０６、Ｓ６０７）。ＣＰＵ２０１は、電源電圧を切り替えると、図５の例では第１センサ１３２の故障診断結果が正常であるために、Ｓ３０７の処理と同様に所定時間待機する（Ｓ６０８：N、Ｓ６０９）。

第１センサ１３２は最下流のセンサではないためにＣＰＵ２０１は、Ｓ６０３以降の処理を繰り返し行う（Ｓ６１０：N）。図５の例では第２センサ１７２は、ショートモード故障が発生している。そのためにＣＰＵ２０１は、Ｓ６０５の処理で取得した故障診断結果により第２センサ１７２が正常に動作しないと判断する。ＣＰＵ２０１は、第２センサ１７２の検知結果を確認して電源電圧を３．３［Ｖ］に設定する（Ｓ６０６、Ｓ６０７）。ＣＰＵ２０１は、第２センサ１７２が故障しているために、第２センサ１７２の検知結果として０［Ｖ］を取得する。第２センサ１７２が故障しているために（Ｓ６０８：Y）、第２センサ１７２は、電源遮断部２１２ｂが導通状態になり、信号遮断部２２０ｂが遮断状態になる（Ｓ６１２）。第２センサ１７２の検知結果がフォトトランジスタ２１４ｂのショートモード故障の影響で０［Ｖ］になってしまうために、第２センサ１７２は、信号遮断部２２０ｂを遮断状態にする。

第２センサ１７２は最下流のセンサではないためにＣＰＵ２０１は、Ｓ６０３以降の処理を繰り返し行う（Ｓ６１０：N）。ＣＰＵ２０１は、これにより第３センサ１９２の検知結果を取得することができる。第２センサ１７２のフォトトランジスタ２１４ｂがショートモード故障しているが、信号遮断部２２０ｂにより、第２センサ１７２の出力経路は遮断されている。そのためにＣＰＵ２０１は、第３センサ１９２の検知結果を取得することができる。第３センサ１９２の検知結果を取得したＣＰＵ２０１は、図３のＳ３０８、３０９と同様の処理により、再度、第１センサ１３２から順に検知結果を取得する、或いは処理を終了する（Ｓ６１０、Ｓ６１１）。

以上のような処理では、故障したセンサが接続されている場合に、該センサを直列接続された複数のセンサで構成されるセンサシステムから除外して、正常動作しているセンサにより引き続き検知動作を行うことができる。図７の例では、第２センサ１７２が故障した場合であっても、第３センサ１９２は、正常に動作することができる。そのために図１の画像形成装置１００は、第２センサ１７２が故障する場合、給紙カセット１６０からの給紙ができなくなる。しかし、第１センサ１３２及び第３センサ１９２が正常に動作するために、画像形成装置１００は、給紙カセット１２０及び給紙カセット１８０からの給紙により印刷が可能である。

このように本実施形態の複数のセンサと制御基板とを直列接続したセンサ制御装置は、各センサが自身の動作の診断を行うことができる。センサは、故障した場合に直列接続から電気的に切り離される。そのためにセンサ制御装置は、いずれかのセンサが故障しても、他のセンサへの影響を抑制することができる。

Claims

制御手段と、前記制御手段に対して直列に接続される複数のセンサ手段と、を備えており、
前記制御手段は、前記複数のセンサ手段を順次動作させるために、第１電圧と前記第１電圧とは異なる第２電圧とを交互に印加し、
前記複数のセンサ手段の各々は、
前記制御手段から印加される前記第１電圧に基づいて検知動作を行う検知手段と、
前記制御手段から前記検知手段への電圧の印加経路に設けられる第１スイッチ手段と、
前記制御手段から印加される電圧を後段のセンサ手段に供給する供給経路に設けられる第２スイッチ手段と、
前記印加経路の電圧が前記第１電圧のときに前記第１スイッチ手段を導通状態に制御し且つ前記第２スイッチ手段を遮断状態に制御し、前記印加経路の電圧が前記第２電圧のときに前記第１スイッチ手段を遮断状態に制御し且つ前記第２スイッチ手段を導通状態に制御する導通制御手段と、
前記制御手段への前記検知手段による検知結果の出力経路に設けられる第３スイッチ手段と、
前記検知手段の故障を検知する故障検知手段と、を備え、
前記第３スイッチ手段は、前記故障検知手段により前記検知手段の故障が検知された場合に、遮断状態になることで該センサ手段を直列接続から電気的に切り離すことを特徴とする、
センサ制御装置。
前記導通制御手段は、さらに、前記印加経路に前記第２電圧が印加された場合、前記印加経路に前記第１電圧及び前記第２電圧とは異なる第３電圧が印加されるまで、前記第１スイッチ手段を遮断状態に制御し且つ前記第２スイッチ手段を導通状態に制御した状態を維持し、
前記導通制御手段は、前記故障検知手段により前記検知手段の故障が検知された場合に、前記第１スイッチ手段を遮断状態に固定し且つ前記第２スイッチ手段を導通状態に固定することを特徴とする、
請求項１記載のセンサ制御装置。
前記故障検知手段は、前記第１スイッチ手段の故障を検知した場合に、前記第１スイッチ手段を遮断状態に制御することを特徴とする、
請求項１又は２記載のセンサ制御装置。
前記第１スイッチ手段は、前記検知手段に供給する電流量を検知可能であり、
前記故障検知手段は、前記検知手段に供給される前記電流量に基づいて前記第１スイッチ手段及び前記検知手段の故障を検知することを特徴とする、
請求項１～３のいずれか１項記載のセンサ制御装置。
前記検知手段は、発光手段及び前記発光手段からの光を受光する受光手段を備えており、
前記故障検知手段は、前記受光手段が受光できない状態で前記第１スイッチ手段を導通状態にして前記受光手段の受光状態を検知することで、前記検知手段が故障しているか否かを検知することを特徴とする、
請求項１～４のいずれか１項記載のセンサ制御装置。
前記導通制御手段は、さらに、前記印加経路に前記第２電圧が印加された場合、前記印加経路に前記第１電圧及び前記第２電圧とは異なる第３電圧が印加されるまで、前記第１スイッチ手段を遮断状態に制御し且つ前記第２スイッチ手段を導通状態に制御した状態を維持し、
前記制御手段は、前記複数のセンサ手段の全てが検知動作を行うと、前記第３電圧を印加して、再度、初段のセンサ手段から順に検知動作を行わせることを特徴とする、
請求項１記載のセンサ制御装置。