JP2006295610A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 紙搬送を伴う画像形成装置で、ＣＰＵとメッセージサーバー機能を持つＡＳＩＣとを持つメイン基板と、それぞれＣＰＵを持つ複数のサブ基板とで構成し、それらをシリアル通信にてマスタースレーブ通信を行う基本構成において、高速な紙搬送制御を実現し、かつ、ハード同期信号が蜘蛛の巣配線にならない画像形成装置を提供する。
【解決手段】 紙搬送を伴う画像形成装置で、ＣＰＵとメッセージサーバー機能を持つＡＳＩＣとを持つメイン基板と、それぞれＣＰＵを持つ少なくとも２つのサブ基板とで構成し、それらをシリアル通信にてマスタースレーブ通信を行う基本構成において、メイン基板上のＡＳＩＣがメッセージサーバーとして、受け取ったメッセージを宛先のサブ基板に、メインＣＰＵを介さずに直接シリアル転送するため、サブ基板間同士の高速同期が出来ることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高速複写機のプリンタ部などの紙搬送を高速に行う画像形成装置に関する。

従来は、高速複写機のプリンタ部などの紙搬送を高速に行う画像形成装置は、ひとつのＣＰＵを搭載した基板で、複数の紙検知のセンサー信号を受信し、各種モーター、クラッチを制御することで紙搬送を行ってきた。

近年、モーターに対してベルトやクラッチやギヤを使用してメカニカルに紙搬送系を形成するよりも、紙検知センサーやステッピングモーターをそれぞれ独立に設けるほうがコスト的に有利となってきた。また、制御の複雑化もこの個別にモーターを制御できるこの形態を促進してきた。
特開平０８−３２８４４５号公報

紙検知センサーやモーターの数が増えるに従って、メインＣＰＵから各、紙検知センサーやモーターの制御信号束線が非常に多くなり、前記束線が膨大な量となってしまう問題が発生した。

具体的な弊害としてはノイズ発生、コストアップ、接触不良による誤動作、束線配線経路を確保するために設計自由度が落ちる、製造が困難になるなどの問題である。

前記課題を解決する手段として、プリンタの内部を、メインＣＰＵを搭載したマスター基板と、給紙部、ドラム部、定着部などユニットごとにサブＣＰＵを搭載したサブ基板を設けて、それぞれの間をシリアル通信で接続する構成が提案されている。

この構成では、基板はマスターとなるメイン基板と、複数のスレーブとなるサブ基板とからなり、メイン基板とサブ基板とは、シリアル通信で一対多の関係で接続されている。

メイン基板上にはメインＣＰＵとは独立して、メッセージサーバー部が存在し、通常はマスタースレーブ間のメッセージの送受信を行う。

メインＣＰＵはスレーブからのメッセージをメッセージサーバーからの割り込みで受信を知り、受信レジスタに格納されたメッセージを受け取る。マスターからスレーブに送信する場合は、メッセージをサーバの送信レジスタに書き込んで送信を指示することで、自動的にスレーブにメッセージが送信される。

例えば、ＣＰＵクロックが２０ＭＨｚであり、シリアル通信クロック２．５ＭＨｚ程度であればほとんどの場合、低速プリンタを制御する上で問題は発生しない。

しかしながら、この構成では、２．５ＭＨｚのシリアル通信クロックであっても、高速複写機にあって、分あたり８０枚程度またはそれ以上の高速な紙搬送を行う場合、ある部分の紙検知センサーの状態変化を、別のある部分のサブ基板のＣＰＵに伝達するとき、メインＣＰＵでいったん受けた後、メインＣＰＵからサブ基板のＣＰＵにシリアルで伝達することになり、高速なタイミングが実現できず、紙搬送制御が成立しないという課題が発生した。この課題は、単純にクロック周波数を挙げることはノイズや、使用するＣＰＵの仕様上の制限で解決不能であった。

本発明は、上述の問題点に着目してなされたものであって、高速な紙搬送制御を実現し、かつ、ハード同期信号が蜘蛛の巣配線にならない画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明では、上記の課題に対して、次のように構成することで解決した。

紙検知センサーと、紙を搬送する手段と、前記紙検知センサーにより紙搬送路上の紙を検知して紙搬送手段の制御を行う制御手段をそれぞれ持つ複数の基板から構成される画像形成装置であって
複数の基板はマスターとなるメイン基板と、複数のスレーブとなるサブ基板とからなり、
メイン基板とサブ基板とは、シリアル通信で一対多の関係で接続されていて、
メイン基板上にはメインＣＰＵとは独立して、メッセージサーバー部が存在し、通常はマスタースレーブ間のメッセージの送受信を行い、
メインＣＰＵはスレーブからのメッセージをメッセージサーバーからの割り込みで受信を知り、レジスタに格納されたメッセージを受け取り、マスターからスレーブに送信する場合は、メッセージをサーバのレジスタに書き込んで送信を指示することで、自動的にスレーブにメッセージが送信され、
メッセージサーバーには、メインＣＰＵを介さずに、紙検知センサー信号などの紙搬送メッセージを、サブ基板から他のサブ基板に高速に転送する機能を持ち、
あるサブ基板は、別のサブ基板の宛先情報をシリアルデータ上に添付し、メッセージサーバーに送信し、メッセージサーバーは、宛先情報をデコードしそれが、別のサブ基板であった場合には、自動的にその情報をそのサブ基板向けの転送レジスタに移動させ送信し、
また、自動転送したメッセージを同時又は事後にメインＣＰＵへ通知する機能をメッセージサーバーに持たせることで、メインＣＰＵは事後であるが、スレーブ同士の通信事実を認識することができ、全体統括ができるように構成した。

また、自動転送したメッセージには発信元のサブ基板のアドレスを添付することで、メッセージを受け取ったサブＣＰＵがどこのサブ基板からの情報かを知ることができるように構成した。このことによりより円滑なサブ基板間の同期制御が可能となった。

紙搬送を伴う画像形成装置で、ＣＰＵとメッセージサーバー機能を持つＡＳＩＣとを持つメイン基板と、それぞれＣＰＵを持つ複数のサブ基板とで構成し、それらをシリアル通信にてマスタースレーブ通信を行う基本構成において、高速な紙搬送制御を実現し、かつ、ハード同期信号が蜘蛛の巣配線にならない。

以下、図面を使用しつつ本発明の実施の形態を詳細に説明する。

［第一の実施の形態］
図２は、本発明の画像形成装置の断面構成を示す図である。同図において、符号２００はイメージスキャナ部であり、ここでは、原稿を読み取り、デジタル信号処理を行う。画像信号処理部１００では、読み取られた信号を電気的に処理し、マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｂｋ）の各成分に分解して、それをプリンタ部２００に送る。

３００はプリンタ部であり、イメージスキャナ部２００にて読み取られた原稿画像に対応した画像を、用紙上にフルカラーでプリント出力する。

イメージスキャナ部２００における１回の原稿走査（スキャン）につき、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋの内、１つの成分がプリンタ部３００に送られ複写プリントアウトが完成する。

プリンタ部３００では、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋの各画像信号がレーザドライバ３１２に送られる。レーザドライバ３１２は、画像信号に応じて半導体レーザ３１３を変調駆動する。そして、レーザ光は、ポリゴンミラー３１４、ｆ−θレンズ３１５、ミラー３１６を介して、感光ドラム３１７上を走査する。

現像器は、マゼンタ現像器３１９、シアン現像器３２０、イエロー現像器３２１、ブラック現像器３２２により構成され、これら４つの現像器が交互に感光ドラム３１７に接して、感光ドラム３１７上に形成されたＭ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋの静電潜像を、対応するトナーで現像する。また、転写ドラム３２３は、用紙カセット３２４、または用紙カセット３２５より給紙された用紙を転写ドラム３２３に巻き付け、感光ドラム３１７上に現像されたトナー像を用紙に転写する。

このようにして、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋの４色についてのトナー像が順次、転写された後、用紙は、定着ユニット３２６を通過して排紙される。

図１は、本発明の画像形成装置の電気的な基本構成を説明する図である。

メイン基板１０１の上には、メインＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３、ＲＡＭ１０４と、ＡＳＩＣからなるメッセージサーバー１０５と、それらを接続するバス１０６がある。

メイン基板１０１は、サブ基板１１１、サブ基板１２１、サブ基板１３１と、それぞれシリアル通信線１１０、１２０、１３０で接続されている。

サブ基板１１１、１２１、１３１、にはそれぞれ、サブＣＰＵ１１２、１２２、１３２が搭載されている。

サブ基板１１１には、モーター１１３、紙検知センサー１１４が接続されている。サブ基板１２１にはモーター１２３、紙検知センサー１２４が接続されている。サブ基板１３１にはモーター１３３、クラッチ１３４、紙検知センサー１３５、及び１３６が接続されている。

太線ａは、メインＣＰＵ１０２と、サブ基板との通常のマスタースレーブ通信であり、太線ｂはサブ基板１１１とサブ基板１２１との間の、メインＣＰＵを介さない直接転送を示しており、詳細は後に説明する。

図９は、本発明の画像形成装置における紙搬送を模式的に説明する図である。

図示しない紙Ｐ１は、紙搬送路１１６を矢印の方向に移動する。モーター１１３によってローラー対１１５が駆動されて、紙検知センサー１１４を通過が検知される。続いて、紙搬送路１１６上の紙はモーター１２３で駆動されるローラー対１２５で駆動されて、紙検知センサー１２４で通過が検知される。ローラー対１３７がモーター１３３で駆動されるが、その間に駆動の伝達をオン／オフするクラッチ１３４が挿入されている。クラッチ１３４がオフの状態で、紙を突き当てて紙検知センサー１２４を通過後の所定時間後にモーター１２３を停止させて、紙Ｐ１をローラー対１３７に突き当て、その後タイミングをとってクラッチ１３４をオンさせて紙を動かし始める。ローラー対１３８、１３９はそれぞれモーター１３３で駆動されて紙搬送路の下流には紙検知センサー１３５、１３６が配置されている。

図１で説明したとおり、モーター１１３とセンサー１１４はサブ基板１１１で制御される。モーター１２３と紙検知センサー１２４はサブ基板１２１で制御される。モーター１３３とクラッチ１３４と紙検知センサー１３５、１３６はサブ基板１３１で制御される。

高速で紙が搬送される場合、別の基板の制御下にある紙検知センサーの情報が高速に必要である。本実施の形態の場合、サブ基板１１１の制御する紙検知センサー１１４の情報をサブ基板１２１にて高速で知る必要があり、また、サブ基板１２１の制御する紙検知センサー１２４の情報をサブ基板１３１にて高速で知る必要があった。

図３は、メイン基板１０１上のメッセージサーバー１０５を説明する図である。

メッセージサーバーはメインＣＰＵバス１０６と接続されたバス１０５４と、通信ユニット１０５１、１０５２、１０５３と、それぞれの通信ユニットとサブ基板１１１、１２１、１３１を接続するシリアル通信線１１０、１２０、１３０とを持つ。更に、通信ユニット１０５１は、それぞれ通信線１０６１、１０６３で通信ユニット１０５２、１０５３と相互接続されており、通信ユニット１０５２と１０５３は通信線１０６２で相互接続されている。これらの通信線１０６１、１０６２、１０６３は、メインＣＰＵを介さない、サブ基板間でのメッセージの直接転送に使用される経路である。

図４は、メッセージサーバー１０５内部のひとつの通信ユニット１０５１を説明する図である。

通信ユニット１０５２、１０５３も同じ構成である。通信ユニット１０５１は、セレクタ１０５１５でサブ基板１１１とのシリアル通信線１１０と接続するか、または、他の通信ユニットと通信線１０６１または１０６３と接続するように選択される。選択の手順は後で説明する。

ＣＰＵから入力された送信メッセージは、送信ジスタ１０５１３に書き込まれ、送信バッファ１０５１４、セレクタ１０５１５を介して、シリアル通信線１１０を通してサブ基板１１１に送信される。受信メッセージは、通信線１１０または通信線１０５５から入力され、受信バッファ１０５１２を介して受信レジスタ１０５１１に書き込まれる。宛先解釈部１０５１６は、受信レジスタ１０５１１に書き込まれた受信メッセージを解釈し、それがメインＣＰＵ１０２宛てであるか、別のサブ基板向けであるかを判断する。メインＣＰＵ１０２であった場合には、ＣＰＵに対して割り込みを発生し、受信レジスタの読み出しを要求する。別のサブ基板向けであった場合には、転送路１０５１７を介して、送信レジスタ１０５１３に転送書き込みを行う。そして、送信バッファ１０５１４、セレクタ１０５１５、通信線１０６１または１０６３を介して別の通信ユニットへとメッセージを転送し、別の通信ユニットは受け取った転送メッセージをそれぞれに対応するサブ基板にメッセージを送信する。

図５は、図４で一部説明したメインＣＰＵ１０２からのメッセージ送信を説明する図である。

通信ユニット１０５１が使用される場合で代表し具体的に説明する。
Ｓ１０１ 開始する。
Ｓ１０２ セレクタ１０５１５をＡの側を選択する。
Ｓ１０３ 送信レジスタ１０５１３に送信メッセージを書き込む。
Ｓ１０４ 送信バッファ１０５１４、セレクタ１０５１５、通信線１１０を介してサブ基板１１１へメッセージが送信される。
Ｓ１０５ 終了。

図６は、図４で一部説明したサブ基板からのメッセージ受信を説明する図である。

通信ユニット１０５１が使用される場合で代表し具体的に説明する。

メッセージが転送される場合、サブ基板１１１から１２１に転送されることを想定して説明する。
Ｓ２００ 開始。
Ｓ２０１ メインＣＰＵ １０２からデフォルトでサブ基板からの通信線１１０からメッセージが受信されるようにセレクタ１０５１５でＡが選択される。
Ｓ２０２ メッセージがビット単位で受信される。
Ｓ２０３ 受信バッファ１０５１２がフルになるのを待つ。フルになればＳ２０４に進む。
Ｓ２０４ 宛先解釈部１０５１３で受信メッセージの宛先を解釈する。
Ｓ２０５ 宛先がメインＣＰＵ １０２であった場合、Ｓ２０６に進み、別のサブ基板であった場合Ｓ２１０に進む。
Ｓ２０６ メインＣＰＵ １０２へ割り込みが発生する。
Ｓ２０７ メインＣＰＵ １０２は受信レジスタ１０５１１からメッセージを読み出す。
Ｓ２０８ 終了。
Ｓ２１０ セレクタ１０５１５でＢが選択され通信線１０６１が選択される。このとき、通信線１０６１は、通信ユニット１０５２の図示しないセレクタを介してその受信バッファへと接続される。
Ｓ２１１ 受信レジスタ１０５１１のメッセージが送信レジスタ１０５１３へ、転送路１０５１７を介して書き込まれる。
Ｓ２１２ メッセージが送信バッファ１０５１４、セレクタ１０５１５、通信線１０６１を介して宛先のサブ基板１２１と接続されている通信ユニット１０５２に転送される。転送されたメッセージは宛先のサブ基板１２１に送信される。
Ｓ２１３ セレクタ１０５１５でデフォルトのＡを選択し元に戻す
図７は、メッセージを転送した場合に、その事実を事後にメインＣＰＵ１０２に通知する場合を説明する図である。
Ｓ２１４ メインＣＰＵ １０２へ割り込みが発生する。
Ｓ２１５ メインＣＰＵ １０２は受信レジスタ１０５１１からメッセージを読み出す。

この場合、転送されたメッセージはそのまま受信レジスタ１０５１１に残っている。それ以外のステップは図６の説明と同じとなる。

図８はメッセージを説明する図である。

同期式クロックＣＬＫによるシリアル通信であり、ＴＸが送信メッセージ、ＲＸが受信メッセージである。メッセージは上位８ｂｉｔ、下位８ｂｉｔの合計１６ｂｉｔで構成される。宛先の情報はｂｉｔ１５と１４とに割り当てられる。これが宛先解釈部１０５１６で解釈される。
ｂｉｔ１５ ｂｉｔ１４ 宛先
０ ０ メインＣＰＵ１０２
０ １ サブ基板１１１
１ ０ サブ基板１２１
１ １ サブ基板１３１
なお、本実施の形態では、サブ基板が３枚の構成であったので、２ｂｉｔの宛先情報となっているが、枚数が増えた場合にはビット数を増やすことで対応できる。

また、自動転送したメッセージには発信もとのサブ基板のアドレスを添付するようにビットを割り当てれば、どこの基板からの情報かを知ることができるように構成でき、より円滑なサブ基板間の協調動作が可能となる。

［第二の実施の形態］
なお、前述の実施の形態では、転送する場合、別の通信ユニットを介して転送するように構成したが、別の通信ユニットを介さず、直接送信するような形態をとることも可能である。この形態について説明する。

図１０は、別の通信ユニットを介さず、直接送信するような形態を説明する図である。セレクタ１０５７が、サブ基板１１１、１２１、１３１とそれぞれに対応する通信線１１０、１２０、１３０と、通信ユニット１０５５、１０５６、１０５７との間に介在している。

通信ユニット１０５５で受信したメッセージが例えば、サブ基板１２１が宛先であった場合、セレクタ１０５７を切り換えて、通信ユニット１０５５と通信線１２０とを直接接続し、通信ユニット１０５５からサブ基板１２１へと直接メッセージが送信される形でメッセージがサブ基板１１１からサブ基板１２１へ転送される。太線ｃがそのメッセージ経路である。

図１１は、その場合の通信ユニットの構成を説明する図である。セレクタが通信ユニットの外にでているため存在しない点が、図４と異なっている。

フローチャートは図５、図６、図７で説明したものと基本的に同じである。

この構成をとった場合、セレクタが全ての通信ユニットと通信線を接続されているため調停が必要であるが、別の通信ユニットを介さないため、若干ではあるが通信速度がアップするメリットがある。

本発明の画像形成装置の電気的な基本構成を説明する図である。 本発明の画像形成装置の断面構成を示す図である。 メイン基板１０１上のメッセージサーバー１０５を説明する図である。 メッセージサーバー１０５内部のひとつの通信ユニット１０５１を説明する図である。 メインＣＰＵ１０２からのメッセージ送信を説明する図である。 サブ基板からのメッセージ受信を説明する図である。 メッセージを転送した場合に、その事実を事後にメインＣＰＵ１０２に通知する場合を説明する図である。 メッセージを説明する図である。 本発明の画像形成装置における紙搬送を模式的に説明する図である。 別の通信ユニットを介さず、直接転送する形態を説明する図である。 その場合の通信ユニットの構成を説明する図である。

符号の説明

１０１ メイン基板
１０２ メインＣＰＵ
１０３ ＲＯＭ
１０４ ＲＡＭ
１０５ メッセージサーバー
１０６ バス
１１０ シリアル通信線
１１１ サブ基板
１１２ サブＣＰＵ
１１３ モーター
１１４ 紙検知センサー
１２０ シリアル通信線
１２１ サブ基板
１２２ サブＣＰＵ
１２３ モーター
１２４ 紙検知センサー
１３０ シリアル通信線
１３１ サブ基板
１３２ サブＣＰＵ
１３３ モーター
１３４ クラッチ
１３５ 紙検知センサー
１３６ 紙検知センサー

Claims (3)

1. 紙検知センサーと、紙を搬送する手段と、前記紙検知センサーにより紙搬送路上の紙を検知して紙搬送手段の制御を行う制御手段をそれぞれ持つ複数の基板から構成される画像形成装置であって、
   複数の基板はマスターとなるメイン基板と、複数のスレーブとなるサブ基板とからなり、
   メイン基板とサブ基板とは、シリアル通信で一対多の関係で接続されていて、
   メイン基板上にはメインＣＰＵとは独立して、メッセージサーバー部が存在し、通常はマスタースレーブ間のメッセージの送受信を行い、
   メインＣＰＵはスレーブからのメッセージをメッセージサーバーからの割り込みで受信を知り、レジスタに格納されたメッセージを受け取り、マスターからスレーブに送信する場合は、メッセージをサーバのレジスタに書き込んで送信を指示することで、自動的にスレーブにメッセージが送信され、
   メッセージサーバーには、メインＣＰＵを介さずに、紙検知センサー信号などの紙搬送メッセージを、サブ基板から他のサブ基板に高速に転送する機能を持ち、
   あるサブ基板は、別のサブ基板の宛先情報をシリアルデータ上に添付し、メッセージサーバーに送信し、メッセージサーバーは、宛先情報をデコードしそれが、別のサブ基板であった場合には、自動的にその情報をそのサブ基板向けの送信レジスタに移動させ送信することを特徴とする画像形成装置。
2. 自動転送したメッセージを、同時または事後にメインＣＰＵへ通知することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 自動転送したメッセージには発信もとのサブ基板のアドレスを添付することで、どこの基板からの情報かを知ることができることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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