(57)【要約】【課題】高周波信号の特性を利用して、装置内部における基板とその付属機器との間の接続不良を検出する接続検出回路を提供する。【解決手段】信号入出力ポート１１と端子１６との間を平行に配列された８つの信号線を介して接続する。平行に配列された８つの信号線を含むケーブル３０を介して端子１６がキーマトリクス２０Ａに接続される。接続検出モード時には、複数の信号入出力ポート１１の少なくとも１つが高周波信号出力回路６に接続される。信号入出力ポート１１を介して出力される高周波信号が他の信号線にどのように誘導されるかは検査用電極８を介して検出される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通常動作モード時に、付属機器との通信に係る信号を入力または出力する複数の信号入出力ポートと、
動作モードに応じて前記信号入出力ポートを入力ポートまたは出力ポートのいずれかに切り換える切換手段と、
前記複数の信号入出力ポートに信号線を介して一対一に接続される複数の端子を含み、前記付属機器に一端を接続したケーブルの他端が前記複数の端子を介して接続されるコネクタと、
前記信号線における前記信号入出力ポートと前記端子との間に接続された検査用電極と、
高周波信号を出力する高周波信号出力回路と、
接続検出モード時に前記高周波信号出力回路を前記複数の信号入出力ポートの少なくとも１つに接続する接続手段と、
を備えたことを特徴とする接続検出回路。
【請求項２】
通常動作モード時に、付属機器との通信に係る信号を入力または出力する複数の信号入出力ポートと、
動作モードに応じて前記信号入出力ポートを入力ポートまたは出力ポートのいずれかに切り換える切換手段と、
前記複数の信号入出力ポートに信号線を介して一対一に接続される複数の端子を含み、前記付属機器を一端に接続したケーブルの他端が前記複数の端子を介して接続されるコネクタと、
高周波信号を出力する高周波信号出力回路と、
接続検出モード時に前記高周波信号出力回路を前記複数の信号入出力ポートの少なくとも１つに接続する接続手段と、
前記接続検出モード時に、前記信号線のそれぞれを流れる信号を検出する信号検出手段と、
前記信号検出手段の検出結果に基づいて、前記コネクタと前記ケーブルとの接続の適否を判定する接続判定手段と、
を備えたことを特徴とする接続検出回路。
【請求項３】
前記切換手段は、前記複数の信号入出力ポートにおける前記高周波信号出力回路に接続される信号入出力ポートを出力ポートにし、前記高周波信号出力回路に接続される信号入出力ポート以外のポートを入力ポートに切り換えることを特徴とする請求項１または２に記載の接続検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コネクタに付属機器が適正に接続されているか否かを検出する接続検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波信号の用途の一つとして、機器の故障検出が挙げられる。例えば、従来、センサの検出信号に高周波信号を重畳してセンサの故障を検出する技術が採用されることがあった（例えば、特許文献１参照。）。この技術では、センサの検出信号に高周波信号を重畳した後に、信号変換測定系では検出信号のみを分離して取り出し、故障検出系では高周波信号のみを分離して取り出している。この技術によれば、センサの信号検出系が故障を繰り返しても、信号変換測定系から過大信号が出力されることを防止できる、とされている。
【０００３】
また、従来技術の他の例として、ロータリトランスに高周波信号を印加し電磁誘導結合によるトランスの出力をチェックすることで、コイルの断線、接触不良等を検出する技術があった（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開昭６０−０６３６９７号公報
【特許文献２】特開昭６１−１６２８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、高周波信号を利用すれば機器の故障を検出することができる。さらに、高周波信号の電磁波としての特性を利用するように工夫すれば、検出する対象のバリエーションが増加する。例えば、高周波信号を用いて装置内部における基板とその付属機器との接続を検出することができれば、接続不良の検出のための労力が軽減する。
【０００５】
この発明の目的は、高周波信号の特性を利用して、装置内部における基板とその付属機器との間の接続不良を検出する接続検出回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は以下の構成を備えている。
【０００７】
（１）通常動作モード時に、付属機器との通信に係る信号を入力または出力する複数の信号入出力ポートと、
動作モードに応じて前記信号入出力ポートを入力ポートまたは出力ポートのいずれかに切り換える切換手段と、
前記複数の信号入出力ポートに信号線を介して一対一に接続される複数の端子を含み、前記付属機器に一端を接続したケーブルの他端が前記複数の端子を介して接続されるコネクタと、
前記信号線における前記信号入出力ポートと前記端子との間に接続された検査用電極と、
高周波信号を出力する高周波信号出力回路と、
接続検出モード時に前記高周波信号出力回路を前記複数の信号入出力ポートの少なくとも１つに接続する接続手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
この発明に係る接続検出回路は、画像形成装置等の主装置に搭載される基板（ボート）に設けられる回路である。接続検出回路は、複数の信号入出力ポート、切換手段、コネクタ、検査用電極、高周波信号出力回路、接続手段を備えている。
【０００９】
各信号入出力ポートは、ボード側信号線を介して複数の端子に一対一で接続される。この端子を介して、各ボード側信号線がケーブル側信号線に一対一に接続される。ケーブル側信号線はケーブルの内部で束ねられており、各ケーブル側信号線は互いに平行に配置される。
【００１０】
通常動作モード時には、ボート側信号線およびケーブル側信号線を介して、基板とその付属機器との間の通信がされる。接続検出モード時には、高周波信号出力回路からボード側信号線に高周波信号が印加される。ボード側信号線に印加された高周波信号は他のボード側信号線に誘導される。
【００１１】
このとき、付属機器がケーブルを介して適正に接続されている場合とそうでない場合とで、他のボード側信号線に誘導される高周波信号の状態が変化する。すなわち、コネクタとケーブルとの接続の適否によって信号線が互いに平行に並んで延びる距離が相違するため、接続の適否に応じて高周波信号の電磁誘導の生じ易さが相違する。各ボード側信号線には検査用電極が接続されているため、この検査用電極を介して他のボード側信号線に誘導される高周波信号を検出することで、コネクタとケーブルとの接続の適否が分かる。
【００１２】
本発明では、各ボート側信号線に検査用電極を接続しているため、各信号線に流れている高周波信号を検出すれば、ケーブルの差し忘れだけでなく、コネクタに対してケーブルが傾斜して接続されているか否かが把握される。
【００１３】
（２）通常動作モード時に、付属機器との通信に係る信号を入力または出力する複数の信号入出力ポートと、
動作モードに応じて前記信号入出力ポートを入力ポートまたは出力ポートのいずれかに切り換える切換手段と、
前記複数の信号入出力ポートに信号線を介して一対一に接続される複数の端子を含み、前記付属機器を一端に接続したケーブルの他端が前記複数の端子を介して接続されるコネクタと、
高周波信号を出力する高周波信号出力回路と、
接続検出モード時に前記高周波信号出力回路を前記複数の信号入出力ポートの少なくとも１つに接続する接続手段と、
前記接続検出モード時に、前記信号線のそれぞれを流れる信号を検出する信号検出手段と、
前記信号検出手段の検出結果に基づいて、前記コネクタと前記ケーブルとの接続の適否を判定する接続判定手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
この発明に係る接続検出回路は、上記（１）における検査用電極に代えて、信号検出手段、および接続判定手段を備えている。ここでは、各検査用電極を介して信号線に流れる高周波を手動で検査するのではなく、信号検出手段および接続判定手段によってコネクタとケーブルとの接続の適否を自動的に判定するようにしている。
【００１５】
信号検出手段は、各信号線に接続されたアナログスイッチと、このアナログスイッチに接続されたバントパスフィルタ、増幅回路、および検波回路とを含んでいる。接続判定手段は、検波回路から出力された信号に基づいてコネクタとケーブルとの接続の適否を判定する。接続判定手段は、例えば、検波回路から出力される高周波電圧値が所定値に達しているか否かによってコネクタとケーブルとの接続の適否を判定する。
【００１６】
（３）前記切換手段は、前記複数の信号入出力ポートにおける前記高周波信号出力回路に接続される信号入出力ポートを出力ポートにし、前記高周波信号出力回路に接続される信号入出力ポート以外のポートを入力ポートに切り換えることを特徴とする。
【００１７】
この構成においては、接続検出モード時に、高周波信号が印加されない信号線に係るポートが切換手段によって入力ポートに切り換えられる。この切換の目的は、高周波信号が印加されない信号線に誘導される高周波信号電圧の減衰を防止することである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００１９】
（１）検査用電極を介して、付属機器の接続の適否を検出できる。このため、高周波信号の特性を利用して、装置内部における基板とその付属機器との間の接続不良を検出できる。
【００２０】
（２）高周波信号を用いて付属機器の接続の適否を自己判定することが可能になる。
【００２１】
（３）他の信号線から電磁誘導される高周波信号を検出し易くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図を用いた本発明の接続検出回路の実施形態を説明する。
【００２３】
図１は、第１の実施形態に係る接続検出回路が適用されるメインボード１０と付属機器との接続状態を示す図である。メインボード１０は、画像形成装置の内部に搭載される基板であり、画像形成装置の各部の動作を統括的に制御する機能を有している。メインボード１０が搭載される主装置は画像形成装置に限定されるものではなく、その他に装置にメインボード１０を搭載しても良い。
【００２４】
メインボード１０には、キーマトリクス２０Ａ、給紙センサ２０Ｂ、表示パネル２０Ｃ等の付属機器２０が接続される。これらの付属機器２０は、ケーブル３０を介してメインボード１０に接続される。メインボード１０には、その他多くの付属機器が接続される。ここで、付属装置とは、メインボード１０にケーブルを介して接続される装置をいう。本実施形態では、キーマトリクス２０Ａ、用紙センサ２０Ｂ、トナー濃度センサ２０Ｃが付属装置に該当する。
【００２５】
本発明の接続検出回路は、これらの付属機器がメインボード１０に適正に接続されているか否かを確認する際の労力を減らす技術に関するものであり、以下にその詳細を説明する。
【００２６】
メインボード１０には画像形成装置の制御部１が搭載される。制御部１は、信号入出力部１１，１２，１３，１４、信号制御部７（７Ａ〜７Ｄ）、高周波信号出力回路６、Ａ／Ｄ入力部５、ＲＯＭ４、ＲＡＭ３、およびＣＰＵ２を備えている。
【００２７】
信号入出力部１１，１２，１３，１４は、それぞれ、複数の信号入出力ポートを備えている。信号制御部７（７Ａ〜７Ｄ）は、動作モードに応じて信号入出力部１１，１２，１３，１４における各信号入出力ポートを入力ポートまたは出力ポートのいずれかに切り換える。ここで、動作モードとは制御部１の動作モードをいい、動作モードの種類として通常動作モードおよび接続検出モードが挙げられる。信号制御部７（７Ａ〜７Ｄ）は、ＣＰＵ２から出力される信号に基づいて制御部１の動作モードを検出する。本実施形態では、信号制御部７（７Ａ〜７Ｄ）が本発明の切換手段を構成する。
【００２８】
高周波信号出力回路６は、ＣＰＵ２からの指示に応じて２ＭＨｚのクロック信号（高周波信号）を出力する回路であり、本実施形態では信号制御部７（７Ａ〜７Ｄ）を介して信号入出力部１１，１２，１３，１４に高周波信号を出力する。Ａ／Ｄ入力部５は、入力されるアナログ信号をディジタル信号に変換する回路を備えている。ＲＯＭ４は、画像形成装置の動作に必要なプログラムが格納されている。ＲＡＭ３は、一時的にデータを記憶させておくための揮発性のメモリである。ＣＰＵ２は、制御部１の各部の動作を統括的に制御する。
【００２９】
図２は、通常動作時におけるメインボード１０と付属機器との接続状態を示す図である。ここでは、キーマトリクス２０Ａと信号入出力部１１との間の接続を例にとって説明するが、メインボード１０と他の付属機器との間の接続も同様である。
【００３０】
信号入出力部１１は、８つの信号入出力ポート１１Ａ〜１１Ｈを備えている。信号入出力ポート１１Ａ〜１１Ｈは、各ポート毎に入力ポートまたは出力ポートのいずれかに切換自在なポートである。信号入出力ポート１１Ａ〜１１Ｈが出力ポートになる場合には、信号入出力ポート１１Ａ〜１１Ｈを介して制御部１がキーマトリクス２０に信号を出力する。これに対して、信号入出力ポート１１Ａ〜１１Ｈが入力ポートになる場合には、信号入出力ポート１１Ａ〜１１Ｈを介してキーマトリクス２０からの信号が制御部１に入力される。
【００３１】
信号入出力ポート１１Ａ〜１１Ｈは、信号線を介してコネクタ１５Ａ内の端子１６に接続される。端子１６は８つ備えられており、信号入出力ポート１１Ａ〜１１Ｈと端子１６とは一対一に接続される。各信号線における信号入出力ポート１１Ａ〜１１Ｈと端子１６との間には、検査電極８Ａ〜８Ｈに接続された接続部が形成される。
【００３２】
メインボード１０とキーマトリクス２０Ａとの間の接続に使用されるケーブル３０の内部には８つの信号線が平行に配置されている。ケーブル３０Ａは、信号入出力ポート１１Ａ〜１１Ｈと端子１６との間の距離の少なくとも２倍以上の長さを有するものが好ましく、５倍以上の長さを有するものがさらに好ましい。ケーブル３０Ａの両端にはケーブルコネクタ３１Ａ，３２Ａが形成される。ケーブル３０Ａにおける一方のケーブルコネクタ３１Ａは、キーマトリクス２０Ａに内蔵されるコネクタ２５Ａに接続される。ケーブル３０Ａにおける他方のケーブルコネクタ３２Ａは、メインボード１０側のコネクタ１５Ａに接続される。コネクタ１５Ａにケーブルコネクタ３２Ａが適正に接続されると、メインボード１０側の各信号線とケーブル３０内部の各信号線とが端子１６を介して接続される。
【００３３】
図２では、信号制御部７Ａによって、８つの信号入出力ポート１１Ａ〜１１Ｈのうち信号入出力ポート１１Ａ〜１１Ｄの４つが出力ポートにされており、信号入出力ポート１１Ｅ〜１１Ｈの４つが入力ポートにされている。
【００３４】
この構成において、信号入出力ポート１１Ａ〜１１Ｄからキーマトリクス２０Ａに対してキー操作検出用の信号が出力される。キーマトリクス２０Ａは、第１の端子２１Ａ〜２１Ｐおよび第２の端子２２Ａ〜２２Ｐによって構成される１６個の接点を備えている。これら１６個の接点は、図示しない１６個の操作キーに一対一に対応している。このため、対応する操作キーに対する押圧操作を受けると、各接点が開放状態から閉成状態に切り換わる。
【００３５】
信号入出力ポート１１Ａ〜１１Ｄは、キーマトリクス２０Ａにおける各接点を介して信号入出力ポート１１Ｅ〜１１Ｈに接続されている。信号入出力ポート１１Ａ〜１１Ｄ信号入出力ポートから時分割的にキー操作検出用の信号を出力して、キーマトリクス２０Ａを介して１１Ｅ〜１１Ｈに入力されるキー操作検出用の信号を解析することによりキーマトリクス２０Ａにおける各操作キーに対するキー操作が検出される。
【００３６】
図３は、接続不良検査時におけるメインボード１０と付属機器との接続状態を示す図である。接続不良検出時には、信号制御部７を介して高周波信号出力回路６と信号入出力ポート１１Ａとが接続される。この結果、信号入出力ポート１１Ａと端子１６との間の信号線にのみ高周波信号が印加される。このとき、ＣＰＵ２からの信号を受けて信号制御部７Ａは、信号入出力ポート１１Ａを出力ポートにし、それ以外の信号入出力ポート１１Ｂ〜１１Ｈを入力ポートに切り換える。
【００３７】
メインボード１０のコネクタ１５Ａにキーマトリクス２０Ａが接続されている場合、信号入出力ポート１１Ａから出力した高周波信号は、端子１６を介して信号入出力ポート１１Ａに接続されるケーブル３０内の信号線に伝わる。さらに、この高周波信号は、この信号線に近接して配置される他の信号線に誘導される。
【００３８】
信号入出力ポート１１Ａに接続される信号線から他の信号線に誘導される高周波信号の大きさは、信号線どうしが互いに並んで近接配置される長さ方向に距離に比例する。キーマトリクス２０Ａがケーブル３０を介してメインボード１０に接続されている場合に、信号線どうしが互いに並んで近接配置される長さ方向に距離が大きくなる。一方で、キーマトリクス２０Ａがメインボード１０に接続されていない場合や、接続が適正にされていない場合には、信号線どうしが互いに並んで近接配置される長さ方向に距離が小さくなる。  この原理を利用して、信号入出力ポート１１Ａから出力された高周波信号が、他の信号入出力ポート１１Ｂ〜１１Ｈに接続された信号線にどの程度誘導されるかを検出することで、メインボード１０にキーマトリクス２０Ａが適正に接続されているか否かが分かる。  接続検出モード時に、信号入出力ポート１１Ａから２ＭＨｚのクロック信号が出力されると、高周波出力信号線から他の信号線にこの２ＭＨｚのクロック信号が電磁誘導される。このため、電磁誘導されたクロック信号の有無、または誘導電圧の大きさによりコネクタの未挿入、ケーブル３０の断線、短絡、端子の接触不良等が把握できる。このとき、本発明の接続検出回路を実施するために、専ら接続の適否の検出に使用する端子を別途追加する必要はない。
【００３９】
工場での組立、出荷時の検査等で電磁誘導された高周波信号をスペクトラムアナライザ、オシロスコープ等で測定することで簡易に検査することができる。
【００４０】
本実施形態では、メインボード１０に設けられた検査電極８Ａ〜８Ｈを介して各信号線への高周波信号の伝達状態が検出される。例えば、オシロスコープ９Ａに接続された高周波プローブを検査電極８Ａ〜８Ｈに接触させることにより、各信号線を伝わる高周波信号を検出することができる。オシロスコープ９Ａを介して検出した高周波信号を解析することにより、メインボード１０とキーマトリクス２０Ａとの接続の適否を判断することができる。また、一部の信号線のみについて検出される高周波信号が小さくなるときにはコネクタ１５Ａに対してケーブルコネクタ３２Ａが傾斜した状態で接続されていることが推認できる。
【００４１】
また、接続検出モード時に信号入出力ポート１１Ｂ〜１１Ｈを入力ポートに切り換えることにより、電磁誘導される高周波信号が減衰することを防止できる。このとき、信号入出力ポート１１Ｂ〜１１Ｈを入力ポートに切り換える代わりに、これらのポートをハイインピーダンス状態、フローティング状態に切り換えることによっても同様を効果を奏することができる。
【００４２】
図４は、上述の高周波プローブに換えて、オシロスコープ９Ｂに接続されたサーチコイルを用いて高周波信号の検出を行う例を示している。
【００４３】
サーチコイルを検査電極８Ａ〜８Ｈに近接させるとサーチコイルの両端に高周波信号が電磁誘導され、検査が簡便にできる。
【００４４】
図５は、第２の実施形態に係る接続検出回路が適用されるメインボード１０と付属機器との接続状態を示す図である。第２の実施形態における基本的構成は、第１の実施形態における構成と同様である。
【００４５】
第２の実施形態においては、メインボード１０に検査電極８Ａ〜８Ｈを設けていない。第２の実施形態においては、各信号線がアナログスイッチ１６、バントパスフィルタ（ＢＰＦ）１７、増幅器１８、および検波回路１９を介して制御部１におけるＡ／Ｄ入力部５に接続されている。
【００４６】
アナログスイッチ１６は、ＣＰＵ２からの信号に基づいて、８つ信号線のうちのいずれかを選択的にＢＰＦ１７に接続する。ＢＰＦ１７は、所定の帯域の周波数の信号を通すフィルタであり、ここでは１ＭＨｚの高周波信号を通すフィルタが用いられている。増幅器１８は、ＢＰＦ１７を通過した信号を増幅させる。検波回路１９は、入力される高周波信号の高周波電圧の大きさを検出する。なお、検波回路１９で検出された高周波電圧は、Ａ／Ｄ入力部５を介して制御部１に入力される。
【００４７】
このように本実施形態では、装置の起動時等にメインボード１０に接続される付属機器の接続状態を自己判定することが可能になる。このため、工場出荷時のあとにオプションの付属機器を接続した場合にも、メインボード１０に接続されるすべての付属機器の接続状態を高周波信号を使用して検査することができる。
【００４８】
例えば、画像形成装置では、使用されるコネクタの数が多く、コネクタの数に応じて未挿入や接触不良の確率が高くなってしまうため、本発明が画像形成装置で効果的に利用できる。
【００４９】
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の接続検出回路が適用されるメインボードの構成を示している。
【図２】第１の実施形態に係る通常動作モード時のメインボードとキーマトリクスとの接続状態を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る接続検出モード時のメインボードとキーマトリクスとの接続状態を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る接続検出モード時におけるメインボードとキーマトリクスとの接続状態の他の例を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る接続検出モード時のメインボードとキーマトリクスとの接続状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１−制御部
２−ＣＰＵ
６−高周波信号出力回路
７（７Ａ〜７Ｄ）−信号制御部
８−検査用電極
９−オシロスコープ
１０−メインボード
１１〜１４−信号入出力部
２０Ａ−キーマトリクス
３０（３０Ａ〜３０Ｃ）−ケーブル
【図１】
2005345209.tif 000003
【図２】
2005345209.tif 000004
【図３】
2005345209.tif 000005
【図４】
2005345209.tif 000006
【図５】
2005345209.tif 000007