(57)【要約】【課題】突然の装置故障によるダウンタイムを低減し、装置の信頼性を向上させる。【解決手段】走行体を往復移動させる往復駆動手段と、前記走行体の停止状態からのモータ駆動パルス数をカウントするカウント手段と、ホームポジション近傍の所定の位置に設けられ走行体を検知するための検知手段と、反転位置近傍に設けられ走行体を検知するための検知手段とを備え、前記所定距離の移動に必要なモータ駆動パルス数よりも多い所定のしきい値を設け、前記ホームポジションから前記反転位置近傍の検知手段が検知するまでを、前記カウント手段によってカウントされたモータ駆動パルスのカウント値が前記しきい値を超過した割合を算出し、該割合が所定の割合を超過したことにより、ステッピングモータ及びモータ駆動系に故障の予兆があると判断する。【選択図】  図２
2010208248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッピングモータを駆動源として所定距離を往復移動する走行体を備える往復移動装置において、
前記走行体を往復移動させる往復駆動手段と、前記走行体の停止状態からのモータ駆動パルス数をカウントするカウント手段と、ホームポジション近傍の所定の位置に設けられ走行体を検知するための検知手段と、反転位置近傍に設けられ走行体を検知するための検知手段とを備え、
前記所定距離の移動に必要なモータ駆動パルス数よりも多い所定のしきい値を設け、前記ホームポジションから前記反転位置近傍の検知手段が検知するまでを、前記カウント手段によってカウントされたモータ駆動パルスのカウント値が前記しきい値を超過した割合を算出し、該割合が所定の割合を超過したことにより、ステッピングモータ及びモータ駆動系に故障の予兆があると判断することを特徴とする往復移動装置の故障判定方法。
【請求項２】
前記所定の割合をユーザまたは保守員が任意の所定値に変更する手段により、故障の予兆と判断する度合いを変更することができることを特徴とする請求項１記載の往復移動装置の故障判定方法。
【請求項３】
前記故障の予兆が有ると判断した場合に、前記ステッピングモータ及びモータ駆動系に故障の予兆が有ることを表示する表示手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の往復移動装置の故障判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復移動におけるステッピングモータやモータ駆動系の故障の予兆を事前に検出可能とし、印刷装置内部の走行体に適用可能な往復移動装置の故障判定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に高速印刷装置の分野において、突然の装置故障による装置ダウンを防止する目的で、故障が発生する前に装置故障の予兆を事前に検出する要求が高まっている。具体的には、特に業務用途向けの高速印刷装置は、大量印刷業務中に装置の故障が発生すると、装置修復のために印刷業務が中断してしまい、指定日時までに印刷業務が終了しなくなり、多大な影響が発生する。このため、寿命が近づいている部品や故障部品の予兆を検出し、印刷装置が稼動していない日時や定期保守日などに故障の予兆のある部品を事前に交換する事で、突然の装置ダウンによる影響を低減したいニーズがある。
【０００３】
一方、従来より、印刷装置内に実装されているデバイス（センサ、レンズ、清掃部材など）を往復させて所定距離を移動する装置において、その駆動源となるモータは、位置決めが容易でありモータ自身が安価という特徴からステッピングモータが使われている。ステッピングモータはギヤ等を介してベルト等と連結されており、ある一定距離を往復移動する事により所定の動作を行っている。その際、各種デバイスの走行は停止位置であるホームポジションから所定位置まで移動し、反転位置近傍に実装されたセンサで反転位置を検出後、再び元の位置であるホームポジションまで戻る動作を繰り替えし行っている。
【０００４】
この過程において、劣化などに起因するステッピングモータの脱調やベルトの磨耗が発生した場合、走行体が反転位置まで到達できないことがあるため、ホームポジションから反転位置センサまでの移動に要する規定パルス数よりも多い任意の駆動パルス数を上限値に設定し、この上限値を超過した場合はステッピングモータやモータ駆動系の故障と判断している（例えば、特許文献１参照）。このようにステッピングモータによる往復移動装置における故障検出手段は、駆動パルス数をカウントし規定の上限値を超過したことで、正常状態ではないと判断し故障検出を行っている。
【０００５】
上述したように故障の予兆検出というニーズに対して、従来技術のように、ステッピングモータの駆動パルスに所定のしきい値を設けて、そのしきい値を超過した回数で故障の予兆を検出しようとすると、故障の予兆には達していないが、環境変化などの外的要因で月に１度の頻度で所定のしきい値を超過するような状態が発生した場合、数ヶ月後にしきい値を超過した回数が規定値に到達するため、故障の予兆と判断してしまう。従って、しきい値を超過した回数をカウントする累積回数による判別方法は、故障の予兆を検出するには不向きである。
【０００６】
また、特許文献２のように、モータに流れる電流値を検出して適正な電流値と比較し、適正値を外れた電流が所定時間を超えて流れたときに故障を予知する方法がある。しかし、ステッピングモータの場合は、負荷の増減に応じてモータに流れる電流値が変化せず、モータの許容負荷を超えると脱調となるため、故障の予兆を検出するには不向きである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のような従来の技術において、ステッピングモータやモータ駆動系の故障の予兆を検出しようとすると、規定のしきい値を超過した累積回数による判別であるため、故障の予兆を検出するのは不向きである問題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような故障の予兆検出というニーズに対して、従来技術では対応できない問題点に鑑みて、ステッピングモータやモータ駆動系の故障の予兆を検出できる往復移動装置の故障判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための第１の手段は、ステッピングモータを駆動源として所定距離を往復移動する走行体を備える往復移動装置において、前記走行体を往復移動させる往復駆動手段と、前記走行体の停止状態からのモータ駆動パルス数をカウントするカウント手段と、ホームポジション近傍の所定の位置に設けられ走行体を検知するための検知手段と、反転位置近傍に設けられ走行体を検知するための検知手段とを備え、前記所定距離の移動に必要なモータ駆動パルス数よりも多い所定のしきい値を設け、前記ホームポジションから前記反転位置近傍の検知手段が検知するまでを前記カウント手段によってカウントされたモータ駆動パルスのカウント値が前記しきい値を超過した割合を算出し、該割合が所定の割合を超過したことにより、ステッピングモータ及びモータ駆動系に故障の予兆があると判断することを特徴とする。
【００１０】
ここで、所定距離を往復移動させる往復駆動手段とは、ステッピングモータの回転方向を時計方向と反時計方向に切り替えることにより往復移動する往復駆動手段に限定されるものではなく、例えばクランク機構を設けて、ステッピングモータをある一定の回転方向に回転させることにより、走行体を往復移動させる往復駆動手段でもよい。また、前記走行体とは、印刷装置内部に搭載される様々な走行体であり、センサ、清掃用のフェルト、レンズ、画像読取装置、印刷ヘッドなどである。
【００１１】
第２の手段は前記第１の手段において、前記所定の割合の値をユーザまたは保守員が任意の所定値に変更する手段により、故障の予兆と判断する度合いを変更することができることを特徴とする。
【００１２】
第３の手段は前記第１の手段において、前記故障の予兆が有ると判断した場合に、前記ステッピングモータ及びモータ駆動系に故障の予兆が有ることを表示する表示手段を備えていることを特徴とする。ここで、故障の予兆が有ることを表示する手段は、操作パネルへの表示に限定されるものではなく、通信回線等を利用して遠隔地の保守員への通知であってもよい。また、装置内部の不揮発性メモリへ格納しておいて、必要な時にその情報を読み出す方法でもよい。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように構成された本発明の往復移動装置の故障判定方法は、故障の予兆を検出できるので、印刷装置の状態を把握できることにより予防保守が可能となり、突然の装置故障によるダウンタイムを低減できるので、装置の信頼性を向上させることができる。また、突然の装置故障に伴う保守員の現地派遣等が抑制されるので、保守費の低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例に係る往復移動装置の概略ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明の一実施形態である往復移動装置の概略ブロック図、図２は本発明の一実施形態を示すフローチャートである。
【００１６】
始めに、図１を使用して本発明の全体を説明する。本発明は往復移動を行う部位に適用が可能なものであるので、本実施形態の走行体は清掃部材を例に説明する。
【００１７】
ステッピングモータ１はギヤ２を介してベルト３に連結されており、ベルト３にはスパイラルシャフト４を介してフェルト等の清掃部材５が取り付けられている。これにより清掃部材５は所定距離を往復移動することにより、被清掃体６の清掃を行う。ホームポジションセンサ７はホームポジションを検出するためのもので、ホールセンサである。また、反転ポジションセンサ８は反転位置を検出するためのセンサであり、同様にホールセンサである。なお、上記センサは発行ダイオードとホトトランジスタで構成されるホトインタラプタでもよい。
【００１８】
ホームポジションセンサ７及び反転ポジションセンサ８で走行体である清掃部材５を検出すると検出信号は制御回路９を介して、ＣＰＵ１０へ送られてセンサ部に清掃部材５があることをＣＰＵ１０が認識する。本実施形態では、反転する契機を反転ポジションセンサ８の検出後としたが、反転ポジションセンサ８を設けず、規定の駆動パルスをカウント後、反転するように構成してもよい。
【００１９】
ドライバ１１はＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の駆動素子および制御回路等で構成されるモータドライバである。制御回路９からのＭＯＤＥ信号によって、ステッピングモータ１の励磁パターンを切り替える信号で、１−２相励磁や２相励磁等を選択できる。ＣＷ／ＣＣＷ信号はステッピングモータ１の回転方向をＣＷまたはＣＣＷ方向に切り替える。ＶＲＥＦ信号はステッピングモータ１に通電する電流値を決定するための信号であり、具体的には制御回路９で設定した電圧を与えることで、本電圧とドライバ内蔵または外付けの抵抗値による定電流値が決定される。
【００２０】
ＤＲＶ  ＣＬＫ信号はステッピングモータ１の駆動パルスとなるクロック信号であり、本クロック信号の周期を速くすると、ステッピングモータは高速で回転し、クロックの周期を遅くするとステッピングモータは低速で回転する。このようにステッピングモータ１の位置は駆動パルス数で制御できる。カウント手段１２はステッピングモータ１の駆動パルス数をカウントする回路であり、ＣＰＵ１０はカウント手段１２でカウントした値をリードすることで、ステッピングモータ１の駆動パルス数を認識する。
【００２１】
次に、ステッピングモータ及びモータ駆動系の故障を検出する方法を説明する。例えば、清掃部材５がホームポジションから反転ポジションまでの移動に要する駆動パルス数を１,０００パルスとする。清掃部材５をホームポジションから反転ポジションまで移動する過程において、ステッピングモータの脱調やベルトの飛びなどにより、反転ポジションに到達できないことを防止するため、所定距離の移動に要する駆動パルス数よりも多い１,０５０パルスを上限値として設定する。清掃部材５がホームポジションにある状態で、１,０５０パルス分のプロフィールパターンをＤＲＶ  ＣＬＫ信号から送信する。その後、反転ポジションセンサ８からの信号を受信すれば、１,０５０パルス以内で清掃部材が反転ポジションに移動したことになるが、もし反転ポジションセンサ８からの信号を受信できなければ、故障と判断する。故障を検出した場合はステッピングモータの駆動停止、供給電源停止等の故障検出処理を行い、操作パネルに故障発生等のエラー表示を行う。
【００２２】
次に故障の予兆を検出する方法を説明する。所定距離の移動に要する駆動パルス数である１,０００パルスよりも多く、上限値の１,０５０パルスよりも少ない新たなしきい値を設ける。本実施例では１,０３０パルスとする。清掃部材５を往復移動した任意回数（本実施形態では以下１０回として説明する）を分母とし、１,０３０パルスを超過した回数を分子とする。ここで、１,０３０パルスを超過した回数は往復移動した最近の１０回中に発生した回数とし、その割合が５０％を超過した場合は故障の予兆と判断し、操作パネル１３に故障の発生が近いことを表示する。
【００２３】
具体的には、装置の停止処理は行わず、操作パネルに、故障が近づいているので点検を促す旨の警告表示や、故障の予兆を意味する表示を行う。また、装置内部の不揮発性メモリ１４に故障の予兆が発生していることを記憶しておけば、保守員が定期保守作業の際にその情報を取り出すことができる。また、図示しない通信回線等を利用して遠隔地の保守員に知らせるようにしてもよい。本実施形態では、５０％を超過した場合に故障の予兆と判断したが、その値は走行体の状態に合わせた最適な値とするとよい。更に、その割合をユーザ又は保守員が任意の所定値に変更できるようにすると、使い勝手がよい。例えば、故障の予兆を検出する頻度を「低」とする場合は上述した割合を８０％とし、「標準」とする場合は５０％とし、頻度を「高」とする場合は２０％にすることにより、印刷装置の使用状況に合わせた故障の予兆検出が可能となる。
【００２４】
また、本実施形態では、最近の１０回を分母としたが、頻繁に往復移動を繰り返す装置においては、その値を高く設定した方が故障の予兆を検出する精度が向上する。また、最近の１０回を分母としているため、１０回未満の場合は故障の予兆を検出できないので、１０回未満の場合は故障予知を無視するとよい。
【００２５】
次に図２のフローチャートで故障の予兆検出方法について、具体的に説明する。Ｓ２０でホームポジションを検出した後、Ｓ２１にてモータ回転方向を出力し（図示せず）、往復移動回数のカウンタを＋１加算し、１,０５０パルス分の駆動プロフィールでモータを駆動する。モータの移動時間を考慮して、Ｓ２２にて所定時間のウェイト時間を設ける。Ｓ２３にて反転ポジションを検出できなければ、Ｓ２４にてモータ停止やエラー表示などのエラー処理を行う。
【００２６】
一方、Ｓ２３にて反転ポジションを検出した場合は、カウント手段にて、予めホームポジションから反転ポジションセンサが検出するまでの駆動パルス数をカウントしているので、Ｓ２５にて、そのカウント値が１,０３０以上かを判別する。もし、１,０３０未満の場合は故障の予兆は無いと判断し、本フローを終了する。Ｓ２５にて１,０３０以上の場合は、故障の予兆が有ると判断し、Ｓ２６にて故障予兆カウンタを＋１のインクリメントを行う。なお、本カウンタは、ＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ  Ｉｎ  Ｆｉｒｓｔ  Ｏｕｔ）のように順次新しいデータに書き換わる方式とするのが好ましい。なぜなら、分母を往復移動回数の総数で算出すると、所定のしきい値を超過した割合が極端に低くなるため、しきい値の設定が難しくなる。
【００２７】
次にＳ２７にて、１０回の往復移動回数を分母とし、Ｓ２６にてカウントしたカウント値を分子とする割合値が５０％以上かを判別する。もし、５０％未満であれば、本フローを終了する。仮に５０％以上であれば、故障の予兆があると判断し、Ｓ２８の故障予兆処理にて、操作パネルへのメッセージ表示や不揮発性メモリなどへ故障の予兆が発生している情報を記憶する。
【００２８】
以上のように本実施形態によれば、所定距離の移動過程において、駆動パルス数の上限値よりも少ないしきい値を設け、そのしきい値を超過した割合を、順次書き換わる最新の状態をもとに算出したので、脱調の頻度やベルトの磨耗によるベルト飛びが徐々に増加することで発生する故障の予兆を検出することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１はステッピングモータ、２はギヤ、３はベルト、４はスパイラルシャフト、５は清掃部材（走行体）、６は被清掃体、７はホームポジションセンサ、８は反転ポジションセンサ、９は制御回路、１０はＣＰＵ、１１はドライバ、１２はカウント手段、１３は操作パネル、１４は不揮発性メモリである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】特開２００８−０７６５４０号公報
【特許文献２】特開２００５−３１３４９５号公報
【図１】
2010208248.tif 000003
【図２】
2010208248.tif 000004