(57)【要約】【課題】閉ループ制御システム内で動作する構成要素の切迫した障害を検出するシステム及び方法を提供する。【解決手段】本発明の切迫した障害の検出方法は、閉ループ制御システムを無効にするステップと、構成要素の動作に影響を与えるアクチュエータの値を、このアクチュエータの動作範囲を定義する１セットの値から選択するステップと、アクチュエータをこの選択値において動作させるステップと、アクチュエータがこの選択値において動作している間に、構成要素を監視するセンサからセンサ読取信号を取得するステップと、このセンサ読取信号が構成要素の切迫した障害状態を示しているかどうかを判定するステップと、このセンサ読取信号が切迫した障害状態を示している場合に警告を発信するステップとを含む。【選択図】図３
2004220605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉ループ制御システム内で動作する構成要素の切迫した障害を検出する方法であって、
前記閉ループ制御システムを無効にするステップと、
前記構成要素の動作に影響を与えるアクチュエータの値を、該アクチュエータの動作範囲を定義する１セットの値から選択するステップと、
前記アクチュエータを前記選択値において動作させるステップと、
前記アクチュエータが前記選択値において動作している間に、前記構成要素を監視するセンサからセンサ読取信号を取得するステップと、
前記センサ読取信号が前記構成要素の切迫した障害状態を示しているかどうかを判定するステップと、
前記センサ読取信号が前記切迫した障害状態を示している場合に警告を発信するステップと、
を含む、前記方法。
【請求項２】
閉ループ制御システム内で動作する構成要素の切迫した障害を検出するのに有効なシステムであって、前記閉ループ制御システムが、
前記構成要素を駆動するのに有効なアクチュエータと、
前記構成要素の動作状態を判定するのに有効なセンサと、
を含む、前記システムであって、
前記センサの読取信号に基づいて前記構成要素の切迫した障害状態を検出するエラー検出回路、ルーチン、若しくはアプリケーションと、
切迫した障害状態が前記エラー検出回路、ルーチン、若しくはアプリケーションによって検出された場合に警告を発信する警告発信回路、ルーチン、若しくはアプリケーションと、
を含む、前記システム。
【請求項３】
閉ループ制御システム内で動作する構成要素の切迫した障害を検出するためにコンピュータ可読プログラムコードを組み入れたコンピュータ使用可能媒体を含む、コンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータ可読プログラムコードが、
コンピュータに、前記閉ループ制御システムを無効にさせる、コンピュータ可読プログラムコードと、
コンピュータに、前記構成要素の動作に影響を与えるアクチュエータの値を、該アクチュエータの動作範囲を定義する１セットの値から選択させる、コンピュータ可読プログラムコードと、
コンピュータに、前記アクチュエータを前記選択値において動作させる、コンピュータ可読プログラムコードと、
コンピュータに、前記アクチュエータが前記選択値において動作している間に、前記構成要素を監視するセンサからセンサ読取信号を取得させる、コンピュータ可読プログラムコードと、
コンピュータに、前記センサ読取信号が前記構成要素の切迫した障害状態を示しているかどうかを判定させる、コンピュータ可読プログラムコードと、
コンピュータに、前記センサ読取信号が前記切迫した障害状態を示している場合に警告を発信させる、コンピュータ可読プログラムコードと、
を含む、コンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広く、閉ループ制御システム内の切迫した障害を検出するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
動作品質を一貫させるために、複雑な電気機械的システムでは、通常、閉ループプロセス制御が用いられる。１つの典型的な閉ループ制御システムでは、アクチュエータが構成要素（コンポーネント）の動作に影響を与えて、定義された正常状態からのずれに応じてアクチュエータが生成するエラー信号の振幅が最小となるようにする。
【０００３】
動作品質は、システムの動作空間によって定義される。動作空間とは目標値周辺のセンサ読取信号の範囲のことであり、この範囲では公称動作状態が維持される。
【０００４】
構成要素の環境的変化又は老朽化というようなプロセス動特性における変化は、同一の一貫した性能を維持するための目標の許容される範囲内の変化であり得る。従って、動作空間も変化する。目標及びアクチュエータが、それぞれの公称値周辺における変化許容範囲によって定義された動作空間内にある場合に限って、プロセスは制御される。このプロセスは、システムが動作空間内で動作できなくなり故障が宣言されるまで続く。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上に略述したように、閉ループシステムでは、システムがもはやその動作空間内で動作しなくなってから、障害が発生する。アクチュエータの動作は、プロセスが制御されている状態を維持するように自動的に調整されるため、閉ループシステムにおいて障害を予測することは困難である。ゆえに、故障は、発生してから宣言される。しかし、発生してから故障を宣言するのでは、サービスコールを防ぐのに間に合わない。この結果、故障によるマシンダウンタイムが生じる可能性があり、或いはほぼ確実に生じるであろう。従って、閉ループ制御下にあっても、切迫した障害をそれが起こる前に予測することができれば、不経済なマシンダウンタイムを回避することができるであろう。
【０００６】
本発明は、切迫した障害を検出することのできるシステム及び方法を提供する。
【０００７】
本発明は、閉ループ制御システム内の切迫した障害を検出することのできるシステム及び方法を個別に提供する。
【０００８】
本発明は、１つ以上のアクチュエータを様々な試験値において動作させて、この１つ以上のアクチュエータの動作によって動作が影響される１つ以上の構成要素を監視する、システム及び方法を個別に提供する。
【０００９】
本発明は、１つ以上のアクチュエータ及びそれに対応する目標の動作を、対応する動作空間に関して定期的に監視することによって、切迫した障害に対する警告を発信する、システム及び方法を個別に提供する。
【００１０】
本発明は、閉ループ制御システム内で動作する構成要素の切迫した障害を検出するシステム及び方法を個別に提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によるシステム及び方法の様々な典型的な実施形態では、閉ループ制御システムが無効にされる。次に、構成要素の動作に影響を与えるアクチュエータが、１つ以上の試験値において動作される。前記アクチュエータが前記１つ以上の試験値において動作している間に、前記構成要素に対する１つ以上のセンサ読取信号が取得される。切迫した障害状態が検出された場合には、警告が発信される。定義された最大動作値よりも高い値で前記構成要素が動作する場合、定義された最小動作値よりも低い値で前記構成要素が動作する場合、又は、定義された全動作範囲よりも狭い前記構成要素の動作範囲が検出される場合、切迫した障害状態が検出され得る。
【００１２】
本発明の請求項１の態様は、閉ループ制御システム内で動作する構成要素の切迫した障害を検出する方法であって、前記閉ループ制御システムを無効にするステップと、前記構成要素の動作に影響を与えるアクチュエータの値を、該アクチュエータの動作範囲を定義する１セットの値から選択するステップと、前記アクチュエータを前記選択値において動作させるステップと、前記アクチュエータが前記選択値において動作している間に、前記構成要素を監視するセンサからセンサ読取信号を取得するステップと、前記センサ読取信号が前記構成要素の切迫した障害状態を示しているかどうかを判定するステップと、前記センサ読取信号が前記切迫した障害状態を示している場合に警告を発信するステップとを含む。
【００１３】
本発明の請求項２の態様は、閉ループ制御システム内で動作する構成要素の切迫した障害を検出するのに有効なシステムであって、前記閉ループ制御システムが、前記構成要素を駆動するのに有効なアクチュエータと、前記構成要素の動作状態を判定するのに有効なセンサとを含む、前記システムであって、前記センサの読取信号に基づいて前記構成要素の切迫した障害状態を検出するエラー検出回路、ルーチン、若しくはアプリケーションと、切迫した障害状態が前記エラー検出回路、ルーチン、若しくはアプリケーションによって検出された場合に警告を発信する警告発信回路、ルーチン、若しくはアプリケーションとを含む。
【００１４】
本発明の請求項３の態様は、閉ループ制御システム内で動作する構成要素の切迫した障害を検出するためにコンピュータ可読プログラムコードを組み入れたコンピュータ使用可能媒体を含む、コンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータ可読プログラムコードが、コンピュータに、前記閉ループ制御システムを無効にさせる、コンピュータ可読プログラムコードと、コンピュータに、前記構成要素の動作に影響を与えるアクチュエータの値を、該アクチュエータの動作範囲を定義する１セットの値から選択させる、コンピュータ可読プログラムコードと、コンピュータに、前記アクチュエータを前記選択値において動作させる、コンピュータ可読プログラムコードと、コンピュータに、前記アクチュエータが前記選択値において動作している間に、前記構成要素を監視するセンサからセンサ読取信号を取得させる、コンピュータ可読プログラムコードと、コンピュータに、前記センサ読取信号が前記構成要素の切迫した障害状態を示しているかどうかを判定させる、コンピュータ可読プログラムコードと、コンピュータに、前記センサ読取信号が前記切迫した障害状態を示している場合に警告を発信させる、コンピュータ可読プログラムコードとを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の様々な典型的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
本発明のシステム及び方法の様々な典型的な実施形態は、閉ループ制御下にあるシステムの構成要素の切迫した障害を検出する。本発明の様々な典型的な実施形態において、目標及びアクチュエータの動作空間に関する動作は、定期的に監視される。本発明の様々な典型的な実施形態では、アクチュエータを１つ以上の試験値において動作させることによって、構成要素の動作状態が測定される。本発明の様々な典型的な実施形態では、定義された最大動作値よりも高いレベルで構成要素が動作する場合、定義された最小動作値よりも低いレベルで構成要素が動作する場合、及び／又は、定義された全動作範囲よりも狭い構成要素の動作値の範囲が検出される場合、切迫した障害状態が検出される。前記のような状況ではいずれも、警告を発信してよい。
【００１７】
図１は、予め定義された動作空間内における目標のコマンド位置を制御するのに有効な、従来の閉ループ制御システム１００を示している。図１に示されているように、この閉ループ制御システム１００は、目標値１１０、エラー信号ジェネレータ１２０、コンペンセータ（補償器）１３０、プラント１４０、アクチュエータ１５０、及びセンサ１６０を含む。目標値１１０とは、この制御システム１００への入力値である。この目標値１１０は、アクチュエータ１５０の動作に対する所望の値Ｖtを表す。
【００１８】
アクチュエータ１５０は、閉ループ制御システム内で動作するものであれば、どのような構成要素であってもよい。様々な典型的な実施形態では、このアクチュエータは、電気的、機械的、空圧式、又は油圧式に動作してもよい。
【００１９】
エラー信号ジェネレータ１２０は、目標値１１０（即ち、所望の値Ｖt）及びセンサ１６０からのフィードバック即ちセンサ信号Ｖsを入力し、エラー信号Ｖeを生成する。このエラー信号Ｖeは、コンペンセータ１３０に入力される。このエラー信号Ｖeは、フィードバック即ちセンサ信号Ｖsを目標値１１０と比較することにより生成される。
【００２０】
コンペンセータ１３０は、このエラー信号Ｖeを入力し、プラント１４０における例えば電源装置のような１つ以上の構成要素の動作を制御するのに有効な、調整されたエラー信号即ちコンペンセータ信号Ｖcを出力する。様々な典型的な実施形態では、プラント１４０は、例えば電子写真式コピー機のような電気機械的デバイスである。このプラント１４０は、アクチュエータ１５０を駆動即ち動作させるのに有効な、出力駆動信号Ｖaを生成する。アクチュエータ１５０がこの駆動信号Ｖaによって駆動即ち作動されると、アクチュエータ１５０の少なくとも１つのパラメータの値がセンサ１６０によって読み取られる。このセンサ１６０は、アクチュエータ１５０の対象となる特定のパラメータを測定するのに使用できるものであれば、どのようなセンサであってもよい。
【００２１】
センサ１６０は、感知したこのパラメータをセンサ信号Ｖsに変換する。特に、センサ１６０において実施される変換関数によって、センサ信号の振幅、周波数、位相の値、及び／又はパワー変数の値は、感知したこのパラメータの値に基づいて変化する。例えば、センサ１６０が、感知したアクチュエータ１５０のパラメータに応じて電気信号を出力するとき、センサ信号の電圧、電流、周波数、位相、及び／又はワット数の値は、感知したこのパラメータの値に応じて変化し得る。
【００２２】
様々な典型的な実施形態において、エラー信号ジェネレータ１２０は、単純なオンオフ制御システムであってよい。この実施形態では、センサ１６０が、目標値Ｖt１１０よりも低いアクチュエータ１５０の値の動作を検出すると、アクチュエータ１５０は、検出されたこのパラメータが目標値Ｖt１１０よりも高くなるまで、エラー信号Ｖeによって動作する。このパラメータが目標値Ｖt１１０よりも高くなった時点で、アクチュエータ１５０の動作は終了する。様々な典型的な実施形態では、アクチュエータ１５０のターンオン値及びターンオフ値によりヒステリシスを少々変化させることによって、検出されたパラメータが目標値Ｖt１１０付近である場合にアクチュエータ１５０を迅速に且つ不必要に切り替えることから生じるノイズを防止することができる。
【００２３】
様々な典型的な実施形態において、エラー信号ジェネレータ１２０は、センサ信号Ｖsと目標値Ｖt１１０との差に比例した以下の式のような駆動信号Ｖaをアクチュエータ１５０に適用することによって、アクチュエータ１５０に対し比例制御を行ってもよい。
【００２４】
Ｖa＝Ｐ（Ｖs−Ｖt）      （１）
式中、Ｐはコンペンセータ１３０の比例ゲインである。
【００２５】
様々な典型的な実施形態において、エラー信号ジェネレータ１２０は、比例微分（ＰＤ）制御を利用してアクチュエータ１５０を制御してもよい。これらの典型的な実施形態では、エラー信号の時間微分に比例する項が制御式に追加されている。つまり、駆動信号Ｖaの値は、以下の式で求められる。
【００２６】
【数１】
2004220605.tif 000003
【００２７】
この減衰定数Ｄの値は、目標値Ｖt１１０における変化に応じて臨界減衰するように調整することができる。臨界減衰されたシステムでは、最初の正変位は、約１回の通常周期Ｔn後、無視できるレベルまで減衰する。
【００２８】
様々な典型的な実施形態において、エラー信号ジェネレータ１２０は、比例微積分（ＰＩＤ）制御を利用してもよい。つまり、駆動信号Ｖaの値は、以下の式で求められる。
【００２９】
【数２】
2004220605.tif 000004
【００３０】
この積分ゲインパラメータＩは、信号エラーの時間平均値が０になるまで信号を変化させる機能を果たす。比例微積分コントローラは、コントローラ応答における定常エラーを減少させるのに有用である。既知の若しくはこれから開発される閉ループ制御システムのいずれを用いてアクチュエータ動作を制御してもよい、ということを理解されたい。
【００３１】
図２は、図１に示された閉ループ制御システム１００によって使用することのできる動作空間２００の典型的な一実施形態を示している。図２に示されているように、この動作空間２００は、目標値（Ｖt）軸２２０及びアクチュエータ値（Ｖa）軸２１０を含む。目標軸２２０は、目標信号の目標値Ｖt１１０が変化することのできる目標動作空間を定義している。アクチュエータ軸２１０は、駆動信号Ｖaの値が変化することのできるアクチュエータ動作空間を定義している。この動作空間２００は、アクチュエータ下限値２１２及びアクチュエータ上限値２１６、並びに、目標下限値２２２及び目標上限値２２６によって、境界が決められている。画像形成デバイス内のアクチュエータ１５０に関して言えば、この動作空間は目標周辺のセンサ読取信号の範囲を定義しており、この範囲では所望の画質が維持される。
【００３２】
目標値Ｖt１１０と駆動信号Ｖaの値との関係は、関数２４０によって定義される。図２には、一次関数が示されている。
【００３３】
所望の関数のいずれを用いてもよい、ということを理解されたい。本発明の様々な典型的な実施形態において、この関数２４０は、一般的には単調関数である。初期設定値２３０は、アクチュエータ公称値２１４及び目標公称値２２４によって定義されている。
【００３４】
アクチュエータ１５０が静的な目標値Ｖt１１０を有するシステムでは、目標下限値２２２及び目標上限値２２６が目標公称値に等しい。目標値Ｖt１１０自体が経時変化し得るシステムでは、目標下限値２２２及び目標上限値２２６は、一般的には、制御システム１００が属する装置がその装置自体を損傷させないことを確実にする物理的パラメータによって、且つ／又は、目標値１１０が上流及び／若しくは下流のアクチュエータに与え得る影響によって定義される。
【００３５】
同様に、アクチュエータ下限値２１２及びアクチュエータ上限値２１６は、１つ以上の目標値Ｖt１１０に関するアクチュエータの動作が、制御システム１００が属する装置を損傷させないことを確実にする、物理的パラメータによって一般的に定義される。
【００３６】
目標値Ｖt１１０及び／又は駆動信号Ｖaの値が動作空間２００の外側に延出すると、障害が生じる。目標値Ｖt１１０は、アクチュエータ１５０に対する目標値Ｖt１１０を設定するのに用いられる制御システム１００が属する装置のデバイス、構造、若しくは装置自体の老朽化及び／又は故障により、動作空間２００の外側にある点に移動することがある。駆動信号Ｖaの値は、アクチュエータ１５０の老朽化及び／又は故障により、動作空間２００の外側にある点に移動することがある。例えば、アクチュエータ１５０が駆動ローラであって、駆動信号Ｖaの値が駆動モータの回転速度である場合、駆動ローラの軸受における故障によって、駆動ローラの駆動が困難になることがある。感知した値が駆動ローラの回転速度である場合、エラー信号Ｖeの値は、所望の又は目標の回転速度と実際の回転速度との差を表す。次に、駆動信号Ｖaの値が上昇して、駆動ローラの回転速度を上げようと駆動ローラをより激しく駆動させる。しかし、この駆動信号Ｖaの値が、駆動回路によって出力することのできる安全な駆動電流又は駆動モータに安全に入力することのできる駆動電流を表す上限を超えると、障害が生じてしまう。
【００３７】
図３は、本発明による閉ループ制御システム内の切迫した障害を検出する方法の典型的な一実施形態を略述するフローチャートである。図３に示されているように、この方法は、ステップＳ１００で開始し、ステップＳ１１０へと続いて、評価されるアクチュエータが選択される。次に、ステップＳ１２０では、選択されたアクチュエータに対して試験されるｎ個の値が決定される。本発明の様々な典型的な実施形態において、この試験値は、データベースに格納されると共にデータベースから読み出される。本発明の様々な典型的な実施形態において、この試験値は、例えば、制御システム１００が属する装置のオペレータの入力値から、リアルタイムで決定される。次に、ステップＳ１３０では、試験される最初の又は次の値が選択される。そして、動作はステップＳ１４０へと続く。
【００３８】
このステップＳ１４０では、選択されたアクチュエータが、選択された試験値において動作される。次に、ステップＳ１５０では、この選択された試験値に対応するセンサ読取信号が取得される。次に、ステップＳ１６０では、このセンサ読取信号に対応する目標値が決定される。そして、動作はステップＳ１７０へと続く。本発明の様々な典型的な実施形態において、この決定された目標値は、後で分析するために、例えばデータベースに格納される。
【００３９】
ステップＳ１７０では、決定された試験値の全てが選択されたかどうかという判定が行われる。決定された試験値の全てが選択された場合には、動作はステップＳ１８０へと続く。決定された試験値の全てが選択されていない場合には、動作はステップＳ１３０へ戻る。ステップＳ１８０では、決定された目標値が切迫した障害の存在を示している場合には、警告が発信される。様々な典型的な実施形態においては、目標値のいずれかが動作空間の外側にある場合、障害状態が存在する。様々な他の典型的な実施形態においては、１つ以上の目標値が、構成要素に対して定義された全動作範囲よりも狭い動作範囲を示す場合、障害状態が存在する。次に、動作はステップＳ１９０へと続き、この方法の動作が終了する。
【００４０】
本発明の様々な典型的な実施形態では、選択されたアクチュエータの複数のパラメータを監視するのに複数のセンサを選択してもよい、ということを理解されたい。本発明の様々な典型的な実施形態では、選択されたアクチュエータを、２つ以上の動作範囲において試験してもよい。さらに、本発明の様々な典型的な実施形態では、２つ以上のアクチュエータのインタラクションを、１つ以上の動作空間において試験してもよい。
【００４１】
図４は、本発明の様々な典型的な実施形態による、切迫した障害状態を示しているアクチュエータ変数と目標変数との関係を略述するグラフである。図４に示されているように、関数２４０は、目標値Ｖt１１０と駆動信号Ｖaの値との最初の関係を定義している。初期設定値２３０は、駆動信号公称値２１４及び目標公称値２２４によって定義されている。
【００４２】
図４では、プロセスシフトを定義する修正関数２４２で示された時系列の動作点２３２〜２３８の動特性によって、切迫した障害状態が示されている。
【００４３】
閉ループシステムが劣化すると、修正関数２４２は、目標値Ｖt１１０と駆動信号Ｖaの値との新しい関係を定義する。新しい公称設定値２３６は、駆動信号Ｖaの新しい公称値２１４3及び新しい目標公称値２２４3によって定義される。
【００４４】
この関数２４２は、ｎ個の動作値Ｓ1、Ｓ2、…、Ｓnも定義する。駆動信号Ｖaの各アクチュエータ値２１４1、２１４2、及び２１４3はそれぞれ、目標値２２４1、２２４2、及び２２４3を定義する。図４に示されているように、アクチュエータ値２１４nは、目標上限値２２６を越えた位置にある目標値２２４nに対応する。従って、動作値Ｓnは、閉ループ制御システム１００内の切迫した障害を示している。この場合、動作値Ｓnは、アクチュエータが動作空間をカバーできない、ということを示している。ゆえに、この切迫した問題に関する警告を発信するべきである。
【００４５】
システムが劣化すると、駆動信号Ｖaの値は、プロセスシフトを収容するように変更される。新しい設定値２３６は、閉ループ制御システム１００が依然として動作空間２００内で動作している、ということを示す。駆動信号Ｖaの値を１つ以上選択すると、分析の重点がアクチュエータ範囲自体におかれる。アクチュエータ空間にわたって分析を行うことによって、目標空間が動作空間２００内にあるかどうかを判定することができる。
【００４６】
図５は、本発明による切迫障害検出システム４００の典型的な一実施形態のブロック図を示している。図５に示されているように、この切迫障害検出システム４００は、入出力インタフェース４１０、コントローラ４２０、メモリ４３０、エラー検出回路、ルーチン、若しくはアプリケーション４４０、エラー補償回路、ルーチン、若しくはアプリケーション４４５、プロセス管理回路、ルーチン、若しくはアプリケーション４５０、及び、警告発信回路、ルーチン、若しくはアプリケーション４６０を備えており、これらはそれぞれ、１つ以上のデータ及び／若しくは制御バス又はアプリケーションプログラミングインタフェース４７０によって互いに接続されている。図５に示されているように、１つ以上のユーザインタラクションデバイス５００が、１つ以上のリンク５０２を介して、入出力インタフェース４１０へ接続されている。さらに、アクチュエータ５１０も、リンク５１２を介して、入出力インタフェース４１０へ接続されている。同様に、センサ５２０も、リンク５２２を介して、入出力インタフェース４１０へ接続されている。
【００４７】
リンク５０２、５１２、及び５２２はそれぞれ、対応する１つ以上のユーザインタラクションデバイス５００、アクチュエータ５１０、及びセンサ５２０を、切迫障害検出システム４００の入出力インタフェース４１０へ接続するのに有効なものであれば、既知の若しくはこれから開発されるデバイス又はシステムのいずれを用いて実施してもよく、例としては、直結ケーブル接続、広域ネットワークを介する接続、イントラネットを介する接続、インターネットを介する接続、又は、その他のあらゆる分散処理ネットワーク若しくはシステムを介する接続が挙げられる。
【００４８】
入出力インタフェース４１０は、アクチュエータ５１０、センサ５２０、及び／又は１つ以上のユーザインタラクションデバイス５００からデータを入力すると共に、アクチュエータ５１０、及び／又は１つ以上のユーザインタラクションデバイス５００にデータを出力する。また、入出力インタフェース４１０は、コントローラ４２０、メモリ４３０、エラー検出回路、ルーチン、若しくはアプリケーション４４０、エラー補償回路、ルーチン、若しくはアプリケーション４４５、プロセス管理回路、ルーチン、若しくはアプリケーション４５０、及び／又は、警告発信回路、ルーチン、若しくはアプリケーション４６０のうちの１つ以上にもデータを出力し、且つ／或いは、これらのうちの１つ以上からもデータを受信する。
【００４９】
メモリ４３０は、試験プロトコル部４３２及びセンサ読取信号部４３４のうちの１つ以上を備える。様々な典型的な実施形態では、試験プロトコル部４３２は、閉ループ制御システムを試験する際に有効な、アクチュエータ識別子、アクチュエータ値、及び目標値のデータベースである。様々な典型的な実施形態では、センサ読取信号部４３４は、閉ループ制御システムの試験結果のデータベースである。様々な典型的な実施形態では、メモリ４３０は、切迫障害検出システム４００を動作させるためにコントローラ４２０によって用いられる１つ以上の制御ルーチンも格納する。
【００５０】
このメモリ４３０は、可変、揮発性、若しくは不揮発性メモリ、又は、不可変若しくは固定メモリのいずれを適切に組み合わせて用いて実施してもよい。可変メモリは、揮発性であろうと不揮発性であろうと、静的又は動的ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク及びディスクドライブ、書込み可能又は再書込み可能光ディスク及びディスクドライブ、ハードドライブ、フラッシュメモリなどのうちのいずれか又はこれらのうちの２つ以上を用いて実施してもよい。同様に、不可変若しくは固定メモリは、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ−ＲＯＭディスクのような光ＲＯＭディスク、及びディスクドライブなどのうちのいずれか又はこれらのうちの２つ以上を用いて実施してもよい。
【００５１】
図５に示されている各回路、ルーチン、若しくはアプリケーションは、ＡＳＩＣ内における物理的に別個のハードウェア回路として実施してもよいし、ＥＰＧＡ、ＰＤＬ、ＰＬＡ若しくはＰＡＬ、デジタル信号プロセッサを用いて実施してもよいし、個別論理素子若しくは個別回路素子を用いて実施してもよい、ということを理解されたい。図５に示されている各回路若しくはルーチンが取る特定の形態は、設計上の選択であり、当業者には明白且つ予測可能であろう。
【００５２】
本発明の様々な典型的な実施形態の一例によれば、電子写真式制御においては、トナー粒子を引き付けるように、受光体を帯電させることが必要である。受光体に対する最適な電荷は、例えば２５０ボルトである。しかし、受光体が２００ボルト以上３００ボルト以下に帯電される場合、受光体に対するこの帯電処理は公称処理として定義される。電荷が２００ボルトよりも低いか又は３００ボルトよりも高い場合には、例えば、この処理は破断処理である、ということが示される。
【００５３】
受光体は、電荷を電源装置における格子電圧から受け取る。例えば、電源装置の電圧は５００ボルト〜１，０００ボルトの範囲である。従って、受光体を２５０ボルトに帯電させようとする処理において、電源装置の電圧が５００ボルトよりも低いか又は１，０００ボルトよりも高い場合には、故障を宣言してもよい。故障を宣言してもよい理由は、これらの値が電源装置の範囲外にあるからである。電子写真式制御において障害を識別する方法については、本発明と同じ譲受人に譲渡された米国特許第５，９０３，７９６号に開示されており、この特許は本明細書中に組み込まれる。
【００５４】
受光体及び電源装置がそれぞれの電圧範囲内で帯電しているが、これらのシステムの一方又は両方がその動作空間境界付近で動作している場合、切迫した障害を検出してもよい。例えば、受光体は適切に２００ボルトに帯電されているが、電源装置が９００ボルトに帯電されている場合、これらのシステムは両方とも普通に動作している。しかし、切迫した障害状態が存在し得る。
【００５５】
本発明の様々な典型的な実施形態によれば、切迫した障害状態を検出するには、まず、一連の試験値において電源装置を５００ボルト〜１，０００ボルトで動作させる。次に、各試験値においてセンサ読取信号を取得する。このセンサ読取信号は、受光体の電荷を示している。例えば、電源装置が５００ボルト〜１，０００ボルトで動作し、対応して受光体が２００ボルト〜３００ボルトに帯電する場合、これらのシステムは両方とも値の全範囲をカバーしているため、切迫した障害状態は示されない。しかし、いずれかのシステムが値の全範囲をカバーできない場合には、そのシステムに関して切迫した障害であることを示してもよい。
【００５６】
本発明を、上に略述した典型的な実施形態に関して説明してきたが、多数の代替物、変更物、及び改造物が当業者には明らかであろう、ということは明白である。従って、上述したような本発明の典型的な実施形態は、例示することを意図したものであり、限定することを意図したものではない。本発明の趣旨及び範囲を逸脱しない限り、様々な変更を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明による予め定義された空間内における目標のコマンド位置を制御する閉ループ制御システムの典型的な一実施形態のブロック図である。
【図２】本発明の様々な典型的な実施形態による、目標変数とアクチュエータ変数との関係を示すグラフである。
【図３】本発明による閉ループ制御システム内の切迫した障害を検出する方法の典型的な一実施形態を略述するフローチャートである。
【図４】本発明の様々な典型的な実施形態による、切迫した障害状態が存在するアクチュエータ変数と目標変数との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の様々な典型的な実施形態による切迫障害検出システムの典型的な一実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００    閉ループ制御システム
１１０    目標値
１２０    エラー信号ジェネレータ
１５０    アクチュエータ
２００    動作空間
２１２    アクチュエータ下限値
２１４    アクチュエータ公称値
２１６    アクチュエータ上限値
２２２    目標下限値
２２４    目標公称値
２２６    目標上限値
２３０    初期設定値
２３２、２３４、２３８    動作点
２３６    新しい設定値
２４０    関数
２４２    修正関数
４００    切迫障害検出システム
４７０    データ／制御バス
５０２、５１２、５２２    リンク
【図１】
2004220605.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004220605.tif 000009