(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機械デバイスのアナログ電流分析を行う現場サービス装置であって、
電子機械デバイスを含みディジタル制御信号に応答して該電子機械デバイスを駆動するモジュールに対して、該ディジタル制御信号及び電力を送信する、現場取付け可能なバスインタフェースと、
前記電子機械デバイスが駆動されているときに、該電子機械デバイスによって引き出された電流を監視し、該電流に比例した電圧を生成する電流センサと、
前記現場取付け可能なバスインタフェースに接続され、該現場取付け可能なバスインタフェースを介して前記モジュールに前記ディジタル制御信号を加える中央処理装置と、
前記電圧をディジタル形式に変換するアナログ・ディジタル変換器と、
ディジタル形式のディジタル実時間電流プロファイルを得るディジタルプロセッサと、
電子機械デバイスに関する基線電流プロファイルを保存するメモリと、
前記ディジタル実時間電流プロファイルと前記基線電流プロファイルとを比較する障害決定ネットワークと、
を具備することを特徴とする現場サービス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機械部品のアナログ電流分析に関し、更に詳細には、デジタル制御された電子機械部品をアナログ電流分析を用いて現場（フィールド）サービステストを行うことに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の電子写真式プリンタは、非常に多くの電子機械部品、たとえばソレノイド、電気モータ、リレーを使用して強制応答を与える複雑な機械である。電子機械部品は機械的にも電気的にも劣化する。ダウン時間の短いことが不可欠であるので、そのようなプリンタが故障した場合には、プリンタを迅速に診断し、修理することが非常に重要である。理想的には、実際に故障する前に現場サービスマンが修正行動をとれるように、問題を予想することができることであろう。
【０００３】
アナログ電流シグネチャ分析を使用してある種の電子機械部品、詳しくは電気モータを診断することは知られている。そのような分析は、テスト中の電子機械部品への電流を監視し、その電流と電流基線とを比較して、その部品が許容できるかどうかを決定することによって行われる。有益であるが、アナログ電流シグネチャ分析はテスト中の電子機械部品へ容易にアクセスできる場合に限られてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
都合の悪いことに、たいていの電子写真式プリンタの場合、たいていの電子機械部品へのアクセスは厳しく制限されている。このことは気軽にテストすることを妨げている。それに加えて、たとえアクセス可能であっても、マイクロプロセッサが命令した短い時間の間しか電子機械部品に電力が加えられないので、たいていの電子機械部品は動作中に気軽にテストされない。別のマイクロプロセッサによって制御される別の電子機械部品によって前の動作が実行されるまで、テスト中の電子機械部品に電力を供給することができないので、単に１個の電子機械部品をテストするだけでも、非常に複雑な同期化計画が必要になるであろう。
【０００５】
複雑さのために、最近の高速電子写真式プリンタは、シリアル制御バスを通じて主コントローラと相互に通信する個別モジュール（サブシステム）に分割されていることが多い。一般的なバスは、送信ライン（Tx）、受信ライン（Rx）、クロックライン（Clk）、リターンライン (Return) 、およびパワーラインを含んでいるであろう。送信ライン、受信ライン、クロックライン、およびリターンラインはディジタル制御信号を与え、そして電力ラインとリターンラインは配電信号を与える。
【０００６】
したがって、パワー部品のアナログ電流分析を使用して、ディジタルバス制御の電子写真式プリンタのモジュールを現場でテストできることは有益であろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の原理は、現場（フィールド）サービスのため、ディジタルバスを使用して電子機械デバイス又は部品のアナログ電流分析を行うことである。本発明の原理に係る現場サービス装置はディジタル制御バスに対するインタフェースを備えている。インタフェースはリターンライン上の電流を監視するための電流センサを備えている。現場サービス装置は、さらに、インタフェースを通じて制御バスにディジタル制御信号を加えるバスコントローラを備えている。それらのディジタル制御信号によって、テスト中の電子機械部品（又はデバイス）に電力が加えられる。電子機械部品の時間にわたる電流プロファイルを求めるために、電流センサは電子機械部品によって引き出される電流を監視する。現場サービス装置は、さらに、テスト中の電子機械部品の電流プロファィルと基線電流プロファイルとを比較する障害決定ネットワークを備えている。障害決定ネットワークは、その比較後、テスト中の電子機械部品が許容できるものかどうか決定する。有益なことに、実際に故障する前に障害修正を実行できるように、基線電流プロファイルは、障害決定ネットワークが劣化した電子機械部品を識別するのを可能にする有益な情報を含んでいる。
【０００８】
本発明のその他の特徴は、添付図面を参照し、以下の詳細な説明を読み進むにつれて明かになるであろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、原稿書類を複製する電子写真式印刷装置８を示す。本発明の原理に係る現場サービス装置は電子写真式印刷装置８に使用するのに十分適しているが、他の機械に使用するのにも十分適している。したがって、本発明は図１に示した特定の実施例をテストすることに限定されないことを理解すべきである。
【００１０】
電子写真式プリンタ８は、カラー電子写真、マルチパス、再帯電・露光・現像、イメージオンイメージ方式のプリンタである。プリンタ８は、矢印１２の方向に動くアクティブ・マトリックス感光体ベルト１０を有している。ベルトの移動は、感光体ベルトを被駆動ローラ１４とテンションローラ１６、１８のまわりに取り付けて、モータ２０を用いて被駆動ローラ１４を駆動することによって生じる。
【００１１】
感光体ベルトが移動すると、ベルトの各部分が次に説明する各処理部を通過する。便宜上、「像区域」と呼ばれる感光体ベルトの単一部分を取り上げて説明する。像区域は、種々の作用と受け、最終的な複合カラー像を形成するトナー層を受け取る感光体ベルトの部分である。感光体ベルトは多数の像区域を有するかもしれないが、各像区域は同じやり方で処理されるので、プリンタ８の動作を明らかにするには、１像区域の処理を説明すれば十分である。
【００１２】
像形成処理は、像区域が「帯電前」消去ランプ２１を通過することによって始まる。消去ランプ２１は像区域を照明して像区域に存在するすべての残留電荷を放電させる。そのような消去ランプは高品質システムにおいては普通であり、初期電荷消去のために消去ランプを使用することは周知である。
【００１３】
感光体ベルトが移動を続けると、像区域はＤＣコロトロン２２から成る帯電部を通過する。ＤＣコロトロンはブラックトナーのための潜像を生成する露光に備えて像区域を帯電させる。たとえば、ＤＣコロトロンは像区域を約−５００ボルトのほぼ一様な電位に帯電させることができる。感光体の上に置かれる実際の電荷は多くの変数、たとえば現像しなければならないブラックトナーの質量や、ブラック現像部（以下参照）のセッティングによって決まることを理解すべきである。
【００１４】
帯電部を通過した後、像区域は露光部２４Ａへ進む。露光部では、帯電された像区域はラスタ出力スキャナ２７Ａからの変調レーザービーム２６Ａにさらされる。ラスタ出力スキャナ２７Ａは像区域をラスタ走査してブラック像の静電潜像表現を生成する。
【００１５】
露光部２４Ａを通過した後、ブラック静電潜像をもつ像区域はブラック現像部３２を通過する。現像部３２はブラックトナー３４を像区域の上に運んで、ブラックトナー像を現像する。バイアスの印加は、像区域上の２つの電圧レベルのより低い（より小さい負の）電圧レベルの放電区域現像（ＤＡＤ; discharged area development ）をもたらすように行われる。帯電したブラックトナー３４は像区域の露光された区域に付着し、それにより像区域の照明された部分の電圧は約−２００ボルトになる。像区域の照明されなかった部分は約−５００ボルトのままである。
【００１６】
ブラック現像部３２を通過した後、像区域はＤＣコロトロン３８とＡＣスコロトロン４０から成る再帯電部３６へ進む。再帯電部３６は「スプリット再帯電」として知られる技法を用いて像区域とブラックトナー層を再帯電させる。簡単に述べると、ＤＣコロトロン３８は、像区域を再帯電させるとき、要求電圧レベルより大きな電圧レベルに過帯電させるが、ＡＣスコロトロン４０は前記電圧レベルを要求電圧レベルまで下げる。スプリット再帯電はトナー付着区域とトナー非付着区域間の電圧差を実質上除去し、トナー付着区域に残っている残留電荷のレベルを減少させる作用をする。
【００１７】
ブラックトナー層をもつ再帯電された像区域は、次に露光部２４Ｂへ進む。そこで、ラスタ出力スキャナ２７Ｂからのレーザービーム２６Ｂが像区域を露光させて、イエロー像の静電潜像表現を生成する。再露光された像区域は、そのあとイエロー現像部４６へ進み、そこで像区域の上にイエロートナー４８が堆積される。イエロー現像部４６を通過した後、像区域は再帯電部５０へ進み、そこで、ＤＣスコロトロン５２とＡＣスコロトロン５４が像区域をスプリット再帯電させる。
【００１８】
次に、露光部２４Ｃは再帯電された像区域を露光させる。ラスタ出力スキャナ２７Ｃからの変調レーザービーム２６Ｃは像区域を露光させて、マゼンタ像の静電潜像表現を生成する。マゼンタ露光部を通過した後、再露光された像区域はマゼンタ現像部５６へ進み、そこで像区域の上にマゼンタトナー５８が堆積される。マゼンタ現像部を通過した後、像区域はもう１つの再帯電部６０へ進み、そこでＤＣコロトロン６２とＡＣスコロトロン６４が像区域をスプリット再帯電させる。
【００１９】
再帯電された像区域とトナー層は、そのあと露光部２４Ｄへ進む。そこで、ラスタ出力スキャナ２７Ｄからのレーザービーム２６Ｄが像区域を露光させて、シアン像の静電潜像表現を生成する。シアン露光部２４Ｄを通過した後、再露光された像区域はシアン現像部６６へ進み、そこで像区域の上にシアントナー６８が堆積される。この時点で、像区域の上には４色のトナーがあるので、複合カラートナー像が生じる。しかし、複合カラートナー像は大きく異なる電荷電位をもつ個別トナー粒子から成っている。そのような複合トナー像をそのまま受容支持体の上に転写すれば、質の悪い最終画像が生じるであろう。したがって、転写のため複合カラートナー像を調整することが好ましい。
【００２０】
転写のため複合カラートナー像を調製するために、転写前消去ランプ７２は像区域を放電させて、像区域上に比較的低い電荷レベルを生成する。そのあと、像区域は転写前帯電作用を行う転写前ＤＣスコロトロン８０を通過する。像区域は矢印１２の方向に動き続けて、被駆動ローラ１４を通過する。そのとき、給紙装置（図示せず）によって像区域の上に受容支持体８２すなわちコピー用紙が置かれる。像区域と受容支持体は動き続けて、転写用スコロトロン８４を通過する。
転写用スコロトロン８４は受容支持体８２の背面に正イオンを散布する。それらの正イオンは負に帯電したトナー粒子を受容支持体へ引き付ける。受容支持体８２は動き続けて、分離用コロトロン８６を通過する。このコロトロン８６は、受容支持体上の電荷の一部を中和することによって、感光体１０からの受容支持体の分離を助ける。受容支持体８２の縁がテンションローラ１８を回ると、縁は感光体から離れる。
【００２１】
そのあと、受容支持体は定着装置９０に送り込まれる。そこでは加熱された定着ローラ１１４との間に配置された定着ベルト１１２と圧力ローラ１２２がニップを形成しており、受容支持体８２はそのニップを通過する。定着装置は、さらに、アイドラローラ１１６を有している。ニップにおける圧力と熱の組合せによって、複合カラートナー像は受容支持体８２に融着される。定着後、受容支持体はシュート（図示せず）によって受トレー（図示せず）へ案内され、そこからオペレータによって取り出される。
【００２２】
受容支持体８２が感光体ベルト１０から離れた後、像区域は動き続けて、清掃前消去ランプ９８を通過する。このランプは感光体ベルト上に残っているほとんどの電荷を中和する。清掃前消去ランプ９８を通過した後、感光体上の残留トナーおよび／または塵は清掃部９９において除去される。そのあと、像区域はもう一度帯電前消去ランプ２１を通過し、別の印刷サイクルがスタートする。
【００２３】
以上の説明からわかるように、電子写真式プリンタ８は高度に複雑な機械であり、その動作はプリンタのすべてのシステムとサブシステムの正常な動作とタイミングに依存している。電子写真式プリンタ８は、多くの電子機械パワー部品を有しており、モータ２０ばかりでなく、各現像装置内部のモータ、定着装置を駆動するモータ、そして特に示してないが、この分野で周知の種々の用紙取扱い装置、原稿送り装置、および仕上げ装置の中に多くのリレーやソレノイドを有している。たとえば、図２に、ソレノイド２２０を示す。そのようなソレノイドはプリンタの中を通して用紙を給送するのに使用されるであろう。
【００２４】
上に説明した諸要素のほかに、プリンタ８はその総合的動作を制御し、かつビデオ情報を露光部へ提供するシステム・コントローラ１０１（図１では４箇所に示してある）を備えている。システムコントローラ１０１は特別に処理装置１９０を備えている（図２、図３、および図５参照）。ここで図２について詳しく説明すると、システムコントローラ１０１は、さらに，処理装置１９０へ接続するコネクタ１９２を有している。システムコントローラ１０１と、総称モジュール１９４によって代表される種々のシステムおよびサブシステム間の通信はバス２００を通じて行われる。モジュール１９４は、前に説明した１つまたはそれ以上の処理部および／またはステップの作動を支援するシステムを代表している。バス２００は、３つのディジタル信号ライン、すなわちTx（送信）ライン２０２、Rx（受信）ライン２０４、およびClk（クロック）ライン２０６；パワーライン２０８；およびリターンライン２１０から成っている。図示のように、バス２００は、さらに、コネクタ１９２に結合するエンドコネクタ２１２を有している。
【００２５】
動作中、パワーライン２０８は動作電力を供給し、３つのディジタル信号ラインはディジタル情報のブロックを送信および受信し、リターンラインはグラウンドとして働く。TxラインとClkラインを使用して、処理装置１９０は情報をモジュール１９４へ送信する。モジュール１９４はその情報をデコードし、プログラムされた動作命令に従って処理機能を実行させる。それらのプログラムされた機能として、１つまたはそれ以上の電子機械部品たとえばソレノイド２２０を付勢することが含まれる。情報はRxラインとClkラインを通じて処理装置１９０へ運ばれる。重要なことに、電子機械パワー部品２２０を駆動する電力はパワーライン２０８から来て、リターンライン２１０を通って戻る。
【００２６】
図１および図２について説明した電子写真式プリンタ８は有益なものであるが、電子機械部品内の障害を隔離する、および／または識別することは困難であることが多い。このことは、現場サービスする時、電子写真式プリンタ８は完全に組立てられているか、ほとんど完全に組立てられているので、特に当てはまる。
また、ディジタル制御信号が出されてから電子機械部品が実際に動作するまでの固有の待ち時間を決定することも同様に困難である。
【００２７】
図３は、アナログ電流シグネチャ分析を用いて電子機械部品をテストする現場サービス装置３００を示す。現場サービス装置３００を取り付けるには、コネクタ１９２からエンドコネクタ２１２を取り外して、現場サービス装置３００のコネクタ３０２に接続する。これによって、モジュール１９４から処理装置１９０が隔離される。現場サービス装置３００は、パワーライン２０８とリターンライン２１０の間に電力を供給する電源３０４を有している。現場サービス装置３００は、さらに、Txライン２０２、Rxライン２０４、およびClkライン２０６（図２参照）を使用してモジュール１９４と通信する中央処理装置３０６を有している。現場サービス装置３００は、さらに、リターンラインと直列に、検出用抵抗器３０８を有している。検出用抵抗器３０８の両端の電位降下はデータ収集カード３１１に加えられる。一般的な検出用抵抗器は０．０１Ωにしてもよい。データ収集カード３１１は、ディジタル・アナログ変換器３１２と、中央処理装置に接続したディジタルプロセッサ３１４を有している。中央処理装置３０６には、そのほかにメモリカード３１０が接続されている。
【００２８】
動作中、オペレータ入力に対する事前にプログラムされた応答として、中央処理装置３０６は、選択した電子機械部品たとえばソレノイド２２０をオンにするディジタル情報をモジュール１９４へ送る。ソレノイド２２０は電源３０４から電流を引き出し始める。その電流によって、検出用抵抗器３０８の両端の電位降下が増加する。増加した電位降下はＡ／Ｄ変換器３１２へ加えられる。Ａ／Ｄ変換器３１２は増加した電位降下をディジタル情報へ変換し、そのディジタル情報をディジタルプロセッサ３１４が処理し、保存する。処理され保存された情報（ソレノイド２２０が使用したアナログ電流を表す）は、そのあと中央処理装置３０６へ送られる。次に、中央処理装置３０６はメモリ３１０から基線情報を呼び出し、事前にプログラムされた基準を用いて、基線情報とディジタルプロセッサ３１４からの情報とを比較する。その比較に基づいて、中央処理装置３０６はテスト中の電子機械部品（ここではソレノイド２２０）に関する診断情報を現場サービス・オペレータへ提供する。上記の診断情報は、良／不良の警告音、「許容」電流トレースとテスト中の電子機械部品２２０の測定電流トレースを与える画面表示、またはテスト中の電子機械部品の品質の数値指示の形をとることができる。
【００２９】
図４は、ソレノイド２２０に関する測定電流トレースと許容電流トレースの例を示す。許容波形４０２（波形は１．０の電流に正規化することが好ましい）は、製造会社の仕様書または多数のソレノイドの平均値から得たものでもよい。「オン」にする際に、電流は急激に増加し、その後ソレノイドのアマチュアが動き始めると、電流は減少するであろう。最後に、アマチュアがその最大挿入に達すると、電流は最大値まで増加するであろう。そのあと、電力が除去されると、誘導効果とアマチュアの動きとが結び付いて、テールオフ（tailing off ) 効果が生じるであろう。図４は、そのほかに、典型的な測定波形４０４を示す。磨耗および／または機械的な束縛のために、アマチュアは動き始めるのに時間がかかることがある。これは遅延した（波形４０２と比べて）電流応答として現れるであろう。同様に、電流が除去されると、磨耗および／または機械的な束縛によって、許容波形に比べて異なるテール・オフが生じるであろう。
【００３０】
指摘したように、波形の相違は障害の診断に使用される。もしテスト中の電子機械部品２２０が機械的に動かなくなれば、電流波形の相違は非常に大きく、障害は特定のモジュールまたは部品に隔離されるであろう。また、より小さい波形の相違、たとえば波形４０２および波形４０４のターンオンピーク間の時間差４０６は、将来のソレノイドの問題を予想するのに使用できるであろう。たとえば、もし時間差４０６が所定の最大値を越えていれば、中央処理装置３０６は故障を予想してソレノイドを交換するよう現場サービスオペレータに知らせるであろう。
【００３１】
図５は、プリンタ８に接続されたもう１つのアナログ電流シグネチャ分析現場サービス装置５００を示す。現場サービス装置５００はコネクタ５０２を通じて処理装置１９０に接続している。この接続は処理装置１９０に直接行うこともできるし、バス２００への別の接続を使用することもできる。現場サービス装置５００は中央処理装置５０６を有している。中央処理装置５０６は、バス２００を通じて処理装置１９０へコマンドを送って、処理装置１９０に中央処理装置５０６へモジュール１９４の制御を提供させる。現場サービス装置５００はリターンライン２１０にクリップで留める電流プローブ５０８を有している。リターンライン２１０を通る電流に比例した電圧がデータ収集カード５１１へ加えられる。
データ収集カード５１１は、アナログ・ディジタル変換器５１２と、中央処理装置５０６に接続したディジタルプロセッサ５１４を有している。中央処理装置５０６には、そのほかにメモリカード５１０が接続されている。
【００３２】
動作中、オペレータ入力に対する事前にプログラムされた応答として、中央処理装置５０６は、選択した電子機械部品たとえばソレノイド２２０をオンするディジタル情報をモジュール１９４へ送る。そのあと、その電子機械部品は電流を引き出し始める。増加した電流はＡ／Ｄ変換器５１２によって検出される。Ａ／Ｄ変換器５１２は増加した電流をディジタル情報に変換し、そのディジタル情報をディジタルプロセッサ５１４が処理し、保存する。処理され保存された情報は、そのあと、中央処理装置５０６へ送られる。中央処理装置５０６はメモリ５１０から基線情報を呼び出し、その基線情報とディジタルプロセッサ５１４からの測定情報とを比較する。その比較に基づいて、事前にプログラムされた基準を使用して、中央処理装置５０６はテスト中の電子機械部品（ここでは、ソレノイド２２０）に関する診断情報を現場サービスオペレータに提供する。同様に、上記の診断情報は、良／不良の警告音、「許容」電流トレースとテスト中の電子機械部品２２０の測定電流トレースを与える画面表示、またはテスト中の電子機械部品の品質の数値指示の形をとることができる。
【００３３】
さらに、バス２００の活動状態を監視し（制御ではない）、ディジタルトランザクションとアナログ電流シグネチャ波形をログし、そのあと特定の電子写真式プリンタ８の診断手順に対応付けられた基線波形とそれらの波形とを比較するように、中央処理装置５０６をプログラムすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を使用するのに適した電子写真式プリンタの略図である。
【図２】図１の電子写真式プリンタに使用されているバスのブロック図である。
【図３】図１の電子写真式プリンタに接続された、リターンライン電流検出用抵抗器を備えている現場サービス装置のブロック図である。
【図４】ソレノイドに関する典型的なアナログ電流プロファイルを示すグラフである。
【図５】図１の電子写真式プリンタに接続された、電流プローブを備えているもう１つの現場サービス装置のブロック図である。
【符号の説明】
８  電子写真式プリンタ
１０  感光体ベルト、
１２  移動方向
１４  被駆動ローラ
１６、１８  テンション・ローラ
２０  モータ
２１  帯電前消去ランプ
２２  ＤＣコロトロン
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ  露光部
２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ  変調されたレーザービーム
２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄ  ラスタ出力スキャナ
３２  ブラック現像部
３４  ブラックトナー
３６  再帯電部
３８  ＤＣコロトロン
４０  ＡＣスコロトロン
４６  イエロー現像部
４８  イエロートナー
５０  再帯電部
５２  ＤＣスコロトロン
５４  ＡＣスコロトロン
５６  マゼンタ現像部
５８  マゼンタトナー
６０  再帯電部
６２  ＤＣコロトロン
６４  ＡＣスコロトロン
６６  シアン現像部
６８  シアントナー
７２  転写前消去ランプ
８０  転写前ＤＣスコロトロン
８２  受容支持体（コピー用紙）
８４  転写用コロトロン
８６  分離用コロトロン
９０  定着装置
９８  清掃前消去ランプ
９９  清掃部
１０１  システム・コントローラ
１１２  定着ベルト
１１３  移動方向
１１４  加熱された定着ローラ
１１６  アイドラローラ
１９０  処理装置
１９２  コネクタ
１９４  総称モジュール
２００  バス
２０２  送信ライン
２０４  受信ライン
２０６  クロックライン
２０８  パワーライン
２１０  リターンライン
２２０  電子機械部品（ここでは、ソレノイド）
３００  現場サービス装置
３０２  コネクタ
３０４  ＤＣ電源
３０６  中央処理装置
３０８  検出用抵抗器
３１０  メモリカード
３１１  データ収集カード
３１２  Ａ／Ｄ変換器
３１４  ディジタルプロセッサ
４０２  許容波形
４０４  典型的な測定波形
４０６  時間差
５００  もう１つの現場サービス装置
５０２  コネクタ
５０６  中央処理装置
５０８  電流プローブ
５１０  メモリカード
５１１  データ収集カード
５１２  Ａ／Ｄ変換器
５１４  ディジタルプロセッサ
【図１】
0004555449.tif 000002
【図２】
0004555449.tif 000003
【図３】
0004555449.tif 000004
【図４】
0004555449.tif 000005
【図５】
0004555449.tif 000006