JP2017036969A - 電子装置及び振動検知センサ - Google Patents

Abstract

【課題】異常な振動の発生箇所の推定を行うことができる電子装置及び振動検知センサを提供することを目的としている。
【解決手段】複数の振動体が実装された電子装置であって、矩形配置された複数の第１金属片と、該第１金属片に絶縁体を介し且つ該複数の第１金属片に跨って配置された第２金属片と、該第１金属片と該第２金属片との容量変化に応じた周波数を発振させる発振回路と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子装置及び振動検知センサに関する。

従来の印刷装置では、紙詰まりや用紙の未到達等の種々の動作の異常を検知する方法として、用紙の走行状態を監視する方法が知られている。

特開２０１３−１３０４２１号公報 特開２０１２−２２５８１９号公報

上述した従来の手法では、例えば、動作の異常の前兆や原因と成り得る異常な振動が発生した場合には、その発生箇所を特定することができない。このため、例えば装置の修理を行う場合に、時間や人手が割かれてしまう。

また、従来の印刷装置等において、異常な振動をしている箇所を特定しようとした場合、複数のセンサを用いることになり、コスト等の観点から実装が困難である。

１つの側面では、異常振動をしている箇所の推定を行うことができる電子装置及び振動検知センサを提供することを目的としている。

一様態によれば、複数の振動体が実装された電子装置であって、矩形配置された複数の第１金属片と、該第１金属片に絶縁体を介し且つ該複数の第１金属片に跨って配置された第２金属片と、該第１金属片と該第２金属片との容量変化に応じた周波数を発振させる発振回路と、を備える。

開示の技術によれば、異常振動をしている箇所の推定を行うことができる。

異常な振動の発生箇所を推定する仕組みを説明する図である。 本実施形態の電子装置の一例を示す図である。 振動検知センサを説明する図である。 発振器の一例を示す図である。 振動検知回路の一例を示す図である。 発振器の出力について説明する図である。 振動検知回路の出力について説明する図である。 位置特定部の機能について説明する図である。 閾値データの一例を示す図である。 パターンデータの取得について説明する第一の図である。 パターンデータの取得について説明する第二の図である。 パターンデータの一例を示す図である。 位置特定部の処理を説明するフローチャートである。 振動検知センサの一例を示す図である。

以下に図面を参照して実施形態について説明する。図１は、異常な振動の発生箇所を推定する仕組みを説明する図である。

図１で説明する仕組みは、例えば複数の振動体が分散して配置された装置等における、異常な振動の発生箇所の推定に適用できる。異常な振動の詳細は後述する。

本実施形態では、金属片１〜４と、金属片５を有する。金属片５は、金属片１〜４に跨って、金属片１〜４のそれぞれと絶縁体を介して対向するように配置されており、金属片１〜４のそれぞれと複数のコンデンサを形成する。

本実施形態では、振動による金属片５の動きに対応した各コンデンサの静電容量の変化のパターンに基づき、異常振動をしている箇所を推定する。

図１（Ａ）は、振動による金属片５の回転運動を示しており、図１（Ｂ）は、振動による金属片５の並進運動を示している。金属片５は、振動体から伝搬される振動により、図１（Ｃ）に示すように、回転運動と並進運動とを組み合わせた運動を繰り返す。

金属片１〜４のそれぞれにおける、金属片５と対向する面積と距離は、金属片５の動きによって変動する。よって、金属片１〜４のそれぞれと、金属片５とにより形成される４つのコンデンサの静電容量は、振動によって変化する。

そこで、本実施形態では、４つのコンデンサのそれぞれについて、振動による静電容量の変化に応じた周波数を発振させ、発振させたそれぞれの周波数の変化に基づき異常な振動の発生箇所を推定する。

以下に、上述した仕組みを有する振動検知センサが設けられた電子装置について説明する。図２は、本実施形態の電子装置の一例を示す図である。

本実施形態では、印刷装置（プリンタ）１００を振動検知センサが設けられる電子装置の一例として説明する。図２は、印刷装置１００において、側面に設けられたカバーと、カバーの下に設けられ、後述するローラの軸が固定される板金が取り外された状態を示している。

本実施形態の印刷装置１００は、分散して配置されたローラ群１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８を有する。印刷装置１００は、ローラ群１１〜１８により支持された用紙搬送ベルト等により印刷用紙を搬送する。図中に示される矢印は、印刷用紙の排紙の際の搬送経路と給紙の際の搬送経路を示している。

ローラ群１１〜１８の各ローラは、モータにより回転軸が回転されることにより回転し、振動を生じる。すなわち、本実施形態では、ローラ群１１〜１８に含まれるそれぞれのローラが振動体となる。

本実施形態の振動検知センサ２００は、ローラ群の軸が固定される板金に設置され、板金を伝搬する振動を検知する。本実施形態の振動検知センサ２００は、板金に分散して固定された各ローラの回転軸が、振動検知センサ２００の周囲を囲む位置に配置されることが好ましい。また、振動検知センサ２００は、板金に分散して固定された各ローラの回転軸の中心に配置されることがさらに好ましい。

このように振動検知センサ２００を配置すれば、それぞれの振動体（ローラ）による振動が、振動検知センサ２００に対して異なる方向から伝搬される。したがって、本実施形態では、異常な振動と正常な振動とが同方向から伝搬されることにより、異常な振動の発生箇所の特定が困難になる、といったことを抑制できる。

本実施形態の印刷装置１００では、振動検知センサ２００を用いて異常な振動が発生している箇所を推定する。具体的には、印刷装置１００は、異常な振動を検知した場合、その発生箇所を領域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６、Ｅ７、Ｅ８の何れかの中から特定する。

領域Ｅ１は、板金において、ローラ群１１に含まれるローラの回転軸が固定された位置を含む領域である。領域Ｅ２は、板金において、ローラ群１２に含まれるローラの回転軸が固定された位置を含む領域である。領域Ｅ３は、板金において、ローラ群１３に含まれるローラの回転軸が固定された位置を含む領域である。領域Ｅ４は、板金において、ローラ群１４に含まれるローラの回転軸が固定された位置を含む領域である。

同様に、領域Ｅ５は、板金において、ローラ群１５に含まれるローラの回転軸が固定された位置を含む領域であり、領域Ｅ６は、板金において、ローラ群１６に含まれるローラの回転軸が固定された位置を含む領域である。領域Ｅ７は、板金において、ローラ群１７に含まれるローラの回転軸が固定された位置を含む領域であり、領域Ｅ８は、板金において、ローラ群１８に含まれるローラの回転軸が固定された位置を含む領域である。

本実施形態において、例えば領域Ｅ１が特定された場合、異常な振動の発生箇所がローラ群１１であると推定されたことになる。したがって、印刷装置１００の修理等を行う際には、ローラ群１１を修理対象とすれば良く、異常な振動の発生箇所を探す手間を省くことができ、修理の工程を簡略化できる。

図３は、振動検知センサを説明する図である。本実施形態の振動検知センサ２００は、金属片１〜５と、発振器２１０、２２０、２３０、２４０と、を有する。

発振器２１０の一方の入力端子Ａ１は、金属片１と接続されており、発振器２１０の他方の入力端子Ｂ１は、金属片５と接続されている。発振器２１０の出力端子Ｙ１からは、金属片１と金属片５により形成されるコンデンサの静電容量に応じた周波数のデジタル信号が出力される。

発振器２２０の一方の入力端子Ａ２は、金属片２と接続されており、発振器２２０の他方の入力端子Ｂ２は、金属片５と接続されている。発振器２２０の出力端子Ｙ２からは、金属片２と金属片５により形成されるコンデンサの静電容量に応じた周波数のデジタル信号が出力される。

発振器２３０の一方の入力端子Ａ３は、金属片３と接続されており、発振器２３０の他方の入力端子Ｂ３は、金属片５と接続されている。発振器２３０の出力端子Ｙ３からは、金属片３と金属片５により形成されるコンデンサの静電容量に応じた周波数のデジタル信号が出力される。

発振器２４０の一方の入力端子Ａ４は、金属片４と接続されており、発振器２４０の他方の入力端子Ｂ４は、金属片５と接続されている。発振器２４０の出力端子Ｙ４からは、金属片４と金属片５により形成されるコンデンサの静電容量に応じた周波数のデジタル信号が出力される。

各発振器の出力端子Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４は、後段の振動検知回路３１０の入力端子と接続されている。

振動検知回路３１０は、差分出力回路３２０、３３０、３４０、３５０を含む。出力端子Ｙ１は、差分出力回路３２０の入力端子と接続される。出力端子Ｙ２は、差分出力回路３３０の入力端子と接続される。出力端子Ｙ３は、差分出力回路３４０の入力端子と接続される。出力端子Ｙ４は、差分出力回路３５０の入力端子と接続される。

差分出力回路３２０は、出力端子Ｏｕｔ１から、金属片１と金属片５により形成されるコンデンサの静電容量の変化に応じた周波数の変化を示す値を出力する。差分出力回路３３０は、出力端子Ｏｕｔ２から、金属片２と金属片５により形成されるコンデンサの静電容量の変化に応じた周波数の変化を示す値を出力する。差分出力回路３４０は、出力端子Ｏｕｔ３から、金属片３と金属片５により形成されるコンデンサの静電容量の変化に応じた周波数の変化を示す値を出力する。差分出力回路３５０は、出力端子Ｏｕｔ４から、金属片４と金属片５により形成されるコンデンサの静電容量の変化に応じた周波数の変化を示す値を出力する。出力端子Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４は、振動検知回路３１０の出力端子となる。振動検知回路３１０の詳細は後述する。

振動検知回路３１０の出力端子Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４から出力される各値は、静電容量の変化のパターンとして、後段の位置特定部４００に提供される。静電容量の変化のパターンは、言い換えれば、静電容量の変化に応じた周波数の変化のパターンである。位置特定部４００は、例えば印刷装置１００の有する制御基板等に実装される回路であっても良い。

位置特定部４００は、演算処理部４１０と、記憶部４２０と、を有する。本実施形態の位置特定部４００は、振動検知回路３１０から提供される周波数の変化のパターンに応じて、領域Ｅ１〜Ｅ８における異常な振動の発生箇所を特定する。そして、位置特定部４００は、特定された領域を、印刷装置１００のユーザ等に提示する。位置特定部４００の詳細は後述する。

本実施形態の振動検知回路３１０は、振動検知センサ２００と、振動検知回路３１０とを含む振動検知センサユニット３００として、印刷装置１００に実装されても良い。また、本実施形態の振動検知回路３１０は、後段の位置特定部４００を有する印刷装置１００の基板等に実装されても良い。

次に、図４を参照して、本実施形態の発振器２１０〜２４０について説明する。発振器２１０〜２４０は、同一の回路であるため、図４では、発振器２１０を一例として説明する。図４は、発振器の一例を示す図である。

本実施形態の発振器２１０は、抵抗Ｒと、シュミット・トリガインバータ２１１、２１２とを有する。図４において、発振器２１０に接続されているコンデンサ５１は、金属片５と金属片１とにより形成されるコンデンサである。

発振器２１０の入力端子Ａ１は金属片１と接続されており、入力端子Ｂ１は金属片５と接続されている。金属片５は、入力端子Ｂ１を介して接地される。

シュミット・トリガインバータ２１１の入力端子は、入力端子Ａ１を介して金属片１と接続される。またもシュミット・トリガインバータ２１１の入力端子は、抵抗Ｒの一端と接続されている。シュミット・トリガインバータ２１１の出力端子は、抵抗Ｒの他端と、シュミット・トリガインバータ２１２の入力端子と、に接続されている。シュミット・トリガインバータ２１２の出力端子は、発振器２１０の出力端子Ｙ１となる。

発振器２１０では、金属片１と金属片５とが形成するコンデンサの静電容量が変化すると、出力端子Ｙ１から出力されるデジタル信号の立ち上がりと立ち下がりのタイミングが変化する。このタイミングの変化は、出力端子Ｙ１から出力されるデジタル信号の周波数の変化として表れる。すなわち、発振器２１０は、金属片１と金属片５とが形成するコンデンサの静電容量の変化に応じた周波数を発生させる。

以上のように、本実施形態では、変化が微少なアナログ信号である静電容量の変化を、周波数の変化として容易に取得することができる。

次に、図５を参照して本実施形態の振動検知回路３１０について説明する。図５は、振動検知回路の一例を示す図である。

本実施形態の振動検知回路３１０は、各差分出力回路により、各発振器から出力されるデジタル信号の周波数の変化を示す値を取得する。

本実施形態の振動検知回路３１０は、差分出力回路３２０、３３０、３４０、３５０と、測定周期発生器３６０と、を有する。

振動検知回路３１０において、測定周期発生器３６０は、差分出力回路３２０、３３０、３４０、３５０に供給するクロック信号を生成する。差分出力回路３２０、３３０、３４０、３５０は、クロック信号と同期して、発振器２１０、２２０、２３０、２４０から出力されるデジタル信号をサンプリングする。

本実施形態では、測定周期発生器３６０により生成されるクロック信号の周期は、予測され得る異常な振動により生じる周波数の周期よりも短くなるように、予め決められている。また、クロック信号の周期は、印刷装置１００毎に決められていても良い。クロック信号の周期は、静電容量の変化に応じた周波数の変化が表れやすい周期であることが好ましい。この場合、クロック信号の周期は、例えば印刷装置１００毎に、クロック信号を変化させて差分出力回路３２０、３３０、３４０、３５０の出力を得る実験等を行った結果、決定されても良い。

本実施形態の差分出力回路３２０、３３０、３４０、３５０は、同一の回路であるため、図５では、差分出力回路３２０の詳細について説明し、その他の差分出力回路の詳細な説明は省略する。

本実施形態の差分出力回路３２０は、カウンタ３２１、レジスタ３２２、３２３、差分計算器３２４を有する。

カウンタ３２１には、発振器２１０の出力端子Ｙ１から出力されるデジタル信号が供給される。また、カウンタ３２１には、測定周期発生器３６０からクロック信号が供給される。

カウンタ３２１は、クロック信号と同期して、発振器２１０の出力信号Ｙ１を取得し、取得した出力信号Ｙ１の立ち上がりの回数をカウントし、カウント値として保持する。

また、カウンタ３２１は、例えば所定の周期毎に、保持されたカウント値を後段のレジスタ３２２へ出力する。所定の周期は、予め設定されていても良い。

レジスタ３２２は、カウンタ３２１から渡される値を保持する。また、レジスタ３２２は、カウンタ３２１がカウント値をレジスタ３２２に出力するタイミングと同期して、保持している値を後段のレジスタ３２３と、差分計算器３２４とへ出力する。

レジスタ３２３は、レジスタ３２２から出力された値を保持する。また、レジスタ３２３は、レジスタ３２２が保持している値をレジスタ３２３に出力するタイミングと同期して、保持している値を差分計算器３２４へ出力する。

差分計算器３２４は、レジスタ３２２が保持していた値と、レジスタ３２３が保持していた値との差分を出力する。差分計算器３２４の出力端子は、振動検知回路３１０の出力端子Ｏｕｔ１である。

以上のように、本実施形態の差分出力回路３２０は、所定の周期毎に、１周期における出力信号Ｙ１の立ち上がりの回数と、直前の１周期における出力信号Ｙ１の立ち上がりの回数との差分を出力する。すなわち、本実施形態の差分出力回路３２０は、発振器２１０の出力信号Ｙ１の周波数の変化を値として出力する。

以下に、図６及び図７を参照し、本実施形態の振動検知回路３１０の動作について説明する。

図６は、発振器の出力について説明する図である。図６に示す波形は、例えば発振器２１０の出力信号の波形である。図６（Ａ）〜（Ｃ）は、コンデンサ５１の静電容量の変化に応じた周波数のデジタル信号の波形である。

図６（Ａ）は、通常の振動によるコンデンサ５１の静電容量の変化を示しており、図６（Ｂ）、（Ｃ）は、異常な振動が発生した場合のコンデンサ５１の静電容量の変化を示している。

図６において、図６（Ａ）に示す波形の周期Ｔ１は４５０［ｎｓｅｃ］であるのに対し、図６（Ｂ）の波形の周期Ｔ２は、５１０［ｎｓｅｃ］であり、周期Ｔ１より長い。すなわち、図６（Ｂ）の状態は、図６（Ａ）の状態と比べてコンデンサ５１の静電容量が増加したことを示す。

また、図６（Ｃ）の波形の周期Ｔ３は、３８０［ｎｓｅｃ］であり、周期Ｔ１より短い。すなわち、図６（Ｃ）の状態は、図６（Ａ）の状態と比べてコンデンサ５１の静電容量が減少したことを示す。

周期Ｔ１と、周期Ｔ２、Ｔ３とのちがいは、振動によるコンデンサ５１の静電容量の変化に応じた周波数の変化を示している。言い換えれば、周期Ｔ１と、周期Ｔ２、Ｔ３とのちがいは、振動源から伝搬される振動の変化を示している。振動の変化とは、例えば振動における振幅や周期の変化を示す。

図６では、周期Ｔ１が通常の振動と対応する周期であるから、周期Ｔ２、Ｔ３は、通常の振動ではなく、異常な振動であることがわかる。

本実施形態における通常の振動とは、印刷装置１００において、回転しているローラの全てが、正常に回転している状態で板金に伝搬される振動である。

本実施形態における異常な振動とは、印刷装置１００において、回転しているローラの何れかが正常に回転していない状態で板金に伝搬される振動である。ローラが正常に回転していない状態とは、具体的には、例えば、ローラの回転軸が曲がったままローラが回転している状態や、ローラと、ローラと圧接しているものとの間に、印刷用紙の切れ端等が挟まったままローラが回転している状態等である。

本実施形態の振動検知回路３１０では、各発振器からの出力信号の周波数の変化（周期の変化）を検出する。図７は、振動検知回路の出力について説明する図である。図７（Ａ）は、発振器２１０の出力信号Ｙ１の周期がＴ１からＴ２に変化した状態を示しており、図７（Ｂ）は、発振器２１０の出力信号Ｙ１の周期がＴ１からＴ３に変化した状態を示している。

図７の例では、カウンタ３２１が発振器２１０の出力信号の立ち上がりの回数をカウントする所定の周期をＴｏとした。

図７（Ａ）の例では、周期Ｔｏにおける出力信号Ｙ１の立ち上がりの回数は「５」であり、出力信号Ｙ１の周期がＴ２になると、出力信号Ｙ１の立ち上がりの回数は「４」となる。

この場合、カウンタ３２１は、タイミングＴｍ１においてカウント値「５」をレジスタ３２２へ出力してカウント値をリセットする。また、レジスタ３２２は、これまで保持していた値をレジスタ３２３と差分計算器３２４へ出力し、カウント値「５」を保持する。レジスタ３２３は、これまで保持していた値を差分計算器３２４へ出力し、レジスタ３２２から出力された値を保持する。

そして、カウンタ３２１は、タイミングＴｍ２において、カウント値「４」をレジスタ３２２へ出力する。レジスタ３２２は、タイミングＴｍ２に同期して、保持していた値「５」をレジスタ３２３と差分計算器３２４へ出力し、カウント値「４」を保持する。レジスタ３２３は、タイミングＴｍ２に同期して、これまで保持していた値を差分計算器３２４へ出力し、レジスタ３２２から出力された値「５」を保持する。

そして、次のタイミングにおいて、差分計算器３２４には、レジスタ３２２から出力された値「４」と、レジスタ３２３から出力された値「５」と、が入力される。この場合、出力端子Ｏｕｔ１から出力される立ち上がり回数の差分は、負の値である「−１」となる。

以上のように、差分計算器３２４は、所定の周期Ｔｏにおける出力信号Ｙ１の立ち上がりの回数の差分を出力する。

図７（Ｂ）の例では、出力信号Ｓ１の周期がＴ１である場合の周期Ｔｏにおける出力信号Ｓ１の立ち上がりの回数は「５」であり、出力信号Ｓ１の周期がＴ３になると、出力信号Ｓ１の立ち上がりの回数は「６」となる例である。すなわち、図７（Ｂ）の場合には、出力端子Ｏｕｔ１から出力される立ち上がれ回数の差分は、正の値である「＋１」となる。

以上のように、本実施形態では、振動の変化により表れる、静電容量の変化に応じた周波数の変化を、数値として表すことができる。

本実施形態では、金属片１〜４と、金属片５とが形成する４つのコンデンサの静電容量の変化に応じた周波数の変化に基づき、振動が変化した場所、すなわち異常な振動が発生している位置を特定する。

以下に、異常な振動が発生している位置の特定について説明する。図８は、位置特定部の機能について説明する図である。

本実施形態の位置特定部４００は、例えば印刷装置１００の制御基板に実装されたＣＰＵ（Central Processing Unit）等により実現されても良い。後述する位置特定部４００の機能は、例えばＣＰＵの有するメモリ等に格納されたプログラムが実行されることで実現される。

本実施形態の位置特定部４００の演算処理部４１０は、出力値取得部４１１、増減判定部４１２、パターン照合部４１３、位置出力部４１４を有する。また、本実施形態の位置特定部４００の記憶部４２０は、閾値データ４２１と、パターンデータ４２２とを格納する。

出力値取得部４１１は、振動検知回路３１０の出力端子Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４から出力される値を取得する。

増減判定部４１２は、出力値取得部４１１が取得した値を、増加又は減少とするか否かを判定する。すなわち、増減判定部４１２は、所定の周期における、各発振回路から出力されるデジタル信号の立ち上がりの回数（カウント値）と比較して、次の所定の周期における、各発振回路から出力されるデジタル信号の立ち上がりの回数（カウント値）が増加したか又は減少したかを判定している。

本実施形態の増減判定部４１２は、出力値取得部４１１が取得した値が正の値であった場合はカウント値が増加したと判定し、負の値であった場合はカウント値が減少したと判定する。また、本実施形態の増減判定部４１２は、閾値データ４２１と、出力値取得部４１１が取得した値と、に基づき、カウント値の増加又は減少の割合を判定する。

パターン照合部４１３は、出力端子Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４から出力される値の増減のパターンを、パターンデータ４２２と照合する。位置出力部４１４は、パターンデータと照合した結果の位置を出力する。

図９は、閾値データの一例を説明する図である。本実施形態の閾値データ４２１は、出力端子Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４から出力される値から、カウント値が増加しているか、又は、減少しているかを判定するための閾値である。

閾値データ４２１は、増加又は減少の割合と、カウント値の変動量の閾値とが対応付けられている。図９の閾値データ４２１によれば、例えば出力端子Ｏｕｔ１から出力される値が＋３である場合、増減判定部４１２は、カウント値は増加しており、且つその割合が大きいと判定する。

尚、本実施形態では、閾値データ４２１の閾値により区別される増減の割合を大／小の２段階としているが、これに限定されない。本実施形態の閾値データ４２１は、増減の割合を、３段階以上の段階として判定できような閾値を有していても良い。

次に、パターンデータ４２２について説明する。図１０は、パターンデータの取得について説明する第一の図である。図１０（Ａ）は、通常の振動が発生しているときの振動検知センサの状態を示しており、図１０（Ｂ）、（Ｃ）は、異常な振動が発生しているときの振動検知センサの状態を示している。

図１０（Ａ）に示すように、振動検知センサ２００の設けられた板金が通常の振動をしている場合、金属片１〜４のそれぞれと、金属片５とが対向する面積はほぼ同一である。すなわち、金属片１〜４のそれぞれと、金属片５とにより形成されるコンデンサの静電容量の変化の仕方はほぼ同一であり、これらのコンデンサの静電容量の変化に応じた周波数の周期もほぼ同一である。

図１０（Ｂ）は、振動検知センサ２００の金属片１、４の左側に振動の中心が点Ｐ１にある場合を示している。尚、金属片１、４の左側とは、紙面に示すＸ−Ｙ座標においてＸの値が負になる側である。

この場合、金属片５は、左側に移動しつつ、時計回り方向に回転する。このとき、金属片１と金属片５とが対向する面積と、金属片３と金属片５とが対向する面積とは、図１０（Ａ）の場合と比べて増加する。よって、金属片１と金属片５とが形成するコンデンサと、金属片３と金属片５とが形成するコンデンサのそれぞれの静電容量は増加し、これらのコンデンサの静電容量の変化に応じた周波数の周期は、図１０（Ａ）の場合と比べて長くなる。この場合、振動検知回路３１０の出力端子Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ３から出力される値は、図１０（Ａ）の場合と比べて小さくなる。

また、金属片２と金属片５とが対向する面積と、金属片４と金属片５とが対向する面積とは、図１０（Ａ）の場合と比べて減少する。よって、金属片２と金属片５とが形成するコンデンサと、金属片４と金属片５とが形成するコンデンサのそれぞれの静電容量は減少し、これらのコンデンサの静電容量の変化に応じた周波数の周期は、図１０（Ａ）の場合と比べて短くなる。この場合、振動検知回路３１０の出力端子Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ４から出力される値は、図１０（Ａ）の場合と比べて大きくなる。

図１０（Ｃ）は、振動検知センサ２００の金属片１、４の左上側に振動の中心が点Ｐ２にある場合を示している。尚、金属片１、４の左上側とは、紙面に示すＸ−Ｙ座標においてＸの値が負になり、Ｙの値が正になる側である。

この場合、金属片５は、Ｘ座標の左上側に移動しつつ、時計回り方向に回転する。このとき、金属片１と金属片５とが対向する面積と、金属片１と金属片４とが対向する面積とは、図１０（Ａ）の場合と比べて増加する。

図１０（Ｃ）では、金属片５のＹ軸方向への移動も含まれるため、図１０（Ｂ）と比較して面積が増加する割合が大きくなる。

よって、図１０（Ｃ）では、金属片１と金属片５とが形成するコンデンサと、金属片３と金属片５とが形成するコンデンサのそれぞれの静電容量の変化に応じた周波数の周期は、図１０（Ｂ）の場合の周期よりも長くなる。したがって、図１０（Ｃ）において、振動検知回路３１０の出力端子Ｏｕｔ１、Ｏｕｔ３から出力される値は、図１０（Ａ）の場合と比べて、図１０（Ｂ）の場合よりもさらに小さくなる。

また、図１０（Ｃ）では、金属片２と金属片５とが形成するコンデンサと、金属片４と金属片５とが形成するコンデンサのそれぞれの静電容量の変化に応じた周波数の周期は、図１０（Ｂ）の場合の周期よりも短くなる。したがって、図１０（Ｃ）において、振動検知回路３１０の出力端子Ｏｕｔ２、Ｏｕｔ４から出力される値は、図１０（Ａ）の場合と比べて、図１０（Ｂ）の場合よりもさらに大きくなる。

本実施形態では、以上のことに着目し、振動検知回路３１０から出力される４つの値から得られる、静電容量の変化に応じた周波数の変化のパターンと、異常な振動の発生箇所とを対応付けたパターンデータ４２２を生成した。

図１１は、パターンデータの取得について説明する第二の図である。本実施形態では、パターンデータ４２２の取得に際し、印刷装置１００の有するローラ群１１〜１７のそれぞれにおいて異常な振動を発生させ、出力端子Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４の値を取得する実験を行った。さらに、本実施形態では、実験により取得した４つの各値と、閾値データ４２１とを比較し、各値が示す増減の割合のパターンと、異常な振動を発生させたローラの位置との対応付けを行った。

例えば、図１１のパターン１は、振動検知センサ２００の左側に位置し、時計回り方向に回転するローラにより、異常な振動を発生させた場合の、出力端子Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４から出力された各値から得られる増減の割合のパターンである。言い換えれば、パターン１は、時計回り方向に回転するローラにより、異常な振動を発生させた場合の、発振器２１０、２２０、２３０、２４０から出力される周波数の変化のパターンを示している。

この場合、出力端子Ｏｕｔ１、４から出力される値は、正の値であり、出力端子Ｏｕｔ１の出力の値は、閾値データ４２１における「増加（小）」と対応する閾値以上の値である。また、出力端子Ｏｕｔ４の出力の値は、閾値データ４２１における「増加（大）」と対応する閾値以上の値である。

また、出力端子Ｏｕｔ２、３から出力される値は、負の値であり、出力端子Ｏｕｔ２の出力の値は、閾値データ４２１における「減少（大）」と対応する閾値以下の値である。また、出力端子Ｏｕｔ３の出力の値は、閾値データ４２１における「減少（小）」と対応する閾値以下の値である。

本実施形態では、以上のように、出力端子Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４から出力される各値から、所定の周期Ｔｏに含まれるデジタル信号Ｙ１〜Ｙ４の立ち上がりの回数の増減及びその割合のパターンを取得する。そして、異常な振動を発生させたローラの位置と、取得したパターンとを対応付ける。

本実施形態では、上述した対応付けの結果を用いて、図１２に示すパターンデータ４２２を生成し、位置特定部４００の記憶部４２０に予め格納しておく。

図１２は、パターンデータの一例を示す図である。本実施形態のパターンデータ４２２は、例えば印刷装置１００の工場出荷時等に、上述した実験に基づき生成され、記憶部４２０に格納されても良い。

本実施形態のパターンデータ４２２は、情報の項目として、領域番号、出力端子Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４の変化を有する。パターンデータ４２２において、領域番号は、出力端子Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ４の値が示す、所定の周期Ｔｏに含まれるデジタル信号Ｙ１〜Ｙ４の立ち上がり数の増減及びその割合のパターンと対応付けられている。つまり、領域番号は、金属片１〜４と金属片５により形成されるコンデンサの静電容量に応じた周波数の変化の割合のパターンを示している。

項目「領域番号」の値は、ローラ群１１〜１７の回転軸が固定された位置を含む領域を識別する識別子である。項目「出力端子Ｏｕｔ１の変化」の値は、出力端子Ｏｕｔ１の値が示す、所定の周期Ｔｏに含まれるデジタル信号Ｙ１の立ち上がり数の増減及びその割合を示す。項目「出力端子Ｏｕｔ２の変化」、項目「出力端子Ｏｕｔ３の変化」、項目「出力端子Ｏｕｔ４の変化」のそれぞれの値についても同様である。

図１２の例では、項目「出力端子Ｏｕｔ１の変化」の値が増加で且つ割合が小さく、項目「出力端子Ｏｕｔ２の変化」の値が減少で且つ割合が大きく、項目「出力端子Ｏｕｔ３の変化」の値が減少で且つ割合が小さく、項目「出力端子Ｏｕｔ４の変化」の値が増加で且つ割合が大きい場合に、領域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の何れかに回転軸が固定されたローラが異常な状態であることがわかる。

次に、図１３を参照して本実施形態の位置特定部４００の動作について説明する。図１３は、位置特定部の処理を説明するフローチャートである。

本実施形態の位置特定部４００は、出力値取得部４１１により、振動検知回路３１０の出力端子Ｏｕｔ１〜４から出力される値を取得する（ステップＳ１３０１）。ここで出力される各値は、金属片１〜４のそれぞれと、金属片５とから形成されるコンデンサの静電容量の変化に応じた周波数の周期の変化を示している。

続いて位置特定部４００は、増減判定部４１２により、閾値データ４２１を参照し、ステップＳ１３０１で取得した各値の増加又は減少の割合を判定する（ステップ１３０２）。具体的には、増減判定部４１２は、閾値データ４２１と、ステップＳ１３０１で取得したそれぞれの値とを比較し、取得した値の増減の割合の大小を判定する。

例えば出力端子Ｏｕｔ１から取得した値が「＋４」であった場合について説明する。この場合、増減判定部４１２は、閾値データ４２１において「＋３」以上が「増加（大）」であるため、出力端子Ｏｕｔ１から取得した値について、増加且つ割合が大きいと判定する。本実施形態の増減判定部４１２は、取得した４つの値について、同様の処理を行う。

続いて、位置特定部４００は、パターン照合部４１３により、パターンデータ４２２を参照し、ステップＳ１３０２における判定結果から得られた4つの値に対する判定結果の組み合わせと一致するパターンが存在するか否かを判定する（ステップＳ１３０３）。

ステップＳ１３０３において、該当するパターンが存在する場合、位置特定部４００は、位置出力部４１４により、パターンデータ４２２において該当するパターンと対応付けられた領域を特定し、特定された領域の位置を出力する（ステップＳ１３０４）。

例えば、ステップＳ１３０３における４つの値の判定結果が、項目「出力端子Ｏｕｔ１の変化」の値が減少且つ少ない、項目「出力端子Ｏｕｔ２の変化」の値が増加且つ大きい、項目「出力端子Ｏｕｔ３の変化」の値が増加且つ少ない、項目「出力端子Ｏｕｔ４の変化」の値が減少且つ大きい、という組み合わせであった場合、位置出力部４１４は、パターンデータ４２２において、この組み合わせと一致するパターンと対応する領域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を特定する。

また、位置出力部４１４は、印刷装置１００の表示部や、印刷装置１００とネットワーク等を介して接続されたコンピュータ等に、特定された領域の位置を示すメッセージや画像等を表示させても良い。また、例えば印刷装置１００には、筐体や板金等において、領域Ｅ１〜Ｅ８のそれぞれと対応する位置のＬＥＤ等を設け、特定された位置と対応するＬＥＤを点灯させても良い。

ステップＳ１３０３において、該当するパターンが存在しない場合、位置特定部４００は、処理を終了する。尚、この場合、位置特定部４００は、印刷装置１００が有する表示部や、印刷装置１００とネットワーク等を介して接続されているコンピュータのディスプレイ等に、何らかの異常が発生していることを通知するメッセージ等を表示させても良い。

以上のように、本実施形態では、異常な振動が発生していると推定される位置を特定し、特定した位置を通知する。したがって、本実施形態では、例えば印刷装置１００の修理を行う際に、異常が発生している箇所を容易に把握させることができる。

次に、図１４を参照し、本実施形態の振動検知センサ２００の具体的な例を説明する。図１４は、振動検知センサの一例を示す図である。

本実施形態の振動検知センサ２００は、金属片１〜５、基板２０１、発振回路基板２０２、ゴム製部材２０３、２０４、配線２０５、２０６、２０７、２０８を有する。

基板２０１は、ねじ５０２、５０３により、板金５０１に固定されている。発振回路基板２０２には、発振器２１０、２２０、２３０、２４０が実装されている。

金属片１〜４は、矩形を形成するように基板２０１に設けられている。また、金属片５は、発振回路基板２０２に設けられている。金属片５は、金属片１〜４を跨ぐように配置されている。金属片５は、金属片１〜４が形成する矩形よりも小さくした（（図１０（Ａ）参照））。尚、金属片５は、金属片１〜４のそれぞれと対向する面積が、金属片１〜４との間の静電容量の変化を検知できる程度の大きさとなるようにした。尚、金属片１〜４は、それぞれが触れないように配置される。

ゴム製部材２０３は、金属片１〜４と金属片５との間の絶縁体である。ゴム製部材２０３は、基板２０１に巻かれたゴムバンド等である。ゴム製部材２０４は、基板２０１と発振回路基板２０２とを結束するためのゴムバンド等である。

尚、本実施形態では、金属片１〜４と金属片５との間の絶縁体をゴム製部材２０３としたが、絶縁体は、ゴム製部材２０３に限定されない。金属片１〜４と金属片５との間に設けられる絶縁体は、振動を伝搬させる絶縁体であれば良い。

配線２０５は、金属片１と金属片５とを接続する配線である。配線２０６は、金属片２と金属片５とを接続する配線である。配線２０７は、金属片３と金属片５とを接続する配線である。配線２０８は、金属片４と金属片５とを接続する配線である。

尚、図１４に示す例は、一例であり、本実施形態の振動検知センサ２００は、金属片１〜４と、絶縁体を介して金属片１〜４を跨ぐように配置された金属片５と、発振器２１０〜２４０を有していれば良い。また、本実施形態の金属片１〜５は、長方形としたが、これに限定されない。金属片１〜５は、楕円形等であっても良い。金属片１〜５は、金属片５のＸ軸方向とＹ軸方向の動きが静電容量の変化に反映される形状であれば良い。

本実施形態では、以上のように形成される振動検知センサ２００を用いることで、低コストで振動により生じる静電容量の変化に応じた周波数の変化を取得することができる。

尚、本実施形態では、振動検知センサ２００が実装される電子装置の例として、印刷装置１００を挙げたが、電子装置は印刷装置１００に限定されない。本実施形態の振動検知センサ２００は、複数の振動体が実装され、且つそれら振動体が装置内で分散して配置されているような装置であれば、発明の趣旨を変更しない範囲でその他の製品に適用可能である。

開示の技術では、以下に記載する付記のような形態が考えられる。
（付記１）
複数の振動体が実装された電子装置であって、
矩形配置された複数の第１金属片と、
該第１金属片に絶縁体を介し且つ該複数の第１金属片に跨って配置された第２金属片と、
該第１金属片と該第２金属片との容量変化に応じた周波数を発振させる発振回路と、を備えた電子装置。
（付記２）
複数の前記発振回路のそれぞれから出力される複数の周波数の変化を検知する検知回路と、
前記検知回路の出力に応じて、前記電子装置において異常な振動が発生している領域を特定する位置特定部と、を有する付記１記載の電子装置。
（付記３）
前記位置特定部は、
複数の周波数の変化のパターンと、振動体が実装された領域を特定する識別子とが対応付けられたパターンデータが格納された記憶部と、
前記パターンデータと、前記検知回路から出力される前記複数の周波数の変化のパターンとを照合するパターン照合部と、
前記パターンデータにおいて、前記検知回路から出力される前記複数の周波数の変化のパターンと一致するパターンと対応付けられた領域を特定し、前記領域の位置を示す情報を出力する位置出力部と、を有する付記２記載の電子装置。
（付記４）
前記パターンデータは、
前記複数の振動体において、異常な振動を発生させた振動体の位置と、前記異常な振動を発生させたときの前記複数の周波数の変化のパターンと、が対応付けられている付記３記載の電子装置。
（付記５）
前記検知回路は、
前記発振回路から出力される周波数の変化を、
所定の期間における、前記発振回路から出力される信号の立ち上がりの回数と、
次の前記所定の周期における、前記発振回路から出力される信号の立ち上がりの回数と、の差分を示す値として出力する差分出力回路を有する付記２乃至４の何れか一項に記載の電子装置。
（付記６）
前記複数の周波数の変化のパターンは、
複数の前記差分出力回路のそれぞれから出力される前記差分を示す値から得られる、前記立ち上がりの回数の増減及び増減の割合を示すパターンである付記５記載の電子装置。
（付記７）
前記第２金属片は、
前記複数の第１金属片により形成される矩形よりも小さい付記１乃至５の何れか一項に記載の電子装置。
（付記８）
前記振動体は、回転により振動を発生させる、付記１乃至７の何れか一項に記載の電子装置。
（付記９）
前記複数の第１金属片と、前記第２金属片と、前記発振回路とは、
周囲を前記複数の振動体に囲まれる位置に実装される、付記１乃至８の何れか一項に記載の電子装置。
（付記１０）
複数の振動体の振動を伝搬する部材に実装される振動検知センサであって、
矩形配置された複数の第１金属片と、
該第１金属片に絶縁体を介し且つ該複数の第１金属片に跨って配置された第２金属片と、
該第１金属片と該第２金属片との容量変化に応じた周波数を発振させる発振回路と、を備えた振動検知センサ。

本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から
逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１〜５ 金属片
１００ 印刷装置
２００ 振動検知センサ
２１０、２２０、２３０、２４０ 発振器
３００ 振動検知センサユニット
３１０ 振動検知回路
３２０、３３０、３４０、３５０ 差分出力回路
４００ 位置特定部
４１１ 出力値取得部
４１２ 増減判定部
４１３ パターン照合部
４１４ 位置出力部

Claims (5)

1. 複数の振動体が実装された電子装置であって、
   矩形配置された複数の第１金属片と、
   該第１金属片に絶縁体を介し且つ該複数の第１金属片に跨って配置された第２金属片と、
   該第１金属片と該第２金属片との容量変化に応じた周波数を発振させる発振回路と、を備えた電子装置。
2. 複数の前記発振回路のそれぞれから出力される複数の周波数の変化を検知する検知回路と、
   前記検知回路の出力に応じて、前記電子装置において異常な振動が発生している領域を特定する位置特定部と、を有する請求項１記載の電子装置。
3. 前記位置特定部は、
   複数の周波数の変化のパターンと、振動体が実装された領域を特定する識別子とが対応付けられたパターンデータが格納された記憶部と、
   前記パターンデータと、前記検知回路から出力される前記複数の周波数の変化のパターンとを照合するパターン照合部と、
   前記パターンデータにおいて、前記検知回路から出力される前記複数の周波数の変化のパターンと一致するパターンと対応付けられた領域を特定し、前記領域の位置を示す情報を出力する位置出力部と、を有する請求項２記載の電子装置。
4. 前記検知回路は、
   前記発振回路から出力される周波数の変化を、
   所定の期間における、前記発振回路から出力される信号の立ち上がりの回数と、
   次の前記所定の周期における、前記発振回路から出力される信号の立ち上がりの回数と、の差分を示す値として出力する差分出力回路を有する請求項３記載の電子装置。
5. 複数の振動体による振動を伝搬する部材に実装される振動検知センサであって、
   矩形配置された複数の第１金属片と、
   該第１金属片に絶縁体を介し且つ該複数の第１金属片に跨って配置された第２金属片と、
   該第１金属片と該第２金属片との容量変化に応じた周波数を発振させる発振回路と、を備えた振動検知センサ。

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