JP4990464B2 - 電子写真マーキングマシンの動作に対応するパラメータを監視するための方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真マーキングマシン（electrographic marking）に関し、さらに詳しくは、マーキングマシンの動作パラメータを監視するための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真（electrophotographic (EP)）マーキングマシンの点検、修理の際、機能の故障又は機能不全の根本的な原因の正確な分析は、適切な修理を首尾良く行うために非常に重要であることが長い間観察されてきた。正確で素早いエラー分析は、それ自体を修理するためのコスト及び交換部品についてのコストを減少させる。機能不全の有効で正確な修理に適するいかなる工具も、結局は、顧客の満足度を高める。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
更に、殆どの消耗品及びコンポーネントは、コピー又はページカウント（page-count）に基づく製造者の推奨に従って交換される。従って、コンポーネント又は消耗品の寿命末期は、測定されるのではなくてむしろ推測される。コピーカウントは、装置のパワー・アップやパワー・ダウン及び周囲の動作条件を正確には反映しないので、コピー又はページカウントに基づくメンテナンスは、本質的に信頼できないものである。
【０００４】
従って、電子写真マーキングマシンの動作状態を監視する必要があり、その場合、動作パラメータは、装置の実際の使用に対応する。エラー分析及びトレンド分析を可能にする必要もある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電子写真マーキングマシンにおいて、画像生成パラメータと動作設定値を記憶する（retaining、維持する）ためのシステムを提供する。これらの記憶されているパラメータは、コンポーネント又は消耗品の調子の評価を可能にするためにコピー・カウントの関数として他の重要な動作パラメータと共にＥＰ設定値と比較されることができる。更に、測定されたデータは、消耗品及びコンポーネントの実用寿命に影響を及ぼすと知られているジョブストリーム（jobstream）、トナー処理量、環境条件などの顧客に特有の動作条件に基づいて、寿命末期を予測することを可能にする。
【０００６】
消耗品又はコンポーネントが印刷で古くなるときに利用し得る測定されたデータがあれば（例えば、現像剤（developer、現象液、顕色剤）、光伝導体（photoconductor、光導電体、光導体））、寿命末期の予測は、特定された消耗品及びコンポーネントのプロ活動交換（pro-active exchange）を可能にし、従って、コンポーネント又は消耗品が役に立たなくなる前の業務通話（service call）を回避することになる。消耗品及び／又はコンポーネントの寿命末期のために顧客によりかけられる業務通話は、おそらく避けられそうであり、従って、顧客が認める信頼性及び顧客の満足度を高める。
【０００７】
本発明では、論理及び制御ユニット（logic and control unit（ＬＣＵ））又はマーキング・エンジン・コントローラ（marking engine controller（ＭＥＣ））は、電子写真プロセスのいろいろな状況に対応する短期データ及び長期データの記憶装置（storage）と協力する（cooperate with、協同する）。本発明の１態様は、装置の性能の長期ドリフトの評価からマーキング・エンジンの故障又は機能不全の修理を分離することを可能にするために埋め込みソフトウェアに取り入れられ、その両方がマーキング・エンジンの性能を監視するに当たって重要である。
【０００８】
ソフトウェアはＬＣＵと統合され、所定のパラメータのオンライン・データ記録に備える。所定のＥＰパラメータは、後の検索に備えて記録され記憶される。第１に、短期エラー分析のために（ＥＰヒストリー記録のために）、第２に、長期トレンド分析（ＥＰトレンド記録のため）を可能にするオートセットアップに応答しての装置設定値のために、電子写真マーキングに応答して記録される選択された装置パラメータのために、メモリーの２つのセグメントが保留される。
【０００９】
本発明は、２つのデータセットの測定及び蓄積を提供する。短期分析のために、電子写真マーキングの間、又は電子写真マーキングと関連する装置状態に対応するデータが収集される。第１の構成では、電子写真マーキングと関連するデータは高い頻度で、典型的には電子写真マーキングが行われる度に、収集される。長期トレンド分析のために、装置の設定値に対応するデータは、より低い頻度で、典型的には、オート・セットアップが行われる度に収集される。典型的には、オート・セットアップは、マーキング・エンジンがパワー・アップされる度に、連続運転（operation、動作、操作）の期間中、更に６時間間隔等の所定間隔で行われる。オート・セットアップは業務通話中にフィールドエンジニアにより実行されることもできる。長期データは、充分に長い時間にわたって行われる高頻度の測定からアクセスされ得るけれども、それらは過度のデータポイントから抽出されなければならない。本発明では、管理可能な数のデータポイントから長期トレンドを観察可能であるが、短期エラーはなお高頻度の測定から都合良く観察されることができる。又、最新のデータ以外の全てが余分であるので、古いデータを先入れ先出し（ＦＩＦＯ）ベースで捨てることができる。実際には、最後の１０００個の高頻度データと最後の５００個の低頻度データが維持される。従って、高頻度データは最後の１０００個のフレームの記録を提供し、低頻度データは典型的には最後の２００日の作業日に関する記録を提供する。必要より古いデータを捨てることは、ソフトウェア及びメモリーについての要求を最小限にする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明は装置２２の運転性を評価するための診断システム２０を含んでいる。
【００１１】
診断システム２０は、装置２２からの複数の高頻度入力２４と複数の低頻度入力２６と、入力２４及び２６に接続されているプロセス記録器とを包含している。該入力又は該入力に対応する信号は、高頻度データ３６及び低頻度データ３８のデータセット（data sets、データ集合）をそれぞれ含む電子ファイル３２及び３４において維持される。データセット３６及び３８の各々は、それぞれの複数のサブセット（subsets、部分集合）４０及び４２を含んでおり、各サブセットは、異なる入力からの連続するデータポイントの系列（a series of consecutive data points）を有する。図１は、例として、各々２つの高頻度入力及び低頻度入力２４及び２６と、高頻度データセット及び低頻度データセット３６及び３８の両方についてのデータを提供する１つの共有される入力２８とを示している。実際には、入力の総数は典型的には１０個又はそれより多数であり、幾つかは２８等の共有される入力であって良い。しかし、全ての入力がデータセット３６又は３８の一方だけについてのデータを提供することも妨げられない。
【００１２】
記録器３０はデータセット３６及び３８を維持するための記憶装置である。好ましくは、記録器３０は、装置２２の動力状況に関わりなくデータセットを維持する不揮発性メモリーである。記録器３０は、キーボード４６とディスプレイ（display）４８とを有するコンピュータ４４に選択的に又は永久的に接続される。キーボード４６から適切なコマンドを供給すると、ファイル３２及び３４はコンピュータ４４にダウンロードされることができ、選択されたデータがそこから検索される。選択されたデータは、スクリーン（screen）４８でグラフィック・イメージ５０として表示されることができる。適宜に、コンピュータ４４はプリンタ５２に接続されることができ、画像５０はハードコピー５４として印刷されることができる。
【００１３】
図２に示されている本発明の好ましい実施の形態では、装置２２は、複写機や印刷装置などの電子写真（ＥＰ）マーキングマシン又はエンジン（engine）６０である。該ＥＰ装置は、記録器３０を含む。ＥＰ装置６０は、コマンドを入力するためのキーパッド６２と、コマンドを促し表示するためのスクリーン６４と、複写されるべき原稿（original document）を受容するプラテン６６と、複写機（copier）６０により印刷されたフレーム７０を受容することのできるトレー６８とを有する。図中には、プラテン６６に置かれる複写される原稿も、プラテン・カバーも示されていない。ＥＰ装置が普通備えている自動給紙装置（automatic feeder）の表示も図面からは省かれている。コンピュータ４４は、専用サービスデバイス及びラップトップ・コンピュータを含むが、それらには限定されない多様なコンピューティング・デバイスのうちのいずれかである。コンピュータ４４とＥＰ装置６０とは、業務通話中に操作可能な相互連絡を提供するように構成されていて、該コンピュータは、記録器３０に操作可能に接続する。オペレータは、ファイル３２及び３４をコンピュータ４４にダウンロードして、選択されたデータをグラフィック・イメージ５０としてスクリーン４８で表示することができる。適宜、コンピュータ４４は、該データのハード・コピーを作るためにプリンタ５２に接続される。グラフィック表示及びハード・コピー作成は、業務通話中に又は後に行われることができることが分かる。
【００１４】
図３に示されている本発明の他の実施の形態では、ＥＰ装置６０は、記録器３０をホストし、キーパッド６２及びスクリーン６４は、ＥＰ装置の日常の動作に備えるだけではなくて、記録器３０に相互作用的に接続される。スクリーン６２、キーパッド６４及び記録器３０の間の関係は、好ましい実施の形態におけるコンピュータ・キーボード４６、コンピュータ・スクリーン４８及び記録器３０の間のそれと同一である。この実施の形態は、複写機の場所に配置されている熟練したオペレータにとっては特に好都合である。
【００１５】
ＥＰヒストリーという用語は高頻度データセット３６に対応し、ＥＰトレンドという用語は低頻度データセット３８に対応する。ＥＰヒストリーの記録は、実際の機能不全の原因を診断するために役立つ。全ての印刷されたフレームについて、全ての画像形成サブシステムの動作を特徴づける重要なＥＰパラメータが記録される。高頻度データセット３６は１０００個のフレームについての全ての選択されたデータを含む、即ち、データ記録動作は、最後の１０００個のフレームの全ての選択されたデータが要求に応えて常に利用可能であるような構造を持っている。例えば、致命的なエラーでプリンタが止まったならば、サービスエンジニアは最後の１０００個のプリントにアクセスすることができる。典型的なＥＰヒストリーは、プリント・カウンター、一次充電器電圧（primary charger voltage）、露光（exposure）前のフィルム電圧、露光後のフィルム電圧、トナー濃度、補液速度（replenisher rate）及びヒューズ温度に対応する値を含む。
【００１６】
ＥＰトレンド・データは、装置２２の動作状態の長期ドリフトを分析するためのツールを提供する。低頻度（ＥＰトレンド）データセットのパラメータは、プリント・カウンター、日付及び時刻、露光前のフィルム電圧、露光後のフィルム電圧、トナー濃度、トナー濃度設定値、現像剤ライフカウンター（developer life counter）に対応する値を含むことができる。
【００１７】
典型的には、装置２２は該装置のセットアップ又はパワーアップのためのソフトウェアを含む。該セットアップ・ソフトウェアは、装置２２がパワーアップされる毎に適用される。更に、多数の装置が連続的にメンテナンスがなければ動作するので、該ソフトウェアは自動、時限式、実行を包む。パワーアップ・セットアップ及び自動開始セットアップは“オートセットアップ”と称される。オートセットアップが完了する毎に、達成された動作状態が低頻度データセットにＥＰトレンド・データとして記録される。オートセットアップが行われる毎に重要なＥＰパラメータが記録される結果となる。該ＥＰパラメータは、画像形成サブシステムの動作設定値を含む。長期ＥＰトレンド・データ（低頻度データセット３８）は５００回のオートセットアップについての全ての選択されたデータを含んでいるが、長期データセットはそれより少ない又は多いポイントを包むようにしても良いことが分かる。記録されるオートセットアップの特定の数は、特定の装置、動作状態及び所望の性能パラメータにより部分的に決定される。従って、本例では、データ記録は、最後の５００回のオートセットアップの選択された動作状態が該装置で維持されるような構造となっている。オートセットアップは装置がパワーアップされる毎に、典型的には（連続運転については）６時間毎に開始されるので、約２００の仕事日のトレンド・データが普通低頻度データセットに含まれる。
【００１８】
下記の例は、診断システム２０のより良い理解を与えるであろう。しかし、装置２２を正確に且つ効果的に修理するときの援助は、示されている例に限定されない。
【００１９】
例１：短期記録器のデータを用いるエラー分析
図４及び５に描かれている例では、プリンタのオペレータと修理技術者とは見かけ上無秩序な間隔で現像剤のロスを観察した。修理の時には何らの原因又は装置の機能不全も確認できなかった。繰り返して、現像剤が交換された。図４は、見取り図を示しており、この図ではｘ軸８０は、最後のパワーアップからの印刷されたフレームの数を表し、ｙ軸８２は、複数のＥＰプロセス電圧のいずれかと転送電流とを表し、それらは当該技術分野で知られているパラメータである。図５ｂでは、ｙ軸８２は、図４のそれと同じプリントのシーケンスに対するＥＰ制御を表す。特に、記録された制御は充電効率、濃度計（densitometer、デンシトメータ）の効率、及びバイアス・オフセットであり、それらも当該技術分野で知られている用語である。データを分析した結果、充電器効率が突然低下してオフセット電圧V0-Vbiasを所望の１１０Ｖからわずか４０Ｖまで低下させたことが明らかになった。このことは、図４（Vo及びVo平均）及び図５（バイアス・オフセット平均）において矢８４により指示されている。同様に、充電器の効率が突然増大し、オフセット電圧を所望の１１０Ｖから約１７０Ｖへ増大させた。環境条件がきっかけとなるグランドへの低インピーダンス電気経路を与える根本的な原因として充電器の高電圧プラスチック・コンポーネントの材料欠陥が特定された。充電器は交換され、課題が解決された。
【００２０】
例２：長期記録器のデータを用いるトレンド分析
コンポーネント及び消耗品が古くなってゆくと、画像形成サブシステムの性能が劣化してゆく。一定の限界を越えると、画質が悪くなる。ＭＥＣに組み込まれている長期記録器で、画像形成サブシステムの動作設定値のトレンドを分析することができ、消耗品及び／又はコンポーネントの寿命末期についての推定はデータに基づく。図６では、ｘ軸８０は、約６週間にわたる日により指示されている。各オートセットアップイベントは実時間で記録されるので、連続するイベントをｘ軸８０を参照してプロットすることができ、トレンドを観察することができる。図６の例は、一次充電システム、バイアス電圧、露光後の電圧、及び転送電流についての設定値データを示しており、それらはｙ軸８２により表されている。新しい現像剤及び新しい光伝導体について期待されるとおりに全ての設定値が増大する。非常に低い毎月約５５Ｋのボリュームでは、動作点のピークは未だ達成されていない。現像剤の寿命末期頃には、現像剤の電荷対質量比（charge-to-mass ratio）は減少し、それと共に設定値が減少する。設定値についての製造者の推奨値において、現像剤は電荷対質量比に関して所望の画質を達成する上での限定要因となりそうである。そのとき、現像剤は交換されるべきである。
【００２１】
時間に関して、フィールドエンジニアは、自分自身の経験と顧客のジョブ・ストリームについての知識とに基づいて、例えば、現場にいる間に現像剤の交換を行うべきか、それとも次に訪問するときまで延期するべきかアクセスすることができる。更に、多くのＥＰプロセスの課題点は電荷対質量（Ｑ／ｍ）関連しており、顧客のジョブ・ストリームを知っているフィールドエンジニアはＱ／ｍ関連のアーティファクトを示す特定の顧客目標を選択することができる。フィールドエンジニアの適応学習の一部として、記録されたトレンド・データと関連して定期的に（例えば、業務通話毎に）印刷される選択された目標は、消耗品及び及びコンポーネントの寿命末期についての顧客特有のプロフィールを与える。消耗品及びコンポーネントの使用についての顧客特有のプロフィールは、更に、在来のプログラミング・ツールの決定論的予測ではなくてファジー論理予測の使用を採用することによって、拡大され洗練されることができる。マーキング・エンジン自体により記録されるデータと、装置に蓄積されているメンテナンスデータベースへの顧客又はフィールドエンジニアによる入力との結合は、学習期間後に顧客プロフィールを与える。
【００２２】
高頻度及び低頻度のデータデータセット、それぞれ３６及び３８、の構成は、短期又は長期の分析におけるそれらの役割に基づいて選択される。各サンプル・データセット３６及び３８は、異なる所定頻度で記録される。あるデータは長期及び短期の分析の両方について、頻度が異なるけれども、共通に記録される。
【００２３】
最小限の運転で電子写真マーキングマシンが長期にわたって運転できるということは理論上は可能である。その様な極端で起こりそうもない状況は、普通予測される頻度又はデータ収集期間の大きさから、逆転させることができる。従って、前述の明細書においては“短期”、“長期”、“高頻度”及び“低頻度”という語法が選択されているが、その理由は、それらが、装置を使用する普通の方法を圧倒的に表すことにあることが理解されよう。
【００２４】
本発明は電子写真マーキングマシンに関して説明されたが、本発明をプロセス・ライン及び製造に使用し得ることが分かる。特に、コーティング・プロセス、製品の製造又は創作に使用し得る。
【００２５】
本発明は一定の実施の形態との関係で説明されているけれども、本発明の範囲を、説明された特定の形に限定することは意図されておらず、反対に、添付されている請求項により定義される本発明の範囲内に含まれる選択肢、修正、及び等価物を含むことが意図されている。
［付記］
（付記１）
製造装置の運転性を評価するためのシステムであって、
該装置からの高頻度データセットと低頻度データセットとを備え、
各データセットは、対応する入力の組み合わせから収集された連続するデータポイントの系列を含む前記システム。
（付記２）
該高頻度データ及び低頻度データは、同時に更新される付記１に記載のシステム。
（付記３）
各系列は、データポイントの所定最大数までを備えた付記２に記載のシステム。
（付記４）
各データセットは、ＦＩＦＯベースで維持される付記１に記載のシステム。
（付記５）
いずれかのデータセットのグラフィック表示を更に備えた付記１に記載のシステム。
（付記６）
該高頻度データ及び該低頻度データの入力は異なる付記１に記載のシステム。
（付記７）
該高頻度データ及び該低頻度データは、共通の入力を含む付記１に記載のシステム。
（付記８）
独立に検索できる該高頻度データ及び低頻度データを記憶するために選択されたデータ記録器を更に備えた付記１に記載のシステム。
（付記９）
該製造装置は電子写真マーキングマシンであり、該高頻度はフレームの系列の各々により定められ、該低頻度はオートセットアップの系列の各々により定められる付記１に記載のシステム。
（付記１０）
該オートセットアップは、該マーキングマシンの連続運転の期間中に所定間隔で生じる付記９に記載のシステム。
（付記１１）
いずれかのデータセットを独立したコンピュータに作用的に結合させるように選択されたインターフェースを更に備えた付記１に記載のシステム。
（付記１２）
いずれかのデータセットのグラフィック表示を作成するようになされたディスプレイ・スクリーンを更に備えた付記１に記載のシステム。
（付記１３）
電子写真マーキングマシンであって、
（ａ）前の複数の電子写真マーキングに対応する複数のパラメータを含む短期データセットと、
（ｂ）該マーキングマシンの選択されたイベントに対応する複数のパラメータを含む長期データセットと
を備えた電子写真マーキングマシン。
（付記１４）
該短期データセットを記憶するための第１記録器と、該長期データセットを記憶するための第２記録器とを更に備えた付記１３に記載の電子写真マーキングマシン。
（付記１５）
該短期データセットは、所定数の電子写真マーキングの各々に対応するパラメータを含む付記１３に記載の電子写真マーキングマシン。
（付記１６）
該長期データセットは、該電子写真マーキングマシンのセットアップ状態に対応するパラメータを含む付記１３に記載の電子写真マーキングマシン。
（付記１７）
複数のフレームを作成するための電子写真マーキングマシンであって、
（ａ）該複数のフレームに対応する複数のパラメータを含む短期データセットと、
（ｂ）所定時における該マーキングマシンの選択された状態に対応する複数のパラメータを含む長期データセットと
を備えた電子写真マーキングマシン。
（付記１８）
該所定時は、該マシンのパワーアップ又は連続運転の期間中の選択された時間間隔である付記１７に記載の電子写真マーキングマシン。
（付記１９）
該所定時は、フレームの数に依存しない付記１７に記載の電子写真マーキングマシン。
（付記２０）
該複数のフレームは連続している付記１７に記載のシステム。
【図面の簡単な説明】
【図１】 電子写真マーキングマシンのための診断システムの概略図。
【図２】 電子写真マーキングマシンのための診断システムの代わりの構成の概略図。
【図３】 電子写真マーキングマシンのための診断システムの別の構成の概略図。
【図４】 代表的データのグラフ。
【図５】 代わりの代表的データのグラフ。
【図６】 別の代表的データのグラフ。
【符号の説明】
２０ 診断システム
２２ 装置
２４ 高頻度入力
２６ 低頻度入力
３０ 記録器
３２、３４ 電子ファイル
３６ 高頻度データセット
３８ 低頻度データセット
４０、４２ サブセット
４４ コンピュータ
５２ プリンタ

Claims (1)

1. 電子写真マーキングマシンと、
   インターフェイスと、
   データ記憶システムを備えたデータ記録手段と、を備え、
   前記電子写真マーキングマシンと前記データ記録手段とが通信可能に接続されるとともに、前記データ記録手段と前記インターフェイスとが通信可能に接続された、システムであって、
   前記データ記録手段は、前記電子写真マーキングマシンにおける高頻度の第一のデータセットを記録するとともに、前記電子写真マーキングマシンにおける相対的に低頻度の第二のデータセットを記録するように構成され、
   前記データ記録手段は前記データ記憶システムに前記第一のデータセットと前記第二のデータセットを記憶し、
   前記第一のデータセットは複数の第一サブセットデータから構成され、
   前記第一サブセットデータは、第一の予め定められた複数のパラメータから構成され、前記第一の予め定められた複数のパラメータは、前記電子写真マーキングマシンが記録紙に印刷を行ったときの前記電子写真マーキングマシンの動作状態を表わすものであり、
   前記第一サブセットデータは、前記電子写真マーキングマシンが記録紙に印刷を行う毎回の印刷時に、前記データ記録手段によって記録され、それぞれの前記第一サブセットデータには、全ての前記第一の予め定められた複数のパラメータが記録され、
   前記第二のデータセットは複数の第二サブセットデータから構成され、
   前記第二サブセットデータは、第二の予め定められた複数のパラメータから構成され、前記第二の予め定められた複数のパラメータは、前記電子写真マーキングマシンがセットアップを実行したときの動作状態を表わすものであり、
   前記第二サブセットデータは、前記電子写真マーキングマシンがセットアップを実行する毎回の前記セットアップ時に、前記データ記録手段によって記録され、それぞれの前記第二サブセットデータには、全ての前記第二の予め定められた複数のパラメータが記録され、
   前記インターフェイスは、前記電子写真マーキングマシンの操作性を判断する際の補助として、前記データ記憶システムから前記第一のデータセットと前記第二のデータセットを出力する、
   ことを特徴とするシステム。

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