JP5338090B2 - ステッピングモータ検査システム - Google Patents
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Description
図1に、本実施形態に係るシート部材後処理装置の構成を示す。シート部材後処理装置1には、搬送ガイド板201、開閉ガイド板202、排紙ガイド板203が設けられており、これらによって搬送路204が形成されている。
搬送路204の最上流には搬送ガイド板201と開閉ガイド板202とによって搬入口205が開設されており、搬入口205の直後にシートの位置を検知する入口センサ206が設けられ、入口センサ206の近傍下流に搬送ローラ対207が設けられている。さらに、搬送路204の下流には排紙ローラ対208が設けられており、排紙ローラ対208近傍上流に排紙センサ209が設けられている。
ホルダ229には、弾性摩擦部材(スポンジ)からなる戻しコロ230が設けられており、中間ギヤ231を介してギヤ228に連結されている。これにより戻しコロ230には駆動側排紙ローラ208aの回転が伝達される。また、ホルダ229は自重と戻しコロ230の重さとによって、常時スティプルトレイ401方向に荷重が負荷されており、戻しコロ230外周はスティプルトレイ401に常時接触した状態にて回転する。
図7に、シート整合部の構成を示す。スティプルトレイ401には整合手段及び整合板(以下、ジョガーフェンス)402、403が一対設けられており、ジョガーフェンス402、403はスティプルトレイ401に固定された不図示のガイド軸に挿入されている。
図8、図9に各部の動作タイミングを示す。
画像形成装置から排出されたシートは、シートの搬送方向長さが小サイズの場合(B5Y/A4Y)、シート後処理装置1の搬入口205に進入し、入口センサ206がシート先端を検出してから一定量搬送後(例えば20mm搬送後)、ステッピングモータ212が加速し、シートを受け入れ線速(138mm/s)から500mm/sに加速させて搬送する。
また、シートの搬送方向長さが大サイズ(上記以外のサイズ)の場合は、シート後端が不図示の画像形成装置配置センサを通過してから一定量搬送後加速搬送する。
画像形成装置によるシート排紙信号を受けると同時に、一対のジョガーフェンス402、403は搬送されるシート幅方向サイズにより受け入れ位置に移動する。この時の一対のジョガーフェンス402、403の移動は、シフトモードの場合はシート幅+15mm、スティプルモードの時はシート幅+7mmの位置まで移動して停止し、受け入れ位置とする。
図12〜14に、排紙トレイ部の構成を示す。
排紙トレイ301は、支持部材302、303に固定されており、支持部材302、303はタイミングベルト304、305及びプーリ307を介して駆動軸306に連結されている。
排紙トレイ301の端部にはエンドフェンス310が略垂直に設けられており、エンドフェンス310にはレバー313が嵌合された回転軸312が回転可能に取り付けられており、回転軸312の両端付近にはシート押さえ部材311が2個回転可能に挿入されている。シート押さえ部材311には、先端部をエンドフェンス310方向に加圧させる不図示のスプリングが設けられている。
図15、図16に排紙トレイの動作を示す。
排紙ローラ対208によってシート整合部にシートが排出される際の排紙トレイの待機位置は、排紙トレイ301がシート押さえ部材311の先端押圧部311aを押し上げてシート高さ検知センサ314が検出した位置、又はその位置より所定の高さ上昇させた位置であり、この位置にてシート束の整合動作及び綴じ動作を行う。
シート後処理装置の制御基板600では、CPU601に、RAM603及びROM604が内蔵され、バス602を介して接続されている。CPU601は、ROM604から制御プログラムを読み出して実行する。RAM603は制御に必要な一時的なデータを保持する。CPU601は、IOポート605、606を介して搬送ローラ対207及び排紙ローラ対208を制御するための入口センサ206、搬送モータ駆動用の定電流型モータドライバ607と接続されている。入口センサ206からのON/OFF信号により、シートの後端又は先端位置を把握し、搬送モータ駆動用モータドライバ607に接続されたステッピングモータ212を制御することでシートを搬送する。
ステッピングモータ212の駆動電流Iohは、制御電流設定入力端子Vref616に入力された電圧と、モータドライバ607内の電流検出抵抗Rsとによって簡易的に決定され、計算式は下記式(1)の通りである。
Ioh=Vref/Rs ・・・(1)
Ioh={(R2/R1+R2)×5}/Rs ・・・(2)
一般的に生産現場では、機械の組立完了後に機械を実際に動作させて異常が無いか検査する。特にシート部材後処理装置の製品検査では、組み上がった機械を画像処理装置にセットし、実際にシート部材を通紙して後処理を行い、後処理されたシート部材を多種の規格値と比較することで製品検査を行っている。
この際、組立工程で部品の付け忘れや組立ミスなどがあった場合は、後処理されたシート部材の様子が規格値から外れていたり、機械が動作しなかったり、ステッピングモータ脱調を含む異常動作が起きたりするため、組立工程でのミスを検出できる。
このような通常(正常に組み付けられた機械)よりもステッピングモータに掛かる負荷が大きい状態の機械では、ステッピングモータのトルクマージンは当初の設定よりも小さくなってしまっており、出荷先での使用環境が低温であったり、部品の経時変化でモータに掛かる負荷が増えた場合などには、ステッピングモータに掛かる負荷がさらに大きくなってしまい、脱調する可能性が生じる。
工程検査装置を用いてステッピングモータの脱調検査を行う場合について説明する。
通常使用時のステッピングモータ212の駆動電流Ioh設定時に求められた、脱調しない下限電流値Io1〜Io4は、モータに掛かる負荷が最大となる条件(組み付け公差上メカ負荷が最大となる条件)かつモータの出力トルクが低下する低温条件においても脱調が起きない電流値であり、この電流値Io1〜Io4の電流設定にてステッピングモータ212が脱調した場合には、機械に何らかの不具合が存在すると判断できる。
図19に示す機械660は検査対象であり、制御基板664や駆動源であるステッピングモータ661、不図示のセンサ、不図示のローラなどの部品で構成される。制御基板664には、CPU665や不図示のモータドライバ、コネクタ666、667などの部品が搭載される。また、ステッピングモータ661の回転軸663には駆動プーリ668が圧入されており、さらにタイミングベルトなどを介してローラなどを駆動する。また、ステッピングモータ661は、ハーネス662を介して制御基板664と接続され、CPU665からの指令により所望の制御が可能である。
さらにステッピングモータ661の回転軸663の駆動プーリ668と反対側にエンコーダ653を装備し、パルスカウントセンサ654によってステッピングモータ回転軸663の実際の回転数を計数可能である。
P1=Pe ・・・(3)
検査対象機器ではまず工程検査モードであるかの判断を行い(ステップS100)、ステッピングモータ661の駆動電流を工程検査モードにおける設定電流値Im1〜Im4に設定する(ステップS101)。次いで、工程検査装置650から発行されるステッピングモータ661駆動開始(検査動作開始)トリガ待ち状態となり(ステップS102)、トリガを受信次第ステッピングモータ661を駆動させる(ステップS103)。そして、予め設定された駆動パルス数P1だけステッピングモータ661を駆動したらモータを停止させ(ステップS104、S105)、工程検査装置650に駆動パルス数P1とモータ駆動完了(検査動作完了)信号を送信する(ステップS106、S107)。
データ保存完了後、コンピュータ内ではパルスカウント数Peと受信した駆動パルス数P1とを比較し(ステップS205)、検査に合格であるか不合格であるかの判断を行う(ステップS205〜S207)。
検査に合格であれば、検査対象機器は次工程へと送られ、不合格であれば不具合箇所の修理が行われる。
図24に、通常使用モードと工程検査モードとの切り替えを行うためのスイッチを備えたステッピングモータ検査システムの構成を示す。図24に示すように、制御基板664には複数の極を持つスイッチ680が設置され、CPU665にはIOポートを介して接続されており、スイッチ680の選極により設定されたデータは、CPU665内のRAMに保存される。
検査対象機器では、電源ON後に上記スイッチ680の状態を監視し、図25(a)、(b)に示すように工程検査モードが選択された場合は機械を工程検査モードとし、工程検査モードの動作を実行する。
なお、スイッチ680は、図25(b)に示すように、他の機能、例えば用紙無し状態で機械内の全負荷を一定の間隔で動作させるフリーランモードや、用紙積載用のシフトトレイを梱包時の位置へと移動させる梱包動作モードなど、他の目的で機械に必要な機能と兼用としても良い。
図26に、通常使用モードと工程検査モードとの切り替えを外部からの信号によって行う場合の工程検査装置の動作の流れを示す。工程検査装置650は、装置内に設置されたコンピュータによって検査開始が選択されると(ステップS300)、ハーネス662を介して「工程検査モード信号」が検査対象機器へ送信され(ステップS301)、その信号はCPU665に内蔵されたRAMに保持される。検査対象機器では、電源ON後にその信号がRAMに保持されていれば、機械を工程検査モードとし、工程検査モードの動作を実行する。工程検査装置650も、ステップS302〜S308の動作を実行する。これらの動作は上記のステップS201〜S207と同様であるため、重複する説明は省略する。
図27、図28に、工程検査モードでの電流値を外部から設定する場合の工程検査装置及び検査対象機器の動作の流れを示す。工程検査モードにおけるステッピングモータの設定電流値を、工程検査装置650によって指定し、検査対象機器側では指定された電流値にてステッピングモータ661を駆動させる。この際、例えば検査したいステッピングモータの通常使用時の駆動パターンと設定電流とが4通りあるならば、工程検査装置650に設置されたコンピュータから駆動パターンに応じた電流値を設定できる(ステップS401〜S404)。検査対象機器では受信した設定電流値をCPU665に内蔵されたRAMに保持し、駆動パターンに応じた設定電流値を呼び出してモータを駆動させる。
図29に、工程検査モードでの電流値が制御基板上の電流設定用抵抗によって予め決められているシート部材後処理装置の制御系の構成を示す。制御基板600内のCPU601には、アナログ出力ポートDAo614を介してオペアンプ615が接続され、さらにオペアンプ615の出力は搬送用モータドライバ607の制御電流設定入力端子Vref616に抵抗702(抵抗値Ra)を介して接続されている。さらに、CPU601のI/Oポート700には抵抗を介してトランジスタ(ここではベース端子に)703が接続され、トランジスタ703のエミッタ端子は設置され、コレクタ端子は抵抗701(抵抗値Rb)を介して搬送モータ駆動用モータドライバ607の制御電源設定入力端子Vref616に接続されている。
IoL={(Rb/Ra+Rb)×Va}/Rs ・・・(4)
Va:アナログ出力ポートDAo614から出力される電圧値
Rs:モータドライバ607内の電流検出抵抗値
また、工程検査モードでの電流値を外部から設定可能とすることにより、脱調検査の基準を厳しくしたい時などでも、工程検査モードの電流値を検査者が任意に設定でき、より正確にステッピングモータの脱調検査を行える。一方、工程検査モードでの電流値を制御基板上の電流設定用抵抗によって予め決めておくようにすれば、より短時間でステッピングモータの脱調検査を行える。
これにより、本実施形態に係るシート部材後処理装置は、ステッピングモータの脱調検査をコストアップ無く容易に行うことができ、客先での組立不良によるステッピングモータの脱調を低減できる。
検査冶具を用いてステッピングモータの脱調検査を行う場合の実施形態について説明する。
本実施形態においては、ステッピングモータによる駆動部に負荷をかけた状態で一定の動作をさせ、脱調の有無を確認することで簡易的に組み付けミスなどが無いかを確認する。
図30に、本実施形態においてステッピングモータの脱調検査に用いる検査冶具の測定部800を示す。図31は、被検査機となるシート部材後処理装置1に検査冶具の測定部800を取り付けた状態を示す。搬送ローラ軸207aは、図2のシート部材搬送ローラ対207の駆動側ローラ軸に相当する。図32は、シート部材後処理装置1と測定部800との取り付け部分の拡大図である。また、図33は測定部800の内部の概略構成を示す図である。また、図34は、測定部800と検査冶具の制御部850及びシート部材後処理装置1との接続状態を簡略的に示す図である。
検査開始ボタン818を押下すると、パルスカウントセンサ814の状態変化を計測する検査モードに移行し、検査モード用動作が終了後に再度押下すると計測を停止する。内部の演算部にて予め記憶している値と計測値とが一致すればOK判定ランプ820が点灯し、一致しなければNG判定ランプ819が点灯する。なお、一度点灯した判定ランプは、再度検査開始ボタン818が押下されると消灯される。
まず、検査冶具の検査開始ボタン818が押下されたか否かを判断する(ステップS300)。検査開始ボタン818が押下されたならば(ステップS300/Yes)、先の判定結果を示した判定ボタンを消灯する(ステップS301)。その後、制御部850はパルスカウントを開始する(ステップS302)。次いで、シート部材後処理装置1の搬送モータ212において工程検査モード用動作を開始する(ステップS303)。工程検査モード用動作が完了したら(ステップS304/Yes)、再度検査開始ボタン818が押下されるのを待機する(ステップS305)。検査ボタンが再度押下されたならば(ステップS305/Yes)、制御部850のパルスカウントを停止する(ステップS306)。そして、計測したパルス数を基に検査用軸804の回転数を演算部にて算出し、さらに回転比を掛け合わせる(ステップS307)。制御部850は、算出された計測値と予め記憶している値とを比較する(ステップS308)。両者が等しければ(ステップS308/Yes)、OK判定ランプ820を点灯させる(ステップS309)。一方、等しくなければ(ステップS308/No)、NG判定ランプ819を点灯させる(ステップS310)。検査に合格であれば検査対象機器は次工程へと進み、不合格であれば不具合箇所の修理に回される。
なお、実際の検査においては、パルスカウントセンサ814の精度や、ローラ径やプーリなどのメカ的なばらつきを考慮し、判定に用いる値には多少の幅を持たせている(換言すると、計測値が所定の数値範囲内にあれば合格判定としている)。このような構成とすることにより、ステッピングモータの脱調検査を簡易に行うことが可能となる。
これにより、被検査機にて一連の工程検査モード用動作を行った際の、プログラムにおけるばらつき(タイマカウント誤差、ステッピングモータステップ数制御誤差など)による総回転数のばらつきを考慮することなく、ステッピングモータの脱調検査を行える。
まず、検査冶具の検査開始818ボタンが押下されたか否かを判断する(ステップS400)。検査開始ボタン818が押下されたならば(ステップS400/Yes)、先の判定結果を示した判定ボタンを消灯する(ステップS401)。その後、制御部850はパルスカウントを開始する(ステップS402)。次いで、シート部材後処理装置1の搬送モータ212において工程検査モード用動作を開始する(ステップS403)。工程検査モード用動作が完了したら(ステップS404/Yes)、工程検査モード用動作におけるシート部材後処理装置1の搬送モータ212の総駆動パルス数を検査冶具の制御部850へ送信する(ステップS405)。検査冶具の制御部850において駆動パルス数の受信を完了したら(ステップS406/Yes)、再度検査開始ボタン818が押下されるのを待機する(ステップS407)。検査開始ボタン818が再度押下されたならば(ステップS407/Yes)、制御部850のパルスカウントを停止する(ステップS408)。
次いで、演算部にて計測されたパルス数を基に検査用軸804の回転数と、受信したシート部材後処理装置1の搬送モータ212の総駆動パルス数から搬送ローラ軸207aの回転数とを算出する(ステップS409)。その後、算出した値と検査用軸804の回転数と搬送ローラ軸207aの回転数とを比較する(ステップS410)。両者が等しければ(ステップS410/Yes)、OK判定ランプ820を点灯させる(ステップS411)。一方、等しくなければ(ステップS410/No)、NG判定ランプ819を点灯させる(ステップS412)。検査に合格であれば検査対象機器は次工程へと進み、不合格であれば不具合箇所の修理に回される。
このように、検査冶具の制御部850とシート部材後処理装置1とで相互にデータをやりとりすることで、ステッピングモータの脱調検査をより正確に行うことが可能となり、また、工程検査モード用動作を変更した場合でも、検査冶具側のプログラムを変更する必要が無くなる。
実際のステッピングモータ設定電流値は、必要トルクTolを1倍以上した駆動トルク値Tohを出力できる駆動電流Iohが設定されている。
検査用軸804にかける負荷は、ばね811と保持板812とによって任意に設定可能であるが、ステッピングモータの駆動に必要なトルクがTol以上Toh以下となるように保持板812の設定を行うことにより、ステッピングモータの脱調検査をより正確に行える。
紙無しフリーラン動作で工程検査モード用動作を行うことにより、検査時にシート部材を使用する必要が無くなり、余計なコストをかけずにステッピングモータの脱調検査を行える。
第1の実施形態(図25(b))と同様に、スイッチ627は、他の機能、例えば用紙無し状態で機械内の全負荷を一定の間隔で動作させるフリーランモードや、用紙積載用のシフトトレイを梱包時の位置へと移動させる梱包動作モードなど、他の目的で機械に必要な機能と兼用としても良い。
通常使用モードと工程検査モードとの切り換えを既存の制御基板上の切り換え手段によって行うことにより、新たな切り換え手段の追加に伴うコストアップや制御の煩雑化を発生させることなくステッピングモータの脱調検査が可能である。
通常使用モードと工程検査モードとの切り換えを、被検査機と検査冶具との間でやりとりする信号によって行うことにより、切り換え手段の追加によるコストアップを発生させることなくステッピングモータの脱調検査が可能である。
これにより、ステッピングモータモータの脱調検査をコストアップを招くことなく容易に行える。
201 搬送ガイド板
202 開閉ガイド板
203 排紙ガイド板
204 搬送路
205 搬入口
206 入口センサ
207 搬送ローラ対
208 排紙ローラ対
209 排紙センサ
210、216、218、220、307 プーリ
211、215、219、225、304、305、670、801 タイミングベルト
212、224、406、407、661 ステッピングモータ
213 揺動アーム
214 叩きコロ
217 軸
221 レバー
222 ストッパ部
223、315 DC/SOL
226 カム
226a カム突起部
227 リンク部
228、308 ギヤ
229 ホルダ
230 戻しコロ
301 排紙トレイ
302、303 支持部材
306 駆動軸
309 DCモータ
310 エンドフェンス
311 シート押さえ部材
311a 先端押圧部
312、663 回転軸
313 レバー
314 シート高さセンサ
401 スティプルトレイ
402、403 ジョガーフェンス
408、409 ホームセンサ
410、411 基準フェンス
430 放出爪
450 綴じ装置
600、664 制御基板
601、665 CPU
602 バス
603 RAM
604 ROM
605、606、700 I/Oポート
607 モータドライバ
608、610 シリアルバス
609 上位装置
611 PC
614 アナログ出力ポート(DAo)
615 オペアンプ
616 制御電源設定入力端子(Vref)
617、618、701、702 抵抗
650 工程検査装置
653、813 エンコーダ
654、814 パルスカウントセンサ
660 検査対象
662 ハーネス
666、667 コネクタ
668 駆動プーリ
671 ローラ
672、815 光軸
680 スイッチ
703 トランジスタ
800 検査冶具の測定部
802 第1のプーリ
804 検査用軸
805 ローラ
806 加圧板
807 連結棒
808 負荷設定部
809 パルスカウント部
810 第2のプーリ
811 ばね
812 保持板
818 検査開始ボタン
819 NG判定ランプ
820 OK判定ランプ
850 検査冶具の制御部
851 冶具ケーブル
Claims (8)
- 設定電流値を複数切り替え可能な電流制御手段と、前記設定電流値を格納する不揮発記憶手段を備えた演算装置が実装された制御基板と、前記設定電流値を通常よりも小さい電流値に切り替えて自装置を検査モードとするための切替手段とを有し、ステッピングモータを定電流駆動するステッピングモータ駆動制御装置と、
前記ステッピングモータ駆動制御装置により駆動制御されるステッピングモータと、
前記ステッピングモータによって駆動されシート部材の搬送を行うシート部材搬送ローラ軸と、
前記ステッピングモータにおける脱調の有無を判断する検査装置と、を備え、
前記検査装置は、
前記シート部材搬送ローラ軸の回転が伝達される検査用軸と、
前記検査用軸の回転数を計測する回転数検出手段と、
前記検査用軸に負荷を印加する負荷印加手段と、
前記回転数検出手段で計測した前記ステッピングモータの実回転数と、前記検査モード用動作を行った場合の前記シート部材搬送ローラ軸の理論上の回転数とを比較することによって前記ステッピングモータに脱調があったか否かを判断する判断手段と、を備え、
前記検査モードの状態かつ、前記負荷印加手段によって前記検査用軸に一定の負荷をかけて検査モード用動作が行われた状態で前記ステッピングモータにおける脱調の有無を判断することを特徴とするステッピングモータ検査システム。 - 前記シート部材搬送ローラと、前記検査用軸とは回転比が1対1であることを特徴とする請求項1記載のステッピングモータ検査システム。
- 前記検査装置は、前記ステッピングモータ駆動制御装置との間でデータを送受信する通信手段を有し、前記シート部材搬送ローラ軸の理論上の回転数が、前記通信手段を介して前記ステッピングモータ駆動制御装置から入力されることを特徴とする請求項1又は2記載のステッピングモータ検査システム。
- 前記負荷印加手段が前記検査用軸に印加する負荷は、前記ステッピングモータに掛かる総合負荷が、前記ステッピングモータが動作するのに最低限必要な電流値から算出される出力トルクよりも大きく、前記ステッピングモータに前記検査モード用動作を実行させる電流値から算出される出力トルクよりも小さい値となるように設定されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載のステッピングモータ検査システム。
- 前記検査モード用動作は、紙無しフリーラン動作であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載のステッピングモータ検査システム。
- 前記検査モードへの切り替えは、前記ステッピングモータ駆動制御装置の制御基板に設置された切り替え手段によって行われることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載のステッピングモータ検査システム。
- 前記検査モードへの切り替えは、装置内部の信号によって行われることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載のステッピングモータ検査システム。
- 前記ステッピングモータ駆動制御装置とのデータの送受信及び該ステッピングモータ駆動制御装置が出力する前記検査モードへの切り替え信号の受信を、画像形成装置との接続用のケーブルを介して行うことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項記載のステッピングモータ検査システム。
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