JP5589678B2 - 予測装置、予測システム、画像形成装置、媒体搬送装置及びプログラム - Google Patents
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Description
例えば、シートを搬送するローラの消耗による搬送性能の低下を検出する検知部と、前記ローラの稼働時間を計測する計測部と、前記ローラが消耗により搬送不能となる直前の限界消耗度を記憶する記憶部とを有し、前記検知部により検出した前記ローラの消耗度と、前記計測部により計測した前記ローラの稼働期間と、前記記憶部が記憶している限界消耗度とを利用して、前記ローラが消耗により搬送不能となる寿命時期を算出する発明が提案されている(特許文献1参照)。
以下では、印刷装置(プリンタ)、複写装置(コピー機)、ファクシミリ装置、印刷・複写・ファクシミリ等の機能を複合的に備えた複合機などの画像形成装置を例にして、画像形成の対象となる用紙等の媒体の搬送系を構成する搬送ロールに係る障害に関する予測について説明する。
図15には、搬送ロールの稼働時間の増加に伴う用紙搬送時間の変化を例示してある。横軸は、搬送ロールの稼働時間を表すロール稼働時間であり、縦軸は、当該搬送ロールによる搬送中の用紙が予め設定された区間を通過するのに要した時間を表す用紙搬送時間である。
搬送ロールによる用紙搬送時間が変化する主な要因としては、用紙の搬送による搬送ロールの磨耗に起因する搬送速度の低下や表面性の変化(摩擦係数の低下)によるスリップなどが挙げられる。また、他の要因として、搬送ロールが周囲の環境(空気など)に晒されることによる摩擦係数の経時的な低下がある。本明細書では、前者の要因による劣化を磨耗系劣化といい、後者の要因による劣化を経時系劣化という。
従来方式において経時系劣化が殆ど考慮されなかった理由としては、期間によるバラツキが少ない安定的な利用頻度を想定(磨耗系劣化と経時系劣化が同程度の割合で進行すると仮定)して、その想定のもとで測定された用紙搬送時間から予測式(予測カーブを表す式)を作成しても、その予測式には想定された利用頻度における経時系劣化が反映されているので、経時系劣化に起因する誤差は少ないと考えられていたことが挙げられる。
図1には、予測式作成処理に係る機能ブロックの一例を示してある。本例の予測システムでは、データ取得部11、ロール稼働/非稼働時間算出部12、予測式作成部13、予測式データ記憶部14等の機能部を用いて予測式作成処理を行う。
用紙搬送時間としては、例えば、図2に例示するように複数の検知部を用いて測定される時間が用いられる。図2の例では、搬送系を構成する2つの搬送ロール41、42により搬送される用紙Pの搬送経路の途中に距離Lを設けて2つの検知部43、44が配置されており、用紙Pの先端(又は後端)の通過を検知部43が検知した時間と検知部44が検知した時間との時間差を求め、これを搬送ロール41、42による用紙搬送時間としている。
稼働状態データとしては、例えば、搬送ロールの駆動部(モーター)に対して画像形成装置の制御部から発せられる制御信号(例えば、駆動開始又は駆動停止を指示する信号)が用いられる。
本例のロール稼働/非稼働時間算出部12によるロール稼働時間及びロール非稼働時間の算出について、図3を参照して説明する。図3には、時間経過に伴うロール稼働状態の変化を例示してある。横軸は、基準となる日時からの経過時間であり、縦軸は、搬送ロールの稼働状態(稼働又は非稼働)である。本例では、基準となる日時をR0とし、或る程度の時間が経過する毎の各時点をR1、R2、…、Rk-1、Rkとして、i=1〜kとした場合のRi-1からRiまでの各期間についてロール稼働時間Oiをそれぞれ算出し、その後、各期間の時間長(=Ri−Ri -1)からロール稼働時間Oiを差し引いてロール非稼働時間NOiを算出している。
なお、各区間におけるロール非稼働時間NOiを、各期間の時間長(=Ri−Ri-1)からロール稼働時間Oiを差し引いて算出するのではなく、例えば、その期間において搬送ロールの駆動部に対して駆動停止を指示する信号が発せられた時点から駆動開始を指示する信号が発せられた時点までの時間(搬送ロールが停止していた時間)を積算することにより算出してもよい。この場合には、上記とは逆に、その期間の時間長(=Ri−Ri-1)からロール非稼働時間NOiを差し引いてロール稼働時間Oiを算出してもよい。
なお、各期間の長さ(時間長)は均一でも不均一でもよく、また、予測式Aの導出に用いる期間の長さと予測式Bの導出に用いる期間の長さは異なってもよく、それぞれの予測式A,Bを導出するために十分な程度の数のサンプルが得られればよい。
本例では、データ取得部11が、予測式A,Bを作成する基礎となるデータとして、経過時間、用紙搬送時間、稼働状態データなどを収集し(ステップS11)、ロール稼働/非稼働時間算出部12が、稼働状態データに基づいてロール稼働時間を算出すると共に、経過時間からロール稼働時間を差し引いてロール非稼働時間を算出する(ステップS12)。その後、予測式作成部13が、用紙搬送時間を目的変数、ロール稼働時間を独立変数として予測式A(磨耗系用紙搬送時間予測式)を作成し(ステップS13)、また、用紙搬送時間を目的変数、ロール非稼働時間を独立変数として予測式B(経時系用紙搬送時間予測式)を作成する(ステップS14)。
上記のようにして作成された予測式A,Bは予測式データ記憶部14に記憶され、その後の予測処理に用いられる。
図6には、予測処理に係る機能ブロックの一例を示してある。本例の予測システムでは、データ取得部21、ロール稼働/非稼働時間算出部22、予測式データ記憶部23、平均稼働率設定部24、用紙搬送時間算出部25、閾値比較部26、限界到達時期算出部27、通知部28等の機能部を用いて予測処理を行う。
ロール稼働/非稼働時間算出部22は、データ取得部21により取得されたデータに基づいて、ロール稼働/非稼働時間算出部12と同様にして、搬送ロールの稼働時間(ロール稼働時間)と搬送ロールの非稼働時間(ロール非稼働時間)を算出する。なお、本例では、各期間のそれぞれにおけるロール稼働時間とロール非稼働時間ではなく、基準となる日時から現時点(予測処理を行う時点)までのロール稼働時間の累積値とロール非稼働時間の累積値を算出する。
平均稼働率設定部24は、予め設定された搬送ロールの平均稼働率(単位時間(例えば1日)に占めるロール稼働時間の割合)に関するデータを記憶しており、この平均稼働率を今後の平均稼働率と見做して限界到達時期算出部27に与える。本例では、平均稼働率に関するデータの一例として画像形成装置の運用予定(例えば、1日あたり5時間の使用予定)のデータが記憶されており、この運用予定に基づいて搬送ロールの平均稼働率を算出するようにしているが、搬送ロールの平均稼働率そのものを記憶させておいてもよい。
例えば、1日あたり5時間稼動させると想定した場合、平均稼働率は以下のように算出され、平均稼働率設定部24に記憶される。
平均稼働率=5時間/24時間=0.208
本例では、現時点までのロール稼働時間(累積値)について予測式Aから算出される用紙搬送時間と、現時点までのロール非稼働時間(累積値)について予測式Bから算出される用紙搬送時間とを加算して、現時点における用紙搬送時間を算出する。
図7〜9に示されるように、本例では、基準となる日時から現時点までのロール稼働時間(=To)に基づいて磨耗系劣化に応じた用紙搬送時間y1を算出し、基準となる日時から現時点までのロール非稼働時間(=Tno)に基づいて経時系劣化に応じた用紙搬送時間y2を算出し、これらを加算することで、現時点(=To+Tno)における用紙搬送時間(=y1+y2)を算出している。
なお、与えられている情報は、現時点までのロール稼働時間To、現時点までのロール非稼働時間Tno、磨耗系用紙搬送時間予測式である予測式A、経時系用紙搬送時間予測式である予測式B、現時点から限界到達時期までのロール稼働率(今後の平均稼働率)εである。また、予測式Aをy=f(x)(但し、xはロール稼働時間)、予測式Bをy’=f’(x)(但し、xはロール非稼働時間)とし、ライフエンドとなる用紙搬送時間(ライフエンド判定用の閾値)を故障限界用紙搬送時間Tthとする。
また、現時点から限界到達時期までの時間長Tpe=Tend−(To+Tno)であるので、現時点から限界到達時期までのロール稼働時間Tpe*ε=(Tend−(To+Tno))*ε、現時点から限界到達時期までのロール非稼働時間Tpe*(1−ε)=(Tend−(To+Tno))*(1−ε)の各算出式が導き出される。
そこで、これらの算出式(ロール稼働時間及び非稼働時間の各算出式)を上記の等式に代入してTendについて解くことで、限界到達時期が求められる。
データ取得部21が、予測式A,Bに基づく予測の基礎となるデータとして、経過時間、稼働状態データなどを収集し、ロール稼働/非稼働時間算出部22が、稼働状態データなどに基づいて現時点までのロール稼働時間を算出すると共に、現時点までの経過時間から当該ロール稼働時間を差し引いて現時点までのロール非稼働時間を算出する(ステップS21)。また、平均稼働率設定部24が、予め設定された搬送ロールの平均稼働率に関するデータに基づいて、現時点からライフエンドまでに想定されるロール稼働率εを限界到達時期算出部27に設定する(ステップS22)。その後、限界到達時期算出部27が、現時点から限界到達時期までのロール稼働時間Tpe*εと、現時点から限界到達時期までのロール非稼働時間Tpe*(1−ε)を求める算出式を導き出し(ステップS23)、基準となる日時からライフエンドまでのロール稼働時間To+Tpe*εとロール非稼働時間Tno+Tpe*(1−ε)の算出式をそれぞれ予測式A(y=f(x))と予測式B(y’=f’(x))に代入して、その和が故障限界用紙搬送時間Tthに等しいとして限界到達時期Tendを求める(ステップS24)。
図11の例は、図6における平均稼働率設定部24を平均稼働率算出部29に置き換えたものであり、他の機能部は図6の対応する機能部と同じ動作を行うものであるため、当該他の機能部についての説明を省略する。
例えば、搬送ロールの設置(製造)から現時点までの日数が90日で、搬送ロールが稼動した時間の合計が450時間だった場合、平均稼働率は以下のように算出される。
平均稼働率=ロール稼働時間/(ロール稼働時間+ロール非稼働時間)=ロール稼働時間/(搬送ロールの設置(製造)から現在までの時間の合計)=450時間/(90日×24時間)=0.208
データ取得部21が、予測式A,Bに基づく予測の基礎となるデータとして、経過時間、稼働状態データなどを収集し、ロール稼働/非稼働時間算出部22が、稼働状態データなどに基づいて現時点までのロール稼働時間を算出すると共に、現時点までの経過時間から当該ロール稼働時間を差し引いて現時点までのロール非稼働時間を算出する(ステップS31)。また、平均稼働率算出部29が、現時点までのロール稼働時間及びロール非稼働時間に基づいて搬送ロールの過去の平均稼働率を算出し、現時点からライフエンドまでに想定されるロール稼働率εとして限界到達時期算出部27に設定する(ステップS32)。その後、限界到達時期算出部27が、現時点から限界到達時期までのロール稼働時間Tpe*εと、現時点から限界到達時期までのロール非稼働時間Tpe*(1−ε)を求める算出式を導き出し(ステップS33)、基準となる日時からライフエンドまでのロール稼働時間To+Tpe*εとロール非稼働時間Tno+Tpe*(1−ε)の算出式をそれぞれ予測式A(y=f(x))と予測式B(y’=f’(x))に代入して、その和が故障限界用紙搬送時間Tthに等しいとして限界到達時期Tendを求める(ステップS34)。
なお、上記の例で用いた予測式A,Bは一例に過ぎず、他の形式で表される予測式を用いて予測を行うようにしてもよい。
ここで、搬送ロールの稼働量を表す指標としてロール稼働時間以外を用いる場合には、搬送ロールの非稼働量についても同様な指標を用いてもよく、この場合には、例えば、予め定められた換算式を用いてロール非稼働時間を換算することにより該当する指標を求めればよい。
また、上記の例では、搬送ロールの搬送能力値(劣化度)を表す指標として用紙搬送時間を用いているが、これに代えて、単位時間あたりの用紙搬送距離(用紙搬送速度)などの他の指標を用いてもよい。
また、上記の例では、搬送ロールの稼働量及び非稼動量の比率を表す指標として搬送ロールの平均稼働率(単位時間に占めるロール稼働時間の割合)を用いているが、これに代えて、単位時間あたりのロール稼働時間(又はロール非稼働時間)などの他の指標を用いてもよい。
当該予測装置を、画像形成装置の稼働状況を管理する保守センター等に配置してもよい。また、遠隔にある予測装置による予測を元に、画像形成装置の保守の時期を決定するようにしてもよい。例えば、図13に構成例を示すように、予測装置Sと複数の画像形成装置MとをネットワークNで接続し、予測装置Sが複数の画像形成装置Mのそれぞれについての予測処理を行うべく、各々の画像形成装置Mで収集したデータ(ロール稼働時間及びロール非稼働時間に関するデータなど)を予測装置SへネットワークNを介して送信するよう構成すればよい。
また、媒体の搬送系を構成する他の部材についての予測を行うようにしてもよく、例えば、搬送ベルトを用いて構成された搬送系において当該搬送ベルトに経時系劣化及び磨耗系劣化が生じる場合には、当該搬送ベルトについての予測を行うようにしてもよい。
本例では、各種演算処理を行うCPU(Central Processing Unit)61、CPU61の作業領域となるRAM(Random Access Memory)62や基本的な制御プログラムを記録したROM(Read Only Memory)63等の主記憶装置、本発明の一実施形態に係るプログラムや各種データを記憶する補助記憶装置(例えば、HDD(Hard Disk Drive)等の磁気ディスクや、フラッシュメモリ等の書き換え可能な不揮発性メモリなど)64、各種情報を表示出力するための表示装置及び操作者により入力操作に用いられる操作ボタンやタッチパネル等の入力機器とのインタフェースである入出力I/F65、他の装置との間で有線又は無線により通信を行うインタフェースである通信I/F66、等のハードウェア資源を有するコンピュータにより構成されている。
そして、本発明の一実施形態に係るプログラムを補助記憶装置64等から読み出してRAM62に展開し、これをCPU61により実行させることで、本発明の一実施形態に係る予測装置の各機能をコンピュータ上に実現している。
また、本発明の一実施形態に係るプログラムは、例えば、当該プログラムを記憶したCD−ROM等の外部記憶媒体から読み込む形式や、通信回線等を介して受信する形式などにより、本例に係るコンピュータに設定される。
また、本例のようなソフトウェア構成により各機能部を実現する態様に限られず、それぞれの機能部を専用のハードウェアモジュールで実現するようにしてもよい。
21:データ取得部、 22:ロール稼働/非稼働時間算出部、 23:予測式データ記憶部、 24:平均稼働率設定部、 25:用紙搬送時間算出部、 26:閾値比較部、 27:限界到達時期算出部、 28:通知部、 29:平均稼働率算出部
Claims (8)
- 基準時点からの経過期間のうち、媒体を搬送する搬送手段が稼働の状態にあった期間に対応する指標である稼働量、及び、前記搬送手段が非稼働の状態にあった残りの期間に対応する指標である非稼働量を取得する取得手段と、
前記搬送手段の劣化により変化する搬送能力値が閾値に到達する時期について、前記搬送手段の摩耗系劣化による搬送能力値の変化を前記搬送手段の稼働量から予測する第1の予測式、及び、前記搬送手段の経時系劣化による搬送能力値の変化を前記搬送手段の非稼働量から予測する第2の予測式に基づき、前記取得手段により取得された前記搬送手段の稼働量及び非稼働量を用いて予測する予測手段と、
を備えたことを特徴とする予測装置。 - 前記予測手段は、予め設定された前記搬送手段の稼働量及び非稼動量の比率を、前記搬送手段の今後の稼働量及び非稼動量の比率と見做して、前記搬送手段の搬送能力値が閾値に到達する時期について予測する、
ことを特徴とする請求項1に記載の予測装置。 - 前記予測手段は、前記取得手段により取得された前記搬送手段の現時点までの稼働量及び非稼働量の比率を、前記搬送手段の今後の稼働量及び非稼働量の比率と見做して、前記搬送手段の搬送能力値が閾値に到達する時期について予測する、
ことを特徴とする請求項1に記載の予測装置。 - 前記予測手段により予測された時期までの時間長が予め設定された時間長以下となった場合に、前記予測手段による予測結果について出力する出力手段を備えた、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の予測装置。 - 監視対象装置と、前記監視対象装置とネットワークで接続された予測装置と、を有し、
前記監視対象装置は、媒体を搬送する搬送手段を備え、
前記予測装置は、基準時点からの経過期間のうち、前記搬送手段が稼働の状態にあった期間に対応する指標である稼働量、及び、前記搬送手段が非稼働の状態にあった残りの期間に対応する指標である非稼働量を、前記監視対象装置から前記ネットワークを介して取得する取得手段と、前記搬送手段の劣化により変化する搬送能力値が予め設定された閾値に到達する時期について、前記搬送手段の摩耗系劣化による搬送能力値の変化を前記搬送手段の稼働量から予測する第1の予測式、及び、前記搬送手段の経時系劣化による搬送能力値の変化を前記搬送手段の非稼働量から予測する第2の予測式に基づき、前記取得手段により取得された前記搬送手段の稼働量及び非稼働量を用いて予測する予測手段と、を備えた、
ことを特徴とする予測システム。 - 媒体に画像を形成する画像形成手段と、
当該画像形成の対象となる媒体を搬送する搬送手段と、
基準時点からの経過期間のうち、前記搬送手段が稼働の状態にあった期間に対応する指標である稼働量、及び、前記搬送手段が非稼働の状態にあった残りの期間に対応する指標である非稼働量を取得する取得手段と、
前記搬送手段の劣化により変化する搬送能力値が閾値に到達する時期について、前記搬送手段の摩耗系劣化による搬送能力値の変化を前記搬送手段の稼働量から予測する第1の予測式、及び、前記搬送手段の経時系劣化による搬送能力値の変化を前記搬送手段の非稼働量から予測する第2の予測式に基づき、前記取得手段により取得された前記搬送手段の稼働量及び非稼働量を用いて予測する予測手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 画像形成の対象となる媒体を搬送する搬送手段と、
基準時点からの経過期間のうち、前記搬送手段手段が稼働の状態にあった期間に対応する指標である稼働量、及び、前記搬送手段が非稼働の状態にあった残りの期間に対応する指標である非稼働量を取得する取得手段と、
前記搬送手段の劣化により変化する搬送能力値が閾値に到達する時期について、前記搬送手段の摩耗系劣化による搬送能力値の変化を前記搬送手段の稼働量から予測する第1の予測式、及び、前記搬送手段の経時系劣化による搬送能力値の変化を前記搬送手段の非稼働量から予測する第2の予測式に基づき、前記取得手段により取得された前記搬送手段の稼働量及び非稼働量を用いて予測する予測手段と、
を備えたことを特徴とする媒体搬送装置。 - コンピュータに、
基準時点からの経過期間のうち、媒体を搬送する搬送手段が稼働の状態にあった期間に対応する指標である稼働量、及び、前記搬送手段が非稼働の状態にあった残りの期間に対応する指標である非稼働量を取得する取得機能と、
前記搬送手段の劣化により変化する搬送能力値が閾値に到達する時期について、前記搬送手段の摩耗系劣化による搬送能力値の変化を前記搬送手段の稼働量から予測する第1の予測式、及び、前記搬送手段の経時系劣化による搬送能力値の変化を前記搬送手段の非稼働量から予測する第2の予測式に基づき、前記取得機能により取得された前記搬送手段の稼働量及び非稼働量を用いて予測する予測機能と、
を実現させるためのプログラム。
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