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2010年11月26日の記事は以下のとおりです。

HC-20の修理その1

 ついでに,EPSONのHC-20が壊れてしまった件についても書いておきましょう。

 HC-20を久々に引っ張り出したら,液晶が写真のようにガビガビになっていました。

ファイル 422-1.jpg

 LCDモジュール基板を外して撮影したものですが,表面の偏光板に斜め方向のひび割れが発生し,中央部が帯状に黒ずんでいます。これは明らかに偏光板の劣化です。交換すれば綺麗になるでしょう。

 HC-20のLCDモジュールを分解すると,LCD本体のガラス板の上に,偏光フィルムが貼り付けてあります。これを剥がして交換するわけですが,接着剤の劣化も激しく,なかなか綺麗に剥がれません。なんとかアルコールで拭き取り綺麗になりました。続いて裏側の偏光板も確認したところ,こちらの劣化はそれ程進んでおらず,このまま使う事が出来そうです。

 見た目には偏光板を交換するだけで綺麗になりましたが,テストをするのに電源を入れてみると,ピーという起動音はするのですが,そこから先,動作しません。

 壊れています。

 あわてて基板を見てみると,電解コンデンサの周りが変色し,粉を吹いています。どうも電解コンデンサが液漏れを起こしているようです。それも搭載されている電解コンデンサ全てが,粉を吹いています。全滅です。

 ひどいものは基板を腐食して,青いサビを浮かせています。事態はかなり深刻なようです。

 HC-20にはカスタムICなどはなく,強いて言えばマスクROMとサブCPUがHC-20専用部品であり,これ以外は全て汎用品です。回路図も手元にありますので,修理をしようと思えば可能です。

 しかし,私は80系の人。HC-20に搭載されているCPUはHD6301という,由緒正しき68系のCPUです。これでシステムを組んだ経験がない私にとっては,基礎から勉強し直しながらになります。

 とはいえ,マイコンシステムですので,電源,クロック,リセットの3つの神の手だけは,電解コンデンサを交換してから,先に確認をしておくことにします。

 まずリセット。リセットボタンを押すとリセット信号がちゃんと動いていますので,とりあえずこれはOK。次にクロック。HC-20はCPUに直接水晶発振子を接続し,クロックを得ています。メインCPUとサブCPUそれぞれにクロックがありますが,両方ともきちんと2.4MHzで発振しているので,これもOK。RTC用の32kHzは後日見ます。

 最後に電源です。HC-20の電源系統を調べて見ると,ちょっと首をかしげたくなるような部分が出てきました。

 HC-20にはNi-Cd電池が4本直列のパックが内蔵されています。定格では4.8Vの出力ですが,最大で6.0V,最低で4.0Vくらいまでの変動があります。

 ここで普通は安定化を行って,当時のマイコンシステムの標準である5.0Vを作るのですが,なんと安定化が入っていませんでした。しかも充電回路はACアダプタから抵抗1本が直列に入っているだけです。長時間充電すると電池が劣化すると説明書に書かれていましたが,その理由がやっと分かりました。恐ろしいことです。

 で,まずバッテリー直接の電源がVBです。これは前述の通り4.0Vから6.0Vまでの変動をします。電圧監視回路があるので,4.5Vを下回るとCPUに割り込みがかかります。

 次にVL。これは電源スイッチによって制御される電源です。電源スイッチからの信号であるVL_ONでVBに繋がったトランジスタをONして供給します。電源が供給されたら,後の制御はサブCPUにゆだねられます。電源スイッチの状態はメインCPUも知る事が出来ますし,変化すれば割り込みもかかりますが,VLを切断するのはサブCPUの仕事です。

 ところがこのVL,単にトランジスタでON/OFFするだけで安定化していません。回路図には5Vとありますが,実は電池電圧によって変動します。

 続いてVC。これはバックアップが行われる電源です。HC-20にはC-MOSのSRAMが16kByte内蔵されていますが,これを電源OFFの時にもバックアップする仕組みがあります。VBから生成され,VLがONの時は4.5Vが,OFFの時には3.0Vが,SRAMとその周辺のロジックICに供給されます。なんでこんなことをするかと言えば,C-MOSのSRAMのバックアップは3Vから行われるようになっており,5Vでは消費電流が増えてしまうので,わざわざ下げるのです。

 次にVLD。これはLCD駆動用の電源で,VLから作られます。VLによって動作するロジックICを使って発振させた波形を倍電圧整流して7Vを作っています。

 最後に+8Vと-8Vです。これはRS-232Cのドライバに供給されるもので,TL497を使ってVBから作られます。制御はRS-232Cを使う時にHighとなる信号があって,これで行われますが,とりあえずこれがおかしくなっても起動しないという現象は現れないでしょう。

 こんな感じで,電圧を測定してきます。VBは外部の安定化電源から与えますので5.0Vです。電圧監視回路の動作も確認しましたが,確かに4.5Vで信号が変化しています。問題なさそうですね。

 VLは電源スイッチがOFFの時は0V,電源スイッチがONになると5Vになります。これも一応正常です。

 次にVCです。電源OFFで3.5V。ちょっと高いです。電源ONにすると3.8V程度。あれ,5V付近まで上がってきません。これではSRAMが動作していない可能性があります。

 VLDは8Vくらいあります。+8Vと-8Vは未確認ですが,あとで見ましょう。

 というわけで,VCがおかしいので,これを修理すれば動くかも知れません。

 Q7という番号のトランジスタ,2SA1048というごく普通のPNPトランジスタによってVBがVCのラインに繋がります。Q7のベースにはVLを制御するVL_ONという信号が繋がっているので,VLが5Vになる時,Q7もONしてVCも5Vになるわけです。OFFのときには,別のトランジスタとツェナーダイオードによって作られた3VがVCの電圧になります。

 まず疑うのは,Q7の破損です。経験上,PNPトランジスタってのは,結構壊れるんですね。ところがこれは正常のようです。次にVL_ONがトランジスタのベースに入っているかどうかを確認すると,これが入っていません。

 ベース抵抗のR40の直後まではVLが来ていますので,ここからトランジスタへの配線が切れているのでしょう。線材で繋ぐと,VLにあわせて正しい電圧がVCに出るようになりました。

 これで直ったかと思われたのですが,相変わらず画面は真っ白。ピーという起動音も相変わらずで,見た目にはなんの進歩もありません。

 ただ,ここで考えないといけないのは,何故Q7のベースが切れていたのか,です。パターンが切れていたと言うことですから,その原因はもしや電解コンデンサの漏液かも知れません。だとするとかなり深刻で,そこらじゅうのパターンが切断されている可能性があります。いやぁぁぁぁぁぁぁ。

 そんなわけで,とりあえず電源まで確認したところで,心が折れて寝ました。

 ここから先は,どうやら本格的にロジックを見ていかないといけませんが,それにしてもこの広大な海のどこから手を付けるか,絞り込まなければ埒があきません。

 まず,起動音がピーと必ずなっています。スピーカーはサブCPUに繋がっていますので,リセット解除後にサブCPUが動作していることは間違いありません。ですので,故障はメインCPUの周辺にありそうです。

 LCDはうっすら黒くなって電源が入ったことを教えてくれています。LCDの表示はメインCPUの管轄ですので,メインCPUが動作していません。キーボードも受け付けませんので,これもメインCPUが動いていない証拠となります。

 では,メインCPUのバスはどうなっているでしょうか。Eクロックは約600Hzを出力していますので,一応動いてはいるようです。データバスもアドレスバスもバタバタと動いていますから,CPUはなにかをしようと,もがいています。

 ということは,メモリ関係ということになりそうです。HC-20は8個のSRAMと,3個のマスクROMがバスにぶら下がっています。しかもデータバスとアドレスバスの下位はマルチプレクスされているので,Dラッチである373をアドレスストローブ信号(AS)で動かして,データとアドレスの分離をしています。

 これだけ接続箇所があると,1つくらい切れていてもおかしくありません。これはもう丹念に1本ずつ接続を調べていくのが定石です。とにかくCPUはがむしゃらにもがいているのですから,これに応えてあげるのが先決です。

 なお,VCが正しい電圧を出すようになったことで,1つだけ見た目に改善したことがありました。これまで,電源スイッチをOFFにしてリセットボタンを押しても,VLが下がらず,動作し続けてしまうことが多かったのですが,VCが直ってからは確実に電源が切れるようになりました。

 VCの制御は確かにVL_ONで行われていますが,VC自身の電圧でも行われています。他の要因,例えば電源スイッチの状態やサブCPUからの制御信号,電圧検出器の出力などとはORになっているので,VCが完全に5Vになりきらないと,他がどれほど頑張ってVLを切ろうとしても,切れないようになっています。

 VCの電圧が正しくなったことで,VLは確実にOFFされるようになったのですが,このことは故障の内容と修理の結果による現象を,当たり前ですが正しく表現してくれています。少しは励みになったかな,という感じですね。

 さて,これからもコツコツと頑張っていきましょう。なにせ,HC-20には,エミュレータが存在せず,実機だけが動く存在なのですから。

ラムダッシュの自動洗浄がおかしい件

 今年の1月初旬に髭剃り器をパナソニックのラムダッシュES-LA72に買い換え,このそり心地に毎朝ご満悦な私ですが,購入当初から自動洗浄機に不満があり,どちらかというと辛抱して使っていました。当時の艦長日誌を読み返してみても,自動洗浄についてはブラウンの圧勝とあります。

 で,その自動洗浄機の具合が悪く,ここ数週間ほど頭を抱えています。

 問題の発覚は,自動洗浄機の下が洗浄液でびしょびしょになっていたことを今月初旬に見つけたことでした。購入後10ヶ月ですが,こんなことは初めてです。

 留守中に洗浄していますからなにが起こったかわかりませんが,まず最初に疑ったのは嫁さんで,「うごかしたやろ」と詰問するも「しるかぼけ」と反論されたのち,謝罪と賠償を要求されました。

 法外な要求にくずおれながらも,真の原因を追及する姿勢は忘れません。次こそは尻尾をつかもうと,危険を冒してしばらく使い続けます。ある朝,ヒゲを剃ろうと本体を洗浄機から取り外すと,本体のヘッドから洗浄液がしたたり落ちるではありませんか。

 よく見ると,洗浄機の下側に水濡れがあると同時に,洗浄液をためるプールに洗浄液がかなりの量溜まっており,タンクに戻っていないことがわかりました。

 プールを見ると,10ヶ月間使い続けた結果,水垢やゴミが溜まっており,これが穴をふさいだのではないかと考え,意を決して掃除を行いました。

 休日にその成果を試したのですが,やはり相変わらず洗浄液が回収されず,水濡れも発生します。よくよく様子をみると,以前に比べて泡が大量発生し,洗浄中もあふれ出てきそうな勢いです。こんなに泡が出るというのはなにかおかしいと思ったのですが,濃度の調整を私がやるわけではありませんし,別の薬剤やローションなどは一切使っていないですから,不純物が混じることもありません。

 きっと水垢や汚れが内部のパイプや経路をふさいでいるに違いないと素人判断し,いちいち修理に出すのも面倒臭いという理由で,よせばいいのに自分で分解して掃除をすることにしました。

 外側のカバーを外し,内部をよく観察します。まるで1980年代のターボエンジンのような,なんだかよくわからないけど格好いいパイピングに萌えつつ,汚れを確認していきますが,思っていたほど汚れていません。おそらくフッ素かなにかが入ったチューブなのでしょうね,ゴミも水垢も付着せず,液体の流れは邪魔されていません。

 せっかく分解したのですから,一応隅々まで掃除をします。せっかくですので洗浄カートリッジもこの機会に交換しておきましょう。太っ腹です。

 組み立ててテストをするとき,元のようにカバーをつけてしまうと洗浄液の流れが分かりませんし,水漏れの原因も分からないままになりますから,カバーを外したまま洗浄をやってみます。

 すると,写真のように,向かって左側にある電磁石(ソレノイド)のあたりが,妙に濡れているのがわかりました。洗浄中もじーっと観察していると,このソレノイドに繋がっているパイプから洗浄液が漏れて出てきているようなのです。

 そもそもこのパイプ,いったいどういう役目のものなのだ?

 そこでいろいろ調べて,ラムダッシュの自動洗浄機の洗浄液の流れを解明しました。写真を見ながら説明を読んで下さい。

ファイル 421-1.jpg

 下部手前にあるのがポンプユニットです。モータがダイヤフラムを前後に振動させ,液体を吸い込み,吐き出します。原理的には金魚のエアーポンプと同じものです。

 まず,自動洗浄機のスイッチが入ると,ソレノイドがONになり,パイプの一方をふさぎます。このパイプはタンクの上部の穴に繋がっており,空気抜きの役割をします。

 フタがふさがれた空気抜きからは,当たり前ですが空気が抜けず,タンクは密閉状態になります。ここでポンプが動作すると,まず空気がタンクの入り口に入り込みます。

 タンクには反対側に出口の穴があいていますが,これはタンク内の壁で仕切られた区間に繋がっています。この空間はタンクの下側に口が開いているので,入り口から空気が入ってくるとタンク内の洗浄液の液面が空気で押し下げられ,洗浄液が仕切られた空間を登っていき,出口から洗浄液が吐き出されるのです。ちょうど,電気ポットと同じ原理ですね。

 出口から出た洗浄液はプールに溜まりますが,プールの下部には小さい穴が開けられており,これがカートリッジの上部の穴と繋がっています。カートリッジの横の穴とはポンプが繋がっているので,ポンプの回転によって発生した負圧によってカートリッジに洗浄液は吸い込まれていきます。

 ただ,この吸い込み量はそれほど多いわけではなく,ポンプの能力をカバーできません。そこで,プールの少し上の部分にも排出口があり,液面がある高さを超えるとここから流れ込む仕組みになっています。写真のソレノイドの上を這う太いパイプは,この時流れ出た洗浄液を戻すものです。

 このパイプは,おそらくですがカートリッジをバイパスする経路になっており,洗浄液の回収能力を排出能力が上回った場合でも,プールから洗浄液があふれることを防いでいます。

ファイル 421-2.jpg

 さて,洗浄が終わってタンクに洗浄液を全て戻す場合を考えます。これには,先程の空気抜きパイプのソレノイドをOFFにしてポンプを動かしてやると,このパイプから空気が抜けるため,洗浄液が登ってきません。ポンプによって洗浄液はタンク内に送られて来ますから,しばらく回していると全て回収して終了,となるわけです。

 なかなか考えたものだなと思いましたが,いかがですか?

 問題は,この空気抜きのパイプです。

 タンクの液面の最高値よりも高い位置に穴が空いているため,本当ならここから液体が流れてくることはありえません。しかし実際にこの周辺が濡れています。

 何度も何度も洗浄して動作を確認すると,空気を抜いているとき,つまりソレノイドがOFFの時に,少しずつ洗浄液が出てきていることがわかりました。

 そうこうしているうちに,どういうわけだかソレノイドが動かなくなってしまいました。これは完全に故障です。

 調べて見ると,ソレノイドのコイルが切れているようです。これは本当に困りました。自分で分解してしまいましたから,今さら修理というのもお願いしにくいです。保証期間中なのに有償になるのもバカらしいですが,ここはお約束の自己責任です。

 ソレノイドのコイルをほどいてみると,幸運なことに,すぐに断線箇所が出てきました,黒く錆びて切れています。以前からずっと水濡れがあって,それで切れているようです。これは欠陥品ではないのかと,その時から私は自分の行為が間違いであったことを悟り始めました。

 切れたコイルをハンダ付けし,またまき直してソレノイドは復活しました。コイルの巻き直しをするなんて,21世紀にはありえません。

 元のようにソレノイドを組み付けてテストをしますが,やはり水濡れは発生します。さらに観察すると,どうやら洗浄液が循環するときにタンク内部で泡が盛大に発生し,これがはるかに液面を越えて,空気抜き用のパイプが繋がる穴に入り込み,パイプを流れてくることが分かりました。

 しかも,その泡の量が多いと,空気が抜けずに洗浄液が循環し続けてしまい,全量を回収できないままにポンプが停止してしまうこともわかりました。これで自動洗浄機の下側が,洗浄液のこぼれた後がないのに濡れていることも,コイルが腐食して断線していたことも,そして洗浄後も洗浄液がプールに残っていることも,全部説明が付きました。

 原因が特定出来たので,対策を考えますが,根本原因はとにかく泡の発生を抑えることにあります。見ていると,タンクの入り口から入った洗浄液は高い位置からボトボトと落とされており,ここで大量の泡が発生しています。低い位置まで洗浄液を誘導すればいいのではないかと,細いパイプをタンク内に入れてみたところ,泡の発生はかなり抑えられました。

 結果,空気抜きのパイプに泡が流れ込んで来ることもなくなり,正常終了するようになりました。

 しかし,泡の発生がなくなったわけではありません。特に洗浄開始の時に,タンクに空気を送り込む時に,それこそ金魚のエアーの様にぶくぶくと気泡が上がってきますので,泡の発生原因になります。

 そこで,次なる対策を考えました。目のあらいスポンジをタンクの入り口にはめ込み,洗浄液流入の勢いを落とすと共に,気泡を破裂させ,しかも高い位置から勢いよく落ちることを防ごうというものです。

 このスポンジの選定が成否を握ると思われ,これには慎重な検討が必要という事で,この週末にチャレンジします。

 ところで,某掲示板を見ていると,気になる記述を見つけました。私と同じ症状で修理に出した人がたくさんいるようなのですが,メーカーの調査原因として,洗浄液の成分に不具合があり,泡が大量発生したというのがあったそうなのです。

 洗浄液の成分の不良というのはおだやかではありません。泡の大量発生が今回のトラブルの原因ですので,カートリッジの不具合ということになると,同様の事件が多発していることになります。

 前述しましたが,確かにこれまでの10ヶ月間,洗浄中に本体のヘッドを覆い隠すほどの多量の泡が発生したことは記憶にありません。試しにこぼれて減った分を水を足して洗浄液を薄めると,さらに泡の発生が少なくなります。

 ラムダッシュの自動洗浄機のカートリッジは,過去の機種から現行機種まですべて共通です。洗浄剤の仕様が変更された時に泡の発生が増えて,これが旧機種で問題を起こしているというパターンではないでしょうか。

 洗浄力のパワーアップかコストダウンか,理由は分かりませんが,どうも私の個体だけの問題ではなさそうです。

 いずれにしても,泡の発生が多い現状ではこのまま使う事は出来ません。もうメーカーへの修理は考えていない私としては,いくところまでいくしかなく,「スポンジで泡消し大作戦!」を決行するほかありません。

 結果は週明けです。同じようなトラブルで,留守中に安心して自動洗浄できない方々,どうぞお楽しみに。

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