JP3098524B2 - 画像形成装置及び制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複写機やレーザプリンタなどの画像形成装
置およびファジイ推論を用いた制御系による制御方法に
関する。

〔従来の技術〕

従来、画像形成装置の制御装置においては、状態量に
応じた確定的な判断に基づき、定式的な制御を行ってい
た。

例えば、画像形成装置内の定着装置に対しては、一般
にサーミスタ等の感熱素子により定着装置の温度を検出
し、あらかじめ設定した一定の温度レベルを境にヒータ
等の熱源の制御を行っていた。例えば、180℃よりも検
出温度が低い場合にはヒータに通電（ON）し、180℃よ
りも検出温度が高い場合にはヒータの通電停止（OFF）
を行う等であった。

また、目標温度に対する変動を小さくするための改善
策として、現在の温度に応じてヒータON時間を可変にす
るなど様々な手法が考案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、複写機などの画像形成装置は、一般に
環境による変動が大きく、状態量と操作量の関係があい
まいな関係に支配されている場合が多いため、状態量が
多くなるにつれ、前記従来例のように制御を定式化する
ことがほとんどの場合、困難であった。

例えば、定着装置の温度制御においては、室温，複写
枚数，原稿濃度，記録媒体の種類（紙種），定着装置自
体の温度等の状態量が変動した場合に、転写紙に転写し
たトナーを定着する定着能力も複雑に変動するという経
験的な関係は知られていたが、それらの状態量と操作量
の関係を定式化することは困難であった。具体的には、
環境，および通紙／非通紙状態で放熱の度合が異なり、
従来のようにある温度以上でOFF、以下でONを行うよう
な制御では、温度変動（以下温度リップルと呼ぶ）が生
じるので、この温度リップルの最小値をトナーが転写紙
に定着するに十分な温度とすることが必要であり、従っ
て温調設定温度を理想状態よりさらに高めに設定する必
要があった。このため、余分な電力を消費し、定着器を
構成する部材により耐熱性のあるものを使用する必要が
生じるという問題点があった。

そこで、状態量と操作量のあいまいな関係をファジイ
推論を行うことで操作量を算出するようにすることが考
えられる。

ところで、画像形成装置の制御系の多くは、操作量を
決定して制御対象を制御し、その操作量によって制御対
象の被操作量がどの様に変化したかを検出して再度操作
量を決定するといういわゆるフィードバック制御を行な
う。このようなフィードバック制御系では、制御応答の
特に安定化において制御系の遅延を伴なうことは避けら
れない。

この制御系の遅延は、ファジイ推論では、ファジイ規
則またはメンバーシップ関数のなかに反映させることも
考えられるが、この方法だけでは状態量検出手段あるい
は装置間の製造上のばらつきや経時変化等による遅延の
変化に対応して充分に対応させることが困難であった。

本発明は上記問題点に鑑みてさなれたものであり、状
態量と操作量の関係があいまいな関係に支配されるヒー
タへの通電を制御する画像形成装置において、状態量か
ら通電時間または非通電時間を定性的に算出するととも
に、制御系の遅延により生じる温度リップル量を簡易な
構成で抑制することを目的とする。

［課題を解決するための手段 そのために、本発明では、装置に配設されるヒータの
温度に関する状態量を得る状態量手段と、前記ヒータへ
の通電時間または非通電時間を操作量として与える操作
量制御手段と、前記状態量と前記操作量とを定性的に関
係づけた規則を記憶する規則記憶手段と、前記規則に従
い、前記状態量手段によって得られる状態量が状態量集
合に属する度合に基いて前記操作量をファジィ推論する
推論手段と、制御系の遅延に関する予め設定された補正
値を記憶する補正値記憶手段と、前記推論手段により推
論された操作量としての通電時間または非通電時間を、
前記記憶手段により記憶された補正値に基づいて、より
短い時間に変更する変更手段を有し、該変更手段により
得られた操作量に従い、前記ヒータを制御することを特
徴とする。

また、装置に配設されるヒータの温度に関する状態量
を得る状態量工程と、前記状態量と操作量としての前記
ヒータへの通電時間または非通電時間とを定性的に関係
づけた規則に従い、前記状態量工程において得られる状
態量が状態量集合に属する度合に基いて前記操作量をフ
ァジィ推論する推論工程と、前記推論工程により推論さ
れた操作量としての通電時間または非通電時間を、制御
系の遅延に関する予め設定された補正値に基づいて、よ
り短い時間に変更する変更工程と、前記変更工程におい
て変更された操作量に従い、前記ヒータへの通電時間ま
たは非通電時間を操作量として与える操作量制御工程を
有することを特徴とする。

［作 用］ 以上の構成によれば、画像形成装置において用いられ
るヒータの温度に関する状態量と操作量としてのヒータ
への通電時間または非通電時間とを関係付けた定性的な
規則に基いて、上記操作量としての通電時間または非通
電時間がファジイ推論によって推論され、さらにこの推
論された操作量が予め記憶された補正値によってより短
い時間に変更されるので、ヒータの温度の遅延に係る温
度リップルを抑制することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

1.制御系（その１） 第１図は、本発明を画像形成装置の定着装置に適用し
た実施例を示す。801は後述するCPUであり、実際にファ
ジイ推論を行う。803は後述するROMであり、ファジイ規
則およびメンバシップ関数を記憶する。805は後述するR
AMであり、ファジイ推論を行う際作業領域として用い
る。807は後述する入出力部（I/O）、813はアナログ信
号をディジタル信号に変換するA/D変換器、163は搬送さ
れてきた紙等の記録媒体を加熱して画像を定着させる定
着器、163−１は定着ローラに熱を加えるヒータ、163−
２は定着ヒータの温度を検知するサーミスタ、163−３
はCPU801からの指令により定着ヒータを駆動する駆動回
路である。

2.画像形成装置の内部構成 第２図は本実施例に係る画像形成装置の内部構成例を
示す。第２図において、100は画像読み取り機能と画像
記録機能とを有する本体、200は両面記録の際に記録媒
体（用紙）を裏返しにする両面処理機能や同一記録媒体
に対して複数回の記録を行う多重記録機能を有するペデ
ィスタル、300は原稿の自動給送を行う循環式原稿給送
装置（以下、RDFと称する）、400はスティプル付丁合装
置（以下、スティプルソータと称する）であり、これら
の200〜400の各装置は本体100に対し、自在に組み合わ
せ使用できる。

（Ａ）本体（100）について 本体100において、101は原稿を載置する原稿台ガラ
ス、103は原稿照明する照明ランプ（露光ランプ）、10
5,107および109はそれぞれ原稿の反射光の光路を変更す
る走査用反射ミラー（走査ミラー）、111は合焦および
変倍機能を有するレンズ、113は光路を変更する第４の
反射ミラー（走査ミラー）である。115は光学系を駆動
す光学系モータ、117,121はそれぞれセンサである。

131は感光ドラム、133は感光ドラム131を駆動するメ
インモータ、135は高圧ユニット、137はブランク露光ユ
ニット、139は現像器、141は転写帯電器、143は分離帯
電器、および145はクリーニング装置である。

151は上段カセット、153は下段カセット、171は手差
し給紙口、155および157は給紙ローラ、159はレジスト
ローラである。また、161は画像記録された記録紙を定
着側へ搬送する搬送ベルト、163は搬送されてきた記録
紙を熱定着で定着させる定着器、167は両面記録の際に
用いるセンサである。

上述の感光ドラム131の表面は光導電体と導電体を用
いたシームレス感光体から成り、このドラ131は回動可
能に軸支されて、後述の複写開始キーの押下に応答して
作動するメインモータ133により、本図の矢印の方向に
回転を開始する。次いで、ドラム131の所定回転制御お
よび電位制御処理（前処理）が終了すると、原稿台ガラ
ス101上に置かれた原稿は、第１走査ミラー105と一体に
構成された照明ランプ103により照明され、その原稿の
反射光は第１走査ミラー105、第２走査ミラー107、第３
走査ミラー109、レンズ111、および第４走査ミラー113
を経てドラム131上に結像する。

ドラム131は高圧ユニット135によりコロナ帯電され
る。その後、照明ランプ103により照射された像（原稿
画像）がスリット露光され、公知のカールソンプロセス
でドラム131上に静電潜像が形成される。

次に、感光ドラム131上の静電潜像は、現像器139の現
像ローラ140により現像され、トナー像として可視化さ
れ、そのトナー像が転写帯電器141により後述のように
転写紙上に転写される。

すなわち、上段カセット151もしくは下段カセット153
内の転写紙、又は手差し給紙口171にセットされた転写
紙は、給紙ローラ155もしくは157により本体装置内に送
られ、潜像先端と転写紙の先端とが一致させられる。そ
の後、転写帯電器141とドラム131との間を転写紙が通過
することにより、本体100の外へ排出される。

転写後のドラム131は、そのまま回転を続行して、ク
リーニングローラーおよび弾性ブレードで構成されたク
リーニング装置145により、その表面が清掃される。

（Ｂ）ペディスタル（200）について ペディスタル200は、本体100から切り離すことがで
き、2000枚の転写紙を収納し得るデッキ201および両面
コピー用中間トレイ203とを有している。また、その200
0枚収納可能なデッキ201のリフタ205は、給紙ローラ207
に常に転写紙が当接するように、転写紙の量に応じて上
昇する。

また、211は両面記録側ないし多重記録側の経路と排
出側経路との経路を切り換える排紙フラッパ、213,215
は配送ベルトの搬送路、217は転写紙押え用の中間トレ
イおもりである。排紙フラッパ211、および搬送路213,2
15を通った転写紙は裏返しされて両面コピー用中間トレ
イ203に収納される。219は両面記録と多重記録の経路を
切り換える多重フラッパであり、搬送路213と215の間に
配設され、上方に回動することにより転写紙を多重記録
用搬送路221に導く。223は多重フラッパ219を通る転写
紙の末端を検知する多重排紙センサである。225は経路2
27を通じて転写紙をドラム131側へ給送する給紙ローラ
である。229は機外へ転写紙を排出する排出ローラであ
る。

両面記録（両面複写）時や多重記録（多重複写）時に
は、まず本体100の排紙フラッパ211を上方に上げて、複
写済みの転写紙をペディスタル200の搬送路213,215を介
して中間トレイ203に格納する。このとき、両面記録時
には多重フラッパ219を下げておき、多重記録時には多
重フラッパ219を上げておく。この中間トレイ203は、例
えば99枚までの転写紙を格納することができる。中間ト
レイ203に格納された転写紙は中間トレイおもり217によ
り押さえられる。

次に行う裏面記録時、または多重記録時には、中間ト
レイ203に格納されている転写紙が、下から１枚づつ給
紙ローラ225、おもり217との作用により、経路227を介
して本体100のレジストローラ159へ導かれる。

（Ｃ）RDF（循環式原稿給送装置）（300）について RDF300において、301は原稿束302をセットする積載ト
レイである。まず片面原稿時では、半月ローラ304及び
分離ローラ303によって原稿束302の最下部から一枚づつ
分離され、分離された原稿は搬送ローラ305及び全面ベ
ルト306により原稿台ガラス101の露光位置までパスＩ〜
IIを通って搬送停止され、その後に複写動作が開始す
る。複写終了後は原稿台ガラス101上の原稿はパスIII、
IVを通って搬送大ローラ307によりパスＶ、VIへ送ら
れ、さらに排紙ローラ308により再び原稿束302の最上面
に戻される。

309は原稿一循環を検知するためのリサイクルレバー
であり、原稿給送開始時に原稿束の上部にこのリサイク
ルレバー309を載せ、原稿が順次急送されて最終原稿の
後端がリサイクルレバー309を抜ける時に自重で積載ト
レイ301上に落下することにより原稿の一循環を検知し
ている。

次に、両面原稿時には前述のように原稿をいったんパ
スＩ、IIからパスIIIに導き、複写終了後、駆動可能な
切り換えフラッパ310を切り換えることにより原稿の先
端をパスに導き、搬送ローラ305によりパスIIを通って
全面ベルト306で原稿台ガラス101上に原稿を搬送停止さ
せる。すなわち、搬送大ローラ307の回転によりパスIII
〜IV〜IIのルートで原稿の反転が実行される構成となっ
ている。

また、原稿束302を一枚づつパスＩ〜II〜III〜IV〜Ｖ
〜VIを通してリサイクルレバー309により一循検知され
るまで搬送することにより、原稿の枚数をカウントする
こともできる。

（Ｄ）ステイプルソータ（ステイプル付き丁合装置）
（400）について ステイプルソータ400は20ビンの固定のノンソートト
レイ411を有し、丁合を行う。

ソートモードの場合には、複写済みシートは本体の排
出ローラ229から順次排出され、ソーター400の搬送ロー
ラ401に入り、搬送パス403を通って排出ローラ405から
トレイ412の各ビンに排出される度毎に図示しないビン
シフトモータにより、各ビンを上下に移動させて丁合を
行っていく。また、ステイプルモードが選択されて、本
体100からステイプル信号が入力すると、ビンシフトモ
ータで１ビンづつ移動させながらステイプル装置420が
各ビンのシートをステイプル（staple）して行く。

3.操作パネル 第３図は上述の本体100に設けた操作パネルの配置構
成例を示す。操作パネルは、以下に述べるようなキー群
とディスプレイ群とを有する。

（Ａ）キー群について 第３図において、601はアスタリスク（＊）キーであ
り、オペレータ（使用者）が綴じ代量の設定，原稿枠消
しのサイズ設定を行う設定モードのときに用いる。606
はオールリセットキーであり、標準モードに戻すときに
押す。また、オートシャットオフ状態から標準モードに
復帰させるときにもこのキー606が押下される。

605は複写開始キー（コピースタートキー）であり、
複写を開始するときに押下される。

604はクリア／ストップキーであり、待機（スタンバ
イ）中はクリアキー、複写記録中はストップキーの機能
を有する。このクリアキーは、設定した複写枚数を解除
するときにも使用する。また、ストップキーは連続複写
を中断するときに押す。この押した時点での複写が終了
した後に、複写動作が停止する。

603はテンキーであり、複写枚数を設定するときに押
す。また＊（アスタリスク）モードを設定するときにも
使う。619はメモリキーであり、使用者が頻繁に使うモ
ードを登録しておくことが出来る。ここでは、M1〜M4の
４通りのモードの登録が出来る。

611および612は複写濃度キーであり、複写濃度を手動
で調節するときに押下される。613はAEキーであり、原
稿の濃度に応じて、複写濃度を自動的に調節するとき、
またはAE（自動濃度調節）を解除して濃度調節をマニュ
アル（手動）に切り換えるときに押す下される。607は
カセット選択キーであり、上段カセット151、下段カセ
ット153、ペディスタル200のデッキ201を選択するとき
に押下される。またRDF300に原稿が載っているときに
は、このキー607によりAPS（自動紙カセット選択）が選
択できる。APSが選択されたときには、原稿と同じ大き
さのカセットが自動選択される。

610は等倍キーであり、等倍（原寸）の複写をとると
きに押下される。616はオート変倍キーであり、指定し
た転写紙のサイズに合わせて原稿の画像を自動的に縮小
・拡大を指定するときに押下される。

626は両面キーであり、片面原稿から両面複写、両面
原稿から両面複写、または両面原稿から片面複写をとる
ときに押下される。625は綴じ代キーであり、転写紙の
左側へ指定された長さの綴じ代を作成することができ
る。624は写真キーであり、写真原稿を複写するときに
押下される。623は多重キーであり、２つの原稿から転
写紙の同じ面に画像を作成（合成）するときに押下され
る。

620は原稿枠消しキーであり、使用者が定形サイズ原
稿の枠消しを行うときに押下され、その際に原稿のサイ
ズはアスタリスクキー601で設定される。621はシート枠
消しキーであり、カセットサイズの大きさに合わせて原
稿の枠消しをするときに押下される。

614はステイプル，ソート，グループの排紙方法を選
択する排紙方法選択キーであり、記録後の用紙をステイ
プラが接続されている場合は、ステイプルモードとソー
トモードの選択またはその選択モードの解除ができ、仕
分けトレイ（ソーター）が接続されている場合は、ソー
トモードとグループモードの選択またはその選択モード
の解除ができる。

615は紙折り選択キーであり、A3やB4のサイズの記録
済紙を断面Ｚ型に折るＺ折りと、A3やB4のサイズの記録
済紙を半分に折る半折りのいずれか一方の選択及びその
選択の解除が出来る。

（Ｂ）ディスプレイ群について 第３図において、701は複写に関する情報を表示するL
CD（液晶）タイプのメッセージディスプレイであり、た
とえば５×７ドットで１文字をなし、メッセージや、定
形変倍キー608,609,等倍キー610,ズームキー617,618で
設定した複写倍率を40文字分表示できる。このディスプ
レイ701は半透過型液晶であって、バックライトに２色
用いてあり、通常はグリーンのバックライトが点灯し、
異常時とか複写不能状態時にはオレンジのバックライト
が点灯する。

706は等倍表示器であり、等倍複写を選択したときに
点灯する。703はカラー現像器表示器であり、複写枚数
または自己診断コードを表示する。705は使用カセット
表示器であり、上段カセット151、下段カセット153、デ
ッキ201のいずれかが選択されているかを表示する。

704はAE表示器であり、AEキー613によりAE（自動濃度
調節）を選択したときに点灯する。709は予熱表示器で
あり、両面原稿から両面複写、または片面原稿から両面
複写をとるときに点灯する。

なお、標準モードでRDF300を使用しているときでは複
写枚数１枚、濃度AEモード、オート用紙選択、等倍、片
面原稿から片面複写の設定になる。RDF300を未使用時の
標準モードでは複写枚数１枚、濃度マニュアルモード、
等倍、片面原稿から片面複写の設定となっている。RDF3
00の使用時と未使用時との差はRDF300に原稿がセットさ
れているか否かで決まる。

710は電源ランプであり、電源スイッチ（図示しな
い）をオン（投入）にすると点灯する。

4.制御系（その２） 第４図は第２図の実施例の制御装置800の構成例を示
す。第４図において、801は後述する制御を実行するた
めの演算制御を行う中央演算装置（CPU）であり、例え
ば日本電気社製のV50等の16ビット・マイクロコンピュ
ータを使用することができる。803は本実施例にかかる
制御手順（制御プログラム）をあらかじめ格納した読み
取り専用メモリ（ROM）であり、CPU801はこのROM803に
格納された各構成装置を制御する。805は入力データの
記憶や作業用記憶領域等として用いる主記憶装置である
ところのランダムアクセスメモリ（RAM）である。

807はメインモータ133等の負荷にCPU801の制御信号を
出力する出力信号転送用インタフェイス（I/O）、809は
画先センサ121等の入力信号を入力してCPU801に送る入
力信号転送用のインタフェイス、811はキー群600とディ
スプレイ群700とを入出力制御するインタフェイスであ
る。これらのインタフェイス807,809,811には、例え
ば、日本電気社製の入出力回路ポートμPD8255を使用す
る。

なお、ディスプレイ群700は第３図の各表示器であ
り、例えばLED（発光ダイオード）やLCD（液晶ディスプ
レイ）を使用している。またキー群600は第３図の各キ
ーであり、公知のキーマトリックスによってどのキーが
押されたかがCPU801にわかるように構成されている。ま
た、1630は定着系ユニットであり、第１図における各部
163,807および813等を含むものである。

5.動作例 次に、本発明を画像形成装置の被制御対象である定着
器に適用した場合の被制御量である温度の制御動作例に
ついて述べる。温度制御を行う際の状態量として、例え
ば 目標温度と現在の温度との温度偏差 単位時間当たりの温度変化量である温度勾配 単位時間当りに定着器を通過する用紙の紙面積。

の３つの状態量を用いる。

また、温度制御を行う際の操作量として、例えば ヒーター163−１のON時間 を用いる。

第５図は、上記〜に示される状態量および操作量
の各々についてファジィ集合を規定するメンバシップ関
数を示す。すなわち、温度偏差，温度勾配，紙面積，お
よびヒータON時間の各々は、その量とその量が属する度
合（以下、適合度）とによって規定されるいくつかのフ
ァジィ集合の少なくとも１つに属する。例えば、温度偏
差の場合には、第５図（ａ）に示すように、 NB（Negative Big） 温度偏差が負の値で絶対値が大きい。

NS（Negative Small） 負の値で絶対値が小さい。

ZO（Zero） ０の付近。

PS（Positive Small） 正の値で絶対値が小さい。

PB（Positive Big） 正の値で絶対値が大きい。

という５つの集合が存在し、各々の集合に対する温度偏
差の適合度は０から１までの値で表される。第５図にお
いて、同図（ａ）は温度偏差のメンバシップ関数、同図
（ｂ）は温度勾配のメンバシップ関数、同図（ｃ）紙面
積のメンバシップ関数、同図（ｄ）はヒータON時間のメ
ンバシップ関数をそれぞれ示す。

第５図（ａ）に示す温度偏差の場合を例にとりより具
体的に説明すると、例えば温度偏差０℃の集合ZOに対す
る適合度は1.0であり、その他の集合に対する適合度は
０であることを意味する。また、例えば温度偏差が1.5
℃の集合ZOおよびPSに対する適合度はそれぞれ0.5であ
り、その他の集合に対する適合度は０であることを意味
する。温度偏差の他の値や他の状態量または操作量につ
いても同様のことを意味する。

なお、第５図に示す各状態量または操作量のメンバシ
ップ関数のうち、NB,SM,PB,LAで示されるメンバシップ
関数が定義される区間の限界は、図において明示はされ
ていないが制御上適切な値によって定められていること
は勿論である。

また第５図（ｄ）に示すヒータON時間のメンバシップ
関数でON時間が負の場合は、その時間だけヒータをOFF
することを意味することはいうまでもない。

次に温度偏差と温度勾配と紙面積の各状態量から操作
量であるヒータON時間をファジイ推論によって算出する
方法について述べる。

ヒータON時間の決定には、ルールと呼ばれる例えば以
下のようなファジイ規則（ルール）を用いる。

（ルール１） If 温度偏差＝PB and 温度勾配＝ZO and 紙面積＝ME then ヒータON時間＝NS （ルール２） If 温度偏差＝PS and 温度勾配＝ZO and 紙面積＝ME then ヒータON時間＝ZO このようなファジイ規則は、第５図に示したメンバシ
ップ関数の機械的な組合せによって設定されるのではな
く、制御対象や制御環境等に応じて適切に設定される。
本例の定着器制御の場合に設定されるファジイ規則の一
例を第６図に示す。ここで、Ｅは温度偏差,DEは温度勾
配,SPは紙面積,HはヒータON時間である。

第７図は、前記ルール１とルール２を用いてファジイ
推論により、ヒータON時間を算出する一例を示す。

各状態量の入力をそれぞれ、温度偏差＝x,温度勾配＝
y,紙面積＝ｚとした場合を考える。

ルール１では、温度偏差のメンバシップ関数より、入
力ｘは適合度μ_ｘで集合PBに含まれ、また、温度勾配の
メンバシップ関数により、入力ｙは適合度μ_ｙで集合ZO
に含まれ、さらに、紙面積のメンバシップ関数により、
入力ｚは適合度μ_ｚで集合MEに含まれる。

まず上記ルールの前件部に従い、これらμ_x,μ_y,μ_ｚ
の論理積、すなわち、この場合最小値をとる。図から明
らかなように、得られる最小値はμ_ｙとなり、この値は
ルール１の前件部の適合度となる。次に、この適合度を
後件部のファジイ集合に反映させるため、得られた適合
度μ_ｙとヒータON時間のメンバシップ関数NSとの論理積
演算を行ないルール１の推論結果としてのファジィ集合
を得る。この推論結果は斜線部Ｓの底辺を除いた周囲部
として示される。

ルール２においても同様の計算を行い、斜線部Ｔの底
辺を除いた周囲部として示されるファジイ集合の推論結
果を得る。

その後、個々の規則の推論結果から最終的な推論結果
を得るために、斜線部Ｓにかかる集合と斜線部Ｔにかか
る集合の論理和、この場合最大値をとり、斜線部Ｕの底
辺を除いた周囲部で示される新たなファジイ集合が最終
的な推論結果として得られる。

実際の制御においては、ファジイ推論の出力として確
定値が必要であるため、さらにこの集合のヒータON時間
についての重心を計算し、得られた値をファジイ推論に
よって得られたヒータのON時間として設定する。

なお、上記推論に用いられるルールの種類および数
は、状態量、すなわち入力X,Y,Zの値に応じて第６図に
示したルールの中から支配的なルールが適切に定められ
るものであって、その種類および数は上記実施例に限定
されない。

次に、ファジイ推論により得られた結果に対して制御
系の遅延を補正するために所定の係数を乗じる。本実施
例では遅延による影響を抑制するためヒータON時間に１
より小さい値を乗じる。すなわち、これによってファジ
イ推論で得られた結果よりも短い時間だけヒータをONま
たはOFFすることになる。このように操作量を予め抑制
して与えることにより、この制御系の出力に表われる制
御系の遅延量を抑制することができる。

さらに、本発明の実施例において、この補正係数は、
RAM805に記憶されるものであり、工場出荷時に装置個々
にその初期値が決定され、その後温度検出サーミスタ、
定着ヒータ等の経時変化による遅延量の変化を反映する
ために第８図に示す関数に従い補正係数を変化させてい
く。

第８図の関数は、初期設定時の値に対する比率を示し
ている。

すなわち、第８図に示す関係のテーブルをROM803に設
け、また、装置における通算のヒータ通電時間を積算す
る手段を設け、例えば電源ON時等に積算手段の値に基づ
いてテーブルを参照し、その時の補正係数を求める。

6.制御手段 次に第９図を参照して、本実施例の制御手順を説明す
る。これは、所定時間（本例では10ms）毎に割り込みに
より起動される制御手順の一例である。

まず、第10図で示す制御手順により設定されるヒータ
ON時間ｔ（ｔは10msを１単位とした値として設定され
る。）に基づきｔが０か否かを判断して（ステップ９−
１）、０であればファジイ推論によりヒータON時間ｔを
設定するためのファジイ推論サブルーチンをコールし、
その後リターンする。

一方、ステップ９−１の判断で否の場合は、ヒータON
時間ｔが正か負かを判断し（ステップ９−３）、正の場
合にはｔの値を１減算して（ステップ９−４）、その後
ヒータON時間ｔが０か否かを判断する（ステップ９−
５）。この判断で０の場合には、ステップ９−７のファ
ジイ推論サブルーチンをコールし、その後、リターンす
る。ステップ９−５の判断で否の場合には、ヒータON信
号を出力して（ステップ９−６）、リターンする。

ステップ９−３の判断で、ヒータON時間ｔが負の場合
には、ｔの値を１加算し（ステップ９−８）、その後ヒ
ータON時間ｔが０か否かを判断する（ステップ９−
９）。この判断で０の場合には、ステップ９−７のファ
ジイ推論サブルーチンをコールし、その後、リターンす
る。ステップ９−９の判断で、否の場合には、ヒータOF
F信号を出力して（ステップ９−10）、リターンする。

次に第10図のフローチャートを参照して、ファジイ推
論サブルーチンの制御手順を説明する。

まず、定着ローラの温度をサーミスタ163−２により
計測し（ステップ10−１）、目標温度に対する現在の温
度の偏差および単位時間当りの温度変化である温度勾配
を算出する（ステップ10−２）。

また、使用者あるいはRDF300により指定された紙サイ
ズより単位時間あたりに定着ローラを通過する紙面積を
算出する（ステップ10−３）。

その後、設定されたファジイ規則について、前述した
方法で各ファジイ規則に従い状態量のファジイ集合に対
する適合度が反映された操作量のファジイ集合、すなわ
ち適合度を算出し（ステップ10−4,10−５）、各ルール
によって得られたファジイ集合の最大値を算出し（ステ
ップ10−６）、その最も可能性の高い操作量を重心に求
めることで算出し（ステップ10−７）、その算出値にに
前述した補正係数を乗じ（ステップ10−８）、ヒータON
時間ｔとして設定する（ステップ10−９）。

ヒータON時間ｔは、上述のように10ms割り込みの中で
ヒータON時間を制御する時に使用され、10msを単位とし
た値を設定する。

7.他の実施例 以下にファジイ推論により算出された操作量を制御系
の遅延を補正するために所定の規則に従い変更する手段
の他の実施例を示す。

すなわち、本例ではファジイ推論により得られた結果
に対して所定の値を加算または減算する。ここでは、遅
延による影響を抑制する方向、つまり算出値が正の時に
は減算、負の時には加算をする。

この補正係数は、上記実施例と同様にRAM805に記憶さ
れるものであり、工場出荷時にその値が決定され、その
後、サーミスタ等の経時変化による遅延量の変化を反映
するために第11図に示す関数に従い補正係数を変化させ
ていく。

次に第12図を参照して、本実施例の制御手順を説明す
る。これは、前述の実施例と同様10ms割り込みの制御手
順である。

まず、第13図で設定されるヒータON時間ｔに応じてｔ
が０か否かを判断し（ステップ12−１）、０であれば、
ファジイ推論によりヒータON時間ｔを設定するためのフ
ァジイ推論サブルーチンをコールし、その後リターンす
る。

一方ステップ12−１の判断で否の場合は、ヒータON時
間ｔが正か負かを判断し（ステップ12−３）、正の場合
にはｔの値を１減算して（ステップ12−４）、その後ヒ
ータON時間ｔが０か否かを判断する（ステップ12−
５）。この判断で０の場合には、ステップ12−７のファ
ジイ推論サブルーチンをコールし、その後リターンす
る。ステップ12−５の判断で、否の場合にはヒータON信
号を出力して（ステップ12−６）、リターンする。

ステップ12−３の判断で、ヒータON時間ｔが負の場合
には、ｔの値を１加算し（ステップ12−８）、その後の
ヒータON時間ｔが０か否かを判断する（ステップ12−
９）。この判断が０の場合にはステップ12−７のファジ
イ推論サブルーチンをコールし、その後リターンする。
ステップ12−９の判断で、否の場合には、ヒータOFF信
号を出力して（ステップ12−10）、リターンする。

次に第13図のフローチャートを参照して、ファジイ推
論サブルーチンの制御手順を説明する。

まず、定着ローラの温度をサーミスタ163−２により
計測し（ステップ13−１）、目標温度に対する現在の温
度の偏差及び単位時間当りの温度変化である温度勾配を
算出する（ステップ13−２）。

また、使用者あるいはRDF300により指定された紙サイ
ズより紙面積を算出する（ステップ13−３）。

その後、設定されたファジイ規則について、前述した
方法で各ファジイ規則に従い状態量のファジイ集合に対
する適合度が反映された操作量のファジイ集合、すなわ
ち適合度を算出し（ステップ13−4,13−５）、各ルール
によって得られたファジイ集合の最大値を算出し（ステ
ップ13−６）、その最も可能性の高い操作量を重心を求
めることで算出する（ステップ13−７）。

上記処理の後に、前述の実施例では算出値に１より小
さな値を乗じたのに対し、本例では、制御系の遅延を抑
制するために所定の補正係数を減算または加算する。

すなわち、算出値の正負を判断し（ステップ13−
８）、正であれば補正係数を減算し（ステップ13−
９）、負であれば補正係数を加算し（ステップ13−1
0）、ヒータON時間ｔとして設定する（ステップ13−1
1）。

また、本実施例においては電子写真複写機の定着器を
例としたが、本発明の画像形成装置としては、必ずしも
電子写真複写機に限らず、インクジェットプリンタ，サ
ーマルプリンタ等にも適用可能である。例えば、本実施
例の定着器としてはヒータ制御を例にとったが、インク
ジェットプリンタにおいて記録したインクを乾燥させる
手段を用いるとすれば、これも広義には定着器といえ
る。

また、上述のファジィ推論のアルゴリズムは一例であ
って、アルゴリズムを変形しても差支えない。例えば複
数の規則の合成時に面積の最大値の重心をとるかわり
に、縦軸が最大となる値に対する横軸の値を推論結果と
してもよい。また、ファジィ規則の数や内容も経験則に
基づき変形することが可能である。

また、ファジィ集合や規則を独立してRAMやROMに記憶
させておき制御の際にファジィ推論の演算を行うのでは
なく、予めすべての状態量の入力の組み合せについてあ
らかじめ推論した結果をルックアップテーブル（ROM）
に記憶しておけば状態量の入力に応じて簡単に出力を得
ることができる。

また、補正係数の乗算はCPU801により行わずに、乗算
回路を別途設けて行ってもよい。

以上説明したように本発明の上記実施例によれば、従
来、環境の変化に対して固定された制御が行われていた
画像形成装置に複雑な要因を考慮した制御を与えること
により、効率的な画像形成処理を行うことができる。ま
た、その際複数のパラメータに基づいて制御量を決定す
るので、仮に入力データの一部に誤差があったとしても
制御量に大幅な誤差が生じるのを防止することができ
る。

以上の説明から明らかなように本発明の実施例によれ
ば、ファジィ推論を行う制御系の遅延を補正する専用の
手段を設けることにより、遅延に対する補正を独立して
制御でき、機械間のばらつきや経時変化に応じて補正量
を容易に変更することができる。

このことにより、画像形成装置の電力の消費，紙詰
り，破損等を常に最小限に押さえることができ、更にプ
ロセス制御などを最適に行うことが出来るため、画像の
質が向上し、画像形成の信頼性を著しく向上させること
ができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、状態量と操作量の関
係があいまいな関係に支配されるヒータへの通電を制御
する画像形成装置において、状態量から通電時間または
非通電時間を定性的に算出することができるとともに、
制御系の遅延によより生じる温度リップル量を簡易な構
成で抑制することができる。また、このように温度リッ
プルを抑制することにより、所望の温度を得るための電
源容量、さらには、加熱対象の耐熱性等を無駄に高める
必要がなくなり、また、消費電力も抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係り、本発明を定着装置に
適用した場合の制御系の構成例を示す基本ブロック図、 第２図は本実施例に係る画像形成装置の全体の内部構成
例を示す断面図、 第３図は実施例の操作パネルの外観構成例を示す平面
図、 第４図は本実施例に係る制御系の全体的回路構成例を示
すブロック図、 第５図は本実施例で採用可能なメンバシップ関数を説明
するための線図、 第６図は本実施例に適用可能なファジイ規則を示す説明
図、 第７図は本発明の実施例にかかるファジイ推論の方法を
説明するための説明図、 第８図は本実施例に係る補正係数の初期設定値に対する
比率を示す線図、 第９図は本実施例に係る制御対象（ヒータ）の制御手順
の一例を示すフローチャート、 第10図は本実施例に係るファジイ推論手順の一例を示す
フローチャート、 第11図は本発明の第２の実施例に係る補正値の初期設定
値に対する比率を示す線図、 第12図は当該第２の実施例に係る制御対象（ヒータ）の
制御手順の一例を示すフローチャート、 第13図は当該第２の実施例に係るファジイ推論手順の一
例を示すフローチャートである。 100……画像形成装置本体、 163……定着装置、 163−１……ヒータ、 163−２……サーミスタ、 163−３……駆動回路、 200……ペディスタル、 300……RDF、 400……ステイプルソータ、 600……キー群、 700……ディスプレイ群、 801……CPU、 803……ROM、 805……RAM。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−106347（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−311860（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−10265（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−191177（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−33161（ＪＰ，Ｕ) 山崎 束・菅野 道雄、自動学習ファ ジーコントローラ、計測自動学会論文 集、昭和59年８月30日、第20巻、第８ 号、ｐ．720−726 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/00 303 G03G 15/20 G03G 21/20

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】装置に配設されるヒータの温度に関する状
   態量を得る状態量手段と、 前記ヒータへの通電時間または非通電時間を操作量とし
   て与える操作量制御手段と、 前記状態量と前記操作量とを定性的に関係づけた規則を
   記憶する規則記憶手段と、 前記規則に従い、前記状態量手段によって得られる状態
   量が状態量集合に属する度合に基いて前記操作量をファ
   ジィ推論する推論手段と、 制御系の遅延に関する予め設定された補正値を記憶する
   補正値記憶手段と、 前記推論手段により推論された操作量としての通電時間
   または非通電時間を、前記記憶手段により記憶された補
   正値に基づいて、より短い時間に変更する変更手段を有
   し、 該変更手段により得られた操作量に従い、前記ヒータを
   制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】感光体上に潜像を形成し、現像手段により
   可視化し、転写紙上に可視像を転写することを特徴とす
   る請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】前記変更手段は、前記推論手段により推論
   された操作量を経時変化に応じて変更することを特徴と
   する請求項１に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】前記変更手段は、前記推論手段により推論
   された操作量に対して、所定値を乗ずることを特徴とす
   る請求項１に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】前記所定値を経時変化に応じて変化させる
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】前記変更手段は、前記推論手段により推論
   された操作量に対して、所定値を加算または減算するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】前記所定値を経時変化に応じて変化させる
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】装置に配設されるヒータの温度に関する状
   態量を得る状態量工程と、 前記状態量と操作量としての前記ヒータへの通電時間ま
   たは非通電時間とを定性的に関係づけた規則に従い、前
   記状態量工程において得られる状態量が状態量集合に属
   する度合に基いて前記操作量をファジィ推論する推論工
   程と、 前記推論工程により推論された操作量としての通電時間
   または非通電時間を、制御系の遅延に関する予め設定さ
   れた補正値に基づいて、より短い時間に変更する変更工
   程と、 前記変更工程において変更された操作量に従い、前記ヒ
   ータへの通電時間または非通電時間を操作量として与え
   る操作量制御工程を有することを特徴とする制御方法。
9. 【請求項９】前記推論工程において推論された操作量を
   経時変化に応じて変更することを特徴とする請求項８に
   記載の制御方法。