JP3232146B2 - 電子写真プロセス制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電子写真プロセス制御
装置に関し、さらに詳細にいえば電子写真プロセスによ
って画像の作成を行なう電子写真装置において転写プロ
セスの制御を行なう電子写真プロセス制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子写真プロセスによる各種
の印刷装置あるいは複写装置が提案されている。電子写
真プロセスにおける転写プロセスは感光体表面もしくは
中間転写体表面に形成されたトナー像を記録紙もしくは
中間転写体上に移動し付着させるプロセスである。転写
に使用する力には静電気力、機械力および粘着力があ
る。

【０００３】静電気力を利用する静電転写法とは記録紙
とトナー層間に電界を形成し、この電界により帯電トナ
ーを記録紙に転写する方式である。この転写方式として
は、記録紙の裏側にコロナイオンを与えるコロナ転写
法、記録紙の裏面に電圧を印加した導電性ローラを押し
当てて電圧により転写電界を形成するローラ転写法、さ
らに記録紙の搬送を兼ねた誘電ベルト転写法とがある
が、いずれも静電気力による転写原理に基づいている。

【０００４】また、良好な転写を行なうためには、感光
体と記録紙あるいは中間転写体との密着性が重要であ
り、密着性が悪くなると、時に斑点状の白抜けが発生す
ることがある（電子写真技術の基礎と応用、転写プロセ
ス、電子写真学会、参照）。

【０００５】また近年、カラープリンタ、カラーＰＰＣ
等のフルカラー電子写真プロセスの応用が急速に広まり
つつあるが、カラー電子写真プロセスを白黒の電子写真
プロセスと比較した場合、その固有の技術に多重転写装
置がある。この多重転写方法には大別して転写ドラム方
式、中間体転写方式、タンデム方式があり、転写ドラム
方式、中間体転写方式はそれぞれトナー像を一度中間転
写体に転写し、その後、３色の（または４色）のトナー
像を同時に記録紙上に転写する方式である。タンデム方
式は中間転写体を使用せず、感光体から記録紙へ直接転
写を行なうが、紙搬送のため誘電ベルトを用いている。

【０００６】しかし、中間転写体、誘電ベルトともにそ
の材質（例えば、ポリエステル等）の特性上、温度，湿
度の変化による体積の変化が起こり、その結果として密
着性が変化する。また、高湿度環境下での記録紙の波打
ちや、カール等が発生した場合にも密着性が低下する。

【０００７】また、良好な転写を行なうためには密着性
以外にも各種の条件が必要になる。記録紙（あるいは中
間転写体、誘電ベルト等）の電気抵抗もその１つであ
り、例えば、高湿度時に抵抗値が下がるとコロナ放電に
よる記録紙上の電荷がアース側にリークして転写不良と
なる。逆に記録紙の電気抵抗が高くなると記録紙の分離
時にトナー層と感光体との間で起こる剥離放電によって
トナーの飛散が起こり易くなる。

【０００８】以上のような密着性および電気抵抗等の特
性変化を補正し、安定して高い転写率を得るための従来
技術としては、手動によりベルトの張力を調整すること
により高湿度環境下の密着性を改善するものや、転写用
の帯電器に流す電流を操作盤等により指示することによ
り切り替えるものなどが提案され、実用化されている
（ＡＲＴＡＧＥ８０００ＲＥＡＬＡサービスマニュアル
参照、リコー株式会社など）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記い
ずれの方式も使用者もしくはサービスマンが手動で操作
しなければならないので煩わしい上に、環境に対してき
め細かく、最適な制御ができない問題点がある。さらに
詳細に説明すれば、例えば、複写機において数ある変動
要因において、使用者が転写状態が低下していると判断
してベルトの張力を変更することや、転写用の帯電器に
流す電流を操作することは操作マニュアルが整備されて
いても面倒なことである。また、サービスマンを呼んで
処理することは時間的にもコスト的にも不利である。

【００１０】さらに、たとえ使用者あるいはサービスマ
ンが的確な転写状態の整備を行なったとしても、複写機
の使用環境は常に変化しているのであるから、再び転写
状態が低下した状態になる危険性を有しており、使用環
境に対してきめ細かく、最適な制御を使用者あるいはサ
ービスマンの処理によって行なうことは極めて難しいの
である。

【００１１】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、使用環境が変化しても常に高品位な画像
を出力できる電子写真プロセス制御装置を提供すること
を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項１記載の発明は、電子写真プロセスを使用
し、回転ローラで支持され中間部で感光体に接し得る構
成のエンドレスベルト状の中間媒体を介して転写プロセ
スを行なう画像形成装置の電子写真プロセス制御装置で
あって、前記画像形成装置の転写状態に影響を与える環
境情報を得るセンサ手段と、前記中間媒体に接して回転
し回転角度に応じて前記中間媒体の張力を変化させて前
記中間媒体と感光体との密着性を調整する偏心カム及び
カム駆動部からなる密着性調整手段と、前記センサ手段
からの環境情報に基づいて前記密着性調整手段の調整値
を算出するカム制御部及び中央演算装置からなる調整値
算出手段とを備えている。なお、中間媒体とは感光体に
近接して転写性の向上、紙搬送性の向上、感光体の耐印
刷性の向上などの所定の目的のために設けられる構成物
を言い、中間転写体、誘電体ベルトなどが該当する。

【００１３】請求項２記載の発明は、前記調整値算出手
段がファジィ演算を行なうファジィ演算手段を含み、フ
ァジィ演算を行なうことにより前記調整値を算出する。
請求項３記載の発明は、前記調整値算出手段がニューラ
ル・ネットワークを用いて演算を行なうニューラル・ネ
ットワーク演算手段を含み、ニューラル・ネットワーク
演算を行なうことにより前記調整値を算出する。

【００１４】

【作用】上記の目的を達成するための、請求項１記載の
発明であれば、調整値算出手段がセンサ手段からの環境
情報に基づいて調整値を算出して密着性調整手段を駆動
するので、周囲環境に応じて中間媒体と感光体との密着
性を最適にすることが可能になる。したがって、作業
者、サービスマンが定期的あるいは異常が生じたときに
対処するのに比べて著しく簡便であり、常に、高品位な
画像を常に得ることが可能になる。

【００１５】請求項２記載の発明であれば、上記作用に
加えてファジィ演算を行なうことにより周囲環境である
温度、湿度、紙の種類などの転写状態を左右する個々の
データに基づいて転写制御してもシステム全体において
最良になる制御条件を見つけることが難しい場合であっ
ても、ファジィ理論に基づいて良好な制御が可能にな
る。

【００１６】請求項３記載の発明であれば、上記作用に
加えて予め画像形成装置が使用される条件においてニュ
ーラル・ネットワークの学習を行ない、学習結果に基づ
いて密着性調整手段の調整値を算出することができるの
で、定性的、定量的に解析しにくい各種の周囲環境の条
件を全て考慮して転写条件を得ることができ、転写条件
の制御のレベルが高まり、高品位な画像を常に得ること
ができる。また、ニューラル・ネットワークの汎化能力
により、より少ない実験および低コストで調整値算出手
段を構築することができる。すなわち、同一の機能を表
参照方式などにより実現しようとした場合、膨大な実験
が必要となるとともに、装置内に膨大な量の表を保持し
なければならないことと比べて開発期間およびコストの
大幅な低減が可能になる。

【００１７】

【実施例】［１］本発明の参考例 図１はこの発明の実施に適する電子写真プロセス制御装
置の一例を複写機に適用した場合を示す概略図である。

【００１８】この例に係る電子写真プロセス制御装置が
適用される複写機は、感光体ドラム１と、感光体ドラム
１に電荷を与える帯電器２と、不図示の原稿台からの画
像情報を感光体ドラム１上に結像する露光系３と、静電
潜像にトナーを付着させることにより可視化する現像部
４と、感光体ドラム１上のトナーを記録紙５に転写する
転写用帯電器６と、記録紙５を感光体ドラム１から分離
する分離器７と、感光体ドラム１上の残存トナーを除去
するクリーニングローラ８と、記録紙５が蓄えられるカ
セット部９と、カセット部９から記録紙５を搬送する搬
送ローラ１０と、トナーを記録紙５に定着する定着器１
１を有している。

【００１９】また、この複写機の所定位置には温度を検
出する温度センサ２１、湿度を検出する湿度センサ２２
が設けられ、必要に応じて感光体ドラム１の表面電位を
検出する表面電位計２３と、記録紙５の種類を制御盤あ
るいはカセット部９の信号により検出する記録紙センサ
２４とが設けられる。

【００２０】そしてこの例に係る電子写真プロセス制御
装置は転写用帯電器６を駆動する転写用帯電器駆動部３
１と、転写用帯電器駆動部３１へ駆動信号を送る転写用
帯電器制御部３２と、上位制御手段としての中央演算装
置（ＣＰＵ３３）とを有している。

【００２１】転写用帯電器制御部３２は図１に示すよう
に入出力管理部３２ａと駆動電圧計算部３２ｂとから構
成されている。この転写用帯電器制御部３２は中央演算
装置（ＣＰＵ３３）の制御信号により転写用帯電器６を
駆動する最適な電圧計算を行なって、転写用帯電器駆動
部３１に送る。入出力管理部３２ａは外部装置とのイン
ターフェイスを担い、例えば、中央演算装置３３からの
制御信号、温度センサ２１、湿度センサ２２等からの環
境データ（例えば、温度、湿度）を受け取り、定められ
たタイミングで駆動電圧計算部３２ｂへデータを送る。

【００２２】また、駆動電圧計算部３２ｂで計算された
結果を定められたタイミングで転写用帯電器駆動部３１
へと送る。駆動電圧計算部３２ｂは入出力管理部３２ａ
から送られてきた環境データ等に基づいて転写用帯電器
６の駆動電圧を計算し、入出力管理部３２ａへと送る。
なお、計算の最も簡単な方法としては予め実験により代
表的な環境条件に関して最適な転写用帯電器６の駆動電
圧を求めておいて、その駆動電圧をＲＯＭ等に記録し
て、駆動電圧計算部３２ｂにおいてはＲＯＭ等に記録さ
れた表を参照することにより駆動電圧を求める方法があ
る。なお、代表的なデータの間のデータは各種の補間演
算により求めることが可能である。

【００２３】図２はこの電子写真プロセス制御装置の一
作用を説明するフローチャートである。このフローチャ
ートに基づいて電子写真プロセス制御装置の作用を説明
する。まず、温度センサ２１、湿度センサ２２から温度
データＫ１，湿度データＫ２，が環境データとして入出
力管理部３２ａに入力されると（ステップＳＰ１）、駆
動電圧計算部３２ｂはＲＯＭ等に記録された表を参照す
ることにより駆動電圧を求める（ステップＳＰ２）。そ
して入出力管理部３２ａはＣＰＵ３３の信号を受けて転
写用帯電器駆動部３１に駆動電圧データを送り、検出さ
れた温度、湿度に最適な転写電位を制御する。

【００２４】なお、図１において表面電位計２３からの
表面電位Ｋ３と記録紙センサ２４からの紙の種類信号Ｋ
４を入出力管理部３２ａに入力し、検出された表面電位
および紙の種類をそれぞれ考慮して最適な転写電位を制
御するように構成することもできる。

【００２５】図１に示した構成において、駆動電圧計算
部３２ｂ内部にニューラル・ネットワークを用いて演算
を行なうニューラル・ネットワーク演算部を含む構成と
し、ニューラル・ネットワーク演算を行なうことにより
転写用帯電器６の駆動電圧を算出するようにすることも
できる。図３は温度パラメータ、湿度パラメータ、紙種
類パラメータ、感光体電位情報パラメータなどを入力と
して転写用帯電器６の駆動電圧パラメータを出力するよ
うなニューラル・ネットワークを階層型モデルで構成し
た例を示した図である。

【００２６】この例で使用するニューラル・ネットワー
クは各入出力パラメータについて予め、実験等により得
られた最適な転写用帯電器６の駆動電圧を教師値とし
て、所定の学習方法、例えば、逆伝播学習則により学習
が済んだ状態となっている。駆動電圧計算部３２ｂは入
出力管理部３２ａから送られてきたデータをニューラル
・ネットワークに入力可能なパラメータに変換する。そ
のような変換処理としては、例えば正規化処理などがあ
る。そして変換後のデータをニューラル・ネットワーク
に与え、ニューラル・ネットワークにより出力された転
写用帯電器６の駆動電圧パラメータを転写用帯電器６の
駆動電圧に変換した後、入出力管理部３２ａを介して転
写用帯電器駆動部３１に送る。

【００２７】［２］請求項１に対応する例 次に、この発明の電子写真プロセス制御装置の第４実施
例について説明する。この実施例は中間媒体として誘電
体ベルトを用いて転写プロセスを行なう複写機に電子写
真プロセス制御装置を適用した場合を示すものである。

【００２８】図４に示すように感光体ドラム１に近接し
て誘電体ベルト６０を張った状態で搬送可能に支持する
回転ローラ６１，６１を設け、回転ローラ６１の一方側
に偏心カム６２を使用して誘電体ベルト６０の張力を変
化させる機構を設けている。図５はモータもしくはアク
チュエータ等で偏心カム６２の角度θを変化させた状態
を示す図であり、このように誘電体ベルト６０の張力を
連続的に変化させ、その結果、感光体ドラム１との密着
性を調整することが可能となる。

【００２９】図６は張力調整カムの駆動機構の一例を示
すブロック図である。張力調整カムの駆動機構は偏心カ
ム６２と、偏心カム６２の回転角度を変えるカム駆動部
７０と、カム駆動部７０に回転角度信号を送るカム制御
部７１と、上位制御手段としての中央演算装置（ＣＰＵ
７２）とを有している。

【００３０】カム制御部７１は図６に示すように入出力
管理部７１ａと位置情報計算部７１ｂとから構成されて
いる。このカム制御部７１は中央演算装置（ＣＰＵ７
２）の制御信号により偏心カム６２の回転角度計算を行
なって、カム駆動部７０に送る。入出力管理部７１ａは
外部装置とのインターフェイスを担い、例えば、中央演
算装置７２からの制御信号、温度センサ、湿度センサ、
表面電位計等からの環境データ（例えば、温度データＫ
１、湿度データＫ２、表面電位Ｋ３、紙の種類信号Ｋ
４）を受け取り、定められたタイミングで位置情報計算
部７１ｂへデータを送る。

【００３１】また、位置情報計算部７１ｂで計算された
結果を定められたタイミングでカム駆動部７０へと送
る。位置情報計算部７１ｂは入出力管理部７１ａから送
られてきた環境データ等に基づいて偏心カム６２の回転
角度を計算し、入出力管理部７１ａへと送る。なお、計
算の最も簡単な方法としては予め実験により代表的な環
境条件に関して最適な偏心カム６２の回転角度を求めて
おいて、その回転角度をＲＯＭ等に記録しておき、位置
情報計算部７１ｂにおいてＲＯＭ等に記録された表を参
照することにより回転角度を求めることがある。なお、
代表的なデータの間のデータは各種の補間演算により求
めることが可能である。

【００３２】図７はこの実施例の基本的な作用を示すフ
ローチャートである。このフローチャートに基づいて電
子写真プロセス制御装置の作用を説明する。まず、図１
に示すような温度センサ、湿度センサ、表面電位計から
温度データＫ１、湿度データＫ２、表面電位Ｋ３、紙の
種類信号Ｋ４が環境データとして入出力管理部７１ａに
入力されると（ステップＳＰ１）、位置情報計算部７１
ｂはＲＯＭ等に記録された表を参照することにより回転
角度を求める（ステップＳＰ２）。そして入出力管理部
はＣＰＵ７２の信号を受けてカム駆動部７０に回転角度
データを送り、温度、湿度、表面電位および紙の種類に
より誘電体ベルト６０と感光体ドラム１の密着度を変化
させ、最適な転写状態を実現する。

【００３３】［３］請求項２に対応する例 本例が請求項１に対応する例と異なるのは位置情報計算
部７１ｂ内部にファジィ演算部を備えた点のみである。
ファジィ演算部には入出力管理部７１ａからの各データ
を入力として偏心カム７２の回転角度θを計算するため
のルールと、各入出力パラメータおファジィ化／非ファ
ジィ化するためのメンバシップ関数が実験等により作成
されて予め組み込まれている。

【００３４】位置情報計算部７１ｂは入出力管理部７１
ａから送られて来た環境データに基づいてファジィ演算
を行ない、最適な偏心カム６２の回転角度を計算して入
出力管理部７１ａへ送る。

【００３５】［４］請求項３に対応する例 本例が請求項１に対応する例と異なる点は、位置情報計
算部７１ｂ内部にニューラル・ネットワークを用いて演
算を行なうニューラル・ネットワーク演算部を含み、ニ
ューラル・ネットワーク演算を行なうことにより偏心カ
ム６２の回転角度θを算出するようにした点のみであ
る。

【００３６】なお、上記のようなパラメータを入力とし
てカム位置情報パラメータを出力するようなニューラル
・ネットワークは図３に示す階層型モデルにおいて転写
用帯電器６の駆動電圧パラメータをカム位置情報パラメ
ータに置き換えたものを使用すれば良い。ニューラル・
ネットワークは各入出力パラメータについて予め、実験
等により得られた最適なカム回転角度を教師値として、
所定の学習方法、例えば、逆伝播学習則により学習済み
とする。

【００３７】位置情報計算部７１ｂは入出力管理部７１
ａから送られてきたデータをニューラル・ネットワーク
に入力可能なパラメータに変換する。そのような変換処
理としては例えば正規化処理などがある。そして変換後
のデータをニューラル・ネットワークに与え、ニューラ
ル・ネットワークにより出力されたカム位置情報パラメ
ータはカム回転角度に変換された後、入出力管理部７１
ａへと送られる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１記載の発明であれば、周囲環境
に応じて中間転写体、誘電体ベルトなどの中間媒体と感
光体との密着性を最適にすることが可能になり、中間媒
体の電気抵抗等の特性変化などにより引き起こされる転
写率の変動を最小限に抑えることができるので、高品位
な画像を常に得ることが可能になる。

【００３９】請求項２記載の発明であれば、上記効果に
加えてファジィ理論に基づいて良好な制御が可能にな
る。請求項３記載の発明であれば、上記効果に加えてニ
ューラル・ネットワークの汎化能力により、より少ない
実験で転写の状態を制御することができ、装置の開発期
間の短縮およびコストの低減に顕著な効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子写真プロセス制御装置の一実施例を示す概
略図である。

【図２】電子写真プロセス制御装置の第１実施例のフロ
ーチャートである。

【図３】ニューラル・ネットワークを階層型モデルで構
成した一例を示す図である。

【図４】電子写真プロセス制御装置の他の実施例を示す
概略図である。

【図５】電子写真プロセス制御装置の他の例を示す概略
図である。

【図６】電子写真プロセス制御装置の他の例を示すブロ
ック図である。

【図７】電子写真プロセス制御装置の他の例のフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ６ 転写用帯電器 ２１ 温度センサ ２２ 湿度センサ ２３ 表面電位計 ２４ 記録紙センサ ３１ 転写用帯電器駆動部 ３２ 転写用帯電器制御部 ３２ａ 入出力管理部 ３２ｂ 駆動電圧計算部 ３３ ＣＰＵ ６０ 誘電体ベルト ６２ 偏心カム ７０ カム駆動部 ７１ カム制御部 ７１ａ 入出力管理部 ７１ｂ 位置情報計算部 ７２ ＣＰＵ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子写真プロセスを使用し、回転ローラで
   支持され中間部で感光体に接し得る構成のエンドレスベ
   ルト状の中間媒体を介して転写プロセスを行なう画像形
   成装置の電子写真プロセス制御装置であって、前記画像
   形成装置の転写状態に影響を与える環境情報を得るセン
   サ手段と、前記中間媒体に接して回転し回転角度に応じ
   て前記中間媒体の張力を変化させて前記中間媒体と感光
   体との密着性を調整する偏心カム及びカム駆動部からな
   る密着性調整手段と、前記センサ手段からの環境情報に
   基づいて前記密着性調整手段の調整値を算出するカム制
   御部及び中央演算装置からなる調整値算出手段とを備え
   たことを特徴とする電子写真プロセス制御装置。
2. 【請求項２】前記調整値算出手段がファジィ演算を行な
   うファジィ演算手段を含み、ファジィ演算を行なうこと
   により前記調整値を算出することを特徴とする請求項１
   記載の電子写真プロセス制御装置。
3. 【請求項３】前記調整値算出手段がニューラル・ネット
   ワークを用いて演算を行なうニューラル・ネットワーク
   演算手段を含み、ニューラル・ネットワーク演算を行な
   うことにより前記調整値を算出することを特徴とする請
   求項１記載の電子写真プロセス制御装置。