JP3290500B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真プロセスに従
って可視画像を形成する画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置においては
レーザー光量調整装置が内蔵されており、レーザーに流
れる電流を一定にすることにより、光量が一定になるよ
うに調整していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、レーザー自身の発熱等に起因して、レーザーに
供給される電流が一定であっても一定光量とならないた
め、形成された画像の濃度が一様にならないという問題
点があった。

【０００４】よって本発明の目的は上述の点に鑑み、レ
ーザー光量の不均一に基づいて生じる画像濃度の差をな
くした画像形成装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、帯電された電子写真感光体を露光する
レーザーと、画像情報に基づいて前記レーザーへ供給さ
れるレーザー電流を変調する変調手段とを有する画像形
成装置において、画像情報を記憶する記憶手段と、前記
記憶手段に記憶された画像情報の特徴を部分的に抽出す
る特徴抽出手段と、前記特徴抽出手段により抽出された
前記特徴と予め記憶されているファジー規則とに基づい
て、前記レーザーを駆動するためのレーザー電流の最適
値を推論するファジー推論手段と、前記ファジー推論手
段の出力に応答してレーザー電流を画像形成中に可変制
御するレーザー電流制御手段とを具備したものである。

【０００６】ここで、前記変調手段は、前記画像情報に
基づいて前記レーザー電流のパルス幅を変調するもので
あって、前記特徴抽出手段が抽出する前記画像情報の特
徴は、（１）レーザーのＯＮの連続時間、（２）レーザ
ーのＯＮの積算時間、（３）レーザーのＯＮとＯＦＦの
時間の割合、のいずれかを含むことができる。

【０００７】さらに、印字濃度を補正するための濃度補
正指示値を入力する入力手段を備え、前記ファジー推論
手段は、前記入力手段により入力された補正指示値と前
記画像情報の特徴と予め記憶されているファジー規則と
に基づいて、前記レーザーを駆動するためのレーザー電
流の最適値を推論することも可能である。

【０００８】

【作用】本発明の上記構成によれば、画像情報から特徴
を抽出し、その特徴からレーザー電流の目標値を決定
し、その目標値にしたがってレーザー電流を制御し、画
像濃度を一定とすることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の各実施例を詳細に説明する。

【００１０】実施例１ 図１は、本発明の一実施例による画像形成装置の断面構
成図であり、例えば、レーザービームプリンタの場合を
示してある。

【００１１】以下、本実施例の構成および動作について
説明する。

【００１２】レーザービームプリンタ本体１（以下、本
体１という）は、記録紙Ｓを収納するカセット２を有
し、カセット２の記録紙Ｓの有無を検知するカセット紙
有無センサ３、カセット２の記録紙Ｓのサイズを検知す
るカセットサイズセンサ４（複数個のマイクロスイッチ
で構成される）、カセット２から記録紙Ｓを繰り出す給
紙ローラ５が設けられている。

【００１３】そして、給紙ローラ５の下流には、記録紙
Ｓを同期搬送するレジストローラ対６が配置されてい
る。また、レジストローラ対６の下流には、レーザース
キャナ部７からのレーザー光に基づいて記録紙Ｓ上にト
ナー像を形成する画像形成部８が配置されている。

【００１４】さらに、画像形成部８の下流には、記録紙
Ｓ上に形成されたトナー像を熱定着する定着器９が配置
されており、定着器９の下流には排紙部の紙搬送状態を
検知する排紙センサ１０、記録紙Ｓを排紙する排紙ロー
ラ１１、記録の完了した記録紙Ｓを積載する積載トレイ
１２が配置されている。

【００１５】また、前記レーザースキャナ部７は、後述
する外部装置２８から送出される画像信号（ＶＤＯ）に
基づいて変調されたレーザー光を発光するレーザーユニ
ット１３、このレーザーユニット１３からのレーザー光
を後述する感光ドラム１７上に走査するためのポリゴン
モーター１４、結像レンズ群１５、折り返しミラー１６
等により構成されている。

【００１６】そして、前記画像形成部８は、公知の電子
写真プロセスに必要な、感光ドラム１７、前露光ランプ
１８、一次帯電器１９、現像器２０、転写帯電器２１、
クリーナブレード２２ａを備えたクリーナ２２から構成
されている。

【００１７】また、メインモーター２３は、給紙ローラ
５には給紙ローラクラッチ２４を介して、レジストロー
ラ対６にはレジストローラクラッチ２５を介して駆動力
を与えており、さらに、感光ドラム１７を含む画像形成
部８の各ユニット、定着器９、排紙ローラ１１にも駆動
力を与えている。

【００１８】２６は、前記本体１を制御するプリンタ制
御装置であり、インターフェース２７を介して外部装置
２８と送受信可能となるように接続されている。

【００１９】次に、図２にしたがって、プリンタ制御装
置２６の構成を説明する。

【００２０】プリンタ制御装置２６内には、ＣＰＵ３６
を設けてある。このＣＰＵ３６は、ＲＯＭ，ＲＡＭ標準
入出力用Ｉ／Ｏポート，アナログ入力ポートを内蔵する
タイプである。プリンタ制御装置２６内には、画像信号
（ＶＤＯ）からの特徴抽出回路であるファジー前処理部
５１と、レーザー電流設定部５２があり、共に外部バス
３０を通じてＣＰＵ３６に接続されている。ファジー規
則記憶部およびファジー推論部は、ＣＰＵ３６内のＲＯ
Ｍおよびデータ処理を使用して実現する。

【００２１】ファジー前処理部５１では、画像信号（Ｖ
ＤＯ）から次の４個の特徴を抽出する。当該位置の画像
信号（ＶＤＯ）について、（１）レーザー５４のＯＮが
どれだけ長く続いているか（信号名…ＢＬＡＣＫ）
（２）レーザー５４のＯＮの時間の積算値（信号名…Ｔ
ＯＴＡＬ）（３）レーザー５４のＯＮの時間とＯＦＦの
時間の割合（信号名…ＷＨＩＴＥ）（４）記録用紙上の
位置（信号名…ＰＯＳＩＴＩＯＮ）のデータの抽出を行
う。

【００２２】画像信号（ＶＤＯ）はカウンターコントロ
ール３５にて処理され、次の４個のカウンターに入力さ
れる。ＢＬＡＣＫカウンター３１、ＴＯＴＡＬカウンタ
ー３２、ＷＨＩＴＥカウンター３３、ＰＯＳＩＴＩＯＮ
カウンター３４。ＣＰＵ３６は、外部バス３０を通じ
て、各々のカウンターの値を読むことにより、画像の特
徴を取り込む。ＣＰＵ３６は、外部バス３０を通じてレ
ーザーの電流目標値（Ｌ＿ＣＵＲＲＥＮＴ）をセットす
る。

【００２３】次に、図３にしたがってレーザーユニット
１３、および、その内部にあるレーザードライバー５３
を説明する。

【００２４】レーザーユニット１３の内部にはレーザー
ドライバー５３があり、画像信号（ＶＤＯ）に従ってレ
ーザー５４をＯＮ／ＯＦＦし、また、レーザー電流目標
値（Ｌ＿ＣＵＲＲＥＮＴ）に従って、レーザー５４の電
流を制御する。

【００２５】次に、図４に示したフローチャートにした
がって、レーザー５４の電流の目標値の計算について説
明する。

【００２６】ＣＰＵ３６は、ＲＯＭに記憶されているフ
ァジー規則と、ファジー前処理部５１の４個のカウンタ
ーの値で示される画像の特徴からレーザー電流の目標値
を推論し、レーザー電流設定部５２にて目標値をセット
し、レーザー５４の電流を制御する。

【００２７】まず、ＣＰＵ３６は、カウンター３１〜３
４の値を読み込む（１０１）。次に、ルール番号を１に
セットし（１０２）、各ルールに従って出力の最小値を
計算する（１０３）。ルール番号が最終になったかどう
かをチェックする（１０４）。終わりでない場合は、ル
ール番号を１進めて（１０５）、次のルールによる出力
の最小値の計算をする。ルール全部の最小値が計算でき
たら、それらの最大値を計算する（１０６）。出力の値
の重心を計算し（１０７）、その値をレーザーの電流の
目標値（Ｌ＿ＣＵＲＲＥＮＴ）とし、レーザー電流設定
部５２にセットし（１０８）、レーザー５４の電流を制
御する。

【００２８】次に、図５および図６にしたがって、ファ
ジー推論に使用するメンバーシップ関数を説明する。

【００２９】図５は、画像の特徴に関するメンバーシッ
プ関数を示す。すなわち、以下の通りである。

【００３０】（５−１）レーザーのＯＮが長い。レーザ
ーのＯＮが短い。（ＢＬＡＣＫに関して） （５−２）積算値が大きい。（ＴＯＴＡＬに関して） （５−３）白の割合が大きい。白の割合が小さい。（Ｗ
ＨＩＴＥに関して） （５−４）画面上の位置が左側にある。画面上の位置が
右側にある。

【００３１】（ＰＯＳＩＴＩＯＮに関して）図６は、レ
ーザー電流に関するメンバーシップ関数を示す。すなわ
ち、以下の通りである。

【００３２】（６−１）少し、明るくする。

【００３３】（６−２）僅かに、明るくする。

【００３４】（６−３）そのまま。

【００３５】（６−４）僅かに、暗くする。

【００３６】（６−５）少し、暗くする。

【００３７】図７は、本実施例に使用するファジールー
ルを示す。

【００３８】図８および図９は、一例として画像の特徴
データが、ＢＬＡＣＫ＝１２ＴＯＴＡＬ＝５０ＷＨＩＴ
Ｅ＝２１０ＰＯＳＩＴＩＯＮ＝９０の時の推論の状態を
示している。

【００３９】まず、各々の信号について、各特徴の一致
度をメンバーシップ関数から計算する（図８参照）。

【００４０】次に、５個のルールそれぞれについて一致
度の値で頭切りを行う（図９参照）。本図中では、
（１）〜（５）にて表されている。そして、（１）〜
（５）すべての最大値を計算する。本図中では、斜線の
重なりで表現されている。最後に斜線部全体の重心を求
める。この値がレーザー電流目標値（Ｌ＿ＣＵＲＲＥＮ
Ｔ）となる。

【００４１】図１０は、実際の紙に印字した場合のレー
ザー電流目標値（Ｌ＿ＣＵＲＲＥＮＴ）を示す。本図の
Ｘ軸は印字位置を示し、Ｙ軸はレーザー電流目標値を示
す。

【００４２】図１０においては、画面上の位置が、０か
ら１２０の部分と１８０から１９０、２００から２１
０、２２０から２３０の部分が黒であり、それ以外の部
分が白であるようなパターンを出力する場合のレーザー
電流目標値（Ｌ＿ＣＵＲＲＥＮＴ）を示している。レー
ザー５４のＯＮが連続すると温度が上昇し、もし、一定
電流ならば、光量が低下する。その光量の低下分を電流
を増加することにより、補正している様子が示されてい
る。また、レーザー５４のＯＦＦが連続すると温度が下
降し、もし、一定電流ならば、光量が上昇する。その光
量の上昇分を電流を低下させることにより補正している
様子が示されている。

【００４３】実施例２ 実施例２は、実施例１と同一の構成をとる。図１１に示
すように、プリンター制御装置２６を濃度差入力スイッ
チ５５，５６を追加してある。レーザーユニット１３
は、実施例１と同一とする。

【００４４】図１２は、レーザー電流目標値の計算方法
を示す。また、図１３に示すように、画像の特徴に関す
るメンバーシップ関数は、濃度差入力スイッチ５５，５
６の値に応じて決定される。それ以外のメンバーシップ
関数は実施例１と同一である。

【００４５】レーザー電流に関するメンバーシップ関数
は実施例１と同一とする。

【００４６】図１４は、実施例２に使用するファジール
ールである。

【００４７】本体１を製造する工程において、感光ドラ
ム１７に対して、一次帯電器１９，現像器２０および転
写帯電器２１は、平行に取付けられなければならない。
しかし、組立上の誤差は０にはならないので、組み上が
った本体１は、１台ずつに微妙に印字の濃度に“くせ”
を持つ状態となる。

【００４８】そこで、印字状態の最終調整工程におい
て、印字の濃度が右側と左側とで各々標準値に比べて薄
いか否かを濃度差入力スイッチ５５，５６にて設定す
る。その入力値に従って、レーザー電流の目標値を補正
する。その結果、印字濃度は標準値に一致し、印字濃度
の“くせ”が取り除かれる。

【００４９】再び図１１に戻り、プリンタ制御装置２６
の構成を説明する。

【００５０】プリンタ制御装置２６は、実施例１のもの
に濃度差入力スイッチ５５，５６を追加し、ＣＰＵ３６
に直接、接続している。

【００５１】次に図１２に従って、レーザー５４の電流
の目標値の計算方法を説明する。

【００５２】ＣＰＵ３６は、濃度差入力スイッチ５５，
５６からの情報を入力し、その値に従って、ＰＯＳＩＴ
ＩＯＮに関するメンバーシップ関数を計算する（１０
９）。このステップ以降は、実施例１と全く同一とな
る。

【００５３】次に、図１３に従って、ＰＯＳＩＴＩＯＮ
に関するメンバーシップ関数の計算方法を説明する。

【００５４】ここで、右側であることの一致度を示す変
数をＲＩＧＨＴとする。

【００５５】濃度差入力スイッチ５５の値を示す変数を
ＳＷ１とする。

【００５６】位置を示す変数をＰＯＳＩＴＩＯＮとす
る。

【００５７】左側であることの一致度を示す変数をＬＥ
ＦＴとする。

【００５８】濃度差入力スイッチ５６の値を示す変数を
ＳＷ２とする。

【００５９】

【数１】RIGHT ＝(POSITION/240)＊(0.25 ＊SW1) LEFT＝(0.25 ＊SW2)−(POSITION/240)＊0.25＊SW2) 上記の２式にて表される値を一致度とするグラフがＰＯ
ＳＩＴＩＯＮに関するメンバーシップ関数である。濃度
差入力スイッチ５５，５６は、本体１の印字状態最終調
整工程において下記に示すように、セットされる。

【００６０】右側の印字状態…標準値にほぼ一致する。

【００６１】濃度差入力スイッチ５５（ＳＷ１）＝０； …標準値より少し薄い。

【００６２】濃度差入力スイッチ５５（ＳＷ１）＝１； …標準値よりとても薄い。

【００６３】濃度差入力スイッチ５５（ＳＷ１）＝２； 左側の印字状態…標準値にほぼ一致する。

【００６４】濃度差入力スイッチ５６（ＳＷ２）＝０； …標準値より少し薄い。

【００６５】濃度差入力スイッチ５６（ＳＷ２）＝１； …標準値よりとても薄い。

【００６６】濃度差入力スイッチ５６（ＳＷ２）＝２； 図１４は、実施例２に使用するファジールールである。
実施例１で使用したファジールールに、（６）もし、画
面上の位置が右側にあれば、僅かに明るくする。

【００６７】（７）もし、画面上の位置が左側にあれ
ば、僅かに明るくする。

【００６８】という、ルールを追加したものである。

【００６９】図１５は、実際の紙に印字した場合のレー
ザー電流目標値（Ｌ＿ＣＵＲＲＥＮＴ）を示す。ここで
は、濃度差入力スイッチ５５＝２，濃度差入力スイッチ
５６＝０の場合を示す。また、Ｘ軸は印字位置を示し、
Ｙ軸はレーザー電流目標値を示す。

【００７０】すなわち、画面上の位置が、０から１２０
の部分と１８０から１９０、２００から２１０、２２０
から２３０の部分が黒であり、それ以外の部分が白であ
るようなパターンを出力する場合のレーザー電流目標値
（Ｌ＿ＣＵＲＲＥＮＴ）を示してある。

【００７１】図１０に示した実施例１の場合に比べて、
画面右側でレーザー電流目標値（Ｌ＿ＣＵＲＲＥＮＴ）
が増加していることが判る。

【００７２】実施例２の特有の効果 この実施例２によれば、レーザー自身の発熱等の影響に
よる濃度差の補正だけでなく、組立誤差による濃度差の
調整も同時に可能となる。

【００７３】実施例３ 実施例３は、実施例１と同一の構成をとる。図１６に示
すように、プリンター制御装置２６に、レーザーパワー
モニター５７を追加してある。そして図１７に示すよう
に、レーザードライバー５３には、レーザーパワーモニ
ター５７が追加されている。

【００７４】レーザー電流目標値の計算方法は、図１８
に示す。画像の特徴に関するメンバーシップ関数、およ
び、レーザー電流に関するメンバーシップ関数は、実施
例１と同一とする。

【００７５】推論に使用するファジールールも実施例１
と同一とする。

【００７６】レーザー５４は、一定の電流を流しても、
素子自体のばらつき、あるいは経時変化により光量が変
化する。これを防止するために実施例３では、レーザー
５４の光量をモニターして、一定の光量になるように電
流を制御し、その後、画像の特徴から実際の印字濃度を
ファジー推論により推測し、その結果に従って、電流の
微調整を行う。

【００７７】図１６に従って、プリンタ制御装置２６の
内部を説明する。

【００７８】プリンタ制御装置２６は、実施例１のもの
にレーザーパワーモニター５７を追加したものであり、
レーザーパワーモニター５７は、ＣＰＵ３６のアナログ
入力ポートに接続してある。

【００７９】図１７は、レーザーユニット１３であり、
レーザーパワーをモニターするためにフォトダイオード
５８および信号線レーザーパワーモニター５７が追加さ
れている。

【００８０】次に、図１８に従って、レーザー５４の電
流の目標値の計算を説明する。

【００８１】ＣＰＵ３６は、外部バス３０とレーザー電
流設定部５２を通じて、Ｌ＿ＣＵＲＲＥＮＴを０にセッ
トする（１１０）。レーザーパワーモニター５７の値を
読み込み、その値が規定値よりも大きいかどうかをチェ
ックする（１１１）。小さい場合には、Ｌ＿ＣＵＲＲＥ
ＮＴを１増加し（１１２）、レーザーパワーモニター５
７が規定値を越えるまで繰り返す。この時に決定した電
流値をＭ＿ＣＵＲＲＥＮＴとし、記憶する（１１３）。

【００８２】その後、（１０１）〜（１０７）までは、
実施例１と同一の処理を行う。画像の特徴から計算し
た、重心値をＦＵとして記憶する（１１４）。レーザー
５４の電流の目標値は、次式により計算する。

【００８３】Ｌ＿ＣＵＲＲＥＮＴ＝Ｍ＿ＣＵＲＲＥＮＴ
＋ＦＵ−１４０；（１１５） レーザー電流設定部５２を通じて、Ｌ＿ＣＵＲＲＥＮＴ
の値をセットする（１１６）。

【００８４】実施例３の特有の効果 この実施例３によれば、レーザーパワーモニターと、フ
ァジー推論の両方のデータから、レーザー電流を決定す
るので、実施例１よりもレーザー５４の光量が安定す
る。

【００８５】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、帯
電された電子写真感光体を露光するレーザーと、画像情
報に基づいて前記レーザーへ供給されるレーザー電流を
変調する変調手段とを有する画像形成装置において、画
像情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶され
た画像情報の特徴を部分的に抽出する特徴抽出手段と、
前記特徴抽出手段により抽出された前記特徴と予め記憶
されているファジー規則とに基づいて、前記レーザーを
駆動するためのレーザー電流の最適値を推論するファジ
ー推論手段と、前記ファジー推論手段の出力に応答して
レーザー電流を画像形成中に可変制御するレーザー電流
制御手段とを具備する構成としたことにより、レーザー
自身が発熱等した場合であっても、レーザー電流を最適
に制御してレーザー光量を一定として電子写真感光体の
露光を行えるため、これにより、画像濃度を安定させ
て、一様な画像濃度の画像形成を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による画像形成装置の断面構
成図である。

【図２】プリンタ制御装置を説明するブロック図であ
る。

【図３】レーザーユニットを説明するブロック図であ
る。

【図４】レーザー電流目標値の計算手順を示すフローチ
ャートである。

【図５】画像の特徴に関するメンバーシップ関数を示す
図である。

【図６】レーザー電流に関するメンバーシップ関数を示
す図である。

【図７】ファジールールを示す図である。

【図８】推論の状態を説明する図である。

【図９】推論の状態を説明する図である。

【図１０】印字状態のレーザー電流目標値を示す線図で
ある。

【図１１】実施例２におけるプリンタ制御装置を説明す
るブロック図である。

【図１２】実施例２におけるレーザー電流目標値の計算
手順を示すフローチャートである。

【図１３】実施例２における画像の特徴に関するメンバ
ーシップ関数を示す図である。

【図１４】実施例２におけるファジールールを示す図で
ある。

【図１５】実施例２における印字状態のレーザー電流目
標値を示す線図である。

【図１６】実施例３におけるプリンタ制御装置のブロッ
ク図である。

【図１７】実施例３におけるレーザーユニットを説明す
るブロック図である。

【図１８】実施例３におけるレーザー電流目標値の計算
手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】 １ 本体 ２ カセット ３ カセット紙有無センサ ４ カセットサイズセンサ ５ 給紙ローラ ６ レジストローラ ７ レーザースキャナ ８ 画像形成部 ９ 定着器 １０ 排紙センサ １１ 排紙ローラ １２ 積載トレイ １３ レーザーユニット １４ ポリゴンモーター １５ 結像レンズ群 １６ 折り返しミラー １７ 感光ドラム １８ 前露光ランプ １９ 一次帯電器 ２０ 現像器 ２１ 転写帯電器 ２２ クリーナ ２３ メインモーター ２４ 給紙ローラクラッチ ２５ レジストローラクラッチ ２６ プリンタ制御装置 ２７ インターフェース ２８ 外部装置 ３０ 外部バス ３１〜３４ カウンター ３５ カウンターコントロール ３６ ＣＰＵ ５１ ファジー前処理部 ５２ レーザー電流設定部 ５３ レーザードライバー ５４ レーザー ５５，５６ 濃度差入力スイッチ ５７ レーザーパワーモニター ５８ フォトダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−169571（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−175266（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/44

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電された電子写真感光体を露光するレ
   ーザーと、 画像情報に基づいて、前記レーザーへ供給されるレーザ
   ー電流を変調する変調手段とを有する画像形成装置にお
   いて、 画像情報を記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された画像情報の特徴を部分的に抽
   出する特徴抽出手段と、 前記特徴抽出手段により抽出された前記特徴と予め記憶
   されているファジー規則とに基づいて、前記レーザーを
   駆動するためのレーザー電流の最適値を推論するファジ
   ー推論手段と、 前記ファジー推論手段の出力に応答してレーザー電流を
   画像形成中に可変制御するレーザー電流制御手段とを具
   備したことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記変調手段は、前記画像情報に基づい
   て前記レーザー電流のパルス幅を変調するものであっ
   て、 前記特徴抽出手段が抽出する前記画像情報の特徴は、
   （１）レーザーのＯＮの連続時間、（２）レーザーのＯ
   Ｎの積算時間、（３）レーザーのＯＮとＯＦＦの時間の
   割合、のいずれかを含むことを特徴とする請求項１記載
   の画像形成装置。
3. 【請求項３】 印字濃度を補正するための濃度補正指示
   値を入力する入力手段を備え、 前記ファジー推論手段は、前記入力手段により入力され
   た補正指示値と前記画像情報の特徴と予め記憶されてい
   るファジー規則とに基づいて、前記レーザーを駆動する
   ためのレーザー電流の最適値を推論することを特徴とす
   る請求項１記載の画像形成装置。