JPH0310269A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ープリンタのような画像形成装
置において、ファジィ推論を用いる画像形成装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

品質の良い画像を得るためには帯電工程において感光体
に望ましい電位を与え、現像工程において現像バイアス
を適正に設定しなければならないのは周知の通りである
。ところが、望ましい電位や現像バイアスは室温、湿度
、原稿濃度、累積複写枚数等により異なるため、電位や
現像バイアスの設定値はこれらの条件を常時考慮して決
定しなければならない。これらの条件（状態量）と電位
、現像バイアス（制御量）の関係についていくつか例を
次に述べる。

湿度が高いと感光体やそれを支持している支持部材等の
表面が水分を含んで表面抵抗値が下がるため、帯電装置
によって感光体に電荷を付与したとき電荷の一部が感光
体から逃げてしまい、所望の電位が得られな（なる。こ
のため高温環境下にあっては帯電装置の出力を大きく設
定しておく必要がある。

原稿濃度より複写画像濃度が変わることも実験的に知ら
れており、高濃度原稿を連続して複写すると複写画像濃
度が高くなって白地部にも現像剤が付着したり、あるい
は低濃度原稿を連続して複写すると複写画像濃度が低く
なる。従つて、原稿濃度が高いときは暗部電位（帯電後
の電位）または現像バイアスを高く設定し、原稿濃度が
低いときは暗部電位または現像バイアスを低く設定する
必要がある。

さらに感光体は複写回数が多（なると感光層の厚みが低
下して（るための電気容量が増し、所望の暗部電位が得
られなくなる。これは転写紙上に可視像を転写したあと
、感光体上の残留現像剤をブラシや弾性部材でかき落と
す工程（感光体のクリーニング工程）を経るため感光体
表面がけずれていくことによるものである。この要因を
考慮し、複写回数が多（なるに伴ない帯電装置の出力を
しだいに高めていく必要がある。

上側のような種々の状態量と制御量の関係に対し、現状
では単一の設定値でこれら全ての状態量の変動をカバー
することができず、サービス対応による出力レベルの切
換え、もしくはセンサーと連動した出力の自動設定を行
うか、あるいは全（対処をとっていない場合もある。

　− 〔発明が解決しようとしている問題点〕サービス対応に
よる出力値の切換えはサービス性の煩雑さと切換えタイ
ミング（時期）の判断の困難さがある。特に切換えタイ
ミングの判断は多数の条件を同時に考慮して適切な出力
値を見出さなければならず、判断基準は多くの実験デー
タに基づいた経験則にゆだねられ、これらに精通しない
人間には判断が非常に困難になる。また出力レベルをよ
り望ましい値に設定しようとすれば、複数の出力レベル
をメモリーとして保持しておく必要があり、装置として
高価になってしまう。さらに出力の自動設定を行うには
、多くの実験データをもとに複雑な出力制御プログラム
を作る必要がある。前述したように、適切な出力値を見
出すのに参考とすべき条件は多数あるので、これらの条
件がそれぞれ変化したときの適切な出力値を実験的に求
めておく必要があり、プログラム作成以前に膨大な実験
データテーブルが必要となり、多大な時間と手間を要す
るわけである。実際には多くの条件を考慮しきれず、条
件のうち特に重要なものだけを考慮するにとどまること
が多い。近年のこの種の画像形成装置に対する信頼性を
向上させるという要求に応するためにも、以上に述べた
ように出力値切換え方式よりは出力制御の自動化、また
多数の条件をとり込みやすく簡易な制御プログラムの作
成方法が所望されているわけである。

〔目的〕

本発明は上記点に鑑みてなされたもので、その目的とす
るところは、多種の状態量が複雑に関係し、また状態量
と制御量の関係があいまいな関係に支配されているよう
な複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置の感光体の
表面電位、現像バイアス電圧の制御に於いて、そのあい
まいな関係をファジィ推論を行うことで制御量を算出す
る画像形成装置の自動制御装置を提供し、もって品質の
良い画像を安定して得られる画像形成装置を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため本発明の画像形成装置は、温度
、湿度、原稿濃度、累積複写枚数などの状態量と制御量
である感光体の表面電位や現像バイアス電圧との関係を
定性的な規則として関係づける規則記憶手段、前述の状
態量と制御量を少なくともひとつのあいまい集合で表現
した関数記憶手段、前述の各規則に従い、状態量の集合
に属する度合から制御量の集合に属する度合を算出し、
その最も可能性の高い制御量を推論する推論手段、を有
するようにした画像形成装置である。

〔実施例〕

以下に、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の帯電装置の基本ブロック図である。

８０１は後述するＣＰＵて実際にファジィ推論を行う。

８０３は後述するＲＯＭでファジィ規則及び、メンバシ
ップ関数を記憶する。８０５は後述するＲＡＭでファジ
ィ推論を行う際作業領域として用いる。８１３はデジタ
ル信号をアナログ信号に変換するＡ／Ｄ変換器、８１４
はデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器
、】８０は感光ドラム１３１の表面電位を測定する表面
電位センサー、１８１は湿度を測定するための湿度セン
サー、１８２は累積複写枚数を記憶するカウンター、１
８３は帯電高圧でＣＰＵ８０１からの指令により高圧出
力値が制御される。尚、上記湿度センサーに代えて、温
度を測定するための室温センサーを設けて検知してもよ
い。

第２図は本発明の帯電装置の一実施例の内部構成を示す
。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
スクル、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はステイプル付
丁合装置（以下、ステイ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、
自在に組合せ使用できる。

本体１００において、１０１は原稿を載置する原稿台カ
ラス、１０３は原稿照明する照明ランプ（露光ランプ）
、１０５．　１．０７．　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は光学系を駆動する光学系モータ、１１７，１
１９，１２１はそれぞれセンサである。

１３１は感光体ドラム、１３３は感光ドラム１３１を駆
動するメインモータ、１３５は帯電器（以下、高圧ユニ
ットともいう）、１３７はブランク露光ユニット、１３
９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、１
５９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て定着させる定着器、１
６７は両面記録の際に用いるセンサである。

上述の感光体ドラム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ｉ・ラム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、原稿台ガラス１０
１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１０
７、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、感光体ドラム１３１上の静電潜像は、現像器１３
９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１
５３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
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。

（実施例１） 次に、上記高圧ユニットについて述べる。第３図に本発
明で使用した公知のスコロトロン型の高圧ユニットを示
す。４０１は放電ワイヤでこれに高圧電源４０４により
高電圧を印加する。４０２はグリッドでこれにバイアス
電源４０５によりバイアスを印加する。４０３は接地さ
れたシールド材である。４０／Ｉの出力を大きくすれば
感光体ドラム１３１により多くの電流が流れ、感光体の
帯電電位は高くなる。またバイアス４０５を高くすれば
、電位がバイアスに一致するまで感光体ドラムに電流が
流れるので帯電電位は高くなる。

ここて、本発明の帯電高圧制御の動作例について述べる
。高圧制御を行う際の状態量として■　湿度 ■　原稿濃度 の２つの状態量を用いる。

また制御量として ■　帯電高圧 を用いる。

第４図は上記■〜■の状態量および制御量のメンバシッ
プ関数と呼ばれるファジィ集合である。湿度、原稿濃度
、帯電高圧を大きくいくつかの集合に分け、例えば、湿
度の場合には、 １）ＨＬ　（Ｈｕｍｉｄ　　Ｌｏｗ） 湿度が低い。

２　）　ＨＭ　（Ｈｕ　ｍ　ｉ　ｄ　　Ｍ　ｉ　ｄ　ｄ
　ｌ　ｅ　）湿度が中（らい。

３　）　ＨＨ（Ｈｕ　ｍ　ｉ　ｄ　　Ｈｉ　ｇ　ｈ　）
湿度が高い。

とする。各々の集合に属する度合を０から１までの値で
表現する。（ａ）は湿度のメンバシップ関数、（ｂ）は
原稿濃度のメンバシップ関数、（Ｃ）は帯電高圧出力の
メンバシップ関数、（ａ）のＨＭ　（Ｈｕ　ｍ　ｉ　ｄ
Ｍ　ｉ　ｄ　ｄ　Ｉ　ｅ　）を例にとり説明すると、湿
度が５５％の時はＨＭという集合に属する度合は、１．
０であり、湿度が４８％または６２％の時はＨＭという
集合に属する度合は０．５であるという意味である。他
の場合にも同様である。

次に湿度と原稿濃度の状態量から帯電高圧出力を算出す
る方法について述べる。

帯電高圧出力の決定には、例えば次のようなファジィ規
則を用いる。

（ルール１） Ｉｆ　　湿度＝ＨＬ　　ａｎｄ　　原稿濃度＝ＤＬｔｈ
ｅｎ　　帯電高圧出力−ＰＭ （ルール２） Ｉｆ　　湿度＝　ＨＨａ　ｎ　ｄ　　原稿濃度＝ＤＬｔ
ｈｅｎ　　帯電高圧出力＝ＰＨ このようにファジィ規則を必要に応じて設定する。

この場合のファジィ規則を第５図に示す。

第６図は、前記（ルール１）と（ルール２）を用いてフ
ァジィ推論により、帯電高圧出力を算出する一例である
。

例として、湿度−Ｘ１原稿濃度＝ｙとした場合を考える
。

（ルール１）では、湿度のメンバシップ関数より、入力
Ｘに対してμＸの度合てＨＬの集合に含まれ、原稿濃度
のメンバシップ関数により、入力ｙに対してμｙの度合
でＤＬの集合に含まれる。その後、μＸとμｙの最小値
をとり、その値がルール１の条件部が満たされる度合と
する。その値と帯電高圧出力のメンバシップ関数とのＭ
ＩＮ演算をとると、Ｓの斜線部で示す台形となる。

（ルール２）においても同様の計算を行い、Ｔの斜線部
で示す台形がでてくる。その後、Ｓの集合とＴの集合の
最大値をとり、Ｕの斜線部で示す新たな集合を作成する
。この集合の重心を計算して得られた値をファジィ推論
により得られた帯電高圧出力と設定する。同様のことを
第５図で示した全てのファジィ規則について行う。

次に第７図のフローチャー１・を参照して、ファジィ推
論サブルーチン動作フローを説明する。

まず、第７図で設定される帯電高圧■に応して■がＯか
否かを判断して（８−１）、０であれば、ファジィ推論
により帯電高圧Ｖを設定するファジィ推論サブルーチン
を呼び、その後、リターンする。

一方（８−１）の判断で否の場合は、帯電高圧■が正か
負かを判断しく８−３）、正の場合にはＶの値を１減算
して（８−４）、その後帯電高圧ＶがＯか否かを判断し
て（８−５）、０の場合には、ファジィ推論サブルーチ
ン（８−７）を呼び、その後、リターンする。（８−５
）の判断で、否の場合には、帯電高圧をＯＮにして（８
−６）、リターンする。

（８−３）の判断で、帯電高圧Ｖが負の場合には、■の
値を１加算して（８−８）、その後帯電高圧Ｖが０か否
かを判断して（８−９）、Ｏの場合には、ファジィ推論
サブルーチン（８−７）を呼び、その後、リターンする
。（８−９）の判断で、否の場合には帯電高圧をＯＦＦ
にして（８−１０）、リターンする。

次に第８図のフローチャー１・を参照して、ファジィ推
論サブルーチン動作フローを説明する。

まず、湿度センサー１８１（機内に設置する。設置場所
は特に規定されない）と表面電位計１８０により湿度お
よび原稿濃度を測定する（９−１）。

その後、全ての第５図のファジィルールについて、前述
した方法で各ファジィ規則に従い状態量のファジィ集合
に属する度合から制御量のファジィ集合に属する度合を
算出しく９−４）　（９−５）、各ルールに属する集合
の最大値を算出しく９−６）、その最も可能性の高い制
御量を重心を求めることで算出しく９−７）、その重心
を帯電高圧■として設定する（９−８）。

帯電高圧Ｖは、１００　ｍ　Ｖ割り込みの中で帯電高圧
Ｖを制御する時に使用され、１００　ｍ　Ｖを単位とし
た値を設定する。

（実施例２） 次に、第２の実施例について説明する。実施例２におい
ては状態量として実施例１て述べた湿度、原稿濃度のほ
かに累積複写枚数を追加し、また電位の制御手段として
スコロトロン型帯電装置におけるグリッドに印加するバ
イアス電圧を調節するようにしたものである。すなわち
状態量は、■湿度　■原稿濃度　■累積複写枚数 であり、制御量は、 ■バイアス電圧 である。累積複写枚数はカウンターに記憶されており、
随時、その値を読み出すことができる。

第９図（ａ）は■累積複写枚数、第９図（ｂ）は■バイ
アス電圧のメンバシップ関数である。状態量の湿度と■
原稿濃度のメンバシップ関数は実施例１と同一である。

また状態量■〜■と制御量■のファジィ規則は第１Ｏ図
に示す通りである。

次に■〜■の状態量からバイアス電圧を算出する方法に
ついて述べる。方法は実施例１と同様である。例えば次
の様なファジィ規則を用いる（第１０図参照）。

（ルール１） Ｉｆ　　湿度＝　ＨＬ　　ａ　ｎ　ｄ　　原稿濃度＝　
Ｄ　Ｌ　　ａ　ｎ　ｄ累積複写枚数−ＣＬ ｔｈｅｎ　　バイアス−ＢＭ （ルール２） Ｉｆ　　湿度＝　ＨＬ　　ａ　ｎ　ｄ　　原稿濃度＝Ｄ
Ｌ　　ａｎｄ累積複写枚数−ＣＭ ｔｈｅｎバイアス−ＢＨ′ 上記（ルール１）と（ルール２）を用いてファジィ推論
によりバイアスを算出する方法を第１１図に示す。湿度
＝Ｘ１原稿濃度＝Ｙ、累積複写枚数−Ｚとしである。第
１１図に示すファジィ推論を第１Ｏ図の各ファジィ規則
について行うことにより最も可能性の高い制御量を重心
を求めることで算出し、その重心をバイアス電圧の設定
値となす。

（実施例３） 上述した２つの実施例は感光体の暗部電位の制御につい
て述べたものであるが、暗部電位だけでなく明部電位（
露光後の白地電位）や中間調電位（ハーフトーン電位）
もファジィ制御が可能である。明部電位は画像の白地部
のカブリ濃度と関係している。カブリとは画像上で本来
、白地となるべき領域にもトナーが付着してしまう現象
で、カブリを少な（するためには、明部電位をある適正
値に設定する必要がある。実験的に明部電位Ｖ＋、と現
像）＼イアスミ圧ＶＤＣの電位差が小さ過ぎても大き過
ぎてもカブリが増大することが知られている。しかも、
適正値は湿度や累積複写枚数に応じて異なることが知ら
れている。これらの原因についてはまだ解明されていな
いが、例えば次のようなことが推測される。すなわち現
像ローラ上て所望の極性とは反対の極性に帯電した一部
のトナー粒子が、現像ローラから明電位部に向かう電気
力を受けて白地部に付着しカブリを生ずる。Ｖｌ、とＶ
ｏｃの電位差が大きい程、大きな電気力を受けるためカ
ブリが増大する。また湿度や累積複写枚数が変わると極
性の反転したトナー粒子の帯電量が変化するため、カブ
リ量も変わると推測されている。下記の実施例３はファ
ジィ制御により湿度や累積複写枚数によらず、常にカブ
リが少なくなるようにＶｌ−を制御するためのものであ
る。ｖＬは露光量により制御でき、露光量は照明ランプ
１０３の点灯電圧にて調節する。

本実施例における状態量は■湿度、■累積複写枚数であ
り、制御量は■点灯電圧である。■、■のメンバシップ
関数は実施例２と同一で、それらの検知方法も前述した
通りである。第１２図に■のメンバーシップ関数を示す
。第１３図に実験から見出したファジィ規則をまとめで
ある。実際のファジィ推論の方法は、実施例１１実施例
２と同様に行えるので省略する。

（実施例４） 次に実施例４について説明する。本実施例は現像バイア
ス電圧を常時適正に制御して、画像濃度を安定にするた
めのものである。画像濃度は湿度や累積複写枚数によっ
て変化する。これは湿度や累積複写枚数に応じてトナー
粒子の帯電量、現像ローラ上のトナー粒子の分布状態等
が変化するためと考えられている。湿度が高いとトナー
が水分を含有し、抵抗率が低下してトナーの電荷が逃げ
やすくなるために帯電量が低下して画像濃度が下がる。

逆に湿度が低いときは、帯電量が過大になったトナー粒
子が現像ローラに鏡影力によって吸着し、現像されない
といった現象が生ずる。また、累積複写枚数が高くなる
と、帯電量が過大であるトナー粒子の量が増大し、さら
に現像効率が低下すると煮えられている。本実施例にお
ける状態量は、■湿度、■累積複写枚数であり、制御量
は■現像ノくイアスミ圧である。■、■のメンバーシッ
プ関数は実施例２と同一である。■現像バイアス電圧の
メンバーシップ関数を第１５図に示した。また、そのフ
ァジィ規則を第１６図に示す。

実際のファジィ推論の方法は実施例１ないし実施例３と
同様に行えるので省略する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、環境による変動や経時変
化が大きく、状態量と制御量の関係があいまいな関係に
支配されている複写機、レーザプリンタ等の画像形成装
置において、複雑に関係する多種の状態量から、制御量
を算出する事が出来、その時点での環境、原稿濃度、履
歴に応じて、電位や現像バイアスの制御が行うことが出
来る。このことにより、制御を自動化してサービス性の
煩雑さを省き、多量の予備実験を行わずに、簡易なプロ
グラムでありながら多種の状態量を考慮した制御を行う
ことが出来、常に画質の安定した画像を提供することが
できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は帯電装置の制御ブロック図、 第２図は画像形成装置の全体を示す概略図、第３図は帯
電高圧ユニットの概略図、 第４図（ａ）、　　（ｂ）、　　（Ｃ）は実施例１の入
出力のメンバーシップ関数を示すグラフ、 第５図は実施例１のファジィルールを説明する説明図、 第６図は帯電高圧設定値の推論方法を説明する説明図、 第７図及び第８図は帯電高圧設定のフローチャート、 第９図（ａ）、（ｂ）は実施例２の入出力のメンバーシ
ップ関数（一部分）を示すグラフ、 第１０図は実施例２のファジィルールを説明する説明図
、 第１１図はバイアス設定値の推論方法を説明する説明図
、 第１２図は実施例３の出力のメンバーシップ関数を示す
グラフ、 第１３図は実施例３のファジィルールを説明する説明図
、 第１４図は実施例４の出力のメンバーシップ関数を示す
グラフ、 第１５図は実施例４のファジィルールを説明する説明図
である。 １０３・・・照明ランプ １３１・・・感光ドラム １３５・・・帯電器 １３９・・・現像器 １８０・・・表面電位センサー １８１・・・湿度センサー １８２・・・累積複写枚数カウンター ３ 刊艷 ７１９ 発フ工 ｙ 藺 °エ フ２２− メン＼゛−シップ関数（出力）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）感光体を帯電させたのちに、該感光体を露光する
   ことにより潜像を形成し、該潜像に現像剤を付与して可
   視像化する画像形成装置において、感光体の表面電位、
   もしくは現像バイアス電圧を制御するための少なくとも
   ひとつの状態量を検知する状態量検知手段、感光体の表
   面電位、もしくは現像バイアス電圧を制御する制御量制
   御手段、 前述の状態量と制御量の関係を定性的な規則として関係
   づける規則記憶手段、 前述の状態量と制御量を少なくともひとつのあいまい集
   合で表現した関数記憶手段、 前述の各規則に従い状態量の集合に属する度合から制御
   量の集合に属する度合を算出し、その可能性の高い制御
   量を推論する推論手段、を有し、上記制御量を推論手段
   により推論し、制御することを特徴とする画像形成装置
   。
2. （２）上記状態量検知手段は、湿度、原稿濃度、累積複
   写枚数のうちの少なくともひとつを検知する請求項１に
   記載の画像形成装置。
3. （３）上記制御量制御手段は、帯電装置の高圧出力、帯
   電装置のグリッドバイアス電圧、露光量、現像バイアス
   電圧のうちの少なくともひとつを制御する請求項１又は
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. （４）上記状態量と制御量の関係を定性的な規則として
   関係づける規則記憶手段は、 原稿濃度が高いときは高圧出力又はグリッドバイアス電
   圧を低く、若しくは露光量又は現像バイアス電圧を高く
   し、 原稿濃度が中くらいのときは、高圧出力又はグリッドバ
   イアス電圧又は露光量又は現像バイアス電圧を中くらい
   にし、 原稿濃度が低いときは、高圧出力又はグリッドバイアス
   電圧を高く、若しくは露光量又は現像バイアス電圧を低
   くし、 湿度、累積複写枚数が高いときは高圧出力又はグリッド
   バイアス電圧を高く、若しくは露光量又は現像バイアス
   電圧を低くし、 湿度、累積複写枚数が中くらいのときは高圧出力又はグ
   リッドバイアス電圧又は露光量又は現像バイアス電圧を
   中くらいにし、 湿度が低いときは高圧出力又はグリッドバイアス電圧を
   低く、若しくは露光量又は現像バイアス電圧を高くし、 累積複写枚数が低いときは高圧出力又はグ リッドバイアス電圧又は露光量又は現像バイアス電圧を
   中くらいにする請求項３に記載の画像形成装置。