JPH0816043A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像形成装置における記録材の搬送速度を最
適に制御する。 【構成】 レーザ光を感光体上に走査させるための走査
手段と、現像剤を記録材に定着させるための定着手段を
有する電子写真技術を用いた画像形成装置の構成とし
て、走査手段の状態と定着手段の状態とから、記録材の
搬送開始から画像形成開始までの記録材搬送速度を決定
する記録材搬送速度決定手段と、記録材搬送速度決定手
段から得られた前記記録材搬送速度に応じて、前記電子
写真技術に関わる制御を行なう電子写真プロセス制御を
決定する電子写真プロセス制御決定手段を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ走査手段と定着
手段を有する電子写真技術を用いた画像形成装置、特に
レーザビームプリンタ等に適用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザを走査させるためのポリゴンモー
タとトナーをプリント用紙に定着させるために熱と圧力
を与える定着器を有する画像形成装置において、プリン
ト開始信号が来た時に、ポリゴンモータの駆動を開始
し、同時に定着器を定着可能な温度になる様に温度制御
を開始している。この時、従来は、ポリゴンモータが予
め定めた規定回転数以上になりかつ定着器の温度が予め
定めた規定温度以上になった時プリント用紙の搬送を開
始していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例には次のような問題点があった。ポリゴンモータが
所定回転数を得るまでに要する時間と、定着器が所定温
度を得るまでに要する時間とは、装置の置かれる環境や
入力電圧、装置固有のバラツキ等に大きく左右されるた
めに、最悪の状態でも確実にプリント可能となる時間ま
でプリント用紙の搬送を待つ必要が生まれ、実際はもっ
と早くプリント用紙の搬送を開始してプリントスピード
を上げることができるにも拘らず、給紙装置から印字開
始位置までの間にプリント用紙の搬送を停止する機構を
設け、搬送を停止していた。

【０００４】

【発明が解決しようとしている手段】本発明は、上述の
課題を解決することを目的として成されたもので、上述
の課題を解決する一手段として以下の構成を備える。即
ち、レーザ光を感光体上に走査させるための走査手段
と、現像剤を記録材に定着させるための定着手段を有す
る電子写真技術を用いた画像形成装置において、走査可
能時間を決めている状態量を生成する手段と、定着可能
時間を決めている状態量を生成する手段と、記録材の搬
送速度を制御する際の操作量を生成する手段と、状態量
と操作量との関係を定性的な規則として関係ずける規則
手段と、規則手段による規則に従い、状態量が所定の集
合に属する度合いに基ずいて、操作量を推論する推論手
段とを備え、推論手段による操作量の推論値に基いて、
記録材の搬送速度決定することを特徴とする。

【０００５】ここで、規則手段は、状態量と操作量とを
それぞれメンバーシップ関数で表現したファジィ集合を
記憶する第１の記憶手段と、状態量と操作量をファジィ
プロダクションルールの形で表現した規則を記憶する第
２記憶手段とを備え、推論手段は、状態量が所定の集合
に属する度合いである適合度を前記第１の記憶手段に記
憶された状態量のメンバーシップ関数に基いて算出する
第１の算出手段と、前記適合度に基づき、前記第２の記
憶手段に記憶された規則の推論結果が求められる第２の
算出手段と、各算出手段により求められた各規則の推論
結果に基づき操作量を算出する第３の算出手段を備え、
記録材搬送速度決定手段から得られた記録材搬送速度に
応じて、電子写真技術に関わる制御を行なう。

【０００６】以上の構成において、ポリゴンモータの走
査可能となる時間を決定する状態量と、定着器の定着可
能となる時間を決定する状態量とプリント用紙搬送速度
を操作する操作量のあいまいな関係をファジィ推論にて
定式化し、プリント用紙搬送速度を制御するように機能
する。

【０００７】

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明に係る好
適な実施例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施例
に係る画像形成装置（以下、装置という）の構成を示す
ブロック図である。同図においてＣＰＵ１０１は本装置
全体を制御する主制御部であり、その主な機能は以下に
説明する適合算出機能、演算機能及び算出機能である。
即ち適合算出機能としては、検知された状態量の適合度
を、ＲＯＭ１０２に記憶されている状態量のメンバーシ
ップ関数に基づき算出することである。

【０００８】また、演算機能としては算出された適合度
に基づき、所定の演算によりＲＯＭ１０２に記憶されて
いる各規則の推論結果を求める。算出機能としては、求
められた各規則の推論結果に基づき、操作量を算出する
ことである。

【０００９】１０４はタイマー、１０５はカウンタであ
り、これらは検知された状態量、例えば、定着器温度の
単位当りの変化率を求める場合等に様いられる。ＲＯＭ
１０２はその他、メンバーシップ関数を記憶する記憶部
１０２（ａ）、及び、ファジィプロダクションルールの
形で表現した規則を記憶する記憶部１０２（ｂ）、そし
て制御プログラム等を記憶する記憶部１０２（ｃ）を有
する。

【００１０】また、ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１がフ
ァジィ推論を行なう際、作業領域（ワークエリア）とし
て用いられる。紙搬送モータドライバ１１３はＣＰＵ１
０１から、ファジィ推論によって算出された実際の操作
量を受け、給紙から紙先端センサまでの紙搬送速度制御
信号を出力する。

【００１１】１１４の紙搬送モータは、紙搬送速度制御
信号に応じて、給紙から紙先端センサまでのプリント用
紙の搬送速度をファジィ推論で制御される。本装置にお
ける状態量検知部として機能するものは、熱源であるヒ
ータ１０９（ａ）、ヒータ温度を検知するサーミスタ１
０９（ｂ）等を有する定着手段１０９、光源である半導
体レーザ１１２（ｂ）、レーザ光を走査するためのポリ
ゴンミラー１１２（ａ）等を有する走査手段１１２であ
る。

【００１２】これら定着手段１０９、走査手段１１２が
それぞれ定着可能、走査可能となる出力信号はそれぞれ
のヒータドライバ１０７、ポリゴンモータドライバ（不
図示）を介してＣＰＵ１０１に入力される。なお、感光
ドラム１１９を帯電させる一次帯電器１１８を駆動する
ための一次帯電ドライバ１１５、現像器１２０を駆動す
るための現像ドライバ１１６、転写器１２１を駆動する
ための転写ドライバ１１７が設けられている。本実施例
に係る装置でのファジィ制御には、状態量として、走査
手段１１２のポリゴンモータ１１２（ａ）の目標回転数
と現在の回転数との差、回転数の単位時間当りの変化
率、走査手段の駆動電圧、定着手段１０９の目標温度と
現在の温度との差、温度の単位時間当りの変化率、定着
手段への入力電圧、環境温度等の内、例えば、以下のも
のを用いる。

【００１３】（ａ）目標回転数と現在の回転数との回転
数差ｄＲ （ｂ）目標温度と現在の温度との温度差ｄｔ （ｃ）検出温度の単位時間当りの変化率ｄＴ

【００１４】そして、操作量として、紙搬送モータドラ
イバ１１３へ入力される紙搬送速度制御信号、定着手段
に与えるエネルギーを制御する信号、感光ドラムにトナ
ー像を潜像し、プリント用意にトナーを転写するための
高圧制御（１次帯電ドライバ、現像ドライバ、転写ドラ
イバ）信号等がある。

【００１５】ここでは、 （ｄ）紙搬送速度制御信号 （ｅ）１次帯電させるための電力を制御するための信号
ｄＶ を用いた例を示すものである。

【００１６】図３（ａ）は、目標回転数と現在の回転数
との回転数差のメンバーシップ関数を示し、図３（ｂ）
は目標温度と現在の温度との温度差のメンバーシップ関
数を示し、図３（ｃ）は検出温度の単位時間当りの変化
率のメンバーシップ関数を示し、そして、図４（ａ）は
紙搬送モータドライバに入力される紙搬送速度制御信号
Ｔｐのメンバーシップ関数を示し、図４（ｂ）は１次帯
電手段１１８の出力電力を制御する信号ｄＶのメンバー
シップ関数を示す。

【００１７】そして、図３、図４から明らかなように、
目標回転数と現在の回転数との回転数差、目標温度と現
在の温度との温度差、検出温度の単位時間当りの変化
率、そして紙搬送モータドライバに入力される紙搬送速
度制御、１次帯電の出力電力を制御する信号ｄＶのファ
ジィ集合は、それぞれ３個ある。

【００１８】例えば図３（ａ）において、目標回転数と
現在の回転数との回転数差の３個のメンバーシップ関数
に対してファジィラベルは、「ｄＲＬ」、「ｄＲＭ」、
「ｄＲＨ」が付してあり、それぞれ、 ｄＲＬ：「目標回転数と現在の回転数との回転数差が小
さい」を表すメンバーシップ関数 ｄＲＭ：「目標回転数と現在の回転数との回転数差が中
位い」を表すメンバーシップ関数 ｄＲＨ：「目標回転数と現在の回転数との回転数差が大
きい」を表すメンバーシップ関数 とする。

【００１９】それぞれの集合に属する度合いは、”０”
から”１”までの値の任意の値を取る。例えば、図３
（ａ）において、目標回転数と現在の回転数との回転数
差が１０ｒｐｍの場合、ファジィラベルｄＲＭを付した
ファジィ集合に属する度合い、即ち、適合度は”１．
０”であり、ｄＲＬに属する度合いは”０．２”また、
ｄＲＨに属する度合いは”０．２”である。

【００２０】また、紙搬送モータドライバ１１３へ入力
される紙搬送速度制御信号の決定、および１次帯電器１
１８の出力電力を制御する信号の決定には、例えば、以
下に示す〈ルール１〉、および〈ルール９〉のファジィ
プロダクションルールを用いる。

【００２１】つまり、 〈ルール１〉 ＩＦ（ｄＲ＝ｄＲＬ ＡＮＤ ｄｔ＝ｄ
ｔＬ）ＴＨＥＮ Ｔｐ＝ＴｐＨ、ｄＶ＝ｄＶＨ 〈ルール９〉 ＩＦ（ｄＲ＝ｄＲＨ ＡＮＤ ｄＴ＝ｄ
ＴＭ）ＴＨＥＮ Ｔｐ＝ＴｐＬ、ｄＶ＝ｄＶＬ 但し、ｄＲ＝目標回転数と現在の回転数との差、ｄｔ＝
目標温度と現在の温度との差、ｄＴ＝定着手段の温度の
単位時間当りの変化率、Ｔｐ＝紙搬送モータドライバへ
入力される紙搬送速度制御信号、ｄＶ＝１次帯電手段の
出力電力を制御する信号である。ここで、本実施例にお
ける、すべてのファジィプロダクションルールを第２図
に示す。

【００２２】次に本実施例に係る装置において、紙搬送
モータドライバへ入力される紙搬送速度制御信号、およ
び１次帯電手段の出力電力を制御する信号を、〈ルール
１〉、〈ルール９〉の推論方法に基づいて決定する方法
を説明する。

【００２３】まず、〈ルール１〉、〈ルール９〉に従っ
て推論すると、第５図に示すように、目標回転数と現在
の回転数との回転数差αに対しては（図５（ａ）参
照）、目標回転数と現在回転数との回転数差のメンバー
シップ関数μαの度合いでｄＲＬの集合に含まれ、目標
温度と現在の温度との温度差βに対しては（図５（ｂ）
参照）、目標温度と現在の温度との温度差のメンバーシ
ップ関数μβの度合いでｄｔＬの集合に含まれ、検出温
度の変化率γに対しては（図５（ｃ）参照）、検出温度
の変化率のメンバーシップ関数によりμγの度合いでｄ
ＴＭの集合に含まれる。

【００２４】そして、求められたμαとμβとμγの最
小値が〈ルール１〉の前件部（ＩＦの部分）が満たされ
る度合いとして、その値で紙搬送モータドライバへ入力
される紙搬送速度制御信号のメンバーシップ関数（この
場合、ＴｐＨ）をスライスする。同様に、１次帯電手段
の出力電力を制御する信号のメンバーシップ関数（この
場合、ｄＶＨ）をスライスする。この結果は、第５図
（ｄ）、（ｅ）に示すＳ１、Ｓ２（斜線部）で示す台形
となる。同様に、〈ルール９〉に従って推論すると、演
算結果は、第５図（ｉ）、（ｊ）に示す集合Ｔ１、Ｔ２
（斜線部）で示す台形となる。

【００２５】次に、このようにして求めた各規則による
推論結果、即ち、集合Ｓ１、Ｔ１を合成し、同様に集合
Ｓ２、Ｔ２とを合成する。その合成結果は、第５図
（ｋ）、（ｌ）に示す集合Ｕ１、Ｕ２（斜線部）とな
り、この集合Ｕ１、Ｕ２の重心（点Ｐ１、Ｐ２とする）
を求めることで、点Ｐ１に対応する紙搬送モータドライ
バへ入力する紙搬送速度制御信号Ｔｐ、および、１次帯
電手段の出力電力を制御する信号ｄＶエネルギーを制御
する信号ｄＶを求める。

【００２６】このように、目標回転数と現在の回転数の
差、目標温度と現在の温度との差、検出温度の単位時間
当りの変化率を直接検知しかつ、それらをもとにプリン
ト用紙の搬送速度、かつ、１次帯電手段の出力を瞬間毎
の電力の決定をファジィ制御を用いて行なう。

【００２７】以上説明したように、本実施例によれば、
検出回転数の差、検出温度の差、検出温度の単位時間当
りの変化率、またこれら相互の比較結果、そして相互に
関係するあいまいな変動要因（状態量）に対して、ファ
ジィ制御を用いて最適な制御量を算出し、それにより紙
搬送モータドライバへ入力する制御信号の制御、１次帯
電手段の出力電力制御を行なうことで、画像形成装置に
おいて感光ドラムを劣化させずに、最適なファーストプ
リントタイムで、プリントアウトできる。尚、上記従来
例では、ファジィプロダクションルール、メンバーシッ
プ関数、制御プログラム等をＲＯＭに格納し、ＲＡＭを
用いて演算を行なっているが、あらかじめ状態量の入力
に対応する操作量を計算しておき、この値を出力するＲ
ＯＭを用いて制御を行なってもよい。こうすることで、
処理速度を向上させることができる。

【００２８】さらに、状態量の数は３つに限定されず、
それ以上の数の状態量を組み合わせてもよい。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、それ
を変形しても差支えない。例えば、複数の規則の合成時
に面積の重心をとる代わりに、縦軸で最大となる値に対
する横軸の値を推論結果としてもよい。さらに、ファジ
ィプロダクションルールの数や内容も、経験に基いて変
形することも可能である。

【００２９】（他の実施例）第２の実施例では、ファジ
ィ制御のための状態量として、上記第１の実施例で用い
た目標回転数と現在の回転数との回転数差ｄＲの代わり
に、目標回転数に対する回転数の単位時間当りの変化率
ｄｒを用いる。第６図は、本第２の実施例に係るすべて
のファジィプロダクションルールを示し、同図におい
て、ｄｒＬ、ｄｒＭ、ｄｒＨは、それぞれそ、 ｄｒＬ：「回転数の変化率が小さい」を表すファジィ集
合 ｄｒＭ：「回転数の変化率が中位い」を表すファジィ集
合 ｄｒＨ：「回転数の変化率が大きい」を表すファジィ集
合 である。尚、紙搬送モータドライバへ入力される、最適
な紙搬送速度制御信号、１次帯電手段の出力電力を制御
する信号を求める方法は上記第１の実施例と同様である
ので、ここでは説明を省略する。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば画
像形成装置のポリゴンミラーの立ち上げと定着器の立ち
上げ等の曖昧な変動要因（状態量）から、最適な制御量
をファジィ推論にて明確に定式化することで、給紙から
紙先端センサまでの紙搬送速度制御と高圧制御を行なう
ことにより、感光ドラムを劣化させることなくファース
トプリントを短縮化することができる。また、複数のパ
ラメータに基いて制御量を決定するので、入力データの
一部に誤差があっても、制御量に大幅な誤差が生じるの
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１の実施例の画像形成装置
の電気的ブロツク図である。

【図２】図２は、本発明の第１の実施例におけるすべて
のファジィプロダクションルールを示す図である。

【図３】図３は、本発明の第１の実施例における状態量
のメンバーシップ関数を示す図である。

【図４】図４は、本発明の第１の実施例における操作量
のメンバーシップ関数を示す図である。

【図５】図５は、本発明の第１の実施例における紙搬送
速度と１次帯電出力電力を制御する信号を決定する方法
を説明する図である。

【図６】図６は本発明の第２の実施例におけるすべての
ファジィプロダクションルールを示す図である。

【符号の説明】

１０１ ＣＰＵ １０２ ＲＯＭ １０３ ＲＡＭ １０７ ヒータドライバ １１２ ポリゴンモータ １１３ 紙搬送モータドライバ １１４ 紙搬送モータ １１５ １次帯電ドライバ １１８ １次帯電手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中原 隆 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 南部 朋子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 征矢 隆志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を感光体上に走査させるための
   走査手段と、現像剤を記録材に定着させるための定着手
   段を有する電子写真技術を用いた画像形成装置におい
   て、前記走査手段の状態と前記定着手段の状態とから、
   前記記録材の搬送開始から画像形成開始までの記録材搬
   送速度を決定する記録材搬送速度決定手段と、前記記録
   材搬送速度決定手段から得られた前記記録材搬送速度に
   応じて、前記電子写真技術に関わる制御を行なう電子写
   真プロセス制御を決定する電子写真プロセス制御決定手
   段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記記録材搬送速度決定手段は、前記走査可能時間を決
   めている状態量を生成する手段と、前記定着可能時間を
   決めている状態量を生成する手段と、記録材の搬送速度
   を制御する際の操作量を生成する手段と、前記状態量と
   前記操作量との関係を定性的な規則として関係ずける規
   則手段と、前記規則手段による規則に従い、前記状態量
   が所定の集合に属する度合いに基ずいて、前記操作量を
   推論する推論手段とを備え、前記推論手段による操作量
   の推論値に基いて、記録材の搬送速度決定することを特
   徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の画像形成装置において、
   前記規則手段は、状態量と操作量とをそれぞれメンバー
   シップ関数て表現したファジィ集合を記憶する第１の記
   憶手段と、状態量と操作量をファジィプロダクションル
   ールの形で表現した規則を記憶する第２記憶手段とを備
   え、前記推論手段は、状態量が所定の集合に属する度合
   いである適合度を前記第１の記憶手段に記憶された状態
   量のメンバーシップ関数に基いて算出する第１の算出手
   段と、前記適合度に基づき、前記第２の記憶手段に記憶
   された規則の推論結果が求められる第２の算出手段と、
   各算出手段により求められた各規則の推論結果に基づき
   操作量を算出する第３の算出手段を備えることを特徴と
   する画像形成装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記走査手段の状態と前記定着手段の状態とから、一次
   帯電手段へ供給する電力を決定するための電力決定手段
   をさらに有し、前記電力決定手段から得られた電力に応
   じて、前記電子写真技術に関わる制御を行なう電子写真
   プロセス制御を決定する電子写真プロセス制御決定手段
   を有することを特徴とする画像形成装置。