JPH04138478A - 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〕

画像形成装置のポスト、転写、分離帯電器は、各々、感
光体上のトナー像に外部より電荷を付与し、転写材（普
通紙や樹脂フィルム等で以下、転写紙と称す）にトナー
像を転写し、転写紙を感光体から剥離するための工程を
受は持つ。特に高速機においては、これらの工程は感光
体上のトナーの特性にトナーの電荷量、転写紙の種類、
転写紙の含水状態、本体の搬送速度、原稿濃度、各帯電
器の汚れ等の履歴状態等の要因を考慮し、各帯電器出力
の設定値を複雑な実験の繰り返しにより得てきた。

しかし、一般に単一の設定値で上記の要因のフレをカバ
ーすることはできず、サービス対応による出力レベルの
切り換え、もしくはセンサーと連動した出力の自動設定
等がなされてきた。

このサービス対応による出力レベルの切り替えは、サー
ビス性の煩雑さと、切り替えタイミング時期の判断の困
難さがある。又、複数レベルの各帯電器出力のメモリー
を持つ必要があり、装置として高価になる。

また、センサーと連動した出力の自動設定としては、例
えば、湿度センサーによる出力の自動制御があるが、セ
ンサーが検知している湿度が実際のトナーおよび転写紙
の含水率と対応しているとは限らず、（一般には外気湿
度変化はある程度の遅れ時間をもって、トナー、転写紙
に作用する）正確な湿度検知は意味を持たない。つまり
、センサーの検知湿度と出力の関係があいまいである。

そのため、湿度センサーを有効に使うには多数の実験と
それらに対応した複雑な高圧コントロールプログラムが
必要になる。

上記の問題を解決するため最近、帯電器の出力制御にフ
ァジィ推論の手法が提案されている。これは、ポスト帯
電、転写、分離の工程に影響を与える室温、原稿濃度、
紙種、湿度、累積複写枚数等の状態量を検知し、これら
の検知結果からあらかじめ設定しであるファジィ規則に
従ってファジィ推論を行い、ポスト高圧出力、転写高圧
出力、分離高圧出力を決定するものである。これにより
、状態量と出力の関係があいまいな関係に支配されてい
る複写機、レーザプリンタ等において出力の最適な自動
制御が可能となりサービス対応の煩わしさを解消できた
。

しかるに、このファジィ制御方法には不充分な点があっ
た。それは個々の帯電器の放電性能のばらつ゛きや帯電
器に印加する高圧電源の出力のばらつき等の変動要因を
考慮していないことである。第２図は異なる転写帯電器
の放電性能のばらつきを示したものである。転写帯電器
には、放電ワイヤと該ワイヤを包囲し、かつ、感光体側
に開口を有するシールド材から構成される公知のコロト
ロン型帯電器を用いた。

第２図の横軸は転写帯電器の全放電電流（以下、総電流
と呼ぶ）、縦軸は放電電流のうち、感光ドラムに付与さ
れる電流（以下、ドラム電流と呼ぶ）である。残りの放
電電流はシールド材に流れる。帯電器の転写性能はドラ
ム電流によって決まるので、転写を良好に維持するため
には、ドラム電流を最適値に設定しなければならない。

実際にはドラム電流を測定することが困難なので、総電
流が最適値となるような定電流制御を行っている。とこ
ろが、同一構成の帯電器をい（つか用意し、これらにつ
いて総電流を同じにしてもドラム電流は同じにならない
のが現実である。これは、個々の帯電器のインピーダン
スにばらつきがあるためである。

第２醜は３個の帯電器の放電性能を示したもので、図の
ａは標準的な帯電器、ｂＳｃは標準からずれた帯電器で
ある。

常温環境での最適なドラム電流は７４μＡであり、この
とき帯電器ａは総電流が２８０μＡだった。ところが、
帯電器すは総電流を２８０μＡにするとドラム電流が９
０μＡと過大になり異常放電を生じた。

帯電器Ｃは総電流を２８０μＡにすると、ドラム電流が
６０μＡと過小になり転写不良を生じた。このように総
電流を同じにしても、帯電器によってドラム電流が異な
ってしまうので、各帯電器についてドラム電流が同じに
なるように、総電流を補正する必要がある。例えば、帯
電器すは総電流を２２０μＡ、帯電器Ｃは総電流を３３
０μＡにすれば最適なドラム電流が得られる。転写だけ
でなくポスト、分離についても総電流の補正が必要とな
る。

総電流をファジィ推論によって決定する機能を備えた画
像形成装置は、装置のおかれである環境や使用条件に応
じて最適な総電流値を決定できたが、上記のような帯電
器の放電性能のばらつきを考慮していなかったため、必
ずしも最適なドラム電流が得られていなかった。

本発明の目的は」１記問題点を改良し、精度の高い転写
系の制御を提供するものである。

〔課題を解決するための手段（及び作用）〕上上記的を
達成する本発明は、ファジィ推論によって高圧出力量を
算出する制御装置を備えた複写機、レーザプリンタ等の
画像形成装置であって、個々の帯電器の放電性能のばら
つき等に応じて、上記ファジィ推論によって算出した制
御量を補正する手段を有するものである。

上記本発明の画像形成装置は、その高圧出力制御装置が
帯電器の放電特性の測定結果、具体的には総電流とドラ
ム電流の相関に基づき、ファジィ推論で算出した高圧出
力値を補正する手段を有し、これによって個々の帯電器
の帯電能力のばらつき等を補正し、帯電器や高圧電源に
左右されず、最適な高圧出力が得られるものを含むもの
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。

〈実施例１〉 第１図は、本発明のファジィ推論装置の基本ブロック図
である。１２は後述するＣＰＵで実際にファジィ推論を
行う。１６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。エフは後述するＲＡＭでファ
ジィ推論を行う際作業領域として用いる。１６はファジ
ィ推論で算出した制御量の補正装置である。ｌＯは不図
示のドラムの表面電位を測定する表面電位センサー、１
１は室温を測定するための室温センサー、１３は転写帯
電器の高圧、１４は分離帯電器の高圧、１５はポスト帯
電器の高圧。】３．１４、】５はそれぞれＣＰＵＩ２か
らの指令により高圧出力値を制御する。ここでは、原稿
濃度を直接読みとる替わりにドラムの潜像電位を測定す
る。

第１ａ図は各帯電器の電子写真感光ドラムに対する配置
状態を示す。図において、Ａは感光ドラムで矢印方向に
回転する。Ｂはポスト帯電器で、現像工程を終了した感
光ドラムＡに均一な帯電を与える。

Ｃは転写紙で、転写帯電器りにより感光ドラムＡ上のト
ナー像がこの転写紙Ｃに転写され、次に分離帯電器Ｅに
より転写帯電器による静電吸着力を弱める放電が成され
る。なお、ドラムＡの周囲の他の像形成手段である現像
器やクリーニング器更に光学系等については従来のもの
を使い得るので説明は省略する。

次に本発明の転写、分離、ポスト帯電器の高圧制御の動
作例について述べる。各高圧制御を行う際の状態量とし
て ■室温 ■原稿濃度 の２つの状態量を用いる。

各高圧制御を行う際の制御量として ■転写 ■分離 ■ポスト を用いる。

第３図は上記■〜■の状態量及び制御量のメンバシップ
関数と呼ばれるファジィ−集合を示すグラフである。室
温、原稿濃度、転写高圧出力、分離高圧出力、ポスト高
圧出力を大きくいくつかの集合に分け、例えば、分離高
圧出力の場合には、ＳＬ・・・分離出力が低い。

ＳＬ’・・・分離出力が少し低い。

ＳＭ・・・分離出力が中くらい ＳＨ’・・・分離出力が少し高い。

ＳＨ・・・分離出力が高い。

とする。各メンバーシップ関数の定義域の上、下限を第
１表に示す。

第１表 各メンバーシップ関数は定義域の範囲内で左右対称とす
る。

各々の集合に属する度合をＯから１までの値で表現する
。■は室温のメンバシップ関数、■は原稿濃度のメンバ
シップ関数、■はポスト高圧出力のメンバシップ関数、
■は転写高圧出力のメンバシップ関数である。■は分離
高圧出力のメンバシップ関数である。■のＴＭを例にと
り説明すると、室温が２４℃の時はＴＭという集合に属
する度合は１，０であり、室温が１８℃または３０℃′
の時はＴＭ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。他の場合も同様である。

次に室温と原稿濃度の状態量からポスト高圧出力を算出
する方法について述べる。

ポスト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室温＝ＴＨａｎｄ原稿濃度＝ＤＭ ｔｈｅｎ　　ポスト高圧出力＝ＰＬ （ルール２） Ｉｆ室温＝ＴＭａｎｄ原稿濃度＝ＤＭ ｔｈｅｎ　　ポスト高圧出力＝ＰＭ 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２表に示す。ここでは、分離出
力のみ、原稿濃度に依存するものとした。

第 表 ポスト ・転写・分離の各帯電器のファジィルール（１）ポスト
帯電器 （２）転写帯電器 （３）分離帯電器 第４図は、前記（ルールｌ）と（ルール２）を用いてフ
ァジィ推論により、ポスト高圧出力を算出する一例の説
明図である。

例として、室温＝ｘ、原稿濃度＝ｙとした場合を考える
。

（ルールｌ）では、室温のメンバシップ関数より、入力
Ｘに対してμＸの度合でＴＨ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ＤＭ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ｌの条件部が満たされる度合と
する。その値とポスト高圧出力のメンバシップ関数との
ＭＩＮ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
により得られたポスト高圧出力とする。同様のことを第
２表で示したファジィ規則について行う。

次に、ファジィ推論値の補正方法について説明する。実
施例１の補正方法はある室温におけるファジィ推論値と
この室温における最適な総電流（実測値）の差分を各室
温でのファジィ推論値に加算するというものである。第
５図にこの方法をポスト出力に適用した場合を示しであ
る。横軸は室温、縦軸はポスト出力（ポスト総電流）で
あり、補正前の推論値と補正後の結果を示しである。補
正前の推論値は第２図のメンバーシップ関数と第２表の
ファジィルールから推論した。実施例１で用いたポスト
帯電器について、室温１５℃での最適なドラム電流が得
られるような総電流を測定したところ一２３５μＡであ
ったので、１５℃での推論値−２０５μＡとの差分ΔＰ
＝−３０μＡを各室温での推論値に加算することにより
補正を行った。これにより室温１５℃での出力は最適値
に一致させることができ、他の室温に対してもほぼ最適
出力値に補正された。第５図中の点Ａは、室温３２℃で
の最適な総電流の実測値−１４８μＡであるが、補正後
の推論値−１５０μＡはこれに近いことがわかる。もと
もと、第２図、第２表のメンバーシップ関数やファジィ
ルールはその推論値が、標準的な帯電器を使った場合の
最適な総電流値に一致するように決定したものであり、
帯電器が変わると放電特性は第２図のようにほぼ平行移
動するので、第５図の補正前のカーブをΔＰだけずらす
ことで、出力はほぼ最適値となるわけである。

本実施例では、１５℃での最適総電流の実測値からΔＰ
を求めたが、他の任意の温度での実測値からΔＰを求め
てもよい。あるいは複数点の温度についてΔＰを求め、
それらの平均値ττを推論値に加算してもよい。特に装
置が実際に多用される室温において総電流が最適となる
ように補正するべきである。本実施例はポスト出力の補
正について述べたが転写、分離出力についても同様に行
える。

〈実施例２〉 次に、第２の実施例について説明する。実施例２の補正
方法は、ある室温におけるファジィ推論値と該室温にお
ける最適な総電流（実測値）の差分を、この高圧出力の
メンバーシップ関数の定義域に加算して新たな定義域と
し、この新たな定義域を持つメンバーシップ関数を使っ
て推論を行うというものである。例えば、第２図、第２
表のメンバーシップ関数とファジィルールを用いて３２
℃における転写総電流を推論すると＋３３０μＡとなり
、実施例２で用いた転写帯電器について３２℃での最適
な総電流を測定したところ＋３９２μＡだったので、そ
れらの差分ΔＩ＝＋６２μＡを第１表の転写の定義域に
加算して新たな定義域とした。

第６図（ａ）は定義域変更前のメンバーシップ関数、同
図（ｂ）は定義域変更後のメンバーシップ関数である。

（ｂ）のメンバーシップ関数を使って推論を行ったとこ
ろ、各室温での推論値はほぼ最適な値となった。例えば
、１５℃での推論値は＋２９２μＡで、これは１５℃で
の最適値（実測値）　＋２９０μＡに近かった。この補
正方法は、メンバーシップ関数の定義域を一定値ΔＩだ
けずらすと推論値もΔＩだけずれることを利用したもの
である。本実施例では３２℃での最適総電流の実測値か
らΔ■を求めたが、他の任意の温度での実測値からΔＩ
を求めてもよい。あるいは複数点の温度についてΔ■を
求め、それらの平均値］を定義域に加算してもよい。

本実施例は転写出力の補正について述べたが、ポストや
分離についても同様に行える。

〈実施例３〉 次に、第３の実施例について説明する。実施例３の補正
方法は、ある２点の室温におけるファジィ推論値とこの
２点の室温における最適な総電流（実測値）から推論値
と最適値の相関式を求め、この相関式を使って、各室温
での推論値から補正された値を求めるというものである
、例えば、第２図、第２表のメンバーシップ関数とファ
ジィルールを用いて、原稿濃度３６０Ｖ、　１５℃と３
２°Ｃにおける分離総電流を推論すると、それぞれ Ｓ　（１５）　＝＋１．５μＡ Ｓ（３２）＝−１３μＡ であった。

一方、本実施例に用いた分離帯電器について１５℃と３
２℃における最適な総電流を測定したところそれぞれ Ｆ　（１５）　＋２μＡ Ｆ　（３２）＝−４２μＡ であった。

これらの結果から、推論値と最適値の相関式が次式のよ
うになる。

（１，６）　Ｓ　（Ｔ）　−２１，６ ［単位μＡ］ なお、Ｓ　（Ｔ）、Ｆ　（Ｔ）はそれぞれ室温Ｔ℃での
推論値、最適値である。

第７図に上記の相関式を示しである。同図中の直線ｌが
相関式を表わしている。点Ｂ、Ｃはそれぞれ１５℃、３
２℃の推論値、最適値を示しており、ｌは２点Ｂ、Ｃを
通る直線である。同図中には、分離メンバーシップ関数
の定義域の上、下限値に対する補正値も示しである。各
室温での推論値に対する補正値は相関式から求めること
ができる。第８図は分離総電流の補正前と補正後の結果
を示したちのである。１５℃、３２℃の補正値は厳密に
最適値に−致し、他の室温に対しても最適値に近い値が
得られた。

本実施例は２点の室温において補正値が最適値になるよ
うにしたので、第１、第２の実施例に比べてより正確な
補正ができる。着目する２点は任意の室温でよいが、２
点は近接させず、装置の使用環境の室温の最低および最
高室温に近くとることが望ましい。また、相関式を求め
るとき、２点以上の室温での推論値と最適値を求め、そ
れらの点に最小２乗法や補間法を適用して相関式を求め
れば、さらに正確な補正ができる。また、分離のメンバ
ーシップ関数の定義域の上、下限を第７図中に示した、
補正された上、下限（Ｆ（上限）、Ｆ（下限））に変更
し、この変更された定義域を持つメンバーシップ関数を
使って推論すれば、推論結果はすでに補正されているの
で、この方法を利用してもよい。

本実施例は、分離のみについて述べたが、ポスト、転写
についても同様に行える。

また、本発明は上記実施例にとられれず、ポスト帯電器
のみや、転写帯電器のみ、または転写に関しない感光体
を均一に帯電するような帯電器、更には各々の帯電器の
組合せによっても有効である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、環境、原稿濃度（現像過
程後のトナー量、トナー電荷量）、転写材の種類（厚さ
、大きさ、材質）、転写材の状態（材質や含水状態に基
づく電気抵抗値）、帯電器の汚れ、転写材の搬送速度、
その他、相互に関係する多くのあいまいな変動要因（状
態量）をもとに、ファジィ推論によって帯電器の高圧出
力量を算出する制御装置を有する複写機やレーザプリン
タ等の画像形成装置において、個々の帯電器の放電性能
のばらつきや高圧電源のばらつきに応じて、ファジィ推
論によって算出した出力量を最適に補正できるので、帯
電器や高圧電源によらず最適な制御ができ、常に安定し
た画像形成を行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は高圧制御装置のブロック図、 第１ａ図は各コロナ放電器の位置を説明する装置断面図
、 第２図は転写出力の総電流とドラム電流の相関図、第３
図は状態量と制御量のメンバシップ関数を説明するグラ
フ、 第４図はファジィ推論方法（例）の説明図、第５図は第
１の実施例における補正前、補正後のポスト出力を示す
グラフ、 第６図は第２の実施例における補正前（ａ）と補正後の
転写メンバシップ関数を説明するグラフ、第７図は第３
の実施例における補正前、補正後の分離出力の相関図、 第８図は第３の実施例における補正前、補正後の分離出
力を示すグラフである。 ＩＯ・・・表面電位センサー １１・・・室温センサー １２・・・ＣＰＵ　（中央処理装置） １３・・・転写高圧 １４・・・分離高圧 １５・・・ポスト高圧 １６・・・ＲＯＭ　（メンバシップ関数、ファジィルー
ル記憶装置） １７・・・ＲＡＭ （演算用メモリー） １８・・・補正装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子写真感光体上に形成した像に基づいて画像を
   形成する際、個々の帯電器の放電性能のばらつきに応じ
   て、高圧装置の出力をファジィ推論によって算出した制
   御量を補正することを特徴とする画像形成装置。
2. （２）電子写真感光体上に形成した可視像を転写材上に
   転写する、または転写材を感光体から剥離するものの少
   なくとも一方の高圧装置の出力をファジィ推論によって
   制御する制御装置であって、高圧装置の出力能力の違い
   に応じてファジィ推論によって算出した制御量を補正す
   ることを特徴とする画像形成装置。