JPH0816075A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像形成装置において、冷却手段の制御を入
力電圧、環境温度、負荷電流等を考慮して行う。また、
スイッチング電源から発生する出力電圧の安定化制御を
やはり入力電圧、環境温度、負荷電流等を考慮して行
う。 【構成】 機内冷却を行う冷却手段とスイッチング電源
を有する画像形成装置の構成として、駆動系の負荷電流
の状態量を生成する手段と、スイッチング電源手段から
発生する出力電圧の状態量を生成する手段と、機内の温
度の状態量を生成する手段と、冷却手段の駆動時間及び
冷却量を制御する際の操作量を生成する手段と、スイッ
チング電源手段から発生する出力電圧を安定化制御する
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づける規則手段と、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
合いに基づいて、前記操作量を推論する推論手段とを設
ける。そして、推論手段による操作量の推論値に基づい
て冷却手段の駆動時間及び冷却量とスイッチング電源手
段の電圧安定化を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、機内冷却を行う冷却手
段とスイッチング電源を有するレーザビームプリンタ等
の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷却手段の制御は入力電圧や環境
温度、負荷電流、駆動系電源電圧、機内温度などの条件
にかかわらずエンジンが任意のステートに応じて行って
いた。また、スイッチング電源から発生する出力電圧の
安定化制御においては入力電圧や環境温度、負荷電流、
機内温度などの条件にかかわらずエンジンが任意のステ
ートに応じて行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】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、
機内冷却を行う冷却手段とスイッチング電源手段を有す
る画像形成装置において、駆動系の負荷電流の状態量を
生成する手段と、前記スイッチング電源電圧の状態量を
生成する手段と、機内の温度の状態量を生成する手段
と、前記冷却手段の駆動時間を制御する際の操作量を生
成する手段と、前記スイッチング電源手段を安定化制御
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づける規則手段
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づいて、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
値に基づいて前記冷却手段の駆動時間及び冷却量と前期
スイッチング電源手段の電圧安定化を制御する。

【０００４】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の記憶
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づいて算出する第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を求める第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。

【０００５】以上の構成において、画像形成装置の冷却
手段の駆動制御とスイッチング電源手段の電圧安定化に
おいて、駆動系の負荷電流の状態量とスイッチング電源
手段から発生する出力電圧の状態量と機内の温度の状態
量と冷却手段の駆動時間を操作する操作量とスイッチン
グ電源手段から発生する出力電圧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
紙搬送開始時間を制御するように機能する。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では冷却ファンにおいては、予め定めた規定回
転時間を全ての状態において、確実に冷却可能となる回
転時間に定める必要が生まれ、そのため実際は定める規
定回転時間をもっと小さい値にできるにもかかわらず最
悪の場合を想定した想定回転時間を定めていた。そのた
め実際にはもっと短い時間で十分であるにもかかわら
ず、予め定めた規定時間になるまでファンが回転してい
た。

【０００７】また、スイッチング電源から派生する出力
電圧を安定化制御する電流においても、予め定めた規定
電流を全ての状態において確実に出力電圧が定められた
値となる電流に定める必要が生まれ、実際は定める規定
電流をもっと低くできるにもかかわらず最悪の場合を想
定した規定電流を定めていた。そのため、実際は安定化
制御電流をもっと小さくできるにもかかわらず最悪の場
合を想定した規定電流を定めていた。この様な場合スイ
ッチング電源の消費電力が必要以上に大きくなってしま
っていた。

【０００８】また、全ての状態を定式化して、規定回転
時間と規定電流をその状態に応じて変更する方法は全て
の状態から最適なファン回転時間と必要な安定化制御電
流を算出しなくてはならず全ての状態のファン回転時間
と必要な安定化制御電流の関係を定式化しにくいという
問題がある。

【０００９】つまり、最適なファン回転時間と必要な安
定化制御電流を求めようとすることで、全ての状態を決
定する状態量の数が多くなった場合や、前記状態量と操
作量であるファン回転時間や安定化制御電流との関係が
あいまいなものが存在する場合、状態量と操作量との関
係を定式化することが困難であるという問題があった。

【００１０】

【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。

【００１１】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。

【００１２】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、メンバーシップ関数を記憶する記憶部１０２
（ａ）、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。

【００１３】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。ＦＡＮモータドライバ１１０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、ＦＡＮモータオン信号の出力と、スイッチン
グ電源部のダミー電流値の調整を行う。

【００１４】ＦＡＮモータ１１１は、ＦＡＮモータオン
信号に応じて、ＦＡＮモータの回転駆動をファジィ推論
で制御される。スイッチング電源出力電圧生成部のダミ
ー電流制御回路１００（ａ）は、ＣＰＵ１０１からのダ
ミー制御信号に応じて、ダミー電流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、駆動系負荷を検知する電流検知手段１００
（ｂ）、駆動系電源電圧を検知する電圧検知手段１００
（ｃ）等を有するスイッチング電源手段１００、装置内
の熱ストレスに対して最も弱い箇所に設置された温度検
知手段であるサーミスタ１０９である。これらのスイッ
チング電源手段１００からの負荷電流信号、負荷電源電
圧信号、及びサーミスタ１０９による機内温度信号はそ
れぞれのＡ／Ｄ変換器１０８を介してＣＰＵ１０１に入
力される。

【００１５】本実施例に係る装置でのファジィ推論に
は、状態量として、スイッチング電源手段１００の電流
検知手段１００（ｂ）の現在の電流値、スイッチング電
源手段１００の電圧検知手段１００（ｃ）の現在の電圧
値、目標電圧と現在の電圧との差、温度検知手段である
サーミスタ１０９の現在の温度の内、 例えば、（ａ）現在の機内温度ｄｔ （ｂ）現在の駆動系電源電圧ｄＶ （ｃ）現在の駆動系負荷電流ｄＩ を用いる。

【００１６】そして、操作量として、ＦＡＮモータドラ
イバ１１０へ入力されるＦＡＮモータオン時間制御信
号、ＦＡＮモータ風量制御信号、スイッチング電源手段
１００のダミー電流制御回路１００（ａ）へ入力される
ダミー電流ＯＮ／ＯＦＦ信号、ダミー電流値可変信号の
内 （ａ）ＦＡＮモータＯＮ時間を制御する信号Ｔｆ （ｂ）ダミー電流値を可変制御する信号Ｉｄ を用いる。

【００１７】図３、図４はそれらの集合のメンバーシッ
プ関数を示したものである。図３（ａ）は、負荷電流の
メンバーシップ関数、図３（ｂ）は機内温度のメンバー
シップ関数、図３（ｃ）は駆動系電源電圧のメンバーシ
ップ関数、そして、図４（ａ）はＦＡＮモータドライバ
に入力されるＦＡＮモータオン時間制御信号Ｔｆのメン
バーシップ関数、図４（ｂ）はダミー電流制御手段１０
０（ａ）に与える電流値を制御する信号Ｉｄのメンバー
シップ関数を示す。

【００１８】そして、図３から明らかなように、負荷電
流、駆動系電源電圧、機内温度そしてＦＡＮモータドラ
イバに入力されるＦＡＮモータオン時間制御、ダミー電
流制御手段に与える電流値を制御する信号のファジィ集
合は、それぞれ３個ある。

【００１９】例えば図３（ａ）において、負荷電流の３
個のメンバーシップ関数に対して、ファジィラベルは、
「ｄＩＬ」、「ｄＩＭ」、「ｄＩＨ」が付してあり、そ
れぞれ、 ｄＩＬ：「負荷電流が小さい」を表すメンバーシップ関
数 ｄＩＭ：「負荷電流が中位い」を表すメンバーシップ関
数 ｄＩＨ：「負荷電流が大きい」を表すメンバーシップ関
数 とする。

【００２０】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、負荷電流が１．２５Ａの場合、ファジ
ィラベルｄＩＭ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、ｄＩＬに属する度合
いは”０．２”また、ｄＩＨに属する度合いは”０．
２”である。

【００２１】また、ＦＡＮモータドライバ１１０へ入力
されるＦＡＮモータオン制御信号の決定、およびダミー
電流制御手段にダミー電流値を制御する信号、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。

【００２２】つまり、 〈ルール１〉 ＩＦ（ｄＶ＝ｄＶＬ ＡＮＤ ｄＩ＝ｄ
ＩＬ）ＴＨＥＮ Ｔｆ＝ＴｆＬ、Ｉｄ＝ＩｄＬ 〈ルール９〉 ＩＦ（ｄＶ＝ｄＶＨ ＡＮＤ ｄＩ＝ｄ
ＩＨ）ＴＨＥＮ Ｔｆ＝ＴｆＨ、Ｉｄ＝ＩｄＬ 但し、ｄＶ＝駆動系電源電圧、ｄＩ＝負荷電流、ｄｔ＝
機内温度、Ｔｆ＝ＦＡＮモータドライバへ入力されるＦ
ＡＮモータオン時間制御信号、Ｉｄ＝ダミー電流制御手
段に与えるダミー電流値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。

【００２３】次に本実施例に係る装置において、ＦＡＮ
モータドライバへ入力されるＦＡＮモータオン時間制御
信号、およびダミー電流制御手段に与えるダミー電流値
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。

【００２４】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、駆動系電源電圧値
αに対しては（図５（ａ）参照）、駆動系電源電圧値の
メンバーシップ関数μαの度合いでｄＶＬの集合に含ま
れ、負荷電流値βに対しては（図５（ｂ）参照）、負荷
電流値のメンバーシップ関数μβの度合いでｄＩＬの集
合に含まれ、機内温度の変化率γに対しては（図５
（ｃ）参照）、機内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ｄｔＭの集合に含まれる。

【００２５】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ＦＡＮモータドライバへ入力
されるオン時間制御信号のメンバーシップ関数（この場
合、ＴｆＬ）をスライスする。同様に、ダミー電流制御
手段に与えるダミー電流値を制御する信号のメンバーシ
ップ関数（この場合、ＩｄＬ）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。

【００２６】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ＦＡＮモータドライ
バへ入力するＦＡＮモータオン時間制御信号Ｔｆ、およ
び、ダミー電流制御手段に与えるダミー電流値を制御す
る信号Ｉｄを求める。

【００２７】このように、負荷電流値、駆動系電源電圧
値、機内温度を直接検知しかつ、それらをもとにＦＡＮ
モータの駆動制御、かつ、ダミー電流制御手段に与える
ダミー電流値の決定をファジィ制御を用いて行う。

【００２８】以上説明したように、本実施例によれば、
負荷電流値、駆動系電源電圧値、機内温度、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ＦＡＮモータドライバへ入
力される制御信号の制御、ダミー電流制御手段に与える
ダミー電流値の制御を行うことで、画像形成装置におい
て最適なＦＡＮモータ回転時間及び、ダミー電流制御与
える最適なダミー電流値の制御を行うことができるとい
う効果がある。

【００２８】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ＲＯＭ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。

【００２９】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。

【００３０】（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
た機内温度ｄｔの代わりに、機内温度の単位時間当りの
変化率ｄＴ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
於いて、ｄＴＬ、ｄＴＭ、ｄＴＨは、それぞれそ、 ｄＴＬ：「機内温度の変化率が小さい」を表すファジィ
集合 ｄＴＭ：「機内温度の変化率が中位い」を表すファジィ
集合 ｄＴＨ：「機内温度の変化率が大きい」を表すファジィ
集合 である。尚、ＦＡＮモータドライバへ入力される、最適
なオン時間制御信号、ダミー電流制御手段に与える最適
なダミー電流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。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば画
像形成装置の制御に関係するあいまいな変動要因（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 （１）複雑な要因を考慮した的確なＦＡＮ駆動時間が得
られる。 （２）複雑な要因を考慮した的確なダミー電流制御手段
へ与えるダミー電流を制御できる。 （３）複数のパラメータに基づ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。 （４）最適なＦＡＮモータ駆動を行える事により、ＦＡ
Ｎモータの信頼性の向上、及び装置の低騒音化を実現で
きる。 （５）最適なダミー電流制御を行える事により、消費電
力の低減、及びスイッチング電源手段の構成の簡略化を
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置の
構成を示すブロック図である。

【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の実施例において、ＦＡ
Ｎモータオン制御信号、及びダミー電流値を決定する方
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】

１００ スイッチング電源手段 １０１ ＣＰＵ １０２ ＲＯＭ １０３ ＲＡＭ １１０ ＦＡＮモータドライバ

───────────────────────────────────────────────────── 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 梨子田 安昌 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 高澤 浩 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機内冷却を行う冷却手段とスイッチング
   電源を有する画像形成装置において、駆動系の負荷電流
   の状態量を生成する手段と、前記スイッチング電源手段
   から発生する出力電圧の状態量を生成する手段と、機内
   の温度の状態量を生成する手段と、前記冷却手段の駆動
   時間及び冷却量を制御する際の操作量を生成する手段
   と、前記スイッチング電源手段から発生する出力電圧を
   安定化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づけ
   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づいて、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
   作量の推論値に基づいて前記冷却手段の駆動時間及び冷
   却量と前記スイッチング電源手段の電圧安定化を制御す
   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、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づいて算出する第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を求める第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。
3. 【請求項３】 請求項１記載の画像形成装置において、
   機内冷却を行う冷却手段とスイッチング電源手段を有
   し、この時の状態量は、駆動系の負荷電流、駆動系電圧
   電源、消費電力、機内温度、機内温度の単位時間当たり
   の変化率、の少なくとも一つ、あるいはこれらの組み合
   わせであり、操作量は、冷却手段の駆動時間及び冷却
   量、スイッチング電源手段を安定化制御する電圧及び電
   流、の少なくとも一つ、またはこれらの組み合わせであ
   ることを特徴とする画像形成装置。