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発明の名称 画像形成装置のファジイ制御システム
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−3000
公開日 平成11年(1999)1月6日
出願番号 特願平10−143508
出願日 平成1年(1989)5月26日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 宏明
発明者 馬見塚 満
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 画像形成装置各部における各種アナログ信号を検出する検出手段と、前記検出手段により検出されたアナログ信号をファジイ演算のための入力信号に変換する変換手段と、前記変換手段からの出力に基づきファジイ演算処理を行うファジイ演算手段と、前記ファジイ演算手段からの出力により画像形成装置に対する各種制御を行う制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置のファジイ制御システム。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ等に応用可能なファジイ制御システムに関し、より詳細には、例えば、複写機の各種制御処理にファジイ演算処理を応用した画像形成装置のファジイ制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、複写機の各部に設置された各種センサが、例えば感光体表面電位、原稿面照度、露光面照度、感光体上の残留電位、トナー濃度或いは複写機各部の温度或いは湿度をアナログ信号として検出し、該検出情報値を制御部に入力し、制御部はその検出情報値に基づいて予め内蔵されているプログラムに基づいて所定の演算処理を行い、該演算処理の結果を制御信号として必要に応じて複写機各部の制御対象へと出力する。
【0003】上記の如き、制御処理を行うことによって、例えば、現像剤濃度センサにおいて、適正な現像処理を行うための現像剤濃度が必要以上に高い値であることを検出したとき、制御部はその値を入力して現像剤濃度が必要以上に高いものであることを内蔵プログラムに基づき判断し、その後現像装置に対して制御信号を出力し、トナー供給を抑える制御を行う。
【0004】上記のように複写機各部における検出センサの検出値に基づき、制御部が各部の状態を所定プログラムに基づき判断し、その結果に基づいて制御信号を出力して各部の制御を行うことにより、複写機各部の状況に応じて、自動的にその複写処理を実行するのに最適な状況を設定し、複写処理によって良好な画像が得られるようになっている。
【0005】また、上記の如き制御処理を行う複写機の制御を設計する場合、常に良好な複写画像を得るために外的環境や複写機内部における各部要因の時間的な変化を考慮してその制御方式や制御プログラムが設計されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の複写機にあっては、複写機内部に設置された各部の状況をセンサにより検出された正確なアナログ情報値に基づいてのみ制御部は複写機が置かれている状況を判断するため、複写機各部における複数要因の複雑な交互関係等総合的な判断を必要とするようなあいまいな情報の処理を行うことができない。
【0007】近年、複写機、すなわち電子写真システムも大規模になり、その動作或いは制御が複雑になり、従来のように個々独立した正確な情報だけを収集することのみを追求していくと、かえってシステム自体を不正確に把握する恐れがある。
【0008】換言すると、上記のように複写機内部の各要因はそれぞれ複雑に関連して一連の複写処理を実行するため、各要因の交互作用等総合的な判断をせずに、個々の要因毎の別個独立した制御方式、制御プログラムでは満足のいく適切な複写制御を行うことができず、常に高品位の複写画像を獲得することができないという不具合がある。
【0009】本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、画像形成装置制御システムに包含される複雑な関係、例えば外部環境の変化あるいは画像形成装置各部の交互作用等の情報をメンバーシップ関数に置き換えてあいまい情報として取り扱い、このあいまい情報に基づきより適切なる画像形成装置の制御を行い、常に高品位の複写画像を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達成するために、請求項1に係る画像形成装置のファジイ制御システムは、画像形成装置各部における各種アナログ信号を検出する検出手段と、前記検出手段により検出されたアナログ信号をファジイ演算のための入力信号に変換する変換手段と、前記変換手段からの出力に基づきファジイ演算処理を行うファジイ演算手段と、前記ファジイ演算手段からの出力により画像形成装置に対する各種制御を行う制御手段と、を有するものである。
【0011】また、ファジイ演算処理を行うファジイ演算手段に対して前記変換手段からの信号及び操作部からのあいまい情報を入力する。
【0012】さらに、前記制御手段はシーケンス制御手段と連係をとりながら画像形成装置に対する各種制御を行う。
【0013】すなわち、本発明による画像形成装置のファジイ制御システムは、例えば、画像形成装置各部の要因の交互作用等に生ずるあいまい情報に基づき画像形成装置の複写プロセスをファジイ演算処理により適切に制御するものである。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置のファジイ制御システムの実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
【0015】図1は、本発明である画像形成装置のファジイ制御システムの全体構成を示すブロック図である。
【0016】複写機の各ブロックに設置され、各部の各種情報を検出する各種センサ100(例えば、感光体表面電位を検出する検出センサ101、原稿に対する光源からの照度を検出する検出センサ102、露光面に対する照度を検出する検出センサ103、感光体表面の残留電位を検出する検出センサ104、複写機内部、特に必然的に加熱される箇所における温度を検出する温度検出センサ105、複写機各部の湿度を検出する湿度検出センサ106と、現像処理のために使用される現像剤の濃度を検出する濃度検出センサ107がある)と、前記各種センサ100が検出したアナログ信号を入力し、該アナログ信号をファジイ演算用数値へ変換するアナログ入力/ファジイ演算用数値出力変換器108と、それぞれのセンサ出力に対応するメンバーシップ関数と操作部109からの希望状態信号に対応するメンバーシップ関数の演算を行うファジイ演算装置110と、該ファジイ演算装置110からのファジイ演算信号を入力して各種制御対象112に対して制御信号をそれぞれ出力する制御用MPU111とから構成される。
【0017】前記制御用MPUが制御信号を出力する各種制御対象112には、例えば、帯電器の放電電流113、照明ランプ電圧114、現像バイアス電圧115、調湿、調温ヒータ116、現像剤濃度制御117、転写放電電流118、定着ヒータ電圧119がある。
【0018】また、制御用MPU111は、通信ポート120(通常はシリアル通信)を介してシーケンス制御MPU121と連係をとりながら各種制御対象112を制御する。
【0019】つぎに、ファジイ演算装置110の内部構造をブロック図にして図2に示す。アナログ入力/ファジイ演算用数値出力変換器108からのファジイ演算用数値出力を入力する各センサ信号に対応する、例えば、感光体表面電位対応数値入力部201、原稿面照度・露光面照度対応数値入力部202、感光体残留電位対応数値入力部203、温度対応数値入力部204、湿度対応数値入力部205、現像剤濃度対応数値入力部206等を有する数値入力部200と、それぞれの数値入力部200に対応し、数値入力部200からの信号をサンプルホールドする入力レジスタ群207と、前記入力レジスタ群207にホールドされている信号により稼働し、該入力に対応してメンバーシップ関数が示す集合に属する確度を求めるためのそれぞれの入力レジスタに対応するメンバーシップ関数発生回路群208と、前記メンバーシップ関数発生回路群208によって求められたメンバーシップ関数の値としての各確度の最小値を検出する関係ネットワーク/最小値検出回路209と、操作部109からの希望状態信号を入力して、メンバーシップ関数を発生する濃度関係に対応する出力メンバーシップ関数発生回路210と、コントラスト関係に対応する出力メンバーシップ関数発生回路211と、地肌汚れ関係に対応する出力メンバーシップ関数発生回路212と、各出力メンバーシップ関数発生回路210、211、212からのそれぞれのメンバーシップ関数および関係ネットワーク/最小値検出回路209からのメンバーシップ関数の値としての各確度の最小値を入力し、メンバーシップ関数において上記最小値を越える部分を削除するそれぞれの出力メンバーシップ関数発生回路210、211、212に対応する閾値回路213、214、215と前記閾値回路213、214、215からの信号を入力して該入力値の最大値を接続する関数を求めるそれぞれの閾値回路213、214、215に対応する最大値による関数発生回路216、217、218と、前記最大値による関数発生回路216、217、218から入力された関数値の重心を計算してファジイ制御のための出力値を求める関係ネットワーク/重心計算回路219と、前記関係ネットワーク/重心計算回路219からの出力値により各制御対象を制御するために制御用MPUにそれぞれ対応する信号を出力する各制御対象対応出力部220とから構成される。
【0020】この各制御対象対応出力部220には、例えば、帯電器放電電流対応出力部221、照明ランプ対応出力部222、現像バイアス対応出力部223、調温・調湿ヒータ対応出力部224、現像剤濃度対応出力部225、転写放電電流対応出力部226、定着ヒータ電圧対応出力部227等を有する。
【0021】以上の構成において、その動作を図3A、B、Cおよび図4に基づいて説明する。
【0022】複写機内部のそれぞれの箇所に設置されている各種センサ100が、例えば感光体の表面電位(101)、原稿面照度(102)、露光面照度(103)、感光体上の残留電位(104)、温度(105)、湿度(106)或いは現像剤の濃度(107)に関するそれぞれの物理量を検出してそのアナログ情報値をアナログ入力/ファジイ演算用数値出力変換器108へ出力する。
【0023】アナログ入力/ファジイ演算用数値出力変換器108では、前記アナログ情報値を入力して、各種センサ100に対応した単位の変化量からファジイ演算装置110に対する入力に適した数値に変換する。例えば、図3Aにおいて表面電位に関して、図3Bにおいて原稿面照度に関して、また図3Cにおいて感光体残留電位に関して、それぞれ入力されたアナログ情報値をファジイ演算用数値の出力に置き換えた場合の例をグラフにして示してある。
【0024】すなわち、図3Aにおいては、横軸にセンサ101により検出された感光体の表面電位がVで表示されており、また縦軸に予め決定されたファジイ演算用数値出力0.0〜1.0を設定している。同様に図3Bでは、横軸にセンサ102により検出された原稿面の照度がLUXで表示されており、さらに図3Cでは、横軸にセンサ104により検出された感光体の残留電位がVで表示されている。
【0025】但し、図3B、Cも同様に縦軸には予め決定されたファジイ演算用数値出力を0.0〜1.0に設定している。上記のアナログ情報値としての物理量は、例えば、10〜60μAの電流とか、0.1〜3.8Vの電圧等と適宜決定することができる。
【0026】アナログ入力/ファジイ演算用数値出力変換器108から出力されるファジイ演算用数値出力はファジイ演算装置110に入力される。ファジイ演算装置110においては、入力されたファジイ演算用数値出力に対応するメンバーシップ関数と、操作部109からの希望状態信号に対応するメンバーシップ関数の演算処理を行い、各種制御部112に対応した出力を制御用MPU111に出力する。
【0027】その結果、ファジイ演算に基づいたあいまい制御信号により複写機の各部が制御される。
【0028】つぎに、ファジイ演算装置110の動作に関し、詳細に説明する。
【0029】アナログ入力/ファジイ演算用数値出力変換器108からのファジイ演算用数値出力はそれぞれ対応する数値入力部200に入力される。
【0030】数値入力部200からの出力信号は予め決められたタイミングで入力レジスタ群207にサンプルホールドされ、該サンプルホールドされた信号の出力によりそれぞれ対応するメンバーシップ関数発生回路群208が動作する。
【0031】該メンバーシップ関数発生回路群208がそれぞれの情報に基づいて発生させたメンバーシップ関数は関係ネットワーク/最小値検出回路209に出力され、関係ネットワーク/最小値検出回路209において、メンバーシップ関数の値として求められている各確度の最小値が検出される。
【0032】また、関係ネットワーク/最小値検出回路209は、メンバーシップ関数発生回路群208の1つが各種センサ部100の中の複数要因と関連性をもつのでフィードバックを行う。
【0033】各情報に対応した出力メンバーシップ関数を発生させる出力メンバーシップ関数発生回路210、211、212は、操作部109からのそれぞれ対応する希望状態信号を入力する。それぞれの閾値回路213、214、215では、関係ネットワーク/最小値検出回路209からの出力をそれぞれの出力メンバーシップ関数発生回路210、211、212の操作部109から入力された情報値に基づく閾値で複数の関数波形を成形し、それぞれの最大値による関数発生回路216、217、218により前記複数の関数波形から、出力値の最大値を接続する関数が求められる。その後、関係ネットワーク/重心計算回路219によって前記最大値による関数発生回路216、217、218から出力される関数の重心が計算され、ファジイ演算による出力値を求めて各制御対象対応出力部220に出力する。
【0034】図4は、本発明におけるファジイ演算処理の概念を示す具体例である。すなわち、ファジイ演算装置の一部の機能を模式的に図示したものである。
【0035】例えば、図4Aの「もし、感光体表面電位が大で、そのときの原稿面照度が小であると濃度補正係数は大である」において、「感光体表面電位が大」「原稿面照度が小」をメンバーシップ関数によって、その集合を図4Aの(1)、(2)のように定義する。ここで、図4Aにおいて縦の鎖線が濃度対応出力メンバーシップ関数発生回路210からの閾値を示す。
【0036】上記メンバーシップ関数(1)、(2)と閾値を意味する縦の鎖線との交点により「感光体表面電位が大」「原稿面照度が小」である集合に属する確度が求められる。この確度の最小値を求め、上記「濃度補正係数は大」集合を定義しているメンバーシップ関数(3)の値に対して、該最小値を超える部分を削除することにより、図3Aによる濃度補正係数値の集合が求められる。
【0037】同様に、図4B、Cからもそれぞれ濃度補正係数の集合(6)、(9)が求められ、該濃度補正係数の集合(3)、(6)、(9)の最大値を最終的な関数値とする関数(10)を作成し、該関数(10)の重心を上記図4A、B、Cにより決定される濃度補正係数の値とする。
【0038】図4に示したこの例はファジイ演算装置の一部の機能を模式的に表したものであり、実際にはファジイ演算装置110は、より多数の入力因子と、出力因子により複雑な関係を演算することになる。
【0039】上記の如く、本発明にあっては、ファジイ制御を電子写真システムに応用し、従来実現不可能であったシステムから発生するあいまい情報を処理することにより、システム全体をより正確に且つ総合的に把握し、その結果、より適切な制御を実現することができる。
【0040】
【発明の効果】本発明による画像形成装置のファジイ制御システムにあっては、画像形成装置各部における各種アナログ信号を検出する検出手段により検出されたアナログ信号をファジイ演算のための入力信号に変換する変換手段と、前記変換手段からの出力に基づき、ファジイ演算処理を行うファジイ演算手段と、前記ファジイ演算装置からの出力により画像形成装置に対する各種制御を行う制御手段とを有するため、画像形成装置制御システムに包含される複雑な関係、例えば、外部環境の変化或いは画像形成装置各部の交互作用等をメンバーシップ関数に置き換えてあいまい情報として取り扱い、このあいまい情報に基づきより適切なる画像形成装置の制御を行うことにより、常に高品位の複写画像を得ることができる。




 

 


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