(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像再生装置であって、
画像面を含む可動画像部材と、
前記画像面から印刷媒体上へ画像を形成して転写するための画像システムと、
前記印刷媒体へ塗布された画像に対しフュージング処理を適用するためのフュージングシステムであって、加熱された回転フューザ部材と、前記加熱された回転フューザ部材と共にフュージングニップを形成する回転圧力部材とを含み、前記回転フューザ部材の温度は、前記回転フューザ部材の温度を調節する温度調節装置により調節されると共に、センサにより検出される、前記フュージングシステムと、
前記回転フューザ部材の温度の検出データを受信し、
前記フュージングニップに前記印刷媒体が入ること及び前記フュージングニップに入った前記印刷媒体が前記フュージングニップから出ることの少なくとも１つである外乱を取得するための、
インタフェースと、
前記検出データと、前記外乱と、前記フュージングニップに前記印刷媒体が入る際及び前記印刷媒体が前記フュージングニップから出る際の前記回転フューザ部材における予め求められた温度の変化とに基づいて、前記画像再生装置を制御するための動的モデル予測コントローラと、
を備え、
前記動的モデル予測コントローラは、制御を行う時間を複数の区間に分割し、前記複数の区間のうち最初の区間から最後の区間まで、各区間ごとに、前記フュージングニップに前記印刷媒体が入る際及び前記印刷媒体が前記フュージングニップから出る際の少なくとも一方の前記温度調節装置におけるエネルギ消費量を示す関数を最小化するように、リアルタイムかつ漸進的に前記画像再生装置を制御する、
画像再生装置。
【請求項２】
複数の変数と少なくとも１つの外乱変数とを用いて画像再生装置を制御するための、動的モデル予測コントローラを備えた、プロセス制御システムにおける方法であって、
画像面を含む画像部材により可動となっている印刷媒体上に、前記画像面から画像を形成、及び転写するステップと、
前記印刷媒体へ塗布された前記画像に対し、フュージング処理を適用するステップであって、
前記フュージング処理は、加熱された回転フューザ部材と、前記加熱された回転フューザ部材と共にフュージングニップを形成する回転圧力部材と、を含む、フュージングシステムにより適用され、
前記回転フューザ部材の温度は、前記回転フューザ部材の温度を調節する温度調節装置により調節されると共に、センサにより検出される、
フュージング処理を適用するステップと、
前記回転フューザ部材の温度の検出データを受信し、前記フュージングニップに前記印刷媒体が入ること及び前記フュージングニップに入った前記印刷媒体が前記フュージングニップから出ることの少なくとも１つである外乱を取得するステップと、
前記検出データと、前記外乱と、前記フュージングニップに前記印刷媒体が入る際及び前記印刷媒体が前記フュージングニップから出る際の前記回転フューザ部材における予め求められた温度の変化と、に基づいて、前記動的モデル予測コントローラにより、前記画像再生装置を制御するステップと、
を含み、
前記動的モデル予測コントローラは、制御を行う時間を複数の区間に分割し、前記複数の区間のうち最初の区間から最後の区間まで、各区間ごとに、前記フュージングニップに前記印刷媒体が入る際及び前記印刷媒体が前記フュージングニップから出る際の少なくとも一方の前記温度調節装置におけるエネルギ消費量を示す関数を最小化するように、リアルタイムかつ漸進的に前記画像再生装置を制御する、
プロセス制御システムにおける方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して複写機／プリンタに関し、特に、モデル予測コントローラ（ＭＰＣ）を用いた、監視、及び制御のための印刷システムに関する。より具体的には、外乱プレビュー（ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ  ｐｒｅｖｉｅｗ）を受けてＭＰＣコントローラを調整することに関する。
【背景技術】
【０００２】
最新のプリンタ、及び複写機は、変化する制御論理方式によって、より高い性能を実現するために、多くの制御システムを利用する。制御システムの例としては、媒体搬送制御、マーキングプロセス制御、フューザ温度制御、等がある。様々な制御論理方式は、性能と印刷パラメータとの得失（トレードオフ）に黙示的に影響することが知られている。しかし、これらの得失は、本来的に備わったものであり、動作中に変更することはできない。システムによっては、通常動作モードと特別運転モードとを切り換えられるようになっているが、これは単に“オン”、“オフ”を切り換えるだけのものである。これらのシステムは、印刷プロセス中の外乱に基づいて、特定の部品に対する変化する機能レベルの選択や、特定機能の調整を行うことはできない。プリンタ、又は複写機の制御システムにとって、画像内容、媒体タイプ、及び他のパラメータは、定型プロセスに対する外乱となる。外乱挙動の条件が既知であり、事前に入手できる場合に、外乱プレビューが可能となる。
【０００３】
外乱プレビューは、現行性能との引き換えで、より優れた全体性能を追求することにより、印刷プロセス最適化の機会を提供する。差し迫った外乱の影響を受ける前に、システムの状態は、現行性能に対する最適領域から出て、外乱の影響に備えた、急速回復領域に入ってもよい。しかし、印刷プロセスにおける従来の制御システムは、外乱プレビューを活用していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の理由により、また、本明細書を読み、理解することにより、当業者には明らかとなる以下に述べるその他の理由により、印刷機、又は複写機に対する外乱の影響を予測し、その影響を軽減するために、外乱に応じて印刷機、又は複写機を制御することが、技術的に必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、一般に、既知の外乱情報を用いたモデル予測コントローラ（ＭＰＣ）を、画像再生装置に組み込む、方法及びシステムに関する。ＭＰＣは、現在の制御性能を最大化するとともに、差し迫った外乱の影響を最小化するために、現時点における制御行動を利用する。ＭＰＣは、差し迫った外乱を用いて、画像再生装置への定常状態と遷移状態での影響が統合された、漸進的な変化を判定する。印刷媒体種類、画像コンテンツ種類、印刷媒体の物理的寸法、印刷媒体の重量、及び印刷ジョブのデータ、等の外乱が利用可能である。更に、画像再生装置の制御は、画像変化、エネルギ消費、等の費用関数を最小化するために、後退区間にわたってリアルタイムで生成される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態による動的モデル予測コントローラを有するフュージング装置を含んだ、例示的な画像再生装置の概略立面図である。
【図２】実施形態による図１の動的モデル予測コントローラのブロック図である。
【図３】実施形態による図１のフュージング装置の、ローラアセンブリの端部断面の拡大概略図である。
【図４】実施形態による外乱プレビューを用いた動的モデル予測制御を利用した、ジョブ開始時の遷移性能を示す図である。
【図５】実施形態による外乱プレビューを用いた動的モデル予測制御を利用した、ジョブ終了時の遷移性能を示す図である。
【図６】実施形態による、制御区間における可変操作を示す図である。
【図７】実施形態による、画像再生装置の動的モデル予測コントローラによる構造、及び実行される機能を示す図である。
【図８】実施形態による、画像再生装置を制御するための動的モデル予測コントローラを有するプロセス制御システムにおける方法のフローチャートである。
【図９】実施形態による、動的モデル予測コントローラを定義区間全体にわたって操作する一実施例の概略のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明の実施形態の一態様は、プリンタや複写機などの画像再生装置を制御するために、印刷プロセスにおける既知の外乱の影響を軽減するための動的モデル予測制御を利用する装置に関する。実装技術においては、現時点の制御性能を最大化しつつ、差し迫った外乱の影響に対する現時点ステップでの制御動作を最小化する。動的モデル予測制御は、フューザ温度制御への適用として例示される。
【０００８】
本発明の一実施形態は、画像面を含む可動画像部材を有する画像再生装置と、画像面から印刷媒体上へ画像を形成して転写するための、画像システムと、印刷媒体へ塗布された画像に対しフュージング処理を適用するためのフュージングシステムであって、そのフュージングシステムは、加熱された回転フューザ部材と、その回転フューザ部材と共にフュージングニップを形成する回転圧力部材とを含む、フュージングシステムと、検出データを受信し、少なくとも１つの外乱プレビューを取得するための、インタフェースと、検出データと少なくとも１つの外乱プレビューとに基づいて、画像再生装置を制御するための、動的モデル予測コントローラと、を備える。動的モデル予測コントローラは、画像再生装置への定常状態と遷移状態との影響を統合した、漸進的な変化を判定する。更に、画像再生装置の制御は、費用関数を最小化する目的で、後退区間にわたってリアルタイムで生成される。外乱の例は、印刷媒体種類、画像コンテンツ種類、コート印刷媒体、非コート印刷媒体、印刷媒体の物理的寸法、印刷媒体の重量、印刷ジョブのデータ、の内から選択することができる。
【０００９】
本発明の実施形態は、複数の変数と少なくとも１つの外乱変数とを用いて画像再生装置への制御を提供する、動的モデル予測コントローラを有するプロセス制御システムにおける方法を更に含む。この方法は、画像面を含む画像部材によって可動となっている印刷媒体上に、画像面から画像を形成し、転写するステップと、加熱された回転フューザ部材と、その回転フューザ部材と共にフュージングニップを形成する回転圧力部材とを含むフュージングシステムによって、印刷媒体へ塗布された画像に対し、フュージング処理を適用するステップと、検出データを受信し、少なくとも１つの外乱プレビューを取得するステップと、検出データと少なくとも１つの外乱プレビューとに基づいて、動的モデル予測コントローラにより画像再生装置を制御するステップと、を含む。検出するデータは、印刷媒体のカウント数データ、温度データ、部品状態データ、印刷媒体タイミングデータ、画像データ、電気的パラメータの内の少なくとも１つである。
【００１０】
本発明の更なる実施形態は、複数の変数と少なくとも１つの外乱変数とを用いて、画像再生装置を制御するための装置を含む。この装置は、動的モデル予測制御命令を格納するメモリと、画像再生装置を制御するために、動的モデル予測制御命令を実行するためのプロセッサとを備え、印刷命令を受信すると、画像面を含む画像部材により可動である印刷媒体上に、画像面から画像を形成、及び転写するステップと、加熱された回転フューザ部材と、回転フューザ部材と共にフュージングニップを形成する回転圧力部材とを含む、フュージングシステムによって、印刷媒体へ塗布された画像に対し、フュージング処理を適用するステップと、検出データを受信し、少なくとも１つの外乱プレビューを取得するステップと、検出データと少なくとも１つの外乱プレビューとに基づいて、動的モデル予測コントローラにより画像再生装置を制御するステップと、による制御を行う。ここで、動的モデル予測コントローラは、画像再生装置への定常状態、及び遷移状態の影響を統合した、漸進的な変化を判定する。画像再生装置の制御は、費用関数を最小化する目的で、後退区間にわたってリアルタイムで生成される。費用関数は、光沢や色の変化、画像の変化、電力消費量、温度変化、エネルギ消費量、の内の少なくとも１つであり得る。
【００１１】
本明細書で用いる「画像」という用語は、１つまたは複数の図、テキストを編集したもの、コントーン（連続諧調）、又はハーフトーンの画像、あるいはそれらの組合わせ、又は部分組合せしたものを指し、そのような画像のデジタル表示を含む、ディスプレイ装置や表示物等へ出力することが可能なものである。
【００１２】
「印刷媒体」とは、一般的に、通常可撓性のある、場合によってはカールした、紙、プラスチック、或いは画像用に好適な物理的な印刷用の媒体基板、等の物理的なシートを指し、前以って裁断されていても、ロールで供給されてもよい。
【００１３】
「印刷システム」という用語は、本明細書においては、デジタル複写機又はプリンタ、画像印刷機械、画像再生装置、製本機械、ファクシミリ装置、複合機、等を指し、いくつかの印刷用エンジンとともに、給紙装置、仕上げ機、等のようなその他の印刷媒体処理ユニットも含むことができる。
【００１４】
図１は、一般に、ベルト支持モジュール９０の上に取り付けられた光導電性ベルト１０を用いる、画像再生装置１００を概略的に示す。好ましくは、光導電性ベルト１０は、カール防止バッキング層上に被覆された導電性接地層の上に被覆された光導電性材料から構成される。ベルト１０は、矢印１３の方向に移動し、その連続部分を、移動経路の周りに設置された種々の処理ステーションを通って順次進行させる。ベルト１０は、ストリッピングローラ１４、駆動ローラ１６、アイドラローラ２１、及びバッカローラ２３の周りを閉ループ１１となって廻る。
【００１５】
先ず、光導電性ベルト表面の一部は、帯電ステーションＡＡを通過する。帯電ステーションＡＡでは、全体として参照番号２２で示されるコロナ発生装置が、光導電性ベルト１０を比較的高電圧の、ほぼ均一な電位に帯電させる。
【００１６】
同じく図に示されているように、画像再生装置は、一般的に動的モデル予測コントローラ（ＤＭＰＣ）２００を含んでおり、これは、好ましくは、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、電子ストレージ、及びディスプレイ又はユーザインタフェース（ＵＩ）を有する、内蔵型の専用マイクロコンピュータを備えている。ＤＭＰＣは、センサ及び接続により、画像データ及び装置状態の情報を、読み出し、キャプチャし、準備し、処理することができる。
【００１７】
露光ステーションＢＢにおいて、コントローラ、即ちＤＭＰＣ２００は、所望の出力を表す画像信号をＲＩＳ２８から受信し、これらの信号を処理して連続諧調即ちグレースケール表現の画像に変換し、これを、変調出力生成器、例えば、全体として参照番号３０で示される、ラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）へ送信する。ＤＭＰＣ２００へ送信される画像信号は、上述のようにＲＩＳ２８から発生してもよいし、又はコンピュータから発生して、画像再生装置を１つまたは複数のコンピュータ用のリモートプリンタとして使用できるようにしてもよい。或いは、プリンタは、高速コンピュータ用の専用プリンタとして使用されてもよい。再生装置での再生が所望される連続諧調の画像に対応する、ＤＭＰＣ２００からの信号は、ＲＯＳ３０に送信される。
【００１８】
ＲＯＳ３０は、回転ポリゴンミラーブロックを有するレーザを含む。好ましくは、９面から成るポリゴンが使用される。露光ステーションＢＢでは、ＲＯＳ３０は、光導電性ベルト１０の表面の帯電部分を、１インチ当たり約３００ピクセル、或いはそれ以上の解像度で照射する。ＲＯＳは、光導電性ベルト１０を露光して、ＥＳＳ２９から受信した連続諧調画像に対応する静電潜像を記録する。あるいは、ＲＯＳ３０は、光導電性ベルト１０の帯電部分をラスタ毎に照射するように配列された、発光ダイオード（ＬＥＤ）の線形アレイを使用してもよい。
【００１９】
光導電性表面１２上に静電潜像が記録されると、ベルト１０は、潜像を現像ステーションＣＣに送る。ここには図示したように、乾式粒子の形をしたＣＭＹＫのカラートナーを含む４つの現像ユニットがある。それぞれの現像ユニットにおいて、トナー粒子は、周知の技術により、潜像に対して適切に静電吸引される。
【００２０】
静電潜像が現像されると、ベルト１０上のトナー粉末像は、転写ステーションＤＤへ進む。印刷媒体、即ち印刷シート４８は、給紙装置５０によって転写ステーションＤＤへ送られる。給紙装置５０は、スタック５４、５５の一番上のシートに接触するために、波型の真空給紙（ＴＣＶＦ）アセンブリ５２を含んでいてもよい。ＴＣＶＦ５２は、それぞれの一番上のシート４８を捕捉し、垂直搬送部５６へ送る。垂直搬送部５６は、前進するシートを送り出しローラ１２０を介して、位置合わせ搬送部１２５へ送り、その次に画像転写ステーションＤＤへ送る。そこでシートが、感光体ベルト１０からタイミングを合わせて画像を受取る。一般的に転写ステーションＤＤは、シート４８の裏面にイオンを噴霧する、コロナ発生装置５８を含む。これにより、光導電性表面１２からシート４８へのトナー粉末画像の吸引が促進される。転写の後、シート４８は矢印６０の方向への移動を続け、フューザ前搬送アセンブリによって取り上げられて、フュージングステーションＦＦへ送られる。
【００２１】
フュージングステーションＦＦは、ローラ／ローラ型フューザとして全体として参照番号７０で示した、均一光沢フューザ、即ち本開示のフュージング装置を含む。周知のように、フューザは、ローラ／ローラであってよい。即ち、フューザローラ７２を備え、図に示すように、これもローラ７４である圧力部材とでフュージングニップ７５を形成する。フューザは、ローラ／ベルトであってもよく、ベルト（図示せず）である圧力部材とでフュージングニップを形成する、フューザローラからなる。更には、ベルト圧力部材とでフュージングニップを形成する、ベルトフューザ部材からなる、ベルト／ベルト（図示しないが周知）であってもよい。しかしそれぞれの場合において、フュージング装置は、転写されたトナー画像を溶融し、均一な光沢で複写シート４８へ永久的に張り付けるのに好適である。
【００２２】
更に図示したように、シート４８は、フュージングの後ゲート８８へ移動する。ゲートは、シートを出力部１７を経由してフィニッシャ、即ちスタッカへ直接移動させるか、又は、シートの方向を変えて両面用経路へ進ませる。具体的には、シートは、先ずゲート１３４を通過して、単一シートインバータ８２に入る。即ち、第２のシートが片面用シートであるか、第１面と第２面の両方に画像を形成し終えた両面用シートである場合には、シートはゲート８８を通って出力部１７へ直接搬送される。しかし、シートが両面用であって第１面の画像のみしか印刷されていない場合には、ゲート８８は、そのシートをインバータ８２の方へ振り向けて、両面用ループ経路へ進ませる配置を取る。そこでシートは反転された後、加速ニップ１０２、及びベルト搬送部１１０へ供給され、転写ステーションＤＤ及びフューザ７０に再び送られて、両面用シートの裏面に第２面の画像が転写され、永久的に定着される。そうして出口経路１７から排出される。
【００２３】
印刷シートがベルト１０の光導電性表面１２から分離されると、光導電性表面１２上に残留し、場合によっては付着している、トナー／現像材、及び紙繊維の粒子は、クリーニングステーションＥＥのクリーニング装置１５０によってシートから除去される。
【００２４】
画像再生装置１００は、サーマル方式インクジェットプリンタ、音響方式インクジェットプリンタ、ピエゾ方式インクジェットプリンタ等のインクジェットプリンタを含む、任意のタイプのプリンタであってよい。ピエゾ方式インクジェットプリンタを用いる場合には、プリントヘッドの温度は、好ましくは、低粘度のキュア可能なインクのジェット流粘度を実現するために好適な温度範囲に維持される。印刷媒体は、衣類やプラスチックを含む、印刷可能な任意の媒体であってよいが、最も好ましくは、紙である。所要のインク処方は、モノマ、光開始剤、及び着色剤を含む。低粘度のインクは、インクが紫外線照射によりキュアされる場合には、オリゴマーも含んでもよい。動的モデル予測コントローラは、制御可能な全ての印刷構成に対して適用可能である。
【００２５】
図２は、実施形態に従った、図１の動的モデル予測コントローラ２００のブロック図である。特に、動的予測コントローラ２００は、モデル予測コントローラ２３０と、ヒータ及び他の装置を回転させるための画像再生装置２３５と、結合器又は混合器２４５と、データ収集（２１０、２２０、２２５）を実行するためのデータ収集オブジェクトと、印刷プロセスモデルの維持（２１５）と、を含む。モデル予測コントローラ２３０の出力は、画像再生装置２３５のアクチュエータアレイへ送信され、次に、統合されたプロセス出力２４５と、システムにより検出された外乱２４０とが、モデル予測コントローラ２３０へフィードバック２５０される。初期条件オブジェクト２１０は、反復の最大数と、モデルパラメータの初期値と、複写画像のスポットカラー値と、費用関数の初期化値と、を含む。検出データオブジェクト２２５は、画像再生装置２３５、１００からの値を収集する。値は、印刷媒体のカウント数データ、温度データ、部品状態データ、印刷媒体タイミングデータ、画像データ、電圧や電力消費量などの電気的パラメータ、の内の少なくとも１つを含む。外乱プレビューオブジェクト２２０は、画像再生装置が適応する必要のある印刷ジョブに関する情報を表す。外乱プレビュー情報は、印刷媒体の種類、画像コンテンツの種類、印刷媒体のコーティング、コート印刷媒体、印刷媒体の物理的寸法、印刷媒体の重量、及び印刷ジョブデータを含む。
【００２６】
モデルオブジェクト２１５は、プロセス出力変数、プロセス入力変数、及び媒体種類等の外乱変数として一般に知られる、いくつかのもので特徴づけられる。プロセスは、入力変数と外乱変数における変化の結果が、ある期間の後に出力変数に変化をもたらすような、任意の形態の操作に係わる。一般的に、出力変数の変化が、変化速度の一定値も含めて、一定値、或いは一定値の近傍に落ち着くことは、定常状態として知られている。定常状態は、入力変数、及び／又は外乱変数が変化した後の、プロセスの最終状態を表す。安定プロセスに対しては、本質的な安定プロセスの出力変数の変化がゼロになった時、又は出力の変化速度が一定になった時に、定常状態が達成される。開ループの不安定プロセスに対しては、出力変数の変化速度が一定値になった時に、定常状態が達成される。本発明の開示の目的に対しては、この両方のタイプのプロセスが、それぞれの方法で定常状態に達することが考慮される。しかし、説明のためにここでは、本質的に安定なプロセスのみを、一般性を失わずに考慮する。
【００２７】
図１に示された画像再生装置２３５又は１００は、動的なシステムであり、出力変数の動的応答は、以下のオブジェクトモデルで特徴づけられる。
（Ｃ，Ｃｄｙｎ）＝Ｇ（Ｍｄｙｎ，Ｄｄｙｎ）
ここで、Ｇ（  ）は、Ｍｄｙｎにおける動的挙動とＤｄｙｎにおける動的外乱特徴（外乱プレビュー）との所与の組合せに対する、出力変数の動的応答を（Ｃ，Ｃｄｙｎ）として記述する。（Ｃ，Ｃｄｙｎ）は、定常状態応答（Ｃ）と、動的応答（Ｃｄｙｎ）とから成る。動的応答は定常状態応答に収束することに留意されたい。動的モデル予測コントローラ２００の目的は、画像再生装置２３５、１００の動特性に関係する一連の拘束条件に従う（Ｃ，Ｃｄｙｎ，Ｍ，Ｍｄｙｎ）を含む目的関数を最適化することである。動的最適化は、（Ｍ，Ｍｄｙｎ）に最適解をもたらす。モデル予測コントローラ２３０は、モデルオブジェクト２１５と現検出データ２２５とを利用して、独立変数の将来挙動を計算し、全ての独立変数と従属変数の拘束条件を尊重する運転をもたらす。図４は、モデル予測コントローラのジョブ開始条件への応答を示し、図５は、ジョブ終了条件への応答を示す。モデル予測コントローラは、次に、この独立変数の挙動セットを、画像再生装置２３５により実装される、対応する制御コントローラの設定点（アクチュエータ、及びスイッチ）へ送信する。
【００２８】
実装されると、モデル予測コントローラ（ＭＰＣ）２３０は、時刻ｔにおいて現在の画像再生装置の状態をサンプリングし、将来の比較的短い区間（ｔ，ｔ＋Ｔ）に対して、コスト最小化制御方策が計算される。差し迫った外乱の影響を受ける前に、システム（画像再生装置）の状態は、現行性能の最適領域から外されて、外乱の影響に備えて、急速回復領域に入る。反復（ｉ）における一連の利得行列から選択される利得行列は、事前に設定された計画、即ち予測区間に対する、検出パラメータと計算値との違いから成る、所定の性能関数を最小化することによって計算される。利得行列は、画像再生装置１００において制御される全ての制御変数に対するアクチュエータ値を表す。最小化手順によって最適利得行列が選択され、それが、反復時に実際に使用される利得行列となる。それぞれの反復（ｉ）は、制御区間に沿ったステップを表している。
【００２９】
各反復（ｉ）の性能関数を評価するために、累積費用関数が次のように定義される。
【数１】
0005603729.tif 000002
ここで、ｘｉは、計測されたフューザ温度等のｉ番目の制御変数であり、ｒｉは、フューザの要求温度等のｉ番目の参照変数であり、ｕｉは、ｉ番目の出力変数（制御値）であり、ｗｘｉは、ｘｉの相対的重要度を反映する重み係数であり、ｗｕｉは、ｕｉにおける比較的大きな変化にペナルティを課す重み係数である。ｘｉ、即ち検出データは、印刷媒体のカウント数データ、温度データ、部品状態データ、印刷媒体タイミングデータ、画像データ、電気的パラメータの内の少なくとも１つである。費用関数は、光沢や色の変化、画像の変化、電力消費量、温度変化、エネルギ消費量、の内の少なくとも１つである。
【００３０】
図３は、実施形態による、図１のフュージング装置のローラアセンブリ３００の端部断面の拡大概略図である。ローラアセンブリは、センサＳ１，Ｓ２を含む。これは、複写シート４８がフュージングニップ７５に入る移動経路に沿って配置されて、動的モデル予測コントローラ（表示せず）に接続されており、複写シートが移動してフュージングニップ内の加熱された回転フューザローラの表面７６に接触するのを検知してタイミングを取り、また、複写シートがフュージングニップから出ることを検知してタイミングを取る。又ローラアセンブリはセンサＳ３，Ｓ５も含む。これはフューザローラのフュージングニップの上流側に表面７６に近接して配置され、ＤＭＰＣ２００に接続されて、加熱されたフューザローラのフュージングニップの前部分の表面温度を検知する。ローラアセンブリはセンサＳ４，Ｓ６も含む。これはフューザローラ７２のフュージングニップの下流側に表面７６に近接して配置され、ＤＭＰＣ２００に接続されて、加熱回転フューザローラのフュージングニップの後部分の表面温度を検知する。そして、ローラアセンブリは、一連の複写シートのフュージング操作の間における、加熱回転フューザローラ表面上におけるシート間の空隙部分“Ｇｉ”の始めと終りとを判定するための、ＤＭＰＣ２００の制御命令（表示せず）も含む。センサＳ３とＳ４とは、例えば、フュージングニップ７５の前後での、シート間空隙部Ｇｉの温度を検出するのに利用できる。また、センサＳ５とＳ６とは、同様に、表面７６の空隙部以外の温度を検出するのに利用できる。これらの対をなす検出温度間の差を計算することにより、ＤＭＰＣは、少しでも温度勾配があればそれを平準化するために、温度を掛ける必要性、速度、強度を判定して、結果として均一な光沢を保つようにする。光沢制御装置２０１は、加熱回転フューザローラ７２の表面７６に接触して、オン・オフする冷却装置３１０などの、温度調節装置を含むこと、又、複写シートの種類情報を格納、供給し、格納された情報とセンサＳ１〜Ｓ６からの検出データとを用いて制御計算を行い、更に、加熱回転フューザローラ表面のシート間空隙部Ｇｉを冷却する冷却装置２１０のオン・オフを制御するために、ＤＭＰＣ２００の制御命令を含むプログラム可能な態様を含むこと、に留意されたい。
【００３１】
図４は、実施形態による、外乱プレビュー４００を用いる動的モデル予測制御を利用した、ジョブ開始時の遷移性能４００を示す図である。図４は、フューザ温度の制御に対する、通常のフィードフォワード制御を利用する方策と、動的モデル予測制御を利用する方策と、を示す。典型的なフュージングプロセスでは、紙が突然現れ、突然無くなること（外乱）によって、温度の遷移が生じる。これは、ジョブ開始時の降下、及びジョブ終了時のオーバシュートに対応する。既存の制御設計は、紙がフューザに入る時（フィードフォワード）、及び／又は入った後（フィードバック）に、これらの外乱に対処する。外乱プレビューを用いるＤＭＰＣでは、コントローラは、上流の工程から得た紙に関する情報（紙の重量、及びプロセスのタイミング）を利用して、外乱に対してフューザを前以って備えさせる。ジョブ開始時の温度降下４１０は、従来のコントローラを動作させて、補償するために温度を上げさせる（４３０）。従来のフューザの温度コントローラは、印刷媒体がフューザに入った場合などのような外乱には対応できない。動的モデル予測コントローラ（ＤＭＰＣ）は、印刷媒体がフューザに入った場合などに、外乱を利用してフューザを設定温度以上に加熱するように、駆動信号４４０を送信する。ＤＭＰＣによる動作で、温度降下４２０は減衰され、画像再生装置全体に対する性能が最適化される。従来のコントローラでは、駆動信号４３０／温度４１０から明らかなように、印刷媒体がフューザ部を出た後でもヒータは“オン”に保たれており、エネルギ（熱）の浪費がある。
【００３２】
図５は、実施形態による、外乱プレビューを用いる動的モデル予測制御を利用した、ジョブ終了時の遷移性能を示す図である。図５は、印刷媒体がフューザを出る場合に生じる外乱５１０に対する、従来のコントローラとＤＭＰＣコントローラの反応を示す図である。従来のコントローラは、温度をより低く駆動する（５３０）ことによって反応する。紙が出た直後の状態で、顕著なオーバシュート５２０を生じ、これはシステムがゆっくりと定常状態に向かうに連れて収まってゆく。このオーバシュートはエネルギの浪費につながり、システムが過度の熱を吸収しなければならないので、フューザシステムの寿命を縮める。これに対して、ＤＭＰＣは、最後のシートのかなり前でフューザランプを切断する（５５０）。従って、ジョブ終了時のオーバシュート５４０は、既存の手法５２０に比べて大幅に低減される。ＤＭＰＣの方策は、エネルギ使用量を下げ、加熱によるフューザシステムの損傷を防ぐ。
【００３３】
図６は、実施形態による、制御区間での可変操作６００を示す図である。下限（ＬＬ）及び上限（ＵＬ）は、操作変数の制御挙動６１０、６２０、６３０を制限する。動的な挙動は、動的挙動により制御変数が最適な定常状態の値になるようにするために、正６１０、又は負となる。ＤＭＰＣは、強制的応答（Ｃ，Ｃｄｙｎ）を決定するために、制御区間ΔＵにわたって、将来の挙動変化を利用することができる。動作、即ち挙動変化ΔＵ（１）は、判定されて画像再生装置に実装される。ＤＭＰＣにより実装された以前の動作、即ち挙動変化を比較することにより、モデルの生成を更に改良することができ、モデルをより動的にすることが可能となる。後退区間制御原理を適用することにより、モデル予測コントローラを、制御区間の間に発生し得る予期せぬイベントに対して動的に調整することが可能となる。後退区間制御法は以下のように要約することができる。（ｉ）時刻ｔにおいて、現在の状態ｘｔに対して、現在及び将来の拘束条件を考慮に入れて、固定の将来期間（ｔ，ｔ＋Ｔ−１）における、最適制御問題を解く。（ｉｉ）得られる最適制御シーケンスの最初のステップだけを適用する。（ｉｉｉ）時刻ｔ＋１における達成状態を計測する。（ｉｖ）現在の状態ｘｉ＋１から始めて、時刻ｔ＋１における固定区間最適化を、将来期間（ｔ＋１；ｔ＋Ｎ）にわたって反復する。
【００３４】
図７は、実施形態による、画像再生装置の動的モデル予測コントローラ７００、２００による構造、及び実行機能を示す図である。本システム、即ちＤＭＰＣ７００，２００のある態様は、そのような機能を実行するローカルコンピュータ、又はネットワークコンピュータシステムの動作に使用されるコンピュータ可読媒体中に、前以ってプログラムされた命令に従って動作するか、或いは恐らく、一度に複数の相互接続されたコンピュータ上で動作する、ことを理解されたい。そのようなシステムは、コンピュータ可読媒体と適切なグラフィック描画機能とを有する、市販のパソコンを含んでもよい。これは、ネットワークストレージ媒体、或いは類似のメモリデバイスと関連していて、システムが恐らく、インターネット、又はイントラネットでアクセス可能で、印刷ジョブを送信できるようになっていてもよい。本システムの１つまたは複数の態様は、適切な命令を有する、コンピュータ可読媒体を備えた専用コンピュータのワークステーション上に実装されてもよいように意図されている。
【００３５】
図７は、ＭＰＣ２３０が、画像データソース７１０と、印刷装置７４０と、印刷媒体カウントデータ、温度データ、部品状態データ、印刷媒体タイミングデータ、画像データ、電気パラメータに関するデータを検知するセンサ７４５と、に接続されていることを示す。これらのデバイスは、データリンク即ち通信リンク７３５、７３８を介して結合されている。これらのリンクは、直接直列接続、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、無線ネットワーク、イントラネット、インターネット、回路配線、等のような、データ伝送を可能とするいかなるタイプのリンクであってもよい。印刷ジョブのコンテンツは、画像データソース７１０を介して、システムが受容できる形で、顧客から最初に提供される。
【００３６】
画像データソース７１０は、パーソナルコンピュータ、マイクロプロセッサ、スキャナ、ディスク駆動装置、磁気テープ装置、ハードディスク、ＺＩＰドライブ、ＣＤ−ＲＯＭ装置、ＤＶＤ装置、ネットワークサーバ、印刷サーバ、複写装置、或いはその他の、画像データを提供可能な、既知もしくは最新開発の、任意のものであってよい。画像データソース７１０は、ディスプレイ、ユーザインタフェース、メモリ、ディスク駆動装置等の複数の部品を含んでもよい。印刷装置７４０は、画像のハードコピーを出力可能な、任意の種類の装置であってよく、その形態は、レーザプリンタ、バブルジェット（登録商標）プリンタ、インクジェットプリンタ、複写機、或いは、その他の、画像データ又は画像データから生成されたデータを用いて記録媒体上に画像を生成可能な、既知もしくは最新開発の装置又はシステムの任意のもの、であってよい。
【００３７】
モデル予測コントローラ（ＭＰＣ）２３０は、利得行列モジュール７２０、及び影響評価器７３０を採用する。ＭＰＣ２３０の実装は、反復における一連の利得行列７２０の中から選択される利得行列を選択する。その選択７３８は、影響評価器７２０により決定される。これは、決定された値を、制御区間において計測された値、つまり検出値７４５と比較して、所定の性能関数を最小化するものである。最適利得行列は、最小化手順において選択され、それが、反復時に実際に使用される利得行列となる。後退区間が実装され、それにより各時間増分（ｔ，ｔ＋Ｔ）において、区間が未来方向に１増分だけ移動する。これに加えて、各増分において、各ステップで計算されたシーケンスの制御動作に対応して、第１の制御信号が適用される。更に、後退区間法の採用により、最適定常状態の目標値と動的挙動の両方を連続的に更新するために、解法が反復して実行される。
【００３８】
図８は、実施形態による、画像再生装置を制御するための動的モデル予測コントローラを有するプロセス制御システムに於ける方法８００のフローチャートである。ブロック８１０で方法８００が開始される。コールは、ＤＭＰＣアルゴリズムの起動に必要な値、反復の最大数（ｉｍａｘ）、実装時に使用される全パラメータの設定、及び、光沢変化又はカラー変化を実行する場合、自動スポットカラー調整編集（ＡＳＣＥ）アルゴリズム等の他のアルゴリズムからの現反復数、と共にカプセル化されてもよい。ブロック８２０において、画像再生装置に対する予測区間、制御区間、及び重量、等のパラメータ、或いはパラメータ群を、コントローラへダウンロードもしくはアップロードすることができる。ブロック８４０において、外乱プレビューデータが取得される。ブロック８５０において、検出データが取得される。ブロック８３０において、取得されたパラメータ８２０と、外乱プレビュー８４０と、検出データ８５０とを用いて、区間長さが決定される。区間長さは、全操作変数の変化に対する制御変数の全ての応答と、それにプラスして、全操作変数の最長制御区間とを考慮に入れた、定常状態に至る最長時間に関係する。後退区間が全区間長に到達するまでは、区間長さは、前方（ｔ＋１）へシフトされ続ける。ブロック８６０において、利得行列が計算される。当技術分野において入手可能な既知の方法を用いて、ＭＩＭＯ（空間多重）状態フィードバック制御設計のために、複数の利得行列を決定可能であることに留意されたい。ブロック８８０において、利得行列に対する更新が、画像再生装置の他のプロセス、或いはシステムから受信される。ブロック８７０において、制御は、次の処理のために方法９００に移される。
【００３９】
図９は、実施形態による、動的モデル予測コントローラを定義された区間全体にわたって操作する一実施例の概略のフローチャートである。ブロック９１０において、インデックス、即ち（ｔ＋１）が区間長より小さいかどうかが判定される。インデックスは、区間の長さ方向に向かって進行する最適制御問題を解くための、時間増分を表す。インデックスが区間長より小さい場合には、制御はブロック９４０に移る。ブロック９４０において、定義区間にわたる予測が判定される。動作９５０においては、定義区間にわたって、費用関数が計算される。ブロック９６０において、インデックスが所望の量（１，２，．．．Ｎ）だけ増加される。この動作は、インデックスが区間長より大きいか等しくなるまで反復される。ブロック９１０の条件が満たされない場合には、制御はブロック９２０へ移る。ブ,14,17,ロック９２０において、費用関数が決定される。ブロック９２０で決定される費用関数は、ブロック９５０で決定される費用関数と同一であり、ブロック９５０から送られてもよい。ブロック９３０において利得行列が更新され、ノードＣの方法８００に送られて、ブロック８６０で使用される。
【符号の説明】
【００４０】
１０   光導電性ベルト
１１   閉ループ
１２   光導電性表面
１３   矢印
１４   ストリッピングローラ
１６   駆動ローラ
１７   出力部
２１   アイドラローラ
２２   コロナ発生装置
２３   バッカローラ
２８   ＲＩＳ
２９   ＥＳＳ
３０   ラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）
４８   印刷シート
５０   給紙装置
５２   真空給紙アセンブリ（ＴＣＶＦ）
５４   スタック
５５   スタック
５６   垂直搬送部
５８   コロナ発生装置
６０   矢印
７０   フュージング装置（フューザ）
７２   フューザローラ
７４   ローラ
７５   フュージングニップ
７６   フューザローラ表面
８２   単一シートインバータ
８８   ゲート
９０   ベルト支持モジュール
１００ 画像再生装置
１０２ 加速ニップ
１１０ ベルト搬送部
１２０ 送り出しローラ
１２５ 位置合わせ搬送部
１３４ ゲート
１５０ クリーニング装置
２００ 動的モデル予測コントローラ（ＤＭＰＣ）
２０１ 光沢制御装置
ＡＡ   帯電ステーション
ＢＢ   露光ステーション
ＣＣ   現像ステーション
ＤＤ   転写ステーション
ＥＥ   クリーニングステーション
ＦＦ   フュージングステーション
Ｓ１   センサ
Ｓ２   センサ
Ｓ３   センサ
Ｓ４   センサ
Ｓ５   センサ
Ｓ６   センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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