JP2002108026A - 画像形成装置の調整制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】制御の収束困難等の発生を防止し、効率よく最
適な調整を行なうことが可能な調整制御システムを提供
することにある 【解決手段】調整制御システムは、センサにより検出し
た複数の制御量をそれぞれ所定の目標値と比較して各制
御量偏差を算出し、制御量偏差の少なくとも１つが所定
の許容範囲外にある場合、操作量決定部により、制御量
偏差を補正するための操作量を決定する。操作量決定部
は、算出された制御量偏差を補正した成功事例が既にあ
る場合、この制御事例に従って操作量を決定する学習制
御を実行し、成功事例がない場合、適応型制御を実行し
て操作量を決定する。学習制御を実行した結果、制御量
偏差が許容範囲内に収束しない場合、操作量決定部は、
使用した成功事例を不適切と判断し、適応型制御に切り
換えて調整制御を実行するとともに、不適切な成功事例
を削除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アナログ複写
機、デジタル複写機、ファクシミリ、レーザプリンタ等
の画像形成装置において、画質維持のための調整機構の
調整制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置として、例えば、アナログ
複写機は、ガラスからなる原稿台に載置された原稿の画
像を読取る光学ユニットと、この光学ユニットによって
読取られた画像に基いて現像剤像を形成し、用紙等の記
録媒体に転写するプロセスユニットと、を備えている。

【０００３】複写機において、最終的に得られるコピー
画像の解像力は、感光体ドラムへの露光の解像力、およ
びその露光像に対する電子写真プロセスの忠実再現性に
よって左右される。

【０００４】画像形成装置として、たとえば、同じ複写
機で同じ原稿を複写した複写物の濃さが違うといった場
合が生じる。電子写真における画像濃度の変動は、環
境、経時による画像形成条件の変化、劣化による影響で
ある。アナログ複写機は勿論、多階調のプリンタあるい
はデジタル複写機では、この画像濃度の変動をおさえ、
安定化を図って画質を維持することが重要である。特
に、カラーにおいては、濃度再現性のみならず、色再現
性にまで影響を与えてしまうため、画像濃度の安定化は
必要不可欠な要求であるといえる。

【０００５】そこで、従来、像担持体上に複数のテスト
パターンを形成し、これらの画像濃度を検出することに
より階調特性の変化を把握し、画像形成部の作動部の調
整、良否判定を繰り返すフィードバック制御を行ってい
る。この際、制御量偏差に対応する操作量の算出は、予
め用意されたルックアップテーブルに基いて行ってい
る。このようなルックアップテーブルの内容は、オフラ
インで作製されるものであり、作製に当たっては種々の
実験を行い、調整対象の特性（制御量に対する操作量）
を把握する必要がある。そのため、作製作業に大きな労
力および期間を必要とする。

【０００６】また、多入力多出力系では、一般的に、入
出力間の依存関係がそれぞれ独立していないため、入出
力関係をルックアップテーブルに記述するためには、そ
の入出力数の次元個数分のルックアップテーブルが必要
となるため、次元数が多いシステムでは、格納するメモ
リ容量を大量に必要とし、同定作業は極めて膨大とな
る。さらに、その関係が非線型特性、固体間差、再現
性、経年変化により、必ずしも対象となる装置に合致し
ない場合もある。フィードバック制御の採用により、同
定がある程度不完全な場合でも実用可能であるが、良否
判定合格までの収束回数、制御時間は、同定した装置と
のずれ分だけ多くなってしまう。

【０００７】上記したように、複数の調整箇所を有する
場合において、これらの調整箇所が互いに依存関係を持
っている場合が多く、この依存関係は、１つの調整量を
考慮して１つの調整個所を調整した際、他の複数の調整
量が変化してしまい、それを補正するため別の調整個所
を操作すると、別の特徴量が変化するといった現象が起
きる。その結果、最適な調整が困難となるとともに、調
整効率が非常に悪くなるという問題があった。

【０００８】そこで、特開平１１−２５８８７３号公報
には、上述した種々の依存関係に基づいて所望の調整ル
ールを生成するルール生成手法と、検出、判定、走査を
制御偏差が許容差となるまで繰り返すフィードバック制
御と、を組合わせ、逐次感度を調べ、その結果に応じて
調整の操作量を決定する適応型制御を用いた調整システ
ムが開示されている。調整システムにおいては、調整の
収束に要する制御回数の低減、あるいは、制御時間の一
層の低減が望まれている。例えば、画像形成装置におい
て、テストパターンの濃度を測定し、これを制御量とす
る場合、現像剤の消耗、制御中における装置の使用禁止
時間は少ないほど良く、また、制御現場における調整作
業は時間が少ないほどよい。

【０００９】そこで、特開２０００−０８９５２５号公
報には、制御収束した時の制御量と操作量とを対応関係
を成功経験として記憶しておき、後の制御に利用する学
習制御と、上述した適応型制御と、選択的に実行して操
作量を決定する調整システムが提供されている。このよ
うな調整システムによれば、ルックアップテーブルの開
発等が不要となり、労力低減、調整の収束確保、および
収束効率向上を図ることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような適応型制御と学習制御とを選択して実行する調整
システムにおいて、調整対象システムの経年変化や異常
状態により、不適切な学習データが記憶され、この学習
データに基づいて調整の操作量を決定した場合、収束困
難な状況やオーバーシュート等の不具合が生じる。そし
て、このような不具合は、以後の調整動作を実行した際
に再発してしまう。

【００１１】この発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、制御の収束困難等の発生を防止し、効
率よく最適な調整を行なうことが可能な調整制御システ
ムを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る画像形成装置の調整制御システム
は、複数の制御量を検出する検出手段と、上記検出手段
で検出された複数の制御量と所定の目標値とから各制御
量偏差を算出する偏差算出手段と、上記偏差算出手段で
算出された各制御量偏差が所定の許容範囲内にあるか否
かを判定する判定手段と、上記第１判定手段の判定で上
記複数の制御量偏差のうち１つ以上が所定の許容範囲を
超えている場合、上記制御量偏差を補正するための操作
量を決定する操作量決定手段と、上記決定された操作量
だけ操作して制御量を補正する複数の操作手段と、上記
算出された制御量偏差が許容範囲内に収束するまで、制
御量の検出、判定、操作量決定、操作手段の操作を繰り
返す調整制御を実行する工程制御部と、を備えている。

【００１３】上記操作量決定手段は、予め与えられた調
整ルールに基づき上記許容範囲を超えている注目制御量
偏差を調整するための操作手段を選択する操作選択手段
と、上記選択された操作手段を所定量テスト操作し、上
記操作手段の操作量に応じて変化する制御量偏差の感度
を検出する感度検出手段と、上記検出された感度に基づ
き、上記注目制御量偏差を減少させるための上記操作手
段の操作量を決定する第１操作量算出手段と、を有し適
応型制御を実行する適応型制御部と、上記注目制御量偏
差の調整開始から上記注目制御量偏差が許容範囲内にな
るまでの間の各検出、操作毎の制御量偏差と、対応する
操作量とを記憶する第１記憶手段と、全ての制御量偏差
が許容範囲内になった際、上記第１記憶手段に記憶され
ている各補正回毎の制御量組に対応する収束に至るまで
の操作量の総和を算出し制御量偏差領域に対応させた操
作量を学習データとして記憶する第２記憶手段と、上記
第２記憶手段に記憶されている学習データに基づいて上
記操作手段の操作量を決定する第２操作量算出手段を有
し学習制御を実行する学習制御部と、上記制御量偏差に
対応する学習データが上記第２記憶手段に記憶されてい
るか否か判別する判別手段と、上記判別手段の判別によ
り、対応する学習データがない場合に上記適応型制御部
を選択して操作量を決定し、対応する学習データがある
場合に上記学習制御部を選択して操作量を決定する制御
方式選択手段と、上記学習制御部による学習制御の実行
時、上記第１記憶手段に記憶されている制御量偏差と同
一の制御量偏差が上記偏差算出手段により算出された場
合、上記適応型制御部による適応型制御に切り換える切
換え手段と、を備えている。

【００１４】また、この発明に係る画像形成装置の調整
制御システムは、複数の制御量を検出する検出手段と、
上記検出手段で検出された複数の制御量と所定の目標値
とから各制御量偏差を算出する偏差算出手段と、上記偏
差算出手段で算出された各制御量偏差が所定の許容範囲
内にあるか否かを判定する判定手段と、上記第１判定手
段の判定で上記複数の制御量偏差のうち１つ以上が所定
の許容範囲を超えている場合、上記制御量偏差を補正す
るための操作量を決定する操作量決定手段と、上記決定
された操作量だけ操作して制御量を補正する複数の操作
手段と、上記算出された制御量偏差が許容範囲内に収束
するまで、制御量の検出、判定、操作量決定、操作手段
の操作を繰り返す調整制御を実行する工程制御部と、を
備えている。そして、上記操作量決定手段は、予め与え
られた調整ルールに基づき上記許容範囲を超えている注
目制御量偏差を調整するための操作手段を選択する操作
選択手段と、上記選択された操作手段を所定量テスト操
作し、上記操作手段の操作量に応じて変化する制御量偏
差の感度を検出する感度検出手段と、上記検出された感
度に基づき、上記注目制御量偏差を減少させるための上
記操作手段の操作量を決定する第１操作量算出手段と、
を有し適応型制御を実行する適応型制御部と、上記注目
制御量偏差の調整開始から上記注目制御量偏差が許容範
囲内になるまでの間の各検出、操作毎の制御量偏差と、
対応する操作量とを記憶する第１記憶手段と、全ての制
御量偏差が許容範囲内になった際、上記第１記憶手段に
記憶されている各補正回毎の制御量組に対応する収束に
至るまでの操作量の総和を算出し制御量偏差領域に対応
させた操作量を学習データとして記憶する第２記憶手段
と、上記第２記憶手段に記憶されている学習データに基
づいて上記操作手段の操作量を決定する第２操作量算出
手段を有し学習制御を実行する学習制御部と、上記制御
量偏差に対応する学習データが上記第２記憶手段に記憶
されているか否か判別する判別手段と、上記判別手段の
判別により、対応する学習データがない場合に上記適応
型制御部を選択して操作量を決定し、対応する学習デー
タがある場合に上記学習制御部を選択して操作量を決定
する制御方式選択手段と、上記学習制御部による学習制
御を実行した結果、制御量偏差が許容範囲内に収束しな
い場合、適応型制御部による適応型制御に切り換える切
換え手段と、を備えている。

【００１５】この発明に係る調整制御システムによれ
ば、上記操作量決定手段は、上記切換え手段により学習
制御から適応型制御部による適応型制御に切り換えられ
た場合、上記学習制御に使用した学習データを削除する
学習データ削除手段を備えている。

【００１６】更に、この発明に係る他の調整制御システ
ムによれば、予め与えられた調整ルールに基づき上記許
容範囲を超えている注目制御量偏差を調整するための操
作手段を選択する操作選択手段と、上記選択された操作
手段を所定量テスト操作し、上記操作手段の操作量に応
じて変化する制御量偏差の感度を検出する感度検出手段
と、上記検出された感度に基づき、上記注目制御量偏差
を減少させるための上記操作手段の操作量を決定する第
１操作量算出手段と、を有し適応型制御を実行する適応
型制御部と、上記注目制御量偏差の調整開始から上記注
目制御量偏差が許容範囲内になるまでの間の各検出、操
作毎の制御量偏差と、対応する操作量とを記憶する第１
記憶手段と、全ての制御量偏差が許容範囲内になった
際、上記第１記憶手段に記憶されている各補正回毎の制
御量組に対応する収束に至るまでの操作量の総和を算出
し制御量偏差領域に対応させた操作量を学習データとし
て記憶する第２記憶手段と、上記第２記憶手段に記憶さ
れている学習データに基づいて上記操作手段の操作量を
決定する第２操作量算出手段を有し学習制御を実行する
学習制御部と、上記制御量偏差に対応する学習データが
上記第２記憶手段に記憶されているか否か判別する判別
手段と、上記判別手段の判別により、対応する学習デー
タがない場合に上記適応型制御部を選択して操作量を決
定し、対応する学習データがある場合に上記学習制御部
を選択して操作量を決定する制御方式選択手段と、上記
学習制御部による学習制御を実行した結果、上記制御量
偏差が許容範囲内に収束する前に所定の調整制御終了条
件となった場合、上記学習制御に使用した学習データを
削除する学習データ削除手段と、を備え、上記調整制御
終了条件は、上記決定された操作量が所定の限界値を超
えている場合、および上記調整制御における操作手段の
操作回数が所定の最大制御回数に達した場合を含んでい
る。

【００１７】また、この発明に係る調整制御システム
は、上記調整制御の開始時、調整制御の初期条件を設定
するとともに上記方法選択記憶手段の記憶をクリアする
初期条件設定手段と、上記学習制御部による学習制御を
実行した結果、上記制御量偏差が許容範囲内に収束する
前に上記調整制御終了条件となった場合、上記初期条件
設定手段により初期条件および上記方法選択記憶手段の
記憶をクリアするとともに上記適応型制御部による適応
型制御を再度実行するリトライ手段と、を更に備えてい
る。

【００１８】上記のように構成された画像形成装置の調
整制御システムによれば、制御器設計の労力を削減する
とともに、制御対象の固体間差、長期経年変化に自律的
に適応する制御システムの構成が可能となる。また、適
応型制御など収束性保証される制御と学習制御とを併用
し、未経験な状況においては、逐次感度を調べて操作量
を決め収束させ、収束完了したときを成功経験として学
習し、これと同様の状況となったとき、学習した知識を
活用し、操作することで収束回数の低減が図れる。そし
て、学習制御を実行した場合において、調整対象の特性
変化等に起因して制御量偏差が収束困難な状況となった
場合、あるいはオーバーシュートが発生した場合、適応
型制御に切り換えることにより制御の収束性を保証する
ことができる。また、不適切となった学習データを削除
することにより、収束困難、オーバーシュート等の不具
合の再発を防止し、信頼性の向上を図ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明の実施例に係る調整制御システムを備えたカラーレ
ーザプリンタについて詳細に説明する。

【００２０】図１に示すように、カラーレーザープリン
タは、像担持体としての感光体ドラム１を備え、この感
光体ドラムは、図面に対して反時計方向に回転可能に設
けられている。感光体ドラム１の周囲には、帯電手段で
ある帯電器２、現像手段である第１現像器４、第２現像
器５、第３現像器６、第４現像器７、トナー付着量計測
部８、転写材支持体としての転写ドラム９、クリーニン
グ前除電器１０、クリーナ１１、除電ランプ１２が順次
配置されている。

【００２１】感光体ドラム１は、帯電器２により表面が
一様に帯電される。帯電器２と第１現像器４との間にお
いて、露光手段であるレーザ露光装置１３から出射され
たレーザビーム光１４が、感光体ドラム１の表面に露光
することにより、画像データに応じた静電潜像が形成さ
れる。

【００２２】第１ないし第４現像器４〜７は、各色に対
応した感光体ドラム１上の静電潜像をカラーのトナー像
に顕像化するもので、たとえば、第１現像器４はマゼン
タ、第２現像器５はシアン、第３現像器６はイエロー、
第４現像器７はブラックの現像を行なう。

【００２３】一方、転写材としての転写用紙は、給紙カ
セット１５から給紙ローラ１６で送り出され、レジスト
ローラ１７で一旦整位され、転写ドラム９の所定の位置
に吸着するようにレジストローラ１７で送られ、吸着ロ
ーラ１８および吸着帯電器１９により転写ドラム９に静
電吸着される。転写用紙は、転写ドラム９に吸着した状
態で、転写ドラム９の時計方向の回転に伴って搬送され
る。

【００２４】現像された感光体ドラム１上のトナー像
は、感光体ドラム１と転写ドラム９とが対向する位置
で、転写帯電器２０により転写用紙に転写される。カラ
ー印字の場合、転写ドラム９の１回転を１周期とする工
程を、現像器を切換えて複数回行ない、転写用紙に複数
色のトナー像を多重転写する。

【００２５】トナー像が転写された転写用紙は、転写ド
ラム９の回転に伴って更に搬送され、分離前内除電器２
１、分離前外除電器２２、分離除電器２３により除電さ
れる。その後、転写用紙は、分離爪２４により転写ドラ
ム９から剥離され、搬送ベルト２５、２６により定着器
２７に搬送される。定着器２７により加熱された転写用
紙上のトナーは溶融し、定着器２７から排出された直後
に転写用紙に定着し、この定着を終了した転写用紙はト
レー２８に排出される。

【００２６】図２に示すように、上記カラーレーザプリ
ンタにおいて、帯電器２は、主に帯電ワイヤ３１、導電
性ケース３２、グリッド電極３３により構成されてい
る。帯電ワイヤ３１は、コロナ用の高圧電源３４に接続
されていて、感光体ドラム１の表面にコロナ放電して帯
電させる。グリッド電極３３は、グリッドバイアス用の
高圧電源３５に接続されていて、グリッドバイアス電圧
により感光体ドラム１の表面に対する帯電量を制御して
いる。

【００２７】帯電器２により一様に帯電された感光体ド
ラム１の表面は、レーザ露光装置からの変調されたレー
ザビーム光１４によって露光され、静電潜像が形成され
る。階調データバッファ３６は、図示しない外部機器ま
たはコントローラからの階調データを格納し、プリンタ
の階調特性を補正し、レーザ露光時間（パルス幅）デー
タに変換する。

【００２８】レーザ駆動回路３７は、レーザビーム光１
４の走査位置に同期するよう、階調データバッファ３６
からのレーザ露光時間データに応じてレーザ駆動電流
（発光時間）を変調させる。そして、変調されたレーザ
駆動電流により、レーザ露光装置１３内の半導体レーザ
発振器（図示しない）を駆動する。これにより、半導体
レーザ発振器は、露光時間データに応じて発光動作す
る。

【００２９】さらに、レーザ駆動回路３７は、レーザ露
光装置１３内のモニタ用受光素子（図示しない）の出力
と設定値とを比較し、駆動電流により半導体レーザ発振
器の出力光量を設定値に保つ制御を行なっている。

【００３０】一方、パターン発生回路３８は、トナー付
着量計測のための低濃度と高濃度との濃度の異なる２つ
のテストパターンの階調データを発生し、レーザ駆動回
路３７へ送るようになっている。上記テストパターン
は、後述する記憶部６１に記憶されても良い。２つの階
調データに対応するテストパターンの内、濃い濃度とな
る方を高濃度テストパターン、薄い濃度になる方を低濃
度テストパターンとする。

【００３１】感光体ドラム１の表面に形成された静電潜
像は、現像器４により現像される。すなわち、現像器４
は、たとえば２成分現像方式であり、トナーおよびキャ
リアからなる現像剤を収納している。現像剤におけるト
ナーの重量比（以降、トナー濃度と記す）は、トナー濃
度計測部３９により計測される。そして、トナー濃度計
測部３９の出力に応じて、トナー補給ローラ４０を駆動
するトナー補給モータ４１が制御され、トナーホッパ４
２内のトナーが現像器４内に補給されるようになってい
る。

【００３２】現像器４の現像ローラ４３は、導電性の部
材で形成され、現像バイアス印加用の高圧電源４４に接
続されている。そして、現像ローラ４３は、現像バイア
ス電圧が印加された状態で回転し、感光体ドラム１上の
静電潜像にトナーを付着させて現像する。こうして現像
された感光体ドラム１上のトナー像は、転写ドラム９に
よって転写用紙に転写される。

【００３３】また、制御回路４５は、電源投入後のウォ
ームアップ処理の終了時、パターン発生回路３８から階
調データを発生させ、感光体ドラム１上にトナー付着量
計測用の高、低２つの階調パターンを露光する。そし
て、これらの高、低の階調パターンがそれぞれ現像さ
れ、図３に示すように、高濃度の階調データに対応する
テストパターン領域（高濃度パッチ：高濃度部）と、低
濃度の階調データに対応するテストパターン領域（低濃
度パッチ：低濃度部）とが形成される。

【００３４】これらの高、低濃度テストパターンがトナ
ー付着量計測部８と対向する位置にくると、トナー付着
量計測部８は、高、低濃度テストパターンのトナー付着
量を計測する。トナー付着量計測部８の出力は、Ａ／Ｄ
変換器４６でデジタル化されて制御回路４５に入力され
る。

【００３５】制御回路４５は、各テストパターンに対応
するトナー付着量計測部８の出力（計測値）と、予め設
定される基準値とをそれぞれ比較し、その比較結果に応
じて、像形成条件である帯電器２のグリッドバイアス電
圧、現像器４の現像バイアス電圧の２つを変更する処理
を行なう。

【００３６】また、制御回路４５は、図示しない外部機
器またはコントローラからの階調データと、プリンタ単
独のテストパターンおよびトナー付着量計測のためのパ
ターンの階調データの切換え制御、計測部８、３９の各
出力の取込み、高圧電源３４、３５、４４の出力量の制
御、レーザ駆動電流の目標値設定、トナー濃度の目標値
設定、トナー補給制御、階調データのプリンタの階調特
性の補正処理などを行なう。

【００３７】高圧電源３５、４４は、それぞれ制御回路
４５からＤ／Ａ変換器４７、４８を介して供給される出
力電圧制御信号により、制御される。

【００３８】制御回路４５には、電源がオフされても消
去されないＥＥＰＲＯＭ等で構成された書き換え可能な
記憶部６１、データ記憶用のＲＡＭ等で構成される記憶
部６２、待機時間等を計測するタイマ６３、および制御
回路４５の全体を制御するＣＰＵ６４が設けられてい
る。また、制御回路４５には、後述する調整ルール生成
装置２００が接続されている。

【００３９】記憶部６１には、各種設定値が予め記憶さ
れ、例えば、常温常湿の基準階調特性とるバイアス条件
に対応する初期グリッドバイアス電圧値および現像バイ
アス電圧値、テストパターン階調データ（高濃度部、低
濃度部）、高濃度部のトナー付着量に対する予め定めら
れた目標値（偏差を求める際に利用）、低濃度部のトナ
ー付着量に対する予め定められた目標値（偏差を求める
際に利用）、高濃度部の偏差に対する制御規格値、低濃
度部の偏差に対する制御規格値、表面電位特性を表す係
数、所定印字枚数、所定経過時間、最大制御回数、バイ
アス条件値、トナー付着量計測部８の異常範囲、テスト
パターン領域以外の反射光量、高濃度テストパターン部
の反射光量、低濃度テストパターン部の反射光量のそれ
ぞれの上限値、下限値（所定範囲）が記憶されている。

【００４０】バイアス条件値としては、グリッドバイア
ス、現像バイアスのそれぞれの上限値、下限値（所定範
囲）と、グリッドバイアスと現像バイアスとの差電圧の
許容範囲である。上記高濃度テストパターン部の目標
値、低濃度テストパターン部の目標値は、コントロール
パネル４９により変更入力および表示可能となってい
る。

【００４１】また、２次記憶部あるいは長期記憶部とし
て機能する記憶部６１には、コントラスト電圧の変更量
に関する依存表、背景電圧の変更量に関する依存表が記
憶されているとともに、後述する適応型制御により得ら
れた学習データが記憶される。

【００４２】１次記憶部あるいは短期記憶部として機能
する記憶部６２には、トナー付着量計測部８の異常前に
設定されていたバイアス値（バイアス変更モード設定時
に記憶）が記憶されるとともに、制御回数をカウントす
るカウンタ、印字枚数をカウントするカウンタ、トナー
付着量計測部８の異常時にオンされるセンサ異常フラ
グ、トナーのエンプティ時にオンされるトナーエンプテ
ィフラグが設けられている。更に、記憶部６２には、後
述する調整制御システムによる制御開始から収束までの
各補正操作毎の制御量偏差およびこれに対応する操作量
が記憶される。

【００４３】図４は、帯電器２のグリッド電極３３に印
加されたバイアス電圧の絶対値ＶＧ（以下、単にグリッ
ドバイアス電圧と記す）と、帯電器２により一様に帯電
された感光体ドラム１の表面電位（以降、未露光部電位
と記す）Ｖ０と、レーザ露光装置１３により一定光量で
全面露光されて減衰した感光体ドラム１の表面電位（以
降、露光部電位）ＶＬと、現像バイアス電圧ＶＤ（一点
鎖線）と、の関係を示している。本実施の形態では、反
転現像のため電圧の極性は負となっている。

【００４４】グリッドバイアス電圧ＶＧが増加すると、
未露光部電位ＶＯおよび露光部電位ＶＬの絶対値は、そ
れぞれ減少する。グリッドバイアス電圧ＶＧに対する露
光部電位ＶＬ、未露光部電位ＶＯを線形近似すると、次
式のように表せる。 ＶＯ （ＶＧ）＝Ｋ１・ＶＧ＋Ｋ２ ……（１） ＶＬ （ＶＧ）＝Ｋ３・ＶＧ＋Ｋ４ ……（２） ただし、Ｋ１〜Ｋ４は定数、ＶＯ、ＶＧ、ＶＬは絶対
値、ＶＯ（ＶＧ）、ＶＬ（ＶＧ）は任意のＶＧに対する
ＶＯ、ＶＬの大きさを表す。

【００４５】ここで、現像バイアス電圧の絶対値ＶＤ、
露光部電位ＶＬ、未露光部電位ＶＯの関係に応じて現像
濃度が変化する。いま、コントラスト電圧ＶＣと背景電
圧ＶＢＧを以下のように定義する。 ＶＣ＝ＶＤ（ＶＧ）−ＶＬ（ＶＧ） ……（３） ＶＢＧ＝ＶＯ（ＶＧ）−ＶＤ（ＶＧ） ……（４） 式（１）〜（４）から次式を得ることができる。 ＶＧ（ＶＣ、ＶＢＧ）＝（ＶＣ＋ＶＢＧ−Ｋ２＋Ｋ４）／（Ｋ１−Ｋ３） ……（５） ＶＤ（ＶＢＧ、ＶＧ）＝Ｋ１・ＶＧ＋Ｋ２−ＶＢＧ ……（６） 上記式（５）、（６）から、グリッドバイアス電圧ＶＧ
に対する露光部電位ＶＬ、未露光部電位ＶＯの関係（Ｋ
１〜Ｋ４）が既知のとき、コントラスト電圧ＶＣと背景
電圧ＶＢＧを決定することで、グリッドバイアス電圧Ｖ
Ｇ、現像バイアス電圧ＶＤが一義的に決定できる。

【００４６】図５に示すように、トナー付着量計測部８
において、光源５１からの光は感光体ドラム１の表面に
照射され、感光体ドラム１あるいは、現像されて付着し
たトナーにより反射した反射光は、光電変換部５２でそ
の反射光の光量に応じた電流に変換され、さらに電流／
電圧変換した後、伝送回路５３によりＡ／Ｄ変換器４６
に伝送され、ここでデジタル信号に変換されて制御回路
４５に取込まれるようになっている。光源５１は、光源
駆動回路５４によって電流駆動される。光源駆動回路５
４は、制御回路４５によってオン、オフ制御、あるい
は、光源５１への駆動電流の電流量を調整する信号によ
り制御される。

【００４７】次に、上記のように構成されたカラーレー
ザープリンタにおいて、コントラスト電圧および背景電
圧を最適な値に調整するための調整制御システムおよび
バイアス変更モードの処理動作について説明する。図６
および図７に示すように、このバイアス変更モードは、
ウオームアップステップ、テストパターン作像ステッ
プ、付着量検出ステップ、判定ステップ、バイアス変更
ステップにより構成されている。

【００４８】まず、ウオームアップステップは、プリン
タの電源（図示しない）をオンにすると、装置の制御回
路４５のＣＰＵ６４が初期処理を行い、各初期動作の所
定シーケンスを実行する。特に、定着器２７のウオーム
アップに時間を要する。このウームアップが完了した時
点、あるいは、ウオームアップの終了の所定到達温度よ
り低い所定温度になった時点で、クリーニング動作を含
む作像系の初期動作等を行う。

【００４９】初期動作では、感光体ドラム１の温度、機
内温度および湿度の調整、現像剤撹拌、帯電、除電によ
る感光体ドラム１の特性の安定化、感光体ドラム１表面
のクリーニング等が行われ、通常の作像状態とほぼ同じ
作像環境が設定される。

【００５０】このウオームアップステップ終了後、ＣＰ
Ｕ６４はトナー付着量計測部８が正常か否かを調べる。
これは後述する付着量検出ステップにおけるセンサ出力
チェックの結果、センサ異常フラグの有無を確認する。
（電源投入時は、フラグクリアのため、正常と判定。） この結果、トナー付着量計測部８の異常が判定された場
合、ＣＰＵ６４は、制御開始条件設定部において、バイ
アス変更モードの実行に関わる各種パラメータの設定
等、制御開始条件の設定を行なう。ＣＰＵ６４は、記憶
部６１に記憶されている常温常湿時の基準階調特性とな
るバイアス条件に対応した初期グリッドバイアス電圧値
および初期現像バイアス電圧値となるように各高圧電源
３５、４４を制御し、待機状態となる。すなわち、記憶
部６１から読出された初期グリッドバイアス電圧値およ
び初期現像バイアス電圧値がそれぞれＤ／Ａ変換器４
７、４８により出力電圧制御信号に変換され、各高圧電
源３５、４４に出力される。これにより、高圧電源３
５、４４は、それぞれ上記グリッドバイアス電圧値およ
び現像バイアス電圧値となる。

【００５１】この際、ＣＰＵ６４、記憶部６２内の制御
回数カウンタ、印字枚数カウンタ、待機時間計時用のタ
イマ６３をそれぞれクリアする。

【００５２】また、トナー付着量計測部８の正常が判定
された場合、ＣＰＵ６４はバイアス変更モードとなり、
テストパターン作像ステップに進む。この際、ＣＰＵ６
４は現在、高圧電源３５、４４により設定されているグ
リッドバイアス電圧値および現像バイアス電圧値を記憶
部６２に記憶しておく（電源投入時は、基準値、それ以
外の時はトナー付着量計測部８の異常前に設定されてい
たバイアス値）。

【００５３】このテストパターン作像ステップでは、上
記初期動作終了後、帯電、露光、現像、クリーニング、
除電プロセスを通常の作像シーケンスと同様に実行し、
図３に示したように、パターン発生回路３８から発生さ
れた階調パターンに対応する高濃度テストパターンおよ
び低濃度テストパターンのトナー像をそれぞれ感光体ド
ラム１の表面に形成する。

【００５４】このとき、帯電器２のグリッドバイアス電
圧値および現像器４の現像バイアス電圧値は、それぞれ
予め定められた値に設定されている。この値は、常温常
湿の基準階調特性になるバイアス条件となっている。す
なわち、ＣＰＵ６４が、記憶部６１から初期グリッドバ
イアス電圧値、初期現像バイアス電圧値としての出力電
圧制御信号を読出し、Ａ／Ｄ変換器４７、４８を介して
高圧電源３５、４４に供給することにより、実行され
る。

【００５５】各テストパターンのサイズは、感光体ドラ
ム１の軸方向の画像領域中央を中心に所定幅、感光体ド
ラム１の回転方向に所定長となっており、２つのテスト
パターンは、感光体ドラム１の回転方向に所定距離離間
して形成される。所定幅は、トナー付着量計測部８の感
光体ドラム１の軸方向の位置に対応し、検出スポットサ
イズに電子写真特有のエッジ効果等の影響が入らない最
小サイズ、また、所定長は、エッジ効果等の影響とセン
サの応答特性が検出結果に影響しない最小のサイズに設
定されている。

【００５６】次に、付着量検出ステップでは、低濃度お
よび高濃度の２つのテストパターンがそれぞれトナー付
着量計測部８と対向する位置に到達した時に同期して、
それぞれトナー付着量計測部８により各テストパターン
の反射光量が検出される。また、トナー付着量計測部８
は、所定のタイミングで感光体ドラム１の現像していな
い領域、つまり、非露光領域の反射光量も検出する。

【００５７】このトナー付着量計測部８で検出した非露
光領域の反射光量、低濃度部の反射光量、高濃度部の反
射光量は、センサ出力として、Ａ／Ｄ変換器４６を介し
てＣＰＵ６４に供給される。ＣＰＵ６４はＡ／Ｄ変換器
４６から供給されるテストパターン領域以外の反射光
量、高濃度部の反射光量、低濃度部の反射光量のそれぞ
れを、記憶部６１から読出した上限値、下限値（所定の
範囲）と比較する。

【００５８】この比較の結果、いずれか１つでも所定範
囲外の出力値があった場合、ＣＰＵ６４は、トナー付着
量計測部８の出力値が異常であると判定し、記憶部６２
にセンサ異常フラグを立て、コントルールパネル４９の
表示部で、トナー付着量計測部８の出力値が異常である
旨を表示し、今回のバイアス変更モードに入る前のバイ
アス値を記憶部６２から読出し、この読出したバイアス
電圧値としての出力電圧制御信号で各高圧電源３５、４
４を制御し、待機状態となる。

【００５９】トナー付着量計測部８の出力値が正常な場
合、ＣＰＵ６４は、Ａ／Ｄ変換器４６から供給される非
露光領域の反射光量を基準とする低濃度パターン部、高
濃度パターン部に対する光学反射率に関連する所定関数
に基き、それぞれ低濃度パターン部のトナー付着量、高
濃度パターン部のトナー付着量を制御量として算出す
る。

【００６０】更に、ＣＰＵ６４は、記憶部６１に記憶さ
れている予め定められた目標値と、上記算出された高濃
度パターン部のトナー付着量、低濃度パターン部のトナ
ー付着量とを比較し、それぞれ高濃度パターン部の制御
量偏差、低濃度パターン部の制御量偏差を算出する。

【００６１】ついで、判定ステップに入り、ＣＰＵ６４
は、上記算出された高濃度パターン部の制御量偏差、低
濃度パターン部の制御量偏差が、それぞれ記憶部６１に
記憶されている所定の許容範囲内に入っているかを判別
する。高濃度部の制御量偏差、低濃度部の制御量偏差が
共にそれぞれの許容範囲内ならば、後述する学習制御評
価ステップおよびリトライ判定を行なった後、記憶部６
２内の制御回数カウンタと印字枚数カウンタと、待機時
間計時用のタイマ６３をそれぞれクリアし、待機状態
（ユーザの印字要求により印字できる状態）になる。

【００６２】また、少なくとも一方の制御量偏差が許容
範囲内でない場合、バイアス変更ステップに進む。この
バイアス変更ステップでは、高濃度パターン部の制御量
偏差、低濃度パターン部の制御量偏差を共に許容範囲内
に調整するため、変更すべきグリッドバイアス電圧値、
現像バイアス電圧値を求め変更する。

【００６３】すなわち、バイアス変更ステップにおい
て、ＣＰＵ６４は、まず、補正回数が予め設定されてい
る最大補正回数に達しているか否かを判断し、最大補正
回数に達していれば、以降の調整制御を行なわず、学習
制御評価ステップに進み、そうでない場合には、制御限
界判定へ進む。

【００６４】制御限界判定においては、後述する制御リ
ミッタ処理により操作限界となったことを示す情報に基
づき、操作限界であるか否か、すなわち、これい以上操
作量を補正できないか否かを判断し、操作限界である場
合には補正処理を行なわず学習制御評価ステップに進
み、そうでない場合には、補正回数をカウントアップす
る。

【００６５】続いて、ＣＰＵ６４は、制御方法選択工程
に進み、バイアス電圧の調整制御方法として、適応型制
御あるいは学習制御のいずれかを選択し、選択した制御
法に従ってバイアス電圧が所定範囲に収束するまで調整
制御を行なう。

【００６６】以下に適応型制御および学習制御について
説明する。

【００６７】まず、適応型制御において、図８に示すよ
うに、ＣＰＵ６４は、まず、記憶部６１に格納されてい
る後述の調整ルールに従い、補正しようとする制御量偏
差、つまり、注目制御量偏差、に対応して操作すべき操
作手段、すなわち、コントラスト電位あるいは背景電位
のいずれかを選択し決定する。

【００６８】続いて、選択された操作手段を所定操作量
だけテスト操作し、すなわち、選択されたコントラスト
電位あるいは背景電位を所定量だけ変更するために、コ
ントラスト電位あるいは背景電位の操作量分が変更され
るよう前述した式（５）、（６）によりグリッドバイア
ス、現像バイアスを偏光する。そして、実際に注目制御
量偏差がどの程度変化するか、操作量に対する注目制御
量偏差の感度を検出する。検出した感度に応じて、注目
制御量偏差を減少させるための上記操作手段の操作量を
算出し決定する。

【００６９】続いて、操作量リミッタ処理により、上記
決定された操作量が予め設定された操作量の上限および
下限値内であるか否かを判断し、上限以上、下限以下の
場合は、それぞれ上限値、下限値を採用する。また、操
作量リミッタ処理の後、検出された注目制御量偏差およ
びこれを補正するために決定された操作量を短期記憶部
としての記録部６２に記録する。その後、決定された操
作量に基づいて、選択された操作手段を操作し調整を行
なう。

【００７０】そして、上述した注目制御量偏差が許容範
囲になるまで、上述した制御量偏差の検出、判定ステッ
プ、操作量決定、調整操作を繰り返し、すべての制御量
偏差が許容範囲内に収束し、判定ステップにて「ＹＥ
Ｓ」となった時点で適応型制御が終了する。

【００７１】ここで、調整ルールについて説明する。高
濃度部の制御量偏差、低濃度部の制御量偏差に作用する
電位変化の効果は必ずしも独立でなく互いに依存関係を
有するため、各偏差からそれぞれのバイアス値を決定す
ることには矛盾を生じる。

【００７２】図９は、コントラスト電圧を変更した場合
の階調特性の変化を示し、横軸は階調データ、縦軸は出
力画像濃度をそれぞれ示している。同様に図１０は、背
景電圧を変更した場合の階調特性の変化を表している。
しかし、コントラスト電圧と背景電圧の変化は、それぞ
れ高濃度部、低濃度部に作用し、また、その作用の仕方
には依存関係がある。コントラスト電圧の変化は、高濃
度部ほど大きく、背景電圧の変化は、低濃度部ほど大き
く作用する。

【００７３】そこで、カラーレーザープリンタの制御回
路４５は、コントラスト電位、背景電位のいずれかを調
整操作した際、他の調整箇所の制御量に対する依存関係
に基いて、最適な調整ルールを生成する調整ルール生成
装置２００を備えている。

【００７４】図１１に示すように、調整ルール生成装置
２００は、グリッドバイアスおよび現像バイアスの一方
の操作量に依存する他のバイアスの制御量との関係を示
す依存表に応じて調整ルールを生成する可調整制御量選
択部２０２および調整ルール書式生成部２０４を備えて
いる。可調整制御量選択部２０２は、入力された依存表
情報から調整可能性のある制御量の選択を行い、調整ル
ール書式生成部２０４は、可調整制御量選択部２０２に
よる選択結果および依存表情報から制御量と操作量との
対応関係を調整ルールとしての書式に変換する。

【００７５】そして、制御回路４５のＣＰＵ６４は、前
述したように、調整ルール生成装置２００によって生成
された調整ルール、トナー濃度測定部によって検出され
たトナー濃度、その他の種々の条件に従って最適な調整
箇所、つまり、操作手段を選択および決定する。

【００７６】図１２（ａ）は、グリッドバイアスおよび
現像バイアスの制御量の定義を示し、制御量偏差ｅの添
え字は制御量番号であり対応する式がこれを定義してい
る。ここでは、 ｅ１＝ΔＱＨ （＝ＱＨ−ＱＨＴ）：高濃度部偏差 ｅ２＝ΔＱＬ （＝ＱＬ−ＱＨＬ）：低濃度部偏差 で定義されている。

【００７７】ここで、ＱＨは高濃度部のトナー付着量
値、ＱＨＴはその目標値をそれぞれ示し、ＱＬは高濃度
部のトナー付着量値、ＱＨＬはその目標値をそれぞれ示
している。

【００７８】図１２（ｂ）は、コントラスト電圧および
操作量の定義を示し、操作量ａの添え字は操作量番号で
あり、対応する実際の操作手段を示すラベルを定義して
いる。ここでは、 ａ１＝ΔＶＣ （コントラスト電圧変更量） ａ２＝ΔＶＢＧ （背景電圧変更量） である。

【００７９】そして、図１３は、上述した制御量と操作
量との依存関係を表した依存表を示している。依存表に
は、以下の３種類のデータを入力して作成する。 １．操作量の数（操作量の数と制御量の数は同数とす
る） ２．各操作量がどの制御量に影響をあたえるのか ３．各操作量は、相対的に制御量を同方向に変化させる
のか、異方向に変化させるのかすなわち、依存表におい
て、ｅ１、ｅ２、ａ１、ａ２は、それぞれ図１２
（ａ）、１２（ｂ）で定義した制御量および操作量を示
している。そして、この依存表では、いずれかの操作量
ａを操作したとき感度のある制御量、つまり、影響を受
ける制御量に○印、影響を受けない制御量に×印をつけ
てある。逆にある制御量ｅｉに対し複数の操作量に○印
がある場合、それらの操作量に対し依存関係があること
を示している。調整の容易性を考えた場合、１つの操作
量に対して制御量が一義的に対応、すなわち他と独立に
なることが望ましい。

【００８０】また、上記依存表において、Ｏ／Ｇの欄
は、Ｏ：オフセット、Ｇ：グラジエントをそれぞれ示
し、ある操作量に依存する２つ以上の制御量の依存性質
を表している。つまり、基本的に１つの操作量変化に対
する２つの制御量の変化パターンにおいて、同一方向に
変化するものをオフセット（変化パターン「０」）、異
方向に変化するものをグラジエント（変化パターン
「１」）と定義している。従って、独立な場合、１つの
操作手段に対し１つの操作量が決まるためグラジエント
とみなす。

【００８１】上記依存表は、ａ２（背景電圧）に対する
ｅ１（高濃度部偏差）は変化しないと見なせる場合であ
り、ｅ１はａ１によって一義的に調整できることをしめ
している。ルール生成においては、オフセット優先、更
に、依存の多い制御量を優先的に調整することとし、ｅ
１をａ１で調整した後、ｅ２をａ２で調整するルールに
より収束に向かうことが判る。

【００８２】上記のように、調整ルールは、操作量変数
に対する制御量の依存関係（独立、非独立）の定性的知
識から収束する組み合わせを設定しているため、フィー
ドバックすることで依存関係の知識と現実が極端に違わ
なければ、最終的に偏差は収束に向かう。これにより、
全制御量空間に対する全操作量変数の値に関する定量デ
ータを収集する労力を要すことなく、容易に収束できる
調整制御システムが実現できる。また、定量的知識は、
元々与えておらず、選択された操作手段をその状況下で
実際に操作した感度をもとにしているので、他の操作手
段の依存、制御対象特性の固体間差、経年変化に対して
収束困難な状況となることはない。

【００８３】上述した適応型制御により制御量偏差を調
整し収束させる一例について、図１４（ａ）ないし図１
４（ｆ）を参照して説明する。

【００８４】これらの図は制御量偏差空間を示し、横軸
および縦軸をそれぞれの制御量偏差をｅ１、ｅ２とし
て、中央の直交する軸の交点が偏差０（零）で、その周
りを囲む長方形の内側の領域Ｂが、それぞれの偏差に対
する許容偏差内、すなわち許容範囲を示している。

【００８５】この例では、ルール生成により以下の調整
ルールが得られる。 調整ルール１…両偏差ｅ１，ｅ２が許容範囲外の場合→
操作手段１（オフセット操作手段）を操作 偏差の大きい方を注目し、感度から操作量を決定する。 調整ルール２…片方の偏差が許容範囲内にある場合→操
作手段２ （グラジエンド操作手段）を操作 偏差の大きい方を注目し、感度から操作量を決定する。

【００８６】図１４（ａ）に示すように、まず、初回の
検出により取得した初期制御量偏差が偏差ｅ１、偏差ｅ
２ともに許容範囲外である場合、調整ルールに従い、操
作手段１（オフセット操作手段）が選ばれ、感度未確認
であるので所定操作量にてテスト操作を行なった後、再
び偏差を検出し、初期偏差から注目制御量偏差である偏
差ｅ１の変化量、図１４（ｂ）に示す偏差ｅ１の感度を
検出する。

【００８７】得られた偏差ｅ１の感度から、同偏差ｅ１
を「０」にする操作量を算出し、求められた操作量に基
づき再び操作手段１を操作する。それにより、図１４
（ｃ）に示すように偏差ｅ１が許容範囲内、偏差ｅ２が
許容範囲外となる。

【００８８】続いて、上記調整ルールに従い、操作手段
２（グラジエント操作手段）を選択し、感度未確認であ
るので所定操作量にてテスト操作を行った後に再び偏差
を検出し、図１４（ｄ）に示すように、注目制御量偏差
である偏差ｅ２の感度を求める。得られた偏差ｅ２の感
度から、同偏差２を「０」にする操作量を決定し、求め
られた操作量に基づき再び操作手段２を操作する。その
結果、図１４（ｅ）に示すように、偏差ｅ１、偏差ｅ２
ともに許容範囲外となった。ただし、各偏差は「０」に
近づき、収束方向に向かっている。

【００８９】その後、上記調整ルールに従い、検出、判
定、操作手段選択、テスト操作、感度検出、操作量決
定、操作を繰り返すことにより、図１４（ｆ）に示すよ
うに、両偏差得ｅ１，ｅ２とも許容範囲に収束し、適応
型制御が完了する。なお、判定ステップで制御量偏差の
収束が判定された時点で、制御開始から収束までの各調
整毎に、それぞれの時点の制御量偏差とこれに対応して
決定された操作量との全てが記憶部６２から読み出さ
れ、成功事例として記憶部６１に記録される。

【００９０】このように適応型制御では、２つの制御量
それぞれに対し、２つの操作量の依存性の有無を定性的
知識として与えているのみで、後は所定のアルゴリズム
により得られた調整ルールを生成し、これに基づき定量
的知識は、実際の調整対象に対して、逐次感度を調べ操
作量を決定することで、開発労力の低減はもちろん、対
象の固体間差や経年変化にも追従できる調整制御システ
ムを得ることができる。

【００９１】一方、本実施例における調整制御システム
は適応型制御と学習制御とを選択的に実行する構成であ
り、以下、学習制御について説明する。

【００９２】前述したように、適応型制御の実行により
制御量偏差が収束した場合、その制御量偏差に対応する
操作量は成功事例として記憶部６１に記録され、学習デ
ータとして保存される。そして、以後の調整制御におい
ては、学習した成功事例と同様の制御量偏差が検出され
た場合、学習データを活用して操作量を決定し調整する
学習制御が実行される。

【００９３】図１５に示すように、学習制御によれば、
検出された制御量偏差が判定ステップにおいて許容範囲
外であると判定されると、すなわち、「ＮＯ」であると
判定されると、制御回路４５のＣＰＵ６４は、上記算出
された制御量偏差に対応した記憶部６１に記憶されてい
る学習データ（過去の成功事例として記憶した操作量）
が存在するか否かを判定する。そして、対応する成功事
例が存在する場合、記憶部６１から上記制御量偏差に対
応する全ての操作手段の操作量を読み出して活用する。
その後、読み出した操作量に基づいて、全ての操作手段
を操作し調整を行なう。なお、制御量偏差に対応する成
功事例が存在しない場合、上述した適応型制御により操
作量を決定する同一の初期偏差を適応型制御と学習制御
とによってそれぞれ調整制御する場合を図１６（ａ）な
いし１７（ｂ）により対比して説明する。

【００９４】検出された制御量偏差に対応する成功事例
が存在しない場合、適応型制御が選択される。前述した
ように、適応制御の場合、制御量偏差は、図１６（ａ）
に示す初期偏差から徐々に収束して行き、図１６（ｂ）
に示すような許容範囲Ｂに至る。これに対し、学習制御
の場合、学習データとして記憶されている制御量偏差に
対応する操作量に応じて操作手段を操作することによ
り、過去の成功時と同条件であれば、制御量偏差は図１
７（ａ）に示す初期偏差から１回の操作で、図１７
（ｂ）に示すように許容範囲Ｂに至ることが可能とな
る。

【００９５】このように適応型制御のような収束性が保
証されるフィードバック制御と学習制御の制御パターン
とにより、選択して操作量を決定することで制御部の設
計労力の低減、収束性の確保、制御回数の低減を実現す
る調整制御システムを提供することができる。

【００９６】しかしながら、上記のように適応型制御と
学習制御とを選択的に実行する調整制御システムにおい
て、調整対象となるカラーレーザプリンタの特性、例え
ば、コントラスト電圧特性、背景電圧特性等が経時的に
変化した場合や、異常状態の発生により、学習データと
して記憶されている制御量偏差に対応する操作量が不適
切なデータとなり、この操作量を採用して調整操作を行
なっても制御量偏差が収束困難となったりオーバーシュ
ートが生じる場合がある。そして、このような場合、以
降の学習制御を実行すると同様の収束困難、オーバーシ
ュート等が再発してしまう。

【００９７】例えば、図１８（ａ）に示すように、記憶
部６１に記録されている学習データが適切である場合、
種々の制御量偏差に対応する操作量をそれぞれ採用して
調整操作を行なうことにより、各制御偏差を一回の調整
操作で許容範囲Ｂに収束させることができる。

【００９８】これに対して、カラーレーザープリンタの
特性変化により学習データが不適切となった場合、図１
８（ｂ）に示すように、学習された操作量に従って調整
操作を行なっても、制御量偏差が１回で許容範囲Ｂに収
束せず、学習データとして記憶されている他の制御量偏
差となり、あるいは、許容範囲Ｂの回りを繰り返し振動
し、所定調整回数内で収束しない場合がある。

【００９９】そこで、本実施例の調整制御システムによ
れば、上記のような学習制御による制御量偏差の収束が
困難な状態が発生した場合には、図１８（ｃ）に示すよ
うに、適応型制御に切換えてフィードバック制御を行な
うことにより、制御量偏差の収束性を保証し、同時に、
不適切な学習データを不採用あるいは削除する構成とし
ている。

【０１００】すなわち、図１９に示すように、制御方式
選択ステップにおいて、制御回路４５のＣＰＵ６４は、
まず、算出した制御量偏差に一致する制御量偏差が短期
記憶部に既に格納されているか否かを判定するため、確
認すべき補正回を初期状態ｉ＝０にリセットした後、一
致する制御量偏差データが存在するか否か順番に各補正
回を比較する。

【０１０１】現補正回の前まで一致する制御量偏差がな
ければ、ＣＰＵ６４は、算出された制御量偏差に一致す
る学習データが長期記憶部に格納されているか否かを判
定し、一致する学習データが存在する場合には、学習制
御、すなわち、長期記憶部に記憶されている学習データ
に基づいて操作量を決定する制御方式を選択する。ま
た、長期記憶部に一致する学習データが存在しない場
合、すなわち、算出された制御量偏差について未経験、
あるいは成功事例なしと判断した場合、ＣＰＵ６４は制
御方式として適応型制御を選択する。

【０１０２】一方、上記短期記憶部に格納されている制
御量偏差と比較した結果、算出された現在の制御量偏差
と一致する制御量偏差が既に存在している場合、すなわ
ち、制御開始から偏差収束までの間に、同じ制御量偏差
が２度発生した場合、ＣＰＵ６４は、長期記憶部の学習
データに関わらず、適応型制御を選択する。

【０１０３】また、図２０に示すように、ＣＰＵ６４
は、制御方式選択ステップにおいて、算出された現在の
制御量偏差と一致する制御量偏差が短期記憶部に存在し
ていた場合、あるいは、学習制御から適応型制御への変
更があった場合、制御開始から偏差収束までの間、これ
らを記憶しておき、以降の制御方式選択ステップでは、
調整制御が終了するまで、学習制御を禁止し常に適応型
制御を選択するようにしてもよい。

【０１０４】この場合、同時に、ＣＰＵ６４は、上記一
致する制御量偏差に対応する操作量を不適切な学習デー
タであると判定し、長期記憶部から削除する。

【０１０５】図２１に示す制御方式選択ステップの変形
例によれば、ＣＰＵ６４は、制御開始から偏差収束まで
の間、制御方式選択ステップで学習制御を選択した場
合、これを記憶しておき、以降の制御方式選択ステップ
の開始後、学習制御が選択されていたか否かを判定す
る。そして、「ＹＥＳ」と判定された場合、前回、学習
制御を実行したにも拘わらず、１回の補正で制御量偏差
が収束しなかったことを意味し、すなわち、調整対象の
特性が変化し学習データが不適切となったことを意味す
る。そこで、ＣＰＵ６４は、「ＹＥＳ」と判定された場
合、以後、調整制御が終了するまで学習制御の選択を禁
止し、適応型制御を選択するとともに、前回採用した学
習データを不良データであると判断して長期記憶部から
削除する。

【０１０６】また、「ＮＯ」と判定された場合、ＣＰＵ
６４は、長期記憶部に対応する学習データがあるか否か
を判定し、「ＹＥＳ」の場合には学習制御を選択すると
ともに、「ＮＯ」の場合には適応型制御を選択する。

【０１０７】一方、図６、図７、図２２、および図２３
に示すように、判定ステップにおいて制御量偏差が許容
範囲内と判定された場合、すなわち、制御量偏差が収束
し制御が終了した場合、トナー付着量計測部の異常等の
エラーが発生した場合、補正処理前に最大補正回数に達
した場合、あるいは、制御限界判定がなされた場合、学
習制御評価ステップに進み、それぞれの状況に応じて、
学習データの更新、削除の判断を行なう。

【０１０８】学習制御評価において学習データ更新と判
定された場合、すなわち、図２２に示すように、調整制
御が正常に終了した場合、短期記憶部に格納した補正回
毎の制御量偏差および対応する操作量からなる短期デー
タを、短期データ整理部で整理し、各補正回毎（制御開
始時を含む）の制御量偏差から収束完了までのそれぞれ
の総操作量を求める。また、調整制御において、調整対
象の特性変化により不適切な学習データとなり学習デー
タ削除と判定された場合、不良データ整理部において、
短期記憶部に収納した各補正回毎の制御量偏差に対応す
る総操作量をクリア（０）値と入れ変える。

【０１０９】そして、データ変更部では、長期記憶部に
格納されている学習データの内、短期データ整理部ある
いは不良データ整理部で整理された補正回毎の制御量に
対応する総操作量を書き換えあるいは削除して更新す
る。

【０１１０】また、図２３に示すように、学習制御を実
行した結果、制御終了条件となった場合、すなわち、エ
ラー発生、最大補正回数への到達、あるいは操作量が操
作限界に到達した場合、ＣＰＵ６４は、学習データ削除
と判断し、長期記憶部に記憶されている全ての学習デー
タを削除する。更に、学習制御を実行し、１回の補正で
制御量偏差が許容範囲内に収束した場合、ＣＰＵ６４
は、学習データ更新不要と判断し、長期記憶部に記憶さ
れた学習データを維持する。逆に、学習制御を実行し、
１回の補正で制御量偏差が許容範囲内に収束しない場
合、ＣＰＵ６４は、学習データ更新と判断する。

【０１１１】一方、図２４に示すように、リトライ判定
では、所定の条件により、制御解除条件を再設定し、再
度調整制御を実行するか否かを判定する。すなわち、調
整制御において、学習制御を実行した結果、制御量偏差
が許容範囲内に収束せず、制御終了条件のいずれかとな
った場合、ＣＰＵ６４は、リトライ実行を決定し、制御
開始条件を再設定した後、適応型制御を選択して調整制
御を再実行する。

【０１１２】以上のように構成された調整制御システム
を有するカラーレーザープリンタによれば、収束保証さ
れた制御システムであるので収束不能がなく、対象調整
システムの成功事例学習のため制御システム特性の固体
間差、経年変化に適応することができる。また、収束過
程の効率は、装置が自律的に適応するので、本質的収束
保証のみフィードバック制御で実現すればよく、最適化
のためのデータ収集、試行試験などの労力が削減され
る。

【０１１３】更に、制御器設計（特にチューニング）の
労力を削減するとともに、制御対象の固体間差、長期経
年変化に自律的に適応する制御システムの構成が可能と
なる。また、適応型制御など収束性保証される制御と学
習制御とを併用し、未経験な状況においては、逐次感度
を調べて操作量を決め収束させ、収束完了したときを成
功経験として学習し、これと同様の状況となったとき、
学習した知識を活用し、操作することで収束回数の低減
が図れる。

【０１１４】そして、学習制御を実行した場合におい
て、調整対象の特性変化等に起因して制御量偏差が収束
困難な状況となった場合、あるいはオーバーシュートが
発生した場合、適応型制御に切り換えることにより制御
の収束性を保証することができる。また、不適切となっ
た学習データを削除することにより、収束困難、オーバ
ーシュート等の不具合の再発を防止し、信頼性の向上を
図ることができる。

【０１１５】なお、この発明は上述した実施例に限定さ
れることなく、この発明の範囲内で種々変形である。例
えば、この発明は、カラーレーザプリンタに限定される
ことなく、アナログ複写機、デジタル複写機等の他の画
像形成装置にも適用可能である。また、この発明に係る
調整制御システムは、上述したコントラスト電圧および
背景電圧の調整に限定されることなく、例えば、画像形
成装置における露光装置の光学ユニットの調整等にも適
用することができる。

【０１１６】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、制御の収束困難等の発生を防止し、効率よく最適な
調整を行なうことが可能な調整制御システムを提供する
ことにある

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係るカラーレーザプリ
ンタを概略的に示す断面図。

【図２】上記カラーレーザープリンタの帯電、露光、現
像部、およびその制御系を示すブロック図。

【図３】感光体ドラム上に現像された高濃度の階調デー
タに対応する高濃度部、低濃度の階調データに対応する
低濃度部、およびトナー付着量計測部を示す斜視図。

【図４】帯電器のグリッドバイアス電圧に対する感光体
ドラムの未露光部電位および露光部電位と現像バイアス
電圧を示すグラフ。

【図５】上記トナー付着量計測部の構成を示すブロック
図。

【図６】上記カラーレーザープリンタのバイアス変更モ
ードの処理動作を示すフローチャート。

【図７】上記カラーレーザープリンタのバイアス変更モ
ードの処理動作を示すフローチャート。

【図８】上記カラーレーザプリンタの調整制御システム
における適応型制御を示すフローチャート。

【図９】上記カラーレーザプリンタのコントラスト電圧
を変更した場合の階調特性の変化を示す特性図。

【図１０】上記カラーレーザプリンタの背景電圧を変更
した場合の階調特性の変化を示す特性図。

【図１１】上記調整制御システムにおける調整ルール生
成装置を概略的に示すブロック図。

【図１２】上記調整制御システムにおける制御量および
操作量の定義をそれぞれ示す図。

【図１３】上記制御量と操作量との依存関係を示す依存
表。

【図１４】上記適応型制御における制御量偏差の収束過
程の一例をそれぞれ示す偏差空間図。

【図１５】上記カラーレーザプリンタの調整制御システ
ムにおける学習制御を示すフローチャート。

【図１６】上記適応型制御における制御量の初期偏差お
よび偏差収束過程をそれぞれ示す偏差空間図。

【図１７】上記学習制御における制御量の初期偏差およ
び偏差収束過程をそれぞれ示す偏差空間図。

【図１８】図１８（ａ）は、学習制御により複数の制御
量偏差をそれぞれ収束させる過程を示す偏差空間図、図
１８（ｂ）は、上記学習制御において、制御量偏差が収
束せずに振動している状態を示す偏差空間図、図１８
（ｃ）は、上記学習制御を適応型制御に切り換えた場合
の制御量偏差の収束過程を示す偏差空間図。

【図１９】上記調整制御システムにおける制御方式選択
工程を示すフローチャート。

【図２０】上記調整制御システムにおける他の制御方式
選択工程を示すフローチャート。

【図２１】上記調整制御システムにおける制御方式選択
工程の変形例を示すフローチャート。

【図２２】上記調整制御システムにおける学習制御評価
工程を示すフローチャート。

【図２３】上記調整制御システムにおける学習制御評価
工程の詳細を示すフローチャート。

【図２４】上記調整制御システムにおけるリトライ判定
工程を示すフローチャート。

【符号の説明】

１…感光体ドラム ２…帯電器 ４、５、６、７…現像器 ８…トナー付着量計測部 １３…レーザ露光装置 ３３…グリッド電極 ３８…パターン発生回路 ４５…制御回路 ２００…調整ルール生成装置

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の制御量を検出する検出手段と、 上記検出手段で検出された複数の制御量と所定の目標値
   とから各制御量偏差を算出する偏差算出手段と、 上記偏差算出手段で算出された各制御量偏差が所定の許
   容範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、 上記第１判定手段の判定で上記複数の制御量偏差のうち
   １つ以上が所定の許容範囲を超えている場合、上記制御
   量偏差を補正するための操作量を決定する操作量決定手
   段と、 上記決定された操作量だけ操作して制御量を補正する複
   数の操作手段と、 上記算出された制御量偏差が許容範囲内に収束するま
   で、制御量の検出、判定、操作量決定、操作手段の操作
   を繰り返す調整制御を実行する工程制御部と、を備え、 上記操作量決定手段は、 予め与えられた調整ルールに基づき上記許容範囲を超え
   ている注目制御量偏差を調整するための操作手段を選択
   する操作選択手段と、上記選択された操作手段を所定量
   テスト操作し、上記操作手段の操作量に応じて変化する
   制御量偏差の感度を検出する感度検出手段と、上記検出
   された感度に基づき、上記注目制御量偏差を減少させる
   ための上記操作手段の操作量を決定する第１操作量算出
   手段と、を有し適応型制御を実行する適応型制御部と、 上記注目制御量偏差の調整開始から上記注目制御量偏差
   が許容範囲内になるまでの間の各検出、操作毎の制御量
   偏差と、対応する操作量とを記憶する第１記憶手段と、 全ての制御量偏差が許容範囲内になった際、上記第１記
   憶手段に記憶されている各補正回毎の制御量組に対応す
   る収束に至るまでの操作量の総和を算出し制御量偏差領
   域に対応させた操作量を学習データとして記憶する第２
   記憶手段と、 上記第２記憶手段に記憶されている学習データに基づい
   て上記操作手段の操作量を決定する第２操作量算出手段
   を有し学習制御を実行する学習制御部と、 上記制御量偏差に対応する学習データが上記第２記憶手
   段に記憶されているか否か判別する判別手段と、 上記判別手段の判別により、対応する学習データがない
   場合に上記適応型制御部を選択して操作量を決定し、対
   応する学習データがある場合に上記学習制御部を選択し
   て操作量を決定する制御方式選択手段と、 上記学習制御部による学習制御の実行時、上記第１記憶
   手段に記憶されている制御量偏差と同一の制御量偏差が
   上記偏差算出手段により算出された場合、上記適応型制
   御部による適応型制御に切り換える切換え手段と、 を備えていることを特徴とする画像形成装置の調整制御
   システム。
2. 【請求項２】上記操作量決定手段は、上記偏差算出手段
   により算出された制御量偏差に一致する制御量偏差が上
   記第１記憶手段に存在するか否かを判別する第２判別手
   段と、上記第２判別手段により一致する制御量偏差が存
   在すると判別された場合に上記適応型制御部を選択して
   操作量を決定し、一致する制御量偏差がない場合に上記
   制御方法選択手段により上記適応型制御部あるいは学習
   制御部を選択する第２制御方式選択手段と、を備えてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の調整制御システ
   ム。
3. 【請求項３】上記操作量決定手段は、上記第２判別手段
   により一致する制御量偏差が存在すると判別された場
   合、上記算出された制御量偏差が許容範囲内に収束する
   まで、上記適応型制御部の適応型制御を選択して操作量
   を決定することを特徴とする請求項２に記載の調整制御
   システム。
4. 【請求項４】上記第２制御方法選択手段は、上記第２判
   別手段により一致する制御量偏差が存在すると判別され
   た場合、制御量偏差の一致を記憶する判別結果記憶手段
   と、上記判別結果記憶手段に制御量偏差の一致が記憶さ
   れている場合、上記適応型制御部を選択する選択手段
   と、を備えていることを特徴とする請求項３に記載の調
   整制御システム。
5. 【請求項５】上記第２制御方法選択手段は、学習制御部
   による学習制御から適応型制御部による適応型制御への
   切換えがあった場合、この制御方法の切換えを記憶する
   切換え記憶手段と、上記切換え記憶手段に制御方法の切
   換え記憶されている場合、上記適応型制御部を選択する
   選択手段と、を備えていることを特徴とする請求項３に
   記載の調整制御システム。。
6. 【請求項６】複数の制御量を検出する検出手段と、 上記検出手段で検出された複数の制御量と所定の目標値
   とから各制御量偏差を算出する偏差算出手段と、 上記偏差算出手段で算出された各制御量偏差が所定の許
   容範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、 上記第１判定手段の判定で上記複数の制御量偏差のうち
   １つ以上が所定の許容範囲を超えている場合、上記制御
   量偏差を補正するための操作量を決定する操作量決定手
   段と、 上記決定された操作量だけ操作して制御量を補正する複
   数の操作手段と、 上記算出された制御量偏差が許容範囲内に収束するま
   で、制御量の検出、判定、操作量決定、操作手段の操作
   を繰り返す調整制御を実行する工程制御部と、を備え、 上記操作量決定手段は、 予め与えられた調整ルールに基づき上記許容範囲を超え
   ている注目制御量偏差を調整するための操作手段を選択
   する操作選択手段と、上記選択された操作手段を所定量
   テスト操作し、上記操作手段の操作量に応じて変化する
   制御量偏差の感度を検出する感度検出手段と、上記検出
   された感度に基づき、上記注目制御量偏差を減少させる
   ための上記操作手段の操作量を決定する第１操作量算出
   手段と、を有し適応型制御を実行する適応型制御部と、 上記注目制御量偏差の調整開始から上記注目制御量偏差
   が許容範囲内になるまでの間の各検出、操作毎の制御量
   偏差と、対応する操作量とを記憶する第１記憶手段と、 全ての制御量偏差が許容範囲内になった際、上記第１記
   憶手段に記憶されている各補正回毎の制御量組に対応す
   る収束に至るまでの操作量の総和を算出し制御量偏差領
   域に対応させた操作量を学習データとして記憶する第２
   記憶手段と、 上記第２記憶手段に記憶されている学習データに基づい
   て上記操作手段の操作量を決定する第２操作量算出手段
   を有し学習制御を実行する学習制御部と、 上記制御量偏差に対応する学習データが上記第２記憶手
   段に記憶されているか否か判別する判別手段と、 上記判別手段の判別により、対応する学習データがない
   場合に上記適応型制御部を選択して操作量を決定し、対
   応する学習データがある場合に上記学習制御部を選択し
   て操作量を決定する制御方式選択手段と、 上記学習制御部による学習制御を実行した結果、制御量
   偏差が許容範囲内に収束しない場合、適応型制御部によ
   る適応型制御に切り換える切換え手段と、 を備えていることを特徴とする画像形成装置の調整制御
   システム。
7. 【請求項７】上記操作量決定手段は、上記学習制御部に
   より学習制御を実行したことを記憶する方法選択記憶手
   段と、 上記方法選択記憶手段に学習制御の実行が記憶されてい
   るか否かを判別する第２判別手段と、 上記第２判別手段により学習制御実行の記憶が判別され
   た場合に上記適応型制御部を選択して操作量を決定し、
   学習制御の実行が記憶されていない場合に上記制御方法
   選択手段により上記適応型制御部あるいは学習制御部を
   選択する第２制御方式選択手段と、を備えていることを
   特徴とする請求項６に記載の調整制御システム。
8. 【請求項８】複数の制御量を検出する検出手段と、 上記検出手段で検出された複数の制御量と所定の目標値
   とから各制御量偏差を算出する偏差算出手段と、 上記偏差算出手段で算出された各制御量偏差が所定の許
   容範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、 上記第１判定手段の判定で上記複数の制御量偏差のうち
   １つ以上が所定の許容範囲を超えている場合、上記制御
   量偏差を補正するための操作量を決定する操作量決定手
   段と、 上記決定された操作量だけ操作して制御量を補正する複
   数の操作手段と、 上記算出された制御量偏差が許容範囲内に収束するま
   で、制御量の検出、判定、操作量決定、操作手段の操作
   を繰り返す調整制御を実行する工程制御部と、を備え、 上記操作量決定手段は、 予め与えられた調整ルールに基づき上記許容範囲を超え
   ている注目制御量偏差を調整するための操作手段を選択
   する操作選択手段と、上記選択された操作手段を所定量
   テスト操作し、上記操作手段の操作量に応じて変化する
   制御量偏差の感度を検出する感度検出手段と、上記検出
   された感度に基づき、上記注目制御量偏差を減少させる
   ための上記操作手段の操作量を決定する第１操作量算出
   手段と、を有し適応型制御を実行する適応型制御部と、 上記注目制御量偏差の調整開始から上記注目制御量偏差
   が許容範囲内になるまでの間の各検出、操作毎の制御量
   偏差と、対応する操作量とを記憶する第１記憶手段と、 全ての制御量偏差が許容範囲内になった際、上記第１記
   憶手段に記憶されている各補正回毎の制御量組に対応す
   る収束に至るまでの操作量の総和を算出し制御量偏差領
   域に対応させた操作量を学習データとして記憶する第２
   記憶手段と、 上記第２記憶手段に記憶されている学習データに基づい
   て上記操作手段の操作量を決定する第２操作量算出手段
   を有し学習制御を実行する学習制御部と、 上記制御量偏差に対応する学習データが上記第２記憶手
   段に記憶されているか否か判別する判別手段と、 上記判別手段の判別により、対応する学習データがない
   場合に上記適応型制御部を選択して操作量を決定し、対
   応する学習データがある場合に上記学習制御部を選択し
   て操作量を決定する制御方式選択手段と、 上記学習制御部による学習制御を実行した結果、上記制
   御量偏差が許容範囲内に収束する前に所定の調整制御終
   了条件となった場合、上記学習制御に使用した学習デー
   タを削除する学習データ削除手段と、を備え、 上記調整制御終了条件は、上記決定された操作量が所定
   の限界値を超えている場合、および上記調整制御におけ
   る操作手段の操作回数が所定の最大制御回数に達した場
   合を含んでいることを特徴とする調整制御システム。
9. 【請求項９】上記操作量決定手段は、上記学習制御部に
   より学習制御を実行したことを記憶する方法選択記憶手
   段と、上記調整制御終了条件になったことを記憶する終
   了状態記憶手段と、上記方法選択記憶手段に学習制御の
   実行が記憶されているか否か、および上記終了状態記憶
   手段に終了状態が記憶されているか否かを判別する第２
   判別手段と、を備え、 上記学習データ削除手段は、上記第２判別手段により学
   習制御実行の記憶および終了状態の記憶が判別された場
   合、上記第２記憶手段に記憶された学習データを全て削
   除することを特徴とする請求項８に記載の調整制御シス
   テム。
10. 【請求項１０】上記調整制御の開始時、調整制御の初期
    条件を設定するとともに上記方法選択記憶手段の記憶を
    クリアする初期条件設定手段と、上記学習制御部による
    学習制御を実行した結果、上記制御量偏差が許容範囲内
    に収束する前に上記調整制御終了条件となった場合、上
    記初期条件設定手段により初期条件および上記方法選択
    記憶手段の記憶をクリアするとともに上記適応型制御部
    による適応型制御を再度実行するリトライ手段と、を更
    に備えていることを特徴とする請求項９に記載の調整制
    御システム。