JP3503732B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００１】

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用
いた画像形成装置に係わり、特に画像を常に所定品質に
保つための制御を、低コストで精度良く、しかもより安
定に行うことを実現できるようにするものである。

【０００３】

【０００２】

【０００４】

【従来の技術】従来、電子写真方式を用いた画像形成装
置においては、画像濃度を最適に保つためのフィードバ
ック制御がごく一般に用いられている。これは、静電気
を用いた電子写真方式では、その日の温度や湿度などの
環境条件、あるいは感光体や現像剤の経時的な劣化など
により、装置自体の画像出力状態が変わり、画質再現性
が変動してしまうためである。

【０００５】

【０００３】従来のフィードバック制御においては、濃
度パッチにより濃度再現状況をモニタして目標濃度との
誤差分を求め、これにフィードバックゲインを乗じるこ
とによって、制御用アクチュエータの設定値補正量を算
出する方法がもっとも一般的である。

【０００６】

【０００４】ここで、上記濃度パッチは、現像像パッチ
であることが多い。これは用紙上に作成される転写像や
定着像に比較して、現像像の方が作成および消去が簡単
であり、しかもユーザが手にする定着画像濃度との相関
が極めて高いためである。また、制御用アクチュエータ
としては、現像特性を左右する帯電器印加電圧や露光
量、現像バイアスなどがよく用いられている。

【０００７】

【０００５】例えば、特開昭６３−１７７１７６号公報
に記載される技術では、現像電位を可変することで現像
濃度を所望の値に制御している。この現像電位を可変す
る方式は、一成分および二成分のどちらの現像方式でも
成立する。

【０００８】

【０００６】しかしながら、最適な現像電位は、制御不
可能な種々の外的要因、すなわち温度、湿度、累積複写
枚数などにより常に影響を受けており、帯電電位や露光
量、現像バイアスの設定はこれらの条件を常時考慮して
行わなければならないという困難さを伴っている。しか
も、温度、湿度などの状態量と帯電や露光量、現像バイ
アス設定値との関係は複雑であり、現状の技術レベルで
は十分な物理モデル化はなされていない。

【０００９】

【０００７】そこで、近似式を用いて定量化した制御な
どが行われているが、静電気的プロセスが主である電子
写真技術では、通常、状態量に対する帯電、露光量、お
よびバイアスの最適な設定値の関係は一義的に決まらぬ
ため、十分な制御精度が得られていない。

【００１０】

【０００８】こうした事情により、事前にさまざまな環
境条件、例えば高温多湿状態や低温低湿状態での環境の
影響や、経時的な劣化などの影響を把握しなければなら
ず、高度な制御性能を目指すほど、広い条件範囲に渡っ
て詳細にデータを採取しなければならないため、膨大な
開発工数が必要であった。

【００１１】

【０００９】しかも、そのように膨大な工数を投じて決
定したフィードバックゲインも、一台一台の機差や多様
なユーザの使用条件などのために、必ずしも常に最適と
いうわけにはいかなかった。特に、経時劣化の画像濃度
への影響は、一台一台に使われている部品の劣化度合い
やユーザの使い方次第で大きく異なるため、市場に出て
からの長期的な画像濃度制御性能は、必ずしも万全であ
るとは言えなかった。

【００１２】

【００１０】また、上述のような制御方法であることか
ら、制御精度を得るために中間的なパラメータである帯
電電位や露光電位をモニタするための電位センサや、環
境条件をモニタするための温度センサや湿度センサを必
要とする制御方式が多く、コストアップが問題となって
いた。

【００１３】

【００１１】また、最近になって、特開平４−３１９９
７１号公報、４−３２０２７８号公報などに示されるよ
うに、ファジーやニューラルネットワークを用いる方法
が行われるようになってきた。これらは、ファジーやニ
ューラルネットワークが入力と出力の関係が複雑な非線
形の場合にも対応できるという特徴を利用して、もっぱ
ら制御精度を高めるための手段として用いられている。
このため、上述した問題点、すなわち大量のデータ採取
等に投じなければならない膨大な開発工数や、センサを
多用することによるコストアップ、さらに市場に出てか
らの一台一台の長期的な画像濃度制御性能が必ずしも確
保できていないなどの問題の解決には、ほとんど役に立
っていない。

【００１４】

【００１２】むしろ、ファジーやニューラルネットワー
クを用いて制御精度を向上させる場合は、多入力多出力
演算に適しているという特長を活かすために、多入力
化、すなわち多数のセンサを用いる場合が多く、かえっ
てコストアップになっている。

【００１５】

【００１３】さらにファジーでは技術者によるメンバー
シップ関数のチューニングが必要であり、ニューラルネ
ットワークでは学習作業そのものは自動化できるもの
の、そのための教師データを技術者が事前に用意しなけ
ればならないなど、かなりの開発工数を必要とするのが
実情であった。

【００１６】

【００１４】しかも、予め経時劣化データを採取し、こ
れを考慮に入れたファジーやニューラルネットワークを
用いた場合であっても、その入力と出力の関係自体が実
際の経時劣化や機差、部品交換などによって変化してし
まった場合には、自律的に対応できないという問題があ
った。すなわち、市場に出てからの一台一台の長期的な
画像濃度制御性能は、たとえファジーやニューラルネッ
トワークを用いた場合であっても保証することはできな
かった。

【００１７】

【００１５】そこで、これらの欠点を除くために、本出
願人は、事例ベース推論と呼ばれる手法に基づき、出力
画像の画質に対応した制御量（パッチ画像濃度）と、画
像形成装置の状態を特定する状態量と、画像作成時の操
作量とからなる複数の制御事例から制御ルールを抽出
し、この抽出した制御ルールを用いて、新たな操作量を
決定することで、出力画像の画質を目標品質に保つ手法
を提案している（特願平８−２２５８３８号）。これに
より、センサの削減や開発工数の低減による低コスト化
を行いつつ、個々の画像形成装置に対応した制御を、要
求された精度で行うことが可能となった。

【００１８】

【００１６】ところで、上記事例ベース推論を用いる手
法は、ルールを生成するための操作量設定値の組合せが
直線に近い状態になった場合、制御量測定値のわずかの
誤差でもルール平面の傾きは大きく変動し、制御精度が
悪くなるという問題があった。

【００１９】

【００１７】あるいは、操作量切替えのマージンのた
め、パッチの個数やサイズが制約され、制御量測定値の
精度を高めることができず、制御の高精度化が難しいと
いう問題があった。

【００２０】

【００１８】例えば、スコロトロン帯電器のグリッド電
圧の切替え時間は１００ｍｓｅｃ．程度必要である。こ
れを、画像形成時の切替えマージン（長さ）に換算する
と、プロセススピードを１６０ｍｍ／ｓとした場合、 １６０×０．１＝１６ｍｍ さらにグリッド電極の幅を３０ｍｍとした場合、実際に
必要となるマージンは １６＋３０＝４６ｍｍ となる。また、レーザー露光量の切替え時間は５ｍｓｅ
ｃ．程度であり、切替えるためのマージンは、 １６０×０．００５＝０．８ｍｍ となる。

【００２１】

【００１９】したがって、操作量設定値を３段階に切替
える場合、切替えのためのマージンは少なくとも９２ｍ
ｍ必要となる。バナーシートの長さは有限であり、切替
えのためのマージンが大きくなると、その分パッチの個
数あるいはサイズが減少し、パッチ測定精度を高められ
ない。

【００２２】

【００２０】

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来技術の欠点を除くためになされたものであって、その
目的とするところは、基準パターン形成時の操作量設定
値が、不安定なルールとなるような組合せとなることを
防ぐとともに、操作量の切替えマージンを小さくしてパ
ッチのサイズまたは数を大きくすることを可能とし、制
御ルールの精度を向上させ高精度な制御を行なうことに
ある。

【００２４】

【００２１】

【００２５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明では、画質に関する制御量が
目標値になるように複数種類の操作量を制御する画像形
成装置において、前記制御量の目標値を設定する制御量
目標値設定手段と、前記操作量の設定値を切り替える操
作量設定値切替手段と、前記制御量に対応した画質制御
用の基準パターンを発生する基準パターン発生手段と、
前記複数種類の操作量の設定値の組合わせが異なる組み
合わせになるように、前記操作量設定値切替手段によ
り、一連の操作量設定値切り替え処理を行い、この一連
の操作量設定値切り替え処理時に、前記基準パターン発
生手段からの基準パターンを記録媒体上に記録する基準
パターン記録手段と、この基準パターン記録手段によっ
て記録された基準パターンについての前記制御量を、最
終画像形成工程後に自動で測定する制御量測定手段と、
前記操作量設定値と、前記制御量測定手段による制御量
測定値とから、前記操作量と前記制御量との対応関係を
制御ルールとして抽出する制御ルール抽出手段と、その
得られた制御ルールに従って、前記制御量が前記制御量
目標値設定手段によって設定された目標値になるよう
に、前記操作量を可変制御する操作量制御手段とを設
け、かつ前記一連の操作量設定値切り替え処理時に、少
なくとも１種類の操作量が少なくとも１度の操作量設定
値切り替え処理において変更されないようにしている。

【００２６】

【００２２】また、請求項２記載の発明では、画質に関
する制御量が目標値になるように複数種類の操作量を制
御する画像形成装置において、前記制御量の目標値を設
定する制御量目標値設定手段と、前記操作量の設定値を
切り替える操作量設定値切替手段と、前記制御量に対応
した画質制御用の基準パターンを発生する基準パターン
発生手段と、前記複数種類の操作量の設定値の組合わせ
が異なる組み合わせになるように、前記操作量設定値切
替手段により、一連の操作量設定値切り替え処理を行
い、この一連の操作量設定値切り替え処理時に、前記操
作量設定値切替手段によって、操作量の設定値を切り替
えつつ、前記基準パターン発生手段からの基準パターン
を未定着画像として記録する基準パターン記録手段と、
この基準パターン記録手段によって記録された未定着画
像の基準パターンについての前記制御量を自動で測定す
る制御量測定手段と、前記操作量設定値と、前記制御量
測定手段による制御量測定値とから、前記操作量と前記
制御量との対応関係を制御ルールとして抽出する制御ル
ール抽出手段と、その得られた制御ルールに従って、前
記制御量が前記制御量目標値設定手段によって設定され
た目標値になるように、前記操作量を可変制御する操作
量制御手段とを設け、かつ前記一連の操作量設定値切り
替え処理時に、少なくとも１種類の操作量が少なくとも
１度の操作量設定値切り替え処理において変更されない
ようにしている。

【００２７】

【００２３】また、請求項３記載の発明では、請求項１
または２の画像形成装置において、前記一連の操作量設
定値切り替え処理の各々の切り替え処理において少なく
とも一種類の操作量の設定値を切り替えないようにする
ことを特徴としている。

【００２８】

【００２４】また、請求項４記載の発明では、請求項１
または２の画像形成装置において、前記一連の操作量設
定値切り替え処理のうち所定の切り替え処理で切り替え
た操作量の種類と、他の切り替え処理で切り替えた操作
量の種類とが異なるようにすることを特徴としている。

【００２９】

【００２５】また、請求項５記載の発明では、請求項１
の画像形成装置において、前記記録媒体がバナーシート
であることを特徴としている。

【００３０】

【００２６】また、請求項６記載の発明では、請求項
１、２または３の画像形成装置において、画像形成装置
を電子写真方式で行い、前記操作量として、帯電量、露
光量、現像バイアス電圧、現像ロール回転数およびトナ
ー供給係数のうちの少なくともいずれか一つを含むこと
を特徴としている。

【００３１】

【００２７】また、請求項７記載の発明では、画質に関
する制御量が目標値になるように複数種類の操作量を制
御する画像形成装置において、前記制御量の目標値を設
定する制御量目標値設定手段と、前記操作量の設定値を
切り替える操作量設定値切替手段と、前記制御量に対応
した画質制御用の基準パターンを発生する基準パターン
発生手段と、前記複数種類の操作量の設定値の組合わせ
が異なる組み合わせになるように、前記操作量設定値切
替手段により、一連の操作量設定値切り替え処理を行
い、この一連の操作量設定値切り替え処理時に、前記基
準パターン発生手段からの基準パターンを所定領域に記
録する基準パターン記録手段と、この基準パターン記録
手段によって記録された基準パターンについての前記制
御量を、最終画像形成工程後に自動で測定する制御量測
定手段と、前記操作量設定値と、前記制御量測定手段に
よる制御量測定値とから、前記操作量と前記制御量との
対応関係を制御ルールとして抽出する制御ルール抽出手
段と、その得られた制御ルールに従って、前記制御量が
前記制御量目標値設定手段によって設定された目標値に
なるように、前記操作量を可変制御する操作量制御手段
とを設け、前記一連の操作量設定値切り替え処理時に、
少なくとも１種類の操作量が少なくとも１度の操作量設
定値切り替え処理において変更されないようにしたこと
を特徴としている。

【００３２】

【００２８】上記のように構成したこの発明の画像形成
装置においては、操作量設定値切替手段によって操作量
の設定値が切り替えられつつ、記録媒体上の画像とし
て、または未定着画像として、基準パターンが記録され
る。そして、一連の操作量設定値切り替え処理時に、少
なくとも１種類の操作量が少なくとも１度の操作量設定
値切り替え処理において変更されないようにしている。
例えば、前記一連の操作量設定値切り替え処理の各々の
切り替え処理において少なくとも一種類の操作量の設定
値を切り替えないようにしている。このようにすること
により、複数種類の操作量のうち、切り替えマージンの
大きな操作量については、なるべく切り替えを行わない
ようにして、その切り替え回数を減少させることができ
る。この結果、パッチのサイズを大きくしたり、パッチ
の数を増加させて、高精度の制御を実現できる。

【００３３】

【００２９】また、前記一連の操作量設定値切り替え処
理のうち所定の切り替え処理で切り替えた操作量の種類
と、他の切り替え処理で切り替えた操作量の種類とが異
なるようにしている。このようにすると、操作量設定値
の組み合わせが直線的となることを回避でき、この結
果、不安定なルールを招来することがない。もちろん、
この場合にも切り替えマージンの大きな操作量について
切り替え回数を減らすこともできる。

【００３４】

【００３０】

【００３５】

【発明の実施の形態】

〔実施例１…図１〜図９〕まず、請求項１の発明の一例
を、実施例１として、図１〜図９を用いて示す。

【００３６】

【００３１】（実施例１の原理的構成…図１）図１は、
実施例１の原理的構成を示し、画像形成装置本体１００
は、電子写真方式の画像形成装置の、画像形成プロセス
を実行する部分であり、制御部１０３は、その画像形成
装置本体１００に対する制御部分である。制御部１０３
は、画像形成装置本体１００とともに画像形成装置を構
成し、通常は画像形成装置本体１００内に実装される
が、画像形成装置本体１００と別体に構成されてもよ
い。

【００３７】

【００３２】画像形成装置本体１００の操作部１０１
は、画像の品質を左右する制御量、例えば画像濃度を決
定する操作量、具体的には、帯電器の帯電電圧（帯電
量）、感光体を照射するレーザ光の出力パワー（露光
量）、現像器の現像バイアス電圧、現像ロール回転数、
トナー供給係数などを出力する部分であり、制御量測定
部１０２は、上記の制御量、例えば画像濃度を測定する
手段、例えば光学センサである。

【００３８】

【００３３】制御部１０３は、画像形成装置本体１００
で形成される画像の制御量を目標値に維持するように、
操作部１０１の操作量を制御するもので、その制御ルー
ル作成用操作量出力部１０４は、制御ルールを作成する
ために、画像形成装置本体１００の操作部１０１に人力
される操作量を出力する。

【００３９】

【００３４】制御部１０３の制御ルール作成部１０５
は、制御ルールを作成するもので、その制御ルールは、
操作量と制御量との対応関係を規定する関数である。こ
の関数は、操作量と制御量が規定する座標空間における
面（平面または曲面）で表され、より具体的には、操作
部１０１に入力された操作量と、その時に制御量測定部
１０２で測定された制御量とが表す座標データが複数、
例えば３つ用いられて、作成される。

【００４０】

【００３５】制御部１０３の操作量決定部１０７は、制
御ルール作成部１０５で作成された制御ルールに従っ
て、操作部１０１の操作量を決定する。すなわち、操作
量決定部１０７は、制御ルールから、目標値設定部１０
６で設定された目標値を実現するための操作量を算出
し、その算出した操作量を操作部１０１に入力する。

【００４１】

【００３６】このような構成においては、制御ルール作
成用操作量出力部１０４から操作量が出力されるごと
に、制御ルール作成部１０５で制御ルールが作成され、
それに基づいて画像形成装置本体１００の制御がなされ
る。したがって、現状の画像形成装置の状態に応じた最
新の制御ルールによって画質が制御されることになる。

【００４２】

【００３７】さらに、実施例１の具体例を以下に示す。
この具体例は、スコロトロン帯電器により感光体上を一
様に帯電した後、感光体上にレーザ光を照射することに
よって、感光体上に静電潜像を形成し、その静電潜像を
現像器によりトナー像に現像する、電子写真方式の画像
形成装置の場合である。また、制御量は、シャドー濃度
とハイライト濃度の２種類の定着画像濃度とし、操作量
は、現像器の現像ロール回転数とレーザ光の出力パワー
の２種類とする場合である。

【００４３】

【００３８】（実施例１の画像出力部…図２、図３）
図２は、実施例１の画像形成装置の画像出力部の概要を
示す。図では省略した画像入力部では、原槁上の画像が
スキャナにより読み取られて入力画像データが得られ、
または外部のコンピュータ上で生成された入力画像デー
タが装置内に取り込まれる。そして、同様に図では省略
した画像処理部では、画像入力部からの入力画像データ
に対して色変換や階調補正などの必要な処理がなされ
て、画像出力部１１０で出力すべき出力画像データが得
られる。

【００４４】

【００３９】画像出力部１１０では、図では省略したス
クリーンジェネレータにより、画像処理部からの出力画
像データが、その画素値に応じてパルス幅が変調された
レーザ・オンオフ信号に変換され、そのレーザ・オンオ
フ信号により、レーザ出力部１のレーザダイオードが駆
動されて、レーザ出力部１から、画像信号によって変調
されたレーザ光Ｒが得られ、そのレーザ光Ｒが、感光体
２上に照射される。

【００４５】

【００４０】感光体２は、スコロトロン帯電器３により
一様に帯電されて、レーザ光Ｒが照射されることによ
り、感光体２上に静電潜像が形成され、その静電潜像が
形成された感光体２に対して現像器６の現像ロール６ａ
が当接することにより、その静電潜像がトナー像に現像
される。

【００４６】

【００４１】さらに、その感光体２上のトナー像が、転
写器７によって、用紙トレイ９から感光体２上に搬送さ
れる用紙Ｐ上に転写され、その用紙Ｐ上のトナー像が、
定着器８によって定着される。感光体ドラム２は、トナ
ー像が用紙Ｐ上に転写された後、クリーナ４によってク
リーニングされ、さらに除電器５によって残留電荷が除
去されて、１回の画像形成過程が終了する。

【００４７】

【００４２】画像出力部１１０では、出力した文書の名
称や出力時刻などの情報や、使用しているフォントの違
いや用紙サイズの間違いなどを伝えるために、バナーシ
ートが出力される。さらに、装置の電源投入時や、ユー
ザの希望による装置のセットアップ時にも、バナーシー
トが出力される。

【００４８】

【００４３】そして、画像出力部１１０には、定着器８
より後方の位置において、このバナーシート上に形成さ
れる、後述する画質制御用の基準パターンの濃度を測定
する光学センサ１０が設けられる。光学センサ１０は、
図３に示すように、バナーシートＢ上に光を照射するＬ
ＥＤ照射部１１と、バナーシートＢからの拡散光を受光
する受光素子１２とによって構成される。

【００４９】

【００４４】（実施例１の基準パターン作成機構および
そのモニタ機構…図４、図５）バナーシートＢには、上
記のメッセージの表示とともに、画質制御用の基準パタ
ーンが形成される。

【００５０】

【００４５】図４に示すように、その基準パターンとし
ては、シャドー（網点カバレッジ７０％）濃度パターン
とハイライト（網点カバレッジ１０％）濃度パ夕一ンの
２種類が用いられる。これらシャドー濃度パターンおよ
びハイライト濃度パターンは、いずれも２ｃｍ×３ｃｍ
の大きさに設定され、シャドー濃度パターンＳ１〜Ｓ３
およびハイライト濃度パターンＨ１〜Ｈ３として示して
後述するように、２種類の操作量設定値の組合せが３通
りに切り替えられつつ、メッセージ領域Ｍを外れた位置
に作成される。

【００５１】

【００４６】そして、光学センサ１０からは、その出力
信号として、図５に示すように、３通りのシャドー濃度
パターンおよびハイライト濃度パターンに対応した信号
が得られる。

【００５２】

【００４７】（実施例１の制御部…図６）図６は、画像
出力部１１０の、現像器６の現像ロール６ａの回転数お
よびレーザ出力部１でのレーザ光Ｒの出力パワーを制御
する制御部を示す。

【００５３】

【００４８】その制御部２０の制御量目標値メモリ２１
には、シャドー濃度パターンおよびハイライト濃度パタ
ーンの目標濃度を光学センサ１０の出力に換算した値が
格納される。その出力換算値は、この例では、０〜２５
５の間の値である。

【００５４】

【００４９】光学センサ１０の読み取り値と、操作量メ
モリ２２内の操作量設定値は、制御ルール演算器２３に
入力され、後述するように、制御ルール演算器２３内で
制御ルールが抽出される。

【００５５】

【００５０】ここで、操作量とは、被制御対象の出力値
を変化させるパラメータの調整量で、この例では、上述
したように、現像器６の現像ロール６ａの回転数の設定
値（以下、これをＤＲ設定値と略称する）、およびレー
ザ出力部１でのレーザ光Ｒの出力パワーの設定値（以
下、これをＬＰ設定値と略称する）である。ＤＲ設定値
およびＬＰ設定値は、ともに０〜２５５の間の値であ
る。

【００５６】

【００５１】また、バナーシート出力時の操作量設定値
は、操作量設定値演算器２５で一回の切替えにつき２種
類の操作量の中の一種類の設定値を切り替えるように決
定され、それぞれ操作量メモリ２２に記憶される。また
通常の画像出力時の、ＤＲ設定値およびＬＰ設定値も、
それぞれ操作量メモリ２２に記憶されて、操作量補正演
算器２４の出力信号に対応した値が適宜読み出されるよ
うにされる。

【００５７】

【００５２】そして、操作量メモリ２２から読み出され
たＤＲ設定値は、現像ロールモータコントローラ１５に
供給され、これにより、現像ロールモータコントローラ
１５は、ＤＲ設定値に応じた回転数で現像ロール６ａを
回転させる。

【００５８】

【００５３】また、操作量メモリ２２から読み出された
ＬＰ設定値は、光量コントローラ１６に供給され、これ
により、光量コントローラ１６は．ＬＰ設定値に応じた
レーザパワーをレーザ出力部１に与える。

【００５９】

【００５４】一方、基準パターン信号発生器３０は、画
像出力部１１０に対してシャドー濃度パターンおよびハ
イライト濃度パターンの作成を指示し、バナーシート出
力時の基準パターン作成タイミングにおいて、画質制御
用の基準パターン信号を画像出力部１１０に出力する。
これによって、図４に示したように、バナーシートＢ上
に、３通りのシャドー濃度パターンＳ１〜Ｓ３およびハ
イライト濃度パターンＨ１〜Ｈ３が形成される。

【００６０】

【００５５】基準パターン信号発生器３０の動作タイミ
ングは、Ｉ／Ｏ調整部２８によって決められる。Ｉ／Ｏ
調整部２８は、バナーシート出力時においてクロックタ
イマ２９が出力するタイム信号を監視し、シャドー濃度
パターンＳ１〜Ｓ３およびハイライト濃度パターンＨ１
〜Ｈ３が所定位置に形成されるように、基準パターン信
号発生器３０に動作タイミング信号を供給する。

【００６１】

【００５６】（実施例１の動作…図７〜図９）上記の例
の画像形成装置では、まず、装置に電源が投入される
と、自動的にセットアップ動作が実行され、制御部２０
において、バナーシートを出力するか否かが判断される
（図７のステップＳ１１）。

【００６２】

【００５７】そして、電源投入直後には必ずバナーシー
トが出力されるので、このとき、次に、制御部２０は、
１枚のバナーシート内で操作量設定値、すなわちＤＲ設
定値およびＬＰ設定値を３通りに切り替え（ステップＳ
１２）、バナーシート上に基準パターン、すなわちシャ
ドー濃度パターンＳ１〜Ｓ３およびハイライト濃度パタ
ーンＨ１〜Ｈ３を形成する（ステップＳ１３）。

【００６３】

【００５８】このように１枚のバナーシート内に３通り
のシャドー濃度パターンＳ１〜Ｓ３およびハイライト濃
度パターンＨ１〜Ｈ３が形成されるので、バナーシート
１枚の出力によって制御ルールを学習することができ、
プリントの生産性が阻害されないとともに、バナーシー
ト１枚の出力間では状態の変動が小さくなることから、
得られる制御ルールの精度がより高くなる。

【００６４】

【００５９】このときのＤＲ設定値とＬＰ設定値の組み
合わせは、前回のＤＲ設定値とＬＰ設定値をもとに、ど
ちらか一方の操作量設定値を切り替えた時、他方は切り
替えないように決定される。たとえば、前回のＤＲ設定
値とＬＰ設定値に対し、ＬＰ設定値−２０、ＤＲ設定値
−２０として決定する。ここでは、前回のＤＲ設定値が
「９６」，ＬＰ設定値が「１０８」であったとして、Ｄ
Ｒ設定値が「９６」「９６」「７６」と決定され、ＬＰ
設定値が「８８」「１０８」「１０８」と決定される。
この演算は、制御部２０の操作量設定値演算器２５が行
ない、決定された操作量設定値が操作量メモリ２２内に
格納される。

【００６５】

【００６０】従って、図４に示したように、作像条件
からへ切替える際は、ＬＰ設定値のみを変更する。先
述したようにレーザー光量の切替えマージンは、０．８
ｍｍ以上であればよく、この例では１ｍｍとしている。

【００６６】

【００６１】一方作像条件からへ切替える際は、Ｄ
Ｒ設定値のみを変更している。現像ロールの回転数の変
更は、先述したスコロトロン帯電器のグリッド電圧の変
更と同様に応答性が悪いため、切替えマージンを５ｃｍ
としている。

【００６７】

【００６２】次に、光学センサ１０によって、１枚のバ
ナーシート上の３組のシャドー濃度パターンＳ１〜Ｓ３
およびハイライト濃度パターンＨ１〜Ｈ３の濃度が測定
される（ステップＳ１４）。

【００６８】

【００６３】この時の、ＤＲ設定値およびＬＰ設定値
と、光学センサ１０の読み取り値は、順次、制御ルール
演算器２３に供給され、制御ルール演算器２３におい
て、制御ルールが求められる（ステップＳ１５）。そし
て、この場合の制御ルールは、図８に示すような制御ル
ール平面として抽出される。

【００６９】

【００６４】すなわち、図８において、点Ｐ１，Ｐ２，
Ｐ３は、３通りのＤＲ設定値およびＬＰ設定値の組み合
わせを示す点である。ここで、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対
応するシャドー濃度（シャドー濃度パターンの検出濃
度）を示す点を、点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３とし、同様に点Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３に対応するハイライト濃度（ハイライト
濃度パターンの検出濃度）を示す点を、点Ｈ１，Ｈ２，
Ｈ３とする。そして、点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を通る平面を
ソリッドルール平面ＳＰとし、点Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を通
る平面をハイライトルール平面ＨＰとする。

【００７０】

【００６５】ここで、ＤＲ設定値およびＬＰ設定値を適
宜変化させたときに得られるシャドー濃度を示す点は、
すべてシャドールール平面ＳＰ内に収まることになり、
同様に、ＤＲ設定値およびＬＰ設定値を適宜変化させた
ときに得られるハイライト濃度を示す点は、すべてハイ
ライトルール平面ＨＰ内に収まることになる。

【００７１】

【００６６】ここで、３組の操作量設定値の組合せを用
いた理由は、一般に、制御対象の数をＮとしたとき、Ｎ
＋１個の制御事例が必要になり、制御ルールを示す面
は、Ｎ＋１次元空間内のＮ次元平面になる。したがっ
て、このＮ次元平面を一義的に決定するには、Ｎ＋１個
のデータ点が必要になる。そして、この実施例１では、
シャドー濃度とハイライト濃度という２つの制御対象を
設定しているので、Ｎ＝２になり、３組の制御事例が必
要となるのである。

【００７２】

【００６７】この実施例１では、上記のようにして得ら
れた制御ルールを用いることによって、所定の目標濃度
についてＤＲ設定値およびＬＰ設定値を一意に決定する
ことができる。

【００７３】

【００６８】そのために、まず、上記の制御ルール空間
内に、シャドー濃度パターンおよびハイライト濃度パタ
ーンの目標濃度が、目標濃度平面として設定される。す
なわち、制御部２０の操作量補正演算器２４は、制御ル
ール空間内に、目標濃度値の平面（ＤＲ設定値軸とＬＰ
設定値軸とが形成する平面に平行な面）を記述し、それ
を制御ルール演算器２３から読み出した上記のシャドー
ルール平面ＳＰおよびハイライトルール平面ＨＰに重ね
合わせる。

【００７４】

【００６９】これによって、制御ルール空間内には、図
９に示すように、シャドー濃度に関するシャドールール
平面ＳＰと、ハイライト濃度に関するハイライトルール
平面ＨＰと、シャドー目標濃度平面ＳＴＰと、ハイライ
ト目標濃度平面ＨＴＰとが構成される。

【００７５】

【００７０】そして、図９から明らかなように、シャド
ー濃度については、シャドールール平面ＳＰとシャドー
目標濃度平面ＳＴＰが交差するシャドー目標実現ライン
ＳＴＬ上にプロットされるような操作量設定値の組み合
わせを選べば、その時の画像出力はシャドー目標濃度を
実現できると予測することができる。

【００７６】

【００７１】同様に、ハイライト濃度についても、ハイ
ライトルール平面ＨＰとハイライト目標濃度平面ＨＴＰ
が交差するハイライト目標実現ラインＨＴＬ上にプロッ
トされるような操作量設定値の組み合わせを選べば、そ
の時の画像出力はハイライト目標濃度を実現できると推
論することができる。

【００７７】

【００７２】したがって、シャドー濃度およびハイライ
ト濃度の両方が、それぞれ同時に目標濃度になるように
制御されるためには、シャドー目標実現ラインＳＴＬお
よびハイライト目標実現ラインＨＴＬが、ＤＲ設定値軸
とＬＰ設定値軸とで形成される平面に射影されて、その
交点のＤＲ設定値およびＬＰ設定値が求められ、操作量
設定値として採用されればよい。

【００７８】

【００７３】数式を用いて示すと、次のようになる。シ
ャドー濃度に関する制御ルールおよびハイライト濃度に
関する制御ルールは、それぞれ、 Ｄ７０＝ａ１・ＬＰ＋ａ２・ＤＲ＋ａ３ …（ｌ） Ｄ１０ ＝ｂ１・ＬＰ＋ｂ２・ＤＲ＋ｂ３ …（２） となる。ここで、Ｄ７０はシャドー濃度、Ｄ１０はハイ
ライト濃度、ＬＰはＬＰ設定値、ＤＲはＤＲ設定値、ａ
ｌ，ａ２，ａ３，ｂｌ，ｂ２，ｂ３は係数である。制御
ルールは、係数ａｌ，ａ２，ａ３，ｂｌ，ｂ２，ｂ３で
表すことができる。

【００７９】

【００７４】式（１）（２）を、ＤＲ設定値ＤＲおよび
ＬＰ設定値ＬＰについて解くと、 ＤＲ＝（ｂ１・Ｄ７０−ａ１・Ｄ１０−ａ３・ｂ１＋ａ１・ｂ３）／ （ａ２・ｂ１−ａ１・ｂ２） …（３） ＬＰ＝（ｂ２・Ｄ７０−ａ２・Ｄ１０−ａ３・ｂ２＋ａ２・ｂ３）／ （ａｌ・ｂ２−ａ２・ｂｌ） …（４） が得られ、この式（３）（４）のＤ７０およびＤ１０に
シャドー目標濃度およびハイライト目標濃度を代入すれ
ば、ＤＲ設定値ＤＲおよびＬＰ設定値ＬＰが求められ
る。

【００８０】

【００７５】図９の例では、この計算によって、ＤＲ設
定値ＤＲおよびＬＰ設定値ＬＰが、（１１５，１２８）
に設定されれば、シャドー目標濃度およびハイライト目
標濃度を同時に実現できることになる。

【００８１】

【００７６】図７のステップＳ１６では、操作量補正演
算器２４において、このようにしてＤＲ設定値ＤＲおよ
びＬＰ設定値ＬＰが計算される。このＤＲ設定値ＤＲお
よびＬＰ設定値ＬＰの算出結果は、操作量補正演算器２
４から操作量メモリ２２に転送され、操作量メモリ２２
から現像ロールモータコントローラ１５および光量コン
トローラ１６に、新たなＤＲ設定値およびＬＰ設定値に
対応する信号が出力される（ステップＳ１７）。

【００８２】

【００７７】このようにして、セットアップデータか
ら、シャドー濃度およびハイライト濃度を所望濃度にす
るための最適なＤＲ設定値およびＬＰ設定値を決定する
ことができる。

【００８３】

【００７８】そして、制御部２０は、このようにシャド
ー濃度およびハイライト濃度を所望濃度にするようにＤ
Ｒ設定値およびＬＰ設定値を設定した状態で、画像出力
部１１０に対して通常の出力画像を形成させ（ステップ
Ｓ１８）、さらに画像出力が終了したか否かを判断して
（ステップＳ１９）、終了したときには一連の制御処理
を終了する。

【００８４】

【００７９】以後同様にして、シャドー濃度およびハイ
ライト濃度を所望濃度にするための最適なＤＲ設定値お
よびＬＰ設定値が設定され、的確な画質制御がなされ
る。

【００８５】

【００８０】（実施例１の効果）実施例１によれば、記
録媒体上の出力画像の画質、特に濃度や色が、絶対値と
しての目標値になるような画質制御を行うことができ
る。

【００８６】

【００８１】さらに、２種類の操作量設定値を切り替え
る時、どちらか一方のみ切替え他方は固定しておくの
で、操作量設定値の組合せが直線に近い状態とならず、
高精度の制御ルール平面が得られる。

【００８７】

【００８２】さらに、操作量設定値の切替えの時、作像
条件からへの切替え時は、ＬＰ設定値のみ切り替え
ることとしているため、切替えマージンを１ｍｍにでき
る。このため基準パッチサイズを大きくすることが可能
となり、パッチ内の複数箇所を測定し平均化することに
より、パッチむらなどの誤差の影響を少なくすることが
可能となる。

【００８８】

【００８３】さらに、記録媒体上の定着画像の基準パタ
ーンを読み取ることによって高精度の制御を行うにもか
かわらず、基準パターンを特別のテストシートに出力す
る必要がないので、ランニングコストの増加やプリント
生産性の低下を防止することができるとともに、定着画
像の基準パターンをオンラインで測定するので、定着画
像の測定のためのユーザやサービスマンの負担を解消す
ることができる。

【００８９】

【００８４】また、基準パターンのトナー像は定着画像
として排出されるので、未定着トナー像のパッチのよう
に、トナーをクリーニングする必要がなく、クリーナの
負荷が軽減される。

【００９０】

【００８５】さらに、ゼログラフィプロセスごとに種々
の物理パラメー夕を検知する必要がないため、特にタン
デムエンジン方式の画像形成装置であっても、コストア
ップをきたすことなく良好な画質制御を行うことができ
る。

【００９１】

【００８６】さらに、従来では各単色を制御することに
より間接的にしか制御することができなかったプロセス
グレーなどの二次色や三次色も、高精度で制御すること
ができる。

【００９２】

【００８７】また、操作量を切り替えつつ基準パターン
を記録することによって、制御ルールの学習で困難なク
ラスタリング（類似した制御ルールに従っている制御事
例のグルーピング）が不要となり、的確かつ迅速に制御
ルールを作成でき、制御の精度および収束性が向上す
る。

【００９３】

【００８８】さらに、経時劣化、部品交換による部品特
性の変化、または機差などにかかわらず、出力画像の絶
対値を的確に制御することができるので、いずれの機械
でも、いずれの時でも、目標の画質を得ることができ
る。

【００９４】

【００８９】（実施例１についての変形例）上記の例
は、２つの制御量に対して、それぞれ操作量設定値を３
通りに切り替えて基準パターンを形成する場合である
が、操作量設定値を４通り以上に切り替えて基準パ夕一
ンを形成するようにしてもよい。この場合、制御ルール
は、平面として、各基準パターンの読み取り座標点か
ら、最小二乗誤差法によって抽出することができ、これ
によれば、統計的に平均化することによって、計測誤差
などの影響を軽減することができる。あるいは、制御ル
ールを、２次以上の曲面として抽出してもよく、その場
合には、ゼロプロセスの非線形性に対して、より適合性
が増加する。

【００９５】

【００９０】基準パターン作成時の操作量設定値は、操
作量設定値演算器によって決定され操作量メモリ内に記
憶しているが、たとえば、どちらか一方の操作量設定値
を切り替えた時、他方は切り替えないような操作量設定
値の組合せを予め操作量メモリに記憶しておいてもよ
い。

【００９６】

【００９１】基準パターンとしても、シャドー（網点カ
バレッジ７０％）濃度パターンとハイライト（網点カバ
レッジ１０％）濃度パターンの２種類を採用した。パッ
チ濃度はこれに限らず、例えばベタ（網点カバレッジ１
００％）濃度パターンと極ハイライト（網点カバレッジ
８％）濃度パターンの二種類としてもよい。また、基準
パターン種類もこの二種類に限定されることなく、網点
カバレッジ５０％に対応する濃度パターンのみを用いて
もよく、さらに多くの種類の濃度パターンを用いて、よ
り多くの階調ポイントを制御するようにしてもよい。た
だし、各階調ポイントをそれぞれ独立に制御する場合に
は、制御用パラメータの種類を階調ポイント数に見合っ
た数だけ用意する必要がある。

【００９７】

【００９２】操作量としても、現像ロール回転数と露光
量との組み合わせに限らず、出力画像の濃度を変更でき
るパラメータであれば、いかなるパラメー夕でもよく、
例えば、帯電器の帯電電圧（帯電量）、現像器の現像バ
イアス電圧、トナー供給係数などを用いることができ
る。

【００９８】

【００９３】光学センサないし濃度測定手段としても、
例えば、ＣＣＤセンサなどを用いることができる。

【００９９】

【００９４】さらに、基準パターンの数やサイズ、また
は操作量を変更する際の応答性などによっては、基準パ
ターンの組み合わせを、複数枚のバナーシートに分けて
出力するようにしてもよい。

【０１００】

【００９５】また、上記の例は、単色の画像形成装置の
場合であるが、実施例１は、例えば、イエロー、マゼン
夕およびシアン、またはブラック、イエロー、マゼンタ
およびシアンのトナーを重ね合わせて出力画像を形成す
るカラー画像形成装置においても、全く同様に適用する
ことができ、同様の効果を得ることができる。この場
合、各色のトナーごとに別々の基準パッチを形成して、
光学センサで読み取るようにしてもよい。また、アナロ
グ式の複写機に対しても、実施例１を適用することがで
きる。

【０１０１】

【００９６】さらに、上記の例は、画質に関する制御量
が画像の濃度の場合であるが、濃度に限らず、例えば、
カラー画像形成装置において、二次色以上の色を制御量
としてもよい。すなわち、例えば、イエロー、マゼンタ
およびシアン、またはブラック、イエロー、マゼンタお
よびシアンの各色を、それぞれ網点カバレッジ４０％と
して重ね合わせたプロセスグレーの基準パッチを形成
し、これを色分解能を有する光学センサによって読み取
ることにより、グレーが色付くことを防ぐような制御を
行うようにしてもよい。この場合の光学センサとして
も、色分解能を有するものであれば、例えば、カラーＣ
ＣＤセンサなどを用いることができる。

【０１０２】

【００９７】〔実施例２…図１０〜図１７〕次に、請求
項１の発明の他の例を、実施例２として、図１０〜図１
７を用いて示す。

【０１０３】

【００９８】（実施例２の画像出力部…図１０）図１０
は、実施例２の画像形成装置の画像出力部の概要を示
す。図では省略した画像入力部では、原槁上の画像がス
キャナにより読み取られて入力画像データが得られ、ま
たは外部のコンピュータ上で生成された入力画像データ
が装置内に取り込まれる。そして、同様に図では省略し
た画像処理部では、画像入力部からの入力画像データに
対して色変換や階調補正などの必要な処理がなされて、
画像出力部１１０で出力すべき出力画像データが得られ
る。

【０１０４】

【００９９】画像出力部１１０では、図では省略したス
クリーンジェネレータにより、画像処理部からの出力画
像データが、その画素値に応じてパルス幅が変調された
レーザ・オンオフ信号に変換され、そのレーザ・オンオ
フ信号により、レーザ出力部１のレーザダイオードが駆
動されて、レーザ出力部１から、画像信号によって変調
されたレーザ光Ｒが得られ、そのレーザ光Ｒが、感光体
２上に照射される。

【０１０５】

【０１００】感光体２は、スコロトロン帯電器３により
一様に帯電されて、レーザ光Ｒが照射されることによ
り、感光体２上に静電潜像が形成され、その静電潜像が
形成された感光体２に対して現像器６の現像ロールが当
接することにより、その静電潜像がトナー像に現像され
る。

【０１０６】

【０１０１】さらに、その感光体２上のトナー像が、転
写器７によって用紙トレイ９から感光体２上に搬送され
る用紙Ｐ上に転写され、その用紙Ｐ上のトナー像が、定
着器８によって定着される。感光体ドラム２は、トナー
像が用紙上に転写された後、クリーナ４によってクリー
ニングされて、１回の画像形成過程が終了する。

【０１０７】

【０１０２】画像出力部１１０では、出力した文書の名
称や出力時刻などの情報や、使用しているフォントの違
いや用紙サイズの間違いなどを伝えるために、バナーシ
ートが出力される。さらに、装置の電源投入時や、ユー
ザのマニュアル操作による装置のセットアップ時にも、
バナーシートが出力される。

【０１０８】

【０１０３】ユーザのマニュアル操作によるセットアッ
プは、画像形成装置の図では省略したユーザインタフェ
ース上に設けられたモード切替スイッチによって、選択
できるようにされ、このモード切替スイッチによりマニ
ュアルセットアップモードが選択されると、ユーザが出
力しようとした文書の出力の直前にバナーシートが出力
され、装置のセットアップが行われる。

【０１０９】

【０１０４】そして、画像出力部１１０には、定着器８
より後方の位置において、このバナーシート上に形成さ
れる、後述する画質制御用の基準パターンの濃度を測定
する光学センサ１０が設けられる。光学センサ１０は、
例えば、実施例１において図３に示したように、バナー
シートＢ上に光を照射するＬＥＤ照射部１１と、バナー
シートＢからの拡散光を受光する受光素子１２とによっ
て構成される。

【０１１０】

【０１０５】（実施例２の基準パターン作成機構および
そのモニタ機構…図１１、図１２）バナーシートには、
上記のメッセージの表示とともに、画質制御用の基準パ
ターンが形成される。

【０１１１】

【０１０６】図１１に示すように、その基準パターンと
しては、ベタ（網点カバレッジ１００％）濃度パッチと
ハイライト（網点カバレッジ２０％）濃度パッチの２種
類が用いられる。これらベタ濃度パッチおよびハイライ
ト濃度パッチは、いずれも２ｃｍ×３ｃｍの大きさに設
定され、ベタ濃度パターンＢ１〜Ｂ３およびハイライト
濃度パターンＨ１〜Ｈ３として示して後述するように、
２種類の操作量設定値が３通りに切り替えられつつ、メ
ッセージ領域Ｍを外れた光学センサ１０の検出ラインＬ
１上の位置に作成される。

【０１１２】

【０１０７】そして、光学センサ１０からは、その出力
信号として、図１２に示すように、３通りのベタ濃度パ
ッチＢ１〜Ｂ３およびハイライト濃度パッチＨ１〜Ｈ３
に対応した信号が得られる。

【０１１３】

【０１０８】（実施例２の制御部…図１３）図１３は、
画像出力部１１０の、スコロトロン帯電器３のグリッド
電源１７の電圧およびレーザ出力部１のレーザ光の出力
パワーを制御する制御部を示す。

【０１１４】

【０１０９】その制御部２０の濃度調整ダイヤル４１で
は、あらかじめユーザによって、ベタ濃度パッチおよび
ハイライト濃度パッチについての目標濃度が設定され
る。濃度調整ダイヤル４１の目標濃度設定値は、変換器
４２によって光学センサ１０の出力に換算した値に変換
され、その出力変換値が制御量目標値メモリ２１に保持
される。その出力換算値は、この例では、０〜２５５の
間の値である。制御量目標値メモリ２１は、同時に許容
誤差量も記憶している。

【０１１５】

【０１１０】濃度コンパレータ４３において、光学セン
サ１０の読み取り値が、制御量目標値メモリ２１の出力
の目標濃度値と比較される。そして、両者の差が制御量
目標値メモリ２１に記憶されている許容誤差以内である
ときには、光学センサ１０の出力信号は、分配器４４を
通じて制御ルール検索器４５に供給され、両者の差が許
容誤差を超えるときには、光学センサ１０の出力信号
は、分配器４４を通じて制御事例メモリ４６に供給され
る。

【０１１６】

【０１１１】制御事例メモリ４６は、制御事例を記憶す
るメモリで、状態量、操作量、制御量の３種の量を一組
にして記憶する。このように、制御事例を記憶するの
は、この例においては、過去に記憶された制御事例に基
づいて種々の制御を行うためである。これは、事例ベー
ス推論と呼ばれる手法に基づく制御方法である。

【０１１７】

【０１１２】ここで、制御事例メモリ４６に記憶される
状態量とは、電子写真プロセスに支配的な影響を及ぼす
温度や湿度、または経時的劣化量などであるが、これら
の状態量が、ある限られた時間内では、ほぼ一定とみな
せるため、この例では、その代用として、事例の発生時
刻（年月日時分秒）が用いられる。

【０１１８】

【０１１３】ただし、発生時刻が、３分、５分または１
０分などというように、あらかじめ定められた時間単位
内にあれば、状態量としては等しいとして取り扱うよう
にされる。これは、発生時刻が互いに近い事例同士であ
れば、両者はほぼ同様な温度湿度下にあって、経時的劣
化の度合いも同じ程度であろうと期待できるためであ
る。事例の発生時刻を示す時刻データは、この例では、
クロックタイマ２９から制御事例メモリ４６に供給され
る。

【０１１９】

【０１１４】操作量とは、被制御対象の出力値を変化さ
せるパラメータの調整量で、この例では、上述したよう
に、スコロトロン帯電器３のグリッド電源１７の電圧設
定値（以下、これをスコロ設定値と略称する）、および
レーザ出力部１のレーザ光の出力パワー設定値（以下、
これをＬＰ設定値と略称する）の２種である。この２つ
の量を操作量としたのは、制御しようとしている最終画
像濃度が、ベタ濃度部とハイライト濃度部の２点である
ことと、スコロ設定値およびＬＰ設定値が、ベタ濃度お
よびハイライト濃度に対して相関が高いことによる。ス
コロ設定値およびＬＰ設定値は、ともに０〜２５５の間
の値である。

【０１２０】

【０１１５】また、バナーシート出力時のスコロ設定値
およびＬＰ設定値は操作量設定値演算器２５でどちらか
一方の操作量設定値を切り替えた時、他方は切り替えな
いような操作量設定値の組合せとして決定され、それぞ
れ操作量メモリ２２に記憶される。また通常の画像出力
時の、スコロ設定値およびＬＰ設定値も、それぞれ操作
量メモリ２２に記憶されて、操作量補正演算器２４の出
力信号に対応した値が適宜読み出されるようにされる。

【０１２１】

【０１１６】そして、操作量メモリ２２から読み出され
たスコロ設定値は、グリッド電源１７に供給され、これ
により、グリッド電源１７は、スコロ設定値に応じた電
圧をスコロトロン帯電器３に印加する。

【０１２２】

【０１１７】また、操作量メモリ２２から読み出された
ＬＰ設定値は、光量コントローラ１６に供給され、これ
により、光量コントローラ１６は、ＬＰ設定値に応じた
レーザパワーをレーザー出力部１に与える。

【０１２３】

【０１１８】制御事例メモリ４６に記憶される制御量
は、上記のように分配器４４を通じて制御事例メモリ４
６に供給される、光学センサ１０の出力信号、すなわち
３通りのベタ濃度パッチＢ１〜Ｂ３およびハイライト濃
度パッチＨ１〜Ｈ３のそれぞれの濃度検出信号である。

【０１２４】

【０１１９】以上の結果、制御事例メモリ４６には、例
えば、図１４の表に示すような制御事例が記憶される。
すなわち、図１４において、例えば、事例１は、状態量
（事例発生時刻）が１９９６年３月１日１２時０分１０
秒、スコロ設定値が「１３０」、ＬＰ設定値が「８
３」、制御量である光学センサ１０の出力値が、ベタ濃
度パッチにつき「１８５」、ハイライト濃度パッチにつ
き「２３」である。状態量である事例発生時刻が事例１
〜３で等しくなっているのは、１回のバナーシートの出
力で３つの事例を取り込むためである。

【０１２５】

【０１２１】図１３の制御部２０の状態量コンパレータ
４７、クラスタメモリ４８および制御ルール演算器２３
は、後述するように、制御事例メモリ４６に記憶された
制御事例を参照して制御ルールを抽出する機能を有す
る。

【０１２６】

【０１２２】また、制御ルールメモリ４９は、制御ルー
ル演算器２３が算出した制御ルールを複数記憶するメモ
リで、制御ルール検索器４５から要求があると、その要
求に応じた制御ルールを制御ルール検索器４５に返信す
る。この場合、制御ルール検索器４５は、濃度コンパレ
ータ４３から供給される、光学センサ１０の読み取り値
と制御量目標値メモリ２１からの目標濃度値との差、お
よび操作量メモリ２２から供給される操作量、すなわち
スコロ設定値およびＬＰ設定値に応じた制御ルールを、
制御ルールメモリ４９に要求する。

【０１２７】

【０１２３】操作量補正演算器２４は、制御ルール検索
器４５によって検索された制御ルールを用いて、操作量
の補正値を求め、その求めた補正値を操作量メモリ２２
に供給する。これにより、操作量メモリ２２は、操作量
補正値に対応した操作量、すなわちスコロ設定値および
ＬＰ設定値を、それぞれグリッド電源１７および光量コ
ントローラ１６に供給する。

【０１２８】

【０１２４】一方、基準パターン信号発生器３０は、画
像出力部１１０に対してベタ濃度パッチおよびハイライ
ト濃度パッチの作成を指示し、バナーシート出力時の基
準パターン作成タイミングにおいて、画質制御用の基準
パターン信号を画像出力部１１０に出力する。これによ
って、図１１に示したように、バナーシートＢ上に、３
通りのベタ濃度パッチＢ１〜Ｂ３およびハイライト濃度
パッチＨ１〜Ｈ３が形成される。

【０１２９】

【０１２５】基準パターン信号発生器３０の動作タイミ
ングは、Ｉ／Ｏ調整部２８によって決められる。Ｉ／Ｏ
調整部２８は、バナーシート出力時においてクロックタ
イマ２９が出力するタイム信号を監視し、ベタ濃度パッ
チＢ１〜Ｂ３およびハイライト濃度パッチＨ１〜Ｈ３が
所定位置に形成されるように、基準パターン信号発生器
３０に動作タイミング信号を供給する。

【０１３０】

【０１２６】（実施例２の動作…図１５、図１６）上記
の例の画像形成装置では、まず、初期設定処理として、
技術者は、制御用パラメータとして３組のスコロ設定値
とＬＰ設定値との組み合わせを設定する。この操作量の
３組の組み合わせは、後述するように、どちらか一方の
操作量設定値を切り替えた時、他方は切り替えないよう
な組み合わせとする。

【０１３１】

【０１２７】従って、図１１に示したように、作像条件
からへ切替える際は、ＬＰ設定値のみを変更する。
先述したようにレーザー光量の切替えマージンは、０．
８ｍｍ以上であればよく、この例では１ｍｍとしてい
る。

【０１３２】

【０１２８】一方作像条件からへ切替える際は、ス
コロ設定値のみを変更している。先述したようにスコロ
トロン帯電器のグリッド電圧の切替えマージンは、４６
ｍｍ以上必要で、この例では切替えマージンを余裕をみ
て５ｃｍとしている。

【０１３３】

【０１２９】そして、制御部２０は、バナーシートＢ上
に３組のベタ濃度パッチＢ１〜Ｂ３およびハイライト濃
度パッチＨ１〜Ｈ３を形成して、それぞれを光学センサ
１０により測定し、その測定結果を制御事例として制御
事例メモリ４６に記憶させる。この結果、制御事例メモ
リ４６には、３組の制御事例（制御事例１〜３）が記憶
される。

【０１３４】

【０１３０】ここで、３組というのは、制御対象数＋
１、という意味で、この例では、制御対象数の２（ベタ
濃度とハイライト濃度の２種類）に１をプラスしたもの
である。その理由は、実施例１と同じである。もちろ
ん、これより多くの制御事例を示すようにしてもよい。

【０１３５】

【０１３１】上記のように初期設定時の３組の制御事例
が制御事例メモリ４６に記憶されると、その記憶内容が
状態量コンパレータ４７およびクラスタメモリ４８を介
して制御ルール演算器２３に供給され、制御ルール演算
器２３において、制御ルールが求められる。そして、こ
の場合の制御ルールは、図１５に示すような制御事例平
面として抽出される。

【０１３６】

【０１３２】すなわち、図１５において、点Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３は、初期設定における３組の制御事例について
のスコロ設定値とＬＰ設定値の組み合わせを示す点であ
る。ここで、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対応するベタ濃度
（ベタ濃度パッチの検出濃度）を示す点を、点Ｂ１，Ｂ
２，Ｂ３とし、同様に点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対応するハ
イライト濃度（ハイライト濃度パッチの検出濃度）を示
す点を、点Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３とする。そして、点Ｂ１，
Ｂ２，Ｂ３を通る平面をベタ事例平面ＢＰとし、点Ｈ
１，Ｈ２，Ｈ３を通る平面をハイライト事例平面ＨＰと
する。

【０１３７】

【０１３３】ここで、状態量が変化しない場合には、ス
コロ設定値およびＬＰ設定値を適宜変化させたときに得
られるベタ濃度を示す点は、すべてベタ事例平面ＢＰ内
に収まることになり、同様に、状態量が変化しない場合
には、スコロ設定値およびＬＰ設定値を適宜変化させた
ときに得られるハイライト濃度を示す点は、すべてハイ
ライト事例平面ＨＰ内に収まることになる。

【０１３８】

【０１３４】このように、ベタ事例平面ＢＰおよびハイ
ライト事例平面ＨＰは、状態量が変化しない場合のすべ
ての事例を示していることになり、言い換えれば、これ
らの平面ＢＰおよびＨＰが、初期設定時のベタ濃度およ
びハイライト濃度に関する制御ルールを示すことにな
る。以上の処理により、この例における初期設定処理が
終了する。

【０１３９】

【０１３５】装置の稼働時については、以下では、上記
のように初期設定の制御ルールが決まった状態で、翌日
から実稼働の制御を開始した場合を想定する。

【０１４０】

【０１３６】まず、画像形成装置に電源が投入される
と、自動的にセットアップ動作が実行され、バナーシー
トが出力される。このときの操作量設定値としては、例
えば、前日の最終画像出力時の各設定値を、そのまま今
回の２組目の設定値として設定し、１組目、３組目の設
定値は、例えば、ＬＰ設定値については２０減算し、ス
コロ設定値についても２０減算したものを採用する。

【０１４１】

【０１３７】例えば、前回のスコロ設定値およびＬＰ設
定値が、図１６において今回の設定値としてＰ２で示す
ように（７６，９８）であったとすると、今回のスコロ
設定値およびＬＰ設定値は、１組目を（５６，９８）、
２組目を（７６，９８）、３組目を（７６，７８）とす
る。この処理は、操作量設定値演算器２５において実行
される。

【０１４２】

【０１３８】これによって、バナーシートＢ上に３組の
ベタ濃度パッチＢ１〜Ｂ３およびハイライト濃度パッチ
Ｈ１〜Ｈ３が形成され、それらの濃度が光学センサ１０
によって測定される。そして、その３組のベタ濃度パッ
チおよびハイライト濃度パッチの光学センサ１０による
測定濃度値が、図１６において×印を付して示すよう
に、制御事例空間内にプロットされ、記憶されている制
御事例に対応する今回の制御内容が認識される。

【０１４３】

【０１３９】このプロットは、制御ルール検索器４５が
行う。すなわち、制御ルール検索器４５は、光学センサ
１０から分配器４４を通じて転送される今回の３組の測
定濃度値を、操作量メモリ２２から転送される３通りの
スコロ設定値およびＬＰ設定値に基づいて、制御ルール
メモリ４９内に記憶されている初期設定時の制御事例平
面にプロットする。

【０１４４】

【０１４０】ところで、制御事例平面とは、ある状態の
もとで、ある設定をしたときの出力値をプロットして作
られたものであり、したがって状態になんらかの変化が
生じて、同じ設定をしても出力値が異なるようになれ
ば、当然、変化が生じる前の状態における制御事例平面
とは一致しなくなる。

【０１４５】

【０１４１】すなわち、上記の例のように、今回のセッ
トアップ時の制御内容が、昨日の立上げ時に作成した制
御事例平面上に「実効上、距離を隔てることなく」プロ
ットされた場合というのは、温度や湿度や経時的変化の
度合いなど、電子写真プロセスが影響を受けるすべての
要因の影響が、立上げ時と今回とで、事実上同程度であ
るとみなせることを意味している。ここで、「実効上、
距離を隔てることなく」とは、制御事例平面上に一致し
ているとみなして制御した結果、実際に出力された画像
濃度と目標濃度との差が、許容誤差量を超えない場合を
いう。

【０１４６】

【０１４２】次に、濃度調整ダイヤル４１でユーザによ
って設定された目標濃度が、光学センサ１０の出力に換
算した値に変換されて、上記の制御事例空間内に目標濃
度平面として設定される。

【０１４７】

【０１４３】すなわち、濃度調整ダイヤル４１の目標濃
度設定値が、変換器４２によって光学センサ１０の出力
に換算した値に変換され、その出力変換値が、制御量目
標値メモリ２１に書き込まれた後、制御量目標値メモリ
２１から読み出されて、制御ルール検索器４５に転送さ
れる。

【０１４８】

【０１４４】そして、制御ルール検索器４５は、その目
標濃度値を、制御事例空間内に、スコロ設定値軸とＬＰ
設定値軸とで形成される平面に平行な目標濃度平面とし
て記述し、制御ルールメモリ４９から読み出したベタ事
例平面ＢＰおよびハイライト事例平面ＨＰに重ね合わせ
る。

【０１４９】

【０１４５】これによって、制御事例空間は、図１６に
示すように、ベタ事例平面ＢＰ、ハイライト事例平面Ｈ
Ｐ、ベタ目標濃度平面ＢＴＰ、およびハイライト目標濃
度平面ＨＴＰが形成されるとともに、そこに上述したセ
ットアップ時の制御内容がプロットされたものとなる。

【０１５０】

【０１４６】図１６から明らかなように、ベタ濃度につ
いては、ベタ事例平面ＢＰとベタ目標濃度平面ＢＴＰが
交差するベタ目標実現ラインＢＴＬ上に今回の制御内容
がプロットされていれば、ベタ目標濃度が実現できてい
ることになる。今回の制御内容がベタ目標実現ラインＢ
ＴＬ上にない場合には、各設定値を補正して、ベタ目標
実現ラインＢＴＬ上にプロットされるような組み合わせ
を選べば、次回の画像出力にはベタ目標濃度を実現でき
ると予測することができる。

【０１５１】

【０１４７】同様に、ハイライト濃度についても、ハイ
ライト事例平面ＨＰとハイライト目標濃度平面ＨＴＰが
交差するハイライト目標実現ラインＨＴＬ上にプロット
されるような各設定値の組み合わせを選べば、次回の画
像出力時にはハイライト目標濃度を実現できると推論す
ることができる。

【０１５２】

【０１４８】したがって、ベタ濃度とハイライト濃度の
両方を、それぞれ同時に目標濃度にするように制御する
ためには、ベタ目標実現ラインＢＴＬおよびハイライト
目標実現ラインＨＴＬを、スコロ設定値軸とＬＰ設定値
軸とで形成される平面に射影して、その交点のスコロ設
定値およびＬＰ設定値を採用すればよい。

【０１５３】

【０１４９】図１６の例の場合、次回はスコロ設定値お
よびＬＰ設定値を（１１５、１２８）に修正して設定す
れば、ベタ濃度とハイライト濃度の両方を、それぞれ同
時に目標濃度にできることがわかる。このようにして、
セットアップデータから、ベタ濃度およびハイライト濃
度を目標濃度にするための次回のスコロ設定値およびＬ
Ｐ設定値を決定することができる。

【０１５４】

【０１５０】この次回の操作量設定値の算出は、操作量
補正演算器２４が行い、その演算結果を操作量メモリ２
２に転送する。その結果、操作量メモリ２２からは、新
たなスコロ設定値およびＬＰ設定値に対応する信号が出
力され、グリッド電源１７および光量コントローラ１６
に供給される。以後同様にして、目標濃度を実現するた
めの最適なＬＰ設定値およびスコロ設定値が設定され、
画像濃度の的確な制御がなされる。

【０１５５】

【０１５１】（実施例２におけるクラスタの生成） 実
施例２では、基本的には、以上のようにして目標濃度を
実現することができる。しかし、実際上は、常に、その
稼働時点の制御内容が、ベタ事例平面ＢＰ上およびハイ
ライト事例平面ＨＰ上に「実効上、距離を隔てることな
く」プロットされるとは限らない。すなわち、温度や湿
度が変化し、または経時劣化が進むと、トナー帯電量や
感光体の帯電特性が変化するため、スコロトロン帯電器
３のグリッド電源１７の電圧およびレーザ出力部１のレ
ーザパワーが同一であっても、濃度が大幅に異なってし
まう。例えば、高温多湿時には濃度が高い方にずれ、低
温低湿時には濃度が低い方にずれてしまう。

【０１５６】

【０１５２】すなわち、制御時点の温度や湿度、経時劣
化の度合いなどが、すでに採取・記憶されている制御事
例群と、ある程度以上異なっていると、既存のベタ事例
平面およびハイライト事例平面から大きく離れた座標空
間上にプロットされてしまうことになる。

【０１５７】

【０１５３】このような場合、ある一つの制御事例平面
を、そのまま今回の制御ルールとして用いると、推論の
誤差が大きくなる。なぜなら、上記のように物理的に画
像濃度再現メカニズムが影響を受けており、制御事例平
面が変化しているからである。

【０１５８】

【０１５４】そこで、実施例２では、状態が変化した場
合の制御事例群を追加して記憶し、新たな状態に適合し
た制御事例群からなる新たな制御事例平面を作成してい
く。これによって、制御事例平面は、立上げ時の一面の
みの状態から、必要に応じて順次増加していく。すなわ
ち、Ａという状態下での制御事例群、Ｂという別の状態
下での制御事例群、……というようにである。実施例２
では、これらを、それぞれクラスタと称する。すなわ
ち、クラスタＡ、クラスタＢ、というようにである。

【０１５９】

【０１５５】制御事例群を追加するか否かの判断は、制
御動作が実行された後に作成されたバナーシート上のパ
ッチを用いて制御結果の良否を判断し、その判断結果に
基づいて行われる。

【０１６０】

【０１５６】具体的には、目標濃度とバナーシート上の
一組目のベタ濃度パッチおよびハイライト濃度パッチと
の濃度差を検出し、その濃度差が許容範囲内にあるか否
かを判定する。この例では、ベタ濃度の許容誤差は、色
差ΔＥが３以内、ハイライト濃度の許容誤差は、色差Δ
Ｅが１以内とされる。ただし、この値は、画像形成装置
の目標精度に応じて任意に決定することができる。

【０１６１】

【０１５７】そして、ベタ濃度およびハイライト濃度の
両方が許容誤差以内であれば、上述したように、そのま
ま次回の制御動作に入るが、ベタ濃度およびハイライト
濃度のうちのいずれか一方でも許容誤差を超えるような
大きな誤差があった場合には、その内容、すなわ制御事
例を、制御事例メモリ４６に追加して記憶する。

【０１６２】

【０１５８】この追加記憶は、次のようにして行われ
る。すなわち、上述したように、図１３の制御部２０の
濃度コンパレータ４３は、光学センサ１０の読み取り値
を、制御量目標値メモリ２１の出力の目標濃度値と比較
して、両者の差が制御量目標値メモリ２１に記憶されて
いる許容誤差を超えるときには、光学センサ１０の出力
信号を、分配器４４を通じて制御事例メモリ４６に供給
する。

【０１６３】

【０１５９】制御事例メモリ４６は、その新たに供給さ
れた光学センサ１０の読み取り値を制御量とし、そのと
きのクロックタイマ２９から得た事例の発生時刻を状態
量とし、そのときのスコロ設定値およびＬＰ設定値を操
作量として、これら制御量、状態量および操作量を組に
して記憶する。

【０１６４】

【０１６０】そして、状態量コンパレータ４７は、その
制御事例メモリ４６に新たに書き込まれた事例に基づ
き、最新クラスタと事例発生時刻を比較し、状態が類似
しているか否かを判断する。すなわち、制御事例群であ
る最新クラスタ内の制御事例の時刻情報と、制御事例メ
モリ４６に新たに書き込まれた制御事例の時刻情報とを
比較し、両者の時刻が所定の時間以内であれば、状態が
類似していると判断し、所定の時間を超えて離れていれ
ば、状態は類似していないと判断する。

【０１６５】

【０１６１】そして、状態が類似していると判断した場
合には、状態量コンパレータ４７は、最新クラスタにつ
き制御事例を追加すべく、クラスタメモリ４８に書き込
む。このとき、制御ルール演算器２３は、新たに追加さ
れた制御事例を包含するような事例平面を算出し、当該
平面を示す係数を制御ルールメモリ４９に転送する。

【０１６６】

【０１６２】ここで、制御事例が増えた場合の制御ルー
ルの補正方法を示す。上述したように、制御対象数をＮ
とすると、その制御のためには、Ｎ＋１次元空間のＮ次
元平面が必要であり、また、これを一義的に決定するた
めには、Ｎ＋１個のデータ点が必要である。そのため、
実施例２においては、初期設定において３組の制御事例
が必要であった。このことは逆に、データ点がＮ＋２以
上であれば、統計的には、より信頼性の高い制御事例群
が得られることを意味する。

【０１６７】

【０１６３】そこで、制御ルール演算器２３は、追加さ
れた制御事例と、それ以前に記憶されていた制御事例を
用いて、すなわちＮ＋２以上のデータを用いて、最小二
乗誤差法などの計算方法によって平面を決定する。もち
ろん、最小二乗誤差法に限る必要はなく、平均法などの
他の計算方法を用いることもできる。要するに、制御事
例に基づいてＮ次元平面を設定できれば、その他の方法
を用いてもよい。

【０１６８】

【０１６４】状態量コンパレータ４７は、状態が類似し
ていないと判断した場合には、新規クラスタを作成して
分類する。この新規クラスタは、クラスタメモリ４８に
転送されて、制御ルール演算器２３により、新たな制御
ルール（平面）が演算される。

【０１６９】

【０１６５】なお、制御ルールメモリ４９は、制御ルー
ル演算器２３によって算出された平面を示す式の係数だ
けを記憶するようにされて、記憶容量の増大化が抑制さ
れる。

【０１７０】

【０１６６】（実施例２におけるクラスタを複合して用
いる制御…図１７）上述したことから明らかなように、
実施例２では、画像形成装置をさまざまな状態下で稼働
すると、さまざまなクラスタが作成されることになる。
しかし、状態が変わったときに、必ずしも新たな制御事
例を追加記憶して新たなクラスタを作成しなければなら
ないものではない。

【０１７１】

【０１６７】例えば、温度が高い場合のクラスタと低い
場合のクラスタがすでにある場合で、湿度など他の条件
が実質的に変わらず、温度だけが中温となって、装置を
中温下で稼働するときには、新たなクラスタを作成しな
くても、高温用クラスタと低温用クラスタを組み合わせ
て用いるだけで、十分な制御精度が得られる場合が多
い。

【０１７２】

【０１６８】そのため、このような場合には、現在の制
御内容と複数の制御事例平面からの距離に基づいて、現
在の制御内容がその面内に含まれるような新たな平面を
構築し、その平面を現状に適合した制御事例平面と見な
すような制御を行う。

【０１７３】

【０１６９】図１７によって示すと、同図は、クラスタ
Ａのベタ事例平面Ａ・ＢＰとクラスタＢのベタ事例平面
Ｂ・ＢＰが形成されている場合で、新たにプロットされ
た点Ｂ５は、いずれの平面上にも位置していない。この
とき、座標空間上で現在の制御内容を示す点、すなわち
点Ｂ５と、それぞれのベタ事例平面Ａ・ＢＰ，Ｂ・ＢＰ
との間の距離を計算し、さらに、それぞれの距離の逆数
を求めて、それを規格化する。

【０１７４】

【０１７０】すなわち、それぞれの距離の逆数を合計し
たものが１となるように、それぞれの距離の逆数を規格
化し、その規格化された逆数を適合度と定義すると、そ
の適合度によって、それぞれのベタ事例平面Ａ・ＢＰ，
Ｂ・ＢＰの各座標軸方向の傾きを重み付けして合計す
る。そして、その合計した量を、現状に適合する新たな
制御事例平面Ｃ・ＢＰの各座標軸方向の傾きとし、さら
に現在の制御内容、すなわち点Ｂ５が、その新たな制御
事例平面Ｃ・ＢＰ上に含まれるように、その新たな制御
事例平面Ｃ・ＢＰの高さ（濃度軸方向の切片）を調整す
る。

【０１７５】

【０１７１】このような処理は、適合度がほぼ１００％
とみなせる制御事例平面が検索できなかった場合に行わ
れる。適合度がほぼ１００％の場合とは、新たにプロッ
トされる点が、上述したように「制御平面上に実効上、
距離を隔てることなくプロットされる場合」と同義であ
る。

【０１７６】

【０１７２】以上の処理は、制御ルール検索器４５にお
いて行われる。すなわち、制御ルール検索器４５は、ま
ず、操作量メモリ２２から供給されるスコロ設定値およ
びＬＰ設定値と、光学センサ１０から分配器４４を通じ
て供給される測定濃度値とに対応する点を、座標空間上
にプロットし、次いで、制御ルールメモリ４９に記憶さ
れている各クラスタの制御平面を順次読み出して、新た
にプロットした点との間の距離を求める。ただし、ここ
でいう「距離」とは、操作量を制御ルールの式に代入し
て得られる計算上の制御量と、実測された制御量との差
であり、必ずしも面と点との間の最短距離ではない場合
がある。

【０１７７】

【０１７３】そして、制御ルール検索器４５は、このよ
うにして求めた距離から上記の適合度を算出して、その
適合度に応じて各事例平面の各座標軸方向の傾きを重み
付けして合計する。さらに、その合計された各座標軸方
向の傾きを持つ平面を新たな制御事例平面とし、新たに
プロットした点が、その面上に位置するように、新たな
制御事例平面の高さ（濃度軸方向の切片）を調整する。

【０１７８】

【０１７４】そして、制御ルール検索器４５は、以上の
ようにして作成した新たな制御事例平面を用いて、図１
６で示した場合と同様の手順によって、次回のスコロ設
定値およびＬＰ設定値を求める。

【０１７９】

【０１７５】なお、立上げ直後や、稼働時間または画像
形成回数が少ない画像形成装置では、当然、制御事例平
面は立上げ時に作成した一面だけしか存在していない
が、この場合も、この例では、複数の制御事例平面が存
在する場合と全く同一に取り扱うことができる。

【０１８０】

【０１７６】すなわち、制御事例平面が立上げ時に作成
した一面だけしか存在していない場合には、その面の適
合度が１（１００％）になるため、面の傾きは変化させ
ずに、現在の制御内容が面内に含まれる位置まで、立上
げ時に作成した制御事例平面を濃度軸方向に平行移動し
たものを、今回使用する制御事例平面とする。

【０１８１】

【０１７７】一方、過去の制御事例だけでは、たとえ上
述したように適合度を用いて新たな制御事例平面を仮想
的に構築しても十分ではなく、現時点における実際の制
御事例を採取して制御ルールの改良を行わなければ、次
回以降の制御精度も不十分であると予測される場合、す
なわち濃度コンパレータ４３で光学センサ１０の読み取
り値と目標濃度値との差が許容誤差を超えると判断され
た場合には、上述したように新たなクラスタを作成す
る。

【０１８２】

【０１７８】（実施例２の効果）実施例２によれば、わ
ずか１枚のバナーシートを出力するだけで、装置の立上
げ、すなわち初期設定をすることができる。すなわち、
装置立上げのための特別な技術や装置などを必要としな
い。

【０１８３】

【０１７９】しかも、バナーシート作成時の事例がたま
たま目標濃度から大きくずれていても、その後の制御性
能に全く悪影響を及ぼさない。画像形成装置自身が常に
必要に応じて新しいクラスタ、すなわち新しい状態に合
致した制御ルールを抽出するからである。

【０１８４】

【０１８０】これを従来技術と比較すると、例えば、従
来のニューラルネットワークによる制御ルールの学習で
は、学習させる教師データとして最適なものが用意され
ていないと、ニューラルネットワークの推論性能が損な
われ、しかも自動的には追加学習や再学習が行われない
ため、十分な制御性能が得られない。また、ファジー推
論を用いる従来技術では、技術者による試行錯誤のチュ
ーニングが最適に行われなければ、十分な制御性能が得
られない。したがって、実施例２の効果は極めて大であ
る。

【０１８５】

【０１８１】さらに、実施例２によれば、画像形成装置
が今までに経験したことのない状態に初めて出会って
も、わずか１枚のバナーシートのプリントを行うだけ
で、その環境に適合する新たな制御ルールを抽出するこ
とができ、しかも、それ以後に同様の環境条件に出会っ
た場合には、即座に精度よく制御を行うことができる。
したがって、事前のデータ採取を行うことなく、経時的
変動に対応することができる。すなわち、経時的な変化
が発生しても、常にその変化した状況に追従し続けるこ
とができるようになる。

【０１８６】

【０１８２】そのため、従来であれば、何万ないし何十
万も実際にプリントを行って、経時的変動についての事
前のデータ採取を行わなければならなかったような、膨
大な開発作業が全く不要となる。

【０１８７】

【０１８３】さらに、従来では、そのように採取した経
時的変動についてのデータも、画像形成装置の一台ごと
の機差のために、必ずしもすべての装置に有効ではない
という問題や、メーカが想定していなかったような状況
下でユーザが装置を使用したために、予測した経時的変
化とは異なる変化が発生して、制御ルールが不適当にな
り、画像濃度を所望濃度に制御できないという問題があ
ったが、実施例２によれば、事前のデータ採取や機差に
つき特別の処置を全く必要としないで、どのようなユー
ザ環境においても、一台一台の装置に完全に個別に対応
して、経時変化による濃度変動を解消することができ
る。

【０１８８】

【０１８４】そのため、感光体や現像剤など、画像濃度
に重大な影響を及ぼす要素部品を交換した場合でも、わ
ずか１枚のバナーシートのプリントを行うだけで、自動
的に新しい要素部品に対応して所望の画像濃度を得るこ
とができる。従来、部品交換時にはサービスエンジニア
などが調整を行っていたが、実施例２によれば、このよ
うな特別の調整が不要となり、その面での費用を削減す
ることができる。

【０１８９】

【０１８５】さらに、実施例２においては、マニュアル
により基準パターンを作成するモードが設けられるの
で、従来、もっぱら自動的に行われる制御を、ユーザの
判断や希望に応じて任意の時に行わせることができる。

【０１９０】

【０１８６】さらに、制御用の基準パターン形成の際、
２種類の操作量設定値の切り替えは、一回につき、どち
らか一方のみ切替え他方は固定しておくので、操作量設
定値の組合せが直線に近い状態とならないので、制御ル
ール平面が高精度に得られる。

【０１９１】

【０１８７】さらに、制御用の基準パターン形成の際、
作像条件からへの切替え時は、ＬＰ設定値のみ切り
替えることとしているため、切替えマージンを１ｍｍに
できる。このため基準パッチサイズを大きくすることが
可能となり、パッチ内の複数箇所を測定し平均化するこ
とにより、パッチむらなどの誤差の影響を少なくするこ
とが可能となる。

【０１９２】

【０１８８】（実施例２についての変形例）基準パター
ンとしては、ベタ（網点カバレッジ１００％）濃度パタ
ーンとハイライト（網点カバレッジ２０％）濃度パター
ンを採用した。これに限らず、例えばシャドー（網点カ
バレッジ７０％）濃度パターンと極ハイライト（網点カ
バレッジ８％）濃度パターンの２種類の濃度としてもよ
い。また、基準パターンの種類もこの２種類に限らず、
例えば、網点カバレッジ５０％に対応する濃度パターン
のみを用いてもよく、さらに多くの種類の濃度パターン
を用いて、より多くの階調ポイントを制御するようにし
てもよい。ただし、各階調ポイントをそれぞれ独立に制
御する場合には、制御用パラメータの種類を階調ポイン
ト数に見合った数だけ用意する必要がある。

【０１９３】

【０１８９】上記の例は、現像バイアスおよび現像ロー
ル回転数を固定する場合であるが、現像バイアスおよび
現像ロール回転数もベタ濃度およびハイライト濃度に対
して高い相関性を有するので、制御パラメータ、すなわ
ち操作量としては、スコロトロン帯電器グリッド電圧、
レーザパワー、現像バイアスおよび現像ロール回転数の
うちのいずれか２つを用いることができる。

【０１９４】

【０１９０】または、スコロトロン帯電器グリッド電
圧、レーザパワー、現像バイアスおよび現像ロール回転
数のうちの３つを用いて、例えば、網点カバレッジが１
００％、５０％、２０％というような３つの階調ポイン
トを制御するようにしてもよい。

【０１９５】

【０１９１】また、上記の例は、操作量を３通りに切り
替えて基準パターンを形成する場合であるが、操作量を
４通り以上に切り替えて基準パ夕一ンを形成してもよ
い。この場合、制御ルールは、各基準パターンの読み取
り座標点から、最小二乗誤差法によって、平面として抽
出することができ、これによれば、統計的に平均化する
ことによって、計測誤差などの影響を軽減することがで
きる。あるいは、制御ルールを、２次以上の曲面として
抽出してもよく、その場合には、ゼロプロセスの非線形
性に対して、より適合性が増加する。

【０１９６】

【０１９２】さらに、基準パターンの数やサイズ、また
は操作量を変更する際の応答性などによっては、基準パ
ターンの組み合わせを、複数枚のバナーシートに分けて
出力してもよい。

【０１９７】

【０１９３】上記の例は、単色の画像形成装置の場合で
あるが、実施例２は、例えば、イエロー、マゼン夕およ
びシアン、またはブラック、イエロー、マゼンタおよび
シアンのトナーを重ね合わせて出力画像を形成するカラ
ー画像形成装置に対しても、全く同様に適用することが
でき、同様の効果を得ることができる。また、アナログ
式の複写機に対しても、さらには電子写真方式の画像形
成装置に限らず、インクジェット方式などの画像形成装
置に対しても、適用することができる。

【０１９８】

【０１９４】光学センサないし濃度測定手段としても、
例えば、ＣＣＤセンサなどを用いることができる。

【０１９９】

【０１９５】また、上記の例は、画質に関する制御量が
画像の濃度の場合であるが、濃度に限らず、例えば、カ
ラー画像形成装置において、二次色以上の色を制御量と
してもよい。すなわち、例えば、イエロー、マゼンタお
よびシアン、またはブラック、イエロー、マゼンタおよ
びシアンの各色を、それぞれ網点カバレッジ４０％とし
て重ね合わせたプロセスグレーの基準パッチを形成し、
これを色分解能を有する光学センサによって読み取るこ
とにより、グレーが色付くことを防ぐような制御を行う
ようにしてもよい。この場合の光学センサとしても、色
分解能を有するものであれば、例えば、カラーＣＣＤセ
ンサなどを用いることができる。

【０２００】

【０１９６】〔実施例３…図１８〜図２２〕次に、請求
項２の発明の一例を、実施例３として、図１８〜図２２
を用いて示す。

【０２０１】

【０１９７】上述した実施例２では、画質制御用の基準
パターンがバナーシート上に定着画像として形成される
のに対して、実施例３では、画質制御用の基準パターン
が感光体上に未定着画像として形成される。その他の点
は、実施例２と基本的に同じである。

【０２０２】

【０１９８】（実施例３の画像出力部…図１８）図１８
は、実施例３の画像形成装置の画像出力部の概要を示
す。図では省略した画像入力部および画像処理部は、実
施例２と同様である。そして、画像出力部１１０は、図
１０に示した実施例２では、バナーシート上の定着画像
の濃度を測定する光学センサ１０が設けられるのに対し
て、この実施例３では、感光体２上の未定着画像の濃度
を測定する現像濃度センサ１９が設けられる。画像出力
部１１０のその他の構成および機能は、実施例２と同じ
である。

【０２０３】

【０１９９】現像濃度センサ１９は、図１９に示す感光
体２の画像エリア２ａ以外の空きエリア２ｂに未定着ト
ナー像として形成される基準パターンの現像パッチの濃
度を測定するもので、例えば、図２０に示すように、感
光体２上に光を照射するＬＥＤ照射部１９ａと、感光体
２からの正反射光または拡散光を受光する受光素子１９
ｂとによって構成される。

【０２０４】

【０２００】（実施例３の基準パターン作成機構および
そのモニタ機構…図２１、図２２）図２１に示すよう
に、この例でも、基準パターンとしては、例えば、ベタ
（網点カバレッジ１００％）濃度パッチとハイライト
（網点カバレッジ２０％）濃度パッチの２種類が用いら
れる。

【０２０５】

【０２０１】これらベタ濃度パッチおよびハイライト濃
度パッチは、いずれも２ｃｍ×３ｃｍの大きさに設定さ
れ、後述するように２種類の操作量を３通りの組合せに
切り替えられつつ、感光体２の現像濃度センサ１９の検
出ラインＬ２上の位置に形成される。

【０２０６】

【０２０２】そして、現像濃度センサ１９からは、その
出力信号として、図２２に示すように、３通りのベタ濃
度パッチＢ１〜Ｂ３およびハイライト濃度パッチＨ１〜
Ｈ３に対応した信号が得られる。

【０２０７】

【０２０３】ベタ濃度パッチＢ１〜Ｂ３およびハイライ
ト濃度パッチＨ１〜Ｈ３は、感光体２上に形成されるの
で、図１８に示した現像器６によりトナー像に変換され
て、上記のように現像濃度センサ１９により測定された
後には、用紙上に転写定着されることなく、クリーナ４
を通過する際に消去される。

【０２０８】

【０２０４】（実施例３の制御部…図２３）図２３は、
画像出力部１１０の、スコロトロン帯電器３のグリッド
電源１７の電圧およびレーザ出力部１のレーザ光の出力
パワーを制御する制御部を示し、図１３に示した実施例
２のそれの光学センサ１０が現像濃度センサ１９に変え
られた点を除いて、実施例２のそれと同じである。

【０２０９】

【０２０５】（実施例３の動作）実施例２では、画質制
御用の基準パターンがバナーシートＢ上に定着画像とし
て形成されて、光学センサ１０により測定されるのに対
して、実施例３では、画質制御用の基準パターンが感光
体２上に未定着画像として形成されて、現像濃度センサ
１９により測定される点を除いて、初期設定処理（機能
の立ち上げ処理）、稼働時の基本的動作、クラスタの生
成、およびクラスタを複合して用いる制御の、いずれに
ついても、実施例２のそれと同じである。

【０２１０】

【０２０６】（実施例３の効果）未定着トナー像は、ユ
ーザが最終的に手にする定着画像に対して相関性が高い
とともに、クリーナにより容易に除去することができ
る。実施例３によれば、画質制御用の基準パターンとし
て、このような未定着トナー像を用いるので、高精度の
画質制御を行うことができるとともに、画質制御用にバ
ナーシートなどの用紙を必要とせず、ランニングコスト
を低減させることができる。

【０２１１】

【０２０７】さらに、制御用の基準パターン形成の際、
２種類の操作量設定値の切り替えは、一回につき、どち
らか一方のみ切替え他方は固定しておくので、操作量設
定値の組合せが直線に近い状態とならないので、制御ル
ール平面が高精度に得られる。

【０２１２】

【０２０８】さらに、操作量設定値の切替えの時、作像
条件からへの切替え時は、ＬＰ設定値のみ切り替え
ることとしているため、切替えマージンを１ｍｍにでき
る。このため基準パッチサイズを大きくすることが可能
となり、パッチ内の複数箇所を測定し平均化することに
より、パッチむらなどの誤差の影響を少なくすることが
可能となる。

【０２１３】

【０２０９】さらに、制御用の基準パターン形成の際、
作像条件からへの切替え時は、ＬＰ設定値のみ切り
替えることとしているため、切替えマージンを１ｍｍに
できる。このため基準パッチサイズを大きくすることが
可能となり、パッチ内の複数箇所を測定し平均化するこ
とにより、パッチむらなどの誤差の影響を少なくするこ
とが可能となる。その他、実施例３についても、上述し
た実施例２と同様の効果が得られる。

【０２１４】（実施例３の変形例）上記の例は、画像出
力の度に毎回、操作量設定値を切り替えつつ基準パター
ンを形成する場合であるが、これは、一例で、最適な操
作量設定値を推論して制御を行った後は、モニタ用の基
準パッチを作成／検知し、制御量のうちの一つ以上の誤
差が許容差を越えて大きくなった場合に、自動的に基準
パターンを形成するモードを設けてもよい。この場合、
画像出力後に形成するモニタ用パッチは、画像出力時の
設定値のままでよく、パッチ形成個数を減少させること
ができ、消耗品の消費を抑えることが可能となる。

【０２１５】

【０２１０】その他、実施例３についても、上述した実
施例２と同様の変形を行うことができる。

【０２１６】

【発明の効果】上述したように、この発明によれば、一
連の操作量設定値切り替え処理時に、少なくとも１種類
の操作量が少なくとも１度の操作量設定値切り替え処理
において変更されないようにしている。例えば、一連の
操作量設定値切替え処理の各々の切り替え処理において
複数種類の操作量の中の一種類の操作量の設定値を切り
替えないようにしている。このようにすると、複数種類
の操作量のうち、切り替えマージンの大きな操作量につ
いては、なるべく切り替えを行わないようにして、その
切り替え回数を減少させることができる。この結果、パ
ッチのサイズを大きくしたり、パッチの数を増加させる
ことが可能となる。これにより、制御ルールの精度を向
上させ、高精度な制御を実現できる。また、一連の操作
量設定値切り替え処理の所定の切り替え処理で切り替え
た操作量の種類と他の切り替え処理で切り替えた操作量
の種類を異ならせるようにしている。このようにする
と、操作量設定値の組み合わせが直線的にならないよう
にでき、したがって、ルールが不安定となるのを回避で
きる。もちろん、この場合にも、切り替えマージンの大
きな操作量については、切り替え回数を減少させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の画像形成装置の実施例１の原理的
構成を示す図である。

【図２】 実施例１の画像出力部の概略を示す図であ
る。

【図３】 実施例１の光学センサを示す図である。

【図４】 実施例１の基準パターンを示す図である。

【図５】 実施例１の光学センサの出力信号を示す図で
ある。

【図６】 実施例１の制御部を示す図である。

【図７】 実施例１の制御動作を示すフローチャートで
ある。

【図８】 実施例１の制御ルール学習の動作の説明に供
する図である。

【図９】 実施例１の操作量決定の動作の説明に供する
図である。

【図１０】 この発明の画像形成装置の実施例２の画像
出力部の概略を示す図である。

【図１１】 実施例２の基準パターンを示す図である。

【図１２】 実施例２の光学センサの出力信号を示す図
である。

【図１３】 実施例２の制御部を示す図である。

【図１４】 実施例２の状態量、操作量および制御量の
説明に供する図である。

【図１５】 実施例２の装置立ち上げ時の事例平面を示
す図である。

【図１６】 実施例２の濃度制御のための推論方法の説
明に供する図である。

【図１７】 実施例２において過去の複数のクラスタか
ら適合度を用いて新たなクラスタを作成する様子を示す
図である。

【図１８】 この発明の画像形成装置の実施例３の画像
出力部の概略を示す図である。

【図１９】 実施例３の基準パターン形成位置を示す図
である。

【図２０】 実施例３の現像濃度センサを示す図であ
る。

【図２１】 実施例３の基準パターンを示す図である。

【図２２】 実施例３の現像濃度センサの出力信号を示
す図である。

【図２３】 実施例３の制御部を示す図である。

【符号の説明】

１１０ 画像出力部 １ レーザ出力部 ２ 感光体 ３ スコロトロン帯電器 ６ 現像器 ８ 定着器 １０ 光学センサ １９ 現像濃度センサ ２０ 制御部 ２５ 操作量設定値演算器 ３０ 基準パターン信号発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−156065（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−186255（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−86034（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/00 303 G03G 21/00 370 - 540 H04N 1/00 - 1/00 108 B41J 29/00 - 29/70

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画質に関する制御量が目標値になるよう
   に複数種類の操作量を制御する画像形成装置において、 前記制御量の目標値を設定する制御量目標値設定手段
   と、 前記操作量の設定値を切り替える操作量設定値切替手段
   と、 前記制御量に対応した画質制御用の基準パターンを発生
   する基準パターン発生手段と、 前記複数種類の操作量の設定値の組合わせが異なる組み
   合わせになるように、前記操作量設定値切替手段によ
   り、一連の操作量設定値切り替え処理を行い、この一連
   の操作量設定値切り替え処理時に、前記基準パターン発
   生手段からの基準パターンを記録媒体上に記録する基準
   パターン記録手段と、 この基準パターン記録手段によって記録された基準パタ
   ーンについての前記制御量を、最終画像形成工程後に自
   動で測定する制御量測定手段と、 前記操作量設定値と、前記制御量測定手段による制御量
   測定値とから、前記操作量と前記制御量との対応関係を
   制御ルールとして抽出する制御ルール抽出手段と、 その得られた制御ルールに従って、前記制御量が前記制
   御量目標値設定手段によって設定された目標値になるよ
   うに、前記操作量を可変制御する操作量制御手段とを有
   し、前記一連の操作量設定値切り替え処理の一連の操作量設
   定値の組み合わせを、当該組み合わせに対応する上記操
   作量設定値の座標空間における点が上記座標空間おいて
   直線にならないように、選定し、さらに、 前記一連の操
   作量設定値切り替え処理時に、少なくとも１種類の操作
   量が少なくとも１度の操作量設定値切り替え処理におい
   て変更されないようにしたことを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 画質に関する制御量が目標値になるよう
   に複数種類の操作量を制御する画像形成装置において、 前記制御量の目標値を設定する制御量目標値設定手段
   と、 前記操作量の設定値を切り替える操作量設定値切替手段
   と、 前記制御量に対応した画質制御用の基準パターンを発生
   する基準パターン発生手段と、 前記複数種類の操作量の設定値の組合わせが異なる組み
   合わせになるように、前記操作量設定値切替手段によ
   り、一連の操作量設定値切り替え処理を行い、この一連
   の操作量設定値切り替え処理時に、前記操作量設定値切
   替手段によって、操作量の設定値を切り替えつつ、前記
   基準パターン発生手段からの基準パターンを未定着画像
   として記録する基準パターン記録手段と、 この基準パターン記録手段によって記録された未定着画
   像の基準パターンについての前記制御量を自動で測定す
   る制御量測定手段と、 前記操作量設定値と、前記制御量測定手段による制御量
   測定値とから、前記操作量と前記制御量との対応関係を
   制御ルールとして抽出する制御ルール抽出手段と、 その得られた制御ルールに従って、前記制御量が前記制
   御量目標値設定手段によって設定された目標値になるよ
   うに、前記操作量を可変制御する操作量制御手段とを有
   し、前記一連の操作量設定値切り替え処理の一連の操作量設
   定値の組み合わせを、当該組み合わせに対応する上記操
   作量設定値の座標空間における点が上記座標空間おいて
   直線にならないように、選定し、さらに、 前記一連の操
   作量設定値切り替え処理時に、少なくとも１種類の操作
   量が少なくとも１度の操作量設定値切り替え処理におい
   て変更されないようにしたことを特徴とする画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または２の画像形成装置におい
   て、前記一連の操作量設定値切り替え処理の各々の切り
   替え処理において少なくとも一種類の操作量の設定値を
   切り替えないようにすることを特徴とする画像形成装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１または２の画像形成装置におい
   て、前記一連の操作量設定値切り替え処理のうち所定の
   切り替え処理で切り替えた操作量の種類と、他の切り替
   え処理で切り替えた操作量の種類とが異なるようにする
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 請求項１の画像形成装置において、前記
   記録媒体がバナーシートであることを特徴とする画像形
   成装置。
6. 【請求項６】 請求項１または２の画像形成装置におい
   て、画像形成を電子写真方式で行い、前記操作量とし
   て、帯電量、露光量、現像バイアス電圧、現像ロール回
   転数およびトナー供給係数のうちの少なくともいずれか
   一つを含むことを特徴とする画像形成装置。
7. 【請求項７】 画質に関する制御量が目標値になるよう
   に複数種類の操作量を制御する画像形成装置において、
   前記制御量の目標値を設定する制御量目標値設定手段
   と、 前記操作量の設定値を切り替える操作量設定値切替手段
   と、 前記制御量に対応した画質制御用の基準パターンを発生
   する基準パターン発生手段と、 前記複数種類の操作量の設定値の組合わせが異なる組み
   合わせになるように、前記操作量設定値切替手段によ
   り、一連の操作量設定値切り替え処理を行い、この一連
   の操作量設定値切り替え処理時に、前記基準パターン発
   生手段からの基準パターンを所定領域に記録する基準パ
   ターン記録手段と、 この基準パターン記録手段によって記録された基準パタ
   ーンについての前記制御量を、最終画像形成工程後に自
   動で測定する制御量測定手段と、 前記操作量設定値と、前記制御量測定手段による制御量
   測定値とから、前記操作量と前記制御量との対応関係を
   制御ルールとして抽出する制御ルール抽出手段と、 その得られた制御ルールに従って、前記制御量が前記制
   御量目標値設定手段によって設定された目標値になるよ
   うに、前記操作量を可変制御する操作量制御手段とを有
   し、前記一連の操作量設定値切り替え処理の一連の操作量設
   定値の組み合わせを、当該組み合わせに対応する上記操
   作量設定値の座標空間における点が上記座標空間おいて
   直線にならないように、選定し、さらに、 前記一連の操
   作量設定値切り替え処理時に、少なくとも１種類の操作
   量が少なくとも１度の操作量設定値切り替え処理におい
   て変更されないようにしたことを特徴とする画像形成装
   置。