JPH0572859A - 電子写真プロセス制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子写真プロセス機構を最適に制御できる制
御装置を提供する。 【構成】 画像形成のための最適操作量を決定する画像
形成プロセス制御装置であって、画像形成装置内の各部
分の状態を計測する計測部と、上記計測部から得られた
情報を所定の状態を表わすパラメータに変換する前処理
部１と、予め所定の学習をさせておいたニューラル・ネ
ットワークで構成され、その入力層に上記パラメータ及
び操作量に関する情報を入力し、その出力層から上記画
像形成装置内の特定部分の予測状態を出力させる状態予
測部２と、上記状態予測部２の出力と上記特定部分の目
標状態との比較を行なう状態比較部４と、上記状態比較
部４の比較結果に基づいて現在の操作量からの操作量の
差分量を生成し上記状態予測部２に送出し、上記比較結
果が収束した場合にはその差分量を現在の操作値に加え
た量を最適操作量として決定する操作量決定部３とを有
する電子写真プロセス制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真プロセス機構
によって複写或いは印刷等を行なう複写機、プリンタ、
ファクシミリ等の画像形成装置及びその作像装置におい
て、電子写真プロセスの各部及びその作像装置各部を制
御する電子写真プロセス制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真プロセスにおける現像制
御方式には、感光体ドラム上の表面電位やトナー付着量
等を表面電位計やフォトセンサ等により計測し、実験等
により予め作成された表（以下、「テーブル」という）
を参照して求めた各計測値に対応するトナー供給量や現
像バイアスの操作量等によって制御する方法、または、
装置内の各部の操作量を変化させ、センサ等で装置状態
をフィードバックしながら公知のＰＩＤ制御等の方法を
用いて最適な操作量を見つけることにより制御する方
法、さらには、ファジィ推論を行なう演算装置を実装す
ることにより、複雑多様に絡み合う数多くの状態パラメ
ータから、総合的判断に基づいて各制御対象を操作する
方法等が考案されている。

【０００３】参考特許：［１］特開平２−３１１８６０
号公報…複写機のファジィ制御システム ［２］特開昭６３−８５７６９号公報…画像形成装置

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
上述した電子写真プロセスの制御方式では、何れの制御
方法においても、以下のような問題点を有している。

【０００５】第１に、実験等により予め作成されたテー
ブルを参照して求めた各計測値に対応する操作量によっ
て制御する方法では、装置のあらゆる場合についての最
適な操作量が得られない。

【０００６】すなわち、環境条件等も考慮し装置のあら
ゆる場合を想定して実験を行ない、その全ての操作値デ
ータをテーブルとして装置内に保持しておくことは、実
験の手間や装置のコスト等を考えると現実的ではない。
また、装置の全ての場合を網羅しようとすると、膨大な
量の実験が必要となると共に、装置内に保持するテーブ
ルのデータ量も非常に多くなる。したがって、この種の
方式では、結果として装置の代表的な場合についてのみ
無難と思われる値をテーブルとして装置内に保持するに
留まり、装置の全ての場合について最適な制御を行なう
ことは難しい。さらに、機差（製造上のバラツキ等によ
る作像装置毎の特性の差をいう）や経時変化等を考慮
し、操作値にはある程度の余裕（誤差）を含まさなけれ
ばならず、あらゆる場合について最適な操作値による制
御を行なうことは非常に困難である。 第２に、作像装
置の状態を表わすパラメータの中に、感光体ドラムの表
面電位やトナー付着量等のようにその計測に制限がある
ため、実際にはＰＩＤ制御等のフィードバックを用いた
繰り返し制御を行なうのは困難である。

【０００７】従来の制御法では、感光体の表面電位やト
ナー付着量等を計測し、その値をフィードバックしなが
ら帯電器や露光器に与える電圧／電流等の値（操作値）
をＰＩＤ制御等の方法により変化させ操作する。そし
て、この計測−操作値の決定をするためには、感光体の
表面電位やトナー付着量を目標とする値に収束するまで
繰り返す。しかしながら、実際には以下のような制限が
あるために感光体の表面電位やトナー付着量等を繰り返
し計測することはできない。

【０００８】例えば、感光体ドラム上に作られる静電潜
像（以下単に、潜像という）の帯電部および露光部の表
面電位を計測するには、計測の基準となる潜像のパター
ンを感光体ドラム上に作像し、このパターンの帯電部お
よび露光部（必要ならいくつかの中間調部）について表
面電位の計測を行なう。しかし、この感光体ドラム上に
生成された潜像パターンは、そのプロセス上、必然的に
現像（感光体ドラムにトナーが付着）されてしまうの
で、このパターンのトナー像を転写紙等に転写させない
限り装置のクリーニング部に非常に大きな負担がかか
り、場合によってはクリーニングの実施ができなくな
る。このパターンのトナー像を実際に転写紙等に転写す
ることは、転写紙の浪費や処理工程の増加を招くので、
このような制御方式による装置では、そのクリーニング
部を保護するために、このパターンの生成頻度を極力少
なくすることが求められる。また、このようなパターン
を作成した場合には、トナーの無駄な消費を増大させる
ことにもなる。

【０００９】さらに、従来の制御方式は、感光体に対す
るトナー付着量を計測する際も、上述した内容と同様な
パターンのトナー像が作成されてしまい、このパターン
像のクリーニングに関する同じ問題を有しているため、
その計測頻度は制限される。また、上述の問題に加え
て、計測を行なう際は、帯電−露光−現像−クリーニン
グのプロセスを経るので時間がかかり、その反復計測は
装置自体の性能低下、すなわち、装置のコピー速度やプ
リント速度の低下、および、ファースト・コピーからプ
リント出力までの時間の増大を招く不具合も引き起こ
す。

【００１０】さらにまた、操作量を決定するための各パ
ラメータは、複雑に依存しあっているため、従来のよう
なＰＩＤ制御や簡単なルールでは、その制御を収束させ
るのが難しい。

【００１１】このような感光体表面電位をいつまでも測
定し得ないという制限は、感光体表面電位が既知である
ことが前提となっているファジィ演算を用いた従来の方
式でも当然問題となる。

【００１２】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたも
のであって、電子写真プロセスにおいて、ニューラル・
ネットワークを使用した作像装置状態予測手段を用いる
ことによって、感光体上の表面電位およびトナー付着量
等の計測頻度に制限のあるパラメータや計測が困難なパ
ラメータを推定し生成することにより、従来の問題点を
解決すると共に、作像装置各部の最適な制御を行なうこ
とにより、より高品位な画像を出力する複写機、プリン
タもしくはファクシミリ等を実現することのできる電子
写真プロセス制御装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、画像形成のための最適操
作量を決定する画像形成プロセス制御装置であって、画
像形成装置内の各部分の状態を計測する計測部と、上記
計測部から得られた情報を所定の状態を表わすパラメー
タに変換する前処理部と、予め所定の学習をさせておい
たニューラル・ネットワークで構成され、その入力層に
上記パラメータ及び操作量に関する情報を入力し、その
出力層から上記画像形成装置内の特定部分の予測状態を
出力させる状態予測部と、上記状態予測部の出力と上記
特定部分の目標状態との比較を行なう状態比較部と、上
記状態比較部の比較結果に基づいて現在の操作量からの
操作量の差分量を生成し上記状態予測部に送出し、上記
比較結果が収束した場合にはその差分量を現在の操作値
に加えた量を最適操作量として決定する操作量決定部と
を有する構成としている。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の電
子写真プロセス制御装置において、ファジィ演算を行な
うファジィ演算部を有し、ファジィ演算を行なうことに
より上記画像形成装置内の各部分の操作量を決定する構
成としている。

【００１５】請求項３記載の発明は、電子写真プロセス
機構を持つ複写機、プリンタ及びファクシミリ等の画像
形成装置の作像装置において、静電潜像坦持体たる感光
体の表面電位、トナー付着量、温・湿度等の作像装置の
内部／外部状態をセンサ等により計測する計測手段と、
上記計測手段により得られた上記作像装置の内部／外部
状態及び／又は帯電チャージャ若しくはグリッドの電位
等の帯電量や露光量等の上記作像装置内部の操作量情報
とを上記作像装置の状態を表わすパラメータに変換する
前処理手段と、上記作像装置の状態を表わすパラメータ
を入力とし、予め実験等により得られた上記作像装置の
状態を表わすパラメータを教師値として、上記作像装置
の系の特性を学習させておいたニューラル・ネットワー
クを用いた上記作像装置の状態を推定する状態予測手段
と、上記状態予測手段により推定された上記作像装置の
状態と制御の目標とする上記作像装置の状態とを比較す
る状態比較手段と、上記状態比較手段により出力された
比較結果から上記作像装置の各部分の操作量を計算し、
上記作像装置の各部分の最適な操作量を決定する操作量
決定手段とを具備する構成としている。

【００１６】そして、請求項４記載の発明は、請求項３
記載の電子写真プロセス制御装置において、ファジィ演
算を行なうファジィ演算手段を有し、ファジィ演算を行
なうことにより上記作像装置の各部分の操作量を決定す
る構成としている。

【００１７】また、請求項５記載の発明は、電子写真プ
ロセス機構を有する画像形成装置において、感光体ドラ
ムの表面電位、画像濃度、温度や湿度等の装置内部状態
及び装置外部状態を計測する計測手段により得られた情
報を状態を表わすパラメータに変換する前処理手段と、
予め実験等により得られた状態を表わすパラメータを教
師値として、装置の系の特性が学習されているニューラ
ル・ネットワークを用いた状態予測手段と、この状態予
測手段の予測結果及び／若しくは装置内部状態並びに装
置外部状態を表わすパラメータ及び／若しくは上記装置
の操作盤からの情報及び／若しくは現在の操作量を使用
してファジィ演算を行ない、上記装置の帯電器および露
光器の電圧や電流等の装置各部のコントロールを行なう
各制御部に送る操作量を決定する操作量決定手段とを具
備する構成としている。

【００１８】

【作用】本発明によれば、作像装置の内部状態ならびに
装置外部状態を表わすパラメータとニューラル・ネット
ワークを用いた状態予測手段とを使用して、感光体の状
態が予測され、装置各部の最適な操作量がファジィ演算
により決定され、場合毎に即したきめの細かい制御が可
能となる。また、感光体上に像を形成して表面電位およ
びトナー付着量を計測することは、１回の制御につき１
回しか行なわないため、現像された基準となるパターン
をクリーニングする回数が減り、クリーニング部分への
負担が軽くなる。また、経時変化等により予測の難しい
系の変化が起こり、予測された状態と実際の状態とが食
い違ってきたような場合でも、随時ニューラル・ネット
ワークを学習させ、系の変化を状態予測手段の中に取り
込むことにより対処することができる。さらに、ニュー
ラル・ネットワークの汎化能力により、より少ない実験
で状態予測手段が構築される。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２０】但し、本明細書の記述から明らかに想起し
得る範囲の構成・作用については、説明の煩雑化を避け
る上から、その図示並びに開示を省略、もしくは簡略化
する。 まずはじめに、請求項１および請求項３記載の
発明の一実施例について説明する。

【００２１】図１は本発明による電子写真プロセス制御
装置の基本構成を示す図である。まず、本装置の基本構
成について説明する。

【００２２】図１において、本発明による電子写真プロ
セス制御装置は、センサ等より装置の内部状態（例え
ば、帯電器や露光器の操作値）および外部状態（例え
ば、外部の温度や湿度）を取り込み、装置の内部／外部
の状態を表わすパラメータを生成する前処理部１と、学
習機能を持ったニューラル・ネットワークを用いて作像
装置各部の状態の予測・推定を行なう状態予測部２と、
帯電器や露光器等の作像装置の各要素駆動部へ送る操作
量を決定する操作量決定部３と、目標とする状態と予測
される状態とを比較し、その差分を生成する状態比較部
４よりなる。

【００２３】また、状態予測部２内には、作像装置の現
在の状態を表わすパラメータを有する現在状態、作像装
置に現在与えている操作量および操作量差分を入力と
し、現在状態において操作量を操作量差分だけ変化させ
て作像装置に与えた場合の作像装置の状態を、予測し出
力するニューラル・ネットワークが組み込まれている。
このニューラル・ネットワークは、予め実験等によって
得られた状態を表わすパラメータを教師値とし、後述す
る方法により学習済みとする。

【００２４】次に、本発明による電子写真プロセス制御
装置の動作について説明する。

【００２５】(１)制御動作 図２に時刻ｔにおける装置の状態を示す。この時、前処
理部１で生成された作像装置の状態をＳ(ｔ)、作像装置
の各要素駆動部に送られている操作量をＥ(ｔ)とする。
状態予測部２は、現在（時刻ｔ）における操作量Ｅ(ｔ)
および作像装置の現在状態Ｓ(ｔ)から電子写真プロセス
の系をエミュレートし、操作量Ｅ(ｔ)を操作量差分ΔＥ
(ｔ)だけ変化させた時（時刻ｔ＋１）の作像装置の状態
ｓ(t+1)を予測するものとする。

【００２６】初期状態では操作量差分ΔＥ(ｔ)は０とな
っているので、状態予測部２から出力される予測状態ｓ
(t+1) は現在状態Ｓ(ｔ)と同じになる（操作量を変化さ
せないため、当然、状態も変化しないと予測される）。

【００２７】例えば、温度の急激な変化が発生し、作像
装置の内部／外部の状態変化等で作像装置の各要素駆動
部へ送る操作量を再設定する必要が生じた場合（制御を
行なう場合）は、以下の手順で行なう（図３参照）。

【００２８】各センサより作像装置の内部／外部の状
態を取り込み、前処理部１で状態Ｓ(ｔ)を生成する。こ
の状態の生成とは、例えばセンサの出力するアナログ・
データをデジタル・データに変換したり、ニューラル・
ネットワークに入力するために値の正規化を行なったり
するパラメータの生成処理を指す。

【００２９】操作量決定部３で操作量差分ΔＥ(ｔ)＝
０（初期値）とし、その値を状態予測部２に送る。

【００３０】状態予測部２では、現在状態Ｓ(ｔ)、操
作量Ｅ(ｔ)および操作量差分ΔＥ(ｔ)より、操作量Ｅ
(ｔ)が操作量差分ΔＥ(ｔ)だけ変化した場合の作像装置
の状態ｓ(t+1) を予測し、出力する。

【００３１】状態比較部４では、予測状態ｓ(t+1) と
予め設定されている目標状態Ｓｉとを比較し、その差分
を状態差分ｅとして操作量決定部３に送る。

【００３２】操作量決定部３では状態差分ｅの絶対値
が小さくなるように操作量差分ΔＥ(ｔ)を変化させ、そ
の値を状態予測部２に送る。

【００３３】上記したからの操作を状態差分ｅが
最小もしくは許容される値よりも小さくなるまで繰り返
す。

【００３４】操作量決定部３では、上記の操作が収束し
た際（状態差分ｅが最小となるか許容される値よりも小
さくなった場合）のΔＥ(ｔ)を用いて、次（時刻ｔ＋
１）における新たな操作量Ｅ(t+1)＝Ｅ(ｔ)＋ΔＥ(ｔ)
を生成し、作像装置の各要素駆動部へ送る（図４参
照）。

【００３５】例えば、本発明を感光体の帯電部の表面電
位の制御に適用した場合を例にとり、その動作を説明す
る。操作対象は帯電器のグリッドへの印加電圧である。
図７は、３層の階層型ニューラル・ネットワークを使っ
て構成した帯電部の表面電位の状態予測部の一例であ
る。図８は、操作量決定のためのフローチャートであ
る。

【００３６】まずはじめに、感光体表面上に基準とする
潜像パターンを作像し、現在状態の帯電電位を計測す
る。現在状態の帯電電位と目標とする目標状態の帯電電
位との差（状態差分）の絶対値が許容範囲より大きかっ
た場合、帯電器グリッド電位操作量差分を調整しながら
帯電器グリッド電位を操作量差分だけ変化させた時の帯
電電位を状態予測部に予測させる。操作量差分の調整と
帯電電位の予測を、予測状態の予測帯電電位と目標とす
る目標状態の帯電電位との差（状態差分）の絶対値が許
容範囲より小さくなるまで繰り返し、その差分が許容範
囲となった時の帯電器グリッドの操作量差分と、現在の
帯電器グリッドの電位とを加えたものを、新しい帯電器
グリッドの電位として各要素駆動部へ送る。

【００３７】(２)学習動作 次に、状態予測部２内のニューラル・ネットワークは、
以下のような手順で学習を行なう。

【００３８】現在状態の学習（図５参照）。

【００３９】操作量差分ΔＥが０の場合には操作量によ
らず予測状態ｓ は現在状態Ｓに等しくなければいけな
い。

【００４０】したがって、時刻ｔにおいて、現在状態Ｓ
(ｔ)、操作量Ｅ(ｔ)、操作量差分ΔＥ(ｔ)＝０を入力と
し、教師値Ｔ(ｔ)＝Ｓ(ｔ)として、例えば逆伝播学習則
等によりニューラル・ネットワークの学習を行なう。

【００４１】予測状態の学習（図６参照）。

【００４２】次に操作量をΔＥ(ｔ)変化させた際の状態
の予測の学習は、以下のようにして行なう。まず、時刻
ｔにおける作像状態の状態Ｓ(ｔ)、作像装置の各要素駆
動部への操作量Ｅ(ｔ)、それに操作量差分ΔＥ(ｔ）を
入力として固定する。次に新たな操作量Ｅ(t+1)＝Ｅ
(ｔ)＋ΔＥ(ｔ) を操作量決定部３で生成し、作像装置
の各要素駆動部へ送る。そして、各要素駆動部で送られ
てきた操作量に基づいて装置の各部（帯電器グリッド、
露光器等）を制御する。新たな作像装置の内部／外部状
態をセンサ等より取り込み、前処理部１で状態Ｓ(t+1)
を生成した後、教師値Ｔ(t+1)＝Ｓ(t+1)としてニューラ
ル・ネットワークの学習を行なう。

【００４３】次に、請求項２および請求項４記載の発明
の一実施例について説明する。

【００４４】図９は、請求項２および請求項４記載の発
明の基本構成を示す図である。本発明による制御装置
は、請求項１記載の発明の基本構成（図１参照）におけ
る操作量決定部３と状態比較部４とを、これらの内部に
ファジィ演算装置を有する操作量決定部３に置き換えた
構成とする。操作量決定部３は、状態比較部４およびフ
ァジィ演算部５より構成されている。

【００４５】次に、本発明による電子写真プロセス制御
装置の動作について説明する。

【００４６】(１)制御動作 制御装置の基本的な動作は、請求項１記載の発明と以下
の点を除き同様である。 すなわち、操作量決定部３で
は、状態差分ｅおよび／または予測状態ｓ(t+1) および
／または目標状態Ｓｉを使いファジィ演算を行ない、状
態差分ｅの絶対値が小さくなるような操作量差分ΔＥ
(ｔ)を生成し、状態予測部２に送る（請求項１記載の発
明のに同じ）。ファジィ演算部５には、操作量決定部
３では状態差分ｅおよび／または予測状態ｓ(t+1) およ
び／または目標状態Ｓｉを入力とし、操作量差分ΔＥ
(ｔ)を生成するためのルールと、各入出力パラメータを
ファジィ化／非ファジィ化するためのメンバ・シップ関
数とが、実験等により作成されて予め組み込まれている
ものとする。

【００４７】(２)学習動作 状態予測部２内のニューラル・ネットワークの学習方法
は、請求項１記載の発明と同様である。

【００４８】次に、請求項５記載の発明による電子写真
プロセス制御装置の一実施例について説明する。

【００４９】図１０は、請求項５記載の発明の電子写真
プロセス制御装置の基本構成を示すブロック図である。
すなわち、本発明による電子写真プロセス制御装置は、
センサ部１００、前処理部１０、状態予測部２０および
操作量決定部３０で構成されている。

【００５０】ここで、センサ部１００は、タイマ１０
１，温度計１０２，湿度計１０３，トナー濃度計１０
４，複写／プリント枚数カウンタ１０７，画像濃度計１
０８，感光体表面電位計１０９等の計測手段、および、
操作パネル情報１０５，原稿情報１０６等を有してい
る。

【００５１】図１０において、前処理部１０は、センサ
部１００より取り込まれた各計測値および情報を、状態
予測部２０および操作量決定部３０に入力可能な形態に
変換する。この変換方式としては、例えばアナログ／デ
ジタル変換（Ａ／Ｄ変換）がある。

【００５２】操作量決定部３０には、ファジィ演算装置
が組み込まれており、このファジィ演算装置によりファ
ジィ演算を行なうことによって、状態予測部２０の制
御、および、複写機等の画像形成装置の各部の制御部へ
送る操作量を生成する。

【００５３】状態予測部２０には、現在状態、操作量、
操作量差分を入力とし、現在状態において操作量を操作
量差分だけ変化させた場合に予測される状態を出力する
ニューラル・ネットワークが組み込まれており、状態の
予測を行なう。

【００５４】ここで、ニューラル・ネットワークは、予
め実験等により得られた状態を表わすパラメータを教師
値として、装置の系の特性が学習済になっている。

【００５５】次に、上述のように構成された本発明によ
る電子写真プロセス制御装置の動作を図１１により説明
する。

【００５６】センサ部１００からの各計測値及び情報
は、Ａ／Ｄ変換器等からなる前処理部１０において、状
態予測部２０および操作量決定部３０に入力可能な形態
に加工（変換）される。

【００５７】この前処理部１０により変換されたセンサ
部１００からの各パラメータは、タイマ１０１，温度計
１０２，湿度計１０３，トナー濃度計１０４，パネル情
報１０５，原稿情報１０６（プリンタ及びデジタル式の
複写機の場合のみ），複写／プリント枚数カウンタ１０
７のリアルタイム計測（プロセスを止めずに測定するこ
と）が可能なＡ群のパラメータと、プロセスを中断して
パターン等を生成する必要があるためリアルタイム計測
が不可能な画像濃度計１０８、および、感光体表面電位
計１０９のＢ群のパラメータとに分けられる。

【００５８】そして、Ａ群のパラメータは、リアルタイ
ムで常に測定され、また、Ｂ群のパラメータは、前回測
定された値が保持されて、操作量決定部３０に入力され
る。この操作量決定部３０では、前処理部１０から送ら
れてくる各パラメータに基づく所定のメンバーシップ関
数を用いて、複写機等の画像形成装置の各部の制御部へ
送る操作量を計算する。

【００５９】一方、図１２に示すように、各種条件（装
置の状態変化等）により、操作量変更の必要が発生する
と、 （１）．操作量決定部３０は、装置全体のコントロール
を司る中央演算装置に要求をだし、プロセスを停止し
て、Ｂ群のパラメータの測定を行なわせる。

【００６０】（２）．次に、操作量決定部３０は、状態
予測部２０に対し操作量差分および状態予測リクエスト
を送り状態を予測させる。

【００６１】（３）．状態予測部２０では、予め実験等
により装置の系を学習させておいたニューラルネットワ
ークを用いて、前処理部１０からの各パラメータ、操作
量決定部３０からの現在の操作量および操作量差分パラ
メータを用いて、現在の操作量を操作量差分だけ動かし
た場合の装置の状態を予測し、状態パラメータを生成し
て操作量決定部３０へ送る。

【００６２】（４）．操作量決定部３０では、目標とす
る状態と、状態予測部２０から送られてきた状態パラメ
ータとを比較し、もしも、目標とする状態とずれている
場合には、状態差分パラメータを変更し、再度（２），
（３）の動作を行なう。

【００６３】（５）．このようにして、予測される状態
が目標とする状態に収束するまで以上の操作を行なう。
この際、操作量差分と、操作量差分に対する予測状態の
変化および／もしくは装置内部ならびに装置外部の状態
を表すパラメータを用いた所定のメンバーシップ関数を
用いてファジィ演算を行ない、これにより状態差分の変
更を行なう。

【００６４】そして、予測された状態が目標とする状態
に収束した際の操作量差分を、実際の操作量の変化分と
して新たな操作量を決定する。

【００６５】一方、状態予測部２０内のニューラル・ネ
ットワークは、各種条件（予測のずれやユーザの指定
等）により、再学習の必要が発生すると、以下のような
手順で学習を行なう。

【００６６】「１」．現在状態の学習 操作量差分が「０」の場合には操作量によらず予測状態
は現在状態に等しくなければいけない。したがって、現
在状態、操作量、操作量差分（＝０）を入力とし、現在
状態を教師値としてニューラル・ネットワークの学習を
行なう。

【００６７】「２」．予習状態の学習 操作量を操作量差分変化させた際の状態の予測の学習
は、次のようにして行なう。先ず、状態、操作量、それ
に操作量差分を入力として固定する。次に、新たな操作
量（＝現在の操作量＋操作量差分）によって、装置の各
部（帯電器グリッドや露光器等）を制御する。そして、
新たな装置の内部状態ならびに外部状態をセンサ部１０
０から取り込み、前処理部１０で加工した後の、このと
きの状態を教師値としてニューラル・ネットワークの学
習を行なう。

【００６８】

【発明の効果】以上説明した本発明による電子写真プロ
セス制御装置は、以下のような作用効果を奏するもので
ある。

【００６９】（１）装置各部のよりきめの細かい制御が
可能となる。

【００７０】本発明による電子写真プロセス制御装置で
は、従来あったテーブル参照を用いた操作量の決定方式
に比べて、作像装置の状態毎に即したよりきめの細かい
制御が可能である。これによって従来よりも高品質な画
像を期待できると共に、地肌汚れや、黒ベタ部の白抜け
および濃度不足等の異常画像の発生を回避することが可
能となる。

【００７１】（２）クリーニング部分の負荷を低減する
ことができる。

【００７２】本発明による電子写真プロセス制御装置で
は、表面電位、トナー濃度等の計測は、１回の制御につ
き１回しか行なわないため、繰返し基準パターンを作成
しながら操作量を決定する方法に比べると、現像された
基準パターンをクリーニングする回数が減り、クリーニ
ング部分への負担が軽くなる。このことにより、装置の
寿命が延び、その信頼性も向上する。

【００７３】（３）機差や感光体ドラム等の経時変化に
も追従した制御を行なうことが可能となる。

【００７４】本発明装置による電子写真プロセス制御装
置では、機差により作像装置の特性にバラツキのある場
合や、経時変化等により予測の難しい系の変化が起こ
り、予測された状態と実際の状態とが食い違ってきたよ
うな場合でも、随時ニューラル・ネットワークを再学習
させ、系の特性変化を状態予測部の中に取り込むことに
より対処することができる。これにより、制御装置を経
時変化に追従させることができ、常に最適な制御を行な
うことができる。

【００７５】（４）装置自体のプロセス速度が向上す
る。

【００７６】従来のＰＩＤ制御等のアルゴリズムでは、
複雑に依存しあう複数の操作量差分操作して、状態予測
部の予測状態を目標値に収束させるのが難しかったが、
本発明の方式では、ファジィ演算を用いて状態差分を作
り出しているので、予測状態のより早い収束が期待で
き、装置自体のプロセス速度も向上する。

【００７７】（５）開発期間、コストの低減を図ること
ができる。

【００７８】本発明装置による電子写真プロセス制御装
置では、ニューラル・ネットワークの汎化能力により、
より少ない実験で状態予測部を構築することができる。
つまり、温・湿度等の環境要因による作像装置の状態、
および装置の各要素駆動部への操作量等のパラメータに
ついての、より少ない組合せのデータから状態予測機能
を実現できるということであり、これは、同一の機能を
テーブル参照方式などで実現しようとした場合、各パラ
メータについてのあらゆる組合せについての膨大な実験
を行なわなければならない上に、装置内膨大な量のテー
ブルを保持しなければならないことと比べて開発期間及
びコストの大幅低減になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１および請求項３記載の発明による電子
写真プロセス制御装置の基本構成を示すブロック図であ
る。

【図２】請求項１および請求項３記載の発明による電子
写真プロセス制御装置の制御動作の説明図である。

【図３】請求項１および請求項３記載の発明による電子
写真プロセス制御装置の制御動作の説明図である。

【図４】請求項１および請求項３記載の発明による電子
写真プロセス制御装置の制御動作の説明図である。

【図５】請求項１および請求項３記載の発明による電子
写真プロセス制御装置の学習動作の説明図である。

【図６】請求項１および請求項３記載の発明による電子
写真プロセス制御装置の学習動作の説明図である。

【図７】請求項１および請求項３記載の発明による電子
写真プロセス制御装置の３層の階層型ニューラル・ネッ
トワークを使って構成した帯電部の表面電位の状態予測
部の一例である。

【図８】図７の電子写真プロセス制御装置の操作量決定
のためのフローチャートである。

【図９】請求項２および請求項４記載の発明による電子
写真プロセス制御装置の基本構成を示すブロック図であ
る。

【図１０】請求項５記載の発明による電子写真プロセス
制御装置の基本構成を示すブロック図である。

【図１１】請求項５記載の発明による電子写真プロセス
制御装置の動作を説明するためのブロック図である。

【図１２】請求項５記載の発明による電子写真プロセス
制御装置の他の動作を説明するためのブロック図であ
る。

【符号の説明】

１，１０ 前処理部 ２，２０ 状態予測部 ３，３０ 操作量決定部 ４ 状態比較部 ５ ファジィ演算部 １００ センサ部 １０１ タイマ １０２ 温度計 １０３ 湿度計 １０４ トナー濃度計 １０５ 操作パネル情報 １０６ 原稿情報 １０７ 複写／プリント枚数カウンタ １０８ 画像濃度計 １０９ 感光体表面電位計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｇ 7/60 7368−5Ｂ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像形成のための最適操作量を決定する画
   像形成プロセス制御装置であって、 画像形成装置内の各部分の状態を計測する計測部と、 上記計測部から得られた情報を所定の状態を表わすパラ
   メータに変換する前処理部と、 予め所定の学習をさせておいたニューラル・ネットワー
   クで構成され、その入力層に上記パラメータ及び操作量
   に関する情報を入力し、その出力層から上記画像形成装
   置内の特定部分の予測状態を出力させる状態予測部と、 上記状態予測部の出力と上記特定部分の目標状態との比
   較を行なう状態比較部と、 上記状態比較部の比較結果に基づいて現在の操作量から
   の操作量の差分量を生成し上記状態予測部に送出し、上
   記比較結果が収束した場合にはその差分量を現在の操作
   値に加えた量を最適操作量として決定する操作量決定部
   とを有することを特徴とする電子写真プロセス制御装
   置。
2. 【請求項２】請求項１記載の電子写真プロセス制御装置
   において、 ファジィ演算を行なうファジィ演算部を有し、ファジィ
   演算を行なうことにより上記画像形成装置内の各部分の
   操作量を決定することを特徴とする電子写真プロセス制
   御装置。
3. 【請求項３】電子写真プロセス機構を持つ複写機、プリ
   ンタ及びファクシミリ等の画像形成装置の作像装置にお
   いて、 静電潜像坦持体たる感光体の表面電位、トナー付着量、
   温・湿度等の作像装置の内部／外部状態をセンサ等によ
   り計測する計測手段と、 上記計測手段により得られた上記作像装置の内部／外部
   状態及び／又は帯電チャージャ若しくはグリッドの電位
   等の帯電量や露光量等の上記作像装置内部の操作量情報
   を上記作像装置の状態を表わすパラメータに変換する前
   処理手段と、 上記作像装置の状態を表わすパラメータを入力とし、予
   め実験等により得られた上記作像装置の状態を表わすパ
   ラメータを教師値として、上記作像装置の系の特性を学
   習させておいたニューラル・ネットワークを用いた上記
   作像装置の状態を推定する状態予測手段と、 上記状態予測手段により推定された上記作像装置の状態
   と制御の目標とする上記作像装置の状態とを比較する状
   態比較手段と、 上記状態比較手段により出力された比較結果から上記作
   像装置の各部分の操作量を計算し、上記作像装置の各部
   分の最適な操作量を決定する操作量決定手段とを具備す
   ることを特徴とする電子写真プロセス制御装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の電子写真プロセス制御装置
   において、 ファジィ演算を行なうファジィ演算手段を有し、ファジ
   ィ演算を行なうことにより上記作像装置の各部分の操作
   量を決定することを特徴とする電子写真プロセス制御装
   置。
5. 【請求項５】電子写真プロセス機構を有する画像形成装
   置において、 感光体ドラムの表面電位、画像濃度、温度や湿度等の装
   置内部状態及び装置外部状態を計測する計測手段により
   得られた情報を状態を表わすパラメータに変換する前処
   理手段と、 予め実験等により得られた状態を表わすパラメータを教
   師値として、装置の系の特性が学習されているニューラ
   ル・ネットワークを用いた状態予測手段と、 この状態予測手段の予測結果及び／若しくは装置内部状
   態並びに装置外部状態を表わすパラメータ及び／若しく
   は上記装置の操作盤からの情報及び／若しくは現在の操
   作量を使用してファジィ演算を行ない、上記装置の帯電
   器及び露光器の電圧や電流等の装置各部のコントロール
   を行なう各制御部に送る操作量を決定する操作量決定手
   段とを具備することを特徴とする電子写真プロセス制御
   装置。