JPH1063048A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 総合的な画質精度を上げるために定着画像を
測定して制御を行う場合でも、測定用のテストシートの
出力頻度を少なくすることができ、ランニングコストの
増加や装置本来の画像形成の生産性の低下を防止するこ
とができるようにする。 【解決手段】 通常は、感光体上に基準パターンの未定
着トナー像を形成して、その未定着トナー像を現像濃度
センサ１３により測定し、その測定出力に基づいて、ト
ナー補給制御部６０により現像器４へのトナー補給量を
制御して、画像品質を一定品質に保持する。状態量セン
サ１９による、温度や湿度などの状態量の検出結果か
ら、画像品質が許容範囲を越えるおそれがあると判断さ
れた場合には、バナーシートなどの記録媒体上に基準パ
ターンの定着画像を形成して、その定着画像を光学セン
サ１０により測定し、その測定出力に基づいて、画像濃
度制御部２０により画像出力部１００の帯電量や露光量
などの操作量を制御して、画像品質が許容範囲内となる
ようする。

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、電子写真方式の
画像形成装置、特に画像の品質を常に所定品質に保持す
るように制御する電子写真方式の画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、人間の色差に対する感度は極め
て高いことが知られている。例えば、比較する画像の色
差が、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系において、ΔＥ＝５程度であ
れば、観測者や状況によらずに両者を識別することがで
き、多くの観測者が色の違いを識別しにくくなるのは、
ΔＥ＝３程度と言われている（D.H.Alman,R.S.Berns,G.
D.Snyder and W.A.Larsen,Performance Testing of Col
or-Difference MetricsUsing a Color To1erance Datas
et,ＣＯＬＯＲ research and app1ication,vol.14,Numb
er3，June 1989 参照）。

【０００３】このような事実から、画像再現性の目標レ
ベルを、人間の色差認識限界以下とすると、画像形成装
置に対する要求値は、色差がΔＥ＝３以下というような
非常に高いものとなる。

【０００４】しかし、周知のように、従来の電子写真方
式の画像形成装置では、このような高い要求値を満たす
ことは不可能である。これは、そもそも電子写真方式で
は、静電現象を利用しているため、温度や湿度などの装
置の置かれた環境条件や、感光体や現像剤などの経時的
な劣化などにより、装置自体の画像出力状態が変化し
て、画像再現性が変動してしまうからである。

【０００５】そのため、電子写真方式の画像形成装置で
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。具体的には、濃度パッ
チにより濃度再現状況や装置内の環境条件をモニタして
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】ここで、濃度パッチとしては、現像工程後
における未定着トナー像の濃度パッチ、あるいは用紙な
どの記録媒体上に形成された定着工程後の画像の濃度パ
ッチが用いられる。未定着トナー像の濃度パッチが用い
られる理由は、用紙上に形成される転写像や定着像と比
較して作成および消去が簡単で、定着画像の濃度との相
関が高いためである。一方、定着画像の濃度パッチが用
いられる理由は、画像形態として最終的にユーザーが手
にする画像そのものであり、転写工程や定着工程におけ
る変動要因を含めて画像品質を評価できるからである。

【０００７】装置内の環境としては、電子写真方式固有
の静電現象に対する影響が顕著であると考えられる温度
および湿度を検知する場合が多い。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、露光量、現像バイアスなどがよく用いられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】例えば、特開昭６３−
１７７１７６号、特開昭６３−１７７１７７号、特開昭
６３−１７７１７８号には、現像電位を変えることによ
り、現像濃度を所望濃度に制御することが示されてい
る。また、特開平１−１６９４６７号には、トナー像の
濃度パッチを測定して露光条件や現像バイアス条件を制
御することにより、所望の画像濃度を得ることが示され
ている。

【０００９】しかしながら、最適な現像電位は、制御不
能な種々の外的要因、すなわち温度、湿度、累積複写枚
数などによって、常に影響を受けており、帯電電位、露
光量、現像バイアスなどの設定は、これらの要因を常に
考慮して行わなければならないという困難さを有してい
る。さらに、未定着トナー像の濃度パッチは、定着画像
の濃度との相関が高いとはいえ、後工程である転写工程
や定着工程における変動に関しては、その影響を検知す
ることは不可能である。

【００１０】定着画像の濃度をモニタする方法として
は、特開昭６２−２９６６６９号や特開昭６３−１８５
２７９号に代表されるように、装置本体に組み込まれた
画像読み取り部を利用するものが多い。しかし、この方
法は、一旦出力された画像を画像読み取り部に移して再
度読み取らせるという作業を、ユーザ自身が行わなけれ
ばならず、日常の画質管理としては、はなはだ煩わしい
欠点がある。

【００１１】また、特開平４−５５８６８号には光ファ
イバによって、特開平７一１６８４１２号には専用の検
知手段によって、それぞれオンラインで定着画像の濃度
をモニタすることが示されている。しかしながら、これ
らの方法では、画質管理のたびに頻繁にテストシートを
出力しなければならず、その用紙コストをユーザに強い
ることになるという問題がある。また、テストシートが
頻繁に出力されるために、実質的に装置本来の画像形成
速度が落ちることになり、装置本来の画像形成の生産性
も低下する問題がある。

【００１２】さらに、特開平４−２０４４６１号、特開
平７−２２５５０５号、特開平３−８７８５９号には、
環境などの条件を検知する手段を設けて、帯電、露光、
現像などを制御することが示されている。しかし、静電
的プロセスが主である電子写真方式では、通常、状態量
に対する帯電量、露光量および現像バイアスの最適な設
定値の関係が非線形であるため、必ずしも十分な制御精
度が得られるものではない。

【００１３】このような理由から、電子写真方式の画像
形成装置では、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、感光体や現
像剤などの経時的な劣化の影響など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。

【００１４】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、一台一台の機差やユー
ザの多様な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、経時的劣化の画像濃
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、万全とは言い難
いものであった。

【００１５】さらに、最近は、特開平４−３１９９７１
号、特開平４−３２０２７８号、特開平５−２０７２７
５号などに示されているように、ファジーやニューラル
ネットワークを用いる方法が考えられている。

【００１６】しかし、これらは、ファジーやニューラル
ネットワークの、入力と出力と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
御精度を高めるものにすぎず、上述した、大量のデータ
を採取しなければならず、膨大な開発工数が必要である
という問題や、市場に出てからの一台一台の長期的な画
像濃度制御性能を確保できないという問題などの解決に
は、ほとんど役に立たない。

【００１７】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−ニングが必要であり、ニューロ
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、いずれも、かなりの開発工数を必要とするのが
実情である。

【００１８】しかも、あらかじめ経時劣化データを採取
し、これを考慮に人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、その入力と出力との関係
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
問題がある。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
ができないものである。

【００１９】そこで、この発明は、第１に、総合的な画
質精度を上げるために定着画像を測定して制御を行う場
合でも、測定用のテストシートの出力頻度を少なくする
ことができ、ランニングコストの増加や装置本来の画像
形成の生産性の低下を防止することができるようにした
ものである。

【００２０】この発明の第２の目的は、技術者が事前に
さまざまな環境条件や経時劣化などの影響を把握しなく
ても高精度の制御を行うことができ、開発工数を大幅に
低減できるようにすることにある。

【００２１】この発明の第３の目的は、膨大な台数の画
像形成装置が市場に出て、さまざまな使い方をされ、随
時部品交換が行われた場合であっても、一台一台の画像
濃度制御性能を常に自動的に確保できるようにすること
にある。

【００２２】この発明の第４の目的は、最終出力画像で
ある定着画像の濃度を測定することによって、画像品質
の中心値または平均値の経時変化や装置間差を、相対的
ではなく絶対的に制御できるようにすることにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、電
子写真方式の画像形成手段と、この画像形成手段により
形成された基準パターンの未定着トナー像を測定するト
ナー像測定手段と、このトナー像測定手段の出力に基づ
いてトナー補給量を制御するトナー補給制御手段と、画
像形成に係わる状態量を検出する状態量検出手段と、こ
の状態量検出手段の検出結果に基づいて、前記画像形成
手段に対して記録媒体上に基準パターンの定着画像を形
成させる画像形成制御手段と、前記画像形成手段により
形成された基準パターンの定着画像を測定する定着画像
測定手段と、この定着画像測定手段の出力に基づいて出
力画像の品質を制御する画像品質制御手段と、前記定着
画像測定手段の出力に基づいて前記トナー像測定手段の
感度を校正する感度校正手段と、を設ける。

【００２４】請求項２の発明では、電子写真方式の画像
形成手段と、この画像形成手段により形成された基準パ
ターンの未定着トナー像を測定するトナー像測定手段
と、このトナー像測定手段の出力に基づいてトナー補給
量を制御するトナー補給制御手段と、前記トナー像測定
手段の出力に基づいて出力画像の品質を制御する画像品
質制御手段と、画像形成に係わる状態量を検出する状態
量検出手段と、この状態量検出手段の検出結果に基づい
て、前記画像形成手段に対して記録媒体上に基準パター
ンの定着画像を形成させる画像形成制御手段と、前記画
像形成手段により形成された基準パターンの定着画像を
測定する定着画像測定手段と、この定着画像測定手段の
出力に基づいて前記トナー像測定手段の感度を校正する
感度校正手段と、を設ける。

【００２５】請求項３の発明では、請求項１または２の
画像形成装置において、前記トナー像測定手段は、前記
未定着トナー像の付着トナー量を検知するものとする。

【００２６】請求項４の発明では、請求項１または２の
画像形成装置において、前記トナー像測定手段は、前記
未定着トナー像に赤外光を照射して、その反射光量また
は拡散光量から、前記未定着トナー像の濃度を検知する
ものとする。

【００２７】請求項５の発明では、請求項１または２の
画像形成装置において、前記定着画像測定手段は、前記
定着画像として、記録媒体上のトナー単色の濃度を検知
するものとする。

【００２８】請求項６の発明では、請求項１または２の
画像形成装置において、前記定着画像測定手段は、前記
定着画像として、記録媒体上のイエロー、マゼンタ、シ
アン、ブラックの各色のうちのいずれかのトナー単色の
濃度を検知するものとする。

【００２９】請求項７の発明では、請求項１または２の
画像形成装置において、前記定着画像測定手段は、前記
定着画像の濃度を、レッド、グリーン、ブルーの各色に
分光して検知するものとする。

【００３０】請求項８の発明では、請求項１または２の
画像形成装置において、前記定着画像測定手段は、発光
ダイオードからの光を前記定着画像に照射して、その反
射光量または透過光量から、前記定着画像の濃度を検知
するものとする。

【００３１】請求項９の発明では、請求項１または２の
画像形成装置において、前記定着画像測定手段は、前記
定着画像を、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間、Ｌ^＊Ｃ^＊ｈ色空間ま
たはＸＹＺ色空間で表現された画像信号として測定する
ものとする。

【００３２】請求項１０の発明では、請求項１または２
の画像形成装置において、前記状態量検出手段は、前記
状態量として、温度、湿度、前記画像形成手段による出
力枚数、および当該画像形成装置の稼働時間のうちのい
ずれかを検知するものとする。

【００３３】請求項１１の発明では、請求項１または２
の画像形成装置において、前記トナー補給制御手段は、
画像面積率１００％の未定着トナー像の濃度と、その目
標値との差に応じて、現像器内にトナーを補給するもの
とする。

【００３４】請求項１２の発明では、請求項１または２
の画像形成装置において、前記画像品質制御手段は、操
作量に応じて出力画像の品質を変化させる画像品質可変
手段と、出力画像の制御事例を記憶する制御事例記憶手
段と、この制御事例記憶手段に記憶された複数の制御事
例から制御ルールを抽出する制御ルール抽出手段と、こ
の制御ルール抽出手段によって抽出された制御ルールを
用いて、出力画像の品質が目標品質となるように新たな
操作量を算出し、その算出した新たな操作量を前記画像
品質可変手段に供給する操作量算出手段と、を有するも
のとする。

【００３５】

【作用】請求項１の発明は、環境の変化がそれほど大き
くない場合、または画像形成手段が環境の変化に対して
それほど影響を受けない場合の制御方式であって、請求
項１の発明の画像形成装置においては、通常は、画像形
成手段により基準パターンの未定着トナー像が形成さ
れ、その未定着トナー像がトナー像測定手段により測定
され、そのトナー像測定手段の出力に基づいて、トナー
補給制御手段によりトナー補給量が制御されることによ
って、画像品質が一定品質に保持される。

【００３６】しかし、状態量検出手段による、温度や湿
度などの画像形成に係わる状態量の検出結果から、画像
形成制御手段において、画像品質が許容範囲を越えるお
それがあると判断された場合には、画像形成手段により
記録媒体上に基準パターンの定着画像が形成され、その
定着画像が定着画像測定手段により測定され、その定着
画像測定手段の出力に基づいて、画像品質制御手段によ
り、画像形成手段の帯電量や露光量などの操作量が制御
されて、画像品質が許容範囲内となるようにされる。

【００３７】さらに、その定着画像測定手段により測定
される記録媒体上の基準パターンの定着画像と同一画像
である、その定着画像の定着工程前における未定着トナ
ー像が、その定着画像の測定前においてトナー像測定手
段により測定されることによって、画像品質制御手段に
よる画像品質の制御と同時に、感度校正手段により、ト
ナー像測定手段の、機差、経時変化、環境変化などによ
る感度の変化が校正される。

【００３８】したがって、画質管理のたびに頻繁にテス
トシートを出力する必要がなくなり、ランニングコスト
の増加や装置本来の画像形成の生産性の低下を伴わずに
高精度の画質制御を行うことができる。

【００３９】請求項２の発明は、環境の変化がある程度
予想される場合、または画像形成手段が環境の変化に対
して影響を受けやすい場合の制御方式であって、請求項
２の発明の画像形成装置においては、通常は、画像形成
手段により基準パターンの未定着トナー像が形成され、
その未定着トナー像がトナー像測定手段により測定さ
れ、そのトナー像測定手段の出力に基づいて、トナー補
給制御手段によりトナー補給量が制御されるとともに、
そのトナー像測定手段の出力に基づいて、画像品質制御
手段により、画像形成手段の帯電量や露光量などの操作
量が制御されて、画像品質が一定品質に保持される。

【００４０】しかし、状態量検出手段による、温度や湿
度などの画像形成に係わる状態量の検出結果から、画像
形成制御手段において、トナー像測定手段の感度の変化
などにより画像品質が許容範囲を越えるおそれがあると
判断された場合には、画像形成手段により記録媒体上に
基準パターンの定着画像が形成される。

【００４１】そして、その記録媒体上の基準パターンの
定着画像が定着画像測定手段により測定されるととも
に、その記録媒体上の基準パターンの定着画像と同一画
像である、その定着画像の定着工程前における未定着ト
ナー像が、その定着画像の測定前においてトナー像測定
手段により測定されることによって、感度校正手段によ
り、トナー像測定手段の、機差、経時変化、環境変化な
どによる感度の変化が校正される。

【００４２】したがって、画質管理のたびに頻繁にテス
トシートを出力する必要がなくなり、ランニングコスト
の増加や装置本来の画像形成の生産性の低下を伴わずに
高精度の画質制御を行うことができる。

【００４３】

【発明の実施の形態】

〔実施例１〕まず、請求項１の発明の一例を、実施例１
として示す。図１は、実施例１の画像形成装置の画像出
力部および各種制御部を示し、図２は、特に画像濃度制
御部の具体例を示す。

【００４４】〔実施例１の構成〕 （画像出力部）図７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１００で出力すべき出力画
像データが得られる。

【００４５】画像出力部１００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。

【００４６】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４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。

【００４７】さらに、その感光体２上のトナー像が、転
写器５によって用紙上に転写され、その用紙上のトナー
像が、定着器６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７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。

【００４８】画像出力部１００では、出力した文書の名
称や出力時刻などの情報、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。

【００４９】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。

【００５０】そして、画像出力部１００には、定着器６
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定着画像を
測定する光学センサ１０が設けられる。また、感光体２
と対向して、この感光体２上に形成される、後述するト
ナー補給制御用の基準パターンの未定着トナー像を測定
する現像濃度センサ１３が設けられる。

【００５１】図１に示すように、画像出力部１００は、
そのほか、レーザ出力部１からのレーザ光の光量を制御
するための光量コントローラ１６、スコロトロン帯電器
３のグリッド電源１７、現像器４へのトナー供給を制御
するためのディスペンスモータ１８などを有する。

【００５２】（定着画像の基準パターンの態様と、その
作成機構およびモニタ機構）バナーシート上に定着画像
として形成される基準パターンとしては、図８に示すよ
うに、ベタ（網点カバレッジ１００％）濃度パッチａ１
とハイライト（網点カバレッジ２０％）濃度パッチａ２
の２種類が用いられる。

【００５３】これらベタ濃度パッチａ１およびハイライ
ト濃度パッチａ２は、いずれも２〜３ｃｍ角程度の大き
さに設定され、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、バナーシートＢのメッセー
ジ領域Ｍを外れたラインＬ１上の位置において、矢印ａ
で示すバナーシート送り方向と逆の方向に、形成され
る。

【００５４】そして、このバナーシートＢ上の定着画像
としての基準パターン、すなわちベタ濃度パッチａ１お
よびハイライト濃度パッチａ２を測定する上記の光学セ
ンサ１０は、図１０に示すように、バナーシートＢ上に
可視光を照射するＬＥＤ照射部１１と、バナーシートＢ
からの反射光を受光する受光素子１２とによって構成さ
れる。受光素子１２は、具体的にはフォトダイオードで
ある。

【００５５】したがって、光学センサ１０からは、すな
わち受光素子１２からは、その出力信号として、図９に
示すように、３通りのベタ濃度パッチａ１およびハイラ
イト濃度パッチａ２に対応した信号が得られる。

【００５６】図７に示した画像出力部１００は、単色の
画像形成装置の場合であるが、イエロー、マゼンタ、シ
アンおよびブラックの各色のトナーにより画像を形成す
るカラー画像形成装置の場合には、図８に示したような
基準パターン、すなわちベタ濃度パッチａ１およびハイ
ライト濃度パッチａ２が、イエロー、マゼンタ、シアン
およびブラックの各色につき形成され、光学センサ１０
も、それぞれに対応して設けられる。

【００５７】この場合には、例えば、図１１に示すよう
に、イエローの濃度パッチＹａを測定する光学センサ
を、濃度パッチＹａ上にイエローの補色であるブルーの
光を照射するＬＥＤ１１Ｂと、濃度パッチＹａからの反
射光を受光する受光素子１２Ｙとによって構成し、マゼ
ンタの濃度パッチＭａを測定する光学センサを、濃度パ
ッチＭａ上にマゼンタの補色であるグリーンの光を照射
するＬＥＤ１１Ｇと、濃度パッチＭａからの反射光を受
光する受光素子１２Ｍとによって構成し、シアンの濃度
パッチＣａを測定する光学センサを、濃度パッチＣａ上
にシアンの補色であるレッドの光を照射するＬＥＤ１１
Ｒと、濃度パッチＣａからの反射光を受光する受光素子
１２Ｃとによって構成する。

【００５８】このようにすることによって、ＬＥＤ１１
Ｂ，１１Ｇ，１１Ｒの発光スペクトルと、濃度パッチＹ
ａ，Ｍａ，Ｃａの反射スペクトルとの関係は、図１２
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すようになり、イエロー、マゼ
ンタ、シアンの濃度パッチＹａ，Ｍａ，Ｃａの検出精度
が向上する。

【００５９】図１１に示すブラックの濃度パッチＫａを
照射するＬＥＤ１１ＫＲは、原理的には、ブルー、グリ
ーン、レッドまたは白色のいずれの光を発するものでも
よいが、図１１の例は、受光感度が高く、比較的安価
な、レッドの光を発するＬＥＤが用いられた場合であ
る。

【００６０】（未定着トナー像の基準パターンの態様
と、その作成機構およびモニタ機構）図７に示した感光
体２上に未定着トナー像として形成される基準パターン
としても、図１３に示すように、ベタ（網点カバレッジ
１００％）濃度パッチｃ１とハイライト（網点カバレッ
ジ２０％）濃度パッチｃ２の２種類が用いられる。

【００６１】これらベタ濃度パッチｃ１およびハイライ
ト濃度パッチｃ２は、いずれも２〜３ｃｍ角程度の大き
さに設定され、図１４に示す感光体２の画像エリア２ａ
に出力画像が形成された後において、感光体２の空きエ
リア２ｂのラインＬ２上の位置に順次形成される。

【００６２】そして、この感光体２上の未定着トナー像
としての基準パターン、すなわちベタ濃度パッチｃ１お
よびハイライト濃度パッチｃ２を測定する上記の現像濃
度センサ１３は、図１５に示すように、感光体２上に赤
外光を照射するＬＥＤ照射部１３ａ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１３ｂとによ
って構成される。受光素子１３ｂは、具体的にはフォト
ダイオードである。

【００６３】ベタ濃度パッチｃ１およびハイライト濃度
パッチｃ２は、感光体２の空きエリア２ｂに形成される
ので、現像濃度センサ１３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、図７に示したクリーナ
７を通過する際に消去される。

【００６４】なお、未定着トナー像としての基準パター
ン、すなわちベタ濃度パッチｃ１およびハイライト濃度
パッチｃ２は、画像形成時以外の時に形成される場合に
は、感光体２の画像エリア２ａ内に形成されてもよい。

【００６５】（状態量モニタ機構）図１に示すように、
画像出力部１００には、画像形成に係わる状態量を検出
する状態量センサ１９が設けられる。状態量センサ１９
は、具体的には、画像出力部１００の温度および湿度を
測定する温度センサおよび湿度センサである。

【００６６】そのほか、この例では、画像形成に係わる
状態量として、前回の校正時からの用紙の出力枚数、お
よび前回の校正時からの装置の稼働時間が、それぞれ、
出力枚数カウンタ、および稼働時間タイマによって検出
される。これら出力枚数カウンタおよび稼働時間タイマ
は、必ずしも画像出力部１００内に設けられる必要はな
いが、以下では便宜上、これら出力枚数カウンタおよび
稼働時間タイマも、状態量センサ１９の一部として示
す。

【００６７】（基準パターン発生器）画像形成装置に
は、上述した定着画像としての基準パターンおよび未定
着トナー像としての基準パターンを形成する基準パター
ン信号を発生する基準パターン発生器５０が設けられ
る。基準パターン発生器５０は、後述するように、現像
濃度センサ感度校正制御部７０および画像濃度制御部２
０からの指示によって、基準パターン信号を発生して画
像出力部１００に出力する。

【００６８】（トナー補給制御部および現像濃度センサ
感度校正制御部）トナー補給制御部６０は、現像濃度セ
ンサ１３の出力に基づいて、すなわち基準パターンの未
定着トナー像の測定出力に基づいて、ディスペンスモー
タ１８を駆動して、現像器４へのトナー補給量を制御
し、また現像濃度センサ感度校正制御部７０は、状態量
センサ１９、現像濃度センサ１３および光学センサ１０
の出力に基づいて、現像濃度センサ１３の感度を校正す
るもので、それぞれ、その詳細は、後述する｛実施例１
の動作｝のところで示す。

【００６９】（画像濃度制御部）画像濃度制御部２０
は、実施例１では、光学センサ１０の出力に基づいて、
すなわち基準パターンの定着画像の測定出力に基づい
て、画像出力部１００の操作量、この例では、スコロト
ロン帯電器３のグリッド電圧およびレーザ出力部１のレ
ーザ出力パワーを制御して、出力画像の品質を制御する
もので、例えば、図２に示すように構成される。

【００７０】すなわち、画像濃度制御部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ａ１およびハイライト濃度パッチａ２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。

【００７１】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、濃度コンパレ
ータ４３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、濃度コンパレータ４３を通じて制御事例メ
モリ４６に供給される。

【００７２】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。

【００７３】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、この例では、
図１に示した状態量センサ１９によって検出される、温
度、湿度、出力枚数および稼働時間であるが、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、ここでは、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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】また、スコロ設定値およびＬＰ設定値は、
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。

【００７７】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。

【００７８】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
レーザ出力パワーをレーザー出力部１に与える。

【００７９】制御事例メモリ４６に記憶される制御量
は、上記のように濃度コンパレータ４３を通じて供給さ
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ａ１およびハイライト濃度パッチａ２のそれ
ぞれの濃度検出信号である。

【００８０】以上の結果、制御事例メモリ４６には、例
えば、図３の表に示すような制御事例が記憶される。す
なわち、図３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「８３」、制
御量である光学センサ１０の出力値が、ベタ濃度パッチ
ａ１につき「１８５」、ハイライト濃度パッチａ２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Ｂの
出力で３つの事例を取り込むためである。

【００８１】図２の画像濃度制御部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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】画像濃度制御部２０による画像濃度の制御
の際には、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、基準パターン発生器５０から画像出力
部１００に、定着画像の基準パターンの信号が出力さ
れ、これによって、図８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ａ１およびハイライト濃
度パッチａ２が形成される。

【００８５】この場合、基準パターン発生器５０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ａ１およびハイライト濃度パッチａ２がバナー
シートＢ上の所定位置に形成されるように、基準パター
ン発生器５０に動作タイミング信号を供給する。

【００８６】〔実施例１の動作〕 （画像濃度制御部の初期設定動作）実施例１の画像形成
装置では、まず、初期設定処理、いわゆる機能の立ち上
げ処理として、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、これらから制御事例平面を計算するため、スコロ設
定値軸とＬＰ設定値軸とで形成される平面上で、スコロ
設定値およびＬＰ設定値が直線上に並ばないような組み
合わせとする。

【００８７】そして、画像濃度制御部２０は、バナーシ
ートＢ上に３組のベタ濃度パッチａ１およびハイライト
濃度パッチａ２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４
６には、３組の制御事例が記憶される。

【００８８】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）に１をプラスしたもので
ある。一般に、制御対象数を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、実施例１では、ベタ濃度とハイラ
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。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。

【００８９】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４に示すような制御事例平面
として抽出される。

【００９０】すなわち、図４において、点Ｐ１，Ｐ２，
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ａ１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ａ２の検出濃度）
を示す点を、点Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３とする。そして、点Ｂ
１，Ｂ２，Ｂ３を通る平面をベタ事例平面ＢＰとし、点
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を通る平面をハイライト事例平面ＨＰ
とする。

【００９１】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。

【００９２】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、実施例１における初期設定処理
が終了する。

【００９３】（稼働時の画像濃度制御部の基本的動作）
画像形成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。

【００９４】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る。このセッ
トアップ動作においては、前回の各設定値を、、すなわ
ち例えば前日の最終画像出力時の各設定値を、そのまま
今回の設定値として、バナーシートＢ上にベタ濃度パッ
チａ１およびハイライト濃度パッチａ２が形成され、こ
れらベタ濃度パッチａ１およびハイライト濃度パッチａ
２が光学センサ１０によって測定されて、その測定値が
制御事例空間内にプロットされる。

【００９５】ここでは、スコロ設定値が「７６」、ＬＰ
設定値が「９８」であって、光学センサ１０によって検
出されたベタ濃度パッチａ１およびハイライト濃度パッ
チａ２の濃度が、それぞれＢ４およびＨ４であったとす
ると、図５に示すようなプロットがなされ、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。

【００９６】このプロットは、図２に示した制御ルール
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から濃度コンパレータ４３を通じて
転送される測定濃度値Ｂ４およびＨ４を、操作量メモリ
２２から転送されるスコロ設定値「７６」およびＬＰ設
定値「９８」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。

【００９７】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。

【００９８】すなわち、今回のセットアップ時の制御内
容が、昨日の立ち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」プロットされれば、
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、立ち上げ時と
今回とで、事実上同程度であるとみなせることを意味す
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。

【００９９】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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】これによって、制御事例空間は、図５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。

【０１０３】図５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ＢＴ
Ｌ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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】図５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ＬＰ
設定値を決定することができる。

【０１０７】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。

【０１０８】（稼働時の画像濃度制御部でのクラスタ生
成）画像濃度制御部２０は、基本的には以上のようにし
て目標濃度を実現するが、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２
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のレーザ出
力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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】そこで、この例では、状態が変化した場合
の制御事例を追加して記憶し、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、立ち上げ時の一面のみ
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。これら
を、それぞれクラスタと称することにする。すなわち、
クラスタＡ、クラスタＢ、というようにである。

【０１１２】制御事例の追加は、まず、図１に示した状
態量センサ１９の出力、すなわち温度、湿度、前回の校
正時からの出力枚数、および前回の校正時からの稼働時
間と、あらかじめ画像濃度制御部２０のメモリ内にあ
る、それぞれの状態量についての閾値とを比較して、制
御事例の追加が必要であると判断した場合に、行われ
る。この場合、各状態量ごとに単独で比較して追加の必
要性を判断してもよく、または各状態量の組み合わせか
ら追加の必要性を判断してもよい。

【０１１３】そして、その後、制御動作が実行された後
に作成されたバナーシートＢ上のベタ濃度パッチａ１お
よびハイライト濃度パッチａ２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最終的に制御事例を
追加するか否かが決定される。

【０１１４】具体的には、目標濃度とバナーシートＢ上
のベタ濃度パッチａ１およびハイライト濃度パッチａ２
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
ΔＥ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。

【０１１５】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。

【０１１６】この追加記憶は、次のようにして行われ
る。すなわち、図２の画像濃度制御部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、そのときの光学センサ１０の出力
信号を制御事例メモリ４６に転送する。

【０１１７】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。

【０１１８】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制御事例に基
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。

【０１１９】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。

【０１２０】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、
上述したように初期設定において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。

【０１２１】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。

【０１２２】状態量コンパレータ４７は、制御事例メモ
リ４６に新たに書き込まれた制御事例の状態が類似して
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。

【０１２３】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。

【０１２４】（画像濃度制御部でのクラスタを複合して
用いる制御）上述したことから明らかなように、実施例
１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。

【０１２５】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。

【０１２６】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。

【０１２７】図６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。

【０１２８】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。

【０１２９】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。

【０１３０】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から濃度コンパレータ
４３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４
９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。

【０１３１】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。

【０１３２】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５
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。

【０１３３】なお、立ち上げ直後や、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
平面は立ち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。

【０１３４】すなわち、制御事例平面が立ち上げ時に作
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
ち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。

【０１３５】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。

【０１３６】（トナー補給制御）通常の画像形成時に
は、基準パターン発生器５０から画像出力部１００に基
準パターンの信号が出力され、これによって、図１３お
よび図１４に示したように、感光体２の空きエリア２ｂ
上にベタ濃度パッチｃ１およびハイライト濃度パッチｃ
２の未定着トナー像が形成される。

【０１３７】このベタ濃度パッチｃ１およびハイライト
濃度パッチｃ２の未定着トナー像の単位面積当たりの付
着トナー量が、現像濃度センサ１３によって検出され、
トナー補給制御部６０において、その検出値と、トナー
補給制御部６０のメモリ内にある目標値とが比較され
て、その比較結果に応じて現像器４にトナーが補給され
る。

【０１３８】具体的には、ベタ濃度パッチｃ１の濃度測
定値とベタ濃度目標値との差に比例した時間だけ、ディ
スペンスモータ１８が駆動されて、その差に比例した量
のトナーが現像器４に補給される。ディスペンスモータ
１８の駆動時間の、ベタ濃度の測定値と目標値との差に
対する比例定数は、事前の実験によって、あらかじめ決
められる。

【０１３９】（現像濃度センサの感度校正）現像濃度セ
ンサ感度校正制御部７０による現像濃度センサ１３の感
度校正は、ユーザや技術者が必要であると判断したと
き、または画像形成に係わる部品の交換を行ったときな
どにおいて、図では省略したユーザインタフェースでの
指示によって行われる。

【０１４０】また、現像濃度センサ感度校正制御部７０
において、状態量センサ１９の出力、すなわち温度、湿
度、前回の校正時からの出力枚数、および前回の校正時
からの稼働時間と、あらかじめ現像濃度センサ感度校正
制御部７０のメモリ内にある、それぞれの状態量につい
ての閾値とが比較されて、現像濃度センサ１３の感度校
正が必要であると判断された場合には、現像濃度センサ
感度校正制御部７０により、現像濃度センサ１３の感度
校正が自動的に行われる。この場合、各状態量ごとに単
独で比較して感度校正の必要性を判断してもよく、また
は各状態量の組み合わせから感度校正の必要性を判断し
てもよい。

【０１４１】ユーザインタフェースでの指示によって、
または現像濃度センサ感度校正制御部７０での判断によ
って、現像濃度センサ１３の感度校正が行われるときに
は、まず、現像濃度センサ感度校正制御部７０からの指
示によって、基準パターン発生器５０から画像出力部１
００に基準パターンの信号が出力され、これによって、
感光体２の画像エリア２ａ上に、図１３に示したような
ベタ濃度パッチｃ１およびハイライト濃度パッチｃ２の
未定着トナー像が形成される。

【０１４２】このベタ濃度パッチｃ１およびハイライト
濃度パッチｃ２の未定着トナー像が現像濃度センサ１３
によって測定されて、その測定値が現像濃度センサ感度
校正制御部７０のメモリ内に書き込まれる。

【０１４３】さらに、この感光体２の画像エリア２ａ上
のベタ濃度パッチｃ１およびハイライト濃度パッチｃ２
の未定着トナー像は、図７に示した転写器５によってバ
ナーシート上に転写され、定着器６によって定着され
て、ベタ濃度パッチｃ１およびハイライト濃度パッチｃ
２の定着画像に変換される。

【０１４４】そして、そのベタ濃度パッチｃ１およびハ
イライト濃度パッチｃ２の定着画像が光学センサ１０に
よって測定されて、その測定値が現像濃度センサ感度校
正制御部７０のメモリ内に書き込まれる。

【０１４５】現像濃度センサ感度校正制御部７０には、
あらかじめ、光学センサ１０による定着画像の測定値と
現像濃度センサ１３による未定着トナー像の測定値との
差と、感度校正用の係数との関係が、ＬＵＴ（ルックア
ップテーブル）に記述されていて、現像濃度センサ感度
校正制御部７０では、光学センサ１０による定着画像の
測定値と現像濃度センサ１３による未定着トナー像の測
定値との差が求められ、その差によって上記のＬＵＴが
索引されて、感度校正用の係数が読み出される。この場
合も、実際上はベタ濃度のみが用いられる。

【０１４６】そして、その読み出された感度校正用の係
数が、トナー補給制御部６０に供給されて、上述したト
ナー補給制御時において、現像濃度センサ１３の感度変
化を相殺するように、上記のディスペンスモータ１８の
駆動時間の、ベタ濃度の測定値と目標値との差に対する
比例定数に乗じられる。

【０１４７】〔実施例１の効果〕上述した実施例１によ
れば、通常は、基準パターンの未定着トナー像に基づい
てトナー補給制御部６０によりトナー補給量が制御され
ることによって、画像品質が一定品質に保持されるの
で、画質管理のたびに頻繁にテストシートを出力する必
要がなくなり、ランニングコストの増加や装置本来の画
像形成の生産性の低下を伴わずに高精度の画質制御を行
うことができる。

【０１４８】〔実施例１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種類に
限らず、例えば、網点カバレッジ５０％に対応する濃度
パッチのみを用いてもよく、さらに多くの種類の濃度パ
ッチを用いて、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。

【０１４９】上記の例は、現像バイアス、現像ロール回
転数およびトナー供給係数を固定する場合であるが、現
像バイアス、現像ロール回転数およびトナー供給係数も
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、レーザ出力パワー、
現像バイアス、現像ロール回転数およびトナー供給係数
のうちのいずれか２つを用いることができる。

【０１５０】または、スコロトロン帯電器グリッド電
圧、レーザ出力パワー、現像バイアス、現像ロール回転
数およびトナー供給係数のうちの３つを用いて、例え
ば、網点カバレッジが１００％、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。

【０１５１】また、上記の例は、操作量を３通りに切り
換えて定着画像の基準パターンを形成する場合である
が、操作量を４通り以上に切り換えて定着画像の基準パ
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。

【０１５２】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、多色の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、適用することができる。

【０１５３】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。

【０１５４】〔実施例２〕次に、請求項２の発明の一例
を、実施例２として示す。図１６は、実施例２の画像形
成装置の画像出力部および各種制御部を示し、図１７
は、特に画像濃度制御部の具体例を示す。

【０１５５】〔実施例２の構成〕 （画像出力部）実施例２の画像形成装置の画像出力部１
００は、実施例１のそれと同様で、例えば図７に示した
ように構成される。

【０１５６】（定着画像の基準パターンの態様と、その
作成機構およびモニタ機構） （未定着トナー像の基準パターンの態様と、その作成機
構およびモニタ機構） （状態量モニタ機構） （基準パターン発生器）定着画像の基準パターンの態様
と、その作成機構およびモニタ機構、未定着トナー像の
基準パターンの態様と、その作成機構およびモニタ機
構、状態量モニタ機構、および基準パターン発生器５０
についても、実施例１と同様である。

【０１５７】（トナー補給制御部および現像濃度センサ
感度校正制御部）トナー補給制御部６０、および現像濃
度センサ感度校正制御部７０についても、実施例１と同
様である。詳細は、後述する〔実施例２の動作〕のとこ
ろで示す。

【０１５８】（画像濃度制御部）画像濃度制御部２０
は、実施例２では、現像濃度センサ１３の出力に基づい
て、すなわち基準パターンの未定着トナー像の測定出力
に基づいて、画像出力部１００の操作量、この例では、
スコロトロン帯電器３のグリッド電圧およびレーザ出力
部１のレーザ出力パワーを制御して、出力画像の品質を
制御する。したがって、実施例１のバナーシートＢ上の
定着画像の基準パターンの形成および測定が、感光体２
上の未定着トナー像の基準パターンの形成および測定に
代わるだけで、その他は実施例１と同様である。

【０１５９】画像濃度制御部２０の制御事例メモリ４６
には、例えば、図１８の表に示すような制御事例が記憶
される。これも、実施例１の図３に示した光学センサ１
０の出力値が、現像濃度センサ１３の出力値に代わるだ
けである。

【０１６０】〔実施例２の動作〕 （画像濃度制御部の初期設定動作）実施例２の画像形成
装置でも、まず、初期設定処理、いわゆる機能の立ち上
げ処理として、技術者は、制御用パラメータのスコロ設
定値およびＬＰ設定値を適宜設定する。そして、画像濃
度制御部２０は、感光体２上にベタ濃度パッチｃ１およ
びハイライト濃度パッチｃ２を形成して、それぞれを現
像濃度センサ１３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、最初の制御事例が記憶され
る。

【０１６１】同様にして、スコロ設定値およびＬＰ設定
値をそれぞれ変えて、さらに２回分の制御事例を制御事
例メモリ４６に記憶させる。すなわち、実施例１と同様
に、機能の立ち上げ時、状態量が等しい単位時間内にお
いて、合計３組の制御事例を制御事例メモリ４６に記憶
させる。

【０１６２】３組の制御事例は、スコロ設定値軸とＬＰ
設定値軸とで形成される平面上で、スコロ設定値および
ＬＰ設定値が直線上に並ばないような組み合わせとす
る。３組とする理由は、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。

【０１６３】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４に示したような制御事例平
面として抽出される。

【０１６４】すなわち、図４において、点Ｐ１，Ｐ２，
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ｃ１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ｃ２の検出濃度）
を示す点を、点Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３とする。そして、点Ｂ
１，Ｂ２，Ｂ３を通る平面をベタ事例平面ＢＰとし、点
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を通る平面をハイライト事例平面ＨＰ
とする。

【０１６５】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。

【０１６６】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、実施例２における初期設定処理
が終了する。

【０１６７】（稼働時の画像濃度制御部の基本的動作）
画像形成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。

【０１６８】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る。このセッ
トアップ動作においては、前回の各設定値を、例えば前
日の最終画像出力時の各設定値を、そのまま今回の設定
値として、感光体２上にベタ濃度パッチｃ１およびハイ
ライト濃度パッチｃ２が形成され、これらベタ濃度パッ
チｃ１およびハイライト濃度パッチｃ２が現像濃度セン
サ１３によって測定されて、その測定値が制御事例空間
内にプロットされる。

【０１６９】ここでは、スコロ設定値が「７６」、ＬＰ
設定値が「９８」であって、現像濃度センサ１３によっ
て検出されたベタ濃度パッチｃ１およびハイライト濃度
パッチｃ２の濃度が、それぞれＢ４およびＨ４であった
とすると、図５に示したようなプロットがなされ、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。

【０１７０】このプロットは、図１７に示した制御ルー
ル検索器４５が行う。すなわち、制御ルール検索器４５
は、現像濃度センサ１３から濃度コンパレータ４３を通
じて転送される測定濃度値Ｂ４およびＨ４を、操作量メ
モリ２２から転送されるスコロ設定値「７６」およびＬ
Ｐ設定値「９８」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。

【０１７１】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。

【０１７２】すなわち、今回のセットアップ時の制御内
容が、昨日の立ち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」プロットされれば、
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、立ち上げ時と
今回とで、事実上同程度であるとみなせることを意味す
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。

【０１７３】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、現像濃度センサ１３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。

【０１７４】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によって現像濃度センサ１３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。

【０１７５】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。

【０１７６】これによって、制御事例空間は、図５に示
したように、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。

【０１７７】図５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ＢＴ
Ｌ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。

【０１７８】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。

【０１７９】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。

【０１８０】図５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ＬＰ
設定値を決定することができる。

【０１８１】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。

【０１８２】（稼働時の画像濃度制御部でのクラスタ生
成）画像濃度制御部２０は、基本的には以上のようにし
て目標濃度を実現するが、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２
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のレーザ出
力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。

【０１８３】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。

【０１８４】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。

【０１８５】そこで、この例でも、状態が変化した場合
の制御事例を追加して記憶し、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、立ち上げ時の一面のみ
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。これら
を、それぞれクラスタと称することにする。すなわち、
クラスタＡ、クラスタＢ、というようにである。

【０１８６】制御事例を追加するか否かは、制御動作が
実行された後に形成された感光体２上のベタ濃度パッチ
ｃ１およびハイライト濃度パッチｃ２を用いて制御結果
の良否を判断した結果に基づいて、決定される。

【０１８７】具体的には、目標濃度と感光体２上のベタ
濃度パッチｃ１およびハイライト濃度パッチｃ２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Δ
Ｅが３以内、ハイライト濃度の許容誤差は、色差ΔＥ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。

【０１８８】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。

【０１８９】この追加記憶は、次のようにして行われ
る。すなわち、図１７の画像濃度制御部２０の濃度コン
パレータ４３は、現像濃度センサ１３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、そのときの現像濃度セン
サ１３の出力信号を制御事例メモリ４６に転送する。

【０１９０】制御事例メモリ４６は、その新たに供給さ
れた現像濃度センサ１３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。

【０１９１】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制御事例に基
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。

【０１９２】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。

【０１９３】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、
上述したように初期設定において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。

【０１９４】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。

【０１９５】状態量コンパレータ４７は、制御事例メモ
リ４６に新たに書き込まれた制御事例の状態が類似して
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。

【０１９６】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。

【０１９７】（画像濃度制御部でのクラスタを複合して
用いる制御）上述したことから明らかなように、実施例
１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。

【０１９８】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。

【０１９９】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。

【０２００】図６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。

【０２０１】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。

【０２０２】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。

【０２０３】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、現像濃度センサ１３から濃度コンパレ
ータ４３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。

【０２０４】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。

【０２０５】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５
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。

【０２０６】なお、立ち上げ直後や、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
平面は立ち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。

【０２０７】すなわち、制御事例平面が立ち上げ時に作
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
ち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。

【０２０８】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で現像濃度センサ１３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。

【０２０９】（トナー補給制御）上記の画像濃度制御部
２０による制御とともに、通常の画像形成時には、実施
例１と同様に、感光体２上に形成されるベタ濃度パッチ
ｃ１およびハイライト濃度パッチｃ２の未定着トナー像
に基づいて、トナー補給制御部６０により、現像器４へ
のトナー補給量が制御される。

【０２１０】すなわち、感光体２上のベタ濃度パッチｃ
１およびハイライト濃度パッチｃ２の未定着トナー像の
単位面積当たりの付着トナー量が、現像濃度センサ１３
によって検出され、トナー補給制御部６０において、そ
の検出値と、トナー補給制御部６０のメモリ内にある目
標値とが比較されて、その比較結果に応じて現像器４に
トナーが補給される。

【０２１１】具体的には、ベタ濃度パッチｃ１の濃度測
定値とベタ濃度目標値との差に比例した時間だけ、ディ
スペンスモータ１８が駆動されて、その差に比例した量
のトナーが現像器４に補給される。ディスペンスモータ
１８の駆動時間の、ベタ濃度の測定値と目標値との差に
対する比例定数は、事前の実験によって、あらかじめ決
められる。

【０２１２】（現像濃度センサの感度校正）現像濃度セ
ンサ感度校正制御部７０による現像濃度センサ１３の感
度校正は、ユーザや技術者が必要であると判断したと
き、または画像形成に係わる部品の交換を行ったときな
どにおいて、図では省略したユーザインタフェースでの
指示によって行われる。

【０２１３】また、現像濃度センサ感度校正制御部７０
において、状態量センサ１９の出力、すなわち温度、湿
度、前回の校正時からの出力枚数、および前回の校正時
からの稼働時間と、あらかじめ現像濃度センサ感度校正
制御部７０のメモリ内にある、それぞれの状態量につい
ての閾値とが比較されて、現像濃度センサ１３の感度校
正が必要であると判断された場合には、現像濃度センサ
感度校正制御部７０により、現像濃度センサ１３の感度
校正が自動的に行われる。この場合、各状態量ごとに単
独で比較して感度校正の必要性を判断してもよく、また
は各状態量の組み合わせから感度校正の必要性を判断し
てもよい。

【０２１４】ユーザインタフェースでの指示によって、
または現像濃度センサ感度校正制御部７０での判断によ
って、現像濃度センサ１３の感度校正が行われるときに
は、まず、現像濃度センサ感度校正制御部７０からの指
示によって、基準パターン発生器５０から画像出力部１
００に基準パターンの信号が出力され、これによって、
感光体２の画像エリア２ａ上に、図１３に示したような
ベタ濃度パッチｃ１およびハイライト濃度パッチｃ２の
未定着トナー像が形成される。

【０２１５】このベタ濃度パッチｃ１およびハイライト
濃度パッチｃ２の未定着トナー像が現像濃度センサ１３
によって測定されて、その測定値が現像濃度センサ感度
校正制御部７０のメモリ内に書き込まれる。

【０２１６】さらに、この感光体２の画像エリア２ａ上
のベタ濃度パッチｃ１およびハイライト濃度パッチｃ２
の未定着トナー像は、図７に示した転写器５によってバ
ナーシート上に転写され、定着器６によって定着され
て、ベタ濃度パッチｃ１およびハイライト濃度パッチｃ
２の定着画像に変換される。

【０２１７】そして、そのベタ濃度パッチｃ１およびハ
イライト濃度パッチｃ２の定着画像が光学センサ１０に
よって測定されて、その測定値が現像濃度センサ感度校
正制御部７０のメモリ内に書き込まれる。

【０２１８】現像濃度センサ感度校正制御部７０には、
あらかじめ、光学センサ１０による定着画像の測定値と
現像濃度センサ１３による未定着トナー像の測定値との
差と、感度校正用の係数との関係が、ＬＵＴ（ルックア
ップテーブル）に記述されていて、現像濃度センサ感度
校正制御部７０では、光学センサ１０による定着画像の
測定値と現像濃度センサ１３による未定着トナー像の測
定値との差が求められ、その差によって上記のＬＵＴが
索引されて、感度校正用の係数が読み出される。この場
合も、実際上はベタ濃度のみが用いられる。

【０２１９】そして、その読み出された感度校正用の係
数が、トナー補給制御部６０に供給されて、上述したト
ナー補給制御時において、現像濃度センサ１３の感度変
化を相殺するように、上記のディスペンスモータ１８の
駆動時間の、ベタ濃度の測定値と目標値との差に対する
比例定数に乗じられる。

【０２２０】〔実施例２の効果〕上述した実施例２によ
れば、通常は、基準パターンの未定着トナー像に基づい
て、トナー補給制御部６０によりトナー補給量が制御さ
れるとともに、画像濃度制御部２０により画像出力部１
００の操作量が制御されることによって、画像品質が一
定品質に保持されるので、画質管理のたびに頻繁にテス
トシートを出力する必要がなくなり、ランニングコスト
の増加や装置本来の画像形成の生産性の低下を伴わずに
高精度の画質制御を行うことができる。

【０２２１】〔実施例２の変形例〕実施例２について
も、実施例１につき上述したのと全く同様の各種の変形
を行うことができる。

【０２２２】

【発明の効果】上述したように、この発明によれば、総
合的な画質精度を上げるために定着画像を測定して制御
を行う場合でも、測定用のテストシートの出力頻度を少
なくすることができ、ランニングコストの増加や装置本
来の画像形成の生産性の低下を防止することができる。
また、技術者が事前にさまざまな環境条件や経時劣化な
どの影響を把握しなくても高精度の制御を行うことがで
き、開発工数を大幅に低減することができる。さらに、
膨大な台数の画像形成装置が市場に出て、さまざまな使
い方をされ、随時部品交換が行われた場合であっても、
一台一台の画像濃度制御性能を常に自動的に確保するこ
とができる。さらに、最終出力画像である定着画像の濃
度を測定することによって、画像品質の中心値または平
均値の経時変化や装置間差を、相対的ではなく絶対的に
制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の画像形成装置の第１の例の画像出力
部および各種制御部を示す図である。

【図２】図１の例の画像濃度制御部の具体例を示す図で
ある。

【図３】図１の例の状態量、操作量および制御量の説明
に供する図である。

【図４】画像濃度制御部における立ち上げ時の事例平面
の説明に供する図である。

【図５】画像濃度制御部における濃度制御のための推論
方法の説明に供する図である。

【図６】画像濃度制御部における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７】この発明の画像形成装置の画像出力部の一例を
示す図である。

【図８】定着画像の基準パターンの一例を示す図であ
る。

【図９】光学センサの出力信号の一例を示す図である。

【図１０】光学センサの一例を示す図である。

【図１１】光学センサのより具体的な例を示す図であ
る。

【図１２】図１１の光学センサの説明に供するための図
である。

【図１３】未定着トナー像の基準パターンの一例を示す
図である。

【図１４】感光体の画像エリアおよび空きエリアを示す
図である。

【図１５】現像濃度センサの一例を示す図である。

【図１６】この発明の画像形成装置の第２の例の画像出
力部および各種制御部を示す図である。

【図１７】図１６の例の画像濃度制御部の具体例を示す
図である。

【図１８】図１６の例の状態量、操作量および制御量の
説明に供する図である。

【符号の説明】

１ レーザ出力部 ２ 感光体 ３ スコロトロン帯電器 ４ 現像器 １０ 光学センサ １３ 現像濃度センサ １９ 状態量センサ ２０ 画像濃度制御部 ５０ 基準パターン発生器 ６０ トナー補給制御部 ７０ 現像濃度センサ感度校正制御部 １００ 画像出力部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/46 Ｈ０４Ｎ 1/46 Ｚ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子写真方式の画像形成手段と、 この画像形成手段により形成された基準パターンの未定
   着トナー像を測定するトナー像測定手段と、 このトナー像測定手段の出力に基づいてトナー補給量を
   制御するトナー補給制御手段と、 画像形成に係わる状態量を検出する状態量検出手段と、 この状態量検出手段の検出結果に基づいて、前記画像形
   成手段に対して記録媒体上に基準パターンの定着画像を
   形成させる画像形成制御手段と、 前記画像形成手段により形成された基準パターンの定着
   画像を測定する定着画像測定手段と、 この定着画像測定手段の出力に基づいて出力画像の品質
   を制御する画像品質制御手段と、 前記定着画像測定手段の出力に基づいて前記トナー像測
   定手段の感度を校正する感度校正手段と、 を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】電子写真方式の画像形成手段と、 この画像形成手段により形成された基準パターンの未定
   着トナー像を測定するトナー像測定手段と、 このトナー像測定手段の出力に基づいてトナー補給量を
   制御するトナー補給制御手段と、 前記トナー像測定手段の出力に基づいて出力画像の品質
   を制御する画像品質制御手段と、 画像形成に係わる状態量を検出する状態量検出手段と、 この状態量検出手段の検出結果に基づいて、前記画像形
   成手段に対して記録媒体上に基準パターンの定着画像を
   形成させる画像形成制御手段と、 前記画像形成手段により形成された基準パターンの定着
   画像を測定する定着画像測定手段と、 この定着画像測定手段の出力に基づいて前記トナー像測
   定手段の感度を校正する感度校正手段と、 を備える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、 前記トナー像測定手段は、前記未定着トナー像の付着ト
   ナー量を検知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、 前記トナー像測定手段は、前記未定着トナー像に赤外光
   を照射して、その反射光量または拡散光量から、前記未
   定着トナー像の濃度を検知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または２の画像形成装置におい
   て、 前記定着画像測定手段は、前記定着画像として、記録媒
   体上のトナー単色の濃度を検知す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、 前記定着画像測定手段は、前記定着画像として、記録媒
   体上のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の
   うちのいずれかのトナー単色の濃度を検知することを特
   徴とする画像形成装置。
7. 【請求項７】請求項１または２の画像形成装置におい
   て、 前記定着画像測定手段は、前記定着画像の濃度を、レッ
   ド、グリーン、ブルーの各色に分光して検知することを
   特徴とする画像形成装置。
8. 【請求項８】請求項１または２の画像形成装置におい
   て、 前記定着画像測定手段は、発光ダイオードからの光を前
   記定着画像に照射して、その反射光量または透過光量か
   ら、前記定着画像の濃度を検知することを特徴とする画
   像形成装置。
9. 【請求項９】請求項１または２の画像形成装置におい
   て、 前記定着画像測定手段は、前記定着画像を、Ｌ^＊ａ^＊ｂ
   ^＊色空間、Ｌ^＊Ｃ^＊ｈ色空間またはＸＹＺ色空間で表現
   された画像信号として測定することを特徴とする画像形
   成装置。
10. 【請求項１０】請求項１または２の画像形成装置におい
    て、 前記状態量検出手段は、前記状態量として、温度、湿
    度、前記画像形成手段による出力枚数、および当該画像
    形成装置の稼働時間のうちのいずれかを検知することを
    特徴とする画像形成装置。
11. 【請求項１１】請求項１または２の画像形成装置におい
    て、 前記トナー補給制御手段は、画像面積率１００％の未定
    着トナー像の濃度と、その目標値との差に応じて、現像
    器内にトナーを補給することを特徴とする画像形成装
    置。
12. 【請求項１２】請求項１または２の画像形成装置におい
    て、 前記画像品質制御手段は、 操作量に応じて出力画像の品質を変化させる画像品質可
    変手段と、 出力画像の制御事例を記憶する制御事例記憶手段と、 この制御事例記憶手段に記憶された複数の制御事例から
    制御ルールを抽出する制御ルール抽出手段と、 この制御ルール抽出手段によって抽出された制御ルール
    を用いて、出力画像の品質が目標品質となるように新た
    な操作量を算出し、その算出した新たな操作量を前記画
    像品質可変手段に供給する操作量算出手段と、 を有することを特徴とする画像形成装置。