JPH0583429A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ニューラルネットワークを用いることによ
り、種々の原稿それぞれの多様な状態に対応してコピー
時に最適な制御を自動的に行い得る画像形成装置を提供
する。 【構成】 ニューラルネットワークを用い、特徴的な原
稿多数に対してニューラルネットワークで予め入力条件
を学習させておき、学習後の結合係数と、出力計算部分
のみを装置本体に持たせておき、必要時に計算を行って
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真式の複写機，フ
ァクシミリ装置等の画像形成装置に関し、更に詳述すれ
ば、装置自体が原稿の状態を判断して種々の制御項目を
自動的に制御して複写画像を形成する所謂自動露光モー
ド時の制御にニューラルネットワークを用いた画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真式複写機等の画像形成装
置では、複写対象の原稿の種々の状態とそれに対応した
種々の制御項目とを予めデータテーブルに格納してお
き、自動露光コピーモードが選択されている場合には、
複写対象の原稿の状態を自動露光センサで読み取り、こ
の結果に対応した制御項目の条件をデータテーブルから
読み出して制御を行うように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の画像
形成装置では、複写対象の原稿それぞれに対応した最適
な複写条件を自動露光コピーに際して実現するには、原
稿の状態をより的確に表す多数の入力条件それぞれに対
して調整すべき多数の制御項目、たとえば露光量，帯電
量，現像バイアス等を設定し、それぞれを細かく制御す
る必要がある。しかし、多数の入力条件とそれらに対す
る複数の制御項目の出力条件の全てをテーブル形式でデ
ータとして予め格納しておくには多くのメモリ領域を必
要とし、また全ての条件を予め細かく設定しておくこと
は非常な労力を要する。更に、自動露光コピー時に全て
の原稿の状態を完全に読み取って把握することも事実上
は困難である。

【０００４】このような事情から、近年開発が進んでい
るニューラルネットワーク（ニューロコンピュータ）を
利用して露光制御を行うことが、たとえば特開平２-967
23号, 特開平2-183238号公報等に開示されているが、こ
れらいずれも写真機の露出制御の技術、特に逆光時の露
出制御に関するものであり、画像形成装置に適用される
ものではない。また本願出願人によるたとえば特願平2-
112188号等の出願も行われているが、これらはカラー複
写機の色調整の技術である。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、ニューラルネットワークを用いることによ
り、種々の原稿それぞれの多様な状態に対応してコピー
時に最適な制御を行い得る画像形成装置の提供を目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述のような問題点を解
決するために、ニューラルネットワークを用い、特徴的
な原稿多数に対してニューラルネットワークで予め入力
条件を学習させておき、学習後の結合係数と、出力計算
部分のみを画像形成装置本体に持たせておき、必要時に
計算を行って制御する。また、全ての原稿の状態を完全
に読み取ることは困難であるから、写真モード，文字モ
ード等の特殊なモードを指定するキーを設け、ユーザが
原稿を限定することにより、ニューラルネットワークを
利用して制御を行う。

【０００７】

【作用】ニューラルネットワークで学習後の結合係数と
出力計算部分のみを装置本体に持たせておき、複数の入
力条件に対して必要時に計算し、出力条件（制御条件）
を出力するので、全入出力条件をデータテーブル形式で
もたせる必要が無く、従ってメモリ容量が少なくて済
む。また、学習に対しても、あらゆる原稿全てを対象に
する必要はなく、特徴的な原稿のみを学習させれば済
む。更に、写真モード，文字モード等の特殊モードを限
定された分、従来よりも最適な制御が実現される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて詳述する。

【０００９】図１は本発明に係る画像形成装置の一実施
例としての複写機の要部の構成を示す模式的側断面図で
ある。

【００１０】図１において、参照符号12は板ガラス製の
原稿台であり、複写対象の原稿が載置される。この原稿
台12に載置された原稿はスキャナ1Sにより走査される。
即ち、スキャナ1Sには露光ランプ１が備えられており、
スキャナ1Sが矢符ａ方向へ移動することにより原稿が露
光ランプ１により露光され、その原稿面からの反射光が
反射鏡M1, M2により反射されて自動露光センサ２に入力
される。

【００１１】自動露光センサ２に入力された反射光はズ
ームレンズ３から反射鏡M3を経て感光体ドラム６に至
る。感光体ドラム６の周囲には、帯電用コロトロン４,
現像器５, 転写用コロトロン７, 分離用コロトロン８,
クリーニング装置９, 除電ランプ10等が配置されてい
る。感光体ドラム６は帯電用コロトロン４により所定電
荷が印加されて帯電しており、反射鏡M3からの反射光が
帯電用コロトロン４と現像器５との間に照射されて静電
潜像を形成する。

【００１２】感光体ドラム６上に形成された静電潜像
は、現像器５により現像されてトナー像となり、矢符b1
の経路を搬送されてくる図示しない複写用紙に転写用コ
ロトロン７により転写される。トナー像を転写された後
の複写用紙は分離用コロトロン８により複写用紙が感光
体ドラム６から分離され、矢符b2の経路を定着ローラ11
へ搬送されてトナー像の定着が行われる。

【００１３】なお、トナー像が複写用紙に転写された後
の感光体ドラム６の表面はクリーニング装置９により残
留トナーが除去され、更に除電ランプ10により除電され
て再度帯電用コロトロン４により帯電される。

【００１４】図２は本発明に係る画像形成装置の一実施
例としての複写機の制御部の構成を示すブロック図であ
る。

【００１５】本発明の画像形成装置である複写機はMPU
51を含むマイクロコンピュータシステムにより制御され
る。MPU 51には、制御プログラム・定数等を格納してお
くためのROM 52と、MPU 51による制御に際してデータを
一時的に格納し、且つ制御に必要な種々のフラグ領域を
有するRAM 53と、MPU 51が本体内部機器の入出力制御を
行うための I/Oインタフェイス54とが接続されている。
また I/Oインタフェイス54には、アナログ値をディジタ
ル値に変換する A/D変換器55と、ディジタル値をアナロ
グ値に変換する D/A変換器56と、操作パネル59とが接続
されている。

【００１６】A/D変換器55には自動露光センサ２が接続
されており、この自動露光センサ２による原稿からの反
射光量の検出結果がディジタル信号に変換されて I/Oイ
ンタフェイス54へ出力される。また、 A/D変換器55には
高圧ユニット57及び露光ランプ用レギュレータ58が接続
されている。高圧ユニット57は、帯電用コロトロン４に
よる感光体ドラム６の帯電量, 現像器５の現像バイアス
を可変に調節するためのものであり、また露光ランプ用
レギュレータ58は露光ランプ１の光量を可変に調節する
ためのものである。

【００１７】図３は操作パネル59の構成を示す模式図で
ある。

【００１８】操作パネル59には、原稿の複写を行わせる
コピースタートキー20, 自動露光モードによる複写を行
わせる自動露光キー21,原稿が文字の配列により構成さ
れている場合にその旨を指定する文字モードキー22, 原
稿が写真である場合にその旨を指定する写真モードキー
23，複写枚数等を入力するためのテンキー24等が配置さ
れている。

【００１９】図４は本発明装置に用いられるニューラル
ネットワークの構成を示す模式図である。

【００２０】本実施例では、ニューラルネットワークは
入力層LI, 中間層LM, 出力層LOの３層構造を有してお
り、同一層内でのユニット同士の結合はない。各ユニッ
トはそれぞれが属する層以外の層の各ユニットと結合係
数（シナプスウェイト又は重み係数）を介して結合され
ている。入力層LIのユニットはプリスキャン時に逐次自
動露光センサ２が読み取った値の最小値，平均値及び操
作パネル59の文字モードキー22または写真モードキー23
の操作により入力されている選択モード値がそれぞれの
ユニットに入力信号として与えられる。出力層LOの各ユ
ニットからは露光量，帯電量，現像バイアス量等の制御
項目の制御出力値が出力される。

【００２１】このニューラルネットワークでは学習方式
は３層バックプロパゲーションを採用している。

【００２２】バックプロパゲーションにおいては、ニュ
ーロンの入出力関数として図５のグラフに示されている
ような下記式(1) にて表されるシグモイド型関数を利用
する。

【００２３】

【数１】

【００２４】あるニューロンＪへの総入力は下記式(2)
にて表されるように、そのニューロンＪとシナプス結合
しているニューロンｙ_i の出力とシナプスウェイトｗ_ij
とを積和した値となる。

【００２５】

【数２】

【００２６】そして、上記式(2) により算出されたニュ
ーロンｊへの総入力に対してその出力を下記式(3) で定
義する。

【００２７】

【数３】

【００２８】上記式(2) 及び式(3) に従って入力層LIへ
入力された信号はネットワークのシナプスウェイトに従
って 入力層LI→中間層LM→出力層LO の順に順次計算が行われる。出力層LOの計算結果は教師
信号と比較される。出力層LOの計算結果と教師信号との
ズレの度合いは具体的には、ｉ番目の出力層LOをｙ_i と
し、教師信号をｄ_i とすると、誤差Ｅとして下記式(4)
にて表される。

【００２９】

【数４】

【００３０】バックプロパゲーションはこの誤差Ｅを極
小化するようにネットワークのシナプスウェイトを修正
する処理である。

【００３１】その学習信号δは、出力層LOから中間層LM
への修正に関しては下記式(5) にて表される。

【００３２】

【数５】

【００３３】ここで、ｕ_i は前述の式(2) にて示されて
いる第ｉ番目のニューロン状態であり、ｆは式(3) で表
されているシグモイド型関数である。

【００３４】また、各中間層LMの学習信号δはニューロ
ンｊよりも１段上の層に存在するニューロンｋを考えて
下記式(6) から求められる。

【００３５】

【数６】

【００３６】そして、式(5) 及び式(6) に基づいて下記
式(7) により表されるルールによりシナプスウェイトが
求められる。

【００３７】

【数７】

【００３８】ここで、ηは学習定数を、αは安定化定数
をそれぞれ表している。なお、入出力関数である式(3)
は ｆ' ＝ｆ（１−ｆ） となり、式(5) 及び式(6) の演算は容易に実行可能であ
る。

【００３９】以上のようなバックプロパゲーションを用
いた学習は具体的には、複写原稿を複写し、その結果得
られる複写物が最適な画質になるように、制御項目であ
る露光，帯電，現像バイアスの各量を現像プロセスの知
識を有する所謂エキスパートと称される人に調整させ
る。その際の各調整値及び複写原稿を自動露光センサで
読み取った値の最小値及び平均値のデータ及びモードを
控えておく。そして、特徴のある複写原稿多数に対して
前述の作業を反復してデータを収集する。このようにし
て収集されたデータがバックプロパゲーションの学習用
の教師信号となり、パーソナルコンピュータ等でそれを
学習させて誤差が極小化するようにネットワークの結合
係数を修正する。

【００４０】次に、実際の制御に際しては、バックプロ
パゲーションによって学習を終了した結合係数のデータ
及びニューラルネットワークの入力層LI→中間層LM→出
力層LOの順に順次一方向に出力計算を行う部分のみをMP
U 51に組み込む。そして、自動露光モードが選択されて
複写が開始された場合に、複写動作前に露光ランプ１を
点灯して複写原稿を走査する（プリスキャン）。このプ
リスキャンの際、原稿からの反射光量を逐次自動露光セ
ンサ２で検出しておく。

【００４１】このようにして自動露光センサ２により得
られた値の内の最小値及び平均値を求め、それらと指定
されているモード（通常のコピーモードか、写真モード
かあるいは文字モードかの別）を入力データとし、学習
により求められ予め組み込まれている結合係数に従って
出力計算を行う。出力計算の結果はそれぞれ制御すべき
露光量，帯電量及び現像バイアス量として出力されるの
で、複写動作時にそれらを調節して最適な画質が得られ
るように複写を行う。

【００４２】次に、制御部のMPU 51による制御手順につ
いて、図６及び図７のフローチャートを参照して説明す
る。

【００４３】図６はMPU 51の制御のメインルーチンを示
すフローチャートであり、まずステップS1ではコピース
タートキー20が押圧操作されたか否かが判断される。こ
の結果が「NO」であれば待機状態を継続し、「YES 」で
あればコピー開始になってステップS3へ処理が進められ
る。ここでは自動露光キー21が選択されているか否かが
判断される。「YES 」であれば自動露光コピーモードで
あり、ステップS5の後述する自動露光サブルーチンへ処
理が進められる。

【００４４】ステップS7のコピー動作により一連の複写
プロセスが実行され、ステップS9では連続コピーか否か
が判断される。「YES 」であればステップS7へ処理が戻
されてコピー動作が反復される。「NO」であればメイン
ルーチンは終了する。

【００４５】次に、図７の自動露光サブルーチンのフロ
ーチャートについて説明する。

【００４６】まず、ステップＳ11の原稿露光走査は、複
写動作の前に原稿の状態を読み取るための処理である。
即ち、露光ランプ１を点灯させ、スキャナ1Sを原稿走査
方向へ矢符ａだけ移動させる。その際、露光ランプ１に
より原稿の複写すべき面が照射されてその反射光が集光
されて破線ｃにて示されているように反射鏡M1, M2,自
動露光センサ２, ズームレンズ３, 反射鏡M3を経由して
感光体ドラム６に至る。この際、ズームレンズ３の前の
自動露光センサ２により反射光量が検知される。

【００４７】この自動露光センサ２により検知された反
射光量の値は A/D変換器55及び I/Oインタフェイス54を
経てMPU51に入力され、更にRAM 53内に格納される。こ
の動作が原稿走査中に反復され、RAM 53内に複数のデー
タが蓄積されてゆく。

【００４８】次に、ステップＳ13では、RAM 53内に上述
のようにして蓄積されているデータから平均値及び最小
値が読み出されてRAM53に格納される。次に、ステップ
Ｓ15, Ｓ17, Ｓ19では特殊モード (写真モードあるいは
文字モード) が選択されているか否かが調べられる。即
ち、自動露光モードの中にも更に特殊モード (写真モー
ドあるいは文字モード) が設定されており、その原稿の
タイプ(写真であるかまたは文字のみであるか) を限定
することにより、従来以上に最適な画質を実現すること
を目的としている。そして、そのモードが選択されてい
るか否かを写真モードキー23または文字モードキー22の
操作の有無により判断する。また、ステップＳ17, 21,
23ではそれらのモードが選択されている場合にそれをRA
M 53内にあるモードフラグに各値”０”, ”１”, ”
２”を対応させて記憶する。

【００４９】次に、ステップＳ25では、RAM 53に格納さ
れている平均値, 最小値及びモードフラグの値を入力値
とし、ROM 52内に予め格納されているバックプロパゲー
ションにより学習を終えた結合係数のデータに従ってニ
ューラルネットワークの出力計算を前記式(2) 及び式
(3) にて行い、制御対象の出力値である露光量, 帯電量
及び現像バイアス量を計算する。

【００５０】次にステップＳ27では、 I/Oインタフェイ
ス54及び D/A変換器56を経て高圧ユニット57または露光
ランプレギュレータ58にステップＳ25で求められた出力
値を一時的に設定する。これらの値に基づいて、ステッ
プS7でのコピー動作時に帯電用コロトロン４，現像器５
及び露光ランプ１が制御される。

【００５１】

【発明の効果】以上に詳述した如く、本発明装置では、
ニューラルネットワークを用いるとより精細な制御が必
要な部分で複数の入力条件に対して複数の出力値を発生
する必要がある場合に、大量の記憶領域を必要とするデ
ータテーブルを使用せずに予め求められている学習後の
結合係数により機器内部で計算して求めることが出来る
ので、メモリ容量を削減することが出来、また自動コピ
ーモードによるコピー時に写真モードあるいは文字モー
ド等の原稿の状態を限定した上でニューラルネットワー
クを用いることにより、最適な画質でコピーが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例である複
写機の要部の構成を示す模式的側断面図である。

【図２】本発明に係る画像形成装置の一実施例である複
写機の制御部の構成を示すブロック図である。

【図３】操作パネルの構成を示す模式図である。

【図４】本発明装置に用いられるニューラルネットワー
クの構成を示す模式図である。

【図５】バックプロパゲーションにおけるニューロンの
入出力関数としてのシグモイド型関数を示すグラフの模
式図である。

【図６】MPU の制御のメインルーチンを示すフローチャ
ートである。

【図７】自動露光サブルーチンのフローチャートであ
る。

【符号の説明】

２ 自動露光センサ 21 自動露光キー 22 文字モードキー 23 写真モードキー 51 MPU

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿の状態を読み取り、その結果に応じ
   て画像形成動作に必要な制御項目を自動的に制御して前
   記原稿の複写画像を形成すべくなしてある画像形成装置
   において、 複数の原稿の状態に基づいて前記制御項目を自動的に制
   御し得るように予め学習したニューラルネットワークを
   備え、 画像形成動作前に原稿の状態を読み取り、その結果を前
   記ニューラルネットワークに与えて画像形成動作に必要
   な前記制御項目を自動的に制御すべくなしてあることを
   特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 原稿の読み取り条件を選択する原稿状態
   選択手段を備え、 前記ニューラルネットワークは、原稿の読み取り条件そ
   れぞれに応じて複数の原稿の状態に基づいて前記制御項
   目を自動的に制御し得るように予め学習してあり、前記
   原稿選択手段による選択状態に従って画像形成動作に必
   要な前記制御項目を自動的に制御すべくなしてあること
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。