JPH0934188A - Image forming device - Google Patents
Image forming deviceInfo
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- JPH0934188A JPH0934188A JP7182691A JP18269195A JPH0934188A JP H0934188 A JPH0934188 A JP H0934188A JP 7182691 A JP7182691 A JP 7182691A JP 18269195 A JP18269195 A JP 18269195A JP H0934188 A JPH0934188 A JP H0934188A
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- Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
- Dry Development In Electrophotography (AREA)
- Control Or Security For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置、特
に、電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等
電子写真プロセスによって像担持体上に形成したトナー
画像をシート上に転写する画像形成装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a laser printer or a facsimile which transfers a toner image formed on an image carrier by an electrophotographic process onto a sheet. .
【0002】[0002]
【従来の技術】電子写真プロセスによる画像形成装置に
おいては、感光体上に画像を安定して形成することが重
要課題であり、それには現像器内のトナー濃度(キャリ
アとトナーの総重量に対するトナーの重量比)を許容範
囲内に維持すること、感光体の帯電電位、現像バイアス
電圧又は画像露光量等の電子写真プロセスを適正な値に
制御することが必要である。2. Description of the Related Art In an image forming apparatus using an electrophotographic process, stable formation of an image on a photosensitive member is an important issue, and toner concentration in a developing device (toner relative to the total weight of carrier and toner) It is necessary to maintain the electrophotographic process such as the charging potential of the photoconductor, the developing bias voltage or the image exposure amount to an appropriate value.
【0003】トナー補給制御の方式としては、従来、感
光体上に一定の作像条件の下で形成されたテストトナー
像からの反射光量に基づいて光センサでトナー付着量を
検出し、このトナー付着量から現像剤中のトナー濃度を
推定して必要な量のトナーを補給するいわゆるAIDC
と、磁気センサによって現像剤の透磁率を検出し、ある
いは光センサによって現像剤からの反射光量を検出して
現像剤中のトナー濃度を推定して必要な量のトナーを補
給するいわゆるATDCとが知られている。In the conventional toner replenishment control system, an optical sensor detects the toner adhesion amount based on the amount of reflected light from a test toner image formed on a photoconductor under a constant image forming condition. A so-called AIDC that estimates the toner concentration in the developer from the adhered amount and replenishes the required amount of toner
And a so-called ATDC that supplies magnetic toner in a required amount by estimating the toner concentration in the developer by detecting the magnetic permeability of the developer by a magnetic sensor or detecting the amount of reflected light from the developer by an optical sensor. Are known.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記AID
CやATDCにおいては、湿度等の環境条件の変化やコ
ピー枚数(キャリアの耐久度合)等の影響を無視し得な
い。画像濃度とそれに影響を及ぼす要因との間には、こ
れまでの経験や実験から一定の相関関係にあることが判
明している。従って、AIDC及び/又はATDCによ
る検出値に種々の要因変動に基づく補正を加えれば、画
像安定化制御を良好に行うことができる。しかし、要因
変動と画像濃度との相関関係が複雑であり、補正の処理
が煩雑となる。By the way, the AID
In C and ATDC, influences such as changes in environmental conditions such as humidity and the number of copies (endurance of carrier) cannot be ignored. From a past experience and an experiment, it has been found that there is a certain correlation between the image density and the factor affecting it. Therefore, if the detected value by AIDC and / or ATDC is corrected based on the variation of various factors, the image stabilization control can be performed well. However, the correlation between the factor variation and the image density is complicated, and the correction process becomes complicated.
【0005】そこで、本発明の目的は、電子写真プロセ
スにおける画像濃度に関与する種々の要因変動を一括処
理して、現像器中のトナー濃度の安定化及び画像濃度の
安定化を図ることのできる画像形成装置を提供すること
にある。Therefore, it is an object of the present invention to collectively process the fluctuations of various factors relating to the image density in the electrophotographic process to stabilize the toner density in the developing device and the image density. An object is to provide an image forming apparatus.
【0006】[0006]
【発明の構成、作用及び効果】以上の目的を達成するた
め、本発明に係る画像形成装置は、まず、一定の作像条
件のもとで像担持体上に形成されたテストトナー像のト
ナー付着量を検出する第1のセンサと、この第1のセン
サの検出値に基づいて現像器へトナーを補給するトナー
補給手段とを備え、AIDCによるトナー補給を行う。
さらに、現像器内のトナー濃度を検出する第2のセンサ
と、この第2のセンサの検出値の変動要因(例えば、湿
度、現像器の使用歴)を検出する第3のセンサと、第2
及び第3のセンサの検出値に基づいてトナー濃度補正量
を決定するトナー濃度補正手段と、このトナー濃度補正
手段によって補正されたトナー濃度に基づいて電子写真
プロセスの制御を行う制御手段とを備えている。In order to achieve the above objects, the image forming apparatus according to the present invention first comprises a toner of a test toner image formed on an image carrier under a constant image forming condition. A first sensor for detecting the amount of adhesion and a toner replenishing means for replenishing the toner to the developing device based on the detection value of the first sensor are provided, and the toner is replenished by AIDC.
Further, a second sensor that detects the toner concentration in the developing device, a third sensor that detects a variation factor of the detection value of the second sensor (for example, humidity, history of use of the developing device), and a second sensor
And a toner density correction means for determining the toner density correction amount based on the detection value of the third sensor, and a control means for controlling the electrophotographic process based on the toner density corrected by the toner density correction means. ing.
【0007】即ち、本発明に係る画像形成装置において
は、AIDCによって画像濃度を一定に保つように現像
器にトナーを補給する。この場合、現像器内のトナー濃
度は湿度や現像器の使用歴(キャリアの耐久度合)等の
要因によって変動し、トナー濃度が許容範囲を超えるこ
とがある。そこで、ATDCを併用し、即ち、第2のセ
ンサによって現像器内のトナー濃度を検出し、電子写真
プロセス(帯電電位、現像バイアス電圧あるいは画像露
光量)を制御して、画像濃度の安定化を図ると共に現像
器内のトナー濃度を一定の範囲に維持する。That is, in the image forming apparatus according to the present invention, toner is supplied to the developing device by AIDC so as to keep the image density constant. In this case, the toner concentration in the developing device fluctuates due to factors such as humidity and the history of use of the developing device (carrier durability), and the toner concentration may exceed the allowable range. Therefore, the ATDC is also used, that is, the toner density in the developing device is detected by the second sensor, and the electrophotographic process (charging potential, developing bias voltage, or image exposure amount) is controlled to stabilize the image density. At the same time, the toner density in the developing device is maintained within a certain range.
【0008】前記第2のセンサの検出値は前記要因の変
動に左右されるため、要因変動を検出する第3のセンサ
の検出値で第2のセンサの検出値を補正する。この補正
手段はファジイ推論又はニューラルネットワークを用い
る。Since the detection value of the second sensor depends on the fluctuation of the factor, the detection value of the second sensor is corrected by the detection value of the third sensor which detects the fluctuation of the factor. This correction means uses fuzzy inference or a neural network.
【0009】本発明によれば、AIDCでトナー補給を
行うと共にATDCで電子写真プロセスを制御するよう
にしたため、現像器中のトナー濃度を一定の範囲に維持
すると共に、画像濃度の安定化を図ることができる。し
かも、ATDCによる検出結果を第3のセンサの検出値
に基づいて補正するため、真のトナー濃度を求めること
ができるばかりか、その補正をファジイ推論又はニュー
ラルネットワークを用いるため、設計者がこれまでに得
た知識やノウハウを適用でき、要因変動を一括処理して
精度よく真のトナー濃度を求めることができる。According to the present invention, the toner is supplied by the AIDC and the electrophotographic process is controlled by the ATDC, so that the toner density in the developing device is maintained within a certain range and the image density is stabilized. be able to. Moreover, since the detection result by ATDC is corrected based on the detection value of the third sensor, not only the true toner concentration can be obtained, but also the correction is performed by using fuzzy inference or a neural network. It is possible to apply the knowledge and know-how obtained in step 1, and collectively process the factor fluctuations to accurately determine the true toner concentration.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
の実施形態について添付図面を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0011】(複写機の全体構成と複写動作の概略)図
1は本発明の一実施形態であるデジタル方式の複写機を
示す。この複写機は上段にイメージリーダユニット1を
配置し、その直下にレーザ走査ユニット10を設け、中
段部に作像ユニット20、下段部にシート搬送系40を
配置したものである。(Overall Structure of Copying Machine and Outline of Copying Operation) FIG. 1 shows a digital copying machine which is an embodiment of the present invention. In this copying machine, the image reader unit 1 is arranged in the upper stage, the laser scanning unit 10 is provided immediately below the image reader unit 1, the image forming unit 20 is arranged in the middle stage, and the sheet conveying system 40 is arranged in the lower stage.
【0012】イメージリーダユニット1は、矢印a方向
に移動することによってプラテンガラス9上にセットさ
れた原稿の画像を読み取るスキャナ2と、読み取った画
像データを印字用のデータに変換処理する画像信号処理
部5とで形成されている。スキャナ2は密着型のライン
イメージセンサ(CCD)3を備えた周知のものであ
る。The image reader unit 1 moves in the direction of arrow a to read a document image set on the platen glass 9 by a scanner 2, and image signal processing for converting the read image data into printing data. And the part 5. The scanner 2 is a well-known one having a contact type line image sensor (CCD) 3.
【0013】レーザ走査ユニット10は、前記画像信号
処理部5で生成、編集された印字データに基づいて光源
駆動部11が光源(レーザダイオード)を変調駆動し、
感光体ドラム21上に静電潜像を形成する。このレーザ
走査ユニット10はポリゴンミラー12、fθレンズ1
3等で構成されており、その構造、作用は周知である。In the laser scanning unit 10, the light source driving unit 11 modulates and drives the light source (laser diode) based on the print data generated and edited by the image signal processing unit 5,
An electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 21. The laser scanning unit 10 includes a polygon mirror 12 and an fθ lens 1
It is composed of 3 etc., and its structure and action are well known.
【0014】作像ユニット20は矢印b方向に回転する
感光体ドラム21を中心に構成され、その周囲には、帯
電チャージャ22、現像器23、転写チャージャ31、
シート分離チャージャ32、残留トナーのクリーナ3
3、残留電荷のイレーサランプ34が配置されている。
さらに、テストトナー像のトナー付着量を光学的に検出
するためのAIDCセンサ51、機内の湿度を検出する
ための湿度センサ52及び温度を検出するための温度セ
ンサ53が配置されている。The image forming unit 20 is constructed around a photosensitive drum 21 which rotates in the direction of an arrow b, around which a charging charger 22, a developing device 23, a transfer charger 31,
Sheet separation charger 32, residual toner cleaner 3
3. An eraser lamp 34 for residual charge is arranged.
Further, an AIDC sensor 51 for optically detecting the toner adhesion amount of the test toner image, a humidity sensor 52 for detecting the humidity inside the machine, and a temperature sensor 53 for detecting the temperature are arranged.
【0015】現像器23は、キャリアとトナーとの混合
物からなる2成分系現像剤を使用するもので、トナーは
ホッパ24に収容されており、補給ローラ25の回転に
よって攪拌/循環槽26へ補給される。補給されたトナ
ーは攪拌/循環槽26内を攪拌されつつ循環することに
よりキャリアとの摩擦で所定の電荷に帯電し、現像スリ
ーブ27を通じて感光体ドラム21の表面に供給され
る。また、攪拌/循環槽26には現像剤中のトナー濃度
を磁気的にあるいは光学的に検出するためのATDCセ
ンサ54が配置されている。The developing device 23 uses a two-component developer composed of a mixture of carrier and toner, and the toner is contained in a hopper 24, and is supplied to the stirring / circulating tank 26 by the rotation of a supply roller 25. To be done. The replenished toner circulates in the stirring / circulation tank 26 while being stirred, and is charged to a predetermined electric charge by friction with the carrier, and is supplied to the surface of the photosensitive drum 21 through the developing sleeve 27. Further, an ATDC sensor 54 for magnetically or optically detecting the toner concentration in the developer is arranged in the stirring / circulating tank 26.
【0016】シート搬送系40は、給紙カセット41に
収容されているシートを給紙ローラ42の回転によって
1枚ずつ給紙し、タイミングローラ43で感光体ドラム
21上に形成されたトナー画像と同期をとって転写部へ
送られる。転写部において、シートは転写チャージャ3
1からの放電によってトナー画像を転写されると共にシ
ート分離チャージャ32からのAC放電による除電にて
感光体ドラム21から分離される。分離後のシートはエ
アーサクションベルト46で定着器47へ送り込まれて
トナー画像の定着を施され、排出ローラ48からトレイ
49上へ排出される。The sheet conveying system 40 feeds the sheets accommodated in the sheet feeding cassette 41 one by one by the rotation of the sheet feeding roller 42, and the toner image formed on the photosensitive drum 21 by the timing roller 43. It is sent to the transfer section in synchronization. At the transfer section, the sheet is the transfer charger 3
The toner image is transferred by the discharge from No. 1 and is separated from the photoconductor drum 21 by the charge removal by the AC discharge from the sheet separation charger 32. The separated sheet is sent to the fixing device 47 by the air suction belt 46 to fix the toner image, and is discharged from the discharge roller 48 onto the tray 49.
【0017】(制御機構)図2は複写機の制御機構を示
す。制御機構はCPU60、トナー濃度補正部70を中
心として構成されている。CPU60は制御用プログラ
ムが格納された制御ROMと、各種データが格納された
データROMと、各種パラメーターが格納されるRAM
を備えている。データROMには後述するトナー濃度制
御、画像濃度制御を行う際に必要な各種データが格納さ
れている。CPU60には、AIDCセンサ51からの
検出値が入力される。また、CPU60は光源駆動部1
1、グリッド電圧トランス71、現像バイアストランス
72、現像器23、トナーホッパ24を制御する。(Control Mechanism) FIG. 2 shows a control mechanism of the copying machine. The control mechanism mainly includes a CPU 60 and a toner density correction unit 70. The CPU 60 is a control ROM that stores a control program, a data ROM that stores various data, and a RAM that stores various parameters.
It has. The data ROM stores various data necessary for performing toner density control and image density control described later. The detection value from the AIDC sensor 51 is input to the CPU 60. Further, the CPU 60 is the light source drive unit 1.
1, the grid voltage transformer 71, the developing bias transformer 72, the developing device 23, and the toner hopper 24 are controlled.
【0018】一方、トナー濃度補正部70には湿度セン
サ52、温度センサ53及びATDCセンサ54の検出
値、現像器23の駆動時間を積算する耐久カウンタ55
からのカウント値が入力される。On the other hand, the toner concentration correction unit 70 has a durability counter 55 for integrating the detection values of the humidity sensor 52, the temperature sensor 53 and the ATDC sensor 54, and the driving time of the developing device 23.
The count value from is input.
【0019】(画像濃度の安定化及びトナー補給)以上
説明した複写機において、感光体ドラム21の帯電は、
放電電圧Vcの帯電チャージャ22のグリッド22aに
グリッド電圧Vgをトランス71から印加することによ
り行われる。露光前の感光体ドラム21の帯電電位Vo
はグリッド電圧Vgと略等しく、帯電電位Voはグリッ
ド電圧Vgを変更することで制御できる。(Stabilization of Image Density and Replenishment of Toner) In the copying machine described above, the photosensitive drum 21 is charged by
This is performed by applying the grid voltage Vg from the transformer 71 to the grid 22a of the charging charger 22 having the discharge voltage Vc. Charge potential Vo of the photosensitive drum 21 before exposure
Is approximately equal to the grid voltage Vg, and the charging potential Vo can be controlled by changing the grid voltage Vg.
【0020】本実施形態は前記レーザ走査ユニット10
から放射されるレーザビームで露光されて低電位Vi
(ほぼ0V)となった画像部にトナーを付着させるいわ
ゆる反転現像を採用している。感光体の帯電極性がマイ
ナスであれば、トナーの帯電極性もマイナスであり、現
像器23の現像スリーブ27に対してはマイナス極性の
現像バイアス電圧Vbをトランス72から印加する。反
転現像において、トナーはこの現像バイアス電圧Vbよ
り低い電位部分に付着する。現像電位差とは現像バイア
ス電圧Vbと画像部電位Viとの差である。反転現像に
おいて、画像電位差を大きく設定すれば現像効率が高く
なり、小さく設定すれば現像効率が低くなる。ここで、
現像効率とは単位現像電位差当たりの感光体トナー付着
量をいう。In this embodiment, the laser scanning unit 10 is used.
Is exposed to a laser beam emitted from a low potential Vi
The so-called reversal development is used in which the toner is attached to the image portion where the voltage becomes almost 0V. If the charging polarity of the photoconductor is negative, the charging polarity of the toner is also negative, and the developing bias voltage Vb of the negative polarity is applied to the developing sleeve 27 of the developing device 23 from the transformer 72. In the reversal development, the toner adheres to a potential portion lower than the development bias voltage Vb. The development potential difference is the difference between the development bias voltage Vb and the image portion potential Vi. In the reversal development, if the image potential difference is set to be large, the development efficiency will be high, and if it is set to be small, the development efficiency will be low. here,
The developing efficiency refers to the amount of toner adhering to the photosensitive member per unit development potential difference.
【0021】本実施形態では1枚のコピー動作終了後
に、所定のグリッド電圧Vg、現像バイアス電圧Vb及
び露光量の下で感光体ドラム21上にテストトナー像を
形成し、AIDCセンサ51によってテストトナー像の
散乱反射光を検出する。この出力電圧はCPU60へ入
力され、トナー付着量が演算される。AIDCセンサ5
1の出力電圧とテストトナー像のトナー付着量との関係
の一例は図3に示すとおりであり、トナー付着量が0.
8mg/cm2以下になれば画像濃度が低下するため、
CPU60はホッパ24を駆動してトナーを現像器23
へ補給する。In this embodiment, after the copying operation for one sheet is completed, a test toner image is formed on the photosensitive drum 21 under a predetermined grid voltage Vg, developing bias voltage Vb and exposure amount, and the AIDC sensor 51 tests the test toner image. The scattered reflected light of the image is detected. This output voltage is input to the CPU 60 and the toner adhesion amount is calculated. AIDC sensor 5
An example of the relationship between the output voltage of No. 1 and the toner adhesion amount of the test toner image is as shown in FIG.
If it is less than 8 mg / cm 2 , the image density will decrease,
The CPU 60 drives the hopper 24 to apply the toner to the developing device 23.
Supply to.
【0022】ところで、AIDCによってトナー補給を
行い、画像濃度の低下を防止する場合、現像器23内で
のトナー濃度が大きく変動する場合がある。例えば、ト
ナー濃度が必要以上に上昇する場合としては、(1)高
湿状態になると感光体ドラム21上の画像部電位Viが
上昇して現像電位差が低下し、現像効率が減少するた
め、トナー補給が過剰となる。(2)低湿状態になると
トナー帯電量が上昇して現像効率が減少するため、トナ
ー補給が過剰となる。一方、トナー濃度が必要以上に低
下する場合としては、(1)湿度が上昇してトナー帯電
量が低下すると現像効率が高すぎるため、トナー補給が
抑えられる。(2)コピー枚数の増加に伴うキャリアの
劣化でトナー帯電量が低下すると現像効率が高まるた
め、トナー補給が抑えられる。By the way, when the toner is replenished by the AIDC to prevent the image density from being lowered, the toner density in the developing device 23 may vary greatly. For example, when the toner density rises more than necessary, (1) when the high humidity state is reached, the image portion potential Vi on the photosensitive drum 21 rises, the developing potential difference decreases, and the developing efficiency decreases, so that the toner Excessive supply. (2) When the humidity is low, the toner charge amount increases and the developing efficiency decreases, so that the toner replenishment becomes excessive. On the other hand, when the toner concentration is reduced more than necessary, (1) if the humidity rises and the toner charge amount decreases, the developing efficiency is too high, so that the toner replenishment is suppressed. (2) When the toner charge amount decreases due to carrier deterioration due to an increase in the number of copies, development efficiency increases, and toner supply is suppressed.
【0023】ここで特に問題となるのは、トナー濃度が
異常に上昇した場合である。この場合、帯電不良のトナ
ーが増加し、画像背景部へのトナーのかぶり、トナーの
飛散による機内の汚れが生じる。そこで、本実施形態で
は、ATDCセンサ54によってトナー濃度を検出し、
トナー濃度が一定の値を超えると、グリッド電圧Vg、
現像バイアス電圧Vbあるいは露光量の少なくとも一つ
を制御し、現像電位差を大きい目に設定する。これに
て、現像効率が高くなってトナーの消費が促進され、現
像器23内でのトナーの過剰が解消される。A particular problem here is when the toner density rises abnormally. In this case, the amount of toner that is not properly charged is increased, the toner is fogged on the image background portion, and the inside of the machine is contaminated due to toner scattering. Therefore, in the present embodiment, the toner density is detected by the ATDC sensor 54,
If the toner density exceeds a certain value, the grid voltage Vg,
At least one of the developing bias voltage Vb and the exposure amount is controlled to set the developing potential difference to a large value. As a result, the development efficiency is increased, toner consumption is promoted, and excess toner in the developing device 23 is eliminated.
【0024】但し、ATDCセンサ54によるトナー濃
度検出値は環境条件やコピー枚数等の要因によって変動
する。これは、湿度やキャリアの耐久度合によって現像
剤の流動性が変化し、ATDCセンサ54の検出面上に
溜る現像剤の量が変化するためであると考えられる。図
4はATDCセンサ54の出力電圧とトナー濃度との関
係を絶対湿度が2g/m3、10g/m3、20g/m3
のときについて示す。図5はATDCセンサ54の出力
電圧とコピー枚数との関係を示す。However, the toner density detection value by the ATDC sensor 54 varies depending on factors such as environmental conditions and the number of copies. It is considered that this is because the fluidity of the developer changes depending on the humidity and the durability of the carrier, and the amount of the developer accumulated on the detection surface of the ATDC sensor 54 changes. FIG. 4 shows the relationship between the output voltage of the ATDC sensor 54 and the toner concentration when the absolute humidity is 2 g / m 3 , 10 g / m 3 , 20 g / m 3.
It shows about when. FIG. 5 shows the relationship between the output voltage of the ATDC sensor 54 and the number of copies.
【0025】ここで、相対湿度と絶対湿度について説明
する。一定体積の空気中に実際含まれている水蒸気量e
と、その空気の飽和水蒸気量Eとの比をパーセントで表
した[(e/E)×100]ものが相対湿度である。こ
れに対して、絶対湿度は体積1立方メートルの空気中に
含まれている水蒸気量をg/m3単位で表したものであ
る。絶対湿度は温度とその温度における飽和水上気圧と
相対湿度から求められる。Here, the relative humidity and the absolute humidity will be described. Amount of water vapor actually contained in a certain volume of air e
And the ratio of the saturated vapor amount E of the air to the ratio [(e / E) × 100] is the relative humidity. On the other hand, the absolute humidity is the amount of water vapor contained in the air having a volume of 1 cubic meter expressed in g / m 3 . The absolute humidity is calculated from the temperature, saturated water pressure above that temperature, and relative humidity.
【0026】本実施形態では、湿度センサ52、温度セ
ンサ53の検出値から飽和水蒸気圧をデータROMに格
納されているデータテーブルを参照して求め、以下の計
算式から絶対湿度を得ている。 A=(0.01058×H×P)/(1+0.0036
6×T) A:絶対湿度(g/m3) H:相対湿度(%) T:温度(℃) P:温度Tにおける飽和水蒸気圧(mmHg)In the present embodiment, the saturated water vapor pressure is obtained from the detected values of the humidity sensor 52 and the temperature sensor 53 by referring to the data table stored in the data ROM, and the absolute humidity is obtained from the following calculation formula. A = (0.01058 × H × P) / (1 + 0.0036
6 × T) A: Absolute humidity (g / m 3 ) H: Relative humidity (%) T: Temperature (° C.) P: Saturated water vapor pressure at temperature T (mmHg)
【0027】本実施形態においては、ATDCセンサ5
4の出力電圧から予測されるトナー濃度を、センサ5
2,53の検出値に基づいて判定された絶対湿度及び耐
久カウンタ55のカウント値から換算されるコピー枚数
によって補正する。このように補正された正しいトナー
濃度に基づいて、グリッド電圧Vg,現像バイアス電圧
Vbあるいは露光量の少なくとも一つを制御して現像電
位差を切り換え、前記AIDCによるトナーの過剰な補
給を防止する。In the present embodiment, the ATDC sensor 5
The toner concentration predicted from the output voltage of 4 is measured by the sensor 5
The correction is made by the absolute humidity determined based on the detected values of 2, 53 and the number of copies converted from the count value of the durability counter 55. Based on the corrected correct toner density, at least one of the grid voltage Vg, the developing bias voltage Vb, and the exposure amount is controlled to switch the developing potential difference, thereby preventing excessive replenishment of toner by the AIDC.
【0028】(制御手順)次に、トナー濃度の制御に関
する制御手順を図6、図7を参照して説明する。図6に
おいて、まず、ステップS1で1枚の画像についてのコ
ピー動作を実行した後、ステップS2で感光体ドラム2
1上の画像形成領域外に所定のグリッド電圧Vg、露光
量及び現像バイアス電圧Vbでテストトナー像を形成す
る。(Control Procedure) Next, a control procedure for controlling the toner density will be described with reference to FIGS. 6 and 7. In FIG. 6, first, in step S1, a copy operation for one image is performed, and then in step S2, the photosensitive drum 2
A test toner image is formed outside the image forming area on 1 at a predetermined grid voltage Vg, exposure amount and developing bias voltage Vb.
【0029】次に、ステップS3でAIDCセンサ51
からの出力電圧に基づいてテストトナー像のトナー付着
量を検出し、この検出値に基づいてステップS4で必要
なトナー補給を行う。即ち、検出値が基準となるトナー
付着量より少ないとトナーを補給し、多いと補給しな
い。次に、ステップS5で現像器23内のトナー濃度を
検出する。ここで検出されるトナー濃度は、ATDCセ
ンサ54で検出されたトナー濃度に対して、センサ5
2,53の検出値に基づいて求められた絶対湿度と耐久
カウンタ55のカウント値から換算されたコピー枚数に
よって補正されたトナー濃度である。次に、ステップS
6で補正トナー濃度に基づいて現像電位差を切り換える
か否かを判断する。即ち、補正トナー濃度が許容範囲を
外れている場合、画像濃度の安定化及びトナーの過多、
過小を防止するために現像電位差を制御する。Next, in step S3, the AIDC sensor 51
The toner adhesion amount of the test toner image is detected on the basis of the output voltage from, and necessary toner replenishment is performed on the basis of the detected value. That is, if the detected value is smaller than the reference toner adhesion amount, the toner is replenished, and if the detected value is large, the toner is not replenished. Next, in step S5, the toner density in the developing device 23 is detected. The toner density detected here is different from the toner density detected by the ATDC sensor 54 by the sensor 5
The toner density is corrected by the absolute humidity obtained based on the detected values of 2, 53 and the number of copies converted from the count value of the durability counter 55. Next, step S
At 6, it is determined whether or not the development potential difference is switched based on the corrected toner density. That is, when the corrected toner density is out of the allowable range, stabilization of the image density and excess toner,
The development potential difference is controlled in order to prevent the difference.
【0030】図7は前記ステップS5で実行される補正
トナー濃度検出のサブルーチンを示す。ここでは、ステ
ップS11でATDCセンサ54のトナー濃度検出値を
トナー濃度補正部70に取り込み、ステップS12でそ
のトナー濃度検出値を耐久初期(コピー枚数0)で絶対
湿度10g/m3におけるトナー濃度Tc1に変換す
る。次に、ステップS13でセンサ52,53の検出値
に基づいて絶対湿度を演算する。さらにステップS14
で耐久カウンタ55のカウント値を取り込み、ステップ
S15で該カウント値をコピー枚数に換算する。FIG. 7 shows a subroutine for detecting the corrected toner density, which is executed in step S5. Here, in step S11, the toner density detection value of the ATDC sensor 54 is fetched into the toner density correction unit 70, and in step S12, the toner density detection value is toner density Tc1 at an absolute humidity of 10 g / m 3 at the initial stage of durability (copy number 0). Convert to. Next, in step S13, the absolute humidity is calculated based on the detection values of the sensors 52 and 53. Step S14
In step S15, the count value of the durability counter 55 is fetched, and in step S15 the count value is converted into the number of copies.
【0031】次に、ステップS16でトナー濃度Tc1
と絶対湿度とコピー枚数とからファジイ推論を使用して
トナー濃度補正量Tc2を決定する。次に、ステップS
17で前記トナー濃度Tc1と補正量Tc2を加算して
真のトナー濃度Tcを算出し、ステップS18でこのト
ナー濃度Tcをトナー濃度補正部70からCPU60へ
出力する。Next, at step S16, the toner concentration Tc1
Then, the toner density correction amount Tc2 is determined from the absolute humidity and the number of copies by using fuzzy reasoning. Next, step S
In step 17, the toner concentration Tc1 and the correction amount Tc2 are added to calculate the true toner concentration Tc. In step S18, the toner concentration Tc is output from the toner concentration correction unit 70 to the CPU 60.
【0032】(ファジイ推論)ここで、前記ステップS
16で行われるファジイ推論について説明する。ここで
のファジイ推論は、ATDCセンサ54で検出されたト
ナー濃度Tc1と絶対湿度とコピー枚数とからトナー濃
度補正量Tc2を求める。その制御規則の主なものは、
図4に示したそれぞれの絶対湿度におけるトナー濃度と
ATDCセンサ54の出力電圧との関係及び図5に示し
たコピー枚数とATDCセンサ54の出力電圧との関係
から、以下のものになる。(Fuzzy Inference) Here, the step S
The fuzzy inference performed in 16 will be described. In the fuzzy reasoning here, the toner density correction amount Tc2 is obtained from the toner density Tc1 detected by the ATDC sensor 54, the absolute humidity, and the number of copies. The main control rules are
From the relationship between the toner concentration at each absolute humidity shown in FIG. 4 and the output voltage of the ATDC sensor 54, and the relationship between the number of copies and the output voltage of the ATDC sensor 54 shown in FIG.
【0033】(1)絶対湿度が低くなるに従って補正量
は負側に増大する。 (2)絶対湿度が高くなるに従って補正量は正側に増大
する。 (3)トナー濃度が低いときより高いときの方が補正量
の絶対値が大きい。 (4)コピー枚数が増加すると補正量は負側に増大す
る。 制御規則は前記(1)〜(4)以外にも、様々な実験デ
ータや実験者の経験に基づいて得られたものが用意さ
れ、ファジイ推論が構築されている。(1) The correction amount increases to the negative side as the absolute humidity decreases. (2) The correction amount increases to the positive side as the absolute humidity increases. (3) The absolute value of the correction amount is larger when the toner density is higher than when it is low. (4) When the number of copies increases, the correction amount increases to the negative side. In addition to (1) to (4) described above, control rules are prepared based on various experimental data and experience of the experimenter, and fuzzy reasoning is constructed.
【0034】ファジイ推論の入力としての状態量と出力
としての制御量は以下のとおりである。 入力(状態量):コピー枚数 トナー濃度Tc1 絶対湿度 出力(制御量):トナー濃度補正量Tc2 メンバーシップ関数としては、図8〜図11に示すよう
に、前記状態量と制御量のファジイ集合をメンバーシッ
プ関数として定義する。図8〜図11中に示された記号
は、それぞれ、図8のコピー枚数では、 ZO:標準 PS:少し多い PL:非常に多い 図9のトナー濃度Tc(耐久初期/標準湿度)では、 NL:低い ZO:標準 PL:高い 図10の絶対湿度では、 NL:低い ZO:標準 PL:高い 図11のトナー濃度補正量Tc2では、 NL:非常に低い NM:低い NS:少し低い ZO:標準 PS:少し高い PM:高い PL:非常に高い の意味を表す。The state quantity as the input and the control quantity as the output of the fuzzy inference are as follows. Input (state amount): number of copies toner concentration Tc1 absolute humidity output (control amount): toner concentration correction amount Tc2 As a membership function, as shown in FIGS. 8 to 11, the fuzzy set of the state amount and the control amount is used. Define as a membership function. The symbols shown in FIGS. 8 to 11 are respectively ZO: standard PS: a little higher PL: very large in the number of copies in FIG. 8, NL in the toner concentration Tc (initial durability / standard humidity) of FIG. : Low ZO: Standard PL: High At absolute humidity in FIG. 10, NL: Low ZO: Standard PL: High At toner concentration correction amount Tc2 in FIG. 11, NL: Very low NM: Low NS: Slightly low ZO: Standard PS : Somewhat high PM: High PL: Very high
【0035】また、各図8〜図11において、グラフの
縦軸はそれぞれの記号のファジイ集合の確信度を表し、
0〜1の範囲での任意の値をとる。例えば、図8に示す
ようにコピー枚数が12,000枚であった場合、状態
量としてZOとPSが選択され、ZOの確信度が0.2
で、PSの確信度が0.8となる。また、図9に示すよ
うにトナー濃度Tc1が6%であった場合、状態量とし
てZOとPLが選択され、ZOの確信度が0.8で、P
Lの確信度が0.2となる。また、図10に示すよう
に、絶対湿度が8g/m3であった場合、状態量として
NLとZOが選択され、NLの確信度が0.2でZOの
確信度が0.8となる。このように、メンバーシップ関
数から、ある入力値に対してそれぞれの状態の確信度を
求めることができる。Further, in each of FIGS. 8 to 11, the vertical axis of the graph represents the certainty factor of the fuzzy set of each symbol,
It takes an arbitrary value in the range of 0 to 1. For example, when the number of copies is 12,000 as shown in FIG. 8, ZO and PS are selected as state quantities, and the ZO certainty factor is 0.2.
Then, the certainty factor of PS becomes 0.8. Further, as shown in FIG. 9, when the toner concentration Tc1 is 6%, ZO and PL are selected as state quantities, the ZO certainty factor is 0.8, and P is P.
The certainty factor of L is 0.2. Further, as shown in FIG. 10, when the absolute humidity is 8 g / m 3 , NL and ZO are selected as the state quantities, the NL certainty factor is 0.2 and the ZO certainty factor is 0.8. . In this way, the certainty factor of each state can be obtained for a certain input value from the membership function.
【0036】ファジイ推論における制御ルールは、以下
の表1a,1b,1cに示すように、コピー枚数:Z
O,PS,PLにおいて湿度とトナー濃度に対してマト
リックス状に表される。ルールの数は全部で27であ
り、前記入力状態量に対して制御状態量が決定される。The control rule in the fuzzy inference is that the number of copies: Z, as shown in Tables 1a, 1b and 1c below.
In O, PS and PL, it is expressed in a matrix form with respect to humidity and toner concentration. The total number of rules is 27, and the control state quantity is determined with respect to the input state quantity.
【0037】[0037]
【表1】 [Table 1]
【0038】例えば、前述のように、コピー枚数が1
2,000枚に対しての状態量としてZOとPSが選択
され、トナー濃度が6%に対しての状態量としてZOと
PLが選択され、湿度が8g/m3に対しての状態量と
してNLとZOが選択された場合、表1a,1b,1c
のルールマトリックスより適用される制御ルールは、以
下の表2に示す8ルールである。For example, as described above, the number of copies is 1.
ZO and PS are selected as the state quantities for 2,000 sheets, ZO and PL are selected as the state quantities for a toner concentration of 6%, and the state quantities for humidity of 8 g / m 3 are selected. If NL and ZO are selected, Tables 1a, 1b, 1c
The control rules applied from the rule matrix of are the eight rules shown in Table 2 below.
【0039】[0039]
【表2】 [Table 2]
【0040】以上の如く選択された制御ルールから制御
量のメンバーシップ関数を基に制御量をmin−max
重心法によって計算する。選択された各ルールにおける
制御量の確信度の決定は、 ルール:コピー枚数ZOの確信度=0.2 トナー濃度ZOの確信度=0.8 湿度NLの確信度=0.2 ゆえに、ルールの主張はトナー濃度補正量NMの確信
度=0.2とする。From the control rules selected as described above, the control amount is min-max based on the membership function of the control amount.
Calculated by the center of gravity method. The certainty factor of the control amount in each selected rule is determined by the rule: certainty factor of copy number ZO = 0.2 certainty factor of toner concentration ZO = 0.8 certainty factor of humidity NL = 0.2 The assertion is that the certainty factor of the toner density correction amount NM is 0.2.
【0041】 ルール:コピー枚数ZOの確信度=0.2 トナー濃度ZOの確信度=0.8 湿度ZOの確信度=0.8 ゆえに、ルールの主張はトナー濃度補正量ZOの確信
度=0.2とする。Rule: Confidence of copy count ZO = 0.2 Confidence of toner density ZO = 0.8 Confidence of humidity ZO = 0.8 Therefore, the assertion of the rule is confidence of toner density correction amount ZO = 0. .2.
【0042】 ルール:コピー枚数ZOの確信度=0.2 トナー濃度PLの確信度=0.2 湿度NLの確信度=0.2 ゆえに、ルールの主張はトナー濃度補正量NLの確信
度=0.2とする。Rule: Confidence of copy count ZO = 0.2 Confidence of toner density PL = 0.2 Confidence of humidity NL = 0.2 Therefore, the assertion of the rule is the confidence of toner density correction amount NL = 0. .2.
【0043】 ルール:コピー枚数ZOの確信度=0.2 トナー濃度PLの確信度=0.2 湿度ZOの確信度=0.8 ゆえに、ルールの主張はトナー濃度補正量ZOの確信
度=0.2とする。Rule: Confidence of copy count ZO = 0.2 Confidence of toner density PL = 0.2 Confidence of humidity ZO = 0.8 Therefore, the assertion of the rule is the confidence of toner density correction amount ZO = 0. .2.
【0044】 ルール:コピー枚数PSの確信度=0.8 トナー濃度ZOの確信度=0.8 湿度NLの確信度=0.2 ゆえに、ルールの主張はトナー濃度補正量NLの確信
度=0.2とする。Rule: Confidence of the number of copies PS = 0.8 Confidence of toner density ZO = 0.8 Confidence of humidity NL = 0.2 Therefore, the assertion of the rule is that the confidence of the toner density correction amount NL = 0. .2.
【0045】 ルール:コピー枚数PSの確信度=0.8 トナー濃度ZOの確信度=0.8 湿度ZOの確信度=0.8 ゆえに、ルールの主張はトナー濃度補正量NSの確信
度=0.8とする。Rule: Confidence of Copy Number PS = 0.8 Confidence of Toner Density ZO = 0.8 Confidence of Humidity ZO = 0.8 Therefore, the assertion of the rule is the confidence of toner density correction amount NS = 0. Set to 8.
【0046】 ルール:コピー枚数PSの確信度=0.8 トナー濃度PLの確信度=0.2 湿度NLの確信度=0.2 ゆえに、ルールの主張はトナー濃度補正量NLの確信
度=0.2とする。Rule: Confidence of Copy Number PS = 0.8 Confidence of Toner Density PL = 0.2 Confidence of Humidity NL = 0.2 Therefore, the assertion of the rule is the confidence of toner density correction amount NL = 0. .2.
【0047】 ルール:コピー枚数PSの確信度=0.8 トナー濃度PLの確信度=0.2 湿度ZOの確信度=0.8 ゆえに、ルールの主張はトナー濃度補正量NSの確信
度=0.2とする。Rule: Confidence of the number of copies PS = 0.8 Confidence of toner density PL = 0.2 Confidence of humidity ZO = 0.8 Therefore, the assertion of the rule is that the confidence of the toner density correction amount NS = 0. .2.
【0048】次に、トナー濃度補正量のメンバーシップ
関数のそれぞれの状態量をルール〜の主張結果によ
って頭切りし、その重なり部を斜線で示す(図12参
照)。斜線部の重心が制御量となり、この場合、トナー
濃度補正量は−1.9%となる。Next, each state quantity of the membership function of the toner density correction quantity is truncated according to the assertion result of the rules ~, and the overlapping portion is shown by the diagonal lines (see FIG. 12). The center of gravity of the shaded area is the control amount, and in this case, the toner density correction amount is -1.9%.
【0049】なお、本実施形態においては前述のような
min−max重心法を用いて制御量の算出を行ってい
るが、その他にも推論規則の後件部をファジイ集合でな
く定数として定義し、荷重平均により制御量を算出する
簡略化推論法や、後件部を関数として定義する関数型推
論法など推論手順の異なった方法を用いてもよい。ま
た、メンバーシップ関数の形状、推論規則の数や内容は
経験や実験結果に応じて変更が可能である。Although the control amount is calculated using the min-max centroid method as described above in the present embodiment, the consequent part of the inference rule is defined as a constant instead of a fuzzy set. , Different methods of inference procedures may be used, such as a simplified inference method of calculating a control amount by weighted average and a functional inference method of defining a consequent part as a function. Further, the shape of the membership function, the number and contents of inference rules can be changed according to experience and experimental results.
【0050】(ニューラルネットワーク)一方、トナー
濃度補正量を求める方法としては、前述のファジイ推論
以外に、ニューラルネットワークを用いてもよい。図1
3はニューラルネットワークの制御ブロック図であり、
トナー濃度補正部80(図2に示した補正部70に相当
する)は、前処理部81とニューラルネットワーク82
と後処理部83と、これらを制御するコントロール部8
4、CPU85(図2に示したCPU60に相当する)
とで構成されている。前処理部81は、耐久カウンタ5
5からの情報、センサ52,53に基づく湿度情報、A
TDCセンサ54からのトナー濃度情報が入力され、ニ
ューラルネットワーク82に入力可能なパラメーターに
変換する。(Neural Network) On the other hand, as a method for obtaining the toner density correction amount, a neural network may be used in addition to the above fuzzy inference. FIG.
3 is a control block diagram of the neural network,
The toner density correction unit 80 (corresponding to the correction unit 70 shown in FIG. 2) includes a preprocessing unit 81 and a neural network 82.
And the post-processing unit 83 and the control unit 8 for controlling these
4, CPU85 (corresponding to the CPU60 shown in FIG. 2)
It is composed of The pre-processing unit 81 uses the durability counter 5
5 information, humidity information based on sensors 52 and 53, A
Toner density information from the TDC sensor 54 is input and converted into parameters that can be input to the neural network 82.
【0051】ニューラルネットワーク82は、図14に
示すように、入力層、中間層、出力層の3層構造で構成
されており、各ユニットはそれぞれが属する層以外の隣
り合った層のユニットとある結合荷重を介して結合され
ている。信号は一方向だけに伝わり、結合されたユニッ
トに入力される。このニューラルネットワーク82は、
あらゆるトナー濃度、湿度、耐久度合の条件下でそれぞ
れの情報を入力層に入力し、真のトナー濃度を測定して
最適なトナー濃度補正量を教師値として出力層に与えて
学習させる。実際の制御においては、入力層に入力され
た各種情報から最適なトナー濃度補正量が出力層から後
処理部83に出力され、後処理部83は真のトナー濃度
を算出し、CPU85へ出力する。As shown in FIG. 14, the neural network 82 has a three-layer structure of an input layer, an intermediate layer, and an output layer, and each unit is a unit of an adjacent layer other than the layer to which it belongs. It is connected via a connection load. The signal travels in only one direction and enters the combined unit. This neural network 82
Under each condition of toner concentration, humidity, and durability, each information is input to the input layer, the true toner concentration is measured, and the optimum toner concentration correction amount is given to the output layer as a teacher value for learning. In the actual control, the optimum toner density correction amount is output from the output layer to the post-processing unit 83 from various information input to the input layer, the post-processing unit 83 calculates the true toner density, and outputs it to the CPU 85. .
【0052】ニューラルネットワーク82の各ユニット
は、図15に示すように、多入力、1出力の素子が用い
られる。入力値x(i)は結合荷重w(i)によって重
みをつけられ、重みづけられた入力値w(i)x(i)
は総和Xがとられ、応答関数fによる変形を受けた後、
出力される。出力値(ユニット値)yは、As shown in FIG. 15, each unit of the neural network 82 uses a multi-input, one-output element. The input value x (i) is weighted by the connection weight w (i), and the weighted input value w (i) x (i)
Is the sum X, and after being transformed by the response function f,
Is output. The output value (unit value) y is
【0053】[0053]
【数1】 [Equation 1]
【0054】で表される。ところで、一般的なニューラ
ルネットワークの学習モデルの概要は図16に示すよう
な手順で行われる。最初にランダムな値で各結合の結合
荷重wが初期設定される(ステップS21)。次に、こ
の結合荷重に対して外部から教師信号として入力信号に
対する理想出力を与え、評価基準を参照して評価する
(ステップS22)。次に、評価結果に基づいて結合荷
重の値を調整し(ステップS24)、再び評価を行う。
このようなプロセスを繰り返して、次第に最適な値に近
づけていく。Is represented by By the way, the outline of a learning model of a general neural network is performed by the procedure shown in FIG. First, the connection weight w of each connection is initialized with a random value (step S21). Next, an ideal output with respect to the input signal is externally applied as a teacher signal to this coupling weight, and evaluation is performed by referring to the evaluation standard (step S22). Next, the value of the coupling load is adjusted based on the evaluation result (step S24), and the evaluation is performed again.
By repeating such a process, the optimum value is gradually approached.
【0055】ニューラルネットワークの学習は3層バッ
クプロパゲーション法によって行われる。図17に示す
ように、入力層ユニットi番目の出力I(i)が、結合
荷重W(ji)での荷重和により、中間層ユニットj番
目の入力となり、閾値θ(j)と出力を規格化する関数
fにより中間層ユニットjの出力H(j)が決まり、中
間層ユニットjの出力H(j)が、結合荷重V(kj)
での荷重和により出力層ユニットk番目の入力となり、
閾値γ(k)と関数fにより出力層ユニットkの出力O
(k)が決まるモデルを考える。Learning of the neural network is performed by the three-layer backpropagation method. As shown in FIG. 17, the output I (i) of the i-th input layer unit becomes the input of the j-th intermediate layer unit due to the load sum at the coupling load W (ji), and the threshold θ (j) and the output are standardized. The output H (j) of the intermediate layer unit j is determined by the function f to be converted, and the output H (j) of the intermediate layer unit j is determined by the coupling load V (kj).
Becomes the input of the output layer unit k by the sum of weights at
The output O of the output layer unit k according to the threshold γ (k) and the function f
Consider a model in which (k) is determined.
【0056】入力層に与えられた入力データは、重みづ
け計算(結合荷重とユニット値との積和計算)を行いな
がら、中間層、出力層へと伝搬される。出力層のユニッ
ト値は、入力データに対応した教師データと比較され、
その間の誤差が小さくなるように、出力層−中間層、中
間層−入力層の結合の強さが修正される。この修正を繰
り返すことにより、出力層から出力される値は教師デー
タに近づいていく。これら一連の動作を、全ての入力デ
ータに対して十分繰り返すことにより、様々の入力デー
タに対して教師データで示される値を出力させることが
できる。The input data given to the input layer is propagated to the intermediate layer and the output layer while performing weighting calculation (calculation of sum of products of coupling weight and unit value). The unit value of the output layer is compared with the teacher data corresponding to the input data,
The output layer-intermediate layer and intermediate layer-input layer coupling strengths are modified so that the error therebetween is reduced. By repeating this modification, the value output from the output layer approaches the teacher data. By repeating this series of operations sufficiently for all input data, it is possible to output the values indicated by the teacher data for various input data.
【0057】各層のユニット値は、The unit value of each layer is
【0058】[0058]
【数2】 [Equation 2]
【0059】H(j):中間層のj番目のユニットの値 O(k):出力層のk番目のユニットの値 I(i):入力層のi番目のユニットの値 θ(j):中間層のj番目のユニットの閾値 γ(k):出力層のk番目のユニットの閾値 W(ji):中間層のj番目のユニットが持つ入力層の
i番目のユニットに対する荷重 V(kj):出力層のk番目のユニットが持つ中間層の
j番目のユニットに対する荷重 関数f(X)はシグモイド関数と呼ばれる非線形な連続
関数で、これによってユニットの入出力特性が定めら
れ、出力値は0≦H(j),O(j),I(j)≦1の
範囲に制限される。H (j): Value of j-th unit of intermediate layer O (k): Value of k-th unit of output layer I (i): Value of i-th unit of input layer θ (j): Threshold value of j-th unit of the hidden layer γ (k): Threshold value of k-th unit of the output layer W (ji): Load of j-th unit of the hidden layer on i-th unit of the input layer V (kj) : The weight function f (X) of the kth unit of the output layer with respect to the jth unit of the intermediate layer is a non-linear continuous function called a sigmoid function, which determines the input / output characteristics of the unit, and the output value is 0. It is limited to the range of ≦ H (j), O (j), I (j) ≦ 1.
【0060】 f(X)=1/{1+exp(−2x/uO)} ={1+tanh(x/uO)}/2 uO:シグモイド関数の傾きを決めるパラメーター 結合荷重W(ji),V(kj)と閾値θ(j),γ
(k)の初期値はそれぞれ小さな値の乱数値で設定す
る。F (X) = 1 / {1 + exp (−2x / uO)} = {1 + tanh (x / uO)} / 2 uO: Parameter for determining the slope of the sigmoid function Coupling weight W (ji), V (kj) And thresholds θ (j), γ
The initial value of (k) is set by a small random number value.
【0061】出力と教師信号との差の2乗、即ち2乗誤
差の関数を誤差関数と呼ぶ。あるパターンpに対する誤
差関数E(p)と全パターンでの誤差Etは次式のよう
に表される。The square of the difference between the output and the teacher signal, that is, the function of the square error is called an error function. The error function E (p) for a certain pattern p and the error Et for all patterns are expressed by the following equation.
【0062】[0062]
【数3】 (Equation 3)
【0063】誤差Etが最小となる状態を最適なネット
ワークであるとし、Etが最小となるように結合荷重と
閾値を修正する。修正は以下のように行う。学習パター
ンの教師信号T(k)と出力層の出力O(k)との差か
ら、出力層のユニットkにつながる結合荷重V(kj)
と出力層のユニットkの閾値γ(k)に対する誤差δ
(k)を次式により求める。The state in which the error Et is minimized is regarded as the optimum network, and the coupling weight and the threshold value are corrected so that Et is minimized. The correction is done as follows. The coupling weight V (kj) connected to the unit k in the output layer is calculated from the difference between the learning signal T (k) of the learning pattern and the output O (k) of the output layer.
And the error δ with respect to the threshold γ (k) of the unit k in the output layer
(K) is calculated by the following equation.
【0064】δ(k)=2×{T(k)−O(k)}×O(k)
×{1−O(k)}/uO 誤差δ(k)と中間層から出力層への結合荷重W(j
i)と中間層の出力H(j)から、中間層ユニットjに
つながる結合荷重W(ji)と中間層ユニットjの閾値
θ(j)に対する誤差δ(j)を次式により求める。Δ (k) = 2 × {T (k) -O (k)} × O (k)
× {1-O (k)} / uO error δ (k) and coupling load W (j) from the intermediate layer to the output layer
From i) and the output H (j) of the intermediate layer, an error δ (j) with respect to the coupling load W (ji) connected to the intermediate layer unit j and the threshold θ (j) of the intermediate layer unit j is obtained by the following equation.
【0065】[0065]
【数4】 (Equation 4)
【0066】出力層ユニットkでの誤差δ(k)と中間
層ユニットjの出力H(j)と定数αとの積を加算する
ことで、中間層ユニットjから出力ユニットkにつなが
る結合係数V(kj)を修正する。また、誤差δ(k)
と定数βとの積を加算することで、出力層ユニットkの
閾値γ(k)を修正する。 V(kj)=V(kj)+α×δ(k)×H(j) γ(k)=γ(k)+β×δ(k) 中間層ユニットjでの誤差δ(j)と入力層ユニットi
の出力I(i)と定数αとの積を加算することで、入力
層ユニットiから中間層ユニットjにつながる結合係数
W(ji)を修正する。また、誤差δ(j)と定数βと
の積を加算することで、中間層ユニットjの閾値θ
(j)を修正する。By adding the product of the error δ (k) in the output layer unit k and the output H (j) of the intermediate layer unit j and the constant α, the coupling coefficient V from the intermediate layer unit j to the output unit k is added. Correct (kj). Also, the error δ (k)
And the constant β are added to modify the threshold γ (k) of the output layer unit k. V (kj) = V (kj) + α × δ (k) × H (j) γ (k) = γ (k) + β × δ (k) The error δ (j) in the intermediate layer unit j and the input layer unit i
By adding the product of the output I (i) and the constant α, the coupling coefficient W (ji) connected from the input layer unit i to the intermediate layer unit j is corrected. Further, by adding the product of the error δ (j) and the constant β, the threshold value θ of the intermediate layer unit j
Correct (j).
【0067】 W(ji)=W(ji)+α×δ(j)×I(i) θ(j)=θ(j)+β×δ(j) この計算式を一つの入出力パターンpに対して実行する
ことにより、誤差E(p)が極小化し、全ての入力パタ
ーンに対して学習を実行することにより、全体としての
誤差関数Etを極小化する。W (ji) = W (ji) + α × δ (j) × I (i) θ (j) = θ (j) + β × δ (j) This calculation formula is applied to one input / output pattern p. By executing the above, the error E (p) is minimized, and by performing learning on all input patterns, the error function Et as a whole is minimized.
【0068】本実施形態においては、三つの入力層、五
つの中間層、一つの出力層を持つ階層型ニューラルネッ
トワークを用い、前述したバックプロパゲーション法に
より学習を行う。ニューラルネットワークの学習計算や
出力計算を行う場合、入出力データを0〜1の間に規格
化する必要がある。そこで、得られた実験データを最小
値と最大値の範囲で0〜1の値に規格化する。In this embodiment, a hierarchical neural network having three input layers, five intermediate layers, and one output layer is used, and learning is performed by the back propagation method described above. When performing learning calculation and output calculation of the neural network, it is necessary to standardize input / output data between 0 and 1. Therefore, the obtained experimental data is normalized to a value of 0 to 1 within the range of the minimum value and the maximum value.
【0069】本実施形態においては、実験によって得ら
れた教師データを以下の表3に示す値の範囲で規格化
し、ニューラルネットワークの出力値とした。In the present embodiment, the teacher data obtained by the experiment was standardized within the range of values shown in Table 3 below, and set as the output value of the neural network.
【0070】[0070]
【表3】 [Table 3]
【0071】例えば、ある教師データは以下の表4に示
すように規格化される。For example, certain teacher data is standardized as shown in Table 4 below.
【0072】[0072]
【表4】 [Table 4]
【0073】このように実験で得られた教師データを規
格化し、規格化された教師データを使って学習を行う。
本実施形態においては、教師データの数は全部で120
個であり、コンピューターにより2乗誤差が十分小さく
なるまで繰り返し学習を行い、ユニット間の結合荷重と
ユニットの閾値を決定する。学習終了後は、決定された
結合荷重と閾値を持つニューラルネットワークの出力を
計算する部分の処理プログラムを、トナー濃度補正量推
定ルーチンとして制御プログラムROMに組み込む。The teacher data thus obtained by the experiment is standardized, and learning is performed using the standardized teacher data.
In this embodiment, the total number of teacher data is 120.
The number of individual units is repeatedly learned by a computer until the squared error becomes sufficiently small, and the coupling weight between units and the unit threshold are determined. After the learning is completed, the processing program of the part for calculating the output of the neural network having the determined connection weight and threshold value is incorporated in the control program ROM as a toner concentration correction amount estimation routine.
【0074】コピー時、各種センサ出力によって得られ
たデータをニューラルネットワークの入出力の型に合う
ように規格化処理した後、ニューラルネットワークの処
理プログラムの入力値として取り込み、出力値の計算を
行う。出力値を規格化された値から実際の値に直すこと
によってトナー濃度補正量を得る。At the time of copying, the data obtained by various sensor outputs are standardized so as to match the input / output type of the neural network, and then taken as input values of the processing program of the neural network to calculate output values. The toner density correction amount is obtained by changing the output value from the standardized value to the actual value.
【0075】また、ニューラルネットワークの処理プロ
グラムを制御ROMに組み込まず、予め学習されたニュ
ーラルネットワークによって入力の組み合わせに対する
出力を計算し、計算された値をデータテーブルとしてデ
ータROMに組み込み、コピー時、入力データに対して
出力データをデータテーブルから選択し、トナー濃度補
正量を得るようにしてもよい。Further, without incorporating the processing program of the neural network into the control ROM, the output for the combination of inputs is calculated by the previously learned neural network, the calculated values are built into the data ROM as a data table, and the input is made at the time of copying. For the data, output data may be selected from the data table to obtain the toner density correction amount.
【0076】なお、本実施形態では、3層ニューラルネ
ットワークを使ったバックプロパゲーション法による学
習を行っているが、それ以外に、ニューラルネットワー
クの層の数、ユニットの数、ユニットの閾値、応答関数
などのパラメーターを変化させて、最適なニューラルネ
ットワークを構築する方法も考えられる。In this embodiment, the learning is performed by the back propagation method using the three-layer neural network. However, in addition to this, the number of layers of the neural network, the number of units, the threshold value of the unit, the response function A method of constructing an optimum neural network by changing parameters such as is also conceivable.
【図1】本発明の一実施形態であるデジタル複写機を示
す内部構成図。FIG. 1 is an internal configuration diagram showing a digital copying machine according to an embodiment of the present invention.
【図2】前記複写機の制御回路を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a control circuit of the copying machine.
【図3】感光体トナー付着量とAIDCセンサの出力電
圧の関係を示すグラフ。FIG. 3 is a graph showing a relationship between a toner adhesion amount on a photoconductor and an output voltage of an AIDC sensor.
【図4】湿度によるトナー濃度とATDCセンサの出力
電圧の関係を示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing a relationship between toner concentration according to humidity and output voltage of an ATDC sensor.
【図5】コピー枚数とATDCセンサの出力電圧の関係
を示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of copies and the output voltage of the ATDC sensor.
【図6】トナー濃度の制御手順を示すフローチャート
図。FIG. 6 is a flowchart showing a toner density control procedure.
【図7】補正トナー濃度の検出手順を示すフローチャー
ト図。FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for detecting a corrected toner density.
【図8】ファジイ推論におけるメンバーシップ関数(コ
ピー枚数)を示すチャート図。FIG. 8 is a chart showing a membership function (number of copies) in fuzzy inference.
【図9】ファジイ推論におけるメンバーシップ関数(ト
ナー濃度)を示すチャート図。FIG. 9 is a chart showing a membership function (toner concentration) in fuzzy inference.
【図10】ファジイ推論におけるメンバーシップ関数
(湿度)を示すチャート図。FIG. 10 is a chart showing a membership function (humidity) in fuzzy inference.
【図11】ファジイ推論におけるメンバーシップ関数
(トナー濃度補正量)を示すチャート図。FIG. 11 is a chart showing a membership function (toner density correction amount) in fuzzy inference.
【図12】ファジイ推論における制御量の算出を示すチ
ャート図。FIG. 12 is a chart showing calculation of a control amount in fuzzy inference.
【図13】他の実施形態であるニューラルネットワーク
の制御回路を示すブロック図。FIG. 13 is a block diagram showing a control circuit of a neural network according to another embodiment.
【図14】ニューラルネットワークの説明図。FIG. 14 is an explanatory diagram of a neural network.
【図15】ニューラルネットワークの各ユニットの入力
/出力を示す説明図。FIG. 15 is an explanatory diagram showing input / output of each unit of the neural network.
【図16】ニューラルネットワークの学習手順を示すフ
ローチャート図。FIG. 16 is a flowchart showing a learning procedure of the neural network.
【図17】ニューラルネットワークの学習を示す説明
図。FIG. 17 is an explanatory diagram showing learning of a neural network.
20…作像ユニット 21…感光体ドラム 23…現像器 24…トナーホッパ 51…AIDCセンサ 52…湿度センサ 53…温度センサ 54…ATDCセンサ 55…耐久カウンタ 60,85…CPU 70,80…トナー濃度補正部 71…グリッド電圧トランス 72…現像バイアストランス 20 ... Image forming unit 21 ... Photosensitive drum 23 ... Developing device 24 ... Toner hopper 51 ... AIDC sensor 52 ... Humidity sensor 53 ... Temperature sensor 54 ... ATDC sensor 55 ... Endurance counter 60, 85 ... CPU 70, 80 ... Toner density correction unit 71 ... Grid voltage transformer 72 ... Development bias transformer
Claims (4)
形成したトナー画像をシート上に転写する画像形成装置
において、 前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給し
てトナー画像を形成する現像器と、 一定の作像条件の下で前記像担持体上に形成されたテス
トトナー像のトナー付着量を検出する第1のセンサと、 前記第1のセンサの検出値に基づいて現像器へトナーを
補給するトナー補給手段と、 前記現像器内のトナー濃度を検出する第2のセンサと、 前記第2のセンサの検出値の変動要因を検出する第3の
センサと、 前記第2のセンサの検出値と前記第3のセンサの検出値
と第2及び第3のセンサの検出値に基づくトナー濃度補
正量をメンバーシップ関数で記述し、制御ルールの前件
部が第2及び第3のセンサの検出値で、後件部がトナー
濃度補正量で記述されたファジイ推論型ルールであり、
第2及び第3のセンサの検出値を入力値として前件部に
与え、後件部のファジイ出力値をファジイ推論によって
決定し、この出力値をトナー濃度補正量とするトナー濃
度補正手段と、 前記トナー濃度補正手段によって補正されたトナー濃度
に基づいて電子写真プロセスの制御を行う制御手段と、 を備えたことを特徴とする画像形成装置。1. An image forming apparatus for transferring a toner image formed on an image carrier by an electrophotographic process onto a sheet, wherein toner is supplied to the electrostatic latent image formed on the image carrier to form a toner image. A developing unit that forms a toner image, a first sensor that detects a toner adhesion amount of a test toner image formed on the image carrier under constant image forming conditions, and a first sensor based on a detection value of the first sensor. Replenishing means for replenishing the developing device with toner, a second sensor for detecting a toner concentration in the developing device, a third sensor for detecting a variation factor of a detection value of the second sensor, The toner concentration correction amount based on the detection value of the second sensor, the detection value of the third sensor, and the detection values of the second and third sensors is described by a membership function, and the antecedent part of the control rule is the second. And the detection value of the third sensor, The consequent part is a fuzzy inference type rule described by the toner density correction amount,
Toner density correction means that applies the detected values of the second and third sensors as input values to the antecedent part, determines the fuzzy output value of the consequent part by fuzzy inference, and uses this output value as the toner density correction amount, An image forming apparatus comprising: a control unit that controls an electrophotographic process based on the toner concentration corrected by the toner concentration correction unit.
形成したトナー画像をシート上に転写する画像形成装置
において、 前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを供給し
てトナー画像を形成する現像器と、 一定の作像条件の下で前記像担持体上に形成されたテス
トトナー像のトナー付着量を検出する第1のセンサと、 前記第1のセンサの検出値に基づいて現像器へトナーを
補給するトナー補給手段と、 前記現像器内のトナー濃度を検出する第2のセンサと、 前記第2のセンサの検出値の変動要因を検出する第3の
センサと、 前記第2のセンサの検出値と前記第3のセンサの検出値
を入力値とし、前記第3のセンサの検出値に基づいて予
め設定されたトナー濃度補正値を教師値として、第2の
センサの検出値の変動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てトナー濃度補正量を求めるトナ
ー濃度補正手段と、 前記トナー濃度補正手段によって補正されたトナー濃度
に基づいて電子写真プロセスの制御を行う制御手段と、 を備えたことを特徴とする画像形成装置。2. An image forming apparatus for transferring a toner image formed on an image carrier by an electrophotographic process onto a sheet, wherein toner is supplied to the electrostatic latent image formed on the image carrier to provide a toner image. A developing unit that forms a toner image, a first sensor that detects a toner adhesion amount of a test toner image formed on the image carrier under constant image forming conditions, and a first sensor based on a detection value of the first sensor. Replenishing means for replenishing the developing device with toner, a second sensor for detecting a toner concentration in the developing device, a third sensor for detecting a variation factor of a detection value of the second sensor, The detected value of the second sensor and the detected value of the third sensor are used as input values, and the toner density correction value preset based on the detected value of the third sensor is used as a teacher value. Learn the fluctuation characteristics of the detected value And a toner density correction unit that obtains a toner density correction amount by using the neural network, and a control unit that controls the electrophotographic process based on the toner density corrected by the toner density correction unit. Image forming apparatus.
湿度の少なくとも一つを検出することを特徴とする請求
項1又は請求項2記載の画像形成装置。3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the second sensor detects at least one of a usage history and a humidity of the developing device.
現像バイアス電圧又は画像露光量の少なくとも一つを制
御することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の画
像形成装置。4. The control means is a charging potential of an image carrier,
The image forming apparatus according to claim 1 or 2, wherein at least one of a developing bias voltage and an image exposure amount is controlled.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7182691A JPH0934188A (en) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | Image forming device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7182691A JPH0934188A (en) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | Image forming device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0934188A true JPH0934188A (en) | 1997-02-07 |
Family
ID=16122754
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7182691A Pending JPH0934188A (en) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | Image forming device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0934188A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6781645B2 (en) | 1997-12-08 | 2004-08-24 | Nec Lcd Technologies Ltd. | Active matrix liquid crystal display device |
JP2006145951A (en) * | 2004-11-22 | 2006-06-08 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Image forming apparatus |
JP2020106677A (en) * | 2018-12-27 | 2020-07-09 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Image forming apparatus |
-
1995
- 1995-07-19 JP JP7182691A patent/JPH0934188A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6781645B2 (en) | 1997-12-08 | 2004-08-24 | Nec Lcd Technologies Ltd. | Active matrix liquid crystal display device |
JP2006145951A (en) * | 2004-11-22 | 2006-06-08 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Image forming apparatus |
JP2020106677A (en) * | 2018-12-27 | 2020-07-09 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Image forming apparatus |
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