JPH0934190A

JPH0934190A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0934190A
Application number: JP7189175A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kawai; 敦河合
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】デジタルの電子写真複写機において、ドット
カウンタによるトナー消費量の予測とＡＴＤＣセンサに
よる現像剤中のトナー濃度検出とを組み合わせて現像剤
中のトナー濃度を精度よく一定の基準値に維持するこ
と。【解決手段】デジタルの画像信号に基づいて感光体上
に静電潜像を形成し、該潜像をトナーで現像する複写
機。機内湿度が常湿のときは（ステップＳ１６でＹＥ
Ｓ）、磁気式ＡＴＤＣセンサで現像剤中のトナー濃度を
検出し、その検出値に基づいてトナー補給を行う（ステ
ップＳ１７，Ｓ１８）。機内湿度が常湿を外れていると
きは（ステップＳ１６でＮＯ）、画像信号に含まれてい
る濃度情報であるドットカウント値から予測されたトナ
ー消費量（ステップＳ１２，Ｓ１３）に基づいてトナー
補給を行う（ステップＳ１９）。トナー補給量の決定に
はファジイ推論を利用することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置、特
に、デジタルの画像信号に基づいて感光体上に静電潜像
を形成し、該潜像をトナーで現像する画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式による画像形成装置にあっ
ては、通常、キャリアとトナーとの混合物からなる２成
分現像剤を使用し、感光体上に形成された静電潜像を現
像している。かかる２成分現像剤を使用する場合には、
画像の形成に伴ってトナーのみが消費され、現像剤中の
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）が変化するため、トナー濃度が所定の基準値
を維持するように適宜トナーを補給しなければならな
い。

【０００３】このようなトナー補給制御の方式として
は、従来、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、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
量を光センサで検出して現像効率を算出し、この現像効
率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とが知られている。

【０００４】一方、シアン、マゼンタ、イエローブラッ
クの４色のトナーを使ってフルカラー画像を形成する装
置にあっては、ＡＴＤＣが採用されているが、ブラック
トナーに関しては問題を有している。即ち、ブラックト
ナーに対しては、現像剤の流動性を高めたり、画質向上
の目的でシリカ等を添加しているが、湿度等の変化によ
って嵩密度が変動し、磁気センサによる検出では誤差が
大きくなる。また、ブラックトナーは黒色度を増すため
にカーボンブラックを混入しており、その分光反射特性
がキャリアのそれに近付くため、光センサによる検出も
困難である。

【０００５】そこで、近年では、デジタルの画像信号に
含まれている濃度情報に基づいて、ドットカウンタによ
って１画素ごとの濃度情報を積算してトナー消費量を予
測し、この予測消費量に見合ったトナーを補給する方式
が開発されている（特開平４−２９６７８２号公報、特
開平５−２７５９６号公報、特開平４−２３８３７４号
公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のドッ
トカウンタによるトナー補給制御にあっても、必ずしも
現像剤中のトナー濃度を基準値に維持することが困難で
ある。その理由は、トナー消費量の予測に誤差を生じた
り、トナー補給量自体に誤差を生じたり、現像器からの
トナーの漏れがあったり、現像効率の変化に基づいて実
際に消費されるトナー量が予測消費量と異なる場合が生
じたりするからである。

【０００７】そこで、本発明の目的は、ドットカウンタ
によるトナー消費量の予測とＡＴＤＣによる現像剤中の
トナー濃度検出とを組み合わせて現像剤中のトナー濃度
を精度よく一定の基準値に維持できる画像形成装置を提
供することにある。

【０００８】

【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、画像信号に含まれて
いる濃度情報に基づいてトナー消費量を予測する予測手
段と、現像器に収容されている現像剤中のトナー濃度を
検出するトナー濃度検出手段と、画像形成装置内の環境
条件を検出する環境条件検出手段と、この環境条件検出
手段の検出結果に基づいて、前記予測手段による予測消
費量又は前記トナー濃度検出手段による検出値のいずれ
かを用いてトナー補給量を決定するトナー補給制御手段
とを備えている。

【０００９】一般に、トナー濃度検出手段による検出結
果は環境条件（特に、湿度）の影響を受け、通常の環境
条件下では検出誤差は実用上無視してもよい。従って、
本発明では、通常の環境条件下ではトナー濃度検出手段
による検出値を用いてトナー補給量を決定する。一方、
通常の環境条件外となったときは予測手段による予測消
費量を用いてトナー補給量を決定する。即ち、本発明
は、画像信号に含まれている濃度情報に基づく予測消費
量と現像剤中のトナー濃度検出値とを組み合わせ、環境
条件に基づいてトナー補給量の決定に使い分けるように
したものである。これにて、現像剤中のトナー濃度を常
時一定の基準値に維持することができる。

【００１０】さらに、本発明に係る画像形成装置は、前
記予測手段とトナー濃度検出手段と、環境条件検出手段
とに加えて、環境条件検出手段の検出結果に基づいて、
予測手段から得られる第１のトナー補給量情報と、トナ
ー濃度検出手段から得られる第２のトナー補給量情報と
に対する重み付けを変化させ、トナー補給量を決定する
トナー補給制御手段を備えている。トナー補給量を決定
するに際して、第１及び第２のトナー補給量情報に対し
て、環境条件によって重み付けを行うことにより、一層
正確で精密なトナー補給を実行することができる。特
に、重み付けを変化させる場合には、ファジイ推論を採
用することが好ましい。ファジイ推論を採用すること
で、設計者がこれまでにトナー補給の制御で得た知識や
ノウハウを適用することができ、高精度なトナー補給が
可能となる。

【００１１】

【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。

【００１２】（複写機の構成）図１はデジタル方式のフ
ルカラー複写機の全体構成を示す。この複写機は、概
略、イメージリーダユニット１と、レーザ走査ユニット
１０と、フルカラー作像ユニット２０と給紙部５０とで
構成されている。

【００１３】イメージリーダユニット１は、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６とで構成されている。スキャナ
２は密着型のカラーイメージセンサ（ＣＣＤ）３を備え
た周知のもので、モータ５で駆動されて矢印ａ方向に移
動しつつ、原稿画像をＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、
Ｂ（ブルー）の３原色の色信号として１ラインずつ読み
取る。画像信号処理部６はイメージセンサ３で光電変換
された多値電気信号を、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼン
タ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の４色に対応す
る８ビットの印字データに変換し、必要な編集的処理を
施し、レーザ走査ユニット１０へ転送する。

【００１４】レーザ走査ユニット１０は、レーザダイオ
ードを変調して矢印ｂ方向に回転する感光体ドラム２１
上に静電潜像を形成する周知のものである。レーザ走査
ユニット１０は、前記画像信号処理部６から入力される
印字データに対して、感光体の階調特性に応じた階調補
正を行った後、Ｄ／Ａ変換してレーザダイオード駆動信
号を生成し、この駆動信号に基づいてレーザダイオード
を変調発光させる。

【００１５】フルカラー作像ユニット２０は感光体ドラ
ム２１及び転写ドラム３１を中心として構成されてい
る。感光体ドラム２１の周囲には、帯電チャージャ２
２、現像部４０、残留トナーのクリーナ２３、残留電荷
のイレーサランプ２４が設置されている。現像部４０
は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのトナーを
含む現像剤を収容した現像器４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，
４１Ｂｋを備え、感光体ドラム２１上に各色の静電潜像
が形成されるごとに、対応する現像器が駆動される。

【００１６】また、カラー現像器４１Ｃ，４１Ｍ，４１
Ｙには光学的に現像剤中のトナー濃度を検出するＡＴＤ
Ｃセンサ４３Ｃ，４３Ｍ，４３Ｙが設置されている。ブ
ラック現像器４１Ｂｋには磁気的に現像剤中のトナー濃
度を検出するＡＴＤＣセンサ４３Ｂｋが設置されてい
る。トナーはそれぞれホッパ（図示せず）に収容されて
おり、以下に詳述するトナー補給制御によって適宜各現
像器へ補給される。

【００１７】転写ドラム３１は、感光体ドラム２１と同
速で矢印ｃ方向へ回転駆動可能に設置され、その表面に
巻き付けたシート上にトナー画像を転写させるものであ
る。この転写ドラム３１はシートの先端をチャッキング
するための爪部材（図示せず）、シートを分離するため
の爪部材３３を備え、さらに、その内側及び外側に転写
チャージャ３４、除電チャージャ３５，３６、残留トナ
ーのクリーナ３７が配置されている。

【００１８】給紙部５０は三段の給紙トレイ５１，５
２，５３を備え、オペレータによって選択されたいずれ
かのトレイ５１，５２，５３から１枚ずつシートが給紙
される。給紙されたシートは搬送路５４を搬送され、転
写ドラム３１の周囲に巻き付けられる。

【００１９】フルカラーの画像形成に際しては、感光体
ドラム２１上にシアン、マゼンタ、イエロー及びブラッ
クの画像が順次形成され、それぞれのトナー画像は転写
チャージャ３４からの放電によりシート上に順次転写さ
れて重ね合わされる。４色の画像がシート上で合成され
ると、爪部材３３が動作してシートを転写ドラム３１か
ら分離する。分離されたシートは搬送ベルト５５によっ
て定着器５６へ送り込まれ、ここでトナーの定着を施さ
れた後、排出ローラ５７からトレイ５８上へ排出され
る。

【００２０】一方、フルカラー作像ユニット２０には、
機内の湿度を検出する湿度センサ６１、温度を検出する
温度センサ６２、感光体の表面電位を検出する電位セン
サ６３、テストトナー像の濃度を検出するＡＩＤＣセン
サ６４が設置されている。

【００２１】（複写機の制御機構）図２は前記複写機の
全体的な制御回路を示し、中央制御部１００を中心とし
て構成されている。中央制御部１００は制御用のプログ
ラムが格納されたＲＯＭ１０１と各種データが格納され
たＲＯＭ１０２を備えている。

【００２２】イメージリーダ制御部１１０はイメージリ
ーダユニット１を制御する。この制御部１１０はプラテ
ンガラス９上の原稿の位置を示す位置検出スイッチ１１
１からの位置信号によってドライブＩ／０１１２を介し
て露光ランプ４のオン、オフを制御し、また、ドライブ
Ｉ／０１１２及びパラレルＩ／０１１３を介してスキャ
ンモータ５のドライバ１１４を制御する。さらに、イメ
ージリーダ制御部１１０はバスにより画像制御部１２０
と結ばれている。画像制御部１２０はイメージセンサ３
と画像信号処理部６とバスで互いに接続され、イメージ
センサ３で読み取られた画像データは画像信号処理部６
に入力されて印字データに変換される。

【００２３】中央制御部１００には、感光体ドラム２１
の表面電位を検出する電位センサ６３、テストトナー像
のトナー濃度（トナー付着量）を光学的に検出するＡＩ
ＤＣセンサ６４、現像器４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ，４１
Ｂｋ内でのトナー濃度を検出するＡＴＤＣセンサ４３
Ｃ，４３Ｍ，４３Ｙ，４３Ｂｋ、湿度センサ６１、温度
センサ６２からのアナログ信号が入力される。さらに、
中央制御部１００にはオペレータによって設定される操
作パネル１３０からの複写モード信号がパラレルＩ／０
１３１を介して入力され、データＲＯＭ１０２から入力
される各種データに基づいて、かつ、制御ＲＯＭ１０１
の内容に従って、複写制御部１３２及び表示パネル１３
３を制御する。さらに、中央制御部１００は、ＡＩＤＣ
センサ６４による自動画像濃度制御あるいはオペレータ
が操作パネル１３０上で設定した画像濃度の制御を行う
ため、パラレルＩ／０１３５及びドライブＩ／０１３６
を介して帯電チャージャ２２のグリッド電圧用電源ユニ
ット１３７及び現像器の現像バイアス用電源ユニット１
３８を制御する。

【００２４】中央制御部１００は、さらに、前記画像信
号処理部６とバスを介して接続され、送られてくる印字
データに、データＲＯＭ１０２に格納されているγ補正
テーブルを参照してγ補正を行った後、ドライブＩ／０
１４１及びパラレルＩ／０１４２を介してレーザダイオ
ード１１を駆動するドライバ１４０を制御する。本実施
形態において、画像の階調再現はレーザダイオード１１
の発光強度を変調することにより行う。

【００２５】また、中央制御部１００は前記画像信号処
理部６とカウンタメモリ１４５を介して接続されてい
る。カウンタメモリ１４５は画像信号処理部６から送信
されてくる８ビットの印字データをスキャナ２の１スキ
ャンごとに記憶する。中央制御部１００はイメージリー
ダ制御部１１０から送信されるスキャナ動作信号に応じ
て１スキャン分の印字データをカウンタメモリ１４５か
ら読み出す。カウンタメモリ１４５は中央制御部１００
が１スキャン分の印字データを読み出した時点で該デー
タを破棄する。中央制御部１００が読み出した印字デー
タには画像濃度情報が含まれており、１スキャン分の画
像濃度情報に基づいて以下に説明するようにトナーの消
費量が予測される。

【００２６】また、中央制御部１００は、光学式ＡＴＤ
Ｃセンサ４３Ｃ，４３Ｍ，４３Ｙからのトナー濃度検出
信号に基づいてドライブＩ／０１５１，１５２，１５３
を介してトナー補給モータ４４Ｃ，４４Ｍ，４４Ｙを駆
動し、各ホッパ（図示せず）からトナーを補給し、現像
器４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｙ内のトナー濃度が所定の基準
濃度を維持するように制御する。ブラックトナーを収容
している現像器４１Ｂｋに対しては、磁気式ＡＴＤＣセ
ンサ４３Ｂｋからのトナー濃度検出信号に基づいて、あ
るいは、ブラック画像データの濃度情報としてカウンタ
メモリ１４５に記憶されたデータに基づいてデータＲＯ
Ｍ１０２に格納されているトナー消費量換算補正係数テ
ーブルを参照したうえで、ドライブＩ／０１５４を介し
てトナー補給モータ４４Ｂｋを駆動し、ホッパ（図示せ
ず）からブラックトナーを補給する。なお、このブラッ
クトナーの補給制御については後に詳述する。

【００２７】（磁気式ＡＴＤＣセンサによるトナー濃度
検出）ここで、ブラック現像器４１Ｂｋに設置された磁
気式ＡＴＤＣセンサ４３Ｂｋの特性について説明する。
このセンサ４３Ｂｋは、現像剤中のトナーとキャリアの
混合比が変化すると、現像剤の単位体積当たりの磁束密
度が変化することを利用してトナー濃度を検出する。即
ち、磁束密度の変化に応じてセンサ４３Ｂｋの出力電圧
が変化し、この出力電圧に基づいてトナー濃度を推定す
る。

【００２８】図３にトナー濃度に対するＡＴＤＣセンサ
４３Ｂｋの出力電圧を示す。図３中曲線Ａ，Ｂ，Ｃは機
内湿度がそれぞれ８０％、６０％、１５％のときの出力
電圧特性であり、出力電圧は機内湿度によって異なる。
これは湿度変化によって現像剤の嵩密度が変動し、磁束
密度も変動してしまうためである。本実施形態において
は、湿度６０％時の出力電圧特性（曲線Ｂ参照）を常湿
時のデータとしてデータＲＯＭ１０２に格納し、ＡＴＤ
Ｃセンサ４３Ｂｋの出力電圧からブラックトナーの濃度
を推定している。

【００２９】（トナー消費量の予測）次に、トナー消費
量の予測について説明する。この予測はブラックトナー
の補給制御に用いられる。前記カウンタメモリ１４５か
ら読み出された画像濃度情報は、中央制御部１００にお
いては、図４に示すように、１スキャンごとにヒストグ
ラムの状態である。画像濃度レベルは０〜２５５のレベ
ルに分解されており、１ドット当たり消費されるトナー
量は推測できる。従って、各レベルごとのカウント数に
１ドット当たり消費されるトナー量を掛け合わせて各レ
ベルごとの消費量を計算し、全レベルについての消費量
を積算することで１スキャン分のトナー消費量を予測す
ることができる。

【００３０】１ドット当たり消費されるトナー量は次の
ようにして求められ、データＲＯＭ１０２に格納されて
いる。即ち、通常、画像の階調表現は、図５に示すよう
に、リニアに設定されている。本実施形態において、感
光体トナー付着量と画像濃度との関係は図６に示すとお
りであり、画像濃度レベルに対する感光体トナー付着量
は図７に示す関係にある。図７に示す関係が以下の第１
表に示すルックアップテーブルとしてデータＲＯＭ１０
２に格納されている。

【００３１】

【表１】

【００３２】（トナー補給制御の第１例）次に、ブラッ
クトナーの補給制御の第１例について説明する。この第
１例では、常湿（５０〜７０％）のときは磁気式ＡＴＤ
Ｃセンサ４３Ｂｋの検出値に基づくトナー補給を行う。
常湿以外のときは、センサ４３Ｂｋの検出誤差が無視で
きないため、ドットカウント値によるトナー予測消費量
に基づくトナー補給を行う。

【００３３】このトナー補給制御の手順を図８に示す。
電源が投入されるとプログラムがスタートし、ステップ
Ｓ１１でプリントキーがオンされたことを確認すると、
ステップＳ１２でイメージリーダユニット１による原稿
画像の読取りが行われると共に、ブラック画像のドット
カウント値をカウンタメモリ１４５から取得する。そし
て、ステップＳ１３でドットカウント値からトナーの予
測消費量を計算する。

【００３４】次に、ステップＳ１４で画像の形成が実行
され、ステップＳ１５で湿度センサ６１で検出した湿度
を取得する。ここで取得された湿度はステップＳ１６で
常湿（５０〜７０％）か否かが判定され、常湿であれば
ステップＳ１７でＡＴＤＣセンサ４３Ｂｋで現像剤中の
トナー濃度を検出し、検出されたトナー濃度に基づい
て、ステップＳ１８で現像器４１Ｂｋ内のトナー濃度が
基準値（ここでは６％とする）を維持するようにトナー
補給を行う。一方、湿度が常湿でなければ（５０％以
下、７０％以上）、ステップＳ１９で前記予測消費量に
見合った量のトナーを補給する。次に、ステップＳ２０
で画像形成動作が終了か否かを判定し、画像形成を続行
するのであればステップＳ１２へ戻る。

【００３５】（トナー補給制御の第２例）以下に、ブラ
ックトナーの補給制御の第２例について説明する。この
第２例では、磁気式ＡＴＤＣセンサ４３Ｂｋから得られ
たトナー補給量情報と、ドットカウント値から得られた
トナー補給量情報とに、湿度センサ６１から得られた湿
度情報に応じて重み付けを行い、かつ、重み付けの変化
をファジイ推論を用いて行い、トナー補給量を決定す
る。この重み付けは、原則的には、常湿（５０〜７０
％）では検出誤差を実用上無視できるＡＴＤＣセンサ４
３Ｂｋに基づくトナー補給の重みを高くし、湿度が常湿
から外れる程、ドットカウント値に基づくトナー補給の
重みを高く設定していく。

【００３６】このトナー補給制御の手順を図９に示す。
ステップＳ３１〜Ｓ３４は図８に示したステップＳ１１
〜Ｓ１４と同様の処理を実行する。ステップＳ３５では
ＡＴＤＣセンサ４３Ｂｋで現像剤中のトナー濃度を検出
し、ステップＳ３６では湿度センサ６１で検出した湿度
を取得する。次に、ステップＳ３７で湿度、予測消費
量、トナー濃度の各情報に基づいてファジイ推論を使用
してトナー補給量を計算し、ステップＳ３８でトナーを
補給する。次に、ステップＳ３９で画像形成動作が終了
か否かを判定し、画像形成を続行するのであればステッ
プＳ３２へ戻る。

【００３７】（ファジイ推論）ここで、前記ステップＳ
３７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、機内湿度と予測消費量とトナー濃度
とからトナー補給量を以下の規則で決定する。（１）機内湿度が常湿であるときは、ＡＴＤＣセンサ４
３Ｂｋによって検出されたトナー濃度に基づいてトナー
補給量を決定する。（２）機内湿度が常湿でないときは、ドットカウント値
に基づいて計算された予測消費量をトナー補給量とす
る。（３）機内湿度が常湿の周辺領域のときは、前記トナー
濃度と前記予測消費量の双方を加味してトナー補給量を
決定する。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。

【００３８】入力（状態量）：湿度センサによる機内湿度ドットカウント値による予測消費量ＡＴＤＣセンサによるトナー濃度出力（制御量）：トナー補給量メンバーシップ関数としては、図１０〜図１３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１０〜図１３中に示された
記号は、それぞれ、

【００３９】図１０の湿度では、ＮＬ：非常に低いＮＳ：少し低いＺＯ：標準ＰＳ：少し高いＰＬ：非常に高い図１１の予測消費量では、ＮＬ：非常に少ないＮＳ：少し少ないＺＯ：標準ＰＳ：少し多いＰＬ：非常に多い図１２のトナー濃度では、ＮＬ：非常に低いＮＳ：少し低いＺＯ：標準ＰＳ：少し高いＰＬ：非常に高い図１３のトナー補給量では、ＮＬ：非常に少ないＮＳ：少し少ないＺＯ：標準ＰＳ：少し多いＰＬ：非常に多いの意味を表す。

【００４０】また、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の範囲までの任意の
値をとる。例えば、湿度が６８％であった場合、図１０
に示すように状態量としてＺＯとＰＳが選択され、ＺＯ
の確信度が０．６で、ＰＳの確信度が０．４となる。ま
た、予測消費量が４４ｍｇであった場合、図１１に示す
ように状態量としてＮＳとＺＯが選択され、ＮＳの確信
度が０．３で、ＺＯの確信度が０．７となる。また、ト
ナー濃度が８．４％であった場合、図１２に示すように
状態量としてＰＳとＰＬが選択され、ＰＳの確信度が
０．８で、ＰＬの確信度が０．２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。

【００４１】ファジイ推論における制御ルールは、予測
消費量とトナー濃度に対して以下の第２表〜第６表に示
すようにマトリックス状に表される。ルールの数は１２
５であり、このルールによって前記入力状態量に対して
制御状態量が決定される。

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】

【表４】

【００４５】

【表５】

【００４６】

【表６】

【００４７】以上の第２表〜第６表から明らかなよう
に、湿度がＺＯのときは、ドットカウント値による予測
消費量がどのような値であっても、ＡＴＤＣセンサによ
るトナー濃度に応じてトナー補給量が決まる。湿度がＮ
Ｌ又はＰＬのときは、ＡＴＤＣセンサによるトナー濃度
がどのような値であっても、ドットカウント値による予
測消費量に応じてトナー補給量が決まる。また、湿度が
ＮＳ又はＰＳのときは、ＺＯとＮＬ、ＰＬのときの中間
のトナー補給量となる。

【００４８】例えば、前述のように、湿度に対しての状
態量としてＺＯとＰＳが選択され、予測消費量に対して
の状態量としてＮＳとＺＯが選択され、トナー濃度に対
しての状態量としてＰＳとＰＬが選択された場合、適用
される制御ルールは以下の第７表に示すとおりである。

【００４９】

【表７】

【００５０】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、

【００５１】ルール：湿度ＺＯの確信度＝０．６予測消費量ＮＳの確信度＝０．３トナー濃度ＰＳの確信度＝０．８ゆえに、ルールの主張は、トナー補給量ＮＳの確信度＝０．３とする。ルール：湿度ＺＯの確信度＝０．６予測消費量ＮＳの確信度＝０．３トナー濃度ＰＬの確信度＝０．２ゆえに、ルールの主張は、トナー補給量ＮＬの確信度＝０．２とする。ルール：湿度ＺＯの確信度＝０．６予測消費量ＺＯの確信度＝０．７トナー濃度ＰＳの確信度＝０．８ゆえに、ルールの主張は、トナー補給量ＮＳの確信度＝０．６とする。ルール：湿度ＺＯの確信度＝０．６予測消費量ＺＯの確信度＝０．７トナー濃度ＰＬの確信度＝０．２ゆえに、ルールの主張は、トナー補給量ＮＬの確信度＝０．２とする。ルール：湿度ＰＳの確信度＝０．４予測消費量ＮＳの確信度＝０．３トナー濃度ＰＳの確信度＝０．８ゆえに、ルールの主張は、トナー補給量ＮＳの確信度＝０．３とする。ルール：湿度ＰＳの確信度＝０．４予測消費量ＮＳの確信度＝０．３トナー濃度ＰＬの確信度＝０．２ゆえに、ルールの主張は、トナー補給量ＮＳの確信度＝０．２とする。ルール：湿度ＰＳの確信度＝０．４予測消費量ＺＯの確信度＝０．７トナー濃度ＰＳの確信度＝０．８ゆえに、ルールの主張は、トナー補給量ＺＯの確信度＝０．４とする。ルール：湿度ＰＳの確信度＝０．４予測消費量ＺＯの確信度＝０．７トナー濃度ＰＬの確信度＝０．２ゆえに、ルールの主張は、トナー補給量ＮＳの確信度＝０．２とする。

【００５２】次に、トナー補給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１４参照）。
斜線部の重心が制御量となり、この場合、トナー補給量
は３５ｍｇとなる。

【００５３】このように状態量と制御量をメンバーシッ
プ関数で定義し、制御ルールを定義して制御量を求める
ことにより、ＡＴＤＣセンサによるトナー補給とドット
カウント値によるトナー補給の重み付けを湿度の変化に
よって連続的に変化させることができ、現像剤中のトナ
ー濃度を高精度に制御できる。

【００５４】なお、前述のファジイ推論においてはｍｉ
ｎ−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。

【００５５】（他の実施形態）なお、本発明に係る画像
形成装置は前記実施形態に限定するものではなく、その
要旨の範囲内で種々に変更することができる。特に、本
発明はデジタル式の画像形成装置であれば、フルカラー
複写機以外にもモノクロ複写機やレーザプリンタにも適
用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施形態であるフルカラー複写
機を示す内部構成図。

【図２】前記複写機の制御回路を示すブロック図。

【図３】現像剤中のトナー濃度と磁気式ＡＴＤＣセンサ
の出力電圧との関係を示すグラフ。

【図４】画像濃度情報を示すヒストグラム図。

【図５】画像濃度レベルと画像濃度の関係を示すグラ
フ。

【図６】感光体トナー付着量と画像濃度の関係を示すグ
ラフ。

【図７】画像濃度レベルと感光体トナー付着量の関係を
示すグラフ。

【図８】トナー補給制御の第１例の手順を示すフローチ
ャート図。

【図９】トナー補給制御の第２例の手順を示すフローチ
ャート図。

【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。

【図１１】ファジイ推論におけるメンバーシップ関数
（予測消費量）を示すチャート図。

【図１２】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。

【図１３】ファジイ推論におけるメンバーシップ関数
（トナー補給量）を示すチャート図。

【図１４】ファジイ推論における制御量の算出を示すチ
ャート図。

【符号の説明】

１…イメージリーダユニット１０…レーザ走査ユニット２０…フルカラー作像ユニット２１…感光体ドラム４０…現像部４１Ｂｋ…ブラック現像器４３Ｂｋ…磁気式ＡＴＤＣセンサ６１…湿度センサ１００…中央制御部（ＣＰＵ）１０１…制御ＲＯＭ１０２…データＲＯＭ１４５…カウンタメモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】デジタルの画像信号に基づいて感光体上
に静電潜像を形成し、該潜像をトナーで現像する画像形
成装置において、前記画像信号に含まれている濃度情報に基づいてトナー
消費量を予測する予測手段と、現像器に収容されている現像剤中のトナー濃度を検出す
るトナー濃度検出手段と、画像形成装置内の環境条件を検出する環境条件検出手段
と、前記環境条件検出手段の検出結果に基づいて、前記予測
手段による予測消費量又は前記トナー濃度検出手段によ
る検出値のいずれかを用いてトナー補給量を決定するト
ナー補給制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】デジタルの画像信号に基づいて感光体上
に静電潜像を形成し、該潜像をトナーで現像する画像形
成装置において、前記画像信号に含まれている濃度情報に基づいてトナー
消費量を予測する予測手段と、現像器に収容されている現像剤中のトナー濃度を検出す
るトナー濃度検出手段と、画像形成装置内の環境条件を検出する環境条件検出手段
と、前記環境条件検出手段の検出結果に基づいて、前記予測
手段から得られる第１のトナー補給量情報と、前記トナ
ー濃度検出手段から得られる第２のトナー補給量情報と
に対する重み付けを変化させ、トナー補給量を決定する
トナー補給制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】前記トナー補給制御手段は、トナー予測
消費量と現像剤中トナー濃度と画像形成装置内湿度と画
像トナー補給量とをメンバーシップ関数で記述し、制御
ルールの前件部がトナー予測消費量と現像剤中トナー濃
度と画像形成装置内湿度の状態で、後件部がトナー補給
量で記述されたファジイ推論型ルールであり、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
力値をトナー補給量とする、ことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。