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【発明の名称】 画像形成方法
【発明者】 【氏名】加藤 真治

【氏名】村山 久夫

【氏名】森田 哲也

【氏名】金矢 光久

【氏名】野口 浩一

【氏名】黒井 敏彦
【要約】 【課題】画像形成信号の出力に応じてトナー補給を行う信号の積算カウント値分随時トナー補給を行う画像形成方法において、黒ベタ連続作像時のように、連続して多量のトナーを消費し、かつ、多量のトナー補給を必要とする場合でも、狙いとする画像濃度を維持すること。

【解決手段】電子写真方式の画像形成方法において、画像形成信号の出力に応じてトナー補給を行う信号を積算カウントし、そのカウント分随時トナー補給を行い、また、前記カウントの総量に基づいて、現像バイアス条件、潜像形成条件等を推論し、その推論結果に基づいて、複数の制御先を制御する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電子写真方式の画像形成方法において、画像形成信号の出力に応じてトナー補給を行う信号を積算カウントし、そのカウント分随時トナー補給を行い、また、前記カウントの総量に基づいて、現像バイアス条件、潜像形成条件等を推論し、その推論結果に基づいて、複数の制御先を制御することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電子写真装置等の記録濃度の制御における画像形成方法に関し、より詳細には、常に適正な画像形成を行える画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子写真方式を用いた画像形成装置においては、所定の方法により担体上に形成された静電潜像が、現像装置からトナーと呼ばれる着色微粒子を供給されて現像される。トナーは、通常、静電潜像とは逆極性に帯電されており、静電潜像に静電的に吸着されることにより現像が行われる。
【０００３】トナーを静電潜像とは逆極性に帯電される方法として、現像剤をトナーとキャリアで構成（一般に、このような現像剤を二成分系現像剤という）、両者を混合攪拌することにより互いに摩擦帯電させる方法が知られている。
【０００４】ところが、二成分系現像剤を使用する現像方法では、トナーを十分に帯電させることができる反面、現像に際してはトナーのみが消費されるため、現像剤におけるトナー濃度（画像濃度）を常に一定に保つための制御が必要である。このために、記録濃度を制御するための画像形成方法として、現像剤のトナー濃度を測定し、トナー濃度に基づいて、トナー補給量を制御する方法が用いられている。
【０００５】このような画像形成方法では、現像剤のトナー濃度を測定する方法として、たとえば、感光体上に基準となる静電潜像パターン（画像濃度関連値を検出するための検出用パターン）を作成し、これを現像した後、光学的センサを用いて現像画像の濃度を光電的に測定する間接的な現像剤トナー濃度測定方法や、現像剤の重量を測定したり、透磁率を測定したりするトナー濃度センサを用いて直接的な現像剤トナー濃度測定方法が用いられている。
【０００６】ここで、光学的センサとしてＰセンサ（フォトセンサ）を用いた場合を例として、従来の画像形成方法について具体的に説明する。
【０００７】図５２は、従来の画像形成方法を適用した複写装置を示し、コンタクトガラス板７０１上の原稿（図示せず）の画像は、第１ミラー７０２、第２ミラー７０３、インミラーレンズ７０４、および、第３ミラー７０５を介して感光体ドラム７０６の表面に投影される。感光体ドラム７０６の回転（図中では反時計方向）に同期して、第１ミラー７０２および第２ミラー７０３が所定の速度比で左方に走査駆動される。感光体ドラム７０６の静電潜像は、現像装置７０７の現像ローラ７０７ａの現像剤（トナーとキャリアからなる二成分系現像剤）で現像される。このようにして感光体ドラム７０６の表面に形成されたトナー像は、転写チャージャー７０８で記録紙に転写される。記録紙は分離ベルト７０９で定着部（図示せず）に送られる。
【０００８】一方、第１ミラー７０２のホームポジションにおける画像投影視野には、図示の如く、検出用パターンとなる白パターンＰ0 と黒パターンＰ1 が付されており、第１ミラー７０２が露光走査のために左方に駆動されると、感光体ドラム７０６上に白パターンＰ0 と黒パターンＰ1 の静電潜像が連続して形成される。
【０００９】現像装置７０７と転写チャージャー７０８の間には、感光体ドラム７０６表面のトナー濃度を検出するためのＰセンサ（フォトセンサ）７１０が配置されており、Ｐセンサ７１０の検出信号は増幅器７１１で増幅および波形整形されてＡ／Ｄコンバータ７１２でＡ／Ｄ変換（アナログ・デジタル変換）されてＭＰＵ（マイクロプロセッサ）７１３に出力される。
【００１０】ＭＰＵ７１３は、白パターンＰ0 と黒パターンＰ1 の対応トナー像の濃度比（ＶSP／ＶSG）を演算し、濃度比に基づいて、トナー供給量を定め、トナー供給量に対応する時間の間、ソレノイドドライバ７１４にソレノイド付勢指示を与える。ドライバ７１４は、ソレノイド付勢指示を入力するとクラッチソレノイド７１５に通電する。クラッチソレノイド７１５が通電されると、トナー切出しローラ７１６が回転し、トナーがトナー貯留槽より現像装置７０７へ供給される。
【００１１】なお、７１７は感光体ドラム７０６を一様に帯電する帯電チャージャーを示し、７１８は帯電チャージャー７１７で帯電した感光体ドラム７０６表面の所定部分（白パターンＰ0 と黒パターンＰ1 が投影される部分）を除電するイレースランプを示す。
【００１２】ここで、イレースランプ７１７の付勢を制御することにより、白パターンＰ0と黒パターンＰ1 の静電潜像が１０枚コピーする毎に１回感光体ドラム７０６上に作成され、そのときのトナー濃度がＰセンサ７１０によって検出される。
【００１３】以上の構成において、記録濃度の制御動作を図５３〜図５５を参照して詳細に説明する。Ｐセンサ７１０を用いたトナー濃度検知は、感光体ドラム７０６上に現像されたパターン像の濃度変化を現像剤中のトナー濃度の変化として捕らえて、現像剤中のトナー濃度を制御するものである。
【００１４】トナー濃度の検知時期は、図５３に示すように、電源投入後にスタートキーが押下された時の１枚目とその後の１０枚毎に行われ、トナー濃度が薄いと検知された場合は、つぎのトナー濃度検知時期まで１０枚の間１枚毎にクラッチソレノイド７１５がＯＮ→ＯＦＦして、トナー切出しローラ７１６を介してトナーの補給を続ける。一方、イレースランプ７１７は、トナー濃度検知時期に同期してＯＦＦし、感光体ドラム７０６上に白パターンＰ0 と黒パターンＰ1 の静電潜像が形成される。
【００１５】白パターンＰ0 と黒パターンＰ1 のパターン像（現像後の像）がＰセンサ７１０の位置に来ると、Ｐセンサ７１０は、発光ダイオードをＯＮしてパターン像に光を照射し、反射光をフォトトランジスタで受光し、パターン像の濃度を検知する。
【００１６】図５４に示すように、Ｐセンサ７１０の出力は、トナー濃度が低い場合（白パターンＰ0 の場合) には反射光が強くなるので大きな値となり、トナー濃度が高い場合（黒パターンＰ1 の場合) には反射光が弱くなるので小さな値となる。ＭＰＵ７１３は、Ｐセンサ７１０からの入力データが４回連続して 2.5Ｖより下がった時点より前の９〜16までの平均をとりＶSGとし、Ｐセンサ７１０からの入力データが４回連続して 2.5Ｖより下った後、その後の９〜16までの平均をとりＶSPとする。
【００１７】現像剤中のトナー濃度が適正の時、図５５（ａ）に示すように、ＶSGが４Ｖの場合、ＶSPは約0.44Ｖであるとすると、現像剤中のトナー濃度が低くなった場合、感光体ドラム７０６上に現像されるパターン像も薄くなるので、図５５（ｂ）に示すように、ＶSPは0.44Ｖより高くなる。一方、トナー濃度が高い場合には、図５５（ｃ）に示すように、パターン濃度が濃くなるので、ＶSPは0.44Ｖより低くなる。従って、ＶSPの値からトナー補給をするか否か判定することができる。実際には、ＶSGが必ずしも４Ｖではないので、ＶSPとＶSGの比率を用いて、ＶSP／ＶSG＝ 1/9（≒0.44/4）を基準として、ＶSP／ＶSGの大小によりトナー補給を制御するものである。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の画像形成方法によれば、トナー濃度が低くなった後にトナー補給を開始するため、トナーを多量に消費する原稿が続いた場合には、トナー濃度の変化が急激となり、安定したトナー濃度を得ることが困難となるという問題点があった。
【００１９】また、従来の画像形成方法では、トナーを補給してからトナー濃度が濃くなるまでの間の時間遅れを考慮していないため、トナー濃度のバラツキの幅が大きくなる、換言すれば、制御精度が十分でないという問題点もあった。
【００２０】また、無条件でコピー枚数１０枚に１回の割合で検出用パターンを作成するため、たとえば、トナー消費量の少ない原稿から複数枚のコピーを取る場合、必要でない検出用パターンの作成を行ってコピーに消費するトナー量以上にトナーを消費するという問題点もあった。
【００２１】また、常に、コピー枚数１０枚に１回の割合でトナー濃度の検出を行うため、たとえば、トナーを多量に消費する原稿が続いた場合には、トナー量の変化に対応できないという問題点もあった。
【００２２】また、従来の画像形成方法によれば、検出用パターンと検出用パターンの間に消費されるトナー消費量は、原稿の画素密度、および、経時環境等により大きく変化するため、常に、トナー消費量に見合った適切なトナー補給を行うことができないという問題点もあった。ここでは、検出用パターン間の原稿の画素密度の変化（換言すれば、トナー消費量の変化）が、光学的センサ出力のフィードバック系において外乱要因となっていおり、これを補ってトナー濃度に対する精度を向上させるには、検出用パターンの作成頻度を増やして、フィードバック量を増加させる方法が考えられるが、検出用パターンを頻繁に作成すると無駄なトナー消費の増加や、クリーニングにかかる負担の増加等の不具合が生じる。
【００２３】一方、特開昭６３−３３７０４号公報に示されるように、画像形成信号を計数し、消費トナー量を検出する第１の検出手段と、現像ローラの稼働時間を求め、飛散して消費されるトナー量を検出する第２の検出手段とに基づいて、トナー補給を行ってトナー濃度を一定に保つものが開示されているが、画像形成信号と消費トナー量の関係は、経時環境による現像剤の劣化によるキャリアの帯電能力（ＣＡ）変動の影響を受けて、一定ではないため、現像装置の現像能力が変動してしまい、状態（経時環境）に対応して、理想の画像品質（トナー濃度）を維持することは困難であるという問題点があった。
【００２４】また、一般に電子写真方式に用いられる二成分現像剤は、経時において現像剤劣化によるＣＡ（キャリアの帯電能力）の低下があり、また、現像剤周辺の環境条件においても、低温低湿では電荷蓄積度が増してＱ／Ｍが上昇し、高温高湿では電荷漏洩度が増してＱ／Ｍが減少するという現像がある。このようにＱ／Ｍに対して相互的に影響を与える因子が数多いにもかかわらず、換言すれば、制御目標に影響を与える多元的な多くの情報を考慮して最適な制御値を決定する必要があるにもかかわらず、１〜２の因子が単独に与える影響のみを考慮して制御値を決めていたため、状態の変化（経時環境）に対応することができず、高画像品質を維持できないという問題点もあった。
【００２５】また、従来の画像形成方法では、ユーザが手操作によって画像濃度を調整する場合、濃い、薄いという曖昧な情報を、定量化された階段状の数値として入力して処理するため、必ずしもユーザ所望の画像濃度に調整することができないという問題点もあった。
【００２６】また、トナーホッパー内のトナー残量が変化すると、トナー補給部材の輸送効率が変わるため、同一の条件でトナーを補給してもトナー補給量を一定に保つことができないという問題点があった。
【００２７】また、黒ベタ連続作像時のように、連続して多量のトナーを消費し、かつ、多量のトナー補給を必要とする場合には、トナー量の変動が激しくなるため、狙いとする画像濃度を維持することが困難であるという問題点もあった。
【００２８】また、従来の画像形成方法では、現像剤の劣化が検出された場合、現像剤の劣化要因の特定を行わずに、画像濃度の制御を行っているため、必ずしも最適な制御を行うことができないという問題点もあった。
【００２９】従来の画像形成装置では、現像剤のおかれている温湿度環境を測定するための温湿度センサを現像装置の内部に配置しているため、温湿度センサがトナーで汚れて検知能力が低下するという問題点がった。
【００３０】本発明は上記に鑑みてなされたものであって、画像形成信号の出力に応じてトナー補給を行う信号の積算カウント値分随時トナー補給を行う画像形成方法において、黒ベタ連続作像時のように、連続して多量のトナーを消費し、かつ、多量のトナー補給を必要とする場合でも、狙いとする画像濃度を維持することを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、電子写真方式の画像形成方法において、画像形成信号の出力に応じてトナー補給を行う信号を積算カウントし、そのカウント分随時トナー補給を行い、また、前記カウントの総量に基づいて、現像バイアス条件、潜像形成条件等を推論し、その推論結果に基づいて、複数の制御先を制御することを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる画像形成方法の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００３３】〔実施の形態１〕図１は本発明の画像形成方法を適用した画像形成装置の一実施の形態の構成を示し、感光体ドラム（図示せず）上に形成された画像濃度関連値を検出するための検出用パターンを読み込むためのＰセンサ（フォトセンサ）１０１と、Ｐセンサ１０１で検出した画像関連値をＡ／Ｄ変換（アナログ・デジタル変換）するＡ／Ｄコンバータ１０２と、デジタル変換された画像関連値を入力してＶSP／ＶSG（＝Ｒ）を求めるＭＰＵ１０３と、ＭＰＵ１０３の出力をラッチするラッチ１０４と、ラッチ１０４の内容（前回のＲの値）とＭＰＵ１０３から出力されたＲ（今回のＲの値）との差ｄＲを求める減算器１０５と、ＭＰＵ１０３および減算器１０５からＲおよびｄＲを入力して、トナー補給量の制御、および、エラー処理出力を行うファジィコントローラ１０６と、ファジィコントローラ１０６からトナー供給信号を入力し、対応する時間の間クラッチソレノイド１０８に通電を行うソレノイドドライバ１０７と、ファジィコントローラ１０６からエラー処理出力を入力してエラーの数をカウントするエラーカウンタ１０９とから構成される。
【００３４】以上の構成において、本実施の形態における画像形成方法を説明する。ここでは、従来同様に１０枚に１回検出用パターンを感光体ドラム上に作成して現像するものとする。
【００３５】先ず、現像された検出用パターンをＰセンサ１０１で読み取り、それをＡ／Ｄコンバータ１０２でＡ／Ｄ変換し、ＶSP／ＶSGをＭＰＵ１０３で計算する。この出力をファジィコントローラ１０６に入力すると同時に、そのＶSP／ＶSG＝Ｒの値と前記のＲの値（ラッチ１０４の内容）との差ｄＲを求めてファジィコントローラ１０６に入力する。ファジィコントローラ１０６は、表１のルールに従って、トナー補給量およびエラー処理出力を行う。
【００３６】
【表１】

【００３７】なお、ファジィコントローラ１０６では、Ｒ入力に対して図２（ａ）に示すメンバーシップ関数を設定しており、ｄＲ入力に対して図２（ｂ）に示すメンバーシップ関数を設定しており、トナー補給出力に対して図２（ｃ）に示すようなメンバーシップ関数を設定している。
【００３８】ここで、たとえば、Ｒ＝0.475 、ｄＲ＝0.025 の入力があった場合、ファジィコントローラ１０６は表１のルール、および、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の各メンバーシップ関数に従って、図３に示すよに、トナー補給量を設定する。先ず、Ｒ＝0.475 と図２（ａ）の各ルールのメンバーシップ関数の交点の値を計算する（交点がなければ０）。つぎに、ｄＲ＝0.025 と図２（ｂ）の各ルールのメンバーシップ関数の交点の値を計算する。続いて、各ルールの交点の計算値の最小値を計算する。
【００３９】ここまでの計算によって、図示の如く、ルール１から０、ルール２から0.5 、ルール３から0.5 、ルール４〜１４から０の値が得られる。つぎに、この値に対応するトナー補給出力のメンバーシップ関数の値（図２（ｃ）のメンバーシップ関数の値）を求める。この例では、図３に斜線で示すルール２、３からトナー補給出力（中）と（大）の 0.5以下の面積が得られる（他は０である）。これらのルール１〜１４の出力の合成を計算し、図中の右端部分に示す台形を得る。最後に脱ファジィ化処理を行いトナー供給量を決定する。脱ファジィ化処理は、一般的に合成出力の重心を計算することで行われ、ここでは５（ｇ）が出力される。この値を用いて従来同様にコピー１枚毎にソレノイドドライバ１０７をＯＮすることによりクラッチソレノイド１０８をＯＮし、決められたトナー量を補給する。
【００４０】さらに、ルール１３および１４の場合（Ｒが極小、あるいは、極大の場合）、エラーカウンタ１０９のカウントを＋１し、連続して３回カウントされると、エラー処理としてトナー補給停止、および、エラー表示等を行うものである。
【００４１】前述したように、本実施の形態の画像形成方法では、ｄＲを使用することにより、Ｒのみの場合と比較して、濃度制御の精度が向上する。特に、濃度が急激に変化した場合の制御精度が顕著に向上する。
【００４２】また、メンバーシップ関数を用いたファジィ推論を行うことにより、原稿の画像面積率が一定でなかったり、供給したトナーがトナー濃度に反映されるまで時間遅れがある等の制御関数で定義しにくい要因を、近似的に処理することが可能となり、記録濃度制御が頑健になる。
【００４３】本実施の形態では、ＭＰＵ１０３ＴＯファジィコントローラ１０６、ラッチ１０４、および、減算器１０５をそれぞれ分けているが、全てソフト処理としてＭＰＵで行う構成としても良いのは勿論である。
【００４４】なお、電源投入時は、ランチ１０４に値がラッチされておらず、ｄＲが大きな値になる可能性があるので、電源投入時はＲのみで制御するか、あるいは、電源ＯＦＦ前に前の値をバッテリーバックアップして、その値を電源投入時にラッチする等の処理が必要である。
【００４５】〔実施の形態２〕図４は、本発明の実施の形態２の構成を示す。本実施の形態は、〔実施の形態１〕の構成に、加減算器１１０、リミッタ１１１、および、ラッチ１１２から成るイレース制御の出力部を加えたものであり、その他の構成は共通に付き説明を省略する。
【００４６】以上の構成において、本実施の形態の画像形成方法の制御動作を詳細に説明する。本実施の形態では、イレース制御の出力部によって検出用パターンの発生枚数を制御するものであり、この検出用パターンの発生枚数出力用メンバーシップ関数を図５（ａ）に示す。また、そのルールを表２に示す。
【００４７】
【表２】

【００４８】ここで、Ｒ＝0.475 、ｄＲ＝0.025 の入力があった場合、〔実施の形態１〕と同様にトナー補給量としては５ｇが出力される。一方、ルール１〜１７のうちルール２、３がマッチングするので、検出パターン間隔は、ルール２および３がＰ、その他が０となり、図５（ｂ）に示す合成出力が得られ、脱ファジィ出力＋５が得られる。
【００４９】この結果より、前回の検出パターン間隔（ラッチ１１２の内容）に＋５したものが加減算器１１０より出力される。たとえば、前回が１０枚ならば、検出パターン間隔は１５枚、前回が１３枚ならば１８枚となる。但し、加減算器１１０の出力はリミッタ１１１によって最大値を２０枚、最小値を５枚に制限されるため、加減算器１１０から２０枚より大きい値、あるいは、５枚より小さい値が出力されても、ラッチ１１２にはそれぞれ２０枚あるいは５枚として記憶される。
【００５０】このように変化の少ない所では、検出パターン発生間隔を長くしてトナー消費を少なくし、変化の激しい所では検出パターン発生間隔を短くすることにより、トナー補給制御の制御精度の向上を図ることができる。なお、電源投入時に、検出用パターン発生間隔を、たとえば、１０枚に設定してラッチしておく必要がある。
【００５１】〔実施の形態３〕図６は、本発明の実施の形態３の構成を示す。本実施の形態は、実施の形態２の構成に、ラッチ１１３〜１１６と、平均化回路１１７と、減算器１１８とを加えたものであり、その他の構成は共通に付き説明を省略する。
【００５２】以上の構成において、本実施の形態の画像形成方法の制御動作を詳細に説明する。実施の形態２と比較した場合、ファジィコントローラ１０６の出力は同じで、入力部にｉＲを加えたものである。このｉＲ入力は、今回のＲ入力に対しそれまでの４回のＲ入力をそれぞれラッチし、計５回のＲの値を平均化し、その値と今回の値との差（今回−平均値）を用いるものである。
【００５３】ｉＲ入力用のメンバーシップ関数を図７に示す。また、そのルールを表３に示す。表３のルールを参照してｉＲの考え方を説明する。たとえば、ルール８、９に適合するＲの値が中で、ｄＲがＮＬの場合（たとえば、今回のＲが0.45、前回のＲが0.6 のような場合）、実施の形態２においてはトナー補給を停止していたが、本実施の形態では、今までの平均値が今回の値より以上、すなわち、平均値が中以下の場合、前記の0.6 を異常値とみなし、トナー補給出力のルール８を小とし、平均値の差がＮ、すなわち、平均値の中よりも大きい場合、トナー消費が急激である（急激に減少したもの）として、実施の形態２と同様にルール９によりトナー補給を停止するものである。これによってさらに制御精度を向上させることができる。
【表３】

【００５４】また、ここではｉＲに差分値を用いてルールを簡略化したが、平均値そのものを入力することも可能である。その場合には、
となり同様の制御を行うことができる。
【００５５】〔実施の形態４〕図８は、実施の形態４の画像形成方法を利用した画像形成装置の構成を示す説明図であり、図において、４００は画像読取部であり、４１０は画像読取部にて読み取った画像情報を記録紙に転写する作像部である。
【００５６】画像読取部４００は、原稿を載置するコンタクトガラス４０１と、コンタクトガラス４０１に載置された原稿に対して、移動しながら光を照射する光源４０２と、光源４０２と共に移動し、原稿からの反射光を偏向するミラー４０３と、同様にミラー１０３からの反射光を所定方向へ偏向するミラー４０４、４０５と、ミラー４０５からの反射光を集束させるレンズ４０６と、レンズ４０６からの光を読み取るＣＣＤ４０７とから構成されている。
【００５７】作像部４１０は、高速で回転してレーザビームを等角度で走査するポリゴンミラー４１１と、ポリゴンミラー４１１により等角度で走査されたレーザビームを感光体ドラム４１４面上において等間隔になるように補正するｆθレンズ４１２と、ｆθレンズ４１２からのレーザビームを感光体ドラム４１４に導くミラー４１３と、静電潜像を形成する感光体ドラム４１４と、感光体ドラム４１４の表面を均一に帯電する帯電チャージャ４１５と、帯電チャージャ４１５による帯電処理後、ミラー４１３により導かれたレーザビームによる露光により形成された静電潜像を顕像化する現像装置４１６とを有する。
【００５８】また、所定サイズの記録紙を収納し、装置本体に対し着脱自在に構成されている給紙カセット４１７、４１８と、給紙カセット４１７、４１８から１枚毎に記録紙を転写部方向へ搬送する給紙ローラ４１７ａ、４１８ａと、給紙ローラ４１７ａ、４１８ａにより給紙された記録紙を所定のタイミングをとって転写部に送り出すレジストローラ４１９と、レジストローラ４１９により送り出された記録紙に対し感光体ドラム４１４上の像を転写する転写チャージャ４２１ａと、転写処理後、記録紙を感光体ドラム４１４から分離する分離チャージャ４２１ｂと、分離チャージャ４２１ｂにより感光体ドラム４１４から分離された記録紙を定着ユニット４２２方向へ搬送する搬送ベルト４２０と、転写処理後における記録紙上の像を定着させる定着ユニット４２２と、転写処理後における感光体ドラム４１４表面の残留トナーを除去するクリーニングユニット４２３と、感光体ドラム４１４表面の残留電荷を除去する除電ランプ４２４とから構成されている。
【００５９】なお、４２５は給紙カセット４１７、４１８周辺に配置され、湿度を検知する湿度センサ、記録紙の給紙間隔を検知するタイマおよび記録紙の厚みを検知する紙厚センサを示し、４２６は転写前露光を実行するＰＴＬ、４２７は記録紙の電気抵抗値を検知する抵抗値検知部、４２８は転写チャージャ４２１ａ、分離チャージャ４２１ｂの使用時間を積算するタイマである。
【００６０】また、本実施の形態では、感光体ドラム４１４として一帯電有機感光体を使用し、現像剤としてマイナス帯電トナーを含有する２成分現像剤を使用する反転現像システムを利用している。さらに、レーザビームの点灯時間は、画像形成信号として、トナー補給量を決定するために後述する積算カウンタ５０４によって順次積算カウントされる。
【００６１】以上の構成において、その動作を説明する。第１に画像読取部４００において、コンタクトガラス４０１上に載置された原稿は、光源４０２により照明され、その反射光がミラー４０３、４０４、４０５、および、レンズ４０６を介してＣＣＤ４０７に読み取られる。ＣＣＤ４０７に読み取られた画像情報は所定の画像処理を経て、半導体レーザ（図示せず）からレーザビームとして出射される。
【００６２】レーザビームはポリゴンミラー４１１、ｆθレンズ４１２、ミラー４１３を介して感光体ドラム４１４へ導かれる。一方、感光体ドラム４１４は事前に帯電チャージャ４１５によりその表面を均一に帯電されており、上記レーザビームにより露光されて静電潜像を形成する。このときの感光体ドラム４１４の表面電位は通常地肌部電位（暗部電位）ＶD が約−８００Ｖ、画像部電位（明部電位）ＶLが約−１００Ｖに設定されており、現像バイアス電位ＶB の約−６００Ｖとの電位差で現像される。感光体ドラム４１４上に形成された静電潜像は現像装置４１６により顕像化され、該顕像は給紙カセット４１７、４１８から給紙ローラ４１７ａ、４１８ａ、および、レジストローラ４１９によって搬送された記録紙に対し、転写チャージャ４２１ａにより転写される。
【００６３】像が転写された記録紙は、分離チャージャ４２１ｂにより感光体ドラム４１４より分離され、転写ベルト４２０により搬送されて定着ユニット４２２に入り定着処理を経た後、装置外部へ排出される。また、転写処理を終了した感光体ドラム４１４はクリーニングユニット４２３により残留トナーが除去され、除電ランプ４２４により残留電荷が除去された後、次回の画像形成処理に備えて待機状態となる。
【００６４】また、図８に示したＰＴＬ４２６は転写チャージャ４２１ａにより転写処理前に感光体ドラム４１４に光照射することにより、感光体ドラム４１４上の余分な電荷を消滅させる。
【００６５】ここで、画像形成領域外の感光体ドラム４１４上には、コピー枚数１０枚に一度、画像濃度制御用の検出用パターンが形成され、感光体ドラム４１４に近接して対向配置された反射型の光学的センサで基準画像（顕像化した検出用パターン）の反射率に対応した検知信号電圧ＶSPおよび基準画像内感光体ドラム４１４の面の検知信号電圧ＶSGが出力され、狙いの画像濃度に対応するＶSP／ＶSGと比較することによって、画像濃度の高低を判定している。
【００６６】図９を参照して、実施の形態４における制御のフローを説明する。ファジィコントローラ５０２に、ＶSP／ＶSG値、および、ラッチ５０１を介して前回のＶSP／ＶSGとの差分が入力されると、ファジィコントローラ５０２は、単位画像形成信号に対するトナー補給量の変更度合を推論し、単位補給量当たりのトナー補給量（ここでは、変更度合）を決定する。単位画像形成信号当たりトナー補給量記憶・読み出し部５０３は、ファジィコントローラ５０２で決定した変更度合に応じた単位画像形成信号当たりトナー補給量を記憶する。画像形成信号（レーザビームの点灯時間）は積算カウンタ５０４に随時入力され、先に決定された単位補給量当たりのトナー補給量単位補給量に基づいて、画像形成信号に見合ったトナーが補給されるようにトナー補給クラッチ５０５をオン、オフするタイミングが制御される。
【００６７】つぎに、ファジィコントローラ５０２における推論過程を以下に示す。ファジィコントローラ５０２は、言語的に表現された制御ルールを定量化し、実際の数値に置き換え可能にしたものである。すなわち、ルールの作り方によって、推論結果、ひいては制御能力が大きく変わってしまうため、この制御ルールの表現方法は非常に重要であり、ここで使用するパラメータを的確に選択する必要がある。
【００６８】実施の形態４では、目標とする画像濃度を表すものとして、光学的センサのＶSP／ＶSGを用い、その履歴を情報として取り込むことによって未来の画像濃度を推定することができるので、常時画像濃度が所望の濃度になるように単位画像形成信号当たりのトナー補給量を前もって切り替えるようになっている。なお、ここで制御対象および制御量として、単純なトナー補給量ではなく、単位画像形成信号当たりのトナー補給量とすることで、顕像パターン（検出用パターン）間に作成される画像の情報量（換言すれば、トナー消費量）によって制御精度が変動するのを防いでおり、単純なトナー補給量にした場合と比較して、制御精度を大きく向上させることができる一つの要因となっている。
【００６９】また、実施の形態４では、総合的な推論に、ファジィ推論を用いており、画像濃度が薄いというあいまいな概念は、光学的センサのＶSP／ＶSGが低いという表現に置き換えることで論理的に推論が可能であり、これらは言語的ルールによって表４に示すように表現される。
【００７０】実施の形態４によるルールは前件部（もし〜なら）と後件部（〜とする）からなっている。
【表４】

【００７１】これらの７個のルールは、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すようなメンバーシップ関数により、定量的にファジィ変数として表され、演算可能となる。実施の形態４においては上記７個のルールを用いて推論しているが、特にこれに限定するものではなく、さらにルールの数を増やしてきめ細かい制御を行うことも可能である。前件部における推論演算は、通常の方法により、先ず、入力に対して前件部の適合度を入力値と前件部変数のＭＡＸを取ることによって求め、後件部変数と前件部適合度のＭＩＮをとってそのルールの結論とする。与えられた全てのルールについてそれぞれの結論を求めた後、全結論のＭＡＸを取ることにより最終的な推論結果として、設定したＱ／Ｍに対して目標とすべき単位画像形成信号当たりのトナー補給量が得られる。
【００７２】ここで、具体的に、もしＶSP／ＶSGが少し低く、かつ、変化率が少し＋ならの場合に関して計算例を示すと、先ず、これらの入力によって先のルール１〜８を用いて狙いの補給量を演算する。図１１に示すように、たとえば、ＶSP／ＶSG＝０．０５、その前回との差分＝−０．０７５という条件に対して、ルール７ではＶSP／ＶSG＝０．０５はＶSP／ＶSGが中ぐらい低いという集合に０．３０のグレード（属する度合）であるというように各ルールに属する各メンバーシップ関数との交点を計算する。この交点のうち、最小の値（ルール７では０）の計算を行い、結論を求める。全てのルールに関して同様に結論を求めた後、合成出力によって全ての結論のＭＡＸをとり（図中の斜線で示す部）その重心を求めることで推論結果（ここでは、単位画像形成信号当たりのトナー補給量の変化度合：×１．２）が得られる。
【００７３】単位画像形成信号当たりのトナー補給量は記憶・読み出し部５０３に記憶されており、かかる変更度合に基づいて書換えられ、決定される。たとえば、０．２７５ｇ／１秒分のレーザビームの発光時間×１．２によって０．３３ｇ／１秒分のレーザビームの発光時間が決まる。実施の形態４においては、積算カウンタ５０４内の積算定数として、トナー補給ローラの回転時間とトナー補給量の関係が比として０．３ｇ／ｓｅｃに設定されており、トナー補給クラッチ５０５のオン、オフ時間は、この０．３ｇ／ｓｅｃと単位画像形成信号当たりのトナー補給量に基づいて、画像形成信号を積算カウントした量で順次制御される。
【００７４】従って、今、０．２秒分のレーザビームの点灯時間が積算されていれば、トータルで０．３３ｇ／１ｓｅｃ×０．２ｓｅｃ÷０．３ｇ／１ｓｅｃ＝０．２２ｓｅｃ間、トナー補給クラッチをオンすることで、必要なトナー０．０６６ｇを補給することになる。ここでレーザビームの点灯時間が何秒分になったら、トナーを補給するかは、システムによって任意であるが、実施の形態４では０．２ｓｅｃとしている。
【００７５】このような方法で制御することにより、消費量に応じて随時トナー補給を行い、コピー枚数１０ごとに画像濃度が一定になるように、単位画像形成信号当たりのトナー補給量をファジィ推論を用いて細かく補正しているため、従来のＰセンサやトナー濃度センサによる画像濃度（もしくはトナー濃度）の制御に比較して、経時環境変動、原稿の種類に対する応答性が良く、常に画像濃度を所望の濃度に制御することが可能である。
【００７６】また、ファジィルール（推論ルール）の変さらによって、異機種の画像形成装置のプロセス制御にも適応可能である。さらに、二次的な効果として開発期間、開発コストの低減等を図ることができる。
【００７７】〔実施の形態５〕実施の形態５で使用する画像形成装置は、トナー濃度（Ｔ．Ｃ）が随時検出できるように現像装置内部にトナー濃度センサが組み込まれていること以外は、実施の形態４と同様であるので図示および説明を省略する。ここで、トナー濃度センサ（図示せず）は０．５ｓｅｃおきに平均的なデータが取り込めるようになっている。
【００７８】トナー濃度センサとしては、トナー濃度（以下、Ｔ．Ｃと記載する）の変化による透磁率の変化を電圧の変化として出力するタイプのものであり、狙いのＴ．Ｃに対する出力電圧との比較によってＴ．Ｃの高低を判定している。
【００７９】図１２を参照して、実施の形態５における制御のフローを説明する。ファジィコントローラ５１４に、狙いのＴ．Ｃ記憶読み出し部５１１、ラッチ５１２、および、差分計算５１３を介して、Ｔ．Ｃの狙いの値との差分、Ｔ．Ｃの前回との差分が入力されると、ファジィコントローラ５１４は、その値に応じて単位画像に対するトナー補給量（ここでは、変更度）を推論し、単位画像形成信号当たりトナー補給量記憶・読み出し部５１７は、ファジィコントローラ５１４で決定した変更度に応じた単位画像形成信号当たりトナー補給量を記憶する。
【００８０】画像形成信号（レーザビームの点灯時間）は積算カウンタ５１８に随時入力され、先に決定された単位補給量当たりのトナー補給量に基づいて、画像形成信号に見合ったトナーが補給されるようにトナー補給クラッチ５１９をオン、オフするタイミングが制御される。また、ラッチ５１５および差分計算５１６を介して、ＶSP／ＶSGの狙い値との差分、および、ＶSP／ＶSGの前回との差分が入力されると、その値に応じてＴ．Ｃの狙いの値を変更する。
【００８１】実施の形態５では、目標とする画像濃度を表すものとして、光学的センサのＶSP／ＶSGを用い、その履歴を情報として取り込むことによって、画像が安定した状態であるかどうかによって、狙いのＴ．Ｃを変えるべきかどうか判断している。これは、画像濃度が不安定な状態にあるのに狙いのＴ．Ｃを変えてしまうと、トナー補給に時間遅れがあるために最終目標とする画像濃度が狙いに集束せず発散する恐れがあるためである。また、狙いのＴ．Ｃに対して実際のＴ．Ｃとの差分、および、Ｔ．Ｃの履歴を情報として取り込むことによって、未来のＴ．Ｃを推定することができ、常時Ｔ．Ｃが狙いにあるように単位画像形成信号当たりのトナー補給量を前もって切り替えるようになっている。なお、ここで制御対象および制御量として、単純なトナー補給量ではなく、単位画像形成信号当たりのトナー補給量としているのは実施の形態４と同様な理由による。
【００８２】また、実施の形態５では、総合的な推論に、ファジィ推論を用いており、画像濃度が薄いというあいまいな概念は、光学的センサのＶSP／ＶSGが低いという表現に置き換えることで論理的に推論が可能であり、これらは言語的ルールによって表５に示すように表現される。
【００８３】実施の形態５によるルールは前件部（もし〜なら）と後件部（〜とする）からなっている。
【表５】

【００８４】これら１０個のルールは、図１３に示すようなメンバーシップ関数により、定量的にファジィ変数として表され、演算可能となる。ここで具体的に、もし、Ｔ．Ｃが狙いの２％に対して１．５％で、前回Ｔ．Ｃとの差分が−０．５％である場合の単位画像形成信号当たりのトナー補給量の変化度合を演算してみると、×１．２となる。ＶSP／ＶSGに関しても同様に演算することによって、狙いのＴ．Ｃを補正することができる。これ以降のトナー補給ローラの回転制御方法は実施の形態４と同様である。
【００８５】このような方法で制御することにより、実施の形態４で示した画像濃度（ＶSP／ＶSG）と単位画像形成信号当たりのトナー補給量の関係の間に、さらに、トナー濃度、画像形成信号という常時検知可能なパラメータを導入し、かつ、ファジィ推論を用いて、これらの関係を細かく補正し、制御しているため、実施の形態４の効果に加えて、Ｐセンサパターンの作成回数を減少させることができる。
【００８６】なお、実施の形態５において、ＶSP／ＶSGの代わりに、図１４に示すような入力手段を用いて、ユーザが所望の濃度をあいまいに入力することも可能である。この場合のルール８〜１０は表６のようになる。ここでの入力はコピー毎に行われる。
【００８７】
【表６】

【００８８】これらのメンバーシップ関数については、ＶSP／ＶSGの場合と同様である。このようにメンバーシップ関数にユーザ入力の濃いあるいは薄いというあいまいな情報を取り入れることによって、あいまい性を数値化し、適切に制御することが可能となる。
【００８９】〔実施の形態６〕実施の形態６では、実施の形態５における光学的センサの代わりに、温湿度センサ、感光体の動作時間カウンタが設けられた装置を使用する。図１５を参照して、制御フローを説明する。実施の形態６では、総合推論にファジィ推論を用いている。ファジィコントローラ５２０は、温湿度センサからの温湿度、および、現像装置の動作カウンタの入力があると、その値に応じてファジィ推論を行い、狙いのＴ．Ｃを出力する。差分計算５２２は、狙いのＴ．Ｃ、現状のＴ．Ｃ、および、ラッチ５２１を介して前回のＴ．Ｃを入力し、狙いのＴ．Ｃとの差分、および、この差分の変化率を出力する。ファジィコントローラ５２３は、実施の形態５と同様にＴ．Ｃに対する推論を行い、単位時間当たりのトナー補給量の記憶・読み出し部５２４、積算カウンタ５２５を介してトナー補給クラッチ５２６を制御する。
【００９０】一般的に、電子写真方式で用いられる２成分現像剤は、経時において現像剤劣化のため、ＣＡ（キャリアの帯電能力）が低下する。また、現像剤周辺の環境条件においても、低温低湿では電荷蓄積度が増すため、Ｑ／Ｍが上昇し、高温高湿では電荷漏洩度が増すため、Ｑ／Ｍが減少するという現象がある。そこで、本実施の形態では、これらの関係をルール化することによって、光学的センサ無しでも現像装置の現像能力を予測し、制御するものである。すなわち、経時における現像剤劣化を現像装置の動作カウンタから予測し、現像剤周辺の環境条件におけるＱ／Ｍの変動を温湿度センサによって予測し、現像装置の現像能力を制御可能としている。なお、トナー濃度に関しては実施の形態５と同様の考え方である。
【００９１】つぎに、実施の形態６における推論のルールを表７および表８に示す。実施の形態６によるルールは前件部（もし〜なら）と後件部（〜とする）からなり、ルール１〜ルール９はファジィコントローラ５２０のもの、ルール１０〜ルール１６はファジィコントローラ５２３のものである。
【００９２】
【表７】

【００９３】
【表８】

【００９４】これら１６個のルールは、図１６に示すようなメンバーシップ関数により、定量的にファジィ変数として表され、演算可能となる（なお、ルール１０〜１６については図１３と同様である）。ここで具体的に、もし現像装置の動作時間が８０ｈで、かつ、温湿度が２０℃５０％であった場合の狙いのＴ．Ｃを演算してみると３％となる。単位画像形成信号当たりのトナー補給量に関しては実施の形態５と同様である。また、以降のトナー補給ローラ回転制御は実施の形態４と同様であるので説明を省略する。
【００９５】このような方法で制御することにより、実施の形態５における光学的センサを省略することができる。このため、検出用パターンを作成することによる無駄なトナー消費、および、クリーニング装置にかける負担、コピースピードの低下等を防止することができる。なお、実施の形態６においても実施の形態５と同様に光学的センサを組み合わせて使用することも勿論可能であり、この場合の効果としては、感光体の表面電位が使用枚数等によって変動するような場合においても、従来と比較して光学的センサの作成回数を減少させても画像濃度を所望の濃度に保つことができる。
【００９６】〔実施の形態７〕実施の形態７における画像形成装置の構成は図８で示した構成（実施の形態４と同様）で、詳細は省略するが現像装置内のトナーホッパー内のアジテータにかかるトルクが測定できるようになっているものとする。このアジタータトルクは、ホッパー内のトナー容量によって変わるものである。また、トナー補給ローラの回転数は、本体メイン制御板から自由に変更できる構成とする。なお、図８の構成から明らかなようにトナー補給ローラの回転数は、アジテータトルクに直接的に影響を与えるものではない、また、総合推論にはファジィ推論を用いた。
【００９７】トナー補給ローラの回転によってトナー補給を行うタイプの画像形成装置においては、図１７に示すように、同じ回転数ではホッパー内のトナー残量によって実際のトナー供給量が変わる。そこで、実施の形態７においては、アジテータトルクに基づいて、トナー補給ローラの回転数をファジィ制御することによって、トナー補給ローラの回転時間とトナー補給量の関係が、常に０．３ｇ／ｓｅｃを維持するように設定することで、この問題を解決するものである。
【００９８】図１８を参照して、実施の形態７における制御フローを示す。実施の形態７において、アジテータトルク（すなわち、ホッパー内トナー残量）が５秒おきに前回値との差分とともにファジィコントローラ５３０に入力され、ファジィ推論され、トナー補給ローラの回転制御量が決定される。
【００９９】ここで、トナー補給ローラの回転数を変えているのは、単位画像形成信号当たりのトナー補給量を一定にするためであり、このためアジテータトルクによって、間接的にトナー残量を測り、実際のトナー補給量が一定になるようにトナー補給ローラの回転数を制御している。これらの制御ルールは表９のように表現することができる。
【０１００】
【表９】

【０１０１】これらの５個のルール全てに関して、図１９に示すようなメンバーシップ関数を作成し、推定を行い補正量を決定する。たとえば、アジテータトルクが５０ｋｇ／ｃｍ2 、前回との差分が−５ｋｇ／ｃｍ2 の時、トナー補給ローラの回転数は２０５ＲＰＭと推論される。
【０１０２】このような方法を用いることにより、トナーホッパー内のトナー残量が少ないときでも、トナー補給量を所望の量に保つことができる。なお、実施の形態７においては、トナー補給ローラの回転数を変えているが、トナー補給時間を長くするようにしても良いのは勿論である。
【０１０３】〔実施の形態８〕実施の形態８における画像形成装置は、実施の形態４と同様であるが、トナー補給条件の他に、潜像形成条件、現像バイアス条件の変更が既知の方法で可能な構成である。これによって現像装置とは独立に、現像ポテンシャル（ＶL −ＶB）を変えることにより、実際の現像量を変えることができる。実施の形態８では、現像装置の狙いの現像ポテンシャルに対する現像能力が落ちても、その低下分を現像ポテンシャル（ＶL −ＶB ）を変えることによって補い、狙いの現像量（画像濃度）を維持するものである。
【０１０４】前述した実施の形態４〜実施の形態６に示したように画像形成信号に基づいてトナー補給を行う装置においては、狙いのＴ．Ｃ（トナー濃度）に達していない場合、その差分は未だトナー補給されていないトナー補給信号の残分で予測することができる。実施の形態８は、これを利用したものであり、図２０のその制御フローを示す。総合推論にはファジィ推論を用いており、トナー補給信号積算カウンタ５４０からトナー補給信号の残分（トータルカウント）がファジィコントローラ５４２に入力されると、ファジィコントローラ５４２は、その量に従ってファジィ推論を行い、制御先と制御量の決定を行う。
【０１０５】ここで、制御先として現像バイアス５４３、帯電露光５４４の二つ（二つ以上でも良い）を持っているのは、基本的には現像バイアス５４３を変える方が対応速度が速いので望ましいが、変えられる範囲が限られているため、必要な現像ポテンシャルに応じて制御先を変える必要がある。トナー補給信号は随時積算されて、カウントされ、適当なトナー補給信号が出力されてトナー補給クラッチ５４１がオン、オフされる。実施の形態８では、さらにこのカウント値に基づいて、補給時間信号に応じて、ファジィ推論を行い、制御先を決定し、制御を行う。
【０１０６】制御フローとしては、１フレームの画像信号が出力された後（露光後）、トータルカウントの残りと前回値との差分によって、トナー補給以外の制御先を表１０に示すルールによって推論し、現像バイアス、グリッド、露光条件を選択して制御を行う。なお、この補正は毎回リセットされ、初期状態（ＶD ＝−８００Ｖ、ＶL ＝−５０Ｖ、ＶB ＝−６００Ｖ）に戻り、再び推論結果により制御されるようになっている。
【０１０７】
【表１０】

【０１０８】これらの６つのルール全てに関して図２１に示すようなメンバーシップ関数を作成し、推定を行い、制御先と制御量を決定する。たとえば、積算されたトータルカウント値（すなわち、補給されていないトナーの補給時間）が２０ｓｅｃで、前回との差分が−１ｓｅｃであった場合、現像バイアスを設定値から−１００Ｖプラス−５０Ｖの計−１５０Ｖ上げ、露光量を＋１００Ｖ分上げるようにして、狙いのＴ．Ｃに対して補給できないトナーの分だけ画像濃度の低下するのを防いでいる。
【０１０９】ここで、帯電電位と現像バイアスの間にはある一定以上の電位差を保って、キャリア付着の防止を図っていることは言うまでもない。これによって画像面積の多い画像が取られた場合、あるいは、トナーニアエンドの場合等のようにトナー補給が追従できずに画像濃度が低下するような条件でも、一時的に画像濃度を所望の濃度に保つことができる。なお、実施の形態４〜実施の形態８は独立して使用できるのは勿論であるが、これらを組み合わせて用いることもできる。組み合わせたときの効果を、従来の光学的センサによる検知のみの制御と比較して図２２に示す。
【０１１０】〔実施の形態９〕実施の形態９における画像形成装置は、実施の形態４と同様であるので説明および図示を省略する。図２３は実施の形態９の制御フローを示し、図示の如く、ラッチ５５０、積算カウンタ５５２、および、Ａ／Ｂ演算部５５１を介して、ファジィコントローラ５５４にＶSP／ＶSG、（ＶSP／ＶSG−ＶSP／ＶSGの前回値）／前回の検出用パターンとの間の画像形成信号の積算値の値が入力されると、ファジィコントローラ５５４はその値に応じて、単位画像形成信号当たりのトナー補給量の変更度合を推論し、単位画像形成信号当たりのトナー補給量記憶・読み出し部５５５に入っている単位画像形成信号当たりのトナー補給量を決定する。画像形成信号は、積算カウンタ５５２、５５３に随時入力され積算される。ここで、積算カウンタ５５２のカウント値は、検出用パターン作成時に読み出され、同時にリセットされる。
【０１１１】また、積算カウンタ５５３のカウント値は、ある一定値に達した時、制御信号発生部５５６にその値を出力する。制御信号発生部５５６は、先に決定された単位画像形成信号当たりのトナー補給量に基づいて、画像形成信号（レーザビームの点灯時間）積算値に見合ったトナーが補給されるように、トナー補給クラッチ５５７をオン、オフするタイミングを制御することにより、トナー補給を行う。
【０１１２】なお、ここで制御対象および制御量として、単純なトナー補給量ではなく、単位画像形成信号当たりのトナー補給量を用い、履歴情報も単純なＶSP／ＶSG−前回ＶSP／ＶSGではなく、（ＶSP／ＶSG−ＶSP／ＶSGの前回値）／前回の検出用パターンとの間の画像形成信号の積算値とすることで、検出用パターン間に取られる画像によって制御精度が変動するのを防いでおり、単純なトナー補給量、あるいは、単純なＶSP／ＶSG−前回ＶSP／ＶSGを用いた場合と比較して、制御精度を大きく向上させることができる。また、この履歴情報も前回だけではなく、２回以上前の値を使っても可能なことは言うまでもない。
【０１１３】これらの制御ルールは表１１のように表現することができる。
【表１１】

【０１１４】これらの７個のルールは図２４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すようなメンバーシップ関数により、定量的にファジィ変数として表される。ここで、具体的に、もしＶSP／ＶSGが少し低く、かつ、前回との差分／画像形成信号積算値変化率が少し＋なら、の場合に関して計算例を示すと、先ず、これらの入力によって、先のルール１〜７から狙いの補給量を演算する。図２５に示すように、たとえば、ＶSP／ＶSG＝０．０５、その前回との差分／画像形成信号積算値＝−０．０７５という条件に対して、ルール７では、ＶSP／ＶSG＝０．０５はＶSP／ＶSGが中ぐらい低いという集合に０．３０のグレードであるというように、各ルールに属する各メンバーシップ関数との交点を計算する。この交点のうち最小の値（ルール７では０）の計算を行い、結論を求める。
【０１１５】全てのルールに関して同様に結論を求めた後、全てのＭＡＸをとり（斜線部分）、その重心を求めることで推論結果（ここでは、単位画像形成信号当たりのトナー補給量の変更度合：×１．２）が得られる。単位画像形成信号当たりのトナー補給量は記憶・読み出し部５５５に記憶されており、かかる変更度合に基づいて書き換えられ、決定される。実施の形態９では、積算カウンタ内の積算定数として、トナー補給ローラの回転時間とトナー補給量との関係が比として、０．３ｇ／ｓｅｃに設定されおり、トナー補給クラッチ５５７のオン、オフ時間は、この値と、単位画像形成信号当たりのトナー補給量を基にして画像形成信号（レーザビームの点灯時間）を積算カウントした量で順次制御される。
【０１１６】従って、今、０．２秒分のレーザビームの点灯時間が積算されていれば、トータルで０．３ｇ／ｓｅｃ×０．２ｓｅｃ÷０．３ｇ／ｓｅｃ＝０．２２ｓｅｃ間トナー補給クラッチ５５７をオンすることで、必要なトナー０．０６６ｇを補給することになる。ここで、レーザビームの点灯時間が何秒分になったら、積算カウンタ５５３のデータを制御信号発生部５５６に出力してトナー補給するかは、システムによって任意であるが、実施の形態９では０．２ｓｅｃとしている。
【０１１７】このような方法で制御を行うことにより、消費量に応じて随時トナー補給を行い、コピー数１０枚ごとに画像濃度が一定になるように、単位画像形成信号当たりのトナー補給量をファジィ推論を用いて細かく補正しているため、従来のＰセンサやトナー濃度センサによる画像濃度（もしくは、トナー濃度）の制御に比較して、経時環境変動、原稿種類に対する応答性および追従性が良く、常に画像濃度が狙いの濃度になるように制御することが可能となる。
【０１１８】〔実施の形態１０〕実施の形態１０で使用する画像形成装置は、トナー濃度（Ｔ．Ｃ）が随時検出できるように現像装置内部にトナー濃度センサが組み込まれていること以外は、実施の形態４と同様であるので図示および説明を省略する。ここでは、コピー１枚おきにコピー動作開始時のデータを除く平均的なデータが取り込まれるようになっている。
【０１１９】トナー濃度センサとしては、トナー濃度（以下、Ｔ．Ｃと記載する）の変化による透磁率の変化を電圧の変化として出力するタイプのものであり、狙いのＴ．Ｃに対する出力電圧との比較によってＴ．Ｃの高低を判定している。
【０１２０】図２６を参照して、実施の形態１０における制御のフローを説明する。狙いのＴ．Ｃ記憶読み出し部５６０、ラッチ５６１、積算カウンタ５６３、および、Ａ／Ｂ演算部５６２を介して、狙いのＴ．Ｃ値との差分、および、Ｔ．Ｃの前回との差分がファジィコントローラ５６９に入力されると、ファジィコントローラ５６９はその値に応じて、単位画像形成信号当たりのトナー補給量を推論し、単位画像形成信号当たりのトナー補給量記憶・読み出し部５７０、制御信号発生部５７１、および、トナー補給クラッチ５７２を介して、トナー補給ローラの回転制御を行う。
【０１２１】このとき、制御信号発生部５７１は、積算カウンタ５６４から出力される積算カウントを入力すると、所定の単位画像形成信号当たりのトナー補給量に相当する信号をトナー補給クラッチ５７２へ出力する。また、ラッチ５６６、積算カウンタ５６５、および、Ｄ／Ｅ演算ＶSP／ＶSG５６７を介して、ＶSP／ＶSGの狙い値との差分、および、ＶSP／ＶSGの前回との差分がファジィコントローラ５６８に入力されると、ファジィコントローラ５６８はその値に応じて狙いのＴ．Ｃを変更する。
【０１２２】つぎに、実施の形態９における推論のルールを表１２および表１３に示す。実施の形態９によるルールは前件部（もし〜なら）と後件部（〜とする）からなり、ルール１〜ルール７はファジィコントローラ５６９のもの、ルール８〜ルール１０はファジィコントローラ５６８のものである。
【０１２３】
【表１２】

【０１２４】
【表１３】

【０１２５】これら１０個のルールは図２７に示すようなメンバーシップ関数により、定量的にファジィ変数として表され、演算可能となる。ここで具体的に、もしＴ．Ｃが狙い２％に対して１．５％で、前回Ｔ．Ｃとの差分が−０．５％であり、その間の画像形成信号（ここでは、レーザビームの発光時間）の積算値が１秒である場合の単位画像形成信号当たりのトナー補給量を演算してみると、×１．２となる。ＶSP／ＶSGに関しても同様に演算することによって、狙いのＴ．Ｃを補正することができる。これ以降のトナー補給ローラの制御方法は実施の形態９と同様につき説明を省略する。
【０１２６】このような方法で制御することにより、実施の形態９の画像濃度（ＶSP／ＶSG）と画像形成方法との関係の間に、さらに、トナー濃度、画像形成信号という常時検知可能なパラメータを導入し、かつ、ファジィ推論を用いてこれらの関係を細かく補正し、制御しているので、実施の形態９の効果に加えてさらに、検出用センサパターンの作成回数を減少させることができる。
【０１２７】〔実施の形態１１〕実施の形態１１では、実施の形態１０における光学的センサの代わりに、温湿度センサ、感光体の動作時間カウンタが設けられた装置を使用する。図２８を参照して、制御フローを説明する。実施の形態１１では、総合推論にファジィ推論を用いている。ファジィコントローラ５８０は、温湿度センサからの温湿度、および、現像装置の動作カウンタの入力があると、その値に応じてファジィ推論を行い、狙いのＴ．Ｃを出力する。狙いのＴ．Ｃ記憶読み出し部５８１は、狙いのＴ．Ｃとの差分を出力する。
【０１２８】一方、ファジィコントローラ５８２は、狙いのＴ．Ｃとの差分、Ｔ．Ｃ、および、変化率（Ｔ．Ｃと前回のＴ．Ｃとの差分）を画像形成信号積算値で割った値を入力し、Ｔ．Ｃに対する推論を行い、単位画像形成信号当たりのトナー補給量の記憶・読み出し部５８７、制御信号発生部５８８を介してトナー補給クラッチ５８９を制御する。Ａ／Ｂ演算部５８６は、ラッチ５８３および積算カウンタ５８４から変化率（Ｔ．Ｃと前回のＴ．Ｃとの差分）および画像形成信号積算値を入力し、単位画像形成信号当たりの変化率を求める。また、制御信号発生部５８８は、積算カウンタ５８５から出力される積算カウントを入力すると、所定の単位画像形成信号当たりのトナー補給量に相当する信号をトナー補給クラッチ５８９へ出力する。
【０１２９】一般的に、電子写真方式で用いられる２成分現像剤は、経時において現像剤劣化のため、ＣＡ（キャリアの帯電能力）が低下する。また、現像剤周辺の環境条件においても、低温低湿では電荷蓄積度が増すため、Ｑ／Ｍが上昇し、高温高湿では電荷漏洩度が増すため、Ｑ／Ｍが減少するという現象がある。そこで、本実施の形態では、これらの関係をルール化することによって、光学的センサ無しでも現像装置の現像能力を予測し、制御するものである。すなわち、経時における現像剤劣化を現像装置の動作カウンタから予測し、現像剤周辺の環境条件におけるＱ／Ｍの変動を温湿度センサによって予測し、現像装置の現像能力を制御可能としている。なお、トナー濃度に関しては実施の形態１０と同様の考え方である。
【０１３０】つぎに、実施の形態１１における推論のルールを表１４および表１５に示す。ルール１〜ルール９はファジィコントローラ５８０のもの、ルール１０〜ルール１６はファジィコントローラ５８２のものである。
【０１３１】
【表１４】

【０１３２】
【表１５】

【０１３３】これら１６個のルールは図２９に示すようなメンバーシップ関数により、定量的にファジィ変数として表され、演算可能となる（但し、ルール１０〜１６は、図２７と同様のため図示せず）。ここで具体的に、もし現像装置の動作時間が８０ｈで、かつ、温湿度が２０℃５０％であった場合の狙いのＴ．Ｃを演算してみると、３％となる。単位画像形成信号当たりのトナー補給量に関しては実施の形態１０と同様である。
【０１３４】このような方法で制御することにより、実施の形態１０における光学的センサを省略することができる。このため、検出用パターンを作成することによる無駄なトナー消費、および、クリーニング装置にかける負担、コピースピードの低下等を防止することができる。なお、実施の形態１１においても実施の形態１０と同様に光学的センサを組み合わせて使用することも勿論可能であり、この場合の効果としては、感光体の表面電位が使用枚数等によって変動するような場合においても、従来と比較して光学的センサの作成回数を減少させても画像濃度を所望の濃度に保つことができる。
【０１３５】〔実施の形態１２〕実施の形態１２で使用する画像形成装置は、基本的に実施の形態４で使用した画像形成装置と同様であるので図示および説明を省略し、異なる部分に関して説明を追加する。実施の形態１２では、トナー濃度（Ｔ．Ｃ）が随時検出できるように現像装置内部にトナー濃度センサが組み込まれており、０．５ｓｅｃおきに平均的なデータが取り込めるようになっている。トナー濃度センサとしては、Ｔ．Ｃの変化による透磁率の変化を電圧の変化として出力するタイプのものを用い、狙いのＴ．Ｃに対する出力電圧との比較によってＴ．Ｃの高低を判定している。
【０１３６】また、現像装置を駆動しているモータは回転に応じてパルスを発生し、カウンタによって総回転数が検出できる構成であり、これによって現像剤がどれくらい攪拌されたか判るようになっている。
【０１３７】さらに、図３０（ａ）の位置にある現像装置の排圧ダクト部には、図３０の（ｂ）に示すように、相対湿度センサ（温湿度センサ）が組み込まれており、現像装置の相対湿度が判るようになっている。現像剤雰囲気の環境状態を検知するには現像装置内部の環境を直接図ることが望ましいが、内部にセンサを配置した場合、トナーによってセンス部が汚れ、正確な測定が出来なくなるため、現像装置の排圧ダクト部のフィルタ通過後の空気を測定することによって、トナーで汚されることなく、精度良く現像装置の内部環境を測定するものである。
【０１３８】図３１は、実施の形態１２のプロセス制御装置の構成を示す。実施の形態１２では、現像能力を変動させる要因別に、現像剤に与えるストレス検知部５９０と、環境状態検知部５９１と、トナー濃度推移検知部５９２との三つの検知部からそれぞれメンバーシップ関数を合成したものを入力情報とし、これに基づいて、現像能力推定部５９３で、現在の現像能力、あるいは、近い将来の現像能力を推定する。制御先および制御量決定部５９４は、この推定結果に基づいて、制御先と制御量を決定する。さらに、この決定された制御量に基づいて、制御を行う帯電制御部５９５、露光制御部５９６、現像バイアス制御部５９７、トナー補給クラッチ制御部５９８がある。
【０１３９】図３２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各検知部ごとの現像能力に与える影響を求めるためのメンバーシップ関数を表している。図中のＶＳ、ＭＳ、ＭＭ、ＭＬ、ＶＬはそれぞれ、Very Small、Medium Smasll 、Medium、Medium Large、Very Largeを示している。
【０１４０】図３２（ａ）は現像剤に与えるストレス検知部５９０のメンバーシップ関数を示し、その推論ルールは表１６に示すルール１〜５のようになる。
【表１６】

【０１４１】図３２（ｂ）は現像検知部５９１のメンバーシップ関数を示し、その推論ルールは表１７に示すルール６〜１０のようになる。
【表１７】

【０１４２】図３２（ｃ）はトナー濃度推移検知部５９２のメンバーシップ関数を示し、その推論ルールは表１８に示すルール１１〜３５のようになる。
【表１８】

【０１４３】ここで、例として、現像剤に与えるストレス検知部５９０の推論過程を説明する。たとえば、現像剤が寿命に達するのに要する現像装置の総回転時間を１００％とした場合に、総回転時間が５５％であったとすると、図３２（ａ）に示すように前件部がＭＭ、ＭＳに属する二つのルール３、４にかかる。このルール３、４に従って、現像能力変化量に相当する後件部の斜線部が推論される。同様に、相対湿度８５（ＲＨ％）、トナー濃度１．７５（％）、トナー濃度の前回値との差分０であった時の現像能力変化量も推論されるが、トナー濃度推移検知部５９２のように一つの変動要因別に分けたブロックの中に二つ以上のパラメータがある場合には、ブロック内でファジィ推論方法としては公知のＭＩＮ−ＭＡＸ合成を行っている。
【０１４４】つぎに、図３３に示すように、各検知部で求めた推論結果をＭＡＸ合成することによって総合的な現像能力の変化量を一つのメンバーシップ関数で表し、この斜線部分を非ファジィ化（重心を求める）することによって具体的な変化量が推論される。重心を求めることによって、現像能力変化量＝−１２％が得られる。実施の形態１２ではこの値が−３５％以下に連続して１０回推論された場合、『トナーエンド』を表示して、装置を停止し、トナー補給待機状態となるようにしている。
【０１４５】求められた現像能力変化量は、現像能力の初期設定値（設計時の狙い値）を与えることで容易に現像能力（ｍｇ／ｃｍ2 ）に変換される。ここで、初期設定値は０．７（ｍｇ／ｃｍ2 ）であり、前述した推論結果（現像能力変化量＝−１２％）から現像能力は０．６２（ｍｇ／ｃｍ2 ）と演算される。
【０１４６】つぎに、制御先および制御量決定部５９４における推論について説明する。ここまで得られた現像能力は、初期の狙いの現像ポテンシャルに対して黒ベタを現像したときの感光体上付着量を示している。従って、この現像能力と、画像濃度とは、図３４に示すように密接な関係があり、求められた現像能力に基づいて、トナー補給条件の他に、潜像形成条件、現像バイアス条件を変更することによって常に狙いの画像濃度を維持することができる。
【０１４７】ここで、トナー補給量だけでなく、潜像形成条件、現像バイアス条件を変えることによって現像ポテンシャルを変えているのは、トナー補給のみの制御では、応答時間にかなりの遅れがあるためと、作像面積が高い原稿を連続してコピーしたり、トナーが少なくなったりして狙いの補給量が得られなくなることがあり、このような場合にも安定して画像濃度の制御が行えるようにするためである。
【０１４８】なお、これらの制御は、トナー補給量制御を除いて、原稿の画像先端をスキャナが検知した時点でのみ決定された制御量をもとに行われ、作像中に制御量が変更されることはない。これによって、作像中における画像濃度の急変を防いでいる。また、トナー補給は応答時間にかなり遅れがあるためできるだけ早く制御をかけることが望ましいのは勿論である。
【０１４９】図３５は、制御先および制御決定部５９４のメンバーシップ関数を示しており、矢印を境に上側（現像能力推論結果）が前件部、下側が後件部であり、つぎの表１９に示すルールに従って推論される。なお、決定された制御量は毎回リセットされ、初期状態（実施の形態１２では、ＶD ＝−８００Ｖ、ＶL.＝−５０Ｖ、ＶB ＝−６００Ｖ）に戻り、次回再び推論結果によって制御されるようになっている。
【０１５０】
【表１９】

【０１５１】たとえば、現像能力が０．７（ｍｇ／ｃｍ2 ）と推論された場合、図３５から明らかなように、前件部がＭＳ、ＭＭに属する８つのルール（ルール４５〜５２）にかかる。このルールに従って、各制御先に相当する後件部の斜線部（図３５参照）が推論される。これらは、それぞれ重心が求められて制御量が決定される。ここでは、グリッド制御量：＋６５Ｖ、露光制御量：＋６５Ｖ、現像バイアス制御量：＋６５Ｖ、トナー補給制御量：＋２０％を得る。このようにして求められた制御量は、各制御部で初期設定されている初期制御値を元に、推論結果に相当するような実際の制御値に変換されて、制御が行われる。
【０１５２】〔実施の形態１３〕実施の形態１３における画像形成装置においては、実施の形態１２の装置に加えて、画像形成領域外の感光体上には、コピー枚数５０枚に一度、メンバーシップ関数補正用の検出用パターンが形成され、感光体に近接して対向配置された反射型の光学的センサで検出用パターンの反射率に応じた検知信号電圧ＶSP、および、検出用パターンのない（すなわち、画像のない）感光体面の検知信号電圧ＶSGが出力され、現像能力の高低を判定している。
【０１５３】図３６は、ＶSP／ＶSGと現像能力の関係を示す。図示の如く、ＶSP／ＶSGと現像能力の間には密接な関係がある。そこで実施の形態１３では、実施の形態１２の方法に加えて、ＶSP／ＶSGの値に応じて現像能力推論結果の補正を行っている。
【０１５４】図３７は、実施の形態１３のプロセス制御装置の構成を示す。実施の形態１３では、現像能力を変動させる要因別に、現像剤に与えるストレス検知部６００と、環境状態検知部６０１と、トナー濃度推移検知部６０２との三つの検知部からそれぞれメンバーシップ関数を合成したものを入力情報とし、これに基づいて、現像能力推定部６０４で、現在の現像能力、あるいは、近い将来の現像能力を推論し、さらに、光学的反射濃度センサによる現像濃度検知部６０３からのＶSP／ＶSG値を入力して推論結果を補正する。制御先および制御量決定部６０５は、この補正後の推論結果に基づいて、制御先と制御量を決定する。さらに、この決定された制御量に基づいて、制御を行う帯電制御部６０６、露光制御部６０７、現像バイアス制御部６０８、トナー補給クラッチ制御部６０９がある。
【０１５５】ＶSP／ＶSGから現像能力を推論するメンバーシップ関数を図３８に示し、そのルールを表２０に示す。
【０１５６】
【表２０】

【０１５７】たとえば、ＶSP／ＶSGが０．１の場合、図３８から判るように現像能力は−１５％と推論される。つぎに、パターン作成時の現像能力の推論結果が、ＶSP／ＶSGによって求めた値（−１５％）になるように、スケールをスライドさせ（補正し）、次回の推論からそのスケールを元に結果を出力する。このような方法で制御することにより、現像能力の推論結果を実際の付着量によって補正することができ、感光体劣化等による電位変動をも吸収して現像能力の制御を行うことができる。図３９に画像濃度の安定性に関して、従来法と本実施の形態との比較をしたものを示す。
【０１５８】〔実施の形態１４〕実施の形態１４で使用する画像形成装置は、実施の形態４と同様であるので図示および説明を省略する。但し、実施の形態１４では、トナー濃度（Ｔ．Ｃ）が随時検出できるように現像装置内部にトナー濃度センサが組み込まれており、１．０ｓｅｃおきに平均的なデータが取り込むものとする。
【０１５９】図４０は、実施の形態１４のプロセス制御装置の構成を示す。実施の形態１４では、現像能力を変動させる要因を影響を与える速度別に、長期的要因検知部６１０と、中期的要因検知部６１１と、短期的要因検知部６１２との三つの検知部からそれぞれメンバーシップ関数を合成したものを入力情報とし、これに基づいて、現像能力推定部６１３で、現在の現像能力、あるいは、近い将来の現像能力を推定する。制御先および制御量決定部６１４は、この推定結果に基づいて、制御先と制御量を決定する。さらに、この決定された制御量に基づいて、制御を行う帯電制御部６１５、露光制御部６１６、現像バイアス制御部６１７、トナー補給クラッチ制御部６１８がある。
【０１６０】つぎに、本実施の形態１４における推論の内容について詳細に説明する。実施の形態１４において検知部は、現像能力に与える影響が変わる時間的レンジで、長期（数日単位）、中期（数時間単位）、短期（数分単位）の三つが存在し、長期的要因検知部６１０は、検知対象として現像装置の総回転数のカウンタがあり、現像剤の劣化による現像能力変化を検知している。中期的要因検知部６１１は、検知対象として相対湿度センサがあり、相対湿度変化による現像能力変化を検知している。また、短期的要因検知部６１２は、検知対象としてトナー濃度センサがあり、トナー濃度変化による現像能力変化を検知している。但し、これらの検知対象は特にこれに限定するものではなく、現像能力に影響を与える時間的レンジが長期、中期、短期で分類されるものであれば良い。
【０１６１】図４１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各検知部ごとの現像能力に与える影響を求めるためのメンバーシップ関数を表している。図４１（ａ）は長期的要因検知部６１０のメンバーシップ関数を示し、その推論ルールは表２１に示すルール１〜５のようになる。
【表２１】

【０１６２】図４１（ｂ）は中期的要因検知部６１１のメンバーシップ関数を示し、その推論ルールは表２２に示すルール６〜１０のようになる。
【表２２】

【０１６３】図４１（ｃ）は短期的要因検知部６１２のメンバーシップ関数を示し、その推論ルールは表２３に示すルール１１〜３５のようになる。
【表２３】

【０１６４】ここで、例として、長期的要因検知部６１０の推論過程を説明する。たとえば、現像剤が寿命に達するのに要する現像装置の総回転時間を１００％とした場合に、総回転時間が５５％であったとすると、図４１（ａ）に示すように前件部がＭＭ、ＭＳに属する二つのルール３、４にかかる。このルール３、４に従って、現像能力変化量に相当する後件部の斜線部が推論される。同様に、相対湿度８５（ＲＨ％）、トナー濃度１．７５（％）、トナー濃度の前回値との差分０であった時の現像能力変化量も推論されるが、短期的要因検知部６１２のように一つの変動要因別に分けたブロックの中に二つ以上のパラメータがある場合には、ブロック内でファジィ推論方法としては公知のＭＩＮ−ＭＡＸ合成を行っている。
【０１６５】つぎに、図４２に示すように、各検知部で求めた推論結果をＭＡＸ合成することによって総合的な現像能力の変化量を一つのメンバーシップ関数で表し、この斜線部分を非ファジィ化（重心を求める）することによって具体的な変化量が推論される。重心を求めることによって、現像能力変化量＝−１２％が得られる。実施の形態１４ではこの値が−３５％以下に連続して１０回推論された場合、『トナーエンド』を表示して、装置を停止し、トナー補給待機状態となるようにしている。
【０１６６】求められた現像能力変化量は、現像能力の初期設定値（設計時の狙い値）を与えることで容易に現像能力（ｍｇ／ｃｍ2 ）に変換される。ここで、初期設定値は０．７（ｍｇ／ｃｍ2 ）であり、前述した推論結果（現像能力変化量＝−１２％）から現像能力は０．６２（ｍｇ／ｃｍ2 ）と演算される。
【０１６７】つぎに、制御先および制御量決定部６１４のおける推論について説明する。ここまで得られた現像能力は、初期の狙いの現像ポテンシャルに対して黒ベタを現像したときの感光体上付着量を示している。従って、この現像能力と、画像濃度とは、図４３に示すように密接な関係があり、求められた現像能力に基づいて、トナー補給条件の他に、潜像形成条件、現像バイアス条件を変更することによって常に狙いの画像濃度に維持することができる。
【０１６８】ここで、トナー補給量だけでなく、潜像形成条件、現像バイアス条件を変えることによって現像ポテンシャルを変えているのは、トナー補給のみの制御では、応答時間にかなりの遅れがあるためと、作像面積が高い原稿を連続してコピーしたり、トナーが少なくなったりして狙いの補給量が得られなくなることがあり、このような場合にも安定して画像濃度の制御が行えるようにするためである。
【０１６９】なお、これらの制御は、トナー補給量制御を除いて、原稿の画像先端をスキャナが検知した時点でのみ決定された制御量をもとに行われ、作像中に制御量が変更されることはない。これによって、作像中における画像濃度の急変を防いでいる。また、トナー補給は応答時間にかなり遅れがあるため、できるだけ早く制御をかけることが望ましいのは勿論である。
【０１７０】図４４は、制御先および制御決定部６１４のメンバーシップ関数を示しており、矢印を境に上側（現像能力推論結果）が前件部、下側が後件部であり、つぎの表２４に示すルールに従って推論される。なお、決定された制御量は毎回リセットされ、初期状態（実施の形態１４では、ＶD ＝−８００Ｖ、ＶL.＝−５０Ｖ、ＶB ＝−６００Ｖ）に戻り、次回再び推論結果によって制御されるようになっている。
【０１７１】
【表２４】

【０１７２】たとえば、現像能力が０．７（ｍｇ／ｃｍ2 ）と推論された場合、図４４から明らかなように、前件部がＭＳ、ＭＭに属する８つのルール（ルール４５〜５２）にかかる。このルールに従って、各制御先に相当する後件部の斜線部（図４４参照）が推論される。これらは、それぞれ重心が求められて制御量が決定される。ここでは、グリッド制御量：＋６５Ｖ、露光制御量：＋６５Ｖ、現像バイアス制御量：＋６５Ｖ、トナー補給制御量：＋２０％を得る。このようにして求められた制御量は、各制御部で初期設定されている初期制御値を元に、推論結果に相当するような実際の制御値に変換されて、制御が行われる。
【０１７３】〔実施の形態１５〕実施の形態１５における画像形成装置においては、実施の形態１４の装置に加えて、画像形成領域外の感光体上には、コピー枚数５０枚に一度、メンバーシップ関数補正用の検出用パターンが形成され、感光体に近接して対向配置された反射型の光学的センサで検出用パターンの反射率に応じた検知信号電圧ＶSP、および、検出用パターンのない（すなわち、画像のない）感光体面の検知信号電圧ＶSGが出力され、現像能力の高低を判定している。
【０１７４】図３６で示したように、ＶSP／ＶSGと現像能力の間には密接な関係がある。そこで実施の形態１５では、実施の形態１４の方法に加えて、ＶSP／ＶSGの値に応じて現像能力推論結果の補正を行っている。
【０１７５】図４５は、実施の形態１５のプロセス制御装置の構成を示す。実施の形態１５では、現像能力を変動させる要因を、影響を与える速度別に、長期的要因検知部６２０と、中期的要因検知６２１と、短期的要因検知部６２２との三つの検知部からそれぞれメンバーシップ関数を合成したものを入力情報とし、これに基づいて、現像能力推定部６２１で、現在の現像能力、あるいは、近い将来の現像能力を推論し、さらに、光学的反射濃度センサによる現像濃度検知部６２３からのＶSP／ＶSG値を入力して推論結果を補正する。制御先および制御量決定部６２５は、この補正後の推論結果に基づいて、制御先と制御量を決定する。さらに、この決定された制御量に基づいて、制御を行う帯電制御部６２６、露光制御部６２７、現像バイアス制御部６２８、トナー補給クラッチ制御部６２９がある。
【０１７６】ＶSP／ＶSGから現像能力を推論するメンバーシップ関数を図４６に示し、そのルールを表２５に示す。
【０１７７】
【表２５】

【０１７８】たとえば、ＶSP／ＶSGが０．１の場合、図４６から判るように現像能力は−１５％と推論される。つぎに、パターン作成時の現像能力の推論結果が、ＶSP／ＶSGによって求めた値（−１５％）になるように、スケールをスライドさせ（補正し）、次回の推論からそのスケールを元に結果を出力する。このような方法で制御することにより、現像能力の推論結果を実際の付着量によって補正することができ、感光体劣化等による電位変動をも吸収して現像能力の制御を行うことができる。
【０１７９】〔実施の形態１６〕実施の形態１６で使用する画像形成装置は、基本的に実施の形態４で使用した画像形成装置と同様であるので図示および説明を省略し、異なる部分に関して説明を追加する。実施の形態１６では、トナー濃度（Ｔ．Ｃ）が随時検出できるように現像装置内部にトナー濃度センサが組み込まれており、０．２ｓｅｃおきに平均的なデータが取り込めるようになっている。トナー濃度センサとしては、Ｔ．Ｃの変化による透磁率の変化を電圧の変化として出力するタイプのものを用い、狙いのＴ．Ｃに対する出力電圧との比較によってＴ．Ｃの高低を判定している。
【０１８０】また、現像装置を駆動しているモータは回転に応じてパルスを発生し、カウンタによって総回転数が検出できる構成であり、これによって現像剤がどれくらい攪拌されたか判るようになっている。
【０１８１】さらに、図３０（ａ）の位置にある現像装置の排圧ダクト部には、図３０の（ｂ）に示すように、相対湿度センサ（温湿度センサ）が組み込まれており、現像装置の相対湿度が判るようになっている。現像剤雰囲気の環境状態を検知するには現像装置内部の環境を直接図ることが望ましいが、内部にセンサを配置した場合、トナーによってセンス部が汚れ、正確な測定が出来なくなるため、現像装置の排圧ダクト部のフィルタ通過後の空気を測定することによって、トナーで汚されることなく、精度良く現像装置の内部環境を測定するものである。
【０１８２】図４７は、実施の形態１６のプロセス制御装置の構成を示す。実施の形態１６では、現像能力を変動させる要因別に、現像剤に与えるストレス検知部６３０と、環境状態検知部６３１と、トナー濃度推移検知部６３２との三つの検知部からそれぞれメンバーシップ関数を合成したものを入力情報とし、これに基づいて、現像能力推定部６３３で、現在の現像能力、あるいは、近い将来の現像能力を推定する。制御先および制御量決定部６３４は、この推定結果に基づいて、制御先と制御量を決定する。さらに、この決定された制御量に基づいて、制御を行う帯電制御部６３５、露光制御部６３６、現像バイアス制御部６３７、トナー補給クラッチ制御部６３８がある。各制御部によって制御される各電源は全てアナログ的に制御可能なものとなっている。
【０１８３】図４８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各検知部ごとの現像能力に与える影響を求めるためのメンバーシップ関数を表している。
【０１８４】図４８（ａ）は現像剤に与えるストレス検知部６３０のメンバーシップ関数を示し、その推論ルールは表２６に示すルール１〜５のようになる。
【表２６】

【０１８５】図４８（ｂ）は現像検知部６３１のメンバーシップ関数を示し、その推論ルールは表２７に示すルール６〜１０のようになる。
【表２７】

【０１８６】図４８（ｃ）はトナー濃度推移検知部６３２のメンバーシップ関数を示し、その推論ルールは表２８に示すルール１１〜３５のようになる。
【表２８】

【０１８７】ここで、例として、現像剤に与えるストレス検知部６３０の推論過程を説明する。たとえば、現像剤が寿命に達するのに要する現像装置の総回転時間を１００％とした場合に、総回転時間が５５％であったとすると、図４８（ａ）に示すように前件部がＭＭ、ＭＳに属する二つのルール３、４にかかる。このルール３、４に従って、現像能力変化量に相当する後件部の斜線部が推論される。同様に、相対湿度８５（ＲＨ％）、トナー濃度１．７５（％）、トナー濃度の前回値との差分０であった時の現像能力変化量も推論される。
【０１８８】つぎに、図４９に示すように、各検知部で求めた推論結果をＭＡＸ合成することによって総合的な現像能力の変化量を一つのメンバーシップ関数で表し、この斜線部分を非ファジィ化（重心を求める）することによって具体的な変化量が推論される。重心を求めることによって、現像能力変化量＝−１２％が得られる。実施の形態１６ではこの値が−３５％以下に連続して１０回推論された場合、『トナーエンド』を表示して、装置を停止し、トナー補給待機状態となるようにしている。
【０１８９】求められた現像能力変化量は、現像能力の初期設定値（設計時の狙い値）を与えることで容易に現像能力（ｍｇ／ｃｍ2 ）に変換される。ここで、初期設定値は０．７（ｍｇ／ｃｍ2 ）であり、前述した推論結果（現像能力変化量＝−１２％）から現像能力は０．６２（ｍｇ／ｃｍ2 ）と演算される。
【０１９０】つぎに、制御先および制御量決定部６３４における推論について説明する。ここまで得られた現像能力は、初期の狙いの現像ポテンシャルに対して黒ベタを現像したときの感光体上付着量を示している。従って、この現像能力と、画像濃度とは、図５０に示すように密接な関係があり、求められた現像能力に基づいて、トナー補給条件の他に、潜像形成条件、現像バイアス条件を変更することによって常に狙いの画像濃度を維持することができる。
【０１９１】ここで、トナー補給量だけでなく、潜像形成条件、現像バイアス条件を変えることによって現像ポテンシャルを変えているのは、トナー補給のみの制御では、応答時間にかなりの遅れがあるためと、作像面積が高い原稿を連続してコピーしたり、トナーが少なくなったりして狙いの補給量が得られなくなることがあり、このような場合にも安定して画像濃度の制御が行えるようにするためである。
【０１９２】なお、この制御は、作像中にも常時行われるが、制御量が極めて細かく、各電源もそれに対応してアナログ的にきめ細かく出力可能なタイプを使用しているため、作像中における画像濃度の急変も無く理想的な制御が可能となる。
【０１９３】図５１は、制御先および制御決定部６３４のメンバーシップ関数を示しており、矢印を境に上側（現像能力推論結果）が前件部、下側が後件部であり、つぎの表２９に示すルールに従って推論される。なお、決定された制御量は毎回リセットされ、初期状態（実施の形態１６では、ＶD ＝−８００Ｖ、ＶL.＝−５０Ｖ、ＶB ＝−６００Ｖ）に戻り、次回再び推論結果によって制御されるようになっている。
【０１９４】
【表２９】

【０１９５】たとえば、現像能力が０．７（ｍｇ／ｃｍ2 ）と推論された場合、図５１から明らかなように、前件部がＭＳ、ＭＭに属する８つのルール（ルール４５〜５２）にかかる。このルールに従って、各制御先に相当する後件部の斜線部（図５１参照）が推論される。これらは、それぞれ重心が求められて制御量が決定される。ここでは、グリッド制御量：＋６５Ｖ、露光制御量：＋６５Ｖ、現像バイアス制御量：＋６５Ｖ、トナー補給制御量：＋２０％を得る。このようにして求められた制御量は、各制御部で初期設定されている初期制御値を元に、推論結果に相当するような実際の制御値に変換されて、制御が行われる。
【０１９６】従来の制御方式においては、テーブル参照型の制御が主体であり、制御値のステップ幅が大きいため、作像中に現像バイアス等を変更すると画像濃度が一時的に急変してしまうので、作像中の画像濃度調整が困難であったが、実施の形態１６によれば、作像中でもきめ細かい制御により、常時理想的な制御を行うことが可能となり、画像濃度の安定性が高まる。
【０１９７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる画像形成方法は、画像形成信号の出力に応じてトナー補給を行う信号の積算カウント値分随時トナー補給を行う画像形成方法において、黒ベタ連続作像時のように、連続して多量のトナーを消費し、かつ、多量のトナー補給を必要とする場合でも、狙いとする画像濃度を維持することができる。
【出願人】 【識別番号】０００００６７４７
【氏名又は名称】株式会社リコー
【出願日】 平成３年４月２４日（１９９１．４．２４）
【代理人】 【識別番号】１０００８９１１８
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 宏明
【公開番号】 特開２００１−２６５０７８（Ｐ２００１−２６５０７８Ａ）
【公開日】 平成１３年９月２８日（２００１．９．２８）
【出願番号】 特願２００１−８８８１９（Ｐ２００１−８８８１９）