(57)【要約】【課題】トナー像の高さや表面凹凸情報を検知することで、トナー劣化を高精度に検知することが出来る画像形成装置を提供する。【解決手段】少なくとも、表面に潜像を担持する感光体ドラム１１と、該感光体ドラムに対設された現像スリーブ３１ａに担持した現像剤を感光体ドラムの潜像に供給して顕像化する現像装置３１と、感光体ドラム上に顕像化されたトナー像を記録媒体Ｓ、５０上に転写する転写装置を有する画像形成装置において、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像の凹凸を検知する凹凸検知手段１１１を有し、該検知手段１１１により感光体ドラム１１上に形成されたトナー像の高さｓｈを求め、該トナー像高さｓｈがトナー付着量に対する高さ基準値ｓｈｂより大きいならばトナーが劣化していると判断する第１トナー劣化判定手段９２Ａ〜９２Ｃを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、表面に潜像を担持する像担持体と、該像担持体に対設された現像剤担持体に担持した現像剤を像担持体の潜像に供給して顕像化する現像装置と、像担持体上に顕像化されたトナー像を記録媒体上に転写する転写装置を有する画像形成装置において、
上記像担持体上に形成されたトナー像の凹凸を検知する検知手段を有し、該検知手段により該像担持体上に形成されたトナー像の高さを求め、該トナー像高さがトナー付着量に対する高さ基準値より大きいならばトナーが劣化していると判断する機能を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
少なくとも、表面に潜像を担持する像担持体と、該像担持体に対設された現像剤担持体に担持した現像剤を像担持体の潜像に供給して顕像化する現像装置と、像担持体上に顕像化されたトナー像を記録媒体上に転写する転写装置を有する画像形成装置において、
上記像担持体上に形成されたトナー像の凹凸を検知する検知手段を有し、該検知手段により像担持体上に形成されたトナー像の平均粗さを求め、該平均粗さがトナー劣化判定用の粗さ基準値より大きくなればトナーが劣化していると判断する機能を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
上記請求項１と請求項２に記載のトナー劣化判断機能を備え、上記像担持体上のトナー像高さとトナー像平均粗さのどちらか一方が上記高さ基準値または上記粗さ基準値を超えた場合、トナーが劣化していると判断する機能を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
上記転写装置が像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に一次転写して担持し、該中間転写体上に担持されたトナー像を記録用紙に二次転写するよう形成され、
上記像担持体上に形成されたトナー像の凹凸を検知する第１検知手段と、中間転写体上に形成されたトナー像の凹凸を検知する第２検知手段を有し、該第１検知手段より像担持体上のトナー像高さを、該第２検知手段より上記中間転写体上のトナー像高さを求め、中間転写体上のトナー像高さが像担持体上のトナー像高さから一定の値分低くなっていれば、トナーが劣化していると判断する機能を備えることを特徴とする請求項１、２または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体上に形成されたトナー像のトナー濃度を検知する濃度検知手段を有し、該濃度検知手段より検知されたトナー濃度からトナー付着量を求めることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の画像形成装置。
【請求項６】
上記検知手段は上記トナー像に発光素子からの光を照射し、上記トナー像で反射した光を受光することで上記トナー像の表面凹凸情報を検知することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項７】
上記画像形成装置において、トナーが劣化していると判断した場合、上記現像装置内のトナー粒子を外部へ排出するトナー排出モードを備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載の画像形成装置。
【請求項８】
上記画像形成装置において、表面に潜像を担持する像担持体と、該像担持体に対設された現像剤担持体に担持した現像剤を像担持体の潜像に供給して顕像化する現像装置と、該像担持体を帯電させる帯電装置を一体的に支持したプロセスカートリッジを備えることを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載の画像形成装置。
【請求項９】
請求項８に記載のプロセルカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能に設けている画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１乃至７と請求項９の何れか一つに記載の画像形成装置または請求項８記載のプロセスカートリッジを有した画像形成装置において、該画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機の何れか一つ、またはそれらの少なくとも二つを組み合わせた複合機であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの機能を有する複合機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置においては、あらかじめ一様に帯電された像担持体上に光学的な画像情報を形成することによって得た静電潜像を、現像装置内のトナーを含む現像剤を用いて可視像化し、トナーによる可視像を記録用紙上に転写、定着することによって画像形成を行っている。  
この時、例えば二成分現像装置であると、現像器内でトナー粒子はキャリア粒子と混合撹拌され帯電された上で像担持体の静電潜像の現像に供される。この際、画像品質を確保するためトナー分散性を向上させることが必要であり、トナー表面にはシリカや酸化チタン等の添加剤が外添されている。しかし、この添加剤はメカ的ストレスや熱ストレスに弱く、現像機内にトナー粒子が長く留まり、キャリアとの混合撹拌が繰り返して行われると、トナー内部に埋没したり、表面から離脱したりする現象が生じ、これに応じてトナー付着力の増加が発生する。
【０００３】
このようなトナー付着力の増加はトナー粒子の分散性を低下させ、トナー密度の低下による、画像劣化を引き起こすこととなる。このようなトナー劣化を検知した際は新トナーへの交換等を行う必要がある。  
従来技術の中には、次のような方法でトナー劣化を検知し、画像劣化を防いでいるものがある。
【０００４】
特許文献１（特開２００７−０７８９４２号公報）では、現像剤担持体に現像バイアスを印加する電圧印加手段と同電圧印加手段から出力される電流を検知する手段とを有し、この電流検知手段により潜像を顕像化する際に発生する電流の立ち上がり部分を検知し、その電流立ち上がり部分の初期特性に対する経過時の電流立ち上がり特性を比較し、その偏差結果に基づいて現像剤の状態を判断することでトナー劣化を検知している。
【０００５】
特許文献２（特開２０００−０５６６４２号公報）では、像担持体上に形成された画像濃度制御パターンの画像濃度を検知する濃度検出手段と、画像濃度制御手段及び現像バイアス検知手段とを有する。ここでは、印字枚数が増加し、トナー劣化が起こるとトナー帯電量が徐々に低下し、これと同時に、画像最大濃度時の現像バイアス値が徐々に低下するという経時特性を用いる。即ち、濃度検出手段による画像濃度信号によって、所定の濃度時の現像バイアス値を前記現像バイアス値検知手段によって検出し、現像バイアス値の検出結果により、トナーの劣化状態を判定可能としている。
【０００６】
特許文献３（特開平０６−１３０８１８号公報）では、透磁率センサを現像装置内部の現像剤圧力の低い箇所に取り付け、このセンサからの出力が現像剤の劣化による流動性の低下に応じて変化するように配備する。この透磁率センサにより現像剤中のキャリア体積比率を測定することで、間接的に現像剤中のトナー体積比率を計算し、トナー濃度を測定する。トナーが劣化すると、現像剤中のトナー濃度が変化していないのに嵩密度が変化するという現象があり、透磁率センサはこの変化を受けて出力が変化するため、この出力変化を現像剤劣化として認識している。更に、透磁率の変化は、現像剤劣化とトナー濃度変化の２種類の変化によって出力が変化するため、透磁率センサを２個用いて片方をトナー濃度検知用、片方を現像剤劣化検知用としている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の画像形成装置では、検知される電流値はトナーの帯電量に依存してしまう。トナー帯電量は環境によって変動するため、トナー劣化を高精度で検知できるとは言い難い。  
また、特許文献２に記載の画像形成装置において、トナー劣化時の帯電量変化は、増加方向、減少方向いずれにも変化する可能性があり、また帯電量はトナー劣化時以外にも環境条件などで変化するため、現像器内のトナー帯電量のみから、正確な劣化状態を検知するのは極めて困難である。
【０００８】
更に、特許文献３に記載の画像形成装置では、現像剤劣化判定用センサを嵩密度変化が大きい領域である現像剤圧力の低い箇所に取り付け、トナー濃度検知用センサを嵩密度変化が小さい領域に配置し、両方の出力差から現像剤劣化を判定しているが、トナー濃度検知用センサにおける嵩密度変化の影響を完全に除くことが出来ないため、正確な検知が出来るとは言い難い。  
以上のように、各従来技術には、トナー帯電量が環境変動し、また、嵩密度の変動に起因し、トナー劣化を正確に検知する上で問題があり、これら問題点を排除でき、トナー劣化検知を正確に行えるような装置が望まれている。
【０００９】
ところで、トナーが劣化することで発生する現象の１つに充填率の変化がある。トナーが劣化すると、外添剤の埋没等が発生し、付着力が大きくなる。この付着力が小さい場合、トナーの流動性が良いため、トナー間の隙間が埋まりやすく、密な状態で現像がなされ、充填率が大きくなる。一方、付着力が大きい場合、トナーの流動性が悪いため、トナー間の隙間が埋まりづらく、疎な状態で現像がなされ、充填率が小さくなる。
【００１０】
この充填率が小さいほど見かけ上の体積は大きくなるため、画像の面積が等しければ、充填率が小さいほどトナー像の高さが高くなる。また、高さが異なるが付着量が等しいということは、表面の凹凸ムラが大きいということとなる。  
そこで、本発明者は、像坦持体上のトナー像の高さやトナー像の表面凹凸を求め、このトナー像高さやトナー像の表面凹凸から充填率、付着力、即ち、トナー劣化情報を得るという点に着目し、本発明を導いた。
【００１１】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、トナー像の高さや表面凹凸情報を検知することで、トナー劣化を高精度に検知することが出来る画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を達成するため、請求項１に係る発明は、少なくとも、表面に潜像を担持する像担持体と、該像担持体に対設された現像剤担持体に担持した現像剤を像担持体の潜像に供給して顕像化する現像装置と、像担持体上に顕像化されたトナー像を記録媒体上に転写する転写装置を有する画像形成装置において、上記像担持体上に形成されたトナー像の凹凸を検知する検知手段を有し、該検知手段により該像担持体上に形成されたトナー像の高さを求め、該トナー像高さがトナー付着量に対する高さ基準値より大きいならばトナーが劣化していると判断する機能を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る発明は、少なくとも、表面に潜像を担持する像担持体と、該像担持体に対設された現像剤担持体に担持した現像剤を像担持体の潜像に供給して顕像化する現像装置と、像担持体上に顕像化されたトナー像を記録媒体上に転写する転写装置を有する画像形成装置において、上記像担持体上に形成されたトナー像の凹凸を検知する検知手段を有し、該検知手段により像担持体上に形成されたトナー像の平均粗さを求め、該平均粗さがトナー劣化判定用の粗さ基準値より大きくなればトナーが劣化していると判断する機能を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る発明は、上記請求項１と請求項２に記載のトナー劣化判断機能を備え、上記像担持体上のトナー像高さとトナー像平均粗さのどちらか一方が上記高さ基準値または上記粗さ基準値を超えた場合、トナーが劣化していると判断する機能を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１、２または３に記載の画像形成装置において、上記転写装置が像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に一次転写して担持し、該中間転写体上に担持されたトナー像を記録用紙に二次転写するよう形成され、上記像担持体上に形成されたトナー像の凹凸を検知する第１検知手段と、中間転写体上に形成されたトナー像の凹凸を検知する第２検知手段を有し、該第１検知手段より像担持体上のトナー像高さを、該第２検知手段より上記中間転写体上のトナー像高さを求め、中間転写体上のトナー像高さが像担持体上のトナー像高さから一定の値分低くなっていれば、トナーが劣化していると判断する機能を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか１つに記載の画像形成装置において、前記像担持体上に形成されたトナー像のトナー濃度を検知する濃度検知手段を有し、該濃度検知手段より検知されたトナー濃度からトナー付着量を求めることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、上記検知手段は上記トナー像に発光素子からの光を照射し、上記トナー像で反射した光を受光することで上記トナー像の表面凹凸情報を検知することを特徴とする。
【００１８】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６の何れか１つに記載の画像形成装置において、トナーが劣化していると判断した場合、上記現像装置内のトナー粒子を外部へ排出するトナー排出モードを備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項８に係る発明は、請求項１〜７の何れか１つに記載の画像形成装置において、表面に潜像を担持する像担持体と、該像担持体に対設された現像剤担持体に担持した現像剤を像担持体の潜像に供給して顕像化する現像装置と、該像担持体を帯電させる帯電装置を一体的に支持したプロセスカートリッジを備えることを特徴とする。
【００２０】
請求項９に係る画像形成装置は、請求項８に記載のプロセルカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能に設けていることを特徴とする。
【００２１】
請求項１０記載の発明は、請求項１乃至７と請求項９の何れか一つに記載の画像形成装置または請求項８記載のプロセスカートリッジを有した画像形成装置において、前記画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機の何れか一つ、またはそれらの少なくとも二つを組み合わせた複合機であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、像担持体上のトナー像の高さからトナーの劣化を精度良く検知出来るようになり、高画質な画像を維持することが出来るようになる。（請求項１）。
【００２３】
請求項２記載の発明によれば、像担持体上のトナー像の平均粗さから、簡易にトナー劣化を検知出来、高画質な画像を維持することが出来るようになる。
【００２４】
請求項３記載の発明によれば、像担持体上のトナー像の高さが高さ基準値より大きいか、あるいは、トナー像の平均粗さが粗さ基準値より大きいか、いずれかの状態に達するとトナーが劣化していると判断するので、更に精度良くトナー劣化を検知出来る。
【００２５】
請求項４記載の発明によれば、中間転写体上のトナー像高さが像担持体上のトナー像高さから一定の値分低くなっていれば、トナーの劣化を検知するので、更に劣化検知の精度が上昇する。
【００２６】
請求項５記載の発明によれば、トナー濃度からトナー付着量を求め、その上でトナー付着量が等しい状態でトナー像の凹凸情報を検知することが出来るため、更に、劣化検知の精度が増す。
【００２７】
請求項６記載の発明によれば、ＬＥＤ等の発光素子からトナー像に照射光を照射して、反射光を受光することによりトナー像の表面凹凸情報を高精度に検知することが出来る。
【００２８】
請求項７記載の発明によれば、現像剤を適正時に素早く入れ替えることが可能となり、画像劣化を防ぐことが出来る。
【００２９】
請求項８記載の画像形成装置によれば、請求項１乃至７の何れかに記載の画像形成装置を適用したプロセスカートリッジを用いており、プロセスカートリッジが請求項１乃至７の各発明の作用効果を得ることで、安定した画像を形成することができる。
【００３０】
請求項９記載の画像形成装置によれば、安定した画像を形成することができるプロセスカートリッジを画像形成装置本体に対し着脱自由に構成することができる。
【００３１】
請求項１０記載の画像形成装置によれば、複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機の何れか一つ、またはそれらの少なくとも二つを組み合わせた複合機からなる画像形成装置において、前記各発明の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施形態に関わるカラープリンタの概略構成を示す説明図である。
【図２】図１のカラープリンタで用いる現像装置の要部を成す拡大画像形成ユニット及び制御装置の概略構成図である。
【図３】図１のカラープリンタで用いる現像装置に装備されるトナー像の表面凹凸を検知する検知手段の構成図である。
【図４】図３のトナー像の表面凹凸を検知する検知手段によって行なわれる検知範囲を示す図である。
【図５】図１のカラープリンタで行うトナー像の表面凹凸の様子を説明する図で、（ａ）は表面凹凸の模式図、（ｂ）はトナー像の高さデータを採取する方法の説明図である。
【図６】図１のカラープリンタで行うトナー劣化判定交換処理の制御についてのフローチャートである。
【図７】図１のカラープリンタで行うトナー像高さ検出処理の制御についてのフローチャートである。
【図８】図１のカラープリンタで行うトナー像平均粗さ検出処理の制御についてのフローチャートである。
【図９】図１のカラープリンタで用いるトナー像高さ−トナー付着量の新剤と劣化剤の対比説明図である。
【図１０】図１のカラープリンタで用いるトナー像平均粗さ−トナー付着量の新剤と劣化剤の対比説明図である。
【図１１】図１のカラープリンタで行うトナー像高さによる劣化判定交換処理の制御についてのフローチャートである。
【図１２】図１のカラープリンタで行うトナー像平均粗さによるトナー劣化判定交換処理の制御についてのフローチャートである。
【図１３】図１のカラープリンタで行う一次二次差分によるトナー劣化判定交換処理の制御についてのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、この発明を実施するための最良の形態を含む本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一または相当する部分（同一の機能・材質である部分）には同一の符号を付すことにより、その重複説明を避けるため、適宜に簡略化ないし省略する。
【００３４】
（第１の実施形態）
まず、図１および図２を参照して、第１の実施形態に係る画像形成装置全体の構成・動作について説明する。  
図１は画像形成装置としてのカラープリンタの全体構成を示し、図２はその作像部の断面を拡大して示している。  
図１に示すように、画像形成装置本体１００（以下、「装置本体１００」ともいう）の中央には、ベルト状の中間転写ベルト５０が設置されている。
【００３５】
また、中間転写ベルト５０に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが図１のように配置されている。各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋはプロセスカートリッジとして装置本体１００に着脱可能に設けられている。  
ここで各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋには像担持体である感光体ドラム１１、１２、１３、１４が配備され、これらの感光体ドラム上に形成される各色トナー像は、これらの感光体ドラムに当接する記録媒体である中間転写ベルト５０へ順次一次転写される。
【００３６】
中間転写ベルト５０へ一次転写されたトナー像は、用紙カセット１０１から給紙ローラ１０２を経て給紙された記録媒体である記録用紙Ｓ上に二次転写される。即ち、図１のプリンタの転写装置は一次の記録媒体である中間転写ベルト５０への一次転写と二次の記録媒体である記録用紙への二次転写を順次行う機能を有する。  
ここで、用紙カセット１０１から給紙された記録用紙Ｓは中間転写ベルト５０と二次転写ローラ８０の間に矢印Ｆの方向から所定のタイミングで搬送されてくる。この時、中間転写ベルト５０上に形成されたフルカラートナー像は、二次転写ローラ８０と二次転写部対向ローラ７３との間に形成された二次転写ニップで記録用紙Ｓ上に一括転写される。フルカラートナー像が転写された記録用紙は、定着装置８１へ搬送され、定着装置８１において加熱・加圧され、機外となるトレイ１０３へと排出される。
【００３７】
各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは全て同じ構成であるため、ここでは１Ｙについてのみ説明する。  
図２は、本実施形態で用いた画像形成ユニット１Ｙの概略構成を示す部分断面図を示す。  
画像形成ユニット１Ｙは、潜像担持体としての感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１の表面を帯電ローラ２１ａによって帯電する帯電装置２１と、感光体ドラム１１上の潜像をトナー像化する画像形成手段としての現像装置３１と、中間転写ベルト５０上にトナー像を一次転写するための一次転写ローラ６１と感光体ドラム１１の表面に残存したトナーをクリーニングする感光体クリーニング装置４１と、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像の凹凸を検知する凹凸検知手段１１１と、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像のトナー濃度を検知する濃度検知手段１２１とを備えている。
【００３８】
ここで、画像形成ユニット１Ｙの主要部はプロセスカートリッジとして装置本体１００に着脱可能に設けられている。  
即ち、画像形成装置をなし、プロセスカートリッジは、表面に潜像を担持する感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１に対設された現像剤担持体に担持した現像剤を感光体ドラム１１の静電潜像に供給して顕像化する現像装置３１と、感光体ドラム１１を帯電させる帯電装置２１と、感光体ドラム１１の表面に残存したトナーをクリーニングする感光体クリーニング装置４１とを一体的に支持した構成を採る。しかも、プロセスカートリッジは、図２に示すように、現像装置３１にトナー像の凹凸を検知する凹凸検知手段１１１と、濃度検知手段１２１と、透磁率センサ１４１とを付設した構成を採る。
【００３９】
上述の帯電装置２１は、ローラ形状の導電性弾性体から構成される帯電ローラ２１ａに対して直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する構成となっている。この帯電ローラ２１ａと感光体ドラム１１との間で直接放電を起こすことで感光体ドラム１１を所定の極性、例えば、マイナス極性に帯電させる。次いで、感光体ドラム１１の帯電面に、画像書き込み手段２５から出射する光変調されたレーザ光Ｌを照射する。これによって、各感光体ドラム１１の表面に静電潜像を形成する。即ち、レーザ光が照射され感光体表面部分の電位の絶対値が低下した部分が静電潜像（画像部）となり、レーザ光が照射されず電位の絶対値が高く保たれた部分が地肌部となる。
【００４０】
一次転写ローラ６１は、導電性弾性ローラであり、中間転写ベルト５０の裏面から感光体ドラム１１に対して押し当てられるように配置されている。この弾性ローラには一次転写バイアスとして定電流制御されたバイアスが印加されている。  
感光体クリーニング装置４１は、クリーニングブレード４１ａと、クリーニングブラシ４１ｂを備えている。クリーニングブレード４１ａは、感光体ドラム１１の回転方向に対してカウンタ方向から感光体ドラム１１と当接している状態で、クリーニングブラシ４１ｂは感光体ドラム１１と逆方向に回転しながら接触している状態で感光体ドラム１１表面をクリーニングする。
【００４１】
現像装置３１は、Ｙトナーとキャリアを有する２成分現像剤が収容された収容容器３１ｃと、この収容容器３１ｃ内に配置され収容容器３１ｃの開口部を介して感光体ドラム１１と対向するように配置された現像剤担持体としての現像スリーブ３１ａと、収容容器３１ｃ内に配置され、現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌部材としてのスクリュー部材３１ｂとを備えている。  
スクリュー部材３１ｂは、現像スリーブ側となる現像剤の供給側と、図示しない補給トナー装置の供給を受ける側にそれぞれ配置され、収容容器３１ｃに図示しない軸受け部材によって回転自在に支持されている。
【００４２】
図１に示すように、上記４組の画像形成ユニットの感光体ドラム１１、１２、１３、１４は、不図示の感光体ドラム駆動装置によって図中矢印Ｒ１方向に回転駆動される。また、ブラック用の感光体ドラム１４と、カラー用の感光体ドラム１１、１２、１３とを独立に回転駆動できるようにしても良い。これにより、例えば、モノクロ画像を形成する時には、ブラック用の感光体ドラム１４のみを回転駆動し、またカラー画像を形成する時には４つの感光体ドラム１１、１２、１３、１４を同時に回転駆動させることが出来る。ここで、モノクロ画像を形成する時は、カラー用の感光体ドラム１１、１２、１３から離間するように中間転写ベルト５０を部分的に揺動させられるように、中間転写ベルト５０を有する中間転写ユニットが部分的（例えば、図１中の破線で示すｃｕ部分）に揺動させられる。  
中間転写ベルト５０は、例えば中抵抗の無端状のベルト材で構成され、二次転写部対向ローラ７３及び支持ローラ７１、７２といった複数の支持ローラに掛け回されている。この支持ローラの一つを回転駆動することにより、中間転写ベルト５０を図中矢印方向に無端移動させることが出来る。
【００４３】
更に、各作像ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの上方には光書き込み装置２５が設けられている。光書き込み装置２５は図示はしないがポリゴンミラーやミラー群等を有しており、光変調されたレーザ光Ｌを各色作像ユニットの感光体ドラム１１〜１４の表面に照射する。光書き込み装置２５は、各作像ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに個別に設けてもよいが、共通の光書き込み装置を用いればコストの点で有利である。なお、本例では、中間転写ベルト５０及び光書き込み装置２５もユニット化されており、それぞれ装置本体１００に着脱可能に構成されている。  
装置本体１１０の下部には、記録用紙が複数枚重ねて収納された給紙部１０１が配設され、給紙部１０１からは記録用紙を二次転写して排紙トレー１０３に導く搬送路が延設される。なお、給紙部１０１には給紙ローラ１０２が対設される。
【００４４】
ここで、適時に給紙ローラ１０２が回転駆動されると、一番上の記録用紙が給紙部１０１より搬送路に向けて引き出される。この記録用紙は給紙ローラ２７やガイド部材に案内されてレジストローラ対２８に達し、レジストローラ対２８が中間転写ベルト５０に一次転写されているトナー画像との同期を取った上で、二次転写ローラ８０と二次転写部対向ローラ７３との間に形成された二次転写ニップに搬送される。二次転写ニップで二次転写された記録用紙は定着装置８１で加熱及び加圧を受けて定着され、排紙トレー１０３に排紙されている。  
ここで、本発明を適用したプリンタにおける特徴的な構成を説明する。
【００４５】
カラープリンタの画像形成ユニット１Ｙ（１Ｍ、１Ｃ、１Ｋも同様の構成を採る）には制御手段９２が各配備され、同制御手段９２にはそれぞれ図示しないＡ／Ｄ変換器を介して、トナー像の凹凸を検知する凹凸検知手段１１１と、濃度検知手段１２１（図２参照）と、透磁率センサ１４１と、光学センサ１３０とが接続される。  
図２に示すように、凹凸検知手段１１１は現像装置３１の出口付近に設置され、現像装置３１によってトナーが感光体ドラム１１上に現像され、中間転写ベルト５０に一次転写されるより前に、感光体ドラム上のトナー像表面凹凸情報を検知する。
【００４６】
図３、４にはトナー像表面の凹凸情報を検知する凹凸検知手段１１１（１１２、１１３、１１４、１３０も同様の構成を採る）の一例であるレーザ変位計の構成を示す。この凹凸検知手段１１１は、図３に示すように、光源である半導体レーザ８３を有する。発光素子である半導体レーザ８３が発光したコヒーレント光は、投光レンズ８４を通し集光され、感光体ドラム１１上のトナー像８２上の所定のエリア（測定ライン）ｅに照射される。  トナー像８２から拡散反射された光線の一部は、受光レンズ８５を通して光位置検出素子８６上にスポットを結ぶ。このスポットの位置を検出することで、トナー像の表面凹凸情報を検知することが出来る（図５（ａ）参照）。
【００４７】
図２に示すように、トナー濃度検知手段１２１は凹凸検知手段１１１と同様の箇所の近傍に設置され、感光体ドラム１１上のトナー濃度を測定する。トナー濃度検知手段１２１は光反射型のトナー付着濃度センサで、不図示の発光部と受光部とを持つ乱反射型工学センサを用いることが出来る。そして、発光部から感光体ドラム１１に向けて光を照射して、そこで乱反射した光の量を受光部で検出することで、感光体ドラム１１に形成された画像の濃度を検知する。そして、制御手段９２において、検知したトナー付着濃度から、トナー付着量が求められる。なお、光学センサ１３０は凹凸検知手段１１１と同様の構成を採り、説明を略す。  
透磁率センサ１４１の詳細構成および利点等は、例えば特開２００２−２０７３５７号公報の段落番号「０００７」〜「０００８」に記載されているものと同様であるため、その説明を省略する。
【００４８】
制御手段９２における凹凸検知手段１１１と、濃度検知手段１２１と、透磁率センサ１４１と、光学センサ１３０（図１に設置位置記載）とは、図２に示すようにそれぞれ図示しないＡ／Ｄ変換器を介してＩ／Ｏポート９２４に接続されている。制御部９２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）９２１、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）９２２、ＲＡＭ（読み出し書き出しメモリ）９２３およびＩ／Ｏポート９２４から主に構成されている。ここでのＲＡＭ３４は、説明の簡明化を図るためＮＶ−ＲＡＭ（電池等の電源でバックアップされたメモリやフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ）を含む広い概念の記憶装置を意味する。
【００４９】
ＣＰＵ９２１からは、Ｉ／Ｏポート９２４を介して作像ユニット１Ｙのトナー補給駆動モータ９２５に制御指令信号を伝達するように構成されている。ＲＡＭ９２３には、Ｉ／Ｏポート９２４を介して透磁率センサ１４１から送信されるトナー濃度に係る出力値Ｖｔを一時保存するＶｔレジスタ、現像器３１０内のトナー濃度の制御基準値Ｖｒｅｆを記憶するＶｒｅｆレジスタ、光学センサ１３０からの出力値Ｖｓを記憶するＶｓレジスタ等が設けられている。  
ＲＯＭ９２２には、後述するフローチャートに係るトナー濃度補正処理プログラム、トナー劣化判定交換トナー処理プログラム、及びそのサブルーチン、および制御処理で用いる各制御パラメータが記憶されている。
【００５０】
制御部９２のＣＰＵ９２１は、ＲＯＭ９２２に記憶されているプログラムを呼び出しながら、次の制御を行う制御手段としての諸機能を有する。なお、ここでは画像形成ユニット１Ｙの制御構成を説明するが、その他の画像形成ユニット１Ｍ、１Ｃ、１Ｋも同様の構成を採ることより、説明を略す。  
ＣＰＵ９２１は、少なくとも第１トナー劣化判定手段９２Ａと第２トナー劣化判定手段９２Ｂと、第３トナー劣化判定手段９２Ｃと、トナー排出駆動手段９２Ｄとトナー補給制御手段９２Ｅとの機能を備える。
【００５１】
トナー補給制御手段９２Ｅは、画像出力モード実行時における透磁率センサ１４１からの検出値としての出力値Ｖｔを制御基準値Ｖｒｅｆと比較し、その比較結果からの差分を求めて、画像形成ユニット１Ｙの現像器３１ｃへのトナーの補給量を決める画像濃度制御パラメータ（トナー補給駆動モータ９２５の制御情報）を更新する制御手段としての機能を有する。この際、トナー濃度が高いほど、制御基準値Ｖｒｅｆが小さくなる特性を設定する。この特性を利用して、透磁率センサ１４１の出力値Ｖｔが制御基準値Ｖｒｅｆより大きい場合に現像器３１０のトナー補給駆動モータ９２５を駆動してトナー補給動作を行う。
【００５２】
第１トナー劣化判定手段９２Ａは凹凸検知手段１１１よりの凹凸信号より感光体ドラム（像担持体）１１上に形成されたトナー像の高さｈ１（図４参照）を求め、濃度検知手段１２１からの感光体ドラム１１上のトナー像１５０（図４参照）のトナー濃度信号よりトナー付着量を求め、更に、トナー像高さｈ１が濃度検知手段１２１から求めたトナー付着量に対する高さ基準値ｓｈｂより大きいならばトナーが劣化していると判断する機能を備える。  
ここでトナー像高さｓｈの求め方について具体的に説明する。なお、本発明におけるトナー像高さｓｈの求め方は該実施形態に限られない。
【００５３】
図４は本実施例におけるトナー像高さを測定する範囲とそのときの像担持体上の様子である。
【００５４】
まず、感光体ドラム１１上にＭ／Ａ＝０．４２［ｍｇ／ｃｍ２］となる１ｃｍ×１ｃｍのベタパッチ（特定形状部分）１５０を現像する。現像したベタパッチ１５０の高濃度トナー像を図３、４で示した表面凹凸情報検知手段１１１を用いて表面凹凸情報を測定する。この時、基準となる高さを測定する必要があるため、図４で示すように非画像部（符号ｅ１）から測定を開始し、符号ｅ２の画像測定範囲で凹凸を検知する。  
図５は図４の検知方法によって出力されるベタパッチ１５０の表面凹凸の模式図を示したものである。図５（ａ）中における破線は、下の破線が基準点Ｌｂを表しており、上の上限値Ｌｒ（破線）は最大高さの位置を表している。
【００５５】
最大高さの変化でトナー劣化を検知する場合、現像時のムラによっては、局所的にトナー像の高さが劣化時よりも高くなる可能性があり、劣化と誤認する危険がある。本実施形態では、トナー凹凸情報によって検出された凹凸断面図において、図５（ｂ）にあるように破線で示す基準値Ｌｂの上側で、判定値Ｌｓで囲まれた箇所の面積が断面積全体の９５％になる位置をトナー像の高さｓｈと定義する。このように判定値Ｌｓに基づきトナー像の高さを定義することで、万一局所的にトナー像が高くなっても劣化と誤認することを防止することが出来る。  
第２トナー劣化判定手段９２Ｂは、凹凸検知手段１１１よりの凹凸信号より感光体ドラム（像担持体）１１上に形成されたトナー像の高さｈ１（図４参照）を求め、同トナー像高さｈ１の基準検知光領域ｅ１及びｅ２での全検出値データに基づき、像担持体上に形成されたトナー像の平均粗さＲａを演算する。求められた平均粗さＲａがトナー劣化判定用の粗さ基準平均粗さＲａｂより大きくなればトナーが劣化していると判断する機能を備える。
【００５６】
ここで、トナー像の平均粗さＲａは、図５（ｂ）に示された表面凹凸の模式図において、高さ測定した判定値Ｌｓを上回る非画像部を除いた判定値Ｌｓ以内の部分を用いて平均粗さＲａの値を求める。  
第３トナー劣化判定手段９２Ｃはトナー像高さｈ１がトナー付着量に対する高さ基準値ｓｈｂより大きいと第１トナー劣化判定手段９２Ａが判断するか、あるいは、像担持体上に形成されたトナー像の平均粗さＲａがトナー劣化判定用の粗さ基準値より大きいと第２トナー劣化判定手段９２Ｂが判断するか、いずれか１つがトナー劣化を判定すると、トナーが劣化していると判断する機能を備える。  
トナー排出駆動手段９２Ｄは、第３トナー劣化判定手段９２Ｃがトナー劣化と判断した場合、現像装置内のトナー粒子を外部へ排出するトナー排出モードで駆動する機能を備える。
【００５７】
本実施形態でトナー排出手段９２Ｄが行うトナー排出モードによるトナー排出方法は、光書き込み装置２５から感光体ドラム１１にレーザ光Ｌを照射し、感光体ドラム１１上を全面露光して静電潜像を形成し、これにより劣化したトナーを高レベルで消費させ、廃棄する方法とする。  
次に、本実施形態における、トナー像高さｓｈの求め方について説明する。なお、本発明におけるトナー像高さｓｈの求め方は該実施形態に限られない。  
次に、制御装置９２が行うトナー像高さ計測制御処理を図６〜図８のフローチャートに沿って説明する。
【００５８】
制御装置９２がチェック機能等を有する不図示の主駆動制御ルーチンの途中で、本発明の要部を成す図６に示すトナー劣化交換駆動ルーチンに達したとする。
【００５９】
ここでステップｓ１においては、前回の劣化検知処理の後の複写回数を読み込み、５００枚印刷に達したか否か判断し、達するまで不図示の主駆動制御処理に戻り、再度のトナー劣化排出駆動ルーチンでのステップｓ１での判断を繰り返す。  
５００枚印刷に達し、ステップｓ２に進むと、感光体ドラム１１上にＭ／Ａ＝０．４２［ｍｇ／ｃｍ２］となる１ｃｍ×１ｃｍのベタパッチを現像する。ステップｓ３では図４、図５（ａ）、（ｂ）に示すようにしてトナー像のデータ計測を行い、次いで、ステップｓ４に進む。
【００６０】
ステップｓ４では図７に示すトナー像高さ検出処理を行い、ステップｓ５に進む。  
図７に示すトナー像高さ検出ルーチンのステップａ１に達するとする。  
ここではベタパッチに達する前に非画像部ｅ１の計測結果から高さ基準値Ｌｂ上の基準点ｐｂを設定する。ステップａ２において、ステップａ１で設定した基準点ｐｂを基に、ベタパッチ１５０における高さ測定データの積分処理によりトナー像の断面積Ｓ１を求める。  
ステップａ３において、測定データより計測したトナー像が最も高い位置（図５（ａ）の符号ｐｔ参照）を検出し、その高さ上辺である上限値Ｌｒ（破線）を設定する。この時、上辺より下にあるトナー像の面積は、ステップａ２で求めた断面積Ｓ１と等しい。
【００６１】
ステップａ４において、ステップａ３で設定した上限値Ｌｒ（上辺）を０．１μｍ下げ高さ判定値Ｌｓを求め、ステップａ５において、判定値Ｌｓより下にあるトナー像の面積Ｓ２を計算する。ステップａ５で求めた面積Ｓ２は、判定値Ｌｓより上にあるトナー像（破線部分）の面積が除かれるため、Ｓ１よりも小さい値となる。
【００６２】
ステップａ６において、ステップａ５で求めた面積Ｓ２がＳ１の９５％以下であるか否かを判断する。９５％以上であるならば、ステップａ４〜ステップａ５の処理を繰り返し、Ｓ２がＳ１の９５％以下になるまで行う。９５％以下に判定値Ｌｓが修正されたと判断すると、ステップａ７に進み、このステップａ７において現在の判定値Ｌｓに応じた位置をトナー像の高さｓｈと設定し、この方法によりトナー像の高さを決定し、ステップｓ５に戻る。
【００６３】
このような、トナー像高さ検出ルーチンにより求めたトナー像の高さｓｈの特性を図９に示す。  
ここで初期現像剤と劣化した現像剤では、付着量において劣化した現像剤の方が、トナー像高さｓｈが高くなっていることがわかる。また、この現象は感光体ドラム上のトナー付着量に依存しない。このように、像担持体上に現像されたトナー像の高さを測定することで、トナーの劣化状態を判断することが出来る。
【００６４】
ただし、同一の付着量であっても、トナー像高さは、各々のトナー特性に依存するため、例えば、球形トナーを用いた場合、不定形トナーを用いた時と比較して充填率が大きいため、初期現像剤でもトナー像の高さが低くなる。そのため、本発明の画像形成装置では、使用する現像剤に対して予めテストを行い、トナー付着量とトナー像高さの関係を示すテーブル（不図示）をメモリとして記憶させている。  
次に、トナー劣化排出駆動ルーチンのステップｓ５に達するとする。
【００６５】
ステップｓ５においては、最新のトナー像高さｈ１（ステップａ７より取込み）がトナー付着量に対する高さ基準値ｓｈｂより大きいか否か判断し、大きいとステップｓ６にそうでないとステップｓ７に進む。なお、高さ基準値ｓｈｂはトナー粒子に応じて予め設定される。  
次に、ステップｓ７に進むと、ここでは図８に示したトナー画像平均粗さ検出処理ルーチンに進む。
【００６６】
図８のトナー画像平均粗さ検出ルーチンでは、ステップｂ１において、ベタパッチに達する前に非画像部ｅ１の計測結果から高さ基準値Ｌｂ上の基準点ｐｂを設定する。ステップｂ２において、ステップｂ１で設定した基準点ｐｂを基に、ベタパッチ１５０における高さ測定データの積分処理によりトナー像の断面積Ｓ１を求める。  
ステップｂ３において、測定データより計測したトナー像が最も高い位置（図５（ａ）の符号ｐｔ参照）を検出し、その高さ上辺である上限値Ｌｒ（破線）を設定する。この時、上辺より下にあるトナー像の面積は、ステップｂ２で求めた断面積Ｓ１と等しい。
【００６７】
ステップｂ４において、ステップｂ３で設定した上限値Ｌｒ（上辺）を０．１μｍ下げ高さ判定値Ｌｓを求め、判定値Ｌｓ以下の非画像部を除いた実線部分の測定データである、例えば、図５（ｂ）に示された表面凹凸データに基づき、トナー像の平均粗さＲａを求める。ステップｂ５ではトナー像の測定領域ａ１での全データを取り込み、測定領域ａ１での全表面凹凸データより、トナー像の平均粗さＲａを演算して求める。
【００６８】
ここで、トナー画像平均粗さ検出ルーチンに沿って計測したトナー像の平均粗さＲａの一例を図１０に示した。これは初期現像剤と劣化した現像剤のベタ画像の出力データに応じて得られたトナー像平均粗さＲａを表示したものである。ここで、初期現像剤と劣化した現像剤では、同じ付着量において、劣化した現像剤は平均粗さＲａが大きくなっていることがわかる。このように、像担持体上に現像されたトナー像の平均粗さＲａを測定することで、トナーの劣化状態を判断することが出来る。  
このステップｓ７よりステップｓ８に達するとする。ここでは、最新のトナー像の平均粗さＲａがトナー劣化判定用の粗さ基準値Ｒａｂより大きいか否か判断し、大きいとステップｓ６にそうでないとトナーが劣化していないと判断し、ここでの処理を終了し、不図示の主駆動制御処理に戻る。
【００６９】
このようなステップｓ７、ステップｓ８を用いることで、トナー画像平均粗さ検出ルーチンを実行することで、第２トナー劣化判定手段９２Ｂとしての機能を発揮する。  
ここで、検知の結果トナーが劣化していると判断し、ステップｓ５、ｓ８のいずれかよりステップｓ６に達すると、このステップｓ６においてトナー排出モードを起動する。  
ここで制御手段９２は、トナー排出駆動手段９２Ｄとして機能し、トナー排出モードでの制御に入り、光書き込み装置２５から感光体ドラム１１にレーザ光Ｌを照射し、感光体ドラム１１上を全面露光して静電潜像を形成し、これにより劣化したトナーを高レベルで消費させ、廃棄する。
【００７０】
ここでステップｓ４〜ｓ８の制御処理により、第３トナー劣化判定手段９２Ｃとしての機能を発揮できる。  
特に、ステップｓ６においては、現像装置内のトナー粒子を外部へ排出するトナー排出モードを実行し、これに伴い、不図示の主駆動制御ルーチンにおいて、制御装置９２は透磁率センサ１４１の出力値Ｖｔが制御基準値Ｖｒｅｆより大きく変化したのを検出し、これに応じて現像器３１ｃのトナー補給駆動モータ３１ｍが駆動され、現像器３１ｃへのトナーの補給が実行され、新トナーへの交換が速やかになされることとなる。このため、像担持体上のトナー像の高さが高さ基準値より大きいか、あるいは、トナー像の平均粗さが粗さ基準値より大きいか、これら２つの劣化判定結果のうちのいずれかの状態に達するとトナーが劣化していると判断するので、新トナーへの交換が速やかになされ、精度良くトナー劣化を検知出来、高画質な画像を維持することが出来るようになる。
（第２の実施形態）
上述のところにおいて、図１、２のカラープリンタの制御装置９２は、不図示の主駆動制御ルーチンの途中で、図６に示すトナー劣化判定交換ルーチンを実行し、その際、ステップｓ４でトナー像高さ検出処理を行い、ステップｓ７でトナー画像平均粗さ検出処理を行い、ステップｓ５でトナー像高さｈ１がトナー付着量に対する高さ基準値ｓｈｂより大きいか否か判断し、ステップｓ８でトナー像の平均粗さＲａがトナー劣化判定用の粗さ基準値Ｒａｂより大きいか否か判断し、その上で、ステップｓ６においてトナー排出モードを起動するという処理（請求項３相当の処理）を行っていた。
【００７１】
しかし、制御処理を簡素化するため、制御装置９２に代えて、制御装置９２ａ（不図示）が次のような制御構成を採るように設定してもよい。ここでの第２の実施形態に係る画像形成装置は第１の実施形態と対比し、上述の制御装置９２に代えて制御装置９２ａを用い、特に、図６に示すトナー劣化判定交換ルーチンに代えて、図１１のトナー像高さによる劣化判定交換ルーチンを行なう点でのみ相違する。このため、その他の制御処理、プリンタの全体構成は図１、２のカラープリンタと同様であり、重複説明を略す。
【００７２】
図１１のトナー像高さによる劣化判定交換ルーチンにおいて、ステップｃ１では、上述のステップｓ１と同様に、今回までの複写回数が５００枚印刷に達したことを判断し、ステップｃ２では、上述のステップｓ２と同様に、感光体ドラム１１上にベタパッチを現像する処理を実行する。ステップｃ３では上述のステップｓ３と同様に、トナー像のデータ計測を行う。ステップｃ４では上述のステップｓ４と同様に、図７に示すトナー像高さ検出処理を行い、ステップｃ５に進む。
【００７３】
図７に示すトナー像高さ検出ルーチンの処理は上述されるので、重複説明を略す。  
図７に示すトナー像高さ検出ルーチンで現在の判定値Ｌｓを求め、同値に応じたトナー像の高さｓｈを求め、ステップｃ５に戻る。  
ステップｃ５では、トナー像高さ検出ルーチンにより求めたトナー像の高さｓｈがトナー付着量に対する高さ基準値ｓｈｂより大きいか否か判断し、大きいとステップｃ６にそうでないと不図示の主駆動制御処理に戻る。
【００７４】
ここで、検知の結果トナーが劣化し、ステップｃ６に達すると、トナー排出モードを起動する。ここで制御手段９２はトナー排出駆動手段９２Ｄとして機能し、トナー排出モードでの制御に入り、光書き込み装置２５から感光体ドラム１１にレーザ光Ｌを照射し、感光体ドラム１１上を全面露光して静電潜像を形成し、これにより劣化したトナーを高レベルで消費させ、廃棄する。  
ここで、制御手段９２はステップｃ５、ｃ６の制御処理により、第１トナー劣化判定手段９２Ａとしての機能を発揮する（請求項１相当の構成）。
【００７５】
この第１トナー劣化判定手段９２Ａのみを用いた処理（請求項１相当の処理）を行う場合、像担持体上のトナー像の高さが高さ基準値より大きいとの劣化判定結果に達するとトナーが劣化していると判断するので、新トナーへの交換が速やかになされ、精度良くトナー劣化を検知出来、高画質な画像を維持することが出来るようになり、特に、制御の簡素化を図れる。
（第３の実施形態）
上述のところにおいて、図１、２のカラープリンタの制御装置９２は、図６に示すトナー劣化判定交換ルーチンを実行し、その際、ステップｓ３でトナー像高さ検出処理を行い、ステップｓ４でトナー画像平均粗さ検出処理を行い、ステップｓ５でトナー像高さｈ１が基準値ｓｈｂより大きいか否か判断し、ステップｓ７でトナー像の平均粗さＲａがトナー劣化判定用の粗さ基準値Ｒａｂより大きいか否か判断し、その上で、ステップｓ６においてトナー排出モードを起動するという処理（請求項３相当の処理）を行っていた。
【００７６】
しかし、制御処理を簡素化するため、制御装置９２に代えて、制御装置９２ｂ（不図示）が次のような制御構成を採るように設定してもよい。ここでの第３の実施形態に係る画像形成装置は第１の実施形態と対比し、上述の制御装置９２に代えて制御装置９２ｂを用い、特に、図６に示すトナー劣化判定交換ルーチンに代えて、図１２のトナー像平均粗さによる劣化判定交換ルーチンを行なう点でのみ相違する。このため、その他の制御処理、プリンタの全体構成は図１、２のカラープリンタと同様であり、重複説明を略す。
【００７７】
図１２のトナー像平均粗さによる劣化判定交換ルーチンにおいて、ステップｄ１では、上述のステップｓ１と同様に、今回までの複写回数が５００枚印刷に達したことを判断し、ステップｄ２では、上述のステップｓ２と同様に、感光体ドラム１１上にベタパッチを現像する処理を実行する。ステップｄ３では上述のステップｓ３と同様に、トナー像のデータ計測を行う。ステップｄ４では上述のステップｓ４と同様に、図８に示すトナー像平均粗さ検出処理を行い、ステップｄ５に進む。
【００７８】
図８に示すトナー像平均粗さ検出処理は上述されるので、重複説明を略す。  
図８に示すトナー像平均粗さ検出処理ルーチンで現在の判定値Ｌｓを求め、同値に応じたトナー像平均粗さＲａを求め、ステップｄ５に達する。  
ステップｄ５においては、最新のトナー像の平均粗さＲａがトナー劣化判定用の粗さ基準値Ｒａｂより大きいか否か判断し、大きいとステップｄ６にそうでないとトナーが劣化していないと判断し、ここでの処理を終了し、不図示の主駆動制御処理に戻る。
【００７９】
ここで、検知の結果トナーが劣化し、ステップｄ６に達すると、トナー排出モードを起動する。ここで制御手段９２ｂはトナー排出駆動手段９２Ｄとして機能し、トナー排出モードでの制御に入り、光書き込み装置２５から感光体ドラム１１にレーザ光Ｌを照射し、感光体ドラム１１上を全面露光して静電潜像を形成し、これにより劣化したトナーを高レベルで消費させ、廃棄する。  
ここで、制御手段９２ｂはステップｄ４、ｄ５の制御処理により、第２トナー劣化判定手段９２Ｂとしての機能を発揮する。
【００８０】
この第２トナー劣化判定手段９２Ｂのみを用いた処理を行う場合、像担持体上に現像されたトナー像の平均粗さＲａを測定することで、像担持体上のトナー像の平均粗さ基準値Ｒａｂより大きいとの劣化判定結果に達するとトナーが劣化していると判断するので、新トナーへの交換が速やかになされ、精度良くトナー劣化を検知出来、高画質な画像を維持することが出来るようになり、特に、制御の簡素化を図れる。
（第４の実施形態）
図１、２のカラープリンタの制御装置９２は、図６に示すトナー劣化排出駆動ルーチンを実行し、その際、ステップｓ３でトナー像高さ検出処理を行い、ステップｓ４でトナー画像平均粗さ検出処理を行い、ステップｓ５でトナー像高さｈ１が基準値ｓｈｂより大きいか否か判断し、ステップｓ７でトナー像の平均粗さＲａがトナー劣化判定用の粗さ基準値Ｒａｂより大きいか否か判断し、その上で、ステップｓ６においてトナー排出モードを起動するという処理（請求項３相当の処理）を行っていた。
【００８１】
しかし、制御装置９２に代えて、制御装置９２ｃ（不図示）が次のような制御構成を採るように設定してもよい。ここでの第４の実施形態に係る画像形成装置は第１の実施形態と対比し、上述の制御装置９２に代えて制御装置９２ｃを用い、特に、図６に示すトナー劣化判定交換ルーチンに代えて、図１３のトナー劣化判定交換ルーチンを行なう点で相違する。このため、その他の制御処理、プリンタの全体構成は図１、２のカラープリンタと同様であり、重複説明を略す。
【００８２】
図１３のトナー劣化判定交換ルーチンにおいて、ステップｅ１では、上述のステップｓ１と同様に、今回までの複写回数が５００枚印刷に達したことを判断し、ステップｅ２では、上述のステップｓ２と同様に、感光体ドラム１１上にベタパッチを現像する処理を実行する。ステップｅ３では感光体ドラム１１上に形成されたトナー像の凹凸を凹凸検知手段（第１検知手段）１１１で求め、更に、中間転写体５０上に形成されたトナー像の凹凸を光学センサ（第２検知手段）１３０で求め、２箇所のトナー像のデータ計測を行う。
【００８３】
ステップｅ４では感光体ドラム１１上のトナー像の凹凸情報より像担持体上のトナー像高さ（一次転写によるトナー像高さ）ｓｈを求め、更に、中間転写体５０上のトナー像の凹凸情報より中間転写体５０上のトナー像高さ（二次転写によるトナー像高さ）ｓｈｖを求める。  
次いで、ステップｅ５に達すると、中間転写体５０上のトナー像高さｓｈｖが感光体ドラム１１上のトナー像高さｓｈから一定の値分(判定値αｓｈ)低くなっているか否か判断し、低いとトナーが劣化していると判断して、ステップｅ６に進み、そうでないとトナーが劣化していないと判断し、ここでの処理を終了し、不図示の主駆動制御処理に戻る。
【００８４】
ここで、ステップｅ６に達すると、トナー排出モードを起動する。ここで制御手段９２ｃはトナー排出駆動手段９２Ｄとして機能し、トナー排出モードでの制御に入り、光書き込み装置２５から感光体ドラム１１にレーザ光Ｌを照射し、感光体ドラム１１上を全面露光して静電潜像を形成し、これにより劣化したトナーを高レベルで消費させ、廃棄する。  
ここで、制御手段９２ｃはステップｅ３、ｅ４、ｅ５の制御処理により、請求項４の構成に対応する、トナー像高さの一次二次差分よりのトナー劣化判定処理機能を発揮する。
【００８５】
この一次二次差分によるトナー劣化判定処理を行う場合、一次の像担持体上に現像されたトナー像高さｓｈと、二次の中間転写体５０上に現像されたトナー像高さｓｈｖを測定し、トナー像高さの一次二次差分が一定の値分低くなっているとトナーが劣化していると判断するので、新トナーへの交換が速やかになされ、精度良くトナー劣化を検知出来、高画質な画像を維持することが出来るようになる。
（比較実験）
次に、本発明による画像形成装置の効果を確認するため、本発明者らが行った比較実験について説明する。  
本実施例におけるプリンタ（画像形成装置）の概略構成は前述した図１と同様である。  以下に説明する各実施例は下記の共通条件の下に行われた。
【００８６】
・  転写バイアス：５００Ｖ
・  トナー粒径：６．８×１０−６［ｍ］
・  トナー形状：不定形トナー
・  キャリア粒径：５５×１０−６［ｍ］
・  トナーＭ／Ａ：４．２×１０−３［ｋｇ／ｍ２］
本比較実験は、前述の実験機を用いて画像形成を行い、１０００枚出力毎の画像評価を１００００枚出力されるまで行った。  
画像評価方法としては、現像装置内のトナーが劣化しやすい条件として、印字率１０％の画像を連続出力する。その出力画像を、目視で文字かすれ、文字つぶれ及び中抜けについて評価を行い、異常画像が全く発生していない場合を５とし、画質として問題は無いが僅かに文字かすれ等が発生している場合を４、多少文字かすれ等が発生しているが、画像劣化とは判断できない軽微な場合を３、画質劣化をしている箇所が複数あり画質として問題がある場合を２、明らかに画像劣化が起こっている場合を１とする５段階評価を行った（「表１」参照）。
【００８７】
本比較実験では、上述した実施形態で説明したように、像担持体上のトナー像の高さを測定し、トナー像の高さが一定値より大きくなったらトナーが劣化していると判断し、トナーを外部へ排出する制御を行う場合を実施例１とし、制御を特に行わない場合を比較例１とする。  
実施例１におけるトナー像の高さは、基準を初期現像剤の高さ（本実施例では１１×１０−６［ｍ］）とし、基準値よりも２．０×１０−６［ｍ］以上高い時にトナーの劣化が発生していると判断する（プリンタが第１トナー劣化判定手段９２Ａの機能のみで劣化を判定する場合）。
【００８８】
また、像担持体上のトナー像の平均粗さＲａを計測し、計測した平均粗さＲａが４．０×１０−６［ｍ］より大きくなったらトナーが劣化していると判断し、トナーを外部へ排出する制御を行う場合を実施例２とする（プリンタが第２トナー劣化判定手段９２Ｂの機能のみで劣化を判定する場合）。  
また、実施例１における劣化検知方法と、実施例２における劣化検知方法を両方行い、どちらか一方が、トナーが劣化していると判断した場合トナーを外部へ排出する制御を行う場合を実施例３とする（プリンタが第３トナー劣化判定手段９２３の機能で劣化を判定する場合）。
【００８９】
また、感光体ドラムドラム上に形成されたトナー像の高さｈ１と、中間転写体上に転写されたトナー像の高さｈ２を検知し、ｈ２が、ｈ１の８５％以下の高さであれば、トナーが劣化していると判断しトナーを外部へ排出する制御を行う場合を実施例４とする（プリンタが第４トナー劣化判定手段９２４の機能で劣化を判定する場合）。  
また、劣化検知を行う頻度としては、上述のステップｓ１、ｃ１、ｄ１、ｅ１に示したフローチャートに従うものとする。
【００９０】
【表１】
2010217634.tif 000003
【００９１】
結果を「表１」に示す。「表１」から、明らかなように、実施例３が最も画像劣化が少なく、次いで、実施例４、実施例１、実施例２の順で劣化検知の精度が上がり、画像劣化が防止できている。一方、比較例１の場合には徐々に評価が下がっていき、９０００枚出力した時点で評価１となり、明確な画像劣化が発生していた。  
これらの結果から、本発明は請求項１乃至１０の各発明において効果があることが示されている。  
以上説明したとおり、第１乃至第４の実施形態によれば、トナー劣化判定処理をすることで、新トナーへの交換が速やかになされ、精度良くトナー劣化を検知出来、高画質な画像を維持することが出来るようになる。
【００９２】
特に、第２、第３実施形態を採用する場合、第１トナー劣化判定手段９２Ａ、あるいは、第２トナー劣化判定手段９２Ｂのみを用いてトナー劣化の判定をし、新トナーへの交換処理を行う場合、制御の簡素化を図れる。更に、第１実施形態を採用する場合は、像担持体上のトナー像の高さが高さ基準値より大きいか、あるいは、トナー像の平均粗さが粗さ基準値より大きいかのいずれかの状態に達するとトナーが劣化していると判断するので、新トナーへの交換が速やかになされ、精度良くトナー劣化を検知出来、高画質な画像を維持することが出来るようになる。更に、第４実施形態を採用する場合は、一次の像担持体上に現像されたトナー像高さｓｈより二次の中間転写体５０上に現像されたトナー像高さｓｈｖが一定の値分低くなっているとトナーが劣化していると判断するので、新トナーへの交換が速やかになされ、精度良くトナー劣化を検知出来、高画質な画像を維持することが出来るようになる。
【００９３】
本発明を適用する画像形成装置は、上記実施形態で説明した中間転写ベルトを備えたタンデム式のカラープリンタに限らず、中間転写ベルトを備えたタイプのカラーレーザ複写機、ファクシミリ、印刷機、等に対しても、勿論適用可能である。更に、画像形成装置としてのプロセスカートリッジを採用してもよく、この場合も当該プロセスカートリッジに必須の構成として現像装置３１にトナー像の凹凸を検知する凹凸検知手段１１１と、濃度検知手段１２１とを付設した構成を採ることで、請求項１乃至７の何れかに記載の発明の効果を得ることができる。更に、このようなプロセスカートリッジを有した、複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機の何れか一つ、またはそれらの少なくとも二つを組み合わせた複合機に適用でき、請求項１乃至７の何れかに記載の発明の効果を得ることができる。
【００９４】
上述のように、本発明を特定の実施形態や変形例等について説明したが、本発明が開示する技術的範囲は、上述した実施形態等に例示されているものに限定されるものではなく、それらを適宜組み合わせて構成してもよく、本発明の範囲内において、その必要性および用途等に応じて種々の実施形態や変形例あるいは実施例を構成し得ることは当業者ならば明らかである。また、本発明の技術思想の範囲内において、本実施形態の中で示唆した以外にも、本実施形態は適宜変更され得ることは明らかである。  
さらに、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができることは無論である。
【符号の説明】
【００９５】
１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ    画像形成ユニット
１１、１２、１３、１４    感光体ドラム
２１、２２、２３、２４    帯電装置
３１、３２、３３、３４    現像装置
３１ｃ    収容容器
４１、４２、４３、４４    クリーニング装置
５０    中間転写ベルト
６１、６２、６３、６４    一次転写ローラ
５０    中間転写ベルト
８０    二次転写ローラ
１１１、１１２、１１３、１１４    凹凸検知手段
１２１    濃度検知手段
１３０    光学センサ
１１０    制御装置
９２５    トナー補給駆動モータ
９２Ａ    第１トナー劣化判定手段
９２Ｂ    第２トナー劣化判定手段
９２Ｃ    第３トナー劣化判定手段
９２Ｄ    トナー排出駆動手段
９２Ｅ    トナー補給制御手段
Ｓ    記録用紙（記録媒体）
ｓｈ    トナー像高さ
ｓｈｂ    高さ基準値
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９６】
【特許文献１】特開２００７−０７８９４２号公報
【特許文献２】特開２０００−０５６６４２号公報
【特許文献３】特開平０６−１３０８１８号公報
【図１】
2010217634.tif 000004
【図２】
2010217634.tif 000005
【図３】
2010217634.tif 000006
【図４】
2010217634.tif 000007
【図５】
2010217634.tif 000008
【図６】
2010217634.tif 000009
【図７】
2010217634.tif 000010
【図８】
2010217634.tif 000011
【図９】
2010217634.tif 000012
【図１０】
2010217634.tif 000013
【図１１】
2010217634.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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