(57)【要約】【課題】  処理負荷の増大を招くことなく、環境の変動に関わらずカートリッジの装着の有無を正確に検出すること。【解決手段】  画像形成装置は、感光体１との間で記録材Ｐを挟持して感光体１に形成された現像剤像を記録材Ｐに転写させる転写部９と、帯電ローラ３又は転写部９に電圧を印加した際の帯電ローラ３又は転写部９からの帰還電流又は帰還電圧の変動量の大小に応じて、プロセスカートリッジの装着の有無を検出する装着有無検出部７と、を有する。【選択図】  図３
2015141225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像が形成された担持面に現像剤像を担持する像担持体を有するプロセスカートリッジが着脱自在に取り付けられる画像形成装置において、
電圧を印加されることで前記像担持体を所定電位に帯電する帯電部と、
前記像担持体に対向して配置され、前記像担持体に形成された前記現像剤像を記録材に転写させる転写部と、
前記像担持体を回転駆動させる駆動部と、
前記駆動部が駆動しているときに前記帯電部又は前記転写部に電圧を印加した際の前記帯電部又は前記転写部から求められる複数の帰還電流値又は帰還電圧値のバラツキに基づいて、前記プロセスカートリッジが装着されているか否かを検出する検出部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記帰還電流値又は前記帰還電圧値から
前記バラツキを示す値を求め、求められた前記値が閾値より大きい場合に前記プロセスカートリッジが装着されていること検出し、求められた前記値が閾値以下の場合に前記プロセスカートリッジが装着されていないことを検出する、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記検出部が求める前記バラツキを示す値は標準偏差であることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
温度又は湿度を測定する測定部を更に有し、
前記検出部は、
前記測定部により測定された温度又は湿度に応じて前記閾値を変化させる、
ことを特徴とする請求項２または請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記検出部は、
前記帰還電流値又は前記帰還電圧値の平均値で前記帰還電流値又は前記帰還電圧値を除算すると共に、前記除算した結果の最大値と最小値との差分を前記バラツキとして求める、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機又はファクシミリ等において着脱可能なプロセスカートリッジを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、像担持体及び帯電部を備えるプロセスカートリッジが着脱自在に装着される画像形成装置が知られている。このような画像形成装置では、プロセスカートリッジが装着されていない状態で印刷動作を開始しないように、プロセスカートリッジの装着の有無を検出する。
【０００３】
かかる状況において、特許文献１は、プロセスカートリッジの装着の有無を検出するエンジンコントローラを有する画像形成装置を開示する。エンジンコントローラは、帯電発生回路から流れる電流値、又は電流値を電流電圧発生回路にて電圧変換した電圧値を一定時間読み込み、読み込んだ電流値または電圧値が予め定めた閾値以上の場合に、プロセスカートリッジが装着されていることを検出する。
【０００４】
一方、カートリッジ内に流れる電流値は、環境変動による帯電ローラ等の部品の抵抗値の変化に応じて変化する。従って、特許文献１では、読み込んだ電流値又は電圧値と、環境変動を考慮せずに設定した閾値と、を比較してプロセスカートリッジの装着の有無を検出するので、プロセスカートリッジの装着の有無を正確に検出できない。
【０００５】
これに対して、特許文献２は、カートリッジの装着有無を正確に検出するために、内部温度の情報に基づいて、カートリッジの装着有無を検出する際の閾値を変化させる画像形成装置を開示する。帯電ローラは環境により特性が大きく変動する。特に低温環境下では帯電ローラの抵抗が上昇することでドラムカートリッジの本体設置の有無を判断する検知電流が低下する。そこで、特許文献２では低温度環境下において、帯電ローラ等の部品の抵抗の上昇に伴って、カートリッジの装着有無を検出する際に用いる電流値が低下するので、温度低下に伴って検知電流値と比較する閾値を低く設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１‐７３０８４号公報
【特許文献２】特開２００２−１０８１３８号公報
【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、低温環境下で低下した検知電流を基準としてカートリッジ有無判断の閾値を低く設定した場合、検知時のノイズ成分と検知電流の差別化が難しくなり、カートリッジが無いにもかかわらず有ると誤検知する可能性が高まる。逆にそれを回避するために閾値を高めに設定すると、低温環境下での変動が進んだ場合、検知電流が閾値に到達せず、カートリッジが有るにもかかわらず無いと誤検知する可能性が高まる。
【０００８】
本発明の目的は、処理負荷の増大を招くことなく、環境の変動に関わらずカートリッジの装着の有無を正確に検出する画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る画像形成装置は、帯電部と、前記帯電部により帯電された表面に現像剤像を担持する像担持体と、を少なくとも有するプロセスカートリッジが着脱自在に取り付けられる画像形成装置において、前記像担持体との間で記録材を挟持して前記像担持体に形成された前記現像剤像を前記記録材に転写させる転写部と、前記帯電部又は前記転写部に電圧を印加した際の前記帯電部又は前記転写部からの帰還電流又は帰還電圧の所定時間におけるバラツキに基づいて、前記プロセスカートリッジが装着されているか否かを検出する検出部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、処理負荷の増大を招くことなく、環境の変動に関わらずカートリッジの装着の有無を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の一部の断面図
【図２】本発明の第１実施形態における帯電部の断面図
【図３】本発明の第１実施形態における装着有無検出部の構成を示すブロック図
【図４】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の動作を示すフロー図
【図５】本発明の第１実施形態における帰還電流のバラツキを示す図
【図６】本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の動作を示すフロー図
【図７】本発明の第３実施形態における帰還電流のバラツキを示す図
【図８】本発明の第４実施形態における帰還電流のバラツキを示す図
【図９】本発明の第５実施形態に係る画像形成装置の動作を示すフロー図
【図１０】本発明の第５実施形態における異なる環境下での検出結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を適宜参照して、本発明の各実施形態に係る画像形成装置につき、詳細に説明する。
【００１３】
〔第１実施形態〕
本実施形態に係る画像形成装置は、図示していないが、スキャナ部と、画像形成部と、シートデッキと、を有する。スキャナ部は、原稿等から読み取った画像情報を電気信号に変換する。画像形成部は、スキャナ部からの画像情報に基づいて記録材に画像を形成して定着させる。シートデッキは、画像形成部に記録材を給送する。
【００１４】
ここで、画像形成装置は、スキャナ部の画像処理部の処理信号を画像形成部に入力すれば複写機として機能し、コンピュータ等の外部装置の出力信号を画像形成部に入力すればプリンタとして機能する。また、画像形成装置は、外部のファクシミリ装置からの信号を受信すると共に、スキャナ部の画像処理部の処理信号を外部のファクシミリ装置に送信することにより、ファクシミリ装置として機能する。
【００１５】
＜画像形成部の構成＞
本発明の第１実施形態における画像形成部５０の構成につき、図１及び図２を参照しながら、以下詳細に説明する。
【００１６】
画像形成部５０は、感光体１と、クリーニングブレード２と、帯電ローラ３と、クリーニング部４と、現像スリーブ５と、ホッパー部６と、装着有無検出部７と、転写ローラ９と、搬送スクリュー１０と、を有している。
【００１７】
像担持体である感光体１は、回転自在に支持されて配設されており、画像形成動作の開始に伴って、図示しない駆動機構により図１の矢印Ａ方向に回転駆動される。
【００１８】
感光体１の表面は、帯電ローラ３により所定の極性及び電位に一様に帯電される。帯電された感光体１の表面は、像露光手段の一例である図示しないレーザ書き込みユニットから出射される光変調されたレーザビーム２０で露光される。そして、感光体１の表面には、露光明部が電位減衰して、像露光パターンに対応した静電潜像が形成される。ここで、像露光手段は、原稿画像を結像投影露光するアナログ露光装置でもよいし、レーザスキャナやＬＥＤアレイ等のデジタル露光装置でもよい。感光体１は、現像スリーブ５により現像されて現像剤像を担持する。
【００１９】
クリーニングブレード２は、感光体１に圧接して、現像剤像の転写後に感光体１の表面に付着する残存した現像剤８を掻き取って除去する。
【００２０】
帯電部である帯電ローラ３は、図２に示すように、複数の層が積層された構成を有しており、導電性の軸６１と、軸６１の外周に形成された導電性弾性体基層６２と、導電性弾性体基層６２の外周を被覆している表面層６３と、を有している。軸６１は、中心部分を空洞とした円筒状である。なお、軸６１は、中心部分が空洞ではない円柱状でもよい。
【００２１】
帯電ローラ３は、軸６１の両端部が図示しない軸受け部材を介して回転自在に支持されている。帯電ローラ３は、感光体１に対して所定の押圧力で接触するように配設されている。帯電ローラ３は、図示しない駆動装置により又は感光体１の回転に従動して、図１の矢印Ｂ方向に回転する。帯電ローラ３は、回転する際に、高圧出力部から電圧が印加されることにより、感光体１の表面を所定の極性及び電位に一様に帯電させる。高圧出力部から帯電ローラ３に印加される電圧は、所定の直流電圧（ＤＣ帯電方式）、又は、所定の直流電圧に所定の交流電圧を重畳した電圧（ＡＣ＋ＤＣ帯電方式）である。
【００２２】
クリーニング部４は、帯電ローラ３の回転に従動して図１の矢印Ｅ方向に回転し、帯電ローラ３表面をクリーニングする。
【００２３】
現像スリーブ５は、図示しない現像バイアス電源部から所定の交流電圧と直流電圧とを重畳した電圧が印加され、感光体１の表面に形成された静電潜像を現像することにより、感光体１の表面に現像剤像を形成する。ホッパー部６は、現像スリーブ５に現像剤を供給する。
【００２４】
ここで、感光体１、帯電ローラ３及びクリーニング部４の各々は、図示しないユニットケースに回転自在に組み付けられると共に、クリーニングブレード２の基端部が上記のユニットケースに固定される。これにより、感光体１、帯電ローラ３、クリーニング部４及びクリーニングブレード２を一体に有するプロセスカートリッジが構成される。このプロセスカートリッジは、画像形成装置の所定の位置に着脱自在に装着される。なお、プロセスカートリッジは、上記の構成に限らず、少なくとも感光体１及び帯電ローラ３を一体に有していればよい。
【００２５】
転写部である転写ローラ９は、転写電圧が印加され、感光体１との間で記録材Ｐを挟持することにより、感光体１の表面に形成された現像剤像を、記録材Ｐに静電的に転写する。なお、転写ローラ９は、感光体１の表面に形成された現像剤像を中間転写体に転写し、中間転写体に転写された現像剤像を記録材Ｐに転写するように構成することもできる。
【００２６】
搬送スクリュー１０は、クリーニングブレード２によって除去された現像剤像を搬送して排出する。
【００２７】
なお、転写ローラ９へのバイアス印加により記録材Ｐに転写された現像剤像は、記録材Ｐが図示しない定着装置を通過する際に加熱加圧されることによって、記録材Ｐに定着される。
【００２８】
＜装着有無検出部の構成＞
本発明の第１実施形態における装着有無検出部７の構成につき、図３を参照しながら、以下詳細に説明する。
【００２９】
装着有無検出部７は、帯電ローラ３に電圧を印加すると共に、帯電ローラ３に電圧を印加した際の帯電ローラ３からの帰還電流又は帰還電圧を検出する。装着有無検出部７は、測定した帰還電流又は帰還電圧の検出値の所定時間における変動量の大小に基づいて、プロセスカートリッジが装着されているか否かを検出する。
【００３０】
画像形成装置は、処理動作の命令を行うＣＰＵ１３と、ＣＰＵ１３の動作プログラムや画像形成動作の制御データを記憶するＲＯＭ１４やＲＡＭ １５等のメモリを備える制御部１２により制御される。そして、制御部１２により装着有無検出部７を介してカートリッジの装着有無が判断される。装着有無検出部７は、帯電ローラ３に高圧を出力する高圧出力部１７及び電圧を印加して帯電ローラ３に流れる帰還電流量を測定する帰還電流量定部１８とを備える高圧基板１６から構成されている。
【００３１】
帰還電流量測定部１８は高圧出力部１７とグランド間に配置され帯電ローラ３から感光体ドラムに流れる放電電流を測定することができる。これは放電することで流れた電流に相当する電流（帰還電流）を検出しているからである。本実施形態では帯電ローラ３と感光体ドラム間のギャップ（間隔）によって変化する放電電流（帰還電流）を測定することでプロセスカートリッジの有無を判断している。
【００３２】
前記帰還電流は、装着有無検出部７から帯電ローラ３に電圧を印加した際において、高圧出力部１７のフィードバック回路に流れる電流であり、検出された帰還電流量がＣＰＵ１３に送られる。
【００３３】
帰還電流測定部１８は、前記帰還電流を検出して、検出結果をＣＰＵ１３に出力する。帰還電流測定部１８は、所定のサンプリング時間に一定間隔で帰還電流を検出する。帰還電流測定部１８は、回路上に流れる帰還電流をソフト値に変換した値を、帰還電流の検出結果としてＣＰＵ１３に出力する。
【００３４】
エンジンコントローラであるＣＰＵ１３は、帰還電流測定部１８より入力された帰還電流を記憶し、記憶した帰還電流より標準偏差を求めると共に、求めた標準偏差と閾値との比較結果よりプロセスカートリッジが装着されているか否かを検出する。ＣＰＵ１３は、標準偏差が閾値より大きい場合にはプロセスカートリッジが装着されていることを検出し、標準偏差が閾値以下の場合にはプロセスカートリッジが装着されていないことを検出する。ＣＰＵ１３は、例えば、プロセスカートリッジが装着されていないことを検出した際には、プロセスカートリッジが装着されていないことを報知させる制御を行う。
【００３５】
プロセスカートリッジが装着されている場合、帰還電流値はプロセスカートリッジが有するローラのキズや汚れ等の周面状態、また帯電ローラや感光体ドラムの接点状態等により変動し易く、一定間隔で帰還電流値をサンプリングしたときの標準偏差（変動幅）が大きくなる。一方、プロセスカートリッジが装着されていない場合は、帰還電流値が変動する要素が少ないために帰還電流値の標準偏差が小さくなる。そこで、本実施形態では帰還電流値のバラツキの程度である前記標準偏差を予め設定した閾値と比較することでプロセスカートリッジの装着の有無を判別するものである。
【００３６】
ここで、前記閾値の設定は画像形成装置に応じて予め実験し、通常状態でプロセスカートリッジを装着して帰還電流をサンプリングしたときの標準偏差と、プロセスカートリッジを装着しないときの帰還電流をサンプリングしたときの標準偏差を求め、カートリッジの有無を判別し得る値として設定しておく。
【００３７】
なお、装着有無検出部７は、帯電ローラ３に電圧を印加した際の帯電ローラ３から流れ込む帰還電流を測定したが、転写ローラ９に電圧を印加した際の転写ローラ９から流れ込む帰還電流を測定してもよい。また、装着有無検出部７は、中間転写体を設けた場合には、中間転写体に電圧を印加した際の中間転写体から流れ込む帰還電流を測定してもよい。この際、装着有無検出部７は、転写ローラ９に電圧を印加し、転写ローラ９からの帰還電流を測定する。
【００３８】
＜プロセスカートリッジ有無検知動作＞
本発明の第１実施形態におけるプロセスカートリッジ有無検知の動作につき、図４及び図５を参照しながら、以下詳細に説明する。
【００３９】
装着有無検出部７は、電源オン時、ドア開閉時、又は休止モードからの復帰時等にプロセスカートリッジの有無を検出する。
【００４０】
まず、装着有無検出部７は、帯電ローラ３に対して直流電圧を印加する（Ｓ１０１）。
【００４１】
次に、装着有無検出部７は、帯電ローラ３に対して交流電圧を印加する（Ｓ１０２）。
【００４２】
次に、装着有無検出部７は、所定のウェイト時間が経過するまでサンプリングを開始せずに持つ（Ｓ１０３）。ここで、ウェイト時間は、帯電ローラ３の立ち上がりに生じる時間より十分に長い時間であり、例えば１００ｍｓｅｃである。
【００４３】
帯電ローラ３から装着有無検出部７に流れ込む帰還電流は、帯電ローラ３の立ち上がりにおいて、帯電ローラ３の立ち上がり以後に比べて大きいので、ウェイト時間の間にはサンプリングを行わない。
【００４４】
次に、装着有無検出部７は、ウェイト時間の経過後、プロセスカートリッジの装着の有無を検出するためのサンプリングを開始する（Ｓ１０４）。これにより、装着有無検出部７は、プロセスカートリッジの装着有無を判定するための信号（以下、「ＣＲＧＳＮＳ」と記載する）を帯電ローラ３に供給して一定間隔でサンプリングすることにより、帯電ローラ３から流れ込む帰還電流を検出する。
【００４５】
上記のサンプリングは、少なくとも２回以上、好ましくは１０回以上行う。また、サンプリングの間隔は、帯電ローラ３が一回転するのに必要な時間を１〜５０分割、好ましくは１０〜２０分割した時間間隔にする。
【００４６】
次に、装着有無検出部７は、サンプリング時間が経過したか否かを判断する（Ｓ１０５）。
【００４７】
装着有無検出部７は、サンプリング時間が経過していない場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、Ｓ１０４の動作を繰り返す。
【００４８】
一方、装着有無検出部７は、サンプリング時間が経過した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、サンプリング時間の間に求めた帰還電流の標準偏差を求める（Ｓ１０６）。
【００４９】
具体的には、装着有無検出部７は、帰還電流の検出値から帰還電流の平均値を減算した値を２乗することにより、図５の各サンプルにおけるバラツキを示す値Ｂ１を求める。そして、装着有無検出部７は、各サンプルにおけるバラツキを示す値Ｂ１を加算して分散値Ｖ１を求め、分散値Ｖ１をサンプリング回数で除算した値を２分の１乗することにより標準偏差を求める。
【００５０】
次に、装着有無検出部７は、求めた標準偏差が０．５より大きいか否かを判断する（Ｓ１０７）。
【００５１】
装着有無検出部７は、標準偏差が閾値である０．５より大きい場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）、プロセスカートリッジが装着されていることを検出し（Ｓ１０８）、プリント待ち状態とする。
【００５２】
一方、装着有無検出部７は、標準偏差が０．５以下の場合（Ｓ１０７：ＮＯ）、プロセスカートリッジが装着されていないことを検出し、図示しない表示手段を用いて、プロセスカートリッジが装着されていないことをユーザに報知する（Ｓ１０９）。
【００５３】
ここで、図５に示すように、プロセスカートリッジが装着されている場合のバラツキを示す値Ｂ１の最大値Ａ１は、プロセスカートリッジが装着されていない場合のバラツキを示す値Ｂ１の最大値Ａ２に比べて大きい。これより、プロセスカートリッジが装着されている場合の標準偏差は、プロセスカートリッジが装着されていない場合の標準偏差に比べて大きくなる。
【００５４】
また、プロセスカートリッジが装着されていない場合の帰還電流の標準偏差と、閾値と、が近すぎると、プロセスカートリッジが装着されていないにも関わらず、装着されていると誤検出してしまう可能性がある。一方、プロセスカートリッジが装着されていない場合の帰還電流の標準偏差と、閾値と、が離れすぎていると、プロセスカートリッジが装着されているにも関わらず装着されていないと誤検出してしまう可能性がある。従って、プロセスカートリッジが装着されているか否かを検出する際に用いる閾値は、プロセスカートリッジが装着されていない場合の帰還電流の標準偏差に対して、１．１倍〜１０倍、好ましくは、２〜５倍に設定することが望ましい。
【００５５】
上記の本実施形態によれば、帯電ローラ３又は転写ローラ９に電圧を印加した際の帯電ローラ３又は転写ローラ９からの帰還電流の所定時間における変動量の大小に基づいて、プロセスカートリッジの装着の有無を装着有無検出部７により検出する。これにより、処理負荷の増大を招くことなく、環境の変動に関わらずプロセスカートリッジが装着されているか否かを正確に検出することができる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、帰還電流の変動量より標準偏差を求めて閾値と比較することにより、単一の指標を用いて閾値と比較できるので、プロセスカートリッジが装着されているか否かを簡易に検出することができる。
【００５７】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の構成は図１から図３と同一構成であるので、その説明を省略する。
【００５８】
＜プロセスカートリッジ有無検知動作＞
本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の動作につき、図６を参照しながら、以下詳細に説明する。
【００５９】
プロセスカートリッジが装着されているか否かを検出する際の検出精度は、帰還電流を検出するためのサンプリングの回数が多いほど向上させることができる。このため、本実施形態では、装着有無検出部７は、所定のサンプリング時間を繰り返し設定し、各サンプリング時間において検出した帰還電流の標準偏差をサンプリング時間毎に求める。そして、装着有無検出部７は、各サンプリング時間の標準偏差と閾値とを各々比較し、標準偏差が閾値以上である回数が規定回数以上である場合に、プロセスカートリッジが装着されていることを検出する。これにより、装着有無検出部７におけるプロセスカートリッジが装着されているか否かを検出する際の検出精度を更に向上させることができる。
【００６０】
具体的には、図６より、まず、装着有無検出部７は、帯電ローラ３に対して直流電圧を印加する（Ｓ２０１）。
【００６１】
次に、装着有無検出部７は、帯電ローラ３に対して交流電圧を印加する（Ｓ２０２）。
【００６２】
次に、装着有無検出部７は、所定のウェイト時間が経過するまでサンプリングを開始せずに持つ（Ｓ２０３）。ここで、ウェイト時間は、図４と同様に、例えば１００ｍｓｅｃである。
【００６３】
次に、装着有無検出部７は、ウェイト時間の経過後、プロセスカートリッジの装着の有無を検出するためのサンプリングを開始する（Ｓ２０４）。これにより、装着有無検出部７は、ＣＲＧＳＮＳを帯電ローラ３に供給して一定間隔でサンプリングすることにより、帯電ローラ３から流れ込む帰還電流を検出する。なお、サンプリングの回数及びサンプリングの間隔は、上記第１実施形態と同様に設定する。
【００６４】
次に、装着有無検出部７は、サンプリング時間が経過したか否かを判断する（Ｓ２０５）。
【００６５】
装着有無検出部７は、サンプリング時間が経過していない場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、Ｓ２０４の動作を繰り返す。
【００６６】
一方、装着有無検出部７は、サンプリング時間が経過した場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、上記第１実施形態と同様の方法により、サンプリング時間の間に求めた帰還電流の標準偏差を求める（Ｓ２０６）。そして、装着有無検出部７は、求めた標準偏差が０．５より大きいか否かを判断し、判断結果を記憶する。
【００６７】
次に、装着有無検出部７は、サンプリング時間経過した回数がｎ（ｎは２以上の整数）回以上か否かを判断する（Ｓ２０７）。
【００６８】
装着有無検出部７は、サンプリング時間経過した回数がｎ回未満の場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、Ｓ２０３の処理に戻る。
【００６９】
一方、装着有無検出部７は、サンプリング時間経過した回数がｎ回以上の場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、記憶している上記の判断結果より、標準偏差が０．５より大きくなった回数がｍ（ｍ≦ｎ）回以上であるか否かを判断する（Ｓ２０８）。
【００７０】
装着有無検出部７は、標準偏差が０．５より大きくなった回数がｍ回以上の場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、プロセスカートリッジが装着されていることを検出し（Ｓ２０９）、プリント待ち状態とする。
【００７１】
一方、装着有無検出部７は、標準偏差が０．５より大きくなった回数がｍ回未満の場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、プロセスカートリッジが装着されていないことを検出する。そして、装着有無検出部７は、図示しない表示部を用いてプロセスカートリッジが装着されていないことを報知する（Ｓ２１０）。
【００７２】
ここで、閾値ｍは、高圧出力部１７の高圧出力の精度やプロセスカートリッジが装着されていることを検出した時の帰還電流の変動量に応じて任意に定めてよいが、少なくとも標準偏差を算出する回数ｎの２分の１以上（ｍ≧ｎ／２）であることが望ましい。
【００７３】
本実施形態によれば、上記第１実施形態に比べて、プロセスカートリッジが装着されているか否かを更に正確に検出することができる。
【００７４】
〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係る画像形成装置の構成は図１から図３と同一構成であるので、その説明を省略する。
【００７５】
＜プロセスカートリッジ有無検知動作＞
本発明の第３実施形態に係る画像形成装置の動作につき、図７を参照しながら、以下詳細に説明する。
【００７６】
装着有無検出部７は、一定時間にサンプリングしたサンプル数ｎ個（Ｓ１〜Ｓｎ）の帰還電流の積算値をＴとしたときに、積算値の算出をｍ回繰り返してＴ１からＴｍの積算値を求める。また、装着有無検出部７は、Ｔ１からＴｍの積算値の積算平均値Ｔａを求め、Ｔ１からＴｍの各積算値から積算平均値Ｔａを減算した値を２乗することにより、図７の各積算した回数におけるバラツキを示す値Ｂ２を求める。そして、装着有無検出部７は、各積算した回数におけるバラツキを示す値Ｂ２を加算して分散値Ｖ２を求め、分散値Ｖ２を、積算した回数で除算した値を、２分の１乗することにより標準偏差を求める。
【００７７】
ここで、図７に示すように、プロセススカートリッジが装着されている場合のバラツキを示す値Ｂ２の最大値Ａ３は、プロセスカートリッジが装着されていない場合のバラツキを示す値Ｂ２の最大値Ａ４に比べて大きい。これより、標準偏差は、プロセスカートリッジが装着されている場合の方が装着されていない場合よりも大きくなる。従って、装着有無検出部７は、標準偏差が閾値より大きい若しくは閾値以上の場合にプロセスカートリッジが装着されていることを検出し、標準偏差が閾値以下若しくは閾値より小さい場合にプロセスカートリッジが装着されていないことを検出する。
【００７８】
例えば、サンプルの積算数を４０回に設定し、積算サンプル取得数を１０回に設定し、標準偏差と比較する閾値を１０に設定する。この場合、プロセスカートリッジの装着有りの場合の標準偏差は２８、プロセスカートリッジの装着無しの場合の標準偏差は２となり、プロセスカートリッジが装着されているか否かの誤検出を生じなかった。
【００７９】
サンプリングの間隔は、帯電ローラ３が一回転するのに必要な時間を１〜５０分割、好ましくは１０〜２０分割した時間間隔にする。また、サンプリングした帰還電流は、帯電ローラ３が一回転した際に積算される。このように、帯電ローラ３の回転周期に合わせて積算するので、プロセスカートリッジが装着されているか否かを検出する際の検出精度を向上させることができる。その理由は、回転周期に合わせてサンプリングすることで、帯電ローラが持っているノイズ（ローラの真円度や硬度バラつき、表面粗さバラつき、抵抗バラつきなどに由来する測定バラつき）を排除して１周毎の帰還電流を比較できるためである。
【００８０】
積算するサンプリング数及び積算する回数は、プロセスカートリッジの特性、又は高圧出力部１７の高圧出力精度やプロセスカートリッジの検出精度に基づいて、任意に設定される。ただし、積算するサンプリング数及び積算する回数は、少なくとも２つ以上、好ましくは５つ以上のサンプルを積算し、少なくとも２回以上、好ましくは５回以上積算する。
【００８１】
標準偏差と比較する閾値は、プロセスカートリッジの装着無し時の標準偏差の２〜１０倍程度、好ましくは５〜７倍に設定されることが望ましい。プロセスカートリッジの装着無し時の標準偏差の２倍より小さい値で閾値を設定した場合には、プロセスカートリッジが装着されていないにも関わらず、装着されていると誤検出する可能性がある。一方、プロセスカートリッジの装着無し時の標準偏差の１０倍以上に閾値を設定した場合には、プロセスカートリッジが装着されているにも関わらず、装着されていないと誤検出する可能性がある。
【００８２】
このように、本実施形態では、帰還電流を積算することにより、プロセスカートリッジが装着されている場合と装着されていない場合との、標準偏差の差分を大きくすることができる。これにより、本実施形態によれば、プロセスカートリッジが装着されているか否かを検出する際の検出精度を向上させることができる。
【００８３】
〔第４実施形態〕
本発明の第４実施形態に係る画像形成装置の構成は図１から図３と同一構成であるので、その説明を省略する。
【００８４】
＜プロセスカートリッジ有無検知動作＞
本発明の第４実施形態に係る画像形成装置の動作につき、以下詳細に説明する。
【００８５】
本実施形態は、標準偏差以外を用いて閾値と比較するものである。
【００８６】
装着有無検出部７は、検出されたサンプル数ｎ個の帰還電流（Ｓ１〜Ｓｎ）の平均値Ｔｎを求め、各帰還電流（Ｓ１〜Ｓｎ）を平均値Ｔｎで各々除算してバラツキを示す値Ｂ３を求める。装着有無検出部７は、求めたバラツキを示す値Ｂ３の最大値と最小値との差分によりプロセスカートリッジが装着されているか否かを検出する。ここで、差分は、帰還電流の所定時間における変動量を示している。
【００８７】
この際、プロセススカートリッジが装着されている場合の差分は、プロセスカートリッジが装着されていない場合の差分に比べて大きい。従って、装着有無検出部７は、差分が閾値より大きい若しくは閾値以上の場合にプロセスカートリッジが装着されていることを検出し、差分が閾値以下若しくは閾値より小さい場合にプロセスカートリッジが装着されていないことを検出する。
【００８８】
また、本実施形態において、装着有無検出部７は、バラツキを示す値Ｂ３に代えて、帰還電流（Ｓ１〜Ｓｎ）の積算値Ｓｋよりバラツキを示す値Ｂ４を求めてもよい。具体的には、図８に示すように、装着有無検出部７は、積算値Ｓｋを複数回数求めると共に、複数回数求めた積算値Ｓｋの平均値Ｔｍを求め、各積算値Ｓｋを平均値Ｔｍで各々除算してバラツキを示す値Ｂ４を求める。そして、装着有無検出部７は、バラツキを示す値Ｂ４の最大値と最小値との差分によりプロセスカートリッジが装着されているか否かを検出する。
【００８９】
ここで、図８に示すように、プロセススカートリッジが装着されている場合の差分Ａ５は、プロセスカートリッジが装着されていない場合の差分Ａ６に比べて大きい。従って、装着有無検出部７は、差分が閾値より大きい若しくは閾値以上の場合にプロセスカートリッジが装着されていることを検出し、差分が閾値以下若しくは閾値より小さい場合にプロセスカートリッジが装着されていないことを検出する。
【００９０】
差分と比較する閾値は、プロセスカートリッジが装着されていない場合における、差分の最大値の少なくとも１．１〜５倍、好ましくは１．５〜３倍に定める。差分の最大値の１．１倍より小さい値で閾値を設定すると、プロセスカートリッジが装着されていないにも関わらず、装着されていると誤検出する可能性がある。一方、閾値を差分の最大値の５倍以上に設定すると、プロセスカートリッジが装着されているにも関わらず、装着されていないと誤検出する可能性がある。
【００９１】
例えば、積算するサンプル数を４個に設定し、積算する回数を１０回に設定し、プロセスカートリッジが装着されているか否かを検出する閾値を０．０１に設定する。この場合、プロセスカートリッジが装着されている場合の差分の最大値は０．０１９となり、プロセスカートリッジが装着されていない場合の差分の最大値は０．００７１となり、誤検出を生じなかった。
【００９２】
〔第５実施形態〕
本発明の第５実施形態に係る画像形成装置の構成は図１から図３と同一構成であるので、その説明を省略する。
【００９３】
＜プロセスカートリッジ有無検知動作＞
本発明の第５実施形態に係る画像形成装置の動作につき、図９及び図１０を参照しながら、以下詳細に説明する。
【００９４】
図１０より、装着有無検出部７は、プロセスカートリッジの検出シーケンスを開始した際に、帯電ローラ３に電圧を印加する（Ｓ９０１）。
【００９５】
次に、装着有無検出部７は、図示しない環境センサより温度情報を読み込むと共に、帯電ローラ３から流れ込んだ帰還電流量を測定する（Ｓ９０２）。
【００９６】
次に、装着有無検出部７は、上記第１実施形態から第３実施形態の何れかの方法により標準偏差を算出する（Ｓ９０３）。
【００９７】
次に、装着有無検出部７は、環境センサの温度情報に基づき、温度が０℃以上であるか否かを判定する（Ｓ９０４）。
【００９８】
装着有無検出部７は、温度が０℃未満の場合（Ｓ９０４：ＮＯ）、標準偏差が０．５より大きいか否かを判断する（Ｓ９０５）。
【００９９】
そして、装着有無検出部７は、標準偏差が０．５より大きい場合（Ｓ９０５：ＹＥＳ）、プロセスカートリッジが装着されていることを検出する（Ｓ９０６）。また、装着有無検出部７は、標準偏差が０．５以下の場合（Ｓ９０５：ＮＯ）、プロセスカートリッジが装着されていないことを検出する（Ｓ９０７）。
【０１００】
一方、装着有無検出部７は、温度が０℃以上の場合（Ｓ９０４：ＹＥＳ）、標準偏差が０．６より大きいか否かを判断する（Ｓ９０８）。
【０１０１】
そして、装着有無検出部７は、標準偏差が０．６より大きい場合（Ｓ９０８：ＹＥＳ）、プロセスカートリッジが装着されていることを検出する（Ｓ９０６）。また、装着有無検出部７は、標準偏差が０．６以下の場合（Ｓ９０８：ＮＯ）、プロセスカートリッジが装着されていないことを検出する（Ｓ９０７）。
【０１０２】
ここで、環境センサの温度情報に基づく閾値は、環境センサの精度や高圧出力部１７からの高圧出力の温度依存性によって任意に設定される。例えば、高圧出力部１７からの高圧出力の温度依存性が高い場合には、より細かく閾値を分けることにより、検知精度をあげることができる。
【０１０３】
プロセスカートリッジが装着されているか否かの検出は、電源ＯＮ時、本体の扉が開閉された時、又は休止モード（プリント停止状態）から復帰し、プリント待機状態に入る前に実施されることが好ましい。
【０１０４】
本実施形態は、低温度環境下で帰還電流が低下して、プロセスカートリッジの装着有りのときの帰還電流の絶対値と、プロセスカートリッジの装着無しときの帰還電流の絶対値と、に差がないときに有効である。本実施形態では、環境センサの温度の情報に基づいて閾値を可変させることで、プロセスカートリッジが装着されているか否かを更に正確に検出することができる。
【０１０５】
図１０は、帯電ローラ３の外径をφ１４とし、帯電ローラ３としてアスカーＣ硬度が４８±５°のものを使用し、帰還電流を２ｍｓｅｃ間隔で読み取った際のデータである。更に、図１０は、交流電圧を１．５ｋＶ、直流電圧の周波数を１８３８Ｈｚ、及び直流電圧を−６２０Ｖとして、帯電ローラ３に直流交流重畳電圧を印加してデータを取得したものである。
【０１０６】
まず、画像形成装置を温度−５℃及び湿度５％の環境に１日放置し、画像形成装置内及びプロセスカートリッジが十分に低温になった状態で帰還電流の検出を行った。又、サンプル取得数は１０回に設定し、プロセスカートリッジが装着されているか否かを検出する際の閾値を０．５に設定した。その結果、図１０に示すように、プロセスカートリッジが装着されている場合の標準偏差は０．３１、プロセスカートリッジが装着されていない場合の標準偏差は１．３９となり、誤検出を生じなかった。
【０１０７】
また、画像形成装置を温度０℃及び湿度１５％の環境に１日放置した場合、及び、画像形成装置を温度−５℃及び湿度５％の環境に１日放置した場合においても、同様に誤検出を生じなかった。
【０１０８】
なお、本実施形態において、環境変動に加えて、本体に記憶されているプリント枚数によって閾値を可変させることも検出精度を上げる手段として考えられる。この場合には、帰還電流は、プロセスカートリッジを構成する帯電ローラ、感光体ドラム、及びブレード等の部品の状態によっても変動するため、環境変動のみにより閾値を可変にする場合に比べて、検出精度を向上させることができる。
【０１０９】
また、本実施形態において、標準偏差と比較する閾値を温度に応じて変化させたが、標準偏差と比較する閾値を湿度に応じて変化させてもよい。例えば、湿度が高い場合は低い場合よりも電流が流れ易くなるため、これを考慮した閾値に設定してもよい。
【０１１０】
なお、本発明は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【０１１１】
例えば、帯電ローラ又は転写ローラに電圧を印加して帯電ローラ又は転写ローラからの帰還電流又は帰還電圧を測定する場合に限らず、現像器に電圧を印加して現像器からの帰還電流又は帰還電圧を測定してもよい。
【０１１２】
また、帰還電流から帰還電圧を求め、帰還電圧に基づいてプロセスカートリッジが装着されているか否かを検出してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明に係る定着部及び画像形成装置は、複写機、レーザービームプリンタ、又はファクシミリ等に用いられ、熱及び圧力により記録材にトナー像を定着させるのに好適である。
【符号の説明】
【０１１４】
１  感光体
３  帯電ローラ
７  装着有無検出部
９  転写ローラ
Ｐ  記録材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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