JP2005350193A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 用紙残量の多寡に関わらず用紙の残量を検知することができると共に耐久性を向上することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 用紙の束を載置するための用紙載置板４１と、用紙載置板４１に載置された用紙の束における上面をピックアップローラ６に圧接させるべく用紙載置板４１を昇降させるスプリングと、明度が一方向に沿って徐々に変化するように形成されたスライド板４２と、スライド板４２を用紙載置板４１の位置に応じて移動させるアーム４５と、透明部材１１及び開口部４８を介してスライド板４２と対向配置され、スライド板４２から開口部４８及び透明部材１１を介して明度値を取得する明度検出部９と、明度検出部９により検出された明度値に基づき給紙カセット４に収納されている用紙の量を検知する用紙残量検知部を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、画像を形成するための用紙の残量を検知することができる画像形成装置に関する。

従来、複写機、プリンター、ファクシミリ装置、複合機等の画像形成装置において、画像形成用の用紙を収納する給紙カセットに収納されている用紙の残量を検知することができる画像形成装置が知られている。例えば、反射式の光センサを備えて給紙カセット内に収納された用紙からの反射光の有無によって、用紙の有無を検出するものが知られている。また、給紙カセット内に積層された用紙の高さに応じて可変抵抗器を回転させ、その可変抵抗器の抵抗値を検出することにより用紙の残量を検知するものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。あるいは、給紙カセット内に積層された用紙を上方に付勢する押し上げ板の底面に給紙カセットの下部から光を照射してその反射光量を検出することにより、用紙残量が少なくなると給紙カセットの下部から押し上げ板の底面までの距離が増大して反射光量が減少することに基づいて用紙の残量を検知するものが知られている（例えば、特許文献３参照。）。さらに、給紙カセットに収納された用紙束に光を透過させ、その透過した光の光量に基づいて用紙の残量を検知するものが知られている（例えば、特許文献４参照。）。
特開平８−１１９４９０号公報 特開２０００−１３６０５４号公報 実開平５−５４４５６号公報 特開２００３−７２９８４号公報

ところで、上述のような画像形成装置においては、例えば、反射光の有無によって用紙の有無を検出するものでは、用紙の有無しか検出できないため例え用紙が残り１枚であってもユーザに対して用紙の残量を報知することができないという不都合があった。また、特許文献１又は２に記載の画像形成装置においては、用紙を給紙カセットに補給したり用紙を使用したりする都度、可変抵抗器内の摺動部が摺動するため摺動部の摩耗により可変抵抗器が劣化し、耐久性が低下するという不都合があった。そして、特許文献３に記載の画像形成装置においては、用紙の残量によって押し上げ板の角度が変化するため光の反射角度が変化して反射光量を検知する光検出部における受光量が変化してしまう。従って、光検出部において検知される反射光量は、給紙カセットの下部から押上板の底面までの距離と、押し上げ板の角度との２つのパラメータに依存するため用紙の残量変化に対して光量が直線的に変化せず、さらに用紙の残量が減少して押し上げ板の角度が増大すると、光検知部における反射光の検知が困難になるという不都合があった。さらに、特許文献４に記載の画像形成装置においては、給紙カセットに収納された用紙束の厚さが増大すると光が透過しなくなるため、用紙の残量が増大するとその透過した光の光量に基づいて用紙の残量を検知することが困難になるという不都合があった。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、用紙残量の多寡に関わらず用紙の残量を検知することができると共に耐久性を向上することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、画像を形成するための用紙を収納する収納部と、画像を前記用紙に形成する像形成部と、前記収納部に収納された用紙の束から１枚ずつ用紙を繰り出して前記像形成部へ給送する給送部とを備えた画像形成装置であって、前記収納部は、前記用紙の束を載置するための載置部と、前記載置部に載置された用紙の束における上面を前記給送部における用紙の繰り出し位置にさせるべく前記載置部を昇降させる昇降機構と、明度が一方向に沿って徐々に変化するように形成された明度表示部材と、前記明度表示部材から明度を表す明度値を取得する明度検出部と、前記明度表示部材を前記載置部の昇降位置に応じて前記一方向に沿って移動させることにより前記明度検出部に対する前記明度表示部材の相対的位置を変化させる移動機構と、前記明度検出部により検出された明度値に基づき前記収納部に収納されている用紙の量を検知する用紙残量検知部とを備えたことを特徴としている。

この発明によれば、給送部により収納部に収納された用紙の束から用紙が繰り出されると、昇降機構により載置部に載置された用紙の束における上面を給送部における用紙の繰り出し位置にさせるべく載置部が昇降されるので、載置部に載置された用紙の量に応じて載置部の位置が変化する。そして、載置部の位置が変化すると、移動機構によって、明度が一方向に沿って徐々に変化するように形成された明度表示部材が載置部の位置に応じて移動され、明度表示部材と明度検出部との対向位置が変化するので、明度検出部により取得される明度値は、載置部の位置に応じて変化する。さらに、用紙残量検知部によって、明度検出部により検出された明度値に基づき収納部に収納されている用紙の量が検知される。

また、上述の画像形成装置において、前記像形成部によって前記収納部に収納された用紙に画像が形成された枚数を計数する計数部と、前記明度検出部により取得された明度値を記憶するための明度記憶部とをさらに備え、前記用紙残量検知部は、前記明度検出部により取得された明度値を第１の明度値として前記明度記憶部に記憶させ、その後、前記像形成部によって前記用紙に画像が形成されたとき、前記第１の明度値が前記明度記憶部に記憶された後に前記計数部により計数された計数値と、前記用紙に画像が形成されたときに前記明度検出部により検出された第２の明度値と、前記明度記憶部に記憶されている第１の明度値とに基づいて、前記収納部に収納されている用紙の枚数を算出するものであることを特徴としている。

この発明によれば、計数部により、用紙残量検知部によって、明度検出部により取得された明度値が第１の明度値として明度記憶部に記憶され、その後、像形成部によって用紙に画像が形成されたとき、第１の明度値が明度記憶部に記憶された後において計数部により計数された計数値と、用紙に画像が形成されたときにおいて明度検出部により検出された第２の明度値と、明度記憶部に記憶されている第１の明度値とに基づいて、収納部に収納されている用紙の枚数を算出することができる。

そして、上述の画像形成装置において、前記収納部は、前記用紙の束を収納するための箱状の部材であって、平行移動可能に構成された給紙カセットを備え、前記移動機構は、前記載置部の上下動に連動して揺動変位するアームを備え、前記明度表示部材は、前記アームの揺動に応じて前記給紙カセットの底板に沿って前記一方向にスライド変位することを特徴としている。

この発明によれば、アームが載置部の上下動に連動して揺動変位し、明度表示部材がアームの揺動に応じて給紙カセットの底板に沿って一方向にスライド変位するので、載置部の位置に応じて明度表示部材の位置を移動させることができる。

さらに、上述の画像形成装置において、前記収納部は、前記用紙の束を収納するための箱状の部材であって、平行移動可能に構成された給紙カセットを備え、前記明度表示部材と前記明度検出部とは、前記給紙カセットの底板に設けられた開口部を介して対向配置され、前記開口部と前記明度検出部との間には、透明部材が介設され、前記給紙カセットの底板における、前記給紙カセットが平行移動した場合に前記透明部材と対向する位置の経路上に、前記透明部材を清掃するための清掃部材が設けられていることを特徴としている。

この発明によれば、明度表示部材と明度検出部とは、給紙カセットの底板に設けられた開口部を介して対向配置されるので、明度検出部を給紙カセットの外に設けることが可能となる。また、開口部と明度検出部との間には、透明部材が介設されるので、明度検出部が汚れることが抑制される。そして、給紙カセットの底板における、給紙カセットが平行移動した場合に透明部材と対向する位置の経路上に、透明部材を清掃するための清掃部材が設けられているので、ユーザが給紙カセットを平行移動させた場合に透明部材が清掃される。

また、上述の画像形成装置において、前記明度検出部の周囲温度を検出するための温度検出部と、前記明度検出部の温度特性を示す温度特性データを予め記憶する温度特性記憶部とをさらに備え、前記用紙残量検知部は、前記温度検出部により検出された周囲温度と前記温度特性記憶部に記憶されている温度特性データとに基づいて前記明度検出部により取得された明度値を補正し、その補正後の明度値に基づき前記収納部に収納されている用紙の量を検知することを特徴としている。

この発明によれば、用紙残量検知部によって、温度検出部により検出された周囲温度と温度特性記憶部に記憶されている温度特性データとに基づいて明度検出部により取得された明度値が補正され、その補正後の明度値に基づき収納部に収納されている用紙の量が検知されるので、明度検出部の温度特性を補正することができ、用紙の量の検知精度を向上させることができる。

そして、上述の画像形成装置において、前記明度表示部材は、前記明度がその位置に比例して変化するように形成されたものであることを特徴としている。この発明によれば、載置部の位置に応じて明度表示部材の位置が移動されると明度検出部により検出される明度値がその位置に比例して変化するので、明度検出部により検出された明度値に基づき収納部に収納されている用紙の量を算出することが容易となる。

このような構成の画像形成装置は、載置部の位置が用紙の量に応じて変化し、載置部の位置に応じて明度検出部により取得される明度値が変化し、その検出された明度値に基づき収納部に収納されている用紙の量が検知されるので、可変抵抗器を用いることなく用紙の残量を検知することができ、用紙の残量に関わらず用紙の残量を検知することができると共に耐久性を向上することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の一例であるプリンタ装置１の内部構成を概略的に示す断面図である。プリンタ装置１は、パーソナルコンピュータ２と、例えばＬＡＮ（Local Area Network）３を介して通信可能に接続されている。また、プリンタ装置１は、画像形成用の用紙を収納する給紙カセット４と、給紙カセット４から用紙を１枚ずつ繰り出して搬送ローラ７へ搬送する給送部に相当するピックアップローラ６と、ピックアップローラ６から搬送されてきた用紙を像形成部５へ搬送する搬送ローラ７と、搬送ローラ７から搬送されてきた用紙に画像を形成する像形成部５と、像形成部５により画像が形成された用紙をプリンタ装置１の上部に設けられた排出トレイＴへ搬送する搬送ローラ８と、後述するスライド板４２の下面に貼付されたグレースケールチャート４２１の明度を検出する明度検出部９とを備える。この場合、給紙カセット４と明度検出部９とが収納部に相当している。

像形成部５はパーソナルコンピュータ２からＬＡＮ３を介して送信されてきた画像データに基づきレーザー光を出力して感光媒体である感光ドラム５１を露光するレーザスキャナユニット５２と、感光ドラム５１上にトナー像を形成する現像器５３と、感光ドラム５１上のトナー像を用紙に転写する転写ローラ５４と、トナー像が転写された用紙を加熱してトナー像を用紙に定着させる定着器５５とを備える。

給紙カセット４は、図中Ａ方向に平行にスライド移動可能に構成されており、給紙カセット４とその下部空間との間には、仕切り板１０が設けられている。また、給紙カセット４は、用紙の束を載置するための載置部に相当する用紙載置板４１と、明度表示部材に相当する板状のスライド板４２とを備えている。そして、給紙カセット４を図中Ａ方向に平行にスライド移動させると、給紙カセット４の上方から用紙載置板４１上へ、用紙を載置して用紙補給を行うことができるようにされている。以降、給紙カセット４を図中Ａ方向にスライド移動させて用紙補給できる状態をオープン状態と称し、給紙カセット４が図１に示すようにプリンタ装置１の筐体内に収納された状態をクローズ状態と称する。

図２は、給紙カセット４及びその周辺部の構成を説明するための模式図であり、図３は、図２に示す給紙カセット４及びその周辺部をＸ方向から見た模式図である。図２に示す給紙カセット４は、画像形成用の用紙の束を収納するための箱状の部材であって、給紙カセット４の底板４３には、用紙載置板４１の一端部を、給紙カセット４のスライド方向におけるはぼ中央部に上方向へ回動可能に固定する軸部４４が設けられている。

用紙載置板４１の先端部と底板４３との間には、昇降機構に相当するスプリング５０が介設されており、スプリング５０の弾性力によって、用紙載置板４１の先端部が上方向に付勢され、用紙載置板４１上に載置された用紙の束における上面が用紙の繰り出し位置に設けられたピックアップローラ６に圧接されるようにされている。これにより、用紙載置板４１上に載置された用紙の束における最上面の位置はピックアップローラ６により受け止められるので、変化することなく一定に保たれる。

また、用紙載置板４１の先端部には、用紙載置板４１の上下動に連動して揺動変位するアーム４５の一端がヒンジ４６によって取り付けられ、アーム４５の他端がヒンジ４７によってスライド板４２に取り付けられている。そして、スライド板４２は、移動機構に相当するアーム４５の揺動に応じて底板４３に沿って一方向にスライド変位するようにされているので、スライド板４２は用紙載置板４１の上下動に連動して一方向にスライド変位する。

また、スライド板４２の下面には、明度がスライド板４２のスライド方向に沿ってその位置に比例して直線的に徐々に変化するようにされたグレースケールチャート４２１が貼付されている。図４は、スライド板４２の下面に貼付されたグレースケールチャート４２１の一例を示す図である。図４（ａ）は、明度がスライド板４２のスライド方向に沿ってその位置に比例して直線的に徐々に変化するようにされたグレースケールチャート４２１の例であり、図４（ｂ）は、明度がスライド板４２のスライド方向に沿って段階的に徐々に変化するようにされたグレースケールチャート４２１の例である。

図２に戻って、底板４３におけるスライド板４２がスライドする経路上には、開口部４８が形成されている。そして、仕切り板１０における開口部４８と対向する位置に透明部材１１が取り付けられており、開口部４８と透明部材１１とを介して仕切り板１０と対向する位置に明度検出部９が固接され、スライド板４２の下面に貼付されたグレースケールチャート４２１における開口部４８の位置の明度が、明度検出部９によって検出されるようになっている。

そして、図２に示すように、給紙カセット４に用紙が収納されていない状態では、スライド板４２は図中左寄りの位置にされており、スライド板４２の下面に貼付されたグレースケールチャート４２１は、最も明度の高い部分が開口部４８の位置に対向されるべく構成されている。これにより、明度検出部９によって、用紙が収納されていない空状態において最も高い明度が検出されるようになっている。

図５は、給紙カセット４に用紙が満杯にされたときの用紙載置板４１、アーム４５、及びスライド板４２の状態を示す説明図である。図５に示すように、給紙カセット４に用紙が満杯にされると、用紙束の最上面がピックアップローラ６に圧接されると共に用紙載置板４１が下方に押し下げられ、アーム４５が横倒されてスライド板４２が右方向にスライド変位される。このとき、スライド板４２の下面に貼付されたグレースケールチャート４２１は、最も明度の低い部分が開口部４８の位置に対向されるべく構成されている。これにより、明度検出部９によって、用紙が満杯状態で収納されている状態において最も低い明度が検出されるようになっている。

そして、グレースケールチャート４２１が貼付されているスライド板４２は、上述のように用紙載置板４１の上下動に連動してスライド変位するので、用紙載置板４１に載置された用紙の量に応じてスライド板４２がスライド変位されると共にグレースケールチャート４２１における開口部４８の対向位置での明度が変化する結果、明度検出部９によって用紙の量に応じた明度が検出される。また、スライド板４２は、給紙カセット４の用紙が満杯の状態から空の状態になるまで用紙載置板４１の上下動に連動してスライド変位するので、明度検出部９によって用紙の残量に関わらず用紙の量に応じた明度が検出される。

また、底板４３の下面における、給紙カセット４が図中Ａ方向に平行にスライド移動した場合に透明部材１１と対向する位置の経路上に、透明部材１１を清掃するための清掃部材に相当する汚れ除去ブラシ４９が取り付けられている。これにより、例えばユーザが給紙カセット４に用紙を補充するために給紙カセット４をスライドさせて引き出すと、透明部材１１の上面が汚れ除去ブラシ４９によって清掃されるので、ユーザが意図的に透明部材１１を清掃することなく透明部材１１の表面が清掃され、例えば紙埃やトナー等により透明部材１１が汚れて明度検出部９による明度の検出精度が低下することが抑制される。

また、給紙カセット４の用紙の繰り出し位置には、ピックアップローラ６と隣接して用紙搬送方向下流側に、ピックアップローラ６によって繰り出された用紙を搬送ローラ７へ搬送するフィードローラ１２と、フィードローラ１２との間で用紙をニップすると共にフィードローラ１２とは異なる回転速度で回転することにより用紙の重送を防止するフリクションローラ１３とが設けられている。これにより、ピックアップローラ６が回転することにより用紙載置板４１上に載置された用紙の束から繰り出された用紙が、フィードローラ１２とフリクションローラ１３とによって、１枚に分離されるようにされている。そして、ピックアップローラ６、搬送ローラ７,８、フィードローラ１２、及びフリクションローラ１３から用紙搬送機構１４が構成されている。

図６は、図１に示すプリンタ装置１の電気的な概略構成の一例を説明するためのブロック図である。プリンタ装置１は、図６に示すように、例えばいわゆるシングルチップマイクロコントローラを用いて構成されたＣＰＵ（Central Processing Unit）２０と、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）を用いて構成された明度記憶部及び温度特性記憶部に相当する不揮発性メモリ１５と、例えば液晶表示器を用いて構成された表示装置１６と、ユーザからの操作入力を受け付けるためのキースイッチ１７とを備える。

ＣＰＵ２０は、装置全体の動作を制御するもので、例えばプリンタ装置１の画像形成動作を制御するためのプログラムや給紙カセット４に収納されている用紙の量を算出するプログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）２１と、一時的にデータを保管するＲＡＭ（Random Access Memory）２２と、ＡＤコンバータ２３と、ＤＡコンバータ２４と、画像形成を行った用紙の枚数を計数する計数部に相当するカウンタ２５とを備える。

そして、ＣＰＵ２０は、画像形成動作を制御するためのプログラムを実行することによって、パーソナルコンピュータ２からＬＡＮ３及び通信Ｉ／Ｆ部１８を介して送信されてきた画像データに基づいて、用紙搬送機構１４及び像形成部５の動作を制御し、給紙カセット４に収納されている用紙に画像を形成させたり、給紙カセット４に収納されている用紙の量を算出するプログラムを実行することにより用紙残量検知部として機能したりする。

また、図６に示す明度検出部９は、発光素子であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）９１と、ＬＥＤ９１から照射された光を透明部材１１及び開口部４８を介してグレースケールチャート４２１へ照射する光照射用レンズ９２と、グレースケールチャート４２１からの反射光を受光してフォトダイオード９４へ照射する受光レンズ９３と、受光レンズにより照射された光量に応じた電圧を出力するフォトダイオード９４と、フォトダイオード９４からの電圧を増幅してグレースケールチャート４２１からの反射光量を示す反射光量電圧Ｖ_DENとしてＡＤコンバータ２３へ出力するアンプ９５とを備える。この場合、反射光量電圧Ｖ_DENがグレースケールチャート４２１の明度を表す明度値に相当する。

ＣＰＵ２０には抵抗Ｒ１を介してトランジスタＴｒ１のベースが接続され、ＣＰＵ２０は、トランジスタＴｒ１をオン、オフさせることができるようにされている。ＤＡコンバータ２４は、ＬＥＤ９１、電流制限用の抵抗Ｒ２、及びトランジスタＴｒ１を介してグラウンドに接続されている。

また、電源とグラウンドとの間に、温度検出部に相当するサーミスタＴｈ１と抵抗Ｒ３との直列回路が接続され、サーミスタＴｈ１と抵抗Ｒ３との接続点が、ＡＤコンバータ２３に接続されている。サーミスタＴｈ１は明度検出部９と近接して配設され、明度検出部９の周囲温度に応じた電圧がサーミスタＴｈ１からＡＤコンバータ２３へ出力される。そして、ＡＤコンバータ２３によって明度検出部９の周囲温度が取得される。

次に、上述のように構成されたプリンタ装置１における初期設定時の動作について説明する。まず、明度検出部９における、ＬＥＤ９１は発光光量にばらつきがありフォトダイオード９４は受光感度のばらつきがある。また、ＬＥＤ９１及びフォトダイオード９４は、ともに周囲温度に対してそれぞれ発光光量及び受光感度が変化する温度特性を有する。そのため、グレースケールチャート４２１の明度を表す反射光量電圧Ｖ_DENは、ＬＥＤ９１及びフォトダイオード９４の特性ばらつきや周囲温度の影響により誤差が生じる。そこで、ＬＥＤ９１の発光光量及びフォトダイオード９４の受光感度におけるばらつきを補正するためのセンサ補正値ηや温度係数δtを例えばプリンタ装置１の製造工程や出荷時等において不揮発性メモリ１５に記憶させておく。

具体的には、例えば、ＬＥＤ９１を発光させるための基準電圧を示すＬＥＤ発光基準電圧Ｖ_{LED_REF}、用紙が満杯状態における反射光量電圧Ｖ_DENすなわち用紙の満杯状態に対応するグレースケールチャート４２１の明度を表す満杯時明度値Ｖ_A、及びＬＥＤ９１の温度係数δtが予め不揮発性メモリ１５に記憶されている。図７は、ＬＥＤ９１の温度特性の一例を示すグラフである。図７に示すグラフ１０１は、ＬＥＤ９１の周囲温度Ｔａが２０℃上昇すると、ＬＥＤ９１の発光光量が０．９倍になる負の温度特性を示している。この場合、周囲温度Ｔａが１℃上昇するとＬＥＤ９１の発光光量は０．９９５倍、すなわち温度係数δt＝０．９９５となる。

また、例えば、ＣＰＵ２０はセンサ補正値η等を不揮発性メモリ１５に記憶させるための設定モードを備え、作業者からの設定モードへの移行を指示する操作入力がキースイッチ１７によって受け付けられると、設定モードへ移行する。そして、設定モードにおいて、作業者が用紙の満杯状態に対応するグレースケールチャート４２１と同じ明度を有する基準白色板を明度検出部９に対向させ、作業者からのセンサ補正値ηの設定を指示する操作入力がキースイッチ１７によって受け付けられると、ＣＰＵ２０によってＬＥＤ発光基準電圧データＶ_{LED_REF}がＤＡコンバータ２４に設定されトランジスタＴｒ１がオンされる。

そうすると、ＬＥＤ９１が点灯してＬＥＤ発光基準電圧Ｖ_{LED_REF}に応じた光量で基準白色板が照射され、その反射光がフォトダイオード９４で検出されアンプ９５で増幅されることによって、用紙が満杯状態における実際の反射光量電圧Ｖ_DENがＡＤコンバータ２３により取得される。そして、ＡＤコンバータ２３により取得された反射光量電圧Ｖ_DENが、ＲＡＭ２２に記憶される。また、この時サーミスタＴｈ１によって検出されたセンサ周囲温度初期値Ｔinitが、不揮発性メモリ１５に記憶される。

さらに、ＣＰＵ２０によって、ＲＡＭ２２に記憶されている反射光量電圧Ｖ_DENと予め不揮発性メモリ１５に記憶されている満杯時明度値Ｖ_Aとに基づいて下記の式（１）によりセンサ補正値ηが算出され、不揮発性メモリ１５に記憶される。
η＝Ｖ_DEN÷Ｖ_A ・・・ （１）

次に、ＣＰＵ２０によって、ＬＥＤ発光基準電圧Ｖ_{LED_REF}及びセンサ補正値ηに基づいて下記の式（２）によりＬＥＤ発光制御電圧Ｖ_LEDが算出される。
Ｖ_LED＝Ｖ_{LED_REF}×η ・・・ （２）

そして、作業者が給紙カセット４に用紙がない状態であるエンプティ状態に対応するグレースケールチャート４２１と同じ明度を有する基準黒色板を明度検出部９に対向させ、作業者からのエンプティ状態に対応するグレースケールチャート４２１の明度を表すエンプティ時明度値Ｖ_Bの設定を指示する操作入力がキースイッチ１７によって受け付けられると、ＣＰＵ２０によってＬＥＤ発光制御電圧Ｖ_LEDがＤＡコンバータ２４に設定されトランジスタＴｒ１がオンされ、ＬＥＤ９１が点灯してＬＥＤ発光制御電圧Ｖ_LEDに応じた光量で基準黒色板が照射され、その反射光がフォトダイオード９４で検出されアンプ９５で増幅されることによって、エンプティ状態における反射光量電圧Ｖ_DENがエンプティ時明度値Ｖ_BとしてＡＤコンバータ２３により取得される。

そして、ＡＤコンバータ２３により取得されたエンプティ時明度値Ｖ_Bが、不揮発性メモリ１５に記憶され、設定モードを終了する。これにより、不揮発性メモリ１５によって、満杯時明度値Ｖ_A、エンプティ時明度値Ｖ_B、センサ周囲温度初期値Ｔinit、及びセンサ補正値ηが記憶される。

次に、上述のように構成されたプリンタ装置１における通常処理時の動作について説明する。図８は、プリンタ装置１の動作の一例を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ２０によって、不揮発性メモリ１５に記憶されているＬＥＤ発光基準電圧Ｖ_{LED_REF}とセンサ補正値ηとから、式（２）に基づいてＬＥＤ発光制御電圧Ｖ_LEDが算出される（ステップＳ１０１）。

次に、ＣＰＵ２０によって、ＬＥＤ発光制御電圧Ｖ_LEDがＤＡコンバータ２４に設定されると共にトランジスタＴｒ１がオンされ、ＬＥＤ９１が点灯してＬＥＤ発光制御電圧Ｖ_LEDに応じた光量で、ＬＥＤ９１から光照射用レンズ９２、透明部材１１、及び開口部４８を介してスライド板４２の下面に貼付されたグレースケールチャート４２１に光が照射される（ステップＳ１０２）。

このとき、開口部４８の対向位置において、グレースケールチャート４２１の明度は給紙カセット４内に収納されている用紙の量に応じた明度となっているので、用紙の量に応じた量の光がグレースケールチャート４２１で反射し、開口部４８、透明部材１１、及び受光レンズ９３を介してその反射光がフォトダイオード９４により受光され、フォトダイオード９４からその受光量に応じた電圧がアンプ９５により増幅されて反射光量電圧Ｖ_DENとしてＡＤコンバータ２３へ出力され、ＡＤコンバータ２３により取得された反射光量電圧Ｖ_DENが、ＲＡＭ２２によって記憶される（ステップＳ１０３）。

次に、ＣＰＵ２０によって、トランジスタＴｒ１がオフされてＬＥＤ９１が消灯する（ステップＳ１０４）。そして、ＣＰＵ２０によって、予め不揮発性メモリ１５に記憶されている満杯時明度値Ｖ_A及びエンプティ時明度値Ｖ_Bと、ＲＡＭ２２に記憶されている反射光量電圧Ｖ_DENとから、下記の式（３）に基づいて給紙カセット４内の用紙残量Ｘが算出される（ステップＳ１０５）。
Ｘ＝｛（Ｖ_DEN−Ｖ_B）／（Ｖ_A−Ｖ_B）｝×１００［％］ ・・・ （３）
これにより、給紙カセット４内の用紙残量Ｘを、給紙カセット４における満杯状態の用紙量に対する比率（％）として算出することができる。

そして、キースイッチ１７によって、ユーザからの用紙残量の通知を要求する用紙残量通知要求が受け付けられると（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、ＣＰＵ２０によって、上記式（３）に基づき算出された用紙残量Ｘが、例えば数値によるパーセント表示や用紙残量Ｘを棒グラフ状にしたレベルメータ等により表示装置１６に表示される（ステップＳ１０７）。

以上、ステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理により、給紙カセット４内の用紙残量を検知してユーザに報知することができる。また、上述のように、明度検出部９によって用紙の残量に関わらず用紙の量に応じた明度が検出されるので、用紙の残量に関わらず用紙の残量を検知することができる。さらに、可変抵抗器を用いずに用紙の残量を検出することができるので、耐久性を向上することができる。また、設定モードにおいて明度検出部９によって、基準白色板から取得された明度値から算出されたセンサ補正値ηと、基準黒色板から得られたエンプティ時明度値Ｖ_Bとに基づいて明度検出部９の特性ばらつきが補正されるので、用紙残量Ｘの検知精度を向上させることができる。

なお、ステップＳ１０１において、明度検出部９の温度特性を補正してＬＥＤ発光制御電圧Ｖ_LEDを算出するようにしても良い。具体的には、サーミスタＴｈ１によって検出された周囲温度Ｔａと、予め不揮発性メモリ１５に記憶されているセンサ周囲温度初期値Ｔinit及び温度係数δtとから、下記の式（４）に基づいて温度補正値ηtを算出する。
ηt＝１＋δt×（Ｔinit−Ｔａ）・・・（４）

そして、下記の式（５）に基づいてＬＥＤ発光制御電圧Ｖ_LEDを算出する。
Ｖ_LED＝Ｖ_{LED_REF}×η×ηt ・・・（５）
これにより、明度検出部９の温度特性を補正することができるので、用紙残量の検知精度を向上させることができる。

また、用紙残量Ｘをパーセント表示する例を示したが、例えば標準的な厚さの用紙を用いて給紙カセット４を満杯にした場合の用紙枚数がＳ枚であった場合、Ｓ枚にＸ％を乗じた枚数を、用紙残枚数としてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係るプリンタ装置１について説明する。第２の実施の形態に係るプリンタ装置１は、用紙残量として用紙の枚数を検知することができるもので、第１の実施形態に係るプリンタ装置１と第２の実施形態に係るプリンタ装置１とでは、図８に示すプリンタ装置１の動作が異なる。その他の構成は図１に示すプリンタ装置１と同様であるのでその説明を省略し、以下、本実施の形態に係るプリンタ装置１の動作を説明する。

図９は、本実施の形態に係るプリンタ装置１の動作の一例を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ２０によって、例えばプリンタ装置１の電源投入直後において、ＣＰＵ２０によって、カウンタ２５の計数値ｍが不揮発性メモリ１５に記憶され、カウンタ２５の計数値がｍであるときにおけるグレースケールチャート４２１の明度値を示す反射光量電圧Ｖ_DENが、図８に示すフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様にして取得され、第１明度値Ｖ_mとして不揮発性メモリ１５に記憶される（ステップＳ２０１）。

次に、給紙カセット４がオープン状態となったことが図略の検出スイッチにより検出されると（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、ユーザが給紙カセット４に新たに用紙を補給する場合があるので、改めて計数値ｍと第１明度値Ｖmとを不揮発性メモリ１５に記憶させるべくステップＳ２０３へ移行する一方、給紙カセット４がオープン状態となったことが検出されなければ、画像形成動作を行うべくステップＳ２０４へ移行する。

次に、ステップＳ２０３において、給紙カセット４がクローズ状態となったことが図略の検出スイッチにより検出されると、ＣＰＵ２０によって、ステップＳ２０１と同様にして計数値ｍと第１明度値Ｖmとが不揮発性メモリ１５に記憶される（ステップＳ２０３）。

次に、例えばパーソナルコンピュータ２からＬＡＮ３と通信Ｉ／Ｆ部１８とを介してＣＰＵ２０へ、画像形成の対象となる画像データが送信されると、ＣＰＵ２０からの制御信号に応じてピックアップローラ６により給紙カセット４から用紙が繰り出され、その用紙がフィードローラ１２、フリクションローラ１３、及び搬送ローラ７によって像形成部５へ搬送され、像形成部５によって画像が形成された用紙が搬送ローラ８によって排出トレイＴに排出される（ステップＳ２０４）。

このとき、カウンタ２５によって画像形成された用紙の枚数が計数される。また、給紙カセット４から用紙が繰り出されることにより用紙載置板４１が上昇するので、スライド板４２は用紙載置板４１の上昇に連動してスライド変位する結果、グレースケールチャート４２１における開口部４８と対向する位置の明度が上昇する。この場合、スライド板４２のスライド変位により上昇した明度の増分は、カウンタ２５により計数された用紙枚数の増分と対応している。

次に、ＣＰＵ２０によって、カウンタ２５の計数値ｎが不揮発性メモリ１５に記憶され、カウンタ２５の計数値がｎであるときにおけるグレースケールチャート４２１の明度値を示す反射光量電圧Ｖ_DENが、図８に示すフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様にして取得され、第２明度値Ｖnとして不揮発性メモリ１５に記憶される（ステップＳ２０５）。

次に、ＣＰＵ２０によって、不揮発性メモリ１５に記憶されている計数値ｍと、第１明度値Ｖmと、計数値ｎと、第２明度値Ｖnと、エンプティ時明度値Ｖ_Bとから下記の式（６）に基づいて、給紙カセット４に収納されている用紙の残枚数Ｚが算出される（ステップＳ２０６）。
Ｚ＝（Ｖn−Ｖ_B）×（ｎ−ｍ）／（Ｖn−Ｖm）・・・（６）
ただし、ＡＤコンバータ２３の分解能が例えばＬビットであれば、
（Ｖn−Ｖm）＞１／（２^L−１）
以上、ステップＳ２０１〜Ｓ２０６の処理により、給紙カセット４に収納されている用紙の残枚数Ｚを算出することができる。

図１０は、式（６）による残枚数Ｚの算出を説明するための説明図である。図１０において横軸は給紙カセット４内の用紙枚数、縦軸は明度検出部９により検出される反射光量、すなわちＡＤコンバータ２３により取得される明度値である。図１０において明度値は００ｈ（ｈは１６進数を示す）〜ＦＦｈまでとされており、ＡＤコンバータ２３の分解能が８ビットである場合を示している。図１０において、グレースケールチャート４２１は、図４（ａ）に示すように明度がスライド板４２のスライド方向に沿ってその位置に比例して直線的に徐々に変化するようにされたものが用いられているので、用紙残量と明度値との関係を示すグラフ１０２も直線的になる。そうすると、式（６）における（ｎ−ｍ）／（Ｖn−Ｖm）は、グラフ１０２の傾きを示すので、第２明度値Ｖnに対応する残枚数Ｚは、（Ｖn−Ｖ_B）×（ｎ−ｍ）／（Ｖn−Ｖm）として得られる。

なお、グレースケールチャート４２１として図４（ｂ）に示すように明度がスライド板４２のスライド方向に沿って段階的に徐々に変化するようにされたものを用いた場合には、グラフ１０２も階段状となるので、階段部分の補正を行って残枚数Ｚを算出する。

これにより、カウンタ２５により計数された用紙枚数がｍ枚からｎ枚に増加した場合における明度検出部９により検出された明度値の増分に基づいて明度値を用紙の残枚数Ｚに換算することができるので、給紙カセット４に収納されている用紙の厚さに関わらず残枚数Ｚを算出でき、残枚数Ｚを算出する精度を向上させることができる。

次に、例えばパーソナルコンピュータ２からＬＡＮ３と通信Ｉ／Ｆ部１８とを介してＣＰＵ２０へ画像形成を要求する印字要求が有った場合、ＣＰＵ２０によってその印字要求枚数Ｙと残枚数Ｚとが比較され（ステップＳ２０７）、印字要求枚数Ｙが残枚数Ｚを超えていれば（ステップＳ２０７でＹＥＳ）、ＣＰＵ２０から通信Ｉ／Ｆ部１８とＬＡＮ３とを介してパーソナルコンピュータ２へ用紙の残り枚数が不足している旨の用紙補給警告が送信されると共に、表示装置１６に用紙補給警告が表示される（ステップＳ２０８）。

これにより、用紙の不足をユーザに報知することができ、特にユーザがプリンタ装置１に大量に画像形成を行わせようとする場合に画像形成の実行を開始する前に用紙の不足を検出してユーザに警告を行うことができるので、画像形成中に用紙無しの状態が発生して作業の中断を招くことが抑制され、ユーザの作業性を向上させることができる。

一方、印字要求枚数Ｙが残枚数Ｚを超えていなければ（ステップＳ２０７でＮＯ）、画像形成動作を実行すると共に印字した枚数を残枚数Ｚから減算し（ステップＳ２０９）、再びステップＳ２０７へ移行する。これにより、ステップＳ２０６において用紙の残枚数Ｚを算出した後は、印字枚数を残枚数Ｚから減算することにより新たな残枚数Ｚが得られるので、残枚数Ｚの算出処理を簡素化することができる。

なお、スライド板４２及びグレースケールチャート４２１が給紙カセット４の底部に設けられている例を示したが、例えばスライド板４２及びグレースケールチャート４２１を給紙カセット４の側面部に設けて給紙カセット４の側面側から明度検出部９によりグレースケールチャート４２１の明度値が取得される構成としても良い。

また、プリンタ装置１は、給紙カセット４を一つ備えた例を示したが、給紙カセット４を複数備えても良い。この場合、カウンタ２５による画像形成枚数の計数を、給紙カセット４毎に行うことにより、給紙カセット毎の残枚数を算出することができる。

また、画像形成装置の一例としてプリンタ装置を説明したが、複写機、ファクシミリ装置、複合機等、他の画像形成装置であってもよい。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例であるプリンタ装置の内部構成を概略的に示す断面図である。 図１に示す給紙カセット及びその周辺部の構成を説明するための模式図である。 図２に示す給紙カセット及びその周辺部をＸ方向から見た模式図である。 （ａ）は明度がその位置に比例して直線的に徐々に変化するようにされたグレースケールチャートの例を示す図であり、（ｂ）は、明度が段階的に徐々に変化するようにされたグレースケールチャートの例である。 図２に示す給紙カセットに用紙が満杯にされたときの用紙載置板、アーム、及びスライド板の状態を示す説明図である。 図１に示すプリンタ装置の電気的な概略構成の一例を説明するためのブロック図である。 図６に示すＬＥＤの温度特性の一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係るプリンタ装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るプリンタ装置の動作の一例を示すフローチャートである。 残枚数の算出を説明するための説明図である。

符号の説明

１ プリンタ装置
２ パーソナルコンピュータ
４ 給紙カセット
５ 像形成部
６ ピックアップローラ
９ 明度検出部
１０ 仕切り板
１１ 透明部材
１４ 用紙搬送機構
１５ 不揮発性メモリ
２５ カウンタ
４１ 用紙載置板
４２ スライド板
４３ 底板
４５ アーム
４６，４７ ヒンジ
４８ 開口部
４９ 除去ブラシ
５０ スプリング
４２１ グレースケールチャート
Ｔｈ１ サーミスタ

Claims (6)

1. 画像を形成するための用紙を収納する収納部と、画像を前記用紙に形成する像形成部と、前記収納部に収納された用紙の束から１枚ずつ用紙を繰り出して前記像形成部へ給送する給送部とを備えた画像形成装置であって、
   前記収納部は、
   前記用紙の束を載置するための載置部と、
   前記載置部に載置された用紙の束における上面を前記給送部における用紙の繰り出し位置にさせるべく前記載置部を昇降させる昇降機構と、
   明度が一方向に沿って徐々に変化するように形成された明度表示部材と、
   前記明度表示部材から明度を表す明度値を取得する明度検出部と、
   前記明度表示部材を前記載置部の昇降位置に応じて前記一方向に沿って移動させることにより前記明度検出部に対する前記明度表示部材の相対的位置を変化させる移動機構と、
   前記明度検出部により検出された明度値に基づき前記収納部に収納されている用紙の量を検知する用紙残量検知部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像形成部によって前記収納部に収納された用紙に画像が形成された枚数を計数する計数部と、前記明度検出部により取得された明度値を記憶するための明度記憶部とをさらに備え、
   前記用紙残量検知部は、前記明度検出部により取得された明度値を第１の明度値として前記明度記憶部に記憶させ、その後、前記像形成部によって前記用紙に画像が形成されたとき、前記第１の明度値が前記明度記憶部に記憶された後に前記計数部により計数された計数値と、前記用紙に画像が形成されたときに前記明度検出部により検出された第２の明度値と、前記明度記憶部に記憶されている第１の明度値とに基づいて、前記収納部に収納されている用紙の枚数を算出するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記収納部は、前記用紙の束を収納するための箱状の部材であって、平行移動可能に構成された給紙カセットを備え、
   前記移動機構は、前記載置部の上下動に連動して揺動変位するアームを備え、
   前記明度表示部材は、前記アームの揺動に応じて前記給紙カセットの底板に沿って前記一方向にスライド変位することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記収納部は、前記用紙の束を収納するための箱状の部材であって、平行移動可能に構成された給紙カセットを備え、
   前記明度表示部材と前記明度検出部とは、前記給紙カセットの底板に設けられた開口部を介して対向配置され、
   前記開口部と前記明度検出部との間には、透明部材が介設され、
   前記給紙カセットの底板における、前記給紙カセットが平行移動した場合に前記透明部材と対向する位置の経路上に、前記透明部材を清掃するための清掃部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
5. 前記明度検出部の周囲温度を検出するための温度検出部と、前記明度検出部の温度特性を示す温度特性データを予め記憶する温度特性記憶部とをさらに備え、
   前記用紙残量検知部は、前記温度検出部により検出された周囲温度と前記温度特性記憶部に記憶されている温度特性データとに基づいて前記明度検出部により取得された明度値を補正し、その補正後の明度値に基づき前記収納部に収納されている用紙の量を検知することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記明度表示部材は、前記明度がその位置に比例して変化するように形成されたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。