JP2009288503A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙供給部に用紙が残り続けることや、騒音増大等の用紙供給部の切り替えに起因するデメリットなしに、生産性の低下のない連続印刷を実現する。
【解決手段】画像形成装置は、複数の用紙を収容し、供給する複数の用紙供給部と、各用紙供給部内の用紙サイズを検出する用紙サイズ検出体と、各用紙供給部の用紙残量を検出する用紙残量検出体と、用紙供給を制御する制御部８を備え、２以上の用紙供給部に同一サイズの用紙が収納され、又、用紙残量が所定量未満と所定量以上の用紙供給部が混在する状態で、そのサイズの用紙を用いて連続印刷を行う場合、制御部は、１枚目は、用紙残量が所定量未満である用紙供給部に給紙させ、２枚目以降は、用紙供給部を切り替え、用紙残量が所定量以上の用紙供給部に、用紙搬送が遅れないように給紙を開始させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、複数の用紙カセット等の用紙供給部を備えたプリンタ、複合機、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置では、画像形成装置に収容する用紙の枚数を増加させ、又、複数のサイズの用紙を使用できるようにするため、用紙カセット等の用紙供給部を複数備えることが多い。又、画像形成装置は、標準装備として２つ程度の用紙カセットを備え、オプション装置として、同様の用紙カセットや、大容量の給紙装置が増設されることもある。そして、例えば、Ａ４サイズのような使用頻度の高い用紙を複数の用紙カセット等に収容しておけば、使用者は、頻繁に用紙補給をせずに済む。

ここで、連続印刷中、給紙中の用紙カセット等で用紙切れが生じた場合、同じサイズの用紙を収容する用紙カセットがあれば、給紙元の用紙カセット等を切り替えることで、印刷を継続することができる。しかし、この給紙元の切替では、画像形成装置の生産性が低下する場合がある。具体的に、通常、用紙切れは、最後の用紙の給紙開始から、ある程度時間が経過しなければ検出できないので、用紙切れ検出後、別の用紙カセット等から給紙を開始しても、例えば、レジストローラ対やトナー像の転写位置への用紙到着が遅れることがある。特に、切替後の用紙カセット等から転写位置等までの搬送距離が遠くなると、到着遅れが生じやすい。そして、用紙到着が遅れれば、トナー像形成や転写を一時的に停止せざるを得ず、印刷が間欠的となる。

そこで、このような、給紙元切替による生産性低下を防ぐ発明が、特許文献１や特許文献２に記載されている。まず、特許文献１には、複数の転写材収納手段、転写材収納手段内の残量を検出可能な転写材残量検出手段と、連続出力中、転写材残量が予め設定された値以下であることが検出された場合、給紙に用いる転写材収納手段を給紙間隔を変えることなく切り替える給紙間隔維持トレイ切替処理を行い、当該給紙間隔維持トレイ切替処理を実行させる給紙制御手段が設けられる画像形成装置が記載されている。これにより、給紙トレイの切り替えの際の搬送経路長（給紙パス）の差に起因する生産性の低下を防ごうとする（特許文献１：請求項１、段落［０００８］等参照）。

又、特許文献２には、感光体上に形成した画像を中間転写ベルトを介して用紙上に転写する画像形成装置において、連続画像形成動作中のペーパエンド時、感光体上に作像が開始されている場合、作像された画像の感光体から中間転写ベルトへの転写を続行するとともに、転写された画像の用紙への転写動作を中断して中間転写ベルトを空転させる間に他の給紙手段に切り替えて給紙し、給紙された用紙上に前記空転する中間転写ベルト上の画像のタイミングを取って転写することにより画像形成動作を継続させる制御手段を備え、選択されたサイズの用紙が複数の給紙手段にセットされている場合、連続画像形成動作時は前記複数の給紙手段から交互に給紙する画像形成装置が記載されている。これにより、一つの給紙トレイで紙切れとなった場合でも形成した画像を無駄にせず、リピート間隔を短くしようとする（特許文献２：請求項１及び２、段落［００８０］等参照）。
特開平１１−１９４５６０号 特開平０７−１２１０８０号

しかし、特許文献１記載の画像形成装置の制御では、使用中トレイからの給紙枚数が決定されるが、場合によって使用中トレイからの給紙枚数が０枚の場合が生じ（即ち、そのトレイを使用しない。特許文献１：段落［００２８］等参照）、いつまでも、そのトレイの用紙が使用されずに残るという問題がある。トレイ内に用紙が残り続けると、例えば、吸湿等でシワが生ずる等、ダメージを受けて用紙状態が悪くなるという問題がある。そして、その用紙を用いて印刷を行えば、印刷結果の品質は好ましいものではなく、又、ダメージを受けた用紙は、ジャム（詰まり）を発生させることが多いという問題もある。

又、特許文献２記載の画像形成装置では、前記複数の給紙手段から交互に給紙するために、２つの給紙手段が同時に駆動する場合がある。そのため、特許文献２記載の画像形成装置は、発生する騒音が大きくなる。又、用紙を供給・搬送するための給紙ローラ等の搬送機構の駆動開始時に、モータの駆動音や給紙ローラと用紙との擦れ音が最も大きくなるが、特許文献２記載の画像形成装置では、前記複数の給紙手段から交互に給紙するため、給紙用のモータ等が頻繁にＯＮ、ＯＦＦされ、搬送機構から生ずる騒音の大きい状態が続くという問題がある。特に、現在、画像形成装置動作中の騒音は、規制、規格の対象や、需要者の画像形成装置の購入の際の１つの指標となっており、発生する騒音が大きいことが明らかな構成を採用することはできない。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、同一サイズの用紙を収容する複数の用紙供給部を備える画像形成装置で、用紙が使用されないで用紙供給部に残り続けることや、騒音が大きくなるといった、用紙供給部の切り替えに起因するデメリットなしに、生産性の低下のない連続印刷を実現することを課題とする。

請求項１に係る発明は、画像形成に用いる複数の用紙を収容し、供給する複数の用紙供給部と、それぞれの前記用紙供給部に収容される用紙のサイズを検出するための用紙サイズ検出体と、それぞれの前記用紙供給部の用紙残量を検出するための用紙残量検出体と、前記用紙供給部からの用紙供給を制御する制御部を備え、２以上の前記用紙供給部に同一サイズの用紙が収納され、又、前記用紙供給部の用紙残量が所定量未満と所定量以上の前記用紙供給部が混在する状態で、そのサイズの用紙を用いて連続して複数枚印刷を行う場合、前記制御部は、１枚目の印刷では、用紙残量が所定量未満である前記用紙供給部に給紙させ、２枚目以降は用紙供給部を切り替え、用紙残量が所定量以上である前記用紙供給部に、用紙搬送が遅れないように給紙させることとした。

この構成によれば、２以上の用紙供給部に同一サイズの用紙が収納され、同一サイズの用紙を用いて連続して複数枚印刷を行う場合、制御部は、用紙切れを確認してから給紙元となる用紙供給部を切り替るのではなく、１枚目の印刷では、用紙残量が所定量未満である用紙供給部に給紙させ、２枚目以降は、用紙残量が所定量以上である用紙供給部から給紙させるので、トナー像の転写位置等への用紙の到着遅れ発生を防ぐことができる。そして、たとえ、用紙供給部の切替により転写位置までの距離が遠くなっても、２枚目以降は用紙供給部を切り替えることをあらかじめ定めているから、２枚目を給紙する用紙供給部の給紙タイミングを確実に設定でき、用紙の到着が遅れない。従って、用紙供給部切替による生産性低下を防ぐことができる。

又、用紙残量が所定量未満である用紙供給部でも用紙が供給され、使用されないまま用紙が残り続けることもない。従って、用紙シワ発生やジャム発生等を防ぐことができる。更に、２つの用紙供給部が同時に動作するとしても、１枚目の給紙が完了するまでであって、画像形成装置から生ずる騒音は、１つの用紙供給部を駆動させる場合と変わらない。

又、請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明において、装置の主電源投入時、前記制御部は、前記用紙供給部の用紙残量が所定量未満の前記用紙供給部をデフォルトの用紙供給部と設定することとした。この構成によれば、装置の主電源投入時、制御部は、用紙供給部の用紙残量が所定量未満の用紙供給部をデフォルトの用紙供給部と設定するので、残量の少なくなった用紙供給部を使用する初期設定がなされることになり、残量少の用紙供給部から用紙が供給されやすくなる。従って、使用されないまま、用紙が残り続けることを防ぐことができる。

又、請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記所定量は、前記用紙供給部の全収容枚数に対して１〜６％の間の値に設定されることとした。この構成によれば、用紙供給部の全収容枚数に対して１〜６％の間の値に設定されるので、本発明の連続印刷時の用紙供給部の切替は、残量が十分少なくなってから行われることになる。従って、用紙が使用されないまま、大量に残り続けることが無くなる。

又、請求項４に係る発明は、請求項１乃至３に記載の発明において、前記制御部は、印刷ジョブ終了後、前記用紙供給部の用紙残量が所定量未満の前記用紙供給部をデフォルトの用紙供給部と設定することとした。この構成によれば、制御部は、印刷ジョブ終了後、用紙供給部の用紙残量が所定量未満の用紙供給部をデフォルトの用紙供給部と設定するので、確実に残量少の用紙供給部から給紙を行う機会が設けられ、使用されないまま、用紙が用紙供給部に残り続けることを防ぐことができる。

又、請求項５に係る発明は、請求項１乃至４に記載の発明において、前記制御部は、２以上の前記用紙供給部に同一サイズの用紙が収納され、印刷する枚数が１枚である場合、用紙残量が所定量未満の前記用紙供給部が存在すれば、用紙残量が所定量未満の前記用紙供給部に給紙させることとした。この構成によれば、制御部は、２以上の用紙供給部に同一サイズの用紙が収納され、印刷する枚数が１枚である場合、用紙残量が所定量未満の用紙供給部に給紙させるので、生産性を低下させることなく、残量少の用紙供給部から用紙が供給されることになり、使用されないまま、用紙が用紙供給部に残り続けることも防ぐことができる。

上述したように、本発明によれば、連続印刷時、用紙切れにより、用紙カセットを切り替える場合、生産性が低下することが無く、又、用紙がカセット内に残り続けることもなく、騒音が大きくなるといった不都合も生じない。

以下、本発明の実施形態について図１〜６を参照しつつ説明する。但し、各実施の形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。

（画像形成装置の概略構成）
まず、図１及び図２を用いて、本発明の実施形態における電子写真方式のプリンタ１（画像形成装置に相当）の概略を説明する。図１は、本発明の実施形態に係るプリンタ１の概略構成を示す模型的断面図である。図２は、本発明の実施形態に係るセンサの説明図であり、（ａ）は、用紙サイズセンサ６、（ｂ）は、用紙残量センサ７の説明図である。

本実施形態にかかるプリンタ１は、図１に示すように、プリンタ１本体内に、計３段の用紙カセット２（用紙供給部に相当）、用紙搬送路３、画像形成部４、定着部５等が設けられる。

本実施形態のプリンタ１では、複数の用紙を収容し、画像形成に用いる用紙を供給する用紙カセット２が設けられ、３つの用紙カセット２が垂直方向に積まれる。各用紙カセット２は、各種（例えば、プリンタ用紙、普通紙、再生紙、厚紙、ＯＨＰシート、ラベル用紙）、各サイズ（例えば、Ａ４、Ａ３、Ｂ４、Ｂ５、レターサイズ等）の用紙を複数、積載して収容する。そして、各用紙カセット２は、プリンタ１に対し着脱可能であり、用紙が無くなれば、カセットを引き出して用紙の補給が行われる。尚、本実施形態の各用紙カセット２の構成は共通するので、共通する部材には、同一の符号を付す。

又、各用紙カセット２には、用紙供給のため回転駆動する給紙ローラ２１が、各用紙カセット２上部の用紙搬送方向（図１において破線で図示）下流側にそれぞれ設けられる。そして、各用紙カセット２内には、それぞれ、用紙を載置するための昇降板２２が設けられる。これら各昇降板２２は、上下方向に移動し、例えば、弾性体により上方向に付勢され（モータ等を用いてもよい）、最上位の用紙を各給紙ローラ２１に当接させる。そして、印刷時、各給紙ローラ２１のいずれかが回転駆動し、用紙が供給される。

又、各用紙カセット２の上方に、用紙の有無（用紙切れ）を検出するための用紙有無センサ２３が設けられる。各用紙有無センサ２３は、例えば、発光部（例えば、ＬＥＤ）と受光量に応じて電流（電圧）を出力する受光部（例えば、フォトダイオード）を有する光センサで構成することができる。例えば、用紙有無センサ２３の管状のＬ字型部分の内部の端部に発光部を、他端に受光部を配し、受光部は、紙有りの状態では、用紙の反射光を受光し、用紙無し状態では、昇降板２２の反射光を受光する。尚、昇降板２２の光の照射部分に穴を設け、用紙無し状態では、受光無としてもよい。このように、例えば、用紙の有無により、受光部の受光量を変化させ、出力電流（電圧）の変化により、用紙切れが発生したかを検出する。尚、用紙有無センサ２３は、上記のような例に限られず、用紙の有無を検出できればよい。

又、各昇降板２２には、用紙の載置位置規制のため、規制部材２４が設けられる。この規制部材２４は、各カセットにおいて、用紙の上下方向規制用の規制部材２４ａと左右方向規制用の規制部材２４ｂの少なくとも２種の規制部材２４が設けられる。そして、各規制部材２４は、スライド可能であり、収容する用紙サイズに合わせて移動させることができる。そして、各用紙カセット２には、収容される用紙のサイズを検出するため、各用紙カセット２の下方に用紙サイズセンサ６（用紙サイズ検出体に相当）が、設けられる。

図２（ａ）に示すように、用紙サイズセンサ６は、各規制部材２４のスライド量（位置）に応じて抵抗が変化する可変抵抗６１、６１´を利用して用紙のサイズを検出する。そして、用紙サイズセンサ６は、用紙の上下方向のサイズを検出するため、可変抵抗６１と抵抗６２を直列接続した回路と、用紙の左右方向のサイズを検出するため、可変抵抗６１´と抵抗６２´を直列接続した回路の２つの回路で構成することができる。そして、各回路は、一端に任意の電圧Ｖ１が、他端にグランドが接続される。そして、可変抵抗６１と抵抗６２の間の電圧Ｖｒｅｆ１と、可変抵抗６１´と抵抗６２´の間の電圧がＶｒｅｆ１´が参照電圧として取り出される。

具体的に、各回路では、例えば、各規制部材２４に可変抵抗６１、６１´のつまみや、スライドボリュームが接続され、各規制部材２４のスライドに連動して、可変抵抗６１、６１´の抵抗値が変えられる。この抵抗値の変化により、各回路での分圧比が変化し、Ｖｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ１´が変化する。これらのＶｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ１´に基づき、用紙サイズを検出することができる（詳細は後述）。

更に、各用紙カセット２には、用紙残量を検出するため、図１において、例えば、各用紙カセット２の右方に用紙残量センサ７（用紙残量検出体に相当）が、設けられる。図２（ｂ）に示すように、各用紙残量センサ７は、各昇降板２２の位置に応じて抵抗が変化する可変抵抗７１を利用して用紙の残量を検出する。そして、各用紙残量センサ７は、可変抵抗７１と抵抗７２を直列接続した回路を有し、回路には、一端に任意の電圧Ｖ２と、他端にグランドが接続される。そして、可変抵抗７１と抵抗７２の間の電圧Ｖｒｅｆ２が参照電圧として取り出される。

具体的に、直列回路では、例えば、各昇降板２２に可変抵抗７１のつまみや、スライドボリュームが接続され、各昇降板２２の上下方向の位置に連動して、可変抵抗７１の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化により、回路での分圧比が変化し、Ｖｒｅｆ２が変化する。このＶｒｅｆ２に基づき、用紙残量を検出することができる（詳細は後述）。

用紙搬送路３は、用紙カセット２から供給された用紙を、案内、搬送する通路である（図１で、搬送経路を破線で図示）。用紙搬送路３には、搬送時に回転する複数の搬送ローラ対３１や、搬送される用紙を一時的に停止させ、撓ませることで用紙の斜行を修正し、トナー像の用紙への転写に合わせて用紙を送り出すレジストローラ対３２等が設けられる。尚、レジストローラ対３２に用紙が到着したことを検出するために、透過型光センサ等で構成されるレジストセンサ３３が設けられる。

例えば、レジストセンサ３３は、ＬＥＤ等の発光部に、フォトダイオード等の受光部を向かい合わせ、発光部と受光部の間には、搬送される用紙に接し、用紙の搬送方向と平行な方向で回動する遮光板を設けておく。そして搬送されてきた用紙が遮光板を回動させ、それにより遮光状態が解除され、受光部の出力が変化する。尚、搬送される用紙を挟むようにして発光部と受光部を設け、用紙が搬送されると、受光部への光の入射が遮られるものでもよい。そして、このレジストセンサ３３により用紙の到着が検出され、後述の制御部８により、用紙の到着に遅延が生じたか否かを検出できる。

前記画像形成部４は、用紙に画像を形成するため、トナー像を形成し、用紙にトナー像の転写を行う。具体的に、画像形成部４は、図１中に示す矢印方向に回転可能に支持された感光体ドラム４１、感光体ドラム４１の周囲に配設された帯電装置４２、露光装置４３、現像装置４４、転写ローラ４５、清掃装置４６等を備える。

感光体ドラム４１は、画像形成部４の略中心に設けられ、所定方向に回転する。帯電装置４２は、感光体ドラム４１の上方に設けられ、感光体ドラム４１の表面を所定電位に帯電させる。露光装置４３は、例えば、レーザ走査ユニット等で構成され、印刷する画像データに基づき、光を感光体ドラム４１表面に照射し、走査・露光を行い、静電潜像を形成する。現像装置４４は、感光体ドラム４１の右方に設けられ、トナーを帯電させ、感光体ドラム４１上の静電潜像にトナーを供給して現像する。尚、トナーを収容し、現像装置４４にトナーを補給するコンテナ４４ａが現像装置４４に取り付けられる。

そして、感光体ドラム４１の下方に設けられる転写ローラ４５は、感光体ドラム４１に圧接し、転写ニップＮ（転写位置）が形成される。形成されたトナー像の転写ニップ進入タイミングにあわせて、レジストローラ対３２から用紙が送り出され、転写ニップＮに用紙とトナー像が進入する。この際、転写ローラ４５に所定の電圧を印加し、感光体ドラム４１上に形成されたトナー像が、用紙に転写される。尚、清掃装置４６は、転写の終了後、次のトナー像形成のため、感光体ドラム４１の表面に残留するトナーを清掃する。

前記定着部５は、用紙に転写されたトナー像を加熱・加圧して定着させる。本実施形態における定着部５は、主として、発熱源が内蔵される加熱ローラ５１と加圧ローラ５２とで構成される。そして、加圧ローラ５２は、加熱ローラ５１に圧接し、定着ニップが形成される。用紙の定着ニップの通過時にトナー像が加熱・加圧され、トナーが溶融し、用紙に定着する。そして、定着後の用紙は、排出トレイ（不図示）等に排出され、１枚の画像形成処理が完了する。

（ハードウェア構成及び用紙に関する検出）
次に、図３に基づき、本発明の実施形態に係るプリンタ１のハードウェア構成の一例を説明する。図３は、本発明の実施形態に係るプリンタ１のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

まず、本実施形態のプリンタ１は、例えば、用紙カセット２からの用紙供給制御等の動作制御を行う制御部８を有し、制御部８は、主として、印刷を行う画像データや、外部との通信制御や、基本的な動作制御等を行うコントローラ基板８１と、用紙搬送や画像形成部４、定着部５の駆動制御を行うエンジン基板９１で構成される。

コントローラ基板８１には、ＣＰＵ８２（Central Processing Unit）、ＲＯＭ８３（Read-Only Memory）、ＡＳＩＣ８４（Application Specific Integrated Circuit）、ＲＡＭ８５（Random Access Memory）、Ｉ／Ｆ回路８６、８７（インターフェイス回路）が搭載される。

ＣＰＵ８２は、プログラム、データ、入力信号等に基づき、演算や信号処理等を行い、プリンタ１の各部の制御を行う。ＲＯＭ８３は、ＣＰＵ８２が制御等を行う上で必要なプログラム、データを記憶する。ＡＳＩＣ８４は、画像データに対し画像処理を施すための専用回路であり、多様な画像処理を行うために、複数の回路が組み合わされた電子回路である。このＡＳＩＣ８４に印刷を行う画像データを入力すると、設定に応じて、例えば、濃度変更処理やズーム（拡大・縮小）等、多様な画像処理後の画像データが生成され、ＲＡＭ８５に送られる。ＲＡＭ８５は、画像データやプログラム等を一時的に展開、記憶する。

Ｉ／Ｆ回路８６は、外部装置を接続するための端子（コネクタ等）を有する回路であり、このＩ／Ｆ回路８６により、ネットワーク等を介して、ユーザ端末１００（ＰＣ）とプリンタ１間でデータ通信可能となる。そして、印刷時には、ユーザ端末１００にインストールされるプリンタドライバソフトウェアを利用して、ユーザ端末１００から、印刷を行う画像データや、印刷に使用する用紙サイズ等の印刷設定データが送信され、Ｉ／Ｆ回路８６を経て、制御部８（コントローラ基板８１）に入力される。

尚、Ｉ／Ｆ回路８７は、エンジン基板９１のＩ／Ｆ回路９７と接続され、エンジン基板９１とコントローラ基板８１を通信可能に接続するための回路である。このＩ／Ｆ回路８７とＩ／Ｆ回路９７の接続により、コントローラ基板８１からエンジン基板９１に動作指示データや、露光装置４３に入力して印刷を行う画像処理済みの画像データ等が送られ、エンジン基板９１が、印刷プロセスの制御を行う。

そして、エンジン基板９１には、ＣＰＵ９２、ＲＯＭ９３、ＲＡＭ９４、入力ポート９５、出力ポート９６が設けられる。ＣＰＵ９２は、各種演算、処理を行って、用紙供給・搬送や感光体ドラム４１等の各部材の駆動制御等、主として、画像形成プロセスの制御を行う。ＲＯＭ９３は、ＣＰＵ９２の制御に必要となる制御用プログラム、データを記憶する。ＲＡＭ９４は、制御に必要となる各種プログラム、データを一時的に展開するためのメモリである。

そして、エンジン基板９１の入力ポート９５には、例えば、各用紙有無センサ２３、各用紙サイズセンサ６、各用紙残量センサ７、レジストセンサ３３が接続され、各センサの出力がエンジン基板９１に入力される。そして、各センサの出力状態から、ＣＰＵ９２が比較や演算を行って、用紙切れの有無や、各用紙カセット２の残量が検出される。

例えば、ＣＰＵ９２による用紙有無の検出は、例えば、ＲＯＭ９３に、用紙有無を判定するための閾値電圧を記憶しておき、ＣＰＵ９２が、用紙有無センサ２３の出力電圧と閾値電圧を比較し、その大小関係を確認することで、用紙の有無を検出することができる。

又、例えば、ＣＰＵ９２による用紙サイズの検出では、あらかじめ各用紙サイズについて、各規制部材２４を位置あわせし、この時のＶｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ１´を取得し、例えば、ＲＯＭ９３にデータやテーブルとして記憶しておく。この作業を収容予定の用紙サイズごとに（例えば、Ａ４、Ｂ４、等）について行っておく。そして、実際に用紙サイズセンサ６から出力されているＶｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ１´とＲＯＭ９３に記憶されたＶｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ１´とを順次比較する。そして、ＲＯＭ９３に記憶されたもののうち、最も値の近いＶｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ１´を特定し、制御部８（ＣＰＵ９２）は、そのＶｒｅｆ１、Ｖｒｅｆ１´に対応する用紙サイズが用紙カセット２に収容されていると判定する。

又、例えば、ＣＰＵ９２による用紙残量の検出は、予め用紙の残量に応じ、参照電圧Ｖｒｅｆ２について、段階的に複数の閾値電圧をＲＯＭ９３等に記憶しておく。そして、実際に各用紙残量センサ７から出力されるＶｒｅｆ２と、各閾値電圧を比較し、Ｖｒｅｆ２がどの閾値電圧の間に属するかにより、用紙残量を階層的に検出することができる（詳細は後述）。

又、例えば、ＣＰＵ９２によるレジストローラ対３２への用紙の到着は、レジストセンサ３３の出力変化により検出できる。言い換えると、レジストローラ対３２への用紙の到着を、レジストセンサ３３の出力変化により、ＣＰＵ９２が検出できればよい。

このように、本実施形態のプリンタ１は、各用紙カセット２での用紙有無、用紙サイズ、用紙残量、及び、レジストローラ対３２への用紙到着を少なくとも検出できる。

又、画像形成プロセスの制御のため、エンジン基板９１の出力ポート９６には、モータＭやクラッチ１０が接続される、モータＭは、レジストローラ対３２や、各給紙ローラ２１や、搬送ローラ対３１や、画像形成部４での感光体ドラム４１等の回転部材や、定着部５での加熱ローラ５１等の、トナー像形成や用紙搬送を行う部材を回転させるためのモータＭであり、プリンタ１内に複数設けられても良いし、１つであっても良い。そして、エンジン基板９１のＣＰＵ９２は、モータＭのＯＮ／ＯＦＦや回転速度の制御を行う。

一方、クラッチ１０は、レジストローラ対３２や、各給紙ローラ２１や、搬送ローラ対３１や、画像形成部４での感光体ドラム４１等や、定着部５での加熱ローラ５１等の回転部材に、モータＭの回転駆動力の伝達のＯＮ／ＯＦＦ切り替えを行うためのものである。クラッチ１０は、例えば、電磁クラッチを採用でき、出力ポート９６からの信号がＨｉｇｈとなれば、クラッチミートにより、各給紙ローラ２１等が回転されるなど、各回転部材のＯＮ／ＯＦＦが制御される。例えば、最下段の用紙カセット２から給紙を行う場合、制御部８は、最下段の用紙カセット２の給紙ローラ２１に対応するクラッチ１０をＯＮさせ、最下段の用紙カセット２から給紙させることができる。又、例えば、レジストローラ対３２に対応するクラッチ１０のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことで、適切なタイミングでレジストローラ対３２の回転を開始させる制御も行うことができる。

（用紙供給制御）
次に、図４乃至図６に基づき、本発明の実施形態に係る用紙供給制御の一例を説明する。本発明の実施形態に係るプリンタ１の電源投入時の設定制御の一例について説明する。図４は、本発明の実施形態に係るプリンタ１の電源投入時の設定制御の一例を示すフローチャート、図５は、本発明の実施形態に係るプリンタ１の残量検出における階層を説明するための説明図である。図６は、本発明の実施形態に係るプリンタ１の画像形成時の用紙供給制御の一例を記すフローチャートである。

本実施形態のプリンタ１は、複数の用紙カセット２を有し、各用紙カセット２には、同一サイズの用紙を収容することが可能である。そして、同一サイズの用紙が複数の用紙カセット２に収容されている場合、連続印刷中、給紙していた用紙カセット２で用紙切れが起きれば、他の用紙カセット２に切り替えれば、印刷を続けることが可能である。ここで、用紙有無センサ２３が用紙切れを検出するためには、最後の用紙がある程度搬送され、最後の用紙の後端が、用紙有無センサ２３を通過後でなければ用紙切れを検出することができない。即ち、最後の用紙の給紙開始から用紙切れの検出まで一定の時間を要する。

しかし、用紙切れ検出後、別の用紙カセット２から給紙を行っても、レジストローラ対３２や転写ニップＮへの到着が、遅れてしまう場合がある。言い換えると、画像形成速度等の要因を考慮して、連続印刷時の用紙と用紙の間隔（紙間）が定められるが、用紙切れのため用紙カセット２を切り替えると、紙間が広がってしまう。そうすると、トナー像形成や転写を停止させ、用紙の到着を待たなくてはならず、画像形成速度が低下し、生産性が低下する。特に、最上段の用紙カセット２から、中段や最下段の用紙カセット２に切り替えると、レジストローラ対３２や転写ニップＮまでの搬送距離は長くなり、レジストローラ対３２等への到着が遅れやすい。

そこで、本発明は、複数の用紙カセット２で同一サイズの用紙が収容され、その内、用紙残量センサ７及びＣＰＵ９２等により、所定量未満の残量が少ない用紙カセット２の存在が確認された場合、連続印刷時には、１枚目だけ残量が少ない用紙カセット２から給紙し、２枚目以降は他の用紙カセット２に切り替え、かつ、切替先の用紙カセット２がレジストローラ対３２や転写位置まで用紙の到着が遅れないように給紙を開始する点に特徴がある。これにより、生産性は低下せず、又、残量少の用紙カセット２でも用紙は、確実に１枚は消費されるので、用紙が残り続けることは無い。

そこで、まず、本発明の用紙供給を行うための電源投入時の制御を、図４に基づき説明する。従って、図４におけるスタートは、プリンタ１の主電源投入時である。

プリンタ１の主電源投入後、ウォームアップ処理が開始される（ステップ♯１）。このウォームアップ処理では、制御部８が駆動を開始し、ＲＯＭ８３やＲＯＭ９３から、起動用のプログラムやデータがＣＰＵ８２やＣＰＵ９２によって読み出され、ウォームアップ処理が開始される。尚、ウォームアップ処理とは、例えば、定着部５の加熱ローラ５１を昇温させるなど、プリンタ１を印刷可能な状態とするための処理である。

次に、制御部８は、各用紙カセット２について、用紙残量が所定量未満の用紙カセット２があるかを確認する（ステップ♯２）。もし、用紙残量が所定量未満の用紙カセット２が無ければ（ステップ♯２のＮｏ）、連続印刷中に使用する用紙カセット２を切り替える必要性は低いので、本制御は終了する（エンド）。一方、用紙残量が所定量未満の用紙カセット２があれば（ステップ♯２のＹｅｓ）、制御部８は、用紙サイズセンサ６の出力から用紙残量が所定量未満の用紙カセット２と同一サイズの用紙を収容する用紙カセット２があるかを確認する（ステップ♯３）。

ここで、図５に基づき、所定量について説明しておく。

本実施形態の用紙残量センサ７を例に挙げて説明すると、Ｖｒｅｆ２が用紙残量が１００％のとき、電圧Ｖａを出力し、０％のとき、電圧Ｖｂが出力されると予め測定された場合、収容可能量に対する現在の用紙残量の割合をＸ［％］とすると、例えば、
Ｘ＝（｜Ｖｒｅｆ２−Ｖｂ｜）／（｜Ｖａ−Ｖｂ｜）×１００
により算出できる。

従って、閾値として所定量を定めておき、ＣＰＵ９２等により演算される収容可能量に対する用紙残量割合が所定量（閾値）を下回った際に、用紙残量が所定量未満であると判定することができる。

この所定量（閾値）は、任意に設定できる値であるが、ここでは、所定量と従来の階層による残量検出の組み合わせた例を説明しておく。

従来、用紙残量検出では、用紙残量の正確な枚数単位での検出は、困難であるため、図５に示すように、各用紙カセット２での収容可能量を複数の階層に分け、現在、用紙の残量がいずれの階層に属するか判定して残量を検出することが一般的である。そして、例えば、階層数と同じ数のＬＥＤ等を備えたインジケータ（用紙残量表示、不図示）を用紙カセット２等に設け、ＬＥＤ等の点灯数等で残量の表示が行われる。

そして、図５（ａ）に示すように、例えば、従来、各階層の幅は均等な幅とされ、用紙カセット２の収容可能量は、均等に複数の階層に分けられ、例えば、均等に４つの階層に分けた場合、用紙残量が収容可能枚数に対し、７５％以上〜１００％と認められれば、階層Ａに属すると判定される（例えば、４つのＬＥＤを全て点灯）。又、５０％以上７５％未満と認められれば、階層Ｂに、２５％以上〜５０％未満と認められれば、階層Ｃに属すると判定される。又、０〜２５％未満と認められれば、階層Ｄに属すると判定される（例えば、４つのＬＥＤのうち１つのみ点灯）。例えば、従来のように、用紙の全収容量を４階層に均等に分けた場合、１階層あたり、２５％となる。そして、用紙カセット２が５００枚の用紙を収容できるとすれば、従来の階層設定では、１階層で１２５枚となる。

所定量と階層による残量検出を組み合わせる場合、本発明は、連続印刷時、残量の少なくなった所定量未満の用紙カセット２から１枚給紙後、所定量以上の用紙カセット２に給紙元を切り替える制御が行われるので、所定量未満とは、用紙残量が最下層（図５では、階層Ｄ）の範囲であることになる。即ち、本説明における所定量とは、最下層（例えば、階層Ｄ）とその１つ上の階層（例えば、階層Ｃ）の閾値における用紙残量となる。又、所定量未満とは、最下層の範囲（例えば、最下層の階層Ｄの範囲）の用紙残量となる。

しかし、従来のように、各階層の用紙枚数（用紙量）の幅を均等とすれば、最下層の範囲に属する場合（所定量未満と認められる場合）でも、本発明を実施する上で、用紙が残り続けやすい場合がある。例えば、用紙カセット２が５００枚収容するタイプである場合では、図５に示す例では、１２５枚以下で最下層の範囲に属すると認められる。しかし、本発明の制御を行った場合、１２５枚では、用紙が残り続けやすい場合がある。

そこで、本実施形態のプリンタ１では、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、従来とは異なり、最下層の階層Ｄを他の階層よりも用紙枚数（用紙量）を少なく設定する。

そして、本実施形態のプリンタでは、最下層の範囲としての所定量は、用紙供給部の全収容枚数に対して１〜６％の間の値に設定される。この場合、所定量は、用紙の全収容量の１〜６％となる。言い換えると、用紙残量が１〜６％以下と検出されれば、用紙残量が最下層に属し、所定量未満であるとＣＰＵ９２等、即ち、制御部８で認識される。

最下層の範囲としての所定量を１〜６％の範囲の値とする理由について説明すると、本発明を実施する上で、用紙が残り続けない等の観点から言えば、最下層の用紙枚数はできるだけ少なくする方が好ましい。しかし、例えば１枚などのように最下層の枚数を設定することは、用紙厚や用紙残量検出センサの精度や誤差等を考えれば難しい場合があり、残量検出結果をＬＥＤ等のインジケータに適用する場合も、最下層を指し示してからすぐに用紙切れとなり、インジケータが意味をなさない。そこで、用紙残量が２０〜３０枚程度、より好ましくは２５枚程度に到った場合、所定量未満（最下層の範囲）と扱うことが好ましい。

ここで、用紙カセット２は、一般に、５００〜１０００枚程度収容できるものが多く、例えば、２５枚を目安にすると、５００枚収容の用紙カセット２では、２５÷５００＝５％、１０００枚収容の用紙カセット２では、２５÷１０００＝２．５％となる。又、３０枚を目安にすると、５００枚収容の用紙カセット２では、３０÷５００＝６％となる。又、大型の給紙装置では３０００枚程度収容できるものも存在し、３０００枚収容の給紙装置を考慮すれば、３０÷３０００＝１％となる。従って、所定量は、用紙の全収容量の１〜６％の間の値とすることが好ましい。このように、本実施形態では、用紙切れに近い最下層の範囲が従来よりも狭く、所定量は設定される。

このように、所定量と階層による残量検出を組み合わせることにより、用紙残量が最下層であると検出された場合に、所定量以下であると判断することができ、所定量と階層による残量検出を連関させ、制御を簡易にすることができる。

ここで、図４に戻り、電源投入時の用紙供給設定制御の説明を続ける。用紙残量が所定量未満の用紙カセット２がある場合（ステップ♯２のＹｅｓ）、ＣＰＵ９２は、用紙サイズセンサ６の出力から用紙残量が所定量未満の用紙カセット２と同一サイズの用紙を収容する用紙カセット２があるかを確認する（ステップ♯３）。そして、もし、同一サイズの用紙を収容する用紙カセット２がなければ（ステップ♯３のＮｏ）、連続印刷中、用紙カセット２を切り替えることはできないので、本制御は終了する（エンド）

一方、同一サイズの用紙を収容する用紙カセット２があれば、制御部８は、デフォルトの用紙カセット２（初期設定として、印刷時使用すると設定されている用紙カセット２）が、所定量未満の用紙カセット２であるかを確認する（ステップ♯４）。もし、デフォルトの用紙カセット２が、所定量未満の用紙カセット２であれば（ステップ♯４のＹｅｓ）、電源投入時の用紙供給に関する設定制御は終了する。一方、デフォルトの用紙カセット２が所定量未満の用紙カセット２でなければ（ステップ♯４のＮｏ）、所定量未満の用紙カセット２が使用されるように、制御部８は、所定量未満の用紙カセット２をデフォルトカセットとして設定を変更する（ステップ♯５→エンド）。

即ち、装置の主電源投入時、制御部８は、用紙カセット２の用紙残量が所定量未満の用紙カセット２をデフォルトの用紙カセット２と設定する。これにより、印刷時、所定量未満の用紙カセット２から、少なくとも、確実に１枚の給紙を行うことができる。

次に、図６に基づき、本発明の実施形態に係るプリンタ１の印刷時の用紙供給制御を説明する。図６は、本発明の実施形態に係るプリンタ１の印刷時の用紙供給制御の一例を説明するためのフローチャートである。

まず、スタートは、ユーザ端末１００等から印刷を行う旨の入力や画像データや、使用する用紙サイズ等の設定データの送信を受け、制御部８（コントローラ基板８１）が受け、画像形成が開始される時点である。

次に、制御部８は、印刷を行うサイズの用紙があるかを確認し（ステップ♯１１）、用紙がなければ（ステップ♯１１のＮｏ）、エラー表示を行う（ステップ♯１２）。このエラー表示は、ＬＥＤ等の表示部（不図示）や、音源（不図示）から警告音を発する等により行えばよい。これを受けて、使用者は、用紙カセット２内の用紙入れ替えを行い（ステップ♯１３）、ステップ♯１１に戻る。

印刷を行うサイズの用紙が存在すれば（ステップ♯１１のＹｅｓ）、制御部８は、用紙カセット２から給紙を行い、１枚目の印刷が開始される（ステップ♯１４）。尚、この時、印刷を行うサイズの用紙を収容する用紙カセット２が複数存在し、かつ、用紙残量が所定量未満の用紙カセット２が存在すれば、上述したデフォルト設定の変更や後述するステップ♯１７により、所定量未満の用紙カセット２から給紙が行われる。従って、１枚目は、用紙残量が所定量未満の用紙カセット２が存在していれば、その用紙残量が所定量未満の用紙カセット２から給紙される。尚、１枚のみの印刷であるも同様に、用紙残量が所定量未満の用紙カセット２から給紙されることになる。

即ち、制御部８は、２以上の用紙カセット２に同一サイズの用紙が収納され、印刷する枚数が１枚である場合、用紙残量が所定量未満の用紙カセット２が存在すれば、用紙残量が所定量未満の用紙カセット２に給紙させる。

次に、制御部８は、２枚目以降の次の用紙の給紙を行う必要があるか、即ち、連続印刷であって、ジョブが残っているかを確認する（ステップ♯１５）。もし、次の用紙の給紙を行う必要が無ければ（ステップ♯１５のＮｏ）、制御部８は、同一サイズの用紙を収容する用紙カセット２が複数あり、用紙残量が所定量未満の用紙カセット２が存在するか確認し（ステップ♯１６）、存在すれば（ステップ♯１６のＹｅｓ）、制御部８は、次回の印刷で、用紙残量が所定量未満の用紙カセット２から給紙を行う設定を行う（デフォルト設定）（ステップ♯１７）。そして、この設定後、又は、用紙残量が所定量未満の用紙カセット２が存在しない場合、本発明に係る給紙制御は終了する（エンド）。尚、用紙残量が所定量未満の用紙カセット２が存在しなければ（ステップ♯１６のＮｏ）、給紙の設定を変更する必要はないので、本発明に係る給紙制御は終了する（エンド）

即ち、制御部８は、印刷ジョブ終了後、用紙カセット２の用紙残量が所定量未満の用紙カセット２をデフォルトの用紙カセット２と設定する。従って、次回以降、用紙残量が所定量未満の用紙カセット２から、１枚の用紙は、給紙されることになる。

一方、次の用紙の給紙を行う必要があれば（ステップ♯１５のＹｅｓ）、次に、先に給紙を行った用紙カセット２の用紙残量が所定量未満であり、印刷を行うサイズの用紙を収容する用紙カセット２が複数存在し、複数確認された全ての用紙カセット２の用紙残量が所定量未満ではないことを確認する（ステップ♯１８）。ここで、給紙対象となる全ての用紙カセット２の用紙残量が所定量未満でないことを条件とするのは、全ての用紙カセット２の用紙残量が所定量未満である場合、用紙カセット２を切り替えても、生産性低下を必ず防ぐことができるとは限らないため、本実施形態では、この場合、用紙カセット２を切り替えを行わないことにするためである。

もし、ステップ♯１８の条件を満たしていれば（ステップ♯１８のＹｅｓ）、制御部８は、用紙残量が所定量以上の用紙カセット２に切り替え、レジストローラ対３２への到着が遅れないように、クラッチ１０を制御して、切り替えた用紙カセット２から次の用紙の給紙を行わせる（ステップ♯１９）。例えば、レジストローラ対２２や転写ニップＮまでの搬送距離が、用紙カセット２の切替により、長くなる場合、切替先の用紙カセット２の給紙ローラ２１を早めに回転させ、給紙開始タイミングを早める。

即ち、２以上の用紙カセット２に同一サイズの用紙が収納され、又、用紙カセット２の用紙残量が所定量未満と以上の用紙カセット２が混在する状態で、そのサイズの用紙を用いて連続して複数枚印刷を行う場合、制御部８は、１枚目の印刷では、用紙残量が所定量未満である用紙カセット２に給紙させ、２枚目以降は、用紙カセット２を切り替え、用紙残量が所定量以上である用紙カセット２に、用紙搬送が遅れないように給紙を開始させる

一方、ステップ♯１８の条件を満たしていなければ（ステップ♯１８のＮｏ）、用紙カセット２の切り替えを行う必要はないので、現在使用している用紙カセット２から次の用紙の給紙を行う（ステップ♯２０）。そして、ステップ♯１５に戻る。尚、既に、用紙カセット２の切り替えがあった場合、２枚目以降の印刷では、先に給紙を行った用紙カセット２の用紙残量が所定量未満であるというステップ♯１８の条件を満たさないので、用紙残量が所定量以上の用紙カセット２から給紙が継続される。

このようにして、本実施形態の構成によれば、２以上の用紙供給部（用紙カセット２等）に同一サイズの用紙が収納され、同一サイズの用紙を用いて連続して複数枚印刷を行う場合、制御部８は、用紙切れを確認してから給紙元となる用紙供給部を切り替るのではなく、１枚目の印刷では、用紙残量が所定量未満である用紙供給部に給紙させ、２枚目以降は、用紙残量が所定量以上である用紙供給部から給紙させるので、トナー像の転写位置等への用紙の到着遅れ発生を防ぐことができる。たとえ、用紙供給部の切替により転写位置までの距離が遠くなっても、２枚目以降は用紙供給部を切り替えることをあらかじめ定めているから、２枚目を給紙する用紙供給部の給紙タイミングを確実に設定でき、用紙の到着が遅れない。従って、用紙供給部切替による生産性低下を防ぐことができる。

又、用紙残量が所定量未満である用紙供給部でも用紙が供給されるので、使用されないまま用紙が残り続けることもない。従って、用紙のシワ発生やジャム発生等を防ぐことができる。更に、２つの用紙供給部が同時に動作するとしても、１枚目の給紙が完了するまでで、画像形成装置（プリンタ等）から生ずる騒音は、１つの用紙供給部を駆動させる場合と変わらない。又、装置の主電源投入時、制御部８は、用紙供給部の用紙残量が所定量未満の用紙供給部をデフォルトの用紙供給部と設定するので、残量の少なくなった用紙供給部を使用する初期設定がなされることになり、残量少の用紙供給部から用紙が供給されやすくなる。従って、使用されないまま、用紙が残り続けることを防ぐことができる。又、用紙供給部の全収容枚数に対して１〜６％の間の値に設定されるので、本発明の連続印刷時の用紙供給部の切替は、残量が十分少なくなってから行われることになる。従って、この点でも、用紙が使用されないまま、大量に残り続けることが無くなる。又、制御部８は、印刷ジョブ終了後、用紙供給部の用紙残量が所定量未満の用紙供給部をデフォルトの用紙供給部と設定するので、確実に残量少の用紙供給部から給紙を行う機会が設けられ、この点でも、使用されないまま、用紙が用紙供給部に残り続けることを防ぐことができる。又、制御部８は、２以上の用紙供給部に同一サイズの用紙が収納され、印刷する枚数が１枚である場合、用紙残量が所定量未満の用紙供給部に給紙させるので、生産性を低下させることなく、残量少の用紙供給部から用紙が供給されることになり、この点でも、使用されないまま、用紙が用紙供給部に残り続けることも防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は複数の用紙カセット等の用紙供給部を有する画像形成装置に利用可能である。

実施形態に係るプリンタの概略構成を示す模型的断面図である。 実施形態に係るセンサの説明図であり、（ａ）は、用紙サイズセンサ、（ｂ）は、用紙残量センサの説明図である。 実施形態に係るプリンタのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 実施形態に係るプリンタの電源投入時の設定制御の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係るプリンタの残量検出での階層を説明するための説明図である。 実施形態に係るプリンタの画像形成時の用紙供給制御の一例を記すフローチャートである。

符号の説明

１ プリンタ（画像形成装置） ２ 用紙カセット（用紙供給部）
２１ 給紙ローラ ６ 用紙サイズセンサ（用紙サイズ検出体）
７ 用紙残量センサ（用紙残量検出体）８ 制御部
８１ コントローラ基板 ９１ エンジン基板

Claims (5)

1. 画像形成に用いる複数の用紙を収容し、供給する複数の用紙供給部と、
   それぞれの前記用紙供給部に収容される用紙のサイズを検出するための用紙サイズ検出体と、
   それぞれの前記用紙供給部の用紙残量を検出するための用紙残量検出体と、
   前記用紙供給部からの用紙供給を制御する制御部を備え、
   ２以上の前記用紙供給部に同一サイズの用紙が収納され、又、前記用紙供給部の用紙残量が所定量未満と所定量以上の前記用紙供給部が混在する状態で、そのサイズの用紙を用いて連続して複数枚印刷を行う場合、
   前記制御部は、１枚目の印刷では、用紙残量が所定量未満である前記用紙供給部に給紙させ、２枚目以降は、用紙供給部を切り替え、用紙残量が所定量以上である前記用紙供給部に、用紙搬送が遅れないように給紙させることを特徴とする画像形成装置。
2. 装置の主電源投入時、
   前記制御部は、前記用紙供給部の用紙残量が所定量未満の前記用紙供給部をデフォルトの用紙供給部と設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記所定量は、前記用紙供給部の全収容枚数に対して１〜６％の間の値に設定され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. 前記制御部は、印刷ジョブ終了後、前記用紙供給部の用紙残量が所定量未満の前記用紙供給部をデフォルトの用紙供給部と設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、２以上の前記用紙供給部に同一サイズの用紙が収納され、印刷する枚数が１枚である場合、用紙残量が所定量未満の前記用紙供給部が存在すれば、用紙残量が所定量未満の前記用紙供給部に給紙させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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