JP2011051767A - 給紙装置、画像形成装置、及び用紙残量検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品の増加を招くことなく、ほぼ無段階でリアルタイムに用紙残量を検知する。
【解決手段】用紙が載置される底板の給紙側端部を上昇させることにより用紙をピックアップローラに押し当て、前記ローラが用紙に当接する前から前記ローラを給紙方向に回転させて用紙を送り出す給紙部を有する給紙装置において、給紙部の用紙搬送方向下流部にあって用紙の先端を検知するレジストセンサを備え、用紙給送時、用紙１枚毎に前記ローラへの押圧と離間を行わせて給紙する際、底板上に最大枚数載置された用紙がローラへ接触するタイミングよりも前の予め設定されたタイミングからレジストセンサがローラによって給紙されて用紙の先端を検知するまでの時間Ｔｎに基づいて用紙の残量を演算する。
【選択図】図４

Description

本発明は、用紙、転写紙、ＯＨＰシートなどのシート状記録媒体を後段に供給する給紙装置、この給紙装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、デジタル複合機などの画像形成装置、及び前記給紙装置で実行される用紙残量検知方法に関する。

近年、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、用紙積載可能枚数をより増加させ、ユーザによる用紙セット回数を減らし、あるいは用紙の残量検知を多段階で行えるようにするなど、操作性を向上させるための機能が多く求められてきている。

従来の用紙の残量検知を多段階で検出する残量検知では、
１）用紙の上昇運動に連動して遮蔽板が上昇するようにし、遮蔽板の位置を検出するための複数のセンサを設け、用紙積載量が遮蔽板で遮蔽されているセンサの数によって検出するもの、
２）用紙の上昇運動のための上昇モータの回転部にエンコーダを設け、エンコーダのスリットをセンサによって計測し、センサからのパルス数（回転角、移動量）から用紙積載量を検出するもの、
３）上昇モータにステッピングモータを用い、モータ駆動パルス数（回転角、移動量）から用紙積載量を検出するもの、
などが提案されている。
具体的には、例えば特許文献１ないし３に記載された発明が公知である。このうち特許文献１（特許第４０１５８６０号公報）には、昇降自在に給紙カセット内に設けられ用紙を積載する底板と、前記給紙カセットが装着された場合に前記底板を上昇させる一方、取り外された場合に前記底板を降下させるように回動する昇降手段と、この昇降手段の回動に連動し前記昇降手段の回動軸と直交する方向に扇形状に広がった面とこの面の外周辺から前記給紙カセットの挿入方向に突出する外周突出面とこの外周突出面に設けられた切り欠き部とを有する残量検知手段と、前記外周突出面と切り欠き部の位置を検知し前記残量検知手段の回動に応じてオン／オフを出力する所定の位置に設けられた複数のセンサと、前記残量検知手段の回動が停止した時点で前記複数のセンサから出力されたオン／オフの組合せに基づき用紙残量を判定する判定手段とを具備し、前記給紙カセットの装着時に前記複数のセンサの少なくとも１つが必ずオンするように配置したことを特徴とする用紙残量検知装置が開示されている。

また、特許文献２（特開２０００−１１８７９２号公報）には、用紙を給紙カセットの底板に支持させ、該底板の給紙側端部を上昇させることにより給紙ローラに上記用紙を押圧し、該給紙ローラを回転させて用紙を送り出す給紙装置において用いる用紙残量検知装置であって、用紙の有無により回動する第１の突出部を有する第１のアクチュエータと、上記底板の高さにより回動する第２の突出部を有する第２のアクチュエータと、上記第１、第２の突出部の回動軌跡上にそれぞれ配置する複数個の突出部検知手段とを備え、上記第１、第２の突出部の回動軌跡の少なくとも一部を一致させ、上記突出部検知手段による上記突出部の検知情報を用いて、上記給紙カセット内の用紙の残量及び有無を検知可能とした用紙残量検知装置が開示されている。

さらに、特許文献３（特開２０００−１６６３９号公報）には、用紙を積載した給紙カセットの底板を上昇させる駆動手段と、上記底板が上昇して上記用紙の最上面が所定の給紙開始位置に到達したことを検知する紙面検知手段と、上記給紙カセットが装置本体にセットされたか否かを検知するカセットセット検知手段を備える画像形成装置において、残量検知オフ状態となった時点から上記給紙カセットより用紙が給紙される毎に給紙枚数をカウントし、多段階の用紙残量検知を行うための数種類の設定値のうちの予め設定されたいずれかの設定値に上記カウント値が到達することにより用紙残量の推定を行う制御手段を備えた画像形成装置が開示されている。

給紙装置における残量検知技術には、多種多様な技術があるが、それぞれ一長一短であることから、さらに目的、用途に応じて種々の技術が提案されている。このうち、前記特許文献１記載の技術では、底板上昇に伴う回動軸と同軸に外形に切り欠きのある部材と、変位センサにて用紙残量を検知するように構成されているが、用紙残量検知専用のセンサが必要、かつ高価であること、さらに専用部品の追加が必要となることから、低コストの装置には適用することができない。

また、特許文献２記載の技術では、用紙有無検知センサともう１つのセンサを用いて、複合的な信号のＯＮ／ＯＦＦにより多段階で用紙残量を検知するように構成されているが、用紙残量検知専用のセンサが必要であり、また、用紙が大量か、中間レベルで残っているか、用紙がなくなったかの３段階の検知のみしかできず、精度に欠ける。

さらに、特許文献３記載の技術では、底板に積載された用紙が多量か少量かの中間にセンサを設け、中間以降は用紙の通紙回数によるカウントを行い、残量を推定するように構成されているが、用紙残量検知専用のセンサが別途必要であること、及び通紙回数のカウントによる残量推定では確実性に欠けるという問題が残る。すなわち、特許文献１−３に記載された発明においても、検知精度及び装置コストの点で改善の余地があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、部品の増加を招くことなく、ほぼ無段階でリアルタイムに用紙残量の検知を可能とすることにある。

前記課題を解決するため、第１の手段は、用紙が載置される底板の給紙側端部を上昇させることにより前記用紙を用紙送り出し用のローラに押し当て、前記ローラが前記用紙に当接する前から前記ローラを給紙方向に回転させて用紙を送り出す給紙部を有する給紙装置であって、前記給紙部の用紙搬送方向下流部にあって用紙の先端を検知する検知手段と、用紙を給送する際、用紙１枚毎に前記ローラへの押圧と離間を行わせる駆動手段と、前記底板上に最大枚数載置された用紙が前記ローラへ接触するタイミングよりも前の予め設定されたタイミングから前記検知手段が前記ローラによって給紙されて用紙の先端を検知するまでの時間Ｔｎに基づいて用紙の残量を演算する演算手段と、を備えていることを特徴とする。

第２の手段は、第１の手段において、前記演算手段は、用紙給紙開始から前記検知手段による先端検知までの時間をｔ１、用紙最大積載時の底板の上昇開始から圧接までの時間をｔ０、用紙最大積載時の枚数をＮ、用紙最大積載時のからの通紙枚数をｎ、用紙１枚通紙毎の底板上昇時間の遅れをΔｔ／Ｎ、としたとき、用紙最大積載から通紙ｎ枚目の用紙先端が、給紙命令を受けてからレジストセンサＳ３のＯＮを検知する時間Ｔｎを、
Ｔｎ＝ｔ０＋ｔ１＋ｎΔｔ／Ｎ
として演算することを特徴とする。

第３の手段は、第１又は第２の手段において、前記ローラより下流であって、前記検知手段よりも上流に１以上の用紙搬送用ローラを備えていることを特徴とする。

第４の手段は、第１ないし第３のいずれかの手段において、前記ローラによって用紙を給紙した後に次紙を搬送方向とは逆方向に移動させる手段と、逆方向に移動した用紙の移動方向の位置を規制する規制手段と、を備えていることを特徴とする。

第５の手段は、第１ないし第４のいずれかの手段において、前記演算手段は、連続する複数の前記時間Ｔｎについて、所定のばらつきを上回った場合には用紙残量情報を一旦クリアし、その後の連続する複数回の記録が所定のばらつきを下回った場合に用紙残量の演算結果を反映することを特徴とする。

第６の手段は、第１ないし第５のいずれかの手段において、前記演算手段は、用紙最大積載量を複数に分けて段階的に用紙残量を検知することを特徴とする。

第７の手段は、第１ないし第６のいずれかの手段において、前記検知手段に加えて、前記底板上の用紙の有無を検知する用紙有無手段を備えていることを特徴とする。

第８の手段は、第１ないし第７のいずれかの手段において、前記演算手段は、予め複数の用紙種に関する個別の用紙残量テーブルをさらに備え、前記時間Ｔｎの演算に際し、前記用紙残量テーブルを参照して演算することを特徴とする。

第９の手段は、第８の手段において、前記演算手段は、使用する用紙種に対して前記時間Ｔｎを測定し、前記用紙種に対する用紙残量のテーブルを新たに作成し、用紙残量情報に反映することを特徴とする。

第１０の手段は、第１ないし第９のいずれかの手段において、前記演算手段によって演算された用紙残量に基づいて、確定した用紙残量を操作者へ認識させる手段を備えていることを特徴とする。

第１１の手段は、第１ないし第１０のいずれかの手段に係る給紙装置を画像形成装置が備えていることを特徴とする。

第１２の手段は、用紙が載置される底板の給紙側端部を上昇させることにより前記用紙を用紙送り出し用のローラに押し当て、前記ローラが前記用紙に当接する前から前記ローラを給紙方向に回転させて用紙を送り出す給紙部を有する給紙装置における用紙残量検知方法であって、前記給紙部の用紙搬送方向下流部にあって用紙の先端を検知する検知手段を備え、用紙を給送する際、用紙１枚毎に前記ローラへの押圧と離間を行わせて給紙する際、前記底板上に最大枚数載置された用紙が前記ローラへ接触するタイミングよりも前の予め設定されたタイミングから前記検知手段が前記ローラによって給紙されて用紙の先端を検知するまでの時間Ｔｎに基づいて用紙の残量を演算し、検知することを特徴とする。

なお、後述の実施形態では、底板は符号１，２に、給紙側端部は回転中心１−ａ、２−ａから離れた側の端部に、用紙送り出し用のローラはピックアップローラＲ２あるいは給紙ローラＲ１に、給紙部は本体給紙部ＰＳ１及び手差し給紙部ＰＳ２に、検知手段はレジストセンサＳ３に、駆動手段は図示しない駆動機構に、前記ローラへ接触するタイミングよりも前の予め設定されたタイミングはＢ２に、検知手段が前記ローラによって給紙されて用紙の先端を検知するタイミングはＢ５，Ｂ６に、演算手段はＣＰＵ１１１に、用紙搬送用ローラは中継ローラＲ６に、次紙を搬送方向とは逆方向に移動させる手段はピックアップローラＲ２に、規制手段はエンドフェンス８に、所定のばらつきはしきい値σａに、用紙有無検知手段はセンサＳ１，Ｓ２に、用紙残量テーブルは記憶部１７０に、確定した用紙残量を操作者へ認識させる手段は操作表示部１５０に、画像形成装置はプリンタ１００に、それぞれ対応する。

本発明によれば、部品の増加を招くことなく、ほぼ無段階でリアルタイムに用紙残量を検知することができる。

本発明の実施形態に係るプリンタの給紙装置及び給紙搬送経路を示す概略構成図である。 用紙を積載した状態の手差し給紙装置の動作を示す概略構成図である。 給紙動作における各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。 通紙枚数と演算によって求められる時間Ｔｎの関係を示す図である。 時間Ｔｎを演算する際に使用するテーブルの例を示す図である。 本実施形態に係るプリンタの制御構成の概略を示すブロック図である。

本発明は、元々設置されているセンサの検知時間タイミングを利用することによって部品の増加なく、かつ、ほぼ無段階でリアルタイムに用紙残量の検知を行うことができるようにしたものである。以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明の実施形態に係るプリンタの給紙装置及び給紙搬送経路を示す概略構成図である。図中矢印Ａ１，Ａ２及びＡ３は用紙の搬送経路を示している。給紙部は図中左側の本体給紙部ＰＳ１、右側の手差し給紙部ＰＳ２からなる。

本体給紙部ＰＳ１は、回転中心１−ａを中心として揺動する底板１、底板１の回転中心１−ａとは逆側の端部に配置された給紙ローラＲ１、給紙ローラＲ１位置からレジストローラ対Ｒ４位置に至る搬送路Ａ２、レジストローラ対Ｒ４位置から転写ローラＲ５を経て排紙口に導く搬送路Ａ１、底板１を給紙ローラＲ１側に常時弾性付勢する弾性部材３、及び底板１上の用紙を検出するためのセンサフィラー（以下、単にセンサと称す）Ｓ１を備えている。

同様に、手差し給紙部ＰＳ２は、回転中心２−ａを中心として揺動する底板２、底板２の回転中心２−ａとは逆側の端部に配置されたピックアップローラＲ２、ピックアップローラの用紙搬送方向下流側に位置する給紙ローラＲ３、給紙ローラＲ３位置からレジストローラ対Ｒ４位置に至る搬送路Ａ３、底板２をピックアップローラＲ２側に常時弾性付勢する弾性部材４、及び底板２上の用紙を検出するためのセンサフィラー（以下、単にセンサと称す）Ｓ２を備えている。なお、給紙ローラＲ１，Ｒ３には、それぞれ分離部材７，５が摺接し、重送されてきた用紙を分離して、給紙ローラＲ１，Ｒ３に接している側の用紙のみを給送するようになっている。また、転写ローラＲ５は転写ベルト６間でニップを有し、このニップ間を通る用紙に対して転写ベルト６上の画像を転写する。

すなわち、図１の例では、転写ベルト６と転写ローラＲ５によって用紙に画像形成もしくは印字する言わば印字ヘッドを構成している。この印字ヘッドは所謂電子写真方式の作像部を前提としていることから転写ベルト６を使用した例を挙げているが、作像部もモノクロのもの、フルカラーのものがあり、転写ベルト６ではなく転写ドラムを使用したもの、転写ドラムを使用した場合においてもモノクロとフルカラーのものがある。さらには、電子写真方式以外の方式として、インクジェット方式、あるいはジェルジェット方式などの液滴吐出型の印字ヘッドのものでも良く、本発明において、プリンタの印字方式を限定するものではない。

このように大略構成された給紙装置では、例えば、手差し給紙部ＰＳ２から用紙を搬送する場合、用紙を底板２上に戴置し、弾性部材４によってピックアップローラＲ２の方向に用紙毎付勢し、最上位の用紙をピックアップローラＲ２に圧接させる。このとき、底板２は用紙を１枚給紙する毎にギヤやカムなど１回転クラッチ、あるいはステッピングモータなどの駆動機構により回転中心２−ａを中心に揺動し、積載用紙の昇降を繰り返す。

ピックアップローラＲ２に圧接された用紙は、ピックアップローラＲ２が回転することにより給紙ローラＲ３と給紙ローラＲ３に摺接する分離部材５のニップに到達し、１枚に分離される。分離された用紙は、搬送路Ａ３に沿ってレジストローラ対Ｒ４に搬送され、レジストローラ対Ｒ４にニップ位置で、用紙の斜行などを修正した後、転写ベルト６上の画像とタイミングを取って送り出され、下流側の転写ローラＲ５と転写ベルト６まで到達する。転写ローラＲ５と転写ベルト６にニップで、現像部から送られてきたトナー画像が用紙に転写され、さらに下流の不図示の定着部、排紙部を通過して用紙が排出される。

本体給紙ＰＳ１からの給紙の場合も同様に底板１に戴置された用紙は給紙ローラＲ１、レジストローラ対Ｒ４、転写ローラＲ５及び転写ベルト６のニップを通過し、排紙口から排出される。

一連の搬送動作の中で、センサＳ１，Ｓ２は底板１，２上の用紙の有無によりセンサのＯＮ／ＯＦＦを検知しており、用紙がないと判断した場合はセット用紙切れと判断して装置は印刷動作を中止する。レジストセンサフィラー（以下、単位レジストセンサと称する）Ｓ３は用紙先端が接触して回転することによりＯＮ／ＯＦＦを検知し、用紙の搬送タイミングの情報として測定され、用紙が所定の搬送動作を行わなかった場合には搬送ジャムと判断して印刷動作を中止する。

図２は用紙を積載した状態の手差し給紙装置の動作を示す概略構成図、図３は給紙動作における各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。図２（ａ）は用紙の積載数が最小（０）の場合、図２（ｂ）は積載数が最大の場合をそれぞれ示す、図２では、Ｐは積載用紙、Ｆ０は底板昇降の待機位置を表している。

給紙装置が給紙命令を受けると、ピックアップローラＲ２が回転を開始し（図３：Ｂ１）、同時に底板２が待機位置Ｆ０から、給紙動作を開始するために上昇動作を開始する（図３：Ｂ２）。このとき、用紙積載数０の場合の待機位置Ｆ０からピックアップローラＲ２への圧接（図３：Ｂ３）までの回動角度をθ１［ｄｅｇ］、用紙積載数最大の場合の回動角度をθ２［ｄｅｇ］とすると、用紙積載数が少ない程、回動角度が大きくなる。すなわち、
θ１＞θ２
となる。

一方、底板２の回転速度をＡ［ｒｐｍ］としたとき、用紙積載数０の場合と用紙積載数最大の場合の、底板上昇開始（図３：Ｂ２）からピックアップローラＲ２への圧接（図３：Ｂ３，Ｂ４）までの時間差をΔｔ（図３：Ｂ４−Ｂ３）とすると、
Δｔ＝（θ１−θ２）／６Ａ ［ｓｅｃ］ ・・・（１）
が成り立つ。用紙の搬送はすでに回転しているピックアップローラＲ２に圧接した瞬間（図３：Ｂ３，Ｂ４）から開始されるので、用紙積載数が最大の場合は用紙積載数０の場合よりもΔｔ［ｓｅｃ］だけ早く開始されることになる（図３：Ｂ３）。

用紙搬送開始の位置は一定とし、待機位置からレジストセンサＳ３をＯＮするまでの搬送距離をＬ、用紙の移動速度をＶとすると、用紙給紙開始からレジストセンサＳ３のＯＮまでの時間ｔ１（図３）は、
ｔ１＝Ｌ／Ｖ ［ｓｅｃ］ ・・・（２）
となる。用紙最大積載時の枚数をＮ枚、Ｎ枚積載時の底板２の上昇開始から圧接までの時間をｔ０とすると、時間ｔ０（図３：Ｂ３−Ｂ２）は、
ｔ０＝θ２／６Ａ ［ｓｅｃ］ ・・・（３）
となる。用紙１枚通紙毎に
Δｔ／Ｎ ［ｓｅｃ］
ずつ遅れていくため、用紙最大積載から通紙ｎ枚目の用紙先端が、給紙命令を受けてからレジストセンサＳ３のＯＮ（図３：Ｂ５，Ｂ６）を検知する時間Ｔｎは、
Ｔｎ＝ｔ０＋ｔ１＋ｎΔｔ／Ｎ ［ｓｅｃ］ ・・・（４）
となる。

式（４）をｎについて解くと
ｎ＝（Ｔｎ−ｔ１−ｔ０）Ｎ／Δｔ ［枚目］ ・・・（５）
となり、このときの用紙残量Ｎｚは
Ｎｚ＝Ｎ−ｎ
＝Ｎ−（Ｔｎ − ｔ１− ｔ０ ）Ｎ／Δｔ
＝Ｎ（１−（Ｔｎ−ｔ１−ｔ０）／Δｔ） ［枚］ ・・・（６）
となる。

そこで、式（６）から変数である時間Ｔｎを測定すれば１枚毎の用紙残量が推定可能となる。ここで、残量検知精度を１枚毎ではなく段階的な用紙残量検知に抑えることで、搬送中に起こる用紙の位置ばらつきを許容することができ、より低コストに構成することができる。

また、時間Ｔｎの測定開始タイミングは最大積載用紙がピックアップローラＲ２に圧接するタイミングより一定時間前であれば、特に底板上昇開始をトリガとすることにこだわる必要はない。

ここで、例えば厚さがありコシの強い用紙、あるいは表面が粗く摩擦係数が高い用紙の場合、測定時間Ｔｎのばらつきは大きくなる。この場合、用紙給紙部からレジストセンサＳ３の途中に、図１に示す中継ローラＲ６を設けて搬送力を強化する。これにより時間Ｔｎのばらつきを抑えて用紙残量検知精度を高く保つことができる。

また、図２におけるピックアップローラＲ２では、底板２のエンド側（搬送方向上流側）にエンドガイド８を設け、ｎ番目の用紙を送り出した後に搬送方向とは逆回転に回転させる。これにより、ｎ番目の用紙に摩擦力によって連れ出されて先行していたｎ＋１番目の用紙を元の待機位置に戻すことができる。その結果、用紙給紙の開始位置を常に一定に保ち、結果的に用紙残量検知精度を高く保つことが可能となる。その他、さらに用紙残量の検知精度を上げるためには、
・レジストセンサＳ３自身の分解能を上げる、
・底板２の回転速度を極力遅くする、
などの方法がある。

図４は通紙枚数と前記式（４）で求められる時間Ｔｎの関係を示す図である。用紙給紙後、例えば部品間の継ぎ目や成形不良によるバリなどに引っ掛かる、あるいはセット用紙の先端が元々折れていたりなどすると、レジストセンサＳ３への到達が突発的に遅れる場合がある。このようなイレギュラーな動作が発生するｋ番目の通紙用紙の情報のみで確定せず、直前のなるべく多くの連続したＴｎの値に対して所定のばらつきのしきい値を設定し、ばらつきがしきい値を上回った場合は用紙残量情報をクリアし、再度時間を測定し直すようにする。これにより、イレギュラーな搬送動作による用紙残量誤検知を防止することができる。

具体的には、図４において、ハッチングを施した丸印で示すポイントは、突発的な用紙遅れが起こったｋ枚目のＴｎ（ｋ）である。このとき、Ｔｎと併せて直前の、Ｔｎ−１、Ｔｎ−２の母数３の標準偏差σｎを取る。このとき、予め決めたばらつきのしきい値σａとして、以下の条件を設定する。

［条件］
σｎ≧σａ のとき Ｔｎをリセット
σｎ＜σａ のとき Ｔｎ＝（Ｔｋ−２＋Ｔｋ−１＋Ｔｋ）／３ ・・・（７）
として式（６）に時間Ｔｎを代入することにより用紙残量Ｎｚを演算する。

この場合、図４に示すＴｋを用いて計算される標準偏差σｋ，σｋ＋１，σｋ＋２について、予め決めたばらつきのしきい値σａを上回り、これらについてはリセットされる。その後、σｋ＋３以降の値がσａを下回ってＴｎが確定し、用紙残量を演算する。この処置により、突発的に起こった用紙遅れのＴｋによって用紙残量の誤検知を防止できる。また母数及びしきい値σａを調整することにより残量検知精度を変えることが可能である。こうして用紙の通紙中、あるいは所定枚数の印刷動作が終わった後にユーザが用紙束を補給した場合などでも、誤検知を起こす可能性は低くなる。

また、式（７）のように複数の値の平均値を取ると、検知残量の変位は滑らかになる。また１枚ずつの残量検知ではなく最大積載枚数Ｎを複数に分け、段階的に用紙残量Ｎｚを検知して分解能を下げることによって物理的な精度を上げることなく誤検知を防止することができる。

また、図１に示した用紙の有無を検知するセンサＳ１，Ｓ２が設置されていれば、最終紙までの用紙残量はレジストセンサＳ３で判断し、最終紙のみ前記センサＳ１，Ｓ２の検知状態により判断するというように、センサの役割を分けることによって必要に用紙残量検知の精度を上げることなく、用紙切れ後のジャムを確実に防ぐことができる。

前述したように、用紙の種類によっては同じ搬送経路でも用紙先端の搬送速度が変わることがある。また、装置によっては用紙の紙の厚さ（坪量）に対して搬送速度を個別に設定していることが多い。よって、予め通紙される用紙種に対して時間Ｔｎを測定する上で補足する値の数値テーブルを用意しておけば、給紙される用紙の残量検知精度向上に繋がる。

例えば最大積載高さが同じ場合でも用紙の厚さが違う場合は、最大積載時の用紙枚数Ｎが変化する。また、用紙によっては積載高さを制限する場合もあり、最大積載時の底板２の回動角度θ２も変化する場合がある。また用紙の搬送負荷が高い場合、搬送速度を落として対応することもあるため用紙の移動速度Ｖを個別設定する場合がある。移動速度Ｖを変える場合、底板上昇速度も同様に変えることが多いため、底板２の回転速度Ａも個別設定する。回動角度θ１、搬送距離Ｌは用紙種に関わらず一定値であることが普通である。以上を踏まえた個別設定のテーブルの例を図５に示す。

このテーブルでは、用紙種に対して最大積載時の用紙枚数Ｎ、最大積載時の底板の回動角度θ２、底板の回転速度Ａ、用紙の移動速度Ｖ、及び搬送モードの関係を設定している。用紙種では、用紙（ａ）〜（ｄ）について、最大積載用紙枚数Ｎは全て個別の値、回動速度θ２については用紙（ａ）と用紙（ｂ）で共通である。これは最大積載高さが同じであることを示す。なお、待機位置からレジストセンサＳ３をＯＮするまでの搬送距離Ｌと、用紙積載数０の場合の待機位置Ｆ０からピックアップローラＲ２への圧接までの回動角度θ１は用紙種（用紙の厚さ）と関係がないので、給紙装置の機種に応じた固定値（一定値）である。

回転速度Ａと移動速度Ｖについては搬送モードとして用紙（ａ），（ｂ）のモード（１）と用紙（ｃ），（ｄ）のモード（２）の２モードが設定されている。例えば、紙厚の薄い用紙（ａ），（ｂ）に対して、紙厚の厚い用紙（ｃ），（ｄ）のモードは、搬送速度Ｖと底板上昇速度Ａが半分であるが、用紙（ｃ）と（ｄ）では最大積載高さが違う、など装置の搬送性能により以上の設定値について複数の設定されていることが多い。したがって、予め予想される用紙種に対してこのような設定テーブルを用意しておけば、式（１）から式（６）の各式を用いて用紙残量Ｎｚを計算することができる。

このようなテーブルを用意したとしても、予め想定したテーブルにない新たな用紙種を通紙する場合には、その用紙の通紙時の時間Ｔｎの測定値と、最大積載枚数Ｎの情報で新たに数値テーブルを作成し、反映することができるようにする。このため、本実施形態では、図６に示した制御部１１０のＣＰＵ１１１にその機能を持たせる。

すなわち、図６は本実施形態に係るプリンタの制御構成の概略を示すブロック図である。同図において、本実施形態に係るプリンタ１００は、給紙部１２０、作像部１３０、排紙部１４０、操作表示部１５０、外部Ｉ／Ｆ部１６０、及び記憶部１７０を備え、これらの各部が制御部１１０によって制御される制御構成となっている。給紙部１２０は図１に示した本体給紙部ＰＳ１と手差し給紙部ＰＳ２からなり、作像部１３０は図１の転写ベルト６を含む作像要素からなる。排紙部１４０は転写ローラＲ５の搬送方向下流側の図示しない定着部より下流側で、用紙に画像が定着された用紙を機外、もしくは後段の後処理装置などに排紙する。操作表示部１５０はプリンタ１００のユーザインターフェイスであって、ユーザから操作指示が入力されると共に、画面にソフトキーやメッセージが表示される。外部Ｉ／Ｆは、図示しないＰＣ（パーソナルコンピュータ）、スキャナなどが接続され制御部１１０との間で信号の送受を行うインターフェイスである。記憶部１７０は、画像データ及び前記テーブルを記憶するメモリであり、例えばＨＤＤなどの大量記憶装置が使用される。なお、テーブルにはＤＲＡＭなどのフラッシュメモリを使用することもできる。

制御部１１０は、ＣＰＵ１１１、ＲＯＭ１１２及びＲＡＭ１１３を備え、各部からセンサ信号が入力され、入力された信号及び操作信号に基づいて各部を制御する。制御はＣＰＵ１１１によって実行されるが、ＣＰＵ１１１はＲＯＭ１１２に格納されたプログラムをＲＡＭ１１３に展開し、ＲＡＭ１１３をワークエリア及びデータバッファとして使用しながらプログラムで定義された処理を実行する。

前述のようにＣＰＵ１１１が新たなテーブルの作成機能を備えているので、新たな紙種に対する用紙残量Ｎの計算用のテーブルが必要な場合には、その都度作成する。これにより使用する全紙種に対応することができる。例えば、新しい用紙種を通紙する場合には、用紙残量検知用のモードを用意し、底板に用紙を最大積載高さまで積載して通紙動作を行う。このときの最終紙までの通紙枚数がＮであり、最終紙のＴｎは図３によるとＴｎ（ｍｉｎ）であるので、前記搬送モードにより決まるｔ０、ｔ１及びΔｔから、前述した式（６）によって、用紙残量Ｎｚを推定することができる。

このようにして求められた用紙残量検知情報は、プリンタ１００の操作表示部１５０、及び／又は印刷指示を行うパーソナルコンピュータの画面などに表示され、これによりユーザに用紙残量を認識させることが可能となる。その結果、用紙切れになる前にユーザに用紙セットを促すことができる。

以上のように、本実施形態によれば、
１）底板２上に最大枚数載置された用紙がピックアップローラＲ２へ接触するタイミングＢ３よりも前の予め設定されたタイミングＢ２からレジストセンサＳ３がピックアップローラＲ２によって給紙されて用紙の先端を検知するまでの時間Ｔｎに基づいて用紙の残量を演算するので、新たに部品を追加することなく、セット用紙の残量をリアルタイムに検知することができる。
２）用紙給紙部からレジストセンサＳ３の途中に中継ローラＲ６を設けて搬送力を強化したので、用紙先端の移動速度のばらつきを抑え、用紙の残量検知を正確に行うことができる。
３）ピックアップローラＲ２を逆転さえることにより先行紙による後行紙の連れ出しを防止し、残量検知をより正確に行うことができる。
４）連続する複数の時間Ｔｎについて、所定のばらつきσａを上回った場合には用紙残量情報を一旦クリアし、その後の連続する複数回の記録が所定のばらつきσａを下回った場合に用紙残量の演算結果を反映するので、突発的に用紙の挙動が乱れても用紙残量の誤検知を防止することができる。
５）用紙最大積載量を複数に分けて段階的に用紙残量を検知するようにし、残量検知の分解能を下げることによって、誤検知を防止することができる。
６）レジストセンサＳ３に加えて底板上の用紙の有無を検知するセンサＳ１，Ｓ２を備えているので、残量検知を行いつつ、用紙切れによるジャムを確実に防止することができる。
７）予め複数の用紙種に関する個別の用紙残量テーブル（図５）をさらに備え、時間Ｔｎの演算に際し、前記用紙残量テーブルを参照して演算するので、用紙種が変わっても、予め想定された用紙種に対して正確に残量検知を行うことができる。
８）使用する用紙種に対して時間Ｔｎを測定し、その用紙種に対する用紙残量のテーブルを新たに作成し、用紙残量情報に反映するので、想定外の用紙種に対しても残量検知を正確に行うことができる。
９）ユーザは操作表示部１５０を介して用紙残量を認識することができるので、ユーザによる用紙切れ前の用紙補給が可能となり、印刷の作業効率の向上を図ることができる。
などの効果を奏する。

なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された発明の技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。

特許第４０１５８６０号公報 特開２０００−１１８７９２号公報 特開２０００−１６６３９号公報

１，２ 底板
１−ａ，２−ａ 回転中心
８ エンドフェンス
１００ プリンタ
１１１ ＣＰＵ
１５０ 操作表示部
１７０ 記憶部
ＰＳ１ 本体給紙部
ＰＳ２ 手差し給紙部
Ｒ１ 給紙ローラ
Ｒ２ ピックアップローラ
Ｒ６ 中継ローラ
Ｓ１，Ｓ２ センサ
Ｓ３ レジストセンサ

Claims (12)

1. 用紙が載置される底板の給紙側端部を上昇させることにより前記用紙を用紙送り出し用のローラに押し当て、前記ローラが前記用紙に当接する前から前記ローラを給紙方向に回転させて用紙を送り出す給紙部を有する給紙装置であって、
   前記給紙部の用紙搬送方向下流部にあって用紙の先端を検知する検知手段と、
   用紙を給送する際、用紙１枚毎に前記ローラへの押圧と離間を行わせる駆動手段と、
   前記底板上に最大枚数載置された用紙が前記ローラへ接触するタイミングよりも前の予め設定されたタイミングから前記検知手段が前記ローラによって給紙されて用紙の先端を検知するまでの時間Ｔｎに基づいて用紙の残量を演算する演算手段と、
   を備えていることを特徴とする給紙装置。
2. 請求項１記載の給紙装置であって、
   前記演算手段は、
   用紙給紙開始から前記検知手段による先端検知までの時間をｔ１、
   用紙最大積載時の底板の上昇開始から圧接までの時間をｔ０、
   用紙最大積載時の枚数をＮ、
   用紙最大積載時のからの通紙枚数をｎ、
   用紙１枚通紙毎の底板上昇時間の遅れをΔｔ／Ｎ、
   としたとき、
   用紙最大積載から通紙ｎ枚目の用紙先端が、給紙命令を受けてからレジストセンサＳ３のＯＮを検知する時間Ｔｎを、
   Ｔｎ＝ｔ０＋ｔ１＋ｎΔｔ／Ｎ
   として演算すること
   を特徴とする給紙装置。
3. 請求項１又は２に記載の給紙装置であって、
   前記ローラより下流であって、前記検知手段よりも上流に１以上の用紙搬送用ローラを備えていることを特徴とする給紙装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の給紙装置であって、
   前記ローラによって用紙を給紙した後に次紙を搬送方向とは逆方向に移動させる手段と、
   逆方向に移動した用紙の移動方向の位置を規制する規制手段と、
   を備えていることを特徴とする給紙装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の給紙装置であって、
   前記演算手段は、連続する複数の前記時間Ｔｎについて、所定のばらつきを上回った場合には用紙残量情報を一旦クリアし、その後の連続する複数回の記録が所定のばらつきを下回った場合に用紙残量の演算結果を反映すること
   を特徴とする給紙装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の給紙装置であって、
   前記演算手段は、用紙最大積載量を複数に分けて段階的に用紙残量を検知すること
   を特徴とする給紙装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の給紙装置であって、
   前記検知手段に加えて、前記底板上の用紙の有無を検知する用紙有無手段を備えていること
   を特徴とする給紙装置。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の給紙装置であって、
   前記演算手段は、
   予め複数の用紙種に関する個別の用紙残量テーブルをさらに備え、
   前記時間Ｔｎの演算に際し、前記用紙残量テーブルを参照して演算すること
   を特徴とする給紙装置。
9. 請求項８に記載の給紙装置であって、
   前記演算手段は、
   使用する用紙種に対して前記時間Ｔｎを測定し、
   前記用紙種に対する用紙残量のテーブルを新たに作成し、
   用紙残量情報に反映すること
   を特徴とする給紙装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の給紙装置であって、
    前記演算手段によって演算された用紙残量に基づいて、確定した用紙残量を操作者へ認識させる手段を備えていること
    を特徴とする給紙装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の給紙装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
12. 用紙が載置される底板の給紙側端部を上昇させることにより前記用紙を用紙送り出し用のローラに押し当て、前記ローラが前記用紙に当接する前から前記ローラを給紙方向に回転させて用紙を送り出す給紙部を有する給紙装置における用紙残量検知方法であって、
    前記給紙部の用紙搬送方向下流部にあって用紙の先端を検知する検知手段を備え、
    用紙給送時、用紙１枚毎に前記ローラへの押圧と離間を行わせて給紙する際、前記底板上に最大枚数載置された用紙が前記ローラへ接触するタイミングよりも前の予め設定されたタイミングから前記検知手段が前記ローラによって給紙されて用紙の先端を検知するまでの時間Ｔｎに基づいて用紙の残量を演算し、検知すること
    を特徴とする用紙残量検知方法。

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