JP2017095277A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 給紙トレイ内の用紙の枚数を正確に特定し、印刷途中で用紙切れが発生しないようする。
【解決手段】 用紙残枚数推定部５３は、用紙の給紙元である給紙トレイについて、用紙残量センサー３２，３３により検出された用紙束の厚さと、用紙厚センサー３１により計測された用紙厚さとに基づいて、用紙の残枚数を推定する。印刷制御部５１は、（ａ）複数の給紙トレイのうち、印刷要求により指定された用紙が収容されている給紙トレイを選択し、（ｂ１）選択した給紙トレイの用紙残枚数が、印刷要求に対して必要な用紙の枚数より少ない場合、選択した給紙トレイを別の給紙トレイに変更し別の給紙トレイを使用して印刷を実行するか、選択した給紙トレイへの用紙補充指示を報知し、（ｂ２）そうではない場合、選択した給紙トレイを使用して印刷を実行する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

ある画像形成装置は、複数の測距センサーを備え、給紙トレイに積載された用紙束の上面までの距離と、用紙束が積載されていない給紙トレイの上面までの距離とを計測し、計測した２つの距離の差分に基づいて給紙トレイ内の用紙量を特定している（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−２９７０２１号公報

しかしながら、上述の画像形成装置は、給紙トレイ内の用紙束の厚さを特定できるが、給紙トレイ内の各用紙の厚さを考慮していないため、給紙トレイ内の用紙の枚数を正確に特定することは困難である。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、給紙トレイ内の用紙の枚数を正確に特定し、印刷途中で用紙切れが発生しないようする画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、用紙の束をそれぞれ収容する複数の給紙トレイと、前記複数の給紙トレイから給紙され搬送されてくる１枚の前記用紙の厚さを計測する用紙厚センサーと、前記複数の給紙トレイのそれぞれにおける前記用紙の残量を検出する用紙残量センサーと、前記用紙の給紙元である給紙トレイについて、前記用紙残量センサーにより検出された前記用紙の残量に対応する前記用紙の束の厚さと、前記用紙厚センサーにより計測された前記１枚の前記用紙の厚さとに基づいて、前記用紙の残枚数を推定する用紙残枚数推定部と、（ａ）前記複数の給紙トレイのうち、印刷要求により指定された用紙が収容されている給紙トレイを選択し、（ｂ１）選択した前記給紙トレイについて推定された前記用紙の残枚数が、前記印刷要求に対して必要な用紙の枚数より少ない場合、選択した前記給紙トレイを別の給紙トレイに変更し前記別の給紙トレイを使用して前記印刷要求に従って印刷を実行するか、選択した前記給紙トレイへの用紙補充指示を報知し、（ｂ２）選択した前記給紙トレイについて推定された前記用紙の残枚数が、前記印刷要求に対して必要な用紙の枚数以上である場合、選択した前記給紙トレイを使用して前記印刷要求に従って印刷を実行する印刷制御部とを備える。

本発明によれば、給紙トレイ内の用紙の枚数を正確に特定し、印刷途中で用紙切れが発生しないようする画像形成装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。 図３は、図１および図２に示す画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。図１に示す画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２ａ〜２ｄおよび現像ユニット３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、例えばアモルファスシリコン製である。

露光装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄへレーザー光を走査しつつ照射して静電潜像を形成する装置である。レーザー光は、感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転方向（副走査方向）に垂直な方向（主走査方向）に走査される。露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、およびそのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を含むレーザースキャニングユニットを有する。

さらに、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、スコロトロン等の帯電器、クリーニング装置、除電器などが配置されている。クリーニング装置は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の残留トナーを除去し、除電器は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄを除電する。

現像ユニット３ａ〜３ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーがそれぞれ充填されるトナーカートリッジと、トナーカートリッジ内のトナーホッパーから搬送されてくるトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄへ付着させる現像器とを有し、そのトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナー画像を形成する。トナーは、図示せぬモーターなどの駆動装置によって動作するトナー搬送部によって、トナーホッパーから現像器へ搬送される。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａおよび現像ユニット３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂ、露光装置２ｂおよび現像ユニット３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃ、露光装置２ｃおよび現像ユニット３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄ、露光装置２ｄおよび現像ユニット３ｄにより、ブラックの現像が行われる。

中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー画像を１次転写される環状の像担持体（中間転写体）である。中間転写ベルト４は、駆動ローラー５に張架され、駆動ローラー５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。

転写ローラー６は、後述するように搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト４上のトナー画像を用紙に２次転写する。なお、トナー画像を転写された用紙は、定着器９へ搬送され、トナー画像が用紙へ定着される。

ローラー７は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト４に接触させ、用紙へのトナー画像の転写後やキャリブレーション後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

センサー８は、中間転写ベルト４に光線を照射し、中間転写ベルト４の表面またはその表面上のトナーパターンからの反射光を検出する。例えば、センサー８は、トナー階調のキャリブレーションの際に、中間転写ベルト４の所定の領域（キャリブレーション用のトナーパッチが転写される領域）に光線を照射し光線の反射光を検出し、その光量に応じた電気信号を出力する。

さらに、この実施の形態に係る画像形成装置は、複数の給紙トレイ１１，１２を備えている。

給紙トレイ１１は、開閉可能であって、開状態でユーザー等により供給されたあるサイズの１または複数枚の用紙１０１（つまり、用紙束）を収容し、閉状態で、リフト板２１で用紙１０１を上方に押し上げてピックアップローラー２２に当接させる。リフト板２１の駆動機構は、例えば、給紙トレイ１１が閉状態となることで機械的にリフト板２１を上方に押し上げるように構成されている。給紙トレイ１１に載置された用紙１０１は上側から１枚ずつピックアップローラー２２によって給紙される。搬送ローラー２３は、給紙トレイ１１からピックアップローラー２２によって給紙された用紙１０１を１枚ずつ搬送するローラーである。

同様に、給紙トレイ１２は、開閉可能であって、開状態でユーザー等により供給されたあるサイズの１または複数枚の用紙１０２（つまり、用紙束）を収容し、閉状態で、リフト板２４で用紙１０２を上方に押し上げてピックアップローラー２５に当接させる。リフト板２４の駆動機構は、例えば、給紙トレイ１２が閉状態となることで機械的にリフト板２４を上方に押し上げるように構成されている。給紙トレイ１２に載置された用紙１０２は上側から１枚ずつピックアップローラー２５によって給紙される。搬送ローラー２６は、給紙トレイ１２からピックアップローラー２５によって給紙された用紙１０２を１枚ずつ搬送するローラーである。

搬送ローラー２７は、給紙トレイ１１，１２から搬送されてくる用紙１０１，１０２に共通な搬送路上の搬送ローラーである。

つまり、印刷時に給紙元として給紙トレイ１１が指定された場合、搬送ローラー２３，２７によって、用紙１０１が転写ローラー６の手前にあるレジストローラー（図示せず）へ搬送されていく。印刷時に給紙元として給紙トレイ１２が指定された場合、搬送ローラー２６，２７によって、用紙１０２が転写ローラー６の手前にあるレジストローラー（図示せず）へ搬送されていく。

さらに、給紙トレイ１１，１２から搬送されてくる用紙１０１，１０２に共通な搬送路上に、用紙厚センサー３１が設けられている。用紙厚センサー３１は、搬送されてくる１枚の用紙１０１，１０２の厚さを計測する。例えば、用紙厚センサー３１としては、接触式または非接触式（光学式、超音波式など）のセンサーが使用される。

図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。図２に示すように、この画像形成装置では、さらに、給紙トレイ１１，１２に対応して、給紙トレイ１１，１２内の用紙１０１，１０２の残量を検出する用紙残量センサー３２，３３がそれぞれ設けられる。

この実施の形態では、用紙残量センサー３２，３３は、用紙１０１，１０２の実際の連続的な残量を、段階的な複数の残量レベルのいずれかとして検出する。その際、用紙残量センサー３２，３３は、用紙１０１，１０２の残量を、所定の厚さの用紙束の場合を１００パーセントとする相対的な値として検出する。

例えば、用紙残量センサー３２，３３は、リフト板２１，２４の所定の部位（例えば先端など）の高さ方向の位置に基づいて用紙残量を検出する。リフト板２１，２４は、用紙束の厚さが減るほど上昇するため、リフト板２１，２４の位置（つまり上昇量）を光学センサー、接触式センサーなどで検出することで、用紙残量が検出される。

用紙残量センサー３２，３３は、リフト板２１，２４が所定の位置にある場合、その位置に対応する厚さの用紙束の残量を１００パーセントとし、リフト板２１，２４の位置に対応して、用紙１０１，１０２の残量を相対的な値（例えば０パーセント、３０パーセント、および７０パーセント）として検出する。

また、この画像形成装置は、コントローラー４１と、印刷装置４２と、操作パネル４３とを備える。

コントローラー４１は、コンピューター、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを備え、ソフトウェアおよび／またはハードウェアで各種処理部を実現し、印刷装置４２などの内部デバイスを監視および制御するとともに、各種データ処理を行う。

また、印刷装置４２は、図１に示すような機械的構成で原稿画像を印刷する内部デバイスである。

操作パネル４３は、ユーザーに対して操作画面を表示する液晶ディスプレイなどの表示装置と、ユーザー操作を受け付けるタッチパネル、ハードキーなどの入力装置とを備える。

さらに、コントローラー４１は、印刷制御部５１と、記憶装置５２と、用紙残枚数推定部５３とを備える。

印刷制御部５１は、上述のセンサー３１〜３３の出力値を取得しつつ、印刷装置４２におけるトナー現像および用紙の搬送を制御して印刷を実行する。その際、印刷制御部５１は、上述のローラーなどを駆動する図示せぬ駆動源、現像バイアスおよび１次転写バイアスを印加するバイアス印加回路、並びに露光装置２ａ〜２ｄを制御して、トナー画像の現像、転写および定着、並びに給紙、印刷および排紙を実行させる処理回路である。現像バイアスは、感光体ドラム１ａ〜１ｄと現像ユニット３ａ〜３ｄとの間にそれぞれ印加され、１次転写バイアスは、感光体ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト４との間にそれぞれ印加される。

また、印刷制御部５１は、（ａ）複数の給紙トレイ１１，１２のうち、プリントジョブ、コピージョブ、ファクシミリ受信ジョブなどにおける印刷要求により指定された用紙が収容されている給紙トレイを選択し、（ｂ１）選択した給紙トレイについて推定された用紙の残枚数が、その印刷要求に対して必要な用紙の枚数より少ない場合、選択した給紙トレイを別の給紙トレイに変更し、その別の給紙トレイを使用して印刷要求に従って印刷を実行するか、選択した給紙トレイへの用紙補充指示を報知し、（ｂ２）選択した給紙トレイについて推定された用紙の残枚数が、その印刷要求に対して必要な用紙の枚数以上である場合、選択した給紙トレイを使用して、印刷要求に従って印刷を実行する。

この実施の形態では、選択した給紙トレイについて推定された用紙の残枚数が、その印刷要求に対して必要な用紙の枚数より少ない場合、印刷制御部５１は、（ａ）その印刷要求に対して必要な用紙の枚数以上の、その印刷要求により指定された用紙が収容されている別の給紙トレイ（以下、代替トレイという）があるときには、選択した給紙トレイを代替トレイに変更し、その代替トレイを使用して印刷要求に従って印刷を実行し、（ｂ）代替トレイがないときには、選択した給紙トレイへの用紙補充指示を報知する。

ここでは、用紙補充指示として、用紙補充指示メッセージが操作パネル４３の表示装置に表示される。

記憶装置５２は、給紙トレイ１１，１２のそれぞれについて、用紙残量センサー３２，３３により検出された用紙残量値、用紙厚センサー３１により計測された用紙厚さ、用紙残枚数推定部５３により推定された残枚数などを記憶するフラッシュメモリーなどの不揮発性の記憶装置である。

用紙残枚数推定部５３は、給紙トレイ１１，１２のそれぞれについて、用紙残量センサー３２，３３により検出された用紙１０１，１０２の残量に対応する用紙の束の厚さと、用紙厚センサー３１により計測された１枚の用紙の厚さとに基づいて、用紙束内の用紙の残枚数を推定する。

例えば、用紙残枚数推定部５３は、次式に従って、用紙残枚数を計算する。

用紙残枚数＝（用紙の束の厚さ）／（１枚の用紙厚さ）

なお、例えば、用紙残枚数推定部５３は、各給紙トレイ１１，１２から給紙、搬送される複数の用紙について１枚の用紙厚さを取得し、各給紙トレイ１１，１２に対する用紙の補充から現時点までに取得した用紙厚さの平均値を使用して、次式に従って、用紙残枚数を計算するようにしてもよい。

用紙残枚数＝（用紙の束の厚さ）／（１枚の用紙厚さの平均値）

このようにすることで、厚さの異なる複数種類の用紙が混在して１つの給紙トレイ１１，１２に収容されている場合でも、比較的正確に用紙残枚数が推定される。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。図３は、図１および図２に示す画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。

印刷制御部５１は、印刷要求を受け付けると、その印刷要求に対応する給紙トレイ（給紙トレイ１１または給紙トレイ１２）を選択し、選択した給紙トレイにおいて、前回実行された印刷時に特定された用紙残枚数が、その印刷要求に基づく今回の印刷に必要な用紙枚数より少ないか否かを判定する（ステップＳ１）。

なお、前回実行された印刷時に特定された用紙残枚数は、給紙トレイが開閉され用紙が補充された時点でリセットされるようにし、用紙補充後の最初の印刷時には、用紙残枚数が、今回の印刷に必要な用紙枚数より少なくないと強制的に判定されるようにしてもよい。

用紙残枚数が、今回の印刷に必要な用紙枚数より少なくないと判定した場合、印刷制御部５１は、印刷を開始し（ステップＳ２）、選択した給紙トレイを指定して（ステップＳ３）、１枚ずつ用紙搬送を行い（ステップＳ４）、用紙厚センサー３１を使用して、１枚ずつ用紙厚さを検出する（ステップＳ５）。

そして、用紙残枚数推定部５３は、選択した給紙トレイに対応する用紙残量センサー（用紙残量センサー３２または用紙残量センサー３３）により検出された用紙束の厚さと、用紙厚センサー３１により検出された用紙厚さとに基づいて用紙残枚数を特定し、特定した用紙残枚数で、現時点の用紙残枚数を更新する（ステップＳ６）。

その後、上述の印刷要求に基づく今回の印刷が完了するまで、ステップＳ４〜Ｓ６の処理が繰り返し実行される。

このようにして、印刷が実行されると、印刷に使用した給紙トレイに収容されている用紙の残枚数が特定され更新される。

一方、ステップＳ１において、用紙残枚数が、今回の印刷に必要な用紙枚数より少ないと判定した場合、印刷制御部５１は、代替トレイがあるか否かを判定する（ステップＳ８）。

代替トレイがある場合、印刷制御部５１は、今回の印刷に使用する給紙トレイを、選択した給紙トレイから代替トレイへ変更し（ステップＳ９）、上述のようにして印刷を実行するとともに、用紙残枚数推定部５３に、代替トレイの用紙残枚数を特定、更新させる（ステップＳ２〜Ｓ７）。

他方、代替トレイがない場合、印刷制御部５１は、選択した給紙トレイに対する用紙補充メッセージを操作パネル４３に表示し（ステップＳ１０）、その後、選択した給紙トレイの用紙残量センサー３２，３３の出力を監視し、選択した給紙トレイに対する用紙の補充がユーザーにより実行されたか否かを繰り返し特定する（ステップＳ１１）。

選択した給紙トレイに対する用紙の補充が実行された場合、印刷制御部５１は、上述のようにして印刷を実行するとともに、用紙残枚数推定部５３に、代替トレイの用紙残枚数を特定、更新させる（ステップＳ２〜Ｓ７）。

以上のように、上記実施の形態によれば、複数の給紙トレイ１１，１２は、用紙の束をそれぞれ収容する。用紙厚センサー３１は、複数の給紙トレイ１１，１２から給紙され搬送されてくる１枚の用紙の厚さを計測する。用紙残量センサー３２，３３は、複数の給紙トレイ１１，１２のそれぞれにおける用紙の残量を検出する。用紙残枚数推定部５３は、用紙の給紙元である給紙トレイについて、用紙残量センサー３２，３３により検出された用紙の残量に対応する用紙の束の厚さと、用紙厚センサー３１により計測された１枚の用紙の厚さとに基づいて、用紙の残枚数を推定する。印刷制御部５１は、（ａ）複数の給紙トレイのうち、印刷要求により指定された用紙が収容されている給紙トレイを選択し、（ｂ１）選択した給紙トレイについて推定された用紙の残枚数が、印刷要求に対して必要な用紙の枚数より少ない場合、選択した給紙トレイを別の給紙トレイに変更し別の給紙トレイを使用して印刷要求に従って印刷を実行するか、選択した給紙トレイへの用紙補充指示を報知し、（ｂ２）選択した給紙トレイについて推定された用紙の残枚数が、印刷要求に対して必要な用紙の枚数以上である場合、選択した給紙トレイを使用して印刷要求に従って印刷を実行する。

これにより、給紙トレイ１１，１２内の用紙の枚数が正確に特定され、印刷途中で用紙切れが発生せずに済む。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

例えば、上記実施の形態において、印刷制御部５１は、各給紙トレイ１１，１２に対して設定されている用紙種別（つまり、ユーザーにより指定される各給紙トレイ１１，１２に収容される用紙の種別）を示す用紙種別データを記憶装置５２に格納しておき、用紙種別データに基づいて各給紙トレイ１１，１２の用紙種別を特定し、用紙残枚数推定部５３は、ある給紙トレイに収容されている用紙（以下、基準用紙）の用紙厚さを用紙厚センサー３１で検出し、その他の給紙トレイに収容されている用紙の用紙厚さについては、用紙厚センサー３１により検出された用紙厚さに対して、基準用紙の用紙厚さに対して、用紙種別ごとに予め特定される係数（つまり、厚さ比）を乗じて特定するようにしてもよい。その場合、その他の給紙トレイに収容されている用紙の用紙厚さを検出しなくてもよい。

本発明は、例えば、プリンター、複合機などの画像形成装置に適用可能である。

１１，１２ 給紙トレイ
３１ 用紙厚センサー
３３，３４ 用紙残量センサー
５１ 印刷制御部
５３ 用紙残枚数推定部

Claims (4)

1. 用紙の束をそれぞれ収容する複数の給紙トレイと、
   前記複数の給紙トレイから給紙され搬送されてくる１枚の前記用紙の厚さを計測する用紙厚センサーと、
   前記複数の給紙トレイのそれぞれにおける前記用紙の残量を検出する用紙残量センサーと、
   前記用紙の給紙元である給紙トレイについて、前記用紙残量センサーにより検出された前記用紙の残量に対応する前記用紙の束の厚さと、前記用紙厚センサーにより計測された前記１枚の前記用紙の厚さとに基づいて、前記用紙の残枚数を推定する用紙残枚数推定部と、
   （ａ）前記複数の給紙トレイのうち、印刷要求により指定された用紙が収容されている給紙トレイを選択し、（ｂ１）選択した前記給紙トレイについて推定された前記用紙の残枚数が、前記印刷要求に対して必要な用紙の枚数より少ない場合、選択した前記給紙トレイを別の給紙トレイに変更し前記別の給紙トレイを使用して前記印刷要求に従って印刷を実行するか、選択した前記給紙トレイへの用紙補充指示を報知し、（ｂ２）選択した前記給紙トレイについて推定された前記用紙の残枚数が、前記印刷要求に対して必要な用紙の枚数以上である場合、選択した前記給紙トレイを使用して前記印刷要求に従って印刷を実行する印刷制御部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記印刷制御部は、選択した前記給紙トレイについて推定された前記用紙の残枚数が、前記印刷要求に対して必要な用紙の枚数より少ない場合、（ｃ１）前記印刷要求に対して必要な用紙の枚数以上の、前記印刷要求により指定された用紙が収容されている別の給紙トレイがあるときには、選択した前記給紙トレイを前記別の給紙トレイに変更し前記別の給紙トレイを使用して前記印刷要求に従って印刷を実行し、（ｃ２）前記印刷要求に対して必要な用紙の枚数以上の、前記印刷要求により指定された用紙が収容されている別の給紙トレイがないときには、選択した前記給紙トレイへの用紙補充指示を報知することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記用紙残枚数推定部は、前記用紙の給紙元である給紙トレイについて、前記用紙残量センサーにより検出された前記用紙の残量に対応する前記用紙の束の厚さと、前記用紙厚センサーにより計測された複数枚の用紙のそれぞれについての前記１枚の前記用紙の厚さの平均値とに基づいて、前記用紙の残枚数を推定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記用紙厚センサーは、前記複数の給紙トレイから給紙され搬送されてくる１枚の前記用紙の厚さを、前記複数の給紙トレイの共通搬送路において計測することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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