JP4677957B2 - 給紙装置及び用紙残量検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に用紙を供給する給紙装置と給紙装置に積載されている用紙の残量検知方法に関する。

画像形成装置の高速化と共に、多量の用紙を収容し、収容した用紙を１枚ずつ高速に送り出す給紙装置が画像形成装置に接続されるようになった。

これらの給紙装置は、多量の用紙（例えば２０００枚）を載置するためのトレイを有し、画像形成作業が行われているときには、このトレイは積載された用紙の最上面が、常に所定の給紙位置を維持するように昇降制御される。

画像形成作業を行っている途中で、給紙装置の用紙が無くなった場合、作業を一旦中断して、用紙を給紙装置のトレイに載置して、中断した作業を再開させる。

しかしながら、１つの作業が中断することは、使用者にとってわずらわしいことであり、また、操作誤り等の不都合が発生する原因ともなる。

このような状況に対応するために、トレイ上の用紙の残量を使用者に知らせることによって、使用者が、予め、用紙の残量が実行しようとする作業に対応できるか否かを判断できるようにするという提案がなされている。

例えば、特許文献１に記載される提案は、用紙トレイ内に載置された用紙を挟んで、発光素子と受光素子とを配置して、透過光量の変化から用紙の残量を検知するものである。しかしながら、この提案による技術においては、用紙の枚数が増えると、透過光量がほとんどゼロになってしまうことから、ごく少ない枚数の残量までしか検知できないという制限がある。

その他の提案として、少量の用紙（例えば、２５０〜５００枚）を載置するカセットにおいて、昇降するカセット底部と共に摺動する可変抵抗器を設けて、その可変抵抗器の抵抗値の変化から昇降するカセット底部の板の端部の位置を検知することにより用紙残量を検知する提案（例えば、特許文献２参照。）や、カセット底部を昇降する昇降手段に使用されている回転部材の作動位置を検知することによりトレイの位置を推定して用紙残量を検知する提案（例えば、特許文献３参照。）等が知られている。しかしながら、これらの提案による技術も多量の用紙を載置する大容量給紙装置への適用は困難である。

大容量給紙装置における残量検知技術としては、用紙を載置したトレイが給紙の進行により、所定の位置に所定の間隔で設けた２つのセンサを通過したときに、前記２つのセンサで検知される間の給紙枚数をカウントして、又は、所定の時間内の給紙枚数とトレイ昇降モータの回転量をカウントして、カウントした給紙枚数とセンサ位置から給紙位置までの距離とから残りの用紙枚数を算出する技術が知られている（例えば、特許文献４参照。）。

しかしながら、最初にトレイに載置する用紙の枚数は、トレイの位置がセンサにより検知される位置よりも下方になるような量が必要であり、また、装置の電源が遮断されたときには、再度算出のための処理を行うか、あるいは、その遮断時におけるトレイ位置をはじめとする必要な情報を記憶し、トレイ位置の移動を禁止する必要があるが、これらの条件は、実作業やメインテナンス作業に適合しない場合もある。
特開２００３−７２９８４号公報 特開２０００−３３５７８４号公報 特開２００３−２４６４９５号公報 特開平８−１６９５９２号公報

本発明は、上述したような状況に鑑みてなされたもので、その目的は、用紙を積載し昇降するトレイの位置を非接触で精度高く検知することによって、用紙残量を精度高く検知でき、且つ、電源遮断の影響を受けない用紙残量検知方法と、前記検知方法に基づく給紙装置とを提供することにある。

前記目的は下記の発明により達成される。
１．昇降するトレイに積載された用紙を画像形成装置に送り出す給紙装置であって、
前記トレイ、又は前記トレイと共に移動する部材に取り付けられた、コイルとコンデンサを備える指示手段と、
導電体パターンで形成される複数のコイルを形成した基板を前記指示手段が移動する移動路に沿って設けて、前記複数のコイルに信号を送り、受信される信号の変化から前記指示手段の位置を検知する位置検知手段と、
記録紙の上面が所定の位置にあることを検知する上面検知手段と、
前記トレイ上の用紙が全て送り出された前記トレイを前記上面検知手段が検知した時に、前記位置検知手段が検知して取得する第１位置情報と、前記トレイ上に用紙が積載されている時に、前記位置検知手段が検知して取得する第２位置情報とを基に前記トレイ上に積載されている用紙の残量を検知する用紙残量検知手段と、
を有することを特徴とする給紙装置。
２．前記トレイの昇降範囲を限定するための位置情報を予め設定することを特徴とする前記１に記載の給紙装置。
３．昇降するトレイに積載された用紙を画像形成装置に送り出す給紙装置の用紙残量検知方法であって、
前記トレイ上に積載された用紙が全て送り出された前記トレイを、記録紙の上面が所定の位置にあることを検知する上面検知手段が検知した時に、前記トレイ、又は前記トレイと共に移動する部材に設けられた、コイルとコンデンサを備える指示手段の位置を、前記指示手段が移動する移動路に沿って設けた導電体パターンで形成される複数のコイルに信号を送り、受信される信号の変化から位置検知手段により検知して第１位置情報を取得し、
前記トレイ上の用紙の残量に応じて変化する前記指示手段の位置を前記位置検知手段により検知して第２位置情報を取得し、
前記第１位置情報と前記第２位置情報とに基づいて前記トレイ上の用紙の残量を検知することを特徴とする用紙残量検知方法。

本発明により、用紙の残量を精度良く検知でき、また、電源の遮断が発生してもその影響を受けない用紙残量検知手段が実現される。従って、この用紙残量検知手段を備えた給紙装置が提供されることによって、ユーザは、用紙不足による作業中断が発生しないように、予め必要な枚数を給紙装置に載置することができる。

本発明の実施の形態を、以下、図面に基づいて説明する。

図１は、画像形成システムの構成例を示す概念図である。

図１の画像形成システムは、電子写真技術による画像形成装置１０、自動原稿送り装置２０、第１後処理装置３０、第２後処理装置４０、給紙装置５０から構成される。

自動原稿送り装置２０は、原稿載置台２１から原稿を、１枚ずつプラテンローラ２７の下部の原稿読み取り位置に搬送して、画像形成装置１０の読み取り装置１９により画像読み取りがなされた原稿を原稿排紙台２３に排紙する。

画像形成装置１０においては、前記読み取り装置１９にて読み取られた画像情報は、所定の画像処理が施され、制御手段（不図示）のメモリに記憶される。記憶された画像情報は読み出されて、書き込み装置１７のレーザビームにより感光体１１の表面への走査露光がなされて、感光体１１上に潜像が形成される。

画像形成手段１２は、感光体１１に対し、帯電、露光、現像を行い、感光体１１上の潜像からトナー画像を形成する。前記トナー画像は、用紙収納部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、あるいは給紙装置５０から給送されてきた用紙Ｐに転写される。

トナー画像を担持した用紙Ｐは定着器１５によりトナー画像の定着が行われ、片面出力の場合には、第１後処理装置３０に送られ、両面出力の場合には、反転給紙部１４にて反転された後、再度、画像形成部１２に給送され、裏面への画像形成に供される。

第１後処理装置３０は、画像形成装置１０から給送された、定着処理済みの用紙Ｐにファイリング用の穴開けを行った後に、Ｚ折りをする機能を有するもので、その機能を使用するか否かはユーザにより適宜に選択される。

第２後処理装置４０は、第１後処理装置から送られた用紙を複数枚蓄積し、整頓してステイプラにて１部ずつ綴じるステイプル機能を有するもので、その機能を使用しない場合には、用紙Ｐは排紙皿６０に排紙され、機能を使用した場合には排紙台６１に綴じられた用紙Ｐが順次積載される。

次に、本発明による給紙装置５０の説明をする。

図２は給紙装置５０の上面カバー５１を開いた時の給紙装置５０の斜視図である。

用紙Ｐは昇降するトレイ上に載置されており、前記用紙は前記カバー５１が閉じられると、用紙Ｐの最上面が給紙を行うために予め設定される位置（給紙位置）を保持するようにトレイの昇降が制御される。給紙位置にある用紙Ｐは、給紙ローラ６７により画像形成装置１０に送られる。

図３は給紙装置５０の構成を模式的に示す側面図である。

なお、本図ではトレイ５２の昇降動作方向をガイドするガイド部材の記載が省略されている。

点線にて示されるフレーム６０は、昇降するトレイ５２の両側面に接近して設けられた板で、その上部に配置された上部ベルト車６３の回転軸である上部シャフト６４と、その下部に配置された下部ベルト車６１の回転軸である下部シャフト６２とを回転可能に保持している。

下部シャフト６２は、トレイ昇降のための駆動手段であるトレイ昇降モータＭＴにより駆動回転する。また、トレイ昇降モータＭＴの駆動は制御手段Ｃにより制御されている。

ベルト６５により動力を伝達される上部ベルト車６３と上部シャフト６４は、前記下部シャフト６２に取り付けられ回転する下部ベルト車６１ベルト６５に従って従動回転する。

トレイ５２の両側面部は、前記ベルト６５の一部に接続部材６６により固定されているので、前記トレイ５２はベルト６５の回転と共に昇降し、回転停止と共に昇降を停止する。

前記トレイ５２には指示手段１００が取り付けられており、前記指示手段１００は、前記フレーム６０に取り付けられている位置検知手段２００に沿って、前記トレイ５２の昇降と共に移動する。

図４（ａ）、（ｂ）は、指示手段１００と位置検知手段２００の関係を示す概念図である。なお、図４（ａ）は側面図であり、図４（ｂ）は上面図である。

指示手段１００はトレイ５２の側壁に取り付け部材１０１によって固定されており、トレイ５２の昇降によって、矢印ｙｕまたは矢印ｙｄの方向に移動する。

また、指示手段１００は内部に、コイルとコンデンサからなる同調回路を備えている。

位置検知手段２００は、フレーム６０に取り付けられており、内部に複数のループコイルが長手方向に所定のピッチで並べられている。通常、前記複数のループコイルは回路基板上に形成する導電体のパターンで作られる。

昇降する指示手段１００の先端部は位置検知手段２００の位置検知面２０１との距離（例えば、１ｍｍ）を一定に保持しながら移動する。

前記指示手段１００の位置は、位置検知手段２００の複数のループコイルに交流信号を印加して、各ループコイルから出る誘導電圧の変化を基にして検知される。即ち、ループコイルに接近している指示手段１００の同調回路がループコイルの誘導により発信する誘導電圧をループコイル毎に検知して、それらの変化から指示手段１００の位置を検知するものである。この技術は、電子物差し、入力タブレット、デジタイザ等と称されるコンピュータの入力手段として広く利用されているものである。

本実施の形態においては、位置検知手段２００の検知範囲は図４の寸法線ｌで示される範囲であり、その最上部を基準位置（０位置）としている。

前記基準位置を基に、前記指示手段１００の位置が位置検知手段２００によって数値化される。例えば、トレイ５２の上昇限度位置に対応する前記指示手段１００の位置はｈ１、下降限度位置に対応する前記指示手段１００の位置はｈ２のように設定される。このような設定を行うことにより、上昇限度または下降限度を検知するための検知手段を設けることなく、トレイ５２を、ｈ１とｈ２の間で昇降し、所定の指示位置で停止するように制御することができる。

前記位置検知手段２００の出力する数値情報は、例えば検知範囲が３００ｍｍで、分解能が０．３ｍｍであれば、０から１０００までとなる。この場合、トレイ５２の位置は、０．３ｍｍの単位で測定されることになる。

図５は、上面検知手段３００の概念図である。

上面検知手段３００は、支点３０１を中心に回転する検知レバー３０２、前記検知レバー３０２と一体になって回転する遮光板３０３、光学センサ３０４等から構成される。

トレイ５２上に載置された用紙Ｐの上面を軽く押圧している検知レバー３０２は、用紙Ｐが順次矢印ｘの方向に送り出されることにより下降し、遮光板３０３が光学センサ３０４の検知光路から外れることにより、用紙Ｐの最上面が所定の位置よりも下方に位置する状態（オフ状態）になったことを検知する。なお、この技術は一般に知られる公知の技術である。

本発明の実施の形態においては、前記上面検知手段３００は、トレイ上に積載された用紙Ｐの枚数が０（ゼロ）枚であることを検知する０枚検知を設定する手段としても使用される。即ち、装置の調整時に、用紙Ｐを載置しないトレイ５２を上昇させ、遮光板３０３が光学センサ３０４の検知光路を遮断したとき（オン状態）の前記指示手段１００の位置を予め記憶させて、以降トレイ５２の上昇と共に位置検知手段２００によって検知された位置情報が、この記憶した位置になったときにトレイ上の用紙が０枚になったものとするものである。

図６は、給紙装置５０の制御関係を示すブロック図である。

制御手段ＣはＣＰＵ、メモリＭを始め、図に記されてはいないが演算ユニット、Ｉ／Ｏポート、通信用インターフェイス、駆動回路等を有するコンピュータシステムであり、図示の各手段、又は装置とは対応するＩ／Ｏポート、通信用インターフェイス、駆動回路にて接続されている。

また、制御手段Ｃによる制御は、メモリＭに格納されている所定のプログラムが実行されることによりなされる。

また、制御手段Ｃは、通信手段Ｒを介して給紙先の画像形成装置１０との情報交換を行う。

図７は、０枚位置設定処理の流れを示すフローチャートである。

プログラムである「０枚位置設定処理」の実行が開始されると、トレイ昇降モータＭＴが回転制御されることにより、トレイ５２は下限位置ｈ２まで降下する（ステップＳ１、Ｓ２：Ｙ）。次いで、用紙Ｐが載置されていないトレイ５２を上面検知手段３００がオンになるまで上昇させる（ステップＳ３、Ｓ４：Ｙ）。即ち、トレイ５２の用紙載置面が用紙Ｐの給送位置に到達するまで上昇する。

トレイ５２の用紙載置面が用紙Ｐの給送位置に到達するまで上昇すると、トレイ５２は停止して（ステップＳ５）、位置検知手段２００が指示手段１００の位置を検知することにより、位置検知手段２００の基準位置から停止位置までの距離を表す、位置情報（ｈｈ０）がメモリＭに記憶される（ステップＳ６）。記憶された値は、トレイ５２の位置情報が前記記憶された値以下になったときにトレイ上の用紙が０枚になったものとする０枚検知の判定基準の数値として用いられる。

０枚検知の位置情報（ｈｈ０）を記憶すると、トレイ５２を下限位置（ｈ２）まで降下させ、停止させる（ステップＳ７〜９）。

図８は、積載枚数設定処理の流れを示すフローチャートである。

下限位置に停止しているトレイ５２に用紙を積載して、操作手段５５から積載終了の入力をすると（ステップＳ１１、１２）、トレイ５２は用紙Ｐの最上面が上面検知手段３００をオンにする位置まで上昇し、停止する（ステップＳ１３〜１５）。

停止位置（ｈｈ１）の検知と記憶がなされ（ステップＳ１６）、操作手段５５から積載枚数（Ｎ）の入力がなされると（ステップＳ１７）、用紙Ｐが１枚送り出される時に変化する位置の平均変化量Ｕ＝（ｈｈ１−ｈｈ０）／Ｎが算出される。前記平均変化量Ｕは、トレイ５２の位置（ｈｈｘ）と０枚検知の位置情報（ｈｈ０）とから、トレイ５２に積載されている用紙Ｐの残量ＰＮを算出するための値として記憶される（ステップＳ１８）。

上記の例は、積載した用紙Ｐの枚数を操作手段５５から入力する例であるが、この入力をせずに、先頭の用紙Ｐから、予め設定した枚数の用紙Ｐが送られたときのトレイ５２の位置の変化量から自動的に平均変化量Ｕを求めるようにしてもい。

また、平均変化量Ｕが自明である場合には、その値を操作手段５５により予め設定するようにしてもよい。

図９は、用紙残量検知処理の流れを示すフローチャートである。

用紙残量検知手段である用紙残量検知処理ルーチンがスタートすると、先ず上面検知手段３００がオンであるか否かが判定され（ステップＳ２１）、オフの場合には（ステップＳ２１：Ｎ）、オンとなる位置までトレイ５２を上昇させ、停止させる（ステップＳ２２、２１：Ｙ、２３）。

次に、積載している用紙Ｐの最上面が給紙位置にあるトレイの停止位置（ｈｈｘ）が検知され（ステップＳ２４）、記憶されている平均変化量Ｕと給紙位置である０枚検知位置ｈｈ０を読み出し、用紙残量ＰＮ＝（ｈｈｘ−ｈｈ０）／Ｕを算出する（ステップＳ２５）。算出された用紙残量ＰＮは、接続されている画像形成装置に情報として、所定のタイミングで送られる（ステップＳ２６）。

以上説明したように、トレイ５２に積載されている用紙の最上面の位置が給紙位置にある時のトレイ５２の停止位置を検知することにより、用紙の残量を精度良く知ることができる。また、何らかの理由で、積載されている用紙への追加補充、あるいは一部の抜き取りがあっても、また、電源の遮断があっても、それらに影響されない用紙の残量検知が可能となる。また、トレイの上昇限度、下降限度をはじめ、その他必要とする停止位置を設定するための検知手段を個別に設ける必要が無く、全て、位置検知手段２００の位置検知情報を基に停止位置を設定できる。

なお、本実施の形態の説明は、大容量の給紙装置を基に行ったが、本発明は用紙載置面が昇降する機構を有する小容量（例えば５００枚）のトレイにも適用可能なものである。図１０に小容量トレイへの適用例を示す。

画像形成システムの構成例を示す概念図である。 給紙装置の上面カバーを開いた時の給紙装置の斜視図である。 給紙装置の構成を模式的に示す側面図である。 指示手段と位置検知手段の関係を示す概念図である。 上面検知手段の概念図である。 給紙装置５０の制御関係を示すブロック図である。 ０枚位置設定処理の流れを示すフローチャートである。 積載枚数設定処理の流れを示すフローチャートである。 用紙残量検知処理の流れを示すフローチャートである。 小容量トレイへの適用例を示す図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
５０ 給紙装置
５２ トレイ
１００ 指示手段
２００ 位置検知手段
Ｃ 制御手段
ＭＴ トレイ昇降モータ
Ｐ 用紙

Claims (3)

1. 昇降するトレイに積載された用紙を画像形成装置に送り出す給紙装置であって、
   前記トレイ、又は前記トレイと共に移動する部材に取り付けられた、コイルとコンデンサを備える指示手段と、
   導電体パターンで形成される複数のコイルを形成した基板を前記指示手段が移動する移動路に沿って設けて、前記複数のコイルに信号を送り、受信される信号の変化から前記指示手段の位置を検知する位置検知手段と、
   記録紙の上面が所定の位置にあることを検知する上面検知手段と、
   前記トレイ上の用紙が全て送り出された前記トレイを前記上面検知手段が検知した時に、前記位置検知手段が検知して取得する第１位置情報と、前記トレイ上に用紙が積載されている時に、前記位置検知手段が検知して取得する第２位置情報とを基に前記トレイ上に積載されている用紙の残量を検知する用紙残量検知手段と、
   を有することを特徴とする給紙装置。
2. 前記トレイの昇降範囲を限定するための位置情報を予め設定することを特徴とする請求項１に記載の給紙装置。
3. 昇降するトレイに積載された用紙を画像形成装置に送り出す給紙装置の用紙残量検知方法であって、
   前記トレイ上に積載された用紙が全て送り出された前記トレイを、記録紙の上面が所定の位置にあることを検知する上面検知手段が検知した時に、前記トレイ、又は前記トレイと共に移動する部材に設けられた、コイルとコンデンサを備える指示手段の位置を、前記指示手段が移動する移動路に沿って設けた導電体パターンで形成される複数のコイルに信号を送り、受信される信号の変化から位置検知手段により検知して第１位置情報を取得し、
   前記トレイ上の用紙の残量に応じて変化する前記指示手段の位置を前記位置検知手段により検知して第２位置情報を取得し、
   前記第１位置情報と前記第２位置情報とに基づいて前記トレイ上の用紙の残量を検知することを特徴とする用紙残量検知方法。

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