JP5453217B2 - 給紙装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、積載された用紙を送り出す給紙装置や、給紙装置を含む複写機、複合機、プリンタ、ＦＡＸ装置等の画像形成装置に関する。

画像形成装置は、通常、印刷用の複数の用紙を収容する給紙装置を含む。給紙装置は、印刷のとき、用紙を１枚ずつ順次送り出す。そして、用紙補給の必要性を知らせるなどの目的で、給紙装置内の用紙残量の検知がなされることがある。用紙残量検知には様々な方法があり、例えば、用紙残量に応じリフト板を昇降させるモータで流れる電流が異なることに着目し、電流値に基づき残量検知を行うことがある。又、用紙残量に応じ、リフト板が上限位置に到達するまでの時間やモータの回転数やパルス数に差があることに着目し、モータの回転量に基づき、残量検知を行うこともある。

例えば、特許文献１には、用紙が載置されるリフト板と、リフト板を昇降駆動する駆動モータと、駆動モータで流れる負荷電流量を検出する負荷電流検出手段と、負荷電流量に基づいてリフト板に載置されている用紙の残量を検出する演算手段を備えたリフト式給紙カセットの用紙残量検出装置が記載されている。この構成により、負荷電流量を用いて用紙残量検出を行い、モータのパルス数をカウントする計数装置や、モータの回転量を知るためのロータリエンコーダを用いず、製造コストを低減しようとする（特許文献１：請求項１、発明の効果の欄等参照）。

特開平１−２３１７３５号公報

特許文献１記載の発明のように、用紙が載置される昇降板を動かすモータで流れる電流値から用紙残量を検知することはある。しかし、単なる電流値の大きさに基づく用紙残量検知では、検知結果と実際の用紙残量との誤差が非常に大きくなる場合がある。

例えば、モータを駆動させると（ＯＮすると）、突入電流が流れることがある。又、突入電流が流れ、電流値がある程度落ちついても、昇降板を上昇させている間、モータで流れる電流は一定とは限らない。昇降板を持ち上げる構成など、各種要因により、モータで流れる電流は、例えば、次第に大きくなることもある。

そのため、単なる電流値の大きさに基づく用紙残量検知では、正確に電流値の大小関係を比較する観点から言えば、用紙残量を問わず、昇降板が同じ状態（傾きや位置）でのモータを流れる電流値を測定し、電流値の大小を比較することが好ましい。しかし、用紙の積載量が変わると、負荷が変わり、モータが昇降板を持ち上げる速度が変化する。又、用紙の積載量により、モータを動作させてから、上限位置に至るまで時間に大きな差が出る。従って、どのような用紙残量でも、昇降板が同じ状態（傾きや位置）で電流を測定するように、測定時点を定めることは困難である。

そのため、単なる電流値の大きさに基づき検知した用紙残量は、実際の用紙残量に対して大きな誤差を含み得るという問題がある。又、特許文献１では、用紙残量検知のためには、用紙のセット、昇降板の持ち上げ、電流の測定、といった作業の繰り返しを行って初期設定を行う必要であり（特許文献１では、シミュレーションと表現）、煩わしいという問題もある。

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、パルスモータやエンコーダのような構成が複雑で製造コスト上昇を招く部材を用いず、誤差が少なくより正確に用紙残量検知を行うことを課題とする。

請求項１に係る給紙装置は、用紙が載置される昇降板と、前記昇降板を持ち上げるリフトモータと、前記昇降板の下面に接する押し上げ部材が取り付けられ、前記リフトモータにより回転させられることで前記押し上げ部材の角度を変化させて前記昇降板を上昇させるシャフトと、前記リフトモータで流れる電流を測定する電流測定回路部と、前記リフトモータを回転させたとき、前記電流測定回路部の出力に基づき、時間に対しての前記リフトモータを流れる電流の傾きを求め、前記傾きに基づいて用紙残量を検知する検知処理部と、を含み、前記検知処理部は、前記リフトモータを駆動させてから突入電流が落ち着く目安として予め定められた待機時間を経過した後、前記傾きを求めることとした。

リフトモータの電流値は、用紙残量（負荷の大きさ）により変化するので、電流値の傾きも、用紙残量により変化する。そこで、この構成によれば、検知処理部は、リフトモータで流れる電流の傾きを求め、傾きに基づいて用紙残量を検知する。これにより、用紙残量を検知するうえで、電流値そのものよりも、測定のタイミングへの依存性が少ない値に基づき、用紙残量を検知することができる。従って、正確に用紙残量を検知することができる。又、用紙残量に応じた昇降板の上昇速度の変化や、上限位置までの上昇量の差等、従来、電流値の大きさに基づき用紙残量を検知するとき考慮されていた事項に対して考慮する必要も無くなる。また、この構成によれば、検知処理部は、リフトモータを駆動させてから突入電流が落ち着く目安として予め定められた待機時間を経過した後、電流の傾きを求める。これにより、突入電流の影響を取り除いた測定結果（傾き）に基づき、用紙残量を正確に検知することができる。

又、請求項２に係る発明は、請求項１の発明において、データを記憶する記憶部を含み、前記記憶部は、前記傾きに対し用紙残量を予め定めた残量検知用データを記憶し、前記検知処理部は、前記残量検知用データを参照し、求めた前記傾きから用紙残量を検知することとした。

この構成によれば、検知処理部は、残量検知用データを参照し、求めた傾きに対する用紙残量を検知する。これにより、残量検知用データを参照することにより、容易に用紙残量を求めることができる。尚、残量検知用データは、予め、実験等で得た用紙残量と、各用紙残量に応じた傾きの結果（対応関係）を示すデータである。

又、請求項３に係る発明は、請求項２の発明において、前記記憶部は、前記傾きについて予め定められた閾値を記憶し、求めた前記傾きが前記閾値を越えるとき、前記検知処理部は、前記昇降板で異常が生じたと判断することとした。

例えば、用紙が引っかかり、昇降板の上昇が上限位置まで上がりきる前に上昇が止まったときなど、リフトモータがロックしたような状態となることがある。このとき、リフトモータで流れる電流は、急激に増えることがある。そこで、この構成によれば、傾きが閾値を越えるとき、検知処理部は、異常発生と判断する。これにより、昇降板が上昇しない異常が生じていることを検知することができる。又、過負荷状態でリフトモータを動作させ続けることによる、リフトモータや駆動伝達機構の破損を防ぐことができる。

又、請求項４に係る発明は、請求項２又は３の発明において、前記昇降板に載置された用紙の大きさを検知する用紙サイズセンサを含み、前記記憶部は、前記残量検知用データを用紙サイズに応じて複数種記憶し、前記検知処理部は、記憶される前記残量検知用データのうち、前記用紙サイズセンサに基づき検知された用紙サイズに対応する前記残量検知用データを選択し、選択した前記残量検知用データを用いて用紙残量を検知することとした。

用紙サイズにより、１枚当たり用紙の重さは異なる。用紙の厚さは同じであれば、Ａ３用紙の重さは、Ａ４用紙の約２倍となる。そのため、用紙残量が同じでも、用紙サイズが異なれば、リフトモータへの負荷が異なるので、リフトモータで流れる電流の傾きは異なり得るところ、この構成によれば、用紙サイズごとに残量検知用データが用意され、検知処理部は、選択した残量検知用データを用いて用紙残量を検知する。これにより、用紙サイズに応じて、用紙残量を正確に検知することができる。

又、請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の発明において、検知された用紙残量、及び／又は、前記昇降板の異常を報知する報知部を含むこととした。

この構成によれば、報知部は、検知された用紙残量、及び／又は、昇降板の異常を報知する。これにより、使用者は、用紙残量や、給紙装置での異常発生を認識できる。

又、請求項６に係る画像形成装置は、請求項１乃至５のいずれかの給紙装置を含むこととした。

この構成によれば、異常発生を検知し、正確に用紙残量を検知できる画像形成装置を提供することができる。

上述したように、本発明によれば、リフトモータの電流の傾きに基づき用紙残量の検知を行うので、給紙装置、画像形成装置は、誤差が少なく、正確な用紙残量検知を行える。又、パルスモータやエンコーダのような構成が複雑で製造コスト上昇を招く部材を用いないので、給紙装置や画像形成装置の製造コストの上昇を招くことがない。

実施形態に係る複合機の模型的正面断面図である。 実施形態に係る複合機のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 実施形態に係る給紙装置の構成の一例を示すブロック図である。 実施形態に係る操作パネルの一例を示す説明図である。 実施形態に係る操作パネルでの用紙残量表示画面の一例を示す説明図である。 実施形態に係るリフトモータで流れる電流の時間的変化の一例を示すグラフである。 実施形態に係るリフトモータの時間に対する電流の傾きと、用紙残量の関係の一例を示すグラフである。 実施形態に係るリフトモータの時間に対する電流の傾きと、用紙サイズの関係の一例を示すグラフである。 実施形態に係る給紙装置での用紙残量検知処理の流れの一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る給紙装置での用紙残量検知に用いる残量検知用データの一例を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図１〜図１０を用いて説明する。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を用いて、本発明に係る給紙装置１を含む電子写真方式の複合機１００（画像形成装置に相当）を例に挙げて説明を行う。即ち、複合機１００は、本発明に係る給紙装置１を含む。図１は本発明の実施形態に係る複合機１００の模型的正面断面図である。

本実施形態の複合機１００は、最上部に原稿搬送部３Ａを有する。又、図１に破線で示す位置に、正面上方に、コピー等の印刷の設定や、複合機１００の状態を表示する操作パネル２（報知部に相当）が設けられる。又、複合機１００本体に、画像読取部３Ｂ、給紙装置１、搬送路４、画像形成部５Ａ、定着部５Ｂ等が設けられる。

画像読取部３Ｂは、原稿を読み取り画像データを生成する。そして、画像読取部３Ｂの上面にコンタクトガラス（送り読取用コンタクトガラス３１と載置読取用コンタクトガラス３２の２種）が設けられ、その内部には、水平方向（図１で言えば、左右方向）で移動する移動枠（露光ランプ、ミラー等を具備）、レンズ、イメージセンサ（例えば、ＣＣＤ）等の光学系部材（いずれも不図示）が設けられる。例えば、原稿搬送部３Ａで連続的に搬送される原稿を読み取る場合、送り読取用コンタクトガラス３１の下方に移動枠を固定し、原稿の反射光をレンズ、イメージセンサに導く。又、載置読取用コンタクトガラス３２に載置された原稿を読み取る場合には、移動枠を水平方向に移動させて、原稿の反射光をレンズ、イメージセンサに導く。

そして、画像読取部３Ｂは、これら光学系部材を用い、原稿に光を照射し、その原稿の反射光を受けたイメージセンサの各画素の出力値をＡ／Ｄ変換し画像データを生成する。そして、複合機１００は読取られた画像データに基づき印刷可能である（コピー機能）。

本実施形態の複合機１００では、画像形成用の用紙を収容、供給する給紙装置１が、計２つ垂直方向に積まれる。各給紙装置１の一部は、用紙補給や用紙サイズ変更のため、挿脱可能とするため、カセット状である。尚、各給紙装置１の構成は、同様であるので共通する部材には同じ符号を付す。

各給紙装置１は、カセット１１内に、各種（例えば、普通紙、コピー用紙、再生紙等）、各サイズ（例えば、Ａ４、Ａ３、Ｂ４、Ｂ５、レターサイズ等）の用紙を複数（例えば、５００〜１０００枚程度）積載して収容する。

各給紙装置１内には、用紙搬送方向と垂直な方向で挟むように用紙を規制する規制ガイド１２と、用紙の後端と接して規制する後端規制ガイド１３の２種の規制ガイドが設けられる。規制ガイド１２は、一対で設けられ（図１では、一方のみ可視）、連動してスライドする。実際に用紙位置を規制する場合、規制ガイド１２をスライドさせ用紙を挟む。後端規制ガイド１３もスライドされ、用紙の後端位置を規制する。

又、各給紙装置１内には、積載される用紙のサイズを検知するための用紙サイズセンサＳ１が設けられる。例えば、用紙サイズセンサＳ１は、後端規制ガイド１３とつながりスライド位置により抵抗値が変化する可変抵抗（不図示）と、規制ガイド１２とつながりスライド位置によって抵抗値が変化する可変抵抗（不図示）とを有する。そのため、用紙サイズセンサＳ１は、各規制ガイドの位置に応じ、異なる電圧を出力する。尚、用紙サイズセンサＳ１は、複数設けられた光センサによって各規制ガイドの位置を検知するものでもよく、積載された用紙のサイズが認識できればよい。

又、各カセット１１には、図１に示すように、用紙束を載置可能な昇降板１４が設けられる。例えば、昇降板１４に用紙が存在するか検知するための用紙載置センサＳ２（例えば、反射型又は透過型の光センサ）を昇降板１４の下方に設けることができる。

又、昇降板１４に載置された用紙の内、最上位の用紙と接する給紙ローラ１５（回転体に相当）が設けられる。給紙ローラ１５は、用紙供給のため給紙モータＭ１（図３参照）により回転駆動される。これにより、印刷のための用紙供給がなされる。尚、各給紙ローラ１５は、上下方向に移動（揺動）可能である。

又、各カセット１１内の各昇降板１４は、搬送方向上流側の端部が支点となり、用紙搬送方向下流側の端部が自由端となり、自由端が上下方向に移動する。この昇降板１４を上昇させるため、各給紙装置１には、シャフト１６、押し上げ部材１７、リフトモータ６（図３参照）等が設けられる。シャフト１６は、各昇降板１４の下方に設けられ、用紙搬送方向と垂直な方向に伸びる。そしてシャフト１６には、板状で、昇降板１４の下面に接する押し上げ部材１７が取り付けられる。リフトモータ６は、シャフト１６を回転させ、押し上げ部材１７の角度を変化させ昇降板１４を上昇させる。

例えば、カセット１１が複合機１００から外されると、押し上げ部材１７は倒れ付す。一方、カセット１１が複合機１００に取り付けられると、リフトモータ６が回転し、昇降板１４が押し上げられる。尚、カセット１１の取り外し、取り付けを検知するための取付検知スイッチＳ３が設けられる。取付検知スイッチＳ３は、例えば、カセット１１の壁面と接するインターロックスイッチであり、カセット１１が取り付けられているときと、取り付けられていないときで出力が変わる。

図１や図３に示すように、例えば、各給紙ローラ１５に対し、上限位置に到っていることを検知するための上限検知センサＳ４（上限検知部に相当）が設けられる。尚、給紙ローラ１５は、ある程度、上下方向に揺動（移動）可能である。そして、上限検知センサＳ４が、給紙ローラ１５の上限到達を検知するまで、リフトモータ６が回転し、昇降板１４が押し上げられる。

又、印刷により用紙が消費されて、上限検知センサＳ４が給紙ローラ１５の上限到達を検知しなくなると、リフトモータ６が回転し、昇降板１４が押し上げられる。その結果、常時、最上位の用紙と給紙ローラ１５とが接する状態となる。尚、図１では、最上位の用紙と給紙ローラ１５が当接する上限位置まで昇降板１４を上昇させた状態を示している。

次に、搬送路４は、装置内で用紙を搬送する通路である。そして、搬送路４には、用紙搬送時に回転駆動する複数の搬送ローラ対４１（図１では、上流側から４１ａ〜４１ｇの計７つを図示）や、搬送される用紙を画像形成部５Ａの手前で待機させ、トナー像形成のタイミングを合わせ送り出すレジストローラ対４２等が設けられる。又、排出口から排出される用紙を受け止める排出トレイ４３も設けられる。

画像形成部５Ａは、画像データに基づき給紙装置１から給紙された用紙に画像（トナー像）を形成し、搬送される用紙にトナー像を転写する。尚、画像データには、画像読取部３Ｂで取得された原稿の画像データや、複合機１００に接続されるコンピュータ２００（図３参照）からの送信画像データが利用される。そして、画像形成部５Ａは、図１中に示す矢印方向に回転駆動可能に支持された感光体ドラム５１や、その周囲に配設された帯電装置５２、露光装置５３、現像装置５４、転写ローラ５５、清掃装置５６等を備える。

トナー像形成及び転写プロセスを説明すると、画像形成部５Ａの略中心で、所定方向に回転駆動する感光体ドラム５１を、図１において、感光体ドラム５１の上方の帯電装置５２が所定電位に帯電させる。露光装置５３は、画像データに基づき、レーザ光を出力し、図１において、帯電装置５２の右側から感光体ドラム５１表面を走査露光して画像データに応じた静電潜像を形成する。

そして、図１において、感光体ドラム５１の右の現像装置５４は、感光体ドラム５１に形成された静電潜像にトナーを供給して現像する。感光体ドラム５１の下方の転写ローラ５５は感光体ドラム５１に圧接し、ニップを形成する。そして、レジストローラ対４２がタイミングを図り用紙をニップに進入させる。用紙とトナー像のニップ進入時、転写ローラ５５には所定電圧が印加され、用紙に感光体ドラム５１上のトナー像が転写される。清掃装置５６は、転写後に感光体ドラム５１に残留するトナー等を除去する。

定着部５Ｂは、用紙に転写されたトナー像を定着させる。本実施形態における定着部５Ｂは、主として発熱体を内蔵する加熱ローラ５７と加圧ローラ５８で構成される。加熱ローラ５７と加圧ローラ５８は圧接しニップを形成する。そして、用紙が、このニップを通過すると、トナーが溶融・加熱され、トナー像が用紙に定着する。トナー定着後の用紙は排出トレイ４３に排出される。

（複合機１００のハードウェア構成）
次に、図２に基づき、本発明の実施形態に係る複合機１００のハードウェア構成の一例を説明する。図２は、本発明の実施形態に係る複合機１００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、複合機１００本体内に、複合機１００の動作の制御を司る部分として、本体制御部７が設けられる。本体制御部７は、制御用素子として、例えば、ＣＰＵ７１を有する。本体制御部７は、複合機１００の制御全体を統括する。本体制御部７は、例えば、外部との通信制御や、画像処理など、他の処理を行ってもよい。

本体制御部７は、記憶部７２と接続される。記憶部７２は、複合機１００の制御用のプログラムやデータの他、画像データ等を記憶できる。例えば、記憶部７２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、フラッシュＲＯＭ等の揮発性と不揮発性の記憶装置を組み合わせてなる。ＣＰＵ７１は、記憶部７２に記憶されるプログラムやデータに基づき、演算処理の実行や制御信号の発信、受信を行って、複合機１００の制御を行う。

又、本体制御部７は、画像形成や各種回転体を回転させるモータ等のＯＮ／ＯＦＦ等を行い、印刷やスキャンの動作を実際に制御するエンジン制御部５０等と通信可能に接続される。尚、本体制御部７とエンジン制御部５０を一体化して、１つの制御部を設けるようにしてもよいが、本説明では、エンジン制御部５０を別途設ける形態を説明する。

そして、エンジン制御部５０は、制御を行うため、ＣＰＵ５０１や、制御用プログラムやデータや各種パラーメータのデータを記憶する記憶部５０２を含む。そして、エンジン制御部５０は、原稿搬送部３Ａ、画像読取部３Ｂ、給紙装置１、搬送路４、画像形成部５Ａ、定着部５Ｂの各部と通信可能に接続され、各部の制御を行う。エンジン制御部５０は、本体制御部７の指示に基づき、印刷や画像の読み取り制御を行う。

又、本体制御部７は、操作パネル２と通信可能に接続される。操作パネル２への使用者の入力内容は、本体制御部７に伝達される。本体制御部７は、使用者の入力した設定内容を認識する。そして、本体制御部７は、設定内容に合わせて各部が動作するように、エンジン制御部５０等に指示を与え、複合機１００に含まれる各部を動作させる。

更に、本体制御部７は、コンピュータ２００（例えば、パーソナルコンピュータ）や相手方ＦＡＸ装置３００とネットワークやケーブルや通信網により通信を行うためのインターフェイスである通信部７３と接続される。これにより、複合機１００は、コンピュータ２００から画像データ等を受け取って印刷することや（プリンタ機能）、画像読取部３Ｂで読み取られた画像データを記憶部７２に蓄積し、コンピュータ２００に送信することや（スキャナ機能）、外部のＦＡＸ装置３００と画像データの送受信を行うことができる（ＦＡＸ機能）。

（給紙装置１のハードウェア構成）
次に、図３を用いて、本発明の実施形態に係る給紙装置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給紙装置１の構成の一例を示すブロック図である。尚、各給紙装置１は同様のものであるので、図３では、給紙装置１は、１台分のみ図示している。

まず、給紙装置１は、本体制御部７やエンジン制御部５０と信号線等で接続される。尚、本体制御部７は、エンジン制御部５０を介して給紙装置１と通信可能に接続されてもよい。そして、給紙装置１には、本体制御部７やエンジン制御部５０の指示を受けて、給紙装置１の動作制御や各種検知を行う給紙制御部１０（検知処理部に相当）が設けられる。給紙制御部１０は、ＣＰＵ、マイコン、制御用チップ等を含む基板である。

又、給紙装置１は、給紙装置１の制御に要するプログラムやデータを記憶する記憶部８を有する。本発明に関し、給紙装置１の記憶部８は、昇降板１４上の用紙残量を検知を行ううえで参照される残量検知用データを記憶する（詳細は後述）。

図３に示すように、例えば、リフトモータ６、給紙モータＭ１が、制御を行う対象として、給紙制御部１０に接続される。

リフトモータ６は、負荷に比例し、電流が増えるモータであり、例えば、ＤＣモータである。そして、リフトモータ６は、昇降板１４を昇降させる駆動源であり、正逆回転可能である。給紙モータＭ１は、用紙を供給するため、給紙ローラ１５を回転させるモータである。給紙制御部１０は、エンジン制御部５０の指示に従い、リフトモータ６や給紙モータＭ１を動作させる。

又、給紙装置１の状態を知るために設けられる各種センサの出力が、給紙制御部１０に入力される（図３に示す例では、用紙サイズセンサＳ１、用紙載置センサＳ２、取付検知スイッチＳ３、上限検知センサＳ４等）

給紙制御部１０は、用紙サイズセンサＳ１の出力（電圧値）を受けて、給紙装置１に収容される用紙サイズを認識する。そして、給紙装置１は、認識した用紙サイズをエンジン制御部５０や本体制御部７に伝達する。尚、用紙サイズセンサＳ１の出力電圧値に対して、用紙サイズを定めるためのデータが記憶部８に記憶される。

用紙載置センサＳ２は、昇降板１４に用紙があるかを検知するためのセンサである。言い換えると、用紙載置センサＳ２は、用紙があるときと、用紙切れのときと、で出力が異なる。給紙制御部１０は、用紙載置センサＳ２の出力に基づき、用紙の有無を判断し、エンジン制御部５０や本体制御部７に判断結果を伝える。

取付検知スイッチＳ３は、給紙装置１の取り外し、取り付けを検知するためのセンサである。取付検知スイッチＳ３は、カセット１１が取り付けられているときと、取り付けられていないときで出力が異なる。給紙制御部１０は、取付検知スイッチＳ３出力に基づき取付状態を判断し、エンジン制御部５０や本体制御部７に判断結果を伝える。

上限検知センサＳ４は、リフトモータ６を動作させ昇降板１４を上昇させたとき、給紙ローラ１５と最上位の用紙が当接し、昇降板１４が上限位置に達したことを検出するためのセンサである。上限検知センサＳ４は、例えば、光センサを含み、給紙ローラ１５が持ち上げられ、上限位置に達すると、出力が切り替わる。給紙制御部１０は、上限検知センサＳ４の出力切替により、上限到達を認識し、リフトモータ６を停止させる。

本実施形態の給紙装置１では、リフトモータ６を動作させ、昇降板１４を上昇させたとき、時間に対するリフトモータ６で流れる電流の傾きに基づき、用紙残量検知を行う（詳細は後述）。そのため、リフトモータ６で流れる電流を測定するための電流測定回路部９が設けられる。

電流測定回路部９は、リフトモータ６で流れる電流を電圧に変換する。例えば、電流測定回路部９は、電流量が大きくなるに従い、出力する電圧が大きくなる。例えば、電流測定回路部９は、リフトモータ６とグランド間に設けられた抵抗でもよいし、オペアンプなどを用いた電流電圧変換回路でもよく、給紙制御部１０が、リフトモータ６で流れる電流を測定できる回路であればよい。

（給紙装置１の残量報知の一例）
次に、図４、図５を用いて、本発明の実施形態に係る給紙装置１の用紙残量報知の一例を説明する。図４は、本発明の実施形態に係る操作パネル２の一例を示す説明図である。図５は、本発明の実施形態に係る操作パネル２での用紙残量表示画面Ｒ１の一例を示す説明図である。

本実施形態の複合機１００は、例えば、各種設定を行うための入力部として操作パネル２を含む。そして、操作パネル２には、複合機１００内の各部の状態を表示できる液晶表示部２１を含む。尚、液晶表示部２１は、タッチパネル式である。

そして、使用者は、操作パネル２やタッチパネルを操作し、図５に示すような、用紙残量表示画面Ｒ１を表示させることができる。言い換えると、液晶表示部２１は、操作パネル２に対し一定の入力がなされると、用紙残量表示画面Ｒ１を表示する。

この用紙残量表示画面Ｒ１には、各給紙装置１での用紙サイズの検知結果や、用紙残量の検知結果が表示される。そして、各給紙装置１内の用紙残量は、状態の欄に表示される。例えば、状態の欄には、最大で、１０個の目盛が表示される。そして、１つの目盛に対し、用紙残量の約１０％が割り当てられる。そして、液晶表示部２１は、目盛数に応じたパーセント表示も行う。尚、用紙切れが検知されていると用紙切れの旨が表示される（例えば、「０％」や「用紙切れ」の表示）。

例えば、本実施形態の各給紙装置１の給紙制御部１０は、目盛数に対応して用紙残量を１０段階刻みで検知する。尚、更に多段階で検知してもかまわない。例えば、１００段階で刻めば、１％単位で用紙残量の検知と、残量表示がなされることになる。

尚、図５に示す例では、一方の給紙装置１（例えば、下方の給紙装置１）は、エラーが表示されている。例えば、給紙装置１がリフトモータ６を動作させ、昇降板１４を持ち上げるときに引っかかりなどの異常が検知された場合や、用紙切れが検知されたとき、液晶表示部２１は、エラーの表示を行う。

又、図２や図４に示すように、操作パネル２には、インジケータ２２（例えば、ＬＥＤ）や発音部２３（スピーカ）が設けられる。そのため、インジケータ２２や発音部２３を用いて、用紙残量の報知や、給紙装置１での異常発生の報知がなされてもよい。

このように、操作パネル２は、複合機１００に関する各種報知を行う部分として機能するが、給紙装置１の状態を報知する部分としても機能する。そのため、操作パネル２は、給紙装置１の報知部とも言える。

（リフトモータ６の特性）
次に、図６乃至図８を用いて、本発明の実施形態に係るリフトモータ６の特性の一例を説明する。図６は、本発明の実施形態に係るリフトモータ６で流れる電流の時間的変化の一例を示すグラフである。図７は、本発明の実施形態に係るリフトモータ６の時間に対する電流の傾きと、用紙残量の関係の一例を示すグラフである。図８は、本発明の実施形態に係るリフトモータ６の時間に対する電流の傾きと、用紙サイズの関係の一例を示すグラフである。

まず、図６を用いて、リフトモータ６で流れる電流を説明する。図６は、リフトモータ６をＯＮしてから、リフトモータ６で流れる電流の時間的変化を示す。そして、図６内のグラフ線のうち、実線のグラフ線は、ある用紙残量（第１用紙残量）のときのものである。破線のグラフ線は、第１用紙残量よりも、用紙残量が多いときのものである。二点鎖線のグラフ線は、用紙の引っかかり等、昇降板１４の上昇で異常が生じているときのものである。

まず、図６に示すようにリフトモータ６をＯＮすると（給紙制御部１０がリフトモータ６を駆動させると）、リフトモータ６には、突入電流（一時的な大電流）が流れる。そして、一定時間が経過すると、リフトモータ６で流れる電流が減少し、落ち着く（図６に落ち着く時点をＴ１として例示）。そして、リフトモータ６を流れる電流は、落ち着いた後、昇降板１４が上限位置に達するまで、徐々に増える。

又、図６に示すように、実線と破線を対比すると、リフトモータ６で流れる電流は、昇降板１４上の用紙残量が多いほど多くなることがわかる。又、リフトモータ６で流れる電流は、昇降板１４上の用紙残量が多いほど上昇しやすく、昇降板１４上の用紙残量が多いほど傾きが大きくなる。これは、昇降板１４上の用紙残量が多いほど、負荷が大きくなる（出力すべきトルクが大きくなる）ためと考えられる。

尚、２点鎖線で示すように、異常があるとき、リフトモータ６がロックした状態、あるいは、昇降板１４を持ち上げに大きなトルクが必要となり、リフトモータ６で流れる電流量が多くなる。

次に、図７を用いて、本発明の給紙装置１での、時間に対するリフトモータ６で流れる電流の傾き（電流値の微分）を説明する。

図７は、同じサイズ、同じ厚さの用紙の残量を変化させ、用紙残量に対し、リフトモータ６で流れる電流が落ち着いた後のある時点（例えば、図６での時点Ｔ２）での電流の傾きをプロットしたグラフの一例を示す。この図７に示すように、例えば、用紙残量が多いほど、電流の傾きが大きくなる。従って、用紙残量に応じて、電流の傾きが変わるので、電流の傾きを測定、認識することで、用紙残量を求めることができる。

ここで、例えば、昇降板１４に積載できる用紙には限度がある。言い換えると、昇降板１４には満杯以上には、用紙を積載できない。そのため、図７に示すように、昇降板１４に最大まで用紙を積載したときの傾きよりも大きな傾きが検出されれば、リフトモータ６への負荷が異様に大きい状態となっていることになる。例えば、用紙の引っかかりや、昇降板１４の昇降機構に異常があり、ほとんど、あるいは、全く動かない状態となっている可能性がある。この状態でリフトモータ６を動作させ続けると、リフトモータ６や、リフトモータ６の駆動を伝達する部材が破損してしまう可能性がある。

そこで、図７に示すように、例えば、昇降板１４に最大まで用紙を積載したときの傾きよりも大きな値を閾値として決めておき、電流の傾きが、閾値となったとき、あるいは、閾値を越えたとき、給紙制御部１０は、昇降板１４の上昇に支障があることによるエラー発生と認識してもよい。

次に、図８を用いて、本発明の給紙装置１での、用紙サイズに対するリフトモータ６で流れる電流の傾き（電流値の微分）を説明する。

図８は、同じ枚数で同じ厚さの用紙を、用紙のサイズを変化させつつ載置したときの、用紙サイズに対するリフトモータ６で流れる電流が落ち着いた後のある時点（例えば、図６での時点Ｔ２）での電流の傾きをプロットしたグラフの一例を示す。この図８に示すように、例えば、用紙サイズが大きいほど、電流の傾きが大きくなる。

例えば、Ａ３サイズの用紙は、Ａ５サイズの用紙よりも何倍も大きい。そのため、用紙のサイズが異なれば、昇降板１４上の枚数が同じでも、リフトモータ６が持ち上げるべき重さが異なる。そのため、電流の傾きに着目し、電流の傾きを測定、認識して、用紙残量を求めるにしても、用紙サイズを考慮しなくてはならない。

（用紙残量検知処理の流れ）
次に、図９、図１０を用いて、本発明の実施形態に係る給紙装置１での用紙残量検知処理の流れの一例を説明する。図９は、本発明の実施形態に係る給紙装置１での用紙残量検知処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１０は、本発明の実施形態に係る給紙装置１での用紙残量検知に用いる残量検知用データの一例を示す説明図である。

まず、図９に示すスタートは、給紙装置１で用紙残量検知を行う時点である。例えば、給紙制御部１０は、起動したとき、用紙残量検知を行う。複合機１００の主電源がＯＮされたとき、省電力モード等により給紙装置１に対する電力供給が停止されている状態から、給紙装置１に対する電力供給が再開されたとき、給紙制御部１０は、起動する。あるいは、取付検知スイッチＳ３により、給紙装置１の取り外しと取り付けが行われたときや、一定時間ごとに行われてもよい。

次に、給紙制御部１０は、用紙載置センサＳ２の出力を確認し、用紙があるか（用紙切れであるか）否かを確認する（ステップ♯１）。もし、用紙切れであれば（ステップ♯１のＹｅｓ）、給紙制御部１０は、用紙無しと、認識する（ステップ♯２）。そして、認識結果がエンジン制御部５０や本体制御部７に伝達され、その結果、操作パネル２で用紙切れの報知がなされる（液晶表示部２１での表示等、ステップ♯３）。そして、本制御は終了する（エンド）。例えば、用紙補給のため、給紙装置１の出し入れがなされたとき、再度、本制御が行われる。

一方、用紙切れで無ければ（ステップ♯１のＮｏ）、給紙制御部１０は、用紙サイズセンサＳ１の出力を確認し、給紙装置１に収容されている（昇降板１４に載置されている）用紙のサイズを認識する（ステップ♯４）。

そして、給紙制御部１０は、記憶部８から、収容されている用紙サイズに対応する残量検知用データを読み出す（ステップ♯５）。即ち、給紙装置１は、昇降板１４に載置された用紙の大きさを検知する用紙サイズセンサＳ１を含み、記憶部は、残量検知用データを用紙サイズに応じて複数種記憶し、検知処理部（給紙制御部１０）は、記憶される残量検知用データのうち、用紙サイズセンサＳ１に基づき検知された用紙サイズに対応する残量検知用データを選択し、選択した残量検知用データを用いて用紙残量を検知する。

ここで、図１０を用いて、本実施形態に係る残量検知用データを説明する。図６、図７を用いて説明したように、用紙残量と、時間に対するリフトモータ６で流れる電流の傾き（時間による電流値の微分値）には、対応する関係がある。そこで、残量検知用データは、傾きの値に対し、用紙残量を定めたデータテーブルとされる。例えば、給紙制御部１０は、求められた傾きがいずれの範囲に収まるかを定めるために残量検知用データを参照し、給紙制御部１０は、求めた傾きに基づき、段階的に用紙残量を求める。

又、図８を用いて説明したように、リフトモータ６で流れる電流の傾きは、用紙サイズにより差が生じ得る。そこで、図１０に示すように、残量検知用データは、用紙サイズに応じて用意される。そして、給紙制御部１０は、収容されている用紙サイズに対応する残量検知用データに基づき、用紙残量の検知処理を行う。尚、図１０では、ａ＋数字という形態で、用紙残量の段階（レベル）を定めるうえでの傾きの境界値を例示している。

更に、残量検知用データに、用紙サイズごとに、昇降板１４の上昇での異常発生と判断するための閾値（図１０に置いて、ｂ１〜ｂ４として例示）を含めておく。

そして、給紙制御部１０は、リフトモータ６を駆動させる（ステップ♯６、リフトモータ６をＯＮする）。そして、給紙制御部１０は、リフトモータ６の突入電流が落ち着く時間を目安として、予め定められた待機時間（図６における時間Ｔ１）が、リフトモータ６の駆動開始から経過したか否かを確認する（ステップ♯７）。例えば、待機時間は、リフトモータ６のＯＮから０．５秒と設定される（リフトモータ６の特性に基づき待機時間を設定すればよい）。尚、待機時間の経過の確認は、待機時間が経過するまで続けられる（ステップ♯７のＮｏ→ステップ♯７のループ）。即ち、検知処理部（給紙制御部１０）は、リフトモータ６を駆動させてから突入電流が落ち着く目安として予め定められた待機時間を経過した後、傾きを求める。

待機時間が経過すると、給紙制御部１０は、電流測定回路部９を用い、リフトモータ６で流れる電流を一定時間ごとにサンプリングする（ステップ♯８）。例えば、給紙制御部１０は、電流値のサンプリング（測定）を、一定時間ごとに（例えば、０．５秒ごとに）、予め定められた回数（例えば、２〜１０回程度）行う。尚、予め定められた回数は、例えば、満杯状態で用紙を載置して、昇降板１４の上限到達までの時間が最短のときでも、カウントできる回数とする。

そして、例えば、予め定められた一定時間を分母とし、各サンプリング時点での電流の大きさの差を分子として、リフトモータ６を流れる電流の傾きを求める（ステップ♯９）。そして、給紙制御部１０は、例えば、電流の傾きを複数求め、平均をとり、傾きの平均値を求めておく（ステップ♯１０）。

そして、給紙制御部１０は、求めた複数個の傾きのうち、残量検知用データとして定められた閾値を越える閾値があるかを確認して、昇降板１４が正常に昇降しているか（正常動作しているか）を確認する（ステップ♯１１）。即ち、本発明に係る給紙装置１は、傾きについて予め定められた閾値を記憶する記憶部を含み、傾きが閾値を越えるとき、検知処理部（給紙制御部１０）は、昇降板１４の異常発生と判断する。

もし閾値を越え、異常と認められれば（ステップ♯１１のＮｏ）、給紙制御部１０は、異常発生と認識する（ステップ♯１２）。そして、認識結果がエンジン制御部５０や本体制御部７に伝達され、その結果、操作パネル２で異常発生の報知がなされる（液晶表示部２１での表示等、ステップ♯１３）。そして、本制御は終了される（エンド）

一方、昇降板１４が正常に昇降していれば（ステップ♯１１のＹｅｓ）、給紙制御部１０は、求めた傾きの平均値と、残量検知用データを比較して、用紙残量を検知する（ステップ♯１４）。即ち、給紙装置１は、用紙が載置される昇降板１４と、昇降板１４を持ち上げるリフトモータ６と、リフトモータ６で流れる電流を測定する電流測定回路部９と、リフトモータ６を回転させたとき、電流測定回路部９の出力に基づき、時間に対してのリフトモータ６を流れる電流の傾きを求め、傾きに基づいて用紙残量を検知する検知処理部（給紙制御部１０）と、を含む。具体的に、給紙装置１は、データを記憶する記憶部を含み、記憶部は、傾きに対する用紙残量を予め定めた残量検知用データを記憶し、検知処理部（給紙制御部１０）は、残量検知用データを参照し、傾きに対する用紙残量を検知する

そして、認識結果がエンジン制御部５０や本体制御部７に伝達され、その結果、操作パネル２で用紙残量の報知がなされる（液晶表示部２１での表示等、ステップ♯１５）。このように、給紙装置１は、検知された用紙残量、及び／又は、昇降板１４の異常を報知する報知部（操作パネル２）を含む。そして、本制御は終了される（エンド）

リフトモータ６の電流値は、用紙残量（負荷の大きさ）により変化するので、電流値の傾きも、用紙残量により変化する。そこで、本発明では、検知処理部（給紙制御部１０）は、リフトモータ６で流れる電流の傾きを求め、傾きに基づいて用紙残量を検知する。これにより、用紙残量を検知するうえで、電流値そのものよりも、測定のタイミングへの依存性が少ない値に基づき、用紙残量を検知することができる。従って、正確に用紙残量を検知することができる。又、用紙残量に応じた昇降板１４の上昇速度の変化や、上限位置までの上昇量の差等、従来、電流値の大きさに基づき用紙残量を検知するとき考慮されていた事項に対して考慮する必要も無くなる。

又、検知処理部（給紙制御部１０）は、残量検知用データを参照し、傾きに対する用紙残量を検知する。これにより、残量検知用データを参照することにより、容易に用紙残量を求めることができる。尚、残量検知用データは、予め、実験等で得た用紙残量と、各用紙残量に応じた傾きの結果（対応関係）を示すデータである。

又、例えば、用紙が引っかかり、昇降板１４の上昇が上限位置まで上がりきる成る前に上昇が止まったときなど、リフトモータ６がロックしたような状態となることがある。このとき、リフトモータ６で流れる電流は、急激に増えることがある。そこで、傾きが閾値を越えるとき、検知処理部（給紙制御部１０）は、昇降板１４の異常を検知する。これにより、昇降板１４が上昇しないような異常が生じていることを検知することができる。又、過負荷状態でリフトモータ６を動作させ続けることによる、リフトモータ６や駆動伝達機構の破損を防ぐことができる。

又、用紙サイズにより、１枚当たり用紙の重さは異なる。用紙の厚さは同じであれば、Ａ３用紙の重さは、Ａ４用紙の約２倍となる。そのため、用紙残量が同じでも、用紙サイズが異なれば、リフトモータ６への負荷が異なるので、リフトモータ６で流れる電流の傾きは異なり得る。そこで、用紙サイズごとに残量検知用データが用意され、検知処理部（給紙制御部１０）は、選択した残量検知用データを用いて用紙残量を検知する。これにより、用紙サイズに応じて、用紙残量を正確に検知することができる。

又、検知処理部（給紙制御部１０）は、リフトモータ６を駆動させてから突入電流が落ち着く目安として予め定められた待機時間を経過した後、電流の傾きを求める。これにより、突入電流の影響を取り除いた測定結果（傾き）に基づき、用紙残量を正確に検知することができる。又、報知部（操作パネル２）は、検知された用紙残量、及び／又は、昇降板１４の異常を報知する。これにより、使用者は、用紙残量や、給紙装置１での異常発生を認識できる。又、異常発生を検知し、正確に用紙残量を検知できる画像形成装置（例えば、複合機１００）を提供することができる。

次に、他の実施形態についてのべる。上述の実施形態では、給紙装置１内の給紙制御部１０が用紙の残量検知を行う例を説明した。しかし、例えば、電流測定回路部９の出力をエンジン制御部５０や、本体制御部７に伝え、エンジン制御部５０や本体制御部７が傾きを求め、残量検知処理を行うようにしてもよい。例えば、エンジン制御部５０の記憶部５０２や、本体側の記憶部７２に残量検知用データを記憶させておく。これらの場合、エンジン制御部５０や本体制御部７が、給紙装置１における用紙残量を検知する検知処理部として機能する。言い換えると、エンジン制御部５０や本体制御部７など、給紙制御部１０以外の部分も、給紙装置１の用紙残量を検知する検知処理部として用いることができる。

又、上述の実施形態では、給紙装置１の用紙残量や、給紙装置１での異常発生を報知する報知部として、操作パネル２を用いる例を説明した。しかし、液晶パネルや複数のＬＥＤで構成されるインジケータ２２など、給紙装置１自体に報知する部分として設けるようにしてもよい。

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、給紙装置、及び給紙装置を有する画像形成装置に利用可能である。

１００ 複合機（画像形成装置） １ 給紙装置
１０ 給紙制御部（検知処理部） １４ 昇降板
２ 操作パネル（報知部） ５０ エンジン制御部（検知処理部）
６ リフトモータ ７ 本体制御部（検知処理部）
８ 記憶部 ９ 電流測定回路部
Ｓ１ 用紙サイズセンサ

Claims (6)

1. 用紙が載置される昇降板と、
   前記昇降板を持ち上げるリフトモータと、
   前記昇降板の下面に接する押し上げ部材が取り付けられ、前記リフトモータにより回転させられることで前記押し上げ部材の角度を変化させて前記昇降板を上昇させるシャフトと、
   前記リフトモータで流れる電流を測定する電流測定回路部と、
   前記リフトモータを回転させたとき、前記電流測定回路部の出力に基づき、時間に対しての前記リフトモータを流れる電流の傾きを求め、前記傾きに基づいて用紙残量を検知する検知処理部と、を含み、
   前記検知処理部は、前記リフトモータを駆動させてから突入電流が落ち着く目安として予め定められた待機時間を経過した後、前記傾きを求めることを特徴とする給紙装置。
2. データを記憶する記憶部を含み、
   前記記憶部は、前記傾きに対し用紙残量を予め定めた残量検知用データを記憶し、
   前記検知処理部は、前記残量検知用データを参照し、求めた前記傾きから用紙残量を検知することを特徴とする請求項１に記載の給紙装置。
3. 前記記憶部は、前記傾きについて予め定められた閾値を記憶し、
   求めた前記傾きが前記閾値を越えるとき、前記検知処理部は、前記昇降板で異常が生じたと判断することを特徴とする請求項２に記載の給紙装置。
4. 前記昇降板に載置された用紙の大きさを検知する用紙サイズセンサを含み、
   前記記憶部は、前記残量検知用データを用紙サイズに応じて複数種記憶し、
   前記検知処理部は、記憶される前記残量検知用データのうち、前記用紙サイズセンサに基づき検知された用紙サイズに対応する前記残量検知用データを選択し、選択した前記残量検知用データを用いて用紙残量を検知することを特徴とする請求項２又は３に記載の給紙装置。
5. 検知された用紙残量、及び／又は、前記昇降板の異常を報知する報知部を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の給紙装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の給紙装置を含むことを特徴とする画像形成装置
   。

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