(57)【要約】【課題】シート残量判定のために特別に付加する専用構成をできるだけ減らし、コスト的、設置スペース的に有利な構成を備えたシート給送装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】シート給送装置２は、負荷の増大に伴って駆動量が減少する特性を有するＤＣモータ９と、ＤＣモータ９の駆動で昇降動作する給送トレイ６と、給送可能範囲にて給送トレイ上のシートに当接して給送する給送ローラ３とを有している。さらにシート給送装置２は、最上位シートが下限位置に達した後、作動開始命令に応じて、給送に伴い下降する最上位シートを再度上昇させて給送を繰り返すように、ＤＣモータ９を間歇的に所定時間ＴＬずつ駆動するモータ駆動手段４１と、所定時間の駆動間で給送トレイ上から給送されたシート枚数とＤＣモータ９の特性とに基づきシート残量を判定する残量判定手段４２とを有している。【選択図】図１
2014136640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷の増大に伴って駆動量が減少する特性を有する駆動源と、
シートを積載し、前記駆動源の駆動により昇降動作するシート積載部と、
シートを給送可能な給送可能範囲にて前記シート積載部上のシートに当接してシートを給送する給送手段と、
前記シート積載部上の最上位シートが前記給送可能範囲の下限位置に達した後、受信した作動開始命令に応じて、前記シート積載部上での給送に伴い下降する最上位シートを再度上昇させて給送を繰り返すように、前記駆動源を間歇的に一定時間ずつ駆動する駆動手段と、
前記一定時間の駆動と駆動との間で前記シート積載部上から給送されたシートの枚数と前記駆動源の前記特性とに基づき、前記シート積載部上のシート残量を判定する残量判定手段と、を備える、
ことを特徴とするシート給送装置。
【請求項２】
前記駆動源は、前記負荷である負荷トルクの増大に伴って前記駆動量である回転数が減少する前記特性を有するＤＣモータであり、
前記ＤＣモータと前記シート積載部との間に配置され、前記シート積載部を牽引可能なワイヤと、前記ワイヤを巻き取る巻取プーリと、前記ＤＣモータの駆動を前記巻取プーリに伝える減速ギヤと、を有して、前記ＤＣモータの駆動で前記シート積載部を昇降動作させる昇降機構を備える、
ことを特徴とする請求項１記載のシート給送装置。
【請求項３】
前記残量判定手段は、
用いられる前記ＤＣモータの前記負荷トルクと前記回転数との間の前記特性に係る特性データを予め記憶し、且つ、次式
Ｔｍ＝（ｗｐ×Ｎｓ＋Ｗｔ）×Ｒｄ／Ｚｄ
ｍ＝（ｎ×ｔｍ）／（２π×Ｒｄ×Ｚｄ）
を用いて、前記シート残量の判定を実行する、
（但し、ｗｐはシート１枚の重量、Ｎｓは前記シート積載部上のシート枚数、Ｗｔは前記シート積載部の重量、Ｒｄは前記巻取プーリの半径、Ｚｄは前記ＤＣモータから前記減速ギヤまでの減速比、ｍは前記ＤＣモータの前記一定時間の回転数、ｎは前記一定時間の駆動の間で前記シート積載部上から給送されたシートの枚数、ｔｍはシート１枚の厚さ）
ことを特徴とする請求項２記載のシート給送装置。
【請求項４】
前記残量判定手段は、前記シート積載部上のシート残量が所定枚数になったと判定した時点で残量信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載のシート給送装置。
【請求項５】
前記残量判定手段から出力された前記残量信号に基づき、前記シート積載部上のシート残量が少なくなった旨を報知する報知手段を備える、
ことを特徴とする請求項４記載のシート給送装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項記載のシート給送装置と、
前記シート給送装置から送り出されるシートに画像を形成する画像形成手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ装置、レーザビームプリンタ及び複合機等の画像形成装置に備えられたシート給送装置、及びこれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置においては、プリント中に、プリント用に収納したシートの残量を検知する技術がある。例えば、プリント中にシートが無くなることを事前に防ぐために、給送トレイ上のシートの残量を検知してシートの残量が少量になったことをユーザに報知する技術が提案されている。この提案により、シートを補給する目安としたり、画像形成装置がシートが無いために停止している時間を短縮したりすることができる。シートの残量を検知する技術としては例えば、給送トレイと共に昇降可能なシートの残量検知遮蔽板と、給送トレイ上のシート残量の減少に伴って上昇する残量検知遮蔽板で遮蔽されると検知信号を出力する残量検知センサとを備えたものがある（特許文献１参照）。この構成では、シートの量が減少して残量検知センサが検知することによってシートの残量を検知することができる。
【０００３】
また、シート載置板の前端部と後端部に夫々後端ガイド板と先端揃え板とを互いに平行に且つ後方に傾斜するように配置して、シート載置板上のシートの先端位置が夫々に異なるように構成したものもある。この技術では、シート残量が多いときには、送り出されるシートの先端位置と、搬送路上に配置されたシート検知センサまでのシート到達時間が長くなる。逆に、シート残量が少ないときには、シート検知センサまでのシート到達時間が短くなる。このため、送り出されたシートがシート検知センサに到達する時間の測定に基づいてシート残量を判定する（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２９２３４８号公報
【特許文献２】特開２００８−３７５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１記載の画像形成装置では、残量検知センサ、残量検知センサをガイドに沿って移動させる機構、及び、残量検知センサの検知信号をＣＰＵに伝達する配線などの、シート残量判定のための専用構成を付加する必要があった。このため、コスト的にも設置スペース的にも課題があった。
【０００６】
また、特許文献２記載の画像形成装置においても、シート検知センサ、後端ガイド板と先端揃え板とを後方傾斜させる支持機構、及びシート検知センサの検知信号をＣＰＵに伝達する配線などの、シート残量判定のための専用構成を付加する必要があった。このため、上記と同様に、コスト的にも設置スペース的にも課題があった。
【０００７】
本発明は、シート残量判定のために特別に付加する専用構成をできるだけ減らし、コスト的にも設置スペース的にも有利な構成を備えたシート給送装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、シート給送装置において、負荷の増大に伴って駆動量が減少する特性を有する駆動源と、シートを積載し、前記駆動源の駆動により昇降動作するシート積載部と、シートを給送可能な給送可能範囲にて前記シート積載部上のシートに当接してシートを給送する給送手段と、前記シート積載部上の最上位シートが前記給送可能範囲の下限位置に達した後、受信した作動開始命令に応じて、前記シート積載部上での給送に伴い下降する最上位シートを再度上昇させて給送を繰り返すように、前記駆動源を間歇的に一定時間ずつ駆動する駆動手段と、前記一定時間の駆動と駆動との間で前記シート積載部上から給送されたシートの枚数と前記駆動源の前記特性とに基づき、前記シート積載部上のシート残量を判定する残量判定手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、シート残量を判定する専用の検知手段等が不要になり、シート残量判定のために特別に付加する専用構成を減らし、コスト的にも設置スペース的にも有利な構成を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る実施形態のシート給送装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す断面図。
【図２】（ａ）は本実施形態におけるシート給送装置の概略斜視図、（ｂ）は概略断面図。
【図３】本実施形態における給送トレイを昇降駆動するＤＣモータの負荷トルクと回転数との相関関係を示す略式特性図。
【図４】本実施形態における給送トレイ上のシート束の最上位面の位置の遷移図。
【図５】本実施形態における制御系を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図１は、本発明に係るシート給送装置の一例であるデッキタイプのシート給送装置を備えた画像形成装置１の概略構成を示す断面図である。
【００１２】
図１に示すように、電子写真方式により画像を出力する画像形成装置１は、画像形成装置本体（以下、装置本体という）３０を備えている。装置本体３０には、中央部にシート給送部２４が備えられ、下部に所謂デッキタイプのシート給送装置２が備えられている。シート給送部２４及びシート給送装置２は夫々、画像形成手段としての画像形成部２３に向けて１枚ずつシートＳを供給することが可能に構成されている。また、画像形成装置１は、シート給送装置２を含む画像形成装置１の各部を制御する制御手段としての制御部２５を備えている。
【００１３】
シート給送部２４は、積載されたシート束（Ｓ）の最上位シートに当接して送り出す給送ローラ２９と、給送ローラ２９により送り出されたシートＳを分離する分離ローラ対２７とを有している。
【００１４】
装置本体３０は、電子写真方式によりシートに画像形成を行う画像形成部（画像形成手段）２３等を備えている。画像形成部２３には、制御部２５の制御によりシート給送部２４またはシート給送装置２からシートＳが送られて画像を形成される。
【００１５】
なお、本実施形態では、制御部２５を、シート給送装置２を含む画像形成装置１全体に対して設けたものとして説明するが、これに限らず、画像形成部２３及びシート給送部２４と、シート給送装置２とに分けて構成した制御部とすることもできる。
【００１６】
画像形成部２３は、トナー像が形成される感光体ドラム３３、画信号に応じた光を感光体ドラム３３に照射するレーザスキャナ３８、感光体ドラム３３上のトナー像をシートに転写する転写ローラ３４、トナー像をシートに定着する定着部３７を有している。
【００１７】
上記構成の画像形成部２３において画像形成動作が開始されると、まずレーザスキャナ３８によって、画信号に応じた光が感光体ドラム３３に照射されることにより、感光体ドラム３３上に静電潜像が形成される。引き続き、この静電潜像を、トナーカートリッジ２８に収納されたトナーで現像することにより、感光体ドラム３３上にトナー像（可視像）が形成される。
【００１８】
また、このようなトナー像形成動作に並行してシート給送装置２からシートＳが給送されると、このシートＳは、搬送ローラ対３１及びレジストレーションローラ対２２により、感光体ドラム３３に形成された画像と同期をとって転写部３２に搬送される。転写部３２は、感光体ドラム３３と転写ローラ３４とで構成されており、この転写部３２において、転写ローラ３４にバイアス電圧が印加されることで、トナー像がシートＳに転写される。
【００１９】
このようにトナー像を転写されたシートＳは、その後、定着部３７へ搬送され、この定着部３７で加熱されることによりトナー像を定着され、更にその後、排出ローラ３６を介して、装置本体３０上部の排出部３５へ排出される。
【００２０】
次に、本実施形態におけるシート給送装置２について、図２を参照して詳細に説明する。なお、図２（ａ）はシート給送装置２の構成を示す概略斜視図、図２（ｂ）はシート搬送路を含む略式断面図である。
【００２１】
シート給送装置２は収納部６１内に、ＤＣモータ９の駆動で昇降動作するシート積載部としての給送トレイ６、アーム４７に支持された給送ローラ３、分離手段としての分離ローラ対２６、搬送手段としての搬送ローラ対２０を備えている。さらに、収納部６１内には、サイド規制板８Ｒ，８Ｌ、及び後端規制板７等が配置されている（サイド規制板８Ｌは図２（ａ）参照）。
【００２２】
給送ローラ３は、シートＳを給送可能な給送可能範囲内で給送トレイ６上のシートに当接してシートを給送する給送手段を構成する。ＤＣモータ９は、負荷トルクＴｍ（負荷）の増大に伴って所定時間の回転数ｎｒ（駆動量、図３参照）が減少する特性を有する駆動源を構成している。
【００２３】
サイド規制板８Ｒ，８Ｌは、給送トレイ６上のシート束Ｓの両端部の位置を規制保持する。後端規制板７は、給送トレイ６上のシート束Ｓの後端部の位置を規制保持する。また、シート給送装置２は、図１の右側部に、開閉可能に支持された開閉ドア２１を有している。
【００２４】
分離ローラ対２６は、給送ローラ３により送り出されたシートＳを分離するフィードローラ５及びリタードローラ４により構成されている。搬送ローラ対２０は、給送ローラ３により送り出されて分離ローラ対２６で１枚ずつに分離給送されたシートＳを、装置本体３０に向けて搬送する。なお、符号３９は、分離ローラ対２６のニップ部を通過するシートＳを案内するガイド部を示している。
【００２５】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、シートＳを積載して昇降作動可能なシート積載部としての給送トレイ６は、上下方向に長尺な後端規制板７を装置本体３０の図１手前−奥方向で挟む形で設けられている。給送トレイ６は、この状態で上下方向に昇降可能となるように支持され、ＤＣモータ９の作動により、両端のサイド規制板８Ｒ，８Ｌに対して昇降作動させられる。
【００２６】
給送トレイ６の上方に配置された給送ローラ３は、アーム軸１８を介してシート給送装置２のフレーム（不図示）に揺動自在に支持されたアーム４７の一端部に支持されて、給送トレイ６上の最上位シートＳ１に当接してシートを送り出す給送手段を構成する。給送ローラ３はシート給送方向Ａの下流側に配置されており、その更に下流には、フィードローラ５及びリタードローラ４から構成される分離手段としての分離ローラ対２６が配置されている。
【００２７】
給送トレイ６の平面視における四隅には、ワイヤ固定部６ａがそれぞれ突出形成されている。各ワイヤ固定部６ａには、プーリ１２にガイドされたワイヤ１３ａ，１３ｂの各一端部がそれぞれ固定されている。
【００２８】
給送トレイ６のシート給送方向Ａの上流側には、駆動源としてのＤＣモータ９の駆動を給送トレイ６に伝達して昇降作動させる昇降機構１９が配置されている。昇降機構１９は、ワイヤ１３ａ，１３ｂの各他端部を巻き取る巻取プーリ１１と、巻取プーリ１１を回転させる減速ギヤとしての減速大ギヤ１６と、減速大ギヤ１６を回転させる減速小ギヤ１７とを備えている。即ち、昇降機構１９は、ＤＣモータ９と給送トレイ６間に配置され、給送トレイ６を牽引可能なワイヤ１３ａ，１３ｂと、巻取プーリ１１と、ＤＣモータ９の駆動を巻取プーリ１１に伝えるギヤ１６，１７とを有し、給送トレイ６を昇降動作させる。
【００２９】
給送トレイ６の図２（ａ）における左右方向にプーリ軸４８が延在しており、巻取プーリ１１は、プーリ軸４８の両端にそれぞれ取り付けられている。減速大ギヤ１６は、巻取プーリ１１と共にプーリ軸４８に取り付けられている。各プーリ１２、減速小ギヤ１７、及びＤＣモータ９は、シート給送装置２の不図示のフレームに支持されている。
【００３０】
さらに、シート給送装置２の不図示のフレームには、シート給送方向Ａと直交する幅方向に延在するセンサ軸１４ａが支持されている。センサ軸１４ａには、幅方向の手前側にシート面フラグ１４が取り付けられ、幅方向の奥側における光学センサ１５に対向する位置には、遮光部材１４ｂが取り付けられている。シート面フラグ１４は、最上位シートＳ１の変位に追従して回動する。
【００３１】
遮光部材１４ｂは、給送トレイ６上の最上位シートＳ１の高さを一定に保つために、センサ軸１４ａを支点としてシート面フラグ１４と一体的に回動し、光学センサ１５の光軸１５Ｌを遮光状態と投光状態とに切り換える。なお、シート面フラグ１４及び光学センサ１５により、シート積載部としての給送トレイ６に載置されたシートＳの最上位面を検知するシート検知手段が構成される。
【００３２】
次に、図５を参照して、本実施形態における画像形成装置１の制御系について説明する。なお、図５は、本実施形態における制御系を示すブロック図である。
【００３３】
すなわち、図５に示すように、画像形成装置１に設けられた制御手段としての制御部２５は、モータ駆動手段４１と、残量判定手段４２と、ローラ駆動手段４４とを備えている。制御部２５の入力側には、ドア検知センサ４０と、シート面フラグ１４と、光学センサ１５と、入力部４６とが接続され、出力側には、ＤＣモータ９と、報知部４３と、ローラ駆動部４５とが接続されている。入力部４６は、装置本体３０の所定部位に設けられており、ユーザ等により各種のプリント情報等が入力される（図１には不図示）。
【００３４】
モータ駆動手段４１は、給送トレイ６上の最上位シートＳ１が給送下限位置（給送可能範囲の下限位置）Ｈｔｈに達した後、受信したプリンタ開始命令（作動開始命令）に応じて、以下のように実行する駆動手段を構成する。つまり、この駆動手段は、給送トレイ上での給送に伴い下降する最上位シートＳ１を再度上昇させて給送を繰り返すように、ＤＣモータ９を間歇的に所定時間（一定時間）ＴＬずつ駆動する。このモータ駆動手段４１は、シート検知手段としてのシート面フラグ１４及び光学センサ１５の検知に基づき、駆動信号を出力してＤＣモータ９を駆動する。例えば、シート面フラグ１４及び光学センサ１５によるシート最上位面の検知後に、駆動信号の出力でＤＣモータ９を所定時間駆動する。
【００３５】
残量判定手段４２は、所定時間（一定時間）ＴＬの駆動と駆動との間で給送トレイ６上から給送されたシートの枚数とＤＣモータ９の特性とに基づき、給送トレイ上（シート積載部上）のシート残量を判定する。即ち残量判定手段４２は、給送ローラ３によるシート給送中、モータ駆動手段４１によるＤＣモータ９の駆動開始から次の駆動開始までに搬送されたシート枚数と、ＤＣモータ９の一定の特性とに基づく所定の演算により、給送トレイ上のシート残量を判定する。残量判定手段４２は、給送トレイ６上のシート残量が所定枚数になったと判定した時点で残量少信号（残量信号）を出力する。
【００３６】
残量判定手段４２は、用いられるＤＣモータ９の負荷トルクと回転数との間の特性に係る特性データを予め記憶し、且つ、次式
Ｔｍ＝（ｗｐ×Ｎｓ＋Ｗｔ）×Ｒｄ／Ｚｄ
ｍ＝（ｎ×ｔｍ）／（２π×Ｒｄ×Ｚｄ）
を用いて、シート残量の判定を実行する。但し、ｗｐはシート１枚の重量、Ｎｓは給送トレイ６上のシート枚数、Ｗｔは給送トレイ６の重量、Ｒｄは巻取プーリ１１の半径、ＺｄはＤＣモータ９から減速大ギヤ１６までの減速比、ｍはＤＣモータ９の所定時間ＴＬの回転数である。さらに、ｎは所定時間ＴＬの駆動の間で給送トレイ上から給送されたシートの枚数、ｔｍはシート１枚の厚さである。
【００３７】
報知手段としての報知部４３は、残量判定手段４２から出力された残量少信号に基づき、給送トレイ６上のシート残量が少なくなった旨を報知する。つまり報知部４３は、残量判定手段４２から出力される残量少信号に従って、給送トレイ上のシートが、ユーザが予め設定した残量になったことを、音、光、文字表示等で報知する。これによりユーザがシートを補給する目安となり、補給の準備を行うことができる。
【００３８】
ローラ駆動手段４４は、信号の出力により、給送ローラ３、フィードローラ５、リタードローラ４及び搬送ローラ対２０を、ローラ駆動部４５を介して回転駆動する。モータ等のローラ駆動部４５は、制御部２５から出力される信号に従って、給送ローラ３、フィードローラ５、リタードローラ４及び搬送ローラ対２０を回転駆動する。
【００３９】
次に、シート給送装置２から画像形成装置１までシートＳが供給される過程について、図１及び図２（ａ），（ｂ）を参照して説明する。
【００４０】
すなわち、ユーザが開閉ドア２１を開けて給送トレイ６上にシート束Ｓを載せ、開閉ドア２１を閉じると、装置本体３０内のドア検知センサ４０（図５参照）が開閉ドア２１の閉止を検知する。この検知に基づき、制御部２５のモータ駆動手段４１が駆動信号を出力してＤＣモータを駆動する。
【００４１】
このため、ＤＣモータ９の回転が減速小ギヤ１７と減速大ギヤ１６を介してプーリ軸４８に伝達され、プーリ軸４８両端の巻取プーリ１１がプーリ軸４８と共に回転し、これによりワイヤ１３ａ，１３ｂが巻取プーリ１１に巻き取られる。巻取プーリ１１の回転に応じて、給送トレイ６がワイヤ１３ａ，１３ｂで四隅のワイヤ固定部６ａをそれぞれ持ち上げられて上昇させられる。
【００４２】
その後、最上位シートＳ１がシート面フラグ１４に接触し、最上位シートＳ１が給送下限位置Ｈｔｈまで達してシート面フラグ１４がセンサ軸１４ａを中心に回動すると、遮光部材１４ｂが光学センサ１５の光軸１５Ｌを遮る。すると、光学センサ１５が投光状態から遮光状態（オフからオン）への変化に応じた検知信号を制御部２５に送信するため、モータ駆動手段４１は、ＤＣモータ９への駆動信号の出力を停止してその回転を停止する。
【００４３】
次に、ユーザの操作によるプリンタ開始命令（作動開始命令）が制御部２５に伝達されると、ローラ駆動部４５により、給送ローラ３、フィードローラ５、リタードローラ４及び搬送ローラ対２０が回転駆動される。これにより、最上位シートＳ１が、給送ローラ３の回転により分離ローラ対２６に送り出される。
【００４４】
この際、仮に最上位シートＳ１がその直下のシートと共に重送された場合でも、フィードローラ５とリタードローラ４とのニップにより１枚ずつに分離される。その後、最上位シートＳ１は、フィードローラ５により搬送ローラ対２０へと搬送され、搬送ローラ対２０を介して画像形成部２３へと搬送される。
【００４５】
次に、２枚目以降の最上位シートＳ１の位置制御に関して説明する。すなわち、最上位シートＳ１の位置は、後述の上昇量ＬＦの範囲内において、１枚のシート搬送によりシートの厚さｔｍ（図４参照）ずつ低くなる。このシート面位置の下降に伴い、最上位シートＳ１に接触するシート面フラグ１４は、図２（ｂ）におけるセンサ軸１４ａを中心として反時計方向に回動する。
【００４６】
そして、最上位シートＳ１の位置が、上昇量ＬＦの範囲内での給送下限位置Ｈｔｈまで達すると、光学センサ１５の光軸１５Ｌは遮光部材１４ｂによる遮光が解除され、光学センサ１５は、遮光状態から投光状態（オンからオフ）となる。
【００４７】
これにより、光学センサ１５のオンからオフへの状態変化に伴う検知信号が制御部２５に伝達され、制御部２５のモータ駆動手段４１は、ＤＣモータ９を所定時間（一定時間）ＴＬだけ回転駆動する。このため、駆動源としてのＤＣモータ９が有する、作用する負荷トルクと所定時間の回転数（駆動量）との間の一定の特性に応じて、給送トレイ６が上昇する。
【００４８】
この制御により、最上位シートＳ１の位置は、図４（ａ），（ｂ）に示すように遷移する。特定のシート種（紙種）の場合において、図４（ａ）は、シート残量が３００枚のとき（シート重量が重くて給送トレイ６からのＤＣモータ９に対する負荷トルクが大きいとき）の変化を示す。また、図４（ｂ）は、シート残量が１００枚のとき（シート重量が軽くて給送トレイ６からのＤＣモータ９に対する負荷トルクが小さいとき）の変化を示す。
【００４９】
この制御の繰り返しにより、最上位シートＳ１の位置は、給送下限位置Ｈｔｈまで達すると、ＤＣモータ９の所定時間ＴＬの回転駆動で上昇量ＬＦだけ上昇させられて上昇量ＬＦ範囲の最上位位置に戻され、給送可能な位置に保たれる。
【００５０】
次に、本発明の特徴である、給送トレイ６上のシートの残量検知に関して説明する。本実施形態におけるＤＣモータ９は一般に、図３の模式的グラフに示すように、一定の電力供給状態（一定の給電状態）において、作用する負荷トルクに対応して所定時間内での回転数が変化する。図３では、負荷トルクＴｍが最大値Ｔｍａｘに向けて増えるに連れて、ＤＣモータの回転数ｎｒは、最大値ｎoからリニアに減少し続け、最大値Ｔｍａｘで０になるように変化する。
【００５１】
本実施形態の構成では、給送トレイ６上のシート残量に対応した重量変化に応じて、ＤＣモータ９に対する負荷トルクが変動する。ＤＣモータ９の特性により、ＤＣモータ９の所定時間ＴＬでの回転数（回転量、駆動量）が変化するため、給送トレイ６の上昇量（図４（ａ）の上昇量ＬＦ、図４（ｂ）の上昇量ＬＬ参照）も変動する。このように、上述した最上位シートＳ１の高さのシート搬送による遷移は、給送トレイ６上のシートＳの残量による重量変化に対応して変化する。
【００５２】
例えば、特定のシート種（紙種）の場合では、シートＳの残量が３００枚のときと１００枚のときで、それぞれ図４（ａ），（ｂ）に模式的に示すように、最上位シートＳ１の高さが遷移する。
【００５３】
即ち、図４（ａ）と図４（ｂ）を比較すると、ＤＣモータ９の駆動開始時間Ｔ１から次の駆動開始時間Ｔ２までのシートの搬送数が、シート残量が３００枚で比較的重い場合は、シート残量が１００枚で比較的軽い場合よりも２枚ほど少ないことが分かる。
【００５４】
つまり、ＤＣモータ９の特性により、シート残量が３００枚の場合の図４（ａ）では、同じ所定時間ＴＬの駆動であっても、給送トレイ６が重い場合の上昇量ＬＦは、軽い場合の上昇量ＬＬよりも少ない。そのため、給送によって同じシート厚さｔｍずつ下降して給送下限位置Ｈｔｈに達する際に、シート残量が１００枚の場合の図４（ｂ）よりも階段状に下がる箇所（シート厚さｔｍが段階的に下降する箇所）が２箇所少ない。
【００５５】
言い換えると、給送トレイ６上のシート残量が３００枚から次第に減少していくと、駆動開始時間Ｔ１から次の駆動開始時間Ｔ２までの間に給送される枚数は、比較的軽い１００枚になった状態では、３００枚時における５枚に比べて２枚ほど多くなる。このシートの搬送数（給送数）の差を利用したシート残量の判定方法について、以下に詳細に説明する。
【００５６】
すなわち、制御部２５の残量判定手段４２は、モータ駆動手段４１から出力される、プリントジョブの２枚目以降におけるＤＣモータ９の回転命令（作動開始命令）から、次の回転命令までのシート搬送数をカウントする。このシート搬送数（給送数）をｎとする。シート搬送数ｎは、上述のように、ＤＣモータ９に作用する負荷トルクに応じて、図３に示した特性表に連動して変動する。
【００５７】
ＤＣモータ９への負荷トルクＴｍは、給送トレイ６上のシート束Ｓの重量Ｗｓ、給送トレイ６の重量Ｗｔ、巻取プーリ１１の半径Ｒｄ、及び、ＤＣモータ９から減速大ギヤ１６までの減速比Ｚｄを用いて、次式（１）で表わされる。
Ｔｍ＝（Ｗｓ＋Ｗｔ）×Ｒｄ／Ｚｄ          …（１）
【００５８】
また、シート束Ｓの重量Ｗｓは、シート１枚の重量ｗｐと、シート束Ｓに含まれるシートの枚数Ｎｓとを用いて、次式（２）で表わされる。
Ｗｓ＝ｗｐ×Ｎｓ          …（２）
【００５９】
そして、式（１）に式（２）を代入すると、次式（３）が得られる。
Ｔｍ＝（ｗｐ×Ｎｓ＋Ｗｔ）×Ｒｄ／Ｚｄ              …（３）
【００６０】
また、駆動開始時間Ｔ（Ｔ１，Ｔ２・・）から所定時間ＴＬまでの給送トレイ６の上昇量Ｌは、ＤＣモータ９の所定時間ＴＬの回転数ｍ、巻取プーリ１１の半径Ｒｄ、及び、ＤＣモータ９から減速大ギヤ１６までの減速比Ｚｄを用いて、次式（４）で表わされる。
Ｌ＝２π×Ｒｄ×ｍ×Ｚｄ          …（４）
【００６１】
また、所定時間ＴＬの給送トレイ６の上昇量Ｌ（ＬＦ，ＬＬ）は、ＤＣモータ９の回転命令から、次の回転命令までのシート搬送数ｎ及び１枚のシートの厚さｔｍを用いて、次式（５）で近似することができる。
Ｌ≒ｎ×ｔｍ              …（５）
【００６２】
そして、Ｌについて式（４）に式（５）を代入し、変形すると、次式（６）を得ることができる。即ち、次式（６）により、ＤＣモータ９の所定時間ＴＬの回転数ｍを得ることができる。
ｍ＝（ｎ×ｔｍ）／（２π×Ｒｄ×Ｚｄ）          …（６）
【００６３】
制御部２５の残量判定手段４２は、図３に示したＤＣモータ９のトルク特性図のデータを記憶しており、プリント中に、ＤＣモータ９の回転命令から次の回転命令までのシート搬送数ｎを記憶する。このため、式（３）及び式（６）を、ＤＣモータ９のトルク特性図を用いて、シート束Ｓに含まれるシートの枚数Ｎｓ、即ち、給送トレイ６上のシート残量を演算処理で得ることができる。
【００６４】
ただし、給送トレイ６の重量Ｗｔ、巻取プーリ１１の半径Ｒｄ、ＤＣモータ９から減速大ギヤ１６までの減速比Ｚｄは、シート給送装置２の設計時に定められる定数である。これに対し、式（３）及び式（６）におけるシート１枚の重量ｗｐと厚さｔｍに関しては、ユーザが使用するシート種（紙種）に依存する変数である。
【００６５】
シート１枚の重量ｗｐと厚さｔｍに関しては、ユーザが画像形成装置１の入力部４６から入力した値を用いる。或いはこれに代えて、シートサイズを検知するサイズ検知センサと、シートの坪量と厚さを検知できるメディアセンサとを装置本体３０に設け、これらセンサで得られた検知結果に基づき、シート１枚の重量ｗｐと厚さｔｍを算出する構成にしても良い。
【００６６】
制御部２５は、上記演算で残量判定手段４２により得られたシート束Ｓに含まれるシートの枚数Ｎｓを、装置本体３０に装着された報知部４３としてのユーザ操作パネルを、ユーザにシート残量として報知することができる。或いはこれに代えて、装置本体３０にネットワークで装着されたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）のディスプレイなどを報知部４３として、これに表示することによりユーザにシート残量を報知することもできる。
【００６７】
また、給送トレイ６上のシート残量が少なくなるとシート束Ｓに含まれるシート枚数Ｎｓが小さくなるため、式（３）を、シート重量ｗｐとシート枚数Ｎｓを略して次式（７）のように近似することができる。
Ｔｍ≒Ｗｔ×Ｒｄ／Ｚｄ            …（７）
【００６８】
シート１枚の重量ｗｐの値が不明な場合でも、シートの厚さｔｍのデータが制御部２５に入力されている場合には、残量判定手段４２は、式（６），（７）より、給送トレイ上のシート残量が少ないことを正確に判断し、それをユーザに報知することができる。
【００６９】
以上、本実施形態で説明したように、ＤＣモータ９が有する負荷トルクと所定時間の回転数との特性を用いることで、専用の検知手段やスペースを必要とするシートの配置手段を用いることなく、給送トレイ６上のシートの残量を検知することができる。これにより、シート残量判定のために特別に付加する専用構成をできるだけ減らし、コスト的にも設置スペース的にも有利な構成のシート給送装置２及び画像形成装置１を提供することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１…画像形成装置、２…シート給送装置、３…給送手段（給送ローラ）、６…シート積載部（給送トレイ）、９…駆動源（ＤＣモータ）、１１…巻取プーリ、１３ａ，１３ｂ…ワイヤ、１６…減速ギヤ（減速大ギヤ）、１９…昇降機構、２３…画像形成手段（画像形成部）、４１…駆動手段（モータ駆動手段）、４２…残量判定手段、Ｈｔｈ…給送可能範囲の下限位置（給送下限位置）、ｍ…ＤＣモータの一定時間の回転数、Ｎｓ…シート積載部上のシート枚数（給送トレイ上のシート枚数）、ｎ…一定時間の駆動の間で給送されたシート枚数、Ｒｄ…巻取プーリの半径、Ｓ…シート、Ｓ１…シート（最上位シート）、ＴＬ…一定時間（所定時間）、ｔｍ…シート１枚の厚さ、Ｗｔ…シート積載部の重量（給送トレイの重量）、ｗｐ…シート１枚の重量、Ｚｄ…ＤＣモータから減速ギヤ（減速大ギヤ）までの減速比
【図１】
2014136640.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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