(57)【要約】【課題】画像形成条件を求めるために、光透過光量あるいは透過率から単位面積当たりの質量（坪量）の検出を行える記録材判別部を有する画像形成装置において、新たな検出手段などを追加することなく、給紙部に収容された記録材の残量を精度よく算出可能な画像形成装置を提供すること。【解決手段】記録材を収納する収容部と、前記収容部に収容された記録材束を給紙可能位置まで移動させる移動手段と、前記収容部の開閉検知手段と、前記収容部から給紙される記録材の面密度を検出する記録材検出部と、を有し、記録材束を給紙可能位置に移動するのに必要な仕事量から算出した用紙束の質量と、前記記録材検出部で検出した用紙１枚ごとの質量から、前記収容部にある記録材残枚数を求めることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材を収納する収容部と、前記収容部に収容された記録材束を給紙可能位置まで移動させる移動手段と、前記収容部の開閉検知手段と、前記収容部から給紙される記録材の面密度を検出する記録材検出部と、を有し、
記録材束を給紙可能位置に移動するのに必要な仕事量から算出した用紙束の質量と、前記記録材検出部で検出した用紙１枚ごとの質量から、前記収容部にある記録材残枚数を求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記記録材残枚数の算出工程において、前記収容部に収容される複数枚の記録材の、面密度を検出し、複数枚の検出結果から前記収容部にある記録材の残枚数を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記記録材検出部は、光または超音波の照射手段と、透過した光または超音波の検出手段と、を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画僧形成される記録材の種類を検知して給紙カセット内の記録材の残存枚数を検出する画像形成装置が知られる（特許文献１）。すなわち、給紙カセット内の用紙の種類を検知する用紙種類検知手段と、その検知結果から給紙カセット内の用紙の残存枚数を導出する残量導出手段とにより、残量検出装置を構成する。
【０００３】
用紙種類検知手段は、用紙の種類毎に１枚当りの光透過率データを格納した透過率データ格納手段と、用紙束１枚目の光透過率を検出する透過率検出手段と、透過率データ格納手段の各データ中に、検出された光透過率とほぼ一致するものがあるかどうかにより用紙の種類を識別する識別手段とにより構成する。
【０００４】
残量導出手段は、給紙カセット内の用紙の総重量を検出する重量検出手段と、検知された種類の用紙１枚当りの重量データを記憶した記憶手段と、１枚当りの重量データと用紙の総重量とから残存枚数を算出する算出手段とにより構成する。残存枚数算出後は、印刷に使われた用紙の枚数を算出値から減算していく。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２１１７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来提案されている給紙カセット内にある記録材束の残存枚数検出技術では、記録材に対する光の透過率と既知の透過率データとを用いて記録材の種類と残量の検出を行っている。
【０００７】
しかしながら、この記録材の判別方法を行った場合、記録材質量は異なるが物性が同然な記録材は、同一の記録材として認識されてしまう可能性がある。その場合、用紙重量の減少において乖離が生じてしまう。同様に、記録材質量は同一でも、物性が異なる記録材の場合にも、残量検出の精度は保証されなくなってしまう。
【０００８】
また、記録材束１枚目の記録材検出結果のみを用いた場合、カセット内に、異なる種類の記録材が混載された場合にも、残量表示の乖離が発生してしまう。さらに、記録材束のＬｏｔ違いによる微小な重量のバラつきや、記録材の吸湿状態によって変化する微小重量などは考慮されておらず、これらのバラつきも残量検出の精度を低下させる一因となりえる。
【０００９】
本発明の目的は、画像形成条件を求めるために、光透過光量あるいは透過率から単位面積当たりの質量（坪量）の検出を行える記録材判別部を有する画像形成装置において、新たな検出手段などを追加することなく、給紙部に収容された記録材の残量を精度よく算出可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
記録材を収納する収容部と、前記収容部に収容された記録材束を給紙可能位置まで移動させる移動手段と、前記収容部の開閉検知手段と、前記収容部から給紙される記録材の面密度を検出する記録材検出部と、を有し、記録材束を給紙可能位置に移動するのに必要な仕事量から算出した用紙束の質量と、前記記録材検出部で検出した用紙１枚ごとの質量から、前記収容部にある記録材残枚数を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画像形成条件を求めるために、光透過光量あるいは透過率から単位面積当たりの質量（坪量）の検出を行える記録材判別部を有する画像形成装置において、新たな検出手段などを追加することなく、給紙部に収容された記録材の残量を精度よく算出可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る残量算出に関するフローチャート
【図２】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図
【図３】記録材判別部の概略構成図
【図４】本発明の実施形態に係る制御系統のブロック図
【図５】従来例における残量算出に関するフローチャート
【図６】本発明の実施形態における用紙束重量とトルクの相関図
【図７】本発明の実施形態における坪量と透過係数の相関図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、例示的に詳しく説明する。なお、本実施の形態は本発明の適用可能な一形態であって、これに限定されるものではない。
【００１４】
（第１の実施形態）
＜画像形成装置＞
図２に示す画像形成装置１００は４色フルカラーの電子写真方式のフルカラー機であり、記録材の搬送手段１と、略直線状に水平方向へ配列されているＹＭＣＫ各色の４つのステーションと、定着手段としての定着装置２が備わる。また前記画像形成装置１００は、用紙カセット３、給紙ローラ４、用紙カセット内の用紙の有無を検知する紙有無センサ５、記録材検出部６、温度・湿度検出部７を備えている。
【００１５】
また、本実施形態に示す画像形成装置１００は、制御部８と、画像形成装置１００に接続された不図示のホストコンピュータやイメージスキャナより送信される画像データから、画像形成用の画像信号を形成するビデオコントローラ９と、を有している。制御部８及びビデオコントローラ９は、設定手段に相当する。
【００１６】
制御部８は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとＣＰＵとからなる。メモリには、記録材上に画像を形成するための画像形成制御シーケンスや、定着装置２の定着温度制御シーケンスなどが記憶されている。ＣＰＵは、画像形成部（帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニング）に接続されており、記録材検出部６、温度・湿度検出部７に得られた検出値をもとに画像形成条件の制御を行うとともに、画像形成部の異常・警告を検知した場合には、画像形成装置１００の表示部（不図示）に、前記異常・警告を表示する。
【００１７】
各ステーション内には、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）を備えている。感光ドラム１０は画像形成装置１００によって矢印Ｒ１方向に回転可能に支持されている。感光ドラム１０の周囲には、その回転方向に沿って順に、一次帯電器（帯電手段）１１、露光装置（露光手段）１２、現像装置（現像手段）１３、クリーニング装置（クリーニング手段）１４、前露光器（前露光手段）１５が配置されている。
【００１８】
現像装置（現像手段）１３には感光ドラム１０へ現像剤を供給する現像ローラ１６が配置されている。さらに、通紙部に矢印Ｒ２方向に回転する中間転写ベルト２０（以下「ＩＴＢ」という。）は、各ステーションの感光ドラム１０と第１転写ローラ１８（転写手段）に挟持されるよう配置される。また、第２転写ローラ１９はＩＴＢ２０と接触するよう配置される。
【００１９】
そして、ＩＴＢ２０により搬送される通紙部の先に、定着ローラ２１と加圧ベルト２２を備える定着装置２が配設されている。
【００２０】
次に、印刷に至るまでの工程の概要について説明する。
【００２１】
画像形成装置１００は、記録材を給紙及び搬送する給紙モータを備え、給紙された記録材は、ＩＴＢ２０から定着ユニット２へと搬送される。また記録材検出部６は、第２転写部１９の上流の位置に配置されており、給紙された記録紙が搬送手段１によって搬送されて、制御部８は、その状態で記録材の種類を判別するための検出動作を行う。
【００２２】
画像形成時には、感光ドラム１０は矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。感光ドラム１０の表面は、一次帯電器１１によって不図示のバイアス電源からバイアス印加制御が行われることにより、感光ドラム１０の表面が略均一に帯電される。制御部８は、露光装置１２を制御して、画像信号に基づいた画像パターンを、ビデオコントローラ９から指示された露光量で、露光装置１２の内部に設けられたレーザチップから光照射がなされ、帯電後の感光ドラム１０表面に走査光が照射される。
【００２３】
照射部分は帯電によって感光ドラム１０表面に保持されている電荷が除去されて静電潜像が形成される。この静電潜像に、現像装置１３内に設けられた現像剤担持体である現像ローラ１６にバイアスが印加されることよってトナーが感光ドラムに飛翔、付着してトナー像として現像される。このとき、露光量と現像ローラに印加されたバイアスの差分である電位差が大きいほど、現像されるトナー量は増加する。
【００２４】
現像されたトナー像は第１転写部１８において感光ドラム１０からＩＴＢ２０に１次転写され、さらに第２転写部１９においてＩＴＢ２０から記録材に２次転写する。記録材は定着装置２に搬送され、ここで加熱・加圧されてトナー像を記録材に定着し、排紙トレー２３上に排出される。以上で、１枚の記録材の片面（表面）に対する４色フルカラーの画像形成が終了する。
【００２５】
＜記録材の種類検出＞
図３は、記録材の情報の検出を行う記録材検出部６の模式的断面図である。なお、記録材の印刷に必要とされる情報とは、記録材の表面平滑性および単位面積当たりの質量（または坪量とも言う）である。
【００２６】
記録材の表面平滑性は反射光率（あるいは反射率を表す値、具体的には反射光量を表す値）と互いの関係式から求められ、単位面積当たりの質量または坪量（面密度）は透過係数（あるいは透過率、具体的には透過光量を表す値）と互いの関係式から求められる。透過係数は、透過率から求められる値のため、単位面積当たりの質量または坪量が増加すると値が小さくなり、単位面積当たりの質量または坪量が減少すると値が大きくなる。
【００２７】
ここで、光源から照射される光量があらかじめ決まっている場合、反射光量を表す値から反射率が、透過光量を表す値から透過係数が、記録材の種類（以下「紙種」）を検出するのに必要な精度で算出可能である。
【００２８】
記録材検出部６は、図３に示すように、結像レンズ１１１３と、ＣＭＯＳエリア・センサ１１１０、反射光用ＬＥＤ１１１１、透過光用ＬＥＤ１１１２を備えている。結像レンズ１１１３は、記録材上の撮像領域の画像を結像させるものであり、ＣＭＯＳエリア・センサ１１１０は、この結像面に配置される。反射光用ＬＥＤ１１１１は、この撮像領域を斜め上方から照射する第１の光照射手段であり、透過光用ＬＥＤ１１１２は、記録材の透過光量検出用の第２の光照射手段である。
【００２９】
反射光用ＬＥＤ１１１１を光源とする光は、記録材表面に対して、所定の入射角を有するように照射される。記録材からの反射光は、結像レンズ１１１３を介し集光されてＣＭＯＳエリア・センサ１１１０に結像される。制御部は、ＣＭＯＳエリア・センサを制御して、受光量に比例した電気信号を取り出すことによって、記録材の表面映像を読み取る。したがって、記録材の表面から反射画像は、撮像領域の紙面の凹凸状況を表すことになる。制御部は、前記反射画像を用いて、反射光率を検出する。
【００３０】
続いて、記録材の透過係数の検出方法について説明する。第２光照射手段としての透過光用ＬＥＤ１１１２を光源とする光は、記録材に対し画像読取センサ１２３の反対側から、画像読取センサ１２３方向へ照射される。記録材の透過光は、結像レンズ１１１３を介し集光されてＣＭＯＳエリア・センサ１１１０に照射される。このとき、センサのエリア全体もしくは所定の範囲における輝度値から透過係数が検出される。
【００３１】
上記記録材検出部６の構成は、本実施の形態は本発明の適用可能な一形態であって、これに限定されるものではない。
【００３２】
＜記録材残量の検出＞
記録材の残量検出は、給紙カセット内にある記録材束の質量と記録材１枚の質量をもとに算出を行う。
【００３３】
まず、記録材束の質量測定方法について説明する。
【００３４】
給紙カセット内に収容された記録材束は、移動手段により給紙可能位置までリフトアップが行われる。図６は、横軸に記録材束の質量、縦軸に記録材束をリフトアップするのに必要なトルクをとったグラフである。この結果より、リフトアップ時に必要なトルクを測定することで、記録材束の質量を算出することができる。また、質量算出の方法はトルク測定だけに限ったものではなく、リフトアップ時に必要な電力値や電流値などを利用することもできる。
【００３５】
次に、記録材１枚の質量の算出について説明する。図７は、横軸に坪量（単位面積当たりの質量）、縦軸に透過係数をとったグラフである。坪量と透過係数には相関がある。坪量をＸ、透過係数をＹとしたとき、図７の測定を行った系においては、
Ｙ＝６２７９１２Ｘ−０．９８
という関係式を求めることができる。
【００３６】
したがって、記録材検出部から測定された透過係数を用いて、実測された用紙の実際の坪量の算出が行える。そして、上述のように求められた坪量に、記録材のサイズを乗算することで、記録材１枚の質量が求められる。
【００３７】
記録材束の残量枚数を算出するには、上述のように求められた記録材束の質量を記録材１枚の質量で割ることにより、求めることができる。また、画像形成装置に表示される残量については、上述のように計算された値を用いる以外に、残量表示の最小単位を１０枚ごとにするなど、幅を持たせても良い。
【００３８】
図１は、本実施形態の記録材残量検知に関する動作のフローチャートである。また、図４は本実施形態の制御系統を表している。
【００３９】
図１を用いて、記録材残量検知の制御について説明する。
【００４０】
Ｓ１にて、画像形成装置１００は給紙カセットの開閉有無の検出を行う。開閉検知には、給紙カセットの開閉検知センサ（不図示）などが用いられる。Ｓ１にて、カセットの開閉が行われた場合、制御部は給紙カセット内の記録材は新規の記録材として取り扱い、直前までの「記録材残量」と「記録材束質量」をメモリから消去する（Ｓ２）。
【００４１】
そして、Ｓ３にて、リフトアップ動作を行い、給紙カセット内の記録材束を給紙可能位置に移動させる。この時に、記録材束の質量検出を行い、制御部は「記録材束質量」としてメモリに保存を行うとともに、演算部は検出された記録材束質量と給紙カセットの用紙設定から記録材残量を算出する。算出された記録材残量については、画像形成装置の表示部に表示と、メモリへの保存が行われる（Ｓ４）。本ステップの演算において用いられる給紙カセットの用紙設定は、例えば、用紙サイズと用紙種類が挙げられる。用紙種類の区分の中の最大坪量の値と用紙サイズから、用紙１枚の質量を求め、記録材束の枚数を計算する。
【００４２】
また、記録材束の初期枚数を求める計算で用いる坪量の値は、上記のみに限定されず、他の値を用いても良い。画像形成装置が通紙可能な最大坪量から保証できる最低枚数を見積もることや、給紙カセット開閉検知直前の坪量を使用して残量計算をすることもできる。また、実際の通紙が行われて坪量検知が行われるまでは、残量を「計算中」などと表示する方法もある。
【００４３】
記録材束の初期枚数を算出後は、本体は印刷可能状態に移行し、印刷指示を待つ（Ｓ５）。
【００４４】
Ｓ１にて、カセットの開閉が行われていなかった場合、制御部は給紙カセット内の記録材は変更されていないと判断し、直前までの「記録材残量」と「記録材束質量」をメモリに保持する（Ｓ１１）。その後、本体は印刷可能状態に移行し、印刷指示が来るのを待つ（Ｓ５）。
【００４５】
本体が印刷指示を受けると、給紙された記録材に対し、記録材検出部６により記録材の紙種判定を行う（Ｓ６，Ｓ７）。
【００４６】
演算部では、記録材検出部から得られた透過係数を用いて記録材の坪量を算出する。また、求められた坪量はメモリに保存される（Ｓ８）。
【００４７】
Ｓ９では、演算部にて、Ｓ８で求められた坪量と用紙サイズを用いて、記録材１枚の質量を計算し、メモリに保存されている記録材束質量から前記１枚の記録材質量を引いた値（記録材束残質量）を前記記録材１枚の質量で除算し、給紙カセット内の残量を求める。また、表示部での表示の変更も行う。また、制御部では、メモリに保存された「記録材束質量」の値を「記録材束残質量」の値に変更する。
【００４８】
Ｓ１０にて、制御部は、給紙カセット内の紙有無センサの検知結果を確認し、給紙カセットが紙無しになっていないかを確認する。紙有無検知センサが、紙無しを検知した場合、制御部は、「用紙無し」を表示させる（Ｓ１１）。Ｓ１０にて、紙有りを検知した場合、次の印刷指示の有無を確認する（Ｓ１３）。Ｓ１３にて、印刷指示がなかった場合、Ｓ５の印刷可能状態に移行し、以降のフローの繰り返しを行う。Ｓ１３にて、印刷指示があった場合、Ｓ７の記録材検出に移行し、以降のフローの繰り返しを行う。
【００４９】
Ｓ５またはＳ７からＳ１３のフローの繰り返しの中で、記録材残量を計算するうえで、記録材検出部の精度によっては、記録材１枚の質量検出がばらついてしてしまい、残量表示も通紙ごとに変動してしまう可能性がある。そのような事態を避けるため、残量算出の計算に用いる坪量の値は、直近５枚の平均値を利用するなどに変更しても良い。
【００５０】
給紙カセット内にある記録材束に対し、記録材束の質量を測定するとともに、印刷に使われた用紙の質量も算出を行う。記録材束の質量は、使用された記録材の質量を減算していくことで、カセット内の残質量の更新を行っていく。カセット内の残質量を、印字された記録材の質量などで除算することでカセット内に残る記録材の枚数を算出することが可能となる。
【００５１】
また、本実施形態において、全ての記録材に対し、坪量の検知を行って残量算出をしているため、給紙カセット内に違う種類の記録材が混載された場合にも、残量表示を適切に合わせていくことが可能になる。
【００５２】
さらに、任意のタイミングでＳ３のリフトアップ動作を実施すれば、実際の用紙束残質量を再測定することができるため、残量算出の精度を上げることができる。例えば、用紙の残量が１００枚以下となった印刷指示待ちのタイミングで、リフトアップ動作を行うなどのフローを追加すると、算出残量と実残量の乖離が補正することができる。
【００５３】
本実施形態において、全ての記録材に対し、光透過光量あるいは透過率から単位面積当たりの質量（坪量）の検出を行い、坪量と記録材サイズから、全記録材１枚ごとの質量を求める。また、給紙カセット内にある記録材束の質量を測定しておく。記録材束の質量は、使用された記録材の質量を減算していくことで、カセット内の残質量の更新を行っていく。カセット内の記録材の残質量を、印字された記録材の質量などで除算することで精度よくカセット内に残る記録材の枚数を算出できる画像形成装置を提供することができる。
【００５４】
上述した実施形態から把握される本発明は、以下の通りである。
【００５５】
「記録材を収納する収容部と、前記収容部に収容された記録材束を給紙可能位置まで移動させる移動手段と、前記収容部の開閉検知手段と、前記収容部から給紙される記録材の面密度を検出する記録材検出部と、を有し、記録材束を給紙可能位置に移動するのに必要な仕事量から算出した用紙束の質量と、前記記録材検出部で検出した用紙１枚ごとの質量から、前記収容部にある記録材残枚数を求めることを特徴とする画像形成装置」である。
【００５６】
更には、「前記記録材残枚数の算出工程において、前記収容部に収容される複数枚の記録材の、面密度を検出し、複数枚の検出結果から前記収容部にある記録材の残枚数を算出することを特徴とする画像形成装置」である。
【００５７】
更には、「前記記録材検出部は、光または超音波の照射手段と、透過した光または超音波の検出手段と、を有していることを特徴とする画像形成装置」である。
【符号の説明】
【００５８】
１００  画像形成装置、
１  搬送手段、３  用紙カセット、５  カセット内紙有無センサ、
６  記録材検出部、７  温度湿度検出部、８  制御部、９  ビデオコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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