(57)【要約】【課題】用紙残量の判定に演算等の手段を要することなく用紙残量の判定を可能とし、用紙がなくなった場合でも、トナーの無駄や時間の浪費を防止できる画像形成装置を提供する。【解決手段】記録紙収納手段の記録紙が１枚以下及び２枚以上であることを超音波を用いて検出し、前記枚数検出手段が前記記録紙収納手段の記録紙が１枚以下であることを検出した場合に、トナー像の形成が停止されるように制御手段で画像形成手段を制御する。【選択図】図１
2008058780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記像担持体上に形成された画像を記録紙に転写する転写手段と、
前記転写手段に向けて記録紙を給紙する給紙手段と、
前記給紙手段により給紙される記録紙を収納する少なくとも記録紙の後端位置を規制する後端規制部材を備えた記録紙収納手段と、
前記記録紙収納手段の記録紙が１枚以下もしくは２枚以上であることを検出する枚数検出手段と、
前記枚数検出手段が前記記録紙収納手段の記録紙が１枚であることを検出した場合に、前記トナー像の形成が停止されるように画像形成手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記枚数検出手段は、超音波を用いて検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】
前記枚数検出手段は、前記記録紙収納手段に載置される記録紙に対して給紙方向に向かって後端近傍を検出する位置に設置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記記録紙収納手段は、前記後端規制部材を給紙方向へ移動可能に支持する支持部材を備えるとともに、前記枚数検出手段は前記後端規制部材の移動と連係して移動可能に支持されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記枚数検出手段は、前記後端規制部材に支持されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか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、例えば、電子写真方式による画像形成装置のように、像担持体上に画像を形成した後に、像担持体から記録紙に画像を転写することにより、記録紙上に画像を形成する画像形成装置に適した給紙装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成装置は、一般的に、記録紙収納手段である給紙トレイ、給紙カセット等を複数備えており、これらの給紙カセットの任意のものから記録紙（以下、用紙、紙ともいう）を給紙して画像を形成することができるように構成されている。複数の給紙カセットのどれから記録紙を給紙して画像形成を行うかは、画像サイズ、画像の縦横の向き、紙質等に応じて選択される。そして、記録紙が給紙カセットに無くなると、画像形成が停止し、紙無し表示が操作部に表示される。
【０００３】
一方、画像形成装置に対しては、高速化のニーズがあり、かかるニーズに対応するために、像担持体及び記録紙の搬送速度を増すという手段が採られるとともに、画像と画像の間隔を狭くして、時間当たりの形成画像数を上げる手段が採られている。
【０００４】
前記手段においては、特に、給紙部の給紙カセットに記録紙が無くなって画像形成を停止する場合に、給紙カセットにおいて記録紙がないことが検出された時点で、既に画像形成手段である画像形成部における画像形成が進行しているという状況が生ずる。この場合に、像担持体上の未転写の画像をクリーニングする必要があり、クリーニング手段にかかる負担を大きくして、クリーニングブレード等のクリーニング手段の劣化を早めることになる。また、余分なトナーが消費されてトナー能消費量が増大したり、余分な画像形成により像担持体や現像剤の劣化を早めたりする結果となる。
【０００５】
特に、カラー画像形成装置においては、像担持体に対して複数の画像形成手段が対向して配置されるので、前記複数の画像形成手段のうちの先頭の画像形成手段から転写手段までの距離が長くなり、結果として給紙の開始前に画像形成が開始されて不要なトナーが像担持体に付着する前述の問題が生ずる。
【０００６】
上記問題に対して、用紙トレイ（給紙カセット）内の用紙なし状態を検出する用紙なし検出手段と、重ねて置かれた用紙の透過光量を検出する用紙の透過光量検出手段を有し、用紙が順次消費されて用紙なし状態となる前の前記用紙の透過光量検出手段の出力を記憶し、以後の用紙残量判定に利用することが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、給紙する用紙を収納する記録紙収納手段は、載置される用紙の搬送方向に向かって後端部近傍に前記用紙の有無を検出する検出手段を備えることが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−１５９８５９号公報
【特許文献２】特開２００２−２６５０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１は、用紙が順次消費されて用紙なし状態となる前の前記用紙の透過光量検出手段の出力を記憶し、以後の用紙残量判定に利用し、用紙残量を正確に判定することにより、トナー画像形成数を制御するものである。また、紙種の変化は操作者が操作パネル等から指示するものである。しかしながら、連続プリントの際の最初の１回は、用紙残量を判定することができず、用紙残量の判定は２回以降となり、また同一紙種に限られる。
【０００９】
特許文献２は、用紙後端部近傍で用紙の有無を検出し、画像形成の動作を中止するものである。しかしながら、用紙の最後の１枚の排紙を検出するものであり、前述のカラー画像形成装置等においては、次の画像形成の動作開始を停止することは困難である。
【００１０】
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、用紙残量の判定に演算等の手段を要することなく用紙残量の判定を可能とし、用紙がなくなった場合でも、トナーの無駄や時間の浪費を防止できる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】
【００１１】
上記目的は、下記の構成により達成される。
１．像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上に形成された画像を記録紙に転写する転写手段と、前記転写手段に向けて記録紙を給紙する給紙手段と、前記給紙手段により給紙される記録紙を収納する少なくとも記録紙の後端位置を規制する後端規制部材を備えた記録紙収納手段と、前記記録紙収納手段の記録紙が１枚以下もしくは２枚以上であることを検出する枚数検出手段と、前記枚数検出手段が前記記録紙収納手段の記録紙が１枚であることを検出した場合に、前記トナー像の形成が停止されるように画像形成手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
２．前記枚数検出手段は、超音波を用いて検出することを特徴とする１に記載の画像形成装置。
３．前記枚数検出手段は、前記記録紙収納手段に載置される記録紙に対して給紙方向に向かって後端近傍を検出する位置に設置されることを特徴とする１又は２に記載の画像形成装置。
４．前記記録紙収納手段は、前記後端規制部材を給紙方向へ移動可能に支持する支持部材を備えるとともに、前記枚数検出手段は前記後端規制部材の移動と連係して移動可能に支持されることを特徴とする１乃至３の何れかに記載の画像形成装置。
５．前記枚数検出手段は、前記後端規制部材に支持されることを特徴とする１乃至４の何れかに記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成によれば、超音波を用いて検出する枚数検出手段により枚数検出を行い、給紙カセットの用紙残量が１枚になった時点を検出し、前記検出に基づいて画像形成を制御（停止）するため、用紙なし時に発生する用紙に転写されずに廃棄されるトナー像の削減、像担持体の耐久性向上及び無駄な時間や電力の削減が可能になる。特に、カラー画像形成装置のような画像形成タイミングが早い装置において効果的である。
【００１３】
また、給紙カセットの用紙残量を用紙後端近傍で検出するため、残２枚目の給紙動作開始直後のタイミングで残１枚を判定でき、画像形成の制御のタイミングをより早めることができる。これにより、廃棄されるトナー像の削減、像担持体の耐久性向上及び無駄な時間や電力の削減を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の画像形成装置に関する実施の形態を図を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る画像形成装置の概念図である。なお、本発明の画像形成装置は、以下の形態に限定されるものではない。
【００１６】
本画像形成装置は画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。
【００１７】
画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、画像形成手段である複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、像担持体であるベルト状の中間転写体６、転写手段７Ａ、給紙手段２０及び定着装置９等からなる。
【００１８】
画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置５０１と原稿画像走査露光装置５０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置５０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置５０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。
【００１９】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに送られる。
【００２０】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体である感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを配置している。黒（Ｂｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを配置している。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光手段３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光手段３Ｋは、潜像形成手段を構成する。
【００２１】
なお、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。
【００２２】
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００２３】
定着装置９は、本発明の実施例では、熱ローラ定着装置としている。加熱手段を備えた定着ローラ９３と、定着ローラ９３を押圧する加圧ローラ９４を有し、定着ローラ９３と加圧ローラ９４との間に形成されたニップ部で記録紙Ｐ上のトナー像を加熱・加圧して定着する。
【００２４】
かくして、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、カラー画像合成されたトナー像が形成される。
【００２５】
記録紙収納手段である給紙カセット２１内に収容された記録紙Ｐは、給紙手段２０の給紙ローラ２２により１枚分離されて給紙され、給紙ローラ２３を経て、停止状態にあるレジストローラ２４へ給紙される。そこで一旦停止されて、その先端と中間転写体６上のトナー像との位置関係が正確に一致するタイミングで、そのレジストローラ２４が回転を開始することにより転写手段７Ａに給紙され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録紙Ｐは定着装置９において加熱・加圧され、記録紙Ｐ上のカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００２６】
一方、転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。
【００２７】
なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であったが、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよい。
【００２８】
定着装置９は、本発明の実施の形態では熱ローラ定着装置を用いたが、ベルト定着装置を用いてもよい。
【００２９】
図５は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の制御系のブロック図である。マイクロコンピュータで構成される制御手段ＭＣは全体を制御する。ＧＳは画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、中間転写体６を統括して示す画像形成手段、７Ａは転写手段、９は定着装置、ＯＰは操作部、２０は給紙手段、２１は給紙カセットである。２１０は給紙カセット２０内の記録紙Ｐが１枚以下であるか、２枚以上であるかを検出する枚数センサである。
【００３０】
制御手段ＭＣは画像形成部ＧＳ、転写手段７Ａ、定着装置９、操作部ＯＰ、給紙手段２０、給紙カセット２１等の間で信号の授受を行って、それらの駆動を制御する。枚数センサ２１０が残りの記録紙Ｐが１枚であることを検出すると画像形成手段ＧＳでの画像形成が制御（停止）される。
【００３１】
次に、本発明に係る画像形成装置の記録紙収納手段及び枚数検出手段について説明する。図２は記録紙収納手段である給紙カセット２１の構成を示す概略図である。
【００３２】
給紙カセット２１は、底板２０３、記録紙Ｐの後端位置を規制する後端規制部材２０４、後端規制部材２０４を給紙方向に移動可能に支持する支持部材２０５、記録紙の横方向位置を規制する横位置規制部材（不図示）、記録紙Ｐの先端を給紙ローラ２２の給紙位置に押し上げる押上板２０６を備える。
【００３３】
また、記録紙Ｐの後端近傍に、枚数検出手段である超音波を用いて検出する枚数センサ２１０、枚数センサ２１０を保持するセンサ保持部材２１１及びセンサ保持部材２１１と支持部材２０５を連動可能に接続する接続部材２１２を備える。
【００３４】
給紙カセット２１に収納された記録紙Ｐは、先端方向は押上板２０６に支持され給紙ローラ２２の給紙位置に押し上げられるが、後端近傍は底板２０３に支持される。押上板２０６は、不図示のバネあるいは駆動手段により回動する。押上板２０６を用いず、底板２０３全体をを移動する構成としてもよい。
【００３５】
枚数センサ２１０は、給紙カセット２１に収納された記録紙Ｐの後端近傍を挟むように超音波発信部２１０Ａと超音波受信部２１０Ｂが配置されている。超音波発信部２１０Ａから発信された超音波は、記録紙Ｐ及び複数の記録紙Ｐ間の空隙を透過することで強度が変化し、変化した超音波が超音波受信部２１０Ｂで受信される。
【００３６】
枚数センサ２１０は、超音波の透過強度の変化は主に複数の記録紙Ｐ間の空隙の存在に依存し、紙質、紙の濃淡等による紙種の影響は軽微である。
【００３７】
前記受信された超音波の受信レベルに基づき、給紙カセット２１内の記録紙Ｐの残り枚数を判定し、画像形成を制御する制御手段で画像形成が停止される。前記判定は、受信レベルが所定の値（以下、しきい値という）以下か、以上かの比較で行われ、以上の場合は１枚と判定し、以下の場合は２枚以上と判定される。
【００３８】
センサ保持部材２１１に保持された枚数センサ２１０は接続部材２１２により、後端規制部材２０４の給紙方向の移動に連動して移動する。これにより、枚数センサ２１０は常に記録紙Ｐの近傍を検出することができる。
【００３９】
図３に示すように、枚数センサ２１０は後端規制部材２０４で支持することが好ましい。構成が簡単にでき、移動も容易とすることができる。
【００４０】
次に，画像形成、転写及び給紙のタイミングについて説明する。図４は、カラー画像を５枚連続して出力する場合の一例のタイミングチャートである。図中の番号１〜５は、それぞれ前記カラー画像の１〜５枚目を示す。
【００４１】
以下に、記録紙Ｐが３枚でなくなる場合を例にして説明する。
【００４２】
操作部ＯＰ（不図示）の画像形成開始ボタンの操作又は外部機器（不図示）からの画像形成開始指令により、１枚目のＹ色の画像信号１が出され１枚目のＹ画像形成が開始され、形成される。同様にして、設定されたタイミングでＭ、Ｃ及びＢｋの各色の画像が形成される。
【００４３】
画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、カラー画像合成されたトナー像が形成される。
【００４４】
前記画像の形成に合わせ、所定のタイミングで１枚目の給紙動作信号１が出され給紙手段２１で給紙カセット２０より給紙を開始する。記録紙Ｐはレジストローラ２３に搬送される。更に、所定のタイミングで１枚目のレジストローラ動作信号１が出され、記録紙Ｐはレジストローラ２３により転写手段７Ａに搬送され、１枚目の転写タイミング１で中間転写体６上のトナー像が記録紙Ｐに転写される（２次転写）。
【００４５】
同様にして２枚目以降の画像形成、転写及び給紙が行われる。
【００４６】
画像形成の制御、即ち停止は、従来は３枚目の給紙が終わり給紙カセット２０内の転写紙Ｐがなくなった時点（図中Ｔ３のタイミング）で転写紙Ｐの有無の検出し行っていた。Ｔ３のタイミングで４枚目の画像形成を停止した場合には、図に示すようにすでにＹ４ａ、Ｙ５、Ｍ４、Ｃ４部分の画像形成がなされており、この部分が無駄なトナー像となった。
【００４７】
これに対し、給紙カセット２０内の残り１枚を検出することにより無駄なトナー像を減少させることができる。転写紙Ｐの残り１枚を、残り１枚の先端、即ち残り２枚目が給紙カセット２０よりほぼ排紙された時点（図中Ｔ２のタイミング）で検出し、４枚目の画像形成を停止することで可能となる。しかしながら、Ｙ４ｂの画像形成は形成されており、この部分が無駄なトナー像となる。
【００４８】
更に、転写紙Ｐの残り１枚を、残り１枚の後端近傍、即ち残り２枚目が給紙カセット２０より排出開始された時点（図中Ｔ１のタイミング）で検出し、４枚目の画像形成を停止することでＹ４ｂの無駄なトナー像の形成を防ぐことが可能となる。
【００４９】
上記のように、転写紙Ｐの残り１枚を残り１枚の後端近傍で検出することにより、残り１枚目より後の画像形成画像形成の停止のタイミングをより早めることができ、無駄なトナー像を形成することを防止できる。これにより、廃棄されるトナー像の削減、像担持体の耐久性向上及び無駄な時間や電力の削減を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略図である。
【図２】記録紙収納手段である給紙カセットの構成を示す概略図である。
【図３】給紙カセットの構成の別形態を示す概略図である。
【図４】カラー画像を５枚連続して出力する場合のタイミングチャートの例である。
【図５】本発明係る画像形成装置の制御系のブロック図である。
【符号の説明】
【００５１】
ＧＨ  画像形成装置本体
ＹＳ  画像読み取り装置
ＭＣ  制御手段
ＧＳ  画像形成手段
Ｐ  記録紙
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ  画像形成部
６  中間転写体
７Ａ  転写手段
９  定着装置
２０  給紙手段
２１  給紙カセット
２１０  枚数センサ
２１０Ａ  発信部
２１０Ｂ  受信部
【図１】
2008058780.tif 000003
【図２】
2008058780.tif 000004
【図３】
2008058780.tif 000005
【図４】
2008058780.tif 000006
【図５】
2008058780.tif 000007