(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給紙トレイが引き出されることにより前記給紙トレイ内の昇降台を下限位置まで下降させる下降手段と、前記昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置に到達するまで前記昇降台を上昇させる上昇手段と、前記昇降台に載置されている用紙の残量を逐次に更新記憶する不揮発性の記憶手段とを有し、前記昇降台に載置された用紙を給紙する装置において、前記昇降台に載置されている用紙の残量を検知する用紙残量検知方法であって、
前記昇降台の上昇を行うべきタイミングにおいて、この上昇に先だって、前記昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあるか否かを検知するとともに、前記昇降台が下限位置にあるか否かを検知して、
前記昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあり且つ前記昇降台が下限位置にあると検知されたときには、前記昇降台に載置されている用紙の残量が略１００％であるとして求め、
前記昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあり且つ前記昇降台が下限位置にないと検知されたときには、前記昇降台に載置されている用紙の残量が前記記憶手段に記憶されている用紙残量のままであると判断し、
前記昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置になく且つ前記昇降台が下限位置にあると検知されたときには、前記上昇手段により前記昇降台を上昇させるとともに、この上昇に要した時間を計測して、この上昇時間に基づいて、前記昇降台に載置されている用紙の残量を新たに求め、
前記昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置になく且つ前記昇降台が下限位置にないと検知されたときには、前記上昇手段により前記昇降台を上昇させるとともに、この上昇に要した時間を計測して、この上昇時間と前記記憶手段に記憶されている用紙残量とに基づいて、前記昇降台に載置されている用紙の残量を新たに求める、
ことを特徴とする用紙残量検知方法。
【請求項２】
給紙トレイ内の昇降台に載置された用紙を給紙する給紙ユニットであって、
前記給紙トレイが引き出されることにより前記昇降台を下限位置まで下降させる下降手段と、
前記昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置に到達するまで前記昇降台を上昇させる上昇手段と、
前記上昇手段が前記昇降台を上昇させるのに要した時間を計測する上昇時間計測手段と、
前記昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあるか否かを検知する上限位置検知手段と、
前記昇降台が下限位置にあるか否かを検知する下限位置検知手段と、
前記昇降台の上昇を行うべきタイミングにおいて、この上昇に先だって前記上限位置検知手段および前記下限位置検知手段それぞれにより検知された結果を獲得して、この獲得した結果に基づいて、前記昇降台に載置されている用紙の残量を検知する用紙残量演算手段と、
前記昇降台に載置されている用紙の残量を逐次に更新記憶する不揮発性の記憶手段と、
を備えることを特徴とする給紙ユニット。
【請求項３】
前記用紙残量演算手段は、
前記昇降台の上昇を行うべきタイミングにおいて、この上昇に先だって前記上限位置検知手段および前記下限位置検知手段それぞれにより検知された結果を獲得して、
前記昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあり且つ前記昇降台が下限位置にあると検知されたときには、前記昇降台に載置されている用紙の残量が略１００％であるとして求め、
前記昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあり且つ前記昇降台が下限位置にないと検知されたときには、前記昇降台に載置されている用紙の残量が前記記憶手段に記憶されている用紙残量のままであると判断し、
前記昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置になく且つ前記昇降台が下限位置にあると検知されたときには、前記上昇手段により前記昇降台を上昇させるとともに、前記上昇時間計測手段によりこの上昇に要した時間を計測させて、この上昇時間に基づいて、前記昇降台に載置されている用紙の残量を新たに求め、
前記昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置になく且つ前記昇降台が下限位置にないと検知されたときには、前記上昇手段により前記昇降台を上昇させるとともに、前記上昇時間計測手段によりこの上昇に要した時間を計測させて、この上昇時間と前記記憶手段に記憶されている用紙残量とに基づいて、前記昇降台に載置されている用紙の残量を新たに求める、
ことを特徴とする請求項２記載の給紙ユニット。
【請求項４】
請求項２記載の給紙ユニットと、この給紙ユニットより給紙された用紙に画像を形成する画像形成ユニットと、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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給紙トレイ内の昇降台に載置されている用紙の残量を検知する用紙残量検知方法、この用紙残量検知方法を採用した給紙ユニット、および、この給紙ユニットを含む画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置は、給紙トレイ内の昇降台に載置された用紙を給紙する給紙ユニットと、この給紙ユニットより給紙された用紙に画像を形成する画像形成ユニットとを備えている。この画像形成装置において給紙ユニットから画像形成ユニットへ用紙を給紙していくに従って、給紙ユニットの昇降台に載置されている用紙の残量が減少していき、昇降台に載置されている用紙の上面位置が次第に低くなっていき、やがては給紙ができなくなる。そこで、給紙ユニットは、昇降台を上昇させる上昇手段を有しており、昇降台に載置されている用紙の上面位置が低くなって給紙ができなくなる前に、昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置に到達するまで上昇手段により昇降台を上昇させる。
【０００３】
このような給紙ユニットにおいて、給紙トレイ内の昇降台に載置されている用紙の残量を検知することが行われている。具体的には、給紙トレイが引き出されることにより昇降台を下限位置まで下降させ、その後に給紙トレイが挿入されると、昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置に到達するまで上昇手段により昇降台を上昇（以下ではこの際の上昇を「初期上昇」という。）させるとともに、この初期上昇に要した時間を計測する。初期上昇に要した時間が短いほど、給紙トレイ内の昇降台に載置されている用紙の残量は多い。そこで、この計測により得られた時間に基づいて、給紙トレイ内の昇降台に載置されている用紙の残量を検知し、この用紙残量を記憶手段に記憶する（例えば特開平１０−１８１９４４号公報を参照）。
【０００４】
また、給紙ユニットにおける給紙動作により、昇降台に載置されている用紙の上面位置が次第に低くなっていくときに、適時に、昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置に到達するまで上昇手段により昇降台を上昇（以下ではこの際の上昇を「適時上昇」という。）させるとともに、この適時上昇に要した時間を計測する。適時上昇に要した時間は、前の初期上昇または適時上昇の後における用紙残量の減少量を表す。そこで、既に記憶手段に記憶されている用紙残量から、この計測により得られた時間に基づいて得られる用紙減少量を差し引くことで、給紙トレイ内の昇降台に載置されている用紙の残量を新たに求めて、この新たに求められた用紙残量を記憶手段に更新記憶する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の用紙残量検知方法では、昇降台に載置されている用紙の残量を誤って検知する場合があることを、本願発明者は見出した。
【０００６】
すなわち、ユーザの操作により、給紙トレイが引き出されて、下限位置まで下降した昇降台に用紙が殆ど満杯になるまで補給され、その後に給紙トレイが挿入されると、昇降台の初期上昇が行われるまでもなく、昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置に達している場合がある。この場合、昇降台に載置されている用紙の残量が略１００％であると判断されるべきであるが、昇降台の初期上昇が行われないことから、既に記憶手段に記憶されている用紙残量（すなわち、ユーザにより用紙が補給される前の残量）のままであると誤って判断される。
【０００７】
また、ユーザの操作により或いは電源故障により昇降台の初期上昇または適時上昇の途中に給紙ユニットの電源がオフとなって、その後に電源がオンになった際に昇降台の初期上昇が行われる場合がある。この場合、昇降台に載置されている用紙の残量は、既に記憶手段に記憶されている用紙残量より幾らか少ない量であると判断されるべきであるが、昇降台の初期上昇が短時間だけ行われることから、昇降台に載置されている用紙の残量が１００％に近い量であると誤って判断される。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、従来であれば誤検知してしまうような上記の場合であっても給紙トレイ内の昇降台に載置されている用紙の残量を正しく検知することができる用紙残量検知方法、ならびに、この用紙残量検知方法を採用した給紙ユニットおよび画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る用紙残量検知方法は、給紙トレイが引き出されることにより給紙トレイ内の昇降台を下限位置まで下降させる下降手段と、昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置に到達するまで昇降台を上昇させる上昇手段と、昇降台に載置されている用紙の残量を逐次に更新記憶する不揮発性の記憶手段とを有し、昇降台に載置された用紙を給紙する装置において、昇降台に載置されている用紙の残量を検知する方法である。
【００１０】
そして、本発明に係る用紙残量検知方法は、昇降台の上昇を行うべきタイミングにおいて、(1) この上昇に先だって、昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあるか否かを検知するとともに、昇降台が下限位置にあるか否かを検知して、(2) 昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあり且つ昇降台が下限位置にあると検知されたときには、昇降台に載置されている用紙の残量が略１００％であるとして求め、(3) 昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあり且つ昇降台が下限位置にないと検知されたときには、昇降台に載置されている用紙の残量が記憶手段に記憶されている用紙残量のままであると判断し、(4) 昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置になく且つ昇降台が下限位置にあると検知されたときには、上昇手段により昇降台を上昇させるとともに、この上昇に要した時間を計測して、この上昇時間に基づいて、昇降台に載置されている用紙の残量を新たに求め、(5) 昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置になく且つ昇降台が下限位置にないと検知されたときには、上昇手段により昇降台を上昇させるとともに、この上昇に要した時間を計測して、この上昇時間と記憶手段に記憶されている用紙残量とに基づいて、昇降台に載置されている用紙の残量を新たに求める、ことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る給紙ユニットは、給紙トレイ内の昇降台に載置された用紙を給紙する給紙ユニットであって、(1) 給紙トレイが引き出されることにより昇降台を下限位置まで下降させる下降手段と、(2) 昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置に到達するまで昇降台を上昇させる上昇手段と、(3) 上昇手段が昇降台を上昇させるのに要した時間を計測する上昇時間計測手段と、(4) 昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあるか否かを検知する上限位置検知手段と、(5) 昇降台が下限位置にあるか否かを検知する下限位置検知手段と、(6) 昇降台の上昇を行うべきタイミングにおいて、この上昇に先だって上限位置検知手段および下限位置検知手段それぞれにより検知された結果を獲得して、この獲得した結果に基づいて、昇降台に載置されている用紙の残量を検知する用紙残量演算手段と、(7) 昇降台に載置されている用紙の残量を逐次に更新記憶する不揮発性の記憶手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る給紙ユニットの用紙残量演算手段は、昇降台の上昇を行うべきタイミングにおいて、(1) この上昇に先だって上限位置検知手段および下限位置検知手段それぞれにより検知された結果を獲得して、(2) 昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあり且つ昇降台が下限位置にあると検知されたときには、昇降台に載置されている用紙の残量が略１００％であるとして求め、(3) 昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあり且つ昇降台が下限位置にないと検知されたときには、昇降台に載置されている用紙の残量が記憶手段に記憶されている用紙残量のままであると判断し、(4) 昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置になく且つ昇降台が下限位置にあると検知されたときには、上昇手段により昇降台を上昇させるとともに、上昇時間計測手段によりこの上昇に要した時間を計測させて、この上昇時間に基づいて、昇降台に載置されている用紙の残量を新たに求め、(5) 昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置になく且つ昇降台が下限位置にないと検知されたときには、上昇手段により昇降台を上昇させるとともに、上昇時間計測手段によりこの上昇に要した時間を計測させて、この上昇時間と記憶手段に記憶されている用紙残量とに基づいて、昇降台に載置されている用紙の残量を新たに求める、ことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の本発明に係る給紙ユニットと、この給紙ユニットより給紙された用紙に画像を形成する画像形成ユニットと、を備えることを特徴とする。また、画像形成装置は、原稿上の画像を読み取る画像読取ユニットを更に備えて、画像形成ユニットにおいて、給紙ユニットより給紙された用紙に、画像読取ユニットにより読み取られた画像を形成してもよい。
【００１４】
本発明では、昇降台の上昇を行うべきタイミングにおいて、この上昇に先だって、昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあるか否かを検知するとともに、昇降台が下限位置にあるか否かを検知する。そして、昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあるか否かの検知結果だけでなく、上昇前の昇降台が下限位置にあるか否かの検知結果にも基づいて、更に、必要に応じて上昇時間または記憶されている用紙残量にも基づいて、昇降台に載置されている用紙の残量を新たに求める。したがって、従来であれば誤検知してしまうような場合であっても、本発明によれば、給紙トレイ内の昇降台に載置されている用紙の残量を正しく検知することができる。
【００１５】
なお、上昇前の昇降台が下限位置にあるか否かの検知は、これを直接的に検知するセンサを設けることにより行ってもよいし、給紙トレイが給紙ユニット本体から引き出された履歴の有無を検知することにより行ってもよい。また、本願の明細書および図面において、「用紙」とは、普通紙に限らず、その他の特殊紙やＯＨＰシートをも含む概念である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１のブロック図である。この画像形成装置１は、給紙ユニット１０、画像形成ユニット２０および画像読取ユニット３０を備えており、複写機を構成している。すなわち、原稿に描かれた画像が画像読取ユニット３０により読み取られて、画像読取ユニット３０から画像形成ユニット２０へ当該画像データが送られる。一方、給紙ユニット１０により給紙された用紙が画像形成ユニット２０へ送られる。そして、画像形成ユニット２０において、画像読取ユニット３０より送られてきた画像データに基づいて、給紙ユニット１０より送られてきた用紙上に画像が形成される。このようにして、画像読取ユニット３０により読み取られた原稿上の画像は、給紙ユニット１０より送られてきた用紙上に複写される。
【００１８】
給紙ユニット１０は、給紙トレイ１１、昇降台１２、下降手段１３、上昇手段１４、上昇時間計測手段１５、上限位置検知手段１６、下限位置検知手段１７、記憶手段１８およびＣＰＵ（用紙残量演算手段）１９を備えている。
【００１９】
給紙トレイ１１は、給紙ユニット１０本体に対して引き出すこと及び挿入することが可能であり、その内部に昇降台１２を有している。昇降台１２は、給紙トレイ１１内にあって昇降可能であり、給紙すべき用紙２を載置し得る。下降手段１３は、給紙トレイ１１が引き出されたときに昇降台１２を下限位置まで下降させるものである。この下降手段１３による昇降台１２の下降は、駆動モータ等が用いられることなく、自重により機械的になされるので、給紙ユニット１０の電源がオフとなっている期間であっても、給紙トレイ１１が引き出されると、昇降台１２は下限位置まで下降する。
【００２０】
上昇手段１４は、昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置に到達するまで昇降台１２を上昇させるものである。この上昇手段１３による昇降台１２の上昇は、駆動モータによりなされる。また、この上昇手段１３による昇降台１２の上昇は、引き出されていた給紙トレイ１１が挿入されたときになされる初期上昇と、昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａの位置が次第に低くなっていくときに適時になされる適時上昇とが含まれる。
【００２１】
上昇時間計測手段１５は、上昇手段１４が昇降台１２を初期上昇または適時上昇させるのに要した時間を計測するものである。上限位置検知手段１６は、昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置にあるか否かを検知する。下限位置検知手段１７は、昇降台１２が下限位置にあるか否かを検知する。記憶手段１８は、昇降台１２に載置されている用紙２の残量が新たに求められる度に、この用紙残量を逐次に更新記憶するものであって、不揮発性のものであり、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、フラッシュメモリおよび磁気ディスク等が好適に用いられる。
【００２２】
ＣＰＵ（Central Processing Unit）１９は、昇降台１２に載置されている用紙２の残量を演算により求める用紙残量演算手段として作用するものである。このＣＰＵ１９は、上昇時間計測手段１５により計測された昇降台１２の上昇時間、上限位置検知手段１６による検知結果、下限位置検知手段１７による検知結果、および、記憶手段１８に記憶されている過去の用紙２の残量に基づいて、現在の用紙２の残量を演算する。また、このＣＰＵ１９は、給紙ユニット１０の全体の動作を制御するものであり、例えば、上昇手段１３による昇降台１２の上昇を制御し、上昇時間計測手段１５による時間計測を制御し、また、演算により求めた現在の用紙２の残量を記憶手段１８に更新記憶させる。
【００２３】
図２は、本実施形態に係る給紙ユニット１０の下降手段１３および上昇手段１４それぞれを模式的に説明する図である。この図では、給紙トレイ１１は左方に引き出される。同図（ａ）は、給紙トレイ１１が給紙ユニット１０本体から引き出されている状態を示す。同図（ｂ）は、給紙トレイ１１が給紙ユニット１０本体に挿入された直後であって初期上昇前の状態を示す。また、同図（ｃ）は、昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置に達している状態を示す。各図には、給紙トレイ１１および昇降台１２の他に、下降手段１３または上昇手段１４を構成する要素として、駆動モータ１０１、第１ギア１０２、第２ギア１０３、凸状部材１０４、凹状部材１０５、ワイヤ１０６およびローラ１０７が示されている。
【００２４】
駆動モータ１０１は、ＣＰＵ１９により制御されて回転する。第１ギア１０２および第２ギア１０３は、駆動モータ１０１の回転を凸状部材１０４に伝達する。第２ギア１０３は、一方向（昇降台１２を上昇させる方向）のみに回転可能である。凸状部材１０４は、第２ギア１０３に固定されていて回転可能である。凹状部材１０５は、給紙トレイ１１との相対的位置関係が固定されていて回転可能である。給紙トレイ１１が挿入されている状態（図２（ｂ），（ｃ））では、凹状部材１０５は、凸状部材１０４と嵌合し、凸状部材１０４とともに回転し得る。また、給紙トレイ１１が引き出されている状態（図２（ａ））では、凹状部材１０５と凸状部材１０４との嵌合が外れる。ワイヤ１０６は、給紙トレイ１１の側壁の上方に設けられたローラ１０７を跨いで、一端が昇降台１２に固定され、他端が凹状部材１０５に固定されており、凹状部材１０５の回転に従って、凹状部材１０５の周囲に券回され、或いは、この券回が解かれる。
【００２５】
下降手段１３は以下のように構成され動作する。すなわち、図２（ａ）に示すように、給紙トレイ１１が給紙ユニット１０本体から引き出されると、凹状部材１０５と凸状部材１０４との嵌合が外れる。そして、昇降台１２は自重により下限位置まで下降する。このように、下降手段１３による昇降台１２の下降は、駆動モータ１０１等が用いられることなく、自重により機械的になされるので、給紙ユニット１０の電源がオフとなっている期間であっても、給紙トレイ１１が引き出されると、昇降台１２は下限位置まで下降する。
【００２６】
上昇手段１４は以下のように構成され動作する。すなわち、図２（ｂ）に示すように、引き出された状態にあった給紙トレイ１１が給紙ユニット１０本体に挿入されると、凹状部材１０５と凸状部材１０４とは嵌合する。そして、駆動モータ１０１が回転することにより、その回転が第１ギア１０２、第２ギア１０３、凸状部材１０４および凹状部材１０５に伝達されて、凹状部材１０５が回転する。凹状部材１０５が回転すると、ワイヤ１０６が凹状部材１０５に券回されていき、その結果、昇降台１２の初期上昇が行われる。図２（ｃ）に示すように、昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置に達したことが上限位置検知手段１６により検知されると、駆動モータ１０１の回転は停止する。昇降台１２の適時上昇も同様に行われる。なお、第２ギア１０３が一方向のみに回転可能であって、凹状部材１０５と凸状部材１０４とが嵌合しているので、駆動モータ１０１の回転が停止しても、昇降台１２が下降することはない。
【００２７】
図３は、本実施形態に係る給紙ユニット１０の上限位置検知手段１６および下限位置検知手段１７それぞれの１例を模式的に説明する図である。この図では、給紙トレイ１１は手前に引き出される。同図（ａ）は、昇降台１２が下限位置にあって、上限位置検知手段１６が検知動作を行っていない状態を示す。同図（ｂ）は、昇降台１２が下限位置にあって、上限位置検知手段１６が検知動作を行っている状態を示す。また、同図（ｃ）は、昇降台１２に載置された用紙２の上面２ａが上限位置または給紙可能位置にある状態を示す。各図には、給紙トレイ１１および昇降台１２の他に、１対のフィードロール１１１および１１２、ナジャーロール１１３、アクチュエータ１１４、トレイレベルセンサ１１５、ナジャーソレノイド１１６、ならびに、トレイリフトセンサ１１７が示されている。上限位置検知手段１６は、アクチュエータ１１４、トレイレベルセンサ１１５およびナジャーソレノイド１１６を含む。また、下限位置検知手段１７はトレイリフトセンサ１１７を含む。
【００２８】
１対のフィードロール１１１および１１２ならびにナジャーロール１１３は、給紙トレイ１１の上部に設けられており、用紙２のうち最も上にあるものをフィードするものである。フィードロール１１１、ナジャーロール１１３およびアクチュエータ１１４それぞれは、相互の相対的位置関係が固定されている。そして、ナジャーロール１１３およびアクチュエータ１１４それぞれは、フィードロール１１１の回転中心軸を中心にして移動可能となっている。
【００２９】
トレイレベルセンサ１１５は、発光素子および受光素子からなる光学センサである。このトレイレベルセンサ１１５は、発光素子から出力された光を受光素子が受光していることで、発光素子と受光素子との間にアクチュエータ１１４がない旨を検知する（図３（ｂ））。一方、このトレイレベルセンサ１１５は、発光素子から出力された光を受光素子が受光していないことで、発光素子と受光素子との間にアクチュエータ１１４がある旨を検知する（図３（ａ），（ｃ））。
【００３０】
ナジャーソレノイド１１６は、通電されているときには、アクチュエータ１１４を引き寄せる（図３（ｂ），（ｃ））。一方、ナジャーソレノイド１１６は、通電されていないときには、トレイレベルセンサ１１５の発光素子と受光素子との間にアクチュエータ１１４を戻す（図３（ａ））。トレイリフトセンサ１１７は、給紙トレイ１１の底面内側に設けられており、昇降台１２が下限位置にあるか否かを検知する。
【００３１】
上限位置検知手段１６は以下のように構成され動作する。すなわち、図３（ａ）に示すように、ナジャーソレノイド１１６が通電されていないときには、トレイレベルセンサ１１５は、発光素子と受光素子との間にアクチュエータ１１４がある旨を一応は検知することができるものの、この場合には、この検知結果が正しいとは限らない。しかし、図３（ｂ）に示すように、５０％程度の量の用紙２が載置されている昇降台１２が下限位置にあり、ナジャーソレノイド１１６が通電されているときには、トレイレベルセンサ１１５は、発光素子と受光素子との間にアクチュエータ１１４がない旨を検知して、これにより、用紙２の上面２ａが上限位置に達していないことを検知することができる。一方、図３（ｃ）に示すように、昇降台１２に載置されている５０％程度の量の用紙２の上面２ａが上限位置にあり、ナジャーソレノイド１１６が通電されているときには、トレイレベルセンサ１１５は、発光素子と受光素子との間にアクチュエータ１１４がある旨を検知して、これにより、用紙２の上面２ａが上限位置に達していることを検知することができる。
【００３２】
下限位置検知手段１７は以下のように構成され動作する。すなわち、図３（ａ），（ｂ）に示すように、昇降台１２が下限位置にあるときには、昇降台１２の底面がトレイリフトセンサ１１７を押下している状態にあるので、トレイリフトセンサ１１７は、その旨を検知することができる。一方、図３（ｃ）に示すように、昇降台１２に載置されている５０％程度の量の用紙２の上面２ａが上限位置にあって、昇降台１２が下限位置にないときには、昇降台１２の底面がトレイリフトセンサ１１７を押下していない状態にあるので、トレイリフトセンサ１１７は、その旨を検知することができる。
【００３３】
図４は、本実施形態に係る給紙ユニット１０の下限位置検知手段１７の他の例を模式的に説明する図である。この図では、給紙トレイ１１は左方に引き出される。同図（ａ）は、給紙トレイ１１が給紙ユニット１０本体から引き出されている状態を示す。同図（ｂ）は、給紙トレイ１１が給紙ユニット１０本体に挿入された直後であって初期上昇前の状態を示す。また、同図（ｃ）は、昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置に達している状態を示す。各図には、給紙トレイ１１および昇降台１２の他に、下限位置検知手段１７を構成する要素として、駆動モータ１０１、ドライブギア１２１、ラック１２２およびトレイ挿入検知センサ１２３が示されている。
【００３４】
駆動モータ１０１は、図２で示したものと同一のものであり、昇降台１２を上昇させるとともに、ドライブギア１２１を回転させる。ドライブギア１２１は、駆動モータ１０１により駆動されて回転して、ラック１２２を挿入方向（図で右方向）に移動させる。一方、ドライブギア１２１は、引出方向（図で左方向）には自由に回転し得る。ラック１２２は、給紙トレイ１１の下方にあって、給紙トレイ１１が引き出されるのと同時に引き出され、ドライブギア１２１により駆動されて挿入される。
【００３５】
トレイ挿入検知センサ１２３は、発光素子および受光素子からなる光学センサである。このトレイ挿入検知センサ１２３は、発光素子から出力された光を受光素子が受光していることで、発光素子と受光素子との間にラック１２２が挿入されていない旨を検知する（図４（ａ），（ｂ））。一方、このトレイ挿入検知センサ１２３は、発光素子から出力された光を受光素子が受光していないことで、発光素子と受光素子との間にラック１２２が挿入されている旨を検知する（図４（ｃ））。
【００３６】
この図に示す下限位置検知手段１７は以下のように構成され動作する。すなわち、図４（ａ）に示すように、給紙トレイ１１が給紙ユニット１０本体から引き出されると、昇降台１２が下限位置まで下降するとともに、ラック１２２が引き出される。図４（ｂ）に示すように、引き出された状態にあった給紙トレイ１１が給紙ユニット１０本体に挿入されても、その挿入直後は、ラック１２２は引き出されたままの状態にある。ラック１２２が引き出されて昇降台１２が下限位置にあるときには、トレイ挿入検知センサ１２３は、発光素子と受光素子との間にラック１２２が挿入されていない旨を検知することで、昇降台１２が下限位置にあることを検知する。そして、駆動モータ１０１が回転することにより、昇降台１２の初期上昇が行われるとともに、ドライブギア１２１が回転してラック１２２が挿入されていく。ラック１２２が挿入されると、トレイ挿入検知センサ１２３は、発光素子と受光素子との間にラック１２２が挿入されている旨を検知することで、昇降台１２が初期上昇を行ったことを検知する。このようにトレイ挿入検知センサ１２３の検知結果に基づいて、給紙トレイ１１が給紙ユニット１０本体から引き出された履歴の有無、すなわち、昇降台１２が下限位置まで下降していたか否かを検知することができる。
【００３７】
次に、本実施形態に係る画像形成装置１（特に給紙ユニット１０）の動作について説明するとともに、本実施形態に係る用紙残量検知方法について説明する。図５は、本実施形態に係る給紙ユニット１０の動作および本実施形態に係る用紙残量検知方法を説明するフローチャートである。以下に説明する動作は、昇降台１２の初期上昇または適時上昇を行うべきタイミングにおいて、この上昇に先だって開始される。
【００３８】
初めに、昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置にあるか否かを上限位置検出手段１６が検知して、この検知結果をＣＰＵ１９が獲得する（ステップＳ１）。具体的には、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、ナジャーソレノイド１１６に通電し、ナジャーソレノイド１１６の方にアクチュエータ１１４を引き寄せて、これらの挙動時間を考慮して２００ｍ秒後にトレイレベルセンサ１１５による検知結果をＣＰＵ１９が獲得する。
【００３９】
また、昇降台１２が下限位置にあるか否かを下限位置検出手段１７が検知して、この検知結果をＣＰＵ１９が獲得する（ステップＳ２）。具体的には、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、トレイリフトセンサ１１７による検知結果をＣＰＵ１９が獲得する。或いは、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、トレイ挿入検知センサ１２３による検知結果をＣＰＵ１９が獲得する。
【００４０】
そして、ＣＰＵ１９は、昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置にあるか否かを判断する（ステップＳ３）。もし、昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置にあれば、更に、ＣＰＵ１９は、昇降台１２が下限位置にあるか否かを判断する（ステップＳ４）。
【００４１】
そして、昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置にあり、且つ、昇降台１２が下限位置にあると検知されたときには、ＣＰＵ１９は、昇降台１２に載置されている用紙の残量ＰZが略１００％であると判断して、この用紙残量ＰZを記憶手段１８に更新記憶させる（ステップＳ５）。一方、昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置にあり、且つ、昇降台１２が下限位置にないと検知されたときには、ＣＰＵ１９は、給紙トレイ１１が引き出された履歴が無いと判断して、昇降台１２に載置されている用紙２の残量ＰZが記憶手段１８に記憶されている用紙残量Ｐ0のままであると判断する（ステップＳ６）。ステップＳ５またはＳ６の後、ナジャーソレノイド１１６への通電を停止する。なお、これらの場合のように昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置にあるということは、前回の昇降台１２の上昇の後に給紙トレイ１１が引き出された履歴が無いことを意味し、或いは、給紙トレイ１１が引き出された履歴の有無に拘わらす昇降台１２に用紙２が満杯であることを意味する。
【００４２】
昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置にないとステップＳ３で判断された場合には、ＣＰＵ１９は、上昇手段１４に指示して、載置されている用紙２の上面２ａが上限位置に到達するまで昇降台１２を上昇させるとともに、上昇時間計測手段１５に指示して、この上昇に要した時間を計測させて、この計測された上昇時間ＴLを獲得する（ステップＳ７）。具体的には、ＣＰＵ１９は、駆動モータ１０１の回転を開始させるとともに、上昇時間計測手段１５に計時動作を開始させて、昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置に到達した旨を上限位置検知手段１６が検知すると、駆動モータ１０１の回転を停止させるとともに、上昇時間計測手段１５に計時動作を終了させ、ナジャーソレノイド１１６への通電を停止する。そして、ＣＰＵ１９は、上昇時間計測手段１５により計測された上昇時間ＴLを獲得する。
【００４３】
そして、ＣＰＵ１９は、上昇前の昇降台１２が下限位置にあったか否かを判断する（ステップＳ８）。上昇前の昇降台１２が下限位置にあった場合には、ＣＰＵ１９は、上昇手段１４が昇降台１２を上昇させる際に上昇時間計測手段１５により計測された上昇時間ＴLに基づいて、昇降台１２に載置されている用紙２の残量ＰZ（％）を求めて、この求めた用紙残量ＰZを記憶手段１８に更新記憶させる（ステップＳ９）。具体的には、昇降台１２に載置されている用紙２の残量ＰZは、
ＰZ＝100×(Ｔ0−ＴL)／Ｔ0    …(1)
なる演算式で求められる。ここで、Ｔ0は、昇降台１２に用紙２が全く載置されていないときに昇降台１２が下限位置から上限位置まで上昇するのに要する時間である。なお、この場合のように、上昇前に昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置になく、上昇前に昇降台１２が下限位置にあったということは、前回の昇降台１２の上昇の後に給紙トレイ１１が引き出された履歴があることを意味する。
【００４４】
一方、上昇前の昇降台１２が下限位置になかった場合には、ＣＰＵ１９は、上昇手段１４が昇降台１２を上昇させる際に上昇時間計測手段１５により計測された上昇時間ＴLと、記憶手段１８に記憶されている用紙残量Ｐ0（％）とに基づいて、昇降台１２に載置されている用紙の残量ＰZ（％）を求めて、この求めた用紙残量ＰZを記憶手段１８に更新記憶させる（ステップＳ１０）。具体的には、昇降台１２に載置されている用紙２の残量ＰZは、
ＰZ＝Ｐ0−100×ＴL／Ｔ0      …(2)
なる演算式で求められる。なお、この場合のように、上昇前に昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置になく、上昇前に昇降台１２が下限位置になかったということは、ユーザの操作により或いは電源故障により前回の昇降台１２の初期上昇または適時上昇の途中に給紙ユニット１０の電源がオフとなっていたことを意味する。
【００４５】
以上のように、本実施形態に係る用紙残量検知方法、給紙ユニット１０または画像形成装置１によれば、昇降台１２の初期上昇または適時上昇を行うべきタイミングにおいて、この上昇に先だって、昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置にあるか否かを上限位置検知手段１６が検知するとともに、昇降台１２が下限位置にあるか否かを下限位置検知手段１７が検知する。そして、ＣＰＵ１９は、これらの検知の結果に基づいて、昇降台１２に載置されている用紙２の残量を以下のようにして求めて、記憶手段１８は、新たに求められた用紙残量ＰZを更新記憶する。
【００４６】
すなわち、昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置にあり且つ昇降台１２が下限位置にあると検知されたときには、ＣＰＵ１９は、昇降台１２に載置されている用紙２の残量ＰZが略１００％であると判断する。昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置にあり且つ昇降台１２が下限位置にないと検知されたときには、ＣＰＵ１９は、昇降台１２に載置されている用紙２の残量ＰZが記憶手段１８に記憶されている用紙残量Ｐ0のままであると判断する。
【００４７】
昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置になく且つ昇降台１２が下限位置にあると検知されたときには、ＣＰＵ１９は、上昇手段１４により昇降台１２を上昇させるとともに、上昇時間計測手段１５により上昇時間ＴLを計測させる。そして、ＣＰＵ１９は、上昇時間計測手段１５により計測された上昇時間ＴLに基づいて、昇降台１２に載置されている用紙２の残量ＰZを新たに求める。
【００４８】
また、昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置になく且つ昇降台１２が下限位置にないと検知されたときには、ＣＰＵ１９は、上昇手段１４により昇降台１２を上昇させるとともに、上昇時間計測手段１５により上昇時間ＴLを計測させる。そして、ＣＰＵ１９は、上昇時間計測手段１５により計測された上昇時間ＴLと、記憶手段１８に記憶されている用紙残量Ｐ0とに基づいて、昇降台１２に載置されている用紙２の残量ＰZを新たに求める。
【００４９】
このように、本実施形態では、昇降台１２に載置されている用紙２の上面２ａが上限位置にあるか否かの検知結果だけでなく、上昇前の昇降台１２が下限位置にあるか否かの検知結果にも基づいて、昇降台１２に載置されている用紙２の残量を求める。したがって、従来であれば誤検知してしまうような場合であっても、本実施形態によれば、給紙トレイ１１内の昇降台１２に載置されている用紙２の残量を正しく検知することができる。
【００５０】
例えば、給紙トレイ１１が引き出されて昇降台１２が下限位置まで下降し、この昇降台１２に用紙２が殆ど満杯になるまで補給されて、昇降台１２の初期上昇が行われない場合であっても、昇降台１２に載置されている用紙２の残量は、従来のように既に記憶手段１８に記憶されている用紙残量（すなわち、ユーザにより用紙が補給される前の残量）のままであると誤って判断されることはなく、本実施形態では略１００％であると正しく判断される。
【００５１】
また、昇降台１２の上昇の途中に給紙ユニット１０の電源がオフとなって、その後に電源がオンになった際に昇降台１２の短時間の初期上昇が行われる場合であっても、昇降台１２に載置されている用紙２の残量は、従来のように１００％に近い量であると誤って判断されることはなく、本実施形態では既に記憶手段１８に記憶されている用紙残量より幾らか少ない量であると正しく判断される。
【００５２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、昇降台の上昇を行うべきタイミングにおいて、この上昇に先だって、昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあるか否かを検知するとともに、昇降台が下限位置にあるか否かを検知する。そして、昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあり且つ昇降台が下限位置にあると検知されたときには、昇降台に載置されている用紙の残量が略１００％であるとして求める。昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあり且つ昇降台が下限位置にないと検知されたときには、昇降台に載置されている用紙の残量が記憶手段に記憶されている用紙残量のままであると判断する。昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置になく且つ昇降台が下限位置にあると検知されたときには、上昇手段により昇降台を上昇させるとともに、この上昇に要した時間を計測して、この上昇時間に基づいて、昇降台に載置されている用紙の残量を新たに求める。また、昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置になく且つ昇降台が下限位置にないと検知されたときには、上昇手段により昇降台を上昇させるとともに、この上昇に要した時間を計測して、この上昇時間と記憶手段に記憶されている用紙残量とに基づいて、昇降台に載置されている用紙の残量を新たに求める。
【００５３】
このように本発明では、昇降台の上昇を行うべきタイミングにおいて、この上昇に先だって、昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあるか否かを検知するとともに、昇降台が下限位置にあるか否かを検知する。そして、昇降台に載置されている用紙の上面が上限位置にあるか否かの検知結果だけでなく、上昇前の昇降台が下限位置にあるか否かの検知結果にも基づいて、更に、必要に応じて上昇時間または記憶されている用紙残量にも基づいて、昇降台に載置されている用紙の残量を新たに求める。したがって、従来であれば誤検知してしまうような場合であっても、本発明によれば、給紙トレイ内の昇降台に載置されている用紙の残量を正しく検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置１のブロック図である。
【図２】本実施形態に係る給紙ユニット１０の下降手段１３および上昇手段１４それぞれを模式的に説明する図である。
【図３】本実施形態に係る給紙ユニット１０の上限位置検知手段１６および下限位置検知手段１７それぞれの１例を模式的に説明する図である。
【図４】本実施形態に係る給紙ユニット１０の下限位置検知手段１７の他の例を模式的に説明する図である。
【図５】本実施形態に係る給紙ユニット１０の動作および本実施形態に係る用紙残量検知方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１…画像形成装置、１０…給紙ユニット、１１…給紙トレイ、１２…昇降台、１３…下降手段、１４…上昇手段、１５…上昇時間計測手段、１６…上限位置検知手段、１７…下限位置検知手段、１８…記憶手段、１９…ＣＰＵ（用紙残量演算手段）、２０…画像形成ユニット、３０…画像読取ユニット。
【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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