給紙装置及びそれを備えた画像形成装置
【課題】シート状記録媒体Ｐの積載残量を簡易な構造によって正確に検知することを可能とする。
【解決手段】媒体積載板（中板）１２２上のシート状記録媒体Ｐに接触することにより給紙動作時におけるシート状記録媒体Ｐの積層高さの変動に従って上下動する媒体接触部材１２７の高さ位置を、上位置と下位置との二位置に区別して接触位置検知手段１２７ｂ，２０１ａにより検知し、その接触位置検知手段１２７ｂ，２０１ａから出力される検知信号を用いて媒体積載板１２２上のシート状記録媒体Ｐの積載残量を媒体積載残量演算手段により算出する構成を採用したもの。
【解決手段】媒体積載板（中板）１２２上のシート状記録媒体Ｐに接触することにより給紙動作時におけるシート状記録媒体Ｐの積層高さの変動に従って上下動する媒体接触部材１２７の高さ位置を、上位置と下位置との二位置に区別して接触位置検知手段１２７ｂ，２０１ａにより検知し、その接触位置検知手段１２７ｂ，２０１ａから出力される検知信号を用いて媒体積載板１２２上のシート状記録媒体Ｐの積載残量を媒体積載残量演算手段により算出する構成を採用したもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体積載板上に載置されたシート状記録媒体の積載残量を検知するように構成された給紙装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、プリンタ（例えばレーザプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、及びファクシミリ、並びにそれらの複合機（マルチファンクションプリンタ等）のような各種画像形成装置においては、給紙カセット等を有する給紙装置から送り出されたカット紙などの記録媒体に対して、例えば電子写真方式を利用した画像形成プロセスによりトナー像を転写させて定着を行うようにしている。
【０００３】
このとき、上述した給紙装置の給紙カセットは、例えば図１３に示されているような構造になされている。すなわち、箱状の給紙ハウジングをなすように形成されたカセットトレイ１の内部には、平板状部材からなる媒体積載板（中板）２が配置されており、その媒体積載板２の上面側には、カット紙などからなる適宜のシート状記録媒体Ｐが積層状をなすように載置される。上記媒体積載板２は、後方側部分（図示左方側部分）に配置された回動軸２ａを中心として前端側部分（図示右端部分）が上下方向に往復揺動されるように上記カセットトレイ１に回動自在に取り付けられているとともに、その媒体積載板２の前端部分（図示右端部分）の直下に、例えば圧縮コイルバネからなる積載板付勢バネ３が圧接配置されている。そして、その積載板付勢バネ３の上方側への弾性付勢力によって、上記媒体積載板２上に積層状に載置されたシート状記録媒体Ｐの前端側部分が、カセットトレイ１の前端部分（図示右端部分）に取り付けられた分離爪４に対して下方側から押し付けられた状態に維持されるようになっている。
【０００４】
一方、上述した媒体積載板（中板）２の前端部分（図示右端部分）の上方位置には、当該媒体積載板２上に積層状に載置されたシート状記録媒体Ｐを給紙させるための半月状の給紙ローラ５が配置されている。この半月状の給紙ローラ５は、横断面略円弧をなす外周面を有しており、紙幅方向に延在する駆動軸５ａにより間欠的に回転駆動されながら、前記媒体積載板２上のシート状記録媒体Ｐの積層最上面に当接されることによって、当該シート状記録媒体Ｐの給紙動作が上記分離爪４の捌き作用によって一枚ずつ分離されながら行われるようになっている。
【０００５】
このようなシート状記録媒体Ｐの給紙動作が行われるにあたっては、上述したように半月状の給紙ローラ５がシート状記録媒体Ｐに当接された際に媒体積載板（中板）２がシート状記録媒体Ｐとともに下方に一旦押し下げられて下降状態となる。また、給紙動作後に半月状の給紙ローラ５がシート状記録媒体Ｐから離反された際に、媒体積載板２がシート状記録媒体Ｐとともに再度押し上げられるようになっている。
【０００６】
さらに、上述した媒体積載板（中板）２の回動軸２ａには、用紙残量検知手段を構成するエンコーダ（図示省略）が接続されている。その用紙残量検知手段としてのエンコーダからは、上記媒体積載板２の回動角度に関する検知信号が出力され、その検知信号に基づいて上記媒体積載板２の上昇量を把握することにより、当該媒体積載板２上に積載されているシート状記録媒体Ｐの積載残量を検知することが従来から行われている。
【０００７】
しかしながら、このような従来におけるシート状記録媒体の積載残量検知機構では、エンコーダによる監視動作を常時行わねばならないため、それ専用の電気回路やメモリ等を必要とする。そのため、積載残量検知機構の部品点数が増大して構成が複雑化する傾向にあり、その結果として装置全体が高価なものにならざるを得なくなっている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２２６１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであって、シート状記録媒体の積載残量を簡易な構造によって正確に検知することができるようにした給紙装置及びそれを備えた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】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明においては、横断面略円弧状の外周面を有する給紙ローラと、積層状に載置されたシート状記録媒体の積層最上面を前記給紙ローラの外周面方向に押し付けるにように上方付勢された媒体積載板とを備え、前記媒体積載板上のシート状記録媒体の積層最上面に前記給紙ローラの外周面が回転駆動されながら当接されることにより前記媒体積載板が前記シート状記録媒体とともに押し下げられて下降するようにして給紙動作が行われ、給紙動作後には前記シート状記録媒体が前記媒体積載板とともに再度押し上げられて上昇するように構成された給紙装置において、前記媒体積載板上に載置されたシート状記録媒体の積層最上面に接触するように配置され、前記給紙動作中における前記シート状記録媒体の積層高さの変動に従って上下動するように配置された媒体接触部材と、その媒体接触部材が上下動する際における当該媒体接触部材の位置を上位置と下位置との二位置に区別して検知するように配置された接触位置検知手段と、その接触位置検知手段から出力される前記媒体接触部材の検知信号を用いて、前記媒体積載板上における前記シート状記録媒体の積載残量を算出する機能を有する媒体残量演算手段とを備えている。
【００１１】
このような構成を有する給紙装置によれば、上下動する簡易な構成の接触位置検知手段が上位置と下位置との二位置に区別して接触位置検知手段により検知されることによって、媒体積載板上に配置されたシート状記録媒体の積載残量が容易かつ良好に検知されるようになっている。
【００１２】
このとき、本発明にかかる媒体積載残量演算手段は、前記接触位置検知手段から出力される検知信号の出力時間又は出力回数を計測する構成とすることが可能であり、そのような構成によって媒体積載板上におけるシート状記録媒体の積載残量が確実に検知されることとなる。
【発明の効果】
【００１３】
以上述べたように本発明にかかる給紙装置及びそれを備えた画像形成装置は、媒体積載板上のシート状記録媒体に接触することにより給紙動作時におけるシート状記録媒体の積層高さの変動に従って上下動する媒体接触部材の高さ位置を、上位置と下位置との二位置に区別して接触位置検知手段により検知し、その接触位置検知手段から出力される検知信号を用いて媒体積載板上のシート状記録媒体の積載残量を媒体積載残量演算手段により算出する構成を採用したことにより、媒体積載板上に配置されたシート状記録媒体の積載残量を容易かつ良好に検知するように構成したものであるから、シート状記録媒体の積載残量を簡易な構造によって正確に検知することができ、給紙装置及び画像形成装置の低廉化を図りつつ装置の信頼性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、給紙装置及びそれを備えた画像形成装置としてのプリンタに対して本発明を適用した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
まず、図１に示されているように、装置本体１１の最下部には、カット紙などのシート状記録媒体を収容して当該シート状記録媒体の給紙動作を行う給紙装置を構成しているユニバーサルカセット装置１２及び手差し給紙装置１３が配置されているとともに、それらの給紙装置１２，１３の上方側には、当該給紙装置１２，１３から給紙されるシート状記録媒体上に画像を転写して形成する画像形成部１４が配置されている。さらにその画像形成部１４の上方位置には、当該画像形成部１４によりシート状記録媒体上に形成されたトナー像の定着を行わせる定着部１５が配置されているとともに、その定着部１５の上方位置に、該定着部１５でトナー像を定着されたシート状記録媒体の排出部１６が配置されている。
【００１６】
このような画像形成に関与する各部１２〜１６は、図示を省略した動作制御部からの指令に従って概略次のような画像形成プロセスを実行する。すなわち、まず上述した画像形成部１４を構成している感光ドラム１４ａの表面感光層が、帯電ローラ１４ｂによって一様に帯電されると、外部コンピュータなどを通して入力された画像情報に基づいて変調されたレーザ光がレーザ光学ユニット１４ｃから射出されて上記感光ドラム１４ａ上に照射され、上記感光ドラム１４ａの表面感光層に画像情報に応じた静電潜像が形成される。次いで、現像装置１４ｄに設けられた現像スリーブによって、上記感光ドラム１４ａの表面感光層が帯電されている極性と同極性のトナーが感光ドラム１４ａ側に供給され、上述したようにレーザー光が照射された部分が現像（反転現像）されることによって可視像としてのトナー像が形成される。その可視像としてのトナー像は、感光ドラム１４ａと転写ローラ１４ｅとの対向部位に形成された転写位置に送り込まれ、それにタイミングを合わせて上述した給紙装置としてのユニバーサルカセット装置１２及び手差し給紙装置１３のいずれかからシート状記録媒体が供給され、当該シート状記録媒体上にトナー像が転写される。そのトナー像を転写されたシート状記録媒体は上述した定着部１５に送られて定着が行われる。
【００１７】
上記定着部１５は、ヒータを内蔵した定着フィルムユニット１５ａと、その定着フィルムユニット１５ａに圧接された加圧ローラ１５ｂとを備えており、それらの定着フィルムユニット１５ａと加圧ローラ１５ｂとが圧接された定着ニップ部内に、トナー像を転写されたシート状記録媒体が送り込まれてトナー像に対する加熱・加圧処理によって定着が行われる。トナー像を定着されたシート状記録媒体は、上述した排出部１６の搬送路に沿って斜め上方に案内されていき、その出口部分に配置された排紙ローラ１６ａと排紙コロ１６ｂとの挟持搬送力により、装置本体１１の最上位置に配置された排紙トレイ１６ｃに向かって定着後のシート状記録媒体が排出されて積層状に積載されるようになっている。
【００１８】
一方、上述した転写終了後における感光ドラム１４ａの外周表面には、残留トナーなどの残留物が付着されるが、それらの残留物は、画像形成部１４を構成しているクリーニング部１４ｆで除去され、その後に、再び帯電工程へ進んで同様な画像形成工程が繰り返される。以上の工程が、シート状記録媒体Ｐに対する画像形成工程の概略である。
【００１９】
ここで、上述した給紙装置としてのユニバーサルカセット装置１２は、箱状の給紙ハウジングを構成するカセットトレイ１２１を有しており、そのカセットトレイ１２１の内部に、媒体積載板（中板）１２２が配置されている。この媒体積載板１２２は、例えば図２に示されているように、当該媒体積載板１２２の上面部分に、カット紙などの適宜のシート状記録媒体Ｐが積層状に載置される構成になされている。その媒体積載板１２２上に積層状に載置されたシート状記録媒体Ｐの後端部分（図示右端部分）は、上記媒体積載板１２２の同じく後端縁部分に移動可能に立設された後端規制板１２３に当接されて保持されるようになっている。
【００２０】
また、上記媒体積載板（中板）１２２の後方側部分（図示右方側部分）には、図示を省略した回動支持板が立設されており、その回動支持板に設けられた回動軸を中心として上記媒体積載板１２２の全体が回動可能に支持されており、それによって上記媒体積載板１２２の前端側部分（図示左端部分）が上下方向に往復揺動可能となるように構成されている。さらに、その媒体積載板１２２における前端側部分（図示左端部分）の直下には、圧縮コイルバネ等からなる給紙用付勢バネ１２４が圧接するように配置されており、その給紙用付勢バネ１２４の弾性反発力によって上記媒体積載板１２２における前端側部分（図示左端部分）が押し上げられるように上方付勢される構成になされている。
【００２１】
さらに、上述したカセットトレイ１２１の前端側（図示右端側）上縁部分には、紙幅方向（図１の紙面垂直方向）の両側部分に分離爪１２５がそれぞれ配置されている。これらの各分離爪１２５には、上述した媒体積載板（中板）１２２上に載置されたシート状記録媒体Ｐ（図４参照）の積層最上面における前端縁部分が下方側から当接される配置関係になされている。
【００２２】
一方、その分離爪１２５の上方位置には、前記媒体積載板１２２上に積層状に載置されたシート状記録媒体Ｐの給紙動作を行わせるための給紙ローラ１２６が配置されている。この給紙ローラ１２６は、横断面略半月形状を有する円筒形状の一部からなる回転体により構成されており、紙幅方向（図１の紙面垂直方向）に延在する駆動軸１２６ａの軸方向途中位置に固定されている。そして、その駆動軸１２６ａを介して上記給紙ローラ１２６が回転駆動され、例えば図２に示されているように当該給紙ローラ１２６が下方側に張り出したときに、その給紙ローラ１２６における横断面略円弧状の外周面が、前記媒体積載板１２２上に積層状に載置されたシート状記録媒体Ｐの積層最上面に当接される。それによって、上記シート状記録媒体Ｐが前方側（図示左方側）に向かって移動するように付勢されると同時に、上述した分離爪１２５の捌き作用が付与されることによってシート状記録媒体Ｐが一枚ずつ分離されながら給紙動作が行われる。
【００２３】
このようにシート状記録媒体Ｐの給紙動作時には、上記給紙ローラ１２６における横断面略円弧状の外周面が、媒体積載板（中板）１２２上に載置されたシート状記録媒体Ｐの積層最上面に対して間欠的に当接されることとなる。そして、そのように給紙ローラ１２６の外周面がシート状記録媒体Ｐに当接された際には、当該給紙ローラ１２６の外周面が下方側に張り出すことから、媒体積載板１２２がシート状記録媒体Ｐとともに押し下げられて下降され、そのような媒体積載板１２２の下降状態で最上位置のシート状記録媒体Ｐの給紙動作が行われる。また、その給紙動作後には、上記給紙ローラ１２６の外周面は上方側に抜けることから、媒体積載板１２２は、上記給紙用付勢バネ１２４の上方付勢力によってシート状記録媒体Ｐとともに再度押し上げられて上昇される。
【００２４】
一方、図３にも示されているように、上記給紙ローラ１２６の後方側（図示右方側）近傍には、上述した媒体積載板１２２に対して上方側から対面するようにして、細長棒状部材からなる媒体接触部材としての検知フラグ１２７が配置されている。この検知フラグ１２７の上端部分は、前記装置本体１１に対して上下動可能に取り付けられたフラグ支持板１２７ａの一端面（図示左端面）に固着されており、そのフラグ支持板１２７ａから略鉛直下方に向かって垂下するように配置されている。
【００２５】
上述した検知フラグ１２７は、前記フラグ支持板１２７ａを含む自重により下降方向に付勢される構成になされており、当該検知フラグ１２７の下端部は、上述した媒体積載板（中板）１２２上におけるシート状記録媒体Ｐの積層最上面に自重で接触される配置関係になされている。従って、上述した給紙動作時に媒体積載板１２２がシート状記録媒体Ｐの積層高さの変動とともに上下動すると、そのシート状記録媒体Ｐの積層高さの変動に伴って上記検知フラグ１２７及びフラグ支持板１２７ａも同様に上下動される構成になされている。
【００２６】
このとき、上述した媒体積載板（中板）１２２には、前記検知フラグ１２７に対応する位置に逃げ穴１２２ａが貫通形成されており、例えば図３に示されているように媒体積載板１２２上にシート状記録媒体Ｐが存在していない場合には、上述した検知フラグ１２７の下端部分が、媒体積載板１２２の逃げ穴１２２ａ内を通過して下方に向かって貫通した状態になされるように構成されている。
【００２７】
また、このような媒体接触部材としての検知フラグ１２７が取り付けられたフラグ支持板１２７ａには、接触位置検知手段としてのフォトインタラプタ２０１が付設されている。この接触位置検知手段としてのフォトインタラプタ２０１は、上述したようにシート状記録媒体の積層高さの変動に従って検知フラグ１２７とともにフラグ支持板１２７ａが上下動する際に、当該フラグ支持板１２７ａの後端部分（図示右端部分）を近接して通過させる配置関係になされており、そのフラグ支持板１２７ａの通過部位に検知光出力部２０１ａが設けられている。そして、その検知光出力部２０１ａから出力される遮断又は非遮断の検知信号に基づいて、上記媒体接触部材としての検知フラグ１２７の高さ位置が上位置又は下位置の二位置として検出されるようになっている。
【００２８】
すなわち、上述した検知フラグ１２７とともに上下動するフラグ支持板１２７ａが、例えば図４に示されているように上方に押し上げられることにより前記フォトインタラプタ（接触位置検知手段）２０１の検知光出力部２０１ａを覆うように近接配置された場合には、上記フォトインタラプタ２０１からの出力は停止されて「Ｌｏ検知信号」が検出されることとなる。一方、上記検知フラグ１２７とともに上下動するフラグ支持板１２７ａが、例えば図３に示されているような下方位置に下降することによって上記フォトインタラプタ２０１の検知光出力部２０１ａから外れた場合には、上記フォトインタラプタ２０１から「Ｈｉ検知信号」が出力される構成になされている。
【００２９】
このように、接触位置検知手段として設けられたフォトインタラプタ２０１から出力される検知信号は、上述した媒体接触部材としての検知フラグ１２７の高さ位置を、上位置と下位置との二位置に区別して検知したものとなっている。そして、そのフォトインタラプタ２０１から出力される上下二位置に関する検知信号「Ｌｏ検知信号」又は「Ｈｉ検知信号」は、図示を省略した媒体残量演算手段に印加される。
【００３０】
媒体残量演算手段は、図示を省略した装置本体１１に設けられた制御部（図示省略）に例えばプログラムとして格納されたものであって、上述した検知フラグ１２７に関する高さ位置に関する検知信号「Ｌｏ検知信号」又は「Ｈｉ検知信号」を用いて、前記媒体接触部材としての検知フラグ１２７の高さ位置が基準位置より高いか低いかの上下二位置を区別するように判別するとともに、その判別結果に基づいて、上述した媒体積載板（中板）１２２上におけるシート状記録媒体Ｐの積載残量を算出する機能を有している。
【００３１】
この媒体残量演算手段におけるシート状記録媒体Ｐの積載残量の算出機能は、前記給紙動作時における媒体積載板（中板）１２２の下降量の変化を利用したものである。すなわち、まず上記媒体積載板１２２は、例えば図２に示されているように当該媒体積載板１２２上にシート状記録媒体Ｐが満載された最大積載状態となったときに最も下降して水平状態に近くなる。これに対して、例えば図４に示されているように上記媒体積載板１２２上のシート状記録媒体Ｐが１枚のみの最小積載状態となったときに最も上昇して大きく傾斜した状態となる。つまり、この媒体積載板１２２の傾斜角度は、当該媒体積載板１２２上のシート状記録媒体Ｐの積載残量に伴って増減することとなる。
【００３２】
従って、その媒体積載板（中板）１２２上に載置されたシート状記録媒体Ｐが給紙ローラ１２６の外周面に接触される角度も、当該媒体積載板１２２上におけるシート状記録媒体Ｐの積載残量に伴って増減する。すなわち、シート状記録媒体Ｐの積載残量が多いことによって媒体積載板（中板）１２２が下降状態になっているときには、例えば図２に示されているように給紙ローラ１２６の外周面に対するシート状記録媒体Ｐの積層最上面のなす角度は小さくなる。これに対して、シート状記録媒体Ｐの積載残量が減少することによって媒体積載板１２２が上昇状態になったときには、例えば図４に示されているように給紙ローラ１２６の外周面に対するシート状記録媒体Ｐの積層最上面のなす角度は大きくなる。
【００３３】
一方、給紙動作中にあるシート状記録媒体Ｐが上述した給紙ローラ１２６の外周面に接触することによって、媒体積載板（中板）１２２がシート状記録媒体Ｐとともに下降される量は、給紙ローラ１２６の外周面に対してシート状記録媒体Ｐの積層最上面が接触する角度に対応して変化する。より具体的には、例えば図２に示されているように給紙ローラ１２６の外周面に対するシート状記録媒体Ｐのなす角度が小さい場合には、媒体積載板１２２がシート状記録媒体Ｐとともに下降される量は大きくなる。これに対して、例えば図４に示されているように給紙ローラ１２６の外周面に対するシート状記録媒体Ｐのなす角度が大きい場合には、媒体積載板１２２がシート状記録媒体Ｐとともに下降される量は小さくなる。
【００３４】
すなわち、媒体積載板（中板）１２２上におけるシート状記録媒体Ｐの積載残量が多い場合、つまり媒体積載板１２２が比較的下降した状態になっている場合には、当該媒体積載板１２２が水平に近い状態であることから、給紙ローラ１２６の回転駆動によって媒体積載板１２２の押し下げられる量が大きくなる（例えば１０ｍｍ）。これに対して、シート状記録媒体Ｐの積載残量が少ない場合、つまり媒体積載板（中板）１２２が比較的上昇した状態にある場合には、当該媒体積載板１２２が傾斜状態になることから、給紙ローラ１２６の回転駆動によって媒体積載板１２２の押し下げられる量が小さくなる（例えば４ｍｍ）。
【００３５】
上述した媒体残量演算手段における積載残量算出機能は、このような給紙動作時における媒体積載板（中板）１２２の押し下げ下降量が、シート状記録媒体Ｐの積載残量の大小に略反比例して変化することを利用したものである。この点を具体的に説明すると、まず図２に示されているように媒体積載板（中板）１２２上におけるシート状記録媒体Ｐの積載残量が最大で満載状態にある場合には、給紙ローラ１２６の回転駆動によって媒体積載板１２２が押し下げられる下降量は最も大きくなることから、給紙動作中における検知フラグ（媒体接触部材）１２７の下降量も最も大きくなる（例えば１０ｍｍ）。
【００３６】
その結果、前述した接触位置検知手段としてのフォトインタラプタ２０１から出力される検知信号は、例えば図５のように、適宜のタイミング（ａ）で給紙開始信号Ｓが発せられた後に、上述した検知フラグ１２７の上下二位置のうちの下位置を表す「Ｈｉ検知信号」の発生時間Ｔが最長に拡大された状態となる。
【００３７】
これに対して、図４に示されているように媒体積載板（中板）１２２上におけるシート状記録媒体Ｐの積載残量が１枚の最小積載状態になっている場合には、給紙ローラ１２６の回転駆動によって媒体積載板（中板）１２２が押し下げられる下降量が最も小さくなることから、給紙動作中における検知フラグ（媒体接触部材）１２７の下降量も最小となる（例えば４ｍｍ）。その結果、前記フォトインタラプタ２０１から出力される検知信号は、例えば図６に示されているようになり、適宜のタイミング（ａ）で給紙開始信号Ｓが発せられた後も、上述した検知フラグ１２７の上下二位置のうちの上位置を表す「Ｌｏ検知信号」に維持されて、下位置を表す「Ｈｉ検知信号」が出力されることはない。
【００３８】
また、媒体積載板（中板）１２２上におけるシート状記録媒体Ｐの積載残量が、図２の最大状態と図４の最小状態との中間にある「中間積載状態」となっている場合には、給紙ローラ１２６の回転駆動によって媒体積載板（中板）１２２が押し下げられる下降量も中間値となり、給紙動作中における検知フラグ（媒体接触部材）１２７の下降量も中間値となる（例えば２５０枚の積載残量においては６ｍｍ）。その結果、例えば図７に示されているように、適宜のタイミング（ａ）で給紙開始信号Ｓが発せられた後に、上述した検知フラグ１２７の上下二位置のうちの下位置を表す「Ｈｉ検知信号」の発生時間Ｔ’（検知信号Ｂ）が、上述した最長の発生時間Ｔ（検知信号Ａ）よりもやや縮小された状態となる。
【００３９】
なお、図８及び図９に示されているように、各積層状態において給紙ローラ１２６が上方の位置にある場合には、媒体積載板（中板）１２２が押し上げられた上昇位置に維持される。そのため、検知フラグ（媒体接触部材）１２７も上昇して上位置に保持されることとなり、前記フォトインタラプタ２０１からは、図１０に示されているように停止されて「Ｌｏ検知信号」が出力される。
【００４０】
以上のことから本実施形態における媒体残量演算手段は、接触位置検知手段としてのフォトインタラプタ２０１から出力される「Ｈｉ検知信号」の出力時間を計測するように構成されており、その媒体残量演算手段において計測された「Ｈｉ検知信号」の出力時間に基づいて、前記媒体積載板（中板）１２２上に載置されたシート状記録媒体Ｐの積載残量を演算する機能を有している。
【００４１】
例えば、図３に示されているように媒体積載板（中板）１２２上にシート状記録媒体Ｐが無積載状態となっている場合には、上述した検知フラグ（媒体接触部材）１２７は、給紙動作の有無にかかわらず常時最下降状態に維持されるため、上述したフォトインタラプタ（接触位置検知手段）２０１からは、例えば図１１に示されているように常時「Ｈｉ検知信号」が出力されることとなる。そして、このような「Ｈｉ検知信号」が維持される場合には「紙無し」が判別される。
【００４２】
これに対して、図２に示されているように、媒体積載板（中板）１２２上にシート状記録媒体Ｐが満載状態になっている場合には、上述したように給紙動作時における媒体積載板１２２の下降量が最大になることから、前述した検知フラグ（媒体接触部材）１２７の下降量も最大となる（例えは１０ｍｍ）。その結果、例えば図５に示されているように、給紙動作の開始指令信号Ｓを受けた後にフォトインタラプタ（接触位置検知手段）２０１から出力される「Ｈｉ検知信号」が最大の発生時間Ｔとなる。そして、この給紙動作の開始指令信号Ｓの発生後に得られた「Ｈｉ検知信号」が最大の発生時間Ｔとなっている場合には「最大積載状態（紙満載状態）」が判別される。
【００４３】
一方、上述したような紙満載状態からの紙使用が進んで、例えば図４に示されているように、媒体積載板（中板）１２２上にシート状記録媒体Ｐが１枚しかない残っていない最小の積層状態になった場合には、上述したように給紙動作時における媒体積載板１２２の下降量が最小となり、検知フラグ（媒体接触部材）１２７の下降量も最小となる（例えは４ｍｍ）。そのため、例えば図６に示されているように、給紙動作の開始指令信号Ｓを受けた後であっても、前述したフォトインタラプタ（接触位置検知手段）２０１からの出力は常時「Ｌｏ検知信号」に維持される。そして、このような「Ｌｏ検知信号」が維持される場合には「最小積載状態（紙不足状態）」が判別される。
【００４４】
また、例えば図７に示されているように、フォトインタラプタ（接触位置検知手段）２０１から出力される「Ｈｉ検知信号」の出力発生時間Ｔが、上述した「最大積載状態（紙満載状態）」の場合に出力される最大の出力発生時間Ｔよりも小さい場合には、「中間積載状態」と判別されることとなる。
【００４５】
一方、上述したような媒体残量演算手段により算出された媒体積載板（中板）１２２上のシート状記録媒体Ｐの積載残量は、前記装置本体１１の例えば操作部に配置された適宜の表示手段において表示されるように構成されている。
【００４６】
このような構成を有する本実施形態にかかる給紙装置によれば、自重で上下動する簡易な構成の検知フラグ（媒体接触部材）１２７が上位置と下位置との二位置に区別してフォトインタラプタ（接触位置検知手段）２０１により検知されることによって、媒体積載板（中板）１２２上に積載されたシート状記録媒体Ｐの積載残量が容易かつ良好に検知されるようになっている。
【００４７】
このとき、特に本実施形態においては、媒体残量演算手段において、前記フォトインタラプタ（接触位置検知手段）２０１から出力される検知信号の出力時間Ｔを計測する構成を採用していることから、媒体積載板上におけるシート状記録媒体の積載残量が確実に検知されるようになっている。
【００４８】
一方、図１２に示されている実施形態では、媒体残量演算手段において、前記フォトインタラプタ（接触位置検知手段）２０１から出力される「Ｈｉ検知信号」の出力回数を計測する構成が採用されている。より具体的には、給紙ローラ１２６の回転駆動を開始させる給紙開始信号Ｓが適宜のタイミング（ａ）で発せられてから一定時間を経過した後のタイミング（ｄ）において、５ｍｓｅｃ間隔で８５ｍｓｅｃまでサンプリングが実行されている。そして、そのサンプリング期間内において上記フォトインタラプタ２０１から出力される検知信号が「Ｈｉ検知信号」であった場合にはカウントアップを行うようにしている。
【００４９】
例えば、媒体積載板（中板）１２２上のシート状記録媒体Ｐが数十枚の積載状態であった場合に得られた検知信号Ａに対しては、２〜１５までの１４回のカウントが行われ、媒体積載板１２２上におけるシート状記録媒体Ｐが「中間積載状態」となっている場合に得られた検知信号Ｂに対しては、２〜８までの７回のカウントが行われる。そして、このようなカウンタ値の相違から媒体積載板（中板）１２２上におけるシート状記録媒体Ｐの積載残量が検知されるようになっている。このような実施形態においても、上述した実施形態と同様な作用・効果が得られる。
【００５０】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることはいうまでもない。
【００５１】
例えば、上述した各実施形態は、プリンタの給紙装置に対して本発明を適用したものであるが、複写機等の他の給紙装置及びそれを備えた画像形成装置に対しても本発明は同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上述べたように本発明にかかる給紙装置及びそれを備えた画像形成装置は、プリンタや複写機などの多種多様な給紙装置及びそれを備えた画像形成装置に対して広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明を適用する画像形成装置の一例としてのプリンタの全体構造を表した縦断面説明図である。
【図２】図１に示されたプリンタに用いられている本発明にかかる給紙装置においてシート状記録媒体を満載状態とした場合における給紙動作を拡大して表した部分縦断面説明図である。
【図３】図１に示されたプリンタに用いられている本発明にかかる給紙装置においてシート状記録媒体を無積載状態とした場合における給紙動作を拡大して表した部分縦断面説明図である。
【図４】図１に示されたプリンタに用いられている本発明にかかる給紙装置においてシート状記録媒体の最小積載状態とした場合における給紙動作を拡大して表した部分縦断面説明図である。
【図５】図２に表されたシート状記録媒体の満載状態に対応する検知信号の一例を表した線図である。
【図６】図４に表されたシート状記録媒体の最小積載状態に対応する検知信号の一例を表した線図である。
【図７】図２及び図４に表された各シート状記録媒体の積載状態の中間積載状態に対応する検知信号の一例を表した線図である。
【図８】シート状記録媒体の満載状態における給紙動作直後の状態を拡大して表した部分縦断面説明図である。
【図９】シート状記録媒体の最小積載状態における給紙動作直後の状態を拡大して表した部分縦断面説明図である。
【図１０】シート状記録媒体に対する給紙動作直後の状態に対応する検知信号の一例を表した線図である。
【図１１】シート状記録媒体を無積載状態に対応する検知信号の一例を表した線図である。
【図１２】本発明の他の実施形態における検知信号に対する他の計測例を表した線図である。
【図１３】一般の給紙装置の構造を表した側面説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１１ 装置本体
１２ ユニバーサルカセット装置
１３ 手差し給紙装置
１４ 画像形成部
１４ａ 感光ドラム
１４ｂ 帯電ローラ
１４ｃ レーザ光学ユニット
１４ｄ 現像装置
１４ｅ 転写ローラ
１４ｆ クリーニング部
１５ 定着部
１５ａ 定着フィルムユニット
１５ｂ 加圧ローラ
１６ 排出部
１６ａ 排紙ローラ
１６ｂ 排紙コロ
１６ｃ 排紙トレイ
Ｐ シート状記録媒体
１２１ カセットトレイ
１２２ 媒体積載板（中板）
１２２ａ 逃げ穴
１２３ 後端規制板
１２４ 給紙用付勢バネ
１２５ 分離爪
１２６ 給紙ローラ
１２６ａ 駆動軸
１２７ 検知フラグ（媒体接触部材）
１２７ａ フラグ支持板
２０１ フォトインタラプタ（接触位置検知手段）
２０１ａ 検知光出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体積載板上に載置されたシート状記録媒体の積載残量を検知するように構成された給紙装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複写機、プリンタ（例えばレーザプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、及びファクシミリ、並びにそれらの複合機（マルチファンクションプリンタ等）のような各種画像形成装置においては、給紙カセット等を有する給紙装置から送り出されたカット紙などの記録媒体に対して、例えば電子写真方式を利用した画像形成プロセスによりトナー像を転写させて定着を行うようにしている。
【０００３】
このとき、上述した給紙装置の給紙カセットは、例えば図１３に示されているような構造になされている。すなわち、箱状の給紙ハウジングをなすように形成されたカセットトレイ１の内部には、平板状部材からなる媒体積載板（中板）２が配置されており、その媒体積載板２の上面側には、カット紙などからなる適宜のシート状記録媒体Ｐが積層状をなすように載置される。上記媒体積載板２は、後方側部分（図示左方側部分）に配置された回動軸２ａを中心として前端側部分（図示右端部分）が上下方向に往復揺動されるように上記カセットトレイ１に回動自在に取り付けられているとともに、その媒体積載板２の前端部分（図示右端部分）の直下に、例えば圧縮コイルバネからなる積載板付勢バネ３が圧接配置されている。そして、その積載板付勢バネ３の上方側への弾性付勢力によって、上記媒体積載板２上に積層状に載置されたシート状記録媒体Ｐの前端側部分が、カセットトレイ１の前端部分（図示右端部分）に取り付けられた分離爪４に対して下方側から押し付けられた状態に維持されるようになっている。
【０００４】
一方、上述した媒体積載板（中板）２の前端部分（図示右端部分）の上方位置には、当該媒体積載板２上に積層状に載置されたシート状記録媒体Ｐを給紙させるための半月状の給紙ローラ５が配置されている。この半月状の給紙ローラ５は、横断面略円弧をなす外周面を有しており、紙幅方向に延在する駆動軸５ａにより間欠的に回転駆動されながら、前記媒体積載板２上のシート状記録媒体Ｐの積層最上面に当接されることによって、当該シート状記録媒体Ｐの給紙動作が上記分離爪４の捌き作用によって一枚ずつ分離されながら行われるようになっている。
【０００５】
このようなシート状記録媒体Ｐの給紙動作が行われるにあたっては、上述したように半月状の給紙ローラ５がシート状記録媒体Ｐに当接された際に媒体積載板（中板）２がシート状記録媒体Ｐとともに下方に一旦押し下げられて下降状態となる。また、給紙動作後に半月状の給紙ローラ５がシート状記録媒体Ｐから離反された際に、媒体積載板２がシート状記録媒体Ｐとともに再度押し上げられるようになっている。
【０００６】
さらに、上述した媒体積載板（中板）２の回動軸２ａには、用紙残量検知手段を構成するエンコーダ（図示省略）が接続されている。その用紙残量検知手段としてのエンコーダからは、上記媒体積載板２の回動角度に関する検知信号が出力され、その検知信号に基づいて上記媒体積載板２の上昇量を把握することにより、当該媒体積載板２上に積載されているシート状記録媒体Ｐの積載残量を検知することが従来から行われている。
【０００７】
しかしながら、このような従来におけるシート状記録媒体の積載残量検知機構では、エンコーダによる監視動作を常時行わねばならないため、それ専用の電気回路やメモリ等を必要とする。そのため、積載残量検知機構の部品点数が増大して構成が複雑化する傾向にあり、その結果として装置全体が高価なものにならざるを得なくなっている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−２２６１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであって、シート状記録媒体の積載残量を簡易な構造によって正確に検知することができるようにした給紙装置及びそれを備えた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】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明においては、横断面略円弧状の外周面を有する給紙ローラと、積層状に載置されたシート状記録媒体の積層最上面を前記給紙ローラの外周面方向に押し付けるにように上方付勢された媒体積載板とを備え、前記媒体積載板上のシート状記録媒体の積層最上面に前記給紙ローラの外周面が回転駆動されながら当接されることにより前記媒体積載板が前記シート状記録媒体とともに押し下げられて下降するようにして給紙動作が行われ、給紙動作後には前記シート状記録媒体が前記媒体積載板とともに再度押し上げられて上昇するように構成された給紙装置において、前記媒体積載板上に載置されたシート状記録媒体の積層最上面に接触するように配置され、前記給紙動作中における前記シート状記録媒体の積層高さの変動に従って上下動するように配置された媒体接触部材と、その媒体接触部材が上下動する際における当該媒体接触部材の位置を上位置と下位置との二位置に区別して検知するように配置された接触位置検知手段と、その接触位置検知手段から出力される前記媒体接触部材の検知信号を用いて、前記媒体積載板上における前記シート状記録媒体の積載残量を算出する機能を有する媒体残量演算手段とを備えている。
【００１１】
このような構成を有する給紙装置によれば、上下動する簡易な構成の接触位置検知手段が上位置と下位置との二位置に区別して接触位置検知手段により検知されることによって、媒体積載板上に配置されたシート状記録媒体の積載残量が容易かつ良好に検知されるようになっている。
【００１２】
このとき、本発明にかかる媒体積載残量演算手段は、前記接触位置検知手段から出力される検知信号の出力時間又は出力回数を計測する構成とすることが可能であり、そのような構成によって媒体積載板上におけるシート状記録媒体の積載残量が確実に検知されることとなる。
【発明の効果】
【００１３】
以上述べたように本発明にかかる給紙装置及びそれを備えた画像形成装置は、媒体積載板上のシート状記録媒体に接触することにより給紙動作時におけるシート状記録媒体の積層高さの変動に従って上下動する媒体接触部材の高さ位置を、上位置と下位置との二位置に区別して接触位置検知手段により検知し、その接触位置検知手段から出力される検知信号を用いて媒体積載板上のシート状記録媒体の積載残量を媒体積載残量演算手段により算出する構成を採用したことにより、媒体積載板上に配置されたシート状記録媒体の積載残量を容易かつ良好に検知するように構成したものであるから、シート状記録媒体の積載残量を簡易な構造によって正確に検知することができ、給紙装置及び画像形成装置の低廉化を図りつつ装置の信頼性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、給紙装置及びそれを備えた画像形成装置としてのプリンタに対して本発明を適用した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
まず、図１に示されているように、装置本体１１の最下部には、カット紙などのシート状記録媒体を収容して当該シート状記録媒体の給紙動作を行う給紙装置を構成しているユニバーサルカセット装置１２及び手差し給紙装置１３が配置されているとともに、それらの給紙装置１２，１３の上方側には、当該給紙装置１２，１３から給紙されるシート状記録媒体上に画像を転写して形成する画像形成部１４が配置されている。さらにその画像形成部１４の上方位置には、当該画像形成部１４によりシート状記録媒体上に形成されたトナー像の定着を行わせる定着部１５が配置されているとともに、その定着部１５の上方位置に、該定着部１５でトナー像を定着されたシート状記録媒体の排出部１６が配置されている。
【００１６】
このような画像形成に関与する各部１２〜１６は、図示を省略した動作制御部からの指令に従って概略次のような画像形成プロセスを実行する。すなわち、まず上述した画像形成部１４を構成している感光ドラム１４ａの表面感光層が、帯電ローラ１４ｂによって一様に帯電されると、外部コンピュータなどを通して入力された画像情報に基づいて変調されたレーザ光がレーザ光学ユニット１４ｃから射出されて上記感光ドラム１４ａ上に照射され、上記感光ドラム１４ａの表面感光層に画像情報に応じた静電潜像が形成される。次いで、現像装置１４ｄに設けられた現像スリーブによって、上記感光ドラム１４ａの表面感光層が帯電されている極性と同極性のトナーが感光ドラム１４ａ側に供給され、上述したようにレーザー光が照射された部分が現像（反転現像）されることによって可視像としてのトナー像が形成される。その可視像としてのトナー像は、感光ドラム１４ａと転写ローラ１４ｅとの対向部位に形成された転写位置に送り込まれ、それにタイミングを合わせて上述した給紙装置としてのユニバーサルカセット装置１２及び手差し給紙装置１３のいずれかからシート状記録媒体が供給され、当該シート状記録媒体上にトナー像が転写される。そのトナー像を転写されたシート状記録媒体は上述した定着部１５に送られて定着が行われる。
【００１７】
上記定着部１５は、ヒータを内蔵した定着フィルムユニット１５ａと、その定着フィルムユニット１５ａに圧接された加圧ローラ１５ｂとを備えており、それらの定着フィルムユニット１５ａと加圧ローラ１５ｂとが圧接された定着ニップ部内に、トナー像を転写されたシート状記録媒体が送り込まれてトナー像に対する加熱・加圧処理によって定着が行われる。トナー像を定着されたシート状記録媒体は、上述した排出部１６の搬送路に沿って斜め上方に案内されていき、その出口部分に配置された排紙ローラ１６ａと排紙コロ１６ｂとの挟持搬送力により、装置本体１１の最上位置に配置された排紙トレイ１６ｃに向かって定着後のシート状記録媒体が排出されて積層状に積載されるようになっている。
【００１８】
一方、上述した転写終了後における感光ドラム１４ａの外周表面には、残留トナーなどの残留物が付着されるが、それらの残留物は、画像形成部１４を構成しているクリーニング部１４ｆで除去され、その後に、再び帯電工程へ進んで同様な画像形成工程が繰り返される。以上の工程が、シート状記録媒体Ｐに対する画像形成工程の概略である。
【００１９】
ここで、上述した給紙装置としてのユニバーサルカセット装置１２は、箱状の給紙ハウジングを構成するカセットトレイ１２１を有しており、そのカセットトレイ１２１の内部に、媒体積載板（中板）１２２が配置されている。この媒体積載板１２２は、例えば図２に示されているように、当該媒体積載板１２２の上面部分に、カット紙などの適宜のシート状記録媒体Ｐが積層状に載置される構成になされている。その媒体積載板１２２上に積層状に載置されたシート状記録媒体Ｐの後端部分（図示右端部分）は、上記媒体積載板１２２の同じく後端縁部分に移動可能に立設された後端規制板１２３に当接されて保持されるようになっている。
【００２０】
また、上記媒体積載板（中板）１２２の後方側部分（図示右方側部分）には、図示を省略した回動支持板が立設されており、その回動支持板に設けられた回動軸を中心として上記媒体積載板１２２の全体が回動可能に支持されており、それによって上記媒体積載板１２２の前端側部分（図示左端部分）が上下方向に往復揺動可能となるように構成されている。さらに、その媒体積載板１２２における前端側部分（図示左端部分）の直下には、圧縮コイルバネ等からなる給紙用付勢バネ１２４が圧接するように配置されており、その給紙用付勢バネ１２４の弾性反発力によって上記媒体積載板１２２における前端側部分（図示左端部分）が押し上げられるように上方付勢される構成になされている。
【００２１】
さらに、上述したカセットトレイ１２１の前端側（図示右端側）上縁部分には、紙幅方向（図１の紙面垂直方向）の両側部分に分離爪１２５がそれぞれ配置されている。これらの各分離爪１２５には、上述した媒体積載板（中板）１２２上に載置されたシート状記録媒体Ｐ（図４参照）の積層最上面における前端縁部分が下方側から当接される配置関係になされている。
【００２２】
一方、その分離爪１２５の上方位置には、前記媒体積載板１２２上に積層状に載置されたシート状記録媒体Ｐの給紙動作を行わせるための給紙ローラ１２６が配置されている。この給紙ローラ１２６は、横断面略半月形状を有する円筒形状の一部からなる回転体により構成されており、紙幅方向（図１の紙面垂直方向）に延在する駆動軸１２６ａの軸方向途中位置に固定されている。そして、その駆動軸１２６ａを介して上記給紙ローラ１２６が回転駆動され、例えば図２に示されているように当該給紙ローラ１２６が下方側に張り出したときに、その給紙ローラ１２６における横断面略円弧状の外周面が、前記媒体積載板１２２上に積層状に載置されたシート状記録媒体Ｐの積層最上面に当接される。それによって、上記シート状記録媒体Ｐが前方側（図示左方側）に向かって移動するように付勢されると同時に、上述した分離爪１２５の捌き作用が付与されることによってシート状記録媒体Ｐが一枚ずつ分離されながら給紙動作が行われる。
【００２３】
このようにシート状記録媒体Ｐの給紙動作時には、上記給紙ローラ１２６における横断面略円弧状の外周面が、媒体積載板（中板）１２２上に載置されたシート状記録媒体Ｐの積層最上面に対して間欠的に当接されることとなる。そして、そのように給紙ローラ１２６の外周面がシート状記録媒体Ｐに当接された際には、当該給紙ローラ１２６の外周面が下方側に張り出すことから、媒体積載板１２２がシート状記録媒体Ｐとともに押し下げられて下降され、そのような媒体積載板１２２の下降状態で最上位置のシート状記録媒体Ｐの給紙動作が行われる。また、その給紙動作後には、上記給紙ローラ１２６の外周面は上方側に抜けることから、媒体積載板１２２は、上記給紙用付勢バネ１２４の上方付勢力によってシート状記録媒体Ｐとともに再度押し上げられて上昇される。
【００２４】
一方、図３にも示されているように、上記給紙ローラ１２６の後方側（図示右方側）近傍には、上述した媒体積載板１２２に対して上方側から対面するようにして、細長棒状部材からなる媒体接触部材としての検知フラグ１２７が配置されている。この検知フラグ１２７の上端部分は、前記装置本体１１に対して上下動可能に取り付けられたフラグ支持板１２７ａの一端面（図示左端面）に固着されており、そのフラグ支持板１２７ａから略鉛直下方に向かって垂下するように配置されている。
【００２５】
上述した検知フラグ１２７は、前記フラグ支持板１２７ａを含む自重により下降方向に付勢される構成になされており、当該検知フラグ１２７の下端部は、上述した媒体積載板（中板）１２２上におけるシート状記録媒体Ｐの積層最上面に自重で接触される配置関係になされている。従って、上述した給紙動作時に媒体積載板１２２がシート状記録媒体Ｐの積層高さの変動とともに上下動すると、そのシート状記録媒体Ｐの積層高さの変動に伴って上記検知フラグ１２７及びフラグ支持板１２７ａも同様に上下動される構成になされている。
【００２６】
このとき、上述した媒体積載板（中板）１２２には、前記検知フラグ１２７に対応する位置に逃げ穴１２２ａが貫通形成されており、例えば図３に示されているように媒体積載板１２２上にシート状記録媒体Ｐが存在していない場合には、上述した検知フラグ１２７の下端部分が、媒体積載板１２２の逃げ穴１２２ａ内を通過して下方に向かって貫通した状態になされるように構成されている。
【００２７】
また、このような媒体接触部材としての検知フラグ１２７が取り付けられたフラグ支持板１２７ａには、接触位置検知手段としてのフォトインタラプタ２０１が付設されている。この接触位置検知手段としてのフォトインタラプタ２０１は、上述したようにシート状記録媒体の積層高さの変動に従って検知フラグ１２７とともにフラグ支持板１２７ａが上下動する際に、当該フラグ支持板１２７ａの後端部分（図示右端部分）を近接して通過させる配置関係になされており、そのフラグ支持板１２７ａの通過部位に検知光出力部２０１ａが設けられている。そして、その検知光出力部２０１ａから出力される遮断又は非遮断の検知信号に基づいて、上記媒体接触部材としての検知フラグ１２７の高さ位置が上位置又は下位置の二位置として検出されるようになっている。
【００２８】
すなわち、上述した検知フラグ１２７とともに上下動するフラグ支持板１２７ａが、例えば図４に示されているように上方に押し上げられることにより前記フォトインタラプタ（接触位置検知手段）２０１の検知光出力部２０１ａを覆うように近接配置された場合には、上記フォトインタラプタ２０１からの出力は停止されて「Ｌｏ検知信号」が検出されることとなる。一方、上記検知フラグ１２７とともに上下動するフラグ支持板１２７ａが、例えば図３に示されているような下方位置に下降することによって上記フォトインタラプタ２０１の検知光出力部２０１ａから外れた場合には、上記フォトインタラプタ２０１から「Ｈｉ検知信号」が出力される構成になされている。
【００２９】
このように、接触位置検知手段として設けられたフォトインタラプタ２０１から出力される検知信号は、上述した媒体接触部材としての検知フラグ１２７の高さ位置を、上位置と下位置との二位置に区別して検知したものとなっている。そして、そのフォトインタラプタ２０１から出力される上下二位置に関する検知信号「Ｌｏ検知信号」又は「Ｈｉ検知信号」は、図示を省略した媒体残量演算手段に印加される。
【００３０】
媒体残量演算手段は、図示を省略した装置本体１１に設けられた制御部（図示省略）に例えばプログラムとして格納されたものであって、上述した検知フラグ１２７に関する高さ位置に関する検知信号「Ｌｏ検知信号」又は「Ｈｉ検知信号」を用いて、前記媒体接触部材としての検知フラグ１２７の高さ位置が基準位置より高いか低いかの上下二位置を区別するように判別するとともに、その判別結果に基づいて、上述した媒体積載板（中板）１２２上におけるシート状記録媒体Ｐの積載残量を算出する機能を有している。
【００３１】
この媒体残量演算手段におけるシート状記録媒体Ｐの積載残量の算出機能は、前記給紙動作時における媒体積載板（中板）１２２の下降量の変化を利用したものである。すなわち、まず上記媒体積載板１２２は、例えば図２に示されているように当該媒体積載板１２２上にシート状記録媒体Ｐが満載された最大積載状態となったときに最も下降して水平状態に近くなる。これに対して、例えば図４に示されているように上記媒体積載板１２２上のシート状記録媒体Ｐが１枚のみの最小積載状態となったときに最も上昇して大きく傾斜した状態となる。つまり、この媒体積載板１２２の傾斜角度は、当該媒体積載板１２２上のシート状記録媒体Ｐの積載残量に伴って増減することとなる。
【００３２】
従って、その媒体積載板（中板）１２２上に載置されたシート状記録媒体Ｐが給紙ローラ１２６の外周面に接触される角度も、当該媒体積載板１２２上におけるシート状記録媒体Ｐの積載残量に伴って増減する。すなわち、シート状記録媒体Ｐの積載残量が多いことによって媒体積載板（中板）１２２が下降状態になっているときには、例えば図２に示されているように給紙ローラ１２６の外周面に対するシート状記録媒体Ｐの積層最上面のなす角度は小さくなる。これに対して、シート状記録媒体Ｐの積載残量が減少することによって媒体積載板１２２が上昇状態になったときには、例えば図４に示されているように給紙ローラ１２６の外周面に対するシート状記録媒体Ｐの積層最上面のなす角度は大きくなる。
【００３３】
一方、給紙動作中にあるシート状記録媒体Ｐが上述した給紙ローラ１２６の外周面に接触することによって、媒体積載板（中板）１２２がシート状記録媒体Ｐとともに下降される量は、給紙ローラ１２６の外周面に対してシート状記録媒体Ｐの積層最上面が接触する角度に対応して変化する。より具体的には、例えば図２に示されているように給紙ローラ１２６の外周面に対するシート状記録媒体Ｐのなす角度が小さい場合には、媒体積載板１２２がシート状記録媒体Ｐとともに下降される量は大きくなる。これに対して、例えば図４に示されているように給紙ローラ１２６の外周面に対するシート状記録媒体Ｐのなす角度が大きい場合には、媒体積載板１２２がシート状記録媒体Ｐとともに下降される量は小さくなる。
【００３４】
すなわち、媒体積載板（中板）１２２上におけるシート状記録媒体Ｐの積載残量が多い場合、つまり媒体積載板１２２が比較的下降した状態になっている場合には、当該媒体積載板１２２が水平に近い状態であることから、給紙ローラ１２６の回転駆動によって媒体積載板１２２の押し下げられる量が大きくなる（例えば１０ｍｍ）。これに対して、シート状記録媒体Ｐの積載残量が少ない場合、つまり媒体積載板（中板）１２２が比較的上昇した状態にある場合には、当該媒体積載板１２２が傾斜状態になることから、給紙ローラ１２６の回転駆動によって媒体積載板１２２の押し下げられる量が小さくなる（例えば４ｍｍ）。
【００３５】
上述した媒体残量演算手段における積載残量算出機能は、このような給紙動作時における媒体積載板（中板）１２２の押し下げ下降量が、シート状記録媒体Ｐの積載残量の大小に略反比例して変化することを利用したものである。この点を具体的に説明すると、まず図２に示されているように媒体積載板（中板）１２２上におけるシート状記録媒体Ｐの積載残量が最大で満載状態にある場合には、給紙ローラ１２６の回転駆動によって媒体積載板１２２が押し下げられる下降量は最も大きくなることから、給紙動作中における検知フラグ（媒体接触部材）１２７の下降量も最も大きくなる（例えば１０ｍｍ）。
【００３６】
その結果、前述した接触位置検知手段としてのフォトインタラプタ２０１から出力される検知信号は、例えば図５のように、適宜のタイミング（ａ）で給紙開始信号Ｓが発せられた後に、上述した検知フラグ１２７の上下二位置のうちの下位置を表す「Ｈｉ検知信号」の発生時間Ｔが最長に拡大された状態となる。
【００３７】
これに対して、図４に示されているように媒体積載板（中板）１２２上におけるシート状記録媒体Ｐの積載残量が１枚の最小積載状態になっている場合には、給紙ローラ１２６の回転駆動によって媒体積載板（中板）１２２が押し下げられる下降量が最も小さくなることから、給紙動作中における検知フラグ（媒体接触部材）１２７の下降量も最小となる（例えば４ｍｍ）。その結果、前記フォトインタラプタ２０１から出力される検知信号は、例えば図６に示されているようになり、適宜のタイミング（ａ）で給紙開始信号Ｓが発せられた後も、上述した検知フラグ１２７の上下二位置のうちの上位置を表す「Ｌｏ検知信号」に維持されて、下位置を表す「Ｈｉ検知信号」が出力されることはない。
【００３８】
また、媒体積載板（中板）１２２上におけるシート状記録媒体Ｐの積載残量が、図２の最大状態と図４の最小状態との中間にある「中間積載状態」となっている場合には、給紙ローラ１２６の回転駆動によって媒体積載板（中板）１２２が押し下げられる下降量も中間値となり、給紙動作中における検知フラグ（媒体接触部材）１２７の下降量も中間値となる（例えば２５０枚の積載残量においては６ｍｍ）。その結果、例えば図７に示されているように、適宜のタイミング（ａ）で給紙開始信号Ｓが発せられた後に、上述した検知フラグ１２７の上下二位置のうちの下位置を表す「Ｈｉ検知信号」の発生時間Ｔ’（検知信号Ｂ）が、上述した最長の発生時間Ｔ（検知信号Ａ）よりもやや縮小された状態となる。
【００３９】
なお、図８及び図９に示されているように、各積層状態において給紙ローラ１２６が上方の位置にある場合には、媒体積載板（中板）１２２が押し上げられた上昇位置に維持される。そのため、検知フラグ（媒体接触部材）１２７も上昇して上位置に保持されることとなり、前記フォトインタラプタ２０１からは、図１０に示されているように停止されて「Ｌｏ検知信号」が出力される。
【００４０】
以上のことから本実施形態における媒体残量演算手段は、接触位置検知手段としてのフォトインタラプタ２０１から出力される「Ｈｉ検知信号」の出力時間を計測するように構成されており、その媒体残量演算手段において計測された「Ｈｉ検知信号」の出力時間に基づいて、前記媒体積載板（中板）１２２上に載置されたシート状記録媒体Ｐの積載残量を演算する機能を有している。
【００４１】
例えば、図３に示されているように媒体積載板（中板）１２２上にシート状記録媒体Ｐが無積載状態となっている場合には、上述した検知フラグ（媒体接触部材）１２７は、給紙動作の有無にかかわらず常時最下降状態に維持されるため、上述したフォトインタラプタ（接触位置検知手段）２０１からは、例えば図１１に示されているように常時「Ｈｉ検知信号」が出力されることとなる。そして、このような「Ｈｉ検知信号」が維持される場合には「紙無し」が判別される。
【００４２】
これに対して、図２に示されているように、媒体積載板（中板）１２２上にシート状記録媒体Ｐが満載状態になっている場合には、上述したように給紙動作時における媒体積載板１２２の下降量が最大になることから、前述した検知フラグ（媒体接触部材）１２７の下降量も最大となる（例えは１０ｍｍ）。その結果、例えば図５に示されているように、給紙動作の開始指令信号Ｓを受けた後にフォトインタラプタ（接触位置検知手段）２０１から出力される「Ｈｉ検知信号」が最大の発生時間Ｔとなる。そして、この給紙動作の開始指令信号Ｓの発生後に得られた「Ｈｉ検知信号」が最大の発生時間Ｔとなっている場合には「最大積載状態（紙満載状態）」が判別される。
【００４３】
一方、上述したような紙満載状態からの紙使用が進んで、例えば図４に示されているように、媒体積載板（中板）１２２上にシート状記録媒体Ｐが１枚しかない残っていない最小の積層状態になった場合には、上述したように給紙動作時における媒体積載板１２２の下降量が最小となり、検知フラグ（媒体接触部材）１２７の下降量も最小となる（例えは４ｍｍ）。そのため、例えば図６に示されているように、給紙動作の開始指令信号Ｓを受けた後であっても、前述したフォトインタラプタ（接触位置検知手段）２０１からの出力は常時「Ｌｏ検知信号」に維持される。そして、このような「Ｌｏ検知信号」が維持される場合には「最小積載状態（紙不足状態）」が判別される。
【００４４】
また、例えば図７に示されているように、フォトインタラプタ（接触位置検知手段）２０１から出力される「Ｈｉ検知信号」の出力発生時間Ｔが、上述した「最大積載状態（紙満載状態）」の場合に出力される最大の出力発生時間Ｔよりも小さい場合には、「中間積載状態」と判別されることとなる。
【００４５】
一方、上述したような媒体残量演算手段により算出された媒体積載板（中板）１２２上のシート状記録媒体Ｐの積載残量は、前記装置本体１１の例えば操作部に配置された適宜の表示手段において表示されるように構成されている。
【００４６】
このような構成を有する本実施形態にかかる給紙装置によれば、自重で上下動する簡易な構成の検知フラグ（媒体接触部材）１２７が上位置と下位置との二位置に区別してフォトインタラプタ（接触位置検知手段）２０１により検知されることによって、媒体積載板（中板）１２２上に積載されたシート状記録媒体Ｐの積載残量が容易かつ良好に検知されるようになっている。
【００４７】
このとき、特に本実施形態においては、媒体残量演算手段において、前記フォトインタラプタ（接触位置検知手段）２０１から出力される検知信号の出力時間Ｔを計測する構成を採用していることから、媒体積載板上におけるシート状記録媒体の積載残量が確実に検知されるようになっている。
【００４８】
一方、図１２に示されている実施形態では、媒体残量演算手段において、前記フォトインタラプタ（接触位置検知手段）２０１から出力される「Ｈｉ検知信号」の出力回数を計測する構成が採用されている。より具体的には、給紙ローラ１２６の回転駆動を開始させる給紙開始信号Ｓが適宜のタイミング（ａ）で発せられてから一定時間を経過した後のタイミング（ｄ）において、５ｍｓｅｃ間隔で８５ｍｓｅｃまでサンプリングが実行されている。そして、そのサンプリング期間内において上記フォトインタラプタ２０１から出力される検知信号が「Ｈｉ検知信号」であった場合にはカウントアップを行うようにしている。
【００４９】
例えば、媒体積載板（中板）１２２上のシート状記録媒体Ｐが数十枚の積載状態であった場合に得られた検知信号Ａに対しては、２〜１５までの１４回のカウントが行われ、媒体積載板１２２上におけるシート状記録媒体Ｐが「中間積載状態」となっている場合に得られた検知信号Ｂに対しては、２〜８までの７回のカウントが行われる。そして、このようなカウンタ値の相違から媒体積載板（中板）１２２上におけるシート状記録媒体Ｐの積載残量が検知されるようになっている。このような実施形態においても、上述した実施形態と同様な作用・効果が得られる。
【００５０】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることはいうまでもない。
【００５１】
例えば、上述した各実施形態は、プリンタの給紙装置に対して本発明を適用したものであるが、複写機等の他の給紙装置及びそれを備えた画像形成装置に対しても本発明は同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上述べたように本発明にかかる給紙装置及びそれを備えた画像形成装置は、プリンタや複写機などの多種多様な給紙装置及びそれを備えた画像形成装置に対して広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明を適用する画像形成装置の一例としてのプリンタの全体構造を表した縦断面説明図である。
【図２】図１に示されたプリンタに用いられている本発明にかかる給紙装置においてシート状記録媒体を満載状態とした場合における給紙動作を拡大して表した部分縦断面説明図である。
【図３】図１に示されたプリンタに用いられている本発明にかかる給紙装置においてシート状記録媒体を無積載状態とした場合における給紙動作を拡大して表した部分縦断面説明図である。
【図４】図１に示されたプリンタに用いられている本発明にかかる給紙装置においてシート状記録媒体の最小積載状態とした場合における給紙動作を拡大して表した部分縦断面説明図である。
【図５】図２に表されたシート状記録媒体の満載状態に対応する検知信号の一例を表した線図である。
【図６】図４に表されたシート状記録媒体の最小積載状態に対応する検知信号の一例を表した線図である。
【図７】図２及び図４に表された各シート状記録媒体の積載状態の中間積載状態に対応する検知信号の一例を表した線図である。
【図８】シート状記録媒体の満載状態における給紙動作直後の状態を拡大して表した部分縦断面説明図である。
【図９】シート状記録媒体の最小積載状態における給紙動作直後の状態を拡大して表した部分縦断面説明図である。
【図１０】シート状記録媒体に対する給紙動作直後の状態に対応する検知信号の一例を表した線図である。
【図１１】シート状記録媒体を無積載状態に対応する検知信号の一例を表した線図である。
【図１２】本発明の他の実施形態における検知信号に対する他の計測例を表した線図である。
【図１３】一般の給紙装置の構造を表した側面説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１１ 装置本体
１２ ユニバーサルカセット装置
１３ 手差し給紙装置
１４ 画像形成部
１４ａ 感光ドラム
１４ｂ 帯電ローラ
１４ｃ レーザ光学ユニット
１４ｄ 現像装置
１４ｅ 転写ローラ
１４ｆ クリーニング部
１５ 定着部
１５ａ 定着フィルムユニット
１５ｂ 加圧ローラ
１６ 排出部
１６ａ 排紙ローラ
１６ｂ 排紙コロ
１６ｃ 排紙トレイ
Ｐ シート状記録媒体
１２１ カセットトレイ
１２２ 媒体積載板（中板）
１２２ａ 逃げ穴
１２３ 後端規制板
１２４ 給紙用付勢バネ
１２５ 分離爪
１２６ 給紙ローラ
１２６ａ 駆動軸
１２７ 検知フラグ（媒体接触部材）
１２７ａ フラグ支持板
２０１ フォトインタラプタ（接触位置検知手段）
２０１ａ 検知光出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面略円弧状の外周面を有する給紙ローラと、積層状に載置されたシート状記録媒体の積層最上面を前記給紙ローラの外周面方向に押し付けるにように上方付勢された媒体積載板と、を備え、
前記媒体積載板上のシート状記録媒体の積層最上面に前記給紙ローラの外周面が回転駆動されながら当接されることにより、前記媒体積載板が前記シート状記録媒体とともに押し下げられて下降するようにして給紙動作が行われ、給紙動作後には前記シート状記録媒体が前記媒体積載板とともに再度押し上げられて上昇するように構成された給紙装置において、
前記媒体積載板上に載置されたシート状記録媒体の積層最上面に接触するように配置され、前記給紙動作中における前記シート状記録媒体の積層高さの変動に従って上下動するように配置された媒体接触部材と、
その媒体接触部材が上下動する際における当該媒体接触部材の位置を上位置と下位置との二位置に区別して検知するように配置された接触位置検知手段と、
その接触位置検知手段から出力される前記媒体接触部材の検知信号を用いて、前記媒体積載板上における前記シート状記録媒体の積載残量を算出する機能を有する媒体残量演算手段と、
を備えたことを特徴とする給紙装置。
【請求項２】
前記媒体残量演算手段は、前記接触位置検知手段から出力される検知信号の出力時間を計測する機能を備えていることを特徴とする請求項１記載の給紙装置。
【請求項３】
前記媒体残量演算手段は、前記接触位置検知手段から出力される検知信号の出力回数を計測する機能を備えていることを特徴とする請求項１記載の給紙装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載された給紙装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記媒体残量演算手段により算出された前記積載板上のシート状記録媒体の積載残量の表示手段が設けられていることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項１】
横断面略円弧状の外周面を有する給紙ローラと、積層状に載置されたシート状記録媒体の積層最上面を前記給紙ローラの外周面方向に押し付けるにように上方付勢された媒体積載板と、を備え、
前記媒体積載板上のシート状記録媒体の積層最上面に前記給紙ローラの外周面が回転駆動されながら当接されることにより、前記媒体積載板が前記シート状記録媒体とともに押し下げられて下降するようにして給紙動作が行われ、給紙動作後には前記シート状記録媒体が前記媒体積載板とともに再度押し上げられて上昇するように構成された給紙装置において、
前記媒体積載板上に載置されたシート状記録媒体の積層最上面に接触するように配置され、前記給紙動作中における前記シート状記録媒体の積層高さの変動に従って上下動するように配置された媒体接触部材と、
その媒体接触部材が上下動する際における当該媒体接触部材の位置を上位置と下位置との二位置に区別して検知するように配置された接触位置検知手段と、
その接触位置検知手段から出力される前記媒体接触部材の検知信号を用いて、前記媒体積載板上における前記シート状記録媒体の積載残量を算出する機能を有する媒体残量演算手段と、
を備えたことを特徴とする給紙装置。
【請求項２】
前記媒体残量演算手段は、前記接触位置検知手段から出力される検知信号の出力時間を計測する機能を備えていることを特徴とする請求項１記載の給紙装置。
【請求項３】
前記媒体残量演算手段は、前記接触位置検知手段から出力される検知信号の出力回数を計測する機能を備えていることを特徴とする請求項１記載の給紙装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれかに記載された給紙装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記媒体残量演算手段により算出された前記積載板上のシート状記録媒体の積載残量の表示手段が設けられていることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２７３７０１（Ｐ２００８−２７３７０１Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１９９６２（Ｐ２００７−１１９９６２）
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００２０８７４３）キヤノンファインテック株式会社 (1,218)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００２０８７４３）キヤノンファインテック株式会社 (1,218)
【Ｆターム（参考）】
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