JP2005343583A - 残量検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置本体部から給紙トレイに電力を供給するための電源供給ラインを設けることなく、しかも、高分解能により記録用紙の残量を検出することができる残量検出装置を提供する。
【解決手段】 記録紙が載置される載置板２３０と、載置板２３０と対向するように本体部２００に配設された残量センサ７００と、残量センサ７００から出力される電気信号を基に、記録紙の残量を検出する制御部１０とを備え、載置板２３０は、導体板２５０を備え、記録紙Ｐの堆積枚数に応じて残量センサ７００に対する距離Ｄ１が変動し、残量センサ７００は、導体板２５０に渦電流を発生させ、当該渦電流により生じた磁束φ２を基に、残量センサ７００及び導体板２５０間の距離に応じたレベルを有する電気信号を出力する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像形成装置の給紙トレイに収納された記録用紙の残量を検出する残量検出装置に関するものである。

従来の画像形成装置において、給紙トレイに収納された記録紙の残量を検出する手法として、可変抵抗器、及びリードスイッチを用いる手法が知られている。給紙トレイは、記録紙が載置される載置板を供え、この載置板は、給紙トレイの底面に配設されたバネによって給紙トレイの上面側に付勢され、記録紙の堆積枚数に応じて給紙トレイの底面側に移動していくように配設されている。

可変抵抗器を用いる手法においては、載置板の移動に連動して可変抵抗器の接点が移動し、抵抗値の変化を電圧の変化として捉えることで記録紙の残量が検出されている。また、リードスイッチを用いる手法においては、載置板の移動箇所に複数の磁石を貼り付けると共に、各磁石に対応する位置に磁石からの磁界によってオンされる複数のリードスイッチを設け、載置板の移動にともなってどのリードスイッチがオンされたかによって、記録紙の残量が検出されている。また、リードスイッチを用いる手法と構成を同一としリードスイッチに代えてホール素子を用いる手法も知られている。

さらに、特許文献１では、ドライバから出力される駆動電流に従って磁界を発生する磁気出力部と、載置板（可動板）に載置されたセンサ基盤に形成された誘導コイルとを所定の間隔を有して配置し、用紙の残量に従って上下する載置板の移動により、磁気出力部の磁界の強さの変化を検出することにより、記録紙の残量を検出する発明が開示されている。
特開平７−６１６４６号公報

しかしながら、上記可変抵抗を用いる手法では、経年的使用により接点が磨り減り抵抗値が狂ってしまうとともに、トナーや紙粉等の粉塵により前記接点の接触不良が発生し、残量の検出精度が次第に低下していくという問題があった。また、リードスイッチあるいはホール素子を用いる手法では、設置スペースの問題から磁石と、ホール素子とを充分な間隔を設けて配設することができず、充分なダイナミックレンジ及び分解能が得られず、精度良く記録紙の残量を検出することができないという問題があった。

さらに、特許文献１の手法では、装置本体部から誘導コイルに対して電源電力を供給するための電源供給ラインを設ける必要があり、部品点数が増大することに加え、電源供給ラインの切断等のトラブルが発生する、あるいは、電源供給ラインと給紙トレイとの接点がトナーや紙粉等の粉塵によって接触不良を起こす可能性があった。

本発明の目的は、装置本体部から給紙トレイに、電源からの電力を供給するための電源供給ラインを設けることなく、しかも、高分解能により記録用紙の残量を検出する残量検出装置を提供することである。

本発明にかかる残量検出装置は、画像形成装置の給紙トレイに収納された記録紙の残量を検出する残量検出装置であって、前記給紙トレイに配設され、記録紙が載置される載置板と、前記載置板と対向するように前記画像形成装置の本体部に配設された残量センサと前記残量センサから出力される電気信号を基に、記録紙の残量を検出する検出手段とを備え、前記載置板は、導電板を備えるとともに、記録紙の堆積枚数に応じて、前記残量センサに対する距離が変動し、前記残量センサは、電磁誘導により前記導電板に渦電流を発生させ、当該渦電流により生じた磁界を基に、前記残量センサ及び前記導電板間の距離に応じたレベルを有する電気信号を生成し、前記検出手段に出力することを特徴とする。

また、前記残量センサは、一次側の駆動コイルと、二次側の基準コイル及び検知コイルとから構成される差動トランスを備え、前記載置板側から順に、前記基準コイル、前記駆動コイル、及び前記検知コイルを配設し、前記基準コイルに生じた起電力と前記検知コイルに生じた起電力との差を前記電気信号として出力することが好ましい。

また、前記導電板は、前記載置板に対して回転可能に配設され、載置板に記録紙が載置されているときは、前記載置板の載置面とほぼ面一の状態であり、載置板に載置される記録紙が無くなったときは回転し、前記残量センサに近接することが好ましい。

また、前記載置板は、前記残量センサのセンサ面に対し平行な第１の平面と、前記第１の平面に対し所定角度下方に傾斜する第２の平面とを備え、前記残量センサは、前記第２の平面に対して対向するように前記第１の平面と前記第２の平面との境界線付近に配設され、前記導電板は、前記第１の平面と前記第２の平面の境界線を含むように前記載置板に形成された孔において、前記境界線を軸心として回転可能に嵌め込まれ、前記載置板に載置される記録紙が無くなったとき、前記第２の平面側の導電板が、前記残量センサに近接するように、前記第１の平面側のサイズが前記第２の平面側のサイズより大きくされていることが好ましい。

また、前記残量センサは、前記差動トランスより出力された電気信号の直流成分をカットし、交流成分を増幅する増幅手段と、増幅された電気信号を直流の電気信号に変換する直流変換手段とを備え、前記検出手段は、直流に変換された電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログデジタル変換手段と、前記デジタル信号の値に応じた記録紙の枚数を予め記憶する記憶手段と、前記デジタル信号を受信し、前記記憶手段を参照することにより、記録紙の残量を判定する中央演算処理装置とを備えることが好ましい。

また、前記検出手段は、前記直流変換手段から出力された電気信号の高周波成分を除去し、前記アナログデジタル変換手段に出力するローパスフィルタを更に備えることが好ましい。

また、前記導電板は、表面にアルミテープを貼り付けて構成されていることが好ましい。

請求項１記載の発明によれば、堆積される記録紙の枚数に応じて、残量センサに対する距離が変動する載置板の導電板に、電磁誘導により渦電流が発生され、その渦電流によって生じる磁界を基に、導電板及び残量センサ間の距離に応じたレベルの電気信号が出力され、この電気信号を基に、記録紙の残量が検出されている。そのため、給紙トレイ側に本体部からの電力を供給するための給電ラインを設けなくとも、記録紙の残量を検出することができる。また、残量センサは本体部に配設され、導電板は給紙トレイ側に配設されているため、リードスイッチあるいはホール素子を用いる手法に比べて、設置スペースの問題が緩和され、残量センサ及び導電板間の距離が充分に確保され、高ダイナミックレンジ及び高分解能を実現することができる。

請求項２記載の発明によれば、駆動コイルから発生した磁界の影響により導電板に渦電流が発生するとともに、検知コイル及び基準コイルに起電力が生じる。ここで、検知コイルは導電板側に配設されているため、渦電流によって生じた磁界により起電力は変動するが、基準コイルは、導電板から離れて配設されているため、渦電流によって生じた磁界による影響を受けず、起電力は一定となる。そして、検知コイル及び基準コイルに対する起電力の差が電気信号として出力され、この電気信号を基に、残量が検出されているため、記録紙の残量を精度よく検出することができる。

請求項３記載の発明によれば、記録紙の枚数が０枚となったとき、導電板は残量センサに近接するため、残量センサから出力される電気信号は、記録紙が１枚のときと、０枚のときとで顕著な差を有することとなり、記録紙の枚数が０枚であることをより正確に検出することができる。

請求項４記載の発明によれば、載置板は第１及び第２の平面を備え、残量センサは、第２の平面に対向するように配設され、導体板は、第１及び第２の平面の境界線を含むように載置板に形成された孔に、前記境界線を軸心として回転可能に嵌め込まれ、かつ、記録紙の堆積枚数が０枚となったとき、第２の平面側が残量センサに近接するように、第１の平面側のサイズが第２の平面側のサイズよりも大きくされている。すなわち、導体板は、その自重によって回転され、残量センサに近接することとなる。そのため、簡略化された構成により導体板を回転させることができる。

請求項５記載の発明によれば、導電板は、載置板に載置される記録紙が無くなったとき、その自重により第２の平面側が残量センサに近接するように回転される。

請求項６記載の発明によれば、残量センサより出力された電気信号は、直流成分がカットされ交流成分が増幅され、直流の電気信号に変換され、デジタル信号に変換され、中央演算処理装置により受信される。そして、中央演算処理装置により、デジタル信号の値に対する記録紙の枚数が予め記憶された記憶手段が参照され、受信したデジタル信号の値から記録紙の残量が検出される。そのため、記録紙の残量を高精度に検出することができる。

請求項７記載の発明によれば、直流変換手段から出力された電気信号は高周波成分が除去され、アナログデジタル変換手段に出力されるため、記録紙の残量の検出精度をより高めることができる。

請求項７記載の発明によれば、アルミテープを貼り付けるという簡略化された構成により、導電板を構成することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明に係る残量検出装置をデジタル複合機に適用したときの機械的構成を主に示す側面概略図である。デジタル複合機は、本体部２００と、本体部２００の左側に配設された用紙後処理部３００と、ユーザが種々の操作指令等を入力するための操作部４００と、本体部２００の上部に配設された原稿読み取り部５００と、原稿読み取り部５００の上方に配設された原稿給送部６００とから構成される。

操作部４００は、操作パネル４０１、スタートキー４０２及びテンキー４０３等を備える。操作パネル４０１は、種々の操作画面を表示するとともに、ユーザが種々の操作指令を入力するための種々の操作ボタン等を表示する。スタートキー４０２は、ユーザが印刷実行指令等を入力するために用いられ、テンキー４０３は、印刷部数等を入力するために用いられる。

原稿給送部６００は、原稿載置部６０１、原稿排出部６０２、給紙ローラ６０３及び原稿搬送部６０４等を備え、原稿読み取り部５００は、スキャナ５０１等を備える。給紙ローラ６０３は、原稿載置部６０１にセットされた原稿を繰り出し、原稿搬送部６０４は、繰り出される原稿を１枚ずつ順にスキャナ５０１上に搬送する。スキャナ５０１は搬送される原稿を順次読み取り、読み取られた原稿は原稿排出部６０２に排出される。

本体部２００は、複数の給紙カセット２０１、複数の給紙ローラ２０２、転写ローラ２０３、中間転写体ローラ２０４、感光体ドラム２０５、露光装置２０６、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色用の現像装置２０７Ｙ，２０７Ｍ，２０７Ｃ，２０７Ｋ、定着ローラ２０８、排出口２０９、及び排出トレイ２１０等を備える。

感光体ドラム２０５は、矢印方向に回転しながら帯電装置（図示省略）によって一様に帯電される。露光装置２０６は、原稿読み取り部５００において読み取られた原稿の画像データに基づいて生成された変調信号をレーザ光に変換して出力し、感光体ドラム２０５に各色別に静電潜像を形成する。現像装置２０７Ｙ，２０７Ｍ，２０７Ｃ，２０７Ｋは、各色の現像剤を感光体ドラム２０５に供給して各色別のトナー像を形成する。

中間転写体ローラ２０４は、感光体ドラム２０５から各色のトナー像が転写され、中間転写体ローラ２０４上にカラーのトナー像が形成される。

一方、給紙ローラ２０２は、記録紙が収納された給紙カセット２０１から記録紙を引き出し、転写ローラ２０３まで給送する。本体部２００側であって、給紙カセット２０１の中央部上方には、給紙カセット２０１に収納された記録紙の残量を検出するための残量センサ７００が配設されている。転写ローラ２０３は、搬送された記録紙に中間転写体ローラ２０４上のトナー像を転写させ、定着ローラ２０８は、転写されたトナー像を加熱して記録紙に定着させる。その後、記録紙は、本体部２００の排出口２０９から用紙後処理部３００に搬入される。また、記録紙は、必要に応じて排出トレイ２１０へも排出される。

用紙後処理部３００は、搬入口３０１、記録紙搬送部３０２、搬出口３０３及びスタックトレイ３０４等を備える。記録紙搬送部３０２は、排出口２０９から搬入口３０１に搬入された記録紙を順次搬送し、最終的に搬出口３０３からスタックトレイ３０４へ記録紙を排出する。スタックトレイ３０４は、搬出口３０３から搬出された記録紙の集積枚数に応じて矢印方向に上下動可能に構成されている。

図２は、給紙カセット２０１の外観を模式的に示した図面である。給紙カセット２０１は、筐体２２０、載置板２３０、弾性体２４０、及び導体板２５０を備えている。筐体２２０は、上面が開放された略直方体形状の部材であり、開放面から記録紙が給紙される。載置板２３０は、側面視が略への字状であり、上面視が矩形状の部材から構成され、左面２３０ａが、地上に対して略水平となるように筐体２２０内に配設されている。載置板２３０の幅方向（Ｙ方向）中央の左面２３０ａと右面２３０ｂとの交線２３０ｃには、矩形状の孔２３０ｄが形成されている。

左面２３０ａの裏側と、筐体２２０の底面との間には弾性体２４０が設けられている。この弾性体２４０は、バネ等が用いられ、載置板２３０を上方向（＋Ｚ方向）に付勢している。また、筐体２２０の側壁であって、右面２３０ｂのＸ軸方向の先端側には、Ｚ軸方向と平行に溝２２１，２２１が設けられている。さらに、右面２３０ｂの両側面には、Ｙ軸方向に突出した凸部２３１が設けられ、この２個の凸部２３１が、対向する溝２２１に対して、Ｚ方向にスライド可能に嵌め込まれている。よって、載置板２３０に堆積される記録紙の枚数が増大するにつれ、載置板２３０は下方向（−Ｚ方向）に移動し、記録紙の枚数が減少するにつれて、載置板２３０は上方向（＋Ｚ方向）に移動する。

孔２３０ｄには、側面視がへの字状であり、上面視が矩形状の部材からなる導体板２５０が、載置板２３０の記録紙載置面と連なるように配設されている。この導体板２５０は、表面にアルミニウムテープが貼り付けられ、導電体とされている。なお、導体板２５０の構成としては、前記構成に代えて、全体をアルミニウム、鉄等の導電体又は、フエライト等の磁性体により構成しても良い。導体板２５０において、左面２５０ａのＸ方向の辺Ｈ１の長さは、右面２５０ｂのＸ方向の辺Ｈ２の長さよりも長い。また、導体板２５０は、左面２５０ａと右面２５０ｂとの交線２５０ｃに沿って、シャフト２５０ｄが貫通され、載置板２３０に対して回転可能に接続されている。載置板２５０への記録紙の堆積枚数が１枚以上の場合、記録紙の重さにより、導体板２５０の左面２５０ａは、載置板２３０の左面２３０ａと連なった状態となり、載置板２５０への記録紙の堆積枚数が０枚となったとき、導体板２５０は、その自重によって、右面２５０ｂ側が＋Ｚ方向に回転するように、辺Ｈ１と辺Ｈ２との長さが設定されている。残量センサ７００は、導体板２５０の上方に配設されている。

残量センサ７００は、駆動コイルＬ１、検知コイルＬ２、及び基準コイルＬ３からなる差動トランスＴ１を備えている。図３は、駆動コイルＬ１、検知コイルＬ２、及び基準コイルＬ３の配置関係を示した図面である。また、図４は、残量センサ７００の構成を示した図面である。図３に示すように、駆動コイルＬ１〜基準コイルＬ３は、導体板２５０側から検知コイルＬ２、駆動コイルＬ１、及び基準コイルＬ３の順で配置されている。具体的には、これら三つのコイルＬ１〜Ｌ３は、円筒状の１個のコアの周面にそれぞれ所定の巻き数で巻かれている。

図４に示すように、駆動コイルＬ１は、発振器ＯＳＣからの駆動電圧Ｖ１によって駆動される。検知コイルＬ２及び基準コイルＬ３は、駆動コイルＬ１と磁気的に接続され、駆動コイルＬ１が駆動されると、磁束φ１が生じ、この磁束φ１が検知コイルＬ２及び基準コイルＬ３を貫くことによって、検知電圧Ｖ２、基準電圧Ｖ３が発生する。また、検知コイルＬ２及び基準コイルＬ３は、検知電圧Ｖ２及び基準電圧Ｖ３が逆相となるように巻かれ、両電圧Ｖ２及びＶ３の差の電圧を出力電圧ＶＯとして出力する。

発振器ＯＳＣにより駆動コイルＬ１に駆動電圧Ｖ１が印加されると、磁束φ１が生じ（図３）、この磁束φ１によって、導体板２５０に渦電流が生じ、この渦電流によって磁束φ２が生じる。したがって、検知コイルＬ２に対し導体板２５０が離れて位置する場合、渦電流は発生せず、検知電圧Ｖ２及び基準電圧Ｖ３の大きさは等しくなり、出力電圧ＶＯは、基準電圧Ｖ３−検知電圧Ｖ２＝０Ｖとなる。一方、検知コイルＬ２に対し導体板２５０が近づくと磁束φ２は増大し、その影響により検知電圧Ｖ２は増大する。この増大分をΔＶ２とすると、出力電圧ＶＯは、ＶＯ＝Ｖ３−（Ｖ２＋ΔＶ２）と表される。ここで、基準コイルＬ３は、図３に示すように配置されているため、磁束φ２による影響を受けず、基準電圧Ｖ３は一定となる。したがって、出力電圧ＶＯはＶＯ＝ΔＶ２となる。

図５は、図１に示す本デジタル複合機の電気的構成を示した図面である。図５に示すように、本デジタル複合機は、制御部１０、操作部４００、印刷部３０、原稿読み取り部５００、及び残量センサ７００を備えている。残量センサ７００は、図３及び図４で示した差動トランスＴ１と、差動トランスＴ１の駆動コイルＬ１に接続された発振器ＯＳＣと、検知コイルＬ２の一端に接続された交流増幅回路７０１と、交流増幅回路７０１の次段に接続された検波回路７０２とを備えている。

発振器ＯＳＣは、ｎｐｎバイポーラ型のトランジスタＱ１を備えるコルピッツ発振回路から構成されている。トランジスタＱ１のコレクタには、駆動コイルＬ１の一端が接続され、コレクタ・エミッタ間には、コンデンサＣ１が接続されている。トランジスタＱ１のエミッタには、それぞれ一端が接地されたコンデンサＣ２及び抵抗Ｒ２が接続されている。トランジスタＱ１のベースには、それぞれ一端が接地されたコンデンサＣ３及び抵抗Ｒ１が接続されるとともに、抵抗Ｒ３を介して駆動コイルＬ１の他端が接続されている。なお、コルピッツ発振回路に代えて、ハートレー発振回路、ＬＣ発振回路等の他の発振回路を採用してもよい。

交流増幅回路７０１は、ｎｐｎバイポーラ型のトランジスタＱ２を備えている。トランジスタＱ２のコレクタにはコレクタ抵抗Ｒ６を介して電源部Ｖｃｃが接続され、エミッタには、それぞれ一端が接地されたエミッタ抵抗Ｒ７及びコンデンサＣ５が接続されている。また、トランジスタＱ２のベース・コレクタ間には抵抗Ｒ４が接続される。さらに、トランジスタＱ２のベースには、一端が接地された抵抗Ｒ５が接続されているとともに、コンデンサＣ４を介して検知コイルＬ２が接続されている。

検波回路７０２は、２個のコンデンサＣ５，Ｃ６、２個のダイオードＤ１，Ｄ２、抵抗Ｒ８を備えている。コンデンサＣ５は、一端がトランジスタＱ２のコレクタに接続され、他端がダイオードＤ１のアノードに接続されている。ダイオードＤ２は、アノードが接地され、カソードがダイオードＤ１のアノードに接続されている。コンデンサＣ６は一端が接地され、他端がダイオードＤ１のカソードに接続されている。抵抗Ｒ８は、一端がダイオードＤ１のカソードに接続され、他端が接地されている。

制御部１０は、ＣＰＵ１１、記憶部１２及びローパスフィルタ１３を備えている。ローパスフィルタ１３は、オペアンプＯＰを備える積分回路を備えている。オペアンプＯＰの反転入力端子（−）は、抵抗Ｒ９を介してダイオードＤ１のカソードが接続されると共に、抵抗Ｒ１０を介して電源部Ｖｃｃが接続されている。オペアンプＯＰの非反転入力端子（＋）は、抵抗Ｒ１１を介して接地されている。反転入力端子（−）とオペアンプＯＰの出力端との間には、抵抗Ｒ１２と、抵抗Ｒ１２に対して並列接続されたコンデンサＣ７が接続されている。オペアンプの出力端にはＣＰＵ１１が接続されている。ＣＰＵ１１は、ローパスフィルタ１３から出力されたアナログの電気信号をデジタルの電気信号に変換するＡ／Ｄ変換部を備えている。

記憶部１２はバスラインＢＬを介してＣＰＵ１１と接続され、給紙カセット２０１に収納されている記録紙の枚数を特定するための枚数特定テーブルを記憶している。図６は、枚数特定テーブルの一例を示した図面である。枚数特定テーブルは、入力値及び番地の欄から構成されている。入力値の欄は、予め定められた閾値Ｖ０〜Ｖ１０（但し、Ｖ０＞Ｖ１＞・・・＞Ｖ１０）によって規定される第１〜第１１階級の計１１個の階級から構成されている。番地の欄は、第１〜第１１階級に対応する番地Ｍ１〜Ｍ１１から構成されている。記憶部１２の番地Ｍ１〜Ｍ１１には、それぞれ、記録紙の残量枚数が０、１０、２０、・・・、１００枚であることを示すデータが格納されている。

また、ＣＰＵ１１にはバスラインＢＬを介して操作部４００、印刷部３０、及び原稿読み取り部５００が接続されている。印刷部３０は、図１に示す転写ローラ２０３、中間転写体ローラ２０４、感光体ドラム２０５、及び現像装置２０７Ｙ〜２０７Ｋを備え、ＣＰＵ１１の制御の下、原稿読み取り部５００によって読み取られた原稿の画像データを記録紙に印刷する。

以上の構成により、差動トランスＴ１から出力された出力電圧ＶＯは、交流増幅回路７０１のコンデンサＣ４により直流成分がカットされ、交流成分が増幅され、検波回路７０２により整流及び平滑化されて直流の電気信号とされ、ローパスフィルタ１３により高周波ノイズが除去され、ＣＰＵ１１に出力される。

次に、図７に示すフローチャートに従って、ＣＰＵ１１の処理について説明する。ＣＰＵ１１は、オペアンプＯＰの出力端から出力された電気信号を受信すると（ステップＳ１）、記憶部１２の枚数特定テーブルを参照し、電圧Ｖｄが第１〜第１１階級のどの階級に属するかを判定する（ステップＳ２）。具体的には、ＣＰＵ１１は、ＶｄがＶ０以上の場合、第１階級に属すると判定し、Ｖ０＞Ｖｄ≧Ｖ１の場合、第２階級に属すると判定し、Ｖ１＞Ｖｄ≧Ｖ２の場合、第３階級に属すると判定し、Ｖ２＞Ｖｄ≧Ｖ３の場合、第４階級に属すると判定し、Ｖ３＞Ｖｄ≧Ｖ４の場合、第５階級に属すると判定し、Ｖ４＞Ｖｄ≧Ｖ５の場合、第６階級に属すると判定し、Ｖ５＞Ｖｄ≧Ｖ６の場合、第７階級に属すると判定し、Ｖ６＞Ｖｄ≧Ｖ７の場合、第８階級に属すると判定し、Ｖ７＞Ｖｄ≧Ｖ８の場合、第９階級に属すると判定し、Ｖ８＞Ｖｄ≧Ｖ９の場合、第１０階級に属すると判定し、Ｖ１０＞Ｖｄ≧Ｖ１１の場合、第１１階級に属すると判定する。

そして、ＣＰＵ１１は、枚数特定テーブルを参照し、電圧Ｖｄが属する階級に対応する番地に格納されたデータを読み出し、記録紙の残量枚数を判定する（ステップＳ３）。具体的には、ＣＰＵ１１は、電圧Ｖｄが第１階級〜１１階級に属する場合、記録紙の残量枚数をそれぞれ０，１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００枚と判定する。

なお、枚数特定テーブルは、一例にすぎず、給紙カセット２０１による記録紙の最大収納枚数等に応じて適宜変更してもよい。また、残量枚数の刻み幅についても、１０枚単位に限定されず、１枚以上９枚以下、又は、１１枚以上としてもよい。閾値Ｖ０〜Ｖ１０については、残量センサ７００及び導体板２５０間の距離と、残量センサ７００から出力される電圧Ｖｄとの関係から適当な値を設定される。

ステップＳ４において、ＣＰＵ１１は、操作パネル４０１に、判定結果を表示する。これにより、ユーザは、残量を把握することができる。操作パネル４０１に対する表示態様については、例えば、ユーザにより操作パネル４０１に予め表示された残量枚数確認ボタンがタッチされたとき、操作パネル４０１に残量枚数を表示させるようにしてもよい。

なお、図７に示すフローチャートは、一定の時間間隔毎に実行してもよいし、記録紙が一定枚数（例えば、１枚、５枚等）使用される毎に実行してもよい。

次に、本発明にかかる残量検出装置に対して行なった実験について説明する。図８（ａ）は実験結果を示す表であり、図８（ｂ）は（ａ）の表に対するグラフである。また、図９は、本実験を説明するための給紙カセット２０１の内部側面図である。図８（ａ）に示す表は、記録紙の残量枚数及びセンサ出力電圧の欄から構成されている。センサ出力電圧は、図５に示す検波回路７０２から出力される電圧、すなわち、抵抗Ｒ５に対する電圧である。図９において、（ａ）は給紙カセット２０１に対し記録紙が最大収納枚数である１２０枚収納されている場合を示し、（ｂ）は最大収納枚数の約半数の記録紙が収納されている場合を示し、（ｃ）は収納する記録紙が０枚の場合を示している。なお、本実験において、材質が鉄であり厚みが１ｍｍの導体板２５０を用いた。また、給紙カセット２０１の上面と残量センサ７００との距離Ｄ２は３．５ｍｍとした。さらに、差動トランスＴ１を構成する駆動コイルＬ１、検知コイルＬ２の基準コイルＬ３の巻き数は、それぞれ１００とした。

図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、記録紙Ｐの枚数が減少するにつれて、弾性体２４０による＋Ｚ方向の付勢力を受け、載置板２３０が＋Ｚ方向に移動し、それに伴って、導体板２５０と残量センサ７００との距離Ｄ１が小さくなっていることが分かる。

図８（ｂ）に示すように、残量センサ７００から出力される電圧は、枚数の減少に伴って一定の傾きで増大していることが分かる。そして、記録紙の枚数が０枚になると、図９（ｃ）に示すように、載置板２３０は、給紙カセット２０１の上面に位置するとともに、導体板２５０は、左面２５０ａの自重によって、矢印で示すＡ方向に回転し、右面２５０ｂが残量センサ７００のセンサ面にほぼ平行となって近接する。これにより、図８（ａ）に示すように、記録紙の残量が１枚のとき、残量センサ７００から出力される電圧が２．６４８ｍＶであったのが、０枚になったとき、３．３９２ｍＶとなり、出力される電圧が急激に増大していることが分かる。そのため、記録紙が１枚の場合と２枚の場合とでは、残量センサ７００から出力される電圧に顕著な差が生じることとなり、記録紙Ｐの枚数が０枚となったことを確実に検出することが可能となる。ここで、０枚となったとき、右面２５０ｂが残量センサ７００のセンサ面とほぼ平行な状態で近接するため、０枚時に検出精度がより高められている。

以上説明したように、本残量検出装置によれば、電磁誘導の影響により、導体板２５０に渦電流を発生させ、この渦電流により磁束φ２を発生させている。導体板２５０と残量センサ７００との距離Ｄ１が近づくほど、磁束φ２のうち検知コイルＬ２を貫く磁束は増大し、検知コイルＬ２に誘起される検知電圧Ｖ２は増大し、差動トランスＴ１から出力される電圧ＶＯは増大することとなり、この電圧ＶＯを基に、記録紙の残量枚数を検出することが可能となる。そのため、給紙カセット２０１側に電力を供給する必要がある部品を用いなくとも、記録紙の残量枚数を検出することができ、給紙カセット２０１側に電力を供給するための配線等が設ける必要がなくなる。また、残量センサ７００は本体部２００に配設され、導体板２５０は給紙カセット２０１側に配設されているため、残量センサ７００と導体板２５０との距離Ｄ１を充分に確保することが可能となり、高ダイナミックレンジ及び高分解能を実現することができる。

本発明に係る残量検出装置をデジタル複合機に適用したときの機械的構成を主に示す側面概略図である。 給紙カセットの外観を模式的に示した図面である。 残量センサを構成するコイルの構成を示した図面である。 駆動コイル、検知コイル、及び基準コイルの配置関係を示した図面である。 図１に示す本デジタル複合機の電気的構成を示した図面である。 枚数特定テーブルの一例を示した図面である。 ＣＰＵの処理を示すフローチャートである。 図８（ａ）は本残量検出装置に対して行なった実験結果を示す表であり、図８（ｂ）は（ａ）の表に対するグラフである。 本実験を説明するための給紙カセットの内部側面図である。

符号の説明

１０ 制御部
１２ 記憶部
１３ ローパスフィルタ
３０ 印刷部
２３０ 載置板
２４０ 弾性体
２５０ 導体板
７００ 残量センサ
７０１ 交流増幅回路
７０２ 検波回路
Ｌ１ 駆動コイル
Ｌ２ 基準コイル
Ｌ３ 基準コイル

Claims (7)

1. 画像形成装置の給紙トレイに収納された記録紙の残量を検出する残量検出装置であって、
   前記給紙トレイに配設され、記録紙が載置される載置板と、
   前記載置板と対向するように前記画像形成装置の本体部に配設された残量センサと
   前記残量センサから出力される電気信号を基に、記録紙の残量を検出する検出手段とを備え、
   前記載置板は、導電板を備えるとともに、記録紙の堆積枚数に応じて、前記残量センサに対する距離が変動し、
   前記残量センサは、電磁誘導により前記導電板に渦電流を発生させ、当該渦電流により生じた磁界を基に、前記残量センサ及び前記導電板間の距離に応じたレベルを有する電気信号を生成し、前記検出手段に出力することを特徴とする残量検出装置。
2. 前記残量センサは、一次側の駆動コイルと、二次側の基準コイル及び検知コイルとから構成される差動トランスを備え、前記載置板側から順に、前記基準コイル、前記駆動コイル、及び前記検知コイルを配設し、前記基準コイルに生じた起電力と前記検知コイルに生じた起電力との差を前記電気信号として出力することを特徴とする請求項１記載の残量検出装置。
3. 前記導電板は、前記載置板に対して回転可能に配設され、載置板に記録紙が載置されているときは、前記載置板の載置面とほぼ面一の状態であり、載置板に載置される記録紙が無くなったときは回転し、前記残量センサに近接することを特徴とする請求項１又は２記載の残量検出装置。
4. 前記載置板は、前記残量センサのセンサ面に対し平行な第１の平面と、前記第１の平面に対し所定角度下方に傾斜する第２の平面とを備え、
   前記残量センサは、前記第２の平面に対して対向するように前記第１の平面と前記第２の平面との境界線付近に配設され、
   前記導電板は、前記第１の平面と前記第２の平面の境界線を含むように前記載置板に形成された孔において、前記境界線を軸心として回転可能に嵌め込まれ、前記載置板に載置される記録紙が無くなったとき、前記第２の平面側の導電板が、前記残量センサに近接するように、前記第１の平面側のサイズが前記第２の平面側のサイズより大きくされていることを特徴とする請求項３記載の残量検出装置。
5. 前記残量センサは、前記差動トランスより出力された電気信号の直流成分をカットし、交流成分を増幅する増幅手段と、増幅された電気信号を直流の電気信号に変換する直流変換手段とを備え、
   前記検出手段は、直流に変換された電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するアナログデジタル変換手段と、前記デジタル信号の値に応じた記録紙の枚数を予め記憶する記憶手段と、前記デジタル信号を受信し、前記記憶手段を参照することにより、記録紙の残量を判定する中央演算処理装置とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の残量検出装置。
6. 前記検出手段は、前記直流変換手段から出力された電気信号の高周波成分を除去し、前記アナログデジタル変換手段に出力するローパスフィルタを更に備えることを特徴とする請求項５記載の残量検出装置。
7. 前記導電板は、表面にアルミテープを貼り付けて構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の残量検出装置。

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