JP2014214015A

JP2014214015A - 残量検出装置

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Publication number: JP2014214015A
Application number: JP2013095068A
Authority: JP
Inventors: 直樹松井; Naoki Matsui
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2014-11-17
Anticipated expiration: 2033-04-30
Also published as: JP5937037B2

Abstract

【課題】少ない部品点数でリフト板に積層体として載置された記録紙の残量を検出することができ、設計上の制約が非常に軽い残量検出装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置の給紙部に収納された記録紙Ｐの残量を検出する残量検出装置９０であって、給紙部に配設され、記録紙Ｐの残量に応じて移動するリフト板６１１と、リフト板６１１の位置に応じて伸縮するコイルばね９１と、コイルばね９１に所定の交流電圧を与える発振回路９２と、コイルばね９１が巻回されたコア９４と、コア９４に巻回された検知コイル９３と、検知コイル９３の電圧を検出する検出回路９５とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、リフト板に積層体として載置された記録紙の残量を検出する残量検出装置に関する。

複写機や複合機に代表される画像形成装置においては、給紙カセット等の給紙トレイに記録紙が積層体として載置しておき、積層体の最上部から１枚ずつ記録紙を分離供給させ、給紙された記録紙に画像形成を行うものが多く、給紙トレイに積層体として載置された記録紙の残量を検出することが行われている。

記録紙の残量を検出する方法としては、記録紙が載置されるトレイにコイルとコンデンサを備える指示手段を取り付け、トレイの移動路に沿って設けた複数のコイルに信号を送り、受信される信号の変化から指示手段が最も近接するコイルの位置を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、記録紙が載置される給紙トレイの可動部に磁石を配置し、磁石の移動量又は傾動量を磁気センサーで検出することで記録紙の残量を検出する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、記録紙が載置されるリフト板に導体板を備え、リフト板と対向するように配設された残量センサーによって導体板に渦電流を発生させ、当該渦電流により生じた磁束を基に残量センサーと導体板との距離を検出することで記録紙の残量を検出する技術も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００８−１５０１号公報特開２００７−３０２４４３号公報特開２００５−３４３５８３号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、複数個のコイルをトレイの移動路に沿って設けなければならず、特に、検出の精度を上げるためにはコイルの数を増やして密集させる必要があるため、コスト高になってしまうという問題点があった。
また、特許文献２の技術では、磁気センサーとしてホールセンサを用い、磁石の磁束を検出しているため、磁石とホールセンサの最大距離を半径とした磁石を中心とする円形の範囲内には、ホールセンサへの磁束が乱れることになるため金属を設置することができず、設計上の制約が大きくなってしまうという問題点があった。
さらに、特許文献３の技術では、残量センサーを構成する駆動コイル、基準コイル及び検知コイルと、金属プレートとを設置させるための制約として、駆動コイルと基準コイルは対面上に設置させると共に、検知コイルと金属プレートとを対面上に設置させる必要がある。しかし、基準コイルと検知コイルとは検出を行うためのコイルであり、他の磁束の影響を受けると検出電圧が狂ってしまうため、対面上はおろか影響を受けてしまう位置への設置は行えないという設計上の制約がある。特に、用紙がなくなるほどこれらのコイル等は近接してしまうことになり、基準コイルと検知コイルと設置に関しては注意が必要である。従って、特許文献３の残量センサーを搭載するには、大きなスペースが必要となり、装置自身が大きくなってしまうという弊害が発生する。

本発明は以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決し、少ない部品点数でリフト板に積層体として載置された記録紙の残量を検出することができ、設計上の制約が非常に軽い残量検出装置を提供することにある。

本発明の残量検出装置は、画像形成装置の給紙部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、前記給紙部に配設され、前記記録紙の残量に応じて移動するリフト板と、前記リフト板の位置に応じて伸縮するコイルばねと、該コイルばねに所定の交流電圧を与える発振回路と、前記コイルばねが巻回されたコアと、該コアに巻回された検知コイルと、前記検知コイルの電圧を検出する検出回路とを具備することを特徴とする。
さらに、本発明の残量検出装置において、前記リフト板は、最大サイズの前記記録紙が載置されない領域まで延び、前記コアが貫通する貫通穴が形成された延出部が形成し、前記コイルばねは、前記延出部の位置に応じて伸縮するようにしても良い。
さらに、本発明の残量検出装置において、前記コイルばねは、前記リフト板に載置された前記記録紙を給紙する給紙ローラーに向かって前記リフト板を付勢する弾性部材として用いても良い。

本発明によれば、コイル２つとコアとの少ない部品数でリフト板に積層体として載置された記録紙Ｐの残量を検出することができる。さらに、コアを用いた誘導起電力によって検出を行っているため、直近に金属部品を配置しても影響が少なく、設計上の制約は非常に軽いものとなる。

本発明に係る残量検出装置の実施の形態が搭載された画像形成装置の実施の形態の構成を示す模式断面図である。図１に示す給紙カセットの構成を示す斜視図である。本発明に係る残量検出装置の実施の形態の構成を示す側面図である。本発明に係る残量検出装置の他の実施の形態の構成を示す側面図である。

次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
本実施の形態の残量検出装置９０が搭載された画像形成装置１は、複写機であり、図１を参照すると、原稿読取部２０と、原稿給送部３０と、記録部４０とを備えている。原稿読取部２０は、記録部４０の上部に配設され、原稿給送部３０は、原稿読取部２０の上部に配設されている。なお、本件の画像形成装置１は、複写機で説明したが、スキャナー、複合機等が含まれるのは、言うまでもない。

画像形成装置１の前面側には、画像形成装置１の設定や動作指示を行うタッチパネル装置１０が配設されている。タッチパネル装置１０には、印刷枚数等の数値を入力するためのテンキー、設定情報を初期化させる指示を入力するためのリセットキー、複写動作を停止させたり、入力された数値を消去させたりするためのストップキー、印刷動作を開始させる出力指示を入力するためのスタートキー等の各種操作キーが設けられている。また、タッチパネル装置１０には、画像形成装置１の状態を報知する表示領域が設けられており、残量検出装置９０によって検出された記録紙の残量が表示される。

原稿読取部２０は、図１を参照すると、スキャナー２１と、プラテンガラス２２と、原稿読取スリット２３とを備える。スキャナー２１は、露光ランプ及びＣＣＤ(Charge Coupled Device)センサー等から構成され、原稿給送部３０による原稿ＭＳの搬送方向に移動可能に構成されている。プラテンガラス２２は、ガラス等の透明部材により構成された原稿台である。原稿読取スリット２３は、原稿給送部３０による原稿ＭＳの搬送方向と直交方向に形成されたスリットを有する。

プラテンガラス２２に載置された原稿ＭＳを読み取る場合には、スキャナー２１は、プラテンガラス２２に対向する位置に移動され、プラテンガラス２２に載置された原稿ＭＳを走査しながら原稿ＭＳを読み取って画像データを取得し、取得した画像データを記録部４０に出力する。また、原稿給送部３０により搬送された原稿ＭＳを読み取る場合には、スキャナー２１は、原稿読取スリット２３と対向する位置に移動され、原稿読取スリット２３を介し、原稿給送部３０による原稿ＭＳの搬送動作と同期して原稿ＭＳを読み取って画像データを取得し、取得した画像データを記録部４０に出力する。

原稿給送部３０は、原稿載置部３１と、原稿排出部３２と、原稿搬送機構３３とを備えている。原稿載置部３１に載置された原稿ＭＳは、原稿搬送機構３３によって、１枚ずつ順に繰り出されて、原稿読取部２０の原稿読取スリット２３に対向する位置へ搬送され、その後、原稿排出部３２に排出される。なお、原稿給送部３０は、可倒式に構成され、原稿給送部３０を上方に持ち上げることで、プラテンガラス２２の上面を開放させることができる。

記録部４０は、画像形成部５０を備えると共に、給紙部６０と、搬送路７０と、搬送ローラー８１と、排出ローラー８２と、排出トレイ８３とを備えている。

給紙部６０は、記録紙Ｐを積層された収納する給紙カセット６１と、給紙カセット６１から記録紙Ｐを１枚ずつ搬送路７０に繰り出す給紙ローラー６２とを備えている。給紙ローラー６２、搬送ローラー８１及び排出ローラー８２が搬送部として機能し、記録紙Ｐが搬送される。給紙ローラー６２によって搬送路７０に繰り出された記録紙Ｐは、搬送ローラー８１によって画像形成部５０に搬送される。そして、画像形成部５０によって記録が施された記録紙Ｐは、排出ローラー８２によって機外に出力される。記録が施された記録紙Ｐは、排出ローラー８２に導かれ、排出トレイ８３に出力される。

画像形成部５０は、感光体ドラム５１と、帯電部５２、露光部５３と、現像部５４と、転写部５５と、クリーニング部５６と、定着部５７とを備えている。露光部５３は、レーザー装置やミラー等を備えた光学ユニットであり、画像データに基づいてレーザー光を出力して、露光部５３によって帯電された感光体ドラム５１を露光し、感光体ドラム５１の表面に静電潜像を形成する。現像部５４は、トナーを用いて感光体ドラム５１に形成された静電潜像を現像する現像ユニットであり、静電潜像に基づいたトナー像を感光体ドラム５１上に形成させる。転写部５５は、現像部５４によって感光体ドラム５１上に形成されたトナー像を記録紙Ｐに転写させる。定着部５７は、転写部５５によってトナー像が転写された記録紙Ｐを加熱してトナー像を記録紙Ｐに定着させる。

次に、給紙カセット６１の構成について図２及び図３を参照して詳細に説明する。
給紙カセット６１の本体部は、カセットフレーム６１０で構成され、図２に示す矢印Ａの方向に水平にスライドして画像形成装置１に挿入される。カセットフレーム６１０は、上面が開口した平らな箱形状に構成され、カセットフレーム６１０の底面には、リフト板６１１が備えられている。記録紙Ｐは、リフト板６１１上に積載され、図２に示す矢印Ｂの方向に供給される。リフト板６１１は、記録紙Ｐの用紙供給方向上流端がカセットフレーム６１０の底面に支持され、この支点を中心とし、下流端を自由端として揺動可能に構成されている。
給紙カセット６１を画像形成装置１に挿入して収納すると、モータ継手部６１２が画像形成装置１に設けられた図示しないリフトモーターと連結し、リフト板６１１の下流端が持ち上げられるようにリフト板６１１が揺動し、リフト板６１１上に積載された記録紙Ｐの最上層が給紙ローラーに当接することで給紙準備が整う。

リフト板６１１の下流端には、最大サイズの記録紙Ｐが載置されない領域まで給紙方向と交差する方向（例えば直交する方向）に延びる延出部６１３が形成されている。延出部６１３は、給紙準備が整った状態、すなわちリフト板６１１上に積載された記録紙Ｐの最上層が給紙ローラーに当接した状態で、積載された記録紙Ｐの残量に応じて、カセットフレーム６１０の底面からの高さが変位する。そして、延出部６１３の変位を検出する残量検出装置９０が設けられている。

残量検出装置９０は、図３を参照すると、リフト板６１１に形成された延出部６１３の位置に応じて伸縮するコイルばね９１と、コイルばね９１に所定の交流電圧を与える発振回路９２と、コイルばね９１からの磁束を受ける検知コイル９３と、コイルばね９１及び検知コイル９３が巻回され、コイルばね９１と検知コイル９３との間で相互誘導起電力を発生させるために使用するコア（芯）９４と、検知コイル９３の電圧を検出する検出回路９５とから構成されている。コア９４は、比透磁率が大きい鉄芯等の金属芯であり、カセットフレーム６１０の底面に対して垂直に、カセットフレーム６１０に取り付けられている。そして延出部６１３には、コア９４が貫通する貫通穴６１４（図２参照）が形成され、コア９４に巻回されたコイルばね９１は、延出部６１３とカセットフレーム６１０の底面との間に介装されている。また、コア９４は、カセットフレーム６１０の底面を突き抜けて下方に延出されており、この延出部分に検知コイル９３が巻回されている。

コイルばね９１のインダクタンスＬは、コア９４の透磁率をμ_１とすると、Ｌ＝ｋ＊μ_１＊π＊ａ²＊ｎ²／ｂで表すことができる。ここで、ｋは、長岡係数であり、ａは、コイルばね９１の半径であり、ｂは、コイルばね９１の長さであり、ｎは、コイルばね９１の巻き数である。そして、長岡係数ｋ、コイルばね９１の半径ａ及びコイルばね９１の巻き数ｎは、固定値であり、コイルばね９１の長さｂのみが延出部６１３の位置に応じて変化する。
また、コイルばね９１に流れる電流によって発生する磁束Φは、Φ=Ｌ＊(ｄｉ／ｄｔ）で表すことができ、コイルばね９１のインダクタンスＬと、コイルばね９１に流れる電流ｉの時間変化とにそれぞれ比例する。
さらに、検知コイル９３に発生する起電力εは、ε＝−Ｎ＊（ｄΦ／ｄｔ）で表すことができる。ここで、Ｎは、検知コイル９３の巻き数である。

従って、検知コイル９３に発生する起電力εは、コイルばね９１のインダクタンスＬに比例し、コイルばね９１のインダクタンスＬは、コイルばね９１の長さｂに反比例するため、検知コイル９３に発生する起電力εは、コイルばね９１の長さｂに反比例することが分かる。これにより、検出回路９５によって検知コイル９３に発生する起電力εを検出することで、コイルばね９１の長さｂを求めることができる。

すなわち、図３（ａ）に示すように、記録紙Ｐがリフト板６１１に載置されていない状態でリフト板６１１が揺動され、給紙準備が整った際のコイルばね９１の長さをＬ_０とし、長さがＬ_０のコイルばね９１の磁束を受けて、検知コイル９３が出力して検出回路９５によって検出される電圧をＶ_０[Ｖ]とする。そして、図３（ｂ）に示すように、記録紙Ｐがリフト板６１１に載置されている状態でリフト板６１１が揺動され、給紙準備が整った際に検出回路９５によって検出された電圧がＶ_１[Ｖ]とすると、この時のコイルばね９１の長さをＬ_１は、Ｌ_１＝Ｌ_０（Ｖ_０／Ｖ_１）によって求めることができ、リフト板６１１上に積載された記録紙Ｐの残量を検出することができる。

なお、本実施の形態では、図３に示すように、延出部６１３をリフト板６１１の下流端に形成し、コイルばね９１の伸縮のストロークを大きく取るように構成されている。コイルばね９１の伸縮のストロークを大きく取ることで、検出精度を向上させることができる。一方、検知コイル９３は、延出部６１３の移動範囲外に配置する必要があることから、カセットフレーム６１０の底面よりも下方に突出して配置されている。

そこで、図４に示すように、リフト板６１１の上流端と下流端との間に、最大サイズの記録紙Ｐが載置されない領域まで給紙方向と交差する方向（例えば直交する方向）に延びる延出部６１３ａを形成し、この延出部６１３ａの変位を検出する残量検出装置９０ａを設けても良い。残量検出装置９０ａにおいて、コア９４は、カセットフレーム６１０の底面に対して垂直に、延出部６１３ａに形成されている貫通穴を突き抜けて取り付けられている。コア９４に巻回されたコイルばね９１は、延出部６１３ａとカセットフレーム６１０の底面との間に介装されている。そして、検知コイル９３は、延出部６１３ａを貫通して上方に突出したコア９４の、延出部６１３ａの移動範囲外に巻回されている。この場合、コイルばね９１の伸縮のストロークが減少することになるが、残量検出装置９０ａをカセットフレーム６１０の底面から下方に突出させることなく配置することができる。

また、本実施の形態では、リフト板６１１を図示しないリフトモーターによって揺動させて、リフト板６１１上に積載された記録紙Ｐの最上層を給紙ローラーに当接させるように構成したが、リフトモーターを用いることなく、バネ等の弾性部材の付勢力によってリフト板６１１を揺動させるタイプの給紙カセットであっても、上記と同様の作用、効果を得ることができる。なお、給紙ローラー６２に向かって付勢する弾性部材を、リフト板６１１の位置に応じて伸縮するコイルばね９１として用いると、給紙部６０の部品点数を削減することができ、好適である。

以上説明したように本実施の形態においては、画像形成装置１の給紙部６０に収納された記録紙Ｐの残量を検出する残量検出装置９０であって、給紙部６０に配設され、記録紙Ｐの残量に応じて移動するリフト板６１１と、リフト板６１１の位置に応じて伸縮するコイルばね９１と、コイルばね９１に所定の交流電圧を与える発振回路９２と、コイルばね９１が巻回されたコア９４と、コア９４に巻回された検知コイル９３と、検知コイル９３の電圧を検出する検出回路９５とを備えている。
この構成により、コイル２つ（コイルばね９１、検知コイル９３）とコア９４との少ない部品数でリフト板６１１に積層体として載置された記録紙Ｐの残量を検出することができる。さらに、コア９４を用いた誘導起電力によって検出を行っているため、直近に金属部品を配置しても影響が少なく、設計上の制約は非常に軽いものとなる。

さらに、本実施の形態においては、リフト板１１には、最大サイズの記録紙Ｐが載置されない領域まで延び、コア９４が貫通する貫通穴６１４が形成された延出部６１３が形成され、コイルばね９１は、延出部９１３の位置に応じて伸縮するように構成されている。

さらに、本実施の形態においては、コイルばね９１は、リフト板６１１に載置された記録紙Ｐを給紙する給紙ローラー６２に向かってリフト板６１１を付勢する弾性部材として用いることができる。
この構成により、給紙部６０の部品点数を削減することができる。

なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図において、同一構成要素には同一符号を付している。

１画像形成装置
１０タッチパネル装置
２０原稿読取部
２１スキャナー
２２プラテンガラス
２３原稿読取スリット
３０原稿給送部
３１原稿載置部
３２原稿排出部
３３原稿搬送機構
４０記録部
５０画像形成部
５１感光体ドラム
５２帯電部
５３露光部
５４現像部
５５転写部
５６クリーニング部
５７定着部
６０給紙部
６１給紙カセット
６２給紙ローラー
７０搬送路
８１搬送ローラー
８２排出ローラー
８３排出トレイ
９０、９０ａ残量検出装置
９１コイルばね
９２発振回路
９３検知コイル
９４コア
９５検出回路
６１０カセットフレーム
６１１リフト板
６１２モータ継手部
６１３、６１３ａ延出部
６１４貫通穴

Claims

画像形成装置の給紙部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、
前記給紙部に配設され、前記記録紙の残量に応じて移動するリフト板と、
前記リフト板の位置に応じて伸縮するコイルばねと、
該コイルばねに所定の交流電圧を与える発振回路と、
前記コイルばねが巻回されたコアと、
該コアに巻回された検知コイルと、
前記検知コイルの電圧を検出する検出回路とを具備することを特徴とする残量検出装置。
前記リフト板には、最大サイズの前記記録紙が載置されない領域まで延び、前記コアが貫通する貫通穴が形成された延出部が形成され、
前記コイルばねは、前記延出部の位置に応じて伸縮することを特徴とする請求項１記載の残量検出装置。
前記コイルばねは、前記リフト板に載置された前記記録紙を給紙する給紙ローラーに向かって前記リフト板を付勢する弾性部材である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の残量検出装置。