JP4421379B2 - Remaining amount detection device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a remaining amount detection device that detects the remaining amount of recording paper stored in a paper feed tray of an image forming apparatus.
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。 In a conventional image forming apparatus, a technique using a variable resistor and a reed switch is known as a technique for detecting the remaining amount of recording paper stored in a paper feed tray. The paper feed tray is provided with a placement plate on which the recording paper is placed, and this placement plate is urged toward the upper surface side of the paper feed tray by a spring disposed on the bottom surface of the paper feed tray, It is arranged to move to the bottom side of the paper feed tray according to the number of stacked sheets.
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。 In the method using a variable resistor, the contact point of the variable resistor moves in conjunction with the movement of the mounting plate, and the remaining amount of recording paper is detected by capturing the change in resistance value as a change in voltage. In the method using the reed switch, a plurality of magnets are attached to the moving position of the mounting plate, and a plurality of reed switches that are turned on by a magnetic field from the magnet are provided at positions corresponding to the respective magnets. The remaining amount of recording paper is detected depending on which reed switch is turned on with the movement of. Also known is a method in which the configuration is the same as the method using a reed switch and a Hall element is used instead of the reed switch.
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。
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。 However, in the method using the variable resistor, the contact point is worn down over time and the resistance value is distorted, and contact failure of the contact point occurs due to dust such as toner and paper dust, and the remaining amount detection accuracy gradually increases. There was a problem of declining. Also, in the method using a reed switch or a hall element, the magnet and the hall element cannot be arranged with a sufficient space due to the problem of installation space, and a sufficient dynamic range and resolution cannot be obtained. There is a problem that the remaining amount of recording paper cannot be detected well.
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。
Furthermore, in the method of
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。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a remaining amount detecting device that detects the remaining amount of recording paper with high resolution without providing a power supply line for supplying power from a power source to the paper feed tray from the apparatus main body. Is to provide.
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し、前記導電板は、前記載置板に対して回転可能に配設され、前記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、前記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。
A remaining amount detecting device according to the present invention is a remaining amount detecting device that detects the remaining amount of recording paper stored in a paper feeding tray of an image forming apparatus, and is disposed in the paper feeding tray, and a recording paper is loaded thereon. A recording sheet on the basis of a mounting plate to be placed, a remaining amount sensor disposed in the main body of the image forming apparatus so as to face the mounting plate, and an electric signal output from the remaining amount sensor Detecting means for detecting the remaining amount of the recording paper, wherein the mounting plate includes a conductive plate, and the distance to the remaining amount sensor varies according to the number of recording sheets deposited, and the remaining amount sensor An eddy current is generated in the conductive plate by induction, and an electric signal having a level corresponding to the distance between the remaining amount sensor and the conductive plate is generated based on the magnetic field generated by the eddy current, and the detection means outputs rotatably is arranged with respect to the conductive plate, the mounting plate When the recording paper is placed on the mounting plate, it is almost flush with the mounting surface of the mounting plate, and when there is no recording paper placed on the mounting plate Rotate and close to the remaining amount sensor .
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。 The remaining amount sensor includes a differential transformer including a primary side drive coil, a secondary side reference coil, and a detection coil. The reference coil and the drive coil are sequentially arranged from the mounting plate side. Preferably, the detection coil is disposed, and a difference between an electromotive force generated in the reference coil and an electromotive force generated in the detection coil is output as the electric signal.
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。 The mounting plate includes a first plane parallel to a sensor surface of the remaining amount sensor and a second plane inclined downward by a predetermined angle with respect to the first plane. Is disposed in the vicinity of a boundary line between the first plane and the second plane so as to face the second plane, and the conductive plate includes the first plane and the second plane. In the hole formed in the mounting plate so as to include a plane boundary line, when the recording sheet placed on the mounting plate is removed by being rotatably fitted around the boundary line as an axis, the first It is preferable that the size of the first plane side is larger than the size of the second plane side so that the conductive plate on the second plane side is close to the remaining amount sensor.
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。 The remaining amount sensor includes: an amplifying unit that cuts a DC component of the electric signal output from the differential transformer and amplifies the AC component; and a DC converting unit that converts the amplified electric signal into a DC electric signal. And the detection means includes an analog-digital conversion means for converting an electrical signal converted into a direct current from an analog signal into a digital signal, and a storage means for preliminarily storing the number of recording sheets according to the value of the digital signal. And a central processing unit which receives the digital signal and determines the remaining amount of recording paper by referring to the storage means.
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。 Moreover, it is preferable that the detection means further includes a low-pass filter that removes a high-frequency component of the electrical signal output from the DC conversion means and outputs the high-frequency component to the analog-digital conversion means.
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。 Moreover, it is preferable that the said electrically conductive plate is comprised by affixing the aluminum tape on the surface.
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。
また、請求項1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。
According to the first aspect of the present invention, an eddy current is generated by electromagnetic induction on the conductive plate of the mounting plate whose distance to the remaining amount sensor varies according to the number of recording papers to be deposited. Based on the generated magnetic field, an electric signal of a level corresponding to the distance between the conductive plate and the remaining amount sensor is output, and the remaining amount of the recording paper is detected based on this electric signal. Therefore, the remaining amount of recording paper can be detected without providing a power supply line for supplying power from the main body on the paper feed tray side. Also, since the remaining amount sensor is arranged in the main body and the conductive plate is arranged on the paper feed tray side, the problem of installation space is alleviated compared to the method using a reed switch or a hall element, and the remaining amount is reduced. A sufficient distance between the sensor and the conductive plate is ensured, and a high dynamic range and high resolution can be realized.
According to the first aspect of the present invention, when the number of recording sheets becomes zero, the conductive plate is close to the remaining amount sensor, so that the electrical signal output from the remaining amount sensor is one recording sheet. Therefore, it can be detected more accurately that the number of recording sheets is zero.
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。 According to the second aspect of the present invention, an eddy current is generated in the conductive plate due to the influence of the magnetic field generated from the drive coil, and an electromotive force is generated in the detection coil and the reference coil. Here, since the detection coil is arranged on the conductive plate side, the electromotive force fluctuates due to the magnetic field generated by the eddy current, but the reference coil is arranged away from the conductive plate, so The electromotive force is constant without being affected by the generated magnetic field. Since the difference in electromotive force with respect to the detection coil and the reference coil is output as an electrical signal, and the remaining amount is detected based on this electrical signal, the remaining amount of recording paper can be accurately detected.
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。 According to the fourth aspect of the present invention, the mounting plate includes the first and second planes, the remaining amount sensor is disposed so as to face the second plane, and the conductor plate includes the first and second planes. When the number of sheets of recording paper deposited becomes zero in a hole formed in the mounting plate so as to include the boundary line of the two planes, and the boundary line serves as an axis, and the number of recording sheets deposited becomes zero The size of the first plane side is made larger than the size of the second plane side so that the plane side of the first side is close to the remaining amount sensor. That is, the conductor plate is rotated by its own weight and comes close to the remaining amount sensor. Therefore, the conductor plate can be rotated with a simplified configuration.
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。 According to the fifth aspect of the present invention, when there is no recording paper placed on the placement plate, the conductive plate is rotated by its own weight so that the second plane side is close to the remaining amount sensor.
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。 According to the sixth aspect of the present invention, the electrical signal output from the remaining amount sensor is cut in the direct current component, the alternating current component is amplified, converted into a direct current electrical signal, converted into a digital signal, and the central processing unit. Received by. Then, the central processing unit refers to a storage means in which the number of recording sheets corresponding to the value of the digital signal is stored in advance, and the remaining amount of recording sheet is detected from the value of the received digital signal. Therefore, the remaining amount of recording paper can be detected with high accuracy.
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。 According to the seventh aspect of the present invention, since the electric signal output from the direct current conversion means is removed from the high frequency component and output to the analog / digital conversion means, the detection accuracy of the remaining amount of the recording paper can be further improved. .
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。 According to the seventh aspect of the present invention, the conductive plate can be configured with a simplified configuration in which the aluminum tape is attached.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic side view mainly showing a mechanical configuration when the remaining amount detection device according to the present invention is applied to a digital multi-function peripheral. The digital multi-function peripheral includes a
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
On the other hand, the paper feeding roller 202 pulls out the recording paper from the
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。
The
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。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the appearance of the
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。
An
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。
In the
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。
The remaining
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。 As shown in FIG. 4, the drive coil L1 is driven by the drive voltage V1 from the oscillator OSC. The detection coil L2 and the reference coil L3 are magnetically connected to the drive coil L1, and when the drive coil L1 is driven, a magnetic flux φ1 is generated, and this magnetic flux φ1 penetrates the detection coil L2 and the reference coil L3, thereby detecting A voltage V2 and a reference voltage V3 are generated. Further, the detection coil L2 and the reference coil L3 are wound so that the detection voltage V2 and the reference voltage V3 are in opposite phases, and output a voltage difference between the two voltages V2 and V3 as the output voltage VO.
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。
When the drive voltage V1 is applied to the drive coil L1 by the oscillator OSC, a magnetic flux φ1 is generated (FIG. 3), and this magnetic flux φ1 generates an eddy current in the
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。
FIG. 5 is a diagram showing an electrical configuration of the digital multi-function peripheral shown in FIG. As shown in FIG. 5, the digital multi-function peripheral includes a
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。 The oscillator OSC is composed of a Colpitts oscillation circuit including an npn bipolar transistor Q1. One end of the drive coil L1 is connected to the collector of the transistor Q1, and a capacitor C1 is connected between the collector and emitter. The emitter of the transistor Q1 is connected to a capacitor C2 and a resistor R2 each having one end grounded. The base of the transistor Q1 is connected to a capacitor C3 and a resistor R1 each having one end grounded, and the other end of the drive coil L1 is connected via the resistor R3. Instead of the Colpitts oscillation circuit, another oscillation circuit such as a Hartley oscillation circuit or an LC oscillation circuit may be employed.
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
With the above configuration, the output voltage VO output from the differential transformer T1 is cut in the DC component by the capacitor C4 of the
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。
Next, the processing of the
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。
Then, the
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。
The number specifying table is merely an example, and may be changed as appropriate according to the maximum number of recording sheets stored in the
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。
In step S <b> 4, the
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。 Note that the flowchart shown in FIG. 7 may be executed at regular time intervals, or may be executed every time a certain number of recording sheets (for example, 1 sheet, 5 sheets, etc.) are used.
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。
Next, an experiment performed on the remaining amount detection apparatus according to the present invention will be described. FIG. 8A is a table showing experimental results, and FIG. 8B is a graph with respect to the table of FIG. FIG. 9 is an internal side view of the
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。
As shown in FIGS. 9A to 9C, as the number of recording papers P decreases, the
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。
As shown in FIG. 8B, it can be seen that the voltage output from the remaining
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。
As described above, according to the remaining amount detection device, an eddy current is generated in the
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
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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し、
前記導電板は、前記載置板に対して回転可能に配設され、前記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、前記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残量検出装置。 A remaining amount detection device for detecting the remaining amount of recording paper stored in a paper feed tray of an image forming apparatus,
A placement plate disposed on the paper feed tray and on which recording paper is placed;
A remaining amount sensor disposed in the main body of the image forming apparatus so as to face the mounting plate;
Detecting means for detecting the remaining amount of recording paper based on the electrical signal output from the remaining amount sensor;
The mounting plate includes a conductive plate, and the distance to the remaining amount sensor fluctuates according to the number of recording sheets deposited,
The remaining amount sensor generates an eddy current in the conductive plate by electromagnetic induction, and an electric signal having a level corresponding to a distance between the remaining amount sensor and the conductive plate based on a magnetic field generated by the eddy current. Generate and output to the detection means ,
The conductive plate is disposed so as to be rotatable with respect to the mounting plate. When a recording paper is placed on the mounting plate, the conductive plate is substantially flush with the mounting surface of the mounting plate. A remaining amount detecting apparatus that rotates when the recording sheet placed on the placing plate runs out and approaches the remaining amount sensor .
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1又は2記載の残量検出装置。 The mounting plate includes a first plane parallel to a sensor surface of the remaining amount sensor, and a second plane inclined downward by a predetermined angle with respect to the first plane.
The remaining amount sensor is disposed in the vicinity of a boundary line between the first plane and the second plane so as to face the second plane.
The conductive plate is rotatably fitted around the boundary line as an axis in a hole formed in the mounting plate so as to include a boundary line between the first plane and the second plane. When there is no recording paper placed on the plate, the size of the first plane side is the second plane side size so that the second plane side conductive plate is close to the remaining amount sensor. 3. The remaining amount detection device according to claim 1 , wherein the remaining amount detection device is larger than the size.
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1〜3のいずれかに記載の残量検出装置。 The remaining amount sensor includes an amplifying unit that cuts a DC component of the electric signal output from the differential transformer and amplifies the AC component, and a DC converting unit that converts the amplified electric signal into a DC electric signal. Prepared,
The detection means includes an analog-digital conversion means for converting an electrical signal converted into a direct current from an analog signal into a digital signal, a storage means for storing in advance the number of recording sheets corresponding to the value of the digital signal, and the digital signal receives, by referring to the storage means, the remaining amount detecting apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a determining central processing unit the remaining amount of the recording paper.
The conductive plate is level detecting apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is constituted by pasting an aluminum tape to the surface.
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