JP5069771B2

JP5069771B2 - 用紙残量検出装置、画像形成装置

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Publication number: JP5069771B2
Application number: JP2010123062A
Authority: JP
Inventors: 亨夫谷先
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Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
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Description

本発明は、用紙残量検出装置、及び、画像形成装置に関するものである。

特許文献１記載の用紙残量検出装置は、用紙をセットする用紙セット部を備えており、当該用紙セット部上の用紙が順次給紙されるようになっている。

当該用紙残量検出装置は、用紙セット部における用紙残量を検出するために、用紙セット部の最上位置の用紙と自身との間の距離を測定する測距センサが配置されている。

この用紙残量検出装置では、用紙セット部上の用紙が減少するにつれて、用紙セット部上の用紙と測距センサとの間の距離が増加するので、当該用紙残量検出装置は、前記距離が増加するにつれて、用紙残量が少なくなるように当該用紙残量を検出する。

特開平７−１７２６２３号公報

図１０は、測距センサの出力特性を示した図である。図１０に示すように、測距センサにより得られる電圧値（レベル値）Ｖｏｕｔは、測距センサと測定対象物との間の距離Ｌが２ｃｍに満たないときには距離Ｌが長くなるにつれて順次大きくなる。そして、距離Ｌが２ｃｍであるときに電圧値Ｖｏｕｔがピークとなり、その後、距離Ｌが２ｃｍを超えると、距離Ｌが増加するにつれて、電圧値Ｖｏｕｔが順次低下する。

以上の出力特性から、例えば、電圧値Ｖｏｕｔが２．０Ｖであるときには、電圧値Ｖｏｕｔに対応する距離として、距離「１ｃｍ」と距離「４ｃｍ」とが得られることが判る。

ところで、用紙残量検出装置が、測距センサにより測定された距離を用いて用紙残量を検出するには、測距センサにより得られた電圧値に対応する距離として、１つの距離が定まらないといけない。

そのため、測距センサでは、電圧値Ｖｏｕｔがピークになる距離が、仕様上の最低検出距離（図１０の出力特性を有する測距センサの場合には２．０ｃｍ）として定められている。そして、当該測距センサが、当該測距センサが最低検出距離に満たない距離を測定しないように、当該測距センサと測定対象物との間の最小距離が最低検出距離を超えるように配置される。

図１１は、用紙を収容するストッカを示した図である。尚、図１１において、３３１はストッカ３３の下面を示す。このストッカ３３では、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５は、当該トレイ上面が最下位置ＰＬに位置した状態で予め定められた最大枚数の用紙ＳＨが補給された後、トレイ上面の用紙が取り出されるにつれて、最上位置ＰＨに向けて押し上げられる。

これにより、トレイ上面の用紙が取り出されるにつれて、トレイ上面と測距センサＳ１及びＳ２との間の距離が最小距離Ｌ（ｍｉｎ）に向けて順次小さくなる。

このようなストッカ３３でも、測距センサＳ１及びＳ２により得られる電圧値に対応する１つの距離が得られるように、測距センサは、最小距離Ｌ（ｍｉｎ）が当該測距センサの最低検出距離を超えるように配置されている。

以上のように、測距センサは、当該測距センサと測定対象物との間の最小距離が、当該測距センサの最低検出距離を超えるように離して配置されなければならないため、測距センサの配置位置が制約されてしまう。

また、測距センサは、測定可能な距離が長くなるほど、最低検出距離が長くなる性質があるため、測距センサの配置位置がさらに制約されることとなる。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、測距センサの配置位置の自由度を高めることができる用紙残量検出装置、及び、画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る用紙残量検出装置は、用紙を収容する用紙収容部と、前記用紙を載置するために設けられ、前記用紙収容部の内部で上下方向に移動可能なトレイと、前記トレイを前記上下方向に移動させるモータと、前記トレイ上面と対向して設けられており、自身と当該トレイ上面との間の前記上下方向の距離をレベル値で表す測定信号を出力し、前記距離が所定のピーク距離であるときには前記レベル値がピーク値となり、前記距離がピーク距離に満たないときには、当該距離が増加するにつれて、前記レベル値が順次増加し、前記距離が前記ピーク距離を超えるときには、前記距離が増加するにつれて、前記レベル値が順次減少する出力特性を有する測距センサと、前記距離が前記ピーク距離に満たないこと、及び、前記距離が前記ピーク距離を超えることを検出する検出部と、前記ピーク距離に満たない距離範囲において前記距離と前記レベル値とを対応付ける第１情報と、前記ピーク距離を超える距離範囲において前記距離と前記レベル値とを対応付ける第２情報とを記憶する記憶部と、前記検出部により前記距離が前記ピーク距離に満たないことが検出されたときには、前記第１情報において、前記測距センサにより得られたレベル値と対応付けられている距離を取得し、前記検出部により前記距離が前記ピーク距離を超えることが検出されたときには、前記第２情報において、前記測距センサにより得られたレベル値と対応付けられている距離を取得する距離取得部と、前記距離取得部により取得された前記距離を用いて前記用紙の残量を検出する残量検出部と、を備えることを特徴とする（請求項１）。

この構成によれば、検出部により、測距センサとトレイ上面との間の距離がピーク距離に満たないことが検出されているときには、前記距離の範囲がピーク範囲に満たない距離範囲に対応する第１情報において、測距センサにより得られたレベル値に対応付けられている距離を取得する。

その一方で、検出部により、測距センサとトレイ上面との間の距離がピーク距離を超えていることが検出されているときには、前記距離の範囲がピーク範囲を超える距離範囲に対応する第２情報において、測距センサにより得られたレベル値に対応付けられている距離を取得する。

これにより、測距センサが、当該測距センサとトレイ上面との間の最小距離がピーク距離に満たないように配置されている場合でも、測距センサにより得られたレベル値に対応する距離が１つ定まる。

その結果、測距センサを、当該測距センサの最低検出距離を考慮せずに配置することができるため、測距センサの配置位置の自由度を高めることができる。

さらにまた、測距センサを、最低検出距離を考慮せずに配置することができるため、用紙収容部のサイズを小さくすることができ、ひいては、用紙残量検出装置のサイズを小さくすることができる。

上記構成において、前記検出部は、前記測距センサから前記ピーク距離だけ前記上下方向に離れた位置である基準位置に配置されており、前記トレイが当該基準位置を通過したときに切り換えられるスイッチを備えており、前記スイッチのオンオフ状態によって、前記距離が前記ピーク距離に満たないか、前記距離が前記ピーク距離を超えているかが表されていることが好ましい（請求項２）。

この構成によれば、スイッチのオンオフ状態によって、測距センサとトレイ上面との間の距離がピーク距離に満たないか、前記距離がピーク距離を超えているかが表されている。

これにより、測距センサとトレイ上面との間の距離がピーク距離に満たないか当該ピーク距離を超えているかが容易に判る。

上記構成において、前記基準位置を取得する基準位置取得部をさらに備えており、前記基準位置取得部は、前記モータを駆動させて、前記トレイを、前記用紙収容部の内部で予め設定された最下位置から、当該内部で予め設定された最上位置に向けて予め設定された速度で移動させ、前記移動を開始させてから前記測距センサにより前記ピーク値が得られるまでの時間を計測し、当該時間を用いて前記基準位置を取得することが好ましい（請求項３）。

この構成によれば、モータを駆動させて、トレイを、用紙収容部の内部で予め設定された最下位置から、当該内部で予め設定された最上位置に向けて予め設定された速度で移動させ、移動を開始させてから測距センサによりピーク値が得られるまでの時間を計測し、当該時間を用いて基準位置を取得する。

これにより、測距センサの特性、例えば、出力バラツキにより、当該測距センサの出力特性、つまり、測距センサにより得られたレベル値と当該レベル値に対応する距離との対応関係が異なる場合でも、測距センサに応じて適切な基準位置を取得することができる。

上記構成において、前記基準位置取得部により取得された基準位置を通知する通知部をさらに備えることが好ましい（請求項４）。

この構成によれば、基準位置取得部により取得された基準位置を通知するため、スイッチをどこに配置させればよいのかが容易に判る。

上記構成において、前記用紙収容部には、当該用紙収容部の底部と前記測距センサとの間で、前記トレイの移動方向に沿って複数の目盛りが設けられていることが好ましい（請求項５）。

この構成によれば、用紙収容部には、当該用紙収容部の底部と測距センサとの間で、トレイの移動方向に沿って複数の目盛りが設けられているため、用紙残量検出装置の製造時において、測距センサからピーク距離だけ離れた位置である基準位置がどこに存在するかが容易に判る。

また、本発明における画像形成装置は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の用紙残量検出装置と、前記用紙収容部に収容された用紙を取り出して搬送する搬送部と、前記搬送部により搬送された用紙に画像を形成する画像形成部と、を備えることを特徴とする（請求項６）。

この構成によれば、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の用紙残量検出装置を備えているため、請求項１乃至請求項５のいずれか一項の効果を奏する画像形成装置を提供することができる。

本発明によれば、測距センサが、当該測距センサとトレイ上面との間の最小距離がピーク距離に満たないように配置されている場合でも、測距センサにより得られたレベル値に対応する距離が１つ定まる。

その結果、測距センサを、当該測距センサで予め定められた最低検出距離を考慮せずに配置することができるため、測距センサの配置位置の自由度を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例を示した概略断面図である。ストッカの外観の一例を概念的に示した図である。用紙残量検出装置の機能モジュールの一例を示したブロック図である。対応付け情報の一例を示した図である。スイッチがオンとなる動作について説明するための図である。スイッチがオフとなる動作について説明するための図である。ストッカの外観の他の例を概念的に示した図である。距離判断処理の概要の一例を示したフローチャートである。基準位置取得処理の概要の一例を示したフローチャートである。従来の用紙残量検出装置の問題点について説明するための図である。従来の用紙残量検出装置の問題点について説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態に係る用紙残量検出装置及び画像形成装置を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例を示した概略断面図である。尚、図１に示す画像形成装置には、本発明の一実施形態に係る用紙残量検出装置が含まれている。

図１に示すように、画像形成装置Ａは、略直方体に形成された筐体２と、筐体２の内部空間下部に配設されるとともに用紙ＳＨが蓄えられる貯留部３と、貯留部３から用紙ＳＨを取り出すとともに搬送する搬送部４と、搬送途中の用紙ＳＨの面にトナー画像を形成する画像形成部５と、用紙上に形成されたトナー画像を用紙ＳＨの面上に定着させる定着部６と、トナー画像が定着された用紙ＳＨを筐体２外に排出する排出部７とを備える。筐体２の上部には、原稿の画像を読み取るための原稿読取部８が配設される。原稿読取部８は、原稿の画像を読み取り、電子データ化する。

貯留部３は、少量の用紙ＳＨの束を収容する第１カートリッジ３１及び第２カートリッジ３２を含む。第２カートリッジ３２は、第１カートリッジ３１の上方に配設される。貯留部３は、第１カートリッジ３１及び第２カートリッジ３２が収容可能な枚数以上の用紙ＳＨを収容するためのストッカ（用紙収容部）３３をさらに含む。ストッカ３３は、第２カートリッジ３２の上方に配設される。

ストッカ３３は、略矩形板状の底部３３１と、底部３３１の周縁から上方に向かって延出する周壁部３３２とを含む。周壁部３３２の上縁は、ストッカ３３の開口部を形成する。底部３３１と周壁部３３２とで定められるストッカ３３の内部空間に収容された用紙ＳＨは、ストッカ３３の上部に形成される開口部を通じて、搬送部４により取り出され、画像形成部５に向けて搬送される。第１カートリッジ３１、第２カートリッジ３２及びストッカ３３は、筐体２内部から引き出し可能に設けられている。

ストッカ３３は、当該ストッカ３３の内部空間を横切って配設される仕切板３３３を含む。仕切板３３３は、底部３３１から上方に延出し、図１中において、ストッカ３３の内部空間を左右に互いに隣接する小空間に仕切る。左方に形成される小空間は第１収容部３３Ａを形成しており、右方に形成される小空間は第２収容部３３Ｂを形成している。

搬送部４は、貯留部３の右側で上下方向に延びる搬送路４３を含む。用紙取りだしローラ４１３Ａ及び４１４Ａによりストッカ３３から取り出された用紙ＳＨは、ベルト装置４１２により搬送路４３に搬送され、搬送路４３を通じて画像形成部５に向かう。

用紙取りだしローラ４１３Ａは第１ローラ装置４１３に設けられており、用紙取りだしローラ４１４Ａは第２ローラ装置４１４に設けられている。第１ローラ装置４１３及び第２ローラ装置４１４は、筐体２に対して回動可能に取り付けられており、ストッカ３３に載置されている用紙ＳＨに上方向に押されることにより水平面との間の角度が変動する。

そして、第１ローラ装置４１３及び第２ローラ装置４１４の水平面との間の角度が予め設定された角度となったときに、第１ローラ装置４１３及び第２ローラ装置４１４を上方向に押す力を発生させるモータの駆動が停止する。

搬送部４は更に、第１カートリッジ３１及び第２カートリッジ３２の右上部角隅部近傍に配設されるピックアップローラ４４及びピックアップローラ４４の近傍下流に配設される分離・給紙ローラ４５を含む。ピックアップローラ４４及び分離・給紙ローラ４５は、第１カートリッジ３１及び第２カートリッジ３２から１枚ずつ用紙ＳＨを取り出し、搬送路４３へ搬送する。搬送部４は更に、搬送路４３に沿って配設される複数の搬送ローラ４６を含む。搬送ローラ４６は、ストッカ３３、第１カートリッジ３１又は第２カートリッジ３２から送り出された用紙ＳＨを、搬送路４３を通じて、画像形成部５へ搬送する。

画像形成部５は、筐体２に回転可能に支持される略円筒形状の感光体ドラム５１と、感光体ドラム５１の上方に配設される帯電器５２とを含む。感光体ドラム５１は、図１中、時計回りに回転する。帯電器５２は、感光体ドラム５１に電荷を付与し、感光体ドラム５１周面を一様に帯電させる。画像形成部５は更に、露光装置５３を備える。露光装置５３は、原稿読取部８が原稿の画像を読み取ることにより得られた画像データに基づき、レーザ光を感光体ドラム５１の帯電された周面に照射する。この結果、レーザ光は感光体ドラム５１上の電荷を消失させるため、感光体ドラム５１上には画像データに一致する静電潜像が形成されることとなる。画像形成部５は更に、現像装置５４を備える。現像装置５４は、トナーを収容するトナーコンテナ５５を備え、トナーコンテナ５５から静電潜像が形成された感光体ドラム５１の周面にトナーを供給する。この結果、感光体ドラム５１の周面に、静電潜像に一致するトナー像が形成されることになる。

画像形成部５は更に、感光体ドラム５１の下方に配設される転写ベルト５６を含む。搬送路４３を通じて、用紙ＳＨは、感光体ドラム５１と転写ベルト５６との間に送り込まれる。感光体ドラム５１と転写ベルト５６との間を用紙ＳＨが通過するとき、感光体ドラム５１の周面に形成されたトナー像は、トナーの帯電と逆の極性の逆バイアスの印加により用紙ＳＨに転写されることとなる。

画像形成部５は更に、用紙ＳＨへトナー像を転写した後の感光体ドラム５１の周面上に残留するトナーを除去するクリーニング装置５７と、残留トナーの除去がなされた感光体ドラム５１の周面から残留電荷を除去する除電装置５８とを含む。

画像形成部５にて、トナー像の転写がなされた用紙ＳＨは、定着部６へ送られる。定着部６は、定着ローラ６１と、定着ローラ６１に圧接される加圧ローラ６２とを含む。定着ローラ６１の内部には熱源６３が配設され、定着ローラ６１と加圧ローラ６２との間を通過する用紙ＳＨ上のトナーが溶融されるとともに、加圧ローラ６２からの圧力により用紙ＳＨ上にトナーが定着される。これにより、用紙ＳＨ上へのトナー像の定着がなされることとなる。

排出機構７は、定着部６の下流に配設されるとともに筐体２の内壁面近傍に取り付けられる排出ローラ７１と、排出ローラ７１から筐体２外に排出された用紙ＳＨを受け止める排出トレイ７２とを含む。

図１に示される画像形成装置Ａは、ストッカ３３と画像形成部５／定着部６との間に両面印刷用の搬送路４７を備える。排出ローラ７１は、スイッチバック方式で搬送路４７へ用紙ＳＨを送り出すことも可能である。搬送路４７は、搬送路４３の途中に配設されたレジストローラ４８の直前で合流する。搬送路４７を通過した用紙ＳＨは、レジストローラ４８により画像形成部５へ送り出され、画像形成部５内でトナー像が定着されていない面にトナー像の転写がなされる。その後、定着ユニット６により新たに転写されたトナー像の用紙ＳＨへの定着がなされる。最後に、用紙ＳＨは排出ローラ７１により排紙トレイ７２上に排紙されることとなる。

図２は、ストッカ３３の外観の一例を概念的に示した図である。尚、図２において、図１と同一の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。

図２において、測距センサＳ１及びＳ２と、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５との間の距離がＬで表されている。また、距離Ｌのうち最小距離がＬ（ｍｉｎ）で表されている。尚、最小距離Ｌ（ｍｉｎ）は０であってもよい。さらには、距離Ｌのうち最大距離がＬ（ｍａｘ）で表されている。

図２に示すストッカ３３において、第１収容部３３Ａには、第１トレイ３３４が配設されている。また、第２収容部３３Ｂには第２トレイ３３５が配設されている。第１トレイ３３４は、用紙ＳＨの束を載置するための上面を備える。また、第２トレイ３３５も、用紙ＳＨの束を載置するための上面を備える。

第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５は、ストッカ３３の内部において、予め設定された、最下位置ＰＬと最上位置ＰＨとの間で上下方向に移動可能に構成されている。

尚、最下位置ＰＬは、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５がストッカ３３の底部３３１に当接するときにトレイ上面が位置する位置である。最上位置ＰＨは、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５上の最上位置の用紙ＳＨを取り出すための位置である。

第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５は、モータＭＯが駆動することにより、ストッカ３３の上下方向に移動する。モータＭＯは、制御部１０により制御されて駆動する。

また、ストッカ３３では、第１トレイ３３４の上面と対向する位置に、第１トレイ３３４に載置されている用紙ＳＨの残量を検出するための測距センサＳ１が配置されている。また、第２トレイ３３５の上面と対向する位置に、第２トレイ３３５に載置されている用紙ＳＨの残量を検出するための測距センサＳ２が配置されている。

測距センサＳ１は、いわゆる三角測距法により、当該測距センサＳ１と第１トレイ３３４の上面との間の距離を測定し、測定した距離を電圧値（レベル値）で表す電圧信号（測定信号）を出力する。また、測距センサＳ２は、三角測距法により、当該測距センサＳ２と第２トレイ３３５の上面との間の距離を測定し、測定した距離を電圧値（レベル値）で表す電圧信号（測定信号）を出力する。

測距センサＳ１及びＳ２は、距離Ｌがピーク距離ＳＬであるときには電圧値がピーク値となり、距離Ｌがピーク距離ＳＬに満たないときには、距離Ｌが増加するにつれて、電圧値が順次増加し、距離Ｌがピーク距離ＳＬを超えるときには、距離Ｌが増加するにつれて、電圧値が順次減少する出力特性を有する。かかる出力特性としては、例えば、図１０に示す出力特性が挙げられる。

ここにおいて、ピーク距離ＳＬとは、測距センサＳ１及びＳ２により得られる電圧値がピークとなる距離Ｌをいい、測距センサＳ１及びＳ２には、得られる電圧値がピークとなるピーク距離ＳＬが最低検出距離として仕様上定められている。図１０の例では、ピーク距離ＳＬは、２．０ｃｍである。

尚、測距センサＳ１及びＳ２は、測定した距離に応じたレベル値の測定信号を出力するものであればよく、三角測距法により距離を測定するセンサには限られない。また、測定信号は電圧信号に限られず、電流信号やデジタル信号であってもよい。

つまり、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の上面と自身との間の距離が、予め定められた最低検出距離であるときにピーク値が得られ、最低検出距離に満たない距離範囲では距離の増加に応じて出力電圧値が増加し、最低検出距離を超える距離範囲では距離の増加に応じて出力電圧値が減少する出力特性を有していればよい。

また、ストッカ３３には、測距センサＳ１及びＳ２からピーク距離ＳＬだけ上下方向に離れた基準位置ＳＰに、スイッチＳＷ１及びＳＷ２が配置されている。尚、用紙残量検出装置１の製造時に作業者がスイッチＳＷ１及びＳＷ２を配置すべき位置を容易に判るようにする観点から、ストッカ３３には、底部３３１と測距センサＳ１及びＳ２との間で、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の移動方向に沿って複数の目盛りＭが設けられていることが好ましい。

このような構成のストッカ３３では、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５は、当該第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の上面に予め設定された最大枚数の用紙ＳＨが載置されたときには、モータＭＯによって最下位置ＰＬに下げられてストッカ３３の底部３３１に当接する。

このとき、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の上面に載置された用紙ＳＨのうち最上位置の用紙ＳＨが、最上位置ＰＨに位置する。最上位置の用紙ＳＨが最上位置ＰＨに位置するときには、当該最上位置の用紙ＳＨが、用紙取りだしローラ４１３Ａ及び４１４Ａと当接する。

そして、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５上の最上位置の用紙ＳＨが順次取り出されると、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５上の用紙ＳＨの枚数が減少する。すると、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５上の用紙ＳＨのうち最上位置の用紙ＳＨが用紙取りだしローラ４１３Ａ及び４１４Ａと当接しなくなる。

したがって、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５上の用紙ＳＨの枚数が減少するにつれて、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５は、モータＭＯの駆動力を受けて上方向に移動する。すると、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５上の用紙ＳＨのうち最上位置の用紙ＳＨが最上位置ＰＨに位置することとなる。これにより、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の用紙ＳＨの枚数が減少しても、最上位置にある用紙ＳＨを順次取り出すことができる。

以上のように、ストッカ３３では、トレイ上の用紙ＳＨの枚数が減少するにつれて、トレイ上面が最下位置ＰＬから最上位置ＰＨに向けて移動するので、当該移動の過程では、測距センサＳ１及びＳ２と第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５上面との間の距離Ｌが、最大距離Ｌ（ｍａｘ）から最小距離Ｌ（ｍｉｎ）に向けて減少する。

そしてまた、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５が最下位置ＰＬから最上位置ＰＨに向けて移動している過程では、トレイ上面が基準位置ＳＰよりも下に位置するときには、スイッチＳＷ１及びＳＷ２がオフとなり、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５が基準位置ＳＰよりも上に位置するときには、スイッチＳＷ１及びＳＷ２がオンとなる。

つまり、トレイ上面と測距センサとの間の距離Ｌが、ピーク距離ＳＬに満たないときには、スイッチＳＷ１及びＳＷ２がオフとなり、距離Ｌが、ピーク距離ＳＬを超えるときには、スイッチＳＷ１及びＳＷ２がオンとなる。

以下、図２のストッカ３３を備える用紙残量検出装置１について説明する。図３は、用紙残量検出装置１の機能モジュールの一例を示したブロック図である。

尚、図３において、測距センサＳ２、スイッチＳＷ２、及び、第２トレイ３３５については、測距センサＳ１、スイッチＳＷ１、及び、第１トレイ３３４と同様であるため、説明及び図示を省略する。

用紙残量検出装置１は、制御部１０、記憶部４０、表示部（通知部）６０、モータＭＯ、及び、ストッカ３３を備える。

制御部１０は、例えば、ＣＰＵやＡ／Ｄコンバータなどで構成されており、用紙残量検出装置１を統括的に制御する。制御部１０は、距離取得部１１、残量検出部１２、及び、基準位置取得部１３を備える。

距離取得部１１は、測距センサＳ１により得られた電圧値Ｖｏｕｔに対応する距離Ｌを取得する。距離取得部１１は、後述する距離取得処理を行う。残量検出部１２は、距離取得部１１により取得された距離Ｌを用いて第１トレイ３３４上の用紙残量を検出する。

残量検出部１２は、例えば、以下のようにして用紙残量を検出する。第１トレイ３３４上面と測距センサＳ１との間の距離Ｌは、第１トレイ３３４上の用紙残量の変化に応じて線形的に変化する。このような距離Ｌと用紙残量との対応関係を表す回帰直線をデータとして記憶部４０に記憶させておく。

そして、残量検出部１２が、距離取得部１１により判断された距離Ｌに対応する用紙残量を、前記回帰直線を表すデータを用いて検出し、検出した用紙残量を表示部（通知部）６０に表示させる。

基準位置取得部１３は、基準位置ＳＰを取得する。基準位置取得部１３は基準位置ＳＰを取得するために、タイマ１４を備える。基準位置取得部１３は、後述する基準位置取得処理を行う。

記憶部４０には、測距センサＳ１の出力特性を表す情報が、対応付け情報Ｉとして記憶されている。かかる対応付け情報Ｉの一例としては、測距センサＳ１が図１０に示す出力特性を有する場合には、当該出力特性を表す情報が挙げられる。

また、記憶部４０には、後述する基準位置取得部１３が基準位置取得処理を行うために、最大距離Ｌ（ｍａｘ）と第１トレイ３３４が最大距離Ｌ（ｍａｘ）を移動するのに要する時間Ｔ（ｍａｘ）との比率を表す情報が記憶されている。

図４は、対応付け情報Ｉの一例を示した図である。対応付け情報Ｉは、先述したように、測距センサＳ１の出力特性を表す情報である。図４には、測距センサＳ１が図１０に示す出力特性を有する場合の対応付け情報Ｉが示されている。

図４に示す対応付け情報Ｉは、ピーク距離ＳＬ（ここでは２．０ｃｍ）を基準として、当該ピーク距離ＳＬに満たない距離範囲の距離Ｌに対応する電圧値Ｖｏｕｔを表す第１情報領域（第１情報）ＩＡ１と、当該ピーク距離ＳＬを超える距離範囲の距離Ｌに対応する電圧値Ｖｏｕｔを表す第２情報領域（第２情報）ＩＡ２とに区分されている。

第１情報領域ＩＡ１では、距離Ｌと当該距離Ｌに対応する電圧値Ｖｏｕｔとが、距離Ｌが増加するにつれて、当該距離Ｌに対応する電圧値Ｖｏｕｔが、ピーク距離ＳＬに対応するピーク値Ｐｅａｋに向けて順次増加するように設定されている。

第２情報領域ＩＡ２では、距離Ｌと当該距離Ｌに対応する電圧値Ｖｏｕｔとが、距離Ｌが増加するにつれて、当該距離Ｌに対応する電圧値Ｖｏｕｔが、前記ピーク値Ｐｅａｋから、順次減少するように設定されている。

表示部６０は、例えば、液晶パネルなどの表示回路で構成されており、残量検出部１２により検出された用紙残量や、基準位置取得部１３により取得された基準位置ＳＰを表示する。

モータＭＯは、例えば、ＤＣモータで構成されており、制御部１０により制御されて、第１トレイ３３４をストッカ３３の内部で上下方向に移動させる。

ストッカ３３には、第１トレイ３３４及び測距センサＳ１の他に、検出部５０、最上位置センサＳ３、及び、最下位置センサＳ４を備える。

検出部５０は、先述したスイッチＳＷ１を含んでおり、第１トレイ３３４上面と測距センサＳ１との間の距離Ｌが、ピーク距離ＳＬに満たないか、当該ピーク距離ＳＬを超えているかを検出する。そして、検出部５０は、スイッチＳＷ１のオンオフ状態によって、距離Ｌが、ピーク距離ＳＬに満たないか、当該ピーク距離ＳＬを超えているかを表す。

最上位置センサＳ３及び最下位置センサＳ４は、基準位置取得部１３により基準位置ＳＰを取得するために配置されている。最上位置センサＳ３は、第１トレイ３３４上面が最上位置ＰＨに位置することを検知して検知信号を制御部１０に向けて出力する。また、最下位置センサＳ４は、第１トレイ３３４上面が最下位置ＰＬに位置することを検知して検知信号を制御部１０に向けて出力する。

検出部５０において、スイッチＳＷ１は以下のように動作する。以下、スイッチＳＷ１の動作について、図５及び図６を用いて説明する。図５は、スイッチＳＷ１がオンとなる動作について説明するための図であり、図６は、スイッチＳＷ１がオンとなる動作について説明するための図である。

スイッチＳＷ１は、図５に示すように、上方向に移動する第１トレイ３３４の上面が基準位置ＳＰを通過したときにオンとなる。

例えば、図５（ａ）のように、第１トレイ３３４が基準位置ＳＰに向けて上方向に移動していると仮定する。第１トレイ３３４上面が基準位置ＳＰを通過するときには、図５（ｂ）のように、第１トレイ３３４上面がスイッチＳＷ１のレバー部材２０に当接して当該レバー部材２０を跳ね上げる。これにより、スイッチＳＷ１がオンとなる。

そして、第１トレイ３３４がさらに上方向に移動して、当該第１トレイ３３４上面がスイッチＳＷ１のレバー部材２０から離れると、図５（ｃ）のように、当該レバー部材２０が元の待機位置に戻る。そして、スイッチＳＷ１は、レバー部材２０が待機位置から跳ね下げられるまで、オンの状態を維持する。

図６は、スイッチＳＷ１がオフとなる動作について説明するための図である。スイッチＳＷ１は、図６に示すように、下方向に移動する第１トレイ３３４上面が基準位置ＳＰを通過したときにオフとなる。

例えば、図６（ａ）のように、第１トレイ３３４が基準位置ＳＰに向けて下方向に移動していると仮定する。第１トレイ３３４上面が基準位置ＳＰを通過するときには、図６（ｂ）のように、第１トレイ３３４下面がスイッチＳＷ１のレバー部材２０に当接して当該レバー部材２０を跳ね下げる。これにより、スイッチＳＷ１がオフとなる。

そして、第１トレイ３３４がさらに下方向に移動して、当該第１トレイ３３４下面がスイッチＳＷ１のレバー部材２０から離れると、図６（ｃ）のように、当該レバー部材２０が元の待機位置に戻る。そして、スイッチＳＷ１は、レバー部材２０が待機位置から跳ね上げられるまで、オフの状態を維持する。

尚、本実施形態に係る用紙残量検出装置１は、スイッチＳＷ１を用いて、距離Ｌがピーク距離ＳＬに満たないか当該ピーク距離ＳＬを超えているかを検出している。しかしながら、本発明ではこの例には限られず、発光部と受光部とからなる遮光センサを、第１トレイ３３４を挟むように基準位置ＳＰに配置することにより、距離Ｌがピーク距離ＳＬに満たないか当該ピーク距離ＳＬを超えているかを検出してもよい。

従って、本実施形態に係る用紙残量検出装置１は、図２に示すストッカ３３の代わりに、以下のストッカを備えていても良い。

図７は、ストッカ３３の外観の他の例を概念的に示した図である。図７に示すストッカ３３Ａは、スイッチＳＷ１及びＳＷ２の代わりに遮光センサＳ５及びＳ６を設けた点と、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５に遮光部材７０Ａ及び７０Ｂを設けた点とで、図２に示すストッカ３３とは異なる。

尚、その他の構成については、図２に示すストッカ３３と同様であるため、説明を省略する。

第１トレイ３３４の左端には、遮光部材７０Ａが、当該遮光部材７０Ａの上端面が第１トレイ３３４上面と同じ高さとなるように、第１トレイ３３４に取り付けられている。また、第２トレイ３３５の右端には、遮光部材７０Ｂが、当該遮光部材７０Ｂの上端面が第２トレイ３３５上面と同じ高さとなるように、第２トレイ３３５に取り付けられている。

遮光センサＳ５は、ストッカ３３の左端に取り付けられている。遮光センサＳ５は、発光部Ｓ５１から受光部Ｓ５２に向けて出力される光が遮光部材７０Ａによって遮光されるように取り付けられている。

遮光センサＳ６は、ストッカ３３の右端に取り付けられている。遮光センサＳ６は、発光部Ｓ６１から受光部Ｓ６２に向けて出力される光が遮光部材７０Ｂによって遮光されるように取り付けられている。

以下、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離Ｌが、ピーク距離ＳＬに満たないか当該ピーク距離ＳＬを超えているかを検出する処理について、説明する。尚、測距センサＳ２と第２トレイ３３５上面との間の距離Ｌが、ピーク距離ＳＬに満たないか当該ピーク距離ＳＬを超えているかを検出する処理については、以下の処理と同様であるため、説明を省略する。

第１トレイ３３４の上面が基準位置ＳＰよりも下に位置するときには、遮光センサＳ５において、発光部Ｓ５１からの光が遮断されずに受光部Ｓ５２に到達する。このとき、遮光センサＳ５からは、光が遮光されていないことを表す信号が出力される。

一方で、第１トレイ３３４の上面が基準位置ＳＰよりも上に位置するときには、遮光センサＳ５において、発光部Ｓ５１から受光部Ｓ５２に向かう光が遮光部材７０Ａにより遮光される。このとき、遮光センサＳ５からは、光が遮光されていないことを表す信号が出力される。

以上により、第１トレイ３３４上面と測距センサＳ１との間の距離Ｌがピーク距離ＳＬに満たないときには、遮光センサＳ５から光が遮光されていないことを表す信号が出力され、距離Ｌがピーク距離ＳＬを超えるときには、遮光センサＳ５から光が遮光されたことを表す信号が出力される。

これにより、距離Ｌがピーク距離ＳＬに満たないか当該ピーク距離ＳＬを超えているかを検出することができる。

本実施形態に係る用紙残量検出装置１では、距離取得部１１は、例えば、以下のようにして、距離Ｌを判断する距離判断処理を行う。図８は、距離判断処理の概要の一例を示したフローチャートである。

距離取得部１１は、測距センサＳ１により得られた電圧値Ｖｏｕｔを取得したときには（ステップＳ１）、スイッチＳＷ１のオンオフ状態を判断する（ステップＳ２）。

ステップＳ２において、スイッチＳＷ１がオンであると判断したときには（ステップＳ２のＹＥＳ）、対応付け情報Ｉのうち第１情報領域ＩＡ１において、ステップＳ１で取得した電圧値Ｖｏｕｔに対応して設定されている距離Ｌを取得する（ステップＳ３）。

一方で、ステップＳＷ１がオフであると判断したときには（ステップＳ２のＮＯ）、対応付け情報Ｉのうち第２情報領域ＩＡ２において、ステップＳ１で取得した電圧値Ｖｏｕｔに対応して設定されている距離Ｌを取得する（ステップＳ４）。

ついで、距離取得部１１は、ステップＳ３又はＳ４で取得した距離Ｌを残量検出部１２に通知する（ステップＳ５）。

本実施形態に係る用紙残量検出装置１によれば、以上のように、距離Ｌが、基準距離Ｌに満たないか当該基準距離Ｌを超えているかに応じて、測距センサＳ１により得られた電圧値Ｖｏｕｔに対応する２つの距離Ｌのうちいずれか一方の距離Ｌが取得される。

これにより、測距センサＳ１が、当該測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の最小距離Ｌ（ｍｉｎ）がピーク距離ＳＬに満たないように配置されている場合でも、測距センサＳ１により得られた電圧値Ｖｏｕｔに対応する距離Ｌが１つ定まる。

その結果、測距センサＳ１を、当該測距センサＳ１で予め定められた最低検出距離を考慮せずに配置することができるため、測距センサＳ１の配置位置の自由度を高めることができる。

尚、上記した実施形態では、距離Ｌがピーク距離ＳＬに満たないことがスイッチＳＷ１のオンにより表され、距離Ｌがピーク距離ＳＬを超えることがスイッチＳＷ１のオフにより表されているが、この例には限られず、距離Ｌがピーク距離ＳＬに満たないことがスイッチＳＷ１のオフにより表され、距離Ｌがピーク距離ＳＬを超えることがスイッチＳＷ１のオンにより表されていてもよい。

また、本実施形態に係る用紙残量検出装置１では、基準位置取得部１３は、例えば、以下のようにして、基準位置ＳＰを取得する基準位置取得処理を行う。図９は、基準位置取得処理の概要の一例を示したフローチャートである。

以下の説明では、基準位置取得部１３は、第１トレイ３３４の移動の過程で測距センサＳ１により得られる電圧値Ｖｏｕｔのピーク値Ｖｐｅａｋを取得し、ピーク値Ｖｐｅａｋが得られるまでの時間Ｔを用いて基準位置ＳＰを取得している。

尚、第２トレイ３３５の移動の過程で測距センサＳ２により得られる電圧値のピーク値を取得し、当該ピーク値が得られるまでの時間を用いて基準位置を取得する処理については、以下に示す処理と同様であるため、説明を省略する。

基準位置取得部１３は、まず、タイマ１４をオンさせて、時間の経時を開始する（ステップＳ１０）。そして、基準位置取得部１３は、第１トレイ３３４を最下位置ＰＬから最上位置ＰＨに向けて、予め設定された速度で上昇させる（ステップＳ１１）。

尚、第１トレイ３３４を定速度で上昇させるため、第１トレイ３３４には用紙ＳＨが載置されていない状態とされていることが好ましい。また、第１トレイ３３４上面が最下位置ＰＬに位置することは、最下位置センサＳ４により出力される検知信号を受け付けることにより判る。

そして、基準位置取得部１３は、第１トレイ３３４が最下位置ＰＬから最上位置ＰＨに到達するまでの間、測距センサＳ１により得られる電圧値Ｖｏｕｔを監視する（ステップＳ１２）。尚、第１トレイ３３４上面が最上位置ＰＨに位置することは、最上位置センサＳ３により出力される検知信号を受け付けることにより判る。

ついで、基準位置取得部１３は、監視した電圧値Ｖｏｕｔのピーク値Ｖｐｅａｋを検出する（ステップＳ１３）。

ここにおいて、基準位置取得部１３は、例えば、以下のようにしてピーク値Ｖｐｅａｋを取得する。これについて、図２及び図４を用いて説明する。

第１トレイ３３４が最下位置ＰＬから最上位置ＰＨに向けて移動すると、距離Ｌは、最下位置ＰＬに対応する距離Ｌ、つまり、図２における距離Ｌ（ｍａｘ）から、最上位置ＰＨに対応する距離、つまり、図２における距離Ｌ（ｍｉｎ）に向けて順次小さくなる。

このように距離Ｌが順次小さくなる過程では、図４に示すように、距離Ｌがピーク距離ＳＬ（例えば、図４における２．０ｃｍ）よりも大きい間は、距離Ｌが小さくなるにつれて、測距センサＳ１により得られる電圧値Ｖｏｕｔが順次増加する（図４参照）。そして、距離Ｌがピーク距離ＳＬよりも小さくなると、距離Ｌが小さくなるにつれて、電圧値Ｖｏｕｔが順次減少する（図４参照）。

測距センサＳ１は、以上の出力特性を有するので、基準位置取得部１３は、電圧値Ｖｏｕｔの変化が増加から減少に転じるときの電圧値Ｖｏｕｔを、ピーク値Ｖｐｅａｋとして取得する。

基準位置取得部１３は、ピーク値Ｖｐｅａｋを取得すると（ステップＳ１３のＹＥＳ）、タイマ１４をオフし（ステップＳ１４）、ピーク値Ｖｐｅａｋが取得されるまでの間にタイマ１４により計測された時間Ｔを取得する（ステップＳ１５）。

そして、基準位置取得部１３は、ステップＳ１５で取得した時間Ｔの間に第１トレイ３３４が移動した距離Ｌ_Ｔをピーク距離ＳＬとして取得する（ステップＳ１６）。基準位置取得部１３は、例えば、距離Ｌ_Ｔと時間Ｔとの比率が、最大距離Ｌ（ｍａｘ）と第１トレイ３３４が最大距離Ｌ（ｍａｘ）を移動するのに要する時間Ｔ（ｍａｘ）との比率と等しくなるような距離Ｌ_Ｔを取得する。

すなわち、基準位置取得部１３は、距離Ｌ_Ｔ：時間Ｔ＝距離Ｌ（ｍａｘ）：時間Ｔ（ｍａｘ）で表される式を計算して、距離Ｌ_Ｔを求める。

ついで、基準位置取得部１３は、測距センサＳ１から距離Ｌ_Ｔ、つまり、ピーク距離ＳＬだけ離れた位置を基準位置ＳＰとして取得し（ステップＳ１７）、取得した基準位置ＳＰを表示部６０により表示する（ステップＳ１８）。

ステップＳ１８では、基準位置取得部１３は、例えば、ストッカ３３の上下方向において、基準位置ＳＰが測距センサＳ１から離れている距離、つまり、ピーク距離ＳＬを通知する。

本実施形態に係る用紙残量検出装置１によれば、基準位置取得部１３は、電圧値Ｖｏｕｔのピーク値Ｖｐｅａｋを実測して、基準位置ＳＰを取得するため、測距センサＳ１の特性、例えば、出力バラツキにより、当該測距センサＳ１の出力特性、つまり、測距センサＳ１により得られた電圧値Ｖｏｕｔと当該電圧値Ｖｏｕｔに対応する距離Ｌとの対応関係が異なる場合でも、測距センサＳ１に応じて適切な基準位置ＳＰを取得することができる。

また、取得した基準位置ＳＰを表示するため、用紙残量検出装置１の製造時に、スイッチＳＷ１を取り付けるべき位置が容易に判る。

尚、本実施形態に係る用紙残量検出装置１は、第１トレイ３３４上の用紙残量が減少するにつれて減少する距離Ｌを取得して当該用紙残量を検出しているが、この例には限られず、第１トレイ３３４を固定的に配置しておき、当該第１トレイ３３４上の用紙残量が減少するにつれて増加する、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上の最上位置の用紙ＳＨとの間の距離を取得して、用紙残量を検出してもよい。

Ａ画像形成装置
１用紙残量検出装置
４搬送部
５画像形成部
１１距離取得部
１２残量検出部
１３基準位置取得部
３３、３３Ａストッカ
４０記憶部
５０検出部
６０表示部
３３４第１トレイ
３３５第２トレイ
ＩＡ１第１情報領域
ＩＡ２第２情報領域
Ｍ目盛り
ＭＯモータ
Ｓ１、Ｓ２測距センサ
ＳＨ用紙
ＳＬピーク距離
ＳＰ基準位置
ＳＷ１、ＳＷ２スイッチ

Claims

用紙を収容する用紙収容部と、
前記用紙を載置するために設けられ、前記用紙収容部の内部で上下方向に移動可能なトレイと、
前記トレイを前記上下方向に移動させるモータと、
前記トレイ上面と対向して設けられており、自身と当該トレイ上面との間の前記上下方向の距離をレベル値で表す測定信号を出力し、前記距離が所定のピーク距離であるときには前記レベル値がピーク値となり、前記距離がピーク距離に満たないときには、当該距離が増加するにつれて、前記レベル値が順次増加し、前記距離が前記ピーク距離を超えるときには、前記距離が増加するにつれて、前記レベル値が順次減少する出力特性を有する測距センサと、
前記距離が前記ピーク距離に満たないこと、及び、前記距離が前記ピーク距離を超えることを検出する検出部と、
前記ピーク距離に満たない距離範囲において前記距離と前記レベル値とを対応付ける第１情報と、前記ピーク距離を超える距離範囲において前記距離と前記レベル値とを対応付ける第２情報とを記憶する記憶部と、
前記検出部により前記距離が前記ピーク距離に満たないことが検出されたときには、前記第１情報において、前記測距センサにより得られたレベル値と対応付けられている距離を取得し、前記検出部により前記距離が前記ピーク距離を超えることが検出されたときには、前記第２情報において、前記測距センサにより得られたレベル値と対応付けられている距離を取得する距離取得部と、
前記距離取得部により取得された前記距離を用いて前記用紙の残量を検出する残量検出部と、
を備える
ことを特徴とする用紙残量検出装置。
前記検出部は、
前記測距センサから前記ピーク距離だけ前記上下方向に離れた位置である基準位置に配置されており、前記トレイが当該基準位置を通過したときに切り換えられるスイッチを備えており、
前記スイッチのオンオフ状態によって、前記距離が前記ピーク距離に満たないか、前記距離が前記ピーク距離を超えているかが表されている
ことを特徴とする請求項１に記載の用紙残量検出装置。
前記基準位置を取得する基準位置取得部をさらに備えており、
前記基準位置取得部は、
前記モータを駆動させて、前記トレイを、前記用紙収容部の内部で予め設定された最下位置から、当該内部で予め設定された最上位置に向けて予め設定された速度で移動させ、前記移動を開始させてから前記測距センサにより前記ピーク値が得られるまでの時間を計測し、当該時間を用いて前記基準位置を取得する
ことを特徴とする請求項２に記載の用紙残量検出装置。
前記基準位置取得部により取得された基準位置を通知する通知部をさらに備える
ことを特徴とする請求項３に記載の用紙残量検出装置。
前記用紙収容部には、当該用紙収容部の底部と前記測距センサとの間で、前記トレイの移動方向に沿って複数の目盛りが設けられている
ことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の用紙残量検出装置。
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の用紙残量検出装置と、
前記用紙収容部に収容された用紙を取り出して搬送する搬送部と、
前記搬送部により搬送された用紙に画像を形成する画像形成部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。