JP5383592B2 - 用紙残量検出装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、用紙収容部の内部に収容された用紙の残量を検出する用紙残量検出装置、及び、画像形成装置に関するものである。

特許文献１記載の給送装置は、用紙束を載置するためのトレイを備えており、当該用紙束の最上位置の用紙を画像形成装置に向けて給紙する。

そして、当該給送装置は、トレイに載置されている用紙の量が少なくなるにつれて、当該トレイに載置されている用紙束の最上位置の用紙を給紙ローラで給紙することができるように、トレイを上方向に押し上げる。

また、当該給送装置は、トレイに載置されている用紙の残量を検出するために、当該トレイの上面と自身との間の距離を測定して、測定した距離を測定信号の形で表す測距センサが設けられている。そして、当該給送装置は、測距センサにより出力された測定信号のレベル値を用いて用紙の残量を検出する。

特開２００１−１１４４５２号公報

ところで、測距センサにより或る距離が測定された際に出力される測定信号のレベル値は、製品の特性バラツキにより、或いは、周囲温度により変動する。そのため、測距センサとトレイの上面との間の距離と、測定信号のレベル値との対応関係にズレが生じて測定精度が低下する。

さらに、測距センサにより或る距離が測定された際に出力される測定信号のレベル値は、当該測距センサの発光面に埃が付着していたり当該測距センサに経時劣化が生じている場合と、当該測距センサの発光面に埃が付着せず、且つ、当該測距センサに経時劣化が生じていない場合とを比べると、小さくなる。そのため、測距センサとトレイの上面との間の距離と、当該距離を表す測距センサによる測定信号のレベル値との対応関係にズレが生じて測定精度が低下する。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、測距センサとトレイ上面との間の距離と、当該距離を表す測距センサによる測定信号のレベル値と、との間の対応関係にズレが生じた場合でも、用紙残量の検出精度が低下するおそれを低減す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であって、前記用紙の残量を複数の段階で判断して検出するための複数の基準位置が、前記用紙収容部で予め設定された最下位置を起点として順次予め設定された間隔を設けながら設定された用紙収容部と、前記用紙収容部の内部で、前記最下位置と最上部の基準位置との間で上下方向に移動可能なトレイと、前記トレイに載置されている用紙のうち最上位置の用紙、又は前記トレイの上面が、前記最上部の基準位置に位置するように、前記トレイを上方向に移動させる移動部と、前記トレイの上面と対向する位置に設けられ、当該トレイと自身との間の距離を測定し、当該測定した距離を表す測定信号を出力するものであって、前記トレイと自身との間の距離が大きくなるにつれて、出力信号のレベル値が徐々に下降する特性を持つ測距センサと、前記各基準位置に対応する前記測定信号のレベル値を用いて設定された閾値データを記憶する記憶部と、前記移動部により前記トレイを予め設定された一定の速度で前記最下位置から前記最上部の基準位置まで移動させ、当該移動の過程で、前記トレイが前記間隔を移動するのにかかる時間である分割時間が経過するごとに、前記測距センサにより出力された測定信号のレベル値を前記各基準位置に対応付けて取得するレベル値取得処理を行うレベル値取得処理部と、前記レベル値取得処理部により取得された前記各レベル値と、用紙の残量とが対応付けられた前記閾値データを設定し、当該閾値データを前記記憶部に記憶させる記憶処理部と、前記記憶処理部により前記記憶部に記憶された閾値データを用いて、前記トレイに載置されている用紙の残量を検出する残量検出部と、前記移動部により前記トレイを前記一定の速度で前記最下位置から前記最上部の基準位置まで移動させ、前記トレイが前記最下位置から前記最上部の基準位置に到達するのに要する時間を全体時間として取得する全体時間取得部と、前記全体時間取得部により取得された前記全体時間を、前記複数の段階の数で除算した値を分割時間として取得する分割時間取得部と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、トレイを予め設定された一定の速度で用紙収容部内の最下位置から最上部の基準位置に向けて移動させ、当該トレイの移動の過程で、トレイが基準位置間の間隔を移動するのにかかる時間である分割時間が経過するごとに測距センサにより出力された測定信号のレベル値を各基準位置に対応付けて取得する。ついで、各基準位置に対応付けて取得された各レベル値を用いて、残量検出部が用紙残量を検出するための閾値データを設定して記憶部に記憶させる。

そうすると、各基準位置にトレイが位置するときに測距センサから得られたレベル値が、各基準位置に対応する閾値データとして記憶される。

これにより、残量検出部は、トレイが各基準位置に位置するときに測距センサが現に出力した測定信号のレベル値を用いて設定された閾値データを用いて用紙の残量を検出することができる。

その結果、測距センサとトレイ上面との間の距離と、当該距離を表す測距センサによる測定信号のレベル値との間の対応関係にズレが生じた場合でも閾値データが較正されて、用紙残量の検出精度が低下するおそれを低減することができる。
また、この構成によれば、レベル値取得処理部により各レベル値を取得するときと同じ速度でトレイを最下位置から最上部の基準位置まで移動させ、トレイが最下位置から最上部の基準位置に到達するのに要する時間を全体時間として取得する。そして、当該全体時間を、用紙残量を検出する段階の数で除算した値を分割時間として取得する。
これにより、トレイを移動させる移動部の劣化によりトレイの移動速度が変化したときには、当該変化に合わせて分割時間を補正することができる。

上記構成において、前記レベル値取得処理部は、前記レベル値取得処理を複数回数行うことにより、前記各基準位置に対応するレベル値を、前記基準位置ごとに前記回数分取得し、前記レベル値取得処理部により取得された複数のレベル値の平均値を前記基準位置ごとに取得する平均値取得部をさらに備えており、前記記憶処理部は、前記平均値取得部により取得された前記各平均値を、前記各基準位置に対応するレベル値として用いて前記閾値データを設定して、当該閾値データを前記記憶部に記憶させることが好ましい。

この構成によれば、平均値取得部により取得された各平均値を、各基準位置に対応するレベル値として用いて、残量検出部が用紙残量を検出するための閾値データを設定する。

これにより、平均値取得部により取得された各平均値を用いて設定された閾値データを用いて用紙の残量を検出することができるため、測定信号にノイズが混入した場合でも、用紙残量の検出精度が低下するおそれを低減することができる。

また、本発明の他の局面に係る画像形成装置は、請求項１乃至請求項２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前記最上部の基準位置で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。

この構成によれば、請求項１又は請求項２に記載の用紙残量検出装置を備えるため、請求項１又は請求項２記載の効果を奏する画像形成装置を提供することが可能となる。

本発明によれば、残量検出部は、トレイが各基準位置に位置するときに測距センサが現に出力した測定信号のレベル値を用いて設定された閾値データを用いて用紙の残量を検出することができる。

その結果、測距センサとトレイ上面との間の距離と、当該距離を表す測距センサによる測定信号のレベル値との間の対応関係にズレが生じた場合でも、用紙残量の検出精度が低下するおそれを低減することができる。

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。 ストッカの内部で設定されている基準位置について説明するための図である。 第１トレイ及び第２トレイが最下位置及び各基準位置に位置するときに測距センサから出力される電圧信号の電圧値について説明するための図である。 本発明の一実施形態に係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。 電圧値範囲−残量対応テーブルの一例を示した図である。 残量検出処理の概要の一例を示したフローチャートである。 電圧値較正用テーブルの一例を示した図である。 電圧値較正処理の概要の一例を示したフローチャートである。 測距センサの出力特性の一例を示した図である。 本実施形態に係る用紙残量検出装置の機能モジュールの他の例を示した図である。 電圧値較正処理の概要の他の例を示したフローチャートである。 平均値テーブルの一例を示した説明図である。

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。

第１収容部３３Ａには、第１トレイ３３４が配設され、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、最下位置Ｐ０と最上部の基準位置Ｐ１０との間で上下方向に移動可能に構成されている。

また、ストッカ３３では、最下位置Ｐ０及び最上部の基準位置Ｐ１０の他に、基準位置Ｐ１〜Ｐ９が設定されている。基準位置Ｐ１〜Ｐ１０は、後述する残量検出部１１が、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５に載置されている用紙の残量を複数の段階で判断して検出するために設定されている。基準位置Ｐ１〜Ｐ１０は、後述するように、ストッカ３３の内部で最下位置Ｐ０を起点として順次予め設定された間隔を設けながら設定されている。

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から取り出されたシートＳ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に示されるデジタル複写機１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途中部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。

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、ストッカ３３の底部３３１に当接する。このときの第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の上面の位置が、先述した最下位置Ｐ０として設定されている。

このように第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の上面が最下位置Ｐ０に位置しているときには、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、最上部の基準位置Ｐ１０に位置する。最上位置の用紙ＳＨが最上部の基準位置Ｐ１０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４１３及び４１４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４１３及び４１４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、後述するモータ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が用紙取りだしローラ４１３及び４１４と当接する。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。

また、ストッカ３３では、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に、第１トレイ３３４の上面と対向する位置であって、最上部の基準位置Ｐ１０よりも上の位置に、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に載置されている用紙ＳＨの残量を検出するために、第２トレイ３３５の上面と対向する位置であって、最上部の基準位置Ｐ１０よりも上の位置には、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。

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レベル値として得られるのであれば、どの構成要素を用いても良い。

図３は、ストッカ３３の内部で設定されている基準位置Ｐ１〜Ｐ１０について説明するための図である。尚、ストッカ３３において、最下位置Ｐ０から最上部の基準位置Ｐ１０までの距離をｄとする。

最下位置Ｐ０は、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５を最も下げたとき、つまり、ストッカ３３の底部３３１に当接しているときに当該第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の上面が位置する位置である。

また、最上部の基準位置Ｐ１０は、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５を最も上げたときに、当該第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の上面が位置する位置である。

基準位置Ｐ１〜Ｐ１０は、最下位置Ｐ０を起点として順次予め設定された距離（ｄ／１０）を設けながら設定されている。すなわち、基準位置Ｐ１〜Ｐ１０は、最下位置Ｐ０から基準位置Ｐ１０までの間の距離ｄを１０等分するように設定されている。

図４は、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５が最下位置Ｐ０及び基準位置Ｐ１〜Ｐ１０に位置するときに測距センサＳ１及びＳ２から出力される電圧信号の電圧値について説明するための図である。尚、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５が各基準位置に位置するとは、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の上面が各基準位置に位置することをいう。

図４に示すように、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の上面が最下位置Ｐ０から最上部の基準位置Ｐ１０に移動するにつれて、第１トレイ３３４の上面と測距センサＳ１との間の距離、及び、第２トレイ３３５の上面と測距センサＳ２との間の距離が小さくなるため、測距センサＳ１及びＳ２から出力される電圧信号の電圧値Ｖｏｕｔが大きくなる。

すなわち、第１トレイ３３５及び第２トレイ３３５の上面が最下位置Ｐ０に位置するときには、測距センサＳ１及びＳ２から出力される電圧信号の電圧値ＶｏｕｔはＶ１である。そして、第１トレイ３３５及び第２トレイ３３５の上面が最上部の基準位置Ｐ１０に向けて移動するにつれて、測距センサＳ１及びＳ２から出力される電圧信号の電圧値Ｖｏｕｔは、Ｖ１からＶ１０に向けて順次大きくなる。

図５は、本発明の一実施形態に係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。尚、図５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については、図２で例示したので、同一の符号を付して説明を省略する。

用紙残量検出装置１は、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を備える。また、用紙残量検出装置１は、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５を移動させるための駆動力を発生させるモータ（移動部）２０、及び、ストッカ３３を備える。さらに、用紙残量検出装置１は、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリで構成された記憶部４０を備える。

記憶部４０は、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５に載置されている用紙の残量を検出する残量検出処理を行うための電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａと、電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａに記憶されている電圧値を較正する電圧値較正処理を行うための電圧値較正用テーブル４０Ｂとを、ルックアップテーブルとして記憶する。

モータ２０は、制御部１０により制御される。後述する電圧値較正処理が行われるときのように第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５に用紙が載置されていない状態では、制御部１０は、モータ２０により、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の上面が最上部の基準位置Ｐ１０に位置するように、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５を移動させる。

また、制御部１０は、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５に載置されている用紙を給紙するときには、モータ２０により、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５に載置されている用紙のうち最上位置の用紙が最上部の基準位置Ｐ１０に位置するように、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５を移動させる。

制御部１０は、残量検出部１１、全体時間取得部１２、分割時間取得部１３、電圧値取得処理部（レベル値取得処理部）１４、及び、記憶処理部１５を備える。

残量検出部１１は、用紙残量を大雑把な複数段階、例えば、１０％、２０％、３０％、・・・、１００％というように、１０％きざみの１０段階で検出する。そして、各段階の境界に対応するトレイの位置が基準位置Ｐ１〜Ｐ９として設定されている。また、最大の残量（残量１００％）が得られるトレイの位置が最下位置Ｐ０として設定されており、最小の残量（０％）が得られるトレイの位置が最上部の基準位置Ｐ１０として設定されている。

尚、基準位置Ｐ１〜Ｐ９は、各段階の境界として設定される例に限られず、例えば、各段階の中央位置に基準位置Ｐ１〜Ｐ９が設定されていてもよい。

尚、本実施形態においては、残量検出部１１が用紙残量を検出する段階は１０段階とされているが、この例には限られず、１０段階以外の段階であってもよい。このような段階の数が多いほど残量検出の精度は向上する。

残量検出部１１は、測距センサＳ１及びＳ２から出力される電圧信号を受け付けたときに、記憶部４０内の電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａを参照して、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５に載置されている用紙の残量を検出する。このような処理を、本明細書では残量検出処理と呼び、その詳細については後述する。

全体時間取得部１２は、モータ２０により第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の上面を一定の速度で最下位置Ｐ０から基準位置Ｐ１０まで移動させ、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の上面が最下位置Ｐ０から基準位置Ｐ１０に到達するのに要する時間を全体時間として取得する。

分割時間取得部１３は、全体時間取得部１２により取得された全体時間を、残量検出の段階の数、つまり、１０で除することにより分割時間を取得する。例えば、全体時間取得部１２により取得された全体時間が時間Ｔであり、用紙残量を検出する段階の数が１０である場合には、分割時間取得部１３は、全体時間Ｔを１０等分することにより、分割時間（Ｔ／１０）を取得する。

尚、本実施形態では、分割時間は分割時間取得部１３により取得されているが、この例には限られず、記憶部４０が予め分割時間を記憶しておいてもよい。

電圧値取得処理部１４は、電圧値取得処理（レベル値取得処理）を行う。すなわち、電圧値取得処理部１４は、モータ２０により第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の上面を一定の速度で最下位置Ｐ０から基準位置Ｐ１０まで移動させる。電圧値取得処理部１４は、当該移動の過程で分割時間（Ｔ／１０）が経過するごとに、測距センサＳ１及びＳ２により出力された電圧信号の電圧値（レベル値）を取得する。

記憶処理部１５は、電圧値取得処理部１４により分割時間（Ｔ／１０）が経過するごとに取得されたレベル値を、基準位置Ｐ１〜Ｐ１０に対応するレベル値として用いて、後述する電圧値範囲データを設定して記憶部４０に記憶させる。

ここにおいて、全体時間取得部１２、分割時間取得部１３、電圧値取得処理部１４、及び記憶処理部１５による処理は、本明細書において、電圧値較正処理と呼び、その詳細については後述する。

以下、残量検出部１１による残量検出処理について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａの一例を示した図である。図７は、残量検出処理の概要の一例を示したフローチャートである。

図６に示すように、電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａには、複数の電圧値範囲データ（閾値データ）が記憶されている。各電圧値範囲データには、番号が付されており、当該電圧値範囲データを設定するための電圧値が対応する位置範囲は、番号に応じて予め定められている。

本実施形態では、番号（１）の電圧値範囲データを設定するための電圧値が対応する位置範囲は、最下位置Ｐ０〜基準位置Ｐ１であると定められている。番号（２）の電圧値範囲データを設定するための電圧値が対応する位置範囲は、基準位置Ｐ１〜基準位置Ｐ２であると定められている。番号（３）の電圧値範囲データを設定するための電圧値が対応する位置範囲は、基準位置Ｐ２〜基準位置Ｐ３であると定められている。

また、番号（４）の電圧値範囲データを設定するための電圧値が対応する位置範囲は、基準位置Ｐ３〜基準位置Ｐ４であると定められている。番号（５）の電圧値範囲データを設定するための電圧値が対応する位置範囲は、基準位置Ｐ４〜基準位置Ｐ５であると定められている。番号（６）の電圧値範囲データを設定するための電圧値が対応する位置範囲は、基準位置Ｐ５〜基準位置Ｐ６であると定められている。

さらに、番号（７）の電圧値範囲データを設定するための電圧値が対応する位置範囲は、基準位置Ｐ６〜基準位置Ｐ７であると定められている。番号（８）の電圧値範囲データを設定するための電圧値が対応する位置範囲は、基準位置Ｐ７〜基準位置Ｐ８であると定められている。番号（９）の電圧値範囲データを設定するための電圧値が対応する位置範囲は、基準位置Ｐ８〜基準位置Ｐ９であると定められている。番号（１０）の電圧値範囲データを設定するための電圧値が対応する位置範囲は、基準位置Ｐ９〜基準位置Ｐ１０であると定められている。

そして、電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａには、各電圧値範囲データに対応して、残量１０％、２０％、３０％、・・・、１００％のうちいずれかの残量を示す残量データが記憶されている。

残量検出部１１は、図７に示すように、測距センサＳ１から電圧信号を受け付けたときには（ステップＳ１のＹＥＳ）、受け付けた電圧信号の電圧値Ｖｏｕｔが、電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａにおいていずれの電圧値範囲データに含まれているかを判断する（ステップＳ２）。

例えば、残量検出部１１が受け付けた電圧信号の電圧値Ｖｏｕｔが電圧値Ｖ２を超え電圧値Ｖ３以下である場合には、残量検出部１１は、電圧値Ｖｏｕｔが、電圧値Ｖ２を超え電圧値Ｖ３以下の範囲を示す電圧値範囲データに含まれていると判断する。

そして、残量検出部１１は、受け付けた電圧信号の電圧値Ｖｏｕｔが含まれる電圧値範囲データに対応して電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａに記憶されている残量データを判断して、当該残量データで示される残量を検出する（ステップＳ３）。

例えば、ステップＳ２において、電圧値Ｖｏｕｔが、電圧値Ｖ２を超え電圧値Ｖ３以下の範囲を示す電圧値範囲データに含まれていると判断された場合には、残量８０％を検出する。

そして、残量検出部１１は、検出された残量を、例えば回路の表示器に表示することにより通知する（ステップＳ４）。

尚、図７では、測距センサＳ１からの電圧信号を受け付けて用紙残量を検出する処理を例示しているが、残量検出部１１は、測距センサＳ２について用紙残量を検出する際にも同様の処理を行う。

以下に、電圧値較正処理について、図８及び図９を用いて説明する。図８は、電圧値較正用テーブル４０Ｂの一例を示した図である。図９は、電圧値較正処理の概要の一例を示したフローチャートである。

図８に示すように、電圧値較正用テーブル４０Ｂには、最下位置Ｐ０及び基準位置Ｐ１〜Ｐ１０に対応して、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５が各位置に位置するときに測距センサＳ１及びＳ２から出力された電圧信号の電圧値Ｖｏｕｔが記憶されるように構成されている。

以下に示す電圧値較正処理は、ストッカ３３が筐体２内部にセットされたとき、電圧値較正処理の実行を指示するための操作ボタン（不図示）がユーザにより操作されたとき、予め設定された時間が到来したとき、などにおいて、例えば、制御部１０が、図示しない表示回路により、「ストッカから用紙を除去してください」といったメッセージを表示させ、その後、ストッカ３３の中が空であることが確認できたときに実行される。

図９は、電圧値較正処理の概要の一例を示したフローチャートである。まず、全体時間取得部１２は、第１トレイ３３４の上面をストッカ３３の最下位置Ｐ０から基準位置Ｐ１０に向かって、一定の速度ｖで上方向に移動させ（ステップＳ１０）、時間計測を開始する（ステップＳ１１）。

ついで、全体時間取得部１２は、第１トレイ３３４の上面が基準位置Ｐ１０に到達したときには（ステップＳ１２のＹＥＳ）、時間計測を終了する（ステップＳ１３）。これにより、全体時間取得部１２は、第１トレイ３３４が最下位置Ｐ０から最上部の基準位置Ｐ１０に移動するのに要する時間を全体時間として取得する。

尚、図示はされていないが、第１トレイ３３４が基準位置Ｐ１０に到達したことを検出するセンサが配置されている。全体時間取得部１２及び電圧値取得処理部１４は、当該センサから出力された信号を受け付けることにより、トレイが基準位置Ｐ１０に到達したことを検出する。

以下、全体時間取得部１２により取得された全体時間が時間Ｔであるとする。分割時間取得部１３は、全体時間取得部１２により取得された全体時間Ｔを、用紙残量を検出する段階の数で除して、分割時間（Ｔ／１０）を取得する（ステップＳ１４）。

次に、電圧値取得処理部１４により、電圧値取得処理が行われる。電圧値取得処理部１４による電圧値取得処理は、以下の点に着目して行われるものである。

つまり、全体時間取得部１２により取得された全体時間が時間Ｔであれば、第１トレイ３３４が、一定の速度ｖでストッカ３３の最下位置Ｐ０から基準位置Ｐ１０までの間の距離ｄを移動するのに、時間Ｔかかることが判る。したがって、第１トレイ３３４が一定の速度ｖでＴ／１０の間移動したときには、当該第１トレイ３３４は距離（ｄ／１０）だけ移動することが判る。

このように、第１トレイ３３４は、（Ｔ／１０）時間あれば、距離（ｄ／１０）だけ移動するため、第１トレイ３３４を、最下位置Ｐ０を起点として移動させ初めてから（Ｔ／１０）時間経過するごとに、当該第１トレイ３３４は、各基準位置に位置することとなる。

したがって、第１トレイ３３４を、最下位置Ｐ０を起点として移動させ初めてから（Ｔ／１０）時間経過するごとに、当該時間が経過した時点で測距センサＳ１から出力された電圧信号の電圧値を取得すれば、第１トレイ３３４が各基準位置に位置するときに測距センサＳ１から出力される電圧信号の電圧値を取得することができる。

電圧値取得処理部１４は、第１トレイ３３４を最下位置Ｐ０から基準位置Ｐ１０に向けて上方向に前記一定の速度ｖで移動させる（ステップＳ１５）。ここにおいて、電圧値取得部１４は、第１トレイ３３４の移動を開始する前に、まず、第１トレイ３３４の上面が最下位置Ｐ０に位置するときに測距センサＳ１により得られる電圧値Ｖ０を取得する。

そして、電圧値取得処理部１４は、第１トレイ３３４の移動を開始させてから分割時間（Ｔ／１０）が経過するごとに、測距センサＳ１から出力された電圧信号の電圧値を取得する（ステップＳ１６）。

電圧値取得処理部１４は、ステップＳ１５及びＳ１６の処理を、第１トレイ３３４が基準位置Ｐ１０に到達するまでの間行う。そして、電圧値取得処理部１４は、第１トレイ３３４が基準位置Ｐ１０に到達したときには（ステップＳ１７のＹＥＳ）、電圧値取得処理の実行を終了する。

そして、記憶処理部１５は、電圧値取得処理部１４により、トレイを移動させる前に取得した電圧値Ｖ０と、分割時間が経過するごとに取得された電圧値Ｖ１〜Ｖ１０とを、記憶部４０に電圧値較正用テーブル４０Ｂとして、各位置に対応させて記憶させる（ステップＳ１８）。ここにおいて、記憶処理部１５は、電圧値較正用テーブル４０Ｂにおいて、位置Ｐ０〜Ｐ１０に対応する電圧値の順が、電圧値取得処理部１４により取得された順となるように、電圧値Ｖ０〜Ｖ１０を記憶させる。

そして、記憶処理部１５は、電圧値較正用テーブル４０Ｂに各基準位置に対応して記憶されている電圧値Ｖ０〜Ｖ１０を、電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａにおける新たな電圧値Ｖ０〜Ｖ１０として記憶させる（ステップＳ１９）。

また、用紙残量検出装置１は、第２トレイ３３５についても第１トレイ３３４と同様に、図９に示すステップＳ１０〜Ｓ１９の処理を実行することにより、第２トレイ３３５に対応する、電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａ及び電圧値較正用テーブル４０Ｂを生成する。

本実施形態に係る用紙残量検出装置１は、以上のように、ストッカ３３が筐体２内部にセットされたとき、電圧値較正処理の実行を指示するための操作ボタン（不図示）がユーザにより操作されたとき、予め設定された時間が到来したとき、などにおいて、経年劣化や測距センサの汚れなどにより生じた測定誤差を較正することができる。その結果、用紙残量の検出精度が低下するおそれを低減することができる。

尚、本発明においては、全体時間取得部１２及び分割時間取得部１３は必ずしも配置されている必要はなく、用紙残量検出装置１は、これらを用いたステップＳ１０〜Ｓ１４に示す分割時間取得処理を実行しなくてもよい。

例えば、用紙残量検出装置１は、予め測定された分割時間を記憶部４０に記憶させておき、この分割時間をステップＳ１６に示す電圧値取得処理に用いてもよい。

次に、図１０を用いて、測距センサＳ１及びＳ２の出力特性を説明する。

一般に、測距センサＳ１及びＳ２は、図１０に示すように、測距センサとトレー上面との間の距離が０から一定の距離（図１０では２ｃｍ）にまで大きくなる間は、測距センサからの電圧信号の電圧値は急激に上昇する。そして、測距センサとトレー上面との間の距離が当該一定の距離（図１０では２ｃｍ）を超えると、測距センサとトレー正面との距離が大きくなるにつれて、測距センサからの電圧信号の電圧値が徐々に下降する。

このように、測距センサからの電圧信号の電圧値が下降するにつれて、当該電圧信号のＳ／Ｎ比が低下する。その場合、当該電圧信号に混入したノイズの影響を受けやすくなり、測距センサによる距離の測定精度が低下する。

図１１に示す用紙残量検出装置１Ａは、ノイズにより測距センサによる距離の測定精度が低下しても、用紙残量の検出精度が低下することを抑制することができる装置である。

図１１は、本実施形態に係る用紙残量検出装置の機能モジュールの他の例を示した図である。図１２は、電圧値較正処理の概要の他の例を示したフローチャートである。図１３は、平均値テーブル４０Ｃの一例を示した説明図である。尚、図１１に示す用紙残量検出装置１Ａは、電圧値取得処理部１４の処理と、記憶処理部１５の処理と、平均値取得部１６を備える点と、平均値テーブル４０Ｃを備える点とが、図５に示す用紙残量検出装置１とは異なる。

その他の構成については、図５に示す用紙残量検出装置１と同じであるため、同一の符号を付し、説明を省略する。

また、図１３に示す平均値テーブル４０Ｃは、電圧値取得処理部１４による電圧値取得処理が３回繰り返して行われた結果得られたものである。

図１１に示す用紙残量検出装置１Ａにおいて、電圧値取得処理部１４は、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５をストッカ３３の最下位置Ｐ０から基準位置Ｐ１０に向けて移動させ、当該移動の過程で分割時間（Ｔ／１０）が経過するごとに測距センサＳ１及びＳ２から出力された電圧信号の電圧値を、各基準位置に対応付けて取得する処理を、複数回数行う。

平均値取得部１６は、電圧値取得処理部１４により取得された複数の電圧値を基準位置ごとに取得する。

記憶処理部１５は、平均値取得部１６により取得された各平均値を、各基準位置に対応するレベル値として用いて電圧値範囲データを設定して、当該電圧値範囲データを記憶部４０に記憶させる。

用紙残量検出装置１Ａは、電圧値較正処理を行うに際し、まず、図１２に示すように、図９に示すステップＳ１０〜Ｓ１４の処理を行う。

その後、電圧値取得処理部１４は、まず、第１トレイ３３４が最下位置Ｐ０に位置するときに測距センサＳ１により得られる電圧値を取得して、平均値テーブル４０Ｃに、最下位置Ｐ０に対応する電圧値Ｖ０（１）として記憶させる（ステップＳ２０）。

そして、電圧値取得処理部１４は、第１トレイ３３４を最下位置Ｐ０から最上部の基準位置Ｐ１０に向けて移動させ（ステップＳ２１）、当該移動の過程で分割時間が経過するごとに測距センサＳ１により得られる電圧値Ｖ１（１）〜Ｖ１０（１）を取得して、取得した各電圧値を各基準位置に対応する電圧値として、平均値テーブル４０Ｃに記憶させる（以上、ステップＳ２２）。

ここにおいて、電圧値取得処理部１４は、平均値テーブル４０Ｃにおいて、位置Ｐ０〜Ｐ１０に対応する電圧値の順が、当該電圧値取得処理部１４により取得された順となるように、電圧値Ｖ０〜Ｖ１０を記憶させる。

そして、第１トレイ３３４が最上部の基準位置Ｐ１０に到達したときには（ステップＳ２３のＹＥＳ）、図示しないカウンタがカウント値を１だけ加算する（ステップＳ２４）。

電圧値取得処理部１４は、カウンタによるカウント値が予め設定された値Ｎ（但し、Ｎは２以上の整数）となるまでの間、ステップＳ２０〜Ｓ２４の処理を繰り返す。そして、カウント値がＮとなったときには（ステップＳ２５のＹＥＳ）、平均値取得部１６は、図１３の平均値欄に記載されているように、最下位置Ｐ０に対応して記憶されている各電圧値の平均値を取得するとともに、基準位置毎に複数の電圧値の平均値を取得して、取得した各平均値を各位置に対応付けて平均値テーブル４０Ｃに記憶させる（ステップＳ２６）。

そして、記憶処理部１５は、各位置に対応付けて平均値テーブル４０Ｃに記憶されている各平均値を用いて、電圧値範囲データを設定して、当該電圧値範囲データを電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａに記憶させる（ステップＳ２７）。

例えば、記憶処理部１５は、平均値テーブル４０Ｃにおいて、基準位置Ｐ９に対応する平均値［｛Ｖ９（１）＋Ｖ９（２）＋Ｖ９（３）｝／３］を、電圧値Ｖ９の代わりに用いて、電圧値範囲データを設定する。

これにより、残量検出部１１は、平均値取得部１６により取得された平均値を用いて設定された電圧値範囲データを用いて用紙の残量を検出することができるため、測定信号にノイズが混入した場合でも、用紙残量の検出精度が低下するおそれを低減することができる。

尚、図１２では、第１トレイ３３４を移動させながら測距センサＳ１からの電圧信号を受け付けて電圧値を較正する処理を例示しているが、残量検出部１１は、第２トレイ３３５を移動させながら測距センサＳ２からの電圧信号を受け付けて電圧値を較正する処理を行う際にも同様の処理を行う。

Ａ 画像形成装置
１ 用紙残量検出装置
１１ 残量検出部
１２ 全体時間取得部
１３ 分割時間取得部
１４ 電圧値取得処理部
１５ 記憶処理部
１６ 平均値取得部
２０ モータ
３３ ストッカ
４０ 記憶部
３３１ ストッカの底部
３３４ 第１トレイ
３３５ 第２トレイ
Ｐ０ 最下位置
Ｐ１〜Ｐ１０ 基準位置
Ｓ１、Ｓ２ 測距センサ
Ｔ 全体時間
Ｔ／１０ 分割時間
ＳＨ 用紙

Claims (3)

1. 用紙を収容する用紙収容部であって、前記用紙の残量を複数の段階で判断して検出するための複数の基準位置が、前記用紙収容部で予め設定された最下位置を起点として順次予め設定された間隔を設けながら設定された用紙収容部と、
   前記用紙収容部の内部で、前記最下位置と最上部の基準位置との間で上下方向に移動可能なトレイと、
   前記トレイに載置されている用紙のうち最上位置の用紙、又は前記トレイの上面が、前記最上部の基準位置に位置するように、前記トレイを上方向に移動させる移動部と、
   前記トレイの上面と対向する位置に設けられ、当該トレイと自身との間の距離を測定し、当該測定した距離を表す測定信号を出力するものであって、前記トレイと自身との間の距離が大きくなるにつれて、出力信号のレベル値が徐々に下降する特性を持つ測距センサと、
   前記各基準位置に対応する前記測定信号のレベル値を用いて設定された閾値データを記憶する記憶部と、
   前記移動部により前記トレイを予め設定された一定の速度で前記最下位置から前記最上部の基準位置まで移動させ、当該移動の過程で、前記トレイが前記間隔を移動するのにかかる時間である分割時間が経過するごとに、前記測距センサにより出力された測定信号のレベル値を前記各基準位置に対応付けて取得するレベル値取得処理を行うレベル値取得処理部と、
   前記レベル値取得処理部により取得された前記各レベル値と、用紙の残量とが対応付けられた前記閾値データを設定し、当該閾値データを前記記憶部に記憶させる記憶処理部と、
   前記記憶処理部により前記記憶部に記憶された閾値データを用いて、前記トレイに載置されている用紙の残量を検出する残量検出部と、
   前記移動部により前記トレイを前記一定の速度で前記最下位置から前記最上部の基準位置まで移動させ、前記トレイが前記最下位置から前記最上部の基準位置に到達するのに要する時間を全体時間として取得する全体時間取得部と、
   前記全体時間取得部により取得された前記全体時間を、前記複数の段階の数で除算した値を分割時間として取得する分割時間取得部と、
   を備えることを特徴とする用紙残量検出装置。
2. 前記レベル値取得処理部は、前記レベル値取得処理を複数回数行うことにより、前記各基準位置に対応するレベル値を、前記基準位置ごとに前記回数分取得し、
   前記レベル値取得処理部により取得された複数のレベル値の平均値を前記基準位置ごとに取得する平均値取得部をさらに備えており、
   前記記憶処理部は、前記平均値取得部により取得された前記各平均値を、前記各基準位置に対応するレベル値として用いて前記閾値データを設定して、当該閾値データを前記記憶部に記憶させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の用紙残量検出装置。
3. 請求項１又は請求項２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前記最上部の基準位置で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。
   

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