JP6489068B2 - 給紙装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、用紙を給紙する給紙装置、及び、給紙装置を含む画像形成装置に関する。
複合機、複写機、プリンター、ファクシミリ装置のような画像形成装置は、用紙カセットのような給紙装置を備える。給紙装置は、セットされた用紙を送り出す。そして、給紙装置では、セットされた用紙の残量を検知することがある。そして、用紙残量を検知するための技術の一例が特許文献1に記載されている。
具体的に、特許文献1には、用紙載置板上に堆積された用紙の最上面を給紙機構に圧接させて用紙を給紙する給紙制御装置において、誘導コイルと、誘導コイルと対応する位置に配設された電磁界発生手段とのいずれか一方を用紙載置板に連動して移動する位置に設け、誘導コイルに発生する誘導電圧の大きさに応じて用紙の堆積量を識別する給紙制御装置が記載されている(特許文献1:請求項1、要約、段落[0015]、図1参照)。
特開平7−061646号公報
給紙装置には、上方にローラーのような給紙機構を設け、載置された用紙と給紙機構が接するまで用紙が載置された載置板を上昇させるタイプのものがある。載置された用紙が少ないほど、載置板の位置は高くなる。つまり、載置板から給紙機構までの距離と用紙の残量や、載置板の高さと用紙の残量は対応関係がある。
そこで、載置板の高さを検知するための複数の光センサーや接触式スイッチのようなセンサーを設け、用紙残量の検知を行うことがある。しかし、センサーの設置個数は、物理的、コスト的に制限がある。そのため、光センサーや接触式スイッチのようなセンサーを用いる場合、数段階単位で残量が検知される。例えば、25%刻みで用紙の残量を検知するとき、満杯時(100%)の載置板の位置に1つ、75%の載置板の位置に1つ、50%の載置板の位置に1つ、25%の載置板の位置に1つ、0%の載置板の位置に1つセンサーが設けられる。従って、より多くの段階(数十段階〜100段階以上)で用紙残量を検知することはできず、正確に用紙残量を検知できないという問題がある。
特許文献1記載の技術では、磁気出力部28(コイル28’)と誘導コイル27を設け、可動板17(アクチュエータ25)の上下動にあわせ、誘導コイル27をコイル28’に距離を近づけたり、遠ざけたりすることで、用紙残量を検知する(特許文献1:図5、図6)。しかし、磁界の強さは距離の二乗に反比例するので、誘導コイルの移動量に対する出力値の変化量(振り幅)が大きい。また、使用環境や経年変化によって、可動板17の高さに対応する誘導コイル27をコイル28’の位置関係(距離)が変わる。これらの理由により、特許文献1記載の技術でも正確に用紙残量を検知することが難しい。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、正確に用紙残量を検知し、正確な用紙残量を使用者に知らせる。
上記目的を達成するために、請求項1に係る給紙装置は、カセット、給紙ローラー、昇降機構、センサー部、移動機構、記憶部、制御部を含む。前記カセットは、用紙が上面にセットされるリフト板を含み、引き出し可能である。前記給紙ローラーは、上下方向で揺動し、前記リフト板の上方に設けられ、前記リフト板にセットされた用紙を送り出す。前記昇降機構は、前記リフト板を昇降させる。前記センサー部は、コイルパターンがプリントされたコイル基板と、前記コイル基板と非接触で向かい合う導電板を含み、前記コイル基板に電圧を印加して磁界を生じさせ前記導電板の位置に応じた出力値を出力する。前記移動機構は、前記リフト板の高さに応じて前記コイル基板に対向する前記導電板の面積が増減するように前記導電板を前記コイル基板の平面に対し平行に移動させる。前記記憶部は、前記出力値に対応する現在の用紙残量を定めるための残量検知用データを記憶する。前記制御部は、前記センサー部の前記出力値の大きさを認識し、認識した前記出力値の大きさと前記残量検知用データに基づき、現在の用紙残量を求める。
給紙装置において、コイル基板と導電板を含むセンサーを用いることにより、従来よりも正確に用紙残量を検知することができる。
実施形態に係る複合機の一例を示す図である。 実施形態に係る給紙部の一例を示す図である。 実施形態に係る給紙装置の一例を示す図である。 実施形態に係る昇降機構の一例を示す図である。 実施形態に係るセンサー部の一例を示す図である。 実施形態に係るコイル基板の一例を示す図である。 図7は実施形態に係る移動機構の一例を示す図である。 実施形態に係るセンサー部の出力値を示す図である。 実施形態に係る用紙残量検知の流れの一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る残量検知用データの一例を示す図である。 実施形態に係る残量メッセージの一例を示す図である。 実施形態に係る給紙装置の残枚数の算出の流れの一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る詳細残量報知画面の一例を示す図である。 実施形態に係る紙無値と満杯値の自動更新の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態を図1〜図14を用いて説明する。そして、以下の説明では、給紙装置1を含む複合機100(画像形成装置に相当)を例に挙げて説明する。但し、各実施の形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。
(画像形成装置の概要)
まず、図1に基づき、実施形態に係る複合機100を説明する。図1は、実施形態に係る複合機100の一例を示す図である。
複合機100は、制御部2と記憶部3を含む。制御部2は、装置全体の動作を統括し複合機100の各部を制御する。制御部2は、演算、制御を行うCPU21、印刷に必要な画像処理を画像データに施す画像処理部22を含む。記憶部3はROM、RAM、HDDのような記憶装置を含み、制御用プログラムやデータを記憶する。
又、制御部2は、原稿搬送部4a、画像読取部4bと通信可能に接続される。原稿搬送部4aは、セットされた原稿を読み取り位置に向けて搬送する。画像読取部4bは、原稿搬送部4aに搬送される原稿や、原稿台(コンタクトガラス、不図示)にセットされた原稿を読み取り、画像データを生成する。制御部2は、原稿搬送部4aと画像読取部4bの動作を制御する。
制御部2は、操作パネル5と通信可能に接続される。操作パネル5は、表示パネル51、タッチパネル部52、スタートキーのようなハードキー53を含む。制御部2は、表示パネル51の表示を制御する。制御部2は、設定用画面、複合機100の状態、メッセージのような情報を表示パネル51に表示させる。また、制御部2は、タッチパネル部52の出力に基づき、表示パネル51に表示されたソフトキーやボタンのような操作画像のうち、操作された操作画像を認識する。また、制御部2は、操作されたハードキー53を認識する。そして、制御部2は、操作された操作画像やハードキー53に応じた画面への切替を表示パネル51に行わせる。また、制御部2は、操作パネル5でなされた使用者の設定どおりに動作するように複合機100を制御する。
又、複合機100は、印刷部6を含む。印刷部6は、給紙部6a、搬送部6b、画像形成部6c、定着部6dを含む。そして、制御部2は、給紙部6a、搬送部6b、画像形成部6c、定着部6dの動作(給紙、用紙搬送、トナー像の形成、転写、定着のような印刷関連処理)を制御する。制御部2は、用紙を一枚ずつ給紙部6aに供給させる。制御部2は、供給された用紙を画像形成部6c、定着部6dを経て排出トレイ(不図示)まで搬送部6bに搬送させ、印刷済用紙を排出トレイ(不図示)に排出する。制御部2は、搬送部6bより搬送される用紙にのせるトナー像を画像形成部6cに形成させ、トナー像を用紙に転写させる。制御部2は、用紙に転写されたトナー像を定着部6dに定着させる。
又、複合機100は、通信部23を含む。通信部23は、PCやサーバーのようなコンピューター200と通信するためのインターフェイスである。通信部23は、コンピューター200から画像データのような印刷内容を示すデータと印刷に関する設定を示すデータを含む印刷用データを受信する。制御部2は、印刷用データに基づく印刷を印刷部6に行わせる。
(給紙部6a)
次に図2に基づき、実施形態に係る給紙部6aを説明する。図2は、実施形態に係る給紙部6aの一例を示す図である。
給紙部6aは、用紙を収容し、一枚ずつ送り出す部分である。給紙部6aは、カセット61と、給紙機構62を含む。カセット61は複合機100から引き出すことができる。カセット61を引き出して、用紙補給やセットする用紙を変更することができる。
カセット61は、リフト板63、第1カーソル対64(図2では一方のみ可視)、第2カーソル65を含む。リフト板63の上面に用紙(用紙束)がセットされる。リフト板63の上流側端部(図2での左側端部)は、支持部66により回動可能に支持される。リフト板63は下流側端部(図2での右側端部)を自由端として上下方向に回動可能である。
リフト板63の下流側端部の下方には、リフト板63を上昇させる昇降機構7が設けられる。昇降機構7は、上昇モーター71(図3参照)、駆動シャフト72、押し上げ部材73を含む。押し上げ部材73は、板状であり、駆動シャフト72に取り付けられる。駆動シャフト72は、上昇モーター71の駆動を受け回転する。制御部2は、上昇モーター71を動作させて駆動シャフト72を回転させ、押し上げ部材73を回動させてその先端部を上昇させる。押し上げ部材73の回動によりリフト板63の下流側端部が上昇する。
第1カーソル対64の各カーソルは、搬送方向と垂直な方向でスライド移動させることができる。各カーソルは、連動し、セットされた用紙と接して用紙の位置を規制する。第2カーソル65は、搬送方向に沿ってスライド移動させることができる。第2カーソル65は、セットされた用紙と接して用紙の後端の位置を規制する。
給紙機構62は、給紙ローラー67と捌きローラー対68を含む。給紙ローラー67は、リフト板63の下流側端部の上方に設けられる。捌きローラー対68は、給紙ローラー67よりも搬送方向下流側に設けられる。捌きローラー対68は、用紙の重送を防ぐ。捌きローラー対68のうち、上側のローラーは、用紙を順方向に送る方向に回転し、下側のローラーは用紙を逆方向(カセット61方向)に送る方向に回転する。
(給紙装置1)
次に図2〜図4に基づき、実施形態に係る給紙装置1を説明する。図3は、実施形態に係る給紙装置1の一例を示す図である。図4は、実施形態に係る昇降機構7の一例を示す図である。
給紙装置1は、制御部2、記憶部3、カセット61と給紙ローラー67と昇降機構7とセンサー部8と移動機構9を含む給紙部6a(移動機構9の詳細は後述)を備える。給紙部6aは、内部にセンサー部8を含む。センサー部8は、カセット61(リフト板63)にセットされた用紙の残量を検知するための部分である。センサー部8の詳細の詳細は後述する。制御部2は複合機100を制御する部分であるとともに、給紙装置1の制御する部分でもある。記憶部3は、複合機100に関するデータを記憶する部分であるとともに、給紙装置1に関するデータを記憶する部分でもある。
給紙ローラー67は、上下方向で揺動可能である。具体的に、給紙ローラー67は、捌きローラー対68の回転軸に架けられた支軸部材69に回転軸が指示される。支軸部材69により、給紙ローラー67により上下方向に揺動するようになっている。支軸部材69は、給紙ローラー67の上下動にあわせて上下方向で揺動する。そして、給紙装置1には、リフト板63により給紙ローラー67が予め定められ上限位置に達したことを検知するための上限センサーS1が設けられる。
リフト板63の下流側端部の上昇により、給紙ローラー67と最上位の用紙が接する。さらにリフト板63が上昇することにより、給紙ローラー67の位置も上昇する。上限センサーS1は、給紙ローラー67が上限位置に到達したことを検知する。リフト板63が給紙ローラー67を持ち上げるので、給紙ローラー67が上限位置に到達したということは、リフト板63も上限に到達したということになる。リフト板63の上限は、現在セットされている用紙束の厚みにより異なる。
上限センサーS1は、透過型の光センサーのようなセンサーであって、給紙ローラー67が上限位置にあるときと無いときで信号の出力レベル(HighレベルとLowレベル)が変化するセンサーである。例えば、上限センサーS1は、透過性の光センサーである。上限位置に到達したとき、給紙ローラー67や支軸部材69に設けられた突起610が上限センサーS1(光センサー)の発光部と受光部の光路を遮光する。
制御部2は、上限センサーS1の出力に基づき、給紙ローラー67の上限到達を認識する。リフト板63を上昇させるとき、制御部2は、上昇モーター71を回転させる。制御部2は、上限センサーS1の出力に基づき、給紙ローラー67が上限位置まで持ち上げられたことを検知すると、上昇モーター71を停止させる。
ここで、図4を用いて、昇降機構7の詳細を説明しておく。給紙装置1には、昇降機構7が設けられる。昇降機構7の上昇モーター71は、カセット61外(複合機100側)に設けられる。用紙搬送方向と垂直な方向に延びる駆動シャフト72は、継手部74を介して、上昇モーター71に連結される。制御部2は、上昇モーター71を駆動させ、駆動シャフト72、駆動シャフト72に取り付けられた押し上げ部材73をリフト板63が上昇する方向に回転させる。なお、継ぎ手部の回転方向は、押し上げ部材73を上昇させる方向のみとしてもよい。
カセット61を前方に引き出したとき、継手部74の作用により、上昇モーター71と駆動シャフト72との連結が外れる。カセット61(リフト板63)を複合機100の前方に引き出す操作がなされ、継手部74による連結が解除されたとき、リフト板63は重力の作用により自動的に下降する。昇降機構7は、重力を利用してリフト板63を下降させる。最終的に、リフト板63は、下限位置(基準位置)まで下降する。つまり、カセット61が取り外されたとき、昇降機構7は、リフト板63及び押し上げ部材73を下限位置まで下降させる。このとき、リフト板63及び押し上げ部材73は倒れ伏す。
また、カセット61を戻したとき、継手部74の作用により、上昇モーター71と駆動シャフト72が連結する。着脱センサーS2の出力に基づきカセット61が閉じられた(戻された)ことを認識したとき、あるいは、給紙を開始するとき、制御部2は、上昇モーター71を駆動させ、リフト板63を給紙可能な位置まで(給紙ローラー67を上限位置まで)上昇させる。また、制御部2は、1又は複数枚、給紙を行うごとに一時的に上昇モーター71を回転させ、用紙の消費により少し降下した給紙ローラー67を再び上限位置に持ち上げる。
用紙を送り出すとき、制御部2は、給紙ローラー67や捌きローラー対68を回転させる給紙モーター611を回転させる。用紙は、給紙ローラー67や捌きローラー対68によって下流へと送られる。搬送部6bには、複数の搬送ローラー対6eが設けられ、各搬送ローラー対6eにより用紙が搬送される(図2参照、図2では便宜上、搬送ローラー対6eを1つのみ図示)。複数の用紙に連続して印刷を行うとき、制御部2は、紙間が一定となるように、給紙ローラー67の回転と一時停止を繰り返す。
また、給紙部6aには、セットされた用紙の有無(用紙がセットされているか否か)を検知するためのセットセンサーS3が設けられる。セットセンサーS3は、光センサーのようなセットされた用紙の有無に応じて信号の出力レベル(HighレベルとLowレベル)が変化するセンサーである。制御部2は、セットセンサーS3の出力に基づき、カセット61に用紙がセットされているか否かを検知できる。用紙がないとき、制御部2は、用紙切れを表示パネル51に表示させる。
また、着脱センサーS2は、カセット61が取り付けられているか否かを検知するためのセンサーである。着脱センサーS2は、インターロックスイッチのようなカセット61の取り付け、取り外しに応じて信号の出力レベル(HighレベルとLowレベル)が変化するセンサーである。制御部2は、着脱センサーS2の出力に基づき、カセット61が複合機100に取り付けられているか否かを検知できる。
(センサー部8)
次に、図5を用いて、実施形態に係る給紙装置1に含まれるセンサー部8を説明する。図5は、実施形態に係るセンサー部8の一例を示す図である。
センサー部8は、給紙装置1(給紙部6a)にセットされた用紙の残量を検知するための部分である。センサー部8は、回路部80、コイル基板81、共振コンデンサー82、導電板83を含む。
コイル基板81と共振コンデンサー82により、共振回路84が構成される。コイル基板81は、コイルパターン81pがプリントされた基板である(詳細後述)。導電板83は、導電性を有する板である。導電板83には、ステンレス板やアルミ板のような金属性の板を用いることができる。導電板83は、略三角形状(三日月の一部のような形状)である。
そして、導電板83は、コイル基板81と非接触で向かい合う。また、導電板83は、リフト板63の上昇にあわせ、移動機構9により移動する。導電板83の移動により、コイル基板81に対向する導電板83の面積が変化する。導電板83の位置に応じ、導電板83に生ずる渦電流の量やコイル基板81のインダクタンスが変化する。その結果し、導電板83の位置に応じて共振回路84の共振周波数が変化する。
回路部80は、入力信号生成部85、周波数検知部86、出力部87を含む。入力信号生成部85は、共振回路84(コイル基板81)にパルス信号を入力し、共振させる。周波数検知部86は、共振回路84の信号波形の周期をカウントし、共振回路84の共振周波数を検知する。出力部87は、共振回路84の共振周波数(周期のカウント値)に応じたディジタル値を出力値V1として出力する。センサー部8(出力部87)は、16ビット〜24ビット程度の分解能を有する。言い換えると、センサー部8は、コイル基板81に電圧を印加して磁界を生じさせ、導電板83の位置に応じた出力値V1を出力する。出力値V1は制御部2に入力される。制御部2は、出力値V1の大きさを認識する。
(用紙残量検知の概要)
次に、図6、図7、図8を用いて、実施形態に係る給紙装置1の用紙残量の検知を説明する。図6は、実施形態に係るコイル基板81の一例を示す図である。図7は実施形態に係る移動機構9の一例を示す図である。図8は、実施形態に係るセンサー部8の出力値V1を示す図である。
コイル基板81は、コイルパターン81pがプリントされた基板である。図6に示すように、コイル基板81のコイルパターン81pは、円の渦巻き状である。コイル基板81は、複数のコイルパターン81pを積層したものでもよい。
また、図7に示すように、駆動シャフト72には、駆動シャフト72の回転角度にあわせて回転角度が変化する扇型の回転板91が移動機構9として取り付けられる。回転板91に導電板83が取り付けられる。コイル基板81は回転板91と対向する。導電板83は、導電板83の最も鋭角な部分(三日月の先端部分)が上側となるように回転板91に取り付けられる。図7では、破線にて水平方向からみたコイル基板81の取り付け位置の一例を示している。コイル基板81と導電板83の水平方向での距離(対向するコイル基板81の面と導電板83の面の間隔)は数ミリ〜5ミリ程度である。
駆動シャフト72が回転することにより、導電板83と対向するコイル基板81の面積が変わる。図7は、用紙満杯時の導電板83の位置の一例を示しており、導電板83と対向するコイル基板81の面積が比較的少ない。用紙が消費されることにより、駆動シャフト72が回転し、導電板83(リフト板63)が上方向(コイル基板81方向)に上昇していくにつれて、コイル基板81の中心に導電板83を近づけていく。これにより、導電板83と対向するコイル基板81の面積が増えていく。
つまり、導電板83の位置(リフト板63の高さ)に応じ、導電板83と対向するコイルパターン81pの巻線の量が異なる。本実施形態では、図7に示すように、リフト板63が上昇しているほど、導電板83が対向するコイルの巻線の量(コイル基板81と対向している導電板83の面積)が多くなる。
そして、導電板83の位置に応じ、導電板83で生ずる渦電流の量が変わる。従って、導電板83の位置により、渦電流により生ずる磁力の大きさ、コイル基板81と導電板83の磁気的な結合の強さの程度、コイル基板81のインダクタンス(インピーダンス)が変化する。その結果、回路部80の出力値V1は、導電板83の位置に応じた値となる。
図8は、回路部80の出力の一例を示している。本実施形態の給紙装置1では、カセット61内の用紙が多いほど(用紙束が厚いほど、リフト板63が低いほど、リフト板63と給紙ローラー67の距離が遠いほど)、回路部80の出力値V1が小さくなる。また、カセット61内の用紙が少ないほど(用紙束が薄いほど、リフト板63が高いほど、リフト板63と給紙ローラー67の距離が近いほど)、回路部80の出力値V1が大きくなる。また、実施形態の給紙装置1では、導電板83を略三角形状とすることにより、用紙の残量(リフト板63の高さ)の変化に比例して、出力値V1が変化するようにしている。言い換えると、センサー部8は、リフト板63の高さの変化量(用紙残量)に対し出力値V1の変化量の比率が一定の出力値V1を出力する。
(用紙残量検知の流れ)
次に、図9〜図11を用いて、実施形態に係る用紙残量検知の流れの一例を説明する。図9は、実施形態に係る用紙残量検知の流れの一例を示すフローチャートである。図10は、実施形態に係る残量検知用データD1の一例を示す図である。図11は、実施形態に係る残量メッセージの一例を示す図である。
まず、実施形態に係る複合機100、給紙装置1では、予め定められた残量検知の実行条件が満たされたとき、セットされた用紙の用紙幅の検知がなされる。実行条件は、適宜定めることができる。複合機100の電源が投入されたこと、複合機100の省電力モードが解除され給紙部6aやセンサー部8への電力供給が再開されたこと、カセット61の引き出しと取り付けが行われたこと、給紙部6aから給紙を行って印刷ジョブを開始すること、ジョブで最後の用紙の給紙が終わったこと、用紙残量の検知を実行する指示が操作パネル5に入力されたこと、などを実行条件とすることができる。
そして、図9のスタートは、残量検知の実行条件が満たされた時点である。制御部2は、上昇モーター71を動作させ、給紙ローラー67を上限位置まで上昇させる(ステップ♯11)。なお、ステップ♯11の開始時点で上限センサーS1により給紙ローラー67が上限位置にあると認識できているとき、ステップ♯11は省略してもよい。
そして、制御部2は、回路部80を動作させる(ステップ♯12)。これにより、共振回路84で共振を発生させ、回路部80は共振回路84の共振周波数に応じた(用紙残量に応じた、セットされている用紙束の厚さに応じた)出力値V1を出力する(ステップ♯13)。
制御部2は出力値V1の大きさを認識する(ステップ♯14)。そして、制御部2は記憶部3に記憶された残量検知用データD1と出力値V1に基づき、セットされた用紙の残量を求める(ステップ♯15)。残量検知用データD1は記憶部3に不揮発的に記憶されるデータであって、出力値V1に対応する現在の用紙残量を定めるためのデータである。
ここで、図10を用いて、残量検知用データD1を説明する。上述したように、出力値V1の大きさは、導電板83の位置(リフト板63の高さ、セットされている用紙束の厚さ)に応じた値となる。そして、図10に示すように、残量検知用データD1には、紙無値と満杯値が定義される。
記憶部3は、用紙が無い状態で給紙ローラー67(リフト板63)を上限位置となるまで上昇させたときの出力値V1である紙無値を残量検知用データD1として記憶する。また、記憶部3は、用紙が満杯時の出力値V1である満杯値も残量検知用データD1として記憶する。
本実施形態のカセット61の満杯枚数は、普通紙500枚である。一般に流通する普通紙は、500枚単位で包装されていることに対応している。なお、カセット61を引き出して(リフト板63が倒れ伏して)500枚の用紙をセットした状態でカセット61を戻したとき、セットした用紙束の上部と給紙ローラー67がぶつからないように、セットされた用紙束の最上位と給紙ローラー67の間には隙間が設けられる。従って、用紙を満杯にセットした後、用紙束の最上位の用紙と給紙ローラー67が接するまで、リフト板63を上昇させる必要がある。
そこで、満杯値は、リフト板63が下限位置まで倒れ伏している状態での出力値V1である下限対応値に、満杯の用紙をセットした状態で給紙ローラー67を上限位置まで上昇させるときの出力値V1の基準的な変化量として予め定められた基準変化量を下限対応値に加えた値とされる。
ここで、図8を用いて説明したように、リフト板63の高さ(リフト板63上の用紙の厚みの変化量、リフト板63の上昇量)に対する出力値V1の変化量(傾き)は一定であり、出力値V1は、導電板83の移動量に対し、線形に変化する。
出力値V1の変化が線形なので、制御部2は、認識した出力値V1と紙無値の差分の絶対値を、紙無値と満杯値の差の絶対値で除して現在の用紙残量を求める(ステップ♯15)。言い換えると、満杯時の用紙束の厚さに対する現在の用紙束の厚さの比率を求める。なお、比例関係にあるので、残量検知用データD1は、Z(用紙残量)=a(傾き)×X(出力値V1)+b(切片)の一次関数とすることもできる。この場合、制御部2が一次関数による演算を行って用紙残量を求める。
そして、制御部2は、求めた残量(比率)を表示パネル51に表示させる(ステップ♯16)。これにより、セットされた用紙残量の検知が完了し、本フローは終了する(エンド)図11に示すように、制御部2は、各設定画面に設けられるメッセージ表示領域F1に求めた残量(比率)を表示パネル51に表示させる。図11に示す設定画面では、画面の下方がメッセージ表示領域F1となっている。
(残枚数の算出)
次に、図12、図13を用いて、実施形態に係る給紙装置1の残枚数の算出を説明する。図12は、実施形態に係る給紙装置1の残枚数の算出の流れの一例を示すフローチャートである。図13は、実施形態に係る詳細残量報知画面54の一例を示す図である。
センサー部8の分解能が高いので、実施形態に係る給紙装置1では、用紙1枚の厚さに対応する出力値V1の変化量を求めることができる。セットされている用紙束の厚さに対応する出力値V1を用紙1枚の厚さ分の出力値V1で除すことで、カセット61内の用紙の残枚数を求めることができる。
まず、図12のスタートは、用紙の残枚数の算出を開始すると予め定められた時点である。給紙装置1では、用紙の給紙を開始する時点が残枚数の算出の開始時点とされる。
まず、制御部2は、給紙開始前の出力値V1を取得、認識する(ステップ♯21)。そして、制御部2は、用紙を給紙する(ステップ♯22)。そして、制御部2は、用紙を一枚給紙した後に上昇モーター71を動作させ、給紙ローラー67を上限位置まで上昇させる(ステップ♯23)。制御部2は、上限位置まで上昇させた状態での出力値V1を取得、認識する(ステップ♯24)。
制御部2は、ステップ♯21で得た出力値V1と、ステップ♯24で得た出力値V1の差の絶対値である紙厚値を求める(ステップ♯25)。言い換えると、制御部2は、用紙1枚に相当する出力値V1の変化量を求める。
続いて、制御部2は、現在の出力値V1と紙無値の差の絶対値を紙厚値で除して現在の残枚数を求める(ステップ♯26)。紙無値と現在の出力値V1との差の絶対値は、残っている用紙束の厚みに相当する。また、紙厚値は、用紙1枚に相当する。つまり、制御部2は、残っている用紙束の厚みに相当する値を用紙1枚に相当する値で除すことにより、カセット61内の用紙の残枚数を求める。
なお、操作パネル5(タッチパネル部52やハードキー53)に、セットされた用紙の厚さを入力できるようにし、入力された用紙の厚さに基づき残枚数を定めても良い。例えば、制御部2は、所定の操作がなされると、表示パネル51に厚紙、普通紙、薄紙のような複数段階の用紙厚(紙種)を選ぶ画面を表示させる。そして、タッチパネル部52は、紙種の選択を受け付ける。記憶部3は、1枚給紙した場合の出力値V1の変化量を紙種ごとに記憶する。制御部2は、記憶部3に記憶されたデータに基づき、制御部2は、現在の出力値V1と紙無値の差の絶対値を、選ばれた紙種に対応する1枚当たりの出力値V1の変化量で除して現在の残枚数を求める。
そして、制御部2は、求めた残枚数を表示パネル51に表示させる(ステップ♯27)。これにより、残枚数の検知が完了し、本フローは終了する(エンド)図11に示したメッセージ表示領域F1に求めた残枚数を表示するようにしてもよい。また、メッセージ表示領域F1に求めた残枚数を表示せず、操作パネル5への所定の操作によって図12に示す詳細残量報知画面54の表示が指示されたとき、制御部2は、詳細残量報知画面54内に求めた残枚数を表示させてもよい。
(紙無値と満杯値の自動更新)
次に、図14を用いて実施形態に係る紙無値と満杯値の自動更新を説明する。図14は、実施形態に係る紙無値と満杯値の自動更新の流れの一例を示すフローチャートである。
出力値V1は、コイル基板81と導電板83との距離や位置関係の影響を受ける。コイル基板81の設置位置や回転板91内の導電板83の取り付け位置は、製造、組み立ての過程において、微妙にずれることがある。そのため、複数の給紙装置1に同じ厚さの用紙束をセットしても、それぞれの給紙装置1のセンサー部8の出力値V1には多少のばらつきがある。給紙装置1ごとに個体差があるところ、どの給紙装置1でも同じ紙無値、満杯値を使うと、給紙装置1によっては、検知される残量が正確な残量から少しずれる可能性がある。
また、出荷時の初期設定において、適切な紙無値、満杯値を設定したとしても、故障によってカセット61が交換される場合があり得る。また、複数の給紙装置1の間でカセット61の入れ替えが行われる場合もある。カセット61の交換や差し替えが行われたとき、初期設定された紙無値、満杯値が差し替え後のカセット61で適切とは限らない。
そこで、実施形態に係る給紙装置1では、常時、正確に残量を検知できるように自動的に紙無値、満杯値を更新する。以下、図14を用いてその流れを説明する。なお、紙無値及び満杯値の初期値は、予め定められた値としてもよいし、工場出荷時の検査時に図14のフローを実行して設定されてもよい。
図14のスタートは、セットセンサーS3の出力に基づき、制御部2が用紙無しを認識した時点である。用紙無しを認識したとき、制御部2は、上昇モーター71(昇降機構7)を動作させ、リフト板63(給紙ローラー67)を上限位置まで上昇させる(ステップ♯31)。制御部2は、出力値V1の大きさを認識する(ステップ♯32)。また、制御部2は、リフト板63が上限位置に到達した時点の出力値V1を紙無値として記憶部3に記憶させる(ステップ♯33)。これにより、紙無値の更新が行われる。
そして、制御部2は、着脱センサーS2の出力に基づき、カセット61の着脱(引き出しと押し戻し)がなされたか否かの確認を続ける(ステップ♯34、ステップ♯34のNo→ステップ♯34)。カセット61の引き出しによって、リフト板63は、下限位置まで下降する。
そして、カセット61が戻されたとき(ステップ♯34のYes)、制御部2は、リフト板63が下限位置にある時点の出力値V1の大きさを下限対応値として認識する(ステップ♯35)。更に、制御部2は、下限値に基づき満杯値を定める(ステップ♯36)。制御部2は、定めた満杯値を記憶部3に記憶させる(ステップ♯37)。これにより、満杯値の更新が行われる。リフト板63は倒れ伏した状態のままであるので、制御部2は、昇降機構7を動作させ、リフト板63を上限位置まで上昇させる(ステップ♯38)。そして、本フローは終了する(エンド)。
上述したように、カセット61を戻した後、制御部2はリフト板63を上昇させる。リフト板63の上昇量は、引き出したカセット61にセットした用紙の枚数、用紙束の厚さによる。引き出したカセット61に満杯分の用紙束をセットすることもあれば、用紙をセットしないままカセット61を戻すこともある。そのため、カセット61が戻されてからリフト板63を上限位置まで上昇させたときの出力値V1を単純に満杯値とすることはできない。
そこで、制御部2は、下限値に満杯の用紙をセットした状態で給紙ローラー67を上限位置まで上昇させるときの出力値V1の基準的な変化量として予め定められた基準変化量を下限値に加えた値を満杯値と定める。基準変化量は、記憶部3に記憶させておく。基準変化量は、実験などに基づき適宜定めることができる。例えば、メーカー推奨の普通紙を満杯分(500枚)セットし、リフト板63が下限位置にある状態から給紙ローラー67を上限位置まで上昇させるときの出力値V1の変化量を基準変化量とすることができる。これにより、適切と推定される値を満杯値に定めることができる。
電圧(パルス)がコイル基板81に入力され、コイル基板81に磁界が生じたとき、コイル基板81と導電板83が対向している状態であれば、導電板83に渦電流が生じ、コイル基板81と導電板83の両者は、磁気的に結合する。生ずる渦電流の量、コイル基板81のインダクタンスは、コイル基板81と対向している導電板83の面積によって変わる。その結果、コイル基板81と対向している導電板83の面積(導電板83の位置)に応じて、センサー部8の出力が変化する。そこで、実施形態に係る給紙装置1は、カセット61、給紙ローラー67、昇降機構7、センサー部8、移動機構9、記憶部3、制御部2を含む。カセット61は、用紙が上面にセットされるリフト板63を含み、引き出し可能である。給紙ローラー67は、上下方向で揺動し、リフト板63の上方に設けられ、リフト板63にセットされた用紙を送り出す。昇降機構7は、リフト板63を昇降させる。センサー部8は、コイルパターン81pがプリントされたコイル基板81と、コイル基板81と非接触で向かい合う導電板83を含み、コイル基板81に電圧を印加して磁界を生じさせ導電板83の位置に応じた出力値V1を出力する。移動機構9は、リフト板63の高さに応じてコイル基板81に対向する導電板83の面積が増減するように導電板83をコイル基板81の平面に対し平行に移動させる。記憶部3は、出力値V1に対応する現在の用紙残量を定めるための残量検知用データD1を記憶する。制御部2は、センサー部8の出力値V1の大きさを認識し、認識した出力値V1の大きさと残量検知用データD1に基づき、現在の用紙残量を求める。これにより、コイル基板81と対向している導電板83の面積(リフト板63の高さ)に応じて、センサー部8の出力がアナログ的に変化し、このセンサー部8の出力に基づき用紙残量を認識するので、正確かつ多段階で用紙残量を検知することができる。
また、センサー部8は、リフト板63の高さの変化量(用紙残量)に比例して出力値V1を変化させる。これにより、リフト板63の高さとセンサー部8の出力値V1に比例関係を持たせることができ、正確な用紙残量を検知することができる。
また、給紙装置1は、制御部2が求めた残量を表示する表示パネル51を含む。 記憶部3は、用紙が無い状態でリフト板63の上昇によって給紙ローラー67を上限位置まで上昇させたときの出力値V1である紙無値と、用紙が満杯時の出力値V1である満杯値を残量検知用データD1として記憶する。制御部2は、認識した出力値V1と紙無値の差分の絶対値を、紙無値と満杯値の差の絶対値で除して現在の用紙残量を求め、求めた用紙残量を表示パネル51に表示させる。リフト板63の高さと出力値V1の関係に比例関係があるところ、満杯時の出力値V1から用紙無しの出力値V1の範囲に対する紙無し値から現時点の出力値V1の比に基づき、正確な用紙残量を求めることができる。言い換えると、「満杯時の用紙束の厚さ」に対する「現時点でセットされている用紙束の厚さ」の比率を用紙残量として求めることができる。そして、正確な用紙残量を使用者に知らせることができる。
また、給紙装置1は、リフト板63により上限位置まで給紙ローラー67が持ち上げられたことを検知するための上限センサーS1、セットされた用紙の有無を検知するセットセンサーS3、カセット61が取り付けられているか否かを検知するための着脱センサーS2を含む。カセット61が取り外されたとき、昇降機構7は、リフト板63を下限位置まで下降させる。制御部2は、セットセンサーS3の出力に基づき用紙無を認識したとき、上限センサーS1の出力に基づき給紙ローラー67が上限位置に到達するまで昇降機構7にリフト板63を上昇させ、給紙ローラー67が上限位置に到達した時点の出力値V1を紙無値として記憶部3に記憶させ、また、着脱センサーS2の出力に基づきカセット61の引き出しと取り付けがなされたことを認識したとき、リフト板63が下限位置まで倒れ伏している状態での出力値V1である下限対応値を認識し、下限対応値に満杯の用紙をセットした状態で給紙ローラー67を上限位置まで上昇させるときの出力値V1の基準的な変化量として予め定められた基準変化量を下限対応値に加えた値を満杯値として記憶部3に記憶させる。これにより、用紙カセット61やセンサー部8の個体バラツキに合わせた正確な紙無値や満杯値を記憶させることができる。また、故障によるカセット61の交換や、他の給紙装置1のカセット61を給紙装置1に取り付けても、交換後のカセット61にあわせた正確な紙無値や満杯値を記憶させることができる。従って、故障、交換があっても、正確な用紙残量を検知し、使用者に知らせることができる。
また、制御部2は、用紙を一枚給紙した後の出力値V1と、用紙を一枚給紙した後に給紙ローラー67を上限位置まで上昇させたときの出力値V1との差の絶対値を1枚分の用紙の厚さを示す紙厚値として求め、現在の出力値V1と紙無値の差の絶対値を紙厚値で除して現在の残枚数を求め、求めた残枚数を表示パネル51に表示させてもよい。これにより、用紙1枚あたりの厚さに相当する出力値V1(1枚給紙したときの出力値V1の変化量)を求め、セットされている用紙束の厚みに相当する出力値V1の幅(紙無値と現時点の出力値V1の幅)を用紙1枚あたりの厚さに相当する値で除すことにより、用紙の残量として残枚数を正確に求めることができる。そして、求められた正確な残枚数を使用者に知らせることができる。
また、給紙装置1は、セットされた用紙の厚さを入力するための入力部(タッチパネル部52、ハードキー53)を含む。制御部2は、入力部で設定された厚さの用紙の給紙前と給紙後の出力値V1の変化量を定め、現在の出力値V1と紙無値の差の絶対値を変化量で除して現在の残枚数を求め、求めた残枚数を表示パネル51に表示させる。これにより、用紙束の厚みに相当する出力値V1の幅(現時点のリフト板63の高さに対応する現在の出力値V1と紙無値との差)を用紙1枚あたりの厚さに相当する出力値V1(1枚給紙したときの出力値V1の変化量)で除すことにより、用紙の残量として残枚数を正確に求めることができる。そして、求められた正確な残枚数を使用者に知らせることができる。
また、昇降機構7は、リフト板63を持ち上げて上昇させる押し上げ部材73が取り付けられた駆動シャフト72と、駆動シャフト72を回転させる上昇モーター71を含む。駆動シャフト72には、駆動シャフト72の回転角度にあわせて回転角度が変化する回転板91が移動機構9として取り付けられる。導電板83は、略三角形状であり、回転板91に取り付けられる。コイル基板81は、回転板91に対向するように設けられる。回転板91は、コイル基板81と導電板83を正面から見て、リフト板63が上昇するに従い、コイル基板81の中心に導電板83を近づけていくことによりコイル基板81に対向する導電板83の面積を増やす。これにより、リフト板63の上昇量に比例してコイル基板81に対向する導電板83の面積を増やすことができ、リフト板63の下降量に比例してコイル基板81に対向する導電板83の面積を減らすことができる。従って、リフト板63の移動量(用紙の残量)に比例して出力値V1を変化させることができる。
また、画像形成装置(複合機100)は、上述の給紙装置1を含む。そのため、正確かつ多段階的に用紙残量を検知し、検知した用紙残量を使用者に知らせる画像形成装置を提供することができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲はこれに限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
本発明は、給紙装置と給紙装置を備えた画像形成装置に利用可能である。
100 複合機(画像形成装置) 1 給紙装置
2 制御部 3 記憶部
51 表示パネル 52 タッチパネル部(入力部)
53 ハードキー(入力部) 61 カセット
63 リフト板 67 給紙ローラー
7 昇降機構 71 上昇モーター
72 駆動シャフト 73 押し上げ部材
8 センサー部 81 コイル基板
81p コイルパターン 83 導電板
9 移動機構 91 回転板
D1 残量検知用データ S1 上限センサー
S2 着脱センサー S3 セットセンサー
V1 出力値

Claims (8)

  1. 用紙が上面にセットされるリフト板を含み、引き出し可能なカセットと、
    上下方向で揺動し、前記リフト板の上方に設けられ、前記リフト板にセットされた用紙を送り出す給紙ローラーと、
    前記リフト板を昇降させる昇降機構と、
    コイルパターンがプリントされたコイル基板と、前記コイル基板と非接触で向かい合う導電板を含み、前記コイル基板に電圧を印加して磁界を生じさせ前記導電板の位置に応じた出力値を出力するセンサー部と、
    前記リフト板の高さに応じて前記コイル基板に対向する前記導電板の面積が増減するように前記導電板を前記コイル基板の平面に対し平行に移動させる移動機構と、
    前記出力値に対応する現在の用紙残量を定めるための残量検知用データを記憶する記憶部と、
    前記センサー部の前記出力値の大きさを認識し、認識した前記出力値の大きさと前記残量検知用データに基づき、現在の用紙残量を求める制御部と、を含むことを特徴とする給紙装置。
  2. 前記センサー部は、前記リフト板の高さの変化量に比例して前記出力値を変化させることを特徴とする請求項1に記載の給紙装置。
  3. 前記制御部が求めた残量を表示する表示パネルを含み、
    前記記憶部は、前記用紙が無い状態で前記リフト板の上昇によって前記給紙ローラーを上限位置まで上昇させたときの前記出力値である紙無値と、用紙が満杯時の前記出力値である満杯値を前記残量検知用データとして記憶し、
    前記制御部は、認識した前記出力値と前記紙無値の差分の絶対値を、前記紙無値と前記満杯値の差の絶対値で除して現在の用紙残量を求め、求めた前記用紙残量を前記表示パネルに表示させることを特徴とする請求項2に記載の給紙装置。
  4. 前記リフト板により前記上限位置まで前記給紙ローラーが持ち上げられたことを検知するための上限センサーと、
    セットされた用紙の有無を検知するセットセンサーと、
    前記カセットが取り付けられているか否かを検知するための着脱センサーを含み、
    前記カセットが取り外されたとき、前記昇降機構は、前記リフト板を下限位置まで下降させ、
    前記制御部は、前記セットセンサーの出力に基づき用紙無を認識したとき、前記上限センサーの出力に基づき前記給紙ローラーが前記上限位置に到達するまで前記昇降機構に前記リフト板を上昇させ、前記給紙ローラーが前記上限位置に到達した時点の前記出力値を前記紙無値として前記記憶部に記憶させ、また、前記着脱センサーの出力に基づき前記カセットの引き出しと取り付けがなされたことを認識したとき、前記リフト板が下限位置まで倒れ伏している状態での前記出力値である下限対応値を認識し、前記下限対応値に満杯の用紙をセットした状態で前記給紙ローラーを前記上限位置まで上昇させるときの前記出力値の基準的な変化量として予め定められた基準変化量を前記下限対応値に加えた値を前記満杯値として前記記憶部に記憶させることを特徴とする請求項3に記載の給紙装置。
  5. 前記リフト板により前記上限位置まで前記給紙ローラーが持ち上げられたことを検知するための上限センサーを含み、
    前記制御部は、用紙を一枚給紙した後の前記出力値と、用紙を一枚給紙した後に前記給紙ローラーを前記上限位置まで上昇させたときの前記出力値との差の絶対値を1枚分の用紙の厚さを示す紙厚値として求め、現在の前記出力値と前記紙無値の差の絶対値を前記紙厚値で除して現在の残枚数を求め、求めた前記残枚数を前記表示パネルに表示させることを特徴とする請求項3又は4に記載の給紙装置。
  6. セットされた用紙の厚さを入力するための入力部を含み、
    前記制御部は、前記入力部で設定された厚さの用紙の給紙前と給紙後の前記出力値の変化量を定め、現在の前記出力値と前記紙無値の差の絶対値を前記変化量で除して現在の残枚数を求め、求めた前記残枚数を前記表示パネルに表示させることを特徴とする請求項3又は4に記載の給紙装置。
  7. 前記昇降機構は、前記リフト板を持ち上げて上昇させる押し上げ部材が取り付けられた駆動シャフトと、前記駆動シャフトを回転させる上昇モーターを含み、
    前記駆動シャフトには、前記駆動シャフトの回転角度にあわせて回転角度が変化する回転板が前記移動機構として取り付けられ、
    前記導電板は、略三角形状であり、前記回転板に取り付けられ、
    前記コイル基板は、前記回転板に対向するように設けられ、
    前記回転板は、前記リフト板が上昇するに従い、前記コイル基板と前記導電板を正面から見て、前記コイル基板の中心に前記導電板を近づけていくことにより前記コイル基板に対向する前記導電板の面積を増やすことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の給紙装置。
  8. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の給紙装置を含むことを特徴とする画像形成装置。
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