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

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。