用紙残量検出装置、画像形成装置
【課題】測距センサにより得られた測定信号を、測定距離とレベル値との関係を線形的に示す信号に変換することにより、測距センサにより得られたレベル値を距離に変換するための処理量を軽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。
【解決手段】自身とトレイ上面との間の距離に応じてレベル値が対数的に変化する第１測定信号Ｖａを出力する測距センサＳ１、Ｓ２と、第１測定信号Ｖａを対数増幅することにより、距離の変化に応じてレベル値が略線形的に変化する第２測定信号Ｖｂを得るログアンプ３０と、距離と第２測定信号Ｖｂのレベル値との対応関係を示す対応付け情報を記憶する記憶部４０と、第２測定信号Ｖｂと対応付け情報とを用いて、トレイ３３４、３３５に載置されている用紙の残量を検出する残量検出部１１と、を備える。
【解決手段】自身とトレイ上面との間の距離に応じてレベル値が対数的に変化する第１測定信号Ｖａを出力する測距センサＳ１、Ｓ２と、第１測定信号Ｖａを対数増幅することにより、距離の変化に応じてレベル値が略線形的に変化する第２測定信号Ｖｂを得るログアンプ３０と、距離と第２測定信号Ｖｂのレベル値との対応関係を示す対応付け情報を記憶する記憶部４０と、第２測定信号Ｖｂと対応付け情報とを用いて、トレイ３３４、３３５に載置されている用紙の残量を検出する残量検出部１１と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１１４４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１２は、測距センサの出力特性を示した図である。図１２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、測距センサとトレイ上面との間の距離Ｌが０ｃｍから２ｃｍに達するまでの間は、距離Ｌが大きくなるにつれて順次大きくなる。そして、距離Ｌが２ｃｍを超えた後には、電圧値Ｖｏｕｔは、距離Ｌが大きくなるにつれて、順次対数的に低下する。
【０００７】
図１３は、測距センサとトレイ上面との間の距離Ｌを、２０ｍｍ、３０ｍｍ、・・・、１８０ｍｍというように、１０ｍｍきざみで変化させながら、測距センサにより得られた電圧値を取得して、取得した各電圧値をプロットすることにより得られた図である。図１３においても、図１２と同じように、距離Ｌが２０ｍｍを超えた後では、距離Ｌが大きくなるにつれて、電圧値Ｖｏｕｔが順次対数的に低下する。
【０００８】
このように、測距センサにより得られるレベル値が、当該測距センサとトレイ上面との間の距離が大きくなるにつれて対数的に低下するため、給送装置の制御部には、測距センサにより得られるレベル値を用いた処理を行うに際し、当該レベル値を距離に変換するためにソフトウェア的な処理量が増大する。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、測距センサにより得られた測定信号を、測定距離とレベル値との関係を線形的に示す信号に変換することにより、測距センサにより得られたレベル値を距離に変換するための処理量を軽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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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予め設定された、最下位置と用紙取出位置との間で上下方向に移動可能なトレイと、前記トレイを前記上下いずれか一方の方向に移動させるトレイ移動部と、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距離を表し当該距離の変化に応じてレベル値が対数的に変化する第１測定信号を出力する測距センサと、前記測距センサにより出力された第１測定信号を受け付けて当該第１測定信号を対数増幅することにより、前記距離の変化に応じてレベル値が略線形的に変化する第２測定信号を得るログアンプと、前記距離と前記第２測定信号のレベル値との対応関係を示す対応付け情報を記憶する記憶部と、前記ログアンプにより得られた前記第２測定信号と、前記記憶部に記憶されている前記対応付け情報とを用いて、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、を備えることを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
この構成によれば、測距センサにより出力された第１測定信号を、ログアンプにより対数増幅して、当該測距センサとトレイ上面との間の距離を表し当該距離の変化に応じてレベル値が略線形的に変化する第２測定信号を得る。
【００１２】
これにより、測距センサにより得られた測定信号を、測定距離とレベル値との関係を線形的に示す信号に変換することができる。そのため、測距センサにより得られたレベル値を距離に変換するための処理量を軽減することができる。
【００１３】
上記構成において、前記記憶部に記憶されている対応付け情報を較正するための較正部をさらに備えており、前記較正部は、前記トレイ移動部により、前記トレイ上面を前記測距センサから予め設定された第１距離離れた位置に位置させるとともに、前記トレイ上面を前記測距センサから予め設定された第２距離離れた位置に位置させ、前記トレイ上面が前記測距センサから前記第１距離離れた位置に位置するときに当該測距センサにより得られる第１レベル値と、前記トレイ上面が前記測距センサから前記第２距離離れた位置に位置するときに当該測距センサにより得られる第２レベル値とを取得して、取得した各レベル値を基にして前記対応付け情報を生成することが好ましい（請求項２）。
【００１４】
この構成によれば、トレイをトレイ移動部により移動させて、トレイ上面を、測距センサから予め設定された第１距離離れた位置に位置させるとともに、測距センサから予め設定された第２距離離れた位置に位置させる。
【００１５】
そして、トレイ上面が測距センサから第１距離離れたときに測距センサにより得られる第１レベル値と、トレイ上面が測距センサから第２距離離れたときに測距センサにより得られる第２レベル値とを取得し、取得した各レベル値を基にして、測距センサとトレイ上面との間の距離と第２測定信号のレベル値との対応関係を表す対応付け情報を生成する。
【００１６】
これにより、トレイを移動させて、トレイ上面の測距センサに対する距離を、第１距離、第２距離のそれぞれにして、各距離に対応するレベル値を実測すれば、測距センサとトレイ上面との間の距離と第２測定信号のレベル値との対応関係を表す対応付け情報が得られる。そのため、対応付け情報を生成するための処理量を軽減することができる。
【００１７】
上記構成において、前記較正部は、前記距離及び前記レベル値をそれぞれ変数としたときに、前記第１距離と前記第１レベル値とで定まる点と、前記第２距離と前記第２レベル値とで定まる点とを結ぶ回帰直線を求め、当該回帰直線を表す情報を前記対応付け情報として前記記憶部に記憶させることが好ましい（請求項３）。
【００１８】
この構成によれば、第１距離と第１レベル値とで定まる点と、第２距離と第２レベル値とで定まる点とを結ぶ回帰直線を求め、当該回帰直線を表す情報そのものを対応付け情報として記憶部に記憶させる。
【００１９】
これにより、残量検出部が、第２測定信号と対応付け情報とを用いて用紙残量を検出するに際し、測距センサとトレイ上面との間の距離の変化を精度良く検出することができる。そのため、用紙残量の検出精度が向上する。
【００２０】
上記構成において、前記較正部は、前記距離及び前記レベル値をそれぞれ変数としたときに、前記第１距離と前記第１レベル値とで定まる点と、前記第２距離と前記第２レベル値とで定まる点とを結ぶ回帰直線を求め、当該回帰直線を用いて、前記測距センサと前記トレイ上面との間の互いに異なる複数の距離に対応するレベル値を取得し、前記各距離と当該距離に対応するレベル値とを前記対応付け情報として前記記憶部に記憶させることが好ましい（請求項４）。
【００２１】
この構成によれば、第１距離と当該第１距離に対応する第１レベル値とで定まる点と、第２距離と当該第２レベル値とで定まる点とを結ぶ回帰直線を求め、当該回帰直線を用いて、測距センサと前記トレイ上面との間の互いに異なる複数の距離に対応するレベル値を取得し、各距離と当該距離に対応するレベル値とを、データテーブルで表された対応付け情報として記憶部に記憶させる。
【００２２】
これにより、測距センサとトレイ上面との間の互いに異なる複数の距離に対応する第２測定信号のレベル値を取得する処理量を軽減することができる。
【００２３】
上記構成において、前記第１距離は、前記トレイが前記最下位置に位置するときの前記距離であり、前記第２距離は、前記トレイが前記用紙取出位置に位置するときの前記距離であることが好ましい（請求項５）。
【００２４】
この構成によれば、トレイが最下位置に位置すること、及び、トレイが用紙取出位置に位置することを検出するセンサを配置するだけで、予め設定された第１距離に対応する第１レベル値と、予め設定された第２距離に対応する第２レベル値とを実測することができる。
【００２５】
上記構成において、前記第１測定信号は、前記距離が予め設定された距離範囲にあるときには、当該距離の変化に応じたレベル値の変化が、当該距離が前記距離範囲にあるときの前記第２測定信号のレベル値の当該距離の変化に応じた変化よりも大きな信号であり、前記用紙残量検出装置は、前記測距センサにより出力された測定信号を、前記ログアンプをバイパスして前記残量検出部に入力させるバイパス回路と、前記ログアンプにより得られたレベル値が、前記距離が前記距離範囲にあるときには、前記バイパス回路によって前記ログアンプをバイパスさせるバイパス回路駆動部と、をさらに備えることが好ましい（請求項６）。
【００２６】
この構成によれば、測距センサとトレイ上面との間の距離が、当該距離の変化に応じた、当該測距センサにより得られるレベル値の変化が、当該距離の変化に応じた、ログアンプにより得られるレベル値の変化よりも大きくなる範囲であるときには、バイパス回路駆動部により、測距センサからの第１測定信号がログアンプをバイパスして残量検出部に入力する。
【００２７】
これにより、用紙収容部の内部におけるトレイの移動の過程で、測距センサとトレイ上面との間の距離が一定の範囲内にあるときには、第２測定信号よりも距離の変化に応じた変化の割合が大きな第１測定信号が、残量検出部に入力される。
【００２８】
そのため、測距センサとトレイ上面との間の距離の変化をレベル値の変化として残量検出部に伝えやすくなる。結果として、トレイに載置されている用紙残量の検出精度が向上する。
【００２９】
上記構成において、前記ログアンプにより得られた前記第２測定信号に予め設定されたレベルのオフセットを加算するオフセット回路をさらに備えることが好ましい（請求項７）。
【００３０】
この構成によれば、第２測定信号には予め設定されたレベルのオフセットが加算されるため、残量検出部に到来する第２測定信号のレベル値が大きくなる。その結果、残量検出部による用紙残量の検出精度が向上する。
【００３１】
上記構成において、前記オフセット回路は、前記オフセットが加算された後の前記第２測定信号のレベル値が０を超えるように、前記オフセットを加算することが好ましい（請求項８）。
【００３２】
この構成によれば、残量検出部には、必ずプラスのレベル値の第２測定信号が到来するため、マイナスのレベル値の第２測定信号を処理する機能が残量検出部にない場合でも、用紙の残量検出が可能になる。
【００３３】
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８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用紙取出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（請求項９）。
【００３４】
この構成によれば、請求項１乃至請求項８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８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。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、測距センサにより得られた測定信号を、測定距離とレベル値との関係を線形的に示す信号に変換することができる。そのため、測距センサにより得られたレベル値を距離に変換するための処理量を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】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。
【図２】ストッカの外観の一例を概念的に示した図である。
【図３】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。
【図４】測距センサと第１トレイ上面との間の距離ＬがＬ０からＬ１０の間で変化するときの、測距センサから出力される第１電圧信号の電圧値の変化について説明するための図である。
【図５】ログアンプの出力特性の一例を示した図である。
【図６】測距センサと第１トレイ上面との間の距離を、２０ｍｍ、３０ｍｍ、・・・、１８０ｍｍというように、１０ｍｍきざみで変化させながら、第３電圧信号の電圧値を取得して、プロットすることにより得られた図である。
【図７】電圧値範囲−残量対応テーブルの一例を示した図である。
【図８】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９】電圧値較正用テーブルの一例を示した図である。
【図１０】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１１】バイパス回路駆動部の基本動作の一例を示したフローチャートである。
【図１２】測距センサの出力特性を示した図である。
【図１３】測距センサとトレイ上面との間の距離を、２０ｍｍ、３０ｍｍ、・・・、１８０ｍｍというように、１０ｍｍきざみで変化させながら、測距センサにより得られた電圧値を取得して、取得した各電圧値をプロットすることにより得られた図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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ＰＬと用紙取出位置ＰＨとの間で上下方向に移動可能に構成されている。尚、用紙取出位置ＰＨは、後述するように最上部の基準位置としても設定されている。
【００４４】
また、ストッカ３３では、最下位置ＰＬ及び用紙取出位置ＰＨが予め設定されている。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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ＰＬとして設定されている。
【００５７】
このように、最大枚数の用紙ＳＨが載置されたときには、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の上面が最下位置ＰＬに位置し、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、用紙取出位置ＰＨに位置する。最上位置の用紙ＳＨが用紙取出位置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４１３及び４１４と当接する。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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、用紙取出位置ＰＨ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。
【００６１】
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、用紙取出位置ＰＨ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、測距センサＳ１と同様の測距センサＳ２が配置されている。
【００６２】
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）で表す第１電圧信号（第１測定信号）Ｖａ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）で表す第１電圧信号（第１測定信号）Ｖａを出力する。
【００６３】
尚、測距センサＳ１及びＳ２は、測定された距離と測定信号のレベル値との関係が対数関数で表され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、測定信号のレベル値は、電流信号やデジタル信号で表されていてもよい。つまり、トレイ上面と自身との間の距離と、測定信号のレベル値との関係が対数関数で表されていればよい。
【００６４】
図３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。図４は、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離ＬがＬ０からＬ１０の間で変化するときの、測距センサＳ１から出力される第１電圧信号Ｖａの電圧値Ｖｏｕｔの変化について説明するための図である。
【００６５】
ここにおいて、測距センサＳ１及び測距センサＳ２は同様に構成されており、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の構成や機能はそれぞれ同一であり、測距センサＳ１と第１トレイ３３４とを用いた処理（残量検出処理及び電圧値較正処理）と、第２トレイ３３５と測距センサＳ２とを用いた前記処理とは同じ手順で行われる。そのため、以下の説明では、第２トレイ３３５と測距センサＳ２とについては説明を省略し、第１トレイ３３４と測距センサＳ１とについて説明する。
【００６６】
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をストッカ３３内部で上下いずれか一方の方向に移動させるための駆動力を発生させるモータ（トレイ移動部）２０、及び、ストッカ３３を備える。
【００６７】
さらには、用紙残量検出装置１は、測距センサＳ１から出力された第１電圧信号Ｖａを対数増幅して、距離の変化に応じて電圧値が略線形的に変化する、すなわち、距離と電圧値（レベル値）との関係が一次関数で表されるような第２電圧信号（第２測定信号）Ｖｂを取得するログアンプ３０、及び、当該ログアンプ３０により得られた第２電圧信号Ｖｂに予め設定されたレベル（例えば３Ｖ）のオフセット電圧Ｖｏｆｆを加算するオフセット回路５０を備える。
【００６８】
さらには、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。
【００６９】
さらには、用紙残量検出装置１Ａは、バイパス回路駆動部１３、及び、当該バイパス回路駆動部１３によりオンオフ制御されるスイッチＳＷ１及びＳＷ２を備える。
【００７０】
記憶部４０は、第１トレイ３３４に載置されている用紙の残量を検出するための電圧値範囲−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範囲データを較正する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。
【００７１】
また、記憶部４０には、後述する電圧値較正処理のために、距離Ｌ０（第１距離）、距離Ｌ１〜Ｌ９、及び、距離Ｌ１０（第２距離）を予め記憶している。距離Ｌ０は、第１トレイ３３４上面が最下位置ＰＬに位置するときの第１トレイ３３４上面と測距センサＳ１との間の距離Ｌとして記憶されている。また、距離Ｌ１０は、第１トレイ３３４上面が用紙取出位置ＰＨに位置するときの第１トレイ３３４上面と測距センサＳ１との間の距離Ｌとして記憶されている。
【００７２】
そして、距離Ｌ１〜Ｌ９の各々は、距離Ｌ１から距離Ｌ９に向けてＬ／１０ずつ大きくなるように設定されており、設定された各距離が、第１トレイ３３４上面と測距センサＳ１との間の距離Ｌとして記憶されている。
【００７３】
尚、本実施形態では、第１距離を距離Ｌ０、第２距離を距離Ｌ１０としているが、この例には限られず、前記距離Ｌの範囲内で互いに異なる２つの距離であればよい。
【００７４】
モータ２０は、制御部１０により制御される。電圧値範囲データを較正するときのように第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、最下位置ＰＬ及び用紙取出位置ＰＨ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。
【００７５】
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の残量を検出するときには、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用紙取出位置ＰＨ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。
【００７６】
制御部１０は、第１トレイ３３４に載置されている用紙残量を検出する残量検出部１１と、電圧値範囲−残量テーブル４０Ａとして記憶されている電圧値範囲データを較正する較正部１２と、を備える。
【００７７】
残量検出部１１は、第３電圧信号Ｖｃ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。尚、残量検出部１１の処理の詳細については後述する。
【００７８】
較正部１２は、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５が最下位置ＰＬと用紙取出位置ＰＨとに位置するときにログアンプ３０により得られたレベル値をそれぞれ取得し、取得した各レベル値を用いて、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範囲データを較正する。
【００７９】
バイパス回路駆動部１３は、オフセット回路５０を通じて出力される第３電圧信号Ｖｃを受け付けて、当該第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔが、後述される範囲内となったときには、スイッチＳＷ１及びＳＷ２を駆動させて、測距センサＳ１により得られた第１電圧信号Ｖａを、ログアンプ３０をバイパスさせて残量検出部１１に向けて出力させる。
【００８０】
尚、第３電圧信号Ｖｃは、後述するように、第２電圧信号Ｖｂにオフセット電圧Ｖｏｆｆが加算された信号である。
【００８１】
スイッチＳＷ１は、ログアンプ３０及びオフセット回路５０を、残量検出部１１及び較正部１２から切り離すために設けられている。当該スイッチＳＷ１は、測距センサＳ１から、ログアンプ３０及びオフセット回路５０を経て、残量検出部１１及び較正部１２に至る経路上において、例えばオフセット回路５０の出力段に配置されている。当該スイッチＳＷ１は、オフセット回路５０から残量検出部１１及び較正部１２への第３電圧信号Ｖｃの入力をオンオフする。
【００８２】
スイッチＳＷ２は、ログアンプ３０、オフセット回路５０、及び、スイッチＳＷ１の直列回路と並列に接続されており、測距センサＳ１からの第１電圧信号Ｖａを、ログアンプ３０をバイパスさせるために配置されている。
【００８３】
スイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２がオフの状態では、測距センサＳ１により得られた第１電圧信号Ｖａは、第３電圧信号Ｖｃとして、残量検出部１１及び較正部１２に向けて出力される。
【００８４】
その一方で、スイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２がオンの状態では、測距センサＳ１により得られた第１電圧信号Ｖａはログアンプ３０及びオフセット回路５０をバイパスして残量検出部１１及び較正部１２に向けて出力される。
【００８５】
このように、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とは、測距センサＳ１により得られた第１電圧信号Ｖａを、ログアンプ３０及びオフセット回路５０をバイパスさせるバイパス回路として機能する。
【００８６】
測距センサＳ１は、図４に示す出力特性を有する。図４において、距離Ｌと測距センサＳ１により得られる電圧値Ｖｏｕｔとの関係を示すグラフＧは、例えば、底ａが０＜ａ＜１であるときの対数関数Ｖｏｕｔ＝ｌｏｇａＬで表される。
【００８７】
以下、測距センサＳ１の出力特性について、図４を用いて説明する。距離Ｌ０〜Ｌ１０は、距離Ｌ１０から距離Ｌ０に向けて、Ｌ／１０ずつ大きくなるように設定されており、設定された各距離が記憶部４０に予め記憶されている。
【００８８】
図４に示すように、第１トレイ３３４上面と測距センサＳ１との間の距離Ｌが、距離Ｌ１０から距離Ｌ０に向けて大きくなるにつれて、測距センサＳ１から出力される第１電圧信号Ｖａの電圧値Ｖｏｕｔは、Ｖ１０からＶ０に向けて順次対数的に小さくなる。
【００８９】
一方で、第１トレイ３３４上面と測距センサＳ１との間の距離Ｌが、距離Ｌ０から距離Ｌ１０に向けて小さくなるにつれて、測距センサＳ１から出力される第１電圧信号Ｖａの電圧値Ｖｏｕｔは、Ｖ０からＶ１０に向けて順次対数的に大きくなる。
【００９０】
ログアンプ３０は、例えば、以下の式（１）に表される対数関係に基づいて、第１電圧信号Ｖａから第２電圧信号Ｖｂを取得する。
【００９１】
Ｖｂ＝３．３２ｌｏｇ１０（Ｖａ）・・・（１）
このような式（１）に表される対数関数に基づいて得られた第２電圧信号Ｖｂは、オフセット回路５０によりオフセット電圧Ｖｏｆｆが加算された状態で、残量検出部１１、較正部１２、及び、バイパス回路駆動部１３に向けて、第３電圧信号Ｖｃとして出力される。
【００９２】
以下、オフセット電圧Ｖｏｆｆが加算された第２電圧信号Ｖｂを第３電圧信号Ｖｃとして説明する。
【００９３】
尚、オフセット回路５０は、残量検出部１１がマイナスの第３電圧信号Ｖｃを処理できない場合でも用紙ＳＨの残量検出を可能にする観点から、ログアンプ３０により第２電圧信号Ｖｂに加算されるオフセット電圧Ｖｏｆｆの電圧値は、オフセット電圧Ｖｏｆｆが加算された第２電圧信号Ｖｂ、つまり、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔの最小値が０を超える電圧値となる電圧値であることが好ましい。
【００９４】
また、オフセット回路５０は、必ずしも必要な回路ではない。すなわち、ログアンプ３０により得られた対数出力にオフセット電圧Ｖｏｆｆを加算しなくても、当該対数出力のレベル値（ＶＬｏｕｔ）に基づいて、残量検出部１１、較正部１２、及び、バイパス回路駆動部１３が後述する処理を行うことができれば、オフセット回路５０を設ける必要はない。
【００９５】
図５は、ログアンプ３０の出力特性の一例を示した図である。図５に示すように、測距センサＳ１と第１トレイ３３４との間の距離が、２０ｍｍから１８０ｍｍに向けて短くなると、測距センサＳ１により得られる第１電圧信号Ｖａの電圧値Ｖｏｕｔは３．２８Ｖから０．２Ｖに向けて順次対数的に小さくなる。
【００９６】
第１電圧信号Ｖａの電圧値Ｖｏｕｔが３．２８Ｖから０．２Ｖに向けて順次小さくなるとき、ログアンプ３０による出力電圧として、１．７１３６９５８１５Ｖから−２．３２１９２８０９５Ｖに向けて順次小さくなる対数出力が得られる。尚、当該対数出力は、オフセット回路５０によりオフセット電圧Ｖｏｆｆが加算される前の第２電圧信号Ｖｂであり、当該第２電圧信号Ｖｂの電圧値はＶＬｏｕｔで表される。
【００９７】
そして、ログアンプ３０により得られた第２電圧信号Ｖｂには、先述したように、オフセット回路５０によりオフセット電圧Ｖｏｆｆが加算される。したがって、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔとして、４．７１３６９５８１５Ｖから０．６７８０７１９０５Ｖに向けて順次小さくなる電圧値が得られる。
【００９８】
図６は、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離を、２０ｍｍ、３０ｍｍ、・・・、１８０ｍｍというように、１０ｍｍきざみで変化させながら、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔを取得して、プロットすることにより得られた図である。
【００９９】
図６から、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との距離が２０ｍｍから１８０ｍｍに向けて大きくなるにつれて、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔはほぼ線形的に低下することが判る。
【０１００】
以下、残量検出部１１による残量検出処理について、図７及び図８を用いて説明する。図７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８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。
【０１０１】
図７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、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔが対応する電圧範囲は、番号に応じて予め定められている。
【０１０２】
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距離範囲は、距離Ｌ０〜Ｌ１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距離範囲は、距離Ｌ１〜Ｌ２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距離範囲は、距離Ｌ２〜Ｌ３であると定められている。
【０１０３】
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距離範囲は、距離Ｌ３〜Ｌ４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距離範囲は、距離Ｌ４〜Ｌ５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距離範囲は、距離Ｌ５〜Ｌ６であると定められている。
【０１０４】
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距離範囲は、距離Ｌ６〜Ｌ７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距離範囲は、距離Ｌ７〜Ｌ８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距離範囲は、距離Ｌ８〜Ｌ９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距離範囲は、距離Ｌ９〜Ｌ１０であると定められている。
【０１０５】
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。
【０１０６】
残量検出部１１は、図８に示すように、第３電圧信号Ｖｃを受信したときには（ステップＳ１のＹＥＳ）、受信した第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔ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）。
【０１０７】
残量検出部１１は、受信した第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔ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）。
【０１０８】
例えば、ステップＳ２において、電圧値ＶＣｏｕｔ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）。
【０１０９】
尚、図７及び図８では、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離Ｌ０〜Ｌ１０と、距離Ｌ０〜Ｌ１０を表す第３測定信号Ｖｃの電圧値Ｖ０〜Ｖ１０との対応関係を表す情報（対応付け情報）が、電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａとして記憶されている。
【０１１０】
そして、残量検出部１１が、受信した第３電圧信号Ｖｃと、電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａとを用いて、受信した第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔがどの電圧値範囲データに含まれているかを判断して、残量検出をしている。
【０１１１】
しかしながら、本発明ではこの例に限られず、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離Ｌと、当該距離を表す第３電圧信号Ｖｃの電圧値との対応関係を表す情報（対応付け情報）として、前記距離Ｌの変化に応じた第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔの変化を表す回帰直線がデータとして記憶されていてもよい。
【０１１２】
このような回帰直線がデータとして記憶されていれば、残量検出部１１は、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔに対応する前記距離を回帰直線に基づいてきめ細かく判断することができるため、用紙残量の検出を精度良く行うことができる。
【０１１３】
ここにおいて、回帰直線としては、前記距離Ｌを変数としたときには、例えば、式「Ｖｃ＝（−０．０２５２２２６４９４３７５）Ｌ＋５．２１８１４８８０３７５」の一次関数で表される直線が挙げられる。かかる直線は、後述する電圧値較正処理で求められる。
【０１１４】
以下に、電圧値較正処理について、図９及び図１０を用いて説明する。図９は、電圧値較正用テーブル４０Ｂの一例を示した図である。図１０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。
【０１１５】
図９に示すように、電圧値較正用テーブル４０Ｂには、距離Ｌ０〜Ｌ１０の各々に対応して、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔが記憶されるように構成されている。
【０１１６】
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、などに実行される。
【０１１７】
図１０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、較正部１２は、第１トレイ３３４の上面がストッカ３３の最下位置ＰＬに位置するときの電圧値ＶＣｏｕｔを実測する（ステップＳ１０）。これにより、距離Ｌ０（第１距離）に対応する電圧値Ｖ０が取得される。
【０１１８】
ついで、較正部１２は、第１トレイ３３４の上面をストッカ３３の最下位置ＰＬから用紙取出位置ＰＨに向けて上方向に移動させ（ステップＳ１１）、第１トレイ３３４の上面が用紙取出位置ＰＨに位置するときの電圧値ＶＣｏｕｔを実測する（ステップＳ１２）。これにより、距離Ｌ１０（第２距離）に対応する電圧値Ｖ１０が取得される。
【０１１９】
尚、図示はされていないが、第１トレイ３３４が用紙取出位置ＰＨに位置することを検出するセンサが配置されている。較正部１２は、当該センサから出力された信号を受信することにより、トレイが用紙取出位置ＰＨに位置することを検出する。
【０１２０】
ついで、較正部１２は、第１トレイ３３４上面と測距センサＳ１との間の距離Ｌ、及び、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔを変数としたときに、距離Ｌ０と当該距離Ｌ０に対応する電圧値Ｖ０とにより定まる点と、距離Ｌ１０と当該距離Ｌ１０に対応する電圧値Ｖ１０とにより定まる点とを通る回帰直線を求める（ステップＳ１３）。
【０１２１】
較正部１２は、回帰直線として、例えば、上記２点を通る、一次関数で表される直線を求める。この直線は、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔ、及び、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離Ｌを変数としたときに、式「ＶＣｏｕｔ＝ａＬ＋ｂ（ａ及びｂは定数）」で表される。
【０１２２】
較正部１２は、この回帰直線を求めるに当たり、定数ａ及びｂを、予め記憶部３０に記憶されている距離Ｌ０及びＬ１と、距離Ｌ０に対応して実測された電圧値Ｖ０と、距離Ｌ１０に対応して実測された電圧値Ｖ１０と、を用いて算出する。
【０１２３】
例えば、較正部１２は、定数ａ及びｂを以下の式（２）及び（３）からなる連立方程式を用いて算出する。
【０１２４】
Ｖ０＝ａ×（Ｌ０）＋ｂ・・・（２）
Ｖ１０＝ａ×（Ｌ１０）＋ｂ・・・（３）
例えば、距離Ｌ０として予め記憶部４０に「１８０ｍｍ」を表すデータが記憶されており、電圧値Ｖ０として「０．６７８０７１９０５Ｖ」が実測され、且つ、距離Ｌ１として予め記憶部４０に「２０ｍｍ」を表すデータが記憶されており、電圧値Ｖ１０として「４．７１３６９５８１５Ｖ」が実測されたとする。
【０１２５】
すると、式（２）及び（３）は、以下のようになる。
【０１２６】
４．７１３６９５８１５＝２０ａ＋ｂ・・・（５）
０．６７８０７１９０５＝１８０ａ＋ｂ・・・（６）
式（５）及び（６）から、−０．０２５２２２６４９４３７５である定数ａが求まり、５．２１８１４８８０３７５である定数ｂが求まる。
【０１２７】
これにより、式「ＶＣｏｕｔ＝−０．０２５２２２６４９４３７５Ｌ＋５．２１８１４８８０３７５」で表される回帰直線が求められる。
【０１２８】
ついで、較正部１２は、当該回帰直線に変数として含まれる距離Ｌに、記憶部４０に予め記憶されている距離Ｌ１〜Ｌ９の各々を代入して、距離Ｌ１〜Ｌ９の各々に対応する第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔを取得する（ステップ１４）。
【０１２９】
そして、較正部１２は、距離Ｌ１〜Ｌ９の各々に対応する第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔを、記憶部４０に電圧値較正用テーブル４０Ｂとして、各距離に対応させて記憶させる（ステップＳ１５）。
【０１３０】
そして、較正部１２は、電圧値較正用テーブル４０Ｂに各距離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Ｓ１６）。
【０１３１】
尚、図１０に示す電圧値較正処理では、予め記憶部４０に記憶されている距離Ｌ０〜距離Ｌ１１の各々に対応する電圧値を電圧値較正用テーブル４０Ｂに記憶させ、電圧値較正用テーブル４０Ｂに記憶させた各電圧値を用いて、電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａを較正している。
【０１３２】
しかしながら、本発明ではこの例には限られず、第１トレイ３３４が最下位置ＰＬに位置するときの電圧値を距離Ｌ０に対応する電圧値として取得するとともに、第１トレイ３３５が用紙取出位置ＰＨに位置するときの電圧値を距離Ｌ１０に対応する電圧値として取得し（以上、ステップＳ１０〜Ｓ１２）、取得した各電圧値を用いて、回帰直線として先述した回帰直線を求め（ステップＳ１３）、当該回帰直線を表す一次関数式を、前記距離Ｌと第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔとの間の対応関係を表す対応付け情報として、記憶部４０に記憶させてもよい。
【０１３３】
そして、この場合には、残量検出部１１は、実測された第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔを当該一次関数式に代入することにより、当該電圧値ＶＣｏｕｔに対応する距離を取得して、取得した距離を用紙１枚あたりの厚みで除算することにより、残量枚数を検出する。
【０１３４】
また、図１０に示す電圧値較正処理では、較正部１２が最下位置ＰＬ及び用紙取出位置ＰＨに位置するときの電圧値ＶＣｏｕｔを取得するに当たり、第１トレイ３３４を最下位置ＰＬから用紙取出位置ＰＨに向けて移動させている。
【０１３５】
しかしながら、本発明はこの例には限られず、最下位置ＰＬ及び用紙取出位置ＰＨに位置するときの電圧値ＶＣｏｕｔがそれぞれ取得できればよく、最下位置ＰＬ及び用紙取出位置ＰＨに位置するときの電圧値ＶＣｏｕｔを取得するための手順は限定されない。
【０１３６】
以上のように、本実施形態によれば、予め記憶部４０に記憶された距離Ｌ０と、実測により得られた電圧値Ｖ１とにより定まる点と、予め記憶部４０に記憶された距離Ｌ１０と、実測により得られた電圧値Ｖ１０とにより定まる点とを通る回帰直線を求め、当該回帰直線を用いて、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離Ｌと第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔとの間の対応関係を取得する。
【０１３７】
これにより、当該回帰直線を用いて、ランダムな距離に対応する電圧値を取得することができるため、互いに異なる複数の距離に対応する電圧値を取得するための処理量を軽減することができる。
【０１３８】
次に、バイパス回路駆動部１３の基本動作について図１１を用いて説明する。図１１は、バイパス回路駆動部１３の基本動作の一例を示したフローチャートである。尚、以下の処理が行われる前提として、第１トレイ３３４が、当該第１トレイ３３４に載置されている用紙ＳＨの残量が減少するにつれて、最上位置の用紙ＳＨが用紙取出位置ＰＨに位置するように、モータ２０の駆動力を受けて上方向に移動させるようにしている。
【０１３９】
そして、当該移動の過程において、バイパス回路駆動部１３は、以下のように動作する。すなわち、バイパス回路駆動部１３は、第３電圧信号Ｖｃを受信したときには（ステップＳ２０のＹＥＳ）、当該第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔが、Ｖｘ以上でありＶｙ以下である電圧範囲に含まれているか否かを判定する（ステップＳ２１）。
【０１４０】
ここにおいて、Ｖｘは、測距センサＳ１により得られる電圧値Ｖｏｕｔの距離の変化に応じた変化（図１３参照）が、ログアンプ３０により得られた電圧値ＶＣｏｕｔの距離の変化に応じた変化（図６参照）よりも大きくなる範囲における、電圧値ＶＣｏｕｔの下限値を示している。また、Ｖｙは、当該範囲における、電圧値ＶＣｏｕｔの上限値を示している。
【０１４１】
例えば、ログアンプ３０が図６に示す出力特性を有し、測距センサＳ１が図１３に示す出力特性を有している場合には、上記範囲は、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離範囲がおよそ２０ｍｍからおよそ５０ｍｍの範囲である。
【０１４２】
このように、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との距離範囲が、およそ２０ｍｍからおよそ５０ｍｍの範囲であるとき、Ｖｘ≒３．６４Ｖ、Ｖｙ≒４．７１Ｖとなる（図５の「加算後のログアンプ出力電圧欄」参照）。
【０１４３】
尚、Ｖｘ及びＶｙは、本実施形態では、第３電圧信号Ｖｃを基準として設定されているが、本発明ではこの例には限られず、第１電圧信号Ｖａを基準として設定されていてもよい。このように、第１電圧信号Ｖａを基準として設定した場合には、Ｖｘ≒１．５６Ｖ、Ｖｙ≒３．２８Ｖとなる（図５の「測距センサ出力電圧」欄参照）。
【０１４４】
ステップＳ２１において、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔが、Ｖｘ以上でありＶｙ以下である電圧範囲に含まれているときには（ステップＳ２１のＹＥＳ）、バイパス回路駆動部１３は、スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオンとする（ステップＳ２２）。
【０１４５】
これにより、測距センサＳ１により得られる第１電圧信号Ｖａが、ログアンプ３０及びオフセット回路５０をバイパスして、残量検出部１１及び較正部１２に入力される。
【０１４６】
その一方で、ステップＳ２１において、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔが、Ｖｘ以上でありＶｙ以下である電圧範囲に含まれていないときには（ステップＳ２１のＮＯ）、バイパス回路駆動部１３は、スイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２がオフの状態を維持して、ステップＳ２０の処理に戻る。
【０１４７】
バイパス回路駆動部１３は、以上のステップＳ２０〜Ｓ２２の処理を、第１トレイ３３４の上面が用紙取出位置ＰＨに到達するまでの間継続して行い、第１トレイ３３４上の用紙が無くなって第１トレイ３３４の上面が用紙取出位置ＰＨに到達すると（ステップＳ２３のＹＥＳ）、スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフに戻す（ステップＳ２４）。
【０１４８】
以上に示したように、本実施形態によれば、Ｖｘ以上Ｖｙ以下の電圧範囲の電圧値ＶＣｏｕｔが得られたときには、測距センサＳ１により得られた第１電圧信号Ｖａを、ログアンプ３０及びオフセット回路５０をバイパスさせて残量検出部１１に入力させている。
【０１４９】
そのため、第１トレイ３３４が当該トレイに載置されている最上位置の用紙ＳＨが用紙取出位置ＰＨに位置するように上方向に移動している過程で、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離の変化をレベル値の変化として残量検出部１１に伝えやすくなる。結果として、第１トレイ３３４に載置されている用紙残量の検出精度が向上する。
【０１５０】
尚、本発明においては、本実施形態のように、スイッチＳＷ１及びＳＷ２と、バイパス回路駆動部１３とを必ずしも設ける必要はなく、第３電圧信号Ｖｃが常時、残量検出部１１及び較正部１２に入力されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１５１】
Ａ 画像形成装置
１ 用紙残量検出装置
１１ 残量検出部
１２ 較正部
１３ バイパス回路駆動部
２０ モータ
３０ ログアンプ
３３ ストッカ
４０ 記憶部
５０ オフセット回路
３３４ 第１トレイ
３３５ 第２トレイ
Ｌ０ 第１距離
Ｌ１０ 第２距離
Ｓ１、Ｓ２ 測距センサ
ＳＨ 用紙
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１１４４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１２は、測距センサの出力特性を示した図である。図１２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、測距センサとトレイ上面との間の距離Ｌが０ｃｍから２ｃｍに達するまでの間は、距離Ｌが大きくなるにつれて順次大きくなる。そして、距離Ｌが２ｃｍを超えた後には、電圧値Ｖｏｕｔは、距離Ｌが大きくなるにつれて、順次対数的に低下する。
【０００７】
図１３は、測距センサとトレイ上面との間の距離Ｌを、２０ｍｍ、３０ｍｍ、・・・、１８０ｍｍというように、１０ｍｍきざみで変化させながら、測距センサにより得られた電圧値を取得して、取得した各電圧値をプロットすることにより得られた図である。図１３においても、図１２と同じように、距離Ｌが２０ｍｍを超えた後では、距離Ｌが大きくなるにつれて、電圧値Ｖｏｕｔが順次対数的に低下する。
【０００８】
このように、測距センサにより得られるレベル値が、当該測距センサとトレイ上面との間の距離が大きくなるにつれて対数的に低下するため、給送装置の制御部には、測距センサにより得られるレベル値を用いた処理を行うに際し、当該レベル値を距離に変換するためにソフトウェア的な処理量が増大する。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、測距センサにより得られた測定信号を、測定距離とレベル値との関係を線形的に示す信号に変換することにより、測距センサにより得られたレベル値を距離に変換するための処理量を軽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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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予め設定された、最下位置と用紙取出位置との間で上下方向に移動可能なトレイと、前記トレイを前記上下いずれか一方の方向に移動させるトレイ移動部と、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距離を表し当該距離の変化に応じてレベル値が対数的に変化する第１測定信号を出力する測距センサと、前記測距センサにより出力された第１測定信号を受け付けて当該第１測定信号を対数増幅することにより、前記距離の変化に応じてレベル値が略線形的に変化する第２測定信号を得るログアンプと、前記距離と前記第２測定信号のレベル値との対応関係を示す対応付け情報を記憶する記憶部と、前記ログアンプにより得られた前記第２測定信号と、前記記憶部に記憶されている前記対応付け情報とを用いて、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、を備えることを特徴とする（請求項１）。
【００１１】
この構成によれば、測距センサにより出力された第１測定信号を、ログアンプにより対数増幅して、当該測距センサとトレイ上面との間の距離を表し当該距離の変化に応じてレベル値が略線形的に変化する第２測定信号を得る。
【００１２】
これにより、測距センサにより得られた測定信号を、測定距離とレベル値との関係を線形的に示す信号に変換することができる。そのため、測距センサにより得られたレベル値を距離に変換するための処理量を軽減することができる。
【００１３】
上記構成において、前記記憶部に記憶されている対応付け情報を較正するための較正部をさらに備えており、前記較正部は、前記トレイ移動部により、前記トレイ上面を前記測距センサから予め設定された第１距離離れた位置に位置させるとともに、前記トレイ上面を前記測距センサから予め設定された第２距離離れた位置に位置させ、前記トレイ上面が前記測距センサから前記第１距離離れた位置に位置するときに当該測距センサにより得られる第１レベル値と、前記トレイ上面が前記測距センサから前記第２距離離れた位置に位置するときに当該測距センサにより得られる第２レベル値とを取得して、取得した各レベル値を基にして前記対応付け情報を生成することが好ましい（請求項２）。
【００１４】
この構成によれば、トレイをトレイ移動部により移動させて、トレイ上面を、測距センサから予め設定された第１距離離れた位置に位置させるとともに、測距センサから予め設定された第２距離離れた位置に位置させる。
【００１５】
そして、トレイ上面が測距センサから第１距離離れたときに測距センサにより得られる第１レベル値と、トレイ上面が測距センサから第２距離離れたときに測距センサにより得られる第２レベル値とを取得し、取得した各レベル値を基にして、測距センサとトレイ上面との間の距離と第２測定信号のレベル値との対応関係を表す対応付け情報を生成する。
【００１６】
これにより、トレイを移動させて、トレイ上面の測距センサに対する距離を、第１距離、第２距離のそれぞれにして、各距離に対応するレベル値を実測すれば、測距センサとトレイ上面との間の距離と第２測定信号のレベル値との対応関係を表す対応付け情報が得られる。そのため、対応付け情報を生成するための処理量を軽減することができる。
【００１７】
上記構成において、前記較正部は、前記距離及び前記レベル値をそれぞれ変数としたときに、前記第１距離と前記第１レベル値とで定まる点と、前記第２距離と前記第２レベル値とで定まる点とを結ぶ回帰直線を求め、当該回帰直線を表す情報を前記対応付け情報として前記記憶部に記憶させることが好ましい（請求項３）。
【００１８】
この構成によれば、第１距離と第１レベル値とで定まる点と、第２距離と第２レベル値とで定まる点とを結ぶ回帰直線を求め、当該回帰直線を表す情報そのものを対応付け情報として記憶部に記憶させる。
【００１９】
これにより、残量検出部が、第２測定信号と対応付け情報とを用いて用紙残量を検出するに際し、測距センサとトレイ上面との間の距離の変化を精度良く検出することができる。そのため、用紙残量の検出精度が向上する。
【００２０】
上記構成において、前記較正部は、前記距離及び前記レベル値をそれぞれ変数としたときに、前記第１距離と前記第１レベル値とで定まる点と、前記第２距離と前記第２レベル値とで定まる点とを結ぶ回帰直線を求め、当該回帰直線を用いて、前記測距センサと前記トレイ上面との間の互いに異なる複数の距離に対応するレベル値を取得し、前記各距離と当該距離に対応するレベル値とを前記対応付け情報として前記記憶部に記憶させることが好ましい（請求項４）。
【００２１】
この構成によれば、第１距離と当該第１距離に対応する第１レベル値とで定まる点と、第２距離と当該第２レベル値とで定まる点とを結ぶ回帰直線を求め、当該回帰直線を用いて、測距センサと前記トレイ上面との間の互いに異なる複数の距離に対応するレベル値を取得し、各距離と当該距離に対応するレベル値とを、データテーブルで表された対応付け情報として記憶部に記憶させる。
【００２２】
これにより、測距センサとトレイ上面との間の互いに異なる複数の距離に対応する第２測定信号のレベル値を取得する処理量を軽減することができる。
【００２３】
上記構成において、前記第１距離は、前記トレイが前記最下位置に位置するときの前記距離であり、前記第２距離は、前記トレイが前記用紙取出位置に位置するときの前記距離であることが好ましい（請求項５）。
【００２４】
この構成によれば、トレイが最下位置に位置すること、及び、トレイが用紙取出位置に位置することを検出するセンサを配置するだけで、予め設定された第１距離に対応する第１レベル値と、予め設定された第２距離に対応する第２レベル値とを実測することができる。
【００２５】
上記構成において、前記第１測定信号は、前記距離が予め設定された距離範囲にあるときには、当該距離の変化に応じたレベル値の変化が、当該距離が前記距離範囲にあるときの前記第２測定信号のレベル値の当該距離の変化に応じた変化よりも大きな信号であり、前記用紙残量検出装置は、前記測距センサにより出力された測定信号を、前記ログアンプをバイパスして前記残量検出部に入力させるバイパス回路と、前記ログアンプにより得られたレベル値が、前記距離が前記距離範囲にあるときには、前記バイパス回路によって前記ログアンプをバイパスさせるバイパス回路駆動部と、をさらに備えることが好ましい（請求項６）。
【００２６】
この構成によれば、測距センサとトレイ上面との間の距離が、当該距離の変化に応じた、当該測距センサにより得られるレベル値の変化が、当該距離の変化に応じた、ログアンプにより得られるレベル値の変化よりも大きくなる範囲であるときには、バイパス回路駆動部により、測距センサからの第１測定信号がログアンプをバイパスして残量検出部に入力する。
【００２７】
これにより、用紙収容部の内部におけるトレイの移動の過程で、測距センサとトレイ上面との間の距離が一定の範囲内にあるときには、第２測定信号よりも距離の変化に応じた変化の割合が大きな第１測定信号が、残量検出部に入力される。
【００２８】
そのため、測距センサとトレイ上面との間の距離の変化をレベル値の変化として残量検出部に伝えやすくなる。結果として、トレイに載置されている用紙残量の検出精度が向上する。
【００２９】
上記構成において、前記ログアンプにより得られた前記第２測定信号に予め設定されたレベルのオフセットを加算するオフセット回路をさらに備えることが好ましい（請求項７）。
【００３０】
この構成によれば、第２測定信号には予め設定されたレベルのオフセットが加算されるため、残量検出部に到来する第２測定信号のレベル値が大きくなる。その結果、残量検出部による用紙残量の検出精度が向上する。
【００３１】
上記構成において、前記オフセット回路は、前記オフセットが加算された後の前記第２測定信号のレベル値が０を超えるように、前記オフセットを加算することが好ましい（請求項８）。
【００３２】
この構成によれば、残量検出部には、必ずプラスのレベル値の第２測定信号が到来するため、マイナスのレベル値の第２測定信号を処理する機能が残量検出部にない場合でも、用紙の残量検出が可能になる。
【００３３】
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８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用紙取出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（請求項９）。
【００３４】
この構成によれば、請求項１乃至請求項８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８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。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、測距センサにより得られた測定信号を、測定距離とレベル値との関係を線形的に示す信号に変換することができる。そのため、測距センサにより得られたレベル値を距離に変換するための処理量を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】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。
【図２】ストッカの外観の一例を概念的に示した図である。
【図３】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。
【図４】測距センサと第１トレイ上面との間の距離ＬがＬ０からＬ１０の間で変化するときの、測距センサから出力される第１電圧信号の電圧値の変化について説明するための図である。
【図５】ログアンプの出力特性の一例を示した図である。
【図６】測距センサと第１トレイ上面との間の距離を、２０ｍｍ、３０ｍｍ、・・・、１８０ｍｍというように、１０ｍｍきざみで変化させながら、第３電圧信号の電圧値を取得して、プロットすることにより得られた図である。
【図７】電圧値範囲−残量対応テーブルの一例を示した図である。
【図８】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９】電圧値較正用テーブルの一例を示した図である。
【図１０】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１１】バイパス回路駆動部の基本動作の一例を示したフローチャートである。
【図１２】測距センサの出力特性を示した図である。
【図１３】測距センサとトレイ上面との間の距離を、２０ｍｍ、３０ｍｍ、・・・、１８０ｍｍというように、１０ｍｍきざみで変化させながら、測距センサにより得られた電圧値を取得して、取得した各電圧値をプロットすることにより得られた図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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ＰＬと用紙取出位置ＰＨとの間で上下方向に移動可能に構成されている。尚、用紙取出位置ＰＨは、後述するように最上部の基準位置としても設定されている。
【００４４】
また、ストッカ３３では、最下位置ＰＬ及び用紙取出位置ＰＨが予め設定されている。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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ＰＬとして設定されている。
【００５７】
このように、最大枚数の用紙ＳＨが載置されたときには、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の上面が最下位置ＰＬに位置し、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、用紙取出位置ＰＨに位置する。最上位置の用紙ＳＨが用紙取出位置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４１３及び４１４と当接する。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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、用紙取出位置ＰＨ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。
【００６１】
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、用紙取出位置ＰＨ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、測距センサＳ１と同様の測距センサＳ２が配置されている。
【００６２】
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）で表す第１電圧信号（第１測定信号）Ｖａ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）で表す第１電圧信号（第１測定信号）Ｖａを出力する。
【００６３】
尚、測距センサＳ１及びＳ２は、測定された距離と測定信号のレベル値との関係が対数関数で表され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、測定信号のレベル値は、電流信号やデジタル信号で表されていてもよい。つまり、トレイ上面と自身との間の距離と、測定信号のレベル値との関係が対数関数で表されていればよい。
【００６４】
図３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。図４は、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離ＬがＬ０からＬ１０の間で変化するときの、測距センサＳ１から出力される第１電圧信号Ｖａの電圧値Ｖｏｕｔの変化について説明するための図である。
【００６５】
ここにおいて、測距センサＳ１及び測距センサＳ２は同様に構成されており、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５の構成や機能はそれぞれ同一であり、測距センサＳ１と第１トレイ３３４とを用いた処理（残量検出処理及び電圧値較正処理）と、第２トレイ３３５と測距センサＳ２とを用いた前記処理とは同じ手順で行われる。そのため、以下の説明では、第２トレイ３３５と測距センサＳ２とについては説明を省略し、第１トレイ３３４と測距センサＳ１とについて説明する。
【００６６】
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をストッカ３３内部で上下いずれか一方の方向に移動させるための駆動力を発生させるモータ（トレイ移動部）２０、及び、ストッカ３３を備える。
【００６７】
さらには、用紙残量検出装置１は、測距センサＳ１から出力された第１電圧信号Ｖａを対数増幅して、距離の変化に応じて電圧値が略線形的に変化する、すなわち、距離と電圧値（レベル値）との関係が一次関数で表されるような第２電圧信号（第２測定信号）Ｖｂを取得するログアンプ３０、及び、当該ログアンプ３０により得られた第２電圧信号Ｖｂに予め設定されたレベル（例えば３Ｖ）のオフセット電圧Ｖｏｆｆを加算するオフセット回路５０を備える。
【００６８】
さらには、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。
【００６９】
さらには、用紙残量検出装置１Ａは、バイパス回路駆動部１３、及び、当該バイパス回路駆動部１３によりオンオフ制御されるスイッチＳＷ１及びＳＷ２を備える。
【００７０】
記憶部４０は、第１トレイ３３４に載置されている用紙の残量を検出するための電圧値範囲−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範囲データを較正する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。
【００７１】
また、記憶部４０には、後述する電圧値較正処理のために、距離Ｌ０（第１距離）、距離Ｌ１〜Ｌ９、及び、距離Ｌ１０（第２距離）を予め記憶している。距離Ｌ０は、第１トレイ３３４上面が最下位置ＰＬに位置するときの第１トレイ３３４上面と測距センサＳ１との間の距離Ｌとして記憶されている。また、距離Ｌ１０は、第１トレイ３３４上面が用紙取出位置ＰＨに位置するときの第１トレイ３３４上面と測距センサＳ１との間の距離Ｌとして記憶されている。
【００７２】
そして、距離Ｌ１〜Ｌ９の各々は、距離Ｌ１から距離Ｌ９に向けてＬ／１０ずつ大きくなるように設定されており、設定された各距離が、第１トレイ３３４上面と測距センサＳ１との間の距離Ｌとして記憶されている。
【００７３】
尚、本実施形態では、第１距離を距離Ｌ０、第２距離を距離Ｌ１０としているが、この例には限られず、前記距離Ｌの範囲内で互いに異なる２つの距離であればよい。
【００７４】
モータ２０は、制御部１０により制御される。電圧値範囲データを較正するときのように第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、最下位置ＰＬ及び用紙取出位置ＰＨ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。
【００７５】
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の残量を検出するときには、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用紙取出位置ＰＨ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。
【００７６】
制御部１０は、第１トレイ３３４に載置されている用紙残量を検出する残量検出部１１と、電圧値範囲−残量テーブル４０Ａとして記憶されている電圧値範囲データを較正する較正部１２と、を備える。
【００７７】
残量検出部１１は、第３電圧信号Ｖｃ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。尚、残量検出部１１の処理の詳細については後述する。
【００７８】
較正部１２は、第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５が最下位置ＰＬと用紙取出位置ＰＨとに位置するときにログアンプ３０により得られたレベル値をそれぞれ取得し、取得した各レベル値を用いて、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範囲データを較正する。
【００７９】
バイパス回路駆動部１３は、オフセット回路５０を通じて出力される第３電圧信号Ｖｃを受け付けて、当該第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔが、後述される範囲内となったときには、スイッチＳＷ１及びＳＷ２を駆動させて、測距センサＳ１により得られた第１電圧信号Ｖａを、ログアンプ３０をバイパスさせて残量検出部１１に向けて出力させる。
【００８０】
尚、第３電圧信号Ｖｃは、後述するように、第２電圧信号Ｖｂにオフセット電圧Ｖｏｆｆが加算された信号である。
【００８１】
スイッチＳＷ１は、ログアンプ３０及びオフセット回路５０を、残量検出部１１及び較正部１２から切り離すために設けられている。当該スイッチＳＷ１は、測距センサＳ１から、ログアンプ３０及びオフセット回路５０を経て、残量検出部１１及び較正部１２に至る経路上において、例えばオフセット回路５０の出力段に配置されている。当該スイッチＳＷ１は、オフセット回路５０から残量検出部１１及び較正部１２への第３電圧信号Ｖｃの入力をオンオフする。
【００８２】
スイッチＳＷ２は、ログアンプ３０、オフセット回路５０、及び、スイッチＳＷ１の直列回路と並列に接続されており、測距センサＳ１からの第１電圧信号Ｖａを、ログアンプ３０をバイパスさせるために配置されている。
【００８３】
スイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２がオフの状態では、測距センサＳ１により得られた第１電圧信号Ｖａは、第３電圧信号Ｖｃとして、残量検出部１１及び較正部１２に向けて出力される。
【００８４】
その一方で、スイッチＳＷ１がオフ、スイッチＳＷ２がオンの状態では、測距センサＳ１により得られた第１電圧信号Ｖａはログアンプ３０及びオフセット回路５０をバイパスして残量検出部１１及び較正部１２に向けて出力される。
【００８５】
このように、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２とは、測距センサＳ１により得られた第１電圧信号Ｖａを、ログアンプ３０及びオフセット回路５０をバイパスさせるバイパス回路として機能する。
【００８６】
測距センサＳ１は、図４に示す出力特性を有する。図４において、距離Ｌと測距センサＳ１により得られる電圧値Ｖｏｕｔとの関係を示すグラフＧは、例えば、底ａが０＜ａ＜１であるときの対数関数Ｖｏｕｔ＝ｌｏｇａＬで表される。
【００８７】
以下、測距センサＳ１の出力特性について、図４を用いて説明する。距離Ｌ０〜Ｌ１０は、距離Ｌ１０から距離Ｌ０に向けて、Ｌ／１０ずつ大きくなるように設定されており、設定された各距離が記憶部４０に予め記憶されている。
【００８８】
図４に示すように、第１トレイ３３４上面と測距センサＳ１との間の距離Ｌが、距離Ｌ１０から距離Ｌ０に向けて大きくなるにつれて、測距センサＳ１から出力される第１電圧信号Ｖａの電圧値Ｖｏｕｔは、Ｖ１０からＶ０に向けて順次対数的に小さくなる。
【００８９】
一方で、第１トレイ３３４上面と測距センサＳ１との間の距離Ｌが、距離Ｌ０から距離Ｌ１０に向けて小さくなるにつれて、測距センサＳ１から出力される第１電圧信号Ｖａの電圧値Ｖｏｕｔは、Ｖ０からＶ１０に向けて順次対数的に大きくなる。
【００９０】
ログアンプ３０は、例えば、以下の式（１）に表される対数関係に基づいて、第１電圧信号Ｖａから第２電圧信号Ｖｂを取得する。
【００９１】
Ｖｂ＝３．３２ｌｏｇ１０（Ｖａ）・・・（１）
このような式（１）に表される対数関数に基づいて得られた第２電圧信号Ｖｂは、オフセット回路５０によりオフセット電圧Ｖｏｆｆが加算された状態で、残量検出部１１、較正部１２、及び、バイパス回路駆動部１３に向けて、第３電圧信号Ｖｃとして出力される。
【００９２】
以下、オフセット電圧Ｖｏｆｆが加算された第２電圧信号Ｖｂを第３電圧信号Ｖｃとして説明する。
【００９３】
尚、オフセット回路５０は、残量検出部１１がマイナスの第３電圧信号Ｖｃを処理できない場合でも用紙ＳＨの残量検出を可能にする観点から、ログアンプ３０により第２電圧信号Ｖｂに加算されるオフセット電圧Ｖｏｆｆの電圧値は、オフセット電圧Ｖｏｆｆが加算された第２電圧信号Ｖｂ、つまり、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔの最小値が０を超える電圧値となる電圧値であることが好ましい。
【００９４】
また、オフセット回路５０は、必ずしも必要な回路ではない。すなわち、ログアンプ３０により得られた対数出力にオフセット電圧Ｖｏｆｆを加算しなくても、当該対数出力のレベル値（ＶＬｏｕｔ）に基づいて、残量検出部１１、較正部１２、及び、バイパス回路駆動部１３が後述する処理を行うことができれば、オフセット回路５０を設ける必要はない。
【００９５】
図５は、ログアンプ３０の出力特性の一例を示した図である。図５に示すように、測距センサＳ１と第１トレイ３３４との間の距離が、２０ｍｍから１８０ｍｍに向けて短くなると、測距センサＳ１により得られる第１電圧信号Ｖａの電圧値Ｖｏｕｔは３．２８Ｖから０．２Ｖに向けて順次対数的に小さくなる。
【００９６】
第１電圧信号Ｖａの電圧値Ｖｏｕｔが３．２８Ｖから０．２Ｖに向けて順次小さくなるとき、ログアンプ３０による出力電圧として、１．７１３６９５８１５Ｖから−２．３２１９２８０９５Ｖに向けて順次小さくなる対数出力が得られる。尚、当該対数出力は、オフセット回路５０によりオフセット電圧Ｖｏｆｆが加算される前の第２電圧信号Ｖｂであり、当該第２電圧信号Ｖｂの電圧値はＶＬｏｕｔで表される。
【００９７】
そして、ログアンプ３０により得られた第２電圧信号Ｖｂには、先述したように、オフセット回路５０によりオフセット電圧Ｖｏｆｆが加算される。したがって、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔとして、４．７１３６９５８１５Ｖから０．６７８０７１９０５Ｖに向けて順次小さくなる電圧値が得られる。
【００９８】
図６は、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離を、２０ｍｍ、３０ｍｍ、・・・、１８０ｍｍというように、１０ｍｍきざみで変化させながら、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔを取得して、プロットすることにより得られた図である。
【００９９】
図６から、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との距離が２０ｍｍから１８０ｍｍに向けて大きくなるにつれて、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔはほぼ線形的に低下することが判る。
【０１００】
以下、残量検出部１１による残量検出処理について、図７及び図８を用いて説明する。図７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８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。
【０１０１】
図７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、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔが対応する電圧範囲は、番号に応じて予め定められている。
【０１０２】
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距離範囲は、距離Ｌ０〜Ｌ１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距離範囲は、距離Ｌ１〜Ｌ２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距離範囲は、距離Ｌ２〜Ｌ３であると定められている。
【０１０３】
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距離範囲は、距離Ｌ３〜Ｌ４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距離範囲は、距離Ｌ４〜Ｌ５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距離範囲は、距離Ｌ５〜Ｌ６であると定められている。
【０１０４】
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距離範囲は、距離Ｌ６〜Ｌ７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距離範囲は、距離Ｌ７〜Ｌ８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距離範囲は、距離Ｌ８〜Ｌ９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距離範囲は、距離Ｌ９〜Ｌ１０であると定められている。
【０１０５】
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。
【０１０６】
残量検出部１１は、図８に示すように、第３電圧信号Ｖｃを受信したときには（ステップＳ１のＹＥＳ）、受信した第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔ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）。
【０１０７】
残量検出部１１は、受信した第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔ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）。
【０１０８】
例えば、ステップＳ２において、電圧値ＶＣｏｕｔ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）。
【０１０９】
尚、図７及び図８では、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離Ｌ０〜Ｌ１０と、距離Ｌ０〜Ｌ１０を表す第３測定信号Ｖｃの電圧値Ｖ０〜Ｖ１０との対応関係を表す情報（対応付け情報）が、電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａとして記憶されている。
【０１１０】
そして、残量検出部１１が、受信した第３電圧信号Ｖｃと、電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａとを用いて、受信した第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔがどの電圧値範囲データに含まれているかを判断して、残量検出をしている。
【０１１１】
しかしながら、本発明ではこの例に限られず、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離Ｌと、当該距離を表す第３電圧信号Ｖｃの電圧値との対応関係を表す情報（対応付け情報）として、前記距離Ｌの変化に応じた第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔの変化を表す回帰直線がデータとして記憶されていてもよい。
【０１１２】
このような回帰直線がデータとして記憶されていれば、残量検出部１１は、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔに対応する前記距離を回帰直線に基づいてきめ細かく判断することができるため、用紙残量の検出を精度良く行うことができる。
【０１１３】
ここにおいて、回帰直線としては、前記距離Ｌを変数としたときには、例えば、式「Ｖｃ＝（−０．０２５２２２６４９４３７５）Ｌ＋５．２１８１４８８０３７５」の一次関数で表される直線が挙げられる。かかる直線は、後述する電圧値較正処理で求められる。
【０１１４】
以下に、電圧値較正処理について、図９及び図１０を用いて説明する。図９は、電圧値較正用テーブル４０Ｂの一例を示した図である。図１０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。
【０１１５】
図９に示すように、電圧値較正用テーブル４０Ｂには、距離Ｌ０〜Ｌ１０の各々に対応して、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔが記憶されるように構成されている。
【０１１６】
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、などに実行される。
【０１１７】
図１０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、較正部１２は、第１トレイ３３４の上面がストッカ３３の最下位置ＰＬに位置するときの電圧値ＶＣｏｕｔを実測する（ステップＳ１０）。これにより、距離Ｌ０（第１距離）に対応する電圧値Ｖ０が取得される。
【０１１８】
ついで、較正部１２は、第１トレイ３３４の上面をストッカ３３の最下位置ＰＬから用紙取出位置ＰＨに向けて上方向に移動させ（ステップＳ１１）、第１トレイ３３４の上面が用紙取出位置ＰＨに位置するときの電圧値ＶＣｏｕｔを実測する（ステップＳ１２）。これにより、距離Ｌ１０（第２距離）に対応する電圧値Ｖ１０が取得される。
【０１１９】
尚、図示はされていないが、第１トレイ３３４が用紙取出位置ＰＨに位置することを検出するセンサが配置されている。較正部１２は、当該センサから出力された信号を受信することにより、トレイが用紙取出位置ＰＨに位置することを検出する。
【０１２０】
ついで、較正部１２は、第１トレイ３３４上面と測距センサＳ１との間の距離Ｌ、及び、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔを変数としたときに、距離Ｌ０と当該距離Ｌ０に対応する電圧値Ｖ０とにより定まる点と、距離Ｌ１０と当該距離Ｌ１０に対応する電圧値Ｖ１０とにより定まる点とを通る回帰直線を求める（ステップＳ１３）。
【０１２１】
較正部１２は、回帰直線として、例えば、上記２点を通る、一次関数で表される直線を求める。この直線は、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔ、及び、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離Ｌを変数としたときに、式「ＶＣｏｕｔ＝ａＬ＋ｂ（ａ及びｂは定数）」で表される。
【０１２２】
較正部１２は、この回帰直線を求めるに当たり、定数ａ及びｂを、予め記憶部３０に記憶されている距離Ｌ０及びＬ１と、距離Ｌ０に対応して実測された電圧値Ｖ０と、距離Ｌ１０に対応して実測された電圧値Ｖ１０と、を用いて算出する。
【０１２３】
例えば、較正部１２は、定数ａ及びｂを以下の式（２）及び（３）からなる連立方程式を用いて算出する。
【０１２４】
Ｖ０＝ａ×（Ｌ０）＋ｂ・・・（２）
Ｖ１０＝ａ×（Ｌ１０）＋ｂ・・・（３）
例えば、距離Ｌ０として予め記憶部４０に「１８０ｍｍ」を表すデータが記憶されており、電圧値Ｖ０として「０．６７８０７１９０５Ｖ」が実測され、且つ、距離Ｌ１として予め記憶部４０に「２０ｍｍ」を表すデータが記憶されており、電圧値Ｖ１０として「４．７１３６９５８１５Ｖ」が実測されたとする。
【０１２５】
すると、式（２）及び（３）は、以下のようになる。
【０１２６】
４．７１３６９５８１５＝２０ａ＋ｂ・・・（５）
０．６７８０７１９０５＝１８０ａ＋ｂ・・・（６）
式（５）及び（６）から、−０．０２５２２２６４９４３７５である定数ａが求まり、５．２１８１４８８０３７５である定数ｂが求まる。
【０１２７】
これにより、式「ＶＣｏｕｔ＝−０．０２５２２２６４９４３７５Ｌ＋５．２１８１４８８０３７５」で表される回帰直線が求められる。
【０１２８】
ついで、較正部１２は、当該回帰直線に変数として含まれる距離Ｌに、記憶部４０に予め記憶されている距離Ｌ１〜Ｌ９の各々を代入して、距離Ｌ１〜Ｌ９の各々に対応する第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔを取得する（ステップ１４）。
【０１２９】
そして、較正部１２は、距離Ｌ１〜Ｌ９の各々に対応する第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔを、記憶部４０に電圧値較正用テーブル４０Ｂとして、各距離に対応させて記憶させる（ステップＳ１５）。
【０１３０】
そして、較正部１２は、電圧値較正用テーブル４０Ｂに各距離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Ｓ１６）。
【０１３１】
尚、図１０に示す電圧値較正処理では、予め記憶部４０に記憶されている距離Ｌ０〜距離Ｌ１１の各々に対応する電圧値を電圧値較正用テーブル４０Ｂに記憶させ、電圧値較正用テーブル４０Ｂに記憶させた各電圧値を用いて、電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａを較正している。
【０１３２】
しかしながら、本発明ではこの例には限られず、第１トレイ３３４が最下位置ＰＬに位置するときの電圧値を距離Ｌ０に対応する電圧値として取得するとともに、第１トレイ３３５が用紙取出位置ＰＨに位置するときの電圧値を距離Ｌ１０に対応する電圧値として取得し（以上、ステップＳ１０〜Ｓ１２）、取得した各電圧値を用いて、回帰直線として先述した回帰直線を求め（ステップＳ１３）、当該回帰直線を表す一次関数式を、前記距離Ｌと第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔとの間の対応関係を表す対応付け情報として、記憶部４０に記憶させてもよい。
【０１３３】
そして、この場合には、残量検出部１１は、実測された第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔを当該一次関数式に代入することにより、当該電圧値ＶＣｏｕｔに対応する距離を取得して、取得した距離を用紙１枚あたりの厚みで除算することにより、残量枚数を検出する。
【０１３４】
また、図１０に示す電圧値較正処理では、較正部１２が最下位置ＰＬ及び用紙取出位置ＰＨに位置するときの電圧値ＶＣｏｕｔを取得するに当たり、第１トレイ３３４を最下位置ＰＬから用紙取出位置ＰＨに向けて移動させている。
【０１３５】
しかしながら、本発明はこの例には限られず、最下位置ＰＬ及び用紙取出位置ＰＨに位置するときの電圧値ＶＣｏｕｔがそれぞれ取得できればよく、最下位置ＰＬ及び用紙取出位置ＰＨに位置するときの電圧値ＶＣｏｕｔを取得するための手順は限定されない。
【０１３６】
以上のように、本実施形態によれば、予め記憶部４０に記憶された距離Ｌ０と、実測により得られた電圧値Ｖ１とにより定まる点と、予め記憶部４０に記憶された距離Ｌ１０と、実測により得られた電圧値Ｖ１０とにより定まる点とを通る回帰直線を求め、当該回帰直線を用いて、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離Ｌと第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔとの間の対応関係を取得する。
【０１３７】
これにより、当該回帰直線を用いて、ランダムな距離に対応する電圧値を取得することができるため、互いに異なる複数の距離に対応する電圧値を取得するための処理量を軽減することができる。
【０１３８】
次に、バイパス回路駆動部１３の基本動作について図１１を用いて説明する。図１１は、バイパス回路駆動部１３の基本動作の一例を示したフローチャートである。尚、以下の処理が行われる前提として、第１トレイ３３４が、当該第１トレイ３３４に載置されている用紙ＳＨの残量が減少するにつれて、最上位置の用紙ＳＨが用紙取出位置ＰＨに位置するように、モータ２０の駆動力を受けて上方向に移動させるようにしている。
【０１３９】
そして、当該移動の過程において、バイパス回路駆動部１３は、以下のように動作する。すなわち、バイパス回路駆動部１３は、第３電圧信号Ｖｃを受信したときには（ステップＳ２０のＹＥＳ）、当該第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔが、Ｖｘ以上でありＶｙ以下である電圧範囲に含まれているか否かを判定する（ステップＳ２１）。
【０１４０】
ここにおいて、Ｖｘは、測距センサＳ１により得られる電圧値Ｖｏｕｔの距離の変化に応じた変化（図１３参照）が、ログアンプ３０により得られた電圧値ＶＣｏｕｔの距離の変化に応じた変化（図６参照）よりも大きくなる範囲における、電圧値ＶＣｏｕｔの下限値を示している。また、Ｖｙは、当該範囲における、電圧値ＶＣｏｕｔの上限値を示している。
【０１４１】
例えば、ログアンプ３０が図６に示す出力特性を有し、測距センサＳ１が図１３に示す出力特性を有している場合には、上記範囲は、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離範囲がおよそ２０ｍｍからおよそ５０ｍｍの範囲である。
【０１４２】
このように、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との距離範囲が、およそ２０ｍｍからおよそ５０ｍｍの範囲であるとき、Ｖｘ≒３．６４Ｖ、Ｖｙ≒４．７１Ｖとなる（図５の「加算後のログアンプ出力電圧欄」参照）。
【０１４３】
尚、Ｖｘ及びＶｙは、本実施形態では、第３電圧信号Ｖｃを基準として設定されているが、本発明ではこの例には限られず、第１電圧信号Ｖａを基準として設定されていてもよい。このように、第１電圧信号Ｖａを基準として設定した場合には、Ｖｘ≒１．５６Ｖ、Ｖｙ≒３．２８Ｖとなる（図５の「測距センサ出力電圧」欄参照）。
【０１４４】
ステップＳ２１において、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔが、Ｖｘ以上でありＶｙ以下である電圧範囲に含まれているときには（ステップＳ２１のＹＥＳ）、バイパス回路駆動部１３は、スイッチＳＷ１をオフ、スイッチＳＷ２をオンとする（ステップＳ２２）。
【０１４５】
これにより、測距センサＳ１により得られる第１電圧信号Ｖａが、ログアンプ３０及びオフセット回路５０をバイパスして、残量検出部１１及び較正部１２に入力される。
【０１４６】
その一方で、ステップＳ２１において、第３電圧信号Ｖｃの電圧値ＶＣｏｕｔが、Ｖｘ以上でありＶｙ以下である電圧範囲に含まれていないときには（ステップＳ２１のＮＯ）、バイパス回路駆動部１３は、スイッチＳＷ１がオン、スイッチＳＷ２がオフの状態を維持して、ステップＳ２０の処理に戻る。
【０１４７】
バイパス回路駆動部１３は、以上のステップＳ２０〜Ｓ２２の処理を、第１トレイ３３４の上面が用紙取出位置ＰＨに到達するまでの間継続して行い、第１トレイ３３４上の用紙が無くなって第１トレイ３３４の上面が用紙取出位置ＰＨに到達すると（ステップＳ２３のＹＥＳ）、スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２をオフに戻す（ステップＳ２４）。
【０１４８】
以上に示したように、本実施形態によれば、Ｖｘ以上Ｖｙ以下の電圧範囲の電圧値ＶＣｏｕｔが得られたときには、測距センサＳ１により得られた第１電圧信号Ｖａを、ログアンプ３０及びオフセット回路５０をバイパスさせて残量検出部１１に入力させている。
【０１４９】
そのため、第１トレイ３３４が当該トレイに載置されている最上位置の用紙ＳＨが用紙取出位置ＰＨに位置するように上方向に移動している過程で、測距センサＳ１と第１トレイ３３４上面との間の距離の変化をレベル値の変化として残量検出部１１に伝えやすくなる。結果として、第１トレイ３３４に載置されている用紙残量の検出精度が向上する。
【０１５０】
尚、本発明においては、本実施形態のように、スイッチＳＷ１及びＳＷ２と、バイパス回路駆動部１３とを必ずしも設ける必要はなく、第３電圧信号Ｖｃが常時、残量検出部１１及び較正部１２に入力されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１５１】
Ａ 画像形成装置
１ 用紙残量検出装置
１１ 残量検出部
１２ 較正部
１３ バイパス回路駆動部
２０ モータ
３０ ログアンプ
３３ ストッカ
４０ 記憶部
５０ オフセット回路
３３４ 第１トレイ
３３５ 第２トレイ
Ｌ０ 第１距離
Ｌ１０ 第２距離
Ｓ１、Ｓ２ 測距センサ
ＳＨ 用紙
ＳＷ１、ＳＷ２ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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予め設定された、最下位置と用紙取出位置との間で上下方向に移動可能なトレイと、
前記トレイを前記上下いずれか一方の方向に移動させるトレイ移動部と、
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距離を表し当該距離の変化に応じてレベル値が対数的に変化する第１測定信号を出力する測距センサと、
前記測距センサにより出力された第１測定信号を受け付けて当該第１測定信号を対数増幅することにより、前記距離の変化に応じてレベル値が略線形的に変化する第２測定信号を得るログアンプと、
前記距離と前記第２測定信号のレベル値との対応関係を示す対応付け情報を記憶する記憶部と、
前記ログアンプにより得られた前記第２測定信号と、前記記憶部に記憶されている前記対応付け情報とを用いて、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、
を備えることを特徴とする用紙残量検出装置。
【請求項２】
前記記憶部に記憶されている対応付け情報を較正するための較正部をさらに備えており、
前記較正部は、
前記トレイ移動部により、前記トレイ上面を前記測距センサから予め設定された第１距離離れた位置に位置させるとともに、前記トレイ上面を前記測距センサから予め設定された第２距離離れた位置に位置させ、
前記トレイ上面が前記測距センサから前記第１距離離れた位置に位置するときに当該測距センサにより得られる第１レベル値と、前記トレイ上面が前記測距センサから前記第２距離離れた位置に位置するときに当該測距センサにより得られる第２レベル値とを取得して、取得した各レベル値を基にして前記対応付け情報を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の用紙残量検出装置。
【請求項３】
前記較正部は、
前記距離及び前記レベル値をそれぞれ変数としたときに、前記第１距離と前記第１レベル値とで定まる点と、前記第２距離と前記第２レベル値とで定まる点とを結ぶ回帰直線を求め、当該回帰直線を表す情報を前記対応付け情報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２に記載の用紙残量検出装置。
【請求項４】
前記較正部は、
前記距離及び前記レベル値をそれぞれ変数としたときに、前記第１距離と前記第１レベル値とで定まる点と、前記第２距離と前記第２レベル値とで定まる点とを結ぶ回帰直線を求め、当該回帰直線を用いて、前記測距センサと前記トレイ上面との間の互いに異なる複数の距離に対応するレベル値を取得し、前記各距離と当該距離に対応するレベル値とを前記対応付け情報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２に記載の用紙残量検出装置。
【請求項５】
前記第１距離は、前記トレイが前記最下位置に位置するときの前記距離であり、
前記第２距離は、前記トレイが前記用紙取出位置に位置するときの前記距離である
ことを特徴とする請求項２乃至請求項４に記載の用紙残量検出装置。
【請求項６】
前記第１測定信号は、前記距離が予め設定された距離範囲にあるときには、当該距離の変化に応じたレベル値の変化が、当該距離が前記距離範囲にあるときの前記第２測定信号のレベル値の当該距離の変化に応じた変化よりも大きな信号であり、
前記用紙残量検出装置は、
前記測距センサにより出力された測定信号を、前記ログアンプをバイパスして前記残量検出部に入力させるバイパス回路と、
前記ログアンプにより得られたレベル値が、前記距離が前記距離範囲にあるときには、前記バイパス回路によって前記ログアンプをバイパスさせるバイパス回路駆動部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項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。
【請求項７】
前記ログアンプにより得られた前記第２測定信号に予め設定されたレベルのオフセットを加算するオフセット回路をさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の用紙残量検出装置。
【請求項８】
前記オフセット回路は、
前記オフセットが加算された後の前記第２測定信号のレベル値が０を超えるように、前記オフセットを加算する
ことを特徴とする請求項７に記載の用紙残量検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８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用紙取出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。
【請求項１】
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予め設定された、最下位置と用紙取出位置との間で上下方向に移動可能なトレイと、
前記トレイを前記上下いずれか一方の方向に移動させるトレイ移動部と、
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距離を表し当該距離の変化に応じてレベル値が対数的に変化する第１測定信号を出力する測距センサと、
前記測距センサにより出力された第１測定信号を受け付けて当該第１測定信号を対数増幅することにより、前記距離の変化に応じてレベル値が略線形的に変化する第２測定信号を得るログアンプと、
前記距離と前記第２測定信号のレベル値との対応関係を示す対応付け情報を記憶する記憶部と、
前記ログアンプにより得られた前記第２測定信号と、前記記憶部に記憶されている前記対応付け情報とを用いて、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、
を備えることを特徴とする用紙残量検出装置。
【請求項２】
前記記憶部に記憶されている対応付け情報を較正するための較正部をさらに備えており、
前記較正部は、
前記トレイ移動部により、前記トレイ上面を前記測距センサから予め設定された第１距離離れた位置に位置させるとともに、前記トレイ上面を前記測距センサから予め設定された第２距離離れた位置に位置させ、
前記トレイ上面が前記測距センサから前記第１距離離れた位置に位置するときに当該測距センサにより得られる第１レベル値と、前記トレイ上面が前記測距センサから前記第２距離離れた位置に位置するときに当該測距センサにより得られる第２レベル値とを取得して、取得した各レベル値を基にして前記対応付け情報を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の用紙残量検出装置。
【請求項３】
前記較正部は、
前記距離及び前記レベル値をそれぞれ変数としたときに、前記第１距離と前記第１レベル値とで定まる点と、前記第２距離と前記第２レベル値とで定まる点とを結ぶ回帰直線を求め、当該回帰直線を表す情報を前記対応付け情報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２に記載の用紙残量検出装置。
【請求項４】
前記較正部は、
前記距離及び前記レベル値をそれぞれ変数としたときに、前記第１距離と前記第１レベル値とで定まる点と、前記第２距離と前記第２レベル値とで定まる点とを結ぶ回帰直線を求め、当該回帰直線を用いて、前記測距センサと前記トレイ上面との間の互いに異なる複数の距離に対応するレベル値を取得し、前記各距離と当該距離に対応するレベル値とを前記対応付け情報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２に記載の用紙残量検出装置。
【請求項５】
前記第１距離は、前記トレイが前記最下位置に位置するときの前記距離であり、
前記第２距離は、前記トレイが前記用紙取出位置に位置するときの前記距離である
ことを特徴とする請求項２乃至請求項４に記載の用紙残量検出装置。
【請求項６】
前記第１測定信号は、前記距離が予め設定された距離範囲にあるときには、当該距離の変化に応じたレベル値の変化が、当該距離が前記距離範囲にあるときの前記第２測定信号のレベル値の当該距離の変化に応じた変化よりも大きな信号であり、
前記用紙残量検出装置は、
前記測距センサにより出力された測定信号を、前記ログアンプをバイパスして前記残量検出部に入力させるバイパス回路と、
前記ログアンプにより得られたレベル値が、前記距離が前記距離範囲にあるときには、前記バイパス回路によって前記ログアンプをバイパスさせるバイパス回路駆動部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項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。
【請求項７】
前記ログアンプにより得られた前記第２測定信号に予め設定されたレベルのオフセットを加算するオフセット回路をさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の用紙残量検出装置。
【請求項８】
前記オフセット回路は、
前記オフセットが加算された後の前記第２測定信号のレベル値が０を超えるように、前記オフセットを加算する
ことを特徴とする請求項７に記載の用紙残量検出装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８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用紙取出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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２４６２５３（Ｐ２０１１−２４６２５３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２３０５９（Ｐ２０１０−１２３０５９）
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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