用紙残量検出装置、画像形成装置
【課題】用紙残量を検出するに際し、測距センサが測定すべき距離を小さく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】用紙取出位置に位置するように、トレイ３３４を上下方向で移動させるモータＭと、動滑車Ｐ１、Ｐ２と、トレイ３３４と静止部材２との間に、動滑車Ｐ１、Ｐ２を支持した状態で接続されており、トレイ３３４の移動により動滑車Ｐ１、Ｐ２を回転させながらトレイ３３４の移動方向と逆方向に移動させる索Ｗ２、Ｗ３と、動滑車Ｐ１、Ｐ２と一体となって移動するように動滑車Ｐ１、Ｐ２に取り付けられた板部材３０と、板部材３０と対向して設けられており、自身と板部材３０との間の距離を表す測定信号を出力する測距センサＳと、測距センサＳにより出力された測定信号に基づいて、トレイ３３４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。
【解決手段】用紙取出位置に位置するように、トレイ３３４を上下方向で移動させるモータＭと、動滑車Ｐ１、Ｐ２と、トレイ３３４と静止部材２との間に、動滑車Ｐ１、Ｐ２を支持した状態で接続されており、トレイ３３４の移動により動滑車Ｐ１、Ｐ２を回転させながらトレイ３３４の移動方向と逆方向に移動させる索Ｗ２、Ｗ３と、動滑車Ｐ１、Ｐ２と一体となって移動するように動滑車Ｐ１、Ｐ２に取り付けられた板部材３０と、板部材３０と対向して設けられており、自身と板部材３０との間の距離を表す測定信号を出力する測距センサＳと、測距センサＳにより出力された測定信号に基づいて、トレイ３３４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。
【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１０は、測距センサの出力特性を示した図である。図１０に示すように、測距センサにより得られる電圧値（レベル値）Ｖｏｕｔは、当該測距センサと被測定対象物の表面（例えばトレイ上面）との間の距離Ｌが２ｃｍを超えたくらいから、当該距離Ｌが大きくなるにつれて、順次低下する。
【０００７】
図１０から判るように、測距センサにより測定されるべき距離が大きい範囲では、得られる電圧値が小さくなる。このように、測距センサからの電圧信号（測定信号）の電圧値が小さい範囲では、当該電圧信号がノイズの影響を受けやすくなる。そうすると、当該電圧信号を用いた用紙残量の検出精度が低下する。
【０００８】
そして、測距センサは、光束を、被測定対象物表面に対して垂直に、当該被測定対象物表面に向けて出力し、当該被測定対象物で拡散反射されて得られた反射光を位置検出部で受光して、当該位置検出部における当該反射光の受光位置により、測距センサと被測定対象物表面との間の距離を測定する。
【０００９】
このような測距センサは、一般に、当該測距センサにより測定されるべき距離が大きなときには、被測定対象物表面において、測距センサからの光束が照射されるべきスポットエリアの面積を大きく確保する必要がある。尚、スポットエリアの意味については後述する。
【００１０】
以下、測距センサにより測定されるべき距離を３００ｍｍとした場合に要されるスポットエリアについて説明する。
【００１１】
当該測距センサから出力される光束は、被測定対象物表面に向けて円錐状に広がる。図１１は、測距センサから被測定対象物表面に向けて出力される光束の縦断面を示した図である。図１１には、測距センサＳから、当該測距センサＳと被測定対象物表面ＳＵとを結ぶ垂線に対して２°広がる円錐状の光束が出力される例が示されている。
【００１２】
図１１に示すように、測距センサＳと被測定対象物表面ＳＵとを結ぶ垂線に対して２°広がる円錐状に出力されている場合に、測距センサＳにより３００ｍｍの距離を測定するためには、半径１０．５ｍｍのスポット径が必要となる。ここに、スポット径とは、測距センサＳからの光束が被測定対象物表面ＳＵに到達した場所を表す円状のスポットＳＰの半径のことをいう。
【００１３】
さらに、測距センサＳは、当該測距センサＳの取付誤差や、当該測距センサＳの特性に応じて光軸誤差が生じうる。図１２は、光軸誤差が生じうる範囲の縦断面を示した図である。
【００１４】
図１２には、光軸誤差が生じうる範囲として、測距センサＳを起点として、当該測距センサＳと被測定対象物表面ＳＵとを結ぶ垂線に対して９．５°広がる円錐状の範囲が例示されている。
【００１５】
図１２のように、測距センサＳを起点として、当該測距センサＳと被測定対象物表面ＳＵとを結ぶ垂線に対して９．５°広がる円錐状の範囲で光軸誤差が生じうる場合には、測距センサＳから３００ｍｍ離れた被測定対象物表面ＳＵにおいて、前記スポットＳＰの中心となりうる位置が形成する範囲は、光軸誤差が生じていない場合のスポットの中心Ｏを中心とした半径５０．２ｍｍの円の範囲となる。
【００１６】
尚、図１２において、点Ｏ１は、最大の光軸誤差、つまり、９．５°の光軸誤差が生じている場合に被測定対象物表面ＳＵにおいてスポットＳＰの中心となりうる位置であって、光軸誤差が生じていないとした場合のスポットＳＰの中心Ｏから最も離れた位置である。図１２の例では、５０．２ｍｍである。
【００１７】
図１３は、測距センサが図１１及び図１２の特性を有する場合に、測距センサＳにより３００ｍｍの距離を測定するのに要されるスポットエリアについて説明するための横断図である。
【００１８】
図１３に示すように、被測定対象物表面ＳＵにおいて確保されるべきスポットエリアＳＡは、光軸誤差が生じていない場合のスポットＳＰの中心Ｏと、最大の光軸誤差、つまり、９．５°の光軸誤差が生じている場合のスポットの中心Ｏ１とを結ぶ線分の長さ（５０．２ｍｍ）に、当該中心Ｏ１を中心とするスポットＳＰのスポット径（１０．５ｍｍ）を加算して得られる長さ（６０．７ｍｍ）を半径とする円で表される領域である。
【００１９】
このように、測距センサＳにより測定されるべき距離が３００ｍｍである場合には、当該測距センサＳにより当該距離を測定するためには、半径６０．７ｍｍの円で表されるスポットエリアＳＡが必要となる。
【００２０】
そして、このようなスポットエリアＳＡの面積は、測距センサＳと被測定対象物表面ＳＵとの間の距離が大きくなるほど、スポット径及び光軸誤差の生じうる範囲が大きくなるため、より大きくなるように確保される必要がある。
【００２１】
ところで、給紙装置において被測定対象物表面ＳＵとなるトレイ上面の面積は、一般に、用紙サイズに合わせて定められているので、トレイ上面のうち用紙が載置されていない部分の面積はさほど大きく確保されているわけではない。
【００２２】
そのため、測距センサにより測定すべき距離が大きくなるほど、当該距離を測定できるだけの面積のスポットエリアを被測定対象物ＳＵ表面で確保することが困難となる。
【００２３】
以上説明したように、測距センサにより測定されるべき距離が大きくなるほど、測距センサによる用紙残量の検出精度が低下する上に、当該測距センサが距離を測定できるだけの面積のスポットエリアを確保することができなくなる。
【００２４】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、用紙残量を検出するに際し、測距センサが測定すべき距離を小さく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】
【００２５】
本発明の一局面に係る用紙残量検出装置は、用紙を収容するための用紙収容部であって、前記用紙を取り出すための用紙取出位置が予め設定された用紙収容部と、前記用紙を載置するために設けられており、前記用紙収容部の内部で上下方向で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が、前記用紙取出位置に位置するように、当該トレイを前記上下方向で移動させるモータと、動滑車と、前記トレイと静止部材との間に、前記動滑車を支持した状態で接続されており、前記トレイの移動により前記動滑車を回転させながら前記トレイの移動方向と逆方向に移動させる索と、前記動滑車と一体となって移動するように当該動滑車に取り付けられた板部材と、前記板部材と対向して設けられており、自身と前記板部材との間の距離を表す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前記測定信号に基づいて、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ことを特徴とする（請求項１）。
【００２６】
この構成によれば、トレイの移動により動滑車が回転しながらトレイの移動方向と逆方向に移動する。そして、板部材が動滑車と一体となって移動する。
【００２７】
これにより、動滑車と一体となって移動する板部材が、トレイの移動方向とは逆方向に、当該トレイの移動距離の半分の距離だけ移動する。
【００２８】
そのため、板部材の最大の移動距離は、トレイの最大の移動距離の半分で済み、板部材の移動距離として設定されるべき距離範囲が、トレイの移動距離として設定されるべき距離範囲の半分ですむ。
【００２９】
その結果、板部材との距離を測定する測距センサが測定すべき距離が、当該測距センサがトレイ上面との間の距離を測定する場合と比べて半分となる。これにより、用紙残量を検出するに際し、測距センサが測定すべき距離を小さくすることができる。
【００３０】
結果として、用紙残量の検出精度が向上し、要されるスポットエリアの面積を小さくすることができる。
【００３１】
上記構成において、前記板部材の両端には、それぞれ前記動滑車が取り付けられており、前記索が、前記板部材の下側で前記両端の動滑車間に掛け渡されるように張設されていることが好ましい（請求項２）。
【００３２】
この構成によれば、板部材の下部に索を通して当該板部材を支持することができる。これにより、板部材を動滑車でつり下げる場合と比べて、構成をコンパクトにすることができる。
【００３３】
上記構成において、前記測距センサは、当該測距センサと前記板部材との間の距離が小さくなるほど大きなレベル値の測定信号を出力する一方で、前記距離が大きくなるほど小さなレベル値の測定信号を出力し、前記残量検出部は、前記測距センサにより得られたレベル値が小さくなるにつれて、用紙残量が少ないと判断し、当該レベル値が大きくなるにつれて、用紙残量が多いと判断することが好ましい（請求項３）。
【００３４】
この構成によれば、残量検出部は、測距センサにより得られたレベル値が小さくなるにつれて、用紙残量が少ないと判断し、当該レベル値が大きくなるにつれて、用紙残量が多いと判断する。
【００３５】
これにより、残量検出部は、板部材がトレイの移動方向と逆方向に移動する場合において、用紙残量の検出を適切に行うことができる。また、距離の増減の方向と測定信号のレベル値の増減の方向とが同じであるため、測距センサにより得られたレベル値を距離や用紙残量に換算することが容易となる。
【００３６】
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３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４）。
【００３７】
この構成によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の用紙残量検出装置を備えるため、請求項１乃至請求項３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】
【００３８】
本発明によれば、板部材との距離を測定する測距センサが測定すべき距離が、当該測距センサがトレイ上面との間の距離を測定する場合と比べて半分となる。これにより、用紙残量を検出するに際し、測距センサが測定すべき距離を小さくすることができる。
【００３９】
結果として、用紙残量の検出精度が向上し、要されるスポットエリアの面積を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【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】電圧値範囲−残量対応テーブルの一例について示した図である。
【図５】用紙残量検出機構の一例について示した図である。
【図６】用紙残量検出機構の他の例について示した図である。
【図７】測距センサが測定すべき距離が小さくなったときのスポット径について説明するための図である。
【図８】測距センサが測定すべき距離が小さくなった場合に、光軸誤差が生じることによりスポットの中心となりうる位置が形成する範囲について説明するための図である。
【図９】測距センサが測定すべき距離が小さくなった場合に、当該距離を測定するのに要されるスポットエリアについて説明するための横断図である。
【図１０】測距センサの出力特性を示した図である。
【図１１】測距センサから被測定対象物表面に向けて出力される光束の縦断面を示した図である。
【図１２】光軸誤差が生じうる範囲の縦断面を示した図である。
【図１３】測距センサが図１１及び図１２の特性を有する場合に、測距センサにより３００ｍｍの距離を測定するのに要されるスポットエリアについて説明するための横断図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５は、ストッカ３３の内部において、予め設定された、最下位置ＰＬと用紙取出位置ＰＨとの間で上下方向に移動可能に構成されている。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
用紙残量検出装置１は、図３に示す用紙残量検出機構Ｄを備えている。用紙残量検出機構Ｄは、モータＭ、第１トレイ３３４が配置されたストッカ３３、測距センサＳ、板部材３０、などを含んで構成されている。
【００６５】
尚、以下の説明において、第１トレイ３３４に載置されている用紙残量を検出するための用紙残量検出機構Ｄのみが示されているが、第２トレイ３３５に載置されている用紙残量を検出するための構成は、第１トレイ３３４に載置されている用紙残量を検出するための構成と同様であるため、説明及び図示を省略する。
【００６６】
また、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、残量検出部１１が用紙残量の検出を行うためのデータを記憶した記憶部４０を備える。
【００６７】
モータＭは、制御部１０により制御される。制御部１０は、第１トレイ３３４に載置されている用紙を用紙取りだしローラ４１３Ａにより取り出すことができるように、モータＭにより、第１トレイ３３４に載置されている用紙ＳＨのうち最上位置の用紙ＳＨが用紙取出位置ＰＨに位置するように、第１トレイ３３４を上方向に移動させる。
【００６８】
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を備える。残量検出部１１は、測距センサＳから出力される電圧信号を受け付けて、第１トレイ３３４に載置されている用紙の残量を検出する。
【００６９】
板部材３０は、後述するように、第１トレイ３３４の移動方向と逆方向に移動する。そのため、第１トレイ３３４に載置されている用紙ＳＨが減少して当該第１トレイ３３４が上方向に移動すると、板部材３０は、第１トレイ３３４とは逆方向、つまり、下方向に移動する。
【００７０】
このため、残量検出部１１は、測距センサＳと板部材３０上面との間の距離が大きくなるにつれて、用紙残量が少ないと判断し、測距センサＳと板部材３０上面との間の距離が小さくなるにつれて、用紙残量が多いと判断する。
【００７１】
例えば、測距センサＳにより得られた電圧値が、当該測距センサＳと板部材３０上面との間の距離が大きくなるにつれて順次小さくなり、当該距離が小さくなるにつれて順次大きくなるような場合には（図８参照）、残量検出部１１は、測距センサＳにより得られた電圧値が小さくなるにつれて、用紙残量が少ないと判断し、当該電圧値が大きくなるにつれて、用紙残量が多いと判断する。
【００７２】
このような残量検出部１１による処理を可能とするため、記憶部４０には、残量検出部１１が用紙残量の検出を行うためのデータとして、例えば、図４に示される電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａが予め記憶されている。
【００７３】
尚、図４において、Ｖ１０は、板部材３０が測距センサＳに最も近い位置に位置するとき、つまり、第１トレイ３３４が最下位置ＰＬに位置するときに測距センサＳにより得られた電圧値を示している。
【００７４】
また、Ｖ０は、板部材３０が測距センサＳから最も離れた位置に位置するとき、つまり、第１トレイ３３４が用紙取出位置ＰＨに位置するときに測距センサＳにより得られた電圧値を示している。
【００７５】
さらに、図４において、Ｖ９〜Ｖ１は、板部材３０が、測距センサＳに最も近い位置と、測距センサＳから最も離れた位置との間で下方向に移動する間に、つまり、第１トレイ３３４が、最下位置ＰＬと用紙取出位置ＰＨとの間で上方向に移動する間に測距センサＳにより得られた電圧値を示している。電圧値Ｖ９〜Ｖ１は、Ｖ９からＶ１に向けて順次小さくなる電圧値である。
【００７６】
電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａでは、残量検出部１１が、用紙残量を、１０％、２０％、・・・、１００％と１０％きざみで検出するように、１０個の電圧値範囲データと、各電圧値範囲データに対応する用紙残量データとが、予め記憶されている。
【００７７】
そして、各電圧値範囲データで表される電圧値範囲の上限及び下限の双方が大きくなるにつれて、当該電圧値範囲データに対応する用紙残量が順次大きくなるように、電圧値範囲データ及び用紙残量データが記憶されている。
【００７８】
残量検出部１１は、測距センサＳからの電圧信号を受信したときには、当該電圧信号の電圧値が、いずれの電圧値範囲データで表される電圧値範囲に含まれているかを判断し、判断した電圧値範囲を表す電圧値範囲データに対応して記憶されている用紙残量データを読み出して、当該用紙残量データで表される用紙残量を、例えば、表示回路により表示部へ表示させる。
【００７９】
これにより、残量検出部１１は、板部材３０が、後述するように第１トレイ３３４の移動方向と逆方向に移動する場合において、用紙残量の検出を適切に行うことができる。
【００８０】
図５は、用紙残量検出機構Ｄの一例について示した図である。
【００８１】
一般に、動滑車に固定された荷を、一端が天井などの静止箇所に固定され、且つ当該動滑車が載置されたワイヤの他端を上下方向に操作することにより、上下方向に移動させるに当たり、荷を例えば１ｍ上下方向に移動させるためには、ワイヤの他端を２ｍ、荷と同方向に移動させる必要がある。
【００８２】
本実施形態の用紙残量検出機構Ｄは、以上の動滑車の特性に着目して為されたものである。
【００８３】
図５に示す用紙残量検出機構Ｄでは、第１トレイ３３４上面の一端には第１ワイヤＷ１の一端が固定されており、第１トレイ３３４上面の他端には第２ワイヤ（索）Ｗ２及び第３ワイヤ（索）Ｗ３の一端が固定されている。そして、板部材３０上面の一端には動滑車Ｐ１が取り付けられており、板部材３０上面の他端には動滑車Ｐ２が取り付けられている。
【００８４】
また、筐体２には、３つの定滑車Ｐ３〜Ｐ５が固定されている。定滑車Ｐ３〜Ｐ５のうち、定滑車Ｐ３及びＰ４がモータＭの駆動力を受けて互いに異なる方向に回転するよう構成されている。
【００８５】
そして、第１トレイ３３４上面の一端に固定された第１ワイヤＷ１の他端が定滑車Ｐ３に固定されている。第１ワイヤＷ１は、定滑車Ｐ３が紙面反時計回り方向に回転したときには、定滑車Ｐ３により巻き回される。
【００８６】
また、第１トレイ３３４上面の他端に固定された第２ワイヤＷ２は、定滑車Ｐ４及び動滑車Ｐ１を経由して筐体（静止部材）２に至っており、第２ワイヤＷ２の他端は、当該筐体２に固定されている。さらには、第１トレイ３３４上面の他端に固定された第３ワイヤＷ３は、定滑車Ｐ４、定滑車Ｐ５、及び、動滑車Ｐ２を経由して筐体（静止部材）２に至っており、第３ワイヤＷ３の他端は、当該筐体２に固定されている。
【００８７】
そして、板部材３０上面に対向するようにして、測距センサＳが配置されている。当該測距センサＳ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配置されている。
【００８８】
当該測距センサＳは、いわゆる三角測距法により、当該測距センサＳと板部材３０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。
【００８９】
尚、当該測距センサＳは、測定された距離がレベル値として得ら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、電流信号の電流値やデジタル信号のデジタル値で表されていてもよい。
【００９０】
以下、用紙残量検出機構Ｄの基本動作について説明する。以下の説明において、第１トレイ３３４が上方向に移動し、板部材３０が下方向に移動する際の各構成要素の回転方向或いは移動方向を実線矢印で示す。一方で、第１トレイ３３４が下方向に移動し、板部材３０が上方向に移動する際の各構成要素の回転方向或いは移動方向を点線矢印で示す。
【００９１】
用紙残量検出機構Ｄは、第１トレイ３３４を上方向に移動させるために、モータＭにより、定滑車Ｐ３を反時計回り方向に、定滑車Ｐ４を時計回り方向に回転させる。すると、第１トレイ３３４は、ワイヤＷ１〜Ｗ３により引き上げられるので、上方向に移動する。
【００９２】
また、定滑車Ｐ４の時計回り方向の回転により、第２ワイヤＷ２が下方向に繰り出されるため、動滑車Ｐ１は反時計回り方向に回転しながら下方向に移動する。さらには、定滑車Ｐ４の時計回り方向の回転により第３ワイヤＷ３に定滑車Ｐ４の回転力が伝達されるため、定滑車Ｐ５が時計回り方向に回転する。これにより、第３ワイヤＷ３下方向に繰り下げられるため、動滑車Ｐ２は時計回り方向に回転しながら下方向に移動する。
【００９３】
このように、定滑車Ｐ３が反時計回り方向、定滑車Ｐ４が時計回り方向に回転することにより、第１トレイ３３４が上方向に移動する一方で、動滑車Ｐ１及びＰ２が下方向に移動する。そして、板部材３０は、動滑車Ｐ１及びＰ２に固定されているから、動滑車Ｐ１及びＰ２と一体となって下方向に移動する。
【００９４】
このとき、動滑車Ｐ１及びＰ２は、動滑車の特性により、第２ワイヤＷ２及び第３ワイヤＷ３の移動量、つまり、第１トレイ３３４の上方向の移動距離ｄの半分の距離（ｄ／２）だけ、下方向に移動する（図５の実線矢印参照）。
【００９５】
その一方で、モータＭの回転を停止させると、第１トレイ３３４は自重により下方向へ移動する。このとき、定滑車Ｐ３は時計回り方向、定滑車Ｐ４は反時計回り方向に回転する。
【００９６】
第１トレイ３３４が下方向へ移動すると、第２ワイヤＷ２が上方向に繰り出されるため、動滑車Ｐ１は時計回り方向に回転しながら上方向に移動する。さらには、第１トレイ３３４の下方向の移動により第３ワイヤＷ３に第１トレイ３３４の移動力が伝達されるため、定滑車Ｐ５が反時計回り方向に回転する。これにより、第３ワイヤＷ３が上方向に繰り出されるため、動滑車Ｐ２は反時計回り方向に回転しながら上方向に移動する。
【００９７】
このように、第１トレイ３３４が自重により下方向に移動することにより、動滑車Ｐ１及びＰ２が上方向に移動する。そして、板部材３０は動滑車Ｐ１及びＰ２に固定されているから、動滑車Ｐ１及びＰ２と一体となって上方向に移動する。
【００９８】
このとき、動滑車Ｐ１及びＰ２は、動滑車の特性により、ワイヤＷ２及びＷ３の移動量、つまり、第１トレイ３３４の下方向の移動距離ｄの半分の距離（ｄ／２）だけ、上方向に移動する（図５の点線矢印参照）。
【００９９】
尚、図５では、第１トレイ３３４上の用紙残量を検出するための構成として、用紙残量検出機構Ｄを例示しているが、本発明ではこの例に限られず、第１トレイ３３４上の用紙残量を検出するために、図６に示す用紙残量検出機構Ｄ１が配置されていてもよい。
【０１００】
図６は、用紙残量検出機構の他の例を示した図である。尚、図６において、図５に示す用紙残量検出機構Ｄ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。
【０１０１】
図６に示すように、用紙残量検出機構Ｄ１では、第２ワイヤＷ２の一端が第１トレイ３３４の一端（図６では右端）に固定されており、当該第２ワイヤＷ２の他端が筐体２に固定されている。そして、当該第２ワイヤＷ２は、定滑車Ｐ４、動滑車Ｐ１、及び動滑車Ｐ２を経由している。
【０１０２】
動滑車Ｐ１及びＰ２は、第２ワイヤＷ２に支持されている。動滑車Ｐ１及びＰ２の上には、動滑車Ｐ１が板部材３０の一端側（図６では左端側）、動滑車Ｐ２が板部材３０の他端側（図６では右端側）に位置するように、板部材３０が載置されている。
【０１０３】
このように、用紙残量検出機構Ｄ１によれば、第２ワイヤＷ２に支持されている動滑車Ｐ１及びＰ２には、動滑車Ｐ１が板部材３０の一端側、動滑車Ｐ２が板部材３０の他端側に位置するように、板部材３０が載置されているため、動滑車Ｐ１及びＰ２は、板部材３０を水平方向に支持することができる。これにより、板部材３０を水平方向に安定させながら上下方向に移動させることができる。その結果、測距センサＳによる板部材３０との間の距離測定の精度を確保できる。
【０１０４】
また、用紙残量検出機構Ｄ１によれば、板部材３０の下に第２ワイヤＷ２を通して板部材３０を支持できるため、図５のように、第３ワイヤＷ３や定滑車Ｐ５を必要としないため、図５の場合と比べて構成をコンパクトにすることができる。
【０１０５】
用紙残量検出機構Ｄ１によれば、モータＭにより、定滑車Ｐ３を反時計回り方向、定滑車Ｐ４を時計回り方向にそれぞれ回転させて第１トレイ３３４を上方向に移動させると、動滑車Ｐ１及びＰ２を支持している第２ワイヤＷ２が下方向に繰り出される。
【０１０６】
これにより、動滑車Ｐ１が反時計回り方向、動滑車Ｐ２が時計回り方向にそれぞれ回転しながら下方向に移動する。このとき、動滑車Ｐ１及びＰ２は、前記動滑車の特性により、第１トレイ３３４の移動距離ｄの半分の距離（ｄ／２）だけ移動する。
【０１０７】
板部材３０は、動滑車Ｐ１及びＰ２の上に載置されているため、動滑車Ｐ１及びＰ２と同じ距離（ｄ／２）だけ下方向に移動する。
【０１０８】
その一方で、第１トレイ３３４が自重により下方向に移動すると、動滑車Ｐ１及びＰ２を支持している第２ワイヤＷ２が上方向に繰り出されるため、動滑車Ｐ１は時計回り方向、動滑車Ｐ２が反時計回り方向にそれぞれ回転しながら上方向に移動する。このとき、動滑車Ｐ１及びＰ２は、前記動滑車の特性により、第１トレイ３３４の移動距離ｄの半分の距離（ｄ／２）だけ移動する。
【０１０９】
板部材３０は、動滑車Ｐ１及びＰ２の上に載置されているため、動滑車Ｐ１及びＰ２と同じ距離（ｄ／２）だけ上方向に移動する。
【０１１０】
以上に説明したように、用紙残量検出機構Ｄ及びＤ１によれば、動滑車Ｐ１及びＰ２が動滑車の特性により、第１トレイ３３４の移動距離ｄの半分の距離（ｄ／２）だけ移動する。そのため、動滑車Ｐ１及びＰ２に取り付けられた板部材３０が動滑車Ｐ１及びＰ２と一体となって、第１トレイ３３４の移動距離の半分の距離だけ移動する。
【０１１１】
そのため、板部材３０の最大の移動距離は、第１トレイ３３４の最大の移動距離の半分で済み、板部材３０の移動距離として設定されるべき距離範囲が、第１トレイ３３４の移動距離として設定されるべき距離範囲の半分ですむ。
【０１１２】
その結果、板部材３０との距離を測定する測距センサＳが測定すべき距離が、当該測距センサＳが第１トレイ３３４上面との間の距離を測定する場合と比べて半分となる。これにより、用紙残量を検出するに際し、測距センサＳが測定すべき距離を小さくすることができる。
【０１１３】
結果として、用紙残量の検出精度が向上する。これについて、図１０を用いて説明する。測距センサＳが第１トレイ３３４上面との間の距離を測定する場合の距離範囲を、例えば、８ｃｍから１４ｃｍの範囲とする。
【０１１４】
測距センサＳが板部材３０上面との間の距離を測定する場合には、測距センサＳが測定すべき距離が、測距センサＳが第１トレイ３３４上面との間の距離を測定する場合に当該測距センサＳが測定すべき距離の半分となる。
【０１１５】
そのため、測距センサＳが板部材３０上面との間の距離を測定する場合には、測距センサＳが第１トレイ３３４上面との間の距離を測定する場合の距離範囲の下限値である８ｃｍが４ｃｍに変化し、当該距離範囲の上限値である１４ｃｍが７ｃｍに変化する。
【０１１６】
図１０から判るように、測距センサＳにより得られる電圧値Ｖｏｕｔは、距離範囲が４ｃｍから７ｃｍである場合のほうが、距離範囲が８ｃｍから１４ｃｍである場合と比べて大きい。
【０１１７】
その結果、残量検出部１１は、測距センサＳにより、ノイズの影響を受けにくい範囲の電圧値の電圧信号に基づいて用紙残量の検出ができるため、用紙残量の検出精度が向上する。
【０１１８】
また、本実施形態に係る用紙残量検出装置１は、測距センサＳが検出すべき距離を小さくすることができるため、測距センサＳが距離を検出するのに要されるスポットエリアの面積を小さくすることができる。これについて、図７〜図９を用いて説明する。
【０１１９】
尚、以下の説明において、測距センサＳの特性は、図１１及び図１２の特性と同様であるとする。また、図７〜図９において、実線は３００ｍｍの距離を測定する例を示しており、点線は１５０ｍｍの距離を測定する例を示している。
【０１２０】
図７は、測距センサＳが測定すべき距離が小さくなったときのスポット径について説明するための図である。図７には、測距センサＳから板部材３０の上面ＳＵに向けて出力される光束の縦断面が実線で示されている。
【０１２１】
図７において、三角形（△ＳＯ’α’）と、三角形（△ＳＯα）とは相似関係にある。したがって、三角形（△ＳＯ’α’）の辺α’Ｏ’の長さは、三角形（△ＳＯα）の辺αＯの長さ（１０．５ｍｍ）の半分であるから、５．２５ｍｍである。
【０１２２】
したがって、測距センサＳにより測定すべき距離が１５０ｍｍである場合には、スポットＳＰのスポット径は、当該距離が３００ｍｍである場合の半分である５．２５ｍｍとなる。
【０１２３】
図８は、測距センサＳが測定すべき距離が小さくなった場合に、光軸誤差が生じることによりスポットの中心となりうる位置が形成する範囲について説明するための図である。図７には、光軸誤差が生じうる範囲の縦断面が実線で示されている。
【０１２４】
図８において、三角形（△ＳＯ’Ｏ１’）と、三角形（△ＳＯＯ１）とは相似関係にある。したがって、三角形（△ＳＯ’Ｏ１’）の辺Ｏ’Ｏ１’の長さは、三角形（△ＳＯＯ１）の辺ＯＯ１の長さ（５０．２ｍｍ）の半分であるから、２５．１ｍｍである。
【０１２５】
したがって、測距センサＳにより測定すべき距離が１５０ｍｍである場合には、板部材３０の上面ＳＵにおいて、前記スポットＳＰの中心となりうる位置が形成する範囲は、光軸誤差が生じていない場合のスポットの中心Ｏを中心とした半径２５．１ｍｍの円の範囲となる。
【０１２６】
つまり、測距センサＳにより測定すべき距離が１５０ｍｍである場合には、当該距離が３００ｍｍである場合の半分の半径の円の範囲が、スポットＳＰの中心となりうる位置が形成する範囲となる。
【０１２７】
尚、図８において、点Ｏ１’は、最大の光軸誤差、つまり、９．５°の光軸誤差が生じている場合に板部材３０の上面ＳＵにおいてスポットＳＰの中心となりうる位置であって、光軸誤差が生じていないとした場合のスポットＳＰの中心Ｏから最も離れた位置である。
【０１２８】
図９は、測距センサＳが測定すべき距離が小さくなった場合に、当該距離を測定するのに要されるスポットエリアについて説明するための横断図である。図８には、測距センサＳが測定すべき距離が１５０ｍｍである場合のスポットエリアが実線で示されている。
【０１２９】
図９に示すように、板部材３０の上面ＳＵにおいて確保されるべきスポットエリアＳＡは、光軸誤差が生じていない場合のスポットＳＰの中心Ｏと、最大の光軸誤差、つまり、９．５°の光軸誤差が生じている場合のスポットの中心Ｏ１とを結ぶ線分の長さ（２５．１ｍｍ）に、当該中心Ｏ１を中心とするスポットＳＰのスポット径（５．２５ｍｍ）を加算して得られる長さ（３０．３５ｍｍ）を半径とする円で表される領域である。
【０１３０】
このように、測距センサＳにより測定されるべき距離が１５０ｍｍである場合には、スポットエリアの半径は、当該距離が３００ｍｍである場合の半径（６０．７ｍｍ）の半分である３０．３５ｍｍで済む。
【０１３１】
これにより、当該距離が３００ｍｍである場合の１／４の面積のスポットエリアを確保すれば、測距センサＳにより距離の測定が可能となる。
【０１３２】
以上により、本実施形態に係る用紙残量検出装置１によれば、測距センサＳが検出すべき距離を小さくすることができるため、測距センサＳが距離を検出するのに要されるスポットエリアの面積を小さくすることができる。
【符号の説明】
【０１３３】
Ａ 画像形成装置
１ 用紙残量検出装置
１１ 残量検出部
３０ 板部材
３３ ストッカ
３３４ 第１トレイ
３３５ 第２トレイ
Ｍ モータ
Ｐ１、Ｐ２ 動滑車
Ｓ 測距センサ
Ｗ２ 第２ワイヤ
Ｗ３ 第３ワイヤ
ＳＨ 用紙
ＰＨ 用紙取出位置
【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１０は、測距センサの出力特性を示した図である。図１０に示すように、測距センサにより得られる電圧値（レベル値）Ｖｏｕｔは、当該測距センサと被測定対象物の表面（例えばトレイ上面）との間の距離Ｌが２ｃｍを超えたくらいから、当該距離Ｌが大きくなるにつれて、順次低下する。
【０００７】
図１０から判るように、測距センサにより測定されるべき距離が大きい範囲では、得られる電圧値が小さくなる。このように、測距センサからの電圧信号（測定信号）の電圧値が小さい範囲では、当該電圧信号がノイズの影響を受けやすくなる。そうすると、当該電圧信号を用いた用紙残量の検出精度が低下する。
【０００８】
そして、測距センサは、光束を、被測定対象物表面に対して垂直に、当該被測定対象物表面に向けて出力し、当該被測定対象物で拡散反射されて得られた反射光を位置検出部で受光して、当該位置検出部における当該反射光の受光位置により、測距センサと被測定対象物表面との間の距離を測定する。
【０００９】
このような測距センサは、一般に、当該測距センサにより測定されるべき距離が大きなときには、被測定対象物表面において、測距センサからの光束が照射されるべきスポットエリアの面積を大きく確保する必要がある。尚、スポットエリアの意味については後述する。
【００１０】
以下、測距センサにより測定されるべき距離を３００ｍｍとした場合に要されるスポットエリアについて説明する。
【００１１】
当該測距センサから出力される光束は、被測定対象物表面に向けて円錐状に広がる。図１１は、測距センサから被測定対象物表面に向けて出力される光束の縦断面を示した図である。図１１には、測距センサＳから、当該測距センサＳと被測定対象物表面ＳＵとを結ぶ垂線に対して２°広がる円錐状の光束が出力される例が示されている。
【００１２】
図１１に示すように、測距センサＳと被測定対象物表面ＳＵとを結ぶ垂線に対して２°広がる円錐状に出力されている場合に、測距センサＳにより３００ｍｍの距離を測定するためには、半径１０．５ｍｍのスポット径が必要となる。ここに、スポット径とは、測距センサＳからの光束が被測定対象物表面ＳＵに到達した場所を表す円状のスポットＳＰの半径のことをいう。
【００１３】
さらに、測距センサＳは、当該測距センサＳの取付誤差や、当該測距センサＳの特性に応じて光軸誤差が生じうる。図１２は、光軸誤差が生じうる範囲の縦断面を示した図である。
【００１４】
図１２には、光軸誤差が生じうる範囲として、測距センサＳを起点として、当該測距センサＳと被測定対象物表面ＳＵとを結ぶ垂線に対して９．５°広がる円錐状の範囲が例示されている。
【００１５】
図１２のように、測距センサＳを起点として、当該測距センサＳと被測定対象物表面ＳＵとを結ぶ垂線に対して９．５°広がる円錐状の範囲で光軸誤差が生じうる場合には、測距センサＳから３００ｍｍ離れた被測定対象物表面ＳＵにおいて、前記スポットＳＰの中心となりうる位置が形成する範囲は、光軸誤差が生じていない場合のスポットの中心Ｏを中心とした半径５０．２ｍｍの円の範囲となる。
【００１６】
尚、図１２において、点Ｏ１は、最大の光軸誤差、つまり、９．５°の光軸誤差が生じている場合に被測定対象物表面ＳＵにおいてスポットＳＰの中心となりうる位置であって、光軸誤差が生じていないとした場合のスポットＳＰの中心Ｏから最も離れた位置である。図１２の例では、５０．２ｍｍである。
【００１７】
図１３は、測距センサが図１１及び図１２の特性を有する場合に、測距センサＳにより３００ｍｍの距離を測定するのに要されるスポットエリアについて説明するための横断図である。
【００１８】
図１３に示すように、被測定対象物表面ＳＵにおいて確保されるべきスポットエリアＳＡは、光軸誤差が生じていない場合のスポットＳＰの中心Ｏと、最大の光軸誤差、つまり、９．５°の光軸誤差が生じている場合のスポットの中心Ｏ１とを結ぶ線分の長さ（５０．２ｍｍ）に、当該中心Ｏ１を中心とするスポットＳＰのスポット径（１０．５ｍｍ）を加算して得られる長さ（６０．７ｍｍ）を半径とする円で表される領域である。
【００１９】
このように、測距センサＳにより測定されるべき距離が３００ｍｍである場合には、当該測距センサＳにより当該距離を測定するためには、半径６０．７ｍｍの円で表されるスポットエリアＳＡが必要となる。
【００２０】
そして、このようなスポットエリアＳＡの面積は、測距センサＳと被測定対象物表面ＳＵとの間の距離が大きくなるほど、スポット径及び光軸誤差の生じうる範囲が大きくなるため、より大きくなるように確保される必要がある。
【００２１】
ところで、給紙装置において被測定対象物表面ＳＵとなるトレイ上面の面積は、一般に、用紙サイズに合わせて定められているので、トレイ上面のうち用紙が載置されていない部分の面積はさほど大きく確保されているわけではない。
【００２２】
そのため、測距センサにより測定すべき距離が大きくなるほど、当該距離を測定できるだけの面積のスポットエリアを被測定対象物ＳＵ表面で確保することが困難となる。
【００２３】
以上説明したように、測距センサにより測定されるべき距離が大きくなるほど、測距センサによる用紙残量の検出精度が低下する上に、当該測距センサが距離を測定できるだけの面積のスポットエリアを確保することができなくなる。
【００２４】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、用紙残量を検出するに際し、測距センサが測定すべき距離を小さく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】
【００２５】
本発明の一局面に係る用紙残量検出装置は、用紙を収容するための用紙収容部であって、前記用紙を取り出すための用紙取出位置が予め設定された用紙収容部と、前記用紙を載置するために設けられており、前記用紙収容部の内部で上下方向で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が、前記用紙取出位置に位置するように、当該トレイを前記上下方向で移動させるモータと、動滑車と、前記トレイと静止部材との間に、前記動滑車を支持した状態で接続されており、前記トレイの移動により前記動滑車を回転させながら前記トレイの移動方向と逆方向に移動させる索と、前記動滑車と一体となって移動するように当該動滑車に取り付けられた板部材と、前記板部材と対向して設けられており、自身と前記板部材との間の距離を表す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前記測定信号に基づいて、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ことを特徴とする（請求項１）。
【００２６】
この構成によれば、トレイの移動により動滑車が回転しながらトレイの移動方向と逆方向に移動する。そして、板部材が動滑車と一体となって移動する。
【００２７】
これにより、動滑車と一体となって移動する板部材が、トレイの移動方向とは逆方向に、当該トレイの移動距離の半分の距離だけ移動する。
【００２８】
そのため、板部材の最大の移動距離は、トレイの最大の移動距離の半分で済み、板部材の移動距離として設定されるべき距離範囲が、トレイの移動距離として設定されるべき距離範囲の半分ですむ。
【００２９】
その結果、板部材との距離を測定する測距センサが測定すべき距離が、当該測距センサがトレイ上面との間の距離を測定する場合と比べて半分となる。これにより、用紙残量を検出するに際し、測距センサが測定すべき距離を小さくすることができる。
【００３０】
結果として、用紙残量の検出精度が向上し、要されるスポットエリアの面積を小さくすることができる。
【００３１】
上記構成において、前記板部材の両端には、それぞれ前記動滑車が取り付けられており、前記索が、前記板部材の下側で前記両端の動滑車間に掛け渡されるように張設されていることが好ましい（請求項２）。
【００３２】
この構成によれば、板部材の下部に索を通して当該板部材を支持することができる。これにより、板部材を動滑車でつり下げる場合と比べて、構成をコンパクトにすることができる。
【００３３】
上記構成において、前記測距センサは、当該測距センサと前記板部材との間の距離が小さくなるほど大きなレベル値の測定信号を出力する一方で、前記距離が大きくなるほど小さなレベル値の測定信号を出力し、前記残量検出部は、前記測距センサにより得られたレベル値が小さくなるにつれて、用紙残量が少ないと判断し、当該レベル値が大きくなるにつれて、用紙残量が多いと判断することが好ましい（請求項３）。
【００３４】
この構成によれば、残量検出部は、測距センサにより得られたレベル値が小さくなるにつれて、用紙残量が少ないと判断し、当該レベル値が大きくなるにつれて、用紙残量が多いと判断する。
【００３５】
これにより、残量検出部は、板部材がトレイの移動方向と逆方向に移動する場合において、用紙残量の検出を適切に行うことができる。また、距離の増減の方向と測定信号のレベル値の増減の方向とが同じであるため、測距センサにより得られたレベル値を距離や用紙残量に換算することが容易となる。
【００３６】
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３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４）。
【００３７】
この構成によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の用紙残量検出装置を備えるため、請求項１乃至請求項３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】
【００３８】
本発明によれば、板部材との距離を測定する測距センサが測定すべき距離が、当該測距センサがトレイ上面との間の距離を測定する場合と比べて半分となる。これにより、用紙残量を検出するに際し、測距センサが測定すべき距離を小さくすることができる。
【００３９】
結果として、用紙残量の検出精度が向上し、要されるスポットエリアの面積を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【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】電圧値範囲−残量対応テーブルの一例について示した図である。
【図５】用紙残量検出機構の一例について示した図である。
【図６】用紙残量検出機構の他の例について示した図である。
【図７】測距センサが測定すべき距離が小さくなったときのスポット径について説明するための図である。
【図８】測距センサが測定すべき距離が小さくなった場合に、光軸誤差が生じることによりスポットの中心となりうる位置が形成する範囲について説明するための図である。
【図９】測距センサが測定すべき距離が小さくなった場合に、当該距離を測定するのに要されるスポットエリアについて説明するための横断図である。
【図１０】測距センサの出力特性を示した図である。
【図１１】測距センサから被測定対象物表面に向けて出力される光束の縦断面を示した図である。
【図１２】光軸誤差が生じうる範囲の縦断面を示した図である。
【図１３】測距センサが図１１及び図１２の特性を有する場合に、測距センサにより３００ｍｍの距離を測定するのに要されるスポットエリアについて説明するための横断図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
第１トレイ３３４及び第２トレイ３３５は、ストッカ３３の内部において、予め設定された、最下位置ＰＬと用紙取出位置ＰＨとの間で上下方向に移動可能に構成されている。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
用紙残量検出装置１は、図３に示す用紙残量検出機構Ｄを備えている。用紙残量検出機構Ｄは、モータＭ、第１トレイ３３４が配置されたストッカ３３、測距センサＳ、板部材３０、などを含んで構成されている。
【００６５】
尚、以下の説明において、第１トレイ３３４に載置されている用紙残量を検出するための用紙残量検出機構Ｄのみが示されているが、第２トレイ３３５に載置されている用紙残量を検出するための構成は、第１トレイ３３４に載置されている用紙残量を検出するための構成と同様であるため、説明及び図示を省略する。
【００６６】
また、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、残量検出部１１が用紙残量の検出を行うためのデータを記憶した記憶部４０を備える。
【００６７】
モータＭは、制御部１０により制御される。制御部１０は、第１トレイ３３４に載置されている用紙を用紙取りだしローラ４１３Ａにより取り出すことができるように、モータＭにより、第１トレイ３３４に載置されている用紙ＳＨのうち最上位置の用紙ＳＨが用紙取出位置ＰＨに位置するように、第１トレイ３３４を上方向に移動させる。
【００６８】
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を備える。残量検出部１１は、測距センサＳから出力される電圧信号を受け付けて、第１トレイ３３４に載置されている用紙の残量を検出する。
【００６９】
板部材３０は、後述するように、第１トレイ３３４の移動方向と逆方向に移動する。そのため、第１トレイ３３４に載置されている用紙ＳＨが減少して当該第１トレイ３３４が上方向に移動すると、板部材３０は、第１トレイ３３４とは逆方向、つまり、下方向に移動する。
【００７０】
このため、残量検出部１１は、測距センサＳと板部材３０上面との間の距離が大きくなるにつれて、用紙残量が少ないと判断し、測距センサＳと板部材３０上面との間の距離が小さくなるにつれて、用紙残量が多いと判断する。
【００７１】
例えば、測距センサＳにより得られた電圧値が、当該測距センサＳと板部材３０上面との間の距離が大きくなるにつれて順次小さくなり、当該距離が小さくなるにつれて順次大きくなるような場合には（図８参照）、残量検出部１１は、測距センサＳにより得られた電圧値が小さくなるにつれて、用紙残量が少ないと判断し、当該電圧値が大きくなるにつれて、用紙残量が多いと判断する。
【００７２】
このような残量検出部１１による処理を可能とするため、記憶部４０には、残量検出部１１が用紙残量の検出を行うためのデータとして、例えば、図４に示される電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａが予め記憶されている。
【００７３】
尚、図４において、Ｖ１０は、板部材３０が測距センサＳに最も近い位置に位置するとき、つまり、第１トレイ３３４が最下位置ＰＬに位置するときに測距センサＳにより得られた電圧値を示している。
【００７４】
また、Ｖ０は、板部材３０が測距センサＳから最も離れた位置に位置するとき、つまり、第１トレイ３３４が用紙取出位置ＰＨに位置するときに測距センサＳにより得られた電圧値を示している。
【００７５】
さらに、図４において、Ｖ９〜Ｖ１は、板部材３０が、測距センサＳに最も近い位置と、測距センサＳから最も離れた位置との間で下方向に移動する間に、つまり、第１トレイ３３４が、最下位置ＰＬと用紙取出位置ＰＨとの間で上方向に移動する間に測距センサＳにより得られた電圧値を示している。電圧値Ｖ９〜Ｖ１は、Ｖ９からＶ１に向けて順次小さくなる電圧値である。
【００７６】
電圧値範囲−残量対応テーブル４０Ａでは、残量検出部１１が、用紙残量を、１０％、２０％、・・・、１００％と１０％きざみで検出するように、１０個の電圧値範囲データと、各電圧値範囲データに対応する用紙残量データとが、予め記憶されている。
【００７７】
そして、各電圧値範囲データで表される電圧値範囲の上限及び下限の双方が大きくなるにつれて、当該電圧値範囲データに対応する用紙残量が順次大きくなるように、電圧値範囲データ及び用紙残量データが記憶されている。
【００７８】
残量検出部１１は、測距センサＳからの電圧信号を受信したときには、当該電圧信号の電圧値が、いずれの電圧値範囲データで表される電圧値範囲に含まれているかを判断し、判断した電圧値範囲を表す電圧値範囲データに対応して記憶されている用紙残量データを読み出して、当該用紙残量データで表される用紙残量を、例えば、表示回路により表示部へ表示させる。
【００７９】
これにより、残量検出部１１は、板部材３０が、後述するように第１トレイ３３４の移動方向と逆方向に移動する場合において、用紙残量の検出を適切に行うことができる。
【００８０】
図５は、用紙残量検出機構Ｄの一例について示した図である。
【００８１】
一般に、動滑車に固定された荷を、一端が天井などの静止箇所に固定され、且つ当該動滑車が載置されたワイヤの他端を上下方向に操作することにより、上下方向に移動させるに当たり、荷を例えば１ｍ上下方向に移動させるためには、ワイヤの他端を２ｍ、荷と同方向に移動させる必要がある。
【００８２】
本実施形態の用紙残量検出機構Ｄは、以上の動滑車の特性に着目して為されたものである。
【００８３】
図５に示す用紙残量検出機構Ｄでは、第１トレイ３３４上面の一端には第１ワイヤＷ１の一端が固定されており、第１トレイ３３４上面の他端には第２ワイヤ（索）Ｗ２及び第３ワイヤ（索）Ｗ３の一端が固定されている。そして、板部材３０上面の一端には動滑車Ｐ１が取り付けられており、板部材３０上面の他端には動滑車Ｐ２が取り付けられている。
【００８４】
また、筐体２には、３つの定滑車Ｐ３〜Ｐ５が固定されている。定滑車Ｐ３〜Ｐ５のうち、定滑車Ｐ３及びＰ４がモータＭの駆動力を受けて互いに異なる方向に回転するよう構成されている。
【００８５】
そして、第１トレイ３３４上面の一端に固定された第１ワイヤＷ１の他端が定滑車Ｐ３に固定されている。第１ワイヤＷ１は、定滑車Ｐ３が紙面反時計回り方向に回転したときには、定滑車Ｐ３により巻き回される。
【００８６】
また、第１トレイ３３４上面の他端に固定された第２ワイヤＷ２は、定滑車Ｐ４及び動滑車Ｐ１を経由して筐体（静止部材）２に至っており、第２ワイヤＷ２の他端は、当該筐体２に固定されている。さらには、第１トレイ３３４上面の他端に固定された第３ワイヤＷ３は、定滑車Ｐ４、定滑車Ｐ５、及び、動滑車Ｐ２を経由して筐体（静止部材）２に至っており、第３ワイヤＷ３の他端は、当該筐体２に固定されている。
【００８７】
そして、板部材３０上面に対向するようにして、測距センサＳが配置されている。当該測距センサＳ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配置されている。
【００８８】
当該測距センサＳは、いわゆる三角測距法により、当該測距センサＳと板部材３０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。
【００８９】
尚、当該測距センサＳは、測定された距離がレベル値として得ら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、電流信号の電流値やデジタル信号のデジタル値で表されていてもよい。
【００９０】
以下、用紙残量検出機構Ｄの基本動作について説明する。以下の説明において、第１トレイ３３４が上方向に移動し、板部材３０が下方向に移動する際の各構成要素の回転方向或いは移動方向を実線矢印で示す。一方で、第１トレイ３３４が下方向に移動し、板部材３０が上方向に移動する際の各構成要素の回転方向或いは移動方向を点線矢印で示す。
【００９１】
用紙残量検出機構Ｄは、第１トレイ３３４を上方向に移動させるために、モータＭにより、定滑車Ｐ３を反時計回り方向に、定滑車Ｐ４を時計回り方向に回転させる。すると、第１トレイ３３４は、ワイヤＷ１〜Ｗ３により引き上げられるので、上方向に移動する。
【００９２】
また、定滑車Ｐ４の時計回り方向の回転により、第２ワイヤＷ２が下方向に繰り出されるため、動滑車Ｐ１は反時計回り方向に回転しながら下方向に移動する。さらには、定滑車Ｐ４の時計回り方向の回転により第３ワイヤＷ３に定滑車Ｐ４の回転力が伝達されるため、定滑車Ｐ５が時計回り方向に回転する。これにより、第３ワイヤＷ３下方向に繰り下げられるため、動滑車Ｐ２は時計回り方向に回転しながら下方向に移動する。
【００９３】
このように、定滑車Ｐ３が反時計回り方向、定滑車Ｐ４が時計回り方向に回転することにより、第１トレイ３３４が上方向に移動する一方で、動滑車Ｐ１及びＰ２が下方向に移動する。そして、板部材３０は、動滑車Ｐ１及びＰ２に固定されているから、動滑車Ｐ１及びＰ２と一体となって下方向に移動する。
【００９４】
このとき、動滑車Ｐ１及びＰ２は、動滑車の特性により、第２ワイヤＷ２及び第３ワイヤＷ３の移動量、つまり、第１トレイ３３４の上方向の移動距離ｄの半分の距離（ｄ／２）だけ、下方向に移動する（図５の実線矢印参照）。
【００９５】
その一方で、モータＭの回転を停止させると、第１トレイ３３４は自重により下方向へ移動する。このとき、定滑車Ｐ３は時計回り方向、定滑車Ｐ４は反時計回り方向に回転する。
【００９６】
第１トレイ３３４が下方向へ移動すると、第２ワイヤＷ２が上方向に繰り出されるため、動滑車Ｐ１は時計回り方向に回転しながら上方向に移動する。さらには、第１トレイ３３４の下方向の移動により第３ワイヤＷ３に第１トレイ３３４の移動力が伝達されるため、定滑車Ｐ５が反時計回り方向に回転する。これにより、第３ワイヤＷ３が上方向に繰り出されるため、動滑車Ｐ２は反時計回り方向に回転しながら上方向に移動する。
【００９７】
このように、第１トレイ３３４が自重により下方向に移動することにより、動滑車Ｐ１及びＰ２が上方向に移動する。そして、板部材３０は動滑車Ｐ１及びＰ２に固定されているから、動滑車Ｐ１及びＰ２と一体となって上方向に移動する。
【００９８】
このとき、動滑車Ｐ１及びＰ２は、動滑車の特性により、ワイヤＷ２及びＷ３の移動量、つまり、第１トレイ３３４の下方向の移動距離ｄの半分の距離（ｄ／２）だけ、上方向に移動する（図５の点線矢印参照）。
【００９９】
尚、図５では、第１トレイ３３４上の用紙残量を検出するための構成として、用紙残量検出機構Ｄを例示しているが、本発明ではこの例に限られず、第１トレイ３３４上の用紙残量を検出するために、図６に示す用紙残量検出機構Ｄ１が配置されていてもよい。
【０１００】
図６は、用紙残量検出機構の他の例を示した図である。尚、図６において、図５に示す用紙残量検出機構Ｄ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。
【０１０１】
図６に示すように、用紙残量検出機構Ｄ１では、第２ワイヤＷ２の一端が第１トレイ３３４の一端（図６では右端）に固定されており、当該第２ワイヤＷ２の他端が筐体２に固定されている。そして、当該第２ワイヤＷ２は、定滑車Ｐ４、動滑車Ｐ１、及び動滑車Ｐ２を経由している。
【０１０２】
動滑車Ｐ１及びＰ２は、第２ワイヤＷ２に支持されている。動滑車Ｐ１及びＰ２の上には、動滑車Ｐ１が板部材３０の一端側（図６では左端側）、動滑車Ｐ２が板部材３０の他端側（図６では右端側）に位置するように、板部材３０が載置されている。
【０１０３】
このように、用紙残量検出機構Ｄ１によれば、第２ワイヤＷ２に支持されている動滑車Ｐ１及びＰ２には、動滑車Ｐ１が板部材３０の一端側、動滑車Ｐ２が板部材３０の他端側に位置するように、板部材３０が載置されているため、動滑車Ｐ１及びＰ２は、板部材３０を水平方向に支持することができる。これにより、板部材３０を水平方向に安定させながら上下方向に移動させることができる。その結果、測距センサＳによる板部材３０との間の距離測定の精度を確保できる。
【０１０４】
また、用紙残量検出機構Ｄ１によれば、板部材３０の下に第２ワイヤＷ２を通して板部材３０を支持できるため、図５のように、第３ワイヤＷ３や定滑車Ｐ５を必要としないため、図５の場合と比べて構成をコンパクトにすることができる。
【０１０５】
用紙残量検出機構Ｄ１によれば、モータＭにより、定滑車Ｐ３を反時計回り方向、定滑車Ｐ４を時計回り方向にそれぞれ回転させて第１トレイ３３４を上方向に移動させると、動滑車Ｐ１及びＰ２を支持している第２ワイヤＷ２が下方向に繰り出される。
【０１０６】
これにより、動滑車Ｐ１が反時計回り方向、動滑車Ｐ２が時計回り方向にそれぞれ回転しながら下方向に移動する。このとき、動滑車Ｐ１及びＰ２は、前記動滑車の特性により、第１トレイ３３４の移動距離ｄの半分の距離（ｄ／２）だけ移動する。
【０１０７】
板部材３０は、動滑車Ｐ１及びＰ２の上に載置されているため、動滑車Ｐ１及びＰ２と同じ距離（ｄ／２）だけ下方向に移動する。
【０１０８】
その一方で、第１トレイ３３４が自重により下方向に移動すると、動滑車Ｐ１及びＰ２を支持している第２ワイヤＷ２が上方向に繰り出されるため、動滑車Ｐ１は時計回り方向、動滑車Ｐ２が反時計回り方向にそれぞれ回転しながら上方向に移動する。このとき、動滑車Ｐ１及びＰ２は、前記動滑車の特性により、第１トレイ３３４の移動距離ｄの半分の距離（ｄ／２）だけ移動する。
【０１０９】
板部材３０は、動滑車Ｐ１及びＰ２の上に載置されているため、動滑車Ｐ１及びＰ２と同じ距離（ｄ／２）だけ上方向に移動する。
【０１１０】
以上に説明したように、用紙残量検出機構Ｄ及びＤ１によれば、動滑車Ｐ１及びＰ２が動滑車の特性により、第１トレイ３３４の移動距離ｄの半分の距離（ｄ／２）だけ移動する。そのため、動滑車Ｐ１及びＰ２に取り付けられた板部材３０が動滑車Ｐ１及びＰ２と一体となって、第１トレイ３３４の移動距離の半分の距離だけ移動する。
【０１１１】
そのため、板部材３０の最大の移動距離は、第１トレイ３３４の最大の移動距離の半分で済み、板部材３０の移動距離として設定されるべき距離範囲が、第１トレイ３３４の移動距離として設定されるべき距離範囲の半分ですむ。
【０１１２】
その結果、板部材３０との距離を測定する測距センサＳが測定すべき距離が、当該測距センサＳが第１トレイ３３４上面との間の距離を測定する場合と比べて半分となる。これにより、用紙残量を検出するに際し、測距センサＳが測定すべき距離を小さくすることができる。
【０１１３】
結果として、用紙残量の検出精度が向上する。これについて、図１０を用いて説明する。測距センサＳが第１トレイ３３４上面との間の距離を測定する場合の距離範囲を、例えば、８ｃｍから１４ｃｍの範囲とする。
【０１１４】
測距センサＳが板部材３０上面との間の距離を測定する場合には、測距センサＳが測定すべき距離が、測距センサＳが第１トレイ３３４上面との間の距離を測定する場合に当該測距センサＳが測定すべき距離の半分となる。
【０１１５】
そのため、測距センサＳが板部材３０上面との間の距離を測定する場合には、測距センサＳが第１トレイ３３４上面との間の距離を測定する場合の距離範囲の下限値である８ｃｍが４ｃｍに変化し、当該距離範囲の上限値である１４ｃｍが７ｃｍに変化する。
【０１１６】
図１０から判るように、測距センサＳにより得られる電圧値Ｖｏｕｔは、距離範囲が４ｃｍから７ｃｍである場合のほうが、距離範囲が８ｃｍから１４ｃｍである場合と比べて大きい。
【０１１７】
その結果、残量検出部１１は、測距センサＳにより、ノイズの影響を受けにくい範囲の電圧値の電圧信号に基づいて用紙残量の検出ができるため、用紙残量の検出精度が向上する。
【０１１８】
また、本実施形態に係る用紙残量検出装置１は、測距センサＳが検出すべき距離を小さくすることができるため、測距センサＳが距離を検出するのに要されるスポットエリアの面積を小さくすることができる。これについて、図７〜図９を用いて説明する。
【０１１９】
尚、以下の説明において、測距センサＳの特性は、図１１及び図１２の特性と同様であるとする。また、図７〜図９において、実線は３００ｍｍの距離を測定する例を示しており、点線は１５０ｍｍの距離を測定する例を示している。
【０１２０】
図７は、測距センサＳが測定すべき距離が小さくなったときのスポット径について説明するための図である。図７には、測距センサＳから板部材３０の上面ＳＵに向けて出力される光束の縦断面が実線で示されている。
【０１２１】
図７において、三角形（△ＳＯ’α’）と、三角形（△ＳＯα）とは相似関係にある。したがって、三角形（△ＳＯ’α’）の辺α’Ｏ’の長さは、三角形（△ＳＯα）の辺αＯの長さ（１０．５ｍｍ）の半分であるから、５．２５ｍｍである。
【０１２２】
したがって、測距センサＳにより測定すべき距離が１５０ｍｍである場合には、スポットＳＰのスポット径は、当該距離が３００ｍｍである場合の半分である５．２５ｍｍとなる。
【０１２３】
図８は、測距センサＳが測定すべき距離が小さくなった場合に、光軸誤差が生じることによりスポットの中心となりうる位置が形成する範囲について説明するための図である。図７には、光軸誤差が生じうる範囲の縦断面が実線で示されている。
【０１２４】
図８において、三角形（△ＳＯ’Ｏ１’）と、三角形（△ＳＯＯ１）とは相似関係にある。したがって、三角形（△ＳＯ’Ｏ１’）の辺Ｏ’Ｏ１’の長さは、三角形（△ＳＯＯ１）の辺ＯＯ１の長さ（５０．２ｍｍ）の半分であるから、２５．１ｍｍである。
【０１２５】
したがって、測距センサＳにより測定すべき距離が１５０ｍｍである場合には、板部材３０の上面ＳＵにおいて、前記スポットＳＰの中心となりうる位置が形成する範囲は、光軸誤差が生じていない場合のスポットの中心Ｏを中心とした半径２５．１ｍｍの円の範囲となる。
【０１２６】
つまり、測距センサＳにより測定すべき距離が１５０ｍｍである場合には、当該距離が３００ｍｍである場合の半分の半径の円の範囲が、スポットＳＰの中心となりうる位置が形成する範囲となる。
【０１２７】
尚、図８において、点Ｏ１’は、最大の光軸誤差、つまり、９．５°の光軸誤差が生じている場合に板部材３０の上面ＳＵにおいてスポットＳＰの中心となりうる位置であって、光軸誤差が生じていないとした場合のスポットＳＰの中心Ｏから最も離れた位置である。
【０１２８】
図９は、測距センサＳが測定すべき距離が小さくなった場合に、当該距離を測定するのに要されるスポットエリアについて説明するための横断図である。図８には、測距センサＳが測定すべき距離が１５０ｍｍである場合のスポットエリアが実線で示されている。
【０１２９】
図９に示すように、板部材３０の上面ＳＵにおいて確保されるべきスポットエリアＳＡは、光軸誤差が生じていない場合のスポットＳＰの中心Ｏと、最大の光軸誤差、つまり、９．５°の光軸誤差が生じている場合のスポットの中心Ｏ１とを結ぶ線分の長さ（２５．１ｍｍ）に、当該中心Ｏ１を中心とするスポットＳＰのスポット径（５．２５ｍｍ）を加算して得られる長さ（３０．３５ｍｍ）を半径とする円で表される領域である。
【０１３０】
このように、測距センサＳにより測定されるべき距離が１５０ｍｍである場合には、スポットエリアの半径は、当該距離が３００ｍｍである場合の半径（６０．７ｍｍ）の半分である３０．３５ｍｍで済む。
【０１３１】
これにより、当該距離が３００ｍｍである場合の１／４の面積のスポットエリアを確保すれば、測距センサＳにより距離の測定が可能となる。
【０１３２】
以上により、本実施形態に係る用紙残量検出装置１によれば、測距センサＳが検出すべき距離を小さくすることができるため、測距センサＳが距離を検出するのに要されるスポットエリアの面積を小さくすることができる。
【符号の説明】
【０１３３】
Ａ 画像形成装置
１ 用紙残量検出装置
１１ 残量検出部
３０ 板部材
３３ ストッカ
３３４ 第１トレイ
３３５ 第２トレイ
Ｍ モータ
Ｐ１、Ｐ２ 動滑車
Ｓ 測距センサ
Ｗ２ 第２ワイヤ
Ｗ３ 第３ワイヤ
ＳＨ 用紙
ＰＨ 用紙取出位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙を収容するための用紙収容部であって、前記用紙を取り出すための用紙取出位置が予め設定された用紙収容部と、
前記用紙を載置するために設けられており、前記用紙収容部の内部で上下方向で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が、前記用紙取出位置に位置するように、当該トレイを前記上下方向で移動させるモータと、
動滑車と、
前記トレイと静止部材との間に、前記動滑車を支持した状態で接続されており、前記トレイの移動により前記動滑車を回転させながら前記トレイの移動方向と逆方向に移動させる索と、
前記動滑車と一体となって移動するように当該動滑車に取り付けられた板部材と、
前記板部材と対向して設けられており、自身と前記板部材との間の距離を表す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前記測定信号に基づいて、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】
前記板部材の両端には、それぞれ前記動滑車が取り付けられており、
前記索が、前記板部材の下側で前記両端の動滑車間に掛け渡されるように張設されている
ことを特徴とする請求項１に記載の用紙残量検出装置。
【請求項３】
前記測距センサは、当該測距センサと前記板部材との間の距離が小さくなるほど大きなレベル値の測定信号を出力する一方で、前記距離が大きくなるほど小さなレベル値の測定信号を出力し、
前記残量検出部は、前記測距センサにより得られたレベル値が小さくなるにつれて、用紙残量が少ないと判断し、当該レベル値が大きくなるにつれて、用紙残量が多いと判断する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の用紙残量検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３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】
用紙を収容するための用紙収容部であって、前記用紙を取り出すための用紙取出位置が予め設定された用紙収容部と、
前記用紙を載置するために設けられており、前記用紙収容部の内部で上下方向で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が、前記用紙取出位置に位置するように、当該トレイを前記上下方向で移動させるモータと、
動滑車と、
前記トレイと静止部材との間に、前記動滑車を支持した状態で接続されており、前記トレイの移動により前記動滑車を回転させながら前記トレイの移動方向と逆方向に移動させる索と、
前記動滑車と一体となって移動するように当該動滑車に取り付けられた板部材と、
前記板部材と対向して設けられており、自身と前記板部材との間の距離を表す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前記測定信号に基づいて、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】
前記板部材の両端には、それぞれ前記動滑車が取り付けられており、
前記索が、前記板部材の下側で前記両端の動滑車間に掛け渡されるように張設されている
ことを特徴とする請求項１に記載の用紙残量検出装置。
【請求項３】
前記測距センサは、当該測距センサと前記板部材との間の距離が小さくなるほど大きなレベル値の測定信号を出力する一方で、前記距離が大きくなるほど小さなレベル値の測定信号を出力し、
前記残量検出部は、前記測距センサにより得られたレベル値が小さくなるにつれて、用紙残量が少ないと判断し、当該レベル値が大きくなるにつれて、用紙残量が多いと判断する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の用紙残量検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３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２０１１−２４６２５４（Ｐ２０１１−２４６２５４Ａ）
【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２０１０−１２３０６０（Ｐ２０１０−１２３０６０）
【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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