(57)【要約】  【課題】  シートに画像を形成する画像形成装置であって、シートの残量を連続的に検知することが可能で、そのための構成が簡素なものを提供する。  【解決手段】  画像形成装置は、シートを載置しシート残量に応じて上下に移動するトレイ(21)と、シート残量を検出する残量検出部(60)を備える。残量検出部(60)は、発光部と受光部を有する反射型センサ(61)と、反射型センサ(61)に対向して配置された反射板(62)と、それらの間に配置されたスリット板(63)から成る。スリット板(63)は、回動軸(64)を中心に上下方向に回動自在であり、略円弧状で幅が次第に変化するスリット(63a)を有し、ばね(65)の付勢力によってトレイ(21)の下面に当接する。反射板(62)からの光を通すスリット(63a)の幅がシート残量に応じて変化し、それによって変わる反射型センサ(61)の受光量からシート残量を求める。【選択図】      図４
2006076755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートに画像を形成する画像形成部と、重ねて載置されたシートを順に画像形成部に供給するシート供給部と、シート供給部のシートの残量を検出する残量検出部とを備える画像形成装置において、
残量検出部が、光を発する発光部と光を受ける受光部を有する反射型センサと、反射型センサからの光を反射型センサに向けて反射する反射板と、反射型センサと反射板との間に配置され、シートの残量に応じて反射型センサと反射板とを結ぶ方向に対して垂直な方向に移動し、移動方向に沿って幅が次第に変化するスリットを有するスリット板と、スリット板のスリットを通過した光を受けた反射型素子の受光量に基づいてシートの残量を算出する演算部より成ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
スリット板が回動し、スリット板のスリットの幅の中点を結ぶ線が、スリット板の回動軸を中心とする円弧をなすことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシートに画像を形成する画像形成装置に関し、特に、画像を形成するシートの残量を検出する機能を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等のシートに画像を形成する画像形成装置には、シートの残量（残り枚数）を検出して使用者に知らせるようにしたものが多い。シートの残量を検出する方法には種々あるが、光学的に行うのが一般的である。
【０００３】
例えば、シートの残量に応じて移動する発光素子と、発光素子からの光を検出する複数の固定の受光素子を備えて、どの受光素子が発光素子からの光を検出したかによって、シートの残量を判断する方法がある。逆に、シートの残量に応じて移動する受光素子と、発光強度の異なる複数の発光素子を備え、受光素子の受光量に基づいてシートの残量を判断する方法もある。
【０００４】
また、特開２００２−６８５２４号には、複数のスリットを有し、シートの残量に応じてスリットの配列方向に移動する部材と、１つの受光素子を備え、受光素子がスリットを介して光を受けた回数からシートの残量を判断するようにした装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−６８５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、発光素子や受光素子を複数用いると、それらの配置のためや配線のために構成が複雑になり、コストも上昇する。しかも、シートの残量を発光素子や受光素子の数に応じた段階数で知ることができるにすぎず、残量を細かく知ることはできない。上記公報の装置でも、検知し得る残量は段階的になり、スリットの数の制約を受ける。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、シートの残量を連続的に検知することが可能で、しかも、そのための構成が簡素な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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明では、シートに画像を形成する画像形成部と、重ねて載置されたシートを順に画像形成部に供給するシート供給部と、シート供給部のシートの残量を検出する残量検出部とを備える画像形成装置において、残量検出部が、光を発する発光部と光を受ける受光部を有する反射型センサと、反射型センサからの光を反射型センサに向けて反射する反射板と、反射型センサと反射板との間に配置され、シートの残量に応じて反射型センサと反射板とを結ぶ方向に対して垂直な方向に移動し、移動方向に沿って幅が次第に変化するスリットを有するスリット板と、スリット板のスリットを通過した光を受けた反射型素子の受光量に基づいてシートの残量を算出する演算部より成る構成とする。
【０００８】
この画像形成装置は、１つの反射型センサによってシートの残量を検出することができ、簡素な構成となる。しかも、シートの残量に応じてスリットの幅が徐々に変化し、反射型センサの受光部が受ける光の量がシートの残量に応じて徐々に変わるから、シートの残量を連続的に検出することができる。
【０００９】
ここで、スリット板が回動し、スリット板のスリットの幅の中点を結ぶ線が、スリット板の回動軸を中心とする円弧をなす構成とするとよい。この構成では、スリット板は、回転移動をするだけで、位置を変えないから、スリット板の配置のために大きな空間を必要としない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の画像形成装置は、スリットの幅が次第に変化するスリット板を用いているため、シートの残量を連続的に検出することができる。しかも、配線の必要な反射型センサを１つのみ備えればよいから、簡素な構成となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態である複写機について、図面を参照しながら説明する。本実施形態の複写機１の構成を図１に模式的に示す。複写機１は、シートに画像を形成する画像形成部１０、画像形成部１０にシートを供給するシート供給部２０、原稿から画像を読み取る画像読取部３０、使用者の操作を受け付けるとともに操作案内等を表示する操作表示部４０、および、画像が形成されたシートを排出するシート排出部５０より成る。
【００１２】
シート供給部２０は、複数のトレイ２１を有しており、トレイ２１ごとに大きさや向きの異なるシートを載置して、操作表示部３０を介して指定されたシートを、対応するトレイ２１から画像形成部１０に供給する。各トレイ２１には、数百枚のシートを重ねて載置することができる。画像読取部３０は、コンタクトガラスと、その下に配置されてコンタクトガラス上の原稿から画像を読み取る移動可能なラインセンサと、コンタクトガラス上の原稿を照明する照明器を有するスキャナ部３１、および、重ねて載置された原稿を順にコンタクトガラス上に移送する原稿移送部３２より成る。
【００１３】
操作表示部４０は、複数の操作キーと、液晶表示パネルと、液晶表示パネルに重ねて配置されたタッチパネルより成る。操作キーは複写部数等の数値の入力に用いられ、タッチパネルは複写機１の機能の選択等に用いられる。液晶表示パネルは、操作案内のほか、複写機１の状態、使用者への警告等を表示する。シート排出部５０は、上下方向に可動の複数のビン５１を有しており、画像形成部１０によって画像が形成されたシートを異なるビン５１に分別して排出することができる。
【００１４】
画像形成部１０は、感光体ドラム１１、帯電部１２、潜像形成部１３、現像部１４、転写部１５、定着部１６、トナー回収部１７、および、除電部１８より成る。感光体ドラム１１は、光によって帯電電位が変化する表面を有し、矢印Ａ方向に回転する。帯電部１２は、放電により感光体ドラム１１の表面を均一に帯電させ、潜像形成部１３は、レーザ光の照射により感光体ドラム１１の表面に潜像を形成する。現像部１４は、感光体ドラム１１の表面の潜像にトナーを付着させて潜像を現像し、転写部１５は、感光体ドラム１１の表面のトナーをシート供給部２０から供給されるシートに転写する。
【００１５】
定着部１６は、トナーが転写されたシートを加熱しつつ押圧して、トナーをシートに定着させる。トナー回収部１７は、トナー転写後の感光体ドラム１１の表面から残存するトナーを分離し、分離したトナーを回収する。除電部１８は、トナーが除かれた感光体ドラム１１の表面の電荷を除去する。
【００１６】
図示しないが、複写機１は、公衆電話回線およびローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に接続するための通信部を備えており、公衆電話回線を介して外部のファクシミリ装置との間で画像データを送受するファクシミリ装置としても、ＬＡＮ上のパーソナルコンピュータからデータを与えられて、そのデータが表す画像をシートに形成するプリンタとしても機能する。また、原稿から読み取った画像を表す画像データをＬＡＮ上のパーソナルコンピュータに送信するイメージスキャナとしても機能する。
【００１７】
シート供給部２０およびその周辺の構成を図２に模式的に示す。図２において、（ａ）は１つのトレイ２１周辺の断面図であり、（ｂ）はその平面図である。シートＳを載置するトレイ２１は、カセット２２に収容されている。カセット２２は、引き出し式で、シートＳを補給するときには引き出され、複写機１の運転時には押し込まれて所定位置に設定される。以下、この所定位置にカセット２２が設定されている状態を、カセット２２が装着されているという。
【００１８】
トレイ２１は、端部２１ａを中心に上下方向に回動可能であり、カセット２２が本体に装着されている状態では、本体に設けられた付勢機構（不図示）によって上方に付勢される。トレイ２１の端部２１ａから遠い端部近傍の上方には、トレイ２１上に載置されたシートＳのうち最も上のものを送出するためのピックアップローラ２３が配置されている。ローラ２３は本体に固定されており、トレイ２１は、最も上のシートＳがローラ２３に当接した状態で停止する。カセット２２が引き出されたときには、付勢機構による付勢は解除され、トレイ２１は水平になる。
【００１９】
端部２１ａから遠いトレイ２１の端部近傍には側方に突出する突出部２１ｂが設けられており、突出部２１ｂの下方には、トレイ２１上のシートＳの残量を検出する残量検出部６０が設けられている。残量検出部６０は、反射型センサ６１、反射板６２、およびスリット板６３より成る。なお、残量検出部６０は、複写機１が備える複数のトレイ２１それぞれに対して設けられている。
【００２０】
反射型センサ６１は、光を発する発光部と、発光部が発して他の物体で反射された光を受ける受光部より成る。複写機１では、反射型センサ６１の発光部として発光ダイオード６１ａを、また、受光部としてフォトトランジスタ６１ｂを採用している（図５参照）。反射板６２は、反射型センサ６１に対向して配置されており、反射型センサ６１からの光を反射型センサ６１に向けて反射する。発光ダイオード６１ａが発する光束は平行光ではなく、円錐状の発散光である。ただし、反射板６２は、発光ダイオード６１ａからの光を全て反射し得る大きさとされている。
【００２１】
カセット２２には、反射型センサ６１と反射板６２をそれぞれ固定する固定部材６７、６８が立設されている。なお、反射型センサ６１と反射板６２の中心を結ぶ方向は水平である。
【００２２】
スリット板６３は、反射型センサ６１と反射板６２との間に、垂直に配置されている。スリット板６３には反射型センサ６１と反射板６２の中心を結ぶ方向に平行な軸６４が取り付けられており、スリット板６３は、軸６４を中心に、上下方向に回動可能である。カセット２２には、スリット板６３の回動軸６４の両端を回動自在に支持する１対の支持部材６９が立設されている。
【００２３】
回動軸６４に沿う方向から見たスリット板６３の正面図を図３に示す。図３において矢印Ｒはスリット板６３の回動を表している。スリット板６３は、概ね三角形状であり、その１つの頂点付近に回動軸６４が取り付けられている。また、回動軸６４が取り付けられた頂点の近傍には、回動軸６４から遠い縁から遠ざかる方向に突出する突出部６３ｂが形成されている。
【００２４】
回動軸６４から遠い縁の近傍に、光を通過させるためのスリット６３ａが形成されている。スリット６３ａは、回動軸６４を中心とする円の周上に位置し、概ね円弧状である。ただし、スリット６３ａの幅（回動軸６４を中心とする円の半径方向の大きさ）は一様ではなく、下方から上方に向けて次第に広がるように設定されている。
【００２５】
スリット６３ａの幅の中点を連ねた線６３ｃは、回動軸６４を中心とする円弧をなす。回動軸６４は反射型センサ６１と反射板６２の中心を結ぶ直線からの距離が、回動軸６４から曲線６３ｃまでの距離に等しくなる位置に配置されており、したがって、スリット板６３が回動軸６４を中心に回動する間、反射型センサ６１と反射板６２の中心を結ぶ直線は、常にスリット６３ｃの幅の中点を通る。
【００２６】
スリット板６３の突出部６３ｂには小孔６３ｄが形成されており、図２（ａ）に示すように、小孔６３ｄにはコイルばね６５の一端が取り付けられている。コイルばね６５の他端はカセット２２に設けられた係止部材６６に取り付けられている。カセット２２が装着されているとき、コイルばね６５は、引き伸ばされた状態となり、スリット板６３の突出部６３ｂを下方に向けて付勢する。すなわち、回動軸６４を挟んで突出部６３ｂの反対側に位置するスリット６３ａ側は、コイルばね６５によって、上方に向けて付勢され、回動軸６４から遠い縁の上端が、トレイ２１の突出部２１ｂの下面に当接する。
【００２７】
ピックアップローラ２３によってシートＳが１枚ずつ送出されるごとにトレイ２１の突出部２１ｂは上昇する。トレイ２１の突出部２１ｂの上昇に伴ってスリット６３ａも上昇し、スリット６３ａのうち、反射型センサ６１からの光や反射板６２からの光が通る部分の幅は狭くなっていく。反射型センサ６１が受ける光の量は、スリット６３ａの幅に依存し、トレイ２１上のシートＳの残量を表す。
【００２８】
カセット２２に設けられた係止部材６６は、不図示の機構により、カセット２２が本体に装着されているときは、カセット２２に固定され、カセット２２が引き出されたときは、カセット２２への固定を解除されて上昇するように設定されている。係止部材６６が固定を解除されると、スリット板６３に働いていたコイルばね６５の付勢力はなくなり、スリット板６３はスリット６３ａ側が下降してカセット２２に当接した状態で静止する。カセット２２が再び本体に装着されると、係止部材６６がカセット２２に固定されて、コイルばね６５の付勢力がスリット板６３に働く。
【００２９】
スリット板６３の異なる状態を図４に示す。図４において、（ａ）は、シートＳの残量が多く、トレイ２１が低くなっている状態を表している。このとき、反射型センサ６１からの光や反射板６２からの光はスリット６３ａの幅の広い部分を通り、反射型センサ６１が受ける光の量は多い。（ｂ）は、シートＳの残量が少なく、トレイ２１が高くなっている状態を表している。このとき、反射型センサ６１からの光や反射板６２からの光はスリット６３ａの幅の狭い部分を通り、反射型センサ６１が受ける光の量は少ない。
【００３０】
スリット板６３のスリット６３ａは、トレイ２１上のシートＳが１枚のときから、トレイ２１に載置可能な最大枚数のときまでにわたって、光を通過させ得る必要十分な長さに設定されている。また、スリット６３ａのうちシートＳが載置可能な最大枚数のときに光が通過する端部は、反射型センサ６１からの光を遮ることなく通過させ、かつ、反射板６２からの光を全て通過させるに足る最小限の幅に設定されている。
【００３１】
つまり、シートＳが載置可能な最大枚数よりも１枚でも少ないと、反射板６２からの光の一部はスリット板６３によって遮られて、反射型センサ６１の受光量は低下する。また、シートＳが１枚でもあれば反射板６２からの光の一部がスリット６３ａを通過して反射型センサ６１に入射するが、トレイ２１上のシートＳが皆無になったときは、反射型センサ２１に入射する光はなくなる。
【００３２】
（ｃ）は、カセット２２が引き出された状態を表している。この状態では、スリット板６３のスリット６３ａ側は下降して反射型センサ６１と反射板６２の中心を結ぶ直線上から外れ、反射型センサ６１からの光や反射板６２からの光はスリット板６３の傍らを通る。このとき、反射型センサ６１が受ける光の量は最大になる。
【００３３】
なお、カセット２２のうちスリット６３ａの下方に位置する部位には、スリット板６３の端部を通す孔が形成されており、スリット板６３は、突出部６２ｂに連なる下縁がカセット２２の孔の縁に当接した状態で、停止する。このとき、スリット板６３の一部はカセット２２よりも下方に突出する。このような構造とすることで、カセット２２の厚さの増大を抑えながら、スリット板６３の可動範囲を大きくすることができる。
【００３４】
反射型センサ６１を駆動し、反射型センサ６１の受光量を検出するための回路構成を図５に示す。反射型センサ６１の発光部である発光ダイオード６１ａは、第１の定電圧ＶＣＣ１を供給する電源線７２とグランド電位ＧＮＤとに接続されており、発光ダイオード６１ａと電源線７２との間には、発光ダイオード６１ａへの印加電圧を調整するための抵抗７１が介装されている。
【００３５】
反射型センサ６１の受光部であるフォトトランジスタ６１ｂは、第２の定電圧ＶＣＣ２を供給する電源線７４とグランド電位ＧＮＤとに接続されており、フォトトランジスタ６１ｂとグランド電位ＧＮＤとの間には、フォトトランジスタ６１ｂの受光量を検出するための抵抗７３が介装されている。フォトトランジスタ６１ｂを流れる電流は受光量に応じて変わり、その電流に応じた電圧がフォトトランジスタ６１ｂと抵抗７３との間に現れる。
【００３６】
フォトトランジスタ６１ｂと抵抗７３の間の一点はＣＰＵ７５の入力端子に接続されており、ＣＰＵ７５が、フォトトランジスタ６１ｂと抵抗７３の間に現れる電圧を検出する。ＣＰＵ７５は、検出した電圧に基づいて、トレイ２１上のシートＳの残量を算出する。
【００３７】
トレイ２１上のシートＳの残量と検出電圧との関係を図６に示す。検出電圧Ｖは、シートＳが１枚のときから載置可能な最大枚数までの全範囲にわたって、シートＳの残量と直線関係を成す。この直線関係が成り立つように、スリット板６３のスリット６３ａの幅の変化率は設定されている。
【００３８】
ＣＰＵ７５が、検出電圧ＶからシートＳの枚数Ｐを算出するための式は次のとおりである。
Ｐ＝（Ｖ−Ｖ１）・Ｎｘ／（Ｖｘ−Ｖ１）＋１
ここで、Ｎｘはトレイ２３に載置可能なシートＳの最大枚数、Ｖ１はシートＳが１枚のときの電圧、ＶｘはシートＳが最大枚数Ｎｘのときの電圧である。この式より明らかなように、シートＳの残量は１枚単位で検出することができる。
【００３９】
最大枚数Ｎｘに対応する電圧Ｖｘは、光がスリット板６３の傍らを通過するときの電圧に等しく、ＣＰＵ７５は、カセット２２が引き出されて、スリット板６３が図４（ｃ）の状態になっているときに、電圧Ｖｘを求めておく。シート枚数の変化に対する電圧の変化の比（図６のグラフの直線の傾き）は、スリット６３ａの幅で定まる一定値となり、シートＳが１枚のときの電圧Ｖ１は、シート枚数の変化に対する電圧の変化の比と電圧Ｖｘとから求めておく。また、シートＳが皆無になる直前に実際に検出された電圧Ｖを、電圧Ｖ１としてもよい。
【００４０】
反射板６３の汚れ、あるいは、発光ダイオード６１ａの個体差や特性劣化により、検出電圧Ｖは高くなったり低くなったりする。図６における検出電圧Ｖ’は低くなったときのものである。このような事態が生じても、シート枚数の変化に対する電圧の変化の比は不変であり、また、図４（ｃ）の状態で最大枚数Ｎｘに対応する電圧Ｖｘを求めるから、上記の式で算出したシートの枚数Ｐは正確である。
【００４１】
さらに、トレイ２１上のシートＳが皆無になったときは、反射型センサ６１に入射する光がなくなって、検出電圧ＶはシートＳが１枚のときの電圧Ｖ１に比べて大きく低下するため、トレイ２１上のシートＳがなくなったことを確実に検出することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、シートＳの残量が多いときほどスリット６３ａを通過する光の量が多くなるようにスリット板６３の向きを設定しているが、スリット板６３の向きを逆にして、シートＳの残量が多いときほどスリット６３ａを通過する光の量が少なくなるようにしてもよい。その場合、シートＳの残量を算出する前述の式を修飾すればよい。また、ここでは、残量検出部６０をトレイ２１よりも下方に配置して、スリット板６３がトレイ２１の下面に当接する構成としているが、残量検出部６０をトレイ２１の上方に配置して、スリット板６３がトレイ２１の上面または最も上のシートＳに当接する構成とすることもできる。
【００４３】
また、ここでは、トレイ２１の回動軸に対してスリット板６３が平行になるように残量検出部６０を配置しているが、トレイ２１の回動軸に対してスリット板６３が垂直になるように残量検出部６０を配置することも可能である。ただし、そのようにすると、トレイ２１へのスリット板６３の当接位置が、シートＳの残量によって、トレイ２１の回動軸に対して垂直な方向に変動して、当接位置の高さが変わり易くなり、その結果、スリット６３ａの幅の変化率の設定が難しくなる。したがって、本実施形態で示したように、スリット板６３をトレイ２１の回動軸に対して平行にするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態の複写機の構成を模式的に示す図。
【図２】上記複写機のシート供給部およびその周辺の構成を模式的に示す図。
【図３】上記複写機の残量検出部のスリット板の正面図。
【図４】上記スリット板の異なる状態を示す図。
【図５】上記残量供給部の回路構成を示す図。
【図６】上記複写機におけるシート供給部のシート残量と残量検出部による検出電圧との関係を示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１    複写機
１０    画像形成部
１１    感光体ドラム
１２    帯電部
１３    潜像形成部
１４    現像部
１５    転写部
１６    定着部
１７    トナー回収部
１８    除電部
２０    シート供給部
２１    トレイ
２１ａ  トレイ端部
２１ｂ  トレイ突出部
２２    カセット
２３    ピックアップローラ
３０    画像読取部
３１    スキャナ部
３２    原稿移送部
４０    操作表示部
５０    シート排出部
５１    シート載置ビン
６０    残量検出部
６１    反射型センサ
６１ａ  発光ダイオード
６１ｂ  フォトトランジスタ
６２    反射板
６３    スリット板
６３ａ  スリット
６３ｂ  スリット板突出部
６３ｃ  スリット幅中心線
６３ｄ  スリット板小孔
６４    スリット板回動軸
６５    コイルばね
６６    係止部材
６７、６８  固定部材
６９    支持部材
７１、７３  抵抗
７２、７４  電源線
７５    ＣＰＵ
【図１】
2006076755.tif 000003
【図２】
2006076755.tif 000004
【図３】
2006076755.tif 000005
【図４】
2006076755.tif 000006
【図５】
2006076755.tif 000007
【図６】
2006076755.tif 000008