(57)【要約】【課題】ユーザが補正などを行うことなく容易に用紙トレイに収納された用紙の残量を把握できる給紙装置を提供する。【解決手段】ピックアップローラ３と回転板６とをアーム５に取り付けて、用紙Ｐの残量に応じてピックアップローラ３が移動すると、それに伴って回転板６が移動するように構成する。検出器７は、ピックアップローラ３の回転速度だけでなく、回転板６の移動後の位置も検出するので、ピックアップローラ３の回転速度を一定に保つことができ、用紙Ｐを一定速度で繰り出すことができ、ジャムの発生を防止できる。また、検出器７は、回転板６の位置を検出することで用紙Ｐの残量も検出できるので、従来のように用紙Ｐの残量を検出するための機構を設ける必要がなくなり、構成部品を削減して、コストダウンを図ることが可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙トレイに収納された用紙を繰り出すピックアップローラが取り付けられ、回動自在に配置されたアームと、前記ピックアップローラの回転速度に比例した速度で回転する回転板と、この回転板の回転速度を検出する検出手段と、この検出手段が検出した回転速度を用いて前記ピックアップローラの回転速度を制御する検出手段と、を備えた給紙装置において、
前記回転板は、アームに取り付けられ、
前記検出手段は、さらに前記回転板の位置を検出し、
前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記回転板の位置に基づいて前記用紙トレイに収納された用紙の残量を判定し、
前記ピックアップローラは、前記アームの端部近傍に設けられ、前記回転板は、前記アームの支点から所定の距離だけ離れた位置に設けられ、
前記回転板は、その回転速度及び位置を前記検出手段で検出可能な形状の複数のスリットを備え、
前記複数のスリットは、前記回転板の中心部から外周部へ径方向に放射状に形成され、一部のスリットは、径方向にそれぞれ異なる長さで形成されたか、
または、前記複数のスリットは、前記回転板の中心部から外周部へ放射状に所定の長さで形成され、中心部から外周部まで幅が等しい形状か、または外周部ほど幅が狭い形状であることを特徴とする給紙装置。
【請求項２】
用紙トレイに収納された用紙を繰り出すピックアップローラが取り付けられ、回動自在に配置されたアームと、前記ピックアップローラの回転速度に比例した速度で回転する回転板と、この回転板の回転速度を検出する検出手段と、この検出手段が検出した回転速度を用いて前記ピックアップローラの回転速度を制御する検出手段と、を備えた給紙装置において、
前記回転板は、アームに取り付けられ、
前記検出手段は、さらに前記回転板の位置を検出し、
前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記回転板の位置に基づいて前記用紙トレイに収納された用紙の残量を判定することを特徴とする給紙装置。
【請求項３】
前記ピックアップローラは、前記アームの端部近傍に設けられ、前記回転板は、前記アームの支点から所定の距離だけ離れた位置に設けられた請求項２に記載の給紙装置。
【請求項４】
前記回転板は、その回転速度及び位置を前記検出手段で検出可能な形状の複数のスリットを備えた請求項２または３に記載の給紙装置。
【請求項５】
前記複数のスリットは、前記回転板の中心部から外周部へ径方向に放射状に形成され、一部のスリットは、径方向にそれぞれ異なる長さで形成された請求項４に記載の給紙装置。
【請求項６】
前記複数のスリットは、前記回転板の中心部から外周部へ放射状に所定の長さで形成され、中心部から外周部まで幅が等しい形状か、または外周部ほど幅が狭い形状である請求項４に記載の給紙装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置などに用紙を給紙する給紙装置の用紙残量検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置などの給紙装置には、用紙トレイに収納された用紙の残量を検出するための機構が設けられている。用紙の残量を検出するための機構としては、従来、用紙収容部に積載された用紙に対して光を斜めに照射し、用紙の残りが僅かになれば、反射部材でこの光を反射させて、受光部材でこの反射光を検出する構成のものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、用紙の積載高の変化に追従して回動するアクチュエータによって用紙残量を検出する構成があった（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−３２８２４２号公報（第２，３頁、第１−５図）。
【０００５】
【特許文献２】
特開平８−１１９４９０号公報（第３，４頁、第３，４図）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、用紙のニアエンドは検知できるが、用紙残量の変化を表示することができないという問題があった。また、特許文献２に記載の構成では、アクチュエータが回動した際の位置を検出するために可変抵抗を用いていた。そのため、アクチュエータの位置を正確に検出するためには、温度変化などに対する抵抗値の補正を行わなければいけないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の問題を解決するために、ユーザが補正などを行うことなく容易に用紙トレイに収納された用紙の残量を把握できる給紙装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【０００９】
（１）用紙トレイに収納された用紙を繰り出すピックアップローラが取り付けられ、回動自在に配置されたアームと、前記ピックアップローラの回転速度に比例した速度で回転する回転板と、この回転板の回転速度を検出する検出手段と、この検出手段が検出した回転速度を用いて前記ピックアップローラの回転速度を制御する検出手段と、を備えた給紙装置において、
前記回転板は、アームに取り付けられ、
前記検出手段は、さらに前記回転板の位置を検出し、
前記制御手段は、前記検出手段が検出した前記回転板の位置に基づいて前記用紙トレイに収納された用紙の残量を判定することを特徴とする。
【００１０】
この構成においては、ピックアップローラと回転板とがアームに取り付けられており、用紙の残量に応じてピックアップローラが移動すると、それに伴って回転板が移動する。検出手段は、ピックアップローラの回転速度だけでなく、回転板の移動後の位置も検出するので、ピックアップローラの回転速度を一定に保つことができ、用紙を一定速度で繰り出すことができ、ジャムの発生を防止できる。また、検出手段は、回転板の位置を検出することで用紙の残量も検出できるので、従来のように用紙の残量を検出するための機構を設ける必要がなくなり、構成部品を削減して、コストダウンを図ることが可能となる。
【００１１】
（２）前記ピックアップローラは、前記アームの端部近傍に設けられ、前記回転板は、前記アームの支点から所定の距離だけ離れた位置に設けられたことを特徴とする。
【００１２】
この構成においては、ピックアップローラは、アームの端部近傍に設けられ、回転板は、アームの支点から所定の距離だけ離れた位置に設けられるので、回転板のサイズに応じて回転板を設ける位置を調整して、用紙残量を正確に検出することができる。
【００１３】
（３）前記回転板は、その回転速度及び位置を前記検出手段で検出可能な形状の複数のスリットを備えたことを特徴とする。
【００１４】
この構成においては、スリットの形状が回転板の回転速度及び位置を検出できる形状であり、用紙残量に応じて回転板が移動する構成なので、従来のように用紙の残量を検出するために別の検出機構を設ける必要がなくなり、装置の構成を簡略化できる。
【００１５】
（４）前記複数のスリットは、前記回転板の中心部から外周部へ径方向に放射状に形成され、一部のスリットは、径方向にそれぞれ異なる長さで形成されたことを特徴とする。
【００１６】
この構成においては、回転板に形成された複数のスリットのうちの一部は、径方向の長さがそれぞれ異なる長さに形成されているので、回転板を回転させてスリットの有無を検出手段で検出することで、回転板の回転速度だけでなく、回転板の移動後の位置を容易に検出できる。
【００１７】
（５）前記複数のスリットは、前記回転板の中心部から外周部へ放射状に所定の長さで形成され、中心部から外周部まで幅が等しい形状か、または外周部ほど幅が狭い形状であることを特徴とする。
【００１８】
この構成においては、回転板に形成されたスリットが、中心部から外周部まで幅が等しい形状か、または外周部ほど幅が狭い形状であるので、回転板を回転させてスリットの有無を検出手段で検出することで、回転板の回転速度だけでなく、回転板の移動後の位置を容易に検出できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態に係る給紙装置について、図を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る給紙装置の概略の構成図である。
【００２０】
図１（Ａ）に示すように、本発明の給紙装置１は、用紙トレイ２、ピックアップローラ３、モータ４、アーム５、回転板６、及び検出器７を備えた構成である。
【００２１】
用紙トレイ２は、複数の用紙Ｐを収納する。ピックアップローラ３は、用紙トレイ２に収納された用紙Ｐの表面に当接して、ピックアップローラ３やアーム５の自重による圧力で用紙Ｐを押圧しながら、用紙Ｐを１枚ずつ繰り出す。モータ４は、ピックアップローラ３を回転させるための動力源である。ピックアップローラ３は、モータ４の回転速度に比例した速度で回転する。
【００２２】
アーム５は、一方の端部近傍にピックアップローラ３が取り付けられ、他方の端部近傍にモータ３が取り付けられている。また、アーム５は、モータ４の回転をピックアップローラ３に伝達する複数の歯車１０を内蔵する。さらに、アーム５の両端間における所定の位置には、回転板７が取り付けられている。アーム５が内蔵する複数の歯車１０は、モータ４の回転を回転板７にも伝達する。アーム５は、ピックアップローラ４が取り付けられた端部とは反対側の端部が軸支され、ここを支点として回動自在である。
【００２３】
回転板６は、複数のスリットが形成され、複数の歯車１０によってモータ４の回転が伝達され、モータ４の回転速度に比例した速度で回転する。また、回転板６は、用紙トレイ２に収納された用紙Ｐの残量に応じて、その位置が変化する。これは、上記のように回転板６がアーム５に取り付けられ、また、ピックアップローラ３が用紙トレイ２に収納された用紙Ｐの表面に当接するので、用紙Ｐの残量に応じてアーム５が回動し、これに伴って回転板６が移動するからである。なお、前記のようにピックアップローラ３はモータ４の回転速度に比例した速度で回転するので、回転板６は、ピックアップローラ３の回転速度に比例した速度で回転している。
【００２４】
検出器７は、発光部及び受光部を備えた透過型または反射型のセンサを有している。検出器７は、透過型の場合、回転板６に対して発光手段から投光し、スリットを通過した光を受光部で受光して、回転板６の回転速度及び回転板６の位置を検出する。また、検出器７は、反射型の場合、回転板６に対して発光手段から投光し、スリット以外の部分で反射した光を受光部で受光して、回転板６の回転速度及び回転板６の位置を検出する。
【００２５】
また、図１（Ｂ）に示したように、給紙装置１において、一端が軸支された、くの字型のアーム８を設けて、このアーム８が回動するように構成し、このアーム８の支点と反対側の一方の端部近傍にピックアップローラ３を設け、さらにアーム８の支点と反対側の他方の端部近傍に回転板６を設けるようにしても良い。このような構成でも、用紙Ｐの残量に応じてアーム８を、支点を中心に回動させて回転板６を移動させ、用紙Ｐの残量を検出することができる。もちろん、回転板６は、モータ４の回転速度に比例して回転するように構成することは言うまでもない。
【００２６】
次に、給紙装置１の制御系の構成を説明する。図２は、給紙装置の制御系の構成を示したブロック図である。図２に示すように、給紙装置１の制御部１１は、モータ４、検出器７、表示部９に接続されている。制御部１１は、用紙Ｐを繰り出す際に、モータ４を回転させる。モータ４の回転はアーム５が内蔵する複数の歯車１０を介してピックアップローラ３に伝達され、ピックアップローラ３が用紙Ｐの繰り出しを開始する。また、制御部１１は、一定の速度で用紙Ｐを繰り出すために、検出器７が検出した回転板６の回転速度情報を用いて、モータ４の回転速度を一定に保つようにフィードバック制御を行う。さらに、制御部１１は、検出器７が検出した回転板６の位置情報に基づいて、用紙トレイ２に収納された用紙Ｐの残量を判定し、用紙Ｐの残量がどれくらいあるかを表示部９に表示させる。
【００２７】
なお、給紙装置１を画像形成装置に設ける場合は、画像形成装置の制御部が、給紙装置１の制御部１１を兼ねるように構成しても良い。また、画像形成装置の表示部が、給紙装置１の表示部９を兼ねるようにしても良い。
【００２８】
次に、給紙装置の用紙残量を検出する機構の詳細について説明する。図３は、回転板の形状を示した正面図である。図４は、用紙トレイに収納された用紙と用紙残量検出機構との位置関係、及び検出器の出力信号を示した図である。
【００２９】
回転板６には、従来のエンコーダ用の回転板に形成されていたスリットとは、異なる形状のスリットが形成されている。具体的には、図３（Ａ）に示したように、回転板（円盤）６ａには、モータの回転速度を検出するための回転検出領域２０と、用紙Ｐの残量を検出するための位置検出領域２１と、が設けられている。すなわち、回転検出領域２０は、回転板６ａの周方向の約２／３の領域であり、中心部から外周部へ放射状に、扇形のスリット２２が一定間隔で複数形成されている。各スリットは、同じ形状である。図３（Ａ）に示した回転板６は、一例として、回転検出領域２０にスリット２２が１２個形成されている。また、位置検出領域２１は、回転板（円盤）６における周方向の残り約１／３の領域であり、中心部から外周部へ放射状に、径方向の長さが異なる扇形のスリットが一定間隔で、径方向の長さが徐々に短くなるように形成されている。図３（Ａ）に示した回転板６ａは、一例として、位置検出領域２１にスリット２３〜２６が形成されている。スリット２２〜２５の径方向の長さは、４段階に変化させた形状にしてあり、回転板６ａでは、１００％〜７５％、７５％〜５０％、５０％〜２５％、２５％〜０％の４段階で用紙Ｐの残量を検出できるようなっている。
【００３０】
なお、回転板６では、検出器７で各領域を容易に検出できるように、回転検出領域２０と位置検出領域２１との間に、所定の幅の間隙を設けている。
【００３１】
図４（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、本発明の給紙装置１では用紙トレイ２に収納された用紙Ｐの残量に応じて回転板６が移動するので、検出器７から出力される回転板６の位置検出領域２１の検出信号を監視することで、回転板６の位置、すなわち用紙Ｐの残量を検出することができる。
【００３２】
例えば、図４（Ａ）に示したように、用紙Ｐの残量が９０％の場合、検出器７は、回転板６の移動範囲における外周部から９０％の位置に対向している。モータ４が一定速度で回転している場合、検出器７は、回転検出領域２０の検出波形として一定間隔で連続したパルス（複数のスリット２２の検出波形：以下、連続パルス３１と称する。）を出力する。また、位置検出領域２１の検出波形（以下、残量検出パルス３２と称する。）としてスリット２３の検出波形である１パルスを出力する。したがって、検出器７は、図４（Ｄ）に示したような波形を出力する。制御部１１は、一定間隔で連続して出力されるパルス３１を用いて、モータ４の回転速度を一定に保つためのフィードバック制御を行う。
【００３３】
また、制御部１１は、連続パルス３１の後に出力されるパルス３２の数に応じて、用紙Ｐの残量を判定する。すなわち、図４（Ｄ）に示したように、残量検出パルス３２が１パルスの場合は、表示部に用紙Ｐの残量が１００％〜７５％である旨の表示をさせる。図４（Ｅ）に示したように、残量検出パルス３２が２パルスの場合は、表示部に用紙Ｐの残量が７５％〜５０％である旨の表示をさせる。残量検出パルス３２が３パルスの場合は、表示部に用紙Ｐの残量が５０％〜２５％である旨の表示をさせる。図４（Ｆ）に示したように、残量検出パルス３２が４パルスの場合は、表示部に用紙Ｐの残量が、２５％〜０％である旨の表示をさせる。
【００３４】
このように、回転板６に回転検出領域２０と位置検出領域２１とを設けることで、用紙Ｐの残量及びモータ４（ピックアップローラ３）の回転速度の制御を行うことができる。
【００３５】
また、回転板（円盤）６に、回転検出領域２０と、位置検出領域２１と、を設けずに、スリットの形状を工夫することで、用紙Ｐの残量及びモータ４（ピックアップローラ３）の回転速度の制御を行うことができる。具体的には、図３（Ｂ）に示した回転板６ｂのように、中心部から外周部へ放射状に、スリット４１を一定間隔で複数形成する（図３（Ｂ）に示した回転板６ｂには、一例として、スリット４１，４６をそれぞれ４つ形成している。）。このスリット４１は、中心部から外周部まで、周方向の幅が等しくなるように形成されており、各スリット４１はほぼ矩形である。
【００３６】
また、図３（Ｃ）に示した回転板６ｃのように、中心部から外周部へ放射状に、スリット４６を一定間隔で複数形成しても良い（図３（Ｃ）に示した回転板６ｃには、一例として、スリット４１，４６をそれぞれ４つ形成している。）。このスリット４６は、外周側ほど周方向の幅が狭くなるように形成されており、各スリット４６はほぼ三角形である。
【００３７】
回転板６ｂ，６ｃに示したような形状のスリットを設けることで、回転板６ｂ，６ｃが移動した際の位置を無段階に（アナログ的に）検出することができる。すなわち、図４（Ｈ）〜（Ｊ）に示したように、回転板６が一定に回転している場合、回転板６の位置に応じて、つまり用紙Ｐの残量に応じて、検出器７の出力パルスの幅が異なる値になる。例えば、用紙Ｐの残量が１００％の場合、出力パルスのデューティ比は、５０％になり、図４（Ａ）に示したように、用紙Ｐの残量が９０％の場合、出力パルスのデューティ比は４５％になる。また、図４（Ｂ）に示したように、用紙Ｐの残量が４０％の場合、出力パルスのデューティ比は２０％になる。さらに、図４（Ｃ）に示したように、用紙Ｐの残量が１０％の場合、出力パルスのデューティ比は５％になる。このように、検出器７の出力パルスのデューティ比は、用紙Ｐの残量に比例した値になるので、制御部１１でこのデューティ比に基づいて用紙Ｐの残量を判定することで、表示部９に用紙Ｐの残量を正確に表示させることができるようになる。
【００３８】
また、パルス波形の周期は、回転板６の回転速度に比例した値になるので、制御部１１でこの周期を監視することで、モータの回転速度を一定に保つためのフィードバック制御を行うことができる。
【００３９】
なお、本発明の給紙装置が備える用紙Ｐの残量を検出する機構は、用紙Ｐの残量が１枚の場合と、０枚の場合とを判定することができない。しかしながら、用紙Ｐの残量が０となった場合、紙送り動作を行っても用紙を送ることができないので、所定の時間（例えば３秒）が経過すると、画像形成装置の制御部が用紙Ｐの残量が無くなったことを示す信号を出力するように設定することで、用紙切れをユーザに伝えることができる。また、給紙装置のコストアップに繋がるが、従来の給紙装置と同様に、用紙Ｐの有無を検出するセンサを設けることで、用紙切れを検出することができる。
【００４０】
次に、本発明の給紙装置における用紙Ｐの残量検出動作をフローチャートに基づいて説明する。図５は、本発明の給紙装置における用紙Ｐの残量検出動作を説明するためのフローチャートである。
【００４１】
給紙装置１は、画像形成装置に接続されており、給紙装置１の制御を画像形成装置の制御部が行い、用紙Ｐの残量や用紙切れの表示を画像形成装置の表示部が行うものとする。なお、以下の動作説明では、画像形成装置の制御部を制御部１１、画像形成装置の表示部を表示部９と称する。
【００４２】
まず、画像形成装置の制御部１１は、ユーザがコピーなどを行うために図外の操作部の操作を行ったことを検出すると（ｓ１）、所定のタイミングでモータ４を回転させる（ｓ２）。この時、モータ４の回転は、アーム８に内蔵された複数の歯車１０を介してピックアップローラ３に伝達され、ピックアップローラ３は、用紙トレイ２に収納された用紙Ｐの繰り出し動作を開始する。また、モータ４が回転を始めると、複数の歯車１０を介して回転板６もモータ４の回転速度に応じた回転を始める。
【００４３】
検出器７は、回転板６の回転に応じた信号を出力する。制御部１１は、検出器７から出力された信号を用いて、回転板６の回転速度を検出する（ｓ３）。前記のように、回転板６の回転速度は、モータ６の回転速度に比例しているので、制御部１１は、この回転板６の回転速度に基づいてモータの回転速度を一定に保つためのフィードバック制御を行う（ｓ４）。
【００４４】
また、制御部１１は、検出器７から出力された信号を用いて、用紙Ｐの残量を判定する（ｓ５）。前記のように、回転板の位置は、用紙Ｐの残量に応じて変化するので、制御部１１は、表回転板の位置検出情報に基づいて、表示部９に用紙Ｐの残量を表示させる（ｓ６）。
【００４５】
制御部１１は、用紙Ｐの繰り出し動作が完了すると、引き続いて用紙Ｐを繰り出すか否かを確認する（ｓ７）。
【００４６】
制御部１１は、引き続き画像形成動作を行う場合は、ステップｓ２以降の処理を行う。一方、画像形成動作が一端終了した場合は、次の画像形成動作の指示があるまで待機する（ｓ１）。
【００４７】
以上のように、本発明の給紙装置は、ピックアップローラ３の回転速度を制御するために設けた回転板を、用紙Ｐの残量に応じて、その位置が変化するように構成したので、用紙Ｐの残量検出機構を別に設けることなく、用紙Ｐの残量表示させるようにすることができる。したがって、構成部品を削減することができ、給紙装置のコストダウンを図ることができる。
【００４８】
なお、図３に示した回転板６のスリットの形状は一例であり、これに限るものではなく、用紙Ｐの残量表示を容易に掲出できる形状であれば、当然他の形状であっても良い。また、ピックアップローラと回転板との配置は、図１に示した構成に限るものではなく、用紙Ｐの残量に応じて移動するピックアップローラの移動に応じて回転板が移動する構成であれば、他の構成であっても良い。例えば、図６に示したように、アーム５の先端にピックアップローラ３を設けるとともに、用紙Ｐの面方向に対して垂直にアーム５を配置する。また、アーム５の両端間における任意の位置に回転板６を設けるようにする。これにより、用紙Ｐの残量に応じて、ピックアップローラ３、アーム５、回転板６が用紙Ｐの面方向に対して垂直に移動する。したがってこのような構成でも、回転板６の移動を検出することで用紙Ｐの残量を検出することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ピックアップローラと回転板とがアームに取り付けられており、用紙の残量に応じてピックアップローラが移動すると、それに伴って回転板が移動する。検出手段は、ピックアップローラの回転速度だけでなく、回転板の移動後の位置も検出するので、ピックアップローラの回転速度を一定に保つことができ、用紙を一定速度で繰り出すことができ、ジャムの発生を防止できる。また、検出手段は、回転板の位置を検出することで用紙の残量も検出できるので、従来のように用紙の残量を検出するための機構を設ける必要がなくなり、構成部品を削減して、コストダウンが実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る給紙装置の概略の構成図である。
【図２】給紙装置の制御系の構成を示したブロック図である。
【図３】回転板の形状を示した正面図である。
【図４】用紙トレイに収納された用紙と用紙残量検出機構との位置関係、及び検出器の出力信号を示した図である。
【図５】本発明の給紙装置における用紙Ｐの残量検出動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１−給紙装置
２−用紙トレイ
３−ピックアップローラ
４−モータ
５−アーム
６−回転板
７−検出器
【図１】
2004196465.tif 000003
【図２】
2004196465.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004196465.tif 000006
【図５】
2004196465.tif 000007