(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の用紙貯留部に貯留されている用紙束の用紙の残量を検出する用紙残量検出装置であって、
前記用紙束の厚みに応じて変位する変位部材と、この変位部材へ向けて光を照射する発光素子およびこの発光素子が照射した光の変位部材からの反射光を受光する受光素子をそれぞれ備えた少なくとも一対の光センサと、これら少なくとも一対の光センサからの検出信号に基づき用紙の残量を判別する制御部とが備えられ、
前記変位部材は、変位量に応じて各光センサの発光素子から照射された光をその光センサの受光素子または他の光センサの受光素子が受光し得るように反射させる複数の反射面を有していることを特徴とする用紙残量検出装置。
【請求項２】
前記反射面は、前記発光素子が照射した光の光路に略直交する直交反射面と、この直交反射面に対して所定角度傾斜した傾斜反射面とを備えていることを特徴とする請求項１記載の用紙残量検出装置。
【請求項３】
前記変位部材は、前記反射面に加えて発光素子から照射された光を吸収する吸収面を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の用紙残量検出装置。
【請求項４】
前記制御部は、発光した発光素子に係る光センサと、この発光の前記反射面での反射光を受光した受光素子に係る相手方の光センサとの組み合わせ、並びに、発光した発光素子に係る光センサと、この発光が前記吸収面で吸収されることにより受光素子に受光されなかった状態との組み合わせに基づき用紙の残量を判別する残量判別部と、
前記残量判別部の判別結果に基づき所定の報知手段へ向けて用紙の残量を報知させるべく制御信号を出力する制御信号出力部とを備えていることを特徴とする請求項３記載の用紙残量検出装置。
【請求項５】
前記用紙貯留部に貯留された用紙束から１枚ずつの用紙を繰り出させて当該用紙に画像形成処理を施した後、画像形成処理が施された用紙を排出するように構成されてなる画像形成装置において、
請求項１乃至４のいずれかに記載の用紙残量検出装置が適用されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙を１枚ずつ繰り出すように構成された用紙貯留部に貯留されている用紙束の用紙の残量を検出する用紙残量検出装置およびこの装置が適用された画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されているような、画像形成処理に適用された用紙残量検出装置が知られている。この用紙残量検出装置は、載置された用紙束から用紙が順次送り出されていくことによる用紙の減少に伴って上昇するように構成された用紙載置板を使用することを前提とし、当該用紙載置板に固定された光反射体と、この光反射体の移動範囲に沿って配設された当該光反射体に向けて光を照射する複数の発光素子と、各発光素子に対応して設けられ、光反射体からの反射光を受光する複数の受光素子とを備えて構成されている。
【０００３】
そして、いずれの発光素子からの光が光反射体を介していずれの受光素子に受光されるかを受光素子から出力される検出信号に基づき判別することで用紙載置板上に載置された用紙の残量を検出するようになされている。かかる用紙残量検出装置によれば、用紙の補充時期を用紙がなくなる前に知ることができるため、用紙補充のための発注等のアクションを前広に行うことが可能になり、用紙切れの状態の長引くことが防止され好都合である。
【特許文献１】特開平４−３５８６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の用紙残量検出装置にあっては、高価な発光素子や受光素子を多数設けなければならず、部品コストが嵩むという問題点を有している。
【０００５】
本発明は、かかる問題点を解消するためになされたものであり、部品コストの低減化に貢献した上で用紙の残量を有効に検出することが可能な用紙残量検出装置およびこの装置が適用された画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、所定の用紙貯留部に貯留されている用紙束の用紙の残量を検出する用紙残量検出装置であって、前記用紙束の厚みに応じて変位する変位部材と、この変位部材へ向けて光を照射する発光素子およびこの発光素子が照射した光の変位部材からの反射光を受光する受光素子をそれぞれ備えた少なくとも一対の光センサと、これら少なくとも一対の光センサからの検出信号に基づき用紙の残量を判別する制御部とが備えられ、前記変位部材は、変位量に応じて各光センサの発光素子から照射された光をその光センサの受光素子または他の光センサの受光素子が受光し得るように反射させる複数の反射面を有していることを特徴とする用紙残量検出装置である。
【０００７】
かかる構成によれば、変位部材に形成された複数の反射面の状態と貯留された用紙の残量とを予め対応付けておくことにより、現にある発光素子が発光した状態でいずれの受光素子が受光したかを検出することによって制御部により用紙貯留部に貯留された用紙の残量が判別される。因みに、１つの光センサの発光素子が照射した光の反射光を同一の光センサの受光素子が受光するようにするには、反射面を光軸と直交する面と略同一の面とすればよい一方、１つの光センサの発光素子が照射した光の反射光を他の光センサの受光素子が受光するようにするには、反射光が他の光センサの受光素子に向かうように反射面を光軸と直交する面に対して傾斜させた傾斜面とすればよい。
【０００８】
そして、このように少なくとも一対で光センサを設けるとともに、変位部材の変位量に応じて各光センサの発光素子から照射された光をその光センサの受光素子または他の光センサの受光素子が受光し得るように反射させる複数の反射面を変位部材に設けることにより、従来のように変位部材の変位量に対応して高価な多くの光センサを配設する必要がなくなり、その分部品コストの低減化に貢献する。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記反射面は、前記発光素子が照射した光の光路に略直交する直交反射面と、この直交反射面に対して所定角度傾斜した傾斜反射面とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
かかる構成によれば、反射面を発光素子が照射した光の光路に略直交する直交反射面と、この直交反射面に対して所定角度傾斜した傾斜反射面との２種類にすることにより、各光センサの発光素子から照射された光をその光センサの受光素子または他の光センサの受光素子が受光し得るように反射させるという請求項１の反射面の構成が具体的に実現される。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記変位部材は、前記反射面に加えて発光素子から照射された光を吸収する吸収面を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
かかる構成によれば、発光素子から照射された光が吸収面に照射されても反射光が得られないという事項をも変位部材の変位を検出する要素として加えられるため、その分検出され得る変位部材の変位量がより精密に区分され、これによってより多くの情報量で用紙の残量がより正確に検出される。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記制御部は、発光した発光素子に係る光センサと、この発光の前記反射面での反射光を受光した受光素子に係る相手方の光センサとの組み合わせ、並びに、発光した発光素子に係る光センサと、この発光が前記吸収面で吸収されることにより受光素子に受光されなかった状態との組み合わせに基づき用紙の残量を判別する残量判別部と、前記残量判別部の判別結果に基づき所定の報知手段へ向けて用紙の残量を報知させるべく制御信号を出力する制御信号出力部とを備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
かかる構成によれば、制御部に設けられた残量判別部は、発光した発光素子に係る光センサと、この発光の反射面での反射光を受光した受光素子に係る相手方の光センサとの組み合わせ、並びに、発光した発光素子に係る光センサと、この発光が吸収面で吸収されることにより受光素子に受光されなかった状態との組み合わせに基づき用紙の残量を判別するとともに、この判別結果は、制御信号出力部から出力された制御信号に基づき報知手段が用紙の残量を報知するため、この報知内容で用紙の残量が常に認識される。
【００１５】
請求項５記載の発明は、前記用紙貯留部に貯留された用紙束から１枚ずつの用紙を繰り出させて当該用紙に画像形成処理を施した後、画像形成処理が施された用紙を排出するように構成されてなる画像形成装置において、請求項１乃至４のいずれかに記載の用紙残量検出装置が適用されていることを特徴とする画像形成装置である。
【００１６】
かかる構成によれば、画像形成装置が、請求項１乃至４のいずれかに記載された用紙残量検出装置が有する優れた作用効果を備えたものになる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明（用紙残量検出装置）によれば、このように少なくとも一対で光センサを設けるとともに、変位部材の変位量に応じて各光センサの発光素子から照射された光をその光センサの受光素子または他の光センサの受光素子が受光し得るように反射させる複数の反射面を変位部材に設けることにより、従来のように変位部材の変位量に対応して高価な多くの光センサを配設する必要がなくなり、その分部品コストの低減化に貢献することができる。
【００１８】
請求項２記載の発明によれば、反射面を発光素子が照射した光の光路に略直交する直交反射面と、この直交反射面に対して所定角度傾斜した傾斜反射面との２種類にすることにより、各光センサの発光素子から照射された光をその光センサの受光素子または他の光センサの受光素子が受光し得るように反射させるという請求項１の反射面の構成を具体的に実現することができる。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、発光素子から照射された光が吸収面に照射されても反射光が得られないという事項をも変位部材の変位を検出する要素として加えられるため、その分検出され得る変位部材の変位量がより精密に区分され、これによってより多くの情報量で用紙の残量をより正確に検出することができる。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、制御部に設けられた残量判別部は、発光した発光素子に係る光センサと、この発光の反射面での反射光を受光した受光素子に係る相手方の光センサとの組み合わせ、並びに、発光した発光素子に係る光センサと、この発光が吸収面で吸収されることにより受光素子に受光されなかった状態との組み合わせに基づき用紙の残量を判別するとともに、この判別結果は、制御信号出力部から出力された制御信号に基づき報知手段が用紙の残量を報知するため、この報知内容で用紙の残量を常に認識することができる。
【００２１】
請求項５記載の発明によれば、画像形成装置を、請求項１乃至４のいずれかに記載された用紙残量検出装置が有する優れた作用効果を備えたものにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明に係る用紙残量検出装置４０が適用されたプリンタ１０の内部構造の一実施形態を示す一部切欠き斜視図である。なお、図１におけるＸ−Ｘ方向を左右方向（幅方向）、Ｙ−Ｙ方向を前後方向といい、特に−Ｘ方向を左方、＋Ｘ方向を右方、−Ｙ方向を前方、＋Ｙ方向を後方という。図１に示すように、プリンタ（画像形成装置）１０は、下部に形成された、印刷処理に供する用紙Ｐを貯留する用紙貯留部１２と、この用紙貯留部１２に貯留された用紙束Ｐ１から繰り出された１枚ずつの用紙Ｐに対して画像の転写処理を施す画像形成部１３と、この画像形成部１３で転写処理の施された用紙Ｐに対して定着処理を施す定着部１４とが装置本体１１に内装されると共に、定着部１４で定着処理の施された用紙Ｐが排紙される排紙部１５が装置本体１１の頂部に設けられることにより構成されている。
【００２３】
前記装置本体１１の左側壁には、その略上半分の位置に開閉可能なメンテナンス用ドア１１１が設けられ、このメンテナンス用ドア１１１を開放することによって装置本体１１の内部が露出されるとともに、同前面壁には、開閉ドアを兼ねた手差しトレイ１１２が設けられ、この手差しトレイ１１２を前方へ向けて傾倒させることによりその上面を介して手差しで用紙Ｐを画像形成部１３内へ給紙し得るようになっている。
【００２４】
また、装置本体１１の前面の上縁部には、前方に向かって先下がりに傾斜した傾斜面が形成され、この傾斜面に操作パネル１１３およびＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）１１４が設けられ、操作パネル１１３から種々の操作情報を入力するとともに、画像形成処理に対する各種のコメントがＬＣＤ（報知手段）１１４へ文字出力されるようになっている。
【００２５】
前記用紙貯留部１２には、装置本体１１と一体のカセット用枠体２０と、このカセット用枠体２０に対し前方側から挿脱自在に装着される用紙束Ｐ１が装填された所定数（本実施形態では１つ）の用紙カセット３０とが設けられている。用紙カセット３０の用紙束Ｐ１から１枚ずつ繰り出された用紙Ｐは、給紙搬送路１２１およびこの給紙搬送路１２１の下流端に設けられたレジストローラ対１２２を介して画像形成部１３に給紙されるようになっている。
【００２６】
前記画像形成部１３は、コンピュータ等から伝送された画像情報に基づき用紙Ｐに転写処理を施すものであり、幅方向に延びるドラム心回りに回転可能に設けられた感光体ドラム１３１の周面に沿うように、当該感光体ドラム１３１の直上位置から時計方向に向けて帯電器１３２、露光装置１３３、現像装置１３４、転写ローラ１３５およびクリーニング装置１３６が配設されることによって構成されている。
【００２７】
前記感光体ドラム１３１は、周面に静電潜像およびこの静電潜像に沿ったトナー像を形成させるためのものであり、周面にアモルファスシリコン層が積層され、これによってこれらの像を形成させるのに適したものになっている。
【００２８】
前記帯電器１３２は、ドラム心回り時計方向に回転している感光体ドラム１３１の周面に一様な電荷を形成させるものであり、図１に示す例では、コロナ放電によって感光体ドラム１３１の周面に電荷を付与する方式が採用されている。なお、感光体ドラム１３１の周面に電荷を付与する部材として帯電器１３２に代えて周面が感光体ドラム１３１の周面と当接しながら従動回転しつつ電荷を付与する帯電ローラを採用してもよい。
【００２９】
前記露光装置１３３は、コンピュータ等の外部の機器から伝送されてきた画像データに基づき強弱の付与されたレーザー光を回転している感光体ドラム１３１の周面に照射し、これによる感光体ドラム１３１周面のレーザー光が照査された部分の電荷の消去によって当該感光体ドラム１３１の周面に静電潜像を形成させるものである。
【００３０】
前記現像装置１３４は、感光体ドラム１３１の周面にトナーを供給することによって周面の静電潜像が形成された部分にトナーを付着させ、これによって感光体ドラム１３１の周面にトナー像を形成させるものである。
【００３１】
前記転写ローラ１３５は、感光体ドラム１３１の直下位置に送り込まれた用紙Ｐに対して当該感光体ドラム１３１の周面に形成されているプラスに帯電したトナー像を用紙Ｐに転写させるものであり、トナー像の電荷と逆極性であるマイナスの電荷を用紙Ｐに付与するようになっている。
【００３２】
従って、感光体ドラム１３１の直下位置に到達した用紙Ｐは、転写ローラ１３５と感光体ドラム１３１とによって押圧挟持されつつ、プラスに帯電した感光体ドラム１３１周面のトナー像がマイナスに帯電した用紙Ｐの表面に向けて引き剥がされ、これによって用紙Ｐに対し転写処理が施されることになる。
【００３３】
前記クリーニング装置１３６は、転写処理後の感光体ドラム１３１の周面に残留しているトナーを取り除いて清浄化するためのものである。このクリーニング装置１３６によって清浄化された感光体ドラム１３１の周面は、次の画像形成処理のために再び帯電器１３２へ向かうことになる。
【００３４】
前記定着部１４は、画像形成部１３によって転写処理の施された用紙Ｐのトナー像に加熱による定着処理を施すものであり、ハウジングの内部に通電発熱体が装着されたヒートローラ１４１と、このヒートローラ１４１の下部で周面同士が対向配置された加圧ローラ１４２とを備えている。そして、転写処理後の用紙Ｐは、ローラ心回りに時計方向に向けて駆動回転しているヒートローラ１４１と、ローラ心回りに反時計方向に向けて従動回転している加圧ローラ１４２との間のニップ部を通過することによって、ヒートローラ１４１からの熱を得て定着処理が施されるようになっている。定着処理の施された用紙Ｐは、排紙搬送路１４３を通って排紙部１５へ排出されることになる。
【００３５】
前記排紙部１５は、装置本体１１の頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Ｐを受ける排紙トレイ１５１が設けられている。
【００３６】
そして、本発明に係る用紙残量検出装置４０は、このようなプリンタ１０の用紙貯留部１２におけるカセット用枠体２０に設けられている。以下まず、用紙カセット３０との関連でカセット用枠体２０について説明する。図２および図３は、カセット用枠体２０の一実施形態を示す斜視図であり、図２は、用紙カセット３０がカセット用枠体２０から引き出された状態、図３は、用紙カセット３０がカセット用枠体２０内に収納された状態をそれぞれ示している。また、図４は、カセット用枠体２０を斜め下から見た斜視図である。さらに、図５は、図４のＡ−Ａ線断面図である。なお、図２〜図５におけるＸおよびＹによる方向表示は、図１の場合と同様（Ｘは左右方向（−Ｘ：左方、＋Ｘ：右方）、Ｙは前後方向（−Ｙ：前方、＋Ｙ：後方））である。
【００３７】
これらの図に示すように、カセット用枠体２０は、幅方向一対の側板２１と、これら一対の側板２１の後縁部間に架設された後板２２と、これら一対の側板２１および後板２２の上縁部間に架設された天板２３とを備え、正面視で逆Ｕ字状に形成されている。かかるカセット用枠体２０は、各側板２１および後板２２の下縁部が装置本体１１の底板１１５にねじ止めあるいは溶着止め等によって固定された状態で、前面側に用紙カセット３０をカセット用枠体２０に対して挿脱するための挿脱開口２４が形成されている。
【００３８】
そして、これら一対の側板２１、後板２２、天板２３および装置本体１１の底板１１５によって囲繞された空間により用紙カセット３０を装着するための装着空間Ｖが形成されている。なお、本実施形態においては、天板２３は、用紙カセット３０から繰り出された用紙Ｐの搬送路としても機能するようになっている。
【００３９】
かかるカセット用枠体２０の前方上部には、一対の側板２１間に架設されたピックアップローラ２５が設けられているとともに、さらにこのピックアップローラ２５の前方位置における一対の側板２１間に上下で対向配置された搬送ローラ対２６が設けられている。前記ピックアップローラ２５は、用紙カセット３０が装着空間Ｖに装着された状態で、図略の駆動モータにより軸心回りに駆動回転されることによって用紙束Ｐ１の最上位の用紙Ｐを前方へ向かって繰り出させるようになっている。
【００４０】
前記搬送ローラ対２６は、ピックアップローラ２５によって繰り出された用紙Ｐをニップ部で挟持した上で天板２３上に折り返させるものである。用紙Ｐを折り返させるために、カセット用枠体２０の前端上縁部には、搬送ローラ対２６の内の上側のものに沿うように円弧状に形成された円弧ガイド板２６１が設けられ、搬送ローラ対２６によって搬送された用紙Ｐは、この円弧ガイド板２６１の内面に案内されつつ天板２３上へ向かわせられるようになっている。
【００４１】
このようなカセット用枠体２０において、ピックアップローラ２５の若干後方位置に本発明に係る用紙残量検出装置４０が設けられているのであるが、これについては後に詳述する。
【００４２】
前記用紙カセット３０は、上面が開口した扁平な箱状のカセット本体３１と、このカセット本体３１に内装された用紙束Ｐ１を上昇させるリフト板３２と、このリフト板３２に対し上方へ向かって付勢する圧縮コイルスプリング３３とを備えて構成されている。
【００４３】
前記カセット本体３１は、前記カセット用枠体２０の装着空間Ｖに装着され得るように寸法設定された平面視で矩形状の底板３１１と、この底板３１１の幅方向の各側縁部から立設された幅方向一対の側板３１２と、底板３１１および各底板３１２の前縁部に当接固定された化粧板３１３と、底板３１１の後縁部から立設された後板３１４とからなり、内部に用紙束Ｐ１を貯留する貯留空間Ｖ１が形成されている。
【００４４】
前記リフト板３２は、用紙束Ｐ１が載置されるものであり、左右の縁部には上方に向かって突設された用紙束Ｐ１の幅方向の移動を規制する前後方向に長尺の一対の幅規制ガイド３２１が設けられているとともに、後端部には用紙束Ｐ１の後端位置を規制するための後端規制ガイド３２２が設けられ、用紙Ｐは、これら一対の幅規制ガイド３２１および後端規制ガイド３２２に囲まれた範囲のリフト板３２上に載置されることにより、貯留空間Ｖ１内での位置決めが行われるようになっている。
【００４５】
かかるリフト板３２は、その後方位置が、一対の側板３１２の下方位置間に架設された支持軸３４回りに回動自在に軸支された状態で、前記圧縮コイルスプリング３３が支持軸３４より前方位置において圧縮状態で底板３１１とリフト板３２との間に介設され、これによってリフト板３２は、常に圧縮コイルスプリング３３の付勢力により支持軸３４回りに反時計方向に向かう（すなわちリフト板３２の前縁部が上方へ向かう）付勢力が作用するようになっている。
【００４６】
なお、リフト板３２は、その前縁部が、図５に示すように、化粧板３１３の裏面側に形成された凹部３１３ａに嵌め込まれ、この凹部３１３ａの上縁部と干渉することでそれ以上支持軸３４回りに反時計方向へ向けて回動しない（すなわち前縁部が上昇しない）ようになっている。
【００４７】
そして、本実施形態においては、リフト板３２の左縁部から左方に向かって突設された前後方向に長尺の当接板３５が突設されている。この当接板３５は、用紙残量検出装置４０の後述するストライカ５２と干渉して当該ストライカ５２を介し扇状体５５を回動軸５１回りに一体回転させるためのものである。
【００４８】
このように構成された用紙カセット３０において、一対の幅規制ガイド３２１および後端規制ガイド３２２によって位置決めされた状態でリフト板３２上に用紙束Ｐ１を載置し、この状態の用紙カセット３０をカセット用枠体２０の装着空間Ｖ内へ挿脱開口２４を介して挿入していくと、まず、用紙束Ｐ１の最上位が円弧ガイド板２６１と摺接し、この状態で用紙カセット３０の装着空間Ｖ内への押し込み操作を継続すると、用紙束Ｐ１が円弧ガイド板２６１によって相対的に押圧され、これによる圧縮コイルスプリング３３の付勢力に抗したリフト板３２の支持軸３４回りの時計方向に向かう回動で用紙束Ｐ１が円弧ガイド板２６１をすり抜け、これによって用紙カセット３０がカセット用枠体２０の装着空間Ｖ内に装着される。
【００４９】
そして、用紙カセット３０がカセット用枠体２０の装着空間Ｖに装着された状態では、用紙束Ｐ１の最上位の用紙Ｐが圧縮コイルスプリング３３の付勢力によってピックアップローラ２５に押圧当接した状態になっているため、この状態でピックアップローラ２５が軸心回りに反時計方向に向けて駆動回転されることにより、用紙束Ｐ１の最上位の用紙Ｐがピックアップローラ２５によって繰り出される。この繰り出された用紙Ｐの先端は、直ちに搬送ローラ対２６のニップ部に捕捉されて強力に引き出され、円弧ガイド板２６１に案内されて天板２３上へ排出されることになる。
【００５０】
本発明に係る用紙残量検出装置４０は、このようなカセット用枠体２０に装着されている。図６は、用紙残量検出装置４０の一実施形態を示す斜視図である。以下、図６および必要に応じて図１〜図５を参照しながら用紙残量検出装置４０について説明する。なお、図６におけるＸおよびＹによる方向表示は、図２の場合と同様（Ｘは左右方向（−Ｘ：左方、＋Ｘ：右方）、Ｙは前後方向（−Ｙ：前方、＋Ｙ：後方））である。
【００５１】
図６に示すように、用紙残量検出装置４０は、リフト板３２上に載置された用紙束Ｐ１の厚みに応じて変位する変位部材５０と、この変位部材５０へ向けて光を照射する一対の光センサ６０と、一対の光センサ６０からの検出信号に基づき用紙の残量を判別する制御部７０とを備えて構成されている。
【００５２】
前記変位部材５０は、カセット用枠体２０内のピックアップローラ２５より若干後方位置における略左半分の位置で左右方向に延びるように配設された軸心回りに回動可能な回動軸５１と、この回動軸５１の左方位置から前記当接板３５と当接し得るように斜め前方に向けて突設されたストライカ５２と、回動軸５１の右端部から上方に向けて突設された突片５３と、この突片５３の上端とカセット用枠体２０の天板２３の前方側適所との間に伸長状態で架設された伸長コイルスプリング５４と、回動軸５１の左端面に固定された扇形状を呈する扇状体５５とを備えて構成されている。
【００５３】
前記回動軸５１は、左端部がカセット用枠体２０の左の側板２１を摺接状態で貫通している一方、突片５３より若干左寄りの位置が、カセット用枠体２０の天板２３から垂下された軸受け杆２３１の下端部に摺接状態で貫通され、これら側板２１および軸受け杆２３１に支持された状態で軸心回りに回転し得るようになっている。
【００５４】
従って、リフト板３２上に載置された用紙束Ｐ１からピックアップローラ２５の駆動で用紙Ｐが１枚ずつ繰り出されていくことによりリフト板３２が圧縮コイルスプリング３３の付勢力によって僅かずつ支持軸３４回りに反時計方向に回動していくと、これに応じてリフト板３２と一体の当接板３５が僅かずつ上昇し、この上昇によってストライカ５２の先端が上方へ向かわせられることで回動軸５１が軸心回りに反時計方向に向けて回転する。この回転によって回動軸５１の左端面に固定されている扇状体５５が曲率中心（すなわち回動軸５１の軸心）回りに反時計方向に向けて回転することになる。
【００５５】
そして、本発明においては、変位部材５０の一構成要素である扇状体５５の左面に光センサ６０からの光を反射する複数の反射面５６と、光センサ６０からの光を吸収する複数の吸収面５７とを設定し、反射面５６と吸収面５７との組み合わせを一対の光センサ６０によって検出することにより、制御部７０がリフト板３２に載置されている用紙Ｐの残量を判別するようになされている。
【００５６】
そのために、扇状体５５の外面（光センサ６０と対向した面）には、扇状体５５の拡大図である図７の示すように、扇状体５５の円弧縁部に形成された最大円弧曲線Ｃ１と、扇状体５５の曲率半径の略半分の曲率半径によって形成される最小円弧曲線Ｃ２と、これら最大円弧曲線Ｃ１および最小円弧曲線Ｃ２の中間の曲率半径によって形成される中間円弧曲線Ｃ３とを設定し、一対の光センサ６０の内の上方に配置された光センサ６０で最小円弧曲線Ｃ２および中間円弧曲線Ｃ３間の範囲（照射範囲Ｒの内の第１照射範囲Ｒ１）に光を照射させる一方、同下方に配置された光センサ６０で最大円弧曲線Ｃ１および中間円弧曲線Ｃ３間の範囲（照射範囲Ｒの内の第２照射範囲Ｒ２）に光を照射させるようになされている。
【００５７】
前記第１および第２照射範囲Ｒ１，Ｒ２は、いずれも曲率径方向に向けて７等分され、各区画Ｔ（図６における前方から後方に向けて第１〜第７区画Ｔ１〜Ｔ７という）に反射面５６または吸収面５７が形成されている。前記反射面５６は、光センサ６０から水平に照射される光の光路と略直交する面からなる直交反射面５６１と、この直交反射面５６１に対して所定角度傾斜した傾斜反射面５６２とが存在する。本実施形態においては、傾斜反射面５６２は、最大円弧曲線Ｃ１側および最小円弧曲線Ｃ２側から中間円弧曲線Ｃ３側に向けて先下がりに傾斜して形成されている。このような傾斜反射面５６２は、一方の光センサ６０から傾斜反射面５６２へ向けて照射された光が他方の光センサ６０へ向かうように傾斜角度が設定されている。
【００５８】
これらの反射面５６に対し、吸収面５７は、右方に向けて１段下がって形成されているとともに、黒色の塗料が塗布され、これによって光センサ６０から照射された光が吸収されてしまい、反射光が実質的に生じないようになされている。
【００５９】
そして、本実施形態においては、第１照射範囲Ｒ１については、第１区画Ｔ１が直交反射面５６１に、第２区画Ｔ２が直交反射面５６１に、第３区画Ｔ３が吸収面５７に、第４区画Ｔ４が吸収面５７に、第５区画Ｔ５が傾斜反射面５６２に、第６区画Ｔ６が吸収面５７に、第７区画Ｔ７が傾斜反射面５６２にそれぞれ設定されている。
【００６０】
また、第２照射範囲Ｒ２については、第１区画Ｔ１が直交反射面５６１に、第２区画Ｔ２が吸収面５７に、第３区画Ｔ３が直交反射面５６１に、第４区画Ｔ４が吸収面５７に、第５区画Ｔ５が吸収面５７に、第６区画Ｔ６が傾斜反射面５６２に、第７区画Ｔ７が傾斜反射面５６２にそれぞれ設定されている。
【００６１】
そして、リフト板３２上に最大許容枚数の用紙Ｐからなる用紙束Ｐ１が載置された状態（すなわち、当接板３５が最下位レベルに位置した状態）で、扇状体５５の第１区画Ｔ１が回動軸５１から垂下するようにストライカ５２と扇状体５５とが相対的に位置設定されている。
【００６２】
以下、扇状体５５の姿勢を表現するための基準となる位置として、回動軸５１から垂下された位置（図６および図７に一点鎖線で表示）を基準位置Ｂとして定義する。そうすると、リフト板３２上に最大限の枚数の用紙Ｐが載置された状態では、第１区画Ｔ１が基準位置Ｂと対向した状態になっており、リフト板３２上の用紙Ｐが順次繰り出されることによって減少していくと、当接板３５の上昇によるストライカ５２を介した回動軸５１の軸心回りの反時計方向に向かう回転によって扇状体５５が回動軸５１と一体回転し、これによって扇状体５５の基準位置Ｂと対向する位置が第１区画Ｔ１から順番に第２区画Ｔ２、第３区画Ｔ３と変化していき、リフト板３２上に用紙Ｐがほとんどなくなった状態で第７区画Ｔ７が基準位置Ｂと対向するようになるのである。
【００６３】
一方、前記一対の光センサ６０は、基準位置Ｂに沿うように上下で並設され、上方に配設されたもの（第１光センサ６１）が扇状体５５の第１照射範囲Ｒ１と対向するように設置位置が設定されているとともに、下方に配設されたもの（第２光センサ６２）が扇状体５５の第２照射範囲Ｒ２と対向するように設置位置が設定されている。
【００６４】
第１光センサ６１には、第１照射範囲Ｒ１へ向けて光を照射する第１発光素子６１１と、扇状体５５からの反射光を受光する第１受光素子６１２とが設けられているとともに、第２光センサ６２には、第２照射範囲Ｒ２へ向けて光を照射する第２発光素子６２１と、扇状体５５からの反射光を受光する第２受光素子６２２が設けられている。
【００６５】
そして、第１発光素子６１１からの光が扇状体５５の直交反射面５６１に向けて照射された場合には、第１受光素子６１２がその反射光を受光するのに対し、第１発光素子６１１からの光が傾斜反射面５６２に向けて照射された場合には、第２受光素子６２２がその反射光を受光するようになっている。
【００６６】
同様に第２発光素子６２１からの光が扇状体５５の直交反射面５６１に向けて照射された場合には、第２受光素子６２２がその反射光を受光するのに対し、第２発光素子６２１からの光が傾斜反射面５６２に向けて照射された場合には、第１受光素子６１２がその反射光を受光するようになっている。
【００６７】
従って、いずれの発光素子６１１，６１２が照射した光をいずれの受光素子６１２，６２２が受光したかの組み合わせによって、扇状体５５の区画Ｔのいずれが基準位置Ｂと対向しているか、すなわち用紙Ｐの残量がどの程度であるかを検出することができるのである。因みに、表１は、発光素子６１１，６１２および受光素子６１２，６２２の発光・受光状態と基準位置Ｂに対向した扇状体５５の区画Ｔとの関係を示している。表１の備考欄には、ＬＣＤ１１４（図１）に文字出力される文章の例を示している。
【００６８】
【表１】
0004647482.tif 000002
【００６９】
なお、表１において、円印は第１発光素子６１１が照射した光を示し、三角印は、第２発光素子６２１が照射した光を示している。従って、例えば扇状体５５の第１区画Ｔ１が基準位置Ｂと対向した状態においては、表１の第１区画Ｔ１の欄に示すように、第１発光素子６１１が照射した光の反射光を第１受光素子６１２が受光し、第２発光素子６２１が照射した光の反射光を第２受光素子６２２が受光した状態になっている。
【００７０】
これに対し、例えば扇状体５５の第７区画Ｔ７が基準位置Ｂと対向した状態においては、表１の第７区画Ｔ７の欄に示すように、第１発光素子６１１が照射した光の反射光を第２受光素子６２２が受光し、第２発光素子６２１が照射した光の半初稿を第１受光素子６１２が受光している。
【００７１】
また、表１において、空欄になっている部分は、発光素子６１１，６２１から照射された光が吸収面５７によって吸収され、これによっていずれの受光素子６１２，６１２も反射光を実質的に受光しなかったことを示している。
【００７２】
図８は、表１に示す内容を図式化したものであり、（イ）は、扇状体５５の第１区画Ｔ１が光センサ６０と対向した状態、（ロ）は、扇状体５５の第２区画Ｔ２が光センサ６０と対向した状態、（ハ）は、扇状体５５の第３区画Ｔ３が光センサ６０と対向した状態、（ニ）は、扇状体５５の第４区画Ｔ４が光センサ６０と対向した状態、（ホ）は、扇状体５５の第５区画Ｔ５が光センサ６０と対向した状態、（ヘ）は、扇状体５５の第６区画Ｔ６が光センサ６０と対向した状態、（ト）は、扇状体５５の第７区画Ｔ７が光センサ６０と対向した状態をそれぞれ示している。
【００７３】
図８の（イ）〜（ト）と、表１の第１〜第７区画Ｔ１〜Ｔ７の内容とを対比しながら見比べることによって、反射面５６（直交反射面５６１、傾斜反射面５６２）および吸収面５７の組み合わせを光センサ６０によって検出することにより、現に扇状体５５がいかなる姿勢に姿勢設定されており、これによって現に用紙Ｐの残量がどの程度であるか知り得ることを容易に理解することができる。
【００７４】
図９は、制御部７０による用紙残量検出装置４０の制御の一実施形態を示すブロック図である。図９に示すように、制御部７０は、いわゆるマイクロコンピュータが適用されて構成され、演算処理装置としてのＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）７１と、このＣＰＵ７１に付設された読み取り専用の記憶装置であるＲＯＭ（ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）７２と、ＣＰＵ７１に付設された読み書き自在のＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）７３とを備えている。
【００７５】
前記ＲＯＭ７２には、制御部７０に当該制御を実行させるためのプログラムや不変データ等が記憶されているのに対し、ＲＡＭ７３は、制御の途中で一時的に発生する各種のデータを一時的に記憶させる領域として利用される。
【００７６】
前記ＣＰＵ７１には、用紙カセット３０における用紙Ｐの残量を判別する残量判別部７１１と、この残量判別部７１１の判別結果に基づいてＬＣＤ１１４へ向けて用紙Ｐの残量を報知させるべく制御信号を出力する制御信号出力部７１２とが備えられている。
【００７７】
前記残量判別部７１１が用紙Ｐの残量を判別するために、光センサ６０からの発光信号および受光信号が残量判別部７１１へ入力されるようになされているとともに、前記ＲＯＭ７２には、発光素子６１１，６１２および受光素子６１２，６２２の発光・受光状態と基準位置Ｂに対向した扇状体５５の区画Ｔとの関係、並びにＬＣＤ１１４へ表示出力させるべき文章（すなわち前記表１と同一内容のテーブル）が記憶されている。
【００７８】
そして、残量判別部７１１は、光センサ６０からの発光信号および受光信号に基づいていずれの発光素子６１１，６１２の発光に対していずれの受光素子６１２，６２２が受光したのか、あるいはいずれの発光素子６１１，６１２の発光に対し反射光が発生しなかったのかの組み合わせに基づき、ＲＯＭ７２が記憶している前記テーブルを参照し、扇状体５５におけるいずれの区画Ｔが基準位置Ｂと対向しているかを判別するようになされている。
【００７９】
なお、第１発光素子６１１および第２発光素子６２１は、順番に発光するようになされており、残量判別部７１１は、まず、第１発光素子６１１が発光したことを示す信号が入力された後の所定の時間内に第１受光素子６１２から受光信号が入力されたときは第１発光素子６１１の発光の反射光を第１受光素子６１２が受光したと判別する一方、第２受光素子６２２から受光信号が入力されたときは第１発光素子６１１の発光の反射光を第２受光素子６２２が受光したと判別するようになされている。いずれの受光素子６１２，６２２からも受光信号が出力されなかったときは、残量判別部７１１は、第１発光素子６１１が照射した光が扇状体５５の吸収面５７で吸収されたと判別する。
【００８０】
第１発光素子６１１が発光してから所定の時間が経過すると、今度は第２発光素子６２１が発光し、残量判別部７１１は、第１発光素子６１１の場合と同様に第２発光素子６２１の発光の反射光をいずれの受光素子６１２，６２２が受光したか、あるいはいずれも受光しなかったかを判別するようになっている。
【００８１】
そして、残量判別部７１１の用紙Ｐの残量についての判別結果は、逐一制御信号出力部７１２へ向けて出力されるようになっている。この判別結果が入力された制御信号出力部７１２は、この判別結果（いずれの区画Ｔが基準位置Ｂと対向しているか）に基づき、ＲＯＭ７２に記憶されているテーブルを参照してＬＣＤ１１４へ向けて所定の文字出力を行わせるべき制御信号を出力する。
【００８２】
文字出力の例としては、先に表１で例示したように、扇状体５５の第１区画Ｔ１が基準位置Ｂに位置しているときには「用紙は満杯です。」と表示され、第２区画Ｔ２が基準位置Ｂに位置しているときは「用紙の残量は満杯の略７０％です。」と表示され、第３区画Ｔ３が基準位置Ｂに位置しているときは「用紙の残量は満杯の略６０％です。」と表示され、第４区画Ｔ４が基準位置Ｂに位置しているときは「用紙の残量は満杯の略４０％です。」と表示され、第５区画Ｔ５が基準位置Ｂに位置しているときは「用紙の残量は満杯の略３０％です。」と表示され、第６区画Ｔ６が基準位置Ｂに位置しているときは「用紙の残量は満杯の略１０％です。」と表示され、第７区画Ｔ７が基準位置Ｂに位置しているときは「用紙を補充して下さい。」と表示されるようになっている。
【００８３】
以上詳述したように、本発明に係る用紙残量検出装置４０は、用紙Ｐを１枚ずつ繰り出すように構成された用紙貯留部１２の用紙カセット３０に貯留されている用紙束Ｐ１の用紙Ｐの残量を検出するものであり、用紙束Ｐ１の厚みに応じて変位する変位部材５０と、この変位部材５０へ向けて光を照射する第１および第２発光素子６１１，６１２およびこの第１および第２発光素子６１１，６１２が照射した光の変位部材５０からの反射光を受光する第１および第２受光素子６１２，６２２をそれぞれ備えた第１光センサ６１および第２光センサ６２からなる一対の光センサ６０と、これら一対の光センサ６０からの検出信号に基づき用紙Ｐの残量を判別する制御部７０とが備えられ、変位部材５０は、変位量に応じて各光センサ６０の発光素子６１１，６１２から照射された光をその光センサ６０の受光素子６１２，６２２または他の光センサ６０の受光素子６１２，６２２が受光し得るように反射させる複数の反射面（直交反射面５６１および傾斜反射面５６２を備えた反射面５６）を有している。
【００８４】
かかる構成によれば、変位部材５０に形成された複数の反射面５６の状態（すなわちその反射面が直交反射面５６１であるか傾斜反射面５６２であるか）と、貯留された用紙Ｐの残量とを予め対応付けておくことにより、第１および第２発光素子６１１，６１２のいずれかが発光した状態でいずれの受光素子６１２，６２２が受光したかを検出することによって制御部７０により用紙カセット３０に貯留された用紙Ｐの残量が判別される。
【００８５】
そして、このように一対で光センサ６０を設けるとともに、変位部材５０の変位量に応じて各光センサ６０の発光素子６１１，６１２から照射された光をその光センサ６０の受光素子６１２，６２２または他の光センサの受光素子６１２，６２２が受光し得るように反射させる複数の反射面５６を変位部材５０に設けることにより、従来のように変位部材５０の変位量に対応して高価な多くの光センサを配設する必要がなくなり、その分部品コストの低減化に貢献することができる。
【００８６】
また、変位部材５０は、反射面５６に加えて第１および第２発光素子６１１，６１２から照射された光を吸収する吸収面５７を備えているため、第１および第２発光素子６１１，６１２から照射された光が吸収面５７に照射されても反射光が得られないという事項をも変位部材５０の変位を検出する要素として加えられ、これによってその分検出され得る変位部材５０の変位量がより精密に区分され、より多くの情報量で用紙Ｐの残量をより正確に検出することができる。
【００８７】
また、制御部７０は、発光した第１および第２発光素子６１１，６１２に係る光センサ６０と、この発光の反射面５６での反射光を受光した第１および第２受光素子６１２，６２２に係る相手方の光センサ６０との組み合わせ、並びに、発光した第１および第２発光素子６１１，６１２に係る光センサ６０と、この発光が吸収面５７で吸収されることにより第１および第２受光素子６１２，６２２に受光されなかった状態との組み合わせに基づき用紙Ｐの残量を判別する残量判別部７１１と、残量判別部７１１の判別結果に基づきＬＣＤ１１４へ向けて用紙Ｐの残量を報知させるべく制御信号を出力する制御信号出力部７１２とを備えている。
【００８８】
かかる構成によれば、制御部７０に設けられた残量判別部７１１は、発光した第１および第２発光素子６１１，６１２に係る光センサ６０と、この発光の反射面５６での反射光を受光した第１および第２受光素子６１２，６２２に係る相手方の光センサ６０との組み合わせ、並びに、発光した第１および第２発光素子６１１，６１２に係る光センサ６０と、この発光が吸収面５７で吸収されることにより第１および第２受光素子６１２，６２２に受光されなかった状態との組み合わせに基づき用紙Ｐの残量を判別するとともに、この判別結果は、制御信号出力部７１２から出力された制御信号に基づきＬＣＤ１１４が用紙Ｐの残量を報知するため、この報知内容で用紙Ｐの残量を常に認識することができる。
【００８９】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下の内容をも包含するものである。
【００９０】
（１）上記の実施形態においては、用紙残量検出装置４０が適用される画像形成装置としてプリンタ１０を例に挙げて説明したが、本発明は、用紙残量検出装置４０が適用される画像形成装置がプリンタ１０であることに限定されるものではなく、複写機であってもよいし、ファクシミリ装置であってもよい。また、画像形成装置以外の各種の用紙を給紙する機構に適用することができる。
【００９１】
（２）上記の実施形態においては、光センサ６０として第１光センサ６１と第２光センサ６２との一対が採用されているが、本発明は、光センサ６０が一対であることに限定されるものではなく、３つ以上採用してもよい。こうすることによって、各光センサ６０の発光および受光の組み合わせが多くなるため、上記の実施形態以上に区分した状態で用紙カセット３０の用紙Ｐの残量を検出することが可能になる。
【００９２】
（３）上記の実施形態においては、変位部材５０としてリフト板３２とは別体の扇状体５５が採用されているが、こうする代わりにリフト板３２そのものを変位部材として採用し、このリフト板３２の側面に反射面５６および吸収面５７を形成してこれらの反射面５６や吸収面５７に向けて光センサ６０からの光を照射することにより用紙Ｐの残量を検出するようにしてもよい。こうすることによって回動軸５１や扇状体５５等を設ける必要がなくなり、その分部品点数の削減、ひいては製造コストの低減化に貢献することができる。
【００９３】
（４）上記の実施形態においては、ストライカ５２が回動軸５１から前方斜め下に向けて突設されているが、こうする代わりにストライカ５２を回動軸５１から後方斜め下に向けて突設してもよい。こうすることによって、用紙カセット３０をカセット用枠体２０に挿入したとき当接板３５をよりスムーズにストライカ５２に当接させることができる。但しこの場合には、リフト板３２に載置されている用紙Ｐの減少に伴って、ストライカ５２が回動軸５１回りに時計方向に向けて回動するため、残量判別部７１１は、上記の実施形態とは逆に光センサ６０が第１区画Ｔ１を検出したとき、用紙がなくなったと判別することになる。
【００９４】
（５）上記の実施形態においては、用紙Ｐを１枚ずつ繰り出す例を示したが、複数枚を繰り出すものであってもよい。さらに、用紙束Ｐ１に用紙Ｐが１枚または複数枚ずつ加えられるような用紙束Ｐ１の厚さを検出するものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明に係る用紙残量検出装置が適用されたプリンタの内部構造の一実施形態を示す一部切欠き斜視図である。
【図２】カセット用枠体の一実施形態を示す斜視図であり、用紙カセットがカセット用枠体から引き出された状態を示している。
【図３】カセット用枠体の一実施形態を示す斜視図であり、用紙カセットがカセット用枠体内に収納された状態を示している。
【図４】カセット用枠体を斜め下から見た斜視図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】用紙残量検出装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図７】図６に示す扇状体の拡大図である。
【図８】表１に示す内容を図式化したものであり、（イ）は、扇状体の第１区画が光センサと対向した状態、（ロ）は、扇状体の第２区画が光センサと対向した状態、（ハ）は、扇状体の第３区画が光センサと対向した状態、（ニ）は、扇状体の第４区画が光センサと対向した状態、（ホ）は、扇状体の第５区画が光センサと対向した状態、（ヘ）は、扇状体の第６区画が光センサと対向した状態、（ト）は、扇状体の第７区画が光センサと対向した状態をそれぞれ示している。
【図９】制御部による用紙残量検出装置の制御の一実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０  プリンタ（画像形成装置）
１１  装置本体              １１１  メンテナンス用ドア
１１２  トレイ              １１３  操作パネル
１１４  ＬＣＤ（報知手段）  １１５  底板
１２  用紙貯留部            １２１  給紙搬送路
１２２  レジストローラ対    １３  画像形成部
１３１  感光体ドラム        １３２  帯電器
１３３  露光装置            １３４  現像装置
１３５  転写ローラ          １３６  クリーニング装置
１４  定着部                １４１  ヒートローラ
１４２  加圧ローラ          １４３  排紙搬送路
１５  排紙部                １５１  排紙トレイ
２０  カセット用枠体        ２１  側板
２２  後板                  ２３  天板
２３１  軸受け杆            ２４  挿脱開口
２５  ピックアップローラ    ２６  搬送ローラ対
２６１  円弧ガイド板        ３０  用紙カセット
３１  カセット本体          ３１１  底板
３１２  側板                ３１３  化粧板
３１３ａ  凹部              ３１４  後板
３２  リフト板              ３２１  幅規制ガイド
３２２  後端規制ガイド      ３３  圧縮コイルスプリング
３４  支持軸                ３５  当接板
４０  用紙残量検出装置      ５０  変位部材
５１  回動軸                ５２  ストライカ
５３  突片                  ５４  伸長コイルスプリング
５５  扇状体                ５６  反射面
５６１  直交反射面          ５６２  傾斜反射面
５７  吸収面                ６０  光センサ
６１  第１光センサ          ６１１  発光素子
６１２  受光素子            ６２  第２光センサ
６２１  発光素子            ６２２  受光素子
７０  制御部                ７１  ＣＰＵ
７１１  残量判別部          ７１２  制御信号出力部
７２  ＲＯＭ                ７３  ＲＡＭ
Ｂ  基準位置                Ｃ１  最大円弧曲線
Ｃ２  最小円弧曲線          Ｃ３  中間円弧曲線
Ｐ  用紙                    Ｐ１  用紙束
Ｒ  照射範囲                Ｒ１  第１照射範囲
Ｒ２  第２照射範囲          Ｔ  区画
Ｔ１〜Ｔ７  第１〜第７区画  Ｖ  装着空間
Ｖ１  貯留空間
【図１】
0004647482.tif 000003
【図２】
0004647482.tif 000004
【図３】
0004647482.tif 000005
【図４】
0004647482.tif 000006
【図５】
0004647482.tif 000007
【図６】
0004647482.tif 000008
【図７】
0004647482.tif 000009
【図８】
0004647482.tif 000010
【図９】
0004647482.tif 000011