JP4638773B2 - 記録媒体残量検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体残量検出装置に関し、詳細には、載置台上のシート状記録媒体の残量を安価かつ高精度に検出する記録媒体残量検出装置に関する。

電子写真方式、インク噴射方式等の各種記録方式の複写装置、プリンタ装置、ファクシミリ装置、複合装置等の画像形成装置においては、給紙部から１枚ずつシート状の用紙、フィルム等のシート状記録媒体を画像形成部に搬送し、画像形成部で、当該搬送されてきたシート状記録媒体に順次画像を形成している。

そして、従来の画像形成装置においては、用紙搬送路上を通過する用紙の透過光量を検出する第１透過光量検出手段と用紙トレイ内に重ねて載置されている用紙の透過光量を検出する第２透過光量検出手段の検出透過光量値から用紙トレイ内の用紙残量を判定している（特許文献１参照）。

この場合、例えば、第１透過光量検出手段及び第２透過光量検出手段として、用紙の厚さ方向に検出対象の用紙を挟んで発光手段と受光手段を配置し、第１透過光量検出手段の受光手段の出力する検出値としての検出電圧または検出電流と第２透過光量検出手段の受光手段の出力する検出値としての検出電圧または検出電流を単純に比較演算することで、用紙トレイ内の残用紙枚数を判定している。

特開２００３−１５９８５９号公報

しかしながら、上記公報記載の従来技術にあっては、安価かつ高精度に残留する記録媒体の枚数を検出する上で、改良の必要があった。

すなわち、上記従来技術にあっては、第１透過光量検出手段の受光手段の出力する検出値と第２透過光量検出手段の受光手段の出力する検出値を単純に比較演算することで、用紙トレイ内の記録媒体である用紙の残量を判定しているため、例えば、第１透過光検出手段の受光手段と第２透過光量検出手段の発光手段の仕様が同じであっても、第１透過光検出手段と第２透過光量検出手段においてそれぞれの発光手段と受光手段で記録媒体の厚さ方向で挟む距離と角度等の配置条件が異なると、精度良く記録媒体の残量検知を行うことができなかった。また、この場合、精度を向上させるために、各々専用の発光手段と受光手段を用いると、コストが割高になり経済的でないという問題がある。

そこで、本発明は、載置台上の記録媒体の残量を安価にかつ高精度に検出する記録媒体残量検出装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するため、第１の手段は、積載されるシート状の記録媒体に対して厚さ方向に発光素子から光を照射し、当該記録媒体を透過した光を受光素子で受光し、受光量に対応する出力値を当該受光素子から出力する載置記録媒体検出手段と、１枚の記録媒体に対して厚さ方向に発光素子から光を照射して当該１枚の記録媒体を透過した光を受光素子で受光し、受光量に対応する出力値を当該受光素子から出力する搬送記録媒体検出手段と、前記載置記録媒体検出手段と前記搬送記録媒体検出手段との双方の受光素子の出力値を比較して前記記録媒体の残量を検出する残量検出手段と、記録媒体が存在しない状態での前記載置記録媒体検出手段と前記搬送記録媒体検出手段との双方の受光素子の出力値のうち大きい方の出力値を基準値とし、小さい方の出力値を当該基準値に増幅する補正手段と、を備えた記録媒体残量検出装置を特徴とする。
第２の手段は、第１の手段において、前記補正手段が前記増幅する際の増幅率を調整する増幅率調整手段を備えていることを特徴とする。
また、第３の手段は、第１または第２の手段に係る記録媒体残量検出装置を備えた画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、記録媒体の残量を安価にかつ高精度に検出することができる。

以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１〜図７は、本発明の記録媒体残量検出装置の一実施例を示す図であり、図１は、本発明の記録媒体残量検出装置の一実施例を適用した画像形成装置１の正面概略構成図である。

図１において、画像形成装置１は、中央部に画像形成部１００が配置されており、画像形成部１００の下方に、給紙部２００が配置され、画像形成部１００の上部に読取部３００が配設され、さらに、読取部３００の上部にＡＤＦ（Auto Document Feeder）３１０が配置されている。

給紙部２００は、複数、図１では、４つの給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄが上下方向に配置されており、各給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄには、図２に示すように、それぞれ複数枚のシート状の記録媒体Ｐが収納されるとともに、記録媒体Ｐをその送り出し方向先端側を上方に傾斜させて載置する底板（載置台）２０２ａ〜２０２ｄが収納されている。給紙部２００は、各給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄに設けられている送り出しローラ２０３ａ〜２０３ｄ、分離ローラ２０４ａ〜２０４ｄが設けられているとともに、各給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄから送り出された記録媒体Ｐを画像形成部１００に搬送する複数の搬送ローラ２０５等を備えており、給紙部２００には、必要に応じて、増設給紙部２１０や手差し給紙部２１１が設置される。

給紙部２００は、選択された給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄから送り出しローラ２０３ａ〜２０３ｄによって最上段の記録媒体Ｐを送り出して、送り出しローラ２０３ａ〜２０３ｄによって送り出された記録媒体Ｐを分離ローラ２０４ａ〜２０４で１枚ずつ分離して搬送ローラ２０５に送り出す。搬送ローラ２０５は、給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄから１枚ずつ分離されて送り出された記録媒体Ｐを画像形成部１００に搬送する。

読取部３００は、原稿台３０１上にセットされた原稿を主走査及び副走査して当該原稿の画像を読み取って読み取る。また、ＡＤＦ３１０は、セットされた複数枚の原稿を読取部３００の読取位置に１枚ずつ順次搬送し、読取部３００は、ＡＤＦ３１０によって読取位置に搬送されてくる原稿の画像を順次読み取る。

画像形成部１００は、転写ベルト機構部１１０、転写ベルト機構部１１０に沿って配設されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色の作像部１１１、光書込部１１２、２次転写部１１３、定着部１１４、反転部１１５、レジストローラ１１６等を備えており、これらの他に、図示しないが、モータ及びモータにより駆動される各部に駆動源を伝達する駆動機構部等を備えている。

画像形成部１００は、読取部３００の読み取った原稿の画像データまたは図示しないネットワーク等を介してパーソナルコンピュータ等のホスト装置から受信した画像データやファクシミリ受信した画像データ等の各色の画像データに基づいて光書込部１１２が変調したレーザ光を各色の作像部１１１の感光体に照射して、当該感光体に各色用の静電潜像を形成する。画像形成部１００は、各色の作像部１１１の感光体上の静電潜像を当該作像部１１１の現像部で各色のトナーを付着させることで現像して各色のトナー画像を形成し、当該各色のトナー画像を転写機構部１１０の時計方向に回転駆動される転写ベルト１１７に順次重ねて転写して、転写ベルト１１７上にカラーのトナー画像を形成する。画像形成部１００は、転写ベルト１１７上のトナー画像を２次転写部１１３で給紙部２００から搬送されてきた記録媒体Ｐに転写する。すなわち、給紙部２００からの記録媒体Ｐは、図２に示すように、レジストローラ１１６に搬送され、レジストローラ１１６で転写ベルト１１７上のトナー画像とのタイミング調整が行われて、２次転写部１１３と転写ベルト１１７との間に送られる。

画像形成部１００は、転写ベルト１１７上のトナー画像を２次転写部１１３で記録媒体Ｐに転写し、トナー画像の転写された記録媒体Ｐを定着部１１４に搬送して定着部１１４で加熱・加圧しつつ搬送して記録媒体上のトナー画像を記録媒体Ｐに定着させる。画像形成部１００は、トナー画像の定着の完了した記録媒体Ｐを装置外の排紙トレイ１１８上に排出し、また、必要に応じて、トナー画像の定着の完了した記録媒体Ｐを反転部１１５で反転させて再度レジストローラ１１６を介して２次転写部１１３と転写ベルト１１７の間に搬送して裏面にトナー画像を転写させる。画像形成部１００は、この裏面にトナー画像の転写の完了した記録媒体Ｐを、上記同様に、定着部１１４でトナー画像を定着させた後、排紙トレイＩ１１８上に排出する。

そして、本実施例の画像形成装置１は、給紙トレイ２０１ａ部分について図３に示すように、各給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄ内に収納されている記録媒体Ｐを検出する載置記録媒体検出部（載置記録媒体検出手段）２２０と、各給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄから搬送路上に送り出された記録媒体Ｐを検出する搬送記録媒体検出部（搬送記録媒体検出手段）２２１が配設されている。

載置記録媒体検出部２２０は、各給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄの底板２０２ａ〜２０２ｄに取り付けられて載置される記録媒体Ｐの厚さ方向に検出光を投射する発光部２２０ａと、発光部２２０ａからの検出光を受光して光電変換して検出信号（出力値）を出力する受光部２２０ｂと、を備えている。すなわち、載置記録媒体検出部２２０は、各給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄの底板２０２ａ〜２０２ｄ上に載置されている記録媒体Ｐの厚さ方向の透過光を受光部２２０ｂで検出して、検出信号を出力する。この載置記録媒体検出部２２０は、図４に示すように、受光部２２０ｂが、記録媒体Ｐの載置される底板２０２ａ〜２０２ｄに配置され、発光部２２０ａが、底板２０２ａ〜２０２ｄ上に載置される記録媒体Ｐの上方に、受光部２２０ｂから所定距離Ｃ１だけ離れて配置され、発光部２２０ａから受光部２２０ｂに向かう検出光と検出対象である記録媒体Ｐの表面とのなす角度（媒体角度）Ｅ１が所定の媒体角度となっている。すなわち、記録媒体Ｐの厚さ方向と検出光の方向とが媒体角度Ｅ１だけ傾斜している。なお、図４において、距離Ｄ１は、受光部２２０ｂと記録媒体Ｐの表面との距離である。そして、この載置記録媒体検出部２２０は、給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄの底板２０２ａ〜２０２ｄ上に載置されている記録媒体Ｐの厚さ方向の透過光を記録媒体Ｐに対して所定の媒体角度Ｅ１だけ傾斜した状態で検出して、検出信号を出力する。

搬送記録媒体検出部２２１は、各給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄから送り出された記録媒体Ｐの搬送路を挟んで当該搬送される記録媒体Ｐの厚さ方向に相対向する状態で配置された発光部２２１ａと受光部２２１ｂを備え、発光部２２１ａが、搬送される記録媒体Ｐの厚さ方向に検出光を投射して、受光部２２１ｂが当該発光部２２１ａから投射され記録媒体Ｐを透過した検出光を受光して光電変換して検出信号を出力する。すなわち、搬送記録媒体検出部２２１は、図５に示すように、発光部２２１ａと受光部２２１ｂとが、各給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄから送り出された記録媒体Ｐの搬送路を挟んで、所定距離Ｃ２だけ離れて配設されており、この発光部２２１ａから受光部２２１ｂへの検出光に対して記録媒体Ｐが略９０°（直角）となった状態で搬送される。すなわち、記録媒体Ｐの厚さ方向と検出光の方向とが一致している。なお、図５において、距離Ｄ２は、受光部２２１ｂと記録媒体Ｐの表面との距離である。そして、この搬送記録媒体検出部２２１は、各給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄから送り出される記録媒体Ｐの厚さ方向の透過光を記録媒体Ｐに対して直角の媒体角度Ｅ２で検出して、検出信号を出力する。

そして、上記載置記録媒体検出部２２０及び搬送記録媒体検出部２２１は、それぞれ発光部２２０ａと発光部２２１ａ及び受光部２２０ｂと受光部２２１ｂの仕様が同じものが用いられており、発光部２２０ａ及び発光部２２１ａとしては、例えば、小型化を考慮すると、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子、半導体レーザ等が用いることができるが、白熱灯や蛍光灯等のその他の発光体であってもよい。また、受光部２２０ｂ及び２２１ｂとしては、例えば、フォトトランジスタ、フォトダイオード等を用いることができるが、受光した光を何らかの値に変換して検出できる検出素子であればどのようなものであってもよい。また、載置記録媒体検出部２２０と搬送記録媒体検出部２２１は、その配置位置の相違等によって、上記図４及び図５に示したように、その発光部２２０ａと受光部２２０ｂ及び発光部２２１ａと受光部２２１ｂの配置条件（距離Ｃ１、Ｃ２、記録媒体Ｐと検出光との媒体角度Ｅ１、Ｅ２、受光部２２０ｂ、２２１ｂと記録媒体Ｐとの距離Ｄ１、Ｄ２等）は、異なっていてもよいし、同じであってもよい。

そして、画像形成装置１は、図６に示すように、図示しない内部制御回路に、増幅回路部（補正手段）１０が設けられており、この増幅回路部１０は、出力の小さい方の受光部２２０ｂ、２２１ｂ、本実施例では、載置記録媒体検出部２２０の受光部２２０ｂに接続された増幅回路（増幅手段）１１及び増幅回路１１の増幅率を制御する増幅率制御部（増幅率調整手段）１２等を備えている。増幅回路１１としては、種々のものを用いることができ、例えば、受光部２２０ｂの出力が電圧であるときには、オペアンプを利用した非反転増幅回路等を用いることができる。そして、上記載置記録媒体検出部２２０と搬送記録媒体検出部２２１及び増幅回路部１１は、全体として記録媒体残量検出装置２３０として機能する。

増幅回路部１０は、載置記録媒体検出部２２０の受光部２２０ｂと搬送記録媒体検出部２２１の受光部２２１ｂのうち、出力値の小さい方の受光部２２０ｂ、２２１ｂの出力値を、大きい方の出力値を基準値として、当該基準値である大きい方の出力値に一致させるように、増幅回路１１で増幅（補正）することで、発光部２２０ａと受光部２２０ｂ及び発光部２２１ａと受光部２２１ｂの双方の間に記録媒体Ｐが存在しない（介在しない）状態で、異なる配置条件での受光部２２０ｂと受光部２２１ｂの出力値を一致させ、また、出力の小さい方の受光部２２０ｂ、２２１ｂの出力を増幅することで、そのダイナミックレンジを広くし、記録媒体Ｐの残量の検出精度を向上させる。また、増幅率制御部１２は、増幅回路１１の増幅率を調整し、記録媒体Ｐの介在しない状態での受光部２２０ｂと受光部２２１ｂの出力を簡単かつより一層適切に一致させることができる。

次に、本実施例の作用を説明する。本実施例の画像形成装置１は、各給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄの底板２０２ａ〜２０２ｄ上に載置されている記録媒体Ｐの残量を、載置記録媒体検出部２２０の検出結果と搬送記録媒体検出部２２１の検出結果に基づいて安価にかつ高精度に検出する。

すなわち、画像形成装置１は、給紙部２００の複数の給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄのうち選択された給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄから記録媒体Ｐを１枚ずつ画像形成部１００に搬送し、読取部３００で読み取った原稿の画像データまたは外部から受信した画像データに基づいて、画像形成部１００でトナー画像を作成して給紙部２００から搬送されてきた記録媒体Ｐに転写して、当該記録媒体Ｐ上のトナー画像を定着部１１４で定着させて排紙トレイ１１８上に排出することで、画像形成する。

そして、上記画像形成動作においては、各給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄの記録媒体Ｐの残量が何枚であるかが重要である。

そこで、本実施例の画像形成装置１は、各給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄに載置記録媒体検出部２２０を設けるとともに、各給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄから画像形成部１００への記録媒体Ｐの搬送路上に搬送記録媒体検出部２２１を設け、載置記録媒体検出部２２０の記録媒体Ｐの透過光の検出結果と搬送記録媒体検出部２２１の検出結果に基づいて、給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄ内の記録媒体Ｐの残量を算出する。

すなわち、搬送路上を１枚のシート状の記録媒体Ｐが搬送される際に、搬送記録媒体検出部２２１の発光部２２１ａと受光部２２１ｂで、当該記録媒体Ｐの透過光量を検出し、当該記録媒体Ｐの収納されている給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄに配設されている載置記録媒体検出部２２０の発光部２２０ａと受光部２２０ｂで、当該給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄの底板２０２ａ〜２０２ｄ上に複数枚載置されている記録媒体Ｐを通過した透過光量を検出して、当該搬送記録媒体検出部２２１の検出した透過光量と載置記録媒体検出部２２０の検出した透過光量から当該給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄ内の記録媒体Ｐの残量を算出する。

そして、いま、載置記録媒体検出部２２０の発光部２２０ａ及び搬送記録媒体検出部２２１の発光部２２１ａと搬送記録媒体検出部２２１の受光部２２０ｂ及び搬送記録媒体検出部２２１の受光部２２１ｂの仕様が同じであって、載置記録媒体検出部２２０の発光部２２０ａと受光部２２０ｂの配置条件と搬送記録媒体検出部２２１の発光部２２１ａと受光部２２１ｂの配置条件、すなわち、発光部２２０ａと受光部２２０ｂ及び発光部２２１ａと受光部２２１ｂの距離、記録媒体Ｐと受光部２２０ａや受光部２２１ａとの距離、検出光の光軸に対する記録媒体Ｐの傾斜角度等の配置条件が異なると、載置記録媒体検出部２２０の受光部２２０ｂの出力と搬送記録媒体検出部２２１の受光部２２１ｂの出力が異なる結果となり、例えば、載置記録媒体検出部２２０の受光部２２０ｂの出力が小さいと、出力のダイナミックレンジが狭くなり、検出精度が低下することとなる。

そこで、発光部２２０ａと受光部２２０ｂとの間及び発光部２２１ａと受光部２２１ｂとの間に記録媒体Ｐが存在しないときの受光部２２０ｂと受光部２２１ｂの出力が一致するようにすると、１枚の記録媒体Ｐを検出光が透過したときの出力（以下、検出光が記録媒体Ｐを透過したときの受光部２２０ｂ、受光部２２１ｂの出力を透過出力という。）が一致するようになるため、受光部２２０ｂと受光部２２１ｂの出力が、発光部２２０ａと発光部２２１ａの配置条件が同じ場合と同様の比率となり、かつ、記録媒体Ｐ１枚の出力（透過出力）と比較したときの受光部２２０ｂの透過出力のダイナミックレンジを有効に利用することができ、より精度良く記録媒体Ｐの残量検知を行うことができる。

また、同一の出力を得るために載置記録媒体検出部２２０の発光部２２０ａと受光部２２０ｂの配置条件と搬送記録媒体検出部２２１の発光部２２１ａと受光部２２１ｂの配置条件を同一にすると、画像形成装置１の大きさが大きくなったり、画像形成装置１のレイアウト上、発光部２２０ａ、２２１ａと受光部２２０ｂ、２２１ｂを搭載することができない等の不都合が発生することがあり、同一の配置条件とすることが困難な場合が多い。その結果、載置記録媒体検出部２２０の発光部２２０ａと受光部２２０ｂの配置条件と搬送記録媒体検出部２２１の発光部２２１ａと受光部２２１ｂの配置条件が異なったものとなる。

いま、例えば、図４及び図５に示したように、載置記録媒体検出部２２０の発光部２２０ａと受光部２２０ｂとの距離Ｃ１＞搬送記録媒体検出部２２１の発光部２２１ａと受光部２２１ｂとの距離Ｃ２、記録媒体Ｐと受光部２２０ｂとの距離Ｄ１＞記録媒体Ｐと受光部２２１ｂとの距離Ｄ２、載置記録媒体検出部２２０の光軸と記録媒体Ｐとのなす媒体角度Ｅ１が所定の傾斜角度で、搬送記録媒体検出部２２１の光軸と記録媒体Ｐとのなす媒体角度Ｅ２が直角である場合、具体的には、距離Ｃ１＝３０ｍｍ＞距離Ｃ２＝１４ｍｍ、距離Ｄ１＝８．５ｍｍ＞距離Ｄ２＝２ｍｍ、媒体角度Ｅ１＝５５°、媒体角度Ｅ２＝９０°である場合、ここで、発光部２２０ａから発光された光と発光部２２１ａから発光された光が同等であると、光量は距離Ｃ１、Ｃ２、角度Ｅ１、Ｅ２、距離Ｄ１、Ｄ２等によって変化するので、上記例の場合、これらの配置条件により受光部２２０ｂの受光光量が受光部２２１ｂの受光量よりも小さくなる。その結果、受光部２２０ｂの出力をそのまま用いると、ダイナミックレンジが狭くなり、給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄ内の記録媒体Ｐの残量検知の検出精度が低下することとなる。

そして、発光部２２０ａ、２２１ａとして、発光ダイオードを用い、受光部２２０ｂ、２２１ｂとしてフォトトランジスタを用いた場合、発光ダイオードに流れる電流と、フォトトランジスタから出力される電圧の関係は、図７のように示され、図７は、図４における載置記録媒体検出部２２０の発光ダイオード電流とフォトトランジスタ出力の関係を出力Ｆとし、図５における搬送記録媒体検出部２２１の発光ダイオード電流とフォトトランジスタ出力の関係を出力Ｇとしている。図７から分かるように、発光ダイオードは流れる電流が多くなると発光量が増し、発光ダイオードの電流が多くなって発光量が増えることで、フォトトランジスタが受光する光量が大きくなって、出力する電圧が大きくなる。したがって、フォトトランジスタ出力を大きくするために、発光ダイオードの光量を大きくすることが考えられる。

ところが、発光ダイオードには絶対最大定格があるため、流すことのできる電流が限られており、発光ダイオードの発光量増加によるフォトトランジスタ出力の増加には限界がある。すなわち、図７において、フォトトランジスタ出力Ｉ１を得るには、出力ＧではＨ１、出力ＦではＨ２の発光ダイオード電流が必要となるが、Ｈ２が発光ダイオードの絶対最大定格を超えている場合には、フォトトランジスタ出力Ｉ１を得ることができない。

ところが、出力Ｆが出力Ｇと一致するように、出力Ｆのフォトトランジスタ出力を出力Ｇのレベルに増幅（補正）すると、発光ダイオード電流Ｈ１でフォトトランジスタ出力Ｉ１を得ることができる。

そこで、画像形成装置１は、図示しない内部制御回路に、図６に示したように、増幅回路部１０が設けられており、この増幅回路部１０で、出力の小さい方の受光部２２０ｂ、２２１ｂ、本実施例では、載置記録媒体検出部２２０の受光部２２０ｂの出力を、大きい方の受光部２２０ｂ、２２１ｂの出力値に一致させるように増幅（補正）する。

すなわち、増幅回路部１０は、上述のように、載置記録媒体検出部２２０の受光部２２０ｂと搬送記録媒体検出部２２１の受光部２２１ｂのうち、出力の小さい方の受光部２２０ｂ、２２１ｂの出力値を、大きい方の受光部２２０ｂ、２２１ｂの出力値に一致させるように、増幅回路１１で増幅（補正）することで、配置条件が異なっていても、記録媒体Ｐが介在しない状態での受光部２２０ｂと受光部２２１ｂの出力を一致させ、また、出力の小さい方の受光部２２０ｂ、２２１ｂの出力を増幅することで、そのダイナミックレンジを広くし、記録媒体Ｐの残量の検出精度を向上させる。また、増幅回路部１０は、増幅率制御部１２で増幅回路１１の増幅率を変えることができ、異なる配置条件での受光部２２０ｂと受光部２２１ｂの出力を簡単かつより一層適切に同等にし、検出精度をより一層向上させることができる。

なお、増幅回路部１０は、増幅率制御部１２を接続せずに、増幅回路１１が一定倍率で増幅するようにしてもよい。

いま、載置記録媒体検出部２２０の受光部２２０ｂの出力電圧が、０．８Ｖ、搬送記録媒体検出部２２１の受光部２２１ｂの出力電圧が、４．０Ｖの場合、受光部２２０ｂの出力が受光部２２１ｂと同等の出力４．０Ｖになるよう、例えば、倍率５倍のオペアンプを利用した非反転増幅回路を増幅回路１１として受光部２２０ｂに接続し、受光部２２０ｂの出力を５倍に増幅することにより、載置記録媒体検出部２２０と搬送記録媒体検出部２２１の発光部２２０ａと受光部２２０ｂ及び発光部２２１ａと受光部２２１ｂとの配置条件が異なっても、記録媒体Ｐが介在しない状態での出力電圧を同等にすることができ、各給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄ内の記録媒体Ｐの残量の検出精度を向上させることができる。

また、受光部２２１ｂの出力電圧が受光部２２０ｂの出力電圧より小さい場合には、受光部２２１ｂに非反転増幅回路等の増幅回路１１を接続して、記録媒体Ｐが介在しない状態での受光部２２１ｂの出力電圧を受光部２２０ｂの出力電圧と一致するように出力電圧を増幅することにより、各給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄ内の記録媒体Ｐの残量の検出精度を向上させることができる。

さらに、本実施例の画像形成装置１は、増幅回路部１０に増幅率制御部１２を設けて、増幅回路１１の増幅率を調整しているため、記録媒体Ｐの残量の検出精度をより一層向上させることができる。

すなわち、図６の場合、受光部２２０ｂに増幅回路１１を接続し、記録媒体Ｐが介在しない状態での受光部２２０ｂの出力が受光部２２１ｂの出力と一致するように増幅するが、受光部２２０ｂ、２２１ｂが、例えば、フォトトランジスタの場合、その感度は必ずしも同一ではないため、同一仕様の受光素子であっても全ての出力が一致するとは限らない。

そこで、増幅回路部１０は、増幅回路１１に増幅率制御部１２を接続し、受光部２２０ｂの感度に合わせて増幅回路１１の増幅率を増幅率制御部１２で調整する。

したがって、記録媒体Ｐが介在しない状態での受光部２２０ｂの出力を受光部２２１ｂと一致するように高精度に補正することができ、載置記録媒体検出部２２０及び搬送記録媒体検出部２２１の発光部２２０ａと発光部２２１ａ及び受光部２２０ｂと受光部２２１ｂの仕様が同じであって、載置記録媒体検出部２２０及び搬送記録媒体検出部２２１の発光部２２０ａと受光部２２０ｂ及び発光部２２１ａと受光部２２１ｂとの配置条件が異なっても、記録媒体Ｐの検出精度をより一層向上させることができる。

また、増幅回路部１０の増幅回路１１で受光部２２０ｂまたは受光部２２１ｂの出力を増幅する場合、予め増幅回路１１のバラツキに対する補正値を取得しておき、この補正値を増幅回路１１の出力に対して演算処理するようにしてもよい。

すなわち、例えば、図６において、載置記録媒体検出部２２０の受光部２２０ｂの出力電圧が、０．８Ｖ、搬送記録媒体検出部２２１の受光部２２１ｂの出力電圧が、４．０Ｖの場合、まず、受光部２２０ｂに増幅回路１１を接続せずに、０．８Ｖに調整する。その後、給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄに配置された載置記録媒体検出部２２０の受光部２２０ｂによって得られた出力を５倍にする増幅回路１１を接続し、得られた電圧をＶａとする。ここで、増幅回路１１に使われる抵抗等の素子等にばらつきや増幅回路１１としてオペアンプを使用した際のオフセット入力電圧等の影響がなければ、受光部２２０ｂの出力である０．８Ｖを正確に５倍した電圧４．０Ｖを増幅回路１１の出力として得ることができる。

ところが、例えば、増幅回路１１の増幅に対して、入力オフセット電圧のみの影響があり、入力オフセット電圧が０．１Ｖであった場合、増幅回路１１で増幅した後の出力電圧は、（０．８−０．１）×５＝３．５Ｖとなる。また、増幅回路１１の増幅に対して、抵抗のみの影響があった場合、非反転増幅回路で１ｋΩと４ｋΩの抵抗で倍率を５倍に設定し、１ｋΩの抵抗の誤差が＋１０％、４ｋΩの抵抗の誤差が−１０％であれば、それぞれの実際の抵抗の大きさが１．１ｋΩ、３．６ｋΩとなるので、非反転増幅回路の倍率が（３．６／１．１）＋１≒５．２７倍となり、増幅回路１１の出力が、約４．２Ｖとなる。したがって、上記例のように、増幅回路１１の抵抗等の素子やオペアンプのオフセット入力電圧等の影響等により倍率にばらつきがあると、４．０Ｖを得ることができない。

そこで、上記例の場合、０．８−Ｖａ／５＝Ｖｂにより補正すべき電圧を計算する。そして、増幅回路１１から出力電圧を得るごとに、増幅回路１１から得られた電圧に、５×Ｖｂを加算することで、増幅回路１１の素子のばらつき等により５倍に増幅できない場合であっても、５倍になるように補正した値を得ることができ、より一層精度良く記録媒体Ｐの残量を検出することができる。

なお、上記説明では、増幅回路部１０を用いて、受光部２２０ｂまたは受光部２２１ｂの出力を増幅することで、記録媒体Ｐの残量の検出精度を向上させているが、検出精度を向上させる方法としては、上記方法に限るものではなく、例えば、図示しないが、受光部２２０ｂと受光部２２１ｂの出力をデジタル値に変換して、演算処理する演算処理部（演算処理手段）を設けることで、検出精度を向上させてもよい。

すなわち、例えば、載置記録媒体検出部２２０の受光部２２０ｂと搬送記録媒体検出部２２１の受光部２２１ｂの出力（例えば、出力電圧）をＡ／Ｄコンバータ等でデジタル値に変換し、デジタル変換した出力値を所定の基準値に一致させたり、一方、例えば、大きい方の出力値を基準値として、小さい方の出力値を当該基準値とした大きい方の出力値に一致させたりする。この場合、小さい方の出力値を大きい方の出力値に一致させる場合には、予め算出した一定倍率を乗じることで一致させるようにしてもよい。

このようにすることで、載置記録媒体検出部２２０の発光部２２０ａ及び搬送記録媒体検出部２２１の発光部２２１ａと搬送記録媒体検出部２２１の受光部２２０ｂ及び搬送記録媒体検出部２２１の受光部２２１ｂの仕様が同じであって、載置記録媒体検出部２２０の発光部２２０ａと受光部２２０ｂとの配置条件と搬送記録媒体検出部２２１の発光部２２１ａと受光部２２１ｂとの配置条件が異なっても、記録媒体Ｐが介在しない状態での受光部２２０ｂと受光部２２１ｂの出力値が一致するように高精度に補正することができ、記録媒体Ｐの検出精度をより一層向上させることができる。

なお、上記説明においては、画像形成装置１に記録媒体残量検出装置２３０を適用した場合について説明したが、単独の給紙装置に対して記録媒体残量検出装置２３０を適用することもできる。

このように、本実施例の画像形成装置１は、給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄの底板２０２ａ〜２０２ｄ上の記録媒体Ｐの透過光量を検出する載置記録媒体検出部２２０と１枚の記録媒体Ｐの透過光量を検出する搬送記録媒体検出部２２１の双方の受光部２２０ｂ、２２１ｂの出力値を比較して給紙トレイ２０１ａ〜２０１ｄの底板２０２ａ〜２０２ｄ上の記録媒体Ｐの残量を検出するに際して、当該双方の載置記録媒体検出部２２０と搬送記録媒体検出部２２１に記録媒体Ｐが存在しないタイミングで、その出力値が所定の基準値から外れている受光部２２０ｂ、２２１ｂの出力値を、当該基準値に補正して、双方の受光部２２０ｂ、２２１ｂの出力値を当該基準値に一致さている。

したがって、それぞれの発光部２２０ａ、２２１ａと受光部２２０ｂ、２２１ｂで記録媒体Ｐの厚さ方向で挟む距離、角度等の配置条件や載置記録媒体検出部２２０と搬送記録媒体検出部２２１の発光部２２０ａ、２２１ａと受光部２２０ｂ、２２１ｂの仕様の相違等による受光部２２０ｂ、２２１ｂの出力値の変化を安価に補正することができ、記録媒体Ｐの残量を安価にかつ高精度に検出することができる。

また、本実施例の画像形成装置１は、載置記録媒体検出部２２０と搬送記録媒体検出部２２１の受光部２２０ｂ、２２１ｂの出力値のうち大きい方の出力値を基準値として、小さい方の出力値を増幅回路１１で当該基準値に増幅している。

したがって、記録媒体Ｐが間に介在しないときの載置記録媒体検出部２２０と搬送記録媒体検出部２２１の双方の受光部２２０ｂ、２２１ｂの出力値が同じになるようにより一層安価かつ簡単に補正することができ、記録媒体Ｐの残量をより一層安価かつ高精度に検出することができる。

さらに、本実施例の画像形成装置１は、増幅回路１１の増幅率を増幅率制御部１２で調整している。

したがって、増幅回路１１にバラツキがあったり、受光部２２０ｂ、２２１ｂにバラツキがあっても、受光部２２０ｂ、２２１ｂの出力値が同じになるようにより一層高精度に補正することができ、記録媒体Ｐの残量をより一層高精度に検出することができる。

また、本実施例の画像形成装置１は、載置記録媒体検出部２２０の受光部２２０ｂと搬送記録媒体検出部２２１の受光部２２１ｂの出力値をデジタル変換した後に、その出力値が基準値から外れている受光部２２０ｂ、２２１ｂの出力値を当該基準値に演算処理して双方の出力値を当該基準値に一致させている。

したがって、載置記録媒体検出部２２０の発光部２２０ａ及び搬送記録媒体検出部２２１の発光部２２１ａと搬送記録媒体検出部２２１の受光部２２０ｂ及び搬送記録媒体検出部２２１の受光部２２１ｂの仕様が同じであって、載置記録媒体検出部２２０の発光部２２０ａと受光部２２０ｂとの配置条件と搬送記録媒体検出部２２１の発光部２２１ａと受光部２２１ｂとの配置条件が異なっても、記録媒体が介在しない状態での受光部２２０ｂと受光部２２１ｂの出力を同等に高精度に補正することができ、記録媒体Ｐの検出精度をより一層向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

複数枚重ねて載置されるとともに１枚ずつ搬送されるシート状の記録媒体の当該載置されている記録媒体の残量を安価かつ高精度に検出する記録媒体残量検出装置及びこの記録媒体残量検出装置を用いた給紙装置や画像形成装置に適用することができる。

本発明の記録媒体残量検出装置の一実施例を適用した画像形成装置の正面概略構成図。 図１の画像形成装置の給紙部の最上段の給紙トレイ及び画像形成部の要部正面概略構成図。 図１の画像形成装置の給紙部の最上段の給紙トレイ部分の載置記録媒体検出部と搬送記録媒体検出部を示す要部正面概略構成図。 図３の載置記録媒体検出部の配置図を示す図。 図３の搬送記録媒体検出部の配置図を示す図。 図３及び図４の載置記録媒体検出部の受光部に接続される増幅回路部の回路構成図。 図４及び図５の載置記録媒体検出部と図３の搬送記録媒体検出部としてフォトトランジスタと発光ダイオードを用いた場合の電流−電圧関係を示す図。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０ 増幅回路部
１１ 増幅回路
１２ 増幅率制御部
１００ 画像形成部
１１０ 転写ベルト機構部
１１１ 作像部
１１２ 光書込部
１１３ ２次転写部
１１４ 定着部
１１５ 反転部
１１６ レジストローラ
１１７ 転写ベルト
２００ 給紙部
２０１ａ〜２０１ｄ 給紙トレイ
２０２ａ〜２０２ｄ 底板
２０３ａ〜２０３ｄ 送り出しローラ
２０４ａ〜２０４ｄ 分離ローラ
２０５ 搬送ローラ
２１０ 増設給紙部 ２１１ 手差し給紙部
２２０ 載置記録媒体検出部
２２０ａ 発光部
２２０ｂ 受光部
２２１ 搬送記録媒体検出部
２２１ａ 発光部
２２１ｂ 受光部
２３０ 記録媒体残量検出装置
３００ 読取部
３０１ 原稿台
３１０ ＡＤＦ
Ｐ 記録媒体

Claims (3)

1. 積載されるシート状の記録媒体に対して厚さ方向に発光素子から光を照射し、当該記録媒体を透過した光を受光素子で受光し、受光量に対応する出力値を当該受光素子から出力する載置記録媒体検出手段と、
   １枚の記録媒体に対して厚さ方向に発光素子から光を照射して当該１枚の記録媒体を透過した光を受光素子で受光し、受光量に対応する出力値を当該受光素子から出力する搬送記録媒体検出手段と、
   前記載置記録媒体検出手段と前記搬送記録媒体検出手段との双方の受光素子の出力値を比較して前記記録媒体の残量を検出する残量検出手段と、
   記録媒体が存在しない状態での前記載置記録媒体検出手段と前記搬送記録媒体検出手段との双方の受光素子の出力値のうち大きい方の出力値を基準値とし、小さい方の出力値を当該基準値に増幅する補正手段と、
   を備えていることを特徴とする記録媒体残量検出装置。
2. 前記補正手段は、前記増幅する際の増幅率を調整する増幅率調整手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の記録媒体残量検出装置。
3. 請求項１又は２に記載の記録媒体残量検出装置を備える画像形成装置。

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