(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動性を有する粉体の容器内における残量を検知する粉体検知装置であって、
前記容器内に配置され、前記容器内の粉体の影響を受けて振動する振動部と、
前記振動部の振動状態を検知する振動検知部と、
前記振動部を振動させる振動付与部と、
前記振動検知部による検知結果に基づいて前記容器内の粉体の残量を検知する検知処理部とを含み、
前記振動部は前記容器を構成する筐体に対向して配置され、
前記振動付与部によって変形させられることにより前記振動部と前記筐体との間の粉体を除去する粉体除去部を含むことを特徴とする粉体検知装置。
【請求項２】
流動性を有する粉体の容器内における残量を検知する粉体検知装置であって、
前記容器内に配置され、前記容器内の粉体の影響を受けて振動する振動部と、
前記振動部の振動状態を検知する振動検知部と、
前記振動部を振動させる振動付与部と、
前記振動検知部による検知結果に基づいて前記容器内の粉体の残量を検知する検知処理部とを含み、
前記振動付与部は、前記容器内において回転する回転軸に取り付けられて前記回転軸と共に回転し、回転の途中で前記振動部を撓ませて前記振動部を振動させ、
前記振動部は、前記回転軸の軸方向と平行な方向の一端が固定された板状の部材によって構成され、他端には前記振動付与部によって押圧される突出部が設けられていることを特徴とする粉体検知装置。
【請求項３】
前記振動付与部は、前記容器内において前記粉体を撹拌するための撹拌部であることを特徴とする請求項１または２に記載の粉体検知装置。
【請求項４】
前記突出部は、前記振動部の板面に対して突出する斜面を有し、
前記斜面は、前記振動付与部の回転方向に沿って前記斜面が前記回転軸に近づくように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の粉体検知装置。
【請求項５】
前記斜面は、前記振動付与部が接触する範囲において傾斜角度が同一であることを特徴とする請求項４に記載の粉体検知装置。
【請求項６】
前記突出部は、前記振動部とは異なる素材によって構成され、前記突出部を含む前記振動部全体の振動数が所定値以下であることを特徴とする請求項２に記載の粉体検知装置。
【請求項７】
前記振動検知部は、対向する空間を通る磁束の状態に応じた周波数の信号を出力する発振部であり、
前記振動部は、前記容器の筐体を介して前記発振部と対向すると共に、前記発振部と対向する方向に振動し、磁束に影響する素材によって形成されており、
前記検知処理部は、前記発振部の発振信号の周波数に関する周波数関連情報を所定の周期で取得し、前記振動部の振動に応じて変化する前記周波数関連情報の変化に基づいて前記振動部の振動状態を検知し、その検知結果に基づいて前記容器内の粉体の残量を検知することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載の粉体検知装置。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれか１項に記載の粉体検知装置によって画像形成装置において用いられる顕色剤の残量を検知することを特徴とする顕色剤残量検知装置。
【請求項９】
流動性を有する粉体の容器内における残量を検知する粉体検知方法であって、
前記容器内に配置され、前記容器内の粉体の影響を受けて振動する振動部と、
前記振動部の振動状態を検知する振動検知部と、
前記振動部を振動させる振動付与部と、
前記振動検知部による検知結果に基づいて前記容器内の粉体の残量を検知する検知処理部とを含み、
前記振動部は前記容器を構成する筐体に対向して配置され、
前記振動付与部によって変形させられることにより前記振動部と前記筐体との間の粉体を除去する粉体除去部を含む粉体検知装置において、
前記振動部を振動させ、
前記振動部の振動状態を検知し、
前記振動検知部による検知結果に基づいて前記容器内の粉体の残量を検知することを特徴とする粉体検知方法。
【請求項１０】
流動性を有する粉体の容器内における残量を検知する粉体検知方法であって、
前記容器内に配置され、前記容器内の粉体の影響を受けて振動する振動部と、
前記振動部の振動状態を検知する振動検知部と、
前記振動部を振動させる振動付与部と、
前記振動検知部による検知結果に基づいて前記容器内の粉体の残量を検知する検知処理部とを含み、
前記振動付与部は、前記容器内において回転する回転軸に取り付けられて前記回転軸と共に回転し、回転の途中で前記振動部を撓ませて前記振動部を振動させ、
前記振動部は、前記回転軸の軸方向と平行な方向の一端が固定された板状の部材によって構成され、他端には前記振動付与部によって押圧される突出部が設けられている粉体検知装置において、
前記振動部を振動させ、
前記振動部の振動状態を検知し、
前記振動検知部による検知結果に基づいて前記容器内の粉体の残量を検知することを特徴とする粉体検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体検知装置、顕色剤残量検知装置及び粉体検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報の電子化が推進される傾向にあり、電子化された情報の出力に用いられるプリンタやファクシミリ及び書類の電子化に用いるスキャナ等の画像処理装置は欠かせない機器となっている。このような画像処理装置のうち、画像形成出力の方式として、感光体上に形成された静電潜像を現像して形成された画像を用紙に転写することによって画像形成出力を行う電子写真方式が知られている。
【０００３】
電子写真方式の画像形成装置においては、感光体上に形成された静電潜像を現像する現像器に対して、現像剤の供給元となる容器から現像剤を供給する。このように供給される現像剤の残量を検知するための方法として、例えば、現像剤を撹拌するための部材によって被加圧シートを変形させ、この被加圧シートの変形に伴う被検知部材の変化を参照する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された方法の場合、容器内のトナーの量が被加圧シートの変形に対して一様に反映されるとは限らない。また、被加圧シートの経時変化や、被加圧シートへの現像剤の付着など、検知精度に問題がある。
【０００５】
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、容器内の顕色剤の残量が残り少なくなった状態を高精度に検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、流動性を有する粉体の容器内における残量を検知する粉体検知装置であって、前記容器内に配置され、前記容器内の粉体の影響を受けて振動する振動部と、前記振動部の振動状態を検知する振動検知部と、前記振動部を振動させる振動付与部と、前記振動検知部による検知結果に基づいて前記容器内の粉体の残量を検知する検知処理部とを含み、前記振動部は前記容器を構成する筐体に対向して配置され、前記振動付与部によって変形させられることにより前記振動部と前記筐体との間の粉体を除去する粉体除去部を含むことを特徴とする。また、本発明の他の態様は、流動性を有する粉体の容器内における残量を検知する粉体検知装置であって、前記容器内に配置され、前記容器内の粉体の影響を受けて振動する振動部と、前記振動部の振動状態を検知する振動検知部と、前記振動部を振動させる振動付与部と、前記振動検知部による検知結果に基づいて前記容器内の粉体の残量を検知する検知処理部とを含み、前記振動付与部は、前記容器内において回転する回転軸に取り付けられて前記回転軸と共に回転し、回転の途中で前記振動部を撓ませて前記振動部を振動させ、前記振動部は、前記回転軸の軸方向と平行な方向の一端が固定された板状の部材によって構成され、他端には前記振動付与部によって押圧される突出部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、容器内の顕色剤の残量が残り少なくなった状態を高精度に検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る磁束センサが搭載される現像器を含む画像形成装置の機械的構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るトナーの供給構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るサブホッパーの概観を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るサブホッパーの概観を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る磁束センサの回路構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る磁束センサの出力信号のカウント態様を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る磁束センサの概観を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施形態に係る磁束センサの信号を取得するコントローラの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施形態に係る磁束センサと振動板との配置関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る振動板を磁束が通る際の作用を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る振動板と磁束センサとの距離に応じた磁束センサの発振周波数を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る振動板及び金属棒の配置状態を示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る振動板と撹拌部材との配置関係を示す側面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る振動板と撹拌部材との配置関係を示す側面図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る振動板と撹拌部材との配置関係を示す上面図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る振動板と撹拌部材との配置関係を示す側面図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る振動板の振動状態を示す上面図である。
【図１８】本発明の実施形態に係る振動板の振動状態と顕色剤との関係を示す側面図である。
【図１９】本発明の実施形態に係る振動板の振動の減衰に応じて変化する磁束センサの発振周波数に応じたカウント値の経時変化を示す図である。
【図２０】本発明の実施形態に係るトナー残量の検知動作を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の実施形態に係るカウント値の解析態様を示す図である。
【図２２】本発明の実施形態に係るカウント値のサンプリング周期及び振動板の振動周期の関係を示す図である。
【図２３】本発明の実施形態に係る磁束センサと振動板との間隔を示す図である。
【図２４】本発明の実施形態に係る磁束センサ及び振動板の配置高さの例を示す図である。
【図２５】本発明の実施形態に係る磁束センサ及び振動板の配置高さの例を示す図である。
【図２６】本発明の実施形態に係る磁束センサ及び振動板を現像器に採用する場合の例を示す図である。
【図２７】本発明の実施形態に係るコイルの他の例を示す側面図である。
【図２８】本発明の実施形態に係るコイルの他の例を示す正面図である。
【図２９】本発明の実施形態に係る振動板の例を示す図である。
【図３０】本発明の実施形態に係る振動板の例を示す図である。
【図３１】本発明の実施形態に係る振動板の例を示す図である。
【図３２】本発明の実施形態に係る振動板の例を示す図である。
【図３３】本発明の実施形態に係るサブホッパーの概観を示す斜視図である。
【図３４】本発明の実施形態に係る振動板及び金属棒の配置状態を示す斜視図である。
【図３５】本発明の実施形態に係る振動板と撹拌部材との配置関係を示す側面図である。
【図３６】本発明の実施形態に係る振動板と撹拌部材との配置関係を示す側面図である。
【図３７】本発明の実施形態に係る振動板と撹拌部材との配置関係を示す上面図である。
【図３８】本発明の実施形態に係る振動板及び金属棒の配置状態を示す斜視図である。
【図３９】本発明の実施形態に係る金属棒によって顕色剤が除去される範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、電子写真方式の画像形成装置において、感光体上に形成された静電潜像を現像する現像器と、現像剤であるトナーの供給元である容器との間でトナーを保持するサブホッパーにおけるトナーの残量検知を例として説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１００に含まれる画像形成出力のための機構を示す側面図である。図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１００は、無端状移動手段である搬送ベルト１０５に沿って各色の画像形成部１０６Ｋ〜１０６Ｙが並べられた構成を備えるものであり、所謂タンデムタイプといわれるものである。すなわち、給紙トレイ１０１から給紙ローラ１０２により分離給紙される用紙（記録媒体の一例）１０４に転写するための中間転写画像が形成される中間転写ベルトである搬送ベルト１０５に沿って、この搬送ベルト１０５の搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部（電子写真プロセス部）１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋ（以降、総じて画像形成部１０６とする）が配列されている。
【００１１】
また、給紙トレイ１０１から給紙された用紙１０４は、レジストローラ１０３によって一度止められ、画像形成部１０６における画像形成のタイミングに応じて搬送ベルト１０５からの画像の転写位置に送り出される。
【００１２】
複数の画像形成部１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部１０６Ｋはブラックの画像を、画像形成部１０６Ｍはマゼンタの画像を、画像形成部１０６Ｃはシアンの画像を、画像形成部１０６Ｙはイエローの画像をそれぞれ形成する。尚、以下の説明においては、画像形成部１０６Ｙについて具体的に説明するが、他の画像形成部１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは画像形成部１０６Ｙと同様であるので、その画像形成部１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの各構成要素については、画像形成部１０６Ｙの各構成要素に付したＹに替えて、Ｍ、Ｃ、Ｋによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。
【００１３】
搬送ベルト１０５は、回転駆動される駆動ローラ１０７と従動ローラ１０８とに架け渡されたエンドレスのベルト、即ち無端状ベルトである。この駆動ローラ１０７は、不図示の駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、駆動ローラ１０７と、従動ローラ１０８とが、無端状移動手段である搬送ベルト１０５を移動させる駆動手段として機能する。
【００１４】
画像形成に際しては、回転駆動される搬送ベルト１０５に対して、最初の画像形成部１０６Ｙが、ブラックのトナー画像を転写する。画像形成部１０６Ｙは、感光体としての感光体ドラム１０９Ｙ、この感光体ドラム１０９Ｙの周囲に配置された帯電器１１０Ｙ、光書き込み装置１１１、現像器１１２Ｙ、感光体クリーナ１１３Ｙ、除電器（図示せず）等から構成されている。光書き込み装置１１１は、夫々の感光体ドラム１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｋ（以降、総じて「感光体ドラム１０９」という）に対して光を照射するように構成されている。
【００１５】
画像形成に際し、感光体ドラム１０９Ｙの外周面は、暗中にて帯電器１１０Ｙにより一様に帯電された後、光書き込み装置１１１からのイエロー画像に対応した光源からの光により書き込みが行われ、静電潜像が形成される。現像器１１２Ｙは、この静電潜像をイエロートナーにより可視像化し、このことにより感光体ドラム１０９Ｙ上にイエローのトナー画像が形成される。
【００１６】
このトナー画像は、感光体ドラム１０９Ｙと搬送ベルト１０５とが当接若しくは最も接近する位置（転写位置）で、転写器１１５Ｙの働きにより搬送ベルト１０５上に転写される。この転写により、搬送ベルト１０５上にイエローのトナーによる画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム１０９Ｙは、外周面に残留した不要なトナーを感光体クリーナ１１３Ｙにより払拭された後、除電器により除電され、次の画像形成のために待機する。
【００１７】
以上のようにして、画像形成部１０６Ｙにより搬送ベルト１０５上に転写されたイエローのトナー画像は、搬送ベルト１０５のローラ駆動により次の画像形成部１０６Ｍに搬送される。画像形成部１０６Ｍでは、画像形成部１０６Ｙでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム１０９Ｍ上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が既に形成されたイエローの画像に重畳されて転写される。
【００１８】
搬送ベルト１０５上に転写されたイエロー、マゼンタのトナー画像は、さらに次の画像形成部１０６Ｃ、１０６Ｋに搬送され、同様の動作により、感光体ドラム１０９Ｃ上に形成されたシアンのトナー画像と、感光体ドラム１０９Ｋ上に形成されたブラックのトナー画像とが、既に転写されている画像上に重畳されて転写される。こうして、搬送ベルト１０５上にフルカラーの中間転写画像が形成される。
【００１９】
給紙トレイ１０１に収納された用紙１０４は最も上のものから順に送り出され、その搬送経路が搬送ベルト１０５と接触する位置若しくは最も接近する位置において、搬送ベルト１０５上に形成された中間転写画像がその紙面上に転写される。これにより、用紙１０４の紙面上に画像が形成される。紙面上に画像が形成された用紙１０４は更に搬送され、定着器１１６にて画像を定着された後、画像形成装置の外部に排紙される。
【００２０】
また、搬送ベルト１０５に対してベルトクリーナ１１８が設けられている。ベルトクリーナ１１８は、図１に示すように、搬送ベルト１０５から用紙１０４への画像の転写位置の下流側であって、感光体ドラム１０９よりも上流側において搬送ベルト１０５に押し当てられたクリーニングブレードであり、搬送ベルト１０５の表面に付着したトナーを掻きとる顕色剤除去部である。
【００２１】
次に、現像器１１２に対してトナーを供給するための構成について図２を参照して説明する。ＣＭＹＫ各色においてトナーの供給構成は概ね共通しており、図２においては１つの現像器１１２に対する供給構成を示す。トナーはトナーボトル１１７に収容されており、図２に示すように、トナーボトル１１７からトナーボトル供給路１２０を介してサブホッパー２００にトナーが供給される。
【００２２】
サブホッパー２００は、トナーボトル１１７から供給されるトナーを一時的に保持し、現像器１１２内部のトナー残量に応じて現像器１１２にトナーを供給する。サブホッパー２００からサブホッパー供給路１１９を介して現像器１１２にトナーが供給される。トナーボトル１１７内部のトナーが無くなってサブホッパー２００にトナー画供給されなくなり、サブホッパー２００内部のトナー量が少なくなった状態を検知することが本実施形態に係る要旨である。
【００２３】
図３は、本実施形態に係るサブホッパー２００の概観を示す斜視図である。図３に示すように、サブホッパー２００を構成する筐体の外壁には磁束センサ１０が取り付けられている。図３においてサブホッパー２００の上部は開口となっており、この開口に対してトナーボトル供給路１２０の形成されたカバーが取り付けられる。また、サブホッパー２００内部に保持されているトナーは図３に示すサブホッパー供給路１１９から送り出される。
【００２４】
図４は、サブホッパー２００の内部を示す斜視図である。図４に示すように、サブホッパー２００内部の内壁には振動板２０１が設けられている。振動板２０１が設けられた内壁は図３において磁束センサ１０が取り付けられている外壁の裏側である。従って、振動板２０１は磁束センサ１０に対向するように配置されている。
【００２５】
振動板２０１は、長方形の板状の部品であり、長手方向の一端がサブホッパー２００の筐体に固定された片持ち状態で配置されている。また、振動板２０１の長手方向において固定されていない側の端部には重り２０２が配置されている。
【００２６】
重り２０２は、振動板２０１が振動した場合の振動数を調整する機能や、振動板２０１を振動させるための機能を担う。また、振動板２０１の近傍には金属棒２０３が配置されている。金属棒２０３の機能については後述する。
【００２７】
サブホッパー２００内部においては、内部のトナーを撹拌するための構成として、回転軸２０４及び撹拌部材２０５が設けられている。回転軸２０４は、サブホッパー２００内部で回転する軸である。この回転軸２０４に撹拌部材２０５が固定されており、回転軸２０４の回転に伴って撹拌部材２０５が回転してサブホッパー２００内部のトナーが撹拌される。また、振動板２０１の長手方向は、回転軸２０４の軸方向と略平行に配置されている。
【００２８】
また、撹拌部材２０５は、トナーの撹拌に加えて、回転により振動板２０１に設けられた重り２０２を弾く機能を担う。これにより、撹拌部材２０５が１周回転する毎に重り２０２が弾かれて振動板２０１が振動する。即ち、振動板２０１が振動部として機能すると共に、撹拌部材２０５が振動付与部として機能する。この振動板２０１の振動を検知することによりサブホッパー２００内部におけるトナーの残量を検知することが本実施形態に係る要旨である。
【００２９】
次に、本実施形態に係る磁束センサ１０の内部構成について図５を参照して説明する。図５に示すように、本実施形態に係る磁束センサ１０は、コルピッツ型のＬＣ発振回路を基本とする発振回路であり、平面パターンコイル１１、パターン抵抗１２、第一コンデンサ１３、第二コンデンサ１４、フィードバック抵抗１５、アンバッファＩＣ１６、１７及び出力端子１８を含む。
【００３０】
平面パターンコイル１１は、磁束センサ１０を構成する基板上に平面状にパターニングされた信号線によって構成される平面状のコイルである。図５に示すように、平面パターンコイル１１は、コイルによって得られるインダクタンスＬを有する。平面パターンコイル１１は、コイルが形成された平面に対向する空間を通る磁束によってインダクタンスＬの値が変化する。その結果、本実施形態に係る磁束センサ１０は、平面パターンコイル１１のコイル面が対向する空間を通る磁束に応じた周波数の信号を発振する発振部として用いられる。
【００３１】
パターン抵抗１２は、平面パターンコイル１１と同様に基板上に平面状にパターニングされた信号線によって構成される抵抗である。本実施形態に係るパターン抵抗１２は、つづら折り状に形成されたパターンであり、これによって直線状のパターンよりも電流の流れにくい状態を作り出している。このパターン抵抗１２を設けることが本実施形態に係る要旨の１つである。尚、つづら折り状とは、換言すると、所定の方向に対して複数回往復させるように折り曲げた形状である。図５に示すように、パターン抵抗１２は、抵抗値ＲＰを有する。図５に示すように、平面パターンコイル１１とパターン抵抗１２とは直列に接続されている。
【００３２】
第一コンデンサ１３及び第二コンデンサ１４は、平面パターンコイル１１と共にコルピッツ型ＬＣ発振回路を構成する容量である。従って、第一コンデンサ１３及び第二コンデンサ１４は、平面パターンコイル１１及びパターン抵抗１２と直列に接続されている。平面パターンコイル１１、パターン抵抗１２、第一コンデンサ１３及び第二コンデンサ１４によって構成されるループによって共振電流ループが構成される。
【００３３】
フィードバック抵抗１５は、バイアス電圧を安定化させるために挿入される。アンバッファＩＣ１６及びアンバッファＩＣ１７の機能により、共振電流ループの一部の電位の変動が、共振周波数に応じた矩形波として出力端子１８から出力される。
【００３４】
このような構成により、本実施形態に係る磁束センサ１０は、インダクタンスＬ、抵抗値ＲＰ、第一コンデンサ１３及び第二コンデンサ１４の静電容量Ｃに応じた周波数ｆで発振する。周波数ｆは、以下の式（１）によって表すことが出来る。
0006446999.tif 000002
【００３５】
そして、インダクタンスＬは、平面パターンコイル１１の近傍における磁性体の存在やその濃度によっても変化する。従って、磁束センサ１０の発振周波数により、平面パターンコイル１１近傍の空間における透磁率を判断することが可能となる。
【００３６】
また、上述したように、本実施形態に係るサブホッパー２００における磁束センサ１０は、筐体を介して振動板２０１と対向して配置されている。従って、平面パターンコイル１１によって発生する磁束は振動板２０１を通ることとなる。即ち、振動板２０１が平面パターンコイル１１によって生成される磁束に影響し、インダクタンスＬに影響を与える。結果的に、振動板２０１の存在が磁束センサ１０の発振信号の周波数に影響することとなる。これが、本実施形態に係る要旨の１つである。詳細は後述する。
【００３７】
図６は、本実施形態に係る磁束センサ１０の出力信号のカウント値の態様を示す図である。磁束センサ１０に含まれる平面パターンコイル１１によって発生する磁束に変化がなければ、原則として磁束センサ１０は同一の周波数で発振を続ける。その結果、図６に示すように、時間経過に応じてカウンタのカウント値は一様に増加し、図６に示すように、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５夫々のタイミングにおいて、ａａａａｈ、ｂｂｂｂｈ、ｃｃｃｃｈ、ｄｄｄｄｈ、ＡＡＡＡｈといったカウント値が取得される。
【００３８】
夫々のタイミングにおけるカウント値を、図６に示すＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４夫々の期間に基づいて計算することにより、夫々の期間における周波数が算出される。例えば、２（ｍｓｅｃ）に相当する基準クロックをカウントすると割込み信号を出力して周波数を計算する場合、夫々の期間におけるカウント値を２（ｍｓｅｃ）で割ることにより、図６に示すＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４夫々の期間における磁束センサ１０の発振周波数ｆ（Ｈｚ）を算出する。
【００３９】
また、図６に示すように、カウンタのカウント値の上限がＦＦＦＦｈである場合、期間Ｔ４における周波数の算出に際して、ＦＦＦＦｈからｄｄｄｄｈを引いた値と、ＡＡＡＡｈとの値の合計値を２（ｍｓｅｃ）で割ることにより発振周波数ｆ（Ｈｚ）を算出することができる。
【００４０】
このように、本実施形態に係る画像形成装置１００においては、磁束センサ１０が発振する信号の周波数を取得し、その取得結果に基づいて磁束センサ１０の発振周波数に対応する事象を判断することができる。そして、本実施形態に係る磁束センサ１０においては、平面パターンコイル１１に対向して配置されている振動板２０１の状態に応じてインダクタンスＬが変化し、結果として出力端子１８から出力される信号の周波数が変化する。
【００４１】
その結果、信号を取得するコントローラにおいては、平面パターンコイル１１に対向して配置された振動板２０１の状態を確認することが可能となる。このようにして確認された振動板２０１の状態に基づいてサブホッパー２００内部の顕色剤の状態を判断することが本実施形態に係る要旨の１つである。
【００４２】
尚、上述したように、発振信号のカウント値を期間で割ることにより周波数が求められるが、カウント値を取得する期間が固定であれば、周波数を示すためのパラメータとして、取得されたカウント値をそのまま用いることも可能である。
【００４３】
図７は、本実施形態に係る磁束センサ１０の概観を示す斜視図である。図７においては、図５において説明した平面パターンコイル１１及びパターン抵抗１２が形成されている面、即ち、透磁率を検知するべき空間に対向させる検知面が上面に向けられている。
【００４４】
図７に示すように、平面パターンコイル１１が形成された検知面においては、平面パターンコイル１１と直列に接続されるパターン抵抗１２がパターニングされている。図５において説明したように、平面パターンコイル１１は平面上に螺旋状に形成された信号線のパターンである。また、パターン抵抗１２は、平面上につづら折状に形成された信号のパターンであり、これらのパターンによって上述したような磁束センサ１０の機能が実現される。
【００４５】
この平面パターンコイル１１及びパターン抵抗１２によって形成される部分が、本実施形態に係る磁束センサ１０における透磁率の検知部である。磁束センサ１０をサブホッパー２００に取り付ける際には、この検知部が振動板２０１に対向するように取り付けられる。
【００４６】
次に、本実施形態に係る画像形成装置１００において磁束センサ１０の出力値を取得する構成について図８を参照して説明する。図８は、磁束センサ１０の出力値を取得するコントローラ２０及び磁束センサ１０の構成を示す図である。図８に示すように、本実施形態に係るコントローラ２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２１、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）２２、タイマ２３、水晶発振回路２４及び入出力制御ＡＳＩＣ３０を含む。
【００４７】
ＣＰＵ２１は演算手段であり、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶媒体に記憶されたプログラムに従って演算を行うことにより、コントローラ２０全体の動作を制御する。ＡＳＩＣ２２は、ＣＰＵ２１やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等が接続されたシステムバスと他の機器との接続インタフェースとして機能する。
【００４８】
タイマ２３は、水晶発振回路２４から入力される基準クロックのカウント値が所定の値になる度に割込み信号を生成してＣＰＵ２１に対して出力する。ＣＰＵ２１は、タイマ２３から入力される割込み信号に応じて、磁束センサ１０の出力値を取得するためのリード信号を出力する。水晶発振回路２４は、コントローラ２０内部の各デバイスを動作させるための基準クロックを発振する。
【００４９】
入出力制御ＡＳＩＣ３０は、磁束センサ１０が出力する検知信号を取得して、コントローラ２０内部において処理可能な情報に変換する。図８に示すように入出力制御ＡＳＩＣ３０は、透磁率カウンタ３１、リード信号取得部３２及びカウント値出力部３３を含む。上述したように、本実施形態に係る磁束センサ１０は、検知対象の空間における透磁率に応じた周波数の矩形波を出力する発振回路である。
【００５０】
透磁率カウンタ３１は、そのような磁束センサ１０が出力する矩形波に応じて値をインクリメントするカウンタである。即ち、透磁率カウンタ３１が、周波数を算出する対象の信号の信号数をカウントする対象信号カウンタとして機能する。尚、本実施形態に係る磁束センサ１０はＣＭＹＫ各色の現像器１１２に接続される夫々のサブホッパー２００毎に設けられており、それに伴って透磁率カウンタ３１も複数設けられている。
【００５１】
リード信号取得部３２は、ＣＰＵ２１からの透磁率カウンタ３１のカウント値の取得命令であるリード信号を、ＡＳＩＣ２２を介して取得する。リード信号取得部３２は、ＣＰＵ２１からのリード信号を取得すると、カウント値出力部３３にカウント値を出力させるための信号を入力する。カウント値出力部３３は、リード信号取得部３２からの信号に応じて、透磁率カウンタ３１のカウント値を出力する。
【００５２】
尚、入出力制御ＡＳＩＣ３０へのＣＰＵ２１からのアクセスは、例えばレジスタを介して行われる。そのため、上述したリード信号は、入出力制御ＡＳＩＣ３０に含まれる所定のレジスタにＣＰＵ２１によって値が書き込まれることによって行われる。また、カウント値出力部３３によるカウント値の出力は、入出力制御ＡＳＩＣ３０に含まれる所定のレジスタにカウント値が格納され、その値をＣＰＵ２１が取得することによって行われる。図８に示すコントローラ２０は、磁束センサ１０とは別個に設けられても良いし、ＣＰＵ２１を含む回路として磁束センサ１０の基板上に実装されても良い。
【００５３】
このような構成において、ＣＰＵ２１がカウント値出力部３３から取得したカウント値に基づいて振動板２０１の振動状態を検知し、その検知結果に基づいてサブホッパー２００内部のトナー残量を検知する。即ち、所定のプログラムに従ってＣＰＵ２１が演算を行うことにより、検知処理部が構成される。また、カウント値出力部３３から取得されるカウント値が、振動板２０１の振動に応じて変化する磁束センサ１０の周波数を示す周波数関連情報として用いられる。
【００５４】
次に、本実施形態に係る磁束センサ１０の発振周波数に対する振動板２０１による影響について説明する。図９に示すように、磁束センサ１０において平面パターンコイル１１が形成されている面と振動板２０１とは、サブホッパー２００の筐体を介して対向して配置されている。そして、図９に示すように、平面パターンコイル１１の中央を中心とした磁束が発生し、その磁束が振動板２０１を貫くこととなる。
【００５５】
振動板２０１は、例えばＳＵＳ板によって構成されており、図１０に示すように磁束Ｇ１が振動板２０１を貫くことによって振動板２０１内に渦電流が発生する。この渦電流が磁束Ｇ２を発生させ、平面パターンコイル１１による磁束Ｇ１を打ち消すように作用する。このように磁束Ｇ１が打ち消されることにより、磁束センサ１０におけるインダクタンスＬが減少する。上記式（１）において示すように、インダクタンスＬが減少すると発振周波数ｆは増大する。
【００５６】
平面パターンコイル１１による磁束を受けて振動板２０１内部において発生する渦電流の強さは、磁束の強さの他、平面パターンコイル１１と振動板２０１との間隔によっても変化する。図１１は、平面パターンコイル１１と振動板２０１との間隔に応じた磁束センサ１０の発振周波数を示す図である。
【００５７】
振動板２０１内部に発生する渦電流の強さは、平面パターンコイル１１と振動板２０１との間隔に反比例する。従って、図１１に示すように、平面パターンコイル１１と振動板２０１との間隔が狭くなるほど、磁束センサ１０の発振周波数は高くなり、所定の間隔よりも狭くなると、インダクタンスＬが低くなり過ぎて発振しなくなる。
【００５８】
本実施形態に係るサブホッパー２００においては、図１１に示すような特性を利用することにより、磁束センサ１０の発振周波数に基づいて振動板２０１の振動を検知する。そのようにして検知した振動板２０１の振動に基づいてサブホッパー２００内部のトナー残量を検知することが本実施形態に係る要旨である。即ち、図９に示す振動板２０１及び磁束センサ１０、並びに磁束センサ１０の出力信号を処理する構成が本実施形態に係る粉体検知装置として用いられる。この粉体検知装置は、トナー残量の検知に用いられれば顕色剤残量検知装置である。また、磁束センサ１０が振動検知部として機能する。
【００５９】
撹拌部材２０５によって弾かれた振動板２０１の振動は、振動板２０１の剛性や重り２０２の重量によって定まる固有振動数と、その振動エネルギーを吸収する外的な要因によって定まる減衰率によって表される。振動エネルギーを吸収する外的な要因としては、振動板２０１を片持ち状態で固定する固定部の固定強度、空気抵抗等の固定要因に加えて、サブホッパー２００内部において振動板２０１に接触するトナーの存在がある。
【００６０】
サブホッパー２００内部において振動板２０１に接触するトナーは、サブホッパー２００内部のトナー残量によって変動する。従って、振動板２０１の振動を検知することにより、サブホッパー２００内部のトナー残量を検知することが可能となる。そのため、本実施形態に係るサブホッパー２００内部においては、内部のトナーを撹拌するための撹拌部材２０５が振動板２０１を弾き、回転に応じて定期的に振動板２０１を振動させる。
【００６１】
次に、サブホッパー２００内部における振動板２０１周辺の部品の配置や、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾くための構成について説明する。図１２は、振動板２０１の周辺の配置関係を示す斜視図である。図１２に示すように、振動板２０１は固定部２０１ａを介してサブホッパー２００の筐体に固定されている。
【００６２】
図１３は、回転軸２０４の回転状態として、撹拌部材２０５が振動板２０１に取り付けられた重り２０２に接触する前の状態を示す側面図である。図１３において、回転軸２０４は、撹拌部材２０５が時計回りに回転するように回転する。
【００６３】
図１３に示すように、重り２０２は、振動板２０１の板面から突出した突出部であると共に、側面から見た状態において振動板２０１の板面に対して傾斜を有する形状となっている。この傾斜は、撹拌部材２０５の回転方向に沿って斜面が回転軸２０４に近づくように構成されている。この重り２０２の傾斜面は、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾いて振動させる際に撹拌部材２０５によって押される部分である。図１４は、図１３に示す状態から撹拌部材２０５が更に回転した状態を示す側面図である。
【００６４】
撹拌部材２０５が重り２０２に接触した状態で更に回転することにより、重り２０２に設けられた傾斜に伴って振動板２０１が押し込まれて変形することとなる。図１４においては、外力が加わっていない状態（以降、「定常状態」とする）の振動板２０１及び重り２０２の位置を破線で示している。図１４に示すように、振動板２０１及び重り２０２が撹拌部材２０５によって押し込まれる。
【００６５】
図１５は、図１４に示す状態を示す上面図である。振動板２０１は固定部２０１ａを介してサブホッパー２００の筐体内壁に固定されているため、固定部２０１ａ側の位置は変化しない。これに対して、重り２０２が設けられて自由端となっている反対側の端部は、撹拌部材２０５によって押し込まれることにより回転軸２０４が設けられた側とは反対側に移動する。結果的に、振動板２０１は固定部２０１ａを基点として図１５に示すように撓む。このように撓んだ状態において、振動板２０１を振動させるためのエネルギーが蓄えられる。
【００６６】
尚、図１５に示すように、本実施形態に係る撹拌部材２０５は、重り２０２に接触する部分とそれ以外の部分との間に切り込み２０５ａが設けられている。これにより、撹拌部材２０５が重り２０２を押し込む際に無理な力が加わって撹拌部材２０５が破損してしまうことを防ぐことが出来る。
【００６７】
また、切り込み２０５ａの始点には丸型部２０５ｂが設けられている。これにより、切り込み２０５ａを境に撹拌部材２０５の撓み量が異なった場合に切り込み２０５ａの始点に加わる応力を分散し、撹拌部材２０５の破損を防ぐことが出来る。
【００６８】
図１６は、図１４に示す状態から更に撹拌部材２０５が回転した状態を示す側面図である。図１６においては、定常状態における振動板２０１の位置を破線で、図１４に示す振動板２０１の位置を一転鎖線で示している。そして、撹拌部材２０５によって押し込まれて蓄えられた振動エネルギーが解放されることにより反対側に撓んだ振動板２０１の位置を実線で示している。
【００６９】
図１７は、図１６に示す状態を示す上面図である。図１６に示すように、撹拌部材２０５による重り２０２の押圧が解除されると、振動板２０１に蓄えられた撓みのエネルギーにより、自由端である重り２０２が設けられた側の端部が反対側に撓むように移動する。
【００７０】
図１６、図１７に示す状態において、振動板２０１は、サブホッパー２００の筐体を介して対向している磁束センサ１０から遠ざかった状態となる。以降、振動板２０１は振動することにより、磁束センサ１０に対して定常状態よりも近づいた状態と、定常状態よりも遠ざかった状態とを繰り返しながら、振動の減衰によって定常状態に戻ることとなる。
【００７１】
図１８は、サブホッパー２００内部に保持されているトナーの状態を模式的にドットで示した図である。図１８に示すようにサブホッパー２００内部にトナーが存在すると、振動板２０１や重り２０２が振動しながらトナーに接触する。そのため、サブホッパー２００内部にトナーが存在しない場合に比べて早く振動板２０１の振動が減衰する。この振動の減衰の変化に基づいてサブホッパー２００内部のトナー残量を検知することが出来る。
【００７２】
図１９は、撹拌部材２０５によって重り２０２が弾かれた後、振動板２０１の振動が減衰して振動が止まるまでの、所定期間毎の磁束センサ１０の発振信号のカウント値の変化を示す図である。磁束センサ１０の発振信号のカウント値は、発振周波数が高い程多くなる。従って、図１９の縦軸は、カウント値ではなく発振周波数に置き換えることもできる。
【００７３】
図１９に示すように、タイミングｔ１において撹拌部材２０５が重り２０２に接触して重り２０２を押し込むことにより、振動板２０１が磁束センサ１０に近づいていく。これにより、磁束センサ１０の発振周波数が上昇して所定期間毎のカウント値が上昇する。
【００７４】
そして、タイミングｔ２において撹拌部材２０５による重り２０２の押圧が解除され、以降、振動板２０１は蓄えられた振動エネルギーによって振動する。振動板２０１が振動することにより、振動板２０１と磁束センサ１０との間隔が定常状態を中心として、それよりも広い状態と狭い状態とが繰り返される。その結果、磁束センサ１０の発振信号の周波数が振動板２０１の振動に伴って振動することとなり、所定期間毎のカウント値も同様に振動する。
【００７５】
振動板２０１の振動の振幅は、振動エネルギーの消費に伴って狭くなっていく。即ち、振動板２０１の振動は時間と共に減衰する。そのため、振動板２０１と磁束センサ１０との間隔の変化も時間経過と共に小さくなっていき、図１９に示すように、カウント値の時間変化も同様に変化する。
【００７６】
ここで、上述したように、振動板２０１の振動は、サブホッパー２００内部のトナー残量が多い程早く減衰する。従って、図１９に示すような磁束センサ１０の発振信号の振動の減衰の態様を解析することにより振動板２０１の振動がどのように減衰したかを認識し、それによってサブホッパー２００内部のトナー残量を知ることが出来る。
【００７７】
そのため、図１９に示すように、カウント値の振動のピークを夫々Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、・・・とすると、例えば、以下の式（２）により、振動板２０１の振動の減衰率ζを求めることが出来る。式（２）に示すようにタイミングの異なるピーク値の割合を参照することにより、環境変動による誤差をキャンセルして正確な減衰率を求めることが出来る。換言すると、本実施形態に係るＣＰＵ２１は、異なるタイミングにおいて取得されたカウント値の比率に基づいて減衰率ζを求める。
0006446999.tif 000003
【００７８】
尚、上記式（２）においては、図１９に示すピークのうちＰ１、Ｐ２及びＰ５、Ｐ６を用いたが、これは一例であり、他のピークを用いても良い。但し、振動板２０１が撹拌部材２０５によって押し込まれて磁束センサ１０に最も近付いた状態であるタイミングｔ２におけるピーク値は、撹拌部材２０５と重り２０２との摩擦による摺動ノイズが重畳した誤差等を含むため、計算対象とはしないことが好ましい。
【００７９】
仮に図１８に示すようにサブホッパー２００内部のトナーの存在によって振動の減衰が早められる場合であっても、振動板２０１の振動数は大きくは変わらない。そのため、上記式（２）に示すように特定のピークの振幅の割合を計算することにより、所定期間における振幅の減衰を計算することが出来る。
【００８０】
次に、本実施形態に係るサブホッパー２００におけるトナー残量検知の動作について図２０のフローチャートを参照して説明する。図２０に示すフローチャートの動作は、図８に示すＣＰＵ２１の動作である。図２０に示すように、ＣＰＵ２１は、まず撹拌部材２０５によって図１４に示すように重り２０２が押し込まれ、振動が発生することを検知する（Ｓ２２０１）。
【００８１】
上述したように、ＣＰＵ２１は所定期間毎にカウント値出力部３３から磁束センサ１０の出力信号のカウント値を取得している。このカウント値は、定常状態であれば図１９に示すようにＣ０である。これに対して、図１４に示すように重り２０２が押し込まれると、振動板２０１が磁束センサ１０に近づくにつれてカウント値は上昇することとなる。従って、ＣＰＵ２１は、カウント値出力部３３から取得したカウント値が所定の閾値を上回った場合に、Ｓ２２０１において振動が発生したことを検知する。
【００８２】
Ｓ２２０１の前後に関わらず、ＣＰＵ２１は通常の処理として所定期間毎のカウント値の取得処理は継続して行う。そして、Ｓ２２０１の後、ＣＰＵ２１は、図１９に示すような振動板２０１の振動に応じたカウント値の振動のピーク値を取得する（Ｓ２２０２）。Ｓ２２０２においてＣＰＵ２１は、継続して所定期間毎に取得されるカウント値を解析することにより、ピーク値を特定する。
【００８３】
図２１は、カウント値の解析態様を示す図であり、所定期間毎に取得されるカウント値について、夫々のカウント値の“番号ｎ”、“カウント値Ｓｎ”に加えて、直前のカウント値との差分の符号“Ｓｎ−１−Ｓｎ”が、取得順に示されている。図２１に示すような結果において、“Ｓｎ−１−Ｓｎ”の符号が反転した１つ前の値がピーク値である。図２１の場合、５番及び１０番がピーク値として採用される。
【００８４】
即ち、ＣＰＵ２１は、Ｓ２２０１以降、順番に取得されたカウント値について、図２１に示す“Ｓｎ−１−Ｓｎ”を計算する。そして、計算結果として得られる符号が反転したタイミングにおける“カウント値Ｓｎ”を図１９に示すＰ１、Ｐ２、Ｐ３・・・といったピーク値として採用する。
【００８５】
尚、上述したように、タイミングｔ２における値は避けることが好ましい。タイミングｔ２の値は、Ｓ２２０１の後の最初のピークである。そのため、ＣＰＵ２１は、図２１に示すような解析を行って抽出したピーク値のうち、最初の値は破棄する。
【００８６】
また、実際に得られるカウント値は、高周波成分のノイズを含んでいる可能性があり、振動板２０１の振動によるピークではない位置において“Ｓｎ−１−Ｓｎ”の符号が反転するタイミングが生じる場合がある。そのような場合の誤検知を回避するため、ＣＰＵ２１は、カウント値出力部３３から取得した値を平滑化処理した上で図２１に示す解析を行うことが好ましい。平滑化処理においては移動平均法などの一般的な処理を採用することができる。
【００８７】
このようにしてピーク値を取得すると、ＣＰＵ２１は上記式（２）の計算により減衰率ζを計算する（Ｓ２２０３）。このため、Ｓ２２０２においては、減衰率の計算に用いるピーク値が得られるまで、図２１に示す態様によりカウント値の解析を行う。上記式（２）を用いる場合、ＣＰＵ２１は、Ｐ６に相当するピーク値が得られるまでカウント値の解析を行う。
【００８８】
このようにして減衰率ζを算出すると、ＣＰＵ２１は、算出した減衰率ζが所定の閾値以下であるか否かを判断する（Ｓ２２０４）。即ち、ＣＰＵ２１は、異なるタイミングにおいて取得されたカウント値の比率と所定の閾値との大小関係に基づいて、サブホッパー２００内部のトナーが所定の量を下回ったことを判断する。図１８において説明したように、サブホッパー２００内部に十分なトナーが残っている場合、振動板２０１の振動は早く減衰する。従って、減衰率ζは小さくなる。
【００８９】
他方、サブホッパー２００内部のトナーが減少すると、それに応じて振動板２０１の振動の減衰が遅くなり、減衰率ζは大きくなる。従って、検知するべきトナー残量に応じた減衰率ζＳを閾値とすることにより、算出された減衰率ζに基づいて、サブホッパー２００内部のトナー残量が検知するべき残量（以降、「規定量」とする）にまで減少したことを判断することが可能である。
【００９０】
尚、サブホッパー２００内部のトナー残量が、振動板２０１の振動の減衰態様に直接影響するのではなく、トナー残量に応じて振動板２０１に対するトナーの接触状態が変化し、それによって振動板２０１の振動の減衰態様が定まる。従って、サブホッパー２００内部のトナー残量が同量であっても、振動板２０１に対するトナーの接触態様が異なれば、振動板２０１の減衰態様は異なってしまう。
【００９１】
これに対して、本実施形態に係るサブホッパー２００内部のトナー残量の検知に際しては、常に撹拌部材２０５によってサブホッパー２００内部のトナーは撹拌されている。従って、振動板２０１に対するトナーの接触状態を、ある程度はトナー残量に応じて定まるようにすることが出来る。これにより、トナー残量が同量であっても振動板２０１に対するトナーの接触態様が異なることにより、検知結果が異なってしまうという弊害を回避することが出来る。
【００９２】
Ｓ２２０４の判断の結果、算出した減衰率ζが閾値未満であれば（Ｓ２２０４／ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、サブホッパー２００内部には十分な量のトナーが保持されていると判断し、そのまま処理を終了する。他方、算出した減衰率ζが閾値以上であれば（Ｓ２２０４／ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、サブホッパー２００内部のトナー量が規定量を下回っていると判断し、トナー切れ検知を行って処理を終了する（Ｓ２２０５）。
【００９３】
Ｓ２２０５の処理によりトナー切れ検知を行ったＣＰＵ２１は、画像形成装置１００を制御するより上位のコントローラに対して、トナー残量が規定量を下回ったことを示す信号を出力する。これにより、画像形成装置１００のコントローラは、特定の色についてのトナー切れを認識し、トナーボトル１１７からトナーの供給を行うことが可能となる。
【００９４】
次に、本実施形態に係る磁束センサ１０の発振信号の周波数、ＣＰＵ２１によるカウント値の取得周期（以降、「サンプリング周期」とする）、振動板２０１の固有振動数の関係について説明する。図２２は、振動板２０１の１周期分における振動について、サンプリングされたカウント値を示す図である。図２２において、振動板２０１の振動の周期はＴｐｌａｔｅであり、サンプリング周期はＴｓａｍｐｌｅである。
【００９５】
図１９〜図２１において説明した態様により振動板２０１の減衰率ζを高精度に算出すためには、振動板２０１の振動のピーク値を高精度に取得する必要がある。そのためには、Ｔｐｌａｔｅに対して十分なカウント値のサンプル数が必要であり、そのためにＴｓａｍｐｌｅはＴｐｌａｔｅに対して十分小さい必要がある。
【００９６】
図２２の例においては、Ｔｐｌａｔｅの１周期に対してカウント値のサンプル数は１０個である。即ち、ＴｓａｍｐｌｅはＴｐｌａｔｅの１／１０である。図２２の態様によれば、図中のＴｐｅａｋの期間内に必ずサンプリングを行うこととなり、ピーク値を高精度に取得することが可能である。
【００９７】
従って、仮にＣＰＵ２１のサンプリング周期Ｔｓａｍｐｌｅを１ｍｓとすると、振動板２０１の振動周期Ｔｐｌａｔｅは１０ｍｓ以上とすることが好ましい。換言すると、ＣＰＵ２１のサンプリング周波数１０００Ｈｚに対して、振動板２０１の固有振動数は１００Ｈｚ程度であることが好ましく、より好適にはそれ以下であることが好ましい。このような振動板２０１の固有振動数は、振動板２０１の材質、振動板２０１の厚みをはじめとした寸法及び重り２０２の重量を調整することによって実現される。
【００９８】
他方、サンプリング周期毎にサンプリングされるカウント値の値が小さすぎると、振動板２０１の振動に応じたサンプルごとのカウント値の変化が小さくなり、減衰率ζを精度よく算出することが出来なくなる。ここで、サンプリングされるカウント値の値は磁束センサ１０の発振周波数に準じた値となる。
【００９９】
一般的に磁束センサ１０の発振周波数は数ＭＨｚのオーダーであり、１０００Ｈｚのサンプリング周波数でサンプリングを行う場合、サンプリングタイミング毎に１０００以上のカウント値を得ることが出来る。従って、上述したようなＴｐｌａｔｅ、Ｔｓａｍｐｌｅのオーダーにより、減衰率ζを高精度に算出することが可能である。
【０１００】
但し、振動板２０１の振動による磁束センサ１０と振動板２０１との間隔の変化に対して、磁束センサ１０の発振周波数の変化量が十分になければ、図１９に示すような時間に対するカウント値の振動の振幅が小さくなってしまう。その結果、減衰率ζの変化も小さくなってしまい、振動板２０１の振動によるトナー残量検知の精度も低下してしまう。
【０１０１】
磁束センサ１０と振動板２０１との間隔の変化に対する磁束センサ１０の発振周波数の変化量を大きくするためには、図１１に示すような特性に基づいて、磁束センサ１０と振動板２０１との配置間隔を決定する必要がある。例えば、図中の矢印の区間に示すように、磁束センサ１０と振動板２０１との間隔の変化に対する発振周波数の変化が急峻な範囲に含まれる間隔を、磁束センサ１０と振動板２０１との配置間隔として決定することが好ましい。
【０１０２】
図２３は、磁束センサ１０と振動板２０１との配置間隔の調整態様を示す図である。図２３に示すように、磁束センサ１０と振動板２０１との配置間隔ｇの調整は、磁束センサ１０及び振動板２０１が取り付けられるサブホッパー２００の筐体２００ａの厚みや、振動板２０１が固定される固定部２０１ａの厚みによって調整することが可能である。
【０１０３】
以上、説明したように、本実施形態に係るトナーの残量検知の方法によれば、振動板２０１の振動というデリケートな事象に対するトナーの影響を検知する。また、トナーの圧力等を直接検知する態様とは異なり、振動板の振動を介して検知するため、精度の向上が困難な圧力センサなどを用いることがなく、容器内のトナーの残量を高精度に検知することが可能となる。
【０１０４】
また、本実施形態においてセンサとして用いられる磁束センサ１０によるセンシングの対象となる振動板２０１は振動していることが前提である。そのため、仮に振動板２０１にトナーが付着したとしても、振動によって付着したトナーが振り落されることとなり、トナーの付着による検知精度の低下を避けることが可能である。
【０１０５】
また、本実施形態においてセンサとして用いられる磁束センサ１０とセンシングの対象である振動板２０１との間には物理的な接触が不要である。そのため、磁束センサ１０をトナーの容器の外側に設けたとしても、容器の筐体に穴をあけて物理的なアクセスを確保する必要がない。そのため、容易に取り付け可能であり生産性を向上することが可能である。
【０１０６】
また、本実施形態に係る態様によれば、トナー残量の検知は、Ｓ２２０１のように振動板２０１が撹拌部材２０５によって押し付けられて変位したことをトリガとし、その後のピーク値を取得した上で実行される。従って、振動板２０１が撹拌部材２０５によって図１４に示すように押し込まれている状態ではトナー残量の検知結果は得られない。
【０１０７】
これに対して、圧力センサ等によりトナー残量に応じた圧力を検知する態様の場合、容器内においてトナーを撹拌する撹拌部材によって押し付けられた圧力と、トナー残量に応じて発生する圧力との区別が困難であり、検知精度の向上が困難である。本実施形態に係る態様によれば、このような課題を解決することができる。
【０１０８】
尚、上記実施形態においては、磁束センサ１０によるセンシングの対象として、金属素材の板状部材である振動板２０１を用いる場合を例として説明した。しかしながらこれは一例である。振動板２０１に求められる条件は、図２２において説明したような所定の振動数による振動を生じること、磁束センサ１０との間隔の変化に応じて磁束に影響を与え、磁束センサ１０の発振信号の周波数に影響を与えることである。
【０１０９】
上記実施形態においては、磁束センサ１０に近づくほど磁束を打ち消してインダクタンスＬを減少させる金属材料を用いているが、逆に磁束センサ１０に近づくほど磁束を増大させてインダクタンスＬを増大させる強磁性体の材料でも良い。
【０１１０】
上記実施形態においては、磁束センサ１０の平面パターンコイル１１によって生じる磁束に影響を与える観点や固有振動数の観点から板状の部材である振動板２０１を磁束センサ１０のセンシング対象としている。しかしながらこれは一例であり、振動すること及び磁束に影響することという条件を満たす限り、板状に限らず棒状の部品であっても良い。
【０１１１】
また、上記実施形態においては、磁束に影響を与える素材を用いて振動板２０１を形成し、磁束センサ１０によって振動板２０１の振動の減衰を検知する態様を例として説明した。しかしながらこれは一例であり、板状の部材の振動の減衰というデリケートな事象に対するトナーの影響により容器内のトナーの残量を検知する態様であれば良い。
【０１１２】
従って、磁束センサ１０を設けると共に振動板２０１を磁束に影響を与える素材で形成する態様に限らず、容器内に設けられた振動板２０１の振動を検知する機能を設けることにより上記と同様の効果を得ることが可能である。そのような態様としては、例えは、振動板２０１の振動が伝わる位置に振動を直接検知するためのセンサを設ける態様が考えられる。センサを設ける位置としては、例えば固定部２０１ａや重り２０２等が考えられる。
【０１１３】
また、サブホッパー２００における振動板２０１及び磁束センサ１０の配置により上述した規定量を調整することが可能である。図２４、図２５は、サブホッパー２００における振動板２０１及び磁束センサ１０の配置と規定量との関係を示す図である。図２４の場合、サブホッパー２００内部に保持されているトナーの高さが、図中に示す破線Ａの高さよりも低くなるとトナーが振動板２０１に接触しなくなる。従って、図中の破線Ａの高さ近辺において、トナー残量が規定量を下回ったことが検知される。
【０１１４】
他方、図２５の場合、振動板２０１及び磁束センサ１０の配置高さは図２４よりも低くなっている。そして、サブホッパー２００内部に保持されているトナーの高さが、図中に示す破線Ｂの高さよりも低くなるとトナーが振動板２０１に接触しなくなる。従って、図中の破線Ｂの高さ近辺において、トナー残量が規定量を下回ったことが検知される。
【０１１５】
このように振動板２０１及び磁束センサ１０の配置により規定量を調整する態様は、例えばＣＭＹＫ各色のトナーの供給状態を調整するために用いることが可能である。例えばＣＭＹＫのうち使用頻度の高い色については、図２４に示すように振動板２０１及び磁束センサ１０を比較的高めに配置する。他方、使用頻度の低い色については、図２５に示すように振動板２０１及び磁束センサ１０を比較的低めに配置する。このような調整により、使用頻度に応じて効率的にトナーを供給することが可能となる。
【０１１６】
また、上記実施形態においては、図２に示すサブホッパー２００内部のトナー残量を検知するための機構として磁束センサ１０及び振動板２０１よりなる構成を用いることを例として説明した。しかしながら、上記構成は粉体であるトナー量を検知するための構成として幅広く用いることが可能であり、例えば現像器１１２内部のトナー残量を検知するための構成として用いることも可能である。
【０１１７】
図２６は、現像器１１２に採用した場合の断面図である。現像器１１２内部においては、主走査方向の全体にわたってトナーを搬送するためのスクリューである供給室搬送部材１１２ｂ及び回収室搬送部材１１２ｃが回転してトナーを搬送している。
【０１１８】
磁束センサ１０及び振動板２０１よりなる構成を現像器１１２に採用する場合、図２６に示すように、磁束センサ１０は、平面パターンコイル１１が形成された面を現像器１１２におけるセンサ取り付け位置１１２ａに対向させて取り付けられる。これにより、図２６に示すように、回収室搬送部材１１２ｃによる搬送経路と供給室搬送部材１１２ｂによる搬送経路とが連結されている現像剤移動空間に対向するように平面パターンコイル１１が配置される。
【０１１９】
現像器１１２内部においては、この現像剤移動空間に振動板２０１が配置されている。現像器１１２内部に配置された振動板２０１は、サブホッパー２００に設けられる場合と同様に、回転する回収室搬送部材１１２ｃによって弾かれて振動する。これにより、上記と同様に、磁束センサ１０によって振動板２０１の振動を検知することが可能となる。
【０１２０】
現像剤移動空間においては、回収室搬送部材１１２ｃによる搬送経路と供給室搬送部材１１２ｂによる搬送経路との間でトナーが移動するため、夫々の搬送経路に比べて比較的トナーの滞留時間が長く、トナーの密度が高くなる。従って、図２６に示すように現像剤移動空間に振動板２０１を配置することにより、トナーによる振動板２０１の振動に対する影響を大きくし、現像器１１２内部のトナー残量を高精度に検知することが可能となる。
【０１２１】
また、上記実施形態においては残量を検知する対象の粉体として、電子写真方式の画像形成装置において用いられる顕色剤であるトナーを例として説明した。しかしながらこれは一例であり、流動性を有することによって残量に応じて振動板２０１の振動に影響を与える粉体であれば同様に適用可能であり、例えば予めトナーと現像剤が混合されたプリミックス剤などに適用可能である。また、粉体に限らず、流動性を有することにより残量に応じて振動板２０１の振動に影響を与える物質であれば同様に残量の検知対象とすることが可能であり、対象として液体を採用することも可能である。
【０１２２】
また、上記実施形態においては、上記式（２）により減衰率ζを算出する場合を例として説明した。しかしながらこれは一例であり、例えば以下の式（３）のように、複数のピーク間の減衰率の平均値を用いても良い。
0006446999.tif 000004
【０１２３】
また、以下の式（４）に示すように、単純にピーク値の割合としても良い。
0006446999.tif 000005
【０１２４】
また、上記実施形態においては、基板上にパターンニングされて形成された平面パターンコイルを用いる場合を例として説明した。コイルを平面上に形成することにより、センシングの対象である振動板２０１に対向する方向の厚みを薄くすることが可能であり、装置の小型化を好適に達成することが可能である。
【０１２５】
しかしながら、コイルを平面パターンによって形成しなくとも、振動板２０１に対向する方向に対して平行に磁束が発生するようにコイルを形成することにより、同様の効果を得ることが可能である。コイルの形成態様の他の例を図２７、図２８に示す。図２７は、磁束センサ１０を構成する基板の板面に平行な方向から見た図であり、図２８は、磁束センサ１０を構成する基板の板面に垂直な方向から見た図である。
【０１２６】
図２７、３０の例においては、磁束センサ１０を構成する基板上に、表面が絶縁された配線を巻いて配置することによりコイル１１´が形成されている。図２７、３０の例においても、図２７に示すように、振動板２０１に対向する方向に対して平行な方向の厚みを十分に薄くすることが可能であり、装置の小型化を図ることが可能である。
【０１２７】
図２９は、図４において説明した振動板２０１を示す斜視図である。図２９に示すように、上記実施形態においては、振動板２０１において固定部２０１ａによって固定される端部とは反対側の端部に重り２０２が設けられている場合を例として説明した。これにより、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾くための傾斜面を重り２０２によって形成することが出来る。
【０１２８】
ここで、図２９の例においては、振動板２０１において撹拌部材２０５が接触して移動する方向の幅全体にわたって重り２０２が設けられているが、図３０に示すように、一部にのみ重り２０２を設けても良い。但し、重り２０２のうち、撹拌部材２０５が接触する範囲における傾斜角度が図３０に示すように途中で変化すると、図１４に示すように振動板２０１が押し込まれる過程において押し込む力が変化し、弾かれた後の振動に影響する可能性がある。従って、重り２０２に設けられた斜面の傾斜角度は、撹拌部材２０５が接触する範囲において同一であることが好ましい。
【０１２９】
また、振動板２０１とは異なる部材によって構成される重り２０２を先端に配置する態様の他、図３１に示すように、振動板２０１の端部において延びている金属片２０１ｂを折り曲げることにより傾斜部分を形成しても良い。また、図３２に示すように、金属片２０１ｂが設けられていない振動板２０１の構成であっても、端部を立体的に折り曲げることによって傾斜部分を構成しても良い。
【０１３０】
このような態様は、振動板２０１とは異なる部材を取り付けることにより、振動板２０１の固有振動数として上述したような好適な値が得られない場合に特に有効である。
【０１３１】
図３３は、変形例に係るサブホッパー２００の内部を示す斜視図である。図３３の例においては、振動板２０１の近傍に金属棒２０３が配置されている点が図４とは異なる。金属棒２０３は、振動板２０１とサブホッパー２００の筐体との間に入り込んだトナーをかき出すための機能を担う。以下、金属棒２０３の機能について説明する。図３４は、振動板２０１及び金属棒２０３の配置関係を示す斜視図である。図３４に示すように、振動板２０１は固定部２０１ａを介してサブホッパー２００の筐体に固定されている。
【０１３２】
金属棒２０３は、図３４に示すように棒状部２０３ａ及びカギ型部２０３ｂによって構成され、棒状部２０３ａの端部が直角に折り曲げられる形でカギ型部２０３ｂが形成されている。棒状部２０３ａは、振動板２０１の長手方向と平行な方向に向かって配置されており、カギ型部２０３ｂは、振動板２０１の板面に対して垂直な方向に張り出すように配置されている
【０１３３】
図３５は、回転軸２０４の回転状態として、撹拌部材２０５が金属棒２０３及び振動板２０１に取り付けられた重り２０２に接触する前の状態を示す側面図である。図３５において、回転軸２０４は、撹拌部材２０５が時計回りに回転するように回転する。
【０１３４】
図３５に示すように、重り２０２は、側面から見た状態において振動板２０１の板面に対して傾斜を有する形状となっている。この重り２０２の傾斜面は、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾いて振動させる際に撹拌部材２０５によって押される部分である。
【０１３５】
図３５に示す配置関係のように、撹拌部材２０５が回転して振動板２０１に近づくと、重り２０２に接触する前にまずカギ型部２０３ｂに接触して金属棒２０３を押し下げる。図３６は、図３５に示す状態から撹拌部材２０５が更に回転した状態を示す側面図である。図３６に示すように、撹拌部材２０５の回転によってカギ型部２０３ｂが押し下げられることにより、金属棒２０３全体が撓んで押し下げられる。
【０１３６】
また、撹拌部材２０５が重り２０２に接触した状態で更に回転することにより、重り２０２に設けられた傾斜に伴って振動板２０１が押し込まれることとなる。図３６においては、外力が加わっていない定常状態の振動板２０１及び重り２０２の位置を破線で示している。図３６に示すように、振動板２０１及び重り２０２が撹拌部材２０５によって押し込まれる。
【０１３７】
図３７は、図３６に示す状態を示す上面図である。振動板２０１は固定部２０１ａを介してサブホッパー２００の筐体内壁に固定されているため、固定部２０１ａ側の位置は変化しない。これに対して、重り２０２が設けられて自由端となっている反対側の端部は、撹拌部材２０５によって押し込まれることにより回転軸２０４が設けられた側とは反対側に移動する。結果的に、振動板２０１は固定部２０１ａを基点として図３７に示すように撓む。このように撓んだ状態において、振動板２０１を振動させるためのエネルギーが蓄えられる。
【０１３８】
図３８は、図３６に示す状態における金属棒２０３の状態を示す斜視図である。図３８に示すように、金属棒２０３は撹拌部材２０５によって押し下げられることにより、振動板２０１とサブホッパー２００の筐体内壁との間に入りこんで撓む。これにより、金属棒２０３は、振動板２０１とサブホッパー２００の筐体内壁との間のトナーをかき出す。
【０１３９】
上述したように、振動板２０１は撹拌部材２０５によって押し込まれて撓むことにより振動するためのエネルギーを得る。そのため、振動板２０１とサブホッパー２００の筐体内壁との間にトナーが詰まっていると振動板２０１が十分押し込まれず、振動板２０１が振動するためのエネルギーが十分蓄えられない。
【０１４０】
これに対して、図３８に示すように金属棒２０３が振動板２０１とサブホッパー２００の筐体内壁との間に入りこんでトナーをかき出すことにより、振動板２０１が振動するためのエネルギーが蓄えられるだけの撓みのスペースが確保される。
【０１４１】
図３９は、金属棒２０３が押し下げられることにより移動する範囲を破線で示す図である。本実施形態においては、振動板２０１板面の範囲全体にわたって金属棒２０３が入りこむのではなく、図３９に示すように、板面のうち上方の所定の範囲に金属棒２０３が入りこむ。これにより、振動板２０１が振動するためのエネルギーが蓄えられるだけの撓みのスペースを確保する程度には、振動板２０１とサブホッパー２００の筐体内壁との間に詰まったトナーをかき出すことが出来る。
【符号の説明】
【０１４２】
１０  磁束センサ
１１  平面パターンコイル
１２  パターン抵抗
１３  第一コンデンサ
１４  第二コンデンサ
１５  フィードバック抵抗
１６、１７  アンバッファＩＣ
１８  出力端子
２０  コントローラ
２１  ＣＰＵ
２２  ＡＳＩＣ
２３  タイマ
２４  水晶発振回路
３０  入出力制御ＡＳＩＣ
３１  透磁率カウンタ
３２  リード信号取得部
３３  カウント値出力部
１０１  給紙トレイ
１０２  給紙ローラ
１０３  レジストローラ
１０４  用紙
１０５  搬送ベルト
１０６Ｋ、１０６Ｃ、１０６Ｍ、１０６Ｙ  画像形成部
１０７  駆動ローラ
１０８  従動ローラ
１０９Ｋ、１０９Ｃ、１０９Ｍ、１０９Ｙ  感光体ドラム
１１０Ｋ  帯電器
１１１光書き込み装置
１１２、１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙ  現像器
１１２ａ  センサ取り付け位置
１１２ｂ  供給室搬送部材
１１２ｃ  回収室搬送部材
１１３Ｋ、１１３Ｃ、１１３Ｍ、１１３Ｙ  感光体クリーナ
１１５Ｋ、１１５Ｃ、１１５Ｍ、１１５Ｙ  転写器
１１６  定着器
１１７  トナーボトル
１１８  ベルトクリーナ
１１９  サブホッパー供給路
１２０  トナーボトル供給路
２００  サブホッパー
２０１  振動板
２０１ａ  固定部
２０２  重り
２０３  金属棒
２０３ａ  棒状部
２０３ｂ  カギ型部
２０４  回転軸
２０５  撹拌部材
２０５ａ  切り込み
２０５ｂ  丸型部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４３】
【特許文献１】特開２０１３−３７２８０号公報
【図１】
0006446999.tif 000006
【図２】
0006446999.tif 000007
【図３】
0006446999.tif 000008
【図４】
0006446999.tif 000009
【図５】
0006446999.tif 000010
【図６】
0006446999.tif 000011
【図７】
0006446999.tif 000012
【図８】
0006446999.tif 000013
【図９】
0006446999.tif 000014
【図１０】
0006446999.tif 000015
【図１１】
0006446999.tif 000016
【図１２】
0006446999.tif 000017
【図１３】
0006446999.tif 000018
【図１４】
0006446999.tif 000019
【図１５】
0006446999.tif 000020
【図１６】
0006446999.tif 000021
【図１７】
0006446999.tif 000022
【図１８】
0006446999.tif 000023
【図１９】
0006446999.tif 000024
【図２０】
0006446999.tif 000025
【図２１】
0006446999.tif 000026
【図２２】
0006446999.tif 000027
【図２３】
0006446999.tif 000028
【図２４】
0006446999.tif 000029
【図２５】
0006446999.tif 000030
【図２６】
0006446999.tif 000031
【図２７】
0006446999.tif 000032
【図２８】
0006446999.tif 000033
【図２９】
0006446999.tif 000034
【図３０】
0006446999.tif 000035
【図３１】
0006446999.tif 000036
【図３２】
0006446999.tif 000037
【図３３】
0006446999.tif 000038
【図３４】
0006446999.tif 000039
【図３５】
0006446999.tif 000040
【図３６】
0006446999.tif 000041
【図３７】
0006446999.tif 000042
【図３８】
0006446999.tif 000043
【図３９】
0006446999.tif 000044