(57)【要約】【課題】容器内における粉体残量の検知を高精度に行うと共に、粉体がどの程度残っているかの検知を可能とすること。【解決手段】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、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磁束センサ１０と、容器内部に配置され、容器の筐体を介して磁束センサ１０と対向すると共に、その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た振動板２０１と、振動板２０１を振動させる撹拌部材２０５と、磁束センサ１０の発振信号のカウント値を所定の周期で取得し、振動板２０１の振動に応じて変化するカウント値の変化に基づいて振動板２０１の振動状態の経時変化を示す値を算出し、その算出結果に応じた粉体の残量を求めることを特徴とする。【選択図】図２２
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【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、
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と、
前記容器内部に配置され、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た振動部と、
前記振動部を振動させる振動付与部と、
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の経時変化を示す値を算出し、その算出結果に応じた前記粉体の残量を求める検知処理部とを含むことを特徴とする粉体検知装置。
【請求項２】
前記検知処理部は、前記容器内における前記粉体の残量がとり得る範囲を複数に分割した分割範囲と、夫々の前記分割範囲に対応した前記振動状態の経時変化を示す値の範囲とが関連付けられた関連付け情報を参照し、前記算出結果が含まれる前記値の範囲に関連付けられた前記分割範囲に応じて前記粉体の残量を求めることを特徴とする請求項１に記載の粉体検知装置。
【請求項３】
前記関連付け情報は、前記容器内における前記粉体の残量がとり得る範囲を複数に等分割した分割範囲と、夫々の前記分割範囲に対応した前記振動状態の経時変化を示す値の範囲とが関連付けられた情報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４】
前記検知処理部は、前記容器内における前記粉体の残量を前記振動状態の経時変化を示す値に基づいて表現する近似式を用いて、前記算出結果に基づいて前記粉体の残量を求めることを特徴とする請求項１に記載の粉体検知装置。
【請求項５】
請求項１乃至４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６】
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、
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発振部により出力し、
前記容器内部に配置され、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た振動部を振動させ、
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の経時変化を示す値を算出し、
前記値の算出結果に応じた前記粉体の残量を求め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】
このような問題に対し、磁束に影響する素材によって形成された振動板を容器内のトナーに接触するように配置し、振動板を貫通する磁束の状態に応じた周波数の信号を出力する発振部の発振信号に基づいてトナーが少なくなったことを検知する方法が考えられる。
【０００６】
このような方法によれば、容器内のトナーが多い状態では振動板の振動が妨げられ、発振信号の周波数の経時変化は、振動板の振動が早期に収束する場合に対応した状態となる。他方、容器内のトナーが少ない状態では振動板の振動が粉体によって妨げられないため、発振信号の周波数の経時変化は、振動板の振動が長期間継続する場合に対応した状態となる。
【０００７】
従って、発振信号の周波数の経時変化に基づき、容器内のトナーが少なくなったことを検知することが可能である。しかしながら、このような方法では、容器内のトナーが所定量以下となったことが検知可能となるのみであり、容器内に粉体がどの程度残っているかを検知することは出来ない。
【０００８】
尚、このような課題は、電子写真方式に用いられる現像器内のトナー残量の検知に限らず、容器内における粉体の残量検知において同様に課題となり得る。
【０００９】
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、容器内における粉体残量の検知を高精度に行うと共に、粉体がどの程度残っているかの検知を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、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と、前記容器内部に配置され、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た振動部と、前記振動部を振動させる振動付与部と、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の経時変化を示す値を算出し、その算出結果に応じた前記粉体の残量を求める検知処理部とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、容器内における粉体残量の検知を高精度に行うと共に、粉体がどの程度残っているかの検知を可能とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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と減衰率との関係性を示す図である。
【図２１】本発明の実施形態に係るトナー残量検知テーブルの例を示す図である。
【図２２】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２３】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２４】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２５】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２６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。搬送ベルト１０５は、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。この搬送ベルト１０５に沿って、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。そのため、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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に搬送される。そして、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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る。ベルトクリーナ１１８は、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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にトナーが供給されなくなり、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の１つである。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。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。
【００３０】
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。
【００３１】
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の１つである。
【００３２】
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る。そして、磁束センサ１０は、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
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【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、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。
【００４１】
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。これにより、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）が算出される。
【００４２】
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。これにより発振周波数ｆ（Ｈｚ）が算出される。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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及び顕色剤残量検知装置として用いられる。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
図１３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。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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。この減衰率ζが、振動板２０１の振動状態の平時変化を示す値である。
2016218397.tif 000004
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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説明する。本実施形態に係るコントローラ２０は、上述した減衰率ζに基づき、サブホッパー２００内部のトナー残量を多段階的に検知する。図２０は、トナー残量に応じた減衰率をプロットした図である。
【００８４】
図２０に示すように、トナー残量に応じた減衰率は緩やかなカーブに沿って、トナー残量が増加するにしたがって減少する変化態様となる。即ち、トナー残量の変化に対して急峻な変化が発生する領域が存在しないため、減衰率ζに応じてトナー残量を段階的に判断することが可能である。
【００８５】
本実施形態においては、図２０に示すように、ζ１〜ζ５の閾値に基づき、Ｑ１〜Ｑ５のトナー残量を判断する。そのため、本実施形態に係るコントローラ２０は、図２１に示すような、減衰率ζの範囲とトナー残量Ｑの範囲とが関連付けられたトナー残量検知テーブルを記憶している。そして、ＣＰＵ２１は、減衰率ζを判定条件として、検知された減衰率ζが含まれる範囲に関連付けられたトナー残量を判定結果として取得する。
【００８６】
図２１に示すトナー残量検知テーブルは、サブホッパー２００内部のトナー残量と、それに応じた減衰率ζの実測値に基づいて生成されることが好ましい。これにより、ホッパーの形状や振動板の位置、トナーの組成に応じて正確なテーブルが生成される。また、複数回の実測値に基づき、平均値や最頻値を用いてテーブルを生成することにより、誤差を排除した正確なテーブルを生成することが出来る。
【００８７】
尚、図２０に示すように、本実施形態においては、サブホッパー２００内部のトナー残量が取り得る範囲が複数に等分割されている。換言すると、Ｑ５−Ｑ４＝Ｑ４−Ｑ３＝Ｑ３−Ｑ２＝Ｑ２−Ｑ１である。これにより、トナー残量の検知結果として得らえる情報、即ち、“Ｑ５−Ｑ４”、“Ｑ４−Ｑ３”、“Ｑ３−Ｑ２”、“Ｑ２−Ｑ１”と、実際のトナー残量との差異を最小に抑えることが出来る。
【００８８】
次に、本実施形態に係るオナー残量検知動作の詳細について図２２に示すフローチャートを参照して説明する。図２２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２２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）。
【００８９】
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、Ｓ２００１において振動が発生したことを検知する。
【００９０】
Ｓ２２０１の前後に関わらず、ＣＰＵ２１は通常の処理として所定期間毎、即ち所定の周期でのカウント値の取得処理は継続して行う。そして、Ｓ２００１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。
【００９１】
図２３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２３に示すような結果において、“Ｓｎ−１−Ｓｎ”の符号が反転した一つ前の値がピーク値である。図２３の場合、５番及び１０番がピーク値として採用される。
【００９２】
即ち、ＣＰＵ２１は、Ｓ２００１以降、順番に取得されたカウント値について、図２３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。
【００９３】
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、Ｓ２００１の後の最初のピークである。そのため、ＣＰＵ２１は、図２３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。
【００９４】
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２３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。
【００９５】
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２３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。
【００９６】
このようにして減衰率ζを算出すると、ＣＰＵ２１は、図２１において説明したトナー残量検知テーブルを参照し、算出した減衰率ζが含まれる範囲に関連付けられているトナー残量の範囲を判定結果として取得し（Ｓ２２０４）、処理を終了する。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内部にトナーがどの程度に残っているかを判断する。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
Ｓ２２０４の処理によりサブホッパー２００内部のトナー残量がどの程度であるかを検知した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、トナー残量の検知結果を示す信号を出力する。この信号は、図２１に示す“トナー残量”の範囲のうち、いずれの範囲かを示す信号である。これにより、画像形成装置１００のコントローラは、各色のトナー残量がどの程度であるかを認識し、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。
【０１００】
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。
【０１０１】
そして、図２１に示すように、サブホッパー２００内部のトナー残量を所定の範囲毎に分割した分割範囲と、それに対応して算出される減衰率ζの範囲とを関連付けたトナー残量検知テーブルに基づき、減衰率ζの算出結果に応じたトナー残量を判定する。これにより、トナー残量を多段階的に判定することが可能となり、サブホッパー２００内部においてどの程度トナーが残っているかを判定することが可能となる。
【０１０２】
尚、上記実施形態においては、図２１に示すように、トナー残量検知テーブルを用いてサブホッパー２００内部のトナー残量を多段階的に検知する場合を例として説明した。この他、図２０に示すような、トナー残量Ｑと減衰率ζとの関係性が高精度に線形である場合には、トナー残量Ｑを減衰率ζに基づいて表現する近似式を用いて、算出された減衰率ζに応じたトナー残量Ｑを算出しても良い。
【０１０３】
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。
【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。
【０１０５】
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、Ｓ２００１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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
図２４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。
【０１１２】
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２４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２４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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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２４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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
2016218397.tif 000005
【０１１７】
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。
2016218397.tif 000006
【０１１８】
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。
【０１１９】
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２５、図２６に示す。図２５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２６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。
【０１２０】
図２５、２６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２５、２６の例においても、図２５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。
【符号の説明】
【０１２１】
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
２００  サブホッパー
２０１  振動板
２０１ａ  固定部
２０２  重り
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】
【０１２２】
【特許文献１】特開２０１３−３７２８０号公報
【図１】
2016218397.tif 000007
【図２】
2016218397.tif 000008
【図３】
2016218397.tif 000009
【図４】
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【図５】
2016218397.tif 000011
【図６】
2016218397.tif 000012
【図７】
2016218397.tif 000013
【図８】
2016218397.tif 000014
【図９】
2016218397.tif 000015
【図１０】
2016218397.tif 000016
【図１１】
2016218397.tif 000017
【図１２】
2016218397.tif 000018
【図１３】
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【図１４】
2016218397.tif 000020
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2016218397.tif 000023
【図１８】
2016218397.tif 000024
【図１９】
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【図２０】
2016218397.tif 000026
【図２１】
2016218397.tif 000027
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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