JP7024387B2 - 粉体検知装置、粉体検知装置の制御方法および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉体検知装置、粉体検知装置の制御方法および画像形成装置に関する。

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印刷媒体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を用いた画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置においては、一般的に、現像器に供給する現像剤としてトナーと呼ばれる粉体が用いられる。トナーを現像器に供給する構成として、トナーを現像器に供給するために、供給元から供給されたトナーをサブホッパと呼ばれる容器を介して現像器に供給する構成が知られている。トナーは、サブホッパ内において、回転する撹拌部材により撹拌され、さらにサブホッパ内から掻き出され、スクリュにより現像器に送り出される。

ところで、トナーの供給元においてトナーが無くなると、サブホッパ内部のトナーも無くなることになる。したがって、サブホッパ内のトナー量に基づきトナーボトル内のトナーの有無を判定することができる。例えば、特許文献１には、サブホッパ内に一端を可動に設けられた金属板を上述の回転する撹拌部材により弾き、弾かれた金属板の振動に基づきサブホッパ内のトナーの有無を判定する技術が開示されている。このとき、特許文献１では、撹拌部材を導電性として回転軸を介して接地し、金属板をコントローラに接続し、コントローラが撹拌部材と金属板との間の電圧の変化に基づき撹拌部材と金属板との接触を検知し、金属板の振動の検出を開始するタイミングを判定している。

サブホッパは、内部に予備を含めてトナーが供給される構造となっており、利用可能な空間が限られる。したがって、特許文献１に開示されるような、撹拌部材と金属板との間の導通の状態に基づく判定を行う構成をサブホッパに組み込むと、サブホッパの構造が繁雑になってしまうという問題点があった。また、これにより、サブホッパのサイズの増大や、コストアップを引き起こすおそれがあるという問題点があった。

本発明は、上記を鑑みてなされたものであって、容器内のトナー量に応じて振動が変化する振動板が周期的に弾かれて振動するタイミングを簡易な構成で検出することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、容器内の粉体の量を検知する粉体検知装置であって、モータを駆動する駆動部と、駆動部によるモータの駆動を制御する制御部と、モータにより回転されることで容器内の粉体を撹拌する撹拌部材と、撹拌部材の回転に応じて撹拌部材に弾かれ振動するように容器内に配置された振動板と、振動板の振動を検知する検知部と、検知部による振動の検知結果に基づき容器内の粉体の量を推測する推測部と、を備え、制御部は、検知部が振動を検知した際のモータの回転角をホームポジションとして設定し、該ホームポジションの回転角を起点として、該モータを停止させる回転角を設定することにより、撹拌部材を予め設定された停留位置で停留させる。

本発明によれば、容器内のトナー量に応じて振動が変化する振動板が周期的に弾かれて振動するタイミングを簡易な構成で検出できるという効果を奏する。

図１は、実施形態に適用可能な画像形成装置に含まれる、画像形成出力のための機構を概略的に示す図である。 図２は、実施形態に係るトナーの補給構成の例を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係るサブホッパの外観を示す斜視図である。 図４は、実施形態に係るサブホッパの内部構成の例を示す斜視図および平面図である。 図５は、実施形態に係るサブホッパの構成を、振動板およびセンサに注目して概略的に示す図である。 図６は、振動板が加えられた力に応じて動作する様子を模式的に示す模式図である。 図７は、実施形態に係る振動板の周辺の配置関係を示す斜視図である。 図８は、実施形態に係る、撹拌部材の回転動作と、振動板の動作との関係を概略的に示す図である。 図９は、実施形態に係る、撹拌部材の先端部が重りに接触して振動板が押し込まれた状態を模式的に示す模式図である。 図１０は、サブホッパ内部にトナーが保持されている状態を模式的に示す模式図である。 図１１は、実施形態に係る、サブホッパ内部のトナーの有無に応じたセンサの出力の変化について説明するための図である。 図１２は、実施形態に適用可能な粉体検知装置の一例のハードウェア構成を示すブロック図である。 図１３は、実施形態に係る粉体検知装置の機能を説明するための一例の機能ブロック図である。 図１４は、実施形態に係る粉体検知装置における処理を示す一例のフローチャートである。 図１５は、実施形態に係る粉体検知装置における処理を時系列上に示したシーケンス図である。 図１６は、実施形態に係る、閾値Ｗ_thに基づく判定について説明するための図である。 図１７は、実施形態に係る撹拌部材の停留位置の設定方法についてより具体的に説明するための図である。 図１８は、実施形態に係る画像形成装置の全体的なハードウェア構成の例を示すブロック図である。

以下に添付図面を参照して、粉体検知装置、粉体検知装置の制御方法および画像形成装置の実施形態を詳細に説明する。実施形態では、流動性を有する粉体であるトナーを回転する撹拌板にて撹拌する際に、撹拌板により振動板を弾き、その振動板の変位に基づき撹拌対象のトナー量を推定する。また、振動板の変位に基づき撹拌板が振動板を弾いた位置を検出し、検出した位置に基づき、電源オフ時や印刷休止時などに撹拌板を停留させるために予め設定した停留位置に、撹拌板を移動させる。

本実施形態では、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容器（サブホッパと呼ぶ）におけるトナーの残量検知を例として説明する。

図１は、実施形態に適用可能な画像形成装置に含まれる、画像形成出力のための機構を概略的に示す図である。図１において、画像形成装置１００は、搬送ベルト１０５の回転方向に沿ってＹ(Yellow)、Ｍ(Magenta)、Ｃ(Cyan)、Ｋ(blacK)各色の画像形成部１０６Ｋ、１０６Ｃ、１０６Ｍ、１０６Ｙが並べられた、所謂タンデムタイプと称されるものである。以下、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色を、それぞれＹ色、Ｃ色、Ｍ色、Ｋ色と呼ぶ。

タンデムタイプでは、中間転写ベルトとしての搬送ベルト１０５に対し、各色の画像形成部１０６Ｋ、１０６Ｃ、１０６Ｍ、１０６Ｙで形成されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の画像がこの順で重畳して転写される。そして、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ各色が重畳されたフルカラーの画像が給紙トレイ１０１から給紙ローラ１０２により分離給紙される印刷媒体１０４に一括転写され、定着器１１６で定着され、機外に排出される。

なお、以下の説明において、複数の画像形成部１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、適宜、画像形成部１０６と総称する。

給紙トレイ１０１から給紙された印刷媒体１０４は、レジストローラ１０３によって先端が一旦停止させられ、搬送ベルト１０５上で重畳された画像先端とタイミングを取って、搬送ベルト１０５とのニップ位置（転写位置）に送り出される。

各画像形成部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。なお、以下では、各画像形成部１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋのうち、画像形成部１０６Ｙを例にとって説明を行う。

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、すなわち無端状ベルトである。駆動ローラ１０７は、駆動モータにより駆動力を得て回転する。

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、Ｙ色のトナー画像を転写する。画像形成部１０６Ｙは、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、除電器などを含む。光書き込み装置１１１は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の感光体ドラム１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｋに対して光を照射するように構成されている。

なお、画像形成部１０６Ｍ、１０６Ｃおよび１０６Ｋは、それぞれ、画像形成部１０６Ｙと同様に、帯電器１１０Ｍ、１１０Ｃおよび１１０Ｋ、現像器１１２Ｍ、１１２Ｃおよび１１２Ｋ、感光体クリーナ１１３Ｍ、１１３Ｃおよび１１３Ｋ、除電器などを含む。これら画像形成部１０６Ｍ、１０６Ｃおよび１０６Ｋについては、特に記載の無い限り、画像形成部１０６Ｙと同様の構成とし、詳細な説明を省略する。また、光書き込み装置１１１は、画像形成部１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃおよび１０６Ｋについて共通である。

画像形成に際し、例えば感光体ドラム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Ｙ色の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Ｙ色のトナーにより可視像化し、感光体ドラム１０９Ｙ上にＹ色のトナー画像を形成する。

このトナー画像は、感光体ドラム１０９Ｙと搬送ベルト１０５とが当接も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Ｙ色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の外周面に残留した不要なトナーは、感光体クリーナ１１３Ｙによりクリーニングされ、感光体ドラム１０９Ｙの表面が除電器により除電され、次の画像形成のために待機する。

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Ｙ色のトナー画像は、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Ｍ色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Ｙ色の画像に重畳されて転写される。

搬送ベルト１０５上に転写されたＹ色、Ｍ色のトナー画像は、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Ｃ色のトナー画像と、感光体ドラム１０９Ｋ上に形成されたＫ色のトナー画像とが、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。

給紙トレイ１０１に収納された印刷媒体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と接触する位置も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はさらに搬送され、定着器１１６にて画像を定着された後、画像形成装置１００の外部に排紙される。

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１０９Ｙ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。また、ベルトクリーナ１１８は、クリーニングブレードによって搬送ベルト１０５の表面に付着したトナーを掻き取るトナー除去部でもある。

図２は、実施形態に係るトナーの補給構成の例を示す斜視図である。なお、以下においては、現像器１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃおよび１１２Ｋを纏めて、現像器１１２として纏めて説明する。トナーの補給構成とは、現像器１１２に対してトナーを供給するための構成である。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ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している。トナーは、所定の容器（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からボトル側供給路１２０を介してサブホッパ２００に供給される。

サブホッパ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ための容器である。サブホッパ２００からサブホッパ側供給路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内部のトナーがなくなると、サブホッパ２００にトナーが供給されなくなる。そこで、サブホッパ２００内部のトナー量が少なくなった状態を検知する必要があり、このため、後述するトナー検知機構が設けられている。

図３は、実施形態に係るサブホッパ２００の外観を示す斜視図である。図３に示すように、サブホッパ２００を構成する筐体の外面にはセンサ１０が取り付けられている。図３においてサブホッパ２００の上部は開口しており、この開口に対してボトル側供給路１２０のカバーが取り付けられる。なお、カバーの取り付け個所は、サブホッパ２００の開口の形状と合うように成形され、トナーが外部に飛散することのないようにされている。また、サブホッパ２００内部に保持されたトナーは、図２に示すサブホッパ側供給路１１９から現像器１１２に送り出される。

図４は、実施形態に係るサブホッパ２００の内部構成の例を示す図であって、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は平面図である。図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、サブホッパ２００の筐体の内面には振動板２０１が設けられている。振動板２０１が設けられた内面は、図３においてセンサ１０が取り付けられている外面の裏側である。したがって、振動板２０１は、サブホッパ２００の筐体を介してセンサ１０に対向するように配置されている。

振動板２０１は、弾性のある材質（例えばステンレス鋼板）で形成された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２００の筐体に固定された片持ち状態で配置されている。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、重り２０２が取り付けられている。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、あるいは振動板２０１を振動させるための機能を備えている。

サブホッパ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および撹拌部材２０５が設けられている。回転軸２０４は、サブホッパ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の軸方向とほぼ平行に配置されている。サブホッパ２００内部のトナーは、撹拌部材２０５によりスクリュ２３０に送られ、スクリュ２３０により現像器１１２に供給される。

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が一周回転する毎に重り２０２が弾かれて振動板２０１が振動する。また、撹拌機能と弾く機能をより確実にするため、実施形態では、撹拌部材２０５の中央部近傍に切り込み２０５ａが形成され、この切り込み２０５ａを境に振動付与部２０５ｃと撹拌部２０５ｄが設けられている。また、撹拌部材２０５は、可撓性を有する非磁性体の素材により構成することが好ましい。このような素材としては、樹脂があり、より具体的には、ＰＥＴ(Polyethylene terephthalate)を適用することができる。

センサ１０は、振動板２０１の変位を検知するためのセンサである。センサ１０は、振動板１０の変位を検知可能であれば、特に構成は限定されないが、例えば、振動板２０１との距離に応じて変化する磁束を検出することが可能な磁束センサを用いることができる。

このような磁束センサの例として、特許文献１に開示されるような、コルピッツ型のＬＣ発振回路を基本とする発振回路を利用した磁束センサを適用することができる。この場合、振動板２０１を例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）製とする。磁束センサは、発振回路において、平面パターンコイルにより形成されるインダクタンスＬと、抵抗値Ｒと、静電容量Ｃと、に応じた共振周波数で発振することで、磁束を発生させる。磁束は、振動板２０１を透過する際に、振動板２０１において渦電流を発生させる。

振動板２０１において発生した渦電流は、磁束センサからの磁束に対して逆方向の磁束を発生させ、この磁束が平面パターンコイルを透過することで、発振回路のインダクタンスＬが変化し、発振回路の共振周波数が変化する。具体的には、発振回路の共振周波数は、振動板２０１と平面パターンコイルとの間の距離が近付くと高くなり、遠ざかると低くなる。また、振動板２０１が振動せず定常状態にある場合には、発振回路は、一定の共振周波数で発振する。

ここで、特許文献１に記載されるように、発振回路を、共振周波数に応じた矩形波を出力するように構成することができる。このように構成された磁束センサから出力された矩形波を所定の時間単位でカウントしたカウント値に基づき、振動板２０１の振動を検知することができる。

すなわち、振動板２０１の変位が無く振動板２０１が定常状態にある場合には、カウント値は、一定の増加率で増加する。また、振動板２０１の変位が周期的に変化し、振動板２０１が振動状態にある場合には、カウント値は、変位の周期に応じて増減する増加率に従い増加する。時系列に従いカウント値の差分を順次求める。差分は、振動板２０１が定常状態にある場合には一定値（例えば「０」）となり、振動状態にある場合には、当該一定値を跨いで振動する値となる。この差分の値に基づき、振動板２０１の定常状態および振動状態を検知することができる。すなわち、この差分の値は、定常状態では一定値であり、振動状態では、当該一定値より高い値と低い値とを繰り返すことになる。以下、この差分の値をセンサ１０の出力に基づく出力値として説明を行う。

特許文献１では、このようにして共振周波数の変化を検知することで、振動板２０１の振動を検知し、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾いたタイミングを検出している。

これに限らず、センサ１０として、検知された磁束に応じた電圧を出力するものを適用してもよい。このようなセンサ１０としては、ホール素子を用いた構成や、磁気抵抗効果素子、磁気インピーダンス素子を用いた構成、コイルを用いた構成など、様々な構成が適用可能である。この場合、重り２０２を磁束を発生させるように構成し、重り２０２で発生された磁束がセンサ１０に検知されるようにすることが考えられる。例えば、重り２０２は、磁石を用いて構成することができる。

図５～図１１を用いて、実施形態に係る振動板２０１および撹拌部材２０５の動作および作用について説明する。図５は、実施形態に係るサブホッパ２００の構成を、振動板２０１およびセンサ１０に注目して概略的に示す図である。

図５において、サブホッパ２００内に、所定の厚みのスペーサ２０１ａを介して振動板２０１が設けられる。振動板２０１の先端部分には、重り２０２が設けられている。一方、サブホッパ２００の筐体を介して、振動板２０１と対向する位置に、センサ１０が設けられる。センサ１０は、例えば両面テープといった固定手段１１により、サブホッパ２００に固定される。

図６は、振動板２０１が、加えられた力に応じて動作する様子を模式的に示す模式図である。なお、図６（ａ）～図６（ｃ）において、上述した図５と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。

図６（ａ）は、振動板２０１に対して力が加えられていない状態を示している。この状態では、振動板２０１は、センサ１０に対して平行が保たれている（定常状態）。したがって、振動板２０１とセンサ１０との距離が一定距離となり、センサ１０による共振周波数が一定周波数となる。この状態におけるセンサ１０の出力に基づく出力値を、基準値とする。

図６（ｂ）は、振動板２０１に対して、図中に矢印Ａで示されるように、サブホッパ２００の筐体の内側から外側に向けた力が加えられた状態を示している。この状態では、振動板２０１が筐体側に撓み、図６（ａ）の状態に比べて振動板２０１がセンサ１０に接近している。したがって、センサ１０による共振周波数が定常状態よりも高くなり、センサ１０の出力に基づく出力値が定常状態よりも高くなる。

図６（ｃ）は、上述の図６（ｂ）の状態から振動板２０１に加えられた力が開放された状態を示している。この状態では、振動板２０１は、図中に矢印Ｂで示されるように、振動板２０１の弾性により振動し、定常状態の位置に対してサブホッパ２００の筐体の外側方向および内側方向に交互に撓む（振動状態）。したがって、センサ１０の出力に基づく出力値は、定常状態より高い値と低い値とを所定の周期で繰り返す。

図７および図８を用いて、実施形態に係る、撹拌部材２０５の回転と振動板２０１の動作との関係について、概略的に説明する。図７は、実施形態に係る振動板２０１の周辺の配置関係を示す斜視図である。図７に示すように、振動板２０１は、固定部２０１ａを介してサブホッパ２００の筐体に固定されている。

図８は、実施形態に係る、撹拌部材２０５の回転軸２０４を回転中心とした回転動作と、振動板２０１の動作との関係を概略的に示す図である。ここで、図８（ａ）～図８（ｃ）は、それぞれ、上述の図６（ａ）～図６（ｃ）に示した各状態に対応する。撹拌部材２０５は、回転軸２０４を回転中心として、図において時計回り（右回り）に回転する。

図８（ａ）は、上述の図６（ａ）の状態に対応し、撹拌部材２０５が振動板２０１（重り２０２）に接触しておらず、振動板２０１が定常状態となっている例を示す。ここで、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に近付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の回転中心に対する半径方向の先端部分により押される部分である。

図８（ｂ）は、上述の図６（ｂ）の状態に対応し、図８（ａ）に示す状態から撹拌部材２０５がさらに回転した状態を示す。撹拌部材２０５が、撹拌部材２０５の回転中心に対する半径方向の先端部分（以降、単に撹拌部材２０５の先端、と記載する）が重り２０２に接触した状態でさら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、図中矢印Ａで示される方向に押し込まれて変形することとなる。図８（ｂ）においては、定常状態の振動板２０１および重り２０２の位置を破線で示している。

図９は、図８（ｂ）に示す状態を示す上面図であって、実施形態に係る、撹拌部材２０５の先端部が重り２０２に接触して振動板２０１が押し込まれた状態を模式的に示す模式図である。振動板２０１は、固定部２０１ａを介してサブホッパ２００の筐体内面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。そのため、図９に例示されるように、振動板２０１は、固定部２０１ａを基点として回転軸２０４と反対方向に撓む。このように撓んだ状態により、振動板２０１に、振動板２０１を振動させるためのエネルギが蓄えられる。

なお、図９に示すように、撹拌部材２０５は、重り２０２に接触する振動付与部２０５ｃと、それ以外の撹拌部２０５ｄ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できる。また、切り込み２０５ａの始点には丸孔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て応力集中を抑制し、撹拌部材２０５の破損を防ぐようにしている。

図８（ｃ）は、上述の図６（ｃ）の状態に対応し、図８（ｂ）に示す状態からさらに撹拌部材２０５が回転し、撹拌部材２０５の先端が重り２０２の斜面から離脱した状態を示す。図８（ｃ）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８（ｂ）に示した、撹拌部材２０５により押し込まれ変形した振動板２０１の位置を１点鎖線で、それぞれ示している。そして、撹拌部材２０５によって押し込まれて蓄えられたエネルギ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。図中に矢印Ｂで示されるように、振動板２０１（重り２０２）は、定常状態の位置を跨いで振動する振動状態となる。

このように、撹拌部材２０５を回転させることで、撹拌部材２０５の１回転毎に、撹拌部材２０５の先端部により振動板２０１が弾かれ、振動板２０１が振動する。

ここで、サブホッパ２００内部にトナーが保持された状態で、撹拌部材２０５を回転させた場合について考える。

図１０は、サブホッパ２００内部にトナーが保持されている状態を模式的に示す模式図である。図１０に示すように、サブホッパ２００内部にトナー２０６（図中にドットを付して示す）が存在すると、振動板２０１が振動しながらトナー２０６に接触する。そのため、振動板２０１の振動に対して、トナー２０６による抵抗が加わり、振動板２０１の振動（図中に矢印Ｂ’を付して示す）が、サブホッパ２００内部にトナー２０６が存在しない場合と比較して早く減衰する。この振動の減衰の変化に基づいて、サブホッパ２００内部のトナー残量を検知することができる。

図１１は、実施形態に係る、サブホッパ２００内部のトナー２０６の有無に応じたセンサ１０の出力の変化について説明するための図である。図１１は、実施形態に係る、センサ１０の出力の例を概略的に示す。図１１（ａ）および図１１（ｂ）において、縦軸はセンサ１０の出力に基づく出力値、横軸は時間ｔを示している。また、縦軸において、定常状態における基準値Ｖ₀が示されている。

なお、図１１（ａ）および図１１（ｂ）の例では、縦軸に示されるセンサ１０の出力に基づく出力値は、センサ１０と振動板２０１との距離に応じた値として示されている。すなわち、センサ１０と振動板２０１との距離が定常状態の場合より遠い場合は、出力値が基準値Ｖ₀より小さくなり、近い場合は、出力値が基準値Ｖ₀より大きくなる。

図１１（ａ）は、サブホッパ２００内にトナー２０６が保持されていない場合の、センサ１０の出力の例を示す。時間ｔ_aにおいて、撹拌部材２０５の先端部分が重り２０２に接触し、撹拌部材２０５が回転されるに連れ、重り２０２の傾斜に沿って振動板２０１が押し込まれ、時間ｔ_cにおいて、撹拌部材２０５の先頭部分が重り２０２から離脱する。時間ｔ_aから時間ｔ_cまでの期間Ｔｐは、振動板２０１がセンサ１０に徐々に近付くため、センサ１０の出力に基づく出力値が振動板２０１とセンサ１０との距離に応じて上昇する。

時間ｔ_cにおいて撹拌部材２０５の先頭部分が重り２０２から離脱すると、振動板２０１が弾性率および重り２０２の重量に従い振動する。この振動により、振動板２０１は、定常状態の位置からセンサ１０に近付く動作と、遠ざかる動作とを、変位を減少させながら繰り返す。センサ１０の出力に基づく出力値は、振動板２０１のこの動作に応じて、基準値Ｖ₀を跨いだ増減を、増減幅を減少させながら繰り返す。図１１（ａ）の例では、時間ｔ_cから期間Ｔｇ₁を経過した時間ｔ_bにおいてセンサ１０の出力に基づく出力値が基準値Ｖ₀に収束し、振動板２０１の振動が収まったことが分かる。

図１１（ｂ）は、図１０に示した如く、サブホッパ２００内にトナー２０６が保持されている場合の、センサ１０の出力の例を示す。この例では、期間Ｔｐの経過は、上述の図１１（ａ）の例と同様となっている。ここで、図１１（ｂ）の例では、時間ｔ_cに撹拌部材２０５の先端部が重り２０２から離脱した後、振動板２０１がトナー２０６の抵抗を受け、時間ｔ_bより早い時間ｔ_b’にて、にてセンサ１０の出力に基づく出力値が基準値Ｖ₀に収束している。この時間ｔ_cから時間ｔ_b’までの期間Ｔｇ₂を計測することで、サブホッパ２００内に保持されるトナー２０６の量を推測できる。

［実施形態に係る処理の詳細］
次に、実施形態に係る処理について、より詳細に説明する。実施形態に係る粉体検知装置は、一定時間範囲のセンサ１０の出力を監視し、当該出力に基づき振動板２０１の変位が閾値を超えた場合に、撹拌部材２０５の先端が振動板２０１を弾いたと判定すると共に、そのタイミングにおける撹拌部材２０５の位置（回転軸２０４の回転角）をホームポジションとして設定する。当該粉体検知装置は、このホームポジションを起点として振動板２０１の振動の減衰を検出する。それと共に、当該粉体検知装置は、撹拌部材２０５の回転を一定時間以上停止させる場合の撹拌部材２０５の停止位置を、ホームポジションを起点として設定する。

このような構成とすることで、実施形態に係る粉体検知装置は、サブホッパ２００内のトナー量の検出を行うために振動板２０１の振動の検知を開始する位置を、簡易な構成で決定することが可能である。また、ホームポジションを起点として、撹拌部材２０５の回転を一定時間以上停止させる場合の撹拌部材２０５の停止位置を設定することで、撹拌部材２０５を、先端部がサブホッパ２００の他の部位に接触しない位置まで回転させることが容易となり、撹拌部材２０５の他の部位への接触による変形を抑制できる。

図１２は、実施形態に適用可能な粉体検知装置の一例のハードウェア構成を示すブロック図である。図１２において、粉体検知装置３０は、信号処理部３０００と、カウンタ３００１と、ＲＡＭ(Random Access Memory)３０１０と、ＲＯＭ(Read Only Memory)３０１１と、ＭＰＵ(Micro Processing Unit)３０１２と、データＩ／Ｆ３０１３と、駆動部３０１４と、タイマ３０１５と、通信Ｉ／Ｆ３０１６と、を含む。なお、ここでは、センサ１０として、上述した、コルピッツ型のＬＣ発振回路を用いた構成を適用する。

信号処理部３０００は、センサ１０から出力された矩形波によるセンサ出力に対して、ノイズ除去など所定の信号処理を施す。カウンタ３００１は、信号処理部３０００において信号処理された矩形波を、所定の時間単位毎にカウントし、カウント値を出力する。なお、カウンタ３００１がセンサ１０の出力をカウントする時間単位は、例えば、振動板２０１および重り２０２による振動の１周期よりも短いものとする。

ＲＡＭ３０１０は、揮発的にデータを記憶する記憶媒体であり、ＲＯＭ３０１１は、不揮発的にデータを記憶する記憶媒体である。ＭＰＵ３０１２は、例えばＲＯＭ３０１１に予め記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭ３０１０をワークメモリとして用いて動作し、この粉体検知装置３０の全体の動作を制御する。

データＩ／Ｆ（インタフェース）３０１３は、粉体検知装置３０外部とのデータの入出力を行うためのインタフェースである。データＩ／Ｆ３０１３としては、粉体検知装置３０が組み込まれる画像形成装置１００に独自のインタフェースを用いてもよいし、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)といった汎用のインタフェースを用いてもよい。

駆動部３０１４は、ＭＰＵ３０１２の指示に従いモータ２１０（図では「Ｍ」と表示）を駆動する。モータ２１０は、撹拌部材２０５が取り付けられる回転軸２０４を回転させるためのモータである。モータ２１０は、例えばステッピングモータであって、駆動部３０１４は、例えば、ＭＰＵ３０１２の指示に従い、モータ２１０の回転方向を指示するＣＷ／ＣＣＷ信号と、モータ２１０を所定の回転角毎に回転駆動させるための駆動パルスとを生成し、生成したＣＷ／ＣＣＷ信号および駆動パルスをモータ２１０に供給する。

タイマ３０１５は、ＭＰＵ３０１２の指示に従い時間を計測し、計測結果を出力する。通信Ｉ／Ｆ３０１６は、この粉体検知装置３０の外部の装置との通信を行うためのインタフェースである。通信Ｉ／Ｆ３０１６は、例えば、この粉体検知装置３０が組み込まれる画像形成装置１００に含まれる、粉体検知装置３０に対する上位装置との通信を行う。

図１３は、実施形態に係る粉体検知装置３０の機能を説明するための一例の機能ブロック図である。図１３において、粉体検知装置３０は、取得部３００と、検知部３０１と、推測部３０２と、制御部３０３と、を含む。これら取得部３００、検知部３０１、推測部３０２および制御部３０３は、ＭＰＵ３０１２上で動作する制御プログラムにより実現される。これに限らず、取得部３００、検知部３０１、推測部３０２および制御部３０３の一部または全部を、互いに協働して動作するハードウェア回路により構成してもよい。

取得部３００は、センサ１０の出力に基づく出力値を取得する。この出力値は上述したように、センサ１０から出力された矩形波をカウントしたカウント値について、時系列に従い順次に求めた差分の値である。すなわち、センサ１０の出力に基づく出力値は、振動板２０１が定常状態にある場合には一定値（例えば「０」）となり、振動状態にある場合には、当該一定値を跨いで振動する値となる。換言すれば、センサ１０の出力に基づく出力値は、定常状態では一定値であり、振動状態では、当該一定値より高い値と低い値とを繰り返すことになる。

検知部３０１は、取得部３００に取得された出力値に基づき、振動板２０１の振動を検知する。推測部３０２は、検知部３０１により検知された振動板２０１の振動に基づき、サブホッパ２００内に保持されるトナー２０６の量を推測する。例えば、推測部３０２は、当該振動が収まるまでの時間に基づき、少なくともサブホッパ２００内に保持されるトナー２０６の有無を推測する。

制御部３０３は、駆動部３０１４に対して駆動パルスを出力させて、モータ２１０の回転駆動を制御する。制御部３０３は、駆動部３０１４に対して出力する駆動パルス数を指定することで、モータ２１０を所望の回転角だけ回転させる回転駆動を実現できる。また、制御部３０３は、検知部３０１が振動板２０１の振動を検知したタイミングに応じたモータ２１０の回転角を、ホームポジションとして記憶する。さらに、制御部３０３は、モータ２１０を一定時間以上停止させる場合、ホームポジションを起点として、モータ２１０を停止させる回転角を設定する。

なお、以下では、モータ２１０を一定時間以上停止させることを「モータ２１０を停留させる」、撹拌部材２０５を１箇所に留まらせることを「撹拌部材２０５を停留させる」などのように、それぞれ「停留」の文言を用いて記述する。

なお、実施形態の粉体検知装置３０で実行される制御プログラムは、ＲＯＭ３０１１などに予め組み込まれて提供される。実施形態の粉体検知装置３０で実行される制御プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ(Compact Disk)、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＤＶＤ(Digital Versatile Disk)などのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

さらに、実施形態の粉体検知装置３０で実行される制御プログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、実施形態の粉体検知装置３０で実行される制御プログラムを、インターネットなどのネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。

実施形態の粉体検知装置３０で実行される制御プログラムは、上述した各部（取得部３００、検知部３０１、推測部３０２および制御部３０３）を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしては、ＭＰＵ３０１２がＲＯＭ３０１１から当該制御プログラムを読み出して実行することにより、上述の各部が主記憶装置上にロードされ、取得部３００、検知部３０１、推測部３０２および制御部３０３が主記憶装置上に生成されるようになっている。

図１４～図１７を用いて、実施形態に係る粉体検知装置３０における処理を、より詳細に説明する。図１４は、実施形態に係る粉体検知装置３０における処理を示す一例のフローチャートである。また、図１５は、実施形態に係る粉体検知装置３０における処理を時系列上に示したシーケンス図である。図１５において、図１５（ａ）は、粉体検知装置３０の全体の制御の流れを概略的に示し、図１５（ｂ）は、センサ１０の出力に基づく出力値の例を示す。また、図１５（ｃ）は、モータ２１０を駆動する駆動パルスの例を示している。

図１４（ａ）は、センサ１０のセンサ出力に基づく検知処理の一例のフローチャートである。また、図１４（ｂ）は、実施形態に係るトナー量推定およびモータ２１０の回転制御処理を示す一例のフローチャートである。なお、この図１４（ｂ）のフローチャートによる処理は、上述した図１４（ａ）のフローチャートによる処理と並行して実行される。図１４（ｂ）に示される処理は、図１５のシーケンス図における各時間と関連している。

先ず、図１４（ａ）のフローチャートによる処理について説明する。ステップＳ１００で、取得部３００は、センサ１０から一定時間範囲に出力されたセンサ出力に基づく出力値を取得する。取得部３００は、一定時間範囲に含まれる複数の出力値を検知部３０１に渡す。なお、取得部３００がセンサ１０の出力に基づく出力値を取得する一定時間範囲は、振動板２０１の振動特性を考慮した上で、モータ２１０の回転によるセンサ１０によるセンサ出力の上昇値や、振動板２０１によるセンサ出力の変動を誤検出しない範囲で設定することが好ましい。

次のステップＳ１０１で、検知部３０１は、取得部３００から渡された出力値に基づき、取得部３００がセンサ１０の出力に基づく出力値を取得した時間範囲内における出力値の極大および極小のピークを検知し、検知されたピークに基づき振動板２０１の変位の振幅を求める。より具体的には、検知部３０１は、出力値の、時系列で隣接するピークの差分の絶対値を、振動板２０１の変位の振幅に対応する値として求める。

ステップＳ１０１の処理の後、処理がステップＳ１００に戻され、次の一定時間範囲について、処理が実行される。この、次の一定時間範囲は、処理が終了した一定時間範囲と重複する期間を含んでいてもよい。このように、検知処理は、循環的に実行される。

次に、図１４（ｂ）に示されるフローチャートによる処理について、図１５と関連させて説明する。ステップＳ２００で、制御部３０３は、モータ２１０の回転制御を行う。ここで、制御部３０３は、モータ２１０が停止し撹拌部材２０５が停留している場合、停止位置からモータ２１０の回転を開始させる。モータ２１０が停止していない場合は、そのまま継続してモータ２１０を回転させる。

次のステップＳ２０１で、制御部３０３は、図１４（ａ）のフローチャートのステップＳ１０１において、センサ１０の出力に基づく振動板２０１の変位の振幅について、予め定められた閾値Ｗ_thを超える振幅Ｗ_xが検知されたか否かを判定する。制御部３０３は、検知されていないと判定した場合（ステップＳ２０１、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２００に戻す。

一方、制御部３０３は、ステップＳ２０１で閾値Ｗ_thを超える振幅Ｗ_xが検知されたと判定した場合（ステップＳ２０１、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２０２に移行させる。この、閾値Ｗ_thを超える振幅Ｗ_xが検知されたことで、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾いたと判定できる。また、この振幅Ｗ_xが検知された位置（時間）が、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾いたタイミングであると見做すことができる。

図１５（ｂ）および図１６を用いて、実施形態に係る、ステップＳ２０１での閾値Ｗ_thに基づく判定について説明する。図１６は、上述した図１１（ａ）および図１１（ｂ）と対応する図であって、縦軸はセンサ１０のセンサ出力に基づく出力値、横軸は時間ｔを示している。また、縦軸において、定常状態における基準値Ｖ₀が示されている。

図１５（ｂ）および図１６の時間ｔ_aは、この、撹拌部材２０５の先端部が重り２０２に接触したタイミングを示している。時間ｔ_aにおいて、撹拌部材２０５の回転に伴い、重り２０２が撹拌部材２０５の先端部によりセンサ１０の方向に押し込まれ、センサ１０の出力に基づく出力値が基準値Ｖ₀から上昇を開始する。すなわち、センサ１０の出力に基づく出力値は、時間ｔ_aを変位開始点として変位を開始する。

検知部３０１は、現在（時間ｔ₁とする）と、現在から一定時間遡った時間ｔ₀との間の時間範囲の出力値の極大および極小のピークを求める。

検知部３０１によるセンサ１０の出力に基づく出力値のピークを求める処理について、図１６を参照してより具体的に説明する。例えば、検知部３０１は、取得部３００から渡された、時間ｔ₀と時間ｔ₁との間の各出力値について、時系列で隣接する出力値の差分を時系列に沿って計算して求める。検知部３０１は、求めた差分の正負の符号が反転する位置を、出力値の極大点あるいは極小点として取得し、これら極大点および極小点の出力値を取得する。図１６の例では、時間ｔ₀と時間ｔ₁との間において、点Ｐ₀およびＰ₂がそれぞれ極大点として取得され、点Ｐ₁およびＰ₃がそれぞれ極小点として取得されている。

検知部３０１は、時系列上で隣接する極大点および極小点それぞれの出力値の差分を求め、この差分の絶対値を、振動による振動板２０１の変位の振幅として検知する。図１６の例では、振動による振動板２０１の変位の振幅として、差分｜Ｐ₀－Ｐ₁｜、｜Ｐ₁－Ｐ₂｜および｜Ｐ₂－Ｐ₃｜が検知されている。制御部３０３は、これら差分｜Ｐ₀－Ｐ₁｜、｜Ｐ₁－Ｐ₂｜および｜Ｐ₂－Ｐ₃｜のうち、閾値Ｗ_thを超える振幅Ｗ_xを検知する。図１６の例では、差分｜Ｐ₀－Ｐ₁｜が振幅Ｗ_xとして検知される。

なお、制御部３０３は、１の期間内において、閾値Ｗ_thを超える振幅Ｗ_xが複数、検知された場合、検知された複数の振幅Ｗ_xのうち時系列上で最も時間の早い振幅Ｗ_xを採用する。

センサ１０の出力に基づく出力値の変位開始点である時間ｔ_aから、ピーク検出のために一定時間を遡る起点とする時間ｔ₁までの期間が、粉体検知装置３０において撹拌部材２０５による振動板２０１（重り２０２）の時期動作を検出する弾き検出期間となる（図１５（ａ）参照）。

図１４の説明に戻り、ステップＳ２０２で、制御部３０３は、この閾値Ｗ_thを超える振幅Ｗ_xの位置に基づき、ホームポジションＨＰを設定する。例えば、制御部３０３は、点Ｐ₀および点Ｐ₁の中間点の時間ｔ₁₁に対応する位置を、ホームポジションＨＰとして設定する。なお、ここでいう位置は、モータ２１０の回転角により示される位置である。制御部３０３は、このホームポジションＨＰにおけるモータ２１０の回転角を記憶する。

これに限らず、制御部３０３は、振幅Ｗ_xにおける極大点である点Ｐ₀に対応する位置や、極小点である点Ｐ₁をホームポジションＨＰとしてもよい。

次のステップＳ２０３で、制御部３０３は、モータ２１０をホームポジションＨＰから所定回転角だけ回転させて、停止させる（図１５（ｂ）の時間ｔ₁₂）。これは、振動板２０１を弾いた撹拌部材２０５が、振動板２０１に接触したまま停止されてしまうことを回避するための制御である。

また、撹拌部材２０５が振動板２０１（重り２０２）を弾いたことを検出した後に撹拌部材２０５の回転を停止させておき、センサ１０によるセンサ出力の出力値のピークを継続して検知することで、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾いたタイミングをより高精度に検出できる。

次のステップＳ２０４で、検知部３０１は、センサ１０によるセンサ出力が安定したか否かを判定する。例えば、検知部３０１は、センサ出力の出力値における極大点および極小点の差分が所定値以下になった場合に、センサ出力が安定したと判定する。これは、振動板２０１の振動が収まったことを意味する。検知部３０１は、センサ出力が安定してないと判定した場合（ステップＳ２０４、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２０４に戻す。

一方、検知部３０１は、センサ出力が安定したと判定した場合（ステップＳ２０４、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２０５に移行させる。図１５（ｂ）および図１６の例では、検知部３０１は、センサ出力の出力値が基準値Ｖ₀に収束する時間ｔ_ｂで、センサ出力が安定したと判定する。

センサ１０の出力に基づく出力値のピーク検出のために一定時間を遡る起点とする時間ｔ₁から、センサ出力が安定したと判定される時間ｔ_bまでの期間が、粉体検知装置３０においてセンサ出力の安定状態を待機する期間となる（図１５（ａ）参照）。

ステップＳ２０５で、推測部３０２は、ステップＳ２０１で検知された振幅Ｗ_xに対応する時間から、ステップＳ２０４でセンサ出力が安定したと判定されるまでの時間Ｔ_xを取得する。次のステップＳ２０６で、推測部３０２は、ステップＳ２０５で取得した時間Ｔ_xが、予め定められた閾値時間Ｔ_th以下であるか否かを判定する。推測部３０２は、ステップＳ２０６で時間Ｔ_xが閾値時間Ｔ_thを超えると判定した場合（ステップＳ２０６、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２０８に移行させる。

一方、推測部３０２は、時間Ｔ_xが閾値時間Ｔ_th以下であると判定した場合（ステップＳ２０６、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２０７に移行させる。ステップＳ２０７で、推測部３０２は、サブホッパ２００内のトナー２０６が無くなったと判定し、これにより、トナーボトル１１７内のトナーも無くなったとして、トナー切れ通知を出力する。このトナー切れ通知は、例えばデータＩ／Ｆ３０１３を介して粉体検知装置３０の外部に出力される。

このように、実施形態に係る粉体検知装置３０は、振動板２０１が撹拌部材２０５に弾かれて振動を開始するタイミングを、振動板２０１の変位を検知するセンサ１０の出力値に基づき、振動板２０１の変位の振幅Ｗ_xが閾値Ｗ_thを超えたか否かに応じて決定している。これにより、実施形態に係る粉体検知装置３０は、サブホッパ２００内のトナー量の検出を行うために振動板２０１の振動の検知を開始する位置を、そのための構成を追加することなく、簡易な構成で決定することが可能である。

なお、ここでは、推測部３０２がサブホッパ２００内のトナー２０６の有無の判定を行うように説明したが、これはこの例に限定されない。例えば、推測部３０２は、時間Ｔ_xに基づきサブホッパ２００内のトナー２０６の量を判定することも可能である。

また、上述では、推測部３０２は、センサ１０の出力に基づく出力値が所定以内に収まったか否かに基づき、サブホッパ２００内のトナー２０６の有無の判定を行うように説明したが、これはこの例に限定されない。例えば、特許文献１に記載されるように、当該出力値の減衰率に基づきトナー２０６の有無の判定を行ってもよい。

ステップＳ２０８で、制御部３０３は、ステップＳ２０３で回転が停止されていたモータ２１０の回転を再開させる（図１５（ｂ）の時間ｔ₁₃）。次のステップＳ２０９で、制御部３０３は、上位装置から撹拌部材２０５の停留指示を受け取っているか否かを判定する。

例えば、この粉体検知装置３０が含まれる画像形成装置１００の電源がオフとされた場合に、上位装置から粉体検知装置３０に対して撹拌部材２０５の停留指示が出される。また、画像形成装置１００は、現在印刷されている印刷内容に応じて、現像器１１２に対するトナー２０６の供給を調整する必要がある。一例として、１ページに数文字乃至数行しか印刷しない場合、現像器１１２に対するトナー２０６の供給量を少なくする。また、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色のうち、印刷に関与しない色がある場合、その色に対応する現像器１１２に対するトナー２０６の供給量を少なくする。このような場合、サブホッパ２００における撹拌部材２０５の回転を、間欠的な動作とし、撹拌部材２０５の例えば１回転毎にモータ２１０を停止させ、撹拌部材２０５を停留させる。

制御部３０３は、上位装置から撹拌部材２０５の停留指示を受け取っていないと判定した場合（ステップＳ２０９、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２００に戻す。一方、制御部３０３は、上位装置から撹拌部材２０５の停留指示を受け取っていると判定した場合（ステップＳ２０９、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２１０に移行させる。

ステップＳ２１０で、制御部３０３は、モータ２１０を、ホームポジションＨＰにおける回転角に基づき撹拌部材２０５の停留位置に対応する回転角まで回転させ、モータ２１０を停止させる（図１５（ｂ）の時間ｔ₁₄）。詳細は後述するが、撹拌部材２０５の停留位置は、撹拌部材２０５がサブホッパ２００内の他の部位に接触しない位置に設定する。

制御部３０３は、ステップＳ２１０にて撹拌部材２０５の停留位置においてモータ２１０を停止させた後、次の動作を待機する。制御部３０３は、例えば上位装置から撹拌部材２０５の回転指示を受け取ると、処理をステップＳ２００に戻す。

図１７は、実施形態に係る撹拌部材２０５の停留位置の設定方法について、より具体的に説明するための図である。なお、図１７において、上述した図２～図４および図１０と共通する部分については同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。また、図１７に示されるように、サブホッパ２００において、撹拌部材２０５に係るエリアを第１室、スクリュ２３０に係るエリアを第２室とし、撹拌部材２０５は、図中に矢印Ｃにて示されるように、図内において時計回り（右回り）に回転するものとする。

図１７において、トナーボトル１１７内のトナー２０６は、ボトル側供給路１２０を介してサブホッパ２００の第１室に供給される。第１室に供給されたトナー２０６は、モータ２１０により回転される撹拌部材２０５により撹拌されると共に、第１室からスクリュ２３０が設けられる第２室に掻き出される。第２室において、トナー２０６は、スクリュ２３０によりサブホッパ２００から排出され、現像器１１２に供給される。図１７の例では、サブホッパ２００の第１室において、撹拌部材２０５の回転中心に対して第２室と対向する側に振動板２０１が設けられ、その外側に、センサ１０が設けられる。

図１７に示すように、サブホッパ２００は、撹拌部材２０５が回転することにより、撹拌部材２０５の先端部がサブホッパ２００の底部の湾曲面をなぞっていき、底部に滞留しているトナー２０６が第１室から第２室に掻き出される。この状態からさらに撹拌部材２０５が回転すると、撹拌部材２０５の先端部により重り２０２（振動板２０１）が押し込まれ、センサ１０により重り２０２が押し込まれる様子が検知される構成となっている。

このように、撹拌部材２０５は、トナー２０６を掻き出している間は、サブホッパ２００の内壁に当接し、重り２０２を押し込んでいる間は、重り２０２に当接している。ここで、撹拌部材２０５を可撓性などを考慮して樹脂により構成した場合、サブホッパ２００の内壁や重り２０２に当接させたまま撹拌部材２０５の回転を停止させてしまうと、撹拌部材２０５が不可塑に変形してしまうおそれがある。このように撹拌部材２０５が変形すると、撹拌部材２０５により重り２０２を十分に押し込むことができず、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾いたタイミングを高精度に検出することが困難となる。

そこで、実施形態に係る粉体検知装置３０では、撹拌部材２０５の停留位置を、撹拌部材２０５の先端部がサブホッパ２００の他の部位に接触しない位置に設定する。例えば、図１７に矢印Ｄにより範囲が示される、第１室と第２室との間の開口部と、ボトル側供給路１２０のための開口部と、これら２つの開口部の間と、を含む範囲内に、撹拌部材２０５の停留位置を設定することが考えられる。

このとき、それぞれの開口部の回転軸２０４方向の両端が撹拌部材２０５に接触しないものとする。また、サブホッパ２００の上面における当該２つの開口部の間が、開口部、もしくは、撹拌部材２０５の回転中心から、撹拌部材２０５の先端部の回転半径より高い位置にあるものとする。

また、モータ２１０の次回の回転開始後に、停留位置から回転開始された撹拌部材２０５の先端部が振動板２０１（重り２０２）を弾くまでの間、ある程度サブホッパ２００内のトナー２０６を撹拌しないと、トナー切れの通知が遅れてしまうおそれがある。そのため、撹拌部材２０５の停留位置は、振動板２０１から所定距離以上離れている位置が好ましい。図１７の構成では、例えば、撹拌部材２０５の停留位置を、よりスクリュ２３０に近い位置とすることが考えられる。また例えば、図１７に位置Ｅとして示されるように、回転軸２０４を中心として振動板２０１に対して点対称の位置を、撹拌部材２０５の停留位置に設定することも考えられる。

なお、モータ２１０としてステッピングモータなどを用いている場合、モータ２１０の停止後に励磁解除、あるいは、電源オフなどの状態へ推移させると、停止位置が多少ずれてしまう場合がある。そのため、停留位置に関しては、前後にマージンを持たせて設定することが好ましい。

この、撹拌部材２０５の停留位置は、予め設定しておく。また、振動板２０１の位置、および、モータ２１０の１回転における駆動パルス数は、既知である。したがって、撹拌部材２０５の停留位置を、振動板２０１の位置からの駆動パルス数として例えばＲＯＭ３０１１などに予め記憶させておくことで、撹拌部材２０５を停留位置にて停留させた後、次に撹拌部材２０５を回転させた際に、撹拌部材２０５が振動板２０１（重り２０２）を弾くタイミングを精度良く予測することが可能となる。これにより、振動による振動板２０１の変位の振幅の誤検知を抑制することが可能となり、トナー切れ通知の精度を向上させることができる。

また、装置の電源オフなどによりモータ２１０の初期位置がリセットされる場合であっても、振動板２０１（重り２０２）が撹拌部材２０５の先端部に弾かれたタイミングを起点として、予め記憶された、撹拌部材２０５の滞留位置を示す駆動パルスに従いモータ２１０を駆動することで、撹拌部材２０５を、設定した停留位置に容易に移動させることが可能となる。

［実施形態に適用可能な画像形成装置の全体的な構成］
図１８は、実施形態に係る画像形成装置１００の全体的なハードウェア構成の例を示すブロック図である。なお、図１８において、画像形成装置１００（図１８の例ではプリンタとしている）は、画像形成装置１００本体の制御を行うプリンタコントローラ１０００と、印刷媒体の画像を形成するためのプリンタエンジン１０２１と、ユーザが入力を行い画像形成装置１００本体の状態などを表示する操作パネル１０２０と、を含み、ネットワークＮＴと接続することができる。画像形成装置１００は、ネットワークＮＴを介して、例えば、印刷指示を行うホストコンピュータと通信を行うことが可能である。

プリンタエンジン１０２１は、プリンタコントローラ１０００からの信号により画像形成部１０６Ｋ、１０６Ｃ、１０６Ｍ、１０６Ｙを制御し、また給紙部より印刷媒体である転写紙を給紙することで、給紙された転写紙に対して画像を形成する。操作パネル１０２０は、ユーザ入力を受け付ける入力デバイスと、画像形成装置１００本体の状態などを表示するための表示デバイスと、を備えたユーザＩ／Ｆである。

プリンタコントローラ１０００は、そのとき設定されている制御モードおよびホストから受け取った制御コードに従って、ホストからの印字データを画像データに変換してプリンタエンジン１０２１へ出力する制御機構の総称である。プリンタコントローラ１０００は、ネットワークＩ／Ｆ１０１０、プログラムＲＯＭ(Programmable Read Only Memory)１０１１、フォント（ＦＯＮＴ）ＲＯＭ１０１２、操作部Ｉ／Ｆ１０１３、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１０１５、ＲＡＭ１０１６、ＮＶ－ＲＡＭ(Non-Volatile RAM)１０１７、エンジンＩ／Ｆ１０１８およびＨＤＤ（ハードディスクドライブ）１０１４の各モジュールを含み、上述した上位装置に相当する。ＨＤＤ１０１４は、これに限らず、フラッシュメモリといった不揮発性の半導体メモリでもよい。

各モジュールの機能は、次の通りである。ネットワークＩ／Ｆ１０１０は、ネットワークＮＴを介した通信を行うためのインタフェースである。プログラムＲＯＭ１０１１は、プリンタコントローラ１０００内でのデータの管理および周辺モジュールを制御するためのプログラムを格納している。フォントＲＯＭ１０１２は、印字に使用される様々な種類のフォントを格納している。操作部Ｉ／Ｆ１０１３は、操作パネル１０２０に対するインタフェースである。

ＣＰＵ１０１５は、プログラムＲＯＭ１０１１に格納されたプログラムに従い、ホストコンピュータからネットワークＮＴを介して送信された、印字データ、制御データといった印刷指示を含むデータを処理する。ＲＡＭ１０１６は、ＣＰＵ１０１５が実行時に用いるワークメモリであり、ホストコンピュータからのデータを一時記憶するバッファおよびバッファに記憶されたデータを処理するメモリなどに使われる。

ＮＶ－ＲＡＭ１０１７は、電源を切っても保持したいデータ（設定データなど）を格納しておくための不揮発性ＲＡＭである。エンジンＩ／Ｆ１０１８は、プリンタコントローラ１０００からプリンタエンジン１０２１を制御するインタフェースである。ＨＤＤ１０１４は、大容量のデータを読み書き可能に保持する大容量記憶媒体である。

［実施形態の変形例］
実施形態の変形例について説明する。上述の実施形態では、モータ２１０としてステッピングモータを用いるものとして説明したが、これはこの例に限定されない。すなわち、モータ２１０としては、回転の位相を制御可能であれば、他の方式のモータを適用させることができる。例えば、モータ２１０として、直流電源により駆動されるブラシレスＤＣモータを適用することができる。一例として、モータ２１０を、モータ極ペア数Ｎ、２Ｎ極（Ｎ＝１，２，…）のモータとし、駆動部３０１４は、モータ２１０に対して３相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の駆動信号を供給してモータ２１０を回転駆動する。制御部３０３は、この駆動信号によりモータ２１０の回転を制御し、撹拌部材２０５の停留位置への移動などを行う。

なお、上述の実施形態は、本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形による実施が可能である。

１０ センサ
３０ 粉体検知装置
１１７ トナーボトル
１２０ ボトル側供給路
２００ サブホッパ
２０１ 振動板
２０１ａ 固定部
２０２ 重り
２０４ 回転軸
２０５ 撹拌部材
２０６ トナー
２１０ モータ
２３０ スクリュ
３００ 取得部
３０１ 検知部
３０２ 推測部
３０３ 制御部

特開２０１６－１０９４４５号公報

Claims (8)

1. 容器内の粉体の量を検知する粉体検知装置であって、
   モータを駆動する駆動部と、
   前記駆動部による前記モータの駆動を制御する制御部と、
   前記モータにより回転されることで前記容器内の前記粉体を撹拌する撹拌部材と、
   前記撹拌部材の回転に応じて該撹拌部材に弾かれ振動するように前記容器内に配置された振動板と、
   前記振動板の振動を検知する検知部と、
   前記検知部による前記振動の検知結果に基づき前記容器内の前記粉体の量を推測する推測部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記検知部が前記振動を検知した際の前記モータの回転角をホームポジションとして設定し、該ホームポジションの回転角を起点として、該モータを停止させる回転角を設定することにより、前記撹拌部材を予め設定された停留位置で停留させる
   粉体検知装置。
2. 前記停留位置は、
   前記撹拌部材が前記容器の内部および前記振動板の何れにも接触しない位置に設定される
   請求項１に記載の粉体検知装置。
3. 前記停留位置は、
   前記撹拌部材の回転中心に対する半径方向の端と、前記振動板と、の距離が所定以上となる位置に設定される
   請求項１または請求項２に記載の粉体検知装置。
4. 前記制御部は、
   前記撹拌部材を停留させた場合の前記モータの回転角を記憶し、前記撹拌部材の回転を再開した場合に、記憶された該回転角に基づき前記起点を予測する
   請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の粉体検知装置。
5. 前記制御部は、
   前記撹拌部材を停留させる場合に、前記停留位置に対して所定のマージンを持たせた位置まで該撹拌部材を回転させる
   請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の粉体検知装置。
6. 前記検知部は、
   前記振動板の振動に応じた磁束の変化に基づき前記振動を検知する
   請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の粉体検知装置。
7. 容器内の粉体の量を検知する粉体検知装置の制御方法であって、
   モータを駆動する駆動ステップと、
   前記駆動ステップによる前記モータの駆動を制御する制御ステップと、
   前記容器内の前記粉体を、前記モータにより撹拌部材が回転されることで撹拌する撹拌ステップと、
   前記撹拌部材の回転に応じて該撹拌部材に弾かれ振動するように前記容器内に配置された振動板の振動を検知する検知ステップと、
   前記検知ステップによる前記振動の検知結果に基づき前記容器内の前記粉体の量を推測する推測ステップと、
   を有し、
   前記制御ステップは、
   前記検知ステップにより前記振動を検知した際の前記モータの回転角をホームポジションとして設定し、該ホームポジションの回転角を起点として、該モータを停止させる回転角を設定することにより、前記撹拌部材を予め設定された停留位置で停留させる
   粉体検知装置の制御方法。
8. 請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の粉体検知装置と、
   前記容器内の前記粉体により感光体上に形成された静電潜像を現像する現像器と、
   前記現像器により現像された前記静電潜像に基づき印刷媒体に画像を形成する画像形成部と、
   を備える画像形成装置。

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