(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を貯蔵可能な現像剤貯蔵容器と、
前記現像剤貯蔵容器の壁に取付けられ、前記現像剤貯蔵容器の内部の現像剤の有無によって異なる駆動特性を示す現像剤有無検知手段と、
前記現像剤有無検知手段の表面を移動しつつ清掃する清掃部材と、
前記清掃部材を駆動する駆動機構と、
前記駆動機構によって前記現像剤有無検知手段の表面に前記清掃部材の少なくとも一部を停止させた状態で、前記現像剤有無検知手段が示す駆動特性に基づいて前記現像剤貯蔵容器の内部の現像剤の有無を判定するコントローラと、
を有し、
前記現像剤有無検知手段の駆動特性は、前記現像剤有無検知手段の出力電圧の特性であり、
前記コントローラは、
前記現像剤有無検知手段の表面の複数の停止位置で前記清掃部材を停止させる毎に前記現像剤有無検知手段の出力電圧が最大値となる最大出力電圧を計測する最大出力電圧計測部と、
前記最大出力電圧計測部の計測結果に基づいて、前記複数の停止位置の中から前記現像剤有無検知手段の出力電圧が最大となる最大出力電圧位置を選択し、前記最大出力電圧位置に停止するように前記清掃部材の駆動を制御する第１停止位置制御部と、
を備えることを特徴とする現像剤検知装置。
【請求項２】
前記コントローラは、前記現像剤有無検知手段が検知する最大の出力電圧よりも小さい第１閾値を設定し、前記最大出力電圧計測部が計測した前記現像剤有無検知手段の出力電圧が前記第１閾値よりも大きい場合には、前記現像剤貯蔵容器の内部には現像剤が無いと判断する第１閾値設定制御部を備えることを特徴とする請求項１に記載の現像剤検知装置。
【請求項３】
現像剤を貯蔵可能な現像剤貯蔵容器と、
前記現像剤貯蔵容器の壁に取付けられ、前記現像剤貯蔵容器の内部の現像剤の有無によって異なる駆動特性を示す現像剤有無検知手段と、
前記現像剤有無検知手段の表面を移動しつつ清掃する清掃部材と、
前記清掃部材を駆動する駆動機構と、
前記駆動機構によって前記現像剤有無検知手段の表面に前記清掃部材の少なくとも一部を停止させた状態で、前記現像剤有無検知手段が示す駆動特性に基づいて前記現像剤貯蔵容器の内部の現像剤の有無を判定するコントローラと、
を有し、
前記現像剤有無検知手段の駆動特性は、前記現像剤有無検知手段の周波数の特性であり、
前記清掃部材の先端は、前記現像剤有無検知手段の表面の領域内に接触可能に配置され、
前記コントローラは、
前記現像剤有無検知手段の表面の複数の停止位置で前記清掃部材を停止させる毎に前記現像剤有無検知手段の出力電圧の一の極大値に対応する第１周波数、及び、他の極大値に対応する第２周波数を計測する周波数計測部と、
前記周波数計測部の計測結果に基づいて、前記第１周波数及び前記第２周波数の差分の絶対値が最小となる最小絶対値位置を前記複数の停止位置の中から選択し、前記最小絶対値位置に停止するように前記清掃部材の駆動を制御する第２停止位置制御部と、
を備えることを特徴とする現像剤検知装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記現像剤有無検知手段が検知する前記第１周波数及び前記第２周波数の最小の差分の絶対値よりも大きい第２閾値を設定し、前記周波数計測部が計測した前記現像剤有無検知手段の前記第１周波数及び前記第２周波数の差分の絶対値が第２閾値よりも小さい場合には、前記現像剤貯蔵容器の内部には現像剤が無いと判断する第２閾値設定制御部を備えることを特徴とする請求項３に記載の現像剤検知装置。
【請求項５】
前記駆動特性は、前記現像剤有無検知手段のインピーダンス特性であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の現像剤検知装置。
【請求項６】
前記駆動特性は、前記現像剤有無検知手段の位相特性であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の現像剤検知装置。
【請求項７】
画像を形成する画像形成部と、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の現像剤検知装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤を貯蔵する現像剤貯蔵容器と、現像剤貯蔵容器の壁に取付けられて内部の現像剤の有無を検知可能なトナーセンサと、トナーセンサを清掃するワイパと、を備える現像剤検知装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置には、トナーを感光体ドラムに現像するために現像装置が設けられる。そして、現像装置には、トナーを貯蔵する現像剤貯蔵容器を有する現像剤搬送装置が設けられる。この現像剤貯蔵容器には、画像形成装置本体に着脱可能であるメイントナー容器、画像形成装置本体に内蔵されて着脱不可であるサブトナー容器が含まれる場合がある。この場合に、トナーは、メイントナー容器、サブトナー容器、、現像装置といった経路を辿り、感光体ドラムへと現像されていく。サブトナー容器は、メイントナー容器の内部にトナーが無いことが検知されてからも暫くの間に記録材への画像形成が可能となるようにするために設けられる。こうしたサブトナー容器の内部でトナーの有無を検知する発明として、特許文献１に記載の発明がある。その他、こうした現像剤貯蔵容器の内部のトナーの有無を検知するセンサとして、特許文献２に記載の発明がある。
【０００３】
特許文献１には、サブトナー容器にトナーセンサが設けられ、トナーセンサの検知面の上で清掃部材が往復運動し、その往復運動後に検知面の外側の一定位置で清掃部材が停止する現像剤貯蔵容器に関する発明が開示される。こうした特許文献１に記載の発明によれば、メイントナー容器の内部で十分にほぐされたトナーがサブトナー容器の内部へと移動するために、トナーセンサの検知面にトナーが付着することが防止される。その結果、トナーの誤検知が防止される。
【０００４】
特許文献２には、現像剤貯蔵容器に設けられる２端子型圧電素子を用いたトナーセンサに関する発明が開示される。特許文献２に記載の発明では、トナーセンサは、トナーが負荷として加えられる２端子型圧電素子と、この２端子型圧電素子をこの圧電素子の共振周波数を含む周波数範囲で掃引する発振回路とを備える。また、このトナーセンサは、２端子型圧電素子のインピーダンスに対応した出力電圧を発生させるように駆動する駆動回路と、予め基準電圧を設定して、この基準電圧と前記出力電圧とを比較してトナーの有無を判断する比較手段とを備える。こうした特許文献２に記載の発明によれば、現像剤貯蔵容器の小型化を実現することができる。
【０００５】
前述してきた特許文献２に記載のトナーセンサの構成と、特許文献１に記載のトナーセンサのセンサ面を清掃する構成と、を備える構成によれば、サブトナー容器の小型化は実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−０４７７７８号公報
【特許文献２】特開平６−２７０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２に記載の発明では、清掃部材は、トナーセンサの検知面で一定角度で往復運動した後に、検知面の外側に待機される。そのために、清掃部材の待機スペースが余分に確保されることになり、現像剤貯蔵容器の縮小化が妨げられる。
【０００８】
また、清掃部材は、往復運動した後に両端部でトナーの圧力を受け易く、経時的に変形して、トナーセンサの検知面で機能できる可動範囲が実質的に狭められ、清掃部材がトナーセンサの検知面の内側で停止することがあった。このように清掃部材がトナーセンサの検知面の内側に停止することにより、トナーセンサの誤検知が生じる場合があった。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑み、清掃部材の待機スペースの狭小化を実現して現像剤貯蔵容器の小型化を実現することができる現像剤検知装置を提供することを課題とする。
【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、本発明の現像剤検知装置は、現像剤を貯蔵可能な現像剤貯蔵容器と、前記現像剤貯蔵容器の壁に取付けられ、前記現像剤貯蔵容器の内部の現像剤の有無によって異なる駆動特性を示す現像剤有無検知手段と、前記現像剤有無検知手段の表面を移動しつつ清掃する清掃部材と、前記清掃部材を駆動する駆動機構と、前記駆動機構によって前記現像剤有無検知手段の表面に前記清掃部材の少なくとも一部を停止させた状態で、前記現像剤有無検知手段が示す駆動特性に基づいて前記現像剤貯蔵容器の内部の現像剤の有無を判定するコントローラと、を有し、前記現像剤有無検知手段の駆動特性は、前記現像剤有無検知手段の出力電圧の特性であり、前記コントローラは、前記現像剤有無検知手段の表面の複数の停止位置で前記清掃部材を停止させる毎に前記現像剤有無検知手段の出力電圧が最大値となる最大出力電圧を計測する最大出力電圧計測部と、前記最大出力電圧計測部の計測結果に基づいて、前記複数の停止位置の中から前記現像剤有無検知手段の出力電圧が最大となる最大出力電圧位置を選択し、前記最大出力電圧位置に停止するように前記清掃部材の駆動を制御する第１停止位置制御部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の他の現像剤検知装置は、現像剤を貯蔵可能な現像剤貯蔵容器と、前記現像剤貯蔵容器の壁に取付けられ、前記現像剤貯蔵容器の内部の現像剤の有無によって異なる駆動特性を示す現像剤有無検知手段と、前記現像剤有無検知手段の表面を移動しつつ清掃する清掃部材と、前記清掃部材を駆動する駆動機構と、前記駆動機構によって前記現像剤有無検知手段の表面に前記清掃部材の少なくとも一部を停止させた状態で、前記現像剤有無検知手段が示す駆動特性に基づいて前記現像剤貯蔵容器の内部の現像剤の有無を判定するコントローラと、を有し、前記現像剤有無検知手段の駆動特性は、前記現像剤有無検知手段の周波数の特性であり、前記清掃部材の先端は、前記現像剤有無検知手段の表面の領域内に接触可能に配置され、前記コントローラは、前記現像剤有無検知手段の表面の複数の停止位置で前記清掃部材を停止させる毎に前記現像剤有無検知手段の出力電圧の一の極大値に対応する第１周波数、及び、他の極大値に対応する第２周波数を計測する周波数計測部と、前記周波数計測部の計測結果に基づいて、前記第１周波数及び前記第２周波数の差分の絶対値が最小となる最小絶対値位置を前記複数の停止位置の中から選択し、前記最小絶対値位置に停止するように前記清掃部材の駆動を制御する第２停止位置制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、清掃部材が現像剤有無検知手段の表面に停止しても、現像剤有無検知手段の駆動特性に基づいて現像剤貯蔵容器の内部にある現像剤の有無は判断される。したがって、清掃部材を現像剤有無検知手段の表面の外側に停止する必要性は無くなる。その結果、清掃部材の待機スペースの狭小化が実現され、現像剤貯蔵容器の小型化が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係る現像剤搬送装置を備える画像形成装置を構成を示す断面図である。
【図２】現像剤搬送装置の構成を示す断面図である。
【図３】トナーセンサ、及び、清掃部材の駆動機構の構成を示す斜視図である。
【図４】現像剤有無検知手段の構成を示すブロック図である。
【図５】圧電素子の周波数特性を示すグラフである。
【図６】コンパレータ回路の回路図である。
【図７】検知面の表面に清掃部材を停止させる停止位置を示す平面図である。
【図８】サブトナー容器の内部にトナーが存在しない状態において、清掃部材が検知面の表面の各停止位置で停止する場合の出力電圧及び周波数の関係を示すグラフである。
【図９】検知面の表面に清掃部材を停止させる停止位置を示す平面図である。
【図１０】コントローラによる清掃部材の停止位置設定制御工程を示すフローチャートである。
【図１１】停止位置及びピーク出力値の関係を示すグラフである。
【図１２】実施例２に係る現像剤搬送装置が有する清掃部材及びトナーセンサの配置関係を示す平面図及び側面図である。
【図１３】サブトナー容器の内部にトナーが存在しない状態において、清掃部材が検知面の表面の各停止位置で停止する場合の出力電圧及び周波数の関係を示すグラフである。
【図１４】検知面の表面に清掃部材を停止させる停止位置を示す平面図である。
【図１５】停止位置、第１ピーク値に対応する第１周波数、第２ピーク値に対応する第２周波数、第１周波数及び第２周波数の周波数差分値の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対位置等は、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
図１は、本発明の実施例１に係る現像剤貯蔵容器を備える画像形成装置９９を構成を示す断面図である。図１に示されるように、画像形成装置９９は、記録材Ｐに画像を形成する画像形成部１００Ｙ〜１００Ｂｋを備える。画像形成部１００Ｙ〜１００Ｂｋは、イエローＹ、マジェンダＭ、シアンＣ、ブラックＢｋに対応する４つの『像担持体』である感光体ドラム１０１を備える。各々の感光体ドラム１０１の周囲には、一次帯電装置１０２、露光装置１０３、現像剤搬送装置１０４、現像装置１０５、転写ローラ１０６、クリーニング装置１１４を備える。また、画像形成装置９９は、転写ベルト１０７と、転写ベルト１０７を懸架する複数のローラ１０７ａ、１０７ｂを備える。複数のローラ１０７ａ、１０７ｂの右方には定着装置１１３が配置される。
【００１５】
初めに、一次帯電装置１０２により感光体ドラム１０１の表面に電荷を一様に帯電させる。その後に、露光装置１０３により感光体ドラムに光が照射されて静電像が書き込まれる。続いて、現像装置１０５によって現像剤のうちのトナーのみを感光体ドラム１０１の表面に現像する。現像したトナーは記録材Ｐに転写されて記録材Ｐは感光体ドラム１０１から分離される。最後に、定着装置１１３によって記録材Ｐの上に熱及び圧力が加えられることで画像が定着され、画像は記録材Ｐに出力されることとなる。
【００１６】
なお、『現像剤』としては、一成分組成（トナー粒子のみ）や二成分組成（キャリア粒子及びトナー粒子）があり、何れを用いても良い。ここでは、一成分組成のトナー粒子のみを用いた場合に関して説明していく。
【００１７】
図２は、現像剤搬送装置１０４の構成を示す断面図及び正面図である。図２（ａ）は、感光体ドラム１０１、現像装置１０５及び現像剤搬送装置１０４を感光体ドラム１０１の軸と直交する方向で切る断面図である。図２（ｂ）は、現像剤搬送装置１０４の正面図である。図２に示されるように、現像剤搬送装置１０４は、画像形成装置本体９９Ａに対して着脱自在な『第１現像剤貯蔵容器』であるメイントナー容器２、及び、画像形成装置本体に内蔵される『第２現像剤貯蔵容器』であるサブトナー容器１を備える。メイントナー容器２及びサブトナー容器１の何れも、『現像剤』であるトナーを貯蔵可能な容器である点では同じである。ただし、サブトナー容器１の方は、メイントナー容器２のトナー無くなった場合であっても、暫くの間は記録材Ｐへの画像が形成可能なようにするために、予備的にトナーが貯蔵される。なお、現像剤搬送装置１０４は、後述するが『現像剤検知装置』として機能する。
【００１８】
また、サブトナー容器１の底部は、図２（ａ）中で水平方向に延びるトナー搬送パイプ３と連続しており、サブトナー容器１及びトナー搬送パイプ３は一体形成される。このトナー搬送パイプ３の左下方には現像装置１０５が設けられ、現像装置１０５は現像容器１１を有する。メイントナー容器２及びサブトナー容器１の間は、メイントナー容器２に形成されたトナー供給口２ａで連結される。また、トナー搬送パイプ３及び現像容器１１の間は、現像容器１１の上部に形成されるトナー受取孔１３で連結される。
【００１９】
メイントナー容器２の内部には撹拌翼１２が回転自在に配置される。サブトナー容器１の内部には、トナー撹拌部材６が回転自在に配置される。トナー搬送パイプ３の内部には、トナー搬送スクリュー４が回転自在に配置される。メイントナー容器２の内部に保存されるトナーは、メイントナー容器２の内部で撹拌翼１２の駆動によって搬送されてトナー供給口２ａからサブトナー容器１へと補給される。サブトナー容器１の内部に移動したトナーは、サブトナー容器１の内部のトナー撹拌部材６で撹拌された後に、トナー搬送パイプ３の内部のトナー搬送スクリュー４によって搬送されてトナー受取孔１３から現像容器１１へと補給される。
【００２０】
現像装置１０５では、現像スリーブ１１ａは、感光体ドラム１０１に対して近接配置され、感光体ドラム１０１と逆方向又は同一方向に回転する。現像剤（ドットで図示）は、感光体ドラム１０１に対して接触する状態で現像できるよう設定されている。前述したメイントナー容器２、サブトナー容器１、トナー搬送スクリュー４、現像容器１１の構成に関して、以下に詳述していく。
【００２１】
まず、メイントナー容器２の内部構成に関して詳述する。メイントナー容器２の内部には、所定の中心軸を中心に回転自在に撹拌翼１２が配置されており、駆動手段１２ａの駆動により回転する。図２（ｂ）に示されるように、撹拌翼１２は、回転することによってメイントナー容器２の内部でトナーが固まることを防止するために、トナーをほぐす機能を有する。また、撹拌翼１２は、メイントナー容器２の内部のトナーをサブトナー容器１へ連通するトナー供給口２ａへ向かって長手方向（紙面に平行な方向）へ搬送する機能を有する。また、撹拌翼１２は、トナーをそのトナー供給口２ａから押し出してサブトナー容器１へ落下させる機能を有する。撹拌翼１２としては、例えば、ＰＥＴ等のシート材を用いられる。
【００２２】
なお、メイントナー容器２は、画像形成装置本体９９Ａに着脱可能になっている場合と画像形成装置本体９９Ａに固定されている場合とがある。着脱可能になっている場合にメイントナー容器２は一般に現像剤カートリッジと呼ばれ、トナーが無くなった場合にはメイントナー容器２ごと交換することによってトナーが充填される。また、画像形成装置本体９９Ａに固定されている場合は、メイントナー容器２へ別のトナー容器から直接トナーを充填する。
【００２３】
次に、サブトナー容器１の内部構成に関して詳述する。サブトナー容器１は、メイントナー容器２に収容されたトナーを現像容器１１に補給する中間容器として位置付けられる。サブトナー容器１の上部はメイントナー容器２のトナー供給口２ａと連結されている。そのために、サブトナー容器１はメイントナー容器２の内部のトナーの供給を受けることができる。サブトナー容器１の底部は、側面が略水平方向に突出し、円筒状に形成され、トナーを搬送することが可能なトナー搬送パイプ３と連続している。サブトナー容器１の底部と上部の中央部には、動作自在に設けられたトナー撹拌部材６が設けられており、トナー撹拌部材６が回転又は回動の動作をすることによってトナーをほぐす作用が施されている。サブトナー容器１の底部からトナー搬送パイプ３の内部に渡って、『現像剤搬送手段』であるトナー搬送スクリュー４が回転可能に設けられる。トナー搬送スクリュー４には螺旋面が形成される。トナー搬送スクリュー４の先端には、トナー搬送スクリュー４を回転駆動する『駆動手段』である駆動器５が設けられる。
【００２４】
次に、トナー搬送パイプ３の内部構成に関して詳述する。トナー搬送スクリュー４は駆動器５によって回転される。現像容器１１の内部のトナー粒子及び磁性キャリアのＴ／Ｃ比を維持するために、現像容器１１の内部のトナー濃度検知結果に応じて、コントローラ２０２は、現像により消費されたトナーに見合った量のトナーの量に応じてその回転回数又は回転時間を設定する。コントローラ２０２は図１に記載される。コントローラ２０２は、設定された回転回数又は回転時間に到達するとトナー搬送スクリュー４の回転を停止する。これによって現像装置１０５が要求しただけのトナーを搬送し、現像容器１１へトナーを補給する。
【００２５】
このとき、トナー搬送スクリュー４は、その大きさに応じて１回転当たり又は単位時間当たりのトナーの搬送量があらかじめ定数化されており、コントローラ２０２は、要求量に応じて回転回数又は回転時間を算出する制御が可能になっている。ここでトナー搬送スクリュー４によるトナーの搬送量は回転回数に比例するので、回転時間で設定するためには、駆動器５によって、トナー搬送スクリュー４を常に一定の速度で回転するようにさせることが前提となる。また、この回転回数をカウントする手段を設けていれば、トナー搬送スクリュー４の回転速度は一定であってもなくても回転回数で設定することが可能である。
【００２６】
サブトナー容器１の内部のトナー有無は、常に、サブトナー容器１に設けられたトナーセンサ７によって検知され、トナー有りの状態でメイントナー容器２からサブトナー容器１へとトナー補充される。トナー無しの状態ではユーザにその旨を通知するようになっている。サブトナー容器１の内部には、前述したように、トナー撹拌部材６が回動することにより、トナーは常時ほぐされている。同時に、トナーセンサ７の検知面７ａには清掃部材８が設けられて、清掃部材８によって検知面７ａの表面は常時清掃されている。この清掃部材８は検知面７ａ上でワイピングするワイパとして機能する。トナーは、その後にトナー受取孔１３から現像容器１１へと搬送される。
【００２７】
次に、現像容器１１の内部構成に関して詳述する。現像容器１１は現像装置１０５の筐体に相当する。現像容器１１における感光体ドラム１０１との対向部に設けられた開口部には、感光体ドラム１０１と平行に設けられた円筒状の現像スリーブ１１ａが備えられ、現像スリーブ１１ａの中には固定配置されたマグネットローラ１１ｂが内蔵されている。そして、現像装置１０５は、現像スリーブ１１ａと平行に仕切られ、現像スリーブ１１ａに現像剤を供給する現像室１１ｃと、上部にトナー受取孔１３が設けられた撹拌室１１ｄに分かれている。現像室１１ｃには現像スクリュー１１ｅ、撹拌室１１ｄには撹拌スクリュー１１ｆが備えられ、現像室１１ｃと撹拌室１１ｄは、現像スクリュー１１ｅ及び撹拌スクリュー１１ｆの端部で連通し、現像剤は両者の間を循環しながら、混合撹拌されるようになっている。
【００２８】
よって、撹拌室１１ｄで、トナー受取孔１３より補給されたトナーは、既に現像容器１１の内部にあるトナーとキャリアを含む現像剤と混合され、均一にされた状態で、現像室１１ｃに搬送され、現像スリーブ１１ａに供給される。そして、現像スリーブ１１ａが設けられた現像容器１１の開口部で、現像スリーブ１１ａの回転方向上流側には、現像剤を現像スリーブ１１ａの表面に薄層形成するために、それに対向する位置に規制ブレード１１ｇが配置されている。そして、現像スリーブ１１ａの回転によって、それに担持された現像剤は感光体ドラム１０１の表面へと搬送され、不図示の電源より現像スリーブ１１ａに印加される現像バイアスにより、感光体ドラム１０１の上に形成されている静電潜像が現像される。
【００２９】
現像剤搬送装置１０４により、現像装置１０５にて現像動作により消費されたトナーに見合った量のトナーが、メイントナー容器２、サブトナー容器１、トナー搬送パイプ３、トナー受取孔１３を経て、撹拌スクリュー１１ｆを有する撹拌室１１ｄへ落下補給される。
【００３０】
現像装置１０５に用いられる現像剤に関して説明する。現像容器１１の中にはトナー粒子と磁性キャリアが混合された現像剤が収容されている。トナー粒子と磁性キャリアの混合比（以後、「Ｔ／Ｃ比」と称す。）は、現像容器１１内のトナー濃度検知結果に応じて、上記現像剤搬送装置１０４によりトナーを補給することによって一定に保たれている。このときの現像容器１１の中のトナー粒子と磁性キャリアの混合比の検知すなわちトナー濃度検知及び濃度の維持方法としては従来から様々な方式が実用化されており、既知の方法から選択して行われる。
【００３１】
『現像剤検知装置』である現像剤搬送装置１０４は、主として、現像剤を搬送するサブトナー容器１、トナーセンサ７、清掃部材８、駆動機構２０１、コントローラ２０２を備える。トナーセンサ７は、サブトナー容器１の壁に取付けられ、サブトナー容器１の内部のトナーの有無によって異なる駆動特性を示す。また、トナーセンサ７は、トナーの有無を電気的に検知する。清掃部材８は、トナーセンサ７の検知面７ａを移動しつつ清掃する。清掃部材８は、トナー撹拌部材６に連動して動作してトナーセンサ７の検知面７ａを清掃する。駆動機構２０１は清掃部材８を駆動する。コントローラ２０２は、駆動機構２０１によってトナーセンサ７の検知面７ａに清掃部材８の少なくとも一部を停止させた状態で、トナーセンサ７が示す駆動特性に基づいてサブトナー容器１の内部のトナーの有無を判定する。その他、現像剤搬送装置１０４は、トナー搬送スクリュー４を駆動する駆動器５と、サブトナー容器１の内部を動作自在に設けられるトナー撹拌部材６を備える。また、現像剤搬送装置１０４は、清掃部材８の停止位置を検出する位置センサ９と、位置センサ９にて検出される被検出部材であるセンサフラグ１０を有する。
【００３２】
次に、トナーセンサ７に関して詳述する。『現像剤有無検知手段』であるトナーセンサ７には、『圧電センサ』としてピエゾセンサが用いられる。ピエゾセンサとは、圧電素子を利用したセンサである。検知面７ａを一定の周波数で振動させると、トナーセンサ７は、検知面７ａが圧力を受けて振動が低減される場合には、検知面７ａがトナーに押されていると判定してトナー有りの信号を出す。反対に、トナーセンサ７は、検知面７ａが圧力を受けることなく振動が増加する場合には、検知面７ａがトナーに押されていないと判定してトナー無しの振動を出す。
【００３３】
サブトナー容器１の壁面にトナーセンサ７を配置し、検知面７ａを清掃するための清掃部材８が配置され、清掃部材８は、針金等の部材を検知面７ａにある一定の圧力にて押し当てている。この清掃部材８の圧力はサブトナー容器１の内部のトナーに悪影響を与えない程度のものに設定する。本実施例では、清掃部材８は、直径０．３５ｍｍの鉄にメッキをしたものが用いられる。
【００３４】
サブトナー容器１では、メイントナー容器２で既にある程度ほぐされたトナーが供給されてくるため、検知面７ａに対するトナーの固着も少なく、清掃部材８の検知面７ａに対する押圧を下げることができ、誤検知が生じにくい。また、サブトナー容器１にトナーセンサ７を配置することにより、通常交換使用されるメイントナー容器２からトナーセンサ７を無くすことが可能となり、メイントナー容器２のコストを下げてトナー交換に必要な費用（ランニングコスト）をさげることができる。さらに、本体寿命が長いほどトナー交換回数は増えるため、ランニングコストを下げることはユーザーの負担を軽減することができる。
【００３５】
清掃部材８はトナー撹拌部材６に設置されており、トナー撹拌部材６はサブトナー容器１に軸支されている。トナー撹拌部材６の回動軸６ａはサブトナー容器１の外部まで延長されており、その一部にセンサフラグ１０が固定されている。センサフラグ１０は回動軸６ａと一体構成とすることも可能である。センサフラグ１０の位置を検出する位置センサ９を配置する。位置センサ９には例えばフォトセンサが用いられる。位置センサ９をセンサフラグ１０が切った状態から、所定時間後にて回動軸６ａを停止させることにより、回動軸６ａを常に同位置にて停止させることが可能となる。
【００３６】
図３は、トナーセンサ７、及び、清掃部材８の駆動機構２０１の構成を示す斜視図である。図３に示されるように、駆動機構２０１は、清掃部材８を駆動及び停止させる駆動器５を備える。図３に示されるように、駆動器５の突起はセンサフラグ１０の長穴と噛合っており、駆動器５が１回転するとセンサフラグ１０が一定角度を一往復回動するように設計されている。このセンサフラグ１０の往復運動に従って、清掃部材８も一定角度の往復運動をするようになっている。
【００３７】
なお、駆動器５の１回転を検知するのは位置センサ９である。位置センサ９には例えばフォトセンサが用いられれば良く、光軸をセンサフラグ１０が遮蔽することにより駆動器５の１回転を検知している。勿論遮蔽していない位置で一回転を検出しても良い。
【００３８】
また、センサフラグ１０及びフォトセンサの組合せが用いられない構成も可能である。すなわち、少なくとも『駆動手段』である駆動モータを回転精度が良く起動時や停止時の時間的遅れが少ないステッピングモーター等が利用されると、清掃部材８が検知面７ａの表面の所定位置に毎回停止させるように操作することができる。
【００３９】
清掃部材８には基端側に折り曲げ部が形成され、この折り曲げ部がトナー撹拌部材６に係合される。そして、センサフラグ１０が駆動器５によって駆動されることにより、清掃部材８が検知面７ａ上で往復動作して、清掃部材８は検知面７ａを清掃する。
【００４０】
ここで、図２に戻って参照しつつ、トナーの消費に伴ってサブトナー容器１のトナーが減少した場合に、メイントナー容器２からサブトナー容器１へとトナーを補充する動作について説明する。トナー撹拌部材６は、サブトナー容器１の内部でトナーが固まることを防止するために、回動動作しつつトナーをほぐす機能を持っている。トナー搬送スクリュー４は、サブトナー容器１の内部のトナーを現像容器１１と連通するトナー受取孔１３へ向かって長手方向（紙面に平行な方向）へ搬送する機能と、トナーをそのトナー受取孔１３から押し出して現像容器１１へと落下させる機能とを持っている。
【００４１】
トナーセンサ７がトナー無しを検出後、メイントナー容器２の内部の撹拌翼１２を動作しても更にトナーの無い状態が続いた場合に、トナーがサブトナー容器１及びメイントナー容器２の内部の一部に固まっているのではなく、真にトナーが無くなったと判断する。なお、トナー有りを検出した後は引き続きサブトナー容器１からトナー搬送スクリュー４を経由してトナー補給が行われる。
【００４２】
メイントナー容器２の撹拌翼１２を十分な時間で回転させてもトナーセンサ７がトナー有りを検出しない時は、サブトナー容器１へトナーが補充されない。つまり、メイントナー容器２にもトナーが無くなったと判断することができ、図示されていないオペレーションパネル等の表示手段を通じてトナー無しをユーザへ知らしめる。
【００４３】
また、清掃部材８が検知面７ａの表面を移動中はトナーセンサの出力が不安定になるため、検知回路（図示せず）にてトナー有無を検出するタイミングは清掃部材８の停止時のみとする。
【００４４】
図４は、現像剤有無検知手段３０の構成を示すブロック図である。以下、この図４を参照しつつ、トナーセンサ７として用いられる圧電素子によるトナー有無検知方法に関して説明する。現像剤有無検知手段３０は、トナーセンサとなる２個の端子Ｔ１及びＴ２が表面及び裏面に設けられている２端子型圧電素子３１を備える。また、現像剤有無検知手段３０は、２端子型圧電素子３１をインピーダンスが変化するように２端子型圧電素子３１の共振周波数を含む周波数範囲で掃引する掃引発振回路３２を備える。
【００４５】
また、現像剤有無検知手段３０は、２端子型圧電素子３１及び掃引発振回路３２とに直列に接続され、掃引発振回路３２によって駆動されてインピーダンスに比例した出力電圧を発生させる抵抗Ｒのような定電流駆動回路３３を備える。さらに、現像剤有無検知手段３０は、予め基準電圧を設定しこの基準電圧と前記出力電圧とを比較してトナーの有無を判断するコンパレータ回路のような比較手段３４、及び、比較手段３４の結果を出力するディスプレイ、計器等から構成される出力手段３５を備える。
【００４６】
図５は、圧電素子の周波数特性を示すグラフである。図５（ａ）は、負荷が無い場合の圧電素子の周波数特性を示すグラフである。図５（ｂ）は、負荷がある場合の圧電素子の周波数特性を示すグラフである。前述の掃引発振回路３２によって２端子型圧電素子３１がこの共振周波数を含む周波数範囲で掃引発振されると、粉体であるトナーの有無によって２端子型圧電素子３１のインピーダンスは変化する。例えばトナーが無くなるかその残量が少なくなると、掃引周波数ｆに対してそのインピーダンスＺは図５（ａ）に示すような関係で変化する。一方、トナーが十分に有る場合には、掃引周波数ｆに対してそのインピーダンスＺは図５（ｂ）に示すような関係で変化する。ここでは、『駆動特性』であるトナーセンサ７のインピーダンス特性が利用されたが、これに限定されず、『駆動特性』であるトナーセンサ７の位相特性が利用されても良い。
【００４７】
図５（ｃ）は、トナーの有無を判定する基準電圧ＶＲ、及び、前述の図５（ａ）及び図５（ｂ）のグラフの関係を示すグラフである。定電流駆動回路３３としての抵抗Ｒによって２端子型圧電素子３１を駆動すると、２端子型圧電素子３１は、トナーの有無に応じて図５（ａ）及び図５（ｂ）のインピーダンス特性に対応した図５（ｃ）に示すような関係の出力電圧を発生する。
【００４８】
図６は、比較手段３４としてのコンパレータ回路３４Ａの回路図である。比較手段３４としてのコンパレータ回路３４Ａは、図６に示すように予め基準電圧ＶＲ を有していて２端子型圧電素子３１からの出力電圧Ｖと基準電圧ＶＲとを掃引周波数の範囲内において比較する。そして、コンパレータ回路３４Ａは、前述の図５（ｃ）のように基準電圧ＶＲ より出力電圧Ｖが大きくなったときには、トナー無しと判断し、基準電圧ＶＲより出力電圧Ｖが掃引周波数範囲内において常に下回っているときは、トナー有りと判断する。
【００４９】
コンパレータ回路３４Ａ（図４参照）による判断の結果は、出力電圧が出力手段３５に加えられて、この出力手段３５のディスプレイ及び計器等に粉体の有無が表示される。あるいは、他の制御回路に入力信号として送られる。
【００５０】
図７は、検知面７ａの表面に清掃部材８を停止させる停止位置を示す平面図である。図７では、全ての位置について実線で描かれているが、清掃部材は実際には１本である。図７に示されるように、清掃部材（ワイパー）８は線状部材で成形される。ここで、清掃部材８をトナーセンサ（振動板）７の検知面７ａの表面で第１停止位置Ｊ及び第２停止位置Ｋにて停止させる場合を想定する。この清掃部材８は、サブトナー容器１の内部にトナーが無い状態であるときに動作される。このように清掃部材８が検知面７ａの表面で停止される場合には、検知面７ａが示す周波数応答は、トナーのような粉体が徐々に振動板状に堆積していった場合と異なることが実験の結果分かっている。なお、この場合の清掃部材は、検知面７ａを跨いだ長さに設定されている。
【００５１】
また、コントローラ２０２は、最大出力電圧計測部２０２Ａ及び第１停止位置制御部２０２Ｂを備える。最大出力電圧計測部２０２Ａは、トナーセンサ７の検知面７ａの複数の停止位置で清掃部材８を停止させる毎にトナーセンサ７の出力電圧が最大値となる最大出力電圧を計測する。第１停止位置制御部２０２Ｂは、最大出力電圧計測部２０２Ａの計測結果に基づいて、複数の停止位置の中からトナーセンサ７の出力電圧が最大となる最大出力電圧位置を選択し、最大出力電圧位置に停止するように清掃部材８の駆動を制御する。
【００５２】
図８は、サブトナー容器１の内部にトナーが存在しない状態において、清掃部材８が検知面７ａの表面の各停止位置で停止する場合の出力電圧及び周波数の関係を示すグラフである。清掃部材８が図７の第１停止位置Ｊに停止する場合には、図８の８Ｊの駆動特性を示すグラフが出力される。清掃部材８が図７の第２停止位置Ｋに停止する場合には、図８の８Ｋの駆動特性を示すグラフが出力される。すなわち、同じ質量の清掃部材８が負荷となった場合でも、清掃部材８が検知面７ａの第１停止位置Ｊか第２停止位置Ｋかによって駆動特性８Ｊか駆動特性８Ｋといった異なる特性が導出される。ここでいうトナーセンサ７の駆動特性８Ｊ及び駆動特性８Ｋは、トナーセンサ７の出力電圧の特性であると言える。
【００５３】
駆動特性８Ｊの場合には、周波数ｆ１のときに、出力電圧が基準電圧ＶＲより低いが、周波数ｆ２のときに、出力電圧が基準電圧ＶＲよりも高い。このように、出力電圧が基準電圧ＶＲよりも高い場合には、清掃部材８が検知面７ａの表面に存在することは、トナーの有無の検知には影響が少ない。駆動特性８Ｋの場合には、周波数ｆ１のときにも周波数ｆ２のときにも、出力電圧は基準電圧ＶＲよりも低い。このように、出力電圧の２つのピーク値が共に基準電圧ＶＲよりも低い場合には、トナー無しの検知が不可能であることから、清掃部材８が検知面７ａの表面に存在することは、トナーの有無の検知には影響が大きい。
【００５４】
このように、清掃部材８の停止位置を検知面７ａの表面で変化させながら波形の変化をモニターすると、清掃部材８の影響が小さい第１停止位置（ここでは第１停止位置Ｊ）では出力電圧のピーク値が大きくなる。これに対し、清掃部材８の影響が大きい停止位置（ここでは第２停止位置Ｋ）では出力電圧のピーク値は低くなる。
【００５５】
図９は、検知面７ａの表面に清掃部材８を停止させる停止位置を示す平面図である。図９では、全ての位置について実線で描かれているが、清掃部材８は実際には１本である。図９に示されるように、清掃部材８は、検知面７ａの表面上で、１番目に第１停止位置Ｄ１（ｎ＝１）、２番目に第２停止位置Ｄ２（ｎ＝２）、３番目に第３停止位置Ｄ３（ｎ＝３）に順に停止される。その後、清掃部材８は、検知面７ａの表面上で、４番目に第４停止位置Ｄ４（ｎ＝４）、５番目に第５停止位置Ｄ５（ｎ＝５）に順に停止される。
【００５６】
図１０は、コントローラ２０２による清掃部材８の停止位置設定制御工程を示すフローチャートである。現像剤搬送装置１０４のコントローラ２０２は、前述の駆動特性を利用して、図９に示されるような清掃部材８の停止位置設定制御をする。以下、この図９及び図１０を参照しつつ、コントローラ２０２の停止位置設定制御に関して説明する。
【００５７】
時系列的に説明する。図１０に示されるように、コントローラ２０２は、まず、停止位置設定制御を開始する（Ｓ１）。コントローラ２０２は、清掃部材８をｎ番目の第ｎ停止位置に移動するために位置情報ｎ＝１を認識する（Ｓ２）。コントローラ２０２は、センサフラグを切ってから所定の時間だけモータを回転させ、清掃部材８を周波数設定用の第１停止位置Ｄ１（ｎ＝１）に移動する（Ｓ３）。
【００５８】
コントローラ２０２は、清掃部材８を第１停止位置Ｄ１（ｎ＝１）に停止させたままで、トナーセンサ７の出力電圧をモニタに表示する（Ｓ４）。コントローラ２０２は、モニタした波形がピーク検知回路を通ることで、出力電圧の第１ピーク値を検出して記憶する（Ｓ５）。続いて、コントローラ２０２は、出力電圧の第２ピーク値を検出する（Ｓ６）。コントローラ２０２は、清掃部材８をｎ＝ｎ＋１番目の停止位置に移動するために位置情報ｎ＋１を認識する（Ｓ７）。コントローラ２０２は、清掃部材８の位置情報がｎ≧６であるか否かを判断する（Ｓ８）。
【００５９】
コントローラ２０２の判断（Ｓ８）の結果、ＹＥＳの場合には、コントローラ２０２は、ｎ＝１〜５の出力電圧のピーク値を比較する（Ｓ９）。コントローラ２０２は、清掃部材８の停止位置を決定する（Ｓ１０）。コントローラ２０２は、清掃部材８を停止位置に移動する（Ｓ１１）。コントローラ２０２は、制御を停止する（Ｓ１２）。
【００６０】
コントローラ２０２の判断（Ｓ８）の結果、ＮＯの場合には、コントローラ２０２は、清掃部材８を周波数設定用の次の第２停止位置Ｄ２（ｎ＝２）に移動する（Ｓ３）。コントローラ２０２は、再び、第１ピーク値及び第２ピーク値を検出して、第２停止位置Ｄ２（ｎ＝２）に関連付けて保存する。
【００６１】
コントローラ２０２は、ピーク値の検出の度に、設定された確認位置に到達したか否かを判断後に、第３停止位置Ｄ３（ｎ＝３）、第４停止位置Ｄ４（ｎ＝４）、第５停止位置Ｄ５（ｎ＝５）に関して清掃部材８の移動及びピーク値の検出といった制御を繰り返す。コントローラ２０２は、繰り返し回数が設定された停止位置の数だけ、すなわち、第５停止位置Ｄ５（ｎ＝５）までの清掃部材８の移動及びピーク値の検出を繰り返すと、清掃部材８の移動及びピーク値の検出を停止する。そして、コントローラ２０２は、第１停止位置Ｄ１（ｎ＝１）から第５停止位置Ｄ５（ｎ＝５）までの出力電圧のピーク値を比較する（Ｓ９）。コントローラ２０２は、保存された出力電圧のピーク値の全ての中から最大のピーク値を選択して、これと同時に、清掃部材８の最適な停止位置を選択する（Ｓ１０）。
【００６２】
図１１は、停止位置及び出力電圧のピーク値の関係を示すグラフである。図１１のピーク出力は、清掃部材８が検知面７ａの表面に配置されないときの出力電圧の最大のピーク値を１００％とした場合に、この出力値に対する百分率（％）で表現される。図１１に示されるように、第１停止位置Ｄ１（ｎ＝１）では、ピーク出力値は４０％を示す。第２停止位置Ｄ２（ｎ＝２）では、ピーク出力値は５０％を示す。第３停止位置Ｄ１（ｎ＝３）では、ピーク出力値は３０％を示す。第４停止位置Ｄ１（ｎ＝４）では、ピーク出力値は８０％を示す。第５停止位置Ｄ１（ｎ＝５）では、ピーク出力値は４５％を示す。この中で、清掃部材８の停止位置として最適なのは、ピーク出力値が最大となる第４停止位置Ｄ４（ｎ＝４）である。そのため、コントローラ２０２は、清掃部材８の停止位置を第４停止位置Ｄ４（ｎ＝４）に決定し、第４停止位置Ｄ４（ｎ＝４）に清掃部材８を停止させると、制御を終了する（Ｓ１２）。
【００６３】
こうしたコントローラ２０２の制御の結果、清掃部材８が検知面７ａの表面に停止する場合であっても、トナーセンサ７の出力に対して清掃部材８の影響が最小限に抑えられる停止位置を選択することができる。その結果、サブトナー容器１の小型化が実現され、画像形成装置９９の小型化が実現される。
【実施例２】
【００６４】
図１２は、実施例２に係る現像剤搬送装置が有する清掃部材１８及びトナーセンサ７の配置関係を示す平面図及び側面図である。図１２（ａ）は、清掃部材１８及びトナーセンサ７の平面図であり、図１２（ｂ）は、清掃部材１８及びトナーセンサ７の側面図である。実施例２の現像剤搬送装置の構成のうち実施例１の現像剤搬送装置１０４と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例２の清掃部材１８及びトナーセンサ７は、実施例１と同様の現像剤搬送装置又は画像形成装置に適用することができるため、現像剤搬送装置及び画像形成装置の説明は省略する。実施例２の現像剤搬送装置が実施例１の現像剤搬送装置１０４と異なる点は、以下の点である。すなわち、実施例２の現像剤搬送装置の方では、清掃部材１８の長さの寸法が短い点、清掃部材１８の先端部が検知面７ａの表面に配置される点、清掃部材１８の先端部が屈曲されている点等である。
【００６５】
図１２（ａ）に示されるように、清掃部材１８の寸法は前述の清掃部材８の寸法よりも短く設定される。また、図１２（ｂ）に示されるように、清掃部材１８は、清掃部材本体部１８ａと、清掃部材本体部１８ａの先端部が屈曲される屈曲先端部１８ｂと、を有する。清掃部材本体部１８ａ及び屈曲先端部１８ｂは連続して形成される。清掃部材８の『先端』である屈曲先端部１８ｂは、トナーセンサ７の検知面７ａの領域内に接触可能に配置される。こうした構成を採用する目的としては以下のことが考えられる。
【００６６】
清掃部材１８が線状部材で成形される場合には、清掃部材１８における検知面７ａに当接する部分は、検知面７ａに平行に配置され、検知面７ａから均一な線圧を受けることが望ましい。ところが、清掃部材１８及びトナーセンサ７の組み付け精度や真直度等によって、清掃部材８の一部が検知面７ａに強く当接する所謂点圧がかかる場合がある。
【００６７】
または、現像剤搬送装置又は画像形成装置の小型化によって、図１２に示されるように、清掃部材１８の先端が検知面７ａの内側に配置した方が良い場合も考えられる。ところが、清掃部材１８のような線状部材の先端の強度を増強するためには先端を曲げる必要があり、曲げ形状によっては屈曲先端部１８ｂにて高い圧力がかかる場合がある。こうした場合には、現像剤搬送装置又は画像形成装置の振動により、清掃部材１８が振動し、点圧が変化し易く、安定したトナー量の検知は困難である。
【００６８】
コントローラ２０２は、周波数計測部２０２Ｃ及び第２停止位置制御部２０２Ｄを備える。周波数計測部２０２Ｃは、トナーセンサ７の検知面７ａの複数の停止位置で清掃部材１８を停止させる毎に、トナーセンサ７の出力電圧の２つの極大値のうち一の極大値に対応する第１周波数、及び、他の極大値に対応する第２周波数を計測する。なお、ここでは、第１周波数は第２周波数よりも大きい値の方を言う。第２停止位置制御部２０２Ｄは、周波数計測部２０２Ｃの計測結果に基づいて、第１周波数及び第２周波数の差分の絶対値が最小となる最小絶対値位置を複数の停止位置の中から選択し、最小絶対値位置に停止するように清掃部材８の駆動を制御する。
【００６９】
図１３は、サブトナー容器１の内部にトナーが存在しない状態において、清掃部材１８が検知面７ａの表面の各停止位置で停止する場合の出力電圧及び周波数の関係を示すグラフである。図１３のグラフ１８ｊは、図１２中の検知面７ａに対する清掃部材１８の第１停止位置ｊにおけるグラフである。図１３のグラフ１８ｋは、図１２中の検知面７ａに対する清掃部材１８の第２停止位置ｋにおけるグラフである。図１３中で、第１停止位置ｊ（ｎ＝１）のグラフ１８ｊでは、第１ピーク値１８ｊ１及び第２ピーク値１８ｊ２が計測される。第２停止位置ｋ（ｎ＝２）のグラフ１８ｋでは、第１ピーク値１８ｋ１及び第２ピーク値１８ｋ２が計測される。清掃部材１８に屈曲先端部１８ｂのような剛性の強い部位があると、清掃部材１８が検知面７ａに点圧がかかる場合がある。そして、図１３に示されるように、清掃部材１８が検知面７ａにかける点圧の位置によって、ピーク値の位置がズレる現象が確認される。この場合のトナーセンサ７の駆動特性は、トナーセンサ７の周波数の特性であると言える。
【００７０】
このピーク位置のズレは、第１ピーク値１８ｊ１及び第１ピーク値１８ｋ１の場合には大きなズレはないが、第２ピーク値１８ｊ２及び第２ピーク値１８ｋ２の場合には顕著にズレる。
【００７１】
また、見方を変えると、第１停止位置ｊ（ｎ＝１）のグラフ１８ｊでは、周波数軸の方向で、第１ピーク値１８ｊ１及び第２ピーク値１８ｊ２の間の距離は小さい。この一方で、第２停止位置ｋ（ｎ＝２）のグラフ１８ｋでは、周波数軸の方向で、第１ピーク値１８ｋ１及び第２ピーク値１８ｋ２の間の距離は大きい。この関係とコントローラ２０２のトナーの有無の判定との関係は、実験の結果、次のことが分かっている。すなわち、周波数軸の方向で、第１ピーク値及び第２ピーク値の間の距離が狭い場合には、トナーセンサ７がトナーの有無を検知するために、清掃部材１８が大きな影響を与えることはない。この反対に、周波数軸の方向で、第１ピーク値及び第２ピーク値の間の距離が広い場合には、トナーセンサ７がトナーの有無を検知するために、清掃部材１８が大きな影響を与える。
【００７２】
つまり、周波数軸の方向で、第１ピーク値及び第２ピーク値の間の距離が広い場合には、第１ピーク値１８ｋ１が基準電圧ＶＲよりも小さい値しか取らない。この場合には、トナーセンサ７はサブトナー容器１の内部のトナーの無しを判定することができない。これに対して、周波数軸の方向で、第１ピーク値及び第２ピーク値の間の距離が狭い場合には、第１ピーク値１８ｊ１が基準電圧ＶＲよりも大きい値を取るのである。この場合には、トナーセンサ７はサブトナー容器１の内部のトナーの無しを判定することができる。
【００７３】
この特性を利用して、検知面７ａに対して清掃部材８による点圧を与える位置を変えることで、基準電圧ＶＲを超えるピーク値が導出できる周波数帯を用いて、トナーの有無を判定するために、周波数決定制御を設ける。周波数決定制御は、検知面７ａの複数の位置に清掃部材８が停止され、各停止位置において、トナーセンサ７の周波数特性がモニタ上に波形として導出される。そして、第１ピーク値が出力される周波数、及び、第２ピーク値が出力される周波数が保存される。
【００７４】
全ての停止位置について、第１ピーク値に対応する第１周波数、及び、第２ピーク値に対応する第２周波数が保存される。そして、第１ピーク値及び第２ピーク値の間の周波数の差分が取られ、その差分が最小限になるような停止位置における第１ピーク値の第１周波数が、トナーセンサ７の検知周波数に設定される。
【００７５】
図１４は、検知面７ａの表面に清掃部材１８を停止させる停止位置を示す平面図である。図１４に示されるように、検知面７ａの表面の複数の位置で清掃部材８が停止される。清掃部材１８の屈曲先端部１８ｂは、第１停止位置ｄ１（ｎ＝１）、第２停止位置ｄ２（ｎ＝２）、第３停止位置ｄ３（ｎ＝３）、第４停止位置ｄ４（ｎ＝４）、第５停止位置ｄ５（ｎ＝５）に順に停止される。
【００７６】
図１５は、停止位置、第１ピーク値に対応する第１周波数、第２ピーク値に対応する第２周波数、第１周波数及び第２周波数の周波数差分値の関係を示すグラフである。図１５に示されるように、第１停止位置ｄ１（ｎ＝１）では、第１ピーク値に対応する第１周波数は６８００Ｈｚ、第２ピーク値に対応する第２周波数は６０００Ｈｚであり、周波数差分値は８００Ｈｚである。この周波数差分値が第１停止位置ｄ１から第５停止位置ｄ５までの中で最も低いことから、第１停止位置ｄ１が清掃部材８の停止位置として最適であると共に、この第１停止位置ｄ１では６８００Ｈｚ〜６０００Ｈｚの周波数帯が適当であると言える。第２停止位置ｄ２（ｎ＝２）では、第１ピーク値に対応する第１周波数は６８００Ｈｚ、第２ピーク値に対応する第２周波数は５５００Ｈｚであり、周波数差分値は１３００Ｈｚである。
【００７７】
第３停止位置ｄ３（ｎ＝３）では、第１ピーク値に対応する第１周波数は６９００Ｈｚ、第２ピーク値に対応する第２周波数は５４００Ｈｚであり、周波数差分値は１５００Ｈｚである。第４停止位置ｄ４（ｎ＝４）では、第１ピーク値に対応する第１周波数は６５００Ｈｚ、第２ピーク値に対応する第２周波数は５５００Ｈｚであり、周波数差分値は１０００Ｈｚである。第５停止位置ｄ５（ｎ＝５）では、第１ピーク値に対応する第１周波数は６６００Ｈｚ、第２ピーク値に対応する第２周波数は５８００Ｈｚであり、周波数差分値は８００Ｈｚである。この周波数差分値が第１停止位置ｄ１から第５停止位置ｄ５までの中で最も低いことから、第５停止位置ｄ５が清掃部材８の停止位置として最適であると共に、この第５停止位置ｄ５では６６００Ｈｚ〜５８００Ｈｚの周波数帯が適当であると言える。
【００７８】
このような第５停止位置ｄ５における５８００Ｈｚから６６００Ｈｚまでの掃引を行った場合では、１０Ｈｚごとのサンプリングに必要な掃引時間は約９ｍｓであった。これに対して、周波数決定制御を行わない４０００Ｈｚから９０００Ｈｚまでの掃引を行った場合の掃引時間は８１ｍｓであった。したがって、５８００Ｈｚから６６００Ｈｚまでの掃引を行った場合は、周波数決定制御を行わない場合に比べ、約１／９の掃引時間に短縮できた。
【００７９】
これにより、トナーセンサ７と清掃部材８の単体ばらつきや、組み付けバラツキなどを考慮し、最適な清掃部材８の停止位置が設定できると共に、検知周波数を絞り込むことでセンシングに必要な検知時間を短縮することができる。
【００８０】
以上のように、実施例１又は２の発明によれば、清掃部材８がトナーセンサ７の検知面７ａに停止しても、トナーセンサ７の駆動特性に基づいてサブトナー容器１の内部にあるトナーの有無は判断される。したがって、清掃部材８をトナーセンサ７の検知面７ａの外側に停止する必要性は無くなり、清掃部材８を移動させる面積が低減される。その結果、清掃部材８を待機スペースの狭小化が実現され、サブトナー容器１の小型化が実現される。
【００８１】
実施例１の発明によれば、最大出力電圧計測部２０２Ａの計測結果に基づいて、第１停止位置制御部２０２Ｂは、複数の停止位置の中からトナーセンサ７の出力電圧が最大となる最大出力電圧位置を選択する。そして、第１停止位置制御部２０２Ｂは、最大出力電圧位置に停止するように清掃部材８の駆動を制御する。したがって、トナーセンサ７の出力電圧が最大となる最大出力電圧位置では、トナーセンサ７の検知面７ａに清掃部材８が存在していた場合であっても、トナーセンサ７の機能は十分に発揮される。清掃部材８がトナーセンサ７に与えてしまう影響は問題にならない。その結果、トナーセンサ７の検知面７ａに清掃部材８が配置されることによるトナーの有無の誤検知は抑制される。
【００８２】
実施例２の発明によれば、周波数計測部２０２Ｃが計測する第１周波数及び第２周波数の差分の絶対値に基づいて、第２停止位置制御部２０２Ｄは、複数の停止位置の中から絶対値が最小となる最小絶対値位置を選択する。そして、第２停止位置制御部２０２Ｄは、最小絶対値位置に停止するように清掃部材８の駆動を制御する。したがって、トナーセンサ７の周波数の差分の絶対値が最小となる最小絶対値位置では、トナーセンサ７の検知面７ａに清掃部材８が存在していた場合であっても、トナーセンサ７の機能は十分に発揮される。清掃部材８がトナーセンサ７に与えてしまう影響は問題にならない。その結果、トナーセンサ７の検知面７ａに清掃部材８が配置されることによる現像剤の有無の誤検知は抑制される。
【００８３】
［その他の実施例］
【００８４】
清掃部材８が移動可能な検知面７ａの全面を清掃部材８の停止位置の対象として、清掃部材８を第１停止位置で制御し、そこで決定した第１停止位置の近傍を対象とした第２停止位置で制御することもできる。こうして、清掃部材８の停止位置を細かく取れば取る程に、より最適な停止位置を決定することができる。
【００８５】
また、清掃部材８の停止位置の決定制御は、トナーセンサ７及び清掃部材８、１８を組み合わせてから行う必要があるが、現像剤搬送装置として最初に使用される所謂装置の設置時に行うことが望ましい。
【００８６】
さらに、長期の使用にわたり清掃部材８、１８のへたりや検知面７ａの磨耗が進んだ場合にも駆動特性の変化が起こり得る。そのために、ユーザーによる指示により制御を起動しても良いし、現像剤搬送装置の長期使用後に例えば作像枚数や清掃部材８、１８が検知面７ａを掃引する掃引回数などに基づき自動的に制御を起動してもよい。
【００８７】
検出の基準値は上述した停止位置や周波数帯を決定した際のピーク値を基に、切り替えても良い。トナーセンサ７の出力はセンサの個体ばらつきにより異なり、清掃部材８、１８による負荷ばらつきも大きい。そのため、画像形成装置の設置時でトナー容器の内部にトナーが無い状態において、出力電圧のピーク値を確認し、そのピーク値に対し例えば６０％の値となった場合にトナーが無しから有りの状態に変化したと判断するようにすれば良い。そうすれば、清掃部材８、１８による負荷により少なすぎるトナー量でトナー無しを検知することを防止できる。
【００８８】
つまり、実施例１の構成を前提として、コントローラ２０２は、トナーセンサ７が検知する最大の出力電圧よりも小さい第１閾値を設定しても良い。そして、コントローラ２０２は、最大出力電圧計測部２０２Ａが計測したトナーセンサ７の出力電圧が第１閾値よりも大きい場合には、サブトナー容器１の内部には現像剤が無いと判断する第１閾値設定制御部を備えても良い。例えば、この場合の第１閾値には、前述のピーク値の６０％の出力電圧の値が該当する。
【００８９】
この構成によれば、第１閾値設定制御部がトナーセンサ７の第１閾値に基づいてサブトナー容器１の内部にある現像剤の有無を判断する。このことから、サブトナー容器１の内部に現像剤が無い状態になる前に、サブトナー容器１の内部に現像剤が無い状態が近づいたことをユーザは予め知ることができる。
【００９０】
または、実施例２の構成を前提として、コントローラ２０２は、トナーセンサ７が検知する第１周波数及び第２周波数の最小の差分の絶対値よりも大きい第２閾値を設定する。そして、コントローラ２０２は、周波数計測部２０２Ｃが計測したトナーセンサ７の第１周波数及び第２周波数の絶対値が第２閾値よりも小さい場合には、サブトナー容器１の内部には現像剤が無いと判断する第２閾値設定制御部を備えても良い。
【００９１】
この構成によれば、第２閾値設定制御部がトナーセンサ７の第２閾値に基づいてサブトナー容器１の内部にある現像剤の有無を判断する。このことから、サブトナー容器１の内部に現像剤が無い状態になる前に、サブトナー容器１の内部に現像剤が無い状態が近づいたことをユーザは予め知ることができる。
【００９２】
また、実施例１及び実施例２ではトナーセンサ７からの出力値としてインピーダンスの例を上げたが、位相差を用いても同様の現象が観察されるため、位相差を用いた制御を行っても良い。
【００９３】
実施例２では清掃部材８による点圧に着目したが、点圧がかかる場合も、実施例１で述べたように出力電圧のピーク値の変化も認められる。また、線圧がかかる場合でもピーク位置のシフトが無いわけではない。そのため、実施例１で述べた停止位置決定制御や実施例２で述べた周波数決定制御は組み合わせて実施するとより最適な残量検知が可能となる。
【００９４】
なお、本実施例では、トナーセンサ７がサブトナー容器１に設けられるが、これに限定されない。すなわち、トナーセンサ７がメイントナー容器２その他のプロセスカートリッジやトナーカートリッジの様な消耗品に設けられても良い。また、この場合に、清掃部材８の位置検知をする位置センサ９のみが画像形成装置本体９９Ａに設けられても良い。
【符号の説明】
【００９５】
１          サブトナー容器（現像剤貯蔵容器）
２          メイントナー容器（現像剤貯蔵容器）
７          トナーセンサ
７ａ        検知面
８、１８    清掃部材
１８ｂ      屈曲先端部（先端）
１０４      現像剤搬送装置（現像剤検知装置）
２０１      駆動機構
２０２      コントローラ
２０２Ａ    出力電圧計測部
２０２Ｂ    第１停止位置制御部
２０２Ｃ    周波数計測部
２０２Ｄ    第２停止位置制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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