(57)【要約】【課題】容器内の粉体に関する検知を行うために容器内で回転して振動板を弾くように構成された部材が正常に機能しているか否かを、簡易な構成で検知可能とする。【解決手段】容器内の粉体の量を検知する粉体検知装置において、モータにより前記容器内で回転される回転部材の回転に応じて回転部材に接触され変位するように容器内に配置された振動板の変位を、検知部により検知する。推測部により、検知部の検知結果に基づき容器内の粉体の量を推測する。判定部は、検知部によりそれぞれ所定の条件を満たして検知された振動板の第１の変位および第２の変位の間の時間に基づき回転部材が正常に機能しているか否かを判定する。【選択図】図１３
2019152803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内の粉体の量を検知する粉体検知装置であって、
モータにより前記容器内で回転される回転部材と、
前記回転部材の回転に応じて該回転部材に接触され変位するように前記容器内に配置された振動板と、
前記振動板の変位を検知する検知部と、
前記検知部による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、
前記検知部によりそれぞれ所定の条件を満たして検知された前記振動板の第１の変位および第２の変位の間の時間に基づき前記回転部材が正常に機能しているか否かを判定する判定部と、
を備える粉体検知装置。
【請求項２】
前記判定部は、
前記検知部により検知された前記第１の変位および前記第２の変位が、それぞれ前記回転部材が前記振動板を弾く動作を示す場合に、前記所定の条件を満たすものとし、
前記時間が、前記回転部材の回転周期に対して所定の範囲内である場合に、前記回転部材が正常に機能しており、該所定の範囲外である場合に、前記回転部材が正常に機能してないと判定する
請求項１に記載の粉体検知装置。
【請求項３】
前記判定部は、
前記検知部により検知された前記第１の変位が、前記振動板に接触していない状態の前記回転部材が前記振動板に接触したタイミングを示し、前記第２の変位が、該第１の変位の検知後に該回転部材が該振動板から離脱したタイミングを示す場合に、前記所定の条件を満たすものとし、
前記時間に基づき前記回転部材の回転周期を推測し、推測された該回転周期が所定の範囲内である場合に、前記回転部材が正常に機能しており、該所定の範囲外である場合に、前記回転部材が正常に機能してないと判定する
請求項１に記載の粉体検知装置。
【請求項４】
前記判定部は、
前記推測部により推測された前記粉体の量に応じて前記所定の範囲を変更する
請求項２または請求項３に記載の粉体検知装置。
【請求項５】
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、
モータにより前記容器内で回転される回転部材の回転に応じて該回転部材に接触され変位するように前記容器内に配置された振動板の変位を検知する検知ステップと、
前記検知ステップによる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、
前記検知ステップによりそれぞれ所定の条件を満たして検知された前記振動板の第１の変位および第２の変位の間の時間に基づき前記回転部材が正常に機能しているか否かを判定する判定ステップと、
を有する粉体検知装置の制御方法。
【請求項６】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
感光体上に形成された静電潜像を現像器により現像し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、スクリュにより現像器に送り出される。
【０００３】
従来から、これら撹拌部材やスクリュが正常に回転しているか否かを検知するための技術が知られている。例えば、特許文献１には、トナー回収容器内においてトナーを搬送させるスクリュの回転状態を検知するための回転検知センサを、スクリュの回転駆動力の伝達方向における最下流側に配設した技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来では、サブホッパ内で回転する撹拌部材やスクリュの故障を検知するために、回転を検知するためのセンサをサブホッパに取り付ける必要があった。しかしながら、例えば特許文献１に開示されるように、このセンサをサブホッパの外部に取り付けた場合、センサでは、回転軸の状態を検知できる一方で、サブホッパ内部において回転軸に取り付けられる例えば撹拌部材が実際に回転し機能しているかを検知することが困難であるという問題点があった。
【０００５】
これに対して、センサをサブホッパ内部に取り付ける構成も考えられる。しかしながら、この構成では、サブホッパ内に存在するトナーの影響により誤検知してしまうおそれがあるという問題点があった。また、センサをサブホッパの内部および外部の何れに取り付ける場合であっても、サブホッパ内部や、サブホッパおよび現像器周辺は、スペースが限られており、センサを取り付ける空間を確保することが困難であるという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記を鑑みてなされたものであって、容器内の粉体に関する検知を行うために容器内で回転して振動板を弾くように構成された部材が正常に機能しているか否かを、簡易な構成で検知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】
【０００７】
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、モータにより容器内で回転される回転部材と、回転部材の回転に応じて回転部材に接触され変位するように容器内に配置された振動板と、振動板の変位を検知する検知部と、検知部による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、検知部によりそれぞれ所定の条件を満たして検知された振動板の第１の変位および第２の変位の間の時間に基づき回転部材の状態を判定する判定部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、容器内の粉体に関する検知を行うために容器内で回転して振動板を弾くように構成された部材が正常に機能しているか否かを、簡易な構成で検知可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、各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】図２は、各実施形態に適用可能なトナーの補給構成の例を示す斜視図である。
【図３】図３は、実施形態に係るサブホッパの外観の例を示す斜視図である。
【図４】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図である。
【図５】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】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】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】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】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】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】図１１は、実施形態に適用可能な、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】図１２は、各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】図１３は、各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】図１４は、各実施形態に適用可能なトナー量検出処理を示す一例のフローチャートである。
【図１５】図１５は、各実施形態に適用可能なトナー量検出処理について説明するための図である。
【図１６】図１６は、第１の実施形態の処理についてより具体的に説明するための図である。
【図１７】図１７は、第１の実施形態に係る、判定部による判定処理を示す一例のフローチャートである。
【図１８】図１８は、撹拌部材のサブホッパ内での動作を検出する回転検出センサを、振動板の振動を検知する振動センサとは別個にサブホッパ内部に設ける例を示す図である。
【図１９】図１９は、第２の実施形態の処理についてより具体的に説明するための図である。
【図２０】図２０は、第２の実施形態に係る、判定部による判定処理を示す一例のフローチャートである。
【図２１】図２１は、第３の実施形態の処理についてより具体的に説明するための図である。
【図２２】図２２は、第３の実施形態に係る処理を示す一例のフローチャートである。
【図２３】図２３は、各実施形態に適用可能な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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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回転部材である撹拌板にて撹拌する際に、撹拌板により振動板を弾き、その振動板の変位を検知する。振動板の変位の検知結果に基づき撹拌対象のトナー量を推定する。また、振動板の変位がそれぞれ所定の条件を満たして検知された２のタイミングに基づき、撹拌板が正常に機能しているか否かを判定する。
【００１２】
以下の各実施形態では、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。
【００１３】
［各実施形態に適用可能な構成］
図１は、各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、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色と呼ぶ。
【００１４】
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、Ｍ、Ｃ、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、印刷媒体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印刷媒体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。
【００２６】
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から印刷媒体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。
【００２７】
図２は、各実施形態に適用可能な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。
【００２８】
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。
【００２９】
図３は、実施形態に係るサブホッパ２００の外観の例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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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２０１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。
【００３５】
このような磁束センサの例として、特許文献２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。
【００３６】
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。
【００３７】
ここで、特許文献２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。
【００３８】
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。
【００３９】
特許文献２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。
【００４０】
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。
【００４１】
図５〜図１１を用いて、各実施形態に適用可能な、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。
【００４２】
図５において、サブホッパ２００内に、所定の厚みの固定部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９により、サブホッパ２００に固定される。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
図１１は、実施形態に適用可能な、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。
【００５８】
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。
【００５９】
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ｔa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ｔc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ｔaから時間ｔc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。
【００６０】
時間ｔc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ｔcから期間Ｔｇ1を経過した時間ｔb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。
【００６１】
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ｔc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ｔbより早い時間ｔb’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ｔcから時間ｔb’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。
【００６２】
図１２は、各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。
【００６３】
以下では、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。センサ１０は、平面パターンコイル１１と、平面パターンコイル１１のインダクタンスＬに応じた共振周波数で発振する発振回路１２とを含む。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
なお、ここでは、モータ２１０がステッピングモータであるとして説明を行うが、各実施形態に適用可能なモータ２１０はステッピングモータに限定されない。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。駆動部３０１４は、ＭＰＵ３０１２の指示に従い、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。
【００７０】
図１３は、各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、計測部３０３と、判定部３０４と、を含む。これら取得部３００、検知部３０１、推測部３０２、計測部３０３および判定部３０４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、計測部３０３および判定部３０４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。
【００７１】
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。
【００７２】
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の変位を検知する。推測部３０２は、検知部３０１により検知された振動板２０１の変位に基づき、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、振動板２０１の変位に基づき振動板２０１の振動を検知し、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。
【００７３】
計測部３０３は、検知部３０１が振動板２０１の所定の変位を検知したタイミングに応じて時間の計測を行う。判定部３０４は、計測部３０３に計測された時間と、検知部３０１により検知された振動板２０１の変位とに基づき、撹拌部材２０５がサブホッパ２００内で正常に機能しているか否かを判定する。
【００７４】
図１４および図１５を用いて、各実施形態に適用可能なトナー量検出処理について説明する。図１４は、各実施形態に適用可能なトナー量検出処理を示す一例のフローチャートである。図１５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。縦軸に示される出力値は、振動板２０１の変位に対応する値である。
【００７５】
図１４（ａ）は、各実施形態に適用可能な、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、各実施形態に適用可能なトナー量推定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。
【００７６】
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Ｓ１０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。
【００７７】
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の回転に応じたセンサ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。例えば、当該一定時間範囲を、振動板２０１が振動する周期の１／４程度の時間範囲とすることが考えられる。
【００７８】
次のステップＳ１１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。
【００７９】
ステップＳ１１の処理の後、処理がステップＳ１０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。
【００８０】
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説明する。ステップＳ２０で、検知部３０１は、図１４（ａ）のフローチャートのステップＳ１０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、閾値Ｗthを超える振幅Ｗxが検知されたか否かを判定する。検知部３０１は、検知されていないと判定した場合（ステップＳ２０、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２０に戻す。
【００８１】
一方、検知部３０１は、ステップＳ２０で閾値Ｗthを超える振幅Ｗxが検知されたと判定した場合（ステップＳ２０、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２１に移行させる。この、閾値Ｗthを超える振幅Ｗx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Ｗx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。
【００８２】
図１５を用いて、実施形態に係る、ステップＳ２０での閾値Ｗthに基づく判定について説明する。図１５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。
【００８３】
図１５の時間ｔaは、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ｔa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て振動板２０１がセンサ１０に接近し、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ｔaを変位開始点として変位を開始する。
【００８４】
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。
【００８５】
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１５の例では、時間ｔ0と時間ｔ1との間において、極大点Ｐ0が取得されている。また、図１５において矢印にて示されるように、時間ｔの経過に伴い時間ｔ1およびｔ0もそれぞれ移動し、移動した時間ｔ1およびｔ0の間において、極小点Ｐ1が取得されている。
【００８６】
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１５の例では、振動による振動板２０１の変位の振幅として検知された差分｜Ｐ0−Ｐ1｜が、閾値Ｗthを超える振幅Ｗxとして検知される。
【００８７】
一方、他の極大および極小点Ｐ2〜Ｐ6に関し、差分｜Ｐ1−Ｐ2｜、差分｜Ｐ2−Ｐ3｜、差分｜Ｐ3−Ｐ4｜、差分｜Ｐ4−Ｐ5｜、差分｜Ｐ5−Ｐ6｜は、何れも閾値Ｗthを超えないため、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾いたタイミングとして検知されない。
【００８８】
なお、振幅Ｗxが検知された際に、当該振幅Ｗxが検知された位置から所定回転角だけモータ２１０を回転させて停止させることができる。これにより、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し、撹拌部材２０５が変形してしまうことを回避することができる。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。
【００８９】
ステップＳ２１で、推測部３０２は、検知部３０１による検知結果に基づき、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、推測部３０２は、検知部３０１により求められた、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。推測部３０２は、センサ出力が安定してないと判定した場合（ステップＳ２１、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２１に戻す。
【００９０】
一方、推測部３０２は、センサ出力が安定したと判定した場合（ステップＳ２１、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２２に移行させる。図１５の例では、推測部３０２は、センサ出力の出力値が基準値Ｖ0に収束する時間ｔbで、センサ出力が安定したと判定している。
【００９１】
ステップＳ２２で、推測部３０２は、ステップＳ２０で検知された振幅Ｗxに対応する時間から、ステップＳ２１でセンサ出力が安定したと判定されるまでの時間Ｔxを取得する。次のステップＳ２３で、推測部３０２は、ステップＳ２２で取得した時間Ｔxが、予め定められた閾値時間Ｔth以下であるか否かを判定する。推測部３０２は、ステップＳ２３で時間Ｔxが閾値時間Ｔthを超えると判定した場合（ステップＳ２３、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２０に戻す。
【００９２】
一方、推測部３０２は、時間Ｔxが閾値時間Ｔth以下であると判定した場合（ステップＳ２３、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２４に移行させる。ステップＳ２４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。
【００９３】
ステップＳ２４の処理の後、処理がステップＳ２０に戻される。
【００９４】
このように、各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Ｗxが閾値Ｗthを超えたか否かに応じて決定している。これにより、各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、簡易な構成で決定することが可能である。
【００９５】
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Ｔx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。
【００９６】
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２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。
【００９７】
［第１の実施形態］
次に、第１の実施形態について説明する。第１の実施形態では、検知部３０１の検知結果に基づき、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾いたと判定されたタイミングから、次に撹拌部材２０５が振動板２０１を弾いたと判定されたタイミングまでの時間を計測し、計測された時間が撹拌部材２０５が１回転する周期に対応する時間範囲に含まれる場合に、撹拌部材２０５が正常に機能していると判定する。一方、計測された時間が当該周期に対応する時間範囲に含まれない場合、撹拌部材２０５が正常に機能していないと判定する。
【００９８】
この、撹拌部材２０５が正常に機能していないと判定される状態は、サブホッパ２００が故障している状態であるということができ、撹拌部材２０５や回転軸２０４の損傷、振動板２０１の損傷など、様々な要因が考えられる。例えば、撹拌部材２０５や回転軸２０４が損傷している場合には、撹拌部材２０５が正常の周期で振動板２０１を弾くことが困難となり、また、撹拌部材２０５によるサブホッパ２００内のトナー２０６の掻き出しを正常に実行することも難しくなる。さらに、振動板２０１が損傷している場合には、撹拌部材２０５によるトナー２０６の掻き出しは実行可能であるものの、撹拌部材２０５により振動板２０１が弾かれたことを正常に検知することが難しく、サブホッパ２００内のトナー２０６の量を推測することが困難となる。
【００９９】
すなわち、第１の実施形態においては、判定部３０４は、検知部３０１により検知された振動板２０１の第１の変位および第２の変位がそれぞれ撹拌部材２０５が振動板２０１を弾く動作を示す場合に、当該第１の変位および第２の変位が上述した所定の条件を満たして検知されたものとする。判定部３０４は、これら所定の条件を満たして検知された第１の変位および第２の変位の間の時間が撹拌部材２０５が１回転する周期に対応する時間である場合に、撹拌部材２０５が正常に機能していると判定する。
【０１００】
図１６を用いて、第１の実施形態の処理についてより具体的に説明する。図１６（ａ）は、上述した図１５に対応し、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。図１６（ｂ）は、検知部３０１の検知結果に基づく、撹拌部材２０５の回転周期の検知出力の例を示す。
【０１０１】
図１６（ａ）において、センサ１０の出力に基づく出力値の極大点Ｐ0と、極小点Ｐ1との差分の絶対値である振幅Ｗxが閾値Ｗthを超え、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾いたと判定できる。より詳細には、極小点Ｐ1が検知された時点で、閾値Ｗthを超えた振幅Ｗxが確定し、振動板２０１が弾かれたと判定できる。検知部３０１は、図１６（ｂ）に示すように、この振幅Ｗxが確定した極小点Ｐ1のタイミングに対応したタイミングで、回転周期検知出力において「ＯＮ」を示すパルス（ＯＮパルスと呼ぶ）を出力する。
【０１０２】
なお、極小点Ｐ1は、極小点Ｐ1のタイミングを挟む時間ｔ0およびｔ1の間の出力値に基づき検知される。したがって、図１６（ａ）および図１６（ｂ）では、ＯＮパルスの立ち上がりエッジが極小点Ｐ1と同時であるように記載されているが、実際には、極小点Ｐ1を検知するために出力値を遡る起点となる時間ｔ1に対応するタイミングで、ＯＮパルスが立ち上がることになる。この極小点Ｐ1に対応するＯＮパルスを、第１のＯＮパルスとする。
【０１０３】
振動による振動板２０１の変位の振幅は、極大点Ｐ0および極小点Ｐ1以降、徐々に減衰し、時間ｔbで基準値Ｖ0に収束する。撹拌部材２０５が正常に機能している場合、時間ｔbから所定時間の経過後に、撹拌部材２０５の先端部による振動板２０１（重り２０２）に再び接触することにより振動板２０１が変位を開始する（時間ｔa’）。そして、撹拌部材２０５により振動板２０１が弾かれ、差分の絶対値（振幅Ｗx’）が閾値Ｗthを超える極大点Ｐ0’および極小点Ｐ1’が検知される。検知部３０１は、上述と同様に、この極小点Ｐ1’のタイミングに対応したタイミングで、ＯＮパルスを出力する。この極小点Ｐ1’に対応するＯＮパルスを第２のＯＮパルスとする。
【０１０４】
計測部３０３は、第１のＯＮパルスと第２のＯＮパルスとの間の時間Ｔｃ1を計測する。撹拌部材２０５が正常に機能している場合、この時間Ｔｃ1は、撹拌部材２０５の回転周期と対応する値となる。判定部３０４は、計測部３０３により計測された時間Ｔｃ1が、予め記憶する撹拌部材２０５の回転周期に対応する時間、すなわち、撹拌部材２０５が１回転する時間に対して予め定められた範囲内の時間であれば、撹拌部材２０５が正常に機能していると判定する。一方、計測された時間Ｔｃ1が撹拌部材２０５の回転周期に対応する時間に対して予め定められた範囲外の時間であれば、撹拌部材２０５が正常に機能していないと判定する。
【０１０５】
図１７は、第１の実施形態に係る、判定部３０４による判定処理を示す一例のフローチャートである。なお、図１７のフローチャートによる処理は、スタートからエンドまでの処理をループとして繰り返して実行するものとする。
【０１０６】
ステップＳ１００で、判定部３０４は、撹拌部材２０５を回転させるモータ２１０が駆動中か否かを判定する。判定部３０４は、モータ２１０が駆動中ではないと判定した場合（ステップＳ１００、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ１０１に移行させる。
【０１０７】
ステップＳ１０１で、判定部３０４は、振動板２０１が弾かれたか否かを判定する。例えば、判定部３０４は、検知部３０１の検知結果に基づき、センサ１０の出力に基づき、差分の絶対値が閾値Ｗthを超える振幅Ｗxとなる、時系列上で隣接する極大点Ｐ0および極小点Ｐ1が検知された場合に、極小点Ｐ1のタイミングで振動板２０１が弾かれたと判定する。
【０１０８】
判定部３０４は、振動板２０１が弾かれた、すなわち、当該極大点Ｐ0および極小点Ｐ1が検知されたと判定した場合（ステップＳ１０１、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ１１０に移行させ、撹拌部材２０５の状態が異常であり正常に機能していないと判定する。判定部３０４は、ステップＳ１１０において、撹拌部材２０５の状態が異常である旨を、例えば上位装置に通知することができる。一方、判定部３０４は、振動板２０１が弾かれていないと判定した場合（ステップＳ１０１、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ１００に戻す。
【０１０９】
判定部３０４は、ステップＳ１００でモータ２１０が駆動中であると判定した場合（ステップＳ１００、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ１０２に移行させる。ステップＳ１０２で、判定部３０４は、振動板２０１が弾かれたか否かを判定する。判定部３０４は、弾かれていないと判定した場合（ステップＳ１０２、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ１０３に移行させる。
【０１１０】
ステップＳ１０３で、判定部３０４は、計測部３０３の計測結果に基づき、所定時間が経過したか否かを判定する。判定部３０４は、例えば、ステップＳ１００からステップＳ１０２に処理が移行した時点からの時間を判定対象とし、所定時間を、撹拌部材２０５の１回転の周期に対応する時間に対して後述する予め定められた時間範囲を超える時間として、ステップＳ１０３の判定を行う。
【０１１１】
所定時間は、すなわち、「１回転の周期に対応する時間＋予め定められた時間範囲の正値」である。例えば、当該時間範囲が撹拌部材２０５の１回転の周期に対して±５％の時間であった場合、当該１回転の周期の時間に、１回転の周期の５％の時間を加えた時間となる。これに限らず、所定時間を、当該１回転の周期の時間の１．５倍や２倍の時間としてもよい。
【０１１２】
判定部３０４は、所定時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ１０３、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ１０２に戻す。一方、判定部３０４は、所定時間が経過したと判定した場合（ステップＳ１０３、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ１１０に移行させ、撹拌部材２０５の状態が異常であると判定する。
【０１１３】
判定部３０４は、ステップＳ１０２で振動板２０１が弾かれたと判定した場合（ステップＳ１０２、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ１０４に移行させる。ステップＳ１０４で、判定部３０４は、計測部３０３による計測結果に基づき、ステップＳ１０２で振動板２０１が弾かれたと判定してから上述の所定時間が経過したか否かを判定する。判定部３０４は、所定時間が経過したと判定した場合（ステップＳ１０４、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ１１０に移行させ、撹拌部材２０５の状態が異常であると判定する。
【０１１４】
判定部３０４は、ステップＳ１０４で所定時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ１０４、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ１０５に移行させる。ステップＳ１０５で、判定部３０４は、振動板２０１が弾かれたか否かを判定する。判定部３０４は、振動板２０１が弾かれていないと判定した場合（ステップＳ１０５、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ１０４に戻す。一方、判定部３０４は、振動板２０１が弾かれたと判定した場合（ステップＳ１０５、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ１０６に移行させる。
【０１１５】
ステップＳ１０６で、判定部３０４は、ステップＳ１０２で振動板２０１が弾かれたと判定した時点から、ステップＳ１０５で振動板２０１が弾かれたと判定した時点までの時間Ｔｃ1（図１６（ｂ）参照）が、撹拌部材２０５の１回転の周期に対応する、予め定められた時間範囲内か否かを判定する。予め定められた時間範囲は、上述したように、例えば、撹拌部材２０５の１回転の周期に対して±５％の時間範囲である。具体的な例として、撹拌部材２０５の１回転の周期が１４０ｍｓｅｃである場合、１４０ｍｓｅｃ±５％、すなわち、１３３ｍｓｅｃ〜１４７ｍｓｅｃの範囲が、この予め定められた時間範囲となる。
【０１１６】
判定部３０４は、時間Ｔｃ1が予め定められた時間範囲外であると判定した場合（ステップＳ１０６、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ１１０に移行させ、撹拌部材２０５の状態が異常であると判定する。一方、判定部３０４は、時間Ｔｃ1が予め定められた時間範囲内であると判定した場合（ステップＳ１０６、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ１１１に移行させ、撹拌部材２０５の状態が正常であると判定する。
【０１１７】
このように、第１の実施形態によれば、サブホッパ２００内のトナー２０６を撹拌するための撹拌部材２０５が正常に機能しているか否かを、撹拌部材２０５の回転に応じて当該トナー２０６の量を検知する構成を用いて判定している。したがって、例えば図１８に粉体検知装置３０’として示されるような、撹拌部材２０５のサブホッパ２００内での動作を検出するための回転検出センサ３０２１を、振動板２０１の振動を検知するための振動センサ１０’とは別個にサブホッパ２００内部に設けること無く、簡易な構成にてサブホッパ２００内で撹拌部材２０５が正常に機能しているか否かを判定できる。
【０１１８】
また、サブホッパ２００内に、回転検出センサ３０２１といった撹拌部材２０５のサブホッパ２００内での動作を検出するためのセンサを設ける必要が無いため、当該検出に対するサブホッパ２００内におけるトナー２０６の影響を抑制することが可能である。
【０１１９】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、検知部３０１の検知結果に基づき、撹拌部材２０５の先端部が振動板２０１（重り２０２）に接触していない状態から接触したと判定されたタイミングから、振動板２０１に接触し押し込んだ撹拌部材２０５が振動板２０１（重り２０２）から離脱したと判定されるタイミングまでの時間を計測部３０３により計測する。判定部３０４は、計測された時間に基づき撹拌部材２０５の１回転の周期を推測し、推測された値が予め記憶された当該１回転の周期に対応する場合に、撹拌部材２０５が正常に機能していると判定する。一方、推測された時間が予め記憶された撹拌部材２０５の１回転の周期に対応する時間ではない場合、撹拌部材２０５が正常に機能していないと判定する。
【０１２０】
すなわち、第２の実施形態においては、判定部３０４は、検知部３０１により検知された振動板２０１の第１の変位が振動板２０１に接触していない状態の撹拌部材２０５が振動板２０１に接触したタイミングを示し、検知された振動板２０１の第２の変位が第１の変位後に撹拌部材２０５が振動板２０１から離脱したタイミングを示す場合に、第１の変位および第２の変位が上述した所定の条件を満たして検知されたものとする。判定部３０４は、これら所定の条件を満たして検知された第１の変位および第２の変位の間の時間に基づき撹拌部材２０５の回転周期を推測し、推測された回転周期が所定の範囲内にある場合に、撹拌部材２０５が正常に機能していると判定する。
【０１２１】
図１９を用いて、第２の実施形態の処理についてより具体的に説明する。図１９（ａ）は、上述した図１６（ａ）に対して、後述する説明にて用いる所定時間Ａ、ＢおよびＣを追加した図であって、図１６（ａ）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１９（ｂ）は、検知部３０１の検知結果に基づく、撹拌部材２０５の回転周期の検知出力の例を示す。第２の実施形態の場合、この回転周期検知出力に基づき、撹拌部材２０５の回転周期の時間を推測する。
【０１２２】
図１９（ａ）において、時間ｔaにおいて、センサ１０の出力に基づく出力値が基準値Ｖ0から上昇を開始し、撹拌部材２０５の先端部が振動板２０１（重り２０２）に接触していない状態から接触した状態に遷移したことが示される。検知部３０１は、この時間ｔaに対応したタイミングで、回転周期検知出力をＯＦＦ状態からＯＮ状態に遷移させる。
【０１２３】
検知部３０１は、回転周期検知出力のＯＮ状態を維持し、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾いたと判定できるタイミング、すなわち、センサ１０の出力に基づく出力値の極大点Ｐ0と、極小点Ｐ1との差分の絶対値である振幅Ｗxが閾値Ｗthを超えたと判定されたタイミングで、回転周期検知出力をＯＮ状態からＯＦＦ状態に遷移させる。すなわち、検知部３０１は、図１９（ａ）に示すように、この振幅Ｗxが確定した極小点Ｐ1に対応したタイミングで、回転周期検知出力をＯＮ状態からＯＦＦ状態に遷移させる。
【０１２４】
なお、上述した第１の実施形態の場合と同様に、極小点Ｐ1は、極小点Ｐ1のタイミングを挟む時間ｔ0およびｔ1の間の出力値に基づき検知される。したがって、図１９（ａ）および図１９（ｂ）では、回転周期検知出力がＯＮ状態からＯＦＦ状態に遷移するタイミングが極小点Ｐ1と同時であるように記載されているが、実際には、極小点Ｐ1を検知するために出力値を遡る起点となる時間ｔ1に対応するタイミングで、回転周期検知出力がＯＮ状態からＯＦＦ状態に遷移する。
【０１２５】
計測部３０３は、回転周期検知出力がＯＦＦ状態からＯＮ状態に遷移したタイミングと、ＯＮ状態が維持された回転周期検知出力がＯＦＦ状態に遷移したタイミングとの間の時間Ｔｃ2を計測する。判定部３０４は、計測された時間Ｔｃ2に基づき撹拌部材２０５の回転周期を予測する。例えば、判定部３０４において、撹拌部材２０５の回転周期を予め記憶しておくと共に、当該回転周期と、撹拌部材２０５が正常に機能している場合の時間Ｔｃ2と、の比率を予め求めて記憶しておく。判定部３０４は、計測された時間Ｔｃ2とこの比率とに基づき撹拌部材２０５の回転周期を計算し、算出された回転周期が、予め記憶される回転周期に対して予め定められた範囲内であれば、撹拌部材２０５が正常に機能していると判定する。
【０１２６】
また、判定部３０４は、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾いたと判定される極小点Ｐ1から振動板２０１の振動が収束する時間ｔbを経た後、次に撹拌部材２０５が振動板２０１に接触したと判定される振動板２０１の変位の検知を待機する。検知部３０１は、当該変位を時間ｔa’にて検知すると、上述と同様にして、回転周期検知出力をＯＦＦ状態からＯＮ状態に遷移させ、回転周期検知出力のＯＮ状態を維持する。
【０１２７】
検知部３０１は、振幅Ｗx’が閾値Ｗthを超える極大点Ｐ0’と、極小点Ｐ1’とを検知すると、振幅Ｗxが確定した極小点Ｐ1’に対応したタイミングで、回転周期検知出力をＯＮ状態からＯＦＦ状態に遷移させる。計測部３０３は、時間ｔa’から極小点Ｐ1’までの時間Ｔｃ2’を計測し、判定部３０４は、計測された時間Ｔｃ2’に基づき撹拌部材２０５が正常に機能しているか否かを判定する。
【０１２８】
図２０は、第２の実施形態に係る、判定部３０４による判定処理を示す一例のフローチャートである。なお、図２０のフローチャートによる処理は、スタートからエンドまでの処理をループとして繰り返して実行するものとする。
【０１２９】
ステップＳ２００で、判定部３０４は、撹拌部材２０５を回転させるモータ２１０が駆動中か否かを判定する。判定部３０４は、モータ２１０が駆動中ではないと判定した場合（ステップＳ２００、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２０９に移行させる。
【０１３０】
ステップＳ２０９で、判定部３０４は、振動板２０１が弾かれたか否かを判定する。第１の実施形態の場合と同様に、判定部３０４は、検知部３０１の検知結果に基づき、センサ１０の出力に基づき、差分の絶対値が閾値Ｗthを超える振幅Ｗxとなる、時系列上で隣接する極大点Ｐ0および極小点Ｐ1が検知された場合に、極小点Ｐ1のタイミングで振動板２０１が弾かれたと判定する。
【０１３１】
判定部３０４は、振動板２０１が弾かれた、と判定した場合（ステップＳ２０９、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２２０に移行させ、撹拌部材２０５の状態が異常であり正常に機能していないと判定する。判定部３０４は、ステップＳ２２０において、撹拌部材２０５の状態が異常である旨を、例えば上位装置に通知することができる。一方、判定部３０４は、振動板２０１が弾かれ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。
【０１３２】
ステップＳ２００で、判定部３０４は、モータ２１０が駆動中であると判定した場合（ステップＳ２００、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２０１に移行させる。ステップＳ２０１で、判定部３０４は、検知部３０１により検知されるセンサ１０の出力に基づく出力値が所定の範囲内の値であるか否かを判定する。ここでいう所定の範囲は、振動板２０１が振動せず正常状態であると判定できる出力値の範囲である。判定部３０４は、出力値が所定の範囲内の値ではないと判定した場合（ステップＳ２０１、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２０７に移行させる。
【０１３３】
ステップＳ２０７で、判定部３０４は、計測部３０３に計測された時間に基づき、例えば所定時間Ｂが経過したか否かを判定する。所定時間Ｂは、例えば、図１９（ａ）に示されるように、撹拌部材２０５が振動板２０１に接触し振動板２０１の変位が上昇を開始した時間ｔaから、振動板２０１の振動が収束する時間ｔbまでの時間である。この所定時間Ｂは、実測などにより予め取得し、判定部３０４において記憶しておく。判定部３０４は、例えば、ステップＳ２０１からステップＳ２０７に処理が移行した時点からの時間を判定対象として、所定時間Ｂの経過を判定する。
【０１３４】
判定部３０４は、所定時間Ｂが経過したと判定した場合（ステップＳ２０７、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２２０に移行させ、撹拌部材２０５の状態が異常であり正常に機能していないと判定する。
【０１３５】
一方、判定部３０４は、所定時間Ｂが経過していないと判定した場合（ステップＳ２０７、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２０８に移行させる。ステップＳ２０８で、判定部３０４は、検知部３０１による検知結果に基づき、センサ１０の出力に基づく出力値が所定の範囲内になったか否かを判定する。判定部３０４は、出力値が所定の範囲内になっていないと判定した場合（ステップＳ２０８、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２０７に移行させる。また、判定部３０４は、出力値が所定の範囲内になったと判定した場合、処理をステップＳ２０１に戻す（ステップＳ２０８、「Ｙｅｓ」）。処理を後述するステップＳ２０２に移行させてもよい。
【０１３６】
上述したステップＳ２０１において、判定部３０４は、出力値が所定の範囲内であると判定した場合（ステップＳ２０１、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２０２に移行させる。
【０１３７】
ステップＳ２０２で、判定部３０４は、所定時間Ｃが経過したか否かを判定する。所定時間Ｃは、例えば、図１９（ａ）に示されるように、振動板２０１の振動が基準値Ｖ0に収束し、振動板２０１が安定した時間ｔbから、撹拌部材２０５が次に振動板２０１に接触し振動板２０１の変位が上昇を開始する時間ｔa’までの時間である。この所定時間Ｃは、実測などにより予め取得し、判定部３０４において記憶しておく。なお、所定時間Ｃは、時間ｔbから時間ｔa’までの時間よりやや長めに設定してもよい。判定部３０４は、例えば、ステップＳ２０１からステップＳ２０２に処理が移行した時点からの時間を判定対象として、所定時間Ｃの経過を判定する。
【０１３８】
ステップＳ２０２で、判定部３０４は、所定時間Ｃが経過したと判定した場合（ステップＳ２０２、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２２０に移行させ、撹拌部材２０５の状態が異常であり正常に機能していないと判定する。
【０１３９】
一方、判定部３０４は、ステップＳ２０２で所定時間Ｃが経過していないと判定した場合（ステップＳ２０２、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２０３に移行させる。ステップＳ２０３で、判定部３０４は、検知部３０１の検知結果に基づき、センサ１０の出力に基づく出力値が所定の範囲外になったか否かを判定する。判定部３０４は、出力値が所定の範囲外になっていないと判定した場合（ステップＳ２０３、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２０２に戻す。また、判定部３０４は、出力値が所定の範囲外になったと判定した場合（ステップＳ２０３、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２０４に移行させる。
【０１４０】
ステップＳ２０４で、判定部３０４は、検知部３０１の検知結果に基づき、振動板２０１が弾かれたか否かを判定する。判定部３０４は、振動板２０１が弾かれていないと判定した場合（ステップＳ２０４、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２０５に移行させる。
【０１４１】
ステップＳ２０５で、判定部３０４は、所定時間Ａが経過したか否かを判定する。所定時間Ａは、例えば、図１９（ａ）に示されるように、振動していない状態の振動板２０１に撹拌部材２０５が接触し、センサ１０の出力に基づく出力値が上昇を開始する時間ｔaから、振動板２０１が撹拌部材２０５に弾かれたことが検知される極小点Ｐ1までの時間である。この所定時間Ａは、実測などにより予め取得し、判定部３０４において記憶しておく。判定部３０４は、例えば、ステップＳ２０３からステップＳ２０４に処理が移行した時点からの時間を判定対象として、所定時間Ａの経過を判定する。
【０１４２】
ステップＳ２０５で、判定部３０４は、所定時間Ａが経過したと判定した場合（ステップＳ２０５、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２２０に移行させ、撹拌部材２０５の状態が異常であり正常に機能していないと判定する。また、判定部３０４は、所定時間Ａが経過していないと判定した場合（ステップＳ２０５、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２０４に戻す。
【０１４３】
判定部３０４は、上述したステップＳ２０４で、振動板２０１が弾かれたと判定した場合（ステップＳ２０４、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２０６に移行させる。ステップＳ２０６で、判定部３０４は、計測部３０３の計測結果に基づき、ステップＳ２０３でセンサ１０の出力に基づく出力値が所定の範囲外になった時点から、ステップＳ２０４で振動板２０１が弾かれた時点までの時間Ｔｃ2を求め、この時間Ｔｃ2が撹拌部材２０５の１回転の周期に対応する時間範囲内の時間であるか否かを判定する。
【０１４４】
すなわち、上述したように、判定部３０４は、予め記憶された、撹拌部材２０５の回転周期と、当該回転周期と撹拌部材２０５が正常に機能している場合の時間Ｔｃ2との比率と、に基づき撹拌部材２０５の回転周期を計算し、算出された回転周期が、予め記憶される回転周期に対して予め定められた範囲内であるか否かを判定する。
【０１４５】
ステップＳ２０６で、判定部３０４は、ステップＳ２０３およびステップＳ２０４で取得された各時間に基づき求めた時間Ｔｃ2が撹拌部材２０５の１回転の周期に対応する時間範囲内の時間ではないと判定した場合（ステップＳ２０６、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２２０に移行させ、撹拌部材２０５の状態が異常であると判定する。一方、判定部３０４は、ステップＳ２０３およびステップＳ２０４で取得された各時間に基づき求めた時間Ｔｃ2が撹拌部材２０５の１回転の周期に対応する時間範囲内の時間であると判定した場合（ステップＳ２０６、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２２１に移行させ、撹拌部材２０５の状態が正常であると判定する。
【０１４６】
このように、第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様に、サブホッパ２００内のトナー２０６を撹拌するための撹拌部材２０５が正常に機能しているか否かを、撹拌部材２０５の回転に応じて当該トナー２０６の量を検知する構成を用いて判定している。したがって、撹拌部材２０５のサブホッパ２００内での動作を検出するための回転検出センサ３０２１（図１８参照）をサブホッパ２００内部に設けること無く、簡易な構成にてサブホッパ２００内で撹拌部材２０５が正常に機能しているか否かを判定できる。
【０１４７】
また、上述した第１の実施形態と同様に、サブホッパ２００内に、回転検出センサ３０２１といった撹拌部材２０５のサブホッパ２００内での動作を検出するためのセンサを設ける必要が無いため、当該検出に対するサブホッパ２００内におけるトナー２０６の影響を抑制することが可能である。
【０１４８】
さらに、上述した第１の実施形態では、撹拌部材２０５が１回転するまで周期の判定を実行できなかった。これに対して、第２の実施形態では、撹拌部材２０５の先端部が振動板２０１に接触し離脱するまでの短い時間を計測するだけで、撹拌部材２０５の回転周期を推測でき、撹拌部材２０５が正常に機能しているか否かを判定することが可能である。
【０１４９】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、上述した第１の実施形態あるいは第２の実施形態と組み合わせて実施されるもので、判定部３０４が正常と判定する、撹拌部材２０５の１回転の周期に対応する時間範囲を、サブホッパ２００内のトナーの有無により変更させる。
【０１５０】
第３の実施形態では、第１の実施形態と組み合わせた場合には、図１７のフローチャートのステップＳ１０６の判定における時間範囲を、サブホッパ２００内でのトナーの有無に応じて変更する。また、第２の実施形態と組み合わせた場合には、図２０のフローチャートのステップＳ２０６の判定における時間範囲を、サブホッパ２００内でのトナーの有無に応じて変更する。
【０１５１】
ここで、図１０に示したように、サブホッパ２００内にトナー２０６が保持された状態において撹拌部材２０５を回転させる場合について考える。この場合、撹拌部材２０５を回転させる際に、モータ２１０に、トナー２０６の撹拌部材２０５に対する抵抗による負荷が発生する。例えば、モータ２１０がブラシレスＤＣモータであって、モータ２１０で定電圧駆動している場合、モータ２１０の回転速度がサブホッパ２００内にトナー２０６が保持されていない状態に対して遅くなる。これは、サブホッパ２００内にトナー２０６が保持されている場合の撹拌部材２０５の回転周期が、サブホッパ２００内にトナー２０６が保持されていない場合に対して長周期側にシフトすることを意味する。
【０１５２】
図２１を用いて、第３の実施形態の処理についてより具体的に説明する。図２１において、縦軸は撹拌部材２０５の回転周期、横軸は時間ｔを示している。「標準」で示される回転周期に対応する時間範囲が、サブホッパ２００内にトナー２０６が保持されていない場合に正常であると判定される、撹拌部材２０５（モータ２１０）の回転周期の変動幅を示している。これに対して、サブホッパ２００内にトナー２０６が保持されている場合に正常であると判定される、撹拌部材２０５の回転周期に対応する時間範囲の例を、「長周期」で示される回転周期の変動幅として示している。「長周期」で示される回転周期の変動幅は、「標準」で示される回転周期の変動幅に対して、長周期側にシフトしている。
【０１５３】
図２２は、第３の実施形態に係る処理を示す一例のフローチャートである。なお、図２２において、上述した図１４（ｂ）のフローチャートと対応する処理には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。また、図２２のフローチャートによる処理と並行して、上述した図１４（ａ）のフローチャートによる、センサ１０のセンサ出力に基づく検知処理が実行される。
【０１５４】
図２２において、ステップＳ２０〜ステップＳ２３、および、ステップＳ２４の処理は、上述した図１４（ｂ）のフローチャートによる各処理と同一である。
【０１５５】
すなわち、ステップＳ２０で、検知部３０１は、図１４（ａ）のフローチャートのステップＳ１０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、閾値Ｗthを超える振幅Ｗxが検知されたか否かを判定し、検知されていないと判定した場合（ステップＳ２０、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２０に戻す。一方、検知部３０１は、閾値Ｗthを超える振幅Ｗxが検知されたと判定した場合（ステップＳ２０、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２１に移行させる。
【０１５６】
ステップＳ２１で、推測部３０２は、検知部３０１による検知結果に基づき、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。推測部３０２は、センサ出力が安定してないと判定した場合（ステップＳ２１、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２１に戻す。一方、推測部３０２は、センサ出力が安定したと判定した場合（ステップＳ２１、「Ｙｅｓ」）、処理をステップＳ２２に移行させる。
【０１５７】
ステップＳ２２で、推測部３０２は、ステップＳ２０で検知された振幅Ｗxに対応する時間から、ステップＳ２１でセンサ出力が安定したと判定されるまでの時間Ｔxを取得する。次のステップＳ２３で、推測部３０２は、ステップＳ２２で取得した時間Ｔxが、予め定められた閾値時間Ｔth以下であるか否かを判定する。
【０１５８】
推測部３０２は、時間Ｔxが閾値時間Ｔth以下であると判定した場合（ステップＳ２３、「Ｙｅｓ」）、サブホッパ２００内のトナー２０６が無くなったと判定し、処理をステップＳ２４に移行させて、トナー切れ通知を出力する。次のステップＳ２４０で、判定部３０４は、正常と判定する回転周期の変動幅を、「標準」の回転周期の変動幅に設定する。ステップＳ２４０で回転周期の変動幅が設定されると、処理がステップＳ２０に戻される。
【０１５９】
一方、推測部３０２は、ステップＳ２３で時間Ｔxが閾値時間Ｔthを超えると判定した場合（ステップＳ２３、「Ｎｏ」）、処理をステップＳ２４１に移行させる。ステップＳ２４１で、判定部３０４は、正常と判定する回転周期の変動幅を、「標準」の回転周期の変動幅よりも長周期側の変動幅である「長周期」の回転周期の変動幅に設定する。ステップＳ２４１で回転周期の変動幅が設定されると、処理がステップＳ２０に戻される。
【０１６０】
例えば、図２１において、時間ｔ20で推測部３０２により時間Ｔxが閾値時間Ｔth以下であると判定され、サブホッパ２００内のトナー２０６が無くなったとされたものとする。判定部３０４は、この判定に従い、トナー無し通知を出力すると共に、図２２のステップＳ２４０の処理により、撹拌部材２０５の回転周期の変動幅を「標準」に設定する。時間ｔ20と後述する時間ｔ21との間で検出された回転周期Ｒｃ0は、この「標準」の変動幅内の値であるので、判定部３０４は、撹拌部材２０５が正常に機能していると判定する（図１７、ステップＳ１０６の「Ｙｅｓ」、あるいは、図２０、ステップＳ２０６の「Ｙｅｓ」）。
【０１６１】
時間ｔ21で、推測部３０２により時間Ｔxが閾値時間Ｔthを超えると判定され、サブホッパ２００内にトナー２０６が保持されているとされたものとする。判定部３０４は、図２２のステップＳ２４１の処理により、撹拌部材２０５の回転周期の変動幅を「長周期」に設定する。時間ｔ21と後述する時間ｔ22との間で検出された回転周期Ｒｃ1は、この「長周期」の変動幅内の値であるので、判定部３０４は、撹拌部材２０５が正常に機能していると判定する（図１７、ステップＳ１０６の「Ｙｅｓ」、あるいは、図２０、ステップＳ２０６の「Ｙｅｓ」）。
【０１６２】
さらに、時間ｔ22で、推測部３０２により、時間Ｔxが閾値時間Ｔth以下になったと判定されたものとする。判定部３０４は、この判定に従い、トナー無し通知を出力すると共に、図２２のステップＳ２４０の処理により、撹拌部材２０５の回転周期の変動幅を「標準」に設定する。ここで、時間ｔ22以降、サブホッパ２００内にトナー２０６が無い状態で、回転周期Ｒｃ1と同値の回転周期Ｒｃ2が検出されたものとする。図２１の例では、回転周期Ｒｃ2は、「標準」の変動幅外の値となっており、判定部３０４は、撹拌部材２０５が正常に機能してないと判定する（図１７、ステップＳ１０６の「Ｎｏ」、あるいは、図２０、ステップＳ２０６の「Ｎｏ」）。
【０１６３】
このように、第３の実施形態を第１の実施形態または第２の実施形態と組み合わせることにより、サブホッパ２００内において撹拌部材２０５が故障しているか否かを、より高精度に検出することが可能となる。
【０１６４】
［各実施形態に適用可能な画像形成装置の全体的な構成］
図２３は、各実施形態に適用可能な画像形成装置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２３において、画像形成装置１００（図２３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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
なお、上述の各実施形態は、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。
【符号の説明】
【０１７１】
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
３００  取得部
３０１  検知部
３０２  推測部
３０３  計測部
３０４  判定部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１７２】
【特許文献１】特開２０１３−１２０３２０号公報
【特許文献２】特開２０１６−０８５２９０号公報
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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