(57)【要約】【課題】撹拌部材の永久変形を防止し、高精度の粉体残量検知を可能にする。【解決手段】サブホッパー２００の筐体２００ａを介して磁束センサ１０と対向するとともに、磁束センサ１０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板２０１と、撹拌モータ２０４ａによって回転駆動され、振動板２０１を振動させるとともに、トナーを撹拌する撹拌部材２０５と、磁束センサ１０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、振動板２０１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内のトナーの残量を検知するＣＰＵ２１と、撹拌モータ２０４ａを制御し、撹拌動作が終了した後、撹拌部材２０５の撓み量が予め設定された量以下になる位置まで撹拌部材２０５を逆方向に回転させる撹拌モータ制御部２５と、を備えた。【選択図】図３４
2017134117.tif 000002
【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ともに、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、
回転駆動手段によって回転駆動され、前記振動部を振動させるとともに、前記粉体を撹拌する撹拌部材と、
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を検知し、その検知結果に基づいて前記容器内の粉体の残量を検知する検知処理部と、
前記回転駆動手段を制御し、前記撹拌部材による撹拌動作が終了した後、当該撹拌部材の撓み量が予め設定された量以下になる位置まで前記撹拌部材を逆方向に回転させる回転駆動制御手段と、
を備えた粉体検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の粉体検知装置であって、
前記予め設定された量が、前記撹拌部材が撓んだ状態で放置されていても塑性変形しない撓み量である粉体検知装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の粉体検知装置であって、
前記振動部は前記容器の筐体に片持ち状に取り付けられた粉体検知装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の粉体検知装置であって、
前記回転駆動制御手段による逆方向への回転量が、前記撹拌部材が前記振動部に接触した位置から当該振動部を弾いて振動させる直前の位置までの角度以上である粉体検知装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の粉体検知装置であって、
前記検知処理部が、潜像を顕像化する顕色剤の残量を検知する粉体検知装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の粉体検知装置と、
現像装置によって潜像を顕像化する画像形成手段と、
を備え、
前記現像装置が前記粉体検知装置を含む画像形成装置。
【請求項７】
請求項６記載の画像形成装置であって、
前記撹拌部材による撹拌動作の終了が前記画像形成手段による画像形成ジョブの終了である画像形成装置。
【請求項８】
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から出力し、
前記容器内に配置され、前記容器の筐体を介して前記発振部と対向するとともに、前記発振部と対向する方向に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、
回転駆動手段によって回転駆動される撹拌部材により、前記振動部を振動させるとともに、前記粉体を撹拌し、
前記発振部の発振信号の周波数に関する周波数関連情報を所定の周期で取得し、前記振動部の振動に応じて変化する前記周波数関連情報の変化に基づいて前記振動部の振動状態を検知し、その検知結果に基づいて前記容器内の粉体の残量を検知処理部により検知し、
前記回転駆動手段を制御し、前記撹拌部材による撹拌動作が終了した後、当該撹拌部材の撓み量が予め設定された量以下になる位置まで回転駆動制御手段により前記撹拌部材を逆方向に回転させる粉体検知方法。
【請求項９】
請求項８に記載の粉体検知方法であって、
前記回転駆動制御手段は、前記撹拌部材が前記振動部に接触した位置から当該振動部を弾く直前の位置までの角度以上の角度で前記撹拌部材を逆方向に回転させる粉体検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体検知装置、画像形成装置およ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およ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装置として、例えば特開２０１３−０３７２８０号公報（特許文献１）に記載された技術が公知である。
【０００４】
この技術は、現像ユニット内の撹拌シートの押圧力で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位に基づいてトナー量を検知している。さらに詳しくは、撹拌シートの周回動作に伴ってトナーを押して撹拌し、その際の被加圧シートの撓みのタイミングを検出してトナー残量を検知している。また、撹拌シートとしてＰＥＴシートを例示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の撹拌シートは、待機状態においてもトナー容器の内壁あるいはトナーに接触する長さに形成されている。そのため、常時撹拌シートを曲げる方向にもしくは撹拌シートが曲がる方向に力が加わった状態となっている。この場合、変形量が一定以上で一定時間以上放置されると、撹拌シートは前記曲がった状態で塑性変形し、その変形が永久に残ってしまう。
【０００６】
このような塑性変形が発生すると、特許文献１記載の技術では、粉体であるトナーを所定の力で移動させることができなくなり、被加圧シートの変形量も少なくなる。その結果、被加圧シートの撓みのタイミングも変化し、トナー残量の検知精度も低くなる。特許文献１記載の技術に限らず、ＰＥＴフィルムなどの薄膜の合成樹脂シートを撹拌部材として使用した同様の技術では、同様の問題が発生する。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、撹拌部材の永久変形を防止し、高精度の粉体残量検知を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、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ともに、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、回転駆動手段によって回転駆動され、前記振動部を振動させるとともに、前記粉体を撹拌する撹拌部材と、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を検知し、その検知結果に基づいて前記容器内の粉体の残量を検知する検知処理部と、前記回転駆動手段を制御し、前記撹拌部材による撹拌動作が終了した後、当該撹拌部材の撓み量が予め設定された量以下になる位置まで前記撹拌部材を逆方向に回転させる回転駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、撹拌部材の永久変形を防止し、高精度のトナー残量検知が可能となる。なお、前記以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明において明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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外観を示す斜視図である。
【図４】図３のサブホッパーの内部構成を示す図である。
【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】図５の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】図７の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】図７の磁束センサと図４の振動板との配置関係を示す図である。
【図１０】図４の振動板を磁束が通る際の作用を示す図である。
【図１１】図９に示した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】図４の振動板の斜視図である。
【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図である。
【図１４】図１３の状態から撹拌部材が振動板を押し込んだ状態を示す図である。
【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平面図である。
【図１６】図１４の状態から撹拌部材が振動板から離脱した状態を示す図である。
【図１７】図１２に示した振動板の振動状態を示す平面図である。
【図１８】本発明の実施形態に係る振動板の振動状態と顕色剤との関係を示す側面図である。
【図１９】本発明の実施形態に係る振動板の振動の減衰に応じて変化する磁束センサの発振周波数に応じたカウント値の経時変化を示す図である。
【図２０】本発明の実施形態に係るトナー残量の検知動作を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の実施形態に係るカウント値の解析態様を示す図である。
【図２２】本発明の実施形態に係るカウント値のサンプリング周期および振動板の振動周期の関係を示す図である。
【図２３】図１２における振動板の重りを省いたときの撹拌部材と回転軸の回転角との関係を示す図である。
【図２４】撹拌部材の変形がない場合と、撹拌部材が変形した場合の撹拌部材の回転半径の違いを示す図である。
【図２５】撹拌部材の変形前と変形後の振動板の振動特性を示す図である。
【図２６】本発明の実施形態における撹拌部材の停止位置を示す図で、撹拌部材が振動板を弾いた後、所定量逆回転し、重りの近傍で停止した状態を示す。
【図２７】図２６の状態から撹拌部材が振動板を弾き、重りを通過して変形が戻った直後の状態を示す。
【図２８】図２６の位置からほぼ１８０度回転した位置の撹拌部材の状態を示す。
【図２９】図２６の状態からほぼ２７０度回転した位置の撹拌部材の状態を示す。
【図３０】回転軸の回転停止位置を制御する本発明の実施形態に係るコントローラの構成を示すブロック図である。
【図３１】本発明の実施形態において重りを備えた振動板を撹拌部材が撓みながら弾く動作を示す動作説明図である。
【図３２】本発明の実施形態における逆方向回転制御の動作原理を示す説明図である。
【図３３】図３２の逆方向回転制御の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図３４】本発明の実施形態における印刷ジョブ終了後の塑性変形しない変形量の位置まで逆回転に戻す動作を示す説明図である。
【図３５】本発明の実施形態において撹拌部材を逆方向に回転させる処理を含む画像形成装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図３６】本発明の実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、粉体であるトナーの撹拌動作を行った後、撹拌部材を逆方向に回転させ、その回転位置を制御し、撹拌部材が塑性変形を生じない撓み量以下の状態で停止させることを特徴とする。以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
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。
【００１３】
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の概略を示す図である。同図において、本実施形態に係る画像形成装置１００は、搬送ベルト１０５の回転方向に沿って各色の画像形成部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。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に各色の画像形成部１０６Ｋ，１０６Ｃ、１０６Ｍ，１０６Ｙで形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色の画像がこの順で搬送ベルト１０５に重畳して転写される。そして、４色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用紙（記録媒体の一例）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。
【００１４】
なお、以下の説明において、複数の画像形成部（電子写真プロセス部）１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは適宜画像形成部１０６と総称する。
【００１５】
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。
【００１６】
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とも通である。Ｋ画像形成部１０６ＫはブラックＫの画像を、Ｍ画像形成部１０６ＭはマゼンタＭの画像を、Ｃ画像形成部１０６ＣはシアンＣの画像を、Ｙ画像形成部１０６ＹはイエローＹの画像をそれぞれ形成する。なお、以下の説明においては、Ｙ画像形成部１０６Ｙについて具体的に説明するが、他のＭ，ＣおよびＫの画像形成部１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６ＫはＹ画像形成部１０６Ｙと同様である。そこで、各色の画像形成部１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋの各構成要素については、図では、Ｙ画像形成部１０６Ｙの各構成要素に付したＹに代えて、Ｍ，Ｃ，Ｋによって区別した符号を付し、説明は省略する。
【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、すなわち無端状ベルトである。駆動ローラ１０７は、不図示の駆動モータにより駆動力を得て回転する。
【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Ｙ画像形成部１０６Ｙが、イエローＹのトナー画像を転写する。Ｙ画像形成部１０６Ｙは、Ｙ感光体ドラム１０９Ｙ、このＹ感光体ドラム１０９Ｙの周囲に配置されたＹ帯電器１１０Ｙ、光書き込み装置１１１、Ｙ現像器１１２Ｙ、Ｙ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、各色の感光体ドラム１０９Ｙ，１０９Ｍ，１０９Ｃ，１０９Ｋ（以降、適宜感光体ドラム１０９と総称する。）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、Ｙ感光体ドラム１０９Ｙの外周面は、暗中にてＹ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。Ｙ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、Ｙ感光体ドラム１０９Ｙ上にイエローのトナー画像を形成する。
【００２０】
このトナー画像は、Ｙ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、Ｙ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の外周面に残留した不要なトナーは、Ｙ感光体クリーナ１１３Ｙによりクリーニングされ、Ｙ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。
【００２１】
以上のようにして、Ｙ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Ｍ画像形成部１０６Ｍに搬送される。Ｍ画像形成部１０６Ｍでは、Ｙ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Ｍ感光体ドラム１０９Ｍ上にマゼンタＭのトナー画像が形成され、そのトナー画像がすでに形成されたイエローＹ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Ｙ、マゼンタＭのトナー画像は、さらに次の画像形成部１０６Ｃ、１０６Ｋに搬送され、同様の動作により、感光体ドラム１０９Ｃ上に形成されたシアンＣのトナー画像と、Ｋ感光体ドラム１０９Ｋ上に形成されたブラックＫのトナー画像とが、すで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。
【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。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顕色剤除去部でもある。
【００２５】
図２は、本実施形態に係るトナーの供給構成を示す斜視図である。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。ＣＭＹＫ各色においてトナーの供給構成は概ねとも通しており、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からボトル側供給路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、サブホッパー２００にトナーが供給されなくなる。そこで、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。
【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面には磁束センサ１０（透磁率センサ）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、サブホッパー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、サブホッパー２００内部に保持されたトナーは図３に示すサブホッパー側供給路１１９から現像器１１２に送り出される。
【００２８】
図４は、サブホッパー２００の内部構成を示す図で、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は平面図である。図４に示すように、サブホッパー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において磁束センサ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は筐体を介して磁束センサ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。
【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内部の顕色剤として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。
【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。すなわち、振動板２０１が振動部として機能するとともに、撹拌部材２０５が振動付与部として機能する。また、撹拌機能と弾く機能を確実にするため、本実施形態では、撹拌部材２０５の中央部近傍にスリット２０５ａが形成され、このスリット２０５を境に振動付与部２０５ｃと撹拌部２０５ｄが設けられている。
【００３２】
図５は本実施形態に係る磁束センサの回路構成を示す図である。同図に示すように、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。この発振回路は、平面パターンコイル１１、パターン抵抗１２、第１コンデンサ１３、第２コンデンサ１４、フィードバック抵抗１５、第１アンバッファＩＣ１６、第２アンバッファＩＣ１７および出力端子１８を含む構成となっている。
【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。また、磁束センサ１０は、信号線の長さによって抵抗値が決まる回路抵抗ＲＬを有する。本実施形態の磁束センサ１０では、ほとんどの信号線が平面パターンコイル１１を形成するのに用いられている。したがって回路抵抗ＲＬは平面パターンコイルの信号線による抵抗値とほぼ一致する。
【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。なお、つづら折り状とは、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１コンデンサ１３および第２コンデンサ１４は、平面パターンコイル１１とともにコルピッツ型ＬＣ発振回路を構成する容量である。したがって、第１コンデンサ１３および第２コンデンサ１４は、平面パターンコイル１１およびパターン抵抗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１コンデンサ１３および第２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。第１アンバッファＩＣ１６および第２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１コンデンサ１３および第２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できる。
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【００３８】
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。したがって、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。したがって、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。すなわち、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。
【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、図６に示すように、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５夫々のタイミングにおいて、ａａａａｈ、ｂｂｂｂｈ、ｃｃｃｃｈ、ｄｄｄｄｈ、ＡＡＡＡｈといったカウント値が取得される。
【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）で割ることにより、図６に示すＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４夫々の期間における磁束センサ１０の発振周波数ｆ（Ｈｚ）を算出する。
【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）で割ることにより発振周波数ｆ（Ｈｚ）を算出することができる。
【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もできる。
【００４５】
なお、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およびパターン抵抗１２が形成されている面、すなわち、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およびパターン抵抗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】
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および磁束センサ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および入出力制御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したが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ー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およびカウント値出力部３３を含む。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。すなわち、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。なお、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】
なお、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、前述のリード信号は、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。すなわち、所定のプログラムにしたがって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。
【００５８】
図９は、本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、図１０は振動板を磁束が通る際の作用を示す図である。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。
【００５９】
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。前記式（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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。したがって、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ｇ０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。
【００６２】
そのため、ｇ０以下の間隔における発振周波数はゼロである。他方、平面パターンコイル１１と振動板２０１との間隔が広くなると、磁束センサ１０の発振周波数は、振動板２０１内部において発生する渦電流の影響を受けない周波数に収束していく。
【００６３】
本実施形態に係るサブホッパー２００では、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。また、図１１に示す間隔ｇ０、すなわち、磁束センサ１０の発振が止まる間隔ｇ０を利用して振動板２０１の振動開始タイミングを判断する。このｇ０が、磁束センサ１０と振動板２０１との間隔であって、磁束センサ１０が発振を停止する所定の閾値として用いられる。
【００６４】
すなわち、図９に示す振動板２０１および磁束センサ１０、並びに磁束センサ１０の出力信号を処理する構成が本実施形態に係る粉体検知装置として用いられる。この粉体検知装置は、トナー残量の検知に用いれば顕色剤残量検知装置である。また、磁束センサ１０が振動検知部として機能する。
【００６５】
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。
【００６６】
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。したがって、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。
【００６７】
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。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が図において時計回り方向に回転する。
【００６８】
図１３に示すように、重り２０２は、振動板２０１の板面から突出した突出部であるとともに、側面から見た状態において振動板２０１の板面に対して傾斜を有する形状となっている。この傾斜は、撹拌部材２０５の回転方向に沿って斜面が回転軸２０４に近づくように構成されている。この重り２０２の傾斜面は、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾いて振動させる際に撹拌部材２０５によって押される部分である。図１４は、図１３に示す状態から撹拌部材２０５がさらに回転した状態を示す側面図である。
【００６９】
撹拌部材２０５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が押し込まれて変形することとなる。図１４においては、外力が加わっていない状態（以降、「定常状態」とする）の振動板２０１および重り２０２の位置を破線で示している。図１４に示すように、回転軸２０４の回転に伴って振動板２０１および重り２０２が撹拌部材２０５によって押し込まれる。
【００７０】
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。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。
【００７１】
なお、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（振動付与部２０５ｃ）とそれ以外の部分（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。
【００７２】
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。
【００７３】
図１６は、図１４に示す状態からさらに撹拌部材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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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２０６が存在すると、振動板２０１や重り２０２が振動しながらトナー２０６に接触する。そのため、サブホッパー２００内部にトナー２０６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できる。
【００７７】
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。したがって、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。
【００７８】
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。
【００７９】
そして、タイミングｔ２において振動板２０１と磁束センサ１０との距離が前記間隔ｇ０（図１１）を下回り、磁束センサ１０の発振が停止する。換言すると、撹拌部材２０５は、振動板２０１に対して磁束センサ１０に近づく方向に力を加え、磁束センサ１０との間隔がｇ０以下となるように振動板２０１を移動させる。これにより、上昇傾向であったカウント値は即座にゼロとなる。
【００８０】
そして、タイミングｔ３において撹拌部材２０５による重り２０２の押圧が解除され、振動板２０１は押し込まれた状態から解放され、蓄えられた振動エネルギーによって振動する。これにより、振動板２０１と磁束センサ１０との距離は間隔ｇ０以上となり、磁束センサ１０は再び発振を開始する。その結果、カウント値は、ゼロの状態から急激に上昇することとなる。そこで、このカウント値の急激な上昇に基づいて振動板２０１の振動の開始タイミングを判断する。
【００８１】
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。
【００８２】
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。すなわち、振動板２０１の振動は時間とともに減衰する。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とも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。
【００８３】
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。したがって、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できる。
【００８４】
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を求めることができる。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できる。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。
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【００８５】
なお、上記式（２）においては、図１９に示すピークのうちＰ１、Ｐ２および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が振動を開始したタイミングｔ３におけるピーク値は、振動の振幅に対応した値ではないため、計算対象とはしないことが好ましい。
【００８６】
仮に図１８に示すようにサブホッパー２００内部のトナー２０６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できる。
【００８７】
図２０は、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処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、図８に示すＣＰＵ２１によって実行される。
【００８８】
図２０に示すように、ＣＰＵ２１は、まず撹拌部材２０５によって図１４に示すように重り２０２が押し込まれ、振動が発生することを検知する（Ｓ１０１、なお、図ではステップを省略し、Ｓのみで示す。）。前述のように、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。
【００８９】
そして、上述したように振動板２０１と磁束センサ１０との間隔がｇ０を下回ると、磁束センサ１０の発振が停止し、カウント値がゼロとなる。ＣＰＵ２１は、カウント値がゼロとなったことを検知すると（Ｓ１０１／ＹＥＳ）、次に、図１９のタイミングｔ３のようにカウント値が急増するタイミングまで待機する（Ｓ１０２／ＮＯ）。
【００９０】
振動板２０１が弾かれて振動を開始すると、磁束センサ１０が発振を開始し、カウント値が急増する。ＣＰＵ２１は、カウント値がゼロから急増したことを検知すると（Ｓ１０２／ＹＥＳ）、振動板２０１に振動が発生したことを検知する（Ｓ１０３）。
【００９１】
ステップＳ１０１〜Ｓ１０３の処理に拘わらず、ＣＰＵ２１は通常の処理として所定期間毎のカウント値の取得処理は継続して行う。そして、ステップＳ１０３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（Ｓ１０４）。ステップＳ１０４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。
【００９２】
図２１は、カウント値の解析態様を示す図である。所定期間毎に取得されるカウント値について、夫々のカウント値の“番号ｎ”、“カウント値Ｓｎ”に加えて、直前のカウント値との差分の符号“Ｓｎ−１−Ｓｎ”が、取得順に示されている。図２１に示すような結果において、“Ｓｎ−１−Ｓｎ”の符号が反転した１つ前の値がピーク値である。図２１の場合、５番および１０番がピーク値として採用される。
【００９３】
すなわち、ＣＰＵ２１は、Ｓ１０３以降、順番に取得されたカウント値について、図２１に示す“Ｓｎ−１−Ｓｎ”を計算する。そして、計算結果として得られる符号が反転したタイミングにおける“カウント値Ｓｎ”を図１９に示すＰ１、Ｐ２、Ｐ３・・・といったピーク値として採用する。
【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２１に示す解析を行うことが好ましい。平滑化処理においては移動平均法などの一般的な処理を採用することができる。
【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（Ｓ１０５）。このため、ステップＳ１０４においては、減衰率の計算に用いるピーク値が得られるまで、図２１に示す態様によりカウント値の解析を行う。上記式（２）を用いる場合、ＣＰＵ２１は、Ｐ６に相当するピーク値が得られるまでカウント値の解析を行う。
【００９６】
このようにして減衰率ζを算出すると、ＣＰＵ２１は、算出した減衰率ζが所定の閾値以下であるか否かを判断する（Ｓ１０６）。すなわち、ＣＰＵ２１は、異なるタイミングにおいて取得されたカウント値の比率と所定の閾値との大小関係に基づいて、サブホッパー２００内部のトナー２０６が所定の量を下回ったことを判断する。図１８において説明したように、サブホッパー２００内部に十分なトナー２０６が残っている場合、振動板２０１の振動は早く減衰する。したがって、減衰率ζは小さくなる。
【００９７】
他方、サブホッパー２００内部のトナー２０６が減少すると、それに応じて振動板２０１の振動の減衰が遅くなり、減衰率ζは大きくなる。したがって、検知するべきトナー残量に応じた減衰率ζＳを閾値とすることにより、算出された減衰率ζに基づいて、サブホッパー２００内部のトナー残量が検知するべき残量（以降、「規定量」とする）にまで減少したことを判断することが可能である。
【００９８】
なお、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２０６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。したがって、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。
【００９９】
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２０６は撹拌されている。したがって、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できる。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２０６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できる。
【０１００】
ステップＳ１０４の判断の結果、算出した減衰率ζが閾値未満であれば（Ｓ１０６／ＮＯ）、ＣＰＵ２１は、サブホッパー２００内部には十分な量のトナーが保持されていると判断し、そのまま処理を終了する。他方、算出した減衰率ζが閾値以上であれば（Ｓ１０６／ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、サブホッパー２００内部のトナー量が規定量を下回っていると判断し、トナー切れ検知を行って処理を終了する（Ｓ１０７）。
【０１０１】
ステップＳ１０７の処理によりトナー切れ検知を行ったＣＰＵ２１は、画像形成装置１００を制御するより上位のコントローラに対して、トナー残量が規定量を下回ったことを示す信号を出力する。これにより、画像形成装置１００のコントローラは、特定の色についてのトナー切れを認識し、トナーボトル１１７からトナー２０６の供給を行うことが可能となる。
【０１０２】
次に、本実施形態に係る磁束センサ１０の発振信号の周波数、ＣＰＵ２１によるカウント値の取得周期（以降、「サンプリング周期」とする）、振動板２０１の固有振動数の関係について説明する。図２２は、振動板２０１の１周期分における振動について、サンプリングされたカウント値を示す図である。図２２において、振動板２０１の振動の周期はＴplateであり、サンプリング周期はＴsampleである。
【０１０３】
図１９〜図２１において説明した態様により振動板２０１の減衰率ζを高精度に算出すためには、振動板２０１の振動のピーク値を高精度に取得する必要がある。そのためには、Ｔplateに対して十分なカウント値のサンプル数が必要であり、そのためにＴsampleはＴplateに対して十分小さい必要がある。
【０１０４】
図２２の例においては、Ｔplateの１周期に対してカウント値のサンプル数は１０個である。すなわち、ＴsampleはＴplateの１／１０である。図２２の態様によれば、図中のＴpeakの期間内に必ずサンプリングを行うこととなり、ピーク値を高精度に取得することが可能である。
【０１０５】
したがって、仮にＣＰＵ２１のサンプリング周期Ｔsampleを１ｍｓとすると、振動板２０１の振動周期Ｔplateは１０ｍｓ以上とすることが好ましい。換言すると、ＣＰＵ２１のサンプリング周波数１０００Ｈｚに対して、振動板２０１の固有振動数は１００Ｈｚ程度であることが好ましく、より好適にはそれ以下であることが好ましい。このような振動板２０１の固有振動数は、振動板２０１の材質、振動板２０１の厚みをはじめとした寸法および重り２０２の重量を調整することによって実現される。
【０１０６】
他方、サンプリング周期毎にサンプリングされるカウント値の値が小さすぎると、振動板２０１の振動に応じたサンプル毎のカウント値の変化が小さくなり、減衰率ζを精度よく算出することができなくなる。ここで、サンプリングされるカウント値の値は磁束センサ１０の発振周波数に準じた値となる。
【０１０７】
一般的に磁束センサ１０の発振周波数は数ＭＨｚのオーダーであり、１０００Ｈｚのサンプリング周波数でサンプリングを行う場合、サンプリングタイミング毎に１０００以上のカウント値を得ることができる。したがって、上述したようなＴplate、Ｔsampleのオーダーにより、減衰率ζを高精度に算出することが可能である。
【０１０８】
但し、振動板２０１の振動による磁束センサ１０と振動板２０１との間隔の変化に対して、磁束センサ１０の発振周波数の変化量が十分になければ、図１９に示すような時間に対するカウント値の振動の振幅が小さくなってしまう。その結果、減衰率ζの変化も小さくなってしまい、振動板２０１の振動によるトナー残量検知の精度も低下してしまう。
【０１０９】
磁束センサ１０と振動板２０１との間隔の変化に対する磁束センサ１０の発振周波数の変化量を大きくするためには、図１１に示すような特性に基づいて、磁束センサ１０と振動板２０１との配置間隔を決定する必要がある。例えば、図中の矢印の区間に示すように、磁束センサ１０と振動板２０１との間隔の変化に対する発振周波数の変化が急峻な範囲に含まれる間隔を、磁束センサ１０と振動板２０１との配置間隔として決定することが好ましい。
【０１１０】
ところで、撹拌部材２０５は回転軸２０４の回転にしたがって回転しながら、サブホッパー２００内部のトナー２０６を撹拌するとともに、振動板２０１を振動させる。その際、図１４に示すように振動板２０１を押し込んだ状態から図１６に示すように振動板２０１を弾くことにより、振動板を振動させる。
【０１１１】
このような撹拌部材２０５の回転は、画像形成装置１００の動作状態によっては停止した状態となる。例えば図１４に示すように、振動板２０１を押し込むことによって撹拌部材２０５が撓んだ状態で回転が停止し、所定の時間が経過すると、撹拌部材２０５が変形し、その変形が塑性変形として残ってしまう可能性がある。また、振動板２０１側にも変形等の不具合が生じる可能性がある。
【０１１２】
図２３は振動板２０１の重り２０２を省いたときの撹拌部材２０５と回転軸２０４の回転角との関係を示す図である。図23（ａ）を初期位置（０度）とし、この初期位置から図中時計回り方向に回転軸２０４が９０度回転すると、図２３（ｂ）の状態になる。さらに、回転軸２０４が１８０度回転すると、図２３（ｃ）の状態になり、２７０度回転すると図２３（ｄ）の状態になる。このように振動板２０１に重り２０２がない場合には、撹拌部材２０５が変形するにしても図示はしないがトナーを撹拌するときのトナーの移動に伴う反力によって変形するに留まる。
【０１１３】
図２４は撹拌部材２０５の変形がない場合と、撹拌部材２０５が変形した場合の撹拌部材２０５の回転半径の違いを示す図である。同図（ａ）は撹拌部材２０５の変形がない場合、言い換えれば図２３に示した状態で回転した場合の撹拌部材２０５の状態を示す。この初期状態における撹拌部材２０５の回転半径をＤとする。
【０１１４】
一方、図２４（ｂ）は撹拌部材２０５が塑性変形した場合を示す図で、この場合には、撹拌部材２０５の回転半径はＤ１となる。塑性変形は図２４（ｃ）に示すように、撹拌部材２０５が振動板２０１の先端の重り２０２に接触したままの状態で所定時間経過すると、撹拌部材２０５の弾性が戻らずに撹拌部材２０５が塑性変形し、変形が残ったままになる。塑性変形が生じる条件は、撹拌部材２０５の材質、弾性、変形時の弾性力、変形の継続時間等によって左右されるが、これらの条件が塑性変形を起こす閾値に達すると、撹拌部材２０５は塑性変形し、少し戻ることはあっても初期の形状に戻ることはない。
【０１１５】
図２４では、図２４（ｃ）の状態で塑性変形を起こす条件に達し、回転軸２０４がこの状態から回転して撹拌部材２０５の先端が重り２０２を通り越したとしても、撹拌部材２０５は図２４（ｂ）に示す塑性変形したままの状態となる。このときの撹拌部材２０５の先端の回転半径をＤ１とする。塑性変形後の回転半径Ｄ１は初期状態の撹拌部材２０５の回転半径をＤよりも小さい。すなわち、
Ｄ＞Ｄ１
の関係となる。
【０１１６】
この状態で回転軸２０４が回転し、撹拌部材２０５が重り２０２に接触して重り２０２を押し込んだとしても、撹拌部材２０５が振動板２０１を振動させる際の押し込み力が弱くなり、振動板の振幅が低下して減衰率ζの検知精度が低下する。さらに、撹拌部材２０５の停止位置によっては、次に回転を開始した際に撹拌部材２０５がサブホッパー２００内部のトナー２０６を跳ね上げる量が異なる。その結果、サブホッパー２００内のトナー量に応じた振動板２０１の振動の抑制効果が変化し、正確なトナー量検知が困難となる。
【０１１７】
図２５は撹拌部材２０５の変形前と変形後の振動板２０１の振動特性を示す図である。実線が変形前、破線が変形後の特性である。実線のＰ０は撹拌部材２０５が振動板２０１を筐体２００ａの内壁に十分に押し付けた状態を示している。一方、撹拌部材２０５が変形していると、回転半径Ｄ１がＤよりも小さくなっていることから、振動板２０１を筐体２００ａの内壁に十分に押し付けてはないことが分かる。その結果、変形後の撹拌部材２０５では、変形前の撹拌部材２０５に比べて山ピークと谷ピークの間のＰｔｏＰ値が低下していることが分かる。すなわち、ＰｔｏＰ値はＰ２−Ｐ１＞Ｐ−Ｐ´となる。
【０１１８】
このように振動波形のＰｔｏＰ値が低下すると、減衰率演算の（Ｐ６−Ｐ５）／（Ｐ２−Ｐ１）の精度が低下し、トナー有無判定の誤検知率が高くなる。なお、精度の低下は、（Ｐ６−Ｐ５）の値が小さくなるので、誤差が出やすくなるためである。
【０１１９】
図２６〜図２９は、撹拌部材２０５の停止位置を示す図である。図２６は撹拌部材２０５が振動板２０１を弾いた後、所定量逆回転し、重り２０２の近傍で停止した状態を示す。
【０１２０】
図２６の場合、次に撹拌部材２０５が回転を開始した場合、撹拌部材２０５は多くのトナー２０６を撹拌しながら一周近く回転して振動板２０１を弾くこととなる。撹拌部材２０５によって跳ね上げられたトナー２０６の多くは図中左側に、残ったトナーは天井側と振動板２０１側に分散される。天井側へ跳ね上げられたトナー２０６は天板に当たって再び落下するが、その一部は振動板２０１側へ落下する。また、撹拌部材２０５に連なって振動板２０１側へ運ばれたトナー２０６は振動板２０１上の側板に当たるか、振動板２０１に直接当たるかして落下する。
【０１２１】
図２７は、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾き、重り２０２を通過して変形が戻った直後の状態を示す。この状態から次回転を開始すると、トナー２０６の２／３〜３／４程度を掻き上げて回転することになる。図２８は図２６の位置からほぼ１８０度回転した位置である。この場合には、次回転時には、撹拌部材２０５上のトナー２０６のみ掻き上げて回転し、振動板２０１を弾くことになる。図２９は図２６の状態からほぼ２７０度回転した位置であり、この状態ではトナー２０６は撹拌部材２０５上に存在しないので、撹拌部材２０５自体は無負荷の状態で停止し、次回転時には、振動板２０１の前面側に存在するトナー２０６を押し込むようにようにして撹拌することになる。
【０１２２】
撹拌部材２０５が撹拌部材２０５の塑性変形を生じさせる位置で停止し、塑性変形を生じさせるに足る時間が経過すると、撹拌部材２０５が塑性変形することは前述の通りである。そして、このような塑性変形が生じるとトナー２０６の有無判定の精度が低下し、誤検知率が高くなることも前述の通りである。
【０１２３】
これを回避するためには、撹拌部材２０５の先端が重り２０２に接触した状態で、撹拌部材２０５が停止しないように回転軸２０４の回転停止位置を制御すればよい。このように制御すれば、撹拌部材２０５が弾性変形した状態で停止状態が持続することはなくなる。
【０１２４】
図３０は、回転軸２０４の回転停止位置を制御する本実施形態に係るコントローラ２０の構成を示すブロック図である。図３０に示すように、本実施形態に係るコントローラ２０は、図８において説明したコントローラ２０にさらに撹拌モータ２０４ａを駆動制御する撹拌モータ制御部２５を設ける。
【０１２５】
撹拌モータ制御部２５は、回転軸２０４を回転させるための動力源である撹拌モータ２
４ａの回転を制御する制御部であり、ＡＳＩＣ２２を介してＣＰＵ２１からの命令を受け付けて撹拌モータ２０４ａの回転を制御する。すなわち、ＣＰＵ２１および撹拌モータ制御部２５が連動して、撹拌部材２０５の回転を制御する回転制御部として機能する。
【０１２６】
本実施形態では、撹拌部材２０５の停止位置制御として、撹拌部材２０５が停止した後、回転軸２０４を逆方向に回転させ、撹拌部材２０５の停止位置を重り２０２との接触位置から外すようにした。
【０１２７】
以下では、撹拌部材２０５がサブホッパー２００内部のトナー２０６を撹拌するときの回転方向を順方向とし、順方向とは逆の回転方向を逆方向として説明する。
【０１２８】
図３１は重り２０２を備えた振動板２０１を撹拌部材２０５が撓みながら弾く動作を示す動作説明図である。同図（ａ）では、回転軸２０４が順方向に回転し、撹拌部材２０５が重り２０２に接触した状態である。この状態からさらに回転軸２０４が順方向に回転すると、同図（ｂ）に示すように撹拌部材２０５の弾性（腰の強さ）により重り２０２、延いては振動板２０１を筐体２００ａの内面に近付ける方向に押す。
【０１２９】
順方向への回転が進むと、同図（ｃ）に示すように撹拌部材２０５は重り２０２と振動板２０１を筐体２００ａの内面に突き当て、押し付ける。これ以降、撹拌部材２０５は強く撓んで撹拌部材２０５には大きな応力が生じる。同図（ｄ）は、撹拌部材２０５が最も撓んだ状態で、撹拌部材２０５の先端が重り２０２の頂部から離脱する直前の状態を示している。この後、撹拌部材２０５の先端が重り２０２から離脱すると、振動板２０１が弾かれ、振動板２０１は前述のように振動する。同図（ｅ）は撹拌部材２０５が重り２０２から離脱した直後の状態を示している。本実施形態では、例えば、この図（ｅ）の状態から重り２０２に接触する位置まで撹拌部材２０５を逆方向に回転させる。この逆回転は、撹拌モータ制御部２５から撹拌モータ２０４ａに対して逆方向に回転させる駆動パルスを出力することにより行われる。この駆動パルスは、図３３に示した本実施形態における撹拌モータ駆動タイミングチャートにおける逆方向の駆動パルスである。
【０１３０】
このように撹拌モータ２０４ａが停止する前に逆方向に回転させることにより、撹拌部材２０５は、僅かに弾性変形した状態で停止することもあり得るものの、長時間放置された場合に塑性変形が生じてしまう程に弾性変形した状態で停止することがなくなる。その結果、撹拌部材２０５の塑性変形が原因となってトナーの有無判定の精度が低下し、誤検知率が高くなるということがなくなる。
【０１３１】
なお、図３１の各分図の下に図３１（ｂ）の回転軸２０４の水平方向を初期値（０度）した場合の回転角の一例を示す。この例では、図３１（ａ）は−２０度、同図（ｃ）は１０度、同図（ｄ）は２５度、同図（ｅ）は２６度であり、いずれも初期位置から図中時計回り方向で示されている順方向を正にとっている。
【０１３２】
図３２は逆方向回転制御の動作原理を示す説明図、図３３はそのときの動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【０１３３】
図３３のタイミングチャートは、印刷ジョブ、トナー補給指令、および撹拌モータの駆動タイミングの関係を示している。このタイミングの関係について、図３３では、３回の印刷ジョブがあり、そのジョブ間にトナー補給指令が出力された場合を例にとって説明している。この場合、トナー補給指令に応じて撹拌モータ２０４ａが例えば図３１（ａ）〜（ｅ）に示すように順方向に回転し、回転軸２０４および撹拌部材２０５を図中時計回り方向に回転させる。
【０１３４】
そして、３回の印刷ジョブの終了時に、撹拌部材２０５が振動板２０１をはじき、弾性変形が解消された時点（図３１（ｅ））で、撹拌モータ２０４ａが停止したような場合には、そのまま停止させておいても撹拌部材２０５に塑性変形が生じてしまうことはない。しかしながら、図３１（ｄ）に示す状態で撹拌モータ２０４ａが停止したような場合には、図３２（ａ）および（ｂ）に示すように所定角（例えば２０度）逆回転させないと、撹拌部材２０５に塑性変形が生じてしまう。
【０１３５】
図３４は印刷ジョブ終了後の塑性変形しない変形量の位置まで逆回転に戻す動作を示す説明図である。まず、図３４で用いる角度に関して定義する。図３４では、振動板２０１に対して垂直であって、回転軸２０４の中心を通る線を基準軸（もしくは基準線）とし、図中にｘ軸として示した。図３４（ａ）は、撹拌部材２０５を順方向に回転させたときに、振動板２０１に設けた重り２０２における端部２０２ａに対して撹拌部材２０５の先端が接触した状態を示す。ここで、重り２０２の端部２０２ａは、撹拌部材２０５との接触上流側の端部であるため、以降では上流側端部２０２ａと呼ぶことにする。図３４（ａ）において、撹拌部材２０５（あるいは、回転軸２０４のＤカットの面から延長した直線）がｘ軸となす角度をθ１とする。図の例では、順方向を正ととっているのでθ１は負の値となる。
【０１３６】
図３４（ａ）の角度θ１の位置から回転軸２０４が順方向（時計回り方向）に回転すると、図３１を用いて説明したように、撹拌部材２０５は重り２０２に乗り上げ、振動板２０１を筐体２００ａ側に押し込む。図３１（ｄ）と同様の最大限押し込んだ状態を図３４（ｂ）に示している。このときの撹拌部材２０５の変形をしていない部分の延長線（あるいは、回転軸２０４のＤカットの面の延長線）とｘ軸とのなす角をθ２とする。この状態は、撹拌部材２０５が振動板２０１を弾く直前の状態である。図の例では、順方向を正ととっているのでθ２は正の値となる。
【０１３７】
図３４（ｂ）の状態から少しでも回転軸２０４が順方向に回転すると、撹拌部材２０５は重り２０２との接触状態が解消されるため、振動板２０１を弾くことになる。その後、図３４（ｃ）に示すように撹拌部材２０５の撓みが元に戻り、振動板２０１は振動しながら徐々に減衰する。この振動板２０１を弾いた後の撹拌部材２０５（あるいは、回転軸２０４のＤカットの面の延長線）がｘ軸となす角をθ３とする。角度θ３は図３４（ｂ）の角度θ２から僅かに順方向に進んだ角度である。これは、図３１（ｄ），（ｅ）からも分かる。すなわち、撹拌部材２０５と重り２０２との接触状態が解消された後なので、角度θ３は角度θ２より僅かに大きい。また、図の例では、順方向を正ととっているので、θ３はθ２と同様に正の値となる。
【０１３８】
図３４（ｄ）は、図３４（ｃ）の状態から回転軸２０４を逆方向に回転させ、撹拌部材２０５を逆方向に回転させたときに、重り２０２における端部２０２ｂに対して撹拌部材２０５の先端が接触した状態を示す。ここで、重り２０２の端部２０２ｂは、撹拌部材２０５が順方向に回転するときには、接触下流側の端部となるため、以降では下流側端部２０２ｂと呼ぶことにする。このときの撹拌部材２０５（あるいは、回転軸２０４のＤカットの面の延長線）がｘ軸となす角度をθ４とする。図の例では、順方向を正ととっているのでθ４は正の値となる。
【０１３９】
ここで、長時間放置されたとしても、トナーの有無判定の精度を低下させるような塑性変形が撹拌部材２０５に生じ得ない回転位置に、撹拌部材２０５を停止させるための逆回転制御に関して説明する。
【０１４０】
印刷ジョブが終了し、回転軸２０４ａが停止したとき、撹拌部材２０５が順方向に向けて凸面状となるように撓んだ状態で停止しないようにするためには、停止させる直前に回転軸２０４ａを所定角度逆回転させ、図３１（ａ）の状態から図３１（ｄ）の状態までの間の変形した状態で撹拌部材２０５を停止させないようにする必要がある。
【０１４１】
そこで、例えば図３１（ｄ）の状態で停止したときには、図３１（ａ）で示す位置まで回転軸２０４を逆回転させれば、長時間放置されたとしても、撹拌部材２０５は塑性変形しない。なお、図３１（ａ）に示す撹拌部材２０５の回転方向位置は、図３４（ａ）に示す回転方向位置と同じθ１であり、図３１（ｄ）に示す撹拌部材２０５の回転方向位置は、図３４（ｂ）に示す回転方向位置と同じθ２である。また、図３１（ｅ）に示す撹拌部材２０５の回転方向位置は、図３４（ｃ）に示す回転方向位置と同じθ３であり、図３１（ｆ）に示す撹拌部材２０５の回転方向位置は、図３４（ｄ）に示す回転方向位置と同じθ４である。このときの回転軸２０４を逆方向（図中反時計回り方向）に回転させる逆回転角をθｒとすると、
θ２−θ１≦θｒ      （３）
の角度逆回転させる。これにより撹拌部材２０５は図３１（ａ）の状態、もしくはそれよりも先端が回転方向で上流側となる端部２０２ａから離れた位置まで戻る。なお、θ１の符号は負であり、（３）式のθｒは逆回転角の最小値である。
【０１４２】
また、順方向に回転している限り、図３１（ｅ）と図３１（ｆ）の間で撹拌部材２０５が停止することはない。そこで、図３１（ｅ）の状態から前記（３）式で示す逆回転角θｒ逆回転したとする。角度（θ３−θ４）が角度（θ２−θ１）以上であれば、撹拌部材２０５は図３４（ｄ）に示す下流側端部２０２ｂに接触する位置か、その手前の位置で停止する。したがって、この場合には、撹拌部材２０５が塑性変形を生じるおそれはない。
【０１４３】
一方、角度（θ３−θ４）が角度（θ２−θ１）より小さければ、撹拌部材２０５は重り２０２に逆回転方向側から乗り上げて停止するか、または、図３１（ａ）の状態よりも先端が回転方向で上流側となる端部２０２ａから離れた位置に停止する。後者の場合は前述したように塑性変形を生じるおそれはない。一方で前者の場合には、撹拌部材２０５は重り２０２を押し、図３１（ｄ）に示した方向とは逆方向に撓んだ状態となる。詳しく述べると、逆方向に向けて凸面状であり、言い換えれば順方向に向けて凹面状となるように撓んだ状態である。この場合には、この状態で長期間が経過すると、撹拌部材２０５が塑性変形することもあり得る。
【０１４４】
しかし、このような塑性変形が撹拌部材２０５に生じた場合、トナー２０６を撹拌する順方向（時計回り方向）回転側の面が凹面状になるが、このような凹面状の癖（塑性変形）がついたとしても、トナー２０６を撹拌しながら重り２０２を押すときに癖を矯正する方向に力が作用し、押し込み不足になることはない。すなわち、逆回転角θｒの最小値として前記（３）式の値を用いた場合、撹拌部材２０５による振動板２０１への振動の付与（最大振幅の付与）に悪影響を及ぼすことはない。
【０１４５】
他方、逆回転角θｒの最大値を考えると、最大値は３６０°であるが、図３１（ｄ）の状態から３６０°逆方向に回転させると、ほぼ図３１（ｅ）の状態になる。図３１（ｅ）および（ｆ）の場合には、図示の状態に戻る。そのためこれらの場合には、問題はない。しかし、図３１（ａ）の場合には、回転軸２０４は図３１（ａ）の位置にあって、撹拌部材２０５の先端は下流側端部２０２ｂに当って図３１（ｄ）に示す撓み方向とは逆方向に撓んで停止する。この状態で長期間経過すると、撹拌部材２０５に塑性変形が生じ、トナー２０６を撹拌する順方向（時計回り方向）回転側の面が凹面状になることがあり得る。しかしながら、この状態になったとしても問題がないことは前述の通りである。
【０１４６】
すなわち、逆回転角θｒについては、最小値である（３）式を満足するように設定すれば、撹拌部材２０５の塑性変形による前記図２４を参照して説明した問題が発生することはない。
【０１４７】
このように逆回転角θｒの上限値を設定する必要は特にないが、本実施形態では９０°に設定している。これは、逆回転量が多くなると、撹拌部材２０５が順回転して重り２０２を弾くまでの時間が長くなるからである。この時間が長くなると、画像形成装置１００の復帰からトナー残量検知までの時間が長くなり効率が落ちるので、適切な逆回転量として前記角度に設定した。
【０１４８】
このように、逆回転角θｒの範囲を（θ２−θ１）以上とする。この逆方向回転は、図３３に示すように、撹拌モータ２０４ａに逆方向に回転させる駆動パルスが入力されることで実施される。
【０１４９】
すなわち、前記（３）式の逆方向回転角θｒの分だけ駆動するに足る駆動時間分、撹拌モータ２０４ａを駆動し、回転軸２０４を逆方向に回転させる。撹拌モータ２０４ａとしてステッピングモータを使用した場合には、逆回転パルス数をＰｒとすると、使用するステッピングモータのステップ角が分かるので、
（θ２−θ１）／ステップ角≦Ｐｒ
から得ることができる。ステップ角は、ステッピングモータに１パルス入力したときの回転角であり、一般には、１．８°あるいは０．９°のものが多く使われる。
【０１５０】
また、本実施形態では、撹拌モータ２０４ａとしてステッピングモータを使用し、ステップパルスでモータ制御を行っているが、ＤＣモータを使用することもできる。この場合にはＤＣモータとエンコーダを使用して前記角度に相当する制御を実行すればよい。
【０１５１】
なお、図３４（ａ）は図３１（ａ）に、図３４（ｂ）は図３１（ｄ）に、図３４（ｃ）は図３１（ｅ）に、図３４（ｄ）は図３１（ｆ）にそれぞれ対応する。
【０１５２】
また、前記角度θ１，θ２，θ３，θ４は、撹拌部材２０５の長さ、厚さ、材質などの材料の条件の相違によって個々には異なってくるが、これらの間の関係は、前記（３）式の不等式で規定できる。
【０１５３】
撹拌部材２０５によるトナーの撹拌停止後に上述のようにして撹拌部材２０５を逆回転させると、撹拌部材２０５は塑性変形を生じない位置で停止する。あるいは塑性変形が生じたとしてもトナー量検知が可能な位置で停止する。
【０１５４】
図３５は撹拌部材２０５を逆方向に回転させる処理を含む画像形成装置１００の動作手順を示すフローチャートである。画像形成装置１００の制御は、図３６に示すＣＰＵ１００ｈが実行する。
【０１５５】
図３５に示すように、ＣＰＵ１００ｈは、画像形成装置１００の電源がオンされると（Ｓ２０１）、スタンバイの状態となり（Ｓ２０２）プリント信号がオンになるのを待つ（Ｓ２０３）。プリント信号がオンになると（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、プリント動作を開始する（Ｓ２０４）。
【０１５６】
プリント動作が開始されると、現像器１１２が回転し（Ｓ２０５）、前述の磁束センサ（透磁率センサ）１０によってトナー濃度が検知される（Ｓ２０６）。この検知結果から、トナー濃度が低いか否かを判定し、トナー濃度が低くなければ現像器１１２の回転を停止し（Ｓ２０８）、実行するプリント動作が連続プリントか否かを判定する（Ｓ２０９）。
【０１５７】
この判定で連続プリントであると判定された場合、ステップＳ２０５に戻って、以降の処理を繰り返す。連続プリントでないと判定された場合、プリント動作を終了し（Ｓ２１０）、サブホッパー補給モータ、すなわち撹拌モータ２０４ａを逆回転させ、ステップＳ２０２に戻って以降の処理を繰り返す。
【０１５８】
一方、ステップＳ２０７でトナー濃度が低いと判定された場合、サブホッパー補給モータ（撹拌モータ２０４ａ）を正（順）方向に回転させ（Ｓ２１２）、ホッパ内トナーエンド検知を行う（Ｓ２１３）。トナーエンド検知でトナーエンドでない場合（Ｓ２１４：ＮＯ）、カウンタ１をリセットして（Ｓ２１５）ステップＳ２０６に戻り、トナー濃度検知を実行し、ステップＳ２０７以降の処理を繰り返す。
【０１５９】
ステップＳ２１４でトナーエンドと判定された場合、トナー２０６を保持するトナーボトルを回転させるボトルモータを回転させ（Ｓ２１６）、カウンタ１を１増分する（Ｓ２１７）。次いで、カウンタ１が規定値１に到達したか否かを判定する（Ｓ２１８）。規定値１に達していなければ、ステップＳ２１２に戻って以降の処理を繰り返す。
【０１６０】
カウンタ１が規定値１に到達していれば（Ｓ２１８：ＹＥＳ）、ニアーエンド表示を行い（Ｓ２１９）、さらにカウンタ１が規定値２に到達したか否かを判定する（Ｓ２２０）。この判定で規定値２に到達していなければ、ステップＳ２１２に戻って以降の処理を繰り返す。規定値２に到達していれば、ボトルエンド表示を行い（Ｓ２２１）、現像器１１２の回転を停止し（Ｓ２２２）、プリント動作を終了した（Ｓ２２３）後、画像形成装置１００の駆動を停止する（Ｓ２２４）。
【０１６１】
なお、カウンタ１はトナーエンドの回数をカウントするカウンタで、規定値１はトナーのニアーエンドの回数を規定し、規定値２はボトルエンドとなるトナーエンドの回数を規定している。
【０１６２】
図３６は画像形成装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。同図において、画像形成装置（プリンタ）１００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１００ａと、用紙に画像を印刷するためのプリンタエンジン１００ｂと、ユーザが入力を行い画像形成装置本体の状態等を表示する操作パネル１００ｃとから基本的に構成され、ネットワークＮＴと繋がっている。
【０１６３】
ネットワークＮＴは例えばサーバとの通信を行うためのものである。プリンタエンジン１００ｂはプリンタコントローラ１００ａからの信号により印字部（画像形成部）を制御し、また給紙部より転写紙を給紙することで、画像を形成する。操作パネル１００ｃはユーザが入力を行い、また、画像形成装置１００本体の状態等を表示する表示装置を備えたユーザＩ／Ｆである。
【０１６４】
プリンタコントローラ１００ａ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したがって、ホストからの印字データをビデオデータに変換してプリンタエンジン１００ｂ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１００ａは、ネットワークＩ／Ｆ１００ｄ、プログラムＲＯＭ１００ｅ、フォントＲＯＭ１００ｆ、操作部Ｉ／Ｆ１００ｇ、ＣＰＵ１００ｈ、ＲＡＭ１００ｉ、ＮＶ−ＲＡＭ１００ｊ、エンジンＩ／Ｆ１００ｋ、およびＨＤＤ（ハードディスク装置）１００ｍの各モジュールを含む。
【０１６５】
各モジュールの機能は、次の通りである。ネットワークＩ／Ｆ１００ｄは、サーバとの通信を行うためのインターフェースであり、プログラムＲＯＭ（Programmable Read Only Memory）１００ｅは、プリンタコントローラ１００ａ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ＲＯＭ（ＦＯＮＴ  ＲＯＭ）１００ｆは、印字に使用されるさまざまな種類のフォントを格納している。操作部Ｉ／Ｆ１００ｇは操作パネル１００ｃのインターフェースである。
【０１６６】
ＣＰＵ（Central Processing Unit、以下、同様。）１００ｈはプログラムＲＯＭ１００ｅに格納されたプログラムの手順にしたがってホストからのデータ（印字データ、制御データ）を処理する。ＲＡＭ（Random Access Memory）１００ｉは、ＣＰＵ１００ｈが処理するときのワークメモリであり、ホスト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等に使われる。
【０１６７】
ＮＶ−ＲＡＭ１００ｊは、電源を切っても保持したいデータを格納しておくための不揮発性ＲＡＭである。エンジンＩ／Ｆ１００ｋはコントローラ１００ａからプリンタエンジン１００ｂを制御するインターフェースである。ＨＤＤ１００ｍ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。
【０１６８】
以上のように、本実施形態によれば、次のような効果を奏する。なお、以下の説明では、特許請求の範囲における各構成要素と本実施形態の各部について対応を取り、両者の用語が異なる場合には後者をかっこ書きで示し、両者の対応関係を明確にした。
【０１６９】
（１）  流動性を有する粉体（トナー２０６）の容器（サブホッパー２００）内における残量を検知する本実施形態に係る粉体検知装置（振動板２０１、磁束センサ１０、コントローラ２０）が、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（磁束センサ１０）と、前記容器（サブホッパー２００）内に配置され、前記容器（サブホッパー２００）の筐体２００ａを介して前記発振部（磁束センサ１０）と対向するとともに、前記発振部（磁束センサ１０）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（振動板２０１）と、回転駆動手段（撹拌モータ２０４ａ）によって回転駆動され、前記振動部（振動板２０１）を振動させるとともに、前記粉体（トナー）を撹拌する撹拌部材２０５と、前記発振部（磁束センサ１０）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（振動板２０１）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（振動板２０１）の振動状態を検知し、その検知結果に基づいて前記容器（サブホッパー２００）内の粉体（トナー２０６）の残量を検知する検知処理部（ＣＰＵ２１）と、前記回転駆動手段（撹拌モータ２０４ａ）を制御し、前記撹拌部材２０５による撹拌動作が終了した後、当該撹拌部材２０５の撓み量が予め設定された量以下になる位置まで前記撹拌部材２０５を逆方向に回転させる回転駆動制御手段（撹拌モータ制御部２５）と、を備えたので、撹拌部材２０５の永久変形を防止し、高精度の粉体（トナー２０６）残量検知を行うことができる。
【０１７０】
すなわち、撹拌部材２０５が重り２０２の頂点直前で印刷JOB終了した場合（例えば図３１（ｄ）、図３４（ｂ））、撹拌部材２０５に一番強いストレスが加わった状態で停止する。しかし、一定角度、あるいは一定ステップ数撹拌部材２０５を逆回転させれば、頂点位置から逆方向に回転し、撹拌部材２０５にかかるストレスを低減し、塑性変形しない位置（図３１（ａ）、図３４（ａ））まで戻すことができる。
【０１７１】
なお、一定角度あるいは一定ステップ数は、撹拌部材２０５を逆回転させた場合に撹拌部材２０５の撓み量が予め設定された量以下になる位置までの角度であり、ステップ数である。
【０１７２】
（２）  前記（１）に係る粉体検知装置において、前記予め設定された量が、前記撹拌部材２０５が撓んだ状態で放置されていても塑性変形しない撓み量であるので、粉体検知装置が長時間使用されない状態であっても、撹拌部材２０５が塑性変形することがなく、高精度の粉体残量検知を行うことができる。
【０１７３】
（３）  前記（１）または（２）に係る粉体検知装置において、前記振動部（振動板２０１）は前記容器（サブホッパー２００）の筐体２００ａに片持ち状に取り付けられているので、所定の押し込み量に対して所定の振動を得ることができ、高精度の粉体残量検知を行うことができる。
【０１７４】
（４）  前記（１）ないし（３）のいずれかの粉体検知装置において、前記回転駆動制御手段（撹拌モータ制御部２５）による逆方向への回転量が、前記撹拌部材２０５が前記振動部（振動板２０１もしくは重り２０２）に接触した位置（図３４（ａ））から当該振動部（振動板２０１もしくは重り２０２）を弾いて振動させる直前の位置（図３４（ｂ））までの角度（θ２−θ１）以上なので、撹拌部材２０５が順方向回転側の前面が凸の状態で塑性変形することがなく、高精度の粉体（トナー２０６）残量検知精度を損なうことがない。
【０１７５】
（５）  前記（１）ないし（４）のいずれかの粉体検知装置において、前記検知処理部（ＣＰＵ２１）が、潜像を顕像化する顕色剤の残量を検知するので、粉体が顕色剤（カラートナー）の場合にも適用可能である。
【０１７６】
（６）  前記（１）ないし（５）のいずれかの粉体検知装置（振動板２０１、磁束センサ１０、コントローラ２０）と、現像装置１１２によって潜像を顕像化する画像形成手段（画像形成部１０６）と、を備え、前記現像装置１１２が前記粉体検知装置を含む本実施形態に係る画像形成装置１００によれば、前記（１）ないし（５）に記載した効果を奏する画像形成装置を構成することができる。
【０１７７】
（７）  前記（６）の画像形成装置において、前記撹拌部材２０５による撹拌動作の終了が前記画像形成手段（画像形成部１０６）による画像形成ジョブの終了であるので、画像形成ジョブが終了したら、撹拌部材２０５を塑性変形しない位置に移動させることができる。これにより、画像形成装置１００が長期間使用されない場合でも、画像品質の劣化を防ぐことができる。
【０１７８】
（８）  流動性を有する粉体（トナー）の容器（サブホッパー２００）内における残量を検知する本実施形態に係る粉体検知方法によれば、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（磁束センサ１０）から出力し、前記容器（サブホッパー２００）内に配置され、前記容器（サブホッパー２００）の筐体２００ａを介して前記発振部（磁束センサ１０）と対向するとともに、前記発振部（磁束センサ１０）と対向する方向に磁束に影響する素材によって形成された振動部（振動板２０１）を振動させ、回転駆動手段（撹拌モータ２０４ａ）によって回転駆動される撹拌部材２０５により、前記振動部（振動板２０１）を振動させるとともに、前記粉体（トナー）を撹拌し、前記発振部（磁束センサ１０）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（振動板２０１）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（振動板２０１）の振動状態を検知し、その検知結果に基づいて前記容器（サブホッパー２００）内の粉体（トナー）の残量を検知処理部（ＣＰＵ２１）により検知し、前記回転駆動手段（撹拌モータ２０４ａ）を制御し、前記撹拌部材２０５による撹拌動作が終了した後、当該撹拌部材２０５の撓み量が予め設定された量以下になる位置まで回転駆動制御手段（撹拌モータ制御部２５）により前記撹拌部材２０５を逆方向に回転させるので、前記（１）で説明した粉体検知装置と同様の効果を奏することができる。
【０１７９】
（９）  前記（８）の粉体検知方法において、前記回転駆動制御手段（撹拌モータ制御部２５）は、前記撹拌部材２０５が前記振動部（振動板２０１もしくは重り２０２）に接触した位置（図３４（ａ））から当該振動部（振動板２０１）を弾く直前の位置（図３４（ｂ）までの角度（θ２−θ１）以上の角度で前記撹拌部材２０５を逆方向に回転させるので、前記（４）で説明した粉体検知装置と同様の効果を奏する。
【０１８０】
なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１８１】
１０  磁束センサ（粉体検知装置、発振部）
１１  平面パターンコイル
２０  コントローラ（粉体検知装置）
２１  ＣＰＵ
２５  撹拌モータ制御部
１００  画像形成装置
１０６  画像形成部（画像形成手段）
２００  サブホッパー（容器）
２００ａ  筐体
２０１  振動板（粉体検知装置、振動部）
２０２  重り
２０４  回転軸
２０４ａ  撹拌モータ
２０５  撹拌部材
２０６  トナー（粉体）
θ１，θ２，θ３，θ４  角度
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１８２】
【特許文献１】特開２０１３−０３７２８０号
【図１】
2017134117.tif 000005
【図２】
2017134117.tif 000006
【図３】
2017134117.tif 000007
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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