JP6667134B2 - 粉体補給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、粉体補給装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、現像装置に排出される現像剤（粉体）が一時的に貯留される現像剤貯留部と、現像剤貯留部内の現像剤量を検知する現像剤量検知装置と、現像剤貯留部に供給される現像剤を収容する現像剤容器とを備えた現像剤補給装置が知られている。この現像剤補給装置では、現像剤貯留部内の現像剤量の検知結果に基づいて、現像剤容器から現像剤貯留部に現像剤が供給される。

特許文献１には、かかる現像剤補給装置であって、次のような現像剤量検知装置を備えたものが開示されている。すなわち、現像剤量検知装置の検知部が現像剤貯留部内に露出して内部の現像剤に接触するように現像剤貯留部の側壁に孔を形成して検知部を設けた現像剤量検知装置を備えた現像剤補給装置が開示されている。この現像剤補給装置では、現像剤貯留部からの現像剤排出時及び現像剤容器から現像剤貯留部への現像剤供給時それぞれにおいて、現像剤貯留部内の現像剤を攪拌搬送する第１、第２攪拌搬送部材を駆動し、現像剤貯留部内の現像剤量を検知している。そして、現像剤検知装置からの信号により現像剤貯留部内の現像剤量が所定量未満であることを検知したら、現像剤容器から現像剤貯留部に現像剤が供給される。

上記特許文献１の現像剤補給装置では、現像剤量検知装置の現像剤貯留部内に露出している検知部に現像剤が接することで現像剤貯留部内の現像剤量を検知しているため、検知部の表面に現像剤が付着してしまうと、現像剤量を誤検知するおそれがある。すなわち、現像剤貯留部内が減少しても検知部に付着している現像剤によって現像剤量を多めに誤検知するおそれがある。

上記課題を解決するために、本発明は、粉体を収納した粉体容器から供給された粉体を一時的に貯留し、該一時的に貯留した粉体を補給対象に向けて排出する粉体貯留部と、前記粉体貯留部内の粉体量を検知する粉体量検知手段と、を備え、前記粉体貯留部内の粉体量の検知結果に基づいて、前記粉体容器から前記粉体貯留部に粉体を供給する粉体補給装置であって、前記粉体量検知手段は、前記粉体貯留部に振動又は変位が可能に設けられた被検知部材と、前記粉体貯留部内で回転駆動される回転体の回転軸に設けられ、該回転軸とともに回転することにより前記被検知部材に接触して該被検知部材を振動又は変位させる駆動部材と、前記被検知部材の振動状態又は変位状態を検知する検知部と、前記検知部による検知結果に基づいて前記粉体貯留部内の粉体量を検知する検知処理部とを有し、前記粉体貯留部から前記補給対象への粉体の排出時と、前記粉体容器から前記粉体貯留部への粉体の供給時とに、前記回転体を回転駆動するように制御する制御手段を備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、粉体貯留部からの粉体排出時及び粉体貯留部への粉体供給時それぞれに粉体貯留部内の粉体量を検知できるとともに、粉体付着による粉体量の誤検知が発生しにくい。

実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 実施形態に係る現像剤の供給構成を示す斜視図。 現像剤供給駆動部を示す斜視図。 現像剤供給駆動部の正面図。 サブホッパーの構成を示す斜視図。 サブホッパーの上部を開放させた内部構造を示す斜視図。 現像剤補給装置における制御系の要部構成の一例を示すブロック図。 現像剤ボトルから現像剤貯留部に現像剤を供給するときの現像剤の移動について説明する説明図。 現像器に現像剤を補給するときの現像剤の移動について説明する説明図。 実施形態に係る磁束センサの内部構成を示す図。 実施形態に係る磁束センサの出力信号のカウント値の態様を示す図。 実施形態に係る磁束センサの概観を示す斜視図。 磁束センサの出力値を取得するコントローラ及び磁束センサの構成を示す図。 磁束センサと振動板との配置関係を示す図。 振動板を磁束が通る際の作用を示す図。 平面パターンコイルと振動板との間隔に応じた磁束センサの発振周波数を示す図。 振動板の周辺の配置関係を示す斜視図。 回転軸の回転状態として、トーションスプリングが振動板に取り付けられた重りに接触する前の状態を示す側面図。 図１８に示す状態からトーションスプリングが更に回転した状態を示す側面図。 図１９に示す状態からトーションスプリングが更に回転した状態を示す側面図。 振動板の状態を示す上面図。 サブホッパー内部に保持されている現像剤の状態を模式的にドットで示した図。 トーションスプリングによって重りが弾かれた後、振動板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の発振信号のカウント値の変化を示す図。 サブホッパーにおける現像剤残量検知の動作についてのフローチャート。 カウント値の解析態様を示す図。 振動板の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。 （ａ）振動板を振動させる構成を示す斜視図、（ｂ）トーションスプリングの斜視図。 第一攪拌搬送部材の回転軸と、ホルダーによって回転軸に取り付けられたトーションスプリングとが、振動板に取り付けられた重りに接触する前の状態を示した模式図。 本実施形態の実施例１に係る現像剤補給装置における各部の駆動の一例を示すタイミングチャート。 本実施形態の実施例２に係る現像剤補給装置における制御系の要部構成の一例を示すブロック図。 実施例２に係る現像剤補給装置における各部の駆動の一例を示すタイミングチャート。 本実施形態の実施例３に係る現像剤補給装置における制御系の要部構成の一例を示すブロック図。 実施例３に係る現像剤補給装置における各部の駆動の一例を示すタイミングチャート。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、電子写真方式の画像形成装置において、感光体上の静電潜像を現像する現像器と、粉体であるトナーとキャリアとの混合剤からなる現像剤の供給元である容器との間で、現像剤を保持するサブホッパーでの現像剤残量検知を例として説明する。なお、本実施形態においては、現像剤として、トナーとキャリアとの混合剤を用いているが、キャリアを含まずトナーのみからなる現像剤でもよく、その他の画像形成に用いることが可能な紛体でもかまわない。また、以下の実施形態では、粉体が現像剤の場合について説明するが、本発明は、現像剤にかかわらず、小麦粉、金属粉、樹脂粉等の粉体を補給する粉体補給装置についても適用可能である。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０５に沿って各色の画像形成部１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋ（以降、総じて画像形成部１０６とする）が並べられた、所謂タンデムタイプである。

また、給紙トレイ１０１から給紙ローラ１０２により給紙された用紙１０４は、レジストローラ１０３によって一度止められ、画像形成部１０６における画像形成のタイミングに応じて中間転写ベルト１０５からの画像の転写位置に送り出される。複数の画像形成部１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部１０６Ｋはブラックの画像を、画像形成部１０６Ｍはマゼンタの画像を、画像形成部１０６Ｃはシアンの画像を、画像形成部１０６Ｙはイエローの画像をそれぞれ形成する。

なお、以下の説明においては、画像形成部１０６Ｙについて具体的に説明するが、他の画像形成部１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｋは画像形成部１０６Ｙと同様であるので、その説明を省略する。中間転写ベルト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。この駆動ローラ１０７は、駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、駆動ローラ１０７と、従動ローラ１０８とが、無端状移動手段である中間転写ベルト１０５を移動させる駆動手段として機能する。

画像形成に際しては、回転駆動される中間転写ベルト１０５に対して、最初の画像形成部１０６Ｙが、イエローのトナー画像を転写する。画像形成部１０６Ｙは、感光体としての感光体ドラム１０９Ｙ、この感光体ドラム１０９Ｙの周囲に配置された帯電器１１０Ｙ、光書き込み装置１１１、現像器１１２Ｙ、感光体クリーナ１１３Ｙ、除電器等から構成されている。光書き込み装置１１１は、それぞれの感光体ドラム１０９Ｙ，１０９Ｍ，１０９Ｃ、１０９Ｋ（以降、総じて「感光体ドラム１０９」という）に対して光を照射するように構成されている。

画像形成に際し、感光体ドラム１０９Ｙの外周面は、暗中にて帯電器１１０Ｙにより一様に帯電された後、光書き込み装置１１１からのイエロー画像に対応した光源からの光により書き込みが行われ、静電潜像が形成される。現像器１１２Ｙは、この静電潜像をイエロートナーにより可視像化し、このことにより感光体ドラム１０９Ｙ上にイエローのトナー画像が形成される。このトナー画像は、感光体ドラム１０９Ｙと中間転写ベルト１０５とが当接若しくは最も接近する位置（転写位置）で、転写器１１５Ｙの働きにより中間転写ベルト１０５上に転写される。この転写により、中間転写ベルト１０５上にイエローのトナーによる画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム１０９Ｙは、外周面に残留した不要なトナーを感光体クリーナ１１３Ｙにより払拭された後、除電器により除電され、次の画像形成のために待機する。

以上のようにして、画像形成部１０６Ｙにより中間転写ベルト１０５上に転写されたイエローのトナー画像は、中間転写ベルト１０５のローラ駆動により次の画像形成部１０６Ｍに搬送される。画像形成部１０６Ｍでは、画像形成部１０６Ｙでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム１０９Ｍ上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が既に形成されたイエローの画像に重畳されて転写される。中間転写ベルト１０５上に転写されたイエローとマゼンタのトナー画像は、さらに次の画像形成部１０６Ｃ、１０６Ｋに搬送される。そして、同様の動作により、感光体ドラム１０９Ｃ上に形成されたシアンのトナー画像と、感光体ドラム１０９Ｋ上に形成されたブラックのトナー画像とが、既に転写されている画像上に重畳されて転写される。こうして、中間転写ベルト１０５上にフルカラーの中間転写画像が形成される。

給紙トレイ１０１に収納された用紙１０４は最も上のものから順に送り出され、その搬送経路が中間転写ベルト１０５と接触する位置若しくは最も接近する位置において、中間転写ベルト１０５上に形成された中間転写画像がその紙面上に転写される。これにより、用紙１０４の紙面上に画像が形成される。紙面上に画像が形成された用紙１０４は更に搬送され、定着器１１６にて画像を定着された後、画像形成装置の外部に排紙される。また、中間転写ベルト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、中間転写ベルト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中間転写ベルト１０５に押し当てられたクリーニングブレードであり、搬送ベルト表面に付着したトナーを掻きとる。

次に、現像器１１２に対して現像剤を供給するための構成について図２を参照して説明する。ＣＭＹＫ各色において現像剤の供給構成は概ね共通しており、図２においては１つの現像器１１２に対する供給構成を示す。現像剤は粉体容器（現像剤容器）としての現像剤ボトル１１７に収容されており、図２に示すように、現像剤ボトル１１７から現像剤ボトル供給路１２０を介してサブホッパー９０に現像剤が供給される。サブホッパー９０は、現像剤ボトル１１７から供給される現像剤を一時的に保持し、現像器１１２内部の現像剤残量に応じて現像器１１２に現像剤を供給する。サブホッパー９０からサブホッパー供給路１１９を介して現像器１１２に現像剤が供給される。現像剤ボトル１１７内部の現像剤が無くなってサブホッパー９０に現像剤が供給されなくなり、サブホッパー９０内部の現像剤量が少なくなった状態を検知することが本実施形態に係る要旨である。

次に、現像剤を供給するための各部の駆動について説明する。
図３は、現像剤供給駆動部８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋを示す斜視図であり、図４は、現像剤供給駆動部８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋの正面図である。
現像剤供給駆動部８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋは、現像剤ボトル１１７内の現像剤を、現像剤補給装置のサブホッパー９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋに供給するときに用いる駆動部である。現像剤供給駆動部８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋは、現像剤ボトル１１７側のアジテータ、搬送スクリュ、および、後述するサブホッパー９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋ内の第一、第二攪拌搬送部材９６，９７（図６参照）を駆動させるものである。

各現像剤供給駆動部８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋは、第二駆動源としての供給用駆動モータ８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋを備えている。また、各現像剤供給駆動部８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋは、複数のギヤからなるギヤ列を有しており、ギヤ列を構成するギヤは、面板８６Ｙ，８６Ｍ，８６Ｃ，８６Ｋに回転自在に支持されている。また、各現像剤供給駆動部８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋは、現像剤ボトル１１７の搬送スクリュに接続する搬送用ジョイント８３Ｙ，８３Ｍ，８３Ｃ，８３Ｋが設けられている。また、カラー用の現像剤供給駆動部８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃには、現像剤ボトル１１７のカップリングに接続される駆動側カップリング８５Ｙ，８５Ｍ，８５Ｃが設けられている。また、Ｋ色の現像剤供給駆動部８０Ｋには、現像剤ボトル１１７側の第一アジテータの軸部に取り付けたカップリングに接続される第一駆動側カップリング８５ａＫが設けられている。また、現像剤ボトル１１７側の第二アジテータの軸部に取り付けたカップリングに接続される第二駆動側カップリング８５ｂＫも設けられている。

各供給用駆動モータ８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋの駆動力は、ウォームギヤ、複数のギヤ、搬送用ジョイント８３Ｙ，８３Ｍ，８３Ｃ，８３Ｋを介して、各色の現像剤ボトル１１７の搬送スクリュに伝達され、搬送スクリュが回転駆動される。また、搬送用ジョイント８３Ｙ，８３Ｍ，８３Ｃ，８３Ｋからさらに複数のギヤを介して、アジテータ駆動ギヤ８４Ｙ，８４Ｍ、８４Ｃ、および、第一アジテータ駆動ギヤ８４ａＫに各供給用駆動モータ８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋの駆動力が伝達される。そして、アジテータ駆動ギヤ８４Ｙ，８４Ｍ、８４Ｃと同軸上に設けられた駆動側カップリング８５Ｙ，８５Ｍ，８５Ｃを介して、現像剤ボトル１１７側のアジテータに駆動力が伝達され、アジテータが回転駆動する。また、第一アジテータ駆動ギヤ８４ａＫと同軸上設けられた第一駆動側カップリング８５ａＫを介して現像剤ボトル１１７側の第一アジテータに駆動力が伝達され、第一アジテータが回転駆動する。また、Ｋ色の現像剤供給駆動部８０Ｋに関しては、第一アジテータ駆動ギヤ８４ａＫから、第二アジテータ駆動ギヤ８４ｂＫに供給用駆動モータ８１Ｋの駆動力が伝達される。そして、第二アジテータ駆動ギヤ８４ｂＫと同軸上に設けられた第二駆動側カップリング８５ｂＫを介して現像剤ボトル１１７側の第二アジテータに駆動力が伝達され、第二アジテータが回転駆動する。

また、各供給用駆動モータ８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋの駆動力は、後述する回転体（攪拌部材）としての第一攪拌搬送部材９６（図６参照）の回転軸の後側端部に取り付けられた供給側ワンウェイクラッチ８２Ｙ，８２Ｍ，８２Ｃ，８２Ｋに伝達される。そして、供給側ワンウェイクラッチ８２Ｙ，８２Ｍ，８２Ｃ，８２Ｋを介して、後述する第一攪拌搬送部材９６および第二攪拌搬送部材９７に各供給用駆動モータ８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋの駆動力が伝達される。

次に、サブホッパー９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋについて説明する。なお、各色のサブホッパー９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋは、同一であるので、ここでは、Ｋ色のサブホッパーについて説明するとともに、以下の説明では、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字を適宜省略して説明する。

図５は、サブホッパー９０の構成を示す斜視図、図６はサブホッパー９０の上部を開放させた内部構造を示す斜視図である。
図５、図６に示すように、サブホッパー９０は、第一攪拌搬送部材９６、第二攪拌搬送部材９７、搬送部材としての第一搬送部材９８、第二搬送部材９９を収納し上部が開口したケース９３ｂと、ケース９３ｂの開口部を塞ぐ上カバー９３ａを有している。上カバー９３ａには、現像剤ボトル１１７の供給口から供給された現像剤を受け入れるための受入口９１が形成されている。

図６に示すように、サブホッパー９０は、第一攪拌搬送部材９６、第二攪拌搬送部材９７、第一搬送部材９８、第二搬送部材９９を収納している。サブホッパー９０は、現像剤ボトル１１７から供給された現像剤を一時貯留する粉体貯留部としての現像剤貯留部９０ａと、現像剤貯留部９０ａに貯留された現像剤を現像器１１２へ搬送する搬送部９０ｂとを有している。現像剤貯留部９０ａと、搬送部９０ｂとは、仕切り壁９２でケース内部を仕切ることで形成されている。仕切り壁９２の現像剤供給駆動部側である後側と、それと反対側の前側には、それぞれ第一開口９２ａと第二開口９２ｂが形成されている。

現像剤貯留部９０ａには、第一攪拌搬送部材９６と、第二攪拌搬送部材９７とが、並べて配置されている。また、ケース９３ｂの図中右側の側壁には、振動検知部としての磁束センサ１０が設けられている。ケース９３ｂの図中右側の側壁内側、ケース９３ｂを介して磁束センサ１０に対向する位置に被検知部材としての振動板２０１が配置される。現像剤貯留部９０ａの図中右側に配置された第一攪拌搬送部材９６は、回転軸９６ｃとピッチの大きな螺旋状のスクリュ９６ｂとを有している。また第一攪拌搬送部材９６には、振動板２０１を弾くための駆動部材（振動付与部材）としてのトーションスプリング２０３が設けられている。また、現像剤貯留部９０ａの仕切り壁９２側に配置された第二攪拌搬送部材９７は、回転軸９７ｃに大きなピッチの螺旋状のスクリュ９７ｂと、パドル９７ａとが設けられている。回転軸９７ｃの第一開口９２ａと対向する部分、第二開口９２ｂと対向する部分にパドル９７ａが設けられている。

搬送部９０ｂは、搬送仕切り壁９０１により、第一搬送路９０２Ａと、第二搬送路９０２Ｂとに仕切られている。搬送仕切り壁９０１の前側には、搬送用開口９０１ａが形成されており、第一搬送路９０２Ａと第二搬送路９０２Ｂとを連通している。第一搬送路９０２Ａに、第一搬送部材９８が配設されており、第二搬送路９０２Ｂに第二搬送部材９９が配設されている。各搬送部材９８，９９は、回転軸９８ｂ，９９ｂと、螺旋状のスクリュ９８ａ，９９ａとで構成されている。第一搬送部材９８のスクリュ９８ａは、搬送用開口９０１ａと対向する箇所のピッチが他の箇所よりも狭くなっている。

第二搬送部材９９のスクリュ９９ａは、回転軸方向で一定のピッチとなっている。第一搬送部材９８は、第一搬送路９０２Ａ内の現像剤を搬送用開口９０１ａへ向けて（後側から前側へ）搬送し、第二搬送部材９９は、第二搬送路９０２Ｂ内の現像剤を、前側から後側へ搬送する。ケース９３ｂの底面における第二搬送路９０２Ｂの現像剤搬送下流端に位置する箇所には、現像器１１２の補給口と連通する現像剤補給出口が設けられている。第二搬送部材９９により第二搬送路９０２Ｂを搬送されてきた現像剤は、現像剤補給出口から現像器１１２に補給される。

また、サブホッパー９０には、現像器１１２に現像剤を補給するときに用いる現像剤補給駆動部１３０を備えている。現像剤補給駆動部１３０は、サブホッパー９０の前側に設けられており、第一駆動源としての補給用駆動モータ１３１と、複数のギヤからなるギヤ列とを備えている。補給用駆動モータ１３１の駆動力は、第一攪拌搬送部材９６の回転軸９６ｃの他端（図中下端）に設けられた補給側ワンウェイクラッチ１３２を介して、第一攪拌搬送部材９６に伝達され、第一攪拌搬送部材９６が回転駆動する。また、第一攪拌搬送部材９６から複数のギヤを介して、第二攪拌搬送部材９７に補給用駆動モータ１３１の駆動力が伝達され、第二攪拌搬送部材９７が回転駆動する。また、補給用駆動モータ１３１から複数のギヤを介して、第一搬送部材９８及び第二搬送部材９９に駆動力が伝達され、第一搬送部材９８及び第二搬送部材９９が回転駆動する。

本実施形態においては、現像剤貯留部９０ａを設け、この現像剤貯留部９０ａで現像剤を貯留する。これにより、現像剤ボトル１１７が空となっても、この現像剤貯留部９０ａに貯留した現像剤により、しばらくは現像器１１２に現像剤を補給することができる。これにより、ユーザーが、新たな現像剤ボトル１１７を準備する間も、良好な画像を形成することができる。

図７は、現像剤補給装置における制御系の要部構成の一例を示すブロック図である。図７において、制御手段としての制御部２１０は、ＣＰＵ、制御プログラムや各種データを記憶したＲＯＭ、各種データを一時的に記憶するＲＡＭなどを有している。制御部２１０は、現像器１１２内の現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ２１１からのトナー濃度の検出結果を受信する。制御部２１０は、ＲＡＭの中に記憶されている目標値とトナー濃度センサ２１１の検出結果とを比較し、比較結果に応じた量の現像剤が補給されるよう補給用駆動モータ１３１が制御される。具体的には、補給する量に応じた時間分、補給用駆動モータ１３１を駆動させる。これにより、現像に伴うトナーの消費によってトナー濃度が低下した現像剤に対し、現像剤補給装置から適量の現像剤が供給される。現像剤は、２５〜３５重量％トナー量であり、現像器１１２内の現像剤のトナー量（４〜１０重量％）よりも多い。従って、現像剤を現像器１１２内に補給することにより、現像器１１２内の現像剤のトナー濃度が上昇し、現像器１１２内の現像剤のトナー濃度が、目標値の付近に維持される。

また、制御部２１０は、磁束センサ１０からの信号により現像剤貯留部９０ａ内の現像剤が所定量未満であることを検知したら、供給用駆動モータ８１を駆動して、現像剤を供給する。この磁束センサ１０は、粉体量検知手段の振動検知手段としての機能を有しているが、詳しい検出原理については後述する。そして、制御部２１０は、磁束センサ１０からの信号により現像剤貯留部９０ａ内の現像剤が所定量以上であることを検知したら、供給用駆動モータ８１の駆動を停止して現像剤の供給を終了する。また、制御部２１０は、所定時間（本実施形態では、１２秒）、供給用駆動モータ８１を駆動しても、磁束センサ１０からの信号が変わらなかったときは、供給用駆動モータ８１の駆動を停止する。そして、現像剤ボトル１１７内に現像剤がないものとして、画像形成装置本体の表示部に現像剤ボトル１１７の交換を促す旨の表示を行う。

次に、サブホッパー９０内での現像剤の移動について説明する。
図８は、現像剤ボトル１１７から現像剤貯留部９０ａに現像剤を供給するときの現像剤の移動について説明する図である。
図８に示すように、現像剤ボトル１１７から現像剤貯留部９０ａに現像剤を供給するときは、上述したように、供給用駆動モータ８１が駆動する。供給用駆動モータ８１が駆動すると、供給側ワンウェイクラッチ８２を介して、第１攪拌搬送部材９６、第２攪拌搬送部材９７が回転駆動する。このとき、第１攪拌搬送部材９６の回転軸９６ｃは、補給側ワンウェイクラッチ１３２に対して空転し、補給側ワンウェイクラッチ１３２は、回転しない。第１、第２攪拌搬送部材９６、９７は、前側から見て、時計回りに回転している。

現像剤ボトル１１７内の現像剤は、現像剤貯留部９０ａの第２攪拌搬送部材９７上に供給される。第２攪拌搬送部材９７上に供給された現像剤は、第２攪拌搬送部材９７により、前側と後側へ搬送される。第２攪拌搬送部材９７により後側端部まで搬送された現像剤は、第１開口９２ａを通って、搬送部９０ｂへ送られる。このとき、搬送部９０ｂの各搬送部材９８，９９は停止しているので、搬送部９０ｂの第１開口９２ａ付近で現像剤が溜まっていく。この溜まった現像剤により搬送部９０ｂへ現像剤が搬送できなくなると、後側端部まで搬送された現像剤は、第１攪拌搬送部材側へ搬送される。第２攪拌搬送部材９７により前側端部まで搬送された現像剤は、第２開口９２ｂを通って、搬送部９０ｂへ送られる。そして、搬送部９０ｂの第２開口９２ｂ付近に溜まった現像剤により搬送部９０ｂへ搬送できなくなると、前側端部まで搬送された現像剤も、第１攪拌搬送部材側へ搬送される。

第１攪拌搬送部材９６は、図に示すように、磁束センサ１０で振動が検知される被検知部材としての振動板が配置されている領域に向けて現像剤を搬送する。この振動板が配置されている領域まで搬送された現像剤は、パドル状の清掃部材９６ａにより、受入口９１の真下へ搬送される。このようにして、現像剤ボトル１１７から現像剤貯留部９０ａへ現像剤が供給されるとき、第１、第２攪拌搬送部材９６、９７により現像剤貯留部９０ａ内で現像剤が循環する。

図９は、現像器１１２に現像剤を補給するときの現像剤の移動について説明する図である。
現像器１１２に現像剤を補給するときは、補給用駆動モータ１３１を駆動させる。補給用駆動モータ１３１が駆動すると、第１、第２攪拌搬送部材９６，９７、第１、第２搬送部材９８，９９が回転駆動する。第１、第２攪拌搬送部材９６，９７、第１搬送部材９８は、前側から見て、時計回りに回転し、第２搬送部材９９は、前側から見て反時計回りに回転する。第１搬送部材９８により、第１搬送路９０２Ａ内の現像剤が、後側から前側へ搬送される。そして、前側端部まで搬送された現像剤は、第１搬送部材９８により搬送用開口９０１ａを通って、第２搬送路９０２Ｂへ送られる。第２搬送路９０２Ｂへ送られた現像剤は、第２搬送部材９９により前側から後側へ搬送され、後側端部まで搬送されると、補給口から落下して、現像器１１２に補給される。

また、現像剤貯留部９０ａ内の現像剤は、先の説明と同様にして搬送される。しかし、この現像剤補給時においては、第１搬送部材９８、第２搬送部材９９は、回転駆動しているため、搬送部９０ｂの第１、第２開口９２ａ，９２ｂ付近に現像剤は溜まらず、搬送されていく。このため、現像剤貯留部９０ａ内の現像剤は、現像剤貯留部９０ａ内で循環せず、搬送部９０ｂへ順次、受け渡される。

このように、現像剤貯留部９０ａ内の現像剤が、順次第１、第２開口９２ａ，９２ｂから搬送部９０ｂへ受け渡されることで、現像剤貯留部９０ａ内の現像剤量が減少していく。その結果、磁束センサ１０で振動が検知される振動板が配置されている領域よりも現像剤の高さが下となり、振動板の振動が現像剤で変化しなくなる。すると、後述のように振動板の振動状態を検知する磁束センサ１０の出力値に基づいて現像剤貯留部９０ａ内の現像剤無しが検知され、供給用駆動モータ８１が駆動し、現像剤貯留部９０ａへの現像剤の供給を開始する。供給用駆動モータ８１が駆動すると、供給側ワンウェイクラッチ８２に駆動力が伝達され、供給側ワンウェイクラッチ８２が回転する。本実施形態においては、供給側ワンウェイクラッチ８２の回転速度の方が、補給用駆動モータ１３１で回動する第１攪拌搬送部材９６の回転速度よりも速くなっている。供給側ワンウェイクラッチ８２が回転する前は、供給側ワンウェイクラッチ８２に対する第１攪拌搬送部材９６の回転軸の回転方向が、前側から見て時計回りである。しかし、供給側ワンウェイクラッチ８２が回転することで、供給側ワンウェイクラッチ８２に対する第１攪拌搬送部材９６の回転軸の回転方向が、前側から見て反時計回りとなる。その結果、供給側ワンウェイクラッチ８２が繋がり、供給用駆動モータ８１の駆動力により、第１、第２攪拌搬送部材９６,９７が回転する。供給用駆動モータ８１の駆動力により、第１攪拌搬送部材９６が回転し始めると、第１攪拌搬送部材９６の回転軸の回転速度が、補給側ワンウェイクラッチ１３２の回転速度よりも速くなる。これにより、第１攪拌搬送部材９６の回転軸が、補給側ワンウェイクラッチ１３２に対して空転する。なお、第１、第２搬送部材９８，９９は、引き続き補給用駆動モータ１３１により回転駆動する。

このように、供給用駆動モータ８１による第１攪拌搬送部材９６の回転速度と、補給用駆動モータ１３１による第１攪拌搬送部材９６の回転速度とを互いに異ならせることで、安価なワンウェイクラッチで、駆動源の切り替えを行うことができる。また、電磁クラッチなどで、駆動源の切り替えを行う場合は、クラッチを繋ぐタイミングを制御する必要がある。しかし、本実施形態においては、このようなクラッチを繋ぐタイミングなどを制御する必要がないので、ソフト構成を簡素化することができるというメリットもある。

次に、本実施形態に係る磁束センサ１０の内部構成について図１０を参照して説明する。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り、平面パターンコイル１１、パターン抵抗１２、第一コンデンサ１３、第二コンデンサ１４、フィードバック抵抗１５、アンバッファＩＣ１６，１７及び出力端子１８を含む。

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１０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。

パターン抵抗１２は、平面パターンコイル１１と同様に基板上に平面状にパターニングされた信号線によって構成される抵抗である。本実施形態に係るパターン抵抗１２は、つづら折り状に形成されたパターンであり、これによって直線状のパターンよりも電流の流れにくい状態を作り出している。このパターン抵抗１２を設けることが本実施形態に係る要旨の１つである。尚、つづら折り状とは、換言すると、所定の方向に対して複数回往復させるように折り曲げた形状である。図１０に示すように、パターン抵抗１２は、抵抗値Ｒ_Ｐを有する。図１０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。

第一コンデンサ１３及び第二コンデンサ１４は、平面パターンコイル１１と共にコルピッツ型ＬＣ発振回路を構成する静電容量である。したがって、第一コンデンサ１３及び第二コンデンサ１４は、平面パターンコイル１１及びパターン抵抗１２と直列に接続されている。平面パターンコイル１１、パターン抵抗１２、第一コンデンサ１３及び第二コンデンサ１４によって構成されるループによって共振電流ループが構成される。

フィードバック抵抗１５は、バイアス電圧を安定化させるために挿入される。アンバッファＩＣ１６及びアンバッファＩＣ１７の機能により、共振電流ループの一部の電位の変動が、共振周波数に応じた矩形波として出力端子１８から出力される。

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Ｒ_Ｐ、第一コンデンサ１３及び第二コンデンサ１４の静電容量Ｃに応じた周波数ｆで発振する。周波数ｆは、下記数１で示す式によって表すことができる。

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。また、上述したように、本実施形態に係るサブホッパー９０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。

図１１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１１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する。そして、図１１に示すように、ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、ｔ_４、ｔ_５それぞれ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。

それぞれのタイミングにおけるカウント値を、図１１に示すＴ_１、Ｔ_２、Ｔ_３、Ｔ_４それぞれの期間に基づいて計算することにより、それぞれ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、それぞれの期間におけるカウント値を２［ｍｓｅｃ］で割る。このことにより、図１１に示すＴ_１、Ｔ_２、Ｔ_３、Ｔ_４それぞれ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。また、図１１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Ｔ_４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］で割ることで発振周波数ｆ［Ｈｚ］を算出できる。

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。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９０内部の現像剤の状態を判断する。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。

図１２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１２においては、図１０において説明した平面パターンコイル１１及びパターン抵抗１２が形成されている面、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。図１２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１０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。この平面パターンコイル１１及びパターン抵抗１２によって形成される部分が、本実施形態に係る磁束センサ１０における透磁率の検知部である。磁束センサ１０をサブホッパー９０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。

次に、本実施形態に係る画像形成装置１００において磁束センサ１０の出力値を取得する構成について図１３を参照して説明する。図１３は、磁束センサ１０の出力値を取得するコントローラ２０及び磁束センサ１０の構成を示す図である。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、入出力制御ＡＳＩＣ３０を含む。

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フェースとして機能する。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。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１３に示すように入出力制御ＡＳＩＣ３０は、透磁率カウンタ３１、リード信号取得部３２及びカウント値出力部３３を含む。上述したように、本実施形態に係る磁束センサ１０は、検知対象の空間における透磁率に応じた周波数の矩形波を出力する発振回路である。

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に接続されるそれぞれのサブホッパー９０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。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。

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、上述したリード信号は、入出力制御ＡＳＩＣ３０に含まれる所定のレジスタにＣＰＵ２１によって値が書き込まれることによって行われる。また、カウント値出力部３３によるカウント値の出力は、入出力制御ＡＳＩＣ３０に含まれる所定のレジスタにカウント値が格納され、その値をＣＰＵ２１が取得することによって行われる。図１３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よいし、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よい。

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内部の現像剤残量を検知する。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。

次に、本実施形態に係る磁束センサ１０の発振周波数に対する振動板２０１による影響について説明する。図１４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９０の筐体を介して対向して配置されている。そして、図１４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。

振動板２０１は、例えばステンレス鋼板によって構成されており、図１５に示すように磁束Ｇ１が振動板２０１を貫くことによって振動板２０１内に渦電流が発生する。この渦電流が磁束Ｇ２を発生させ、平面パターンコイル１１による磁束Ｇ１を打ち消すように作用する。このように磁束Ｇ１が打ち消されることにより、磁束センサ１０におけるインダクタンスＬが減少する。上記数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。

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１６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。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１６に示すように、平面パターンコイル１１と振動板２０１との間隔が狭くなるほど、磁束センサ１０の発振周波数は高くなり、所定の間隔よりも狭くなると、インダクタンスＬが低くなり過ぎて発振しなくなる。

本実施形態に係るサブホッパー９０においては、図１６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９０内部の現像剤残量を検知する。すなわち、図１４に示す振動板２０１及び磁束センサ１０、並びに磁束センサ１０の出力信号を処理する構成が、本実施形態に係る粉体量検知装置である現像剤残量検知装置として用いられる。なお、磁束センサ１０が振動検知手段として機能する。

トーションスプリング２０３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（図１７参照）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９０内部において振動板２０１に接触する現像剤の存在がある。サブホッパー９０内部において振動板２０１に接触する現像剤は、サブホッパー９０内部の現像剤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９０内部の現像剤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９０内部においては、内部の現像剤を撹拌するためのトーションスプリング２０３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。

次に、サブホッパー９０内部における振動板２０１周辺の部品の配置や、トーションスプリング２０３が振動板２０１を弾くための構成について説明する。図１７は、振動板２０１の周辺の配置関係を示す斜視図である。図１７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９０の筐体に固定されている。図１８は、回転軸９６ｃの回転状態として、トーションスプリング２０３の接触部２０３ａ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１８において、回転軸９６ｃは、トーションスプリング２０３が図中時計回り方向に回転するように回転する。また、トーションスプリング２０３は、回転軸９６ｃにホルダー２０５（図２７参照）を介して設けられた弾性部材であって、回転軸９６ｃの回転方向一方側である図中時計回り方向に接触部２０３ａが常に付勢された状態となっている。

図１８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、トーションスプリング２０３の回転方向に沿って斜面が回転軸９６ｃに近づくように構成されている。この重り２０２の傾斜面は、トーションスプリング２０３が振動板２０１を弾いて振動させる際にトーションスプリング２０３の接触部２０３ａによって押される部分である。

図１９は、図１８に示す状態からトーションスプリング２０３が更に回転した状態を示す側面図である。トーションスプリング２０３の接触部２０３ａが重り２０２に接触した状態で更に回転することにより、重り２０２に設けられた傾斜に伴って振動板２０１が押し込まれて弾性変形することとなる。図１９においては、外力が加わっていない状態（以降、「定常状態」とする）の振動板２０１及び重り２０２の位置を破線で示している。図１９に示すように、振動板２０１及び重り２０２がトーションスプリング２０３の接触部２０３ａによって押し込まれる。

振動板２０１は固定部２０１ａを介してサブホッパー９０の筐体内壁に固定されているため、固定部２０１ａ側の位置は変化しない。これに対して、重り２０２が設けられて自由端となっている反対側の端部は、トーションスプリング２０３の接触部２０３ａによって押し込まれることにより回転軸９６ｃ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。

図２０は、図１９に示す状態からトーションスプリング２０３が更に回転した状態を示す側面図である。図２０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１９に示す振動板２０１の位置を一転鎖線で示している。そして、トーションスプリング２０３の接触部２０３ａ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。図２１は、振動板２０１の状態を示す上面図である。図２０に示すように、トーションスプリング２０３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。図２０及び図２１に示す状態において、振動板２０１は、サブホッパー９０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。

図２２は、サブホッパー９０内部に保持されている現像剤の状態を模式的にドットで示した図である。図２２に示すようにサブホッパー９０内部に現像剤が存在すると、振動板２０１や重り２０２が振動しながら現像剤に接触する。そのため、サブホッパー９０内部に現像剤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９０内部の現像剤残量を検知することができる。

図２３は、トーションスプリング２０３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２３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。図２３に示すように、タイミングｔ_１においてトーションスプリング２０３の接触部２０３ａ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。そして、タイミングｔ_２においてトーションスプリング２０３による重り２０２の押圧が解除され、以降、振動板２０１は蓄えられた振動エネルギーによって振動する。振動板２０１が振動することにより、振動板２０１と磁束センサ１０との間隔が定常状態を中心として、それよりも広い状態と狭い状態とが繰り返される。その結果、磁束センサ１０の発振信号の周波数が振動板２０１の振動に伴って振動することとなり、所定期間毎のカウント値も同様に振動する。

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の振動は時間と共に減衰する。そのため、振動板２０１と磁束センサ１０との間隔の変化も時間経過と共に小さくなっていき、図２３に示すように、カウント値の時間変化も同様に変化する。ここで、上述したように、振動板２０１の振動は、サブホッパー９０内部の現像剤残量が多い程早く減衰する。したがって、図２３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９０内部の現像剤残量を知ることができる。そのため、図２３に示すように、カウント値の振動のピークをそれぞれＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、Ｐ_４、・・・とすると、例えば、下記数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。

上記数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。

なお、上記数２においては、図２３に示すピークのうちＰ_１、Ｐ_２及びＰ_５、Ｐ_６を用いたが、これは一例であり、他のピークを用いてもよい。ただし、振動板２０１がトーションスプリング２０３によって押し込まれて磁束センサ１０に最も近づいた状態であるタイミングｔ_２におけるピーク値は、トーションスプリング２０３と重り２０２との摩擦による摺動ノイズが重畳した誤差等を含む。そのため、計算対象とはしないことが好ましい。仮に、図２２に示すようにサブホッパー９０内部の現像剤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、上記数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。

次に、本実施形態に係るサブホッパー９０における現像剤残量検知の動作について図２４のフローチャートを参照して説明する。図２４に示すフローチャートの動作は、図１３に示すＣＰＵ２１の動作である。図２４に示すように、ＣＰＵ２１は、まずトーションスプリング２０３によって図１９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（Ｓ２００１）。上述したように、ＣＰＵ２１は所定期間毎にカウント値出力部３３から磁束センサ１０の出力信号のカウント値を取得している。このカウント値は、定常状態であれば図２３に示すようにＣ_０である。これに対して、図１９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。したがって、ＣＰＵ２１は、カウント値出力部３３から取得したカウント値が所定の閾値を上回った場合に、Ｓ２００１において振動が発生したことを検知する。

Ｓ２００１の前後に関わらず、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、Ｓ２００１の後、ＣＰＵ２１は、図２３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（Ｓ２００２）。Ｓ２００２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。

図２５は、カウント値の解析態様を示す図であり、所定期間毎に取得されるカウント値について、それぞれのカウント値の“番号_ｎ”、“カウント値Ｓ_ｎ”に加えて、直前のカウント値との差分の符号“Ｓ_ｎ−１−Ｓ_ｎ”が、取得順に示されている。図２５に示すような結果において、“Ｓ_ｎ−１−Ｓ_ｎ”の符号が反転した１つ前の値がピーク値である。図２５の場合、５番及び１０番がピーク値として採用される。すなわち、ＣＰＵ２１は、Ｓ２００１以降、順番に取得されたカウント値について、図２５に示す“Ｓ_ｎ−１−Ｓ_ｎ”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Ｓ_ｎ”を、図２３に示すＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３・・・といったピーク値として採用する。

なお、上述したように、タイミングｔ_２における値は避けることが好ましい。タイミングｔ_２の値は、Ｓ２００１の後の最初のピークである。そのため、ＣＰＵ２１は、図２５に示すような解析を行って抽出したピーク値のうち、最初の値は破棄する。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“Ｓ_ｎ−１−Ｓ_ｎ”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２５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。

このようにしてピーク値を取得すると、ＣＰＵ２１は上記数２の計算により減衰率ζを計算する（Ｓ２００３）。このため、Ｓ２００２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２５に示す態様によりカウント値の解析を行う。上記数２を用いる場合、ＣＰＵ２１は、Ｐ_６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。

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（Ｓ２００４）。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９０内部の現像剤が所定の量を下回ったことを判断する。図２２において説明したように、サブホッパー９０内部に十分な現像剤が残っている場合、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。

他方、サブホッパー９０内部の現像剤が減少すると、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、検知するべき現像剤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９０内部の現像剤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。

なお、サブホッパー９０内部の現像剤残量が、振動板２０１の振動の減衰態様に直接影響するのではなく、現像剤残量に応じて振動板２０１に対する現像剤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９０内部の現像剤残量が同量であっても、振動板２０１に対する現像剤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。これに対して、本実施形態に係るサブホッパー９０内部の現像剤残量の検知に際しては、常にトーションスプリング２０３によってサブホッパー９０内部の現像剤は撹拌されている。したがって、振動板２０１に対する現像剤の接触状態を、ある程度は現像剤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、現像剤残量が同量であっても振動板２０１に対する現像剤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。

Ｓ２００４の判断の結果、算出した減衰率ζが閾値未満であれば（Ｓ２００４でＮＯ）、ＣＰＵ２１は、サブホッパー９０内部には十分な量の現像剤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（Ｓ２００４でＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、サブホッパー９０内部の現像剤量が規定量を下回っていると判断し、現像剤切れ検知を行って処理を終了する（Ｓ２００５）。Ｓ２００５の処理により現像剤切れ検知を行った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、現像剤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現像剤切れを認識し、現像剤ボトル１１７から現像剤の供給を行うことが可能となる。

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２６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２６において、振動板２０１の振動の周期はＴ_{ｐｌａｔｅ}であり、サンプリング周期はＴ_{ｓａｍｐｌｅ}である。

図２３〜図２５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、Ｔ_{ｐｌａｔｅ}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Ｔ_{ｓａｍｐｌｅ}はＴ_{ｐｌａｔｅ}に対して十分小さい必要がある。

図２６の例においては、Ｔ_{ｐｌａｔｅ}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、Ｔ_{ｓａｍｐｌｅ}はＴ_{ｐｌａｔｅ}の１／１０である。図２６の態様によれば、図中のＴ_ｐｅａｋ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。

したがって、仮にＣＰＵ２１のサンプリング周期Ｔ_{ｓａｍｐｌｅ}を１［ｍｓ］とすると、振動板２０１の振動周期Ｔ_{ｐｌａｔｅ}は１０［ｍｓ］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１０００［Ｈｚ］に対して、振動板２０１の固有振動数は１００［Ｈｚ］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及び重り２０２の重量を調整することによって実現される。

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ごと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。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、１０００［Ｈｚ］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Ｔ_{ｐｌａｔｅ}、Ｔ_{ｓａｍｐｌｅ}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。

ただし、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２３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の振動による現像剤残量検知の精度も低下してしまう。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１６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。

図２７（ａ）は、振動板２０１を振動させる構成を示す斜視図である。図２７（ｂ）は、トーションスプリング２０３の斜視図である。本実施形態においては、振動板２０１を振動させる振動付与手段である振動板弾き部材にトーションスプリング２０３を用いている。振動板２０１は、第一攪拌搬送部材９６の回転軸９６ｃの軸方向と平行な方向の一端側に設けられた固定部２０１ａを介して、サブホッパー９０のケース９３ｂに固定されている（図６参照）。また、振動板２０１の他端側には、断面三角形状の突出部である重り２０２が取り付けられている。重り２０２は、振動板２０１の回転軸９６ｃと対向する板面から突出しており、図中における回転軸９６ｃの回転方向で、第一斜面部２０２ａと頂点２０２ｂと第二斜面部２０２ｃとが順に形成されている（図２８参照）。第一斜面部２０２ａは、図中回転軸回転方向に沿って斜面が回転軸９６ｃに近づくように形成されており、第二斜面部２０２ｃは、図中回転軸回転方向に沿って斜面が回転軸９６ｃから遠ざかるように形成され、両斜面部が頂点２０２ｂで繋がっている。

トーションスプリング２０３は、ホルダー２０５を介して第一攪拌搬送部材９６の回転軸９６ｃに固定されており、回転軸９６ｃが回転することでトーションスプリング２０３も回転軸９６ｃと共に回転する。そして、トーションスプリング２０３が回転することで接触部２０３ａが重り２０２と接触し、重り２０２がトーションスプリング２０３によりケース９３ｂ側に押し込まれることで、振動板２０１が撓むように弾性変形する。また、トーションスプリング２０３が、重り２０２を押し込む位置からさらに回転し、トーションスプリング２０３の接触部２０３ａと重り２０２とが離れることで振動板２０１が弾かれ、振動板２０１は元の位置に戻る力で振動する。

トーションスプリング２０３の材料としては、硬鋼線（ＳＷ−Ｃ）、ピアノ線（ＳＷＰ−Ａ，ＳＷＰ−Ｂ）、ばね用ステンレス鋼線（ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ）などの線状部材であって、弾性ワイヤが好適であるが、適宜変更可能である。また、本実施形態のトーションスプリング２０３は、片側のみにねじりコイルばねを用いたシングルトーションスプリングであるが、両側にねじりコイルばねを適用したダブルトーションスプリング等、形状は適宜変更可能である。また、トーションスプリング２０３が振動板２０１を押し込む力は、トーションスプリング２０３の材質やねじりコイル部の巻き数などを変えることで変更可能である。そのため、トナーのみからなる現像剤を使用したり、この現像剤よりも単位体積あたりの重量が大きい前記混合剤からなる現像剤を使用したりする際など、必要に応じて振動板２０１をトーションスプリング２０３が押し込む力を変更できる。なお、振動付与手段である振動板弾き部材としては、トーションスプリング２０３に限らず、線状部材や棒状部材であってもよい。これにより、振動板２０１の重り２０２と振動板弾き部材との接触面積を小さくでき、トナー凝集が生じるのを抑制することができる。

図２８は、第一攪拌搬送部材９６の回転軸９６ｃと、ホルダー２０５によって回転軸９６ｃに取り付けられたトーションスプリング２０３の接触部２０３ａとが、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した模式図である。図２８において、第一攪拌搬送部材９６の回転軸９６ｃと共にトーションスプリング２０３は、図中時計回り方向に回転する。振動板２０１には、トーションスプリング２０３の回転方向上流側から下流側に向けて、第一斜面部（上流側傾斜面）２０２ａ、頂点（頂部）２０２ｂ、第二傾斜部（下流側傾斜面）２０２ｃの順に配置された突出部である重り２０２が設けられている。第一斜面部（上流側傾斜面）２０２ａは、前記回転方向上流側から下流側に向けて高くなってゆく、振動板２０１の回転軸９６ｃ側の面に対して傾斜した形状である。第二傾斜部（下流側傾斜面）２０２ｃは、前記回転方向上流側から下流側に向けて低くなってゆく、振動板２０１の回転軸９６ｃ側の面に対して傾斜した形状である。頂点（頂部）２０２ｂは、第一斜面部（上流側傾斜面）２０２ａと第二傾斜部（下流側傾斜面）２０２ｃとを繋ぐ、重り２０２において振動板２０１の回転軸９６ｃ側の面からの高さが最も高い部分である。なお、頂点（頂部）２０２ｂの形状としては、尖っていても、丸みを帯びていても、平らでもよい。

次に、現像剤補給装置における各部の駆動タイミングに関する実施例について説明する。
〔実施例１〕
図２９は、現像剤補給装置における各部の駆動の一例を示すタイミングチャートである。図２９において、制御部２１０の制御命令に基づいて補給用駆動モータ１３１がＯＮして起動すると、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７及び第一，第二搬送部材９８，９９が同時に駆動を開始する。第一攪拌搬送部材９６の駆動により回転軸９６ｃに設けられたトーションスプリング２０３が振動板２０１を弾き、その振動を検出して磁束センサ１０から検出信号が出力される。磁束センサ１０からの検出信号は補給用駆動モータ１３１がＯＮしてから若干遅れて出力され、この検出信号に基づいて制御部２１０は現像剤貯留部９０ａの現像剤の有無を検出する。制御部２１０は、現像剤貯留部９０ａの現像剤無しを検出せずに、現像器１１２に十分な量の現像剤が補給されると、補給用駆動モータ１３１をＯＦＦして駆動を停止する。すると、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７及び第一，第二搬送部材９８，９９が駆動を停止する。また、第一攪拌搬送部材９６の停止に伴って、磁束センサ１０からの検出信号の出力が止まる。

その後、再度補給用駆動モータ１３１がＯＮして起動し、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７及び第一，第二搬送部材９８，９９が同時に駆動を開始し、第一攪拌搬送部材９６の駆動により磁束センサ１０から検出信号が出力される。ここで、制御部２１０が、磁束センサ１０の検出信号に基づいて現像剤貯留部９０ａの現像剤無しを検出すると、供給用駆動モータ８１をＯＮして駆動を開始する。これにより、現像剤ボトル１１７から現像剤貯留部９０ａに現像剤が供給されるとともに、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７の回転駆動速度が増速し、現像剤貯留部９０ａにおける現像剤の攪拌が促進される。

そして、制御部２１０は、現像器１１２に十分な量の現像剤が補給されると、補給用駆動モータ１３１をＯＦＦして駆動を停止する。補給用駆動モータ１３１の駆動停止により、第一，第二搬送部材９８，９９は駆動を停止するが、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７は供給用駆動モータ８１により引き続き駆動される。制御部２１０は、磁束センサ１０の検出信号に基づいて現像剤貯留部９０ａの現像剤有りを検出すると所定時間（例えば、１秒）経過後に、供給用駆動モータ８１をＯＦＦして駆動を停止する。これにより、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７の駆動が停止し、第一攪拌搬送部材９６の停止に伴って、磁束センサ１０からの検出信号の出力が止まる。以後、制御部２１０は、このような制御を繰り返し行う。

ここで、従来技術の圧力（圧電式）センサを用いた場合、現像剤貯留部９０ａの現像剤量（現像剤の有無）を常時検出することができるが、本実施形態の実施例１では、磁束センサ１０から検出信号が出力される第一攪拌搬送部材９６の駆動時間内に限られる。つまり、制御部２１０における現像剤量（現像剤の有無）の検出は、第一攪拌搬送部材９６の駆動時間内に限られる。現像剤量の検出時間が短いと、特に現像剤ボトル１１７内の残量が減少し単位時間あたりの現像剤排出量が低下した現像剤エンド付近や、現像剤ボトル１１７の新品交換直後のリカバリー充填時などにおいて、検出不良が生じるおそれがある。すると、現像剤ボトル１１７からの現像剤供給不足による現像剤貯留部９０ａにおける現像剤不足や、現像器１１２におけるトナー濃度不足が発生するおそれがある。

本実施形態の実施例１では、少なくとも供給用駆動モータ８１を駆動して現像剤ボトル１１７から現像剤貯留部９０ａに現像剤を供給している間は、第一攪拌搬送部材９６を駆動して磁束センサ１０から検出信号を出力させて現像剤量の検知を行っている。これにより、現像剤貯留部９０ａにおける現像剤量の検出時間を確保して、検出不良を防いでいる。よって、圧力センサなどにより粉体量の検知を行う場合よりも、検知精度を向上させることができ、粉体貯留部内の粉体の残量が残り少なくなった状態を高精度に検知することができる。また、粉体貯留部内に所定の量の粉体を正確に供給することができ、粉体のオーバーフローを防ぐことも可能になる。さらに、現像剤ボトル１１７の現像剤エンド付近や、新品交換直後のリカバリー充填時であっても、現像剤貯留部９０ａにおける現像剤不足や、現像器１１２におけるトナー濃度不足の発生を防止することができる。

〔実施例２〕
上記実施例１は、補給用駆動モータ１３１で第一，第二攪拌搬送部材９６，９７と第一，第二搬送部材９８，９９とを駆動する構成であるが、これらの間に電磁クラッチを設けて、第一，第二搬送部材９８，９９への駆動を遮断してもよい。

図３０は、本実施形態の実施例２に係る現像剤補給装置における制御系の要部構成の一例を示すブロック図である。また、図３１は、本実施例２に係る現像剤補給装置における各部の駆動の一例を示すタイミングチャートである。図３１において、電磁クラッチ１３５と第一，第二搬送部材９８，９９との駆動制御は同じなので、一つのタイミングチャートで示している。

図３０に示すように、電磁クラッチ１３５が、制御部２１０に接続されて設けられている。この電磁クラッチ１３５は、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７と第一，第二搬送部材９８，９９との駆動伝達部の間に設けられている。従って、電磁クラッチ１３５をＯＮにするとクラッチが繋がって、補給用駆動モータ１３１の駆動力が第一，第二攪拌搬送部材９６，９７を介して第一，第二搬送部材９８，９９に伝わる。一方、電磁クラッチ１３５をＯＦＦにするとクラッチが切れて、第一，第二搬送部材９８，９９には駆動力が伝わらず、補給用駆動モータ１３１で第一，第二攪拌搬送部材９６，９７だけを駆動することができる。第一，第二搬送部材９８，９９は、補給用駆動モータ１３１と電磁クラッチ１３５とが同時にＯＮのタイミングで駆動される。

図３１において、制御部２１０が現像剤貯留部９０ａの現像剤の有無を検出するために磁束センサ１０の検出信号を得ようする場合、補給用駆動モータ１３１をＯＮして起動させ、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７を駆動させる。第一攪拌搬送部材９６の駆動により、磁束センサ１０から検出信号が出力される。制御部２１０は、磁束センサ１０からの検出信号に基づいて現像剤貯留部９０ａの現像剤の有無を検出する。ここで、電磁クラッチ１３５はＯＦＦのままであり、第一，第二搬送部材９８，９９には補給用駆動モータ１３１の駆動力が伝わらず、駆動しない。

そして、制御部２１０は、現像剤貯留部９０ａに現像剤が有ることを検出すると、補給用駆動モータ１３１をＯＦＦして停止させ、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７の駆動を停止する。また、第一攪拌搬送部材９６の停止に伴って、磁束センサ１０からの検出信号の出力が止まる。

その後、現像器１１２の現像剤が不足して補給する場合、制御部２１０は、補給用駆動モータ１３１をＯＮして起動し、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７を駆動する。これと同時に、電磁クラッチ１３５をＯＮして、第一，第二搬送部材９８，９９に駆動力を伝達してこれらを駆動し、現像器１１２に現像剤を補給する。また、第一攪拌搬送部材９６の駆動により、磁束センサ１０から検出信号が出力される。制御部２１０は、磁束センサ１０からの検出信号に基づいて現像剤貯留部９０ａの現像剤の有無を検出する。そして、制御部２１０が、磁束センサ１０の検出信号に基づいて現像剤貯留部９０ａの現像剤無しを検出すると、供給用駆動モータ８１をＯＮして駆動を開始する。これにより、現像剤ボトル１１７から現像剤貯留部９０ａに現像剤が供給される。このとき、供給用駆動モータ８１の駆動力により第一，第二攪拌搬送部材９６，９７の回転駆動速度が増速され、現像剤貯留部９０ａにおける現像剤の攪拌が促進される。

そして、制御部２１０は、現像器１１２に十分な量の現像剤が補給されると、電磁クラッチ１３５をＯＦＦして第一，第二搬送部材９８，９９の駆動を停止し、現像剤の補給を停止する。このとき同時に補給用駆動モータ１３１をＯＦＦして駆動を停止するが、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７は供給用駆動モータ８１により引き続き駆動される。そして、制御部２１０は、磁束センサ１０の検出信号に基づいて現像剤貯留部９０ａの現像剤有りを検出すると所定時間（例えば、１秒）経過後に、供給用駆動モータ８１をＯＦＦして駆動を停止する。これにより、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７の駆動が停止する。第一攪拌搬送部材９６の停止に伴って、磁束センサ１０からの検出信号の出力が止まる。以後、制御部２１０は、このような制御を繰り返し行う。

本実施例２によれば、制御部２１０は、電磁クラッチ１３５をＯＮ／ＯＦＦさせて、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７だけを駆動することができ、第一攪拌搬送部材９６の駆動により磁束センサ１０の検出信号を得ることができる。従って、現像剤貯留部９０ａへの現像剤の供給タイミングや現像器１１２への現像剤の補給タイミングにかかわらず、適宜のタイミングで現像剤貯留部９０ａの現像剤量（有無）を検出することができ、検出時間を十分に確保して検出不良を防ぐことができる。

〔実施例３〕
上記実施例２では、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７と第一，第二搬送部材９８，９９との間に電磁クラッチ１３５を設ける構成について説明したが、それぞれ別々の補給用駆動モータで駆動するように構成してもよい。

図３２は、本実施形態の実施例３に係る現像剤補給装置における制御系の要部構成の一例を示すブロック図である。また、図３３は、本実施例３に係る現像剤補給装置における各部の駆動の一例を示すタイミングチャートである。図３３において、第一補給用駆動モータ１３３と第一，第二攪拌搬送部材９６，９７との駆動制御は同じなので、一つのタイミングチャートで示している。また、第二補給用駆動モータ１３４と第一，第二搬送部材９８，９９との駆動制御は同じなので、一つのタイミングチャートで示している。

図３２に示すように、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７を駆動する第一補給用駆動モータ１３３と、第一，第二搬送部材９８，９９を駆動する第二補給用駆動モータ１３４とがそれぞれ、制御部２１０に接続されて設けられている。第一，第二攪拌搬送部材９６，９７と第一，第二搬送部材９８，９９とは駆動が互いに分離されており、それぞれ別々に駆動される。また、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７と供給用駆動モータ８１との駆動も互いに分離されており、それぞれ別々に駆動されるものとする。

図３３において、制御部２１０が現像剤貯留部９０ａの現像剤の有無を検出するために磁束センサ１０の検出信号を得ようする場合、第一補給用駆動モータ１３３をＯＮして起動させ、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７を同時に駆動させる。第一攪拌搬送部材９６の駆動により、第一補給用駆動モータ１３３がＯＮしてから若干遅れて磁束センサ１０から検出信号が出力される。制御部２１０は、磁束センサ１０からの検出信号に基づいて現像剤貯留部９０ａの現像剤の有無を検出する。

そして、制御部２１０は、現像剤貯留部９０ａに現像剤が有ることを検出すると、第一補給用駆動モータ１３３をＯＦＦして停止させ、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７を同時に駆動を停止する。また、第一攪拌搬送部材９６の停止に伴って、磁束センサ１０からの検出信号の出力が止まる。

その後、現像器１１２の現像剤が不足して補給する場合、制御部２１０は、第二補給用駆動モータ１３４をＯＮして起動し、第一，第二搬送部材９８，９９を駆動して現像器１１２に現像剤を補給する。このとき同時に、第一補給用駆動モータ１３３をＯＮして起動し、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７を駆動する。また、第一攪拌搬送部材９６の駆動により磁束センサ１０から検出信号が出力される。そして、制御部２１０が、磁束センサ１０の検出信号に基づいて現像剤貯留部９０ａの現像剤無しを検出すると、供給用駆動モータ８１をＯＮして駆動を開始する。これにより、現像剤ボトル１１７から現像剤貯留部９０ａに現像剤が供給される。このとき、第一補給用駆動モータ１３３の回転速度を速めて、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７の回転駆動速度を増速させることで、現像剤貯留部９０ａにおける現像剤の攪拌が促進される。

そして、制御部２１０は、現像器１１２に十分な量の現像剤が補給されると、第二補給用駆動モータ１３４をＯＦＦして駆動を停止し、第一，第二搬送部材９８，９９による現像剤の補給を停止する。第二補給用駆動モータ１３４の駆動停止により、第一，第二搬送部材９８，９９は駆動を停止するが、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７は第一補給用駆動モータ１３３により引き続き駆動される。そして、制御部２１０は、磁束センサ１０の検出信号に基づいて現像剤貯留部９０ａの現像剤有りを検出すると所定時間（例えば、１秒）経過後に、供給用駆動モータ８１をＯＦＦして駆動を停止する。また同時に、第一補給用駆動モータ１３３をＯＦＦして第一，第二攪拌搬送部材９６，９７の駆動を停止させる。第一攪拌搬送部材９６の停止に伴って、磁束センサ１０からの検出信号の出力が止まる。以後、制御部２１０は、このような制御を繰り返し行う。

本実施例３によれば、制御部２１０は、第一補給用駆動モータ１３３を駆動させて、第一，第二攪拌搬送部材９６，９７だけを駆動することができ、第一攪拌搬送部材９６の駆動により磁束センサ１０の検出信号を得ることができる。従って、現像剤貯留部９０ａへの現像剤の供給タイミングや現像器１１２への現像剤の補給タイミングにかかわらず、適宜のタイミングで現像剤貯留部９０ａの現像剤量（有無）を検出することができ、検出時間を十分に確保して検出不良を防ぐことができる。

なお、上記実施形態において、サブホッパー内を現像剤量を検知する現像剤検知手段は、次のような被検知部材の変位を利用した構成であってもよい。この構成は、サブホッパーに変位可能に設けられた被加圧シートなどの被検知部材と、被検知部材を変位させる攪拌シートなどの駆動部材と、被検知部材の変位状態を検知する検知部とを有する。駆動部材は、サブホッパー内で回転駆動される回転体の回転軸に設けられ、その回転軸とともに回転することにより被検知部材に接触して被検知部材を変位させる部材である。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
現像剤などの粉体を収納した現像剤ボトル１１７などの粉体容器から供給された粉体を一時的に貯留し、一時的に貯留した粉体を現像器１１２などの補給対象に向けて排出する現像剤貯留部９０ａなどの粉体貯留部と、粉体貯留部内の粉体量を検知する粉体量検知手段と、を備え、粉体貯留部内の粉体量の検知結果に基づいて、粉体容器から粉体貯留部に粉体を供給する現像剤補給装置などの粉体補給装置であって、粉体量検知手段は、粉体貯留部に振動又は変位が可能に設けられた振動板２０１などの被検知部材と、粉体貯留部内で回転駆動される第一攪拌搬送部材９６などの回転体の回転軸９６ｃに設けられ、その回転軸９６ｃとともに回転することにより被検知部材に接触して被検知部材を振動又は変位させるトーションスプリング２０３などの駆動部材と、被検知部材の振動状態又は変位状態を検知する磁束センサ１０などの検知部と、検知部による検知結果に基づいて粉体貯留部内の粉体量を検知する制御部２１０などの検知処理部とを有し、粉体貯留部から補給対象への粉体の排出時と、粉体容器から粉体貯留部への粉体の供給時とに、前記回転体を回転駆動するように制御する制御部２１０などの制御手段を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体貯留部からの粉体排出時と粉体貯留部への粉体供給時に、駆動部材が設けられた回転軸９６ｃを有する回転体を回転駆動することにより駆動部材で被検知部材を振動又は変位させる。この被検知部材の振動状態又は変位状態を検知部で検知し、その検知部による検知結果に基づいて、粉体貯留部内の粉体量を検知処理部で検知することができる。このように粉体貯留部内の現像剤量が変化する可能性がある粉体貯留部からの粉体排出時及び粉体貯留部への粉体供給時の両方のタイミングで粉体貯留部内の粉体量を確実に検知できる。特に、粉体貯留部からの粉体排出を行っていない粉体容器から粉体貯留部への粉体供給時においても、粉体貯留部内の粉体量を確実に検知できる。
しかも、粉体貯留部内の粉体に接触する被検知部材は、回転体とともに回転する駆動部材が接触することで振動又は変位するため、被検知部材に粉体が付着しにくい。従って、粉体量検知に用いられる被検知部材の振動状態又は変位状態に対する粉体付着の影響が発生しにくく、粉体付着による粉体量の誤検知が発生しにくい。
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、粉体貯留部内の粉体を攪拌する第一攪拌搬送部材９６などの攪拌部材を備え、前記駆動部材が回転軸９６ｃに設けられた回転体は攪拌部材である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体貯留部からの粉体排出時と粉体貯留部への粉体供給時に攪拌部材を回転駆動することにより、粉体貯留部内の粉体を攪拌するとともに、その粉体貯留部内の粉体量を検知処理部で検知できる。
（態様Ｃ）
上記態様Ｂにおいて、粉体貯留部に貯留された粉体を補給対象に搬送する第一搬送部材９８などの搬送部材と、粉体容器内の粉体を供給口から粉体貯留部へ供給するアジテータなどの供給部材と、前記攪拌部材と搬送部材とを駆動する補給用駆動モータ１３１などの第一駆動源と、供給部材と攪拌部材とを駆動する供給用駆動モータ８１など第二駆動源と、を備え、粉体貯留部から補給対象への粉体排出時は、第一駆動源により攪拌部材と搬送部材とが駆動され、粉体容器から粉体貯留部への粉体供給時は、第二駆動源により供給部材と攪拌部材とが駆動される。
これによれば、上記実施形態について説明したように、前記粉体量の検出に用いられる被検知部材が設けられた攪拌部材は、第一駆動源及び第二駆動源の両方で駆動されるようになっている。従って、粉体貯留部から補給対象への粉体排出時、及び、粉体容器から粉体貯留部への粉体供給時に粉体量検知手段で粉体貯留部内の粉体量を確実に検知することができる。
（態様Ｄ）
上記態様Ｃにおいて、第一駆動源から攪拌部材への駆動伝達、及び、第二駆動源から攪拌部材への駆動伝達はそれぞれ、補給側ワンウェイクラッチ１３２及び供給側ワンウェイクラッチ８２などのワンウェイクラッチを介して行われるものであり、第一駆動源による攪拌部材の回転速度と、第二駆動源による攪拌部材の回転速度とを互いに異ならせた。
これによれば、上記実施形態について説明したように、安価なワンウェイクラッチを用いることにより、第一駆動源による攪拌部材の駆動と第二駆動源による攪拌部材の駆動とを簡易に切り替えることができる。また、第一駆動源と第二駆動源とを同時に駆動した場合には、攪拌部材を回転速度の速い方の駆動源で駆動することができる。
（態様Ｅ）
上記態様Ｄにおいて、第一駆動源による攪拌部材の回転速度に比べて、第二駆動源による攪拌部材の回転速度が速い。
これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体貯留部から補給対象への粉体排出時に比べて、粉体容器から粉体貯留部への粉体供給時の方が攪拌部材が速く回転し、粉体供給時における粉体貯留部内の粉体の攪拌を促進させることができる。
（態様Ｆ）
上記態様Ｃ乃至Ｅのいずれかにおいて、少なくとも粉体補給装置の動作中は、第二駆動源が攪拌部材を常時駆動する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体補給装置の動作中は、攪拌部材が常時駆動され、粉体量検知手段による粉体貯留部内の粉体量の検知が行われる。従って、粉体量検知手段による粉体貯留部内の粉体量を、粉体補給装置の動作中の任意のタイミングに検知可能となる。
（態様Ｇ）
上記態様Ｃ乃至Ｆのいずれかにおいて、第一駆動源の駆動力は攪拌部材から搬送部材に順に駆動伝達され、攪拌部材から搬送部材への駆動伝達は電磁クラッチ１３５を介して行われる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、電磁クラッチをＯＦＦして搬送部材への駆動伝達を遮断することにより、第一駆動源で攪拌部材だけを駆動することができる。従って、粉体貯留部から補給対象への粉体排出時や粉体容器から粉体貯留部への粉体供給時にかかわらず、従来の圧電センサを用いた場合のように任意のタイミングで粉体貯留部内の粉体量の検知が可能となる。
（態様Ｈ）
上記態様Ｂ乃至Ｇのいずれかにおいて、前記駆動部材は、前記回転軸の回転方向一方側に常に付勢された状態で設けられたトーションスプリング２０３などの弾性部材である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、弾性部材の復元力により、被検知部材との対向領域から速く抜けることができ、被検知部材の振動を邪魔するのを抑制できる。
（態様Ｉ）
上記態様Ｈにおいて、前記弾性部材として、トーションスプリング２０３を用いた。
これによれば、上記実施形態について説明したように、トーションスプリングはねじりコイルばねの復元力で被検知部材との対向領域から速く抜けることができるため、被検知部材の振動を邪魔するのを抑制できる。また、駆動部材の耐久性を高めることができる。
（態様Ｊ）
感光体ドラム１０９などの像担持体と、像担持体上の潜像を形成する潜像形成手段と、現像剤を用いて像担持体上の潜像を現像する現像器１１２などの現像手段と、前記現像手段に現像剤を補給する現像剤補給手段とを備えた画像形成装置１００などの画像形成装置において、前記現像剤補給手段として、上記態様Ａ乃至Ｉのいずれかの粉体補給装置を用いた。
これによれば、上記実施形態について説明したように、粉体貯留部からの現像剤排出時及び粉体貯留部への現像剤供給時それぞれに粉体貯留部内の現像剤量を検知できるとともに、現像剤付着による現像剤量の誤検知が発生しにくい。

１０ 磁束センサ
１１ 平面パターンコイル
１２ パターン抵抗
１３ 第一コンデンサ
１４ 第二コンデンサ
１５ フィードバック抵抗
１６ アンバッファＩＣ
１７ アンバッファＩＣ
１８ 出力端子
２０ コントローラ
２３ タイマ
２４ 水晶発振回路
３０ 入出力制御ＡＳＩＣ
３１ 透磁率カウンタ
３２ リード信号取得部
３３ カウント値出力部
８１ 供給用駆動モータ
８２ 供給側ワンウェイクラッチ
９０ サブホッパー
９０ａ 現像剤貯留部
９０ｂ 搬送部
９２ 仕切り壁
９２ａ 第一開口
９２ｂ 第二開口
９３ｂ ケース
９６ 第一攪拌搬送部材
９６ａ パドル
９６ｂ スクリュ
９６ｃ 回転軸
９７ 第二攪拌搬送部材
９７ａ パドル
９７ｂ スクリュ
９７ｃ 回転軸
９８ 第一搬送部材
９８ａ スクリュ
９８ｂ 回転軸
９９ 第二搬送部材
９９ａ スクリュ
９９ｂ 回転軸
１００ 画像形成装置
１０１ 給紙トレイ
１０２ 給紙ローラ
１０３ レジストローラ
１０４ 用紙
１０５ 中間転写ベルト
１０６ 画像形成部
１０７ 駆動ローラ
１０８ 従動ローラ
１０９ 感光体ドラム
１１０ 帯電器
１１１ 光書き込み装置
１１２ 現像器
１１３ 感光体クリーナ
１１５ 転写器
１１６ 定着器
１１７ 現像剤ボトル
１１８ ベルトクリーナ
１１９ サブホッパー供給路
１２０ 現像剤ボトル供給路
１３０ 現像剤補給駆動部
１３１ 補給用駆動モータ
１３２ 補給側ワンウェイクラッチ
１３３ 第一補給用駆動モータ
１３４ 第二補給用駆動モータ
１３５ 電磁クラッチ
２０１ 振動板
２０１ａ 固定部
２０２ 重り
２０２ａ 第一斜面部
２０２ｂ 頂点
２０２ｃ 第二斜面部
２０３ トーションスプリング
２０３ａ 接触部
２０５ ホルダー
２１０ 制御部
２１１ トナー濃度センサ
９０１ 搬送仕切り壁
９０１ａ 搬送用開口
９０２Ａ 第一搬送路
９０２Ｂ 第二搬送路

特開２０１４−１７４５３０号公報

Claims (7)

1. 粉体を収納した粉体容器から供給された粉体を一時的に貯留し、該一時的に貯留した粉体を補給対象に向けて排出する粉体貯留部と、
   前記粉体貯留部内の粉体量を検知する粉体量検知手段と、を備え、
   前記粉体貯留部内の粉体量の検知結果に基づいて、前記粉体容器から前記粉体貯留部に粉体を供給する粉体補給装置であって、
   前記粉体量検知手段は、
   前記粉体貯留部内に振動又は変位可能に設けられた被検知部材と、
   前記粉体貯留部内で回転駆動される回転体の回転軸に設けられ、該回転軸とともに回転することにより前記被検知部材に接触して該被検知部材の振動又は変位を発生させる駆動部材と、
   前記被検知部材の振動状態又は変位状態を検知する磁束センサからなる検知部と、
   前記検知部による検知結果に基づいて、前記駆動部材で発生した前記被検知部材の振動又は変位の減衰の変化から前記粉体貯留部内の粉体量を検知する検知処理部とを有し、
   前記粉体貯留部から前記補給対象への粉体の排出時と、前記粉体容器から前記粉体貯留部への粉体の供給時とに、前記回転体を回転駆動するように制御する制御手段を備え、
   前記粉体貯留部内の粉体を攪拌する攪拌部材を備え、
   前記駆動部材が回転軸に設けられた回転体は、前記攪拌部材であり、
   前記駆動部材は、前記攪拌部材の回転軸の回転方向一方側に常に付勢された状態で設けられた弾性部材であり、
   前記弾性部材として、トーションスプリングを用いたことを特徴とする粉体補給装置。
2. 請求項１の粉体補給装置において、
   前記粉体貯留部に貯留された粉体を前記補給対象に搬送する搬送部材と、
   前記粉体容器内の粉体を供給口から前記粉体貯留部へ供給する供給部材と、
   前記攪拌部材と前記搬送部材とを駆動する第一駆動源と、前記供給部材と前記攪拌部材とを駆動する第二駆動源と、を備え、
   前記粉体貯留部から前記補給対象への粉体排出時は、前記第一駆動源により前記攪拌部材と前記搬送部材とが駆動され、
   前記粉体容器から前記粉体貯留部への粉体供給時は、前記第二駆動源により前記供給部材と前記攪拌部材とが駆動されることを特徴とする粉体補給装置。
3. 請求項２の粉体補給装置において、
   前記第一駆動源から前記攪拌部材への駆動伝達、及び、前記第二駆動源から前記攪拌部材への駆動伝達はそれぞれ、ワンウェイクラッチを介して行われるものであり、
   前記第一駆動源による前記攪拌部材の回転速度と、前記第二駆動源による前記攪拌部材の回転速度とを互いに異ならせたことを特徴とする粉体補給装置。
4. 請求項３の粉体補給装置において、
   前記第一駆動源による前記攪拌部材の回転速度に比べて、前記第二駆動源による前記攪拌部材の回転速度が速いことを特徴とする粉体補給装置。
5. 請求項４の粉体補給装置において、
   当該粉体補給装置の前記粉体容器から前記粉体貯留部への粉体供給の動作中は、前記第二駆動源が前記攪拌部材を常時駆動することを特徴とする粉体補給装置。
6. 請求項２乃至５のいずれかの粉体補給装置において、
   前記第一駆動源の駆動力は前記攪拌部材から前記搬送部材に順に駆動伝達され、該攪拌部材から該搬送部材への駆動伝達は電磁クラッチを介して行われることを特徴とする粉体補給装置。
7. 像担持体と、前記像担持体上の潜像を形成する潜像形成手段と、現像剤を用いて像担持体上の潜像を現像する現像手段と、前記現像手段に現像剤を補給する現像剤補給手段とを備えた画像形成装置であって、
   前記現像剤補給手段として、請求項１乃至６のいずれかの粉体補給装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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