JP2016118583A - トナー量検出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射型の超音波センサーによるトナー容器内のトナー量検出性能をより一層向上させるようにする。
【解決手段】本願発明のトナー量検出装置は、発信器４２及び受信器４３からなる反射型の超音波センサー４１を備える。受信器４３の受信結果に基づきトナー容器４０内のトナー量を検出する。発信器４２及び受信器４３のうち少なくとも発信器４２に、トナー容器４０内の底部４０ａに向けて延びる音波反射器４７，４８を取り付ける。受信器４３自体又は受信器４３側にある音波反射器４８の受信口４８ａよりも、発信器４２側にある音波反射器４７の発信口４７ａをトナー容器４０内の底部４０ａに近づける。
【選択図】図３

Description

本願発明は、トナー量検出装置とこれを用いた画像形成装置とに関する。画像形成装置には、複写機、プリンター、ファクシミリ及びこれらの機能を複合的に備えた複合機といった各種のものが含まれる。

従来、電子写真方式を採用した画像形成装置の中には、廃トナーボックス内の廃トナー量やトナーボトル内の印刷トナー量を非接触で検出する手段として、反射型の超音波センサーを採用したものがある。また、超音波センサーの指向性を向上させる目的で、超音波センサーを構成する発信器と受信器とに筒状の音波反射器（指向性ホーン）を設けることもよく行われている（例えば特許文献１等参照）。特許文献１の超音波センサーでは、発信器用と受信器用とで共通形状の音波反射器を用いている。

特開２００６−３５００７２号公報

しかし、特許文献１の構成では、発信器と受信器との両方に共通形状の音波反射器を取り付けているから、例えば廃トナーボックスやトナーボトルといったトナー容器内のトナー表面と両方の音波反射器との距離が近過ぎると、トナー表面を反射した超音波を受信器で受信し難くなり、超音波センサーからトナー表面までの距離、ひいてはトナー容器内のトナー量を検出できない場合があった。

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、反射型の超音波センサーによるトナー容器内のトナー量検出性能をより一層向上させることを技術的課題としている。

請求項１の発明は、トナー容器内のトナー表面に向けて超音波を発信する発信器及び前記トナー表面から反射した超音波を受信する受信器からなる反射型の超音波センサーを備え、前記受信器の受信結果に基づき前記トナー容器内のトナー量を検出するトナー量検出装置において、前記発信器及び前記受信器のうち少なくとも前記発信器に、前記トナー容器内の底部に向けて延びる音波反射器を取り付け、前記受信器自体又は前記受信器側にある音波反射器の受信口よりも、前記発信器側にある音波反射器の発信口を、前記トナー容器内の前記底部に近づけているというものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載のトナー量検出装置において、前記発信器側にある音波反射器の延出方向の長さが前記受信器の不感距離以上になっているというものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のトナー量検出装置において、前記発信器と前記受信器とが互いに近接配置されているというものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のうちいずれかに記載のトナー量検出装置において、前記トナー容器内のトナー表面を均す均し部材を備え、前記超音波センサーを用いて前記トナー容器内のトナー量を検出する場合は、前記超音波センサーの作動前に前記均し部材を作動させるというものである。

請求項５の発明は、請求項１〜４のうちいずれかに記載のトナー量検出装置において、前記音波反射器が前記トナー容器に一体的に設けられている、
請求項６の発明は、請求項１〜５のうちいずれかに記載のトナー量検出装置において、前記超音波センサーを制御する超音波制御部を備え、前記超音波制御部は、前記発信器で超音波を発信してからトナー表面を反射した超音波を前記受信器で受信するまでの時間を検出し、前記時間を用いて前記トナー容器内のトナー量を算出するというものである。

請求項７の発明は、請求項６に記載のトナー量検出装置において、前記トナー容器は印刷トナーを収容するトナーボトルであり、前記発信器側にある音波反射器の発信口の位置は、前記トナーボトル内の印刷トナーが僅少状態であるときのトナー表面の位置に対応しているというものである。

請求項８の発明は、請求項７に記載のトナー量検出装置において、前記超音波制御部は、前記発信器で超音波を発信した後にトナー表面を反射した超音波を前記受信器で受信すれば、前記トナーボトル内の印刷トナーが僅少状態であると判断するというものである。

請求項９の発明は、請求項６に記載のトナー量検出装置において、前記トナー容器は廃トナーを収容する廃トナーボックスであり、前記発信器側にある音波反射器の発信口の位置は、前記廃トナーボックス内の廃トナーが満杯状態であるときのトナー表面の位置に対応しているというものである。

請求項１０の発明は、請求項９に記載のトナー量検出装置において、前記超音波制御部は、前記発信器で超音波を発信した後にトナー表面を反射した超音波を前記受信器で受信しなければ、前記廃トナーボックス内の廃トナーが満杯状態であると判断するというものである。

請求項１１の発明は、請求項６に記載のトナー量検出装置において、前記トナー容器は、印刷トナーを収容するトナーボトルと、廃トナーを収容する廃トナーボックスとであり、前記超音波制御部は、前記トナーボトル側の超音波センサーを用いて前記トナーボトル内の印刷トナー量を算出する一方、前記廃トナーボックス側の超音波センサーを用いて前記廃トナーボックス内の廃トナー回収可能量を算出し、前記印刷トナー量基準の印刷可能枚数と前記廃トナー回収可能量基準の印刷可能枚数とを比較し、各種情報の表示を行う表示部には、少ない方の印刷可能枚数が表示されるというものである。

請求項１２の発明は画像形成装置に係り、請求項１〜１１のうちいずれかに記載のトナー量検出装置を備えるというものである。

本願発明によると、トナー容器内のトナー表面に向けて超音波を発信する発信器及び前記トナー表面から反射した超音波を受信する受信器からなる反射型の超音波センサーを備え、前記受信器の受信結果に基づき前記トナー容器内のトナー量を検出するトナー量検出装置において、前記発信器及び前記受信器のうち少なくとも前記発信器に、前記トナー容器内の底部に向けて延びる音波反射器を取り付け、前記受信器自体又は前記受信器側にある音波反射器の受信口よりも、前記発信器側にある音波反射器の発信口を、前記トナー容器内の前記底部に近づけているから、前記トナー容器内のトナー表面と前記発信器側にある音波反射器の発信口との距離が近い場合であっても、前記受信器自体又は前記受信器側にある音波反射器の受信口から前記トナー表面までの距離を確保でき、前記トナー表面を反射した超音波を前記受信器で受信し易くなる。従って、前記超音波センサーの指向性向上に加えて、前記トナー容器内のトナー量をより高精度に検出できる。

プリンターの概略説明図である。 プリンターの機能ブロック図である。 第１実施例における印刷用超音波センサーの配置構造の概略説明図である 第２実施例における印刷用超音波センサーの配置構造の概略説明図である。 第３実施例における廃棄用超音波センサーの配置構造の概略断面図である。 第４実施例における廃棄用超音波センサーの配置構造の概略断面図である。 第５実施例におけるトナー量検出処理のフローチャートである。 第６実施例における印刷用超音波センサーの構造を示す概略断面図である。 第７実施例におけるトナー量検出処理のフローチャートである。 第８実施例における廃棄用超音波センサーの構造を示す概略断面図である。 第９実施例におけるトナー量検出処理のフローチャートである。 第１０実施例における印刷条件毎のトナー必要量並びにトナー密度のテーブル表である。 第１１実施例における廃棄用超音波センサーの構造を示す概略断面図である。

以下に、本願発明を具現化した実施形態を、画像形成装置の一例であるタンデム方式のカラーデジタルプリンター（以下、プリンターと称する）に適用した場合の図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば「左右」「上下」等）を用いる場合は、図１において紙面に直交した方向を正面視とし、これを基準にしている。これらの用語は説明の便宜のために用いたものであり、本願発明の技術的範囲を限定するものではない。

まず、図１を参照しながら、プリンター１の概要を説明する。図１に示すように、プリンター１は、その筐体２内に、画像プロセス装置３、給紙装置４、及び定着装置５等を備えている。詳細は図示していないが、プリンター１は、例えばＬＡＮといったネットワークに接続されていて、外部端末（図示省略）からの印刷指令を受け付けると、当該指令に基づいて印刷を実行するように構成されている。

筐体２内の下部に位置する給紙装置４は、記録材Ｐを収容する給紙カセット２１、給紙カセット２１内の記録材Ｐを最上層から繰り出すピックアップローラー２２、繰り出された記録材Ｐを１枚ずつに分離する一対の分離ローラー２３、及び、１枚に分離された記録材Ｐを所定のタイミングにて画像プロセス装置３に搬送する一対のタイミングローラー２４等を備えている。各給紙カセット２１内の記録材Ｐは、ピックアップローラー２２及び分離ローラー２３の回転によって、最上層のものから１枚ずつ搬送経路３０に送り出される。搬送経路３０は、給紙装置４の給紙カセット２１から、タイミングローラー対２４のニップ部、画像プロセス装置３の二次転写ニップ部、及び定着装置５の定着ニップ部を経て、筐体２上部にある排出ローラー対２６に至る。

給紙カセット２１内の記録材Ｐは、通紙幅（矢印Ｓ方向と直交する幅寸法）の中央を基準にして、搬送経路３０に向けて矢印Ｓ方向に搬送するセンター基準にセットされる。図示は省略するが、給紙カセット２１内には、給紙前の記録材Ｐをセンター基準に幅寄せするための一対の側部規制板を備えている。一対の側部規制板は通紙幅方向に互いに連動して遠近移動するように構成されている。給紙カセット２１内の記録材Ｐを一対の側部規制板にて通紙幅方向両側から挟持することによって、給紙カセット２１内の記録材Ｐがその規格に拘らずセンター基準にセットされる。従って、画像プロセス装置３での転写処理や、定着装置５での定着処理もセンター基準で実行される。

給紙装置４の上方に位置する画像プロセス装置３は、像担持体の一例である感光体ドラム１３上に形成されたトナー像を記録材Ｐに転写する役割を担うものであり、中間転写体としての中間転写ベルト６、並びに、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色に対応する計４つの作像部７等を備えている。

中間転写ベルト６は導電性を有する素材からなる無端状のものであり、像担持体の一例でもある。中間転写ベルト６は、筐体２内の中央部右側に位置する駆動ローラー８と、同じく中央部左側に位置する従動ローラー９とに巻き掛けられている。中間転写ベルト６のうち駆動ローラー８に巻き掛けられた部分の外側に二次転写ローラー１０が配置されている。主モーター（図示省略）の動力伝達にて駆動ローラー８を図１の反時計方向に回転させることにより、中間転写ベルト６は図１の反時計方向に周回する。

中間転写ベルト６のうち駆動ローラー８に巻き掛けられた部分の外周側には、二次転写ローラー１０が配置されている。二次転写ローラー１０は中間転写ベルト６に当接していて、中間転写ベルト６と二次転写ローラー１０との間（当接部分）が二次転写領域としての二次転写ニップ部になっている。二次転写ローラー１０は、中間転写ベルト６の回転に伴って、又は二次転写ニップ部に挟持搬送される記録材Ｐの移動に伴って、図１の時計方向に回転する。中間転写ベルト６のうち従動ローラー９に巻き掛けられた部分の外周側には、中間転写ベルト６上の未転写トナーを除去する転写ベルトクリーナー１２が配置されている。転写ベルトクリーナー１２は中間転写ベルト６に当接している。

４つの作像部７は、中間転写ベルト６の下方において、図１の左からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に、中間転写ベルト６に沿って並べて配置されている。図１では説明の便宜上、各作像部７に、再現色に応じて符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを添えている。各作像部７は図１の時計方向に回転する像担持体の一例としての感光体ドラム１３を備えている。感光体ドラム１３の周囲には、図１における時計回りの回転方向に沿って順に、帯電装置１４、露光装置１９、現像装置１５、一次転写ローラー１６及び感光体クリーナー１７が配置されている。

感光体ドラム１３は負帯電性のものであり、主モーターからの動力伝達によって図１の時計方向に回転するように構成されている。帯電装置１４は、感光体ドラムの表面を一様に帯電させるものである。現像装置１５は、負の極性を呈するトナーを利用して、感光体ドラム１３上に形成された静電潜像を反転現像にて顕在化させるものである。

一次転写ローラー１６は中間転写ベルト６の内周側に位置していて、中間転写ベルト６を挟んで、対応する作像部７の感光体ドラム１３に対峙している。一次転写ローラー１６も、中間転写ベルト６の回転に伴って図１の反時計方向に回転する。中間転写ベルト６と一次転写ローラー１６との間（当接部分）は一次転写領域としての一次転写ニップ部になっている。感光体クリーナー１７は、感光体ドラム１３上に残留する未転写トナーを除去するためのものであり、感光体ドラム１３に当接している。４つの作像部７の下方には露光装置１９が配置されている。露光装置１９は、外部端末等からの画像情報に基づき、レーザー光によって各感光体ドラム１３に静電潜像を形成するものである。

中間転写ベルト６の上方には、各作像部７（再現色）に対応したボトル収容部３９が設けられている。ボトル収容部３９内には、各現像装置１５に供給される印刷トナーを収容するトナーボトル４０が着脱可能に配置されている。トナーボトル４０はトナー容器の一例である。なお、図１では説明の便宜上、ボトル収容部３９及びトナーボトル４０にも、再現色に応じて符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを添えている。

各トナーボトル４０には、当該トナーボトル４０内の印刷トナー表面に向けて超音波を発信する発信器４２と、印刷トナー表面から反射した超音波を受信する受信器４３とからなる反射型の印刷用超音波センサー４１を備えている。発信器４２で超音波を発信してから、印刷トナー表面を反射した超音波を受信器４３で受信し、当該受信結果に基づいてトナーボトル４０内の印刷トナー量が検出される。

各作像部７において、帯電装置１４にて帯電される感光体ドラム１３に、露光装置１９から画像信号に対応したレーザー光が投射されると、静電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置１５から供給されるトナーにて反転現像されて各色のトナー像となる。各感光体ドラム１３上のトナー像は、それぞれ対応した一次転写ニップ部において、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体ドラム１３から中間転写ベルト６の外周面に一次転写されて重ねられる。感光体ドラム１３に残った未転写トナーは感光体クリーナー１７にて掻き取られ、感光体ドラム１３上から取り除かれる。そして、記録材Ｐが二次転写ニップ部を通過する際に、重ね合わせられた４色のトナー像が記録材Ｐに一括して二次転写される。中間転写ベルト６に残った未転写トナーは転写ベルトクリーナー１２にて掻き取られ、中間転写ベルト６上から取り除かれる。

画像プロセス装置３における二次転写ローラー１０の上方に位置する定着装置５は、ハロゲンランプヒータ等の熱源を内蔵した定着ローラー３１と、定着ローラー３１に対峙する加圧ローラー３２とを備えている。定着ローラー３１と加圧ローラー３２との当接部分が定着領域である定着ニップ部になっている。二次転写ニップ部を通過して未定着トナー像を載せた記録材Ｐは、定着ローラー３１と加圧ローラー３２との間の定着ニップ部を通過する際に加熱・加圧され、記録材Ｐ上に未定着トナー像を定着される。その後、記録材Ｐは、排出ローラー対２６の回転にて排紙トレイ２７上に排出される。

筐体２内部のうち画像プロセス装置３の正面側（前面側）には、転写ベルトクリーナー１２や各感光体クリーナー１７で除去された廃トナーを回収する廃トナーボックス５０が着脱可能に装着されている。廃トナーボックス５０も、トナーボトル４０と同様に、トナー容器の一例である。廃トナーボックス５０には、当該廃トナーボックス５０内の廃トナー表面に向けて超音波を発信する発信器５２と、廃トナー表面から反射した超音波を受信する受信器５３とからなる反射型の廃棄用超音波センサー５１を備えている。この場合も、発信器５２で超音波を発信してから、廃トナー表面を反射した超音波を受信器５３で受信し、当該受信結果に基づき廃トナーボックス５０内の廃トナー量が検出される。

筐体２内部のうち画像プロセス装置３と給紙装置４との間には、プリンター１の制御全般を司る制御部２８が配置されている。制御部２８には、各印刷用超音波センサー４１及び廃棄用超音波センサー５１を制御する超音波制御部６２を有するコントローラー６０が内蔵されている。図２には、コントローラー６０の機能ブロック図を示している。コントローラー６０には、画像データや各種設定値等を記憶する記憶部６１、各印刷用超音波センサー４１及び廃棄用超音波センサー５１を制御する超音波制御部６２、各種情報の表示を行う表示部としての操作パネル６３、トナーボトル４０を回転させるボトル駆動モーター４５、後述する搬送スクリュー５４群を回転させる搬送スクリュー駆動モーター６４、後述する均しスクリュー５５を回転させる均しスクリュー駆動モーター６５、ボトル収容部３９へのトナーボトル４０装着の有無を検出するボトルセンサー６６、及び筐体２内の各部の温度を検出する温度センサー６７等が電気的に接続されている。各印刷用超音波センサー４１及び廃棄用超音波センサー５１は、超音波制御部６２に電気的に接続されている。

図示は省略するが、操作パネル６３は、プリンター１における筐体２の正面側（前面側）に設けられている。なお、前述の印刷用超音波センサー４１、ボトルセンサー６６及びボトル駆動モーター４５は、再現色毎の現像器１５に対応して設けられている。各印刷用超音波センサー４１の検出結果に基づくトナー補給は、各色のトナー毎に独立して制御される。

図３は、トナーボトル４０に対する印刷用超音波センサー４１の配置構造を示す第１実施例である。第１実施例では、ボトル収容部３９に設けたトナー供給部４４に、トナーボトル４０の一端側が着脱可能に装着される。トナーボトル４０の他端側は、ボトル収容部３９に収容した状態で、ボトル駆動モーター４５に動力伝達可能に連結される。ボトル駆動モーター４５でトナーボトル４０を連続的に回転駆動させることによって、トナーボトル４０内の印刷トナーは、ボトル収容部３９のトナー供給部４４からこれに対応する現像装置１５に補給される。

ボトル駆動モーター４５は、トナーボトル４０内の印刷トナー表面を均す均し部材としても機能する。ボトル駆動モーター４５でトナーボトル４０を数回程度回転駆動させることによって、トナーボトル４０内の印刷トナー表面が可及的に平滑に均される。印刷用超音波センサー４１を用いてトナーボトル４０内の印刷トナー量を検出する場合は、印刷用超音波センサー４１の作動前に、ボトル駆動モーター４５を作動させて印刷トナー表面を可及的に平滑に均すように構成されている。

第１実施例の印刷用超音波センサー４１は、非駆動であるトナー供給部４４の上部に形成した開口（図示省略）から出し入れ可能な基板本体４６を備えている。基板本体４６の突端側に、発信器４２及び受信器４３が互いに近接配置されている。第１実施例では、トナーボトル４０内の底部４０ａに向けて延びる音波反射器４７が発信器４２に取り付けられている。音波発射器４７は、トナーボトル４０内の底部４０ａに向けて開口する発信口４７ａに近付くに連れて末広がりになった筒状に形成されている。基板本体４６の出し入れ移動によって、トナー供給部４４の開口を介して音波反射器４７付きの発信器４２及び受信器４３がトナーボトル４０内外に出し入れ可能になっている。

第１実施例では、発信器４２側にある音波反射器４７の発信口４７ａを、受信器４３自体よりも、トナーボトル４０内の底部４０ａに近づけている。通常、受信器４３には、発信器４２での超音波発信の残響に起因した所定長さの不感距離ＤＤが存在する。このため、発信器４２側にある音波反射器４７の延出方向の長さＬｔは、受信器４３の不感距離ＤＤ以上に設定されている。

上記の構成によると、印刷用超音波センサー４１の発信器４２に、トナーボトル４０内の底部４０ａに向けて延びる音波反射器４７を取り付け、発信器４２側にある音波反射器４７の発信口４７ａを、受信器４３自体よりもトナーボトル４０内の底部４０ａに近づけているから、トナーボトル４０内の印刷トナー表面と発信器４２側にある音波反射器４７の発信口４７ａとの距離が近い場合であっても、受信器４３自体から印刷トナー表面までの距離を確保でき、印刷トナー表面を反射した超音波を受信器４３で受信し易くなる。従って、印刷用超音波センサー４１の指向性を向上させつつ、トナーボトル４０内の印刷トナー量をより高精度に検出できる。

また、発信器４２側にある音波反射器４７の延出方向の長さＬｔが受信器４３の不感距離ＤＤ以上になっているから、発信器４２での超音波発信の残響に影響されることなく、印刷トナー表面を反射した超音波を受信器４３で精度よく受信できる。その上、発信器４２と受信器４３とが互いに近接配置されているから、印刷用超音波センサー４１の指向性を向上させたものでありながら、超音波の反射特性を考慮して、印刷トナー表面を反射した超音波を受信器４３でより確実に受信できる。更に、トナーボトル４０内の印刷トナー表面を均す均し部材としてのボトル駆動モーター４５を備え、印刷用超音波センサー４１を用いてトナーボトル４０内の印刷トナー量を検出する場合は、印刷用超音波センサー４１の作動前に、ボトル駆動モーター４５でトナーボトル４０を数回程度回転駆動させるから、印刷トナー表面を可及的に平滑に均して、発信器４２から発信した超音波がより安定的に印刷トナー表面を反射できると共に、トナーボトル４０内の印刷トナー量の検出精度向上に寄与する。

図４は、トナーボトル４０に対する印刷用超音波センサー４１の配置構造を示す第２実施例である。第２実施例では、トナー供給部４４だけでなくトナーボトル４０自体も非駆動になっている。トナーボトル４０の上部には、上下方向に貫通した装着口４０ｂが形成されている。トナーボトル４０の装着口４０ｂはシャッター部材４９によって開閉可能に塞がれている。ボトル収容部３９においてトナーボトル４０の装着口４０ｂの上方には、装着口４０ｂに嵌め込み可能な基板本体４６が昇降動可能に設けられている。基板本体４６の下面側に、発信器４２及び受信器４３が互いに近接配置されている。

第２実施例では、発信器４２と受信器４３との両方に、トナーボトル４０内の底部４０ａに向けて延びる音波反射器４７，４８が取り付けられている。発信器４２側の音波発射器４７は、トナーボトル４０内の底部４０ａに向けて開口する発信口４７ａに近付くに連れて末広がりになった筒状に形成されている。受信器４３側の音波発射器４８は、トナーボトル４０内の底部４０ａに向けて開口する受信口４８ａに近付くに連れて末広がりになった筒状に形成されている。基板本体４６、音波反射器４７付きの発信器４２及び音波反射器４８付きの受信器４３が第２実施例の印刷用超音波センサー４１を構成している。

印刷用超音波センサー４１を用いてトナーボトル４０内の印刷トナー量を検出する場合は、シャッター部材４９を開き作動させてから基板本体４６（印刷用超音波センサー４１）を下降動させることによって、印刷用超音波センサー４１がトナーボトル４０の装着口４０ｂに嵌め込まれる。印刷トナー量を検出しない場合は、基板本体４６（印刷用超音波センサー４１）を上昇動させて上昇位置に保持し、シャッター部材４９を閉じ作動させて装着口４０ｂを塞いでいる。

印刷用超音波センサー４１を装着口４０ｂに嵌め込んだ状態では、発信器４２側にある音波反射器４７の発信口４７ａを、受信器４３側にある音波反射器４８の受信口４８ａよりも、トナーボトル４０内の底部４０ａに近づけている。発信器４２側にある音波反射器４７の延出方向の長さＬｔは、受信器４３側にある音波反射器４８の延出方向の長さＬｒよりも長くなっている。その他の構成は第１実施例と基本的に同様である。第２実施例のように構成した場合も、第１実施例と同様の作用効果が得られる。

図５は、廃トナーボックス５０に対する廃棄用超音波センサー５１の配置構造を示す第３実施例である。第３実施例の廃トナーボックス５０は、各感光体ドラム１３や中間転写ベルト６から除去した廃トナー（未転写トナー）を貯留する中空略箱状のものである。廃トナーボックス５０には、各搬送スクリュー５４を介して、各作像部７の感光体クリーナー１７及び転写ベルトクリーナー１２が接続されている。各搬送スクリュー５４は、共通の搬送スクリュー駆動モーター６４に動力伝達可能に連結されている。搬送スクリュー駆動モーター６４で各搬送スクリュー５４を回転させることによって、各感光体クリーナー１７や転写ベルトクリーナーから廃トナーボックス５０に廃トナーが送り込まれる。

廃トナーボックス５０には、廃トナーを廃トナーボックス５０内で搬送する均し部材としての均しスクリュー５５を備えている。各均しスクリュー５５は、均しスクリュー駆動モーター６５に動力伝達可能に連結されている。均しスクリュー駆動モーター６５で均しスクリュー５５を回転させることによって、廃トナーボックス５０内の廃トナーが撹拌されて行き渡り、廃トナー表面が可及的に平滑に均される。廃棄用超音波センサー５１を用いて廃トナーボックス５０内の廃トナー量を検出する場合は、廃棄用超音波センサー５１の作動前に、均しスクリュー５５を回転させて廃トナー表面を可及的に平滑に均すように構成されている。

廃トナーボックス５０の上面には、上下方向に貫通した取り付け穴５０ｂが形成されている。廃トナーボックス５０の取り付け穴５０ｂは、廃棄用超音波センサー５０を構成する基板本体５６で塞がれている。基板本体５６の下面側に、発信器５２及び受信器５３が廃トナーボックス５０内に突出した状態で互いに近接配置されている。

第３実施例では、廃トナーボックス５０内の底部５０ａに向けて延びる音波反射器５７が発信器５２に取り付けられている。音波発射器５７は、廃トナーボックス５０内の底部５０ａに向けて開口する発信口５７ａに近付くに連れて末広がりになった筒状に形成されている。そして、発信器５２側にある音波反射器５７の発信口５７ａを、受信器５３自体よりも、廃トナーボックス５０内の底部５０ａに近づけている。また、発信器５２側にある音波反射器５７の延出方向の長さＬｔは、受信器５３の不感距離ＤＤ以上に設定されている。

上記の構成によると、廃棄用超音波センサー５１の発信器５２に、廃トナーボックス５０内の底部５０ａに向けて延びる音波反射器５７を取り付け、発信器５２側にある音波反射器５７の発信口５７ａを、受信器５３自体よりも廃トナーボックス５０内の底部５０ａに近づけているから、廃トナーボックス５０内の廃トナー表面と発信器５２側にある音波反射器５７の発信口５７ａとの距離が近い場合であっても、受信器５３自体から廃トナー表面までの距離を確保でき、廃トナー表面を反射した超音波を受信器５３で受信し易くなる。従って、廃棄用超音波センサー５１の指向性を向上させつつ、廃トナーボックス５０内の廃トナー量をより高精度に検出できる。

また、発信器５２側にある音波反射器５７の延出方向の長さＬｔが受信器５３の不感距離ＤＤ以上になっているから、発信器５２での超音波発信の残響に影響されることなく、廃トナー表面を反射した超音波を受信器５３で精度よく受信できる。その上、発信器５２と受信器５３とが互いに近接配置されているから、廃棄用超音波センサー５１の指向性を向上させたものでありながら、超音波の反射特性を考慮して、廃トナー表面を反射した超音波を受信器５３でより確実に受信できる。更に、廃トナーボックス５０内の廃トナー表面を均す均し部材としての均しスクリュー５５を備え、廃棄用超音波センサー５１を用いて廃トナーボックス５０内の廃トナー量を検出する場合は、廃棄用超音波センサー５１の作動前に、均しスクリュー５５の回転によって廃トナー表面を可及的に平滑に均すから、発信器５２から発信した超音波がより安定的に廃トナー表面を反射できると共に、廃トナーボックス５０内の廃トナー量の検出精度向上に寄与する。

図６は、廃トナーボックス５０に対する廃棄用超音波センサー５１の配置構造を示す第４実施例である。第４実施例では、発信器５２と受信器５３との両方に、廃トナーボックス５０内の底部５０ａに向けて延びる音波反射器５７，５８が取り付けられている。発信器５２側の音波発射器５７は、廃トナーボックス５０内の底部５０ａに向けて開口する発信口５７ａに近付くに連れて末広がりになった筒状に形成されている。受信器５３側の音波発射器５８は、廃トナーボックス５０内の底部５０ａに向けて開口する受信口５８ａに近付くに連れて末広がりになった筒状に形成されている。基板本体５６、音波反射器５７付きの発信器５２及び音波反射器５８付きの受信器５３が第４実施例の廃棄用超音波センサー５１を構成している。

発信器５２側にある音波反射器５７の発信口５７ａは、受信器５３側にある音波反射器５８の受信口５８ａよりも、廃トナーボックス５０内の底部５０ａに近づけている。すなわち、発信器５２側にある音波反射器５７の延出方向の長さＬｔは、受信器５３側にある音波反射器５８の延出方向の長さＬｒよりも長くなっている。その他の構成は第３実施例と基本的に同様である。第４実施例のように構成した場合も、第３実施例と同様の作用効果が得られる。

図７のフローチャートは、超音波センサー４１，５１でのトナー量検出処理を示す第５実施例である。当該トナー量検出処理は、第１及び第２実施例の各印刷用超音波センサー４１と、第３及び第４実施例の廃棄用超音波センサー５１とのいずれにも適用可能であるが、ここでは、第１実施例の印刷用超音波センサー４１を例に挙げて説明する。

超音波制御部６２は、印刷トナー量検出処理の開始後、まずは検出タイミングであるか否かを判別する（Ｓ０１）。この場合の検出タイミングとしては、例えばボトル駆動モーター４５の作動によって印刷トナー面を平滑に均した後、印刷動作中もしくは印刷終了後といった例が挙げられる。もちろん任意のタイミングを設定することが可能である。検出タイミングであれば（Ｓ０１：ＹＥＳ）、発信器４２から印刷トナー表面に向けて超音波を発信すると共に、発信開始時間をｔ０と設定する（Ｓ０２）。

それから、予め設定したタイムアウト時間になっても印刷トナー表面から反射した超音波を受信器４３で受信しなければ（Ｓ０４：ＹＥＳ）、そのまま終了するが、超音波を受信器４３で受信すれば（Ｓ０３：ＹＥＳ）、受信までにかかった時間ｔ１を記憶部６１に記憶させ（Ｓ０５）、超音波発信から受信までの時間であるｔ１−ｔ０（秒）に基づいて、印刷用超音波センサー４１から印刷トナー面までの距離Ｌ（ｍ）＝３４６×（ｔ１−ｔ０）／２を算出する（Ｓ０６）。ここでは、２５℃での空気中の音速を３４６（ｍ／ｓ）としている。なお、温度センサー６７で検出した筐体２内部の温度によって音速の値を補正し、距離Ｌの算出精度を向上させてもよい。例えば記憶部６１に温度と音速との関係を記憶しておき、検出温度が５０℃であれば音速の値として３６０（ｍ／ｓ）を用いることになる。

その後は、Ｓ０６で算出した距離Ｌに基づいてトナーボトル４０内の印刷トナー量を算出する（Ｓ０７）。この場合、予め把握できるトナーボトル４０の容積を基にして計算式から印刷トナー量を算出してもよいし、距離Ｌと印刷トナー量との関係を示すテーブルを予め記憶部に記憶させておき、これを参照して印刷トナー量を求めてもよい。このように制御すると、超音波発信から受信までの時間を基にトナーボトル４０内の印刷トナー量を求めるので、印刷トナー量を細かく算出できる。

図８（ａ）（ｂ）は、印刷用超音波センサー４１の音波反射器４７の構造を示す第６実施例である。（ａ）は印刷トナーがまだ十分にある通常状態の図であり、（ｂ）は印刷トナーが僅少状態の図である。第６実施例では、発信器４２側にある音波反射器４７の延出方向の長さＬｔを長く延ばして、音波反射器４７の発信口４７ａをトナーボトル４０内の底部４０ａに臨ませている（対峙させている）。発信器４２側にある音波反射器４７の発信口４７ａの位置は、トナーボトル４０内の印刷トナーが僅少状態（トナー切れ間近なニアエンプティ状態）であるときの印刷トナー表面の位置に対応している。ここで、僅少状態とは、印刷トナー量が僅少に相当する所定値以下になったときを示している。

このように構成すると、印刷トナーが十分にあれば、音波反射器４７の発信口４７ａが印刷トナーに浸かっているため、発信器４２で発信した超音波を受信器４３で受信することはない。印刷トナーが僅少状態になれば、音波反射器４７の発信口４７ａが印刷トナー表面から露出して間隔が空くため、発信器４２で発信した超音波は、印刷トナー表面を反射して受信器４３で受信される。音波反射器４７の構造（形態）に起因して印刷トナーの僅少状態を的確に検出でき、印刷用超音波センサー４１による印刷トナーの僅少状態検出の信頼性を向上できる。

図９のフローチャートは、第６実施例の印刷用超音波センサー４１でのトナー量検出処理を示す第７実施例である。第７実施例では、超音波制御部６２が、印刷トナー量検出処理の開始後、まずは検出タイミングであるか否かを判別し（Ｓ１１）、検出タイミングであれば（Ｓ１１：ＹＥＳ）、印刷トナーの僅少状態を意味するエンプティフラグがセットされているか否かを判別する（Ｓ１２）。エンプティフラグがセットされていなければ（Ｓ１２：ＮＯ）、発信器４２から印刷トナー表面に向けて超音波をテスト発信する（Ｓ１３）。

それから、予め設定した設定時間になっても印刷トナー表面から反射した超音波を受信器４３で受信しなければ（Ｓ１４：ＮＯ）、音波反射器４７の発信口４７ａが印刷トナーに浸かっていて印刷トナーが通常状態であるからそのまま終了するが、超音波を受信器４３で受信すれば（Ｓ１４：ＹＥＳ）、エンプティフラグをセットする（Ｓ１５）。その後の流れは、第５実施例（図７）のステップＳ０２以降と同様である。ただし、テスト発信は受信したものの、タイムアウト時間になっても再度の超音波発信を受信器４３で受信できない場合は（Ｓ１８：ＹＥＳ）、エンプティフラグをリセット（Ｓ１９）してから終了する。

このように制御すると、印刷トナーの僅少状態から空状態までの間で、トナーボトル４０内の印刷トナー量を求めるだけで済むため、印刷用超音波センサー４１を頻繁に作動させる必要がなく、超音波制御部６２の負荷を軽減できる。

図１０（ａ）（ｂ）は、廃棄用超音波センサー５１の音波反射器５７の構造を示す第８実施例である。（ａ）は廃トナーがまだ十分収容可能な通常状態の図であり、（ｂ）は廃トナーが満杯状態の図である。第８実施例では、発信器５２側にある音波反射器５７の延出方向の長さＬｔを短くしている。そして、音波反射器５７の発信口５７ａの位置を、廃トナーボックス５０内の廃トナーが満杯状態であるときの廃トナー表面の位置に対応させている。ここで、満杯状態とは、廃トナー量が満杯に相当する所定値以上になったときを示している。

このように構成すると、廃トナーが未だ少ない状態であれば、音波反射器５７の発信口５７ａが廃トナー表面から露出して間隔が空くため、発信器５２で発信した超音波は、廃トナー表面を反射して受信器５３で受信される。廃トナーが満杯状態になれば、音波反射器５７の発信口５７ａが廃トナーに浸かるため、発信器５２で発信した超音波を受信器５３で受信できなくなる。従って、音波反射器５７の構造（形態）に起因して廃トナーの満杯状態を的確に検出でき、廃棄用超音波センサー５１による廃トナーの満杯状態検出の信頼性を向上できる。

図１１のフローチャートは、第８実施例の廃棄用超音波センサー５１でのトナー量検出処理を示す第９実施例である。第９実施例の基本的な流れは、第５実施例（図７）と同様である。ただし、タイムアウト時間になっても超音波発信を受信器５３で受信できない場合は（Ｓ３４：ＹＥＳ）、廃トナーが満杯状態であると判断して（Ｓ３５）終了する。このように制御すると、受信器５３での超音波の非検出だけで廃トナーの満杯状態を把握できるから、超音波制御部６２の負荷を軽減できる。

図１２のテーブル表は、記録材サイズやカラー・モノクロといった印刷条件毎のトナー必要量並びにトナー密度を示す第１０実施例である。第１０実施例のテーブル表は予め記憶部６１に記憶させている。第１０実施例では、超音波制御部６２が、各印刷用超音波センサー４１を用いて各トナーボトル４０内の印刷トナー量を算出すると共に、廃棄用超音波センサー５１を用いて廃トナーボックス５０内の廃トナー量を算出する。そして、当該廃トナー量とトナーボトル４０の容積との関係から廃トナー回収可能量を求める。次いで、記憶部６１のテーブル表を読み出し、テーブル表の印刷トナー必要量及び印刷トナー密度と先ほど算出した印刷トナー量とに基づいて、印刷トナー量を基準とした場合の印刷可能枚数を算出すると共に、テーブル表の廃トナー発生量及び廃トナー密度と先ほど算出した廃トナー回収可能量とに基づいて、廃トナー回収可能量を基準とした場合の印刷可能枚数を算出する。それから、印刷トナー量基準の印刷可能枚数と廃トナー回収可能量基準の印刷可能枚数とを比較して、少ない方の印刷可能枚数と、基準になったトナー量（印刷トナー量又は廃トナー回収可能量）とを、操作パネル６３に表示する。このように制御すると、プリンター１を使用するユーザーは、今後の印刷可能枚数や、各トナーボトル４０及び廃トナーボックス５０の交換時期等を前もって把握でき、プリンター１の使い勝手が向上する。

図１３（ａ）（ｂ）は、廃棄用超音波センサー５１の音波反射器５７，５８の構造を示す第１１実施例である。第１１実施例では、廃棄用超音波センサー５１の上部内面に、発信器５２側の音波反射器５７と受信器５３側の音波反射器５８とが一体的に設けられている。図１３（ａ）（ｂ）では、廃トナーボックス５０上面に、音波反射器５７，５８の内周側に連通する上下貫通状の装着穴７７，７８が形成されている。廃棄用超音波センサー５１の発信器５２が一方の装着穴７７に嵌め込み装着され、受信器５３が一方の装着穴７８に嵌め込み装着されている。これらのように構成すると、発受信器５２，５３をそれぞれ装着穴７７，７８に嵌め込むようにして廃棄用超音波センサー５１を廃トナーボックス５０の上面に取り付けるだけで、音波反射器５７，５８付きの発受信器５２，５３に構成できる。

本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば、画像形成装置としてプリンターを例に説明したが、これに限らず、複写機、ファクシミリ又はこれらの機能を複合的に備えた複合機等でもよい。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

１ プリンター（画像形成装置）
３９ ボトル収容部
４０ トナーボトル
４０ａ 底部
４１ 印刷用超音波センサー
４２ 発信器
４３ 受信器
４５ ボトル駆動モーター
４７，４８ 音波反射器
４７ａ 発信口
４８ａ 受信口
５０ 廃トナーボックス
５０ａ 底部
５１ 廃棄用超音波センサー
５２ 発信器
５３ 受信器
５５ 均しスクリュー
５７，５８ 音波発射器
５７ａ 発信口
５８ａ 受信口
６０ コントローラー
６１ 記憶部
６２ 超音波制御部
６３ 操作パネル

Claims (12)

1. トナー容器内のトナー表面に向けて超音波を発信する発信器及び前記トナー表面から反射した超音波を受信する受信器からなる反射型の超音波センサーを備え、前記受信器の受信結果に基づき前記トナー容器内のトナー量を検出するトナー量検出装置において、
   前記発信器及び前記受信器のうち少なくとも前記発信器に、前記トナー容器内の底部に向けて延びる音波反射器を取り付け、
   前記受信器自体又は前記受信器側にある音波反射器の受信口よりも、前記発信器側にある音波反射器の発信口を、前記トナー容器内の底部に近づけている、
   トナー量検出装置。
2. 前記発信器側にある音波反射器の延出方向の長さが前記受信器の不感距離以上になっている、
   請求項１に記載のトナー量検出装置。
3. 前記発信器と前記受信器とが互いに近接配置されている、
   請求項１又は２に記載のトナー量検出装置。
4. 前記トナー容器内のトナー表面を均す均し部材を備え、
   前記超音波センサーを用いて前記トナー容器内のトナー量を検出する場合は、前記超音波センサーの作動前に前記均し部材を作動させる、
   請求項１〜３のうちいずれかに記載のトナー量検出装置。
5. 前記音波反射器が前記トナー容器に一体的に設けられている、
   請求項１〜４のうちいずれかに記載のトナー量検出装置。
6. 前記超音波センサーを制御する超音波制御部を備え、
   前記超音波制御部は、前記発信器で超音波を発信してからトナー表面を反射した超音波を前記受信器で受信するまでの時間を検出し、前記時間を用いて前記トナー容器内のトナー量を算出する、
   請求項１〜５のうちいずれかに記載のトナー量検出装置。
7. 前記トナー容器は印刷トナーを収容するトナーボトルであり、
   前記発信器側にある音波反射器の発信口の位置は、前記トナーボトル内の印刷トナーが僅少状態であるときのトナー表面の位置に対応している、
   請求項６に記載のトナー量検出装置。
8. 前記超音波制御部は、前記発信器で超音波を発信した後にトナー表面を反射した超音波を前記受信器で受信すれば、前記トナーボトル内の印刷トナーが僅少状態であると判断する、
   請求項７に記載のトナー量検出装置。
9. 前記トナー容器は廃トナーを収容する廃トナーボックスであり、
   前記発信器側にある音波反射器の発信口の位置は、前記廃トナーボックス内の廃トナーが満杯状態であるときのトナー表面の位置に対応している、
   請求項６に記載のトナー量検出装置。
10. 前記超音波制御部は、前記発信器で超音波を発信した後にトナー表面を反射した超音波を前記受信器で受信しなければ、前記廃トナーボックス内の廃トナーが満杯状態であると判断する、
    請求項９に記載のトナー量検出装置。
11. 前記トナー容器は、印刷トナーを収容するトナーボトルと、廃トナーを収容する廃トナーボックスとであり、
    前記超音波制御部は、前記トナーボトル側の超音波センサーを用いて前記トナーボトル内の印刷トナー量を算出する一方、前記廃トナーボックス側の超音波センサーを用いて前記廃トナーボックス内の廃トナー回収可能量を算出し、前記印刷トナー量基準の印刷可能枚数と前記廃トナー回収可能量基準の印刷可能枚数とを比較し、
    各種情報の表示を行う表示部には、少ない方の印刷可能枚数が表示される、
    請求項６に記載のトナー量検出装置。
12. 請求項１〜１１のうちいずれかに記載のトナー量検出装置を備える、
    画像形成装置。

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