JP6477122B2 - トナー量検出装置及び画像形成装置 - Google Patents

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（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１−３９２１４号公報

しかし、特許文献１の構成では、廃トナー回収カセットの本体の上部（すなわち、本体の外部）に配置された送受信部から、廃トナー回収カセットの本体の内部の廃トナーに向けて超音波を発射するので、超音波が、廃トナー回収カセットの本体に伝搬（漏洩）してしまい、受信感度が低下してしまうという問題がある。

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、超音波センサーによってトナー容器内のトナー量を検出する際の受信感度の低下を抑制することを技術的課題としている。

請求項１の発明は、装置本体と、前記装置本体に着脱自在なトナー容器と、前記装置本体側に設けられた、前記トナー容器内のトナー量を検出するための超音波センサーと、を備えたトナー量検出装置であって、前記トナー容器において、前記超音波センサーに対向するセンサー領域には、超音波が前記トナー容器の外部から内部へと伝搬しやすくするための超音波伝搬部が設けられており、さらに、前記超音波伝搬部を取り囲むように、超音波が前記センサー領域から前記センサー領域以外の非センサー領域へと伝搬しにくくするための音響隔離部が設けられている、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、前記超音波伝搬部は、材料及び厚みの少なくとも一つが前記非センサー領域とは異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または２に記載のトナー量検出装置において、前記音響隔離部は、材料、厚み及び気泡の有無の少なくとも一つが前記非センサー領域とは異なっ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、前記超音波伝搬部は、超音波を伝搬しやすい材料で構成されているというものである。

請求項５の発明は、請求項４に記載のトナー量検出装置において、前記超音波伝搬部は、アクリル樹脂またはポリスチレンで構成されているというものである。

請求項６の発明は、請求項２に記載のトナー量検出装置において、前記超音波伝搬部は、前記非センサー領域と同一の材料で構成されており、かつ、前記非センサー領域よりも厚みが薄くなっているというものである。

請求項７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、前記音響隔離部は、超音波を伝搬しにくい材料で構成され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、前記音響隔離部は、コルクまたは発泡スチロールで構成されているというものである。

請求項９の発明は、請求項３に記載のトナー量検出装置において、前記音響隔離部は、前記非センサー領域と同一の材料で構成されており、かつ、前記非センサー領域よりも厚みが厚くなっているというものである。

請求項１０の発明は、請求項３に記載のトナー量検出装置において、前記音響隔離部は、前記非センサー領域と同一の材料で構成されており、かつ、内部に気泡を有しているというものである。

請求項１１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、前記超音波伝搬部及び前記音響隔離部は、前記トナー容器に対して着脱自在であるというものである。

請求項１２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、前記超音波センサーは、互いに離間した送信部及び受信部を含み、前記超音波伝搬部は、前記送信部に対向する第１超音波伝搬部と、前記受信部に対向する第２超音波伝搬部とを含み、前記音響隔離部は、前記第１超音波伝搬部および前記第２超音波伝搬部を取り囲むように、かつ、前記第１超音波伝搬部と前記第２超音波伝搬部を隔てるように設けられているというものである。

請求項１３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、前記装置本体において、前記トナー容器を挟んで前記超音波センサーと対向する位置に、音響反射部材または音響吸収部材が設けられているというものである。

請求項１４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、前記装置本体には、前記トナー容器を回転させる回転手段と、前記トナー容器の位置を検出する位置検出手段とが設けられており、前記トナー容器には、前記位置検出手段による位置の検出のための目印が設けられているというものである。

請求項１５の発明は画像形成装置に係り、請求項１〜１４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、トナー容器において、超音波センサーに対向する部分（センサー領域）には、超音波がトナー容器の外部から内部へと伝搬しやすくするための超音波伝搬部が設けられており、さらに、超音波伝搬部を取り囲むように、超音波がセンサー領域からその他の領域（非センサー領域）へと伝搬しにくくするための音響隔離部が設けられているので、超音波が非センサー領域に伝搬（漏洩）するのを抑制することができ、超音波をトナー容器の内部へと効率よく伝搬させることができる。よって、受信感度の低下を抑制することができる。

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。 廃トナーボックスの第１実施例の構成を示す概略説明図である。 第１実施例の構成を示す概略説明図である。 廃トナーボックスに関するトナー量検出処理のフローチャートである。 第１実施例における反射波を示す図である。 廃トナーボックスの第２実施例の構成を示す概略説明図である。 廃トナーボックスの第３実施例の構成を示す概略説明図である。 廃トナーボックスの第４実施例の構成を示す概略説明図である。 トナーボトルの構成を示す概略説明図である。 トナーボトルに関するトナー量検出処理のフローチャートである。

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。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。

各ボトル収容部３９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トナーボトル用超音波センサー４１（図２参照）が設けられている。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の上方には、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トナーボックス用超音波センサー５１（図２参照）が設けられている。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、各種演算処理、記憶及び制御を実行するコントローラー６０が内蔵されている。図２に示すように、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、各トナーボトル用超音波センサー４１及び廃トナーボックス用超音波センサー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におけるトナーボトル４０の位置（姿勢）を検出するポジションセンサー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。各トナーボトル用超音波センサー４１及び廃トナーボックス用超音波センサー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、前述のトナーボトル用超音波センサー４１、ポジションセンサー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。各トナーボトル用超音波センサー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、廃トナーボックス５０の第１実施例を示している。本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。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。廃トナーボックス用超音波センサー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、廃トナーボックス用超音波センサー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。

図３及び図４に示すように、廃トナーボックス５０の上面において、廃トナーボックス用超音波センサー５１の送信器５２に対向する部分（図４に示す第１センサー領域）には第１超音波伝搬部５６ａが設けられており、廃トナーボックス用超音波センサー５１の受信器５２に対向する部分（図４に示す第２センサー領域）には第２超音波伝搬部５６ｂが設けられている。第１超音波伝搬部５６ａ及び第２超音波伝搬部５６ｂは、超音波を伝搬しやすい材料（例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン等）で構成されている。これにより、送信器５２から発信された超音波が、廃トナーボックス５０の内部へと伝搬しやすくなるとともに、廃トナー表面で反射した反射波が、廃トナーボックス５０の外部の受信器５３へと伝搬しやすくなる。

また、廃トナーボックス５０の上面において、第１超音波伝搬部５６ａ及び第２超音波伝搬部５６ｂを取り囲むように、かつ、第１超音波伝搬部５６ａと第２超音波伝搬部５６ｂを隔てるように、音響隔離部５７が設けられている。音響隔離部５７は、超音波を伝搬しにくい材料（例えば、コルク、発泡スチロール等）で構成されている。これにより、廃トナーボックス５０のセンサー領域（第１センサー領域、第２センサー領域）を伝搬する超音波が、廃トナーボックスの他の領域（図４に示す非センサー領域）へと伝搬するのを抑制することができる。

図５は、廃トナーボックス用超音波センサー５１でのトナー量検出処理を示すフローチャートである。

超音波制御部６２は、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、例えば均しスクリュー駆動モーター６５の作動によって廃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５２から廃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廃トナー表面から反射した超音波を受信器５３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５３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、廃トナーボックス用超音波センサー５１から廃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に基づいて廃トナーボックス５０内の廃トナー量を算出する（Ｓ０７）。この場合、予め把握できる廃トナーボックス５０の容積を基にして計算式から廃トナー量を算出してもよいし、距離Ｌと廃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、これを参照して廃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廃トナーボックス５０内の廃トナー量を求めるので、廃トナー量を細かく算出できる。

本実施例によると、廃トナーボックス用超音波センサー５１によって廃トナーボックス５０内のトナー量を検出する際の受信感度の低下を抑制することができる。例えば、もし仮に、第１超音波伝搬部５６ａ、第２超音波伝搬部５６ｂ及び音響隔離部５７を設けない場合には、超音波が廃トナーボックス５０の非センサー領域へと伝搬（漏洩）してしまうため、図６の破線で示すように、廃トナーボックス用超音波センサー５１の受信器５２に到達する反射波（廃トナー表面で反射した反射波）の振幅はとても小さくなってしまう。よって、ノイズの影響を受けやすくなってしまう。一方、第１超音波伝搬部５６ａ、第２超音波伝搬部５６ｂ及び音響隔離部５７を設けた場合には、超音波が廃トナーボックス５０の非センサー領域へと伝搬（漏洩）するのが抑制されるので、図６の実線で示すように、廃トナーボックス用超音波センサー５１の受信器５２に到達する反射波の振幅はより大きくなり、受信感度が改善される。従って、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、本実施例によると、廃トナーボックス用超音波センサー５１が、廃トナーボックス５０内にではなく、プリンター１の筐体２（すなわち、本体側）に設置されるので、廃トナーボックス５０を交換する際に、廃トナーボックス用超音波センサー５１が本体側に残る。よって、廃トナーボックス５０を交換する際のコストを低くすることができる。

なお、第１超音波伝搬部５６ａ、第２超音波伝搬部材５６ｂ及び音響隔離部５７を、１つのユニットとして一体化し、このユニットを廃トナーボックス５０に対して着脱可能としてもよい。例えば、ねじ式もしくは嵌め込み式によって、廃トナーボックス５０の開口部に対して、上記ユニットを容易に着脱できるように構成してもよい。これにより、廃トナーボックス５０に第１超音波伝搬部５６ａ、第２超音波伝搬部材５６ｂ及び音響隔離部５７を取り付けることが容易となる。また、第１超音波伝搬部５６ａ及び第２超音波伝搬部材５６ｂが廃トナーで汚れてしまった場合にも清掃が容易となる。また、廃トナーボックス５０を交換する際に、上記ユニットを容易に再利用することができる。

図７は、廃トナーボックス５０の第２実施例を示している。本実施例では、第１超音波伝搬部５６ａ，第２超音波伝搬部５６ｂ及び音響隔離部５７は、いずれも、廃トナーボックス５０の非センサー領域と同じ材料（例えば、ポリスチレン樹脂等）で構成されている。そして、第１超音波伝搬部５６ａ及び第２超音波伝搬部５６ｂの厚みは、非センサー領域よりも十分に薄くなっており、音響隔離部５７の厚みは、非センサー領域よりも十分に厚くなっている。このような厚みの違いによって生じる２つの凹部に、それぞれ、本体側に設けられた廃トナーボックス用超音波センサー５１の送信器５２及び受信器５３が挿入される。

第２実施例によると、第１超音波伝搬部５６ａ，第２超音波伝搬部５６ｂ及び音響隔離部５７が、廃トナーボックス５０の非センサー領域と同じ材料で構成されるので、第１超音波伝搬部５６ａ，第２超音波伝搬部５６ｂ及び音響隔離部５７を廃トナーボックス５０と一体成型することが可能であり、廃トナーボックス５０のコストを低くすることができる。

また、第２実施例によると、第１超音波伝搬部５６ａ及び第２超音波伝搬部５６ｂの厚みが薄くなっているので、廃トナーボックス５０の外部から内部へ（または、内部から外部へ）超音波が伝搬しやすくなる。また、音響隔離部５７の厚みが厚くなっているので、センサー領域（第１センサー領域、第２センサー領域）から非センサー領域へと超音波が伝搬（漏洩）してしまうのを抑制することができる。よって、受信感度の低下を抑制することができる。

なお、第１超音波伝搬部５６ａ及び第２超音波伝搬部５６ｂを設ける代わりに、センサー領域（第１センサー領域、第２センサー領域）に開口部を設けることも考えられるが、その場合には、開口部から廃トナーが漏れ出してしまう可能性がある。よって、廃トナーが漏れ出してしまうのを防止するためにも、本実施例のように、厚みを薄くした第１超音波伝搬部５６ａ及び第２超音波伝搬部５６ｂを設けるのが望ましい。

図８は、廃トナーボックス５０の第３実施例を示している。第３実施例において第２実施例と異なる点は、音響隔離部５７に気泡５８が含まれている点のみである。第３実施例では音響隔離部５７に気泡５８が含まれているので、センサー領域（第１センサー領域、第２センサー領域）から非センサー領域へと超音波が伝搬（漏洩）してしまうのをさらに抑制することができる。なお、音響隔離部５７に気泡５８を含めるためには、例えば、第１超音波伝搬部５６ａ，第２超音波伝搬部５６ｂ及び音響隔離部５７を廃トナーボックス５０と一体成型する際に、音響隔離部５７の部分にのみ気泡５８を注入するようにすればよい。

図９は、廃トナーボックス５０の第４実施例を示している。第４実施例において第１実施例と異なる点は、廃トナーボックス５０の下方の、廃トナーボックス用超音波センサー５１に対向する位置に、超音波反射部材５９が設けられている点のみである。超音波反射部材５９は、プリンター１の筐体２（すなわち、本体側）に設置されるので、廃トナーボックス５０自体の構成については、第１実施例と同様である。

第４実施例では、廃トナーボックス用超音波センサー５１及び超音波反射部材５９は、いずれも本体側に設置されているので、例えば、廃トナーボックス５０がプリンター１に装着されていない状態で前述したトナー量検出処理を行うと、廃トナーボックス用超音波センサー５１から超音波反射部材５９までの距離が算出されることになる。一方、廃トナーボックス５０がプリンター１に装着されている状態で前述したトナー量検出処理を行うと、より短い距離が算出されることになる。

このように、第４実施例によると、トナー量検出処理によって算出される距離に基づいて、廃トナーボックス５０がプリンター１に装着されているか否かを判定することが可能である。よって、廃トナーボックス５０がプリンター１に装着されているか否かを判定したい場合に、何らかの別の手段を設ける必要がないという利点がある。

なお、第４実施例では、超音波反射部材５９を用いているが、超音波反射部材５９の代わりに、超音波吸収部材を用いても同様の効果を得ることができる。具体的には、廃トナーボックス５０がプリンター１に装着されていない状態で前述したトナー量検出処理を行うと、廃トナーボックス用超音波センサー５１の送信器５２から発信された超音波は超音波吸収部材によって吸収され、その反射波は受信器５３で受信されないことになる。一方、廃トナーボックス５０がプリンター１に装着されている状態で前述したトナー量検出処理を行うと、廃トナーボックス用超音波センサー５１から廃トナー面（または廃トナーボックス５０の底面）までの距離が算出されることになる。よって、反射波が受信器５３で受信されるか否かによって、廃トナーボックス５０がプリンター１に装着されているか否かを判定することができる。

図１０は、トナーボトル４０の一実施例を示している。本実施例では、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が着脱可能に装着される。トナーボトル４０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。トナーボトル用超音波センサー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、トナーボトル用超音波センサー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。

前述した廃トナーボックス５０の第１実施例と同様に、トナーボトル４０において、トナーボトル用超音波センサー４１の送信器４２に対向する部分（第１センサー領域）には第１超音波伝搬部５６ａが設けられており、トナーボトル用超音波センサー４１の受信器５２に対向する部分（第２センサー領域）には第２超音波伝搬部５６ｂが設けられている。また、第１超音波伝搬部５６ａ及び第２超音波伝搬部５６ｂを取り囲むように、かつ、第１超音波伝搬部５６ａと第２超音波伝搬部５６ｂを隔てるように、音響隔離部５７が設けられている。

なお、前述したように、トナーボトル４０は、ボトル駆動モーター４５によって必要に応じて回転させられるので、トナーボトル用超音波センサー４１によってトナーボトル４０内の印刷トナー量を検出する場合には、第１超音波伝搬部５６ａ及び第２超音波伝搬部５６ｂがトナーボトル用超音波センサー４１の真下になるようにトナーボトル４０の位置（姿勢）を制御する必要がある。本実施例では、トナーボトル４０の外周面上にポジションマーク４８と、ボトル収容部３９に設置されたポジションセンサー６６とを用いて、そのような位置制御を行う。例えば、光を反射する反射部材をポジションマーク４８として用いるとともに、光学センサーであるフォトリフレクタをポジションセンサー６６として用いることによって、そのような位置制御が可能となる。

図１１は、トナーボトル用超音波センサー４１でのトナー量検出処理を示すフローチャートである。

超音波制御部６２は、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（Ｓ１１）。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（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ボトル駆動モーター４５によってトナーボトル４０を回転させつつ（Ｓ１２）、ポジションセンサー６６によってポジションマーク４８が検出されたか否かを判別する（Ｓ１３）。そして、ポジションセンサー６６によってポジションマーク４８が検出されると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、トナーボトル４０の回転を停止する（Ｓ１４）。そして、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（Ｓ１５）。

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（Ｓ１７：ＹＥＳ）、そのまま終了するが、超音波を受信器４３で受信すれば（Ｓ１６：ＹＥＳ）、受信までにかかった時間ｔ１を記憶部６１に記憶させ（Ｓ１８）、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、トナーボトル用超音波センサー４１から印刷トナー面までの距離Ｌを算出する（Ｓ１９）。その後は、Ｓ１９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（Ｓ２０）。

本実施例によると、廃トナーボックス５０の第１実施例と同様に、超音波センサーによってトナー容器内のトナー量を検出する際の受信感度の低下を抑制することができる。

なお、本実施形態では、第１センサー領域及び第２センサー領域に、第１超音波伝搬部５６ａ及び第２超音波伝搬部５６ｂをそれぞれ設けているが、これに限らず、第１センサー領域及び第２センサー領域を含むような１つの超音波伝搬部を設けるようにしても構わない。

また、本実施形態では、超音波センサーの送信器と受信器が互いに近接しているが、送信器と受信器が大きく離れているような場合でも、それぞれに対応する部分（第１センサー領域及び第２センサー領域）に、第１超音波伝搬部５６ａ及び第２超音波伝搬部５６ｂをそれぞれ設けるようにしてもよい。

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
４１ トナーボトル用超音波センサー
４２ 発信器
４３ 受信器
４４ トナー供給部
４５ ボトル駆動モーター
４８ ポジションマーク
５０ 廃トナーボックス
５１ 廃トナーボックス用超音波センサー
５２ 発信器
５３ 受信器
５４ 搬送スクリュー
５５ 均しスクリュー
５６ａ 第１超音波伝搬部
５６ｂ 第２超音波伝搬部
５７ 音響隔離部
５８ 気泡
５９ 超音波反射部材
６６ ポジションセンサー

Claims (15)

1. 装置本体と、
   前記装置本体に着脱自在なトナー容器と、
   前記装置本体側に設けられた、前記トナー容器内のトナー量を検出するための超音波センサーと、
   を備えたトナー量検出装置であって、
   前記トナー容器において、前記超音波センサーに対向するセンサー領域には、超音波が前記トナー容器の外部から内部へと伝搬しやすくするための超音波伝搬部が設けられており、さらに、前記超音波伝搬部を取り囲むように、超音波が前記センサー領域から前記センサー領域以外の非センサー領域へと伝搬しにくくするための音響隔離部が設けられている、
   トナー量検出装置。
2. 前記超音波伝搬部は、材料及び厚みの少なくとも一つが前記非センサー領域とは異なっている、
   請求項１に記載のトナー量検出装置。
3. 前記音響隔離部は、材料、厚み及び気泡の有無の少なくとも一つが前記非センサー領域とは異なっている、
   請求項１または２に記載のトナー量検出装置。
4. 前記超音波伝搬部は、超音波を伝搬しやすい材料で構成されている、
   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. 前記超音波伝搬部は、アクリル樹脂またはポリスチレンで構成されている、
   請求項４に記載のトナー量検出装置。
6. 前記超音波伝搬部は、前記非センサー領域と同一の材料で構成されており、かつ、前記非センサー領域よりも厚みが薄くなっている、
   請求項２に記載のトナー量検出装置。
7. 前記音響隔離部は、超音波を伝搬しにくい材料で構成されている、
   請求項１〜３のうちいずれかに記載のトナー量検出装置。
8. 前記音響隔離部は、コルクまたは発泡スチロールで構成されている、
   請求項７に記載のトナー量検出装置。
9. 前記音響隔離部は、前記非センサー領域と同一の材料で構成されており、かつ、前記非センサー領域よりも厚みが厚くなっている、
   請求項３に記載のトナー量検出装置。
10. 前記音響隔離部は、前記非センサー領域と同一の材料で構成されており、かつ、内部に気泡を有している、
    請求項３に記載のトナー量検出装置。
11. 前記超音波伝搬部及び前記音響隔離部は、前記トナー容器に対して着脱自在である、
    請求項１〜３のうちいずれかに記載のトナー量検出装置。
12. 前記超音波センサーは、互いに離間した送信部及び受信部を含み、
    前記超音波伝搬部は、前記送信部に対向する第１超音波伝搬部と、前記受信部に対向する第２超音波伝搬部とを含み、
    前記音響隔離部は、前記第１超音波伝搬部および前記第２超音波伝搬部を取り囲むように、かつ、前記第１超音波伝搬部と前記第２超音波伝搬部を隔てるように設けられている、
    請求項１〜３のうちいずれかに記載のトナー量検出装置。
13. 前記装置本体において、前記トナー容器を挟んで前記超音波センサーと対向する位置に、音響反射部材または音響吸収部材が設けられている、
    請求項１〜３のうちいずれかに記載のトナー量検出装置。
14. 前記装置本体には、前記トナー容器を回転させる回転手段と、前記トナー容器の位置を検出する位置検出手段とが設けられており、
    前記トナー容器には、前記位置検出手段による位置の検出のための目印が設けられている、
    請求項１〜３のうちいずれかに記載のトナー量検出装置。
15. 請求項１〜１４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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