JP3483001B2 - レーザープリンタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、印刷データにより変調
された光ビームを用いて感光体ドラムに潜像を形成し、
この潜像に記録材料であるトナーを静電的に吸着させて
記録用紙にパターンを印刷するレーザープリンタ、より
詳細には記録材料の残量検出技術に関する。 【０００２】 【従来の技術】感光体ドラムに形成された潜像にトナー
を吸着させて記録用紙にパターンを形成する装置におい
ては、トナーを収容しているタンクが函体内部に納めら
れているため、外部からその残量を目視することができ
ないので、通常、トナータンクにトナー検出手段のセン
サー部を収容するように構成されている。このようなト
ナー残量検出方式では、タンク内でのトナーの偏りの影
響を受けやすく、検出精度が低いという問題の他に、カ
ートリッジによるトナーの交換が不可能であるという問
題がある。このような問題を解消するために、特開昭58
-224363号公報や特開昭60-208777号公報に示されたよう
にドットを形成する個々の画像信号をカウントし、所定
の計数を乗算するようにしたページプリンタ用記録材料
の残量検出装置が提案されている。この装置によれば記
録したドットの総数を検出しているため、精度の向上と
トナー関連部材のカートリッジ化が可能となる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この装
置においてもドット１個当たりのトナー消費量を予め求
めておき、これに印刷したドットの積算値を乗算してい
るため、印刷するデータの種類によって誤差が生じると
いう問題がある。このような問題を解消するため、特開
昭62−063966号公報に見られるように主走査方向のドッ
トの連続数によってトナー消費量を変更してトナー消費
量を検出することも提案されているが、連続する複数の
印字ドットのそれぞれのトナー消費量「１＋２α」、
「１＋α」、「１」、「１＋α」をドット形成毎に逐
一、加算する必要があり、演算工程が複雑化して制御手
段を構成するＣＰＵに負荷が掛るという問題がある。本
発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、
その目的とするところは、演算負荷の軽減を図りつつ、
印刷データの種類に関りなくトナーの消費量を可及的に
正確に検出することができるレーザープリンタを提供す
ることである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、レーザー光源を変調するビ
デオ信号の連続数を計数して連続ドット数を検出する連
続ドット数検出手段と、連続ドット数と当該連続ドット
数での１ドットあたりのトナー消費量を対応させたデー
タを記憶した記憶手段と、前記データに基づいて一連の
ドット形成によるトナー消費量を算出する手段とを備
え、前記記憶手段は、連続ドット数の数を複数に区分し
て、各区分での代表的な１ドット当たりのトナー消費量
をデータとして格納し、また前記トナー消費量を算出す
る手段は、前記連続ドット数検出手段により検出された
連続ドット数に対応する前記区分から前記代表的な１ド
ット当たりのトナー消費量を読み出して連続ドット数を
乗算するようにした。 【０００５】 【作用】連続するドット数により１ドット当たりのトナ
ー消費量が変化しても、連続ドット数を検出してその連
続数の区分での代表的な１ドット当たりのトナー消費量
を読み出して、検出された連続ドット数との乗算で算出
して、印刷形態の変化に対応して正確なトナー消費量を
算出する。 また、連続数の数を複数に区分し、それぞれ
の区分の数の連続ドット数での代表的な１ドット当たり
のトナー消費量を格納したので、小さな容量の記憶手段
により、可及的に正確にトナー消費量を算出できる。 【０００６】 【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図２は本発明が適用されるページ
プリンタの一実施例を示すもので、図中符号１は、感光
体ドラムで、これの周囲には現像ローラ２、転写ユニッ
ト３、イレーサー４、帯電ユニット５、廃トナータンク
６、及びトナータンク７が配置されており、この内、ト
ナーと直接関わる部材、つまり感光体ドラム１、現像ロ
ーラ２、廃トナータンク６、及びトナータンク７が同一
の容器８に収容されてカートリッジ９として構成されて
いる。 【０００７】現像ローラ２と帯電ユニット５の間にはレ
ーザー光が透過する窓１０が形成されていて、回転多面
鏡１１で走査された光がＦθレンズを介して入射し、感
光体ドラム１に潜像を形成するようになっている。１３
は、半導体レーザー素子などの発光手段で、後述する印
刷データ出力手段からの印刷データの入力を受けるレー
ザー駆動回路１４からのパルス信号により点灯、消灯す
るようになっている。 【０００８】一方、転写ユニット３と感光体ドラム１の
間には紙パスが形成されていて、ここに給紙カセット１
５からの記録用紙が給紙ローラ１６，１７により搬入さ
れ、感光体ドラム表面のトナー像を転写されて定着ユニ
ット１８に排出されるように構成されている。 【０００９】２０は、本発明が特徴とするトナー残量検
出装置で、レーザー駆動回路１４からの印刷データと、
現像バイアス設定回路２１からのバイアス信号が入力し
ている。 【００１０】２２は、トナー補充検出器で、この実施例
においてはトナータンクが感光体ドラムと一体化された
感光体ドラムカートリッジとして構成されているため、
感光体ドラムカートリッジの交換により信号を出力する
ように構成されている。なお、トナーをタンク容器に収
容してなるトナーカートリッジによりトナーを補充する
場合には、トナーカートリッジの交換により信号を出力
させるようにしてもよいし、さらには補充終了を指令す
るスイッチをパネル面に設けておき、トナー補充終了後
にユーザがこのスイッチを操作してリセット動作を掛け
る等種々の手段を選択することができる。 【００１１】図１は、前述したトナー残量検出装置の一
実施例を示すものであって、レーザー駆動回路からの信
号を受けて連続的に印刷されるドット数を検出する連続
ドット数検出手段３０、連続して印刷されたドットの連
続数とこの時の１ドット当たりのトナー消費量との関係
を格納し、連続ドット数データにより読み出し可能なト
ナー消費量データ記憶手段３１と、１ドット当たりのト
ナー消費量と連続ドット数との積、若しくは必要に応じ
ては係数設定手段３２からの係数をも加味し積を算出す
る乗算手段３３、後述する積算トナー消費量記憶手段３
５に格納されているデータと乗算手段３３からのデータ
との和を演算し、これを積算トナー消費量記憶手段に格
納する加算手段３４、リセット手段３６からの信号によ
りリセットを受ける不揮発性メモリーからなる積算トナ
ー消費量記憶手段３５とから構成されている。 【００１２】そして上述のトナー消費量データ記憶手段
３１は、図３に示したようにドット数の増加と共に１ド
ット当たりのトナー消費量が増える連続数１乃至１２ド
ットまでの領域（図中 Ｉ）と、連続数に関りなく１ド
ット当たりの消費量が殆ど一定な連続数１２ドット以上
の領域（図中 ＩＩ）とに分割して、領域Ｉについては
ドット数毎のトナー消費量を、また領域ＩＩについては
代表値、例えば連続数１２ドットから４０ドットまでの
１ドット当たりに消費量の平均値を格納して構成されて
いる。 【００１３】次のこのように構成した装置の動作を図４
に示したフローチャートに基づいて説明する。ホストか
らの印刷データが入力すると（ステップ イ）、これに
対応したビットマップデータがグラフィックメモリに展
開され、所定量の展開が終了した段階で、ビットマップ
データがシリアル信号に変換されてレーザー駆動回路１
４に出力される。この結果、レーザー光源１３は、ビデ
オ信号がハイレベルとなった時点で発光し、またローレ
ベルになった時に消灯する。 【００１４】同時にこのビデオ信号は、トナー残量検出
装置２０にも入力する。今の場合は、最初のデータ入力
であるから、連続ドット数検出手段３０は、リセットさ
れた後（ステップ ロ）、ドットが連続して発生してい
る間、レーザー点灯信号の数をカウントアップする（ス
テップ ハ、ニ）。このようにして一連のドット形成が
終了してレーザー点灯信号が消滅すると、カウント動作
を停止して計数内容によりトナー消費量記憶手段３１か
ら一連のドット形成により消費されるドット１つ当たり
のトナー消費量を読み出し、ついで連続ドット数検出手
段３０のドット数との積を演算して加算手段３４に出力
する。 【００１５】加算手段３４は、一連のドット形成により
消費されたトナー量と積算トナー消費量記憶手段３４に
格納されている過去の消費量とを加算して再び積算トナ
ー消費量記憶手段３４に格納する（ステップホ）。以
下、ドットの印刷が実行される度にこのような工程を繰
り返してトナー消費量を積算する（ステップ ト）。 【００１６】一方、積算トナー消費量記憶手段３５の値
が予め設定されている基準値に到達すると（ステップ
ヘ）、表示報知手段４０にトナーカートリッジの交換を
促す表示を行う。この表示にしたがってカートリッジを
交換すると、トナー補充検出器２２から信号が出力し
て、積算トナー消費量記憶手段３４がリセットされて積
算トナー消費量データが零となる。 【００１７】このように構成したトナー残量検出装置に
よりトナー消費量の算出精度を比較したところ表１、及
び表２に示すような結果となった。すなわち、図５に示
したように１ラインの連続するドット数Ｎを１，３，
６，２０，及び１０００ドットで描かせ、これを１００
０本まとめて印刷した５種類の印字サンプル用いて、印
刷により生じた重量増加分をそれぞれの総ドット数によ
り割り算して実測値を得、他は演算により求めた結果で
ある。 【００１８】 【表１】 【００１９】表１からも明らかなように本発明によるも
のは実測値とほぼ同一であるのに反して、従来法、つま
り総ドット数に１ドット当たりの平均のトナー消費量を
乗算したものでは、かなり大きな誤差を含んでいる。事
実、表２に示したように本発明の装置によれば最大でも
１０パーセント程度で、平均的には数パーセント以内で
あるのに対して、従来法では最大５５パーセント、平均
的には１０パーセントを越える誤差を含んでいる。 【００２０】 【表２】【００２１】そして、特にテキストデータのように短い
線分の組み合わせにより構成されるパターンは、図６に
示したように１本の線分が８ドット以下のものが全体の
８０パーセントを占めるので、ドット数の小さな領域で
の精度が総トナー消費量の算出の精度を大きく左右する
ことになるから、本願発明は従来法に比較して格段に精
度が向上することになる。 【００２２】ところで、トナー消費量は、形成すべき画
像の濃度に直接影響を受け、また濃度は、感光体ドラム
の経年変化や現像バイアスに影響を受ける。このため、
乗算手段３３に付属させて係数設定手段３２を設け、こ
れに現像バイアス設定回路２１からのデータを入力させ
て、濃度に起因するトナー消費量の増減割合を自動的に
設定させたり、また感光体ドラム１の経年変化率を定期
的に入力したり、さらには地肌汚れにより消費されるデ
ータを入力することにより、よりいっそう正確にトナー
消費量を算出することができる。 【００２３】なお、この実施例においては、トナーの積
算消費量を求めるようにしているが、トナーカートリッ
ジに充填されているトナーの総量から印刷で消費される
量を順次減算するようにしても同様の作用を奏すること
は明らかである。 【００２４】また、この実施例においては、ドット１つ
当たりの消費量を検出しているが、連続するドット全体
のトナー消費量を積算するようにしても同様の作用を奏
することは明らかである。すなわち、１ドット当たりの
トナー消費量が連続するドット数に大きく依存する領域
（Ｉ）では、各連続ドット数のトータルの消費量をデー
タとし、また１ドット当たりの消費量が連続するドット
数に依存しない領域（ＩＩ）については１ドット当たり
のトナー消費量の代表値を格納しておき、領域Ｉについ
ては読み出されたデータをそのまま加算し、また領域Ｉ
Ｉについては読み出されたデータにドット数を乗算して
から加算することにより同様の作用を得ることができ
る。 【００２５】さらに上述の実施例においては、モノクロ
式レーザープリンタに例を採って説明したが、有色トナ
ーを用いてデジタル的に画像を形成するグラフィックプ
リンタに適用しても同様の作用を奏することは明らかで
ある。この場合には、色信号毎にトナー残量検出装置を
設ければよい。 【００２６】さらに、上述の実施例においては、連続ド
ット数毎にトナー消費量を対応付けてデータとして格納
しているが、連続ドット数に数を複数に区分し、各区分
に含まれる連続数の１つのトナー消費量の代表値をデー
タとして格納すれば、小さなメモリにより装置を構成す
ることが可能となる。 【００２７】さらにこの実施例においては、連続するド
ットの個数とトナー消費量との関係を辞書形式に構成さ
れたデータに基づいて算出するようにしているが、関数
により表現するようにしても同様の作用を奏することは
明らかである。 【００２８】ところで、カートリッジ９（図１）に組み
込まれているタンク７は、図７に示したように回転軸５
０に取り付けられ、先端がタンク７の内周面に摺接する
撹拌羽根５１により印刷中常時撹拌して帯電させるとと
もに、残存量に関りなく現像ローラ２に供給するように
構成されている。そして撹拌羽根５１とタンク内周面と
の無用な摩擦を避けるために、内周面には周方向に伸び
るリブ５２，５２，５２‥‥が軸方向に一定間隔で設け
られている。 【００２９】このような構成によれば、タンクの内周面
と撹拌羽根５１との摩擦によるトナーの破壊を可及的に
防止できる反面、リブ５２，５２，５２‥‥により形成
される空間５３，５３，５３‥‥間に入り込んだトナー
が撹拌羽根５１の回転とともに徐々に押固められて固形
化し、粉状を維持して現像に供することのできるトナー
の量が実質的に減少するという問題がある。このような
問題は、図８に示したように理想的には印刷可能枚数と
印刷デュティは反比例の関係（図中Ａ）になるはずであ
るが、デュティが低い場合には直線Ａにより示される枚
数よりも少なくなる（図中Ｂ）。このことは、見掛け上
印刷可能な程度に残存しているにも関らずトナー切れ状
態となって印刷が不能になるという問題として現れる。 【００３０】図９は、このような印刷デュティが低い印
刷データを数多く印刷した場合に生じる問題に対処する
ための実施例を示すものであって、図中符号６０は、無
効トナー量演算手段で、印刷枚数を計数するカウンタ６
１からの印刷枚数を受けて、リブ５３，５３，５３‥‥
間の空間に圧縮固化されていくトナー量を演算するもの
である。すなわち、撹拌羽根５１により固められて現像
に供することが不可能なトナーの量は、撹拌羽根５１の
１回の通過に対して一定の比率と、カウンタ６１の積算
印刷枚数と、記録用紙のサイズ、つまり現像ユニットの
有効作動時間との積を乗算することにより算出できる。 【００３１】６２，６３は、それぞれ第１比較手段、第
２比較手段で、積算トナー消費量記憶手段３５、無効ト
ナー量演算手段６０からのデータと、予め定められた警
報基準とを比較し、警報基準に一致した時点で信号を出
力するもので、これらに信号はそれぞれ論理和回路６４
に出力して警報手段を作動させるものである。 【００３２】この実施例において、ホストから印刷デー
タが出力される度に、トナー残量検出装置２０はトナー
の消費量を算出し、また無効トナー量演算手段６０は、
カウンタ６１からの積算印刷枚数データを受けてタンク
内で押し固められて使用不能となるトナー量を算出す
る。これらのデータはそれぞれ第１比較手段６２、第２
比較手段６３に出力されて、警報基準と比較される。 【００３３】このようにして積算印刷枚数が多くなっ
て、残存するトナーの量が極めて減少しているものの、
まだ数百枚程度を印刷するに十分なトナーが残っている
状態になると、タンクの内周面にはかなりの量のトナー
が押し固められた状態となる。この結果、無効トナー量
演算手段６０からのデータが警報基準に到達することに
なって警報手段６５が作動して、トナーの補給を促す警
報が発せられることになる。これによれば、特に印刷デ
ュティの低い印刷データを多く印刷するような場合に発
生し易い、積算トナー消費量、若しくは残量を表示する
表示器６６上のデータと有効トナーの残量の食い違いに
関りなく、トナー切れを確実に警報することが可能とな
る。 【００３４】なお、上述の実施例においては積算印刷枚
数に比率を乗算して使用不能なトナーの固化量を算出し
ているが、上記比率が実用上積算印刷枚数に関らず一定
の値となる場合には、図１０に示したように印刷枚数を
第２比較手段に直接入力して、印刷枚数が警報基準に一
致した場合には警報を発するようにしても同様の作用を
奏することは明らかである。 【００３５】図１１は、本発明の第３実施例を示すもの
であって、この実施例においては無効トナー量演算手段
６０のデータと積算トナー消費量記憶手段３５のデータ
を加算手段７０に出力し、この加算手段７０のデータを
表示警報手段７１に出力したもので、この実施例によれ
ば、トナー消費データの表示とトナー切れ警報との一致
を図ることができる。 【００３６】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、記
憶手段の容量の軽減を図りつつ、印刷データの種類に関
りなくトナーの消費量を可及的に正確に検出することが
できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例を示す装置のブロック図であ
る。 【図２】本発明の一実施例を示す構成図である。 【図３】印刷されるドットの連続数とその時の１ドット
当たりのトナー消費量との関係の一例を示す線図であ
る。 【図４】同上装置の動作を示すフローチャートである。 【図５】トナー消費量の実測、及び算出に用いる印刷サ
ンプルの一例を示す説明図である。 【図６】文字パターンを構成する連続するドットの頻度
を示す図である。 【図７】レーザープリンタの現像装置の一例を示す斜視
図である。 【図８】印刷デュティと印刷可能枚数の関係を示す線図
である。 【図９】本発明の他の実施例を示す装置のブロック図で
ある。 【図１０】本発明の他の実施例を示す装置のブロック図
である。 【図１１】本発明の他の実施例を示す装置のブロック図
である。 【符号の説明】 １ 感光体ドラム ２ 現像ローラ ３ 転写ユニット ４ イレイサー ５ 帯電ユニット １３ レーザー光源 １８ 定着ユニット ２２ トナー補充検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−63966（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−63965（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−280077（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−20877（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−224363（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 21/00 370 - 540 G03G 15/04 B41J 2/435 - 2/525 B41J 29/38

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 レーザー光源を変調するビデオ信号の連
   続数を計数して連続ドット数を検出する連続ドット数検
   出手段と、連続ドット数と当該連続ドット数での１ドッ
   トあたりのトナー消費量を対応させたデータを記憶した
   記憶手段と、前記データに基づいて一連のドット形成に
   よるトナー消費量を算出する手段とを備え、前記記憶手段は、連続ドット数の数を複数に区分して、
   各区分での代表的な１ドット当たりのトナー消費量をデ
   ータとして格納し、また前記トナー消費量を算出する手
   段は、前記連続ドット数検出手段により検出された連続
   ドット数に対応する前記区分から前記代表的な１ドット
   当たりのトナー消費量を読み出して連続ドット数を乗算
   することを特徴とする レーザプリンタ。