JPH0614199B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は入力した情報に基づき記録媒体上に画像を記録
する記録装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来、この種の装置として、入力した情報に応じて変調
されたレーザ光を用いて感光体を露光走査することによ
り静電潜像を形成し、これをトナーと呼ばれる磁性現像
剤で顕画化し、更に記録材に像転写する構成のいわゆる
レーザビームプリンタが知られている。第１図はレーザ
ビームプリンタの構成の一例を示す斜視図であって、１
０１はハウジングＨａ内に可回動に支持されたセレン若
しくは硫化カドミウム等の半導体層を表面にもつ感光ド
ラムで、矢印１２０で示される方向に回転している。１
０２はレーザ光Ｌａを出射する半導体レーザであり、出
射されたレーザ光Ｌａはビームエキスパンダ１０３に入
射せしめられ、所定のビーム径をもったレーザ光とな
る。その後レーザ光は鏡面を複数個有する多面体ミラー
１０４に入射される。多面体ミラー１０４は定速回転モ
ータ１０５により所定速度で回転されるので、ビームエ
キスパンダ１０３より出射したレーザ光はこの定速回転
する多面体ミラー１０４で反射されて実質的に水平に走
査される。この水平走査を以後、“主走査”と呼ぶ。そ
してｆ−θ特性を有する結像レンズ１０６により、帯電
器１１３により所定の極性に帯電されている感光ドラム
１０１上にスポット光として結像される。

１０７は反射ミラー１０８によって反射されたレーザ光
を検知するビーム検出器で、この検出信号（ＢＤ信号）
により感光ドラム１０１上に所望の光情報を得るため半
導体レーザ１０２の変調動作のタイミングを決定する。
一方、感光ドラム１０１上には、入力情報に応じて結像
走査されたレーザ光により静電潜像が形成される。この
潜像は、やがて現像器１０９においてトナーにより顕画
化された後、カセット１１０，１１１のいずれかに収納
されている記録材に転写され、更に定着器１１２を記録
材が通過することにより像は記録材に定着され不図示の
排出部に排出される。

以上の各プロセスを経て得られる二次元の画像は、水平
方向の主走査と、この主走査に略垂直な方向の感光ドラ
ム１０１の矢印１２０方向への回転による走査とにより
組立てられる。以後、感光ドラム１０１の回転による走
査を“副走査”と呼ぶ。

この種の記録装置においては動作中にトナーが不足する
と、プリントされた画像は濃度の薄いまたは像の消失し
たものとなる。

電子写真方式の記録装置においてこのような現像剤不足
による画像不良という事態は避けなければならない。特
にコンピュータから入力される情報に基づいて記録動作
を行うレーザービーム記録装置においては確実にトナー
不足を感知し、コンピュータ側に告知する必要がある。

従来、トナーの消耗状況を監視する手段として第２図に
示す様に、現像器１０９のホッパー内にトナーセンサー
１１４を設置しトナー１１５の残量を直接検知する手段
が用いられている。

ホッパー内にトナーセンサーを設置する方法において
は、現像器と装置本体との間で電気信号の受け渡しを行
なわなくてはならない。従って記録装置が現像器の交換
を行うタイプ（カートリッジタイプ）の装置である場
合、誤動作の発生を防ぐため電気的接点について高い信
頼性が要求されコストアップになっていた。

また現像器を使い捨てにする様な構成の装置においては
現像器の価格を低く抑えるためには高価なトナーセンサ
ーが障害となっていた。

また現像器がカートリッジタイプである場合、記録装置
に本来の現像器以外の現像器が挿入されても、それが検
知できないと云う欠点があった。

〔目的〕

本考案は上記の点に鑑みてなされたもので低価格で信頼
性の高い記録装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的はコストアップ、誤検出の発生等を除
去すると同時に確実なトナー検出あるいはトナー監視が
可能な記録装置の提供にある。

本発明の他の目的はより正確にトナーの消費状況を検出
あるいは監視することができる記録装置の提供にある。

本発明の他の目的は簡単な構成によりトナーの消費状況
を確実に検出できる記録装置の提供にある。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例につき詳細に説明
を行う。

まず第３図により本発明によるトナー消耗状況監視方法
の原理を説明する。

第３図において画像３０１は第１図に示したレーザービ
ーム記録装置によって顕画化された画像の一例を示すも
のである。

第３図３０１に示す如き画像は矢印３０５で示す主走査
方向に対し、ＶＤＯ信号３０２による主走査を複数回繰
り返すことにより得られるものである。すなわち半導体
レーザ１０２をＶＤＯ信号３０２で変調し、適当な副走
査時間だけＶＤＯ信号３０２を繰り返し出力することに
よって得られる。実際にトナーが消費される部分は画像
３０１における黒部分すなわちＶＤＯ信号３０２が“Ｈ
レベル”（黒レベル）になっている部分である。したが
ってＶＤＯ信号３０２の“Ｈレベル”になっている部分
を積算することによりトナーの消耗状況を間接的に知る
ことができる。

第３図の３０３のようにＶＤＯ信号３０２よりも高速な
基本クロックを用い、ＶＤＯ信号３０２と基本クロック
３０３の論理積を取った積算クロック３０４を作り、積
算クロック３０４をカウントすることによりＶＤＯ信号
３０２における“Ｈレベル”部分を積算することができ
る。

本発明は上述の如き原理に基づいてトナー消耗状況を監
視するものである。

前記第３図の基本クロック３０３は次式(1)のような関
係を有する様にその周期を選ぶと都合が良い。

Ｋ＝Ｔ・Ｖ………………………(2) ここではＫは基本クロック３０３の１クロックでレーザ
ービームがドラム面上を移動する距離となる。すなわち
多面体ミラーによるドラム面上の主走査速度Ｖに対し
て、１クロックの移動距離がＫとなるような周期Ｔをも
つ基本クロックを画像信号ＶＤＯの“Ｈレベル”カウン
ト基本クロックに用いるのであれば、基本クロックのカ
ウント数は多面体ミラーの回転速度によらず多面体ミラ
ーによってドラム面上に走査されたレーザービームの距
離に相当する。いいかえれば画像として描かれた黒線の
合計の長さをあらわすこととなる。

すなわち多面体ミラーによるドラム面上の走査速度が変
わっても、一定の“Ｈレベル”ビーム走査距離に対する
トナーの消費量が変らない場合には、走査速度によらず
同一の基本クロックのカウント数をもって同一のトナー
消耗状況とみなす事ができる。また、一定の“Ｈレベ
ル”ビーム走査距離に対するトナーの消費量が走査速度
によって影響を受ける場合であっても、影響の度合いを
考慮した基本クロックのカウント数を得る事は容易であ
る。

もちろん基本クロック３０３はＶＤＯ信号３０２より高
速のクロックであれば任意の周期のもので用が足るので
あって、(1)式はビーム走査速度を変更した時にも画像
３０１の黒部分を積算するカウンタの設定値を変えずに
済ますために用いられるものである。

第４図に本実施例における回路図であり、半導体レーザ
の変調信号であるＶＤＯ信号３０２を積算カウントし記
憶するカウンタ部分を詳細に示したものである。

４０１はアンドゲート回路であって、ＶＤＯ信号３０
２、基本クロッ３０３、ＨＥＮＶ信号４０６、ＶＥＮＶ
信号４０７が入力し論理積がとられる。アンドゲート４
０１の出力は積算クロック３０４となり、周知の集積回
路から成る電気式カウンタ４０２に入力する。

尚、電気式カウンタ４０２において４０２ａはカウンタ
数セット端子を示すものである。

ここでＨＥＮＶ信号４０６は第５図に示す様に主走査方
向３０５に対して、ＶＤＯ信号３０２が有効画像領域５
０２内に入るタイミングである事を示す信号であり、有
効画像領域５０２内にある間は“Ｈレベル”となる。Ｖ
ＥＮＶ信号４０７は第５図に示す様に副走査方向５０１
に対して、ＶＤＯ信号３０２が有効画像領域５０２内に
入るタイミングである事を示す信号であり、有効画像領
域５０２内にある間は“Ｈレベル”となる。ＨＥＮＶ信
号４０６，ＶＥＮＶ信号４０７ともに通常の論理回路に
より生成する事ができる。

本実施例の如くＨＥＮＶ信号４０６，ＶＥＮＶ信号４０
７によっ有効画像領域５０２の外側にあるＶＤＯ信号３
０２の“Ｈレベル”の積算を阻止する事は次の様な意味
を持つ。

すなわちレーザービーム記録装置においては通常は有効
画像領域５０２の外側にてレーザーを点灯させる事があ
っても、何らかの方法によって感光ドラム上にトナーが
付着しない様工夫が成されている。いいかえれば有効画
像領域５０２の外側のＶＤＯ信号３０２によってはトナ
ーが消費されない。

従ってＨＥＮＶ信号４０６，ＶＥＮＶ信号４０７を用い
る事によって、ＶＤＯ信号３０２のうちトナーが消費さ
れる期間のみを正しく積算する事ができる。

本実施例においてはＶＤＯ信号３０２の“Ｈレベル”期
間において半導体レーザー１０２が点灯し、半導体レー
ザー１０２の点灯期間に応じたトナーが感光ドラム１０
１に付着する様に現像器１０９による現像を行なってい
る。

しかしＶＤＯ信号３０２の“Ｈレベル”期間において半
導体レーザー１０２が消灯し、半導体レーザー１０２の
消灯期間に応じたトナーが感光ドラム１０１に付着する
様に現像器１０９による現像を行うべく構成する事も可
能である。

また本実施例においてはアンドゲート４０１によって各
入力信号の論理積をとり積算クロック３０４を形成し、
この積算クロックを電気式カウンタ４０２のカウントク
ロックとしている。しかし、通常の積算回路から成るカ
ウンタにおいてはイネーブル入力端子が利用できるた
め、ＶＤＯ信号３０２，ＨＥＮＶ信号４０６，ＶＥＮＶ
信号４０７をイネーブル入力端子に入力し、基本クロッ
ク３０３をクロック入力端子に加える構成にする事も可
能である。

第４図においては、電気式カウンタ４０２は所定のカウ
ント数N_Eに達する度にパルスモータ駆動パルス４０８を
出力する。パルスモータ駆動パルス４０８はパルスモー
タ駆動回路４０３に入力し、パルスモータ駆動回路４０
３によりパルスモータ４０４が駆動される。

パルスモータ４０４は１回転する度にレバー４０９を矢
印４１０の方向にピストン運動させる。

レバー４０９はその１回のピストン運動によって機械式
カウンタ４０５を１ステップ進める如く機械的に結合さ
れる。

本実施例においては電気式カウンタ４０２の出力を用い
てパルスモータ４０４を駆動し、パルスモータにより機
械式カウンタを駆動している。パルスモータの代わりに
別のメカニズム例えばプランジヤーを用いてもよい。

しかしながらパルスモータには「耐久性に優れてい
る」、「電源を切ってもそれまでの回転位置を維持する
ための不揮発性のメモリーとしての機能も併せ待つ」等
の利点がある。

本実施例においてはパルスモータ４０４はパルスモータ
駆動パルス４０８を２４発受けると１回転する。

第６図にパルスモータ駆動回路４０３の具体例を示す。
第６図においてはＡ，Ｂ，ＣはＤタイプフリップフロッ
プ回路であり、Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋはそれ
ぞれナンドゲート回路である。ＣＬＲは電源投入時に装
置をリセットするめのリセットパルスであり、各Ｄタイ
プフリップフロップ回路のリセット入力端子ＣＬに入力
される。各Ｄタイプフリップフロップ回路のクロック入
力端子ＣＫにはパルスモータ駆動パルス４０８が入力さ
れる。ナンドゲートＨ，Ｉ，Ｊ，Ｋの出力はそれぞれ電
力増幅回路Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏに入力し、電力増幅回路Ｌ，
Ｍ，Ｎ，Ｏのそれぞれ出力ＰＡ，ＰＡＮ，ＰＢ，ＰＢＮ
はパルスモータ４０４に印加されパルスモータを駆動す
る。またＰ，Ｑ，Ｒ，Ｓはインバータ回路であり、Ｔは
イクスクルーシブオア回路である。

第６図におけるパルスモータ駆動回路はＤタイプフリッ
プフロップ回路Ａの存在およびその出力Ｑがナンドゲー
ト回路Ｄに入力している。

今、電源を投入した時点であるとすればリセットパルス
ＣＬＲによってＤタイプフリップフロップ回路Ａ，Ｂ，
ＣのそれぞれのＱ出力は“Ｌレベル”となり、その反転
出力であるそれぞれのＱＮ出力は、“Ｈレベル”とな
る。

従ってナンドゲート回路Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇの出力は全て
“Ｈレベル”となり、ナンドゲート回路Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ
の出力は全て“Ｌレベル”となる。この時はＰＡ，ＰＡ
Ｎ，ＰＢ，ＰＢＮの全ての出力がパルスモータを励磁し
ない状態となる。すなわち、Ｄタイプフリップフロップ
回路Ａの出力ＱがナンドゲートＤに入力している回路構
成をとる事によって電源投入時にパルスモータが不用意
に回転してしまう事態を避ける事ができる。

なお、ＤタイプフリップフロップＡの出力Ｑはパルスモ
ータ駆動パルス４０８の最初の１発以降は“Ｈレベル”
に維持されるため駆動回路本来の動作に支障を来たす事
はない。

次に機械式カウンタ４０５について説明する。尚、本実
施例において、機械式カウンタを用いているのは、電源
が切れてもあるいは現像器が取りはずされてもトナー状
態を記憶しておくことが可能なためである。機械式カウ
ンタ４０５は第７図に示す様に現像器１０９ａの側面に
固定される。現像器１０９ａが容易に着脱可能に構成さ
れ、トナーが消耗すると現像器１０９ａを交換する様な
記録装置においては少なくともトナーの消耗状況を記憶
する部材は現像器１０９ａに固定し、現像器の着脱と同
時に着脱する様な構成にする必要がある。本実施例にお
いては機械式カウンタ４０５にこの様な機能を持たせる
と共に、機械式カウンタ４０５を駆動するためのメカニ
ズム及び機械式カウンタ４０５のカウント結果を読みと
るためのセンサーを記録装置本体側に設ける事によって
装置の運用コストを最低に抑える様配慮してある。

第８図は機械式カウンタ４０５を正面から見た図であ
る。機械式カウンタ４０５はカウントを進めるに従って
回転していく円盤８０３を内蔵し、円盤８０３の様子を
外から検知するための窓８０１及び８０２を有する。

円盤８０３には窓８０１あるいは８０２から後述の反射
形光センサ及び人間の目によってカウンタの進行状況す
なわちトナーの消耗状況が検知あるいは監視できる様な
加工が成されている。

すなわち、例えば窓８０２にはトナーが十分に有る状態
では例えば白色の円盤面が現われており、反射形光セン
サーによっても人間の目によってもトナーが十分に有る
事を検知できる。トナーが第１の消耗状況例えば９０％
を消耗した状態では窓８０２には円盤面もしくは光を反
射しない切り欠き面が現われ、反射形光センサーによっ
ても人間の目によってもトナーが第１の消耗状況である
事を検知できる。

窓８０１にはトナーが十分に有る状態では例えば白色の
円盤面が現われており、反射形光センサーによっても人
間の目によってもトナーが十分に有る事を検知できる。
トナーが第１の消耗状況例えば９０％を消耗した状態で
は窓８０１には例えば黄色の円盤面が現われ、反射形光
センサーには白色との区別がつかずトナーは十分に有る
という検知をさせ、人間の目には第１の消耗状況である
事の認識をさせる事ができる。

本発明の別の実施例では、黄色と白色とを区別して検知
できる反射形フォトセンサーを用いる事によって窓８０
２及び窓８０２のための反射形フォトセンサーを省き、
窓８０１及び窓８０１のための反射形フォトセンサーの
みによって同様の機能を果す事ができる。

第８図にもどり、トナーが第２の消耗状況例えば９９％
を消耗した状態では窓８０１には黒色の円盤面もしくは
光を反射しない切り欠き面が現われ、反射形光センサー
によっても人間の目によってもトナーが第２の消耗状況
である事を検知できる。

第９図は記録装置本体側に構成されたパルスモータ４０
４，レバー４０９，反射形光センサー９０１及び９０２
の配置を示す図であって、第９図(a)は平面図、第９図
(b)は正面図である。

第７図における現像器１０９に固定される機械式カウン
タ４０５と第９図におけるレバー４０９及び反射形光セ
ンサー９０１及び９０２との位置関係は、現像器１０９
を記録装置に正しくセットした時、レバー４０９が機械
式カウンタを進めるべく駆動し、第８図における窓８０
１が第９図における反射形光センサ−９０１と対向し、
窓８０２が反射形光センサー９０２と対向する様に選ば
れる。

従って現像器１０９が記録装置にセットされた状態では
窓８０１あるいは窓８０２に現われている円盤８０３の
状態は反射形光センサー９０１あるいは９０２によって
検知される。現像器109が記録装置からはずされている
状態では窓８０１あるいは窓８０２に現われている円盤
８０３の状態を人間の目で確認する事ができる。

本実施例において反射形光センサー９０１あるいは９０
２を円盤８０３の状態検知に用いている。また透過形光
センサーあるいはマイクロスイッチ等を用い得る様に円
盤８０３の形状あるいは色等を選ぶ事も可能である。

また、円盤８０３の形状として、トナーが十分に有る状
態の反射形光センサーが反射光を受光せず、第１あるい
は第２の消耗状況にある時は反射光を検知する如く選ぶ
事も可能である。しかしながら円盤８０３を本実施例の
如き形状にする事は次に述べる様な利点をもたらす。

すなわち、機械式カウンタ４０５が実装されていない現
像器を記録装置にセットした場合は円盤８０３が存在し
ないため反射形光センサー９０１は反射光を受けとる事
ができず、トナーが第２の消耗状況にあると検知する。
従ってトナーの消耗状況を監視できない現像器を誤って
使用する事態を避ける事ができる。

トナーの第１の消耗状況及び第２の消耗状況をいかなる
カウント数に設定するかは第４図における電気式カウン
タ４０２の構成をカウントN_Eがプログラム可能な構成に
しておく事によって任意に選ぶ事ができる。

本実施例においては、記録装置が使用される環境温度，
湿度，レーザー光量の変化，電子写真プロセスにおける
条件変化等を考慮した上で、電気式カウンタ４０２のカ
ウント数を決めている。すなわち、ＶＤＯ信号３０２の
同一積算値に対して実際に最もトナーを多く消費する条
件において、実際に９０％消費した積算値に対応するカ
ウント数を第１の消耗状況とし、実際に９６％消費した
積算値に対応するカウント数を第２の消耗状況としてい
る。

上述の条件でトナーを９６％消費した状態は、残るトナ
ーによって１頁の全面が黒である様な最もトナーを消費
する画像をあと２頁以上プリントできる状態である。

この様な記録装置がトナーの第２の消耗状況を検知して
も、さらに２頁以上のプリントが可能であるため、第１
の消耗状況の検知時点ではもちろんの事、第２の消耗状
況を検知した時点においても、記録装置は作動可能な状
態（レデイ状態）を継続する。

第１の消耗状況の検知信号及び第２の消耗状況の検知信
号は記録装置内の電気回路により処理され、記録装置の
適当な場所に発光ダイオード等により表示されるかもし
くはインタフェースを通して記録装置外部の制御装置に
告知される。また本来の現像器以外の現像器の使用を防
止するため、第２の消耗状況を検知した場合は現像器交
換を指示する表示を行なっても良い。

本実施例においては、ＶＤＯ信号３０２の積算カウンタ
ーをトナーの消耗状況の監視のために用いた。しかし同
様の原理に基づく積算カウンターを半導体レーザーの寿
命の監視のために用いる事も可能である。その場合は第
４図におけるＨＥＮＶ信号４０６及びＶＥＮＶ信号４０
７によるゲート入力は不要となる。

尚、本発明はレーザービームプリンタに限らず他の記録
装置にも使用できることは無論である。

〔効果〕

以上説明した通り本発明によれば簡単な構成により、正
確にトナー消耗状況を監視できる。

特に現像器を含む部分が使いすてするようなカートリッ
ヂタイプとなっている記録装置において本発明は有用で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用できるレーザービーム記録装置の
構成の一例を示す斜視図、 第２図は現像器内にトナーセンサーを持つ従来例を示す
図、 第３図は本発明の原理を示すタイムチャート、 第４図は本実施例における回路図、 第５図はＨＥＮＶ信号４０６，ＶＥＮＶ信号４０７を説
明するためのタイムチャート、 第６図は本実施例におけるパルスモータ駆動回路を示す
図、 第７図は本実施例における現像器の斜視図、 第８図は機械式カウンタの正面図、 第９図(a)，(b)はパルスモータ及び光センサーの配置を
示す図である。 ここで４０１はアンドゲート回路、４０２は電気式カウ
ンタ、４０３はパルスモータ駆動回路、４０４はパルス
モータ、４０５は機械式カウンタ、４０９はレバー、
Ａ，Ｂ，Ｃはフリップフロップ回路、Ｄ〜Ｋはナンドゲ
ート、１０９ａは現像器である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 征矢 隆志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小林 尋夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−152263（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−77449（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−104129（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−59364（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−60776（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像信号により像担持体に静電潜像を形成
   する記録装置本体と、この記録装置本体に着脱可能に設
   けられ、内部に収容しているトナーを像担持体に供給し
   て上記静電潜像を現像する現像器と、を有する記録装置
   に於いて、上記記録装置本体は、上記画像信号の被可視
   部期間を積算し、上記現像器内のトナー消耗量に対応す
   る電気信号を形成するカウント手段と、このカウント手
   段の出力により作動する駆動手段と、を備えており、上
   記現像器は、記録装置本体に装填されている状態で上記
   駆動手段の駆動力を受けて、上記トナー消耗量に対応す
   る量移動する可動部材と、この可動部材に印されている
   トナー消耗状況告知部を目視可能に表示する表示部材と
   を有する表示手段を備えており、更に記録装置本体は、
   現像器が記録装置本体に装填されている状態で、この現
   像器の上記表示手段の表示内容を検出し、前記トナー消
   耗量が所定量以上となっている場合に警告を発する検出
   手段を備えていることを特徴とする記録装置。