JPS6177070A - 記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
しくけ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１
０４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によシ、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１
０１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倍信号
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１１ｏ。

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１０１０回転とよる走
査を１副走査”と呼ぶ。

この種の記録装置忙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は渡しを行な
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だ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ｌ１ｉＩｉ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〕 本発明は上記の点に鑑み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による主走査を復数回繰
シ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９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よシも高速な
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ｂ、８
ｔｘクロツク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。

Ｔ＝に、Ｌ ７　　　　・・・・・・・・・・・・曲・浦・・・・・
・（１）Ｋ：定数 Ｖ：多面体ミラーによるドラム面上 の主走査速度 Ｔ、二基本クロック周期 ｘ＝’ｒ、’ｙ　　　　・・・・・・・・・・−・・・
・・・叩−・・・・（２）ここでＫは基本クロック３０
３の１クロツ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クロツクの移動距離が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”カラ：／）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れすことと
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ば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３０２
．４本りｏ　ツ３０３．ＨＥＮＶ信号４０６、ＶＥＮＶ
信号４０７２＞Ｅ入力し論理積がとられる。アンドゲー
ト４０１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はカウント
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”Ｉ（レベル“となる。

ＶＥＮＶ信号４０７は第５図に示す様に副走査方向５０
１に対して、Ｖｌ）０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内知ある間は１Ｈレベル”とｆｘる。Ｈｇ
ＮＶｍ号４０６．ＶＥＮＶ信号４０７とも尾通常の論理
回路により生成する事ができる。

本実’ＪｆＪｉ　例ノ＆ｏ　＜　ＨＥ　Ｎ　Ｖ　信号４
０６　、　Ｖ　ＦｉＮＶ信号４０７によって有効画像領
域５０２の外側にあるＶＤＯ信号３０２のＩ（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
側ｒ象・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知トナ
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だよっては
トナーが消費されない。

従ッテＨＥ　Ｎ　Ｖ　Ｍ号４０６　、　ＶＥＮＶｉ号４
０７全４０７事だよって、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′″ＨＨレベル
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の点灯期間と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グー）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、１山常の集積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３０
２．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だするｑ工も可能である。

第４図において、電気式カウンタ４０２は所定のカウン
ト数Ｎｇ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４０４１ｔ１１　回転ｆル度ニＶバー４０
９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ステツプ進める如く機械的に結合さ
れる。

本実施例においては心気式カウンタ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ャーを用いてもよい。

しかしながらパルスモータには「耐久性に優れているＪ
、ｒ’厄源を切ってもそれまでの回転位置を維持するた
め不揮発性のメモリーとしての機能も併せ持つ」等の利
点がある。

本実施例においてはパルスモータ４０４ｉ−１パルスモ
ータ鷹動パルス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Ａ、Ｂ、Ｃｌ−１Ｄタイプフリップフロ
ップ回路であり、Ｄ、Ｅ、Ｆ。

０、Ｈ，Ｉ、Ｊ、にはそれぞれナントゲート回路である
。ＣＬ几は電源投入時に装置をリセットするためのリセ
ットパルスであり、各Ｄタイプフリップ７０ツ７”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７０ツブ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。ナントゲートＨ９
Ｉ、Ｊ、にの出力はそれぞれ電力増幅回路り。

Ｍ、Ｎ、０に入力し、電力増幅回路り、　Ｍ、　Ｎ。

０のそれぞれの出力ＰＡ、ＰＡＮ、ＰＢ、ＰＢＮハハル
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、ｌ（、、Ｓはインバータ回路であり、Ｔはイ
クスクルーシプオア回路である。

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
プフロラプ回路Ａの存在およびその出力Ｑがナントゲー
ト回路りに入力している。

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ラプ回路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“■（レベル”と
なる。

従ってナントゲート回路り、Ｅ、Ｆ、Ｇの出力は全て”
Ｈレベル”となり、ナントゲート回路Ｈ，Ｉ、Ｊ、にの
出力は全て″Ｌレベル”となる。この時はＰＡ、ＰＡＮ
、ＦＢ、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ラプ回
路Ａの出力Ｑがナントゲート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７０ツブＡの出力Ｑけパルスモ
ータ駆動パルス４０８の最初の１発以降Ｆｉ’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シはずされても
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
の側面て固定される。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１機械式カウンタ４０５を駆動するためノ
メカニスム及び機械式カウンタ４０！１Ｍ）カウント結
果を読みとるためのセンサーを記鎌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で
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ｂ〈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シ、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
みによって同様の吸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９９９
σ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４０９１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図における現闇器１０９に固定される機械式カラ／
り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
を記録装置て正しくセットした時、レバー４０９が機械
式カラ／りを進めるべく、１駆動し、第８図における窓
８０１が第９図に２ける反射形光センサー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。

本実施例にお騒ては反射形光センナ−９０１あるｂは９
０２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？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
態の時に反射形光センサーが反射光を受光せず、第１あ
る旨は第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
ｉ吏用する事、侭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の構成をカウント数ＮＥ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、′−気気力カウンタ４０２
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９０Ｘ消費した積算値に対応する
カウントａ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。

この様に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頁以上のグ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
Ｂ（レディ状態）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′ｄ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
命の監視のだめに用いる小も可能である。その場合は第
４図におけるＨ　Ｆ】Ｎ　Ｖ信号４０６及びＶＥＮＶ信
号４０７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熱論である。

〔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列を示す
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、 ＄　５　図’ｄ　ＨＥ　Ｎ　Ｖ　信号４０６　、　　Ｖ
　Ｅ　Ｎ　Ｖ　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）はパルスモータ及ヒ光センサ
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ば７リツプフロツプ回路、Ｄ−にはナントゲー
ト、　１０９ａは現像器である。 特許出願人　　キャノン株式会社 男１図 躬２図 ｆ５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 記録媒体上に画像を記録する記録装置において、画像信
   号の黒レベル期間を積算する積算手段と、前記積算手段
   からの出力を目視のため表示する表示手段と、前記表示
   手段の表示状態を読取るセンサ手段とを有したことを特
   徴とする記録装置。