JPS6177071A - 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　゛画債を
記録する記録装ｆｌＫ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償
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
射すしたレーザ光ＬａはビームエΦスパンタ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
。その後レーザ光は焼面を複数個有する多面体ミ／ｙ−
１０４に入射される。多面体ミラー１０４ａ定速回転モ
ータ１０５によシ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、１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によシ所定の極性に？Ｊ？Ｉ！されている感光
ドラム１０１上にスポット元として結像される。

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１！潜像が形成される０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ｖｋ％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１０１の回転による走
査を”副走査”と呼ぶ。

この種の記録装置建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。

４子写真方式の記触ｇ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り。

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、コノピユ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
ーセフｆ−１１４を設置しトナー１１５の残・泌を直接
検知する手段が用いられている。

ホッパー内にトナー七ンナ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ため１気的接点について高い信頼性
が要求されコストアップだなって込た。

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迎えるためには高価ナトナーセンサ
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Ｏ 〔目　的〕 本発明は上記０点に鑑みム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シトナーの消費状況
を確実に検出できる記録装置の提共にある。

（実施例〕 以下図面を参照して本発明の一実施ｕ１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
ーム記録装置だよって顕画化された画像の一例を示すも
のである。

２４３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
線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３１）２で変調し、適当な
副走査時間だけＶＤＯ信号３０２をｂＤ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における点部分すなわちＶＤＯ信＞＋　３０
２−ｂ：”■ルベル’（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１（レベル”にな
って−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Ｆｌｕｆｆを取ったｆＲ，ｆ（クロック３０
４を作り％秋算クロック３０４をカウントすることによ
りＶＤＯ信号３０２におけるｌ（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図の基本クロツク３０３Ｆｉ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。

’ｒ＝＝Ｋ・１ 、　　　　・・・・・・−・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・（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：基本クロック周期 に＝Ｔ−Ｖ　　　　　町・・・・・・−曲・・・・・・
・・・・・（２）ここでＫは基本クロック３０３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１（となるよ
うなＭｌｉ期Ｔをもつ基本クロックｔ−画像信号Ｖ　Ｄ
　Ｏの”Ｈレベルフカラント４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
Ｉ味速変によらず多面木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。ｂいかえれ
ば画像として描かれた点心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の点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図に本実施列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ａｏ２
．　基本りａ７３０３．ＨＢＮＶ信号４０６、％’ＥＮ
Ｖイを号４０７　ｄＫ大入力論理積力とられる。アンド
ゲート４０１の出力＃１ｒｉｓ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
奴セット端子を示すものである。

ここで１１ルＮｖ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−ｇ！’
＋Ａ城５０２内に入るタイミングである事を示すｆＸ号
であり、有効画像領域５０２内にある間は“Ｈレベル”
となる。ＶＥＮＶ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内に入為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１１−■レベル”トナ
ル。ＨＥ　Ｎ、Ｖｆｆｉ号４０６　、　ＶＥＮＶ（８号
４０７ともに通常の論理回路によシ生成する事ができる
。

本実施例ｔＤ　ｐｇ　（ＨＥ　Ｎ　Ｖ信号４０６．ＶＥ
ＮＶ信号４０７によって有効１ｆｊｉｉ像領域５０２の
外側にあるＶＤＯ信号３０２の”Ｈレベル”の積算を阻
止する事は次のるくな詠味を持つ。

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。

従ッテＨＥ　Ｎ　Ｖ　信号４０６　、　ＶＢＮＶＭ号４
０７全４０７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１
０１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トゲ−）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３０２
．　ＨＥＮＶ信号４０６．ＶＦＪ’ＪＶ信号４０７をイ
ネーブル入力端子に入力し、基本タロツク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図にお込て、電気式カウンタ４０２は所定のカウン
ト数Ｎ、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４０３１Ｃ入力し、パルスモータ駆動回路４
０３によりパルスモータ４０４が！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４０５ｔ−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ャーを用いてもよい。

しかしながらパルスモータにば「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
不運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Ａ、Ｂ、ＣｄＤタイプ７リツプフロツプ
回路であり、Ｄ、Ｅ、Ｆ。

Ｇ、）Ｉ、Ｉ、Ｊ、にはそれぞれナントゲート回路であ
る。Ｃｄ几は藏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タイプクリップフロツブ回路
のリセット入力端子ＣＬに入力される。各Ｄタイプフリ
ップフロラプ回路のクロック入力端子ＣＫＩＣはパルス
モータ駆動パルス４０８が入力される。カントゲートＨ
９Ｉ、Ｊ、にの出力はそれぞれ電力増幅回路り。

Ｍ、Ｎ、０に入力し、成力増幅回路Ｉ、１Ｍ、　　Ｎ。

０のそれぞれの出力ＰＡ、ＰＡＮ、ＦＢ、ＰＢＮはパル
スモータ４０４に印加サレハル、ｚ、　モー　１を駆動
する。またＰ、Ｑ、　　几、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タイプ回路ッ
プフロラ１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
ＣＬＩ（＋によってＤタイプ回路ップフロラ１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。

従ってナントゲート回路り、ｇ、Ｆ、Ｇの出力は全て０
上（レベル”となり、ナントゲート回路）（，１，Ｊ、
にの出力は全て”Ｌレベル“となる。この時はＰＡ、Ｐ
ＡＮ、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７０ツ
ブ回路人の出力Ｑがカントゲート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）くルスモータが不
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はパルスモ
ータ［％パルス４０８（７１１１初Ｏ１発以降は１Ｈ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。

欠く機械式カウンタ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ｊｉｌ　Ｏ
９ａ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１０９８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盛装がある。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／り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で
ある。

第８図＃ｉ機械式カクンタ４０５を正面から見た図であ
る。４ｆｆｌ　、ｆＡ式カウンタ４０５はカウントを進
めるに従って回転して匹く円盤８０３を内蔵し、日盛８
０３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
形光センナ及び入間の目によってカウンタのブ追行状況
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帽
でｉｌ’ｉ例えば白色の円盤面が現われており、反射形
光センナ−【よって本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９０Ｘ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入
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９０５６”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８６１のための反射形フォトセンサーの
みく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９９９
Ｃを消耗した状態では窓８０１には黒色の円盤而もしく
け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
況である事を千丈知できる。

一８９図は記録装置本体側に構成されたパルス％−１４
０４，レバー４０９０反射形光センサー９０１及び９０
２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クン
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。

本実施例においては反射形光七ンｆ−９０１あるいは９
０２を円ｍ８０３の状態検知に用いている。また透過形
光センサーあるいけ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ｍ８０３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、
８ｇ１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、（↓）城代カウンタ４０５が実装されていな
い現イ９４盆記録装置にセットした場合は円５．１８０
３が存在しないため反射形光センサー９０１１は反射光
を受けとる事ができず、トナーがＩＪ２の消耗状況にあ
ると検知する。従ってトナーので５粍状況を監視できな
い現像器を誤って使用する小、を連をｖＭ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ａ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ｌぶ皇ができる。

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４以した上で、゛心気式カウンタ４０２の
カウント数を決めている。すなわち、ＶＤＯイｇ号３０
２の同−ｆ′Ａ算値に対して実際に！々もトナーを多く
消費する条件において、冥際番で９　Ｑ　９ｇ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９６Ｘ消費した積算１直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９６Ｘ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、記録装置は作動可屈な状
態（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１
３号は記ｆｊ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、＠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胡いた。しかし同
一の原理に基づく積算カウンターを半尋体レーザーの寿
命の監視のために用いる事も０Ｔｉｉｄである。その場
合は第４図にお＆ｊルＨｊ４１’Ｊ　Ｖｉｇ号４０６　
及（ｉＶＥＮ　Ｖｆｉ号４０７によるゲート人力は不要
となる。

尚、不発明はレーザービームプリンタに限らず仙の記録
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だおいて不発明は有用で
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′ｉＡ像器内にトナーセンサーを持つ元米列を
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
不実施例における回路図、 ＭＳ図ｕＨＢＮＶ信号４０６．ＶＥＮ’ｌ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図は不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回、 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−にはナンドゲー
）　、１０９ａは現像器である。 特許出願人　　キャノン株式会社 帯１図 弔２図

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を有すことを特徴
   とする記録装置。