JPS6177072A - 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偵を記録
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偉
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％　１主走互”と呼ぶ。そ
してｆ−θ特性を有する結像レンズ１０６により、帯成
器１１３により所定の極性にｇ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（１３Ｄ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、この主走査忙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１副走査”と呼ぶ。

この櫨の記鎌装ｆｉｔにおいては動作中にトナーが不足
すると、プリントされ九画偉は濃度の薄いまたは像の消
失したものとなる。

成子写真方式の記録装置においてこのような現偉剤不足
によるＯ１ｊ偉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？−
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くおいては
、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Ｉに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く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ＶＣ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け第１図に示したレーザービ
ーム記禄装４に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
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Ｖ　Ｄ　Ｏ（ｇ号３１）２で変調し、
適当な副走査時間だけｖＤＯ信号３０２を繰り返し出方
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ＹＤＯ信号３
０２ｉＺ″Ｈレベル”（黒レベル”）Ｉ／Ｃｆｋってい
る部分である。したがってＶＤＯ信号３０２の”　１ル
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（Ｐ
ｔ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＝Ｋ・−・・・・−・・−・・・−・・−・・・・・
・・・−（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　　　　・・・・−・・・・−・・・−・
・−・・−（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ＶＫ対して、１クロツクの移動距離が１（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／）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
ザービームの距離だ相当する。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′″ＨＨレベルーム走査距離に対する
トナーの消費ｉｔ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ａ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【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．ｆ、本／ａｙ３０３．ＨＥＮＶｉ号４０６、ＶＥＮ
ＶｉＭ号４０７＄入力り論ＪＩｆｌｉとられる。アンド
ゲート４０１の出力は積算クロック３０４とな抄、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、１１ｃ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。

ココテＨＥｉＮＶｌ１号４０６は８Ｊ５図に示す様で主
走査方向３０５に対して、”／ＤＯ信号３０２が有効画
像項！５０２内に入るタイミングであるＴ聾を示す信号
であり、有効画像領域５０２内にある間叶′１（レベル
“となる。”ｌ　Ｅ　Ｎ　Ｖ・信号４０７は第５図に示
す１須に副走査方向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さを示
す信号であり、有効蛎イ濡頭域５０２内にある間は”Ｈ
レベル”トｆｘ、ル。ｌ（１’：Ｎ　Ｖｆ’ｌ−ｊ’ｔ
４０６．　ＶＥＮＶ信号４０７ともに通常の論理回路に
より生成するＴｓができる。

本実Ｋｉ　＋５’１ｌ（ｉＤ　釦（ＨＰｉ　Ｎ　Ｖ　Ｍ
　号４０６　、　’／ＥＮＶ信号４０７によって有効画
像領域５０２の外側にあるＶ　ｌ）　０信号３０２の”
Ｆｉ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９ｆＬ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。

従ツーＣＨＦ、　Ｎ　Ｖ信＋ｙ　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ｌ０
ＩＫ付着する様に現像器１０９による現像を行なってい
る。

Ｌ　カＬ　Ｖ　Ｄ　Ｏｋ　４ｊ　３０２　Ｏ”　ＨＶ　
ヘ＃　”　Ｍ　／’Ｅｌ”１において半導体レーザー１
０２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１０
９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〈よって各
人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％　ｊ（！Ｉ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、ｙＤｏ信
ｑ３０２．ｔｘＩａＮｖ信号４ｏ　６．ｖｍｖ信号４０
７をイネーブル入力端子に入力し、八木クロック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、電気式カウ／り４０２は所定のカウン
トａ　Ｎｚ　Ｋ達する度にパルスモータ駆動パルス４０
８を出力する。パルスモータ厄動パルス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
４０３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゛Ｉｄ気式カクンタ４０２の出力ヲ
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
。

シカシ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
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。

本実施列においてはパルスモータ４０４ｆｆ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、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、にはそれぞれナントゲート回路である
。ＣＬＲは１源投入時に＠置をリセットするためのり七
ットパルスであり、各Ｄタイプフリップ７０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７０ツブ回路のクロック入力端子ＣＫＫ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Ｈ０Ｉ
、Ｊ、にの出力はそれぞれ電力増幅回路り。

へｉ、Ｎ、０に入力し、Ｉ５ｔ、力増ｆ黙回路り、ム１
．Ｎ。

Ｏのそれぞれの出力Ｐ　Ａ、Ｐｉ’ＬＮ、　Ｐ　Ｂ、　
Ｐ　Ｉ３Ｎはパルスモータ４０４に印加サレハルスモー
タを駆動する。またＰ、　Ｑ、、　　１（、、］−］１
−インバータ回であり、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
ト回路りに人力している。

今、電源を投入した時点であるとすればリセットパルス
ＣＬル１（よってＤタイプクリップフロラプ回路Ａ、Ｂ
、ＣのそれぞれのＱ出力は０Ｌレベル”となり、その反
転出力であるそれぞれのＱＮ出力け１Ｈレベル“となる
。

従ってナントゲート回路り、ｇ、Ｆ、Ｇの出カバ全て”
）（レベル”となり、ナントゲート回？ｉｌ、Ｉ、Ｊ、
にの出力は全て１Ｌレベル”となる。この時はＰＡ、Ｐ
ＡＮ、Ｐａ、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がナントゲートＤ＆′ｃ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ツブ人の出力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。

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、を源が切れてもあるいは現像器が取りはずされても
トナー枕頭を記憶しておくことが可能なためである。機
械式カラ／り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Ｆｃ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
着脱と同時く着脱する様な構成にする８悶がある。本実
施列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５機械式カウンタ４０５を駆動するため
のメカニズム及びｉ＋を弐カクンタ４０５０カウント結
果を読みとるだ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
為る。

第８図ｔよ（幾械式カウンタ４０５を正面から見た図で
ある。（ｔＦ戒弐カウ／り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ａ８０３ｔＣ￥′ｉｇ８０１　アルイは８０２から後
述の反射形光センサ及び入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＃ｉ監視
できる様な加工が成されている。

すなわち、倒えげ窓８０２にはトナーが十分に館る状態
ではト１１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９ＯＮ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【有る状態では例えば白色の
円盤面が現われており、反射形光センサーだよっても人
間の目だ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乍ができる。

第８図にもどり、トナーが第２の消耗状況例えば９９Ｎ
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４２の消耗状況
である事を検知できる。

４９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ｂ　１０
９を記フタｊＡ費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題動し、第８図における
窓８０１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？−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Ａる円
ｍ８０３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センサー９０１あるいは９
０２を円！１８０３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ｍ８０３の形状あるいは色等を這ぶ事も可能である
。

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チ−が反射光を受光せず、第１あ
るいはＭ２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［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、１戒式カウンタ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２＞ｆ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４Ｓ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
カウント数だ設定するかは第４図における。ａ気式カウ
ンタ４０２の構成をカウント数Ｎｇがプログラム可能な
ゼＸ成にしておく事によって任意に選ぶ）μ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、レーザー光址の変化、電子写真プロセスにおける
条件変化等を考とした上で、′αα気力カウンタ４０２
カウント数を決めている。−ｒ−すｂ　チ、Ｖ　Ｄ　０
．１ｇ−Ｑ　３０２　ＯｌｉＴ］−Ｊｌ）’ｔＫ（ｌｆ
ｉ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９ＯＮ消費し丸潰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消費した積算値
に対応するカウント数を２ｇ２の消耗状況としている。

上述の条件でトナーを９６Ｎ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の消耗状況の検知信
号＃′を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。

不実施例においてれｌ−、ＶＤＯ信号３０２の積算カウ
ンターをトナーのγ１耗状況の監視のために用いた。し
かし同４・茫の；東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１で用いる事も可能である
。その場合は第４図におｆｆルＨ１４Ｎ　Ｖｖｉ号４０
６１ｚＵＶ　１’、Ｎ　Ｙ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（ｌｔｌ
の１把録装＋ｇ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）、正
偶にトナー消耗状況を監視できる。

寺に現像器を含む部分がよいすてするようなカー）　Ｉ
Ｊツヂタイプとなっている記録ｋｎにかいて本発明は有
用である。

【図面の簡単な説明】

２１図は本発明が１′ｉ用できるレーザービーム記録装
置の構成の一例を示すぎト視図、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、 ｔＪ４３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、 ！５図１ｄＨＥＮＶｉｉｆ号４０６．ＶＨＮＶｉ号４０
７全４０７る丸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図は礪
砿弐カウンタの正面図、 ｉ　９　ｔＪ　（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１　　　、
、＋＜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、４０
９けレバー、Ａ、Ｂ、Ｃはフリップフロップ回路、１〕
〜にはナントゲート、１０９ａは現像４である。

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示すクロックをカウントするカウン
   ト手段と、前記カウント手段からの出力に応じてカウン
   ト動作を行なう機械式カウント手段とを有すことを特徴
   とする記録装置。