JPS6177073A - 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俊を記録
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ｍ−て感光体を露光走査するととによ
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、更に記録材に俊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で示される方向く回転している。１
０２けレーザ光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１０４Ｆｉ定速］【４
１伝モータ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主走肴”とｖ
ｉぶ。そしてｆ−θ特性を有する結像レンズ１０６によ
り、帯ｔ＝ｃｆ５１１３により所定の電性に帯ｄ工され
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け反射ミラー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（Ｉ３Ｄ信号
）により感光ドラム１０１上に所１の光↑Ｒ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４１０９においてトナーだより
顕画化された後、カセット１１０゜１１１の−ずれかに
収納されている記録材に伝写され、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倫け、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１副走査”と呼ぶ。

との櫨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Ｍｉ像は濃度の薄いまたは備の消失
したものとなる。

電子写真方式の記ｆ＃装置においてこのような現像剤不
足による１ＩＩｊ像不良という事態は避けなければなら
ない。特にコ／ビューメ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
釦トナー不足を感知し、コンビエ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ｉｉＴ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ため１ｄ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りでは
現像器の価ｆふ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＠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！ｌＥｉの提供にあるＯ 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抄トナーの消費状況
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。

ｙ＊　３　を二ｖ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ぬ固化された画像の一
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（８号３Ｆ）２で変Ａ　Ｌ　％適
当な副走査時間だけＶＤＪご号３０２を繰り返し出方す
ることによってｆｑられる。実直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ＹＤＯ信〜１
３０２１５Ｚ″Ｈレベル”（７Ｍレベル）ｔａすってい
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！７ＶＤＯ信
号３０２におけるｋ（レベルｍ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け次式（１）のような
関係を有する様にその周期を選ぶと那合が良い。

Ｔ＝Ｋ・−・・・・・・・−・・・・・・・・・・・−
・・・・・・・（１１■ に：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＝’ｒ−ｖ　　　　・・・・・・・・・・−・・・・
・・・・・・・・・・・・（２）ここでＫ　ｔ−１，、
Ｓ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ｖＩＣ対して、１クロツ
クの移動距離が１（となるような’Ｍ　ＷＪ　Ｔをもつ
基本タロツク金画１：１信号Ｖ　Ｉ）　０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１紋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■［０像として
描かれた黒巖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
トナーの消費清か変らない場合には、走査速度によらず
同一の基本クロックのカラン）９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
だ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の点部分を槓真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
．ｊ＆本ｐロツ３ｏ３．ＨＥｒＮＶ信号４０６、ＹＥＮ
Ｖ信号４０７２５３人力し論理積力とられる。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ラ／り４０２に入力する。

尚、電気式カウンタ４０２１Ｃ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ｌｌ　Ｂ　Ｎ　Ｖ　（ご号４０６は、ｆｆ　５図
に示す様＋ｃ主走ｉｅ方向３０５　ニｑ　Ｌテｂ　ｙ　
Ｄｏ（２号３　ｏ　２が有効画像１−１域５０２内に入
るタイミングである１を示すｉＬＴ号であり、有２ｆＪ
画像項域５０２内にある間・は゛ｉ−ルベル“となる。

Ｖ　Ｅ　Ｎ　Ｖ信号４０７ば・汀５ご１に示す“、９疋
副走査方向５０１にｙ：１　シーｃ、　ｖ　Ｊ）　ｏｓ
ａ号３０２　カ有効ｉｆ＆’ｆｉｉ［５０２内Ｓて入る
タイミングで９ちるｐを示す信号であり、有功ｊ面鷹：
すｉ　；’；ｔ　５０２内にある間は１Ｈレベル”と＆
る。）ｉｌＮＶｉｆ１号４０６．Ｖｈ：ＮＶ信号４０７
ともに通ノ片のＡ理回路により生成する事ができる。

’ＦＬＡＷ　利”　’）Ｄ　＜　Ｈ１’；　Ｎ　Ｖ　ｇ
　号４０６　、　ＶＩＮＹ信号４０７シこよって有効＋
ｊｔｉ像−Ｆｉ城５０２の外側にあるＶ　ｌ）　０　（
，４号３０２の”Ｈレベル“の積算１ｃ阻止する事は次
のｊチな意味を持つ。

すなわちレーザービームｄ己婦装置叱においてはｔａｎ
常ｌ−ｊ葺幼ｐυｊ凶噴截５０２の外側にてレーザーを
点灯させる・瓦があっても、何らかの方法くよって感光
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俊領域５０２の外側のＶＤＯ信号３
０２によってはトナーが消費されない。

従ッテＨＥ　Ｎ　ＶＭ％　４０６　、　ＶｇＮＶ信号４
０７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ＰＲＸする事ができる
。

本実施例においては’／Ｄｏ信号３０２（ｆり”ｌ（レ
ベル’Ｍ間において半導体レーザー１０２が点灯し、半
導体レーザー１０２０点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＠！器１０９による現像を
行なってｈる。

しかしＶＤＯ信号３０２の＠Ｈレベル”期間に訃いて半
導体レーザー１０２が消灯し、半導体ｖ−ｆ−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、；自営の集ｊＲ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、ＶＤＯｆ３’
ｌｒ３０２．　ＨＥＮＶ信号４０６．Ｖｌ］’ＪＶ信号
４０７をイネーブル入力端子に入力し、基本クロック３
０３をりａツク入力端子に加えるＧ成にする字も可能で
ある。

第４図にンいて、電気式カラ／り４０２は所定のカウン
ト数Ｎ、に達する度にパルスモータ駆−ｔＫ／Ｊ　ハに
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ＪＭ効回路４θ３に入力し、パルスモータ
ｉ＜　Ｗｈ回ＰＩ４０３によりパルスモータ４０４が駆
動される。

パルスモータ４０４ば１回１−ｔ−る度にレバー４０９
を矢印４１０の方向にピスト／運動させる０ レバー４０　’ｌよその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。

本実施例においてけｉａｊ気式方式カウンタ４０２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。／＜Ａ／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」
、「電源を切ってもそれまでの回転位置を維持するため
子扉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けパルスモータ
駆動パルス４０８を２４発受けると１＠転する。

第６図にパルスモータＳ動回路４０３の具体例を示す。

第６図においてＡ、Ｂ、ＣけＤタイグアリップ７０ツブ
回路であり、Ｄ、ｇ、Ｆ。

Ｇ、Ｈ，Ｌ　Ｊ、にはそれぞれナントゲート回路である
。ＣＩ、Ｒけ′ｒｊｔ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７リツグ７０ツ
ブ回路のリセット久方端子ＣＬに入力される。各Ｄタイ
グアリップ７０ッグ回路のクロック入力端子ＣＫにはパ
ルス七−夕駆動ハルス４０８が入力される。ナントゲー
トＨ。

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、１に力増幅回路り１Ｍ、　　Ｎ
。

Ｏ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、　　ル、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
プフロラプ回路人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、［二源を投入した時点であるとすればリセットパル
スＣＬ　Ｉｔによって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″Ｌレベル”となり、そ
の反転出力であるそれぞルのＱＮ出力け１（レベル”と
なる。

従ってナンドグー１１路り、Ｅ、Ｆ’、Ｇの出力は全て
“ｉ（レベル”となり、ナントゲート回路Ｈ，Ｉ、Ｊ、
にの出力は全一て１Ｌレベル”となる。この時＃ｉＰＡ
、ＰＡＮ、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。すなりち、Ｄタイプフリップフ
ロン１回路人の出力ＱがナントゲートＤに入力している
回Ｗ！構戊をとる事によってＷＥ投人時にパルスモータ
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°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。

次砿機械式カクンタ４０５について説明する。

尚、本実施例くおいて、機械式カウンタを用いているの
は、ｉｌＣ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０Ｔ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１
０９ａ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心安がある。

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
ためのメカニズム及び４ｄ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
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ｊｉε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２８０１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ラ／りの進行状況す
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、＋９ｄえは窓８０２にはトナーが十分に有る
状つくではｆ４！Ｉえば白色の円盤面が現われており１
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２１１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５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チ−を省き、
窓８０１及び窓８０１の念めの反射形フォトセンチ−の
みによって同を凌の、ｉ′々能を果す１体ができる。

第Ｓ図にもどり、トナーが第２の消耗状況例えば９９９
ｇを消耗した状態でけ窓８０１には黒色の円１ｆｆｌ’
：ｉ７もしく１は九を反射しない切り欠き面、バｉ−’
、１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。

２．９９図１−１−記録層β本体１１に構成されたパル
スモータ４０４　、　レバー４０９０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’、’＝ｔ　＋Ｂｙ　Ｅ：￥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との立置
；１係１吐、現像４１０９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、萬８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が反射形光センナ−
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ナ−９０１あるいは９０２によって
検知される。現像５１０９が記録層１〃からはずされて
いる状態では窓８０１あるいけ窓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センサー９０１あるいは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１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
る込は第２の消耗状況だ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４たらす
。

すなりち、ｉ象械式カウンタ４０５が実装されていない
現像器を記録装置４にセットした場合は円盤８０３が存
圧しなめ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；、δ２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１吏用する小ｊすを４卒ける嘔ができろ。

トナーの修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４気式カウ／
り４０２の構成をカウント数Ｎ６がプログラム可能な（
イン成にしておく事によって任、確に選ぶ事ができる。

本実施例においては、記録装置が使用される環ＪＵ温度
、湿度、レーザー光就の変化、電子写真プロセスにおけ
る条件変化等を考慮した上で、ｂ−Ｃ気式カウンタ４０
２のカウント数を決めている。すなわち、￥　Ｄ　Ｏ（
、ｑ号３０２の同一積算値に対して夷１ｊ；ｊに１（％
もトナーを多く消費する条件において、実際に９０　Ｘ
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
況を検知した時点くおいても、記録４１ｉ、ｕは作動可
能な状態（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
号は記録装置’ｄ内の゛−気回回路より処理され、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そ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＠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１
１１１様のノ東理に基づく積算カウンターを半導体レー
ザーの寿命の忙視のためく用いる事も可能である。その
場合は第４図にかけろＨ，ｒ！：Ｎ”／１＠号４０６及
Ｑ：ＶｇＮ’ＩＱ’４４０７によるゲート入力は不安と
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ｊ今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）　Ｉ
Ｊツヂタイグとな、っている記録ｉＪ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１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、 Ｍ３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図はＨＢＮＶＭ号４０Ｇ、ＶＢＮＶＨ号４０７ｆ、
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け１１〉万代
カウンタ、４０３はパルスモータ駆動回路、４０４Ｆｉ
パルスモータ、４０５は機械式カウンタ、４０９けレバ
ー、Ａ、Ｂ、Ｃはフリラグフロツブ回路、Ｄ−にけナン
トゲートｓ　１０９ａは現像器である。 特許出願人　　キャノン株式会社 第１図 燈２図 ｆ５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 記録媒体上を走査して画像を記録する記録装置において
   、基本クロックを発生する基本クロック発生手段と、前
   記基本クロックを用いて画像信号の黒レベル期間を積算
   する積算手段とを有し、前記基本クロックの周期ＴをＴ
   ＝Ｋ×１／ｖ（Ｋ：定数、ｖ：走査速度）の関係を満足
   する様選択することを特徴とする記録装置。