JPS6263957A - 画像記録装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザビームで感光体を走査して潜像を形
成する画像記録装置に関する□ものである。

〔従来の技術〕

電子写真方法を応用した機器には電子写真複写機、レー
ザビームプリンタ等がある。なかでも、レーザビームプ
リンタは近来のＯＡ化の中で、コンピュータの端末プリ
ンタとして高速の画像処理が可能であるため、特に脚光
を浴びている。これは従来の電子写真複写機の光学系に
替えて、端末信号として、変調されたレーザ光を導入す
ることで、複写機なみのプロセス処理によって高品質の
画像を得るものである。

第６図はこうしたレーザビームプリンタの感光体ドラム
周囲の主要プロセス配置図を示す。

この図において、１１は像担持体となる感光体ドラムで
、感光層１２．基板１３より構成される。１４は一次帯
電器で、感光体ドラム１１を一様に帯電する。１５はレ
ーザビームで、図示しないスキャナより走査される。１
６は現像器で、ドフタ−ブレード１フ、マグネツトロー
ラ１８．スリーブ１９より構成され、内部に現像剤とな
るトナーＴが充填されている。２０は前露光ランプで、
帯電前に感光体ドラム１１を全面露光する。

２１は記録紙ガイドで、給紙された記録紙を導く。２２
は転写帯電器で、感光体ドラム１１に形成された潜像が
可視化されたトナー画像を、例えばコロナ放電により記
録紙に転写する。２３はクリーナで、ゴムブレード２４
．マグネットローラ２５、スクリュー２６．筐体２７等
から構成される。

まず、−成帯電器１４により一様に帯電された感光体ド
ラム１１は、画像信号に対応して変調されたレーザビー
ム１５に照射され、静電潜像が感光体ドラム１１上に形
成される。続いて、感光体ドラム１１は現像器１６によ
る現像工程を経て潜像が顕像化される。その後、転写紙
ガイド２１によって導入されてきた記録紙（図示しない
）上に転写帯電器２２により顕像が転写される。転写さ
れたトナー顕像は図示しない定着装置によって記録紙に
定着され、図示しない排出トレーに排出される。

このようにして、形成された画像の一例を第７図に示す
。

この図において、２８は記録紙、２９は転写された顕像
である。

一方、感光体ドラム１１上に残留する転写されなかった
現像トナーは、ゴムブレード２４により感光体ドラム１
１の表面より除去きれ、マグネットローラ２５に吸着さ
れ、さらに、スクリュー２６によって筐体２７の一部を
なすトナー回収箱（図示しない）に収納される。こうし
て、感光体ドラム１１の除電された部分は最初のステッ
プである一次帯電工程に送られ繰り返し使用される。

レーザビーム１５が照射される工程においては記録紙２
８上の顕像２９に相当する部分の感光体ドラム１１」−
にレーザが照射され、顕像２９以外の背景にはレーザが
照射され、顕像２９以外の背景にはレーザ照射は行われ
ないイメージスキャン方式が採用されている。この方式
の方が背景画像にスキャン跡が生じないことや顕像の再
現性に優れているためである。

第８図は潜像形成の際の感光体ドラム１１の表面電位の
挙動を説明する図である。

この図において、縦軸は電位を示し、横軸は各プロセス
段階を示している。なお、プロセス段階は、−次帯電段
階ａ、レーザ露光段階す、現像段階Ｃ２転写段階ｄ、前
露光段階ｅ、−次帯電段階ｆより構成される。また、感
光体ドラム１１として感光層１２にフタロシアン系有機
半導体を用いた例を示している。さらに、−次帯電段階
ｆはマイナス極性で行われる場合を示しである。

−成帯電器１４により得られる表面電位は暗部電位Ｖｄ
　とレーザ照射による明部電位Ｖｈ　との差（Ｖｄ−Ｖ
ｈ　）、　つｔ４１−１７トラストで５５０Ｖ程度の潜
像電位に変換される。

トナーＴとしては、磁性−成分現像剤が用いられる。

現像器１６内のトナーＴは、相互の摩擦、スリーブ１９
やドクターブレード１７等の接触摩擦により帯電される
。帯電されたトナーＴは、ドクターブレード１７によっ
てスリーブ１９の上に均一な厚さに乗せられる。スリー
ブ１９が回転し、感光体ドラム１１とスリーブ１９に印
加された現像バイアス電圧の電位と、静電潜像電位との
間の電界によって、トナーＴが現像するべき潜像部分へ
と吸引される。第８図に示した潜像の明部電位Ｖｈに相
当する部分が現像される。

このためにはトナーＴは相対的に正方向に高い電位（明
部電位）Ｖｈを現像するような帯電極性（この場合はマ
イナス）に帯電しておかなければならない。第９図には
暗部電位Ｖｄのマイナス電位部分にはトナーＴが付着せ
ず、接地電位近傍のレーザ照射部における明部電位Ｖｈ
には、マイナスに帯電したトナーＴが付着する様子を概
念的に示しである。

以」二のような装置において、従来、現像剤の不足によ
る画像の白ヌケを防止するために、現像器１６内に圧電
素子等を使用したセンサを配置し、センサの出力の変化
によってトナー量の不足を検知する方法が採用されてい
る。

第１０図は第６図に示した現像器１６の構成を説明する
図である。

この図において、１８はマグネットローラで、４つの極
Ｓｌ　　、Ｎｌ　　、５７　１Ｎ２が内部周上に配設さ
れている。極Ｓｌ　は現像極となり、極Ｎ１はカット極
となり、極Ｓ２は搬送極となり、極Ｎ２はトナー回収極
となっている。３０は高圧電源ユニットで、スリーブ１
９へ現像バイアス電圧を印加する。３１は圧電素子で、
トナーＴの重量変化に合せて出力電圧を変化させ、この
出力電圧をコンパレータ３２であらかじめ設定された基
準電圧（図示しない）と比較し、その比較値に基づいて
トナー量不足の場合には表示ランプ３３を点灯させ、ユ
ーザに報知するような構成となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このような構成では、圧電素子３１の位置に
トナーが片寄っている場合には、トナー不足になっても
圧電素子３１にかかる重量が相当あるために表示ランプ
３３が点灯せず、画像上に白ヌケが発生するという欠点
があった。また、逆に、現像器１６内で圧電素子３１か
ら離れた位置にトナーＴが片寄っている場合は、トナー
Ｔが充分溝たされているにもかかわらず、圧電素子３１
にかかる亜酸が小さ過ぎるために、トナー不足を示す表
示ランプ３８が点灯する。従って、トナーＴを補給する
ため、過剰補給状態に陥り、トナーＴが現像器１６内で
凝固し、その部分で画像濃度が低下したり、あるいはス
リーブ１９上にトナーＴが融着して画像］−にムラが生
じる等の欠点があった・ また、いわゆる、プロセスカートリッジ方式、すなわち
、ドラム、現像器、クリーナ等を一体形成したカートリ
ッジを使い捨てにする方式を採用する画像記録装置にお
いては、上述したようなトナー残量を検知する方法に適
当なものがないため、トナーの消費状態を精度よく検知
することができない等の問題があった。

さらに、プロセスカートリッジ方式は、上述したように
現像器、ドラム、クリーナ等の寿命を総合的に判断して
、適切な交換時期を表示しなければならないが、従来、
カートリッジ内の個々のユニットの寿命を表示するため
の適切な測定方法がなかった。

一方、特開昭５８−２２４３８３号公報のように画像部
を形成するドツト数を積算し、この積算された値が所定
のレベルを越えると、トナー補給を行う方法が提案され
ている。しかし、この方法では常時１ドツト当りのトナ
ー消費量が一定であるとの前提にたっているが、ベタ黒
の中の１ドツトのトナー消費量と周辺に余白のある１ド
ツトのトナー消費量とではエツジ効果により、周辺に余
白のある１ドツトの方が強い現像力を受けてトナーを大
量に消費するので、トナー消費量を正確に測定できない
等の問題があった。

この発明は、上記の問題点を解消するためになされたも
ので、トナーの消費量を正確に把握して、適正なトナー
補給時期を表示させ、画像の白ヌケや現像器内のトナー
の凝固または融着の発生を未然に防止できる画像記録装
置を得ることな目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るイメージスキャン方式の画像記録装置は
、画像信号に応じてレーザど−ムの発光時間を計測する
カウント手段と、このカウント手段のカウント数を積算
し記憶する第１の記憶手段と、この第１の記憶手段に記
憶されたカウント数をあらかじめ設定される印字比率に
応じて補正する補正手段と、この補正手段により補正さ
れた第１の記憶手段の内容を積算し記憶する第２の記憶
手段と、この第２の記憶手段の内容とあらかじめ設定Ｘ
れる基準値とを比較して、この基準値を越えた場合に所
定信号を送出する信号送出手段とを設けたものである。

〔作用〕

この発明においては、カウント手段が画像信号に応じて
レーザビームの発光時間をカウントすると、そのカウン
ト数が第１の記憶手段に積算されて行く。この第１の記
憶手段に記憶されたカウント数を補正手段が印字比率に
応じて補正し、第２の記憶手段に記憶して行く。この時
、信号送出手段が第２の記憶手段の内容をあらかじめ設
定される基準値と比較し、この基準値を越えた場合に、
所定の信号を送出するものである。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す画像記録装置の制御
ブロック図であり、１は変調器で、画像入力信号（画像
信号）ｆＶをレーザ入力電圧に変調する。２はレーザで
、変調器１で変調されたレーザ入力電圧に応じて発光す
る。３はカウンタで、レーザの画像信号に対応した発光
時間を計測する。４はメモリで、カウンタ３の内容を記
憶する。５はコントローラで、装置全体を制御する。

６は補正回路で、メモリ４の内容を補正する。メモリ７
は補正回路６によって補正したメモリ４の内容を記憶す
る。８はコンパレータで、あらかじめ定められたレベル
とメモリ７の内容を比較する。ｓｐは紙サイズ信号、Ｒ
５Ｔｌは信号で、メモリ４とカウンタ３をリセットする
。Ｒ３Ｔ２は信号で、メモリ７をリセットする。Ｓはト
ナー補給信号で、トナー補給あるいはカートリッジ交換
時期を報知する。

次に各部の動作について説明する。

まず、画像入力信号ｆ、が変調器１で変調され、レーザ
２に入力される。この画像入力信号ｆυはレーザ２の発
光パワー調整のための信号や画像書き始め位置を調整す
るための信号を除去したものである。なぜなら、これら
２つの信号は、レーザ２を発光させるがトナーを消費し
ないものであるからである。

レーザ２は、画像入力信号ｆｖに対応して発光あるいは
減光する。これにより、カウンタ３がレーザ２の発光時
間を１０１からメモリ４へ加算して行く。記録紙１枚分
の印字が終γすると、メモリ４の内容は補正回路６で紙
サイズ信号ｓｐに応じた補正を受けてメモリ７へ移され
る。メモリ７の内容はコンパレータ８で所定のレベルと
比較さレル。メモリ７の内容がコンパレータ８の所定の
レベルヲ越えると、コンパレータ８からコントローラ５
へ信号が送出され、コントローラ５よりトナー補給時期
あるいはカートリッジ交換時期を予告するトナー補給信
号Ｓを図示しない表示手段に送出する。トナー補給また
はカートリッジ交換を行うと、メモリ７はリセット信号
ＲＳＴ２によってリセットされる。

次に第２図〜第４図を参照しながら第１図に示した補正
回路６の動作について説明する。

第２図はレーザ発光時間とトナー消費量との関係を示す
図で、縦軸はカウンタ３の１力ウント動作毎のトナー消
費量（ｇ）を示し、横軸は印字比率（％）（レーザ照射
面積／有効画像面積）を示す。Ｉ　＋、　ＩＩは各装置
のトナー消費特性曲線を示す。なお、レーザ照射面積は
、レーザ走査幅、レーザの走査速度、レーザの発光時間
の３つの積で決定ネれる。一方、有効画像面積は第３図
に示されるように記録紙の端に作られる余白を除いた斜
線部の面積であり、紙サイズによって異なる。

第３図は有効画像面積を説明する図であり、Ｓｌは有効
画像面積を示し、Ｓ２は余白を示す。

第４図はトナー消費量とメモリ７の内容との相対関係を
説明、する図で、縦軸はトナー消費量（ｇ）を示し、横
軸はメモリ７の内容を示す。

第２図に示されるトナー消費特性曲線■かられかるよう
に、印字比率（％）によって、カウンタ３の１カウント
当りのトナー消費量に差が生じる。これは主にエツジ効
果に起因するもので、印字比率が小さい程、印字部に交
わって白地が多くなる。従って、白地部（暗部電位Ｖｄ
）と印字部（明部電位Ｖｈ）との間でエツジ効果が強く
なり、トナー消費量が増大する。

そこで、この発明における補正回路６では、メモリ４の
内容からレーザ照射面積ＳＳＳを計算し、一方で、紙サ
イズ信号ＳＰをもとに有効画像面積Ｓ１を計算する。そ
して、印字比率Ｓｓｓ／Ｓｐを算出する。この印字比率
Ｓｓｓ／Ｓｐに基づいて、第２図に示すトナー消費特性
曲線Ｉから１カウント当りのトナー消費量Ｘを割り出す
。これと、１枚のプリント中にカウンタ３がカウントし
た数ｙ（メモリ４の内容）との積ｘ拳ｙを算出しメモリ
７への加算を行う。また、カウンタ３．メモリ４の内容
は補正回路６にメモリ４の内容が移された後から次のプ
リント開始によるレーザの発光が始まるまでにリセット
信号Ｒ５Ｔｌによってリセットされる。

また、トナー補給時期あるいはカートリッジ交換時期を
予告するトナー補給信号Ｓを出力する時期は第４図に示
すようにメモリ７の内容がＤに到達した時点にすればよ
い。内容りは現像器１６に充＠Ｓれていた初期のトナー
量Ｃから現在までのトナー消費量Ｅを引いた値が白ヌケ
を発生させない限界の発光時間（あらかじめ設定される
）を表している。なお、トナー補給信号Ｓが送出された
場合のトナー補給量はＥ　（ｇ）となる。

なお、プロセスカートリッジ方式では、メモリ７の内容
がＤに到達した時点で、カートリッジを交換できるよう
に準備させるか、あるいは交換を行えるような報知信号
を図示しない操作部の表示手段に送出してユーザにその
旨を促せばよい。

また、］二二層施例では、カウンタ３は画像信号ｆυに
対するレーザの発光時間のみをカウントし、現像さｈな
い状ｍ１でのレーザ発光、例えば発光パワーを調整する
ための発光や走査方向の書き出し位置合せのための発光
等はカウントしない。

次に第５図を参照しながら第１図に示した補正回路６の
動作についてさらに説明する。

第５図は現像バイアス電位とトナー消費量との関係を示
す特性図であり、縦軸はトナー消費量の相対値を示し、
横軸は現像バイアス電位（Ｖ）を示す。

この図から分かるように、現像バイアス電位が一４００
Ｖ、−４５０Ｖ、−５００Ｖとなった場合のトナー消費
量は、現像バイアス電位が＝４５０■のトナー消費量（
１（ｇ））を基準にすると、バイアス電位が一４００Ｖ
の場合には、トナー消費量の０．８倍が実質的なトナー
消費量となり、バイアス電位が一５００ｖの場合には、
トナー消費量の１．２倍が実質的なトナー消費量となる
。

そこで、メモリ７にトナー消費量を格納する際に、バイ
アス電位に応じてその内容を係数倍して格納して、精度
よくトナー消費量を求める。なお、温湿度、ドラム電位
Ｖｄ　　＋　ｖｈ　　ｌレーザパワー等を考慮した補正
を行えば、より正確なトナー消費量を求めることができ
るのは云うまでもない。

また、上記実施例ではコンパレータ１８があらかじめ設
定されるＤとトナー消費量ＸΦｙとを常時比較して、第
４図に示すＤ点において、トナー補給を行せるためのト
ナー補給信号Ｓを出力する場合について説明したが、コ
ンパレータおよびメモリを各２つ設けて、１つのコンパ
レータには第４図に示すＤＩ　とトナー消費を常時比較
し、トナー消費量がＤｌに達したらコントローラ５より
トナー補給予告信号を送出してユーザに報知できるよう
に構成すれば、トナー補給に時間的余裕を与えられるの
で、装置を連続して運転でき、装置の利用効率を高める
ことができるのは云うまでもない。

さらに、上記実施例ではレーザビームプリンタを例にし
て説明したが、ＬＣＤ　、ＬＥＤ　、ＯＦＴ等を使用す
る電子写真方式のプリンタまたはスタイラス方式、マグ
ネスタイラス方式の画像形成装置であっても、画像信号
から潜像を形成し、現像剤で顕像化するものであれば使
用できる。

また、トナーホッパーを有する装置においては、ホッパ
ーから現像器へのトナーを補給する信号としてトナー補
給信号Ｓを使用できる。

さらに、クリーナ２３へのトナーの回収量を検知するよ
うに構成すれば、クリーナ２３に回収されるトナーの廃
棄時期を報知することも可能である。

〔発明の効果〕

以」；説明したように、この発明は画像信号に応じたレ
ーザビームの発光時間を計測するカウント手段と、この
カウント手段のカウント数を積算し記憶する第１の記憶
手段と、この第１の記憶手段に記憶されたカウント数を
あらかじめ設定される印字比率に応じて補正する補正手
段と、この補正手段により補正された第１の記憶手段の
内容を積算し記憶する第２の記憶手段と、この第２の記
憶　　Ｑ 手段の内容とあらかじめ設定される基準値とを比較し、
この基準値を越えた場合に所定信号を送出する信号送出
手段とを設けたので、カウント手段がカウントしたトナ
ー消費量を印字比率に対応して補正でき、ユーザにトナ
ー補給時期を予告できるとともに、過不足のないトナー
補給ができる。

また、従来問題となっていたトナー不足による白ヌケや
過剰補給によるトナーの凝固あるいは融着を防止できる
。さらに、プロセスカ゛−トリッジ方式の画像記録装置
においては、カートリッジの適切な交換時期を予告表示
できる等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す画像記録装置の制御
ブロック図、第２図はレーザ発光時間とトナー消費量と
の関係を示す図、第３図は有効画像面積を説明する図、
第４図はトナー消費量とメモリの相対関係を説明する図
、第５図は現像バイアス電位とトナー消費量との関係を
示す特性図、第６図はレーザビームプリンタの感光体ド
ラム周囲の主要プロセス配置図、第７図は第６図に示し
たレーザビームプリンタによる画像出力を示す図、第８
図は感光体ドラムの表面電位の挙動を説明する図、第９
図はトナーの帯電動作を説明する概念図、第１θ図は第
６図に示した現像器の構成を説明する図である。 図中、１は変調器、２はレーザ、３はカウンタ、４，７
はメモリ、５はコントローラ、６は補正回路、８はコン
パレータである。 ｐ 第２図 ＝６ｒ１字比率（０１０） 第３図 第４図 第５図 −ｉイ東ノ（シイアス、ｔイカ−（Ｖ）第６図 Ｌ 第７図 η 第８図 す 第９図 “１ 第１０図 ”ｚ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画像信号に応じて変調されたレーザビームを感光体ドラ
   ムに走査して潜像を形成するイメージスキャン方式の画
   像記録装置において、前記画像信号に応じてレーザビー
   ムの発光時間を計測するカウント手段と、このカウント
   手段のカウント数を積算し記憶する第１の記憶手段と、
   この第１の記憶手段に記憶された前記カウント数をあら
   かじめ設定される印字比率に応じて補正する補正手段と
   、この補正手段により補正された第１の記憶手段の内容
   を積算し記憶する第２の記憶手段と、この第２の記憶手
   段の内容とあらかじめ設定される基準値とを比較して、
   この基準値を越えた場合に所定信号を送出する信号送出
   手段とを設けたことを特徴とする画像記録装置。