JPH0772730A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カートリッジ内のトナー残量がトナーセンサ
ーの検知能力以下になっても、そのトナーカートリッジ
の交換時期を的確に表示して、トナーカートリッジの交
換を経済的に行なわせる。 【構成】 カートリッジ内のトナー残量が規定以上の場
合は、トナーセンサーの検知に基づいてトナーの有無を
判定し、トナー残量が規定以下になった場合は、記録枚
数等に基づいてトナーの有無を間接的に判定し、この判
定に基づいてトナーカートリッジの交換時期を表示させ
る。 【効果】 トナー残量がトナーセンサーの検知能力以下
になっても、そのトナーカートリッジの交換時期を的確
に表示させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光などによっ
て静電感光体に露光された記録潜像をカートリッジから
供給されるトナーで現像し、この現像されたトナー像を
記録紙に転写・定着する電子写真式の画像記録装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】カートリッジから供給されるトナーを使
う電子写真式の画像記録装置では、トナーの補給をカー
トリッジの交換によって行なうが、このカートリッジの
交換時期を判定すためにカートリッジ内のトナー残量を
検知することが行なわれる。

【０００３】従来のこの種の装置では、図８に示すよう
に、カートリッジ内のトナー量を検知するトナーセンサ
ー２と、このトナーセンサー２の検知出力に基づいて残
留トナー量が基準値２２以上であるか否かを判定する判
定手段２０１と、記録制御部２４と、表示部２６とを有
し、判定手段２０１がセンサー２の検知出力に基づいて
トナー無しを判定した場合に、表示部２６にカートリッ
ジの交換時期を表示させることが行なわれていた（たと
えば、特開平３−１９８０７２号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる構成に
よれば、トナーカートリッジの交換時期を的確に表示さ
せることができず、トナー残量がまだ十分あるにもかか
わらずカートリッジが交換されてしまう不経済が生じ
る、という問題があった。

【０００５】上述の問題は以下の理由で生じる。すなわ
ち、トナーセンサーによって計量可能なトナー残量には
限界があり、一定量以下のトナーは有効に計量できな
い。このため、従来の装置では、まだ十分に記録に使え
るだけの量のトナーが残っていても、その残り量がある
程度以下になると、それ以下のトナー量では、トナーが
実際にどのくらい残っているか、つまりこの先何枚ぐら
いの記録ができるかを正確に表示することができなかっ
た。

【０００６】したがって、従来において、トナーカート
リッジの交換時期の表示は、使用可能なトナー残量が実
際にあるか否かではなく、トナー残量が無くなっている
かも知れないということで、トナーセンサーによるトナ
ー残量の計量が有効に行なわれる範囲内でのトナー残
量、すなわちトナーセンサーの検知能力を基準にしてト
ナーカートリッジの交換時期を表示せざるを得なかっ
た。

【０００７】この結果、少なくなったとはいえ、まだ相
当量のトナーが残っている状態でも、その残量がトナー
センサーの検知能力以下になった時点で、トナーカート
リッジが交換されていまうという不経済が生じていた。

【０００８】本発明は、上述した課題に鑑みてなされた
もので、カートリッジ内のトナー残量がトナーセンサー
の検知能力以下になっても、そのトナーカートリッジの
交換時期を的確に表示して、トナーカートリッジの交換
を経済的に行なわせることができる画像記録装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するため、カートリッジ内のトナー残量が規定以上の
場合は、トナーセンサーの検知に基づいてトナーの有無
を判定し、トナー残量が規定以下になった場合は、記録
枚数等に基づいてトナーの有無を間接的に判定し、この
判定に基づいてトナーカートリッジの交換時期を表示さ
せる、という構成を備えたものである。

【００１０】

【作用】本発明は、上述の構成によって、トナー残量が
トナーセンサーの検知能力以下になっても、そのトナー
カートリッジの交換時期を的確に表示させることができ
るため、トナーカートリッジの交換を経済的に行なわせ
ることが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら説
明する。

【００１２】なお、図において、同一符号は同一または
相当部分を示すものとする。図１は本発明の一実施例に
よる画像記録装置の概略構成を示すブロック図であっ
て、１はトナーカートリッジ、２はトナーカートリッジ
１内のトナー残量を検知するためのトナーセンサー、３
はトナーカートリッジ２内のトナーボックス、２０１は
トナーセンサー２の検知出力に基づいてトナーの有無を
判定する第１の判定手段、２０２は記録枚数等に基づい
てトナーの有無を間接的に判定する第２の判定手段、２
４はマイクロ回路化された汎用データ処理装置いわゆる
マイコンによって画像記録装置全体を制御する記録制御
部、２６はトナーカートリッジ１の交換時期などを表示
する表示部、３０は画像データ処理部、８はレーザー光
の走査によって画像露光を行なうレーザ−走査ユニット
（ＬＳＵ）である。

【００１３】図２は上述した画像記録装置の概略構造を
示す省略断面図であって、１はトナーカートリッジ、２
はトナーセンサー、３はトナーが貯蔵されているトナー
ボックス、４はトナーボックス３内のトナーを撹拌する
撹拌部材、５は撹拌部材４と共に回転してトナーセンサ
ー２の検知面を周期的（ｔ１）に拭掃・清掃する清掃ブ
ラシ、６はマグネットローラ、７は静電感光体、８は静
電感光体７に画像露光を行なうレーザー走査ユニット
（ＬＳＵ）、９は帯電部、１０は廃トナーボックス、１
１は記録紙、１２は記録紙１１を記録位置へ繰り出すレ
ジストローラ、１３は感光体７上に形成されたトナー像
を記録紙１１に転写させる転写器、１４は記録紙１１に
転写されたトナー像を定着する定着ローラである。

【００１４】図３および図４はトナーセンサー２の出力
波形およびトナーボックス３内のトナーレベルを示した
ものであって、トナーセンサー２の出力波形は、トナー
の消費に伴って（イ）から（ニ）の状態へ順次変化して
行く。

【００１５】すなわち、トナーセンサー１の検知出力に
は、清掃ブラシ５によるセンサー検知面の清掃周期を１
周期（ｔ１）にして、ＨレベルとＬレベルが交互に現れ
るが、トナー残量が多い間はＨレベル期間が長く、トナ
ー残量が少なくなるにしたがって、Ｈレベル期間が短く
Ｌレベル期間が長くなり、トナーが無くなる頃にはＬレ
ベルだけが出力されるようになる。つまり、トナーセン
サー２は、トナーカートリッジ１内のトナー残量を出力
電圧のＨレベル期間とＬレベル期間の比率いわゆるデュ
ーティ比で出力する。

【００１６】ここで、図１に示すように、第１の判定手
段２０１は、上記トナーセンサー１のＬレベル期間（ま
たはＨレベル期間）を計数することによってトナー残量
を計量するサンプリング回路２１と、このサンプリング
回路２１によって計量されたトナー残量を一定の基準値
２２と比較する比較回路２３とによって、トナーカート
リッジ１内のトナー残量が規定量以下になったか否かを
判定する。

【００１７】このとき、上記基準値２２は、トナーセン
サー１の出力に基づくトナー残量の正確な計量が可能な
最低限のトナー量、いわゆる最低検知トナー残量となる
ように定められている。

【００１８】また、トナーセンサー１の検知出力による
トナー残量の計量は、図３に示すように、清掃ブラシ５
による清掃周期を１測定周期（ｔ１）とし、この１測定
周期（ｔ１）の間にて、上記１測定周期（ｔ１）よりも
十分に短い周期（ｔ２）のサンプリングパルスに同期し
て上記トナーセンサー１の出力電圧のＬレベル期間を計
数することにより行なわれるが、この測定動作は所定回
数（ｎ回：ｎ＞１）繰り返され、この所定回数の測定動
作よって累積されたＬレベル期間の合計計数値が、トナ
ー残量の計量値として基準値２２と比較されるようにな
っている。これにより、トナー残量の計量の精度を高め
るとともに、ノイズ等による計数誤差を小さくするよう
にしている。

【００１９】第２の判定手段２０２は、上記基準値２２
に相当するトナー残量によってこれから記録が可能な枚
数（たとえば１００枚）が初期値としてプリセットされ
る枚数カウンタ（あるいはレジスタ）２５を使用し、こ
のカウンタ２５にプリセットされた記録可能枚数を、そ
の後の記録枚数等に応じて減算することにより以後の記
録可能枚数を算定し、このようにして算定した記録可能
枚数を、上記第１の判定手段２０１によるトナー残量に
代えて、記録制御部２４へ引き渡す。枚数カウンタ２５
は電源バックアップされていて、電源オフ時にも、その
内容を保持するようになっている。

【００２０】画像データ処理部３０は、入力画像データ
を一時的に蓄積するページメモリー３１、このページメ
モリー３１に入力される画像データの黒画素の割合すな
わち黒率を計数する黒率カウンタ３２、ページメモリー
３１から記録のために読み出される画像データを走査順
に直列に出力するシリアル変換部３３、および画像デー
タの出力タイミングを制御するタイミング制御部３４な
どによって構成される。

【００２１】黒率カウンタ３２によって計数された黒率
は、記録制御部２４へ引き渡されて、上述した第２の判
定手段２０２にて算定される記録可能枚数の補正、およ
び後述するレーザー走査ユニット８でのレーザーパワー
（発光光量）の可変制御に使用される。

【００２２】レーザー走査ユニット８は、露光光源とし
ての半導体レーザーユニット３５、画像データ処理部３
０から走査順に直列に出力されてくる画像データによっ
て上記半導体レーザーユニット３５の発光を輝度変調す
るレーザードライバ３６、発光量可変回路３７、および
上記半導体レーザーユニット３５の発光出力レベルすな
わちレーザーパワーをモニターするレーザーモニター回
路３８などによって構成される。

【００２３】発光量可変回路３７は、レーザーモニター
３８の出力によって上記半導体レーザーユニット３５の
発光出力レベルすなわちレーザーパワーを負帰還制御す
るとともに、記録制御部２４からの制御にしたがって上
記レーザーパワーを可変調整する。

【００２４】上記レーザーパワーの可変調整はトナー消
費量を制御する場合に行なわれる。図５はレーザーパワ
ーとトナー消費量との関係を示したものであって、トナ
ー消費量はレーザーパワーと共に増大する傾向がある。
したがって、レーザーパワーを調整することで、トナー
消費量を制御することができる。

【００２５】以上のように構成された画像記録装置につ
いて、以下その動作を説明する。図６は、上述した画像
記録装置の要部における概略動作をフローチャート化し
て示したものであって、図１〜５を参照しながら説明す
ると、まず、電源を入れて装置を起動させることによ
り、図示を省略する各種のイニシャライズ動作の後、第
１の判定手段２０１にて、トナーセンサー２の検知出力
に基づくトナー残量が計量される（Ｓ１１）。

【００２６】ここで、基準値２２によって定められ規定
量以上のトナー残量が計量されたならば、後述する１０
０枚モードが設定されているか否かをチェックする（Ｓ
１２）。

【００２７】１００枚モードが設定されていなければ、
トナーセンサー２の出力に基づくトナー残量の管理下に
て通常モードによる記録動作が行なわれる（Ｓ１３）。

【００２８】この通常モードによる記録動作では、１枚
の記録ごとに上記トナーセンサー２の検知出力に基づく
トナー残量がモニターされる。このときのトナー残量の
モニターは、前述したように、清掃ブラシ５によるトナ
ーセンサー２の検知面の清掃周期（ｔ１）を１測定周期
として、常に最新のｎ回の測定周期にて計数されたＬレ
ベル期間の合計計数値を基準値２２と比較して行なわれ
る。

【００２９】基準値２２は、トナーセンサー２の出力に
基づくトナー残量が正確に計量でき、かつ１００枚分の
記録が可能なトナー量に相当する値に設定されている。
たとえば、１枚の記録に必要なトナー量が７０ｍｇであ
るならば、１００枚分として７ｇのトナー量に相当する
値が基準値２２として設定されている。この場合、その
７ｇのトナー残量はトナーセンサー２に基づいて正確に
計量される量でもある。

【００３０】上述した通常モードによる記録動作によっ
てトナーが消費され、その残量が基準値２２によって定
められる規定量にまで減少すると、次に説明する１００
枚モードに移行する。

【００３１】１００枚モードでは、まず、１００枚モー
ドがすでに設定されているか否かをチェックする（Ｓ２
１）。

【００３２】１００枚モードが設定されていなければ、
上記規定量のトナー（７ｇ）によって記録可能枚数な１
００枚が、枚数カウンタ２５にプリセツトされる（Ｓ２
２）。

【００３３】この後は、トナーセンサー２に基づいて実
際に計量されるトナー残量に代わり、上記枚数カウンタ
２５のカウント値によって与えられる記録可能枚数の管
理下で記録動作が行なわれる（Ｓ２４）。

【００３４】この１００枚モードによる記録動作では、
詳細は後述するが、記録枚数に応じて枚数カウンタ２５
のカウント値が減数（デクリメント）される。具体的に
は、記録１枚ごとにカウント値が１ずつ減数される。こ
れにより、枚数カウンタ２５のカウント値によって記録
可能枚数が与えられるようになっている。

【００３５】上記枚数カウンタ２５のカウント値は記録
が１枚行なわれるごとにチェックされる（Ｓ２５）。

【００３６】ここで、１００枚分の記録が行なわれてカ
ウント値が０になると、この時点でトナー残量が完全に
無くなったと間接的に判定し、この判定に基づき、白紙
を１枚出力してトナーが無くなったことをユーザに印象
付けるとともに、以後の記録動作を禁止して、表示部２
６からトナーカートリッジ１の交換を指示する表示を行
なう。

【００３７】これにより、ユーザーはトナーカートリッ
ジ１の交換時期を知ることができる。

【００３８】図７は、上記１００枚モードによる記録動
作（Ｓ２４）の詳細を示したものであって、まず、記録
すべき画像データの黒率が第１の基準率（１０％）以上
であるか否かが判定される（Ｓ２４１，２４２）。

【００３９】黒率が第１の基準率（１０％）未満の場合
は、画像の露光走査を行なうレーザーのパワーを通常レ
ベル（図５のＰｏ）にして、画像の露光走査を行なう。
しかし、黒率が第１の基準率（１０％）以上の場合は、
レーザーパワーを通常よりも低いレベル（図５のＰ１）
に落として、画像の露光走査が行なう（Ｓ２４２，２４
３）。

【００４０】以上のようにして、画像の黒率に応じてレ
ーザーパワーを加減しながら記録を行なうことにより、
黒率の大小によるトナー消費量のバラツキが補正され
て、上記枚数カウンタ２５のカウント値によって与えら
れる記録可能枚数の精度を保つことができる。

【００４１】１枚の記録が終了すると、上記枚数カウン
タ２５のカウント値が１だけ減数される（Ｓ２４５）。

【００４２】このあと、記録した画像の黒率が第２の基
準率（２０％）以上であるか否かが判定される（Ｓ２４
６）。

【００４３】黒率が第２の基準値（２０％）未満であっ
た場合は、レーザーパワーの加減だけでトナー消費量の
バラツキが補正されるため、カウント値を補正すること
なく、１枚の記録動作およびカウンタ２５の減数処理を
終了させることができる。

【００４４】しかし、黒率が第２の基準率（２０％）以
上であった場合は、記録１枚当りのトナー消費量が多過
ぎて、レーザーパワーの加減だけでは補正しきれなくな
るため、カウント値からさらに所定の補正数を減算する
処理を行なう（Ｓ２４７）。

【００４５】このように、黒率のバラツキがレーザーパ
ワーの加減だけでは補正しきれない場合でも、そのバラ
ツキを枚数カウンタ２５のカウント値によって補正する
ことができる。

【００４６】これにより、カウンタ２５のカウント値に
よって与えられる記録可能枚数の精度はさらに高めら
れ、カウンタ２５のカウント値が０になる前にトナーが
無くなって記録不能になったりすることをなくすことが
できる。

【００４７】上述したように、１００枚モードによる記
録動作では、トナーセンサー２に基づくトナー残量の計
量に頼らずとも、トナーカートリッジ１内のトナー残量
を余すことなく使って記録を行なわせることができると
ともに、そのカートリッジ１の交換時期をユーザーに的
確に知らせることができる。

【００４８】この後、ユーザーがトナーカートリッジ１
を新品に交換すると、図６に示すように、１００枚モー
ドは自動的に解除されて、トナー残量が再び規定量にの
で減少する間、通常モードの記録動作が行なわれるよう
になる（Ｓ１３，１４）。

【００４９】また、１００枚モードの設定状態を電源バ
ックアップされた記憶手段に登録させるようにすれば、
１００枚分の記録が終らないうちに装置の動作を終了さ
せても、次に装置の動作を再開させたときに、前回の状
態から再度起動させて使用することができる。

【００５０】以上のように、トナー残量がトナーセンサ
ーの検知能力以下になっても、そのトナーカートリッジ
の交換時期を的確に表示させることができるため、トナ
ーカートリッジの交換を経済的に行なわせることが可能
となる。

【００５１】なお、１００枚モードは、トナーセンサー
２の検知能力などに応じて、たとえば５０枚モードある
いは２００枚モードであってもよい。

【００５２】また。第１，第２の判定手段２０１，２０
２およびカウンタ２５などは、記録制御部２４内にソフ
トウェア的に組み込むこともできる。

【００５３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、カートリッジ内のトナー残量が規定以上の場合は、
トナーセンサーの検知に基づいてトナーの有無を判定
し、トナー残量が規定以下になった場合は、記録枚数等
に基づいてトナーの有無を間接的に判定し、この判定に
基づいてトナーカートリッジの交換時期を表示させるこ
とによって、トナー残量がトナーセンサーの検知能力以
下になっても、そのトナーカートリッジの交換時期を的
確に表示させることができるため、トナーカートリッジ
の交換を経済的に行なわせることができる、という効果
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による画像記録装置の概略構
成を示すブロック図

【図２】本発明による画像記録装置の概略構造を示す省
略断面図

【図３】トナーセンサーの出力波形をトナー残量別に示
す図

【図４】トナーボックス内のトナーレベルをトナー残量
別に示す図

【図５】レーザーパワーとトナー消費量との関係を示す
図

【図６】本発明による画像記録装置の要部における概略
動作を示すフローチャート

【図７】図６の一部を詳細に示すフローチャート

【図８】従来の画像記録装置の概略構成図

【符号の説明】

１ トナーカートリッジ ２ トナーセンサー ３ トナーボックス ２０１ 第１の判定手段 ２０２ 第２の判定手段 ２４ 記録制御部 ２６ 表示部 ３０ 画像データ処理部 ４ 撹拌部材 ５ 清掃ブラシ ６ マグネットローラ ７ 静電感光体 ８ レーザー走査ユニット（ＬＳＵ） ９ 帯電部 １０ 廃トナーボックス １１ 記録紙 １２ レジストローラ １３ 転写器 １４ 定着ローラ ２１ サンプリング回路 ２２ 基準値 ２３ 比較回路 ３０ 画像データ処理部 ３１ ページメモリー ３２ 黒率カウンタ ３３ シリアル変換部 ３４ タイミング制御部 ３５ 半導体レーザーユニット ３６ レーザードライバ ３７ 発光量可変回路 ３８ レーザーモニター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/04 15/043 15/08 １１２ (72)発明者 大野 忠昭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 菊地 多可広 東京都目黒区下目黒２丁目３番８号 松下 電送株式会社内 (72)発明者 二木 清 東京都目黒区下目黒２丁目３番８号 松下 電送株式会社内 (72)発明者 名越 孝一 東京都目黒区下目黒２丁目３番８号 松下 電送株式会社内 (72)発明者 鎌田 智康 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西名 修二 山梨県甲府市宮原町1014 山梨電子工業株 式会社内 (72)発明者 深沢 二郎 山梨県甲府市宮原町1014 山梨電子工業株 式会社内 (72)発明者 辻 真治 山梨県甲府市宮原町1014 山梨電子工業株 式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カートリッジから供給されるトナーを用
   いて画像の記録を行なう電子写真式の画像記録装置であ
   って、カートリッジ内のトナーの有無をトナーセンサー
   の検知に基づいて判定する第１の判定手段と、記録枚数
   等に基づいてトナーの有無を判定する第２の判定手段
   と、上記トナーセンサーに基づいて計量されるトナー残
   量が規定量以下になった場合に、第２の判定手段による
   トナー有無の判定を行なわせ、この判定に基づいてトナ
   ーカートリッジの交換時期を表示させる制御手段とを備
   えた画像記録装置。
2. 【請求項２】 カートリッジから供給されるトナーを用
   いて画像の記録を行なう電子写真式の画像記録装置であ
   って、カートリッジ内のトナーを検知するトナーセンサ
   ーと、このトナーセンサーの検知出力を所定回数サンプ
   リングして、その合計値から上記カートリッジ内のトナ
   ー残量を計量し、この計量値を基準値と比較することに
   よりトナー残量を判定する第１の判定手段と、上記計量
   値が規定量以下になった場合に、所定のプリセット値か
   ら記録枚数に応じて減算されるカウント値によってトナ
   ーの有無を判定する第２の判定手段とを備えた画像記録
   装置。
3. 【請求項３】 カートリッジから供給されるトナーを用
   いて画像の記録を行なう電子写真式の画像記録装置であ
   って、カートリッジ内のトナーの有無をトナーセンサー
   の検知に基づいて判定する第１の判定手段と、上記トナ
   ーセンサーに基づいて計量されるトナー残量が規定量以
   下になった場合に、所定のプリセット値から記録枚数に
   応じて減算されるカウント値によってトナーの有無を判
   定する第２の判定手段と、上記第２の判定手段によるト
   ナー有無の判定が行なわれているときに、基準以上の黒
   率の画像を露光するレーザーのパワーレベルを通常レベ
   ルよりも低くする制御手段とを備えた画像記録装置。