KR100445864B1

KR100445864B1 - 토너 보급 장치, 화상 형성 장치 및 분말체 펌프의 토너보급량 제어방법

Info

Publication number: KR100445864B1
Application number: KR10-2002-0022387A
Authority: KR
Inventors: 요시오 하토리; 타카아키 야나기사와; 카즈히사 수도
Original assignee: 가부시키가이샤 리코
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2004-08-30
Also published as: EP1253480A2; EP1253480B1; KR20020083438A; US6775503B2; DE60238808D1; EP1253480A3; US20030016966A1

Abstract

본 발명은 모드의 전환에 영향받지 않고 항상 응답성이 좋으며, 그 위에 보급 제어를 간소화할 수 있는 토너 보급 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것을 제1 목적으로 한다. 또한, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 있어서, 현상 장치로 토너를 이송하는 토너 이송 장치로서 분말체 펌프를 이용하는 경우, 분말체 펌프의 특성에 감안하여 최적한 간헐 구동 방법을 제안하는 것을 제2 목적으로 한다.

분말체 펌프(40)가 화상 형성 장치 본체에 마련된 메인 모터(100)로부터 독립된 전용 모터(47)에 의해 구동된다. 또한, 분말체 펌프(120)를 간헐 구동할 때에 임의의 단위 구동 시간으로 분말체 펌프(120)를 간헐 구동하는 제어를 행하는 제어부(117)를 마련하고, 단위 구동 시간을 변경한 간헐 구동을 행하는 경우에는, 단위 구동 시간을 변경하기 전에 변경 전후의 각 단위 구동 시간과는 상이한 값인 과도적 단위 구동 시간으로 분말체 펌프(120)를 간헐 구동시킨다.

Description

토너 보급 장치, 화상 형성 장치 및 분말체 펌프의 토너 보급량 제어 방법{TONER SUPPLY UNIT, IMAGE FORMING APPARATUS AND A METHOD FOR CONTROLLING AN AMOUNT OF TONER TRANSPORTED BY A POWDER PUMP}

본 발명은 토너 수납 용기에 수납된 토너를 현상 장치로 보급하는 토너 보급 장치 및 전자 사진 방식의 복사기, 프린터, 팩스밀리 등의 화상 형성 장치, 이 디지털 복사기, 프린터, 팩시밀리 장치 또는 이들 복합기 등의 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 있어서 토너 이송 장치로서 사용되는 분말체 펌프의 제어 방법의 개량에 관한 것이다.

예컨대, 복사기, 프린터, 팩시밀리 장치 등의 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 있어서는 화상 담지체(감광체)상에 형성된 정전 잠상을 현상 장치로부터 공급하는 토너에 의해 현상하고, 이 토너 화상을 전사지상에 전사, 정착함으로써 화상을 형성하고 있다.

현상 장치내의 토너가 감소한 경우에는 현상 장치로부터 떨어진 위치에 있는 토너 용기로부터 토너 이송 장치에 의해 현상 장치로 토너를 보급하는 구성이 채용되는 경우가 있다.

또, 화상 담지체상의 토너 화상을 전사지에 전사한 후에 화상 담지체상 등에 부착하는 잔류 토너를 클리닝 블레이드 등으로 제거하여 회수하는 클리닝 장치가 종래로부터 알려져 있다. 근래에는 자원의 유효 이용이나 운전 비용의 절감이 요구되고 있으므로, 클리닝 장치에서 회수된 잔류 토너를 재이용하기 위하여 회수 토너의 이송 장치에 의해 재활용 토너를 현상 장치로 되돌려 신규 토너와 혼합한 후, 재차 화상 담지체상의 토너 화상 형성에 사용하고 있다.(특허 공개 공보 평6-175488호를 참조).

상기한 토너 이송 장치로서는 이송 경로의 자유도가 높고 분말체의 이송이 가능한 분말체 펌프(분말체 스크루 펌프)가 이용되고, 나아가 공기 펌프로부터의 송풍에 의해 회수 토너와 공기를 혼합 상태로 하여 유동화시켜 이송하는 기술도 공지이다(특허 공개 공보 평11-73079호를 참조).

상기 분말체 펌프로서 관통 구멍이 형성된 회전자, 이 고정자의 관통 구멍에 끼워맞추어져 회전 구동되는 회전자를 구비하는 1축 편심 스크루 펌프를 이용하는 것도 공지의 기술인데, 이 1축 편심 스크루 펌프는 높은 고체-기체 비율로 연속 정량 이송이 가능하여 회전자의 회전수에 따른 정확한 토너 이송량을 얻을 수 있다.

본 출원인은 이 흡인형의 1축 편심 스크루 펌프에 의해 토너 보급을 행하도록 한 화상 형성 장치를 이미 제안하고 있다(특허 공개 공보 2000-47465호를 참조).

이 화상 형성 장치에서는 분말체 펌프가 도 7에 나타낸 바와 같이, 용지 공급 장치, 정착 장치 및 현상 장치를 구동하는 모터(100)에 의해 회전 구동되도록 구성하고 있다. 또, 현상 장치는 2성분 현상 장치로, 토너 농도를 일정하게 유지하도록토너 보급을 제어하고 있으므로, 토너 보급 장치는 최대 크기의 솔리드(solid) 화상을 프린트하여도 그 출력에 추종할 수 있도록 설정되어 있다.

그런데, 1축 편심 스크루 펌프는 그 회전자의 회전수가125rpm, 250rpm 및 400rpm에서의 단위 시간당 토너 보급량을 조사한 결과, 도 8의 그래프에 나타낸 바와 같은 결과가 얻어졌다. 이 실험에서는 펌프의 성능, 토너의 이송 거리 및 양정은 모두 동일하다. 이 결과, 1축 편심 스크루 펌프는 그 회전수가 125rpm, 250rpm 및 400rpm로 상이하고, 보급 시간이 거의 500msec이상으로 되면, 상기 전부의 조건의 회전수에 있어서 보급량은 거의 500mg/sec에 이를 수 있지만, 이 량을 보급할 수 있을 때까지의 상승 단계에 있어서는 보급량에 큰 차이가 있었다.

그리고, 상기한 화상 형성 장치에 있어서, 예컨대, 두꺼운 용지용의 저속 모드와, 속도 우선의 고속 모드와 같이, 모드의 전환에 의해 모터(100)의 회전수를 변경시키는 것도 있다. 그리고, 모터(100)의 회전수가 변하면, 필연적으로 분말체 펌프의 회전자의 회전수도 변한다. 따라서, 회전수가 늦은 모드인 경우, 토너 보급의 응답성이 저하하여 토너 보급 장치가 상기 최대 크기의 솔리드 화상의 프린트에 추종할 수 없게 될 우려가 있었다.

또, 분말체 펌프에 의한 토너 보급 장치를 4색의 화상 형성을 행하는 풀 컬러 화상 형성 장치에 이용한 경우, 예컨대 도 9에 나타낸 바와같이, 각 스테이션(4M, 4C, 4Y, 4Bk)에 있어서의 토너 수납 용기(20)로부터 분말체 펌프(40)까지의 토너 이송 거리(L1, L2, L3, L4), 및 양정(높이 차) (H1, H2, H3, H4)이 상이함으로써 토너 보급에 대하여 능력차가 생기어 제어를 복잡화한다는 문제가 있었다.

또한, 전술한 분말체 펌프를 이용한 회수 토너의 이송 장치에 있어서, 클리닝 수단에 의해 회수되어 분말체 펌프에 의해 공기와의 혼합기로서 탄성체의 관내를 이송되는 회수 토너를 확실하게 이송하기 위해서는 수명, 밀폐성, 온도 상승, 토너 비산 등의 문제로부터 분말체 펌프를 항상 구동시키지 않고 회수 토너량 검지 수단에 의해 토너 모임부의 회수 토너가 소정량에 이른 것을 검지하였을 때에만 구동(간헐 구동)시키도록 되어 있다.

나아가, 회수 토너 이송 장치로서 분말체 펌프를 이용한 경우에, 화상 형성시의 화소수를 화소수 검출 수단에 의해 카운트한 화소수가 소정수에 달하였을 때에, 토너 모임부의 회수 토너가 소정량에 이른 것으로 간주하고 간헐 구동되도록 함으로써 회수 토너량 검지 수단을 생략하는 것도 제안되어 있다.

회수 토너 이송 장치로서 분말체 펌프를 이용하는 경우에는, 연속 구동이 아닌 예컨대 0.1초, 또는 0.2초,···등의 단위 구동 시간과, 3초 또는 4초···등의 단위 구동 정지 시간으로 이루어지는 간헐 구동 제어가 행해진다.

즉, 예컨대 0.1초간 구동하고 3초간 구동을 정지하는 간헐 구동을 복수회 반복함으로써 소망 량의 토너를 현상 장치로 보급하도록 제어된다.

그런데, 현상 장치(현상 유닛)의 소형화가 진척됨에 따라 현상 장치 내부에 보유되는 현상제 용량도 소량화된다. 이와 같은 소용량의 현상 장치내에 있어서는 현상제의 토너 농도는 현저하게 변동하기 쉽기 때문에, 이것에 대응하여 항상 충분한 토너 보급량을 안정하게 확보하기 위해서는 분말체 펌프측에서 고정밀도로 토너 보급량을 관리할 필요가 있다. 그러나, 분말체 펌프의 특성과의 관계로부터 고정밀도로토너 보급량을 제어하는 방법은 지금까지 제안되고 있지 않다.

예컨대, 도 15는 분말체 펌프의 간헐 구동에 있어서, 회전자의 회전수(rpm)를 일정하게 유지하면서 단위 구동 시간을 0.1초, 0.2초, 0.3초로 전환하여 변경한 경우의 보급량(g) 변화를 나타내는 도면이다. 우선, 구동 개시 시에 단위 구동 시간을 0.1초로 하는 간헐 구동을 15회 실시한 시점에서 단위 구동 시간을 0.2초로 전환하고 있지만, 0.1초의 단위 구동 시간에서의 간헐 구동중은 목표 보급량인 0.04g로 거의 안정하다. 다음, 0.2초의 단위 구동 시간으로 전환한 후에, 0.2초의 단위 구동 시간에서의 간헐 구동에 있어 목표 보급량인 0.08g에는 바로 도달할 수 없다.목표의 보급량에 이르기 위해서는 10회의 간헐 구동으로 이루어지는 지연 보급 영역을 거쳐 비로서 상기 목표 보급량에 이르고 있다. 이와 같은 지연의 발생은 단위 구동 시간 0.2초로부터 단위 구동 시간 0.3초의 간헐 구동으로 이동하는 경우에도 마찬가지이다. 또, 긴 단위 구동 시간(0.2초)으로부터 짧은 단위 구동 시간(0.1초)의 간헐 구동으로 전환되는 경우에도 마찬가지로 신속히 보급량이 감소되지 않고, 지연 보급 영역을 거친 후 목표 보급량에 이르고 있다.

이와 같이, 종래 분말체 펌프의 단위 구동 시간의 전환에 있어서는 토너 보급량이 점증 또는 점감하는 지연 보급 영역을 거치지 않는 한, 목표 보급량에 이르러 안정하게 공급할 수는 없다. 바꾸어 말하면, 단위 구동 시간을 전환한 직후에는, 토너 보급량이 응답성 좋게 추종하여 신속히 전환 후의 단위 구동 시간에 알맞는 보급량으로 되는 것이 아니라, 어느 구동 횟수만큼 늦어진 후 보급량이 안정되는 현상이 일어났다.

이와 같이, 본 발명자의 실험에 의해 어느 단위 구동 시간에 의해 행해지는 앞서의 간헐 구동 기간 후에, 상이한 단위 구동 시간으로 간헐 구동을 행한 경우에는 앞서의 간헐 구동 기간중에 분말체 펌프내에 잔류한 토너의 영향에 의해 신속하게 보급량이 증감되지 않는 것이 확인되었다.

본 발명자가 이와 같은 현상이 일어나는 원인을 추궁한 결과, 다음과 같은 결론에 이르렀다. 즉, 전술한 바와 같이 분말체 펌프는 회전자 외주와 고정자 내벽과의 사이의 밀폐된 틈새내에 토너를 수용하고, 회전자의 회전시에 틈새내에 발생하는 압력을 이용하여 토너를 외부로 송출하여 이송하는 구조로 되어 있다. 또, 분말체 펌프에 의한 토너의 이송량은 회전자, 고정자 단면의 틈새의 단위 시간당 이송량으로 되고 있다. 그러나, 아주 미세한 토너를 이송할 경우, 단위 구동 시간을 전환한 시점에서 분말체 펌프내에 잔류하여 수용된 토너의 상태(비중, 밀도)가 전환 후의 상이한 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동 초기의 토너 보급량에 영향을 미치는것이 판명되었다. 그리고, 선행하는 간헐 구동 기간에 있어서의 간헐 구동이 후속하는 상이한 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동 모드에서의 토너 보급량에 미치는 영향은 분말체 펌프내의 토너가 상기 틈새로부터 완전히 배출될 때까지 계속되고, 분말체 펌프내의 토너가 완전히 교체된 시점에서 보급량이 안정 영역에 들어간다.

본 발명은 상기한 사정에 감안하여 이루어진 것으로서, 모드의 전환에 영향받지 않고 항상 응답성이 좋으며, 그 위에 보급 제어를 간소화할 수 있는 토너 보급 장치및 화상 형성 장치를 제공하는 것을 제1 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 종래 기술의 결점을 해결하기 위하여, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 있어서 현상 장치로 토너를 이송하는 토너 이송 장치로서 분말체 펌프를 이용하는 경우에, 분말체 펌프의 특성에 감안하여 최적한 간헐 구동 방법을 제안하는 것을 제2 목적으로 한다.

구체적으로는 분말체 펌프의 간헐 구동에 있어서의 단위 구동 시간을 전환할 경우에, 어느 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동 기간 후에 상이한 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동을 행한 경우라도 응답성 좋게 신속하게 목표 토너 보급량을 공급할 수 있는 분말체 펌프 보급량 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 어느 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동 모드로부터 단위 구동 시간이 상이한 간헐 구동 모드로 이행하는 경우에, 앞서의 간헐 구동 모드에 있어서 간헐 구동을 몇회(X회) 행함으로써 전환 후의 간헐 구동에 악영향을 미치게 되는 가를 산출할 수 있는 식을 제안하는 것을 제3 목적으로 한다. 바꾸어 말하면, 앞서의 간헐 구동 모드에 있어서, 간헐 구동 횟수를 몇회 이하로 억제하면, 다음의 간헐 구동 모드에 악영향이 미치지 않게 되는 가를 산출하는 식을 제안하는 것을 목적으로 한다.

또, 어느 단위 구동 시간에 의한 앞서의 간헐 구동 모드가 상기 X회를 초과함으로써 다음의 간헐 구동 모드에 악영향(토너 보급량의 증감에 있어서의 응답성 저하)이 미치는 경우에, 변경 직전에 과도로 증가(감소)시킨 단위 구동 시간으로 몇회(Y회) 간헐 구동을 실시하면, 안정한 보급량에 이를 수 있는지, 또는 몇회 이상 과도적 단위 구동 시간으로 간헐 구동을 행하면 문제가 발생하는지를 산출하는 공식을제안하는 것을 제4 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 화상 형성 장치의 전체 개략도.

도 2는 도 1의 화상 형성 장치의 토너 보급 기구를 나타내는 단면 설명도.

도 3은 제1 실시형태의 분말체 펌프의 구동계를 나타내는 사시도.

도 4는 다른 실시형태의 분말체 펌프의 구동계를 나타내는 사시도.

도 5는 각 스테이션의 분말체 펌프를 동일 회전수로 구동한 경우의 토너 보급량을 나타낸 그래프.

도 6은 각 스테이션의 분말체 펌프를 본 발명에 따라 구동한 경우의 토너 보급량을 나타낸 그래프.

도 7은 종래의 화상 형성 장치에 있어서의 분말체 펌프의 구동계를 나타낸 사시도.

도 8은 분말체 펌프의 회전수와 토너 보급량의 관계를 나타낸 그래프.

도 9는 컬러 화상 형성 장치에 있어서의 각 스테이션의 배치예를 나타낸 사시도.

도 10은 본 발명의 제2 실시형태를 적용한 화상 형성 장치의 일례의 구성을 나타내는 개략도.

도 11는 도 10의 화상 형성 장치에 있어서의 화상 형성부 확대도.

도 12A는 복사기에 장착된 토너 보급 기구를 나타낸 도면, 12B는 그 토너 보급 기구의 각 구성 요소의 구성을 상세하게 나타낸 외관 사시도.

도 13은 도 12B의 분말체 펌프의 확대 단면도.

도 14는 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 제어 방법을 설명하는 도면.

도 15는 종래의 제어 방법을 설명하는 도면.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

20 토너 수납 용기

40 분말체 펌프

41 회전자

42 고정자

47 모터

101 드럼형 감광체(화상 담지체)

102 대전기

103 노광 수단(LD)

104 현상 수단

105 전사 수단

106 클리닝 수단

107 원고대

108 판독 수단

109 용지 공급 장치

110 정착 수단

111 클리닝 수단

114 탱크

116 토너 안내 부재

117 MPU(제어부, 간헐 구동 수단)

120 분말체 펌프

121 홀더

122 고정자

123 회전자

124 횡측 이송 스크루

125 시일 부재

126 축받이

127 클러치

128 타이밍 벨트

129 타이밍 풀리

150 현상 탱크

151 토너 호퍼

152 투자율(透磁率) 센서

153 보급 롤러

154 교반 부재

155 퍼들 휠(puddle wheel)

156 현상 롤러

157 현상 독터

상기 제1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 토너 수납 용기에 수납된 토너를 관통 구멍이 형성된 고정자, 이 고정자의 관통 구멍에 끼워 맞춰지어 회전 구동되는 회전자를 구비하는 분말체 펌프에 의해 현상 장치로 보급하는 토너 보급 장치에 있어서, 상기 분말체 펌프가 화상 형성 장치 본체에 마련된 모터와는 독립한 전용의 모터에 의해 구동되는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 토너 보급 장치에 있어서, 상기 전용 모터에 의한 상기 분말체 펌프의 회전수가 250rpm이상이면 효과적이다.

또한, 상기 제1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 복수의 화상 형성을 행하는 스테이션을 마련하고, 각 스테이션에는 각각 토너 수납 용기에 수납된 토너를, 관통 구멍이 형성된 고정자, 이 고정자의 관통 구멍에 끼워맞춰지어 회전 구동되는 회전자를 마련하는 분말체 펌프에 의해 현상 장치로 보급하는 토너 보급 장치를 구비하는 화상 형성 장치에 있어서, 상기 각 스테이션의 분말체 펌프가 화상 형성 장치 본체에 마련된 모터와는 독립한 전용의 모터에 의해 구동되는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명의 화상 형성 장치에 있어서, 상기 각 스테이션의 분말체 펌프의 회전수가 각 스테이션마다 미리 설정되어 있으면 효과적이다.

또한, 본 발명의 화상 형성 장치에 있어서, 상기 각 스테이션의 분말체 펌프의 회전수가 토너의 이송 거리, 양정에 따라 설정되어 있으면 효과적이다.

또한, 상기 제1목적을 달성하기 위하여, 청구항 6의 발명은 화상 형성 장치내에 마련되고, 관통 구멍이 형성된 고정자와, 이 고정자의 관통 구멍에 끼워맞춰지어 회전 구동되는 회전자를 마련하는 분말체 펌프에 의해 토너 보급 용기로부터 현상 장치로 보급되는 토너량을 제어하는 분말체 펌프의 토너량 제어 방법에 있어서, 상기 분말체 펌프를 화상 형성 장치 본체에 마련된 모터와는 독립한 전용의 모터에 의해 구동시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 7의 발명은 상기 전용 모터에 의해 구동되는 상기 분말체 펌프의 회전수가 250rpm이상으로 하면 효과적이다.

또한, 청구항 8의 발명은 화상 형성 장치 내에 복수개의 화상 형성을 행하는 스테이션을 마련하고, 각 스테이션의 관통 구멍이 형성된 고정자, 이 고정자의 관통 구멍에 끼워맞춰지어 회전 구동되는 회전자를 마련하는 분말체 펌프에 의해, 각각 토너 수납 용기로부터 현상 장치로 보급시키는 토너의 양을 제어하는 토너량 제어 방법에 있어서, 상기 각 스테이션의 분말체 펌프를 화상 형성 장치 본체에 마련된 모터와는 독립한 전용의 모터에 의해 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 9의 발명은 상기 각 스테이션의 분말체 펌프의 회전수가 각 스테이션마다 미리 설정되어 있으면 효과적이다.

또한, 청구항 10의 발명은 상기 각 스테이션의 분말체 펌프의 회전수가 토너의 이송 거리, 양정(揚程)에 따라 설정되어 있으면 효과적이다.

또한, 상기 제2 목적을 달성하기 위하여, 청구항 11의 발명은 화상 담지체 상의 정전 잠상에 토너를 공급하여 현상하는 현상 장치와, 이 현상 장치에 토너를 보급하기 위한 분말체 펌프와, 이 분말체 펌프를 임의의 단위 구동 시간으로 간헐 구동시키는 제어부를 구비한 화상 형성 장치에 있어서, 상기 분말체 펌프는 고정되는 동시에 축방향으로 관통하는 관통 구멍을 구비한 중공의 고정자와, 이 고정자 내의 관통 구멍내에 회전 자유롭게 배치되어 고정자 내벽과의 사이에 틈새를 형성하는 회전자와, 회전자를 회전 구동하는 모터를 마련하고, 회전자를 회전시킴으로써 상기 관통 구멍의 한 쪽 단부로부터 흡인한 토너를 다른 단부로부터 배출하여 상기 현상 장치로 보급하는 구성을 마련하며, 상기 제어부는 분말체 펌프를 간헐 구동할 때에는 임의의 단위 구동 시간으로 분말체 펌프를 간헐 구동하는 제어를 행하고, 상기 단위 구동 시간을 변경한 간헐 구동을 행할 경우에는 단위 구동 시간을 변경하기 전에, 변경 전후의 각 단위 구동 시간과는 상이한 값인 과도적 단위 시간으로 분말체 펌프를 간헐 구동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제3 목적을 달성하기 위하여, 청구항 12의 발명은 상기 단위 구동 시간을 변경한 간헐 구동을 행함에 있어서, 변경전의 단위 구동시간으로 최저 X회 간헐 구동하였을 때에, 변경후의 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동 모드에서 토너 이송 효율상의 지연이 발생할 경우에, 상기 X는, 다음식 X ≥ 60P/nT

[ P:회전자 피치수, n:회전자 회전수(rpm), T:전환 후의 단위 구동 시간(s)]

으로 구하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제4 목적을 달성하기 위하여, 청구항 13의 발명은 상기 변경전의 단위 구동 시간으로 최저 X회 간헐 구동한 후에, 상기 과도적 단위 구동 시간으로 간헐 구동을 행할 때에, 이 과도적 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동의 횟수Y를 다음식 Y ≥ 60P/nT

으로 구한 횟수 이하로 제한한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2목적을 달성하기 위하여, 청구항 14의 발명은 화상 담지체 상의 정전 잠상에 토너를 공급하여 현상하는 현상 장치와, 이 현상 장치에 토너를 보급하기 위한 분말체 펌프와, 이 분말체 펌프를 임의의 단위 구동 시간으로 간헐 구동시키는 제어부를 구비하고, 상기 분말체 펌프는 고정되고 동시에 축방향으로 관통되는 관통 구멍을 구비한 중공의 고정자와, 이 고정자 내의 관통 구멍내에 회전 자유롭게 배치되어 고정자 내벽과의 사이에 틈새를 형성하는 회전자와, 회전자를 회전 구동시키는 모터를 마련하고, 회전자를 회전시킴으로써 상기 관통 구멍의 한 쪽 단부로부터 흡인한 토너를 다른 단부로부터 배출하여 상기 현상 장치로 보급하는 분말체 펌프의 토너량 제어 방법에 있어서, 상기 제어부는 분말체 펌프를 간헐 구동할 때에는 임의의 단위 구동 시간으로 분말체 펌프를 간헐 구동하는 제어를 행하고, 상기 단위 구동 시간을 변경한 간헐 구동을 행할 경우에는 단위 구동 시간을 변경하기 전에, 변경 전후의 각 단위 구동 시간과는 상이한 값의 과도적 단위 시간으로 분말체 펌프를 간헐 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제3 목적을 달성하기 위하여, 청구항 15의 발명은 상기 단위 구동 시간을 변경한 간헐 구동을 행할 시에, 변경전의 단위 구동시간으로 최저 X회 간헐 구동하였을 때, 변경후의 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동 모드에 있어서 토너 이송효율상의 지연이 발생하는 경우에, 상기 X는, 다음 식 X ≥ 60P/nT

[ P: 회전자 피치수, n: 회전자 회전수(rpm), T: 전환 후의 단위 구동 시간(s)]

로 구하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제4 목적을 달성하기 위하여, 청구항 16의 발명은 상기 변경전의 단위 구동 시간으로 최저 X회 간헐 구동한 후에, 상기 과도적 단위 구동 시간으로 간헐 구동을 행할 때에, 이 과도적 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동의 횟수Y를 다음식

Y ≥ 60P/nT

으로 구한 횟수 이하로 제한한 것을 특징으로 한다.

실시예

이하, 본 발명의 제1 실시형태를 첨부 도면에 따라 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 토너 보급 장치를 이용하는 화상 형성 장치의 일례인 컬러 레이저 프린터를 나타내는 개략도이다. 이 컬러 레이저 프린터는 장치 본체(1)의 하부에 용지 공급부(2)가 배치되고, 그 위에 화상 형성부(3)를 배치한 구성으로 되어 있다. 화상 형성부(3)에는 공급된 용지를 접수하는 측을 아래로, 화상 형성을 끝낸 용지 배출측을 위로 하여 경사지게 배치된 전사 벨트 장치가 마련되어 있다. 전사 벨트 장치는 복수개의 벨트 롤러(11), 본 예에서는 4개의 벨트 롤러(11)에 감겨진 엔드리스의 전사 벨트(12)를 구비하고, 이 전사 벨트(12)의 상부 주행변에는 아래로부터 순서로 마젠타(M), 시안(C), 옐로우(Y), 블랙(Bk)용의 4개의 스테이션 (4M), (4C), (4Y), (4Bk)이 병렬 배치되어 있다.

각 스테이션 (4M), (4C), (4Y), (4Bk)에는 화상 담지체로서의 감광체 드럼(5)이 마련되고, 이 감광체 드럼(5)은 도시하지 않은 구동 수단에 의해 시계바늘 방향으로 회전구동된다. 감광체 드럼(5)의 주위에는 대전 수단으로서의 대전 롤러(6), 광 기록 장치(8)에 의해 레이저광에 따른 기록이 행해지는 광 기록부, 현상 수단으로서의 현상 장치(10), 클리닝 수단으로서의 클리닝 장치(9)가 마련되어 있다. 현상 장치(10)는 토너와 캐리어로 구성되는 2성분 현상 장치로, 토너 농도를 거의 일정하게 유지하도록 소비된 양에 따른 토너가 후술하는 토너 보급 장치에 의해 보급된다.

다음, 도 1에 나타낸 컬러 프린터의 풀 컬러 프린트를 행하는 화상 형성 동작에 대하여 마젠타용의 스테이션(4M)에 의해 설명한다.

대전 롤러(6)에 의해 대전된 감광체 드럼(5)에는 도시하지 않은 LD(레이저 다이오드)를 구동하여 레이저 광을 폴리건 미러(8a)에 조사하고, 실리콘 렌즈 등을 통하여 반사광을 감광체 드럼(5)상에 유도하는 광 기록장치(8)에 의해 마젠타 토너로 현상할 광상(光像)의 광 기록이 행해진다. 이 기록에 의해 감광체 드럼(5)상에는 개인용 컴퓨터 등의 호스트 컴퓨터로부터 송신된 화상 데이터에 따라 정전 잠상이 형성되고, 이 잠상은 현상 장치(10)에 의해 마젠타 토너의 가시상으로 된다.

한편, 용지 공급부(2)로부터는 전사재로서 지정된 용지가 공급되고, 공급된 용지는 전사 벨트(12)의 이송 방향 상류측에 마련된 레지스트레이션 롤러(13)에 일단 대인다. 그리고 용지는 상기 가시상에 동기하여 전사 벨트(12)상에 공급되고, 이 벨트의 주행에 의해 감광체 드럼(5)에 대향하는 전사 위치에 이른다. 이 전사 위치에서는 전사 벨트(12)의 뒤면측에 배치된 전사 롤러(14)의 작용에 의해 마젠타 토너의 가시상이 용지에 전사된다.

상기 화상 형성 동작과 마찬가지로 하여 다른 스테이션 (4C), (4Y), (4Bk)에 있어서도 각각의 감광체 드럼(5)의 표면에 각 토너에 의한 가시상이 형성되고, 이들 가시상은 전사 벨트(12)에 의해 이송되는 용지가 각 전사 위치에 올 때마다 겹쳐 전사된다. 따라서, 본 컬러 프린터는 풀 컬러의 화상이 흑백과 거의 동일한 단시간으로 용지에 겹쳐 전사된다. 전사후의 용지는 전사 벨트(20)로부터 분리되어 정착 장치(15)에 의해 정착된다. 정착을 끝낸 용지는 통상 그대로 프린터 밖으로 배출되는데, 이 때 용지는 반전되어 장치 본체(1)의 윗면에 마련된 용지 배출 트레이(16)로 비화상면을 위로 하여 배출(뒷면 배출이라고 함)된다. 프린터에 있어서 뒷면 배출은 프린트를 페이지 순서로 정리하기 위한 필수 조건으로 되어 있다.

다음, 상기 프린터에 마련되어 있는 토너 보급 장치에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 토너 수납 용기를 이용한 토너 보급 장치의 단면 설명도이다.

도 2에 있어서, 현상 장치(10)에는 토너 수납 용기(20)로부터 토너 흡인 수단으로서의 분말체 펌프(40)의 흡인압에 의해 토너가 이송관(17)을 통하여 보급된다. 이 현상 장치(10)에는 그 상부에 분말체 펌프(40)가 마련되어 있고, 이 분말체 펌프(40)로서는 흡인형의 일축 편심 분말체 펌프(40)가 이용되고 있다. 이 분말체 펌프(40)는 금속 등의 강성을 구비하는 재료에 의해 편심한 스크루 형상으로 만들어진 회전자(41)와, 고무 등의 탄성체로 내측에 2갈래 스크루 형상으로 만들어져고정 설치되는 고정자(42)와, 이들을 감싸고 동시에 분말체의 이송로를 형성하는 수지 재료 등으로 만들어진 홀더(43)로 구성되어 있다.

한편, 토너 수납 용기(20)가 세트되는 화상 형성 장치 본체(1)에 마련된 세트부(50)는 현상 장치(10)와 별체의 유닛으로서 구성되고 있다. 이 세트부(50)에는 토너 수납 용기(20)내에 삽입되는 단면이 원형인 노즐(51)이 세로로 설치되고, 토너 수납 용기(20)는 상방으로부터 화상 형성 장치 본체(1)의 세트부(50)에 세트된다. 세트부(50)에 마련된 노즐(51)은 상부에 단면 원추형의 첨단부(52)가 형성되고, 노즐(51)의 내부는 이중관 구조로 되어 있으며, 공기 유입로(53)와 토너 배출로(54)가 칸막이 벽에 의해 형성되어 있다. 토너 배출로(54)는 노즐(51)의 하단까지 연장되어 좌측으로 굽어지어 상기한 토너 이송관(17)에 끼워맞추어져 있다.

한편, 공기 유입로(53)는 토너 통로보다도 상방에서 도면의 오른쪽으로 굽어지고, 공기 펌프(30)와 공기 이송관(31)을 통하여 접속되어 있다. 이 공기 펌프(30)가 동작하면, 이 펌프로부터 공기 이송관(31) 및 공기 유입로(53)를 통하여 토너 수납 용기(20)내에 대하여 하부측으로부터 공기가 분출된다. 그리고, 토너 수납 용기(20)내로 분출된 공기는 수납된 토너 층을 통과함으로써 토너를 교반하면서 유동화시킨다.

상기 분말체 펌프(40)는 높은 고체-기체 비율로 연속 정량 이송이 가능하고, 회전자(41)의 회전수에 비례한 정확한 토너 이송량을 얻을 수 있다. 이 분말체 펌프(40)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 회전자(41)가 축받이(45)에 회전 자유롭게 지지된 구동 축(44)의 선단에 연결 축(45a)을 통하여 연결되고, 구동축(44)에는 기어(46)가 고정되어 있다. 이 기어(46)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 분말체 펌프 전용의 구동원으로서 마련된 보급용 모터(47)에 의해 구동되는 구동 기어(48)와 맞물리고 있다. 따라서, 분말체 펌프(40)는 메인 모터(100)에 의해 구동되는 용지 공급 장치, 현상 장치, 정착 장치와는 구동이 분리된다.

이와 같이 구성함으로써 본 프린터가 모드의 전환으로 메인 모터(100)의 회전수가 변경되어도 아무런 영향을 받지 않고 소망의 회전수로 회전자(41)를 구동할 수 있다. 따라서, 분말체 펌프(40)에 의한 토너 보급은 어떠한 모드시에 있어서도 최대 크기의 솔리드 화상을 프린트에 대하여 충분히 추종할 수 있다. 또한, 상기 실시형태에 있어서, 도 3의 점선으로 나타낸 바와 같이, 기어(46)는 보급용 모터(47)의 응답 속도를 고려하여 클러치(49)를 구비하는 기어(46)로 할 수 있다. 기어(46)를 클러치(49)가 붙은 기어(46)로 바꾸면, 모터의 상승 시간 및 하강 시간을 고려하지 않아도 된다.

또, 도 4에 나타낸 바와 같이 분말체 펌프 전용의 구동원으로 회전자(41)를 회전 구동하는 구성으로서는 회전자 속도(분말체 펌프 회전수)는 도 8의 실험 결과와, 클러치 또는 모터의 응답 속도에 인한 지연이나 연결 조인트부의 느슨함에 의한 지연 등을 고려하면, 효과적인 최저 보급 시간은 200msec 이상이고, 이 보급 시간이라도 목표값에 대하여 안정적으로 보급할 수 있는 것은 250rpm이상이므로, 분말체 펌프의 회전수는 250rpm 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 바와 같이, 4개의 스테이션(4M, 4C, 4Y, 4Bk)을 구비하는 화상 형성 장치인 경우, 각 스테이션(4M,4C,4Y,4Bk)의 토너 보급 장치에 각각 전용의 보급용펌프(47)를 마련하여도 좋지만, 각 스테이션의 분말체 펌프(40)를 하나의 모터로 구동할 수도 있다. 이 경우, 상기한 클러치 붙은 기어를 채용하여 보급시만 구동하도록 하면 좋다.

이와 같이 구성하여도, 분말체 펌프(40)는 메인 모터와 별도의 구동이므로, 모드 변경의 영향을 받지 않는다.

그런데, 상기한 컬러 프린터에서는 각 스테이션마다 토너의 이송 거리, 양정이 상이하다. 따라서, 각 스테이션(4M,4C,4Y,4Bk)의 분말체 펌프(40)를 동일 조건으로 구동하면(전부를 회전수 250rpm로), 도 5의 그래프에 나타낸 바와 같이, 단위 시간당의 토너 보급량이 각 스테이션(4M,4C,4Y,4Bk)마다 상이한 것은 앞서 설명하였다.

따라서, 각 스테이션(4M,4C,4Y,4Bk)의 회전자(41)의 회전수를, 각 스테이션마다 토너 이송관(17)의 길이, 양정을 고려한 회전수로 설정하고, 각 스테이션(4M,4C,4Y,4Bk)에 있어서 단위 시간당 토너 보급량에 차이가 생기지 않도록 구성하고 있다. 또한, 회전자의 회전수 설정은 도시하지 않은 기어열에 의해 기어 비를 변경하여 행하는 것이 바람직하다.

구체적으로는 스테이션(4M)을 250rpm, 스테이션(4C)을 280rpm, 스테이션(4Y)을 300rpm, 스테이션(4Bk)을 350rpm으로 하면, 도 6의 그래프에 나타낸 바와 같이 각 스테이션(4M,4C,4Y,4Bk)의 보급량 특성이 거의 동일하게 된다. 따라서, 각 스테이션(4M,4C,4Y,4Bk)을 동일 제어로 토너 보급을 행할 수 있어 제어의 간략화를 실현할 수 있다. 또, 상기한 설정 회전수의 구체적 수치는 앞서 서술한 각 스테이션(4M,4C,4Y,4Bk)간의 토너 이송관(17)의 길이 및 양정 차이가 변하면, 당연히 상이하게 되는 것이다.

다음, 본 발명의 다른 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 10은 본 발명의 제2실시형태에 따른 디지털 복사기의 개략 구성도이고, 주지의 전자 사진 방식을 이용하여 내부에 화상 담지체로서의 드럼형 감광체(101)을 마련하고 있다. 감광체(101)의 주위에는 화살표 A로 나타내는 회전 방향에 따라 전자 사진 복사 행정을 실시하는 대전기(102), 노광 수단(103), 현상 수단(104), 전사 수단(105), 클리닝 수단(106)이 배치되어 있다.

대전기(102)는 코로나 와이어를 유지한 케이싱과, 화상 담지체와 대면하는 케이싱의 개구부(開口部) 측에 배치된 그리드(grid)로 이루어지고, 암중에서 마이너스 전하의 코로나 방전을 그리드에 의해 제어하여 화상 담지체를 일정 전위로 대전시킨다.

노광 수단(103)은 복사기 윗면의 원고대(107)에 놓여진 원고의 화상을 판독 수단(108)에 의해 판독하여 얻은 화상 신호에 근거하여 감광체(101)상에 광 기록을 행하여 정전 잠상을 형성하는 것으로서, LD 유닛(반도체 레이저 광원)(161), 회전 다면경의 폴리건 모터(162), 주사 결상용의 fθ렌즈(163), 거울(164)에 의해 구성되어 있다.

감광체(101)상에 형성된 정전 잠상은 현상 수단(104)에 의해 토너 화상화되고, 그 토너 화상이 용지 공급 장치(109)로부터 공급되어 오는 전사지(피전사체)에 전사 수단(105)에 의해 정전 전사된다. 토너 화상이 담긴 전사지는 정착 수단(110)으로 이송되어 정착된 후 복사기 밖으로 배출된다.

다음, 도 10 및 화상 형성부를 나타내는 도 11을 이용하여 이 화상 형성 공정에 이용되고 있는 토너의 움직임에 대하여 설명한다. 이 현상 장치(104)는 2성분 현상 장치이고, 현상 탱크(150)내에 캐리어와 토너로 이루어지는 2성분 현상제를 내포하고 있다. 현상 장치(104)가 토너를 감광체(101)상으로 공급하여 토너 화상을 형성하면, 현상제의 토너가 소비되어 그 비율(토너 농도)이 저하한다. 그래서, 화상 농도의 저하를 억제하기 위하여 현상제 중의 토너 농도 Vt가 토너 농도의 목표값Vref에 대하여 소정값 이하로 되면, 토너 호퍼(151)로부터 토너를 보급하여 현상제 중의 토너 농도를 유지하는 과정이 행해진다. 현상제 중의 토너 농도는 현상 장치(104)의 아래 케이스에 설치되어 있는 투자율 센서(152)에 의해 측정된다. 토너 농도의 목표값Vref은 감광체상의 적정한 곳에 작성한 측정용 토너 화상(P패턴)을 포토 센서로 측정한 값Vsp에 근거하여 설정된다.

토너 호퍼(151)로부터 보급 롤러(153)를 통하여 보급된 토너는 현상 장치(104)내의 교반 부재(154)에 의해 캐리어와 교반·마찰 대전된다. 캐리어와 토너로 이루어지는 현상제는 퍼들 휠(155)에 의해 현상 롤러(156)로 퍼올려지고, 현상 롤러(156)내의 자석에 의해 현상 롤러(156)상에 흡착된다. 현상 롤러 외주의 슬리부에 의해 현상제는 이송되고, 여분의 토너는 현상 독터(157)에 의해 긁혀 떨어진다. 감광체 측으로 이송된 현상제 중의 토너는 정전 잠상에 대응하여 현상 바이어스에 의해 부착된다.

상기 현상에 의해 감광체(101)상에 부착된 토너는 전사 수단(105)에 의해 전사지에 정전 전사되지만, 대략 10%의 토너는 전사되지 않고 감광체 상에 잔류한다. 미전사토너는 클리닝 수단(106)의 클리닝 블레이드(106a)나 브러시 롤러(106b)에 의해 감광체로부터 긁혀 떨어지도록 되어 있고, 이 긁혀 떨어진 회수 토너를 재활용 토너(T)로서 재사용하기 위하여 배출구(106c)로부터 자중 낙하하여 토너 안내 부재(116)(도 12B 참조)에 의해 기체류 이송 수단으로 회수 토너로서 이송된다. 또한, 토너 안내 부재(116)는 클리닝 수단(106)으로부터 기체류 이송 수단으로 회수 토너를 이송하기 위한 회수 토너 이송 경로의 역할도 할 수 있도록 되어 있다.

한편, 전사 수단(105)의 전사 벨트(105a)상에도 미전사부나 비화상부의 감광체(101)와 접촉하여 토너가 부착하기 때문에 이것을 제거하기 위한 클리닝 수단(111)(도 10 참조)이 마련되어 있다. 전사 벨트(105a)상의 잔류 토너는 벨트에 미끄럼 접촉하는 클리닝 블레이드(도시하지 않음)에 의해 긁혀 떨어지도록 되어 있다. 이 긁혀 떨어진 토너에는 종이 분말 등의 이물이 포함될 가능성이 크기 때문에 본 예에서는 재활용하지 않고 배출구(105b)로부터 자중 낙하시켜 토너 안내(118)를 통하여 회수 토너 용기로서의 폐토너 탱크(114)로 보내진다(도12A, 12B 참조).

도 12A는 복사기에 장착된 토너 보급 기구를 나타낸 도면, 도 12B는 그 토너 보급 기구의 각 구성 요소의 구성을 상세하게 나타낸 외관 사시도이다. 도 13은 분말체 펌프의 구성을 나타내는 단면도이고, 감광체 용의 클리닝 수단(106)에 의해 회수된 토너를 현상 수단(104)으로 이송하기 위한 기체류 이송 수단으로서의 분말체 펌프(120)가 토너 안내 부재(116)와 접속하여 마련되어 있다.

분말체 펌프(120)(회수 토너 이송 장치)는 회수 토너를 후술하는 기체 공급 수단에 의해 공급되는 기체(공기)와의 혼합기로서 현상 수단(104)으로 이송하는 것이다.이 분말체 펌프(120)는 중공 통형의 홀더(121)에 고정된 내부에 대략 나선형의 빈 곳을 마련한 고정자(122)와, 고정자(122)의 내벽과 접촉하여 회전함으로써 축방향으로 회수 토너를 이동시키는 대략 나선형의 회전자(123)를 구비하고, 고정자(122)가 회전자(123)를 감싸듯이 통로를 형성하여 배치되어 있다. 회전자(123)는 그 축방향 일단부에서 횡측 이송 스크루(124)의 축과 연결되어 있다. 이 횡측 이송 스크루(124)의 타단은 시일 부재(125), 축받이(126), 클러치(127)와 연결되고, 화상 형성 본체로부터의 구동력을 타이밍 벨트(128), 타이밍 풀리(129), 클러치(127)를 통하여 전달함으로써 회전자(123), 횡측 이송 스크루(124)가 회전 구동된다. 이 분말체 펌프(120)는 제어부로서의 마이크로·프로세스·유닛(MPU)(117)에 의해 구동을 개시하여 회수 토너의 이송 동작을 개시한 후, 소정 시간 회전 구동하면 정지시켜 회수 토너의 이송 동작이 정지되도록 간헐 회전 구동시켜 회수 토너 이송 동작이 간헐적으로 행해지도록 제어된다.

마이크로 프로세스 유닛(MPU)(117)은 제어부(간헐 구동 수단)를 구성하고 있다. 이 MPU(117)는 감광체(101)(화상 담지체)의 회전 개시시에 제1 신호를 설정하는 제1 신호 설정 수단과, 감광체(101)상에 형성되는 화상의 화소수에 근거하여 제2 신호를 설정하는 제2 신호 설정 수단과, 노광 수단(103)의 LD(반도체 레이저) 광량에 근거하여 제3 신호를 설정하는 제3 신호 설정 수단을 마련하고 있다.

또, MPU(117)는 상기 제2 신호 설정 수단에 의해 설정되는 설정값(제2 신호 설정값)과, 상기 제3 신호 설정 수단에 의해 설정되는 설정값(제3 신호 설정값)의 적산값에 상기 제1 신호 설정 수단에 의해 설정되는 설정값(제1 신호 설정값)을 가산하여 이 가산값이 소정값에 이른 후, 회수 토너 이송 장치의 구동을 개시하도록 제어한다.

또한, MPU(117)는 상기 회수 토너 이송 장치의 구동을 개시하고, 상기 회수 토너 이송 장치의 구동을 계속하여 소정 시간이 경과한 후에 구동을 정지시키는 제어도 실시한다.

MPU(117)에 의한 분말체 펌프(120)의 간헐 구동에 있어서는 예컨대, 도 14의 그래프에 나타낸 바와 같이, 회전자(123)의 회전수(rpm)를 일정하게 유지하면서 단위 구동 시간을 0.1초, 0.2초, 0.3초···로 전환하여 변경함으로써 토너 보급량(g)을 증감시킨다. 이 예에서는 단위 구동 시간을 0.1초로 한 간헐 구동을 15회 실시한 시점에서 단위 구동 시간(과도적 단위 구동 시간)을 0.3초로 한 과도적 구동을 소요 횟수 행하고, 그 후에 단위 구동 시간을 0.2초로 한 보급을 행하므로, 단위 구동 시간이 0.2초인 경우의 목표 토너 보급량에 이르는데 요하는 시간을 대폭 단축할 수 있다.

즉, 이 예에서는 어느 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동 모드(예컨대, 0.1초)로부터 이것보다도 긴 단위 구동 시간(예컨대, 0.2초)에 의한 간헐 구동 모드로 이행함으로써 토너 보급량을 소정량(예컨대, 0.08g)으로 증량할 때에, 변경 후의 단위 구동 시간(0.2초)의 소정 배(이 예에서는 1.5배)의 과도적 단위 구동 시간(즉, 0.3초)으로 구동을 행함으로써 단시간에 목표로 하는 토너 보급량(0.08g)으로 높일 수있다. 이 제어 방법은 0.2초의 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동으로부터 0.3초의 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동으로 이행하는 경우에도 마찬가지로 적용할 수 있고, 이 경우에는 0.3초의 1.5배, 즉 0.45초의 과도적 단위 구동 시간으로 소요 횟수 간헐 구동을 행한 후에 0.3초의 단위 구동 시간으로 전환함으로써 0.3초의 단위 구동 시간인 경우의 목표 토너 보급량인 0.12g으로 신속히 도달할 수 있다.

또한, 토너 보급량을 증량하기 위하여 단위 구동 시간을 변경하는 경우에 이용하는 과도적 단위 구동 시간의 배수로서 나타낸 1.5배는 일례이고, 이 값은 개개의 분말체 펌프의 특성에 의해 상이하다.

또, 어느 단위 구동 시간(예컨대, 0.3초)로부터 이것보다 짧은 단위 구동 시간(예컨대 0.2초)으로 변경하여 토너 보급량을 감소시키는 경우에는, 이 예에서는 변경 후의 단위 구동 시간(0.2초)의 소정 배(이 예에서는 0.75배)의 과도적 단위 구동 시간(즉, 0.15초)로 전환하여 소요 시간 간헐 구동을 행하고, 그 후에 0.2초로 전환함으로써 단시간에 목표로 하는 토너 보급량 0.08g으로 감소시킬 수 있다.

또한, 토너 보급량을 감량하기 위하여 단위 구동 시간을 변경하는 경우의 배수로서 나타낸 0.75배는 일례이고, 이 값은 개개의 분말체 펌프의 특성에 따라 상이하다.

이와 같이 본 실시형태의 제어 방법을 분말체 펌프의 간헐 구동에 있어서 적용함으로써 응답성이 좋은 토너 보급량의 증감 변경이 가능하게 되고, 현상 장치내에 항상 적정한 량의 토너를 적정한 시간으로 (지연 없이) 안정하게 보급할 수 있으므로 항상 안정한 화상 품질을 유지할 수 있다.

다음, 어느 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동 모드로부터 단위 구동 시간이 상이한 다음의 간헐 구동 모드로 이행하는 경우에 앞서의 간헐 구동 모드에 있어서 간헐 구동을 몇 회(X 회) 행함으로써 전환 후의 간헐 구동에 악영향을 미치게 되는 가를산출할 수 있는 식은 다음 식(1)과 같다. 바꾸어 말하면, 앞서의 간헐 구동 모드에 있어서, 간헐 구동 횟수를 몇 회 이하로 억제하면, 다음의 간헐 구동 모드에 악영향을 미치지 않게 되는 가를 산출하는 식은 다음과 같다.

X ≥ 60P/nT ······ (1)

[ P:회전자 피치수, n:회전자 회전수(rpm), T:전환 전의 단위 구동 시간(s)]

상기 구동 횟수 X는 선행하는 간헐 구동 모드가 상이한 단위 구동 시간으로 행해지는 후속의 간헐 구동에 악영향(토너 보급량의 증감에 있어서의 응답성 저하)을 미칠 우려가 있는 구동 횟수를 의미하기 때문에, 선행하는 구동 회수가 X회에 이르지 않는 경우에는 분말체 펌프 내의 토너 량의 농담이 영향을 미칠 정도에는 이르지 않으므로, 도 14에 나타낸 바와 같이 과도적 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동을 이용한 제어를 행할 필요가 없이 바로 다음의 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동으로 이행하여도 관계없다.

다음, 도 15에 나타낸 종래의 분말체 펌프에 있어서의 단위 구동 시간의 전환에 있어서는 선행하는 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동으로부터 다음의 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동으로 즉시 이행하였기 때문에, 신속한 토너 보급의 증감을 실현할 수 없었다. 바꾸어 말하면, 단위 구동 시간을 전환한 직후는, 토너 보급량이 응답성 좋게 추종하여 전환 후의 단위 구동 시간에 알맞는 보급량으로 되는 것이 아니라, 어느 구동 횟수만큼 늦어져 보급량이 안정하는 현상이 일어났다. 즉, 선행하는 간헐 구동 기간에 있어서의 간헐 구동이 후속의 상이한 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동에 미치는 영향은 분말체 펌프내의 토너가 고정자 내부의 틈새로부터 완전히 배출될 때까지(상기 구동 횟수Y에 이르기까지) 계속하고, 분말체 펌프내의 토너가 완전히 교체된 시점에서 보급량이 안정 영역에 들어간다.

이것에 대하여 본 발명은 소정의 단위 구동 시간에 의한 앞서의 간헐 구동 모드에 있어서 X회 이상의 간헐 구동이 행해진 결과, 다음의 간헐 구동의 상승(또는 하강)에 영향이 미치는 경우에는 일시적으로 단위 구동 시간을 소정 배율 높인(또는 낮춘) 상태에서 소정 횟수 Y회만큼 과도적으로 간헐 구동을 실시하여 목표로 하는 토너 보급량에 재빨리 도달할 수 있도록 제어한다. 이 때에, 소정 배수 높인(또는 낮춘) 과도적 단위 구동 시간으로 행해져야 할 구동 횟수Y는 다음 식(2)에 의해 얻을 수 있다.

Y ≥ 60P/nT ······(2)

그러나, 이 과도적 구동 횟수Y를 소정 횟수로 제한하지 않는 경우에는 목표로 하는 토너 보급량에 이른 후 그 량을 초과하여 보급량이 증대(또는 감소)하기 때문에, 도 14 중의 과도적 구동 횟수의 범위를 초과하지 않는 시점에서 본래의 다음 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동을 실시한다. 따라서, 예컨대 0.1초로부터 0.2초의 단위 구동 시간으로 이행할 때의 과도적 구동 범위에 있어서는 3회째(통산 18회째)의 구동에 있어서 토너 보급량은 이미 0.08g에 이르렀기 때문에, 이 시점에서 단위 구동 시간을 0.2초로 전환한 간헐 구동을 개시하여도 되는 것이다. 그러나, 9회째(통산 24회째)를 초과하여 단위 구동 시간 0.3초에서의 구동을 계속하면, 토너 보급량이 0.08g을 초과하기 때문에, 단위 구동 시간 0.3초에 의한 간헐 구동은 9회째(통산 24회째)에서 종료하고, 그 후에는 단위 구동 시간 0.2초에 의한 구동을 개시한다.

또한, 상기 실시형태에서는 토너 재활용 기구에 사용하는 분말체 펌프를 일례로서 설명하였지만, 본 발명의 제어 방법은 토너 용기에 수용한 신규 토너를 떨어져 위치하여 있는 현상 장치에 대하여 이송할 때에 사용하는 분말체 펌프의 제어 방법에도 적용할 수 있다.

청구항 1, 6의 구성에 의하면, 분말체 펌프가 화상 형성 장치 본체에 마련된 구동원과는 독립한 전용의 구동원에 의해 구동되므로, 모드에 의하지 않고 분말체 펌프의 회전수를 일정하게 유지할 수 있다. 분말체 펌프의 회전수가 변화하지 않으면 짧은 보급 시간에서 변화하는 회전수마다의 보급 특성에 대응할 필요가 없으므로, 제어를 간략화할 수 있는 동시에 그 회전수마다의 보급 특성 변동으로부터 초래되는 제어의 불안정성도 감소할 수 있다. 나아가, 예컨대, 이송되는 측의 토너 특성 변경과 같이, 특히 개발 단계에서 분말 펌프의 특성과는 관계없는 범위에서 변화하는 보급량의 변경이 있어도 용이하게 대응할 수 있다.

청구항 2, 7의 구성에 의하면, 분말체 펌프 회전수를 250rpm 이상으로 설정함으로써 효율적인 짧은 보급 시간내에도 목표 보급량을 달성할 수 있다.

청구항 3, 8의 구성에 의하면, 각 스테이션의 분말체 펌프가 화상 형성 장치 본체에 마련된 구동원과는 독립한 전용의 구동원에 의해 구동되므로, 모드에 의하지 않고 각 스테이션의 분말체 펌프의 회전수를 일정하게 유지할 수 있다.

청구항 4, 9의 구성에 의하면, 각 스테이션의 분말체 펌프의 회전수가 각 스테이션마다 미리 설정되어 있으므로, 각 스테이션마다 상이한 토너 이송용 관의 길이, 양정 등 조건을 고려하여 최적한 회전수로 설정할 수 있다.

청구항 5, 10의 구성에 의하면, 각 스테이션의 분말체 펌프의 회전수가 토너 이송 거리, 양정에 따라 설정되어 있으므로, 각 스테이션 사이에서의 단위 시간당 보급량 차를 보충하여 제어의 간략화, 현상 장치의 토너 농도 안정화가 가능하게 된다.

청구항 11 ∼ 16에 기재한 발명에 의하면, 현상 장치로의 토너 이송 장치로서 분말체 펌프를 이용하는 경우에, 분말체 펌프의 특성에 감안하여 최적한 간헐 구동 방법 및 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.

즉, 분말체 펌프의 간헐 구동에 있어서의 단위 구동 시간을 전환하는 경우에 어느 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동 기간 후에, 상이한 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동을 행한 경우라도 응답성 좋게 신속하게 목표 토너 보급량을 공급할 수 있는 분말체 펌프 보급량 제어 방법 및 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.

또, 어느 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동 모드로부터 단위 구동 시간이 상이한 간헐 구동 모드로 이행하는 경우에, 앞서의 간헐 구동 모드에 있어서 간헐 구동을 몇회 행하면 전환 후의 간헐 구동에 악영향을 미치게 되는 지를 산출할 수 있는 식을 제안하는 것을 과제로 한다. 바꾸어 말하면, 앞서의 간헐 구동 모드에 있어서 간헐 구동 횟수를 몇 회 이하로 억제하면, 다음의 간헐 구동 모드에 악영향을 미치지 않게 되는 지를 산출하는 식을 제공할 수 있다.

또, 앞서의 간헐 구동 모드가 상기 X 회를 초과함으로써 다음의 간헐 구동 모드에 악영향을 미치는 경우에, 변경 직전에 증가(감소)한 후의 과도적 단위 구동 시간으로 몇 회(Y 회) 간헐 구동을 실시하면, 안정한 보급량에 달하는 지, 또는 몇 회 이상 과도적 단위 시간으로 간헐 구동을 행하면 문제가 발생하는 지를 산출하는 공식을 제공할 수 있다.

Claims

토너 수납 용기에 수납된 토너를 관통 구멍이 형성된 고정자, 이 고정자의 관통 구멍에 끼워 맞춰지어 회전 구동되는 회전자를 구비하는 분말체 펌프에 의해 현상 장치로 보급하는 화상 형성 장치 내의 토너 보급 장치에 있어서,

상기 분말체 펌프가 상기 화상 형성 장치 본체에 마련된 모터와는 독립한 전용의 모터에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 토너 보급 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 전용 모터에 의한 상기 분말체 펌프의 회전수가 250rpm이상인 것을 특징으로 하는 토너 보급 장치.
복수개의 화상 형성을 행하는 스테이션을 마련하고, 각 스테이션에는 각각 토너 수납 용기에 수납된 토너를, 관통 구멍이 형성된 고정자, 이 고정자의 관통 구멍에 끼워맞춰지어 회전 구동되는 회전자를 마련하는 분말체 펌프에 의해 현상 장치로 보급하는 토너 보급 장치를 구비하는 화상 형성 장치에 있어서,

상기 각 스테이션의 분말체 펌프가 화상 형성 장치 본체에 마련된 모터와는 독립한 전용의 모터에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 3에 있어서,

상기 각 스테이션의 분말체 펌프의 회전수가 각 스테이션마다 미리 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 3에 있어서,

상기 각 스테이션의 분말체 펌프의 회전수가 토너의 이송 거리, 양정(揚程)에 따라 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
화상 형성 장치내에 마련되고, 관통 구멍이 형성된 고정자와, 이 고정자의 관통 구멍에 끼워맞춰지어 회전 구동되는 회전자를 마련하는 분말체 펌프에 의해 토너 보급 용기로부터 현상 장치로 보급되는 토너량을 제어하는 분말체 펌프의 토너량 제어 방법에 있어서,

상기 분말체 펌프를 화상 형성 장치 본체에 마련된 모터와는 독립한 전용의 모터에 의해 구동시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 분말체 펌프의 토너량 제어 방법.
청구항 6에 있어서,

상기 전용 모터에 의해 구동되는 상기 분말체 펌프의 회전수가 250rpm이상인 것을 특징으로 하는 분말체 펌프의 토너량 제어 방법.
화상 형성 장치 내에 복수개의 화상 형성을 행하는 스테이션을 마련하고, 각 스테이션의 관통 구멍이 형성된 고정자, 이 고정자의 관통 구멍에 끼워맞춰지어 회전 구동되는 회전자를 마련하는 분말체 펌프에 의해, 각각 토너 수납 용기로부터 현상 장치로 보급시키는 토너의 양을 제어하는 토너량 제어 방법에 있어서,

상기 각 스테이션의 분말체 펌프를 화상 형성 장치 본체에 마련된 모터와는 독립한 전용의 모터에 의해 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말체 펌프의 토너량 제어 방법.
청구항 8에 있어서,

상기 각 스테이션의 분말체 펌프의 회전수가 각 스테이션마다 미리 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 분말체 펌프의 토너량 제어 방법.
청구항 8에 있어서,

상기 각 스테이션의 분말체 펌프의 회전수가 토너의 이송 거리, 양정(揚程)에 따라 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 분말체 펌프의 토너량 제어 방법.
화상 담지체 상의 정전 잠상에 토너를 공급하여 현상하는 현상 장치와, 이 현상 장치에 토너를 보급하기 위한 분말체 펌프와, 이 분말체 펌프를 임의의 단위 구동 시간으로 간헐 구동시키는 제어부를 구비하고, 상기 분말체 펌프는 고정되고 동시에 축방향으로 관통되는 관통 구멍을 구비한 중공의 고정자와, 이 고정자 내의 관통 구멍내에 회전 자유롭게 배치되어 고정자 내벽과의 사이에 틈새를 형성하는 회전자와, 회전자를 회전 구동시키는 모터를 마련하고, 회전자를 회전시킴으로써 상기 관통 구멍의 한 쪽 단부로부터 흡인한 토너를 다른 단부로부터 배출하여 상기 현상 장치로 보급하는 구성을 마련하는 화상 형성 장치에 있어서,

상기 제어부는 분말체 펌프를 간헐 구동할 때에는 임의의 단위 구동 시간으로 분말체 펌프를 간헐 구동하는 제어를 행하고,

상기 단위 구동 시간을 변경한 간헐 구동을 행할 경우에는 단위 구동 시간을 변경하기 전에, 변경 전후의 각 단위 구동 시간과는 상이한 값의 과도적 단위 시간으로 분말체 펌프를 간헐 구동하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제11항에 있어서,

상기 단위 구동 시간을 변경한 간헐 구동을 행할 시에, 변경전의 단위 구동시간으로 최저 X회 간헐 구동하였을 때, 변경후의 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동 모드에 있어서 토너 이송 효율상의 지연이 발생하는 경우에,

상기 X는, 다음 식

X ≥ 60P/nT

[ P: 회전자 피치수, n: 회전자 회전수(rpm), T: 전환 후의 단위 구동 시간(s)]

로 구하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제11항에 있어서,

상기 변경전의 단위 구동 시간으로 최저 X회 간헐 구동한 후에, 상기 과도적 단위구동 시간으로 간헐 구동을 행할 시에, 이 과도적 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동의 횟수Y를 다음식

Y ≥ 60P/nT

[ P: 회전자 피치수, n: 회전자 회전수(rpm), T: 전환 후의 단위 구동 시간(s)]

로 구한 횟수 이하로 제한하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
화상 담지체 상의 정전 잠상에 토너를 공급하여 현상하는 현상 장치와, 이 현상 장치에 토너를 보급하기 위한 분말체 펌프와, 이 분말체 펌프를 임의의 단위 구동 시간으로 간헐 구동시키는 제어부를 구비하고, 상기 분말체 펌프는 고정되고 동시에 축방향으로 관통되는 관통 구멍을 구비한 중공의 고정자와, 이 고정자 내의 관통 구멍내에 회전 자유롭게 배치되어 고정자 내벽과의 사이에 틈새를 형성하는 회전자와, 회전자를 회전 구동시키는 모터를 마련하고, 회전자를 회전시킴으로써 상기 관통 구멍의 한 쪽 단부로부터 흡인한 토너를 다른 단부로부터 배출하여 상기 현상 장치로 보급하는 분말체 펌프의 토너량 제어 방법에 있어서,

상기 제어부는 분말체 펌프를 간헐 구동할 때에는 임의의 단위 구동 시간으로 분말체 펌프를 간헐 구동하는 제어를 행하고,

상기 단위 구동 시간을 변경한 간헐 구동을 행할 경우에는 단위 구동 시간을 변경하기 전에, 변경 전후의 각 단위 구동 시간과는 상이한 값의 과도적 단위 시간으로 분말체 펌프를 간헐 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말체 펌프의 토너 보급량 제어 방법.
제14항에 있어서,

상기 단위 구동 시간을 변경한 간헐 구동을 행할 시에, 변경전의 단위 구동시간으로 최저 X회 간헐 구동하였을 때, 변경후의 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동 모드에 있어서 토너 이송 효율상의 지연이 발생하는 경우에,

상기 X는, 다음 식

X ≥ 60P/nT

[ P: 회전자 피치수, n: 회전자 회전수(rpm), T: 전환 후의 단위 구동 시간(s)]

로 구하는 것을 특징으로 하는 분말체 펌프의 토너 보급량 제어 방법.
제14항에 있어서,

상기 변경전의 단위 구동 시간으로 최저 X회 간헐 구동한 후에, 상기 과도적 단위 구동 시간으로 간헐 구동을 행할 때에, 이 과도적 단위 구동 시간에 의한 간헐 구동의 횟수Y를 다음식

Y ≥ 60P/nT

[ P:회전자 피치수, n:회전자 회전수(rpm), T:전환 후의 단위 구동 시간(s)]

으로 구한 횟수 이하로 제한한 것을 특징으로 하는 분말체 펌프의 토너 보급량 제어 방법.