KR20070086951A

KR20070086951A - 전자 사진용 분말 토너의 이송 방법 및 그 이송 장치, 분말토너의 충전 방법 및 그 충전 장치

Info

Publication number: KR20070086951A
Application number: KR1020077015452A
Authority: KR
Inventors: 구니오 마키노
Original assignee: 가부시키가이샤 리코
Priority date: 2005-01-17
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2007-08-27
Also published as: US20090010685A1; WO2006075798A1; EP1839096A1; JP2007025625A; JP4335216B2; KR100861039B1; EP1839096A4; US8151829B2; EP1839096B1

Abstract

본 발명은 분말 토너 수납 용기 내의 분말 토너를 공기 공급 수단으로부터 공급된 가스로 유동화하고, 유동화된 토너를 분말 토너 흡입 수단으로 흡입하며, 토너 저장 컨테이너 내에 분말 토너를 배출함으로써 분말 토너를 이송하는 분말 토너의 이송 방법에 관한 것으로, 상기 분말 토너 흡입 수단에 의한 분말 토너 흡입은 왕복 운동 펌프를 이용하여 행해진다. 본 발명은 또한 분말 토너 이송 공정을 포함하는 분말 토너의 충전 방법을 제공한다.

Description

전자 사진용 분말 토너의 이송 방법 및 그 이송 장치, 분말 토너의 충전 방법 및 그 충전 장치{TRANSFERRING METHOD OF POWDER TONER FOR ELECTROPHOTOGRAPH AND TRANSFERRING APPARATUS THEREOF, AND FILLING METHOD OF POWDER TONER AND THE FILLING APPARATUS THEREOF}

본 발명은 분말 토너가 이송용 가스에 의해 유동화(fluidized) 되는 전자 사진용 분말 토너의 이송 방법 및 그 이송 장치, 그리고 분말 토너의 충전 방법 및 그 충전 장치에 관한 것이다.

기계적인 회전을 이용하는 오거(auger) 충전 장치는 전자 사진용 분말 토너를 충전하기 위해 통상적으로 사용되어 왔다.

더 높은 유동성을 위해 전자 사진용 토너의 표면에는 보통 외부 첨가제가 점착된다. 종래의 오거 충전 장치에서는 토너 표면에 점착된 외부 첨가제가 떨어져 나가 품질 문제를 야기하는 경우가 많았다. 고품질의 이미지를 얻기 위해 종래의 등가물에 비해 최근에는 더 작은 입경을 지닌 토너가 사용되어왔기 때문에 이러한 문제는 더욱 심각해졌다.

토너의 재료와 관련하여, 토너의 유동성과 정전기 특성을 유지하기 위해 토너 입자의 표면에는 외부 첨가제와, 실리카 및 티타늄을 함유하는 정전기 방지용 첨가제가 점착된다. 토너에 작용하는 강한 응력은 첨가제를 박리시키며, 이는 이미지 형성 과정 중에 정전기 특성에 부정적인 영향을 초래한다.

예컨대, 일본 특허 공개 제2002-249101호에는 소품종 대량 생산에 적합한 오거 타입의 분말 충전 장치가 개시되어 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 분말 충전 장치는, 토너에 응력을 가하게 된다는 문제점과, 외부 첨가제가 토너 입자의 표면으로부터 떨어진다는 문제점을 갖는다. 또한, 상기 충전 장치는 대형이기 때문에 큰 설치 공간과 200V의 산업용 전원을 필요로 한다.

일본 특허 공보 제3549053호에는 가스를 분사함으로써 분말을 유동화시키는 분말 충전 장치가 개시되어 있다. 이 특허에 따르면, 가스에 의해 분말 수납 용기 내에서 유동화된 분말을 이송하고 배출하기 위한 이송 노즐의 팁이 분말 수납 용기 내에 잔류하는 분말에 의해 둘러싸여 있는 동안, 분말이 분말 컨테이너로 이송되고 충전된다. 이러한 충전 장치는 오거 타입의 장치에 비해 토너에 응력을 덜 가하게 된다. 그러나, 토너 수납 용기 내의 압력이 6 kPa 이상이 아닐 경우에는 힘이 전달되지 않기 때문에, 컨테이너는 상기 장치의 특성으로 따라 가압되어야만 하며 밀폐되어야만 하고, 이로 인해 약 5초간의 시간 지연을 초래한다. 추가적으로, 수납 용기가 밀폐되어 있기 때문에 토너의 추가 장입을 행할 수 없는 문제가 존재한다. 또한, 토너의 분말 먼지가 쉽게 분산되는 문제점이 있다.

일본 특허 공개 평4-226672호(특허 공보 제H06-14960호)에는 벨로우즈 펌프 즉, 아코디언 펌프에 의한 이송이 개시되어 있다. 이 특허 문헌에서의 이송 방법에 의해 액체를 이송하는 것이 가능하다. 그러나, 분말 토너는 분말 토너의 이송 중에 벨로우즈 내에서 막히게 되고 이에 따라 분말은 이송되지 못한다. 벨로우즈 또는 유로 내의 위어(weir) 및 폐색부는 액체의 이송에 영향을 주지 않지만, 분말 토너가 벨로우즈 또는 유로 내의 위어 및 폐색부에서 누적되므로 분말 토너의 이송이 어렵다는 문제가 있다.

일본 특허 공개 제2005-67651호에는 가스 공급에 의해 분말 토너를 유동화함으로써 이송하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 특허의 분말 이송은 효율적이지 못하며, 이송량에 있어서 충분한 정밀도를 획득할 수 없다.

일본 특허 공개 제2002-203169호에는 따르면, 토너는 소위 모노 펌프에 의해 이송되지만, 이것은 토너 상의 외부 응력의 문제를 해결하지 못한다.

충전 효율과 관련하여, 충전 정밀도가 더 높을수록 더 긴 충전 시간이 필요하고 충전 시간이 더 짧을수록 충전 정밀도는 낮아진다는 상반된 문제가 있다. 특히, 충전량이 표시된 판매 정량보다 작을 때, 낮은 충전 정밀도는 고객에 대한 문제일 뿐만 아니라 표시된 정량에 미달하는 제품을 시판한 회사의 신뢰의 문제일 수 있다. 한편, 표시된 정량을 초과하는 토너는 고객에게는 이롭겠지만 누적되는 초과량은 회사의 이익에 대한 압박을 가할 수도 있다.

따라서, 충전 효율로서의 짧은 충전 시간 뿐만 아니라 높은 충전 정밀도가 항상 요구된다. 이 문제점을 해소하기 위한 구체적인 해결책으로서, 일본 특허 공개 제2005-67652호에는 탈기에 의해 즉, 충전된 토너로부터 공기를 제거함으로써 신속하게 충전을 완료하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 제안은, 토너의 충전과 탈기가 동시에 행해지는 경우, 토너가 탈기 장치 둘레에서 흡입되기 때문에 중량을 정확하게 계측할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 일본 특허 공개 제2005-75372호에는 단시간 내에 고밀도로 한정된 용적을 갖는 컨테이너에 토너를 충전하는 방법이 개시되어 있다. 여기서, 토너 컨테이너는 호퍼로 덮이며, 토너 컨테이너와 호퍼는 연결되어 있다. 소정 양의 토너는 연결된 컨테이너에서 넘쳐흐르고, 호퍼는 충전이 완료될 때 분리된다. 그러나, 이러한 제안에 따른 방법을 이용하면, 호퍼는 부피가 크고 높이가 높기 때문에 토너의 중량을 계측하는 저울을 안정화시키는 데 오래 걸린다. 또한, 충전이 완료되자마자 호퍼가 분리되는 경우에는, 호퍼의 내측에 점착된 토너가 흘러나와 토너 컨테이너와 주변 장치 주위를 더럽히는 문제가 있다.

또한, 토너 충전 정밀도를 높이면서도 충전 시간을 줄이는 방법이 제안되어 있는데, 여기서 토너 배출관의 하단부는 다공성으로 제작되고, 예컨대, 일본 특허 공개 제2005-41501호에 개시된 3중관을 구비하며, 상기 배출관은 다공성 부분의 배면을 통해 탈기되고, 토너는 다공성 부분의 표면에 흡입되어 '플러그'를 형성함으로써 떨어지는 토너를 신속하게 중단시킨다. 그러나, 이렇게 제안된 방법은, 토너 배출관 내의 토너의 이송량을 줄이지 않으면서 이송을 신속하게 정지시킬 필요가 있기 때문에 강한 '플러그'의 형성을 필요로 한다. 또한, 연속적인 충전 작업을 수행하는 자동 충전 기계의 경우, 이들 '플러그'는 다음 토너 컨테이너에서 충전을 개시하기 이전에 반드시 제거되어야 한다. 따라서, 세척을 위해 약 0.3 MPa의 공기 펄스가 다공성 부분의 배면으로부터 공급된다. 이 때문에, '플러그'는 토너 컨테이너 또는 호퍼로 취입되지 않지만, 취입된 토너의 일부가 컨테이너 바깥으로 빠 져나와 분말 먼지의 공급원이 되는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 가압을 하지 않거나 또는 최소의 가압을 이용하여 이송할 뿐만 아니라 응력 없이 분말 토너를 이송할 수 있고, 막힘을 유발하지 않으며, 필요할 때 사용할 수 있는 휴대 가능한 이송 수단이면서 고성능을 발휘하는 전자 사진용 분말 토너의 이송 방법 및 그 이송 장치, 그리고 분말 토너의 충전 방법 및 이 방법을 사용하는 충전 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 가요성 컨테이너 내에 고밀도로 분말 토너를 충전할 수 있는 분말 토너의 충전 방법 및 분말 토너의 충전 장치를 제공하는 데 있다.

전술한 문제들을 해소하기 위한 수단은 다음과 같다.

<1> 공기 공급 수단으로부터 공급된 가스를 이용하여 분말 토너 수납 용기 내의 분말 토너를 유동화시키고, 흡입 수단을 이용하여 유동화된 토너를 흡입하며, 분말 토너 충전 컨테이너에 토너를 배출함으로써 분말 토너를 이송하는 분말 토너의 이송 방법으로서,

전술한 분말 토너 흡입 수단에 의한 분말 토너의 흡입은 왕복 운동 펌프를 이용하여 행해지는 것인 분말 토너의 이송 방법.

<2> 상기 <1>에 따른 분말 토너의 이송 방법에 있어서, 공기 공급 수단에 의해 밀폐 가능한 가압식 또는 비가압식 분말 토너 수납 용기에 공급된 가스는 조절되고 분말 토너 수납 용기 내의 분말 토너 유동화 수단으로 도입되어, 분말 토너 수납 용기 내에서 분말 토너가 유동화되며, 분말 토너 수납 용기는 흡입 수단의 흡입 유입부를 통해 흡입되어 유동화된 분말 토너가 운반되고, 흡입 수단의 하류에 배치된 맥류 완충화 수단에 의해 맥류를 평류화하거나 평류화를 촉진시킨 후에 토너는 토너 컨테이너로 배출되는 것인 분말 토너의 이송 방법.

<3> 상기 <1> 또는 <2>에 따른 분말 토너의 이송 방법에 있어서, 왕복 운동 펌프는 벨로우즈 펌프인 것인 분말 토너의 이송 방법.

<4> 상기 <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 이송 방법에 있어서, 왕복 운동 펌프의 배출부는 그 펌프의 흡입 유입부 아래에 배치되는 것인 분말 토너의 이송 방법.

<5> 상기 <4>에 따른 분말 토너의 이송 방법에 있어서, 왕복 운동 펌프의 배출부를 연결하는 밸브의 내경은 그 펌프에 연결된 토너 이송관의 내경 이상인 것인 분말 토너의 이송 방법.

<6> 상기 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 이송 방법에 있어서, 분말 토너 흡입 수단은 가압 없이 분말 토너를 흡입하는 것인 분말 토너의 이송 방법.

<7> 상기 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 이송 방법에 있어서, 토너 수납 용기는 4 kPa 이하의 압력 하에 있는 것인 분말 토너의 이송 방법.

<8> 상기 <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 이송 방법에 있어서, 상기 분말 토너는 간헐적인 상태 및 연속적인 상태 중 어느 하나의 상태로 흡입되는 것인 분말 토너의 이송 방법.

<9> 상기 <8>에 따른 분말 토너의 이송 방법에 있어서, 토너의 이송량은 간헐적인 상태 및 연속적인 상태 중 어느 하나의 상태를 제어함으로써 조절되는 것인 분말 토너의 이송 방법.

<10> 상기 <4> 내지 <9> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 이송 방법에 있어서, 왕복 운동 펌프의 배출부와 토너 이송관의 결합부는 매끄럽게 되는 것인 분말 토너의 이송 방법.

<11> 상기 <4> 내지 <10> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 이송 방법에 있어서, 왕복 운동 펌프의 배출부 근처에 맥류 완충기가 설치되는 것인 분말 토너의 이송 방법.

<12> 상기 <1> 내지 <11> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 이송 방법에 있어서, 상기 공기 공급 수단은 가스 발생 수단을 포함하며, 이 가스 발생 수단으로부터의 공기 공급을 위해 24V 내지 220V 전원이 사용되는 것인 분말 토너의 이송 방법.

<13> 상기 <12>에 따른 분말 토너의 이송 방법에 있어서, 상기 가스 발생 수단은 압축기인 것인 분말 토너의 이송 방법.

<14> 상기 <1> 내지 <12> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 이송 방법에 있어서, 상기 공기 공급 수단과 상기 흡입 수단은 태양열 발전과 풍력 발전 중 어느 하나를 이용하는 것인 분말 토너의 이송 방법.

<15> 상기 <1> 내지 <14> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 이송 방법에 있어서, 상기 공기 공급 수단은 고압 가스 실린더를 포함하는 것인 분말 토너의 이송 방법.

<16> 밀폐 가능한 가압식 또는 비가압식 분말 토너 수납 용기와,

상기 분말 토너 수납 용기에 조절된 가스를 공급하는 가스 공급 수단과,

상기 분말 토너 수납 용기 내에 배치되고 분배된 가스를 유출시킴으로써 분말 토너 수납 용기 내의 분말 토너를 유동화시키는 분말 토너 유동화 수단과,

상기 분말 토너 수납 용기를 간헐적으로 흡입함으로써 분말 토너 수납 용기 내의 유동화된 분말 토너를 간헐적으로 배출시키는 간헐식 흡입 수단 및

상기 간헐식 흡입 수단의 하류에 위치하는 맥류 완충화 수단

을 포함하는 것인 분말 토너의 이송 장치.

<17> 상기 <16>에 따른 분말 토너의 이송 장치에 있어서, 상기 분말 토너 수납 용기의 토너 투입 수단의 토너 슬롯은 분리 가능하며, 상기 분말 토너 수납 용기 내의 상기 분말 토너 유동화 수단과 상기 가스 공급 수단은 분리 가능한 가스 공급 라인에 의해 연결되고, 상기 분말 토너 수납 용기와 상기 간헐식 흡입 수단은 분리 가능한 흡입 라인을 이용하여 연결되며, 토너 배출부는 상기 맥류 완충화 수단의 하류에 있는 토너 이송관의 단부에 배치되는 것인 분말 토너의 이송 장치.

<18> 상기 <16> 또는 <17>에 따른 분말 토너의 이송 장치에 있어서, 가스 공급관, 흡입관, 토너 배출관 위에 위치하는 압력 완충관 및 토너 투입 수단 중 2개 이상은 상기 토너 분말 수납 용기에 분리 가능하게 일체화되어 있는 것인 분말 토너의 이송 장치.

<19> 상기 <16> 또는 <17>에 따른 분말 토너의 이송 장치에 있어서, 상기 가스 공급관, 압력 완충관 및 흡입관은 고정 부재 상에 분리 가능하게 장착되며, 상기 고정 부재는 상기 분말 토너 수납 용기의 뚜껑 이외의 위치에 설치되는 것인 분말 토너의 이송 장치.

<20> 상기 <16> 내지 <19> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 이송 장치에 있어서, 상기 가스 공급 수단, 간헐식 흡입 수단 및 맥류 완충화 수단은 동일한 케이스 내에 분리 가능하게 장착되며, 상기 케이스는 휴대 가능하면서 손잡이를 구비하고, 그 표면 상에 가스 공급 수단과 분말 흡입 수단을 위한 24V 내지 220V의 전원 연결 수단과 스위치 수단 중 어느 하나를 포함하는 것인 분말 토너의 이송 장치.

<21> 상기 <20>에 따른 분말 토너의 이송 장치에 있어서, 상기 케이스는 상기 맥류 완충화 수단을 수납하기 위한 맥류 완충화 수단 수납용 공간, 각종 관상 부재 묶음을 수납하기 위한 관상 부재 수납용 공간 및 전력 코드 수납용 공간을 더 포함하는 것인 분말 토너의 이송 장치.

<22> 상기 <20> 또는 <21>에 따른 분말 토너의 이송 장치에 있어서, 상기 케이스의 적어도 일부분은 투명하여 분말 수납 용기의 내부의 일부를 눈으로 볼 수 있으며, 상기 분말 토너 수납 용기의 적어도 일부분은 투명하여 분말 수납 용기 내부의 분말 토너의 존재를 볼 수도 있고, 상기 케이스의 투명 부분과 상기 분말 토너 수납 용기의 투명 부분이 적어도 부분적으로 중첩되는 것인 분말 토너의 이송 장치.

<23> 상기 <20> 내지 <22> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 이송 장치에 있어서, 상기 케이스는 상기 분말 토너의 이송 장치의 작동 중에 열릴 수 있는 개폐 가능한 뚜껑을 포함하는 것인 분말 토너의 이송 장치.

<24> 상기 <16> 내지 <23> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 이송 장치에 있어서, 상기 분말 토너는 외부 첨가제를 포함하며, 토너의 체적 평균 입경은 2.5 내지 15 ㎛, 토너의 절대 비중은 1.02 내지 1.45, 토너의 부피 밀도(bulk density)는 0.20 g/cm³ 내지 0.90 g/cm³인 것인 분말 토너의 이송 장치.

<25> 상기 <16> 내지 <24> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 이송 장치에 있어서, 분말 토너의 체적은 상기 분말 토너 수납 용기 중에서 가스에 의해 1.2 내지 15배 증가되는 것인 분말 토너의 이송 장치.

<26> 상기 <16> 내지 <25> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 이송 장치에 있어서, 상기 맥류 완충화 수단은 유동화된 토너의 입구관과, 이 입구관과 직각으로 만나는 동시에 아래쪽으로 개구하는 토너 배출관과, 이 토너 배출관 위에 배치되는 압력 완충관을 포함하며, 상기 압력 완충관의 상단부는 정지시에는 용적이 없는 가요성 재료를 포함하고, 상기 완충화 수단은 관의 내경의 내림차순으로 압력 완충관, 유동화된 토너 입구관 및 토너 배출관을 포함하는 것인 분말 토너의 이송 장치.

<27> 상기 <18> 내지 <26> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 이송 장치에 있어서, 상기 압력 완충관의 상단부는 상기 분말 토너 수납 용기의 내측으로 연장되며, 분말 토너 수납 용기의 상부에 위치하는 고정 부재와 연결되어 토너 이송 중에 상기 용기에서 발생되는 과잉 압력이 배출될 수 있게 하는 것인 분말 토너의 이송 장치.

<28> 분말 토너의 충전 장치로서, 상기 <16> 내지 <27> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 이송 장치를 포함하는 것인 분말 토너의 충전 장치.

<29> 상기 <28>에 따른 분말 토너의 충전 장치에 있어서, 다수의 분말 토너 이송 수단을 포함하는 것인 분말 토너의 충전 장치.

<30> 상기 <28> 또는 <29>에 따른 분말 토너의 충전 장치에 있어서, 상기 분말 토너 충전 장치는 배출되는 토너의 중량을 계측하는 저울과 펌프를 제어하는 모터의 회전수를 연동시킨 것인 분말 토너의 충전 장치.

<31> 상기 <28> 내지 <30> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 충전 장치에 있어서, 토너 충전 컨테이너와의 직접 접촉 없이 그 컨테이너 위로 설치된 토너 배출관과, 토너 충전 컨테이너에서 양단부가 밀폐된 분리 가능한 중공관으로서, 그 하단부는 다공성 재료로 구성되고, 그 타단부는 진공 시스템에 연결되어 있으며 상기 다공성 부분을 통해 토너 충전 컨테이너 내부의 공기를 탈기시키는 탈기관을 포함하고,

상기 유동화된 토너는 벨로우즈 펌프의 구동에 의해 배출되며, 배출과 동시에 또는 소정 양만큼 배출한 이후에 토너 충전 컨테이너는 통기관을 통해 탈기되고, 소정 질량의 토너가 주어진 체적의 토너 충전 컨테이너에 충전되는 것인 분말 토너의 충전 장치.

<32> 상기 <28> 내지 <31> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 충전 장치에 있어서, 상기 분말 토너 충전 컨테이너의 개구와 동심인 개구를 구비하는 호퍼는 분말 토너 충전 컨테이너의 상부에 배치되며, 상기 분말 토너의 충전 방법은 호퍼와 직접 접촉하지 않고 호퍼 내측에 설치된 토너 배출관과, 호퍼와 토너 충전 컨테이너 사이에서 양단부가 밀폐된 분리 가능한 중공관으로서, 그 하단부는 다공성 재료로 구성되고 그 타단부는 진공 시스템에 연결되어 있으며, 상기 다공성 부분을 통해 토너 충전 컨테이너 내부의 공기를 탈기시키는 탈기관을 포함하며, 분말 토너 충전 컨테이너에 충전될 수 없는 토너는 호퍼 내에서 넘쳐흐르고, 상기 토너는 소정 양의 토너를 배출시킨 후 탈기관을 삽입시킴으로써 분말 토너 충전 컨테이너 내에 충전되는 것인 분말 토너의 충전 장치.

<33> 상기 <28> 내지 <32> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 충전 장치에 있어서, 상기 토너 배출관은 분말 토너 충전 컨테이너의 바닥에 닿지 않으면서 근접하게 삽입되며, 소정 질량의 토너는 토너 내에 토너 배출관이 파묻힌 상태로 탈기 작동 중에 간간히 한 번 이상 배출되고, 소정 질량에 도달한 후 토너 배출관은 토너 충전 컨테이너의 유입부에 근접하게 끌어당겨지며, 이러한 배출은 토너 배출관이 토너 분말과 분말 토너 카트지리와 접촉하지 않으면서 중량 지시계의 값이 설정값에 도달할 때까지 지속 가능한 것인 분말 토너의 충전 장치.

<34> 상기 <28> 내지 <33> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 충전 장치에 있어서, 토너 배출관과 동심인 탈기 수단이 토너 배출관 외측에 배치되고, 토너 배출관이 다공성 재료로 형성된 하단부를 구비하는 탈기 수단을 포함하는 충전 노즐을 사용하며, 토너 충전 노즐을 분말 토너 충전 컨테이너의 바닥에 닿지 않으면서 근접하게 삽입하고 소정 질량의 토너를 배출시키며, 배출하는 동안 혹은 번갈아 배출과 탈기를 실행한 후, 추가적인 배출을 위해 토너 충전 컨테이너의 유입부에 근접하게 충전 노즐을 끌어당기고, 충전이 완료되었다는 신호를 받으면 토너 배출관 내의 분말 토너를 탈기 수단의 내벽으로 흡입하여 플러그를 형성하도록 탈기 수단을 감압시키며 충전을 완료하는 것인 분말 토너의 충전 장치.

<35> 상기 <34>에 따른 분말 토너의 충전 장치에 있어서, 역류 공기압과 공기 유량은 탈기 수단과 플러그 형성 수단의 막힘을 방지하기 위해 독립적으로 제어되는 것인 분말 토너의 충전 장치.

<36> 상기 <28> 내지 <35> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 충전 장치에 있어서, 압력 센서는 유동화된 토너를 흡입하고 배출하는 벨로우즈 펌프의 배출측에 또는 다수의 벨로우즈가 하나의 토너 운반 기구 내에 포함될 때 벨로우즈 배출관의 조립 부품에 수직하게 설치되며, 토너 배출 압력은 연속적으로 측정될 수 있고, 충전은 소정 레벨보다 더 높은 압력에서 정지되며, 주의 혹은 경고를 발하게 되는 것인 분말 토너의 충전 장치.

<37> 분말 토너의 충전 방법으로 <1> 내지 <15> 중 어느 하나에 따른 분말 토너 이송 공정을 포함하는 것인 분말 토너의 충전 방법.

<38> 상기 <37>에 따른 분말 토너의 충전 장치에 있어서, 토너 충전 컨테이너와의 직접 접촉 없이 그 컨테이너 위로 설치된 토너 배출관과, 토너 충전 컨테이너에서 양단부가 밀폐된 분리 가능한 중공관으로서, 그 하단부는 다공성 재료로 구성되고 그 타단부는 진공 시스템에 연결되어 있으며, 상기 다공성 부분을 통해 토너 충전 컨테이너 내부의 공기를 탈기시키는 탈기관을 포함하고,

상기 유동화된 토너는 벨로우즈 펌프의 구동에 의해 배출되며, 배출과 동시에 또는 소정 양만큼 배출한 이후에 토너 충전 컨테이너는 통기관을 통해 탈기되고, 소정 질량의 토너가 주어진 용적의 토너 충전 컨테이너에 충전되는 것인 분말 토너의 충전 장치.

<39> 상기 <37> 또는 <38>에 따른 분말 토너의 충전 방법에 있어서, 분말 토너 충전 컨테이너의 개구와 동심인 개구를 갖는 호퍼는 분말 토너 충전 컨테이너의 상부에 배치되며, 상기 분말 토너의 충전 방법은, 호퍼와의 직접 접촉 없이 호퍼 내측에 설치된 토너 배출관과, 호퍼와 토너 충전 컨테이너 사이에서 양단부가 밀폐된 분리 가능한 중공관으로서, 그 하단부는 다공성 재료로 구성되고 그 타단부는 진공 시스템에 연결되어 있으며, 상기 다공성 부분을 통해 토너 충전 컨테이너 내부의 공기를 탈기시키는 탈기관을 포함하고, 분말 토너 충전 컨테이너 내에 충전될 수 없는 토너는 호퍼 내에서 넘쳐흐르며, 상기 토너는 소정 양의 토너를 배출시킨 후 탈기관을 삽입시킴으로써 분말 토너 충전 컨테이너 내에 충전되는 것인 분말 토너의 충전 방법.

<40> 상기 <37> 내지 <39> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 충전 방법에 있어서, 토너 배출관은 분말 토너 충전 컨테이너의 바닥에 닿지 않으면서 근접하게 삽입되고, 소정 질량의 토너가 토너 내에 토너 배출관이 파묻힌 상태로 탈기 작동 중에 간간히 한 번 이상 배출되며, 소정 질량에 도달한 후 토너 배출관은 토너 충전 컨테이너의 유입부에 근접하게 끌어당겨지고, 이러한 배출은 토너 배출관이 토너 분말과 분말 토너 카트지리와 접촉하지 않으면서 중량 지시계의 값이 설정값에 도달할 때까지 지속 가능한 것인 분말 토너의 충전 방법.

<41> 상기 <37> 내지 <40> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 충전 방법에 있어서, 토너 배출관과 동심을 이루는 탈기 수단을 토너 배출관 외측에 배치하고, 다공성 재료로 형성된 하단부를 갖는 토너 배출관을 구비하는 탈기 수단을 포함하는 충전 노즐을 사용하며, 토너 충전 노즐을 분말 토너 컨테이너의 바닥에 닿지 않으면서 근접하게 삽입하고 소정 질량의 토너를 배출시키며, 배출하는 동안 혹은 배출과 탈기를 번갈아 실행한 후, 추가적인 배출을 위해 토너 충전 컨테이너의 유입부에 근접하게 충전 노즐을 끌어당기고, 충전이 완료되었다는 신호를 받으면, 토너 배출관 내의 분말 토너를 탈기 수단의 내벽으로 흡입하여 플러그를 형성하도록 탈기 수단을 감압시키며 충전을 완료하는 것인 분말 토너의 충전 방법.

<42> 상기 <41>에 따른 분말 토너의 충전 방법에 있어서, 역류 공기압과 공기 유량은 탈기 수단과 플러그 형성 수단의 막힘을 방지하기 위해 독립적으로 제어되는 것인 분말 토너의 충전 방법.

<43> 상기 <37> 내지 <42> 중 어느 하나에 따른 분말 토너의 충전 방법에 있어서, 압력 센서는 유동화된 토너를 흡입하고 배출하는 벨로우즈 펌프의 배출측에 또는 다수의 벨로우즈가 하나의 토너 운반 기구 내에 포함될 때 벨로우즈 배출관의 조립 부품에 수직하게 설치되며, 토너 배출 압력은 연속적으로 측정될 수 있고, 충전은 소정 레벨보다 더 높은 압력에서 정지되며, 주의 혹은 경고를 발하게 되는 것인 분말 토너의 충전 방법.

본 발명의 분말 토너의 이송 방법 및 이송 장치에 따르면 분말 토너가 응력을 받지 않기 때문에 토너의 품질이 유지되는 유리한 효과를 발휘한다.

상기 장치는, 토너 분산이 방지되고 가압이 불필요하기 때문에 크기와 중량이 감소되고 휴대 가능하게 되며, 또한 모든 타입의 전원에 대해 사용될 수 있다. 따라서, 사무실에서 필요시 즉시 사용 가능하다.

가압을 전제로 하는 종래의 공압 이송 방법은, 스크루 컨베이어와 기계적 펌핑 방법을 사용할 때, 진동과 가압과 같은 기계적 응력으로 인한 토너의 성능 저하를 피하기 위해 약 15 L/min의 가스 공급을 필요로 한다. 그러나, 본 발명의 이송 방법은 가압을 필요로 하지 않으며, 흡입 가스의 양은 가압이 있는 경우의 약 5분의 1 정도이다. 따라서, 본 발명의 이송 방법은 다음과 같은 장점을 갖는다. 즉, 장치의 소형화 및 경량화와 휴대성, 장치의 시동에서 토너 배출까지 짧은 기동 시간(rise time), 짧은 탈기 시간 및 안정화 시간, 원치않는 토너의 진동 방지, 품질 저하 예방, 짧은 토너 이송 시간과 토너 충전 시간, 필요 공간과 전력의 감소, 예비 작동 및 후 작동이 거의 없다는 점 및 낮은 비용 등의 장점을 갖는다.

본 발명에 따른 유동화된 토너의 부피 밀도는 약 0.33 g/cc이며, 이는 체적 요구량 면에서 현저한 감소를 의미한다. 그 차이는 대체로 공급 가스의 체적, 즉 흡입 체적에 있다. 또한, 토너가 이송 중에 가압되지 않기 때문에 분말 토너에 작용하는 응력은 감소한다. 추가적으로, 유동상은 단지 가스 공급만을 이용하는 이송 공정에 비해 3 내지 4배 정도로 이송 성능을 향상시킨다.

또한, 본 발명의 분말 토너 충전 장치에서의 토너 이송은 통상적으로 모터에 의해 구동되며, 정확한 충전은 토크(공급된 전류의 량), 특히 충전량에 대한 회전수(예컨대, 인버터 제어에서의 주파수 및 펄스 제어에서의 펄스 수 및 시간 간격)를 변경시킴으로써 달성되는 데, 이때 충전량은 모니터링되고, 획득된 정보는 모터 내의 제어 회로와 전원 회로의 제어 부품으로 피드백된다. 추가적으로, 충전 노즐은 컨테이너의 바닥 근처로 삽입되며, 탈기 효과는 토너 이송 속도의 제어와 조합될 수도 있다. 이는 작은 체적으로 컨테이너를 충전할 수 있게 해준다. 또한, 토너 이송관 내측에 '플러그'를 형성하는 기구를 추가하여 토너 분산 없이 심지어 가요성 컨테이너의 충전도 단시간 내에 완료할 수 있다.

도 1은 본 발명의 분말 토너의 이송 장치를 개략적으로 도시한 예시적인 도면이다.

도 2는 좌측에 본 발명의 휴대 가능한 토너 충전 장치의 외관의 일례를, 우측에는 유체 탱크를 나타내는 사진이다.

도 3은 도 2의 토너 충전 장치의 내부를 도시한 사진이다.

도 4는 본 발명의 토너 이송 장치를 개략적으로 도시한, 또 다른 예시적인 도면이다.

도 5는 충전량 제어를 간략하게 설명하는 다이어그램이다.

도 6은 충전량 제어 결과를 나타내는 그래프이다.

도 7은 유체의 가압을 이용하는 종래의 충전 장치의 충전량 변화를 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 가요성 컨테이너를 이용한 고밀도 충전 방법을 개략 적으로 도시한 도면이다.

(분말 토너의 이송 방법 및 분말 토너의 이송 장치)

본 발명의 분말 토너의 이송 방법은 가스 공급 수단으로부터 분말 토너 수납 용기까지 공급되는 가스에 의해 분말 토너를 유동화시키고, 흡입 수단에 의해 유동화된 분말 토너를 흡입하며, 분말 토너를 토너 저장 컨테이너로 배출함으로써 분말 토너를 이송시키고,

흡입 수단을 이용한 분말 토너의 흡입은 왕복 운동 펌프를 사용하여 행해진다.

이 경우의 양호한 양태는 다음과 같다. 공기 공급 수단에 의해 밀폐 가능한 가압식 또는 비가압식 분말 토너 수납 용기로 공급되는 가스는 조절되고 분말 토너 수납 용기 내의 분말 토너 유동화 수단으로 도입되어, 분말 토너는 분말 토너 수납 용기 내에서 유동화되며, 분말 토너 수납 용기는 흡입 수단의 흡입 유입부를 통해 흡입되어 유동화된 분말 토너가 운반되고, 흡입 수단의 하류에 배치된 맥류 완충화 수단에 의해 맥류를 평류화하거나 평류화를 촉진시킨 후 토너가 토너 컨테이너로 배출된다.

본 발명의 분말 토너의 이송 장치는,

밀폐 가능한 가압식 또는 비가압식 분말 토너 수납 용기와,

상기 분말 토너 수납 용기 내에 배치되고 분배된 가스를 분말 토너 수납 용 기에 유출시킴으로써 분말 토너 수납 용기 내의 분말 토너를 유동화시키는 분말 토너 유동화 수단과,

분말 토너 수납 용기를 간헐적으로 흡입하고 분말 토너 수납 용기 내의 유동화된 분말 토너를 간헐적으로 배출시키는 간헐식 흡입 수단 및

간헐식 흡입 수단의 하류에 배치된 맥류 완충화 수단을 포함하며,

상기 분말 토너의 이송 장치는 선택적으로 다른 수단을 포함한다.

상기 흡입 수단은 왕복 운동 펌프에 의해 분말 토너를 흡입한다. '왕복 운동 펌프(reciprocating motion pump)'는 분말 토너를 압박하는 것 뿐만 아니라 기계적으로 가압하는 피스톤 또는 플런저의 왕복에 의해, 또는 분말 상의 침투와 교반에 의해 분말을 이송하는 로드와 같은 왕복 운동 부재를 내부적으로 포함하는 '왕복 펌프'를 의미하지 않는다. 따라서, 펌프는 '왕복 펌프'에 해당하지 않으며, 별도로 '왕복 운동 펌프'로서 표현된다. 이러한 '왕복 운동 펌프'들 중 벨로우즈 펌프(아코디언 펌프)가 가장 바람직한데, 그 이유는 양단부가 고정되어 있지 않은 벨로우즈 펌프는 저속 배출을 취급할 수 있기 때문이다. 다시 말해서, 벨로우즈 펌프는 토너에 응력을 가하지 않은 채 느리게 이동하는 토너를 배출하며, 에너지 효율 측면에서 우수하다.

간헐적인 흡입은 분말 토너 흡입용 왕복 운동 펌프를 사용함으로써 용이하게 행해질 수 있고, 분말 차단은 이러한 간헐적인 흡입과 함께 일어나지 않는다. 또한, 유동화된 토너의 흡입 포트와 배출 포트 사이의 위치 관계와 관련하여, 흡입 파이프는 더 높은 위치에 배치되며, 토너는 분말 토너의 분산을 방지하는 데 상호 종속적으로 효과적인 맥류 완충화 수단을 통해 배출된다.

본 명세서에 있어서, 본 발명에 따른 간헐적인 조절이란, 예컨대 행정의 양, 횟수 및 시간을 제어함으로써 이송량, 이송 주기 및 이송 시간을 조절하는 것을 의미한다. 이것은 상기 이송을 성공적으로 원활하게 할 수 있고 맥동 뿐만 아니라 이송 중지를 방지하거나 또는 적어도 맥류 완충화 장치의 의존도를 감소시킨다.

또한, 본 발명의 분말 토너의 이송 장치는 분말 토너의 이송 중에 가압을 필요로 하지 않는다. 따라서, 작동 중에 나아가 연속 작동 중에 분말의 보충이 가능하다. 흡입에 의한 분말 토너 수납 용기로부터의 분말의 배출을 용이하게 하거나 혹은 촉진하기 위해, 바람직하게는 분말 토너 수납 용기의 분말 상의 내측으로의 보충 가스 공급, 즉 가압이 추천된다. 구체적인 예로서 4 kPa 이하의 가압은 토너의 배출을 향상시킨다.

일본 특허 공개 제H04-226672호(특허 공보 제H06-14960호)와 특허 공개 제2000-329068호와 같은 특허 문헌에는 벨로우즈 펌프(아코디언 펌프)가 개시되어 있다. 이러한 문헌에서의 설명은 분말 이송이 아닌 액체 이송에 관한 것이지만, 벨로우즈 펌프의 구조를 이해하는 데 있어서 여전히 도움이 된다.

구체적으로, 벨로우즈 펌프는 벨로우즈(벨로우프램)의 팽창과 수축에 의해 이송 유체를 맥동식으로 흡입한다. 다시 말해서, 압축된 벨로우즈의 팽창은 유입부 밸브를 개방시키고 배출부 밸브를 폐쇄시키며, 이송된 유체는 감소된 압력 하에서 벨로우즈 내측으로 흡입되고, 압축될 벨로우즈는 유입부 밸브를 폐쇄시키고 배출부 밸브를 개방시키며, 이에 따라 벨로우즈는 배출부 밸브를 통해 이송된 유체를 배출한다.

이러한 간헐식 흡입 펌프의 간헐적인 상태는, 벨로우즈의 내경에 따라, 작은 직경을 갖는 벨로우즈의 경우 분당 3행정 내지 분당 130행정이 바람직하며, 분당 40행정 내지 분당 100행정이 보다 바람직하다. 또한, 큰 직경을 지닌 벨로우즈의 경우, 분당 6행정 내지 분당 70행정이 바람직하며, 분당 40행정 내지 분당 60행정이 보다 바람직하다. 큰 용량을 갖는 벨로우즈를 이용하면 더 큰 흡입 성능을 얻을 수 있으며, 이에 따라 더 작은 수의 행정만으로 충분하고, 이송량은 펌프 행정과 행정 수를 제어함으로써 조절될 수 있다. 그러나, 간헐식 흡입 펌프와 맥류 완충화 수단의 용량을 결정하는 것과 관련하여, 벨로우즈 용량과 행정 수는 맥류 완충화 수단에 필요한 완충화 용량을 제한한다. 흡입은 토너 유동화용 분말 토너 수납 용기와 펌프 사이에서 발생한다. 본 발명에 따른 흡입 효과는 토너 분산 방지 및 토너 운반에 있다. 펌프로부터 카트리지로의 운반은 배출과 마찬가지이며, 간헐적인 작동이다. 따라서, 유동화된 토너는 펌프 내에서 펌프의 회전과 이송 경로에 따라 좌우되는 가변 속도로 이동하며, 이는 토너에 교반 효과를 부여하고 경로 내의 토너의 침전을 방지한다. 상기 작동이 간헐적이지 않을 때, 경로 내에서 토너의 속도차는 없다. 토너가 그 경로에 자리하고 적층되어 토너 덩어리가 된다. 이는 상기 경로에서의 토너의 불완전한 이송을 초래하고, 이에 따라 소위 블랙 보이드(black void)라 불리는 이미지 형성에서의 이미지 결함을 초래한다.

일반적으로, 벨로우즈 펌프는 낮은 위치에서 높은 위치로 액체를 펌핑할 때 사용된다. 액체는 중력에 의해 높은 위치에서 낮은 위치로 자연적으로 이동 가능 하기 때문에, 벨로우즈는 일반적으로 상향으로(통상의 배향) 사용되므로 벨로우즈는 유입부 및 배출부 밸브 아래에 배치된다. 분말 토너가 이송될 때, 벨로우즈 내부의 토너 축적과 분말 토너의 막힘은, 벨로우즈를 유입부 및 배출부 밸브(반대로 배향) 위로 배치함으로써 개선된다. 분말 토너의 막힘은 또한 토너 배출관 중 벨로우즈 펌프와 맥류 완충화 수단을 연결하는(본 발명의 설명에서 또한 커넥터 라인 또는 토너 튜브라고 언급되는 벨로우즈 펌프의 배출부와의 연결) 적어도 토너 배출관의 내측 직경이 벨로우즈의 내경 이상일 때 개선된다.

추가적으로, 유입부와 배출부 밸브용 더크빌 밸브를 사용함으로써 튜브 내의 토너와 공기를 포함하는 고체-기체 혼합류에서 토너에 가해지는 응력을 줄일 뿐만 아니라 일방으로 흐르도록 강제한다.

더크빌 밸브와 벨로우즈 펌프를 조합함으로써, 상기 장치 내의 잔류 토너는 단지 더크빌 밸브의 배출부 부분과 펌프 사이의 여유 공간에 있게 되며, 이는 장치의 청소 작업을 매우 쉽게 만든다.

벨로우즈 펌프에 의한 간헐적인 작동의 경우, 분말 토너의 흡입은 간헐적으로 행해지고, 또한 배출도 간헐적으로 행해져 토너 분산을 초래한다. 따라서, 본 발명에 있어서 맥류 완충화 수단은 단지 하나의 벨로우즈를 구비한 펌프의 경우에 사용된다. 토너의 배출부(이송부)에 맥류 완충화 수단을 설치하면 맥동이 감소되며, 이는 토너에 작용하는 응력을 줄일 뿐만 아니라 토너 분산을 방지한다. 여기서, 완충화 수단은 과잉 압력을 덜어주고 일시적으로 분말을 구속하기 위한 기구이다.

본 발명에 따르면, 분말 토너의 이송 장치는 크게 가압되지 않으며, 이에 따라 24V 내지 220V 전원을 이용할 수 있다. 가스 공급부에 고압 가스 실린더가 사용될 수 있고, 태양열 발전과 풍력 발전과 같은 자연 에너지 뿐만 아니라 배터리를 사용하는 것도 또한 가능하다.

여시서, 도 1은 본 발명의 분말 토너의 이송 장치를 개략적으로 도시한 예시적인 도면이다.

상기 분말 토너의 이송 장치는, 이송 수단이 대략 분말 토너 흡입부, 즉 흡입 수단과, 토너 수납 용기(1) 내에 배치된 분말 토너 공급부, 즉 공급 수단으로 나뉘도록 되어 있다.

분말 토너 흡입부는 간헐식 흡입 펌프로서 벨로우즈 펌프(B)와, 맥류 완충화 수단(13)(맥류 완충기)을 포함한다. 벨로우즈 펌프(B)의 유입부 밸브(10)와 토너 수납 용기(1)를 포함하는 유입부 또는 흡입 공급원 부분은 토너 흡입관(7)[토너 튜브(7)]과 연결된다. 벨로우즈 펌프(B)의 배출부 밸브(11)와 맥류 완충기(13)를 포함하는 배출부는 토너 배출관(12)[토너 튜브(12)]과 연결된다. 이러한 예시적인 장치는 맥류 완충기(13)를 구비하지만, 본 발명의 경우 필수적인 구성은 아니다(도 6의 원활한 이송 참조).

또한, 이러한 예에서는 토너 튜브(7) 내에 설치된 3방향 밸브(7a)가 마련된다.

토너 배출관(14)은 맥류 완충기(13)의 배출부에 배치되고, 그것의 하류 단부에는 이송된 토너가 충전될 토너 충전 컨테이너(17)기 마련된다.

상기 토너 충전 컨테이너(17)는 저울(16) 상에 배치되어 전자석 다이어프램(도시 생략) 상에 설치된다. 이러한 다이어프램은 변형 정도(신장 정도)에 따라 이차 코일로부터의 출력 전위를 변화시키는 변환기이다. 이 다이어프램에서 나온 출력 신호는 신호 라인(16b)을 통해 전력 제어 회로(8a)로 전송된다.

이러한 예시적인 토너 이송 장치의 전력 제어 회로(8a)는 원-칩 마이크로컴퓨터(one-chip microcomputer)를 포함하며, 이 마이크로컴퓨터는 CPU, 호출 준비 상태에서 연산 및 명령 신호의 발신을 위한 프로그램뿐만 아니라 임계 데이터를 저장하는 ROM, 기록 준비 단계에서 인코더에 의해 인코딩되고 신호 라인(16a)으로부터 시시각각으로 전달된 모니터 신호 정보를 저장하는 RAM을 포함한다. ROM으로부터 호출된 임계 데이터와 RAM에서 호출된 모니터 신호 정보의 연산 또는 비교는 이들의 차가 0이 될 때까지 CPU에서 반복되며, 그 연산 결과는 호출 준비 단계에서 다시 RAM에 저장된다. 동시에, 연산 결과에 대응하는 제어 신호는 디코딩되고, (충전 말기 근처에서 더 빈번하게) 전력 제어 회로(8a)의 컨트롤러에 연속적으로 전달된다. 그러나, 본 발명의 제어 시스템은 전술한 바에 의해 한정되지 않으며, 현재까지 공지된 임의의 제어 시스템을 응용할 수 있다.

분말 토너 공급부는, 공급 수단으로서의 압축기 장치(6)와 분말을 유동화하는 수단으로서의 유동상(2)을 포함하며, 유동상(2)은 분말 토너 수납 용기에 포함되고, 압축기 장치(6)와 유동상(2)은 가스 공급관(4)에 연결되며, 유량계(5)는 가스 공급관(4)의 중간에 설치된다.

전술한 예시적인 장치는, (ⅰ) 분말을 유동화시키는 예시적인 수단으로서 유 동상(2)을 포함하는 분말 토너 수납 용기(1)와, (ⅱ) 예시적인 가스 공급 수단으로서의 압축기 장치(6)와, (ⅲ) 예시적인 간헐식 흡입 펌프로서의 벨로우즈 펌프(B)와, (ⅳ) 맥류 완충화 수단(맥류 완충기)(13)과, (ⅴ) 가스 주입 수단의 유입단부에 배치된 고정 수단(1a)과, (ⅵ) 가스 공급 조절 수단(도시 생략) 및 (ⅶ) 예시적인 분말 토너 배출 수단으로서 흡입 라인(14)을 포함한다.

벨로우프램(9), 유입부 밸브(10) 및 배출부 밸브(11)를 포함하는 벨로우즈 펌프(B)는 펌프 모터(8)에 의해 구동된다. 이 실시예에서, 상기 가스 공급 조절 수단은 압축기(6)에, 보다 엄밀하게는 압축기용 모터의 전원 제어 회로(8a) 내에 설치된다.

유량계(5)는 압축기 장치(6)에 고착되어 있다. 분말 토너 수납 용기(1) 내의 유동상(2)과 가스 공급 수단은 공급 라인으로서 분리 가능한 가스 공급관(4)에 연결되며, 분말 토너 수납 용기(1)와 벨로우즈 펌프(B)는 흡입 라인으로서 분리 가능한 토너 튜브(7)에 연결된다. 맥류 완충화 수단(13)은 벨로우즈 펌프(B)의 하류에 위치한 토너 이송 라인으로서의 토너 튜브(12)에 설치된다. 상기 토너 이송관은 맥류 완충화 수단(13)의 하류측으로 연장되며, 토너 배출부(15)는 맥류 완충화 수단의 단부에 위치한다. 이러한 예의 경우, 흡입 라인(7)은 분말 토너 수납 용기(1) 깊숙이 즉, 토너 흡입관(3)을 매개로 유동상의 10 mm 내지 30 mm 위로 연장된다.

이러한 예에 있어서, 고정 수단(1a)은 분말 토너 수납 용기(1)의 뚜껑 부재 이외의 것이다. 가스 공급관(4), 흡입관(7) 및 통기관은 고정 수단(1a)에 분리 가 능하게 장착되고, 가스 공급관(4), 흡입관(7) 및 통기관 중 2개 이상은 분리 가능한 상태로 일체인 것이 바람직하다. 가스 공급관(4), 흡입관(7) 및 통기관은 동일한 재료로 제작될 수 있다.

이러한 예의 고정 부재(1a)는 분말 토너 수납 용기(1)의 천정에 대한 조인트 부재이다. 이 부재에, 간헐식 분말 토너 흡입 수단(간헐식 흡입 펌프)의 예로서 벨로우즈 펌프(B)로부터의 흡입관이 분리가 가능하게 고착될 뿐만 아니라 가스 공급관도 분리 가능하게 고착된다. 분말 토너를 공급하는 수단으로서의 소형 호퍼는 어떤 구성 요소도 연결되지 않는 뚜껑 부재에 분리 가능하게 고착되며, 이에 따라 토너는 이 뚜껑 부재를 통해 용이하게 공급된다.

이러한 토너 수납 용기의 사용은, 본 발명의 필수적인 구성은 아니지만 하나의 바람직한 예시적인 양태이다. 예컨대, 작동 중에 토너가 매우 짧은 예고로 분말 토너 수납 용기(1)로 공급될 때, 더 큰 공급 성능을 갖는 또 다른 공급 수단으로 전환할 수 있거나 다른 보충 수단을 조합하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 분말 토너 장치는 가압되지 않은 상태로 작동될 수 있으며, 이에 따라 작동 중에 토너의 공급과 관련한 문제가 생기지 않고, 이는 또한 다른 구성에도 적용된다. 예컨대, 유량계(5)를 포함하는 예시적인 가스 공급 수단으로서 압축기 장치(6)로부터의 가스 공급 라인의 중간에 고착된 유량계(5)는 본 발명의 필수 구성은 아니다. 가스 공급을 조절하는 임의의 수단이 사용될 수도 있으며, 더욱이 압축기 장치(6) 자체는 가스 공급 수단의 간단한 예이다. 따라서, 고압 가스 실린더는 압축기 대신 가스 발생 또는 가스 공급 기구로서 사용될 수 있다.

예시적인 장치의 추가적인 설명에 따르면, 분말 토너 수납 용기(1) 내의 토너는 압축기(6)로부터의 보충 공급 가스 뿐만 아니라 압축기(6)로부터의 조절된 공기와 조합되어 유동상(2)을 통해 흡입관(7)으로부터의 흡입에 의해 유동화된다. 다시 말해서, 본 발명에서 가스 공급을 위한 가압은 흡입관(7)에 의한 흡입을 보완한다. 그 후, 유동화된 토너는 펌프 유닛 내의 벨로우즈의 수축과 팽창에 의해 유입부 밸브(10)로부터 흡입되고, 배출부 밸브(11)와 토너 이송 라인(토너 튜브)(12)을 통과하며, 토너 이송관(14)의 배출부(15)로부터 배출된다. 맥류 완충기(13)는 토너의 맥류를 완충하기 위해 중간에 삽입된다. 상기 완충기(13)는 토너 분산이 쉽게 발생하기 때문에 배출 이전에 사용된다.

벨로우즈 펌프로부터 비롯되는 맥류는, 또한 벨로우즈 펌프 이후의 토너 이송 경로를 길게 함으로써 현저하게 완충될 수 있고, 본 발명에서는 이러한 종류의 조치를 선택하는 것을 완전히 배제하지 않는다. 그러나, 맥류를 해결하기 위해 토너 이송 경로의 길이를 단순히 증가시키는 대응책은 토너 이송 경로의 마찰 저항 뿐만 아니라 분말 토너의 이송 장치의 시동으로부터 토너 배출까지의 대기 시간을 증가시키며, 따라서 문제에 대한 최선의 해결책은 아니다.

본 발명에 사용된 분말 토너의 체적 평균 입경은 2.5 내지 15 ㎛가 바람직하며, 보다 바람직하게는 3.0 내지 12.0 ㎛, 가장 바람직하게는 5.0 내지 9.0 ㎛이다. 토너의 절대 비중은 1.02 내지 1.45가 바람직하며, 보다 바람직하게는 1.1 내지 1.3이다. 토너의 부피 밀도는 0.20 g/cm³ 내지 0.90 g/cm³ 가 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.35 g/cm³ 내지 0.85 g/cm³ 이다. 외부 첨가제를 함유한 토너는 특히 현저한 효과를 나타낸다.

압축기(6)로부터의 공기량은, 분말 토너 수납 용기(1) 내의 토너의 체적이 1.2 내지 15배만큼, 보다 바람직하게는 1.5 내지 5배만큼 증가하도록 되어 있다. 이 양보다 많은 양은 불필요하다. 초기에 약 0.47 g/cm³ 인 토너의 부피 밀도는 가스의 주입에 따른 이송 직후 0.25 g/cm³로 감소한다. 그러나, 벨로우즈 펌프(B)는 다른 형태의 펌프에 비해 분말 이송의 측면에서 우수한 능력을 갖기 때문에 이송 경로 내에서 토너의 막힘을 피하도록 장치가 작동되는 한 이러한 저밀도로 독자적으로 작동할 필요가 없다. 보다 구체적으로, 토너는 약 0.35 g/cm³ 정도의 높은 부피 밀도로 이송될 수 있다. 본 발명의 유동화된 토너의 부피 밀도는 약 0.33 g/cm³이며, 용적 감소는 종래의 방법에 비해 현저하다. 이것은 대부분 가스 공급량 또는 가스 흡입량의 차이로 인한 것이다. 또한, 분말 토너가 이송 중에 가압되지 않기 때문에 분말 토너에 작용하는 응력은 줄어든다. 추가적으로, 유동상이 있으면 단지 가스 공급만이 있을 경우에 비해 분말 토너의 이송 능력을 3 내지 4배 증가시킨다.

도 2는 휴대 가능한 케이스에 보관되어 있는, 본 발명의 분말 토너의 이송 장치를 포함하는 분말 토너의 충전 장치 세트를 나타내는 사진이다. 추가적으로, 도 3은 실제 저장 상태의 일례를 나타내는 사진이다. 케이스는 핸들을 포함하면서 휴대 가능하며, 그 표면 상에 스위칭 수단 뿐만 아니라 가스 공급 수단 및 분말 흡입 수단을 위한 24V 내지 220V 전원을 공급하기 위한 접속 수단을 포함한다. 상기 예에 따른 케이스의 치수는 길이 400 mm, 폭 300 mm, 깊이 160 mm이며, 압축기(6), 벨로우즈 펌프(B), 맥류 완충화 수단(13), 이들을 연결하는 관형 부재 및 전력 공급부를 연결하기 위한 전기 코드와 같은 모든 장치들은 분리 가능하게 보관되거나 장착된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 관형 부재는 고정되므로 엉키지 않는다.

이러한 휴대 가능한 케이스는 토너 충전 장치의 작동 중에 개방될 수 있지만 케이스의 내부는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 배치된 관찰용 윈도우가 존재하기 때문에 케이스가 폐쇄된 상태에서도 눈으로 관찰할 수 있다. 또한, 이러한 예시적인 장치의 분말 토너 수납 용기는 내부 분말 토너의 존재를 눈으로 관찰하기에 충분하게 투명하지만, 관찰용 윈도우가 분말 토너 수납 용기(1) 상에 설치될 수 있다. 투명도는 플루오르화된 오염 방지제 혹은 실리콘 오염 방지제의 도포에 의해 장시간 동안 유지될 수 있음이 입증되었다.

본 발명의 분말 토너의 이송 장치에 있어서, 이송 특징보다는 이송된 토너의 품질 저하를 방지한다는 관점에 따라 이송 경로의 내벽의 저항은 대체로 낮은 것이 바람직하다. 따라서, 이송 경로의 내벽은 매끈한 것이 바람직하고, 고정구는 가능한 한 편평한 것이 더욱 바람직하다. 고정구에서의 편평도는 상당량의 무기 충전제 입자가 통상적으로 함께 반죽되는 상업적으로 입수 가능한 PET 필름의 표면과 같은 수지 필름 표면의 평활도와 등가인 것이 바람직하다. 또한, 전술한 바와 같이, 분말 토너의 막힘은, 벨로우즈 펌프의 밸브 내경이 맥류 완충화 수단, 토너 흡 입관 및 토너 배출관을 연결하는 연결 라인의 내경 이상인 경우에 향상된다. 네덜란드 소재의 Vernay Europa V.B.에서 제작한 더크빌 밸브는 도 1에 도시된 분말 토너의 이송 장치의 밸브로서 사용된다.

다음으로, 충전 정밀도 및 효율을 향상시키기 위한 수단에 대해 설명할 것이다.

저울(16)은 도 1에 도시된 분말 토너의 이송 장치의 토너 배출부 아래에 배치되며, 이 저울은 전술한 바와 같이 펌프 모터(8)와 연동시킨다. 이는, 일본 특허 공보 제3549053호에 따른 종래의 분말 유동화 방법의 경우 충전량이 0 g 내지 10 g 범위 이내로 제어될 수 있는데 반하여, 본 발명에서는 충전량이 0.1 g의 정밀도까지 제어될 수 있도록 더 정밀한 제어가 가능하도록 한다. 다시 말해서, 본 발명은 종래의 등가물에 비해 100배의 정밀도를 제공한다.

종래의 충전 장치는 단지 분말을 밀봉하고 가압시킴으로써 분말의 양을 제어하며, 이에 따라 큰 조건 변화를 수반하면서 가압을 행하기가 어렵다.

한편, 본 발명에서는 분말을 밀봉시킬 필요가 없으며, 가스는 단지 토너의 유동화를 위해서만 공급된다. 따라서, 토너 분말은 펌프의 운동에 의해서만 제어되며, 이는 펌프를 저울과 연동시킴으로써 쉽게 행해진다. 보다 구체적으로, 모터의 회전 속도는 단계적으로 또는 비단계적으로 제어된다. 특히 펄스 모터 구동에 있어서, 펄스 모터는 충전량이 목표량을 충족시키기 이전에 꺼진다. 실제 충전된 양과 전달된 펄스의 양을 비교하고, 목표 충전량과 실제 충전량 사이의 차이는 펄스 신호로 변환되며, 이 신호는 펄스 모터로 전송된다. 이에 의해, 높은 정밀도의 충전과 고속 충전이 양립할 수 있다.

충전 효율의 향상은 펌프 모터를 포함하는 다수의 토너 분출 부품을 설치함으로써 가능하다. 유동화된 분말의 가압에 의한 간헐적인 토너 배출 대신에, 토너 배출 및 압력 해제, 즉 토너 충전 개시부터 펌프 모터의 온-오프에 의한 정지까지의 연속 작업이 가능하다. 이는 연속적인 자동 작업을 가능하게 해준다.

종래의 유동화된 충전 방법에서 일회의 조작은 단지 일회의 충전만을 수행한다. 그러나, 본 발명에서는, 다수의 토너 흡입 부품과 토너 배출 부품이 하나의 토너 수납 용기로부터 다수의 토너 컨테이너로의 충전 작업을 가능하게 하도록 배치된다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 분말의 펄스는 3개의 벨로우즈 펌프(B)를 배치함으로써 완충될 수 있다. 따라서, 도 1에 도시된 맥류 완충기(13)는 더 이상 필요하지 않으며, 더 높은 정밀도를 갖는 충전이 가능하다.

도 4에서, 상기 장치는 펌프 컨트롤러(20)와 전체 컨트롤러(21)를 포함한다. 도 1에 도시된 부재와 동등한 다른 부재들에는 동일한 참조 번호를 사용하며, 그 설명을 생략할 것이다.

250 g/min의 배출 능력을 갖는 이송 장치의 치수와 흐름은 구체적인 예로서 도시되어 있다.

상기 이송 장치는 압축기, 분말 펌프, 배관 및 길이 40 cm, 폭 30 cm, 깊이 16 cm의 알루미늄 합금 트렁크 내에 배치된 장비들을 구비하며, 100V의 전력 공급에 의해 구동된다. 토너 배출은 장치를 설치하고 약 2분 후에 개시될 수 있다.

배출 능력은 벨로우즈를 추가하고 벨로우즈의 직경을 확대함으로써 증가될 수 있다.

종래의 방법의 경우에는, 상기 장치가 가압되기 때문에, 1개의 토너 수납 용기로부터 충전될 수 있는 카트리지의 개수가 제한된다.

한편, 본 발명에 있어서는, 장치가 가압되지 않기 때문에 작동 중에 분말을 첨가할 수도 있다. 본 발명은 또한 토너의 추가를 위해 적용될 수 있다. 또한, 토너 배출 속도가 펌프의 회전 속도에 의해 제어될 수 있기 때문에 토너 분산은 감소된다는 점에서 유리하다.

(분말 토너의 충전 장치 및 분말 토너의 충전 방법)

본 발명의 분말 토너의 충전 장치는 본 발명의 분말 토너 이송 수단을 포함하고, 선택적으로 필요에 따라 다른 수단을 포함한다.

본 발명의 분말 토너의 충전 방법은 본 발명의 분말 토너 이송 공정을 포함하고, 선택적으로 필요에 따라 다른 공정을 포함한다.

본 발명의 분말 토너의 충전 방법에 있어서, 벨로우즈 펌프의 구동에 의해 유동화된 토너는 토너 카트리지 내에 배출되며, 배출과 동시에 혹은 소정 양의 배출 이후에, 토너 내의 공기는 탈기관을 통해 제거되므로 일정한 질량을 지닌 토너가 주어진 용적을 갖는 토너 카트리지에 충전될 수 있다.

본 발명의 분말 토너의 충전 방법에 따르면, 분말 토너 카트리지에 충전될 수 없는 토너는 호퍼 내에서 넘쳐흐를 수 있다. 일정한 질량의 토너 배출 다음에는 분말 토너 카트리지 내에 토너를 저장하기 위한 탈기관의 삽입이 뒤따른다.

분말 토너의 충전 방법에 있어서, 토너 배출관은 분말 토너 카트리지의 바닥에 닿지 않으면서 근접하게 삽입되며, 소정 질량의 토너는 토너 배출관을 토너 내에 파묻은 상태로 탈기 작동 중에 간간히 한 번 이상 배출된다. 소정 질량에 도달한 후, 토너 배출관은 토너 카트리지의 유입부에 근접하게 끌어당겨진다. 상기 배출은 토너 배출관이 토너 분말과 분말 토너 카트지리와 접촉하지 않으면서 중량 지시계의 값이 소정의 설정값에 도달할 때까지 지속 가능하다.

분말 토너의 충전 방법에서, 토너 배출관과 동심을 이루는 탈기 수단을 토너 배출관 외측에 배치하고, 다공성 재료로 형성된 하단부를 갖는 토너 배출관을 구비하는 탈기 수단을 포함하는 충전 노즐을 사용하여, 토너 충전 노즐을 분말 토너 컨테이너의 바닥에 닿지 않으면서 근접하게 삽입하고 소정 질량의 토너를 배출시키며, 배출하는 동안 혹은 배출과 탈기를 번갈아 실행한 후, 추가적인 배출을 위해 토너 컨테이너의 유입부에 근접하게 충전 노즐을 끌어당기고, 충전이 완료되었다는 신호를 받으면, 토너 배출관 내의 분말 토너를 탈기 수단의 내벽으로 흡입하여 플러그를 형성하도록 탈기 수단을 감압시키며 충전을 완료한다.

분말 토너의 충전 방법에서, 역류 공기압과 공기 유량은 탈기 수단과 플러그 형성 수단의 막힘을 방지하기 위해 독립적으로 제어된다.

분말 토너의 충전 방법에서, 압력 센서는 유동화된 토너를 흡입하고 배출하는 벨로우즈 펌프의 배출측에 또는 다수의 벨로우즈가 하나의 토너 운반 기구에 포함될 때 벨로우즈 배출관의 조립 부품에 수직하게 설치되며, 토너 배출 압력은 연속적으로 측정될 수 있고, 충전은 소정 레벨보다 더 높은 압력에서 정지되며, 주의 또는 경고를 발하게 된다.

여기에서는, 일본 특허 공개 제2004-78252호 등의 특허 문헌에 개시된, 가요성 컨테이너에 대한 고밀도 충전 방법을 설명할 것이다.

도 8은 가요성 컨테이너에 대한 고밀도 충전 장치의 예를 보여주는 개략적인 도면이다. 이러한 고밀도 충전 장치는 다음의 4가지 유닛들을 포함하는데, 즉, (1) 토너를 유동화시키고 충전 노즐로 이송하는 이송 유닛과, (2) 탈기 기구와 충전 노즐 내의 폐쇄 기구의 압력을 제어하는 공기 장치 유닛과, (3) 충전 및 탈기 노즐 유닛 및 (4) 전체적인 제어 유닛을 포함한다.

(1) 상기 이송 유닛은 유동상(113), 유동화된 토너를 이송하는 충전 장치(110) 및 유동화된 토너의 이송 압력을 측정하는 라인 압력 센서(115)를 포함한다. 이들은 튜브 또는 배관으로 연결된다.

(2) 공기 장치 유닛 내의 충전 및 탈기 노즐(107)은 동심의 내측 튜브, 중간 튜브 및 외측 튜브(도시 생략)를 포함하는 복합 튜브를 형성한다. 유동화된 토너는 내측 튜브 안에서 유동한다. 토너의 탈기와 폐쇄를 위한 공기 경로로서, 탈기용 외측 튜브의 외부의 하단부와 폐쇄용 내측 튜브의 내부의 하단부는 각각 외측 튜브 및 중간 튜브에 의해 그리고 중간 튜브와 내측 튜브에 의해 둘러싸인 공간의 압력을 제어할 수 있는 스테인레스 망, 소결 재료 및 다공성 플라스틱과 같은 다공성 재료로 덮인다. 이들은 다수의 외부 전자석 밸브를 포함하는 공기 장치에 연결된다.

(3) 충전 노즐 유닛은, 충전량과 컨테이너의 높이에 기초하여 충전 및 탈기 노즐의 높이를 제어하는 높이 조절 기구(111)와, 토너 컨테이너의 홀더(111)와, 토너 컨테이너와 충전량에 대한 측정 센서인 로드 셀(102) 및 접촉 없이 충전 노즐 바깥에 배치되고 충전 노즐 외측에 접착된 토너의 진공 청소를 수행하는 노즐 클리너(112)를 포함한다.

(4) 전체적인 제어 유닛은, 로드 셀로부터의 신호를 중량으로 표시하는 중량 지시계(103)와, 충전 장치의 회전 속도를 제어하는 DC 모터 드라이브(105)와, 높이 조절 기구용 컨트롤러(106) 및 이 컨트롤러를 일괄적으로 제어하는 프로그램 가능한 논리 컨트롤러(PLC)(104)를 포함한다.

충전될 토너가 유동상 내에 배치되어 유동화된 후, 빈 가요성 컨테이너는 컨테이너 홀더(101)에 배치되고, 충전 개시 신호가 부여된다. 충전 및 탈기 노즐(107)은 충전 노즐의 높이 조절 기구에 의해 충전 및 탈기 노즐의 하단부가 가요성 컨테이너의 바닥에 닿지 않으면서 근접하게 위치 설정된다. 그 다음, 위치 설정 완료 신호는 PLC(104)로 전송된다. 로드 셀(102)과 중량 지시계(103)로 컨테이너의 중량을 계측한 다음, 토너는 충전 장치(110)의 미리 설정된 회전 속도로 유동상(113)으로부터 충전 및 탈기 노즐(107)까지 이송된다. 이송된 토너가 컨테이너를 넘치지 않는 중량일 때 충전이 차단(이러한 차단은 강제적인 사항은 아님)되고, 노즐 외부의 다공판을 통해 특정 시간 간격 동안 탈기가 행해진다. 탈기 시간이 끝난 후에, 탈기를 위한 부압은 해제되고, 충전 및 탈기 노즐(107)은 위로 이동하여 그 하단부가 토너 컨테이너의 상부 근처에 위치하게 된다. 충전은 상기 위치에서 미리 설정된 충전량에 대해 적절한 속도 또는 저속으로 실행된다.

저속 충전이 완료되거나 충전된 토너의 질량이 미리 설정된 충전량에 비해 1 그램 내지 수 그램 부족할 때, 내측 튜브와 중간 튜브 사이의 압력은 약 -5 kPa의 부압이다. 이러한 압력을 이용하여, 유동화된 토너와 공기는 내측 튜브의 내부의 다공판을 통해 흡입된다. 따라서, 토너는 내벽의 튜브 벽으로 흡입되어 흐름을 정지시키는 플러그를 형성한다. 상기 튜브 내의 유량은 충전 장치(110)의 낮은 회전 속도를 설정함으로써 줄어들기 때문에, 토너의 흐름은 약 -5 kPa의 미소한 부압으로 정지될 수 있고, 이로 인해 발생하는 소위 플러그는 강고하지 않게 된다. 다음 충전 작업을 개시할 때, 플러그는 파손되거나 약 5 kPa의 압력으로 시간의 경과에 따라 씻겨 내려가게 되어 종래의 수단을 이용할 경우에 자주 발생하는 플러그의 파괴로 인한 토너 분산을 유발하지 않는다. 추가적으로, 토너의 플러그는 다음의 충전 작동 때까지 이러한 부압을 유지시킴으로써 유지되고, 이는 토너가 방울져 떨어지는 것을 방지한다.

종래의 수단에 있어서, 호퍼는 컨테이너의 용적을 팽창시키기 위해 가요성 컨테이너의 상부에 배치된다. 토너는 호퍼 내에서 넘치게 되고, 컨테이너는 이 컨테이너에 토너를 충전시키기 위해 가요성 컨테이너에 삽입된 탈기 로드에 의해 반복적으로 탈기된다. 그러나, 본 발명은 호퍼 없이 가요성 컨테이너에 적은 체적 여유로 토너의 충전이 가능하게 한다.

가요성 컨테이너는 일반적으로 충전 토너에 비해 컨테이너의 내부 용적 내에서 더 작은 여유를 갖는다.

컨테이너가 어느 정도의 여유를 갖는 경우, 전술한 충전 단계는 필수적이지 않다. 상기 토너는 컨테이너의 상부 근처의 충전 노즐을 이용하거나 또는 컨테이너 바닥 근처의 충전 노즐을 이용하여 배출되며, 탈기 없이 소정의 중량을 갖는 충전 노즐을 당김으로써 충전이 완료된다.

본 발명에서는, 전술한 문제점을 해소하기 위해, 도 8에 도시된 바와 같이 접촉 없이 가요성 컨테이너의 내측에 있는 노즐의 외주에 탈기 기구를 포함하는 충전 노즐을 삽입함으로써 토너를 배출한다.

추가적으로, 소정의 양, 즉 컨테이너로부터 넘쳐흐르지 않는 양만큼 토너가 배출될 때 탈기가 수행된다. 탈기 작업은 토너 배출이 중단되거나 연속되는 동안 행해진다. 그 결과, 종래의 방법에서 필요했던 호퍼의 부착 및 제거 작업은 더 이상 필요하지 않다. 따라서, 작동 효율은 종래의 등가물에 비해 약 20% 향상된다.

예

이하에서는, 후술하는 토너 충전 작업을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 예시할 것이지만, 이는 본 발명을 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다.

도 4에 도시된 토너 이송 장치를 포함하는 토너 충전 장치를 사용하였다. 도 4의 토너 이송 장치는 분말 토너 컨테이너의 저울 및 컨트롤러에 의해 제어되는 모터를 구비한다. 도 5는 펌프의 제어된 회전 속도와 배출된 양에 있어서의 변화를 나타낸다.

(1) 상기 장치용으로 특별히 개발된 벨로우즈 펌프를 이용하여 유동화된 토너를 충전 컨테이너에 배출하였다.

(2) 배출된 양을 측정하여 회전 속도와 정지 타이밍을 제어하였고, 미리 설 정된 중량의 토너로 컨테이너를 충전시켰다. 본 실시예에 있어서, 목표 충전량은 451.0 g이였고, 연속된 73회의 충전 작업의 결과는 도 6에 도시되어 있다. 도 6의 그래프의 수직축은 충전량을 나타내고, 도 6의 그래프의 가로축은 충전 지속 기간을 나타낸다.

사용된 토너는 Ricoh Company, Ltd.에서 제작한 0.47 g/cm³의 부피 밀도를 갖는 IPSiO Magenta 8000이었다.

비교예로서, 일본 특허 공보 제3549053호에 설명된 가압에 의한 종래의 토너 충전 장치를 이용한 충전 작업의 결과는 도 7에 도시되어 있다. 목표 충전량은 550.0 g이었다. 가압 충전 방법에 의해 충전량이 제어되는 경우, 이송 압력은 감소하였으며, 실제 충전량은 미리 설정된 양에 근사치로 되었고, 충전 조작을 완료하기 위해 미리 설정된 값과 동일한 충전량으로 충전 노즐 내에 전술한 '플러그'를 형성하였다. 소정의 시간 내에서 충전 조작을 완료하도록 이송 압력을 0까지 완전히 낮추지 않으면서 '플러그'를 형성하기 위해, 실제 충전량을 미리 설정된 값에 비해 큰 차로 오버슈팅(overshooting)하였다. 이러한 오버슈팅은 제작자에게는 손실이다.

도 6 및 도 7의 결과에 따르면, 도 6에 도시된 본 발명의 토너 충전 장치는 오버슈팅을 현저하게 개선할 수 있다는 점, 즉 실제 충전량은 도 7에 도시된 종래의 토너 충전 장치에 비해 미리 설정된 충전량보다 더 많다는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 분말 토너의 이송 방법과 분말 토너의 이송 장치는, 가압 없이 또는 최소의 가압으로 이송할 수 있을 뿐만 아니라 토너에 응력을 가하지 않고 분말 토너를 이송할 수 있다. 분말 토너의 막힘은 발생하지 않으며, 경량이고 소형이면서 간헐적인 흡입을 행하는 휴대 가능한 이송 수단이 사용된다. 모든 타입의 전원 공급 전압을 사용할 수 있기 때문에 필요시 즉시 사용 가능하다. 따라서, 휴대 가능한 이송 수단은 전자 사진용 분말 토너의 이송 방법 및 그 이송 장치에 바람직하게 사용된다.

Claims

분말 토너 수납 용기 내의 분말 토너를 공기 공급 수단으로부터 공급된 가스로 유동화하고, 유동화된 토너를 분말 토너 흡입 수단으로 흡입하며, 분말 토너 충전 컨테이너 내에 토너를 배출함으로써 분말 토너를 이송하는 분말 토너의 이송 방법으로서,

상기 분말 토너 흡입 수단에 의한 분말 토너 흡입은 왕복 운동 펌프를 이용하여 행해지는 것인 분말 토너의 이송 방법.
제1항에 있어서, 공기 공급 수단에 의해 밀폐 가능한 가압식 또는 비가압식 분말 토너 수납 용기로 공급된 가스는 조절되고 분말 토너 수납 용기 내의 분말 토너 유동화 수단으로 도입되어, 분말 토너는 분말 토너 수납 용기 내에서 유동화 되며, 분말 토너 수납 용기는 흡입 수단의 흡입 유입부를 통해 흡입되어 유동화된 분말 토너가 운반되고, 흡입 수단의 하류에 배치된 맥류 완충화 수단에 의해 맥류를 평류화하거나 평류화를 촉진시킨 후 토너가 토너 충전 컨테이너로 배출되는 것인 분말 토너의 이송 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 왕복 운동 펌프는 벨로우즈 펌프인 것인 분말 토너의 이송 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 왕복 운동 펌프의 배출부는 상기 펌프의 흡입 유입부 아래에 배치되는 것인 분말 토너의 이송 방법.
제4항에 있어서, 상기 왕복 운동 펌프의 배출부를 연결하는 밸브의 내경은 그 펌프에 연결된 토너 이송관의 내경 이상인 것인 분말 토너의 이송 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 분말 토너 흡입 수단은 가압 없이 분말 토너의 흡입을 행하는 것인 분말 토너의 이송 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 분말 토너 수납 용기는 4 kPa 이하의 압력 하에 있는 것인 분말 토너의 이송 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 분말 토너는 간헐적인 상태 및 연속적인 상태 중 어느 하나의 상태로 흡입되는 것인 분말 토너의 이송 방법.
제8항에 있어서, 토너의 이송량은 간헐적인 상태 및 연속적인 상태 중 어느 하나의 상태를 제어함으로써 조절되는 것인 분말 토너의 이송 방법.
제4항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 왕복 운동 펌프의 배출 부와 토너 이송관과의 결합부를 매끄럽게 한 것인 분말 토너의 이송 방법.
제4항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 왕복 운동 펌프의 배출부 근처에 맥류 완충기를 설치한 것인 분말 토너의 이송 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 공기 공급 수단은 가스 발생 수단을 포함하며, 상기 가스 발생 수단으로부터의 공기 공급은 24V 내지 220V 전원을 이용하는 것인 분말 토너의 이송 방법.
제12항에 있어서, 상기 가스 발생 수단은 압축기인 것인 분말 토너의 이송 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 공기 공급 수단과 상기 흡입 수단은 태양열 발전과 풍력 발전 중 임의의 하나를 사용하는 것인 분말 토너의 이송 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 공기 공급 수단은 고압 가스 실린더를 포함하는 것인 분말 토너의 이송 방법.
밀폐 가능한 가압식 또는 비가압식 분말 토너 수납 용기와,

상기 분말 토너 수납 용기에 조절된 가스를 공급하는 가스 공급 수단과,

상기 분말 토너 수납 용기 내에 배치되고 분배된 가스를 유출시킴으로써 분말 토너 수납 용기 내의 분말 토너를 유동화하는 분말 토너 유동화 수단과,

상기 분말 토너 수납 용기를 간헐적으로 흡입함으로써 분말 토너 수납 용기 내의 유동화된 분말 토너를 간헐적으로 배출하는 간헐식 흡입 수단 및

상기 간헐식 흡입 수단의 하류에 배치된 맥류 완충화 수단

을 포함하는 것인 분말 토너의 이송 장치.
제16항에 있어서, 상기 분말 토너 수납 용기의 토너 투입 수단의 토너 슬롯은 분리 가능하며, 상기 분말 토너 수납 용기 내의 상기 분말 토너 유동화 수단과 상기 가스 공급 수단은 분리 가능한 가스 공급 라인으로 연결되고, 상기 분말 토너 수납 용기와 상기 간헐식 흡입 수단은 분리 가능한 흡입 라인으로 연결되며, 토너 배출부는 상기 맥류 완충화 수단의 하류에 있는 토너 이송관 단부에 배치되는 것인 분말 토너의 이송 장치.
제16항 또는 제17항에 있어서, 가스 공급관, 흡입관, 토너 배출관 위에 위치하는 압력 완충관 및 토너 투입 수단 중 2개 이상은 상기 분말 토너 수납 용기에 분리 가능하게 일체로 되는 것인 분말 토너의 이송 장치.
제16항 또는 제17항에 있어서, 가스 공급관, 압력 완충관 및 흡입관은 고정 부재 상에 분리 가능하게 장착되며, 상기 고정 부재는 상기 분말 토너 수납 용기의 뚜껑 이외에 위치에 설치되는 것인 분말 토너의 이송 장치.
제16항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 가스 공급 수단, 간헐식 흡입 수단 및 맥류 완충화 수단은 동일한 케이스 내에 분리 가능하게 장착되며, 상기 케이스는 휴대 가능하면서 손잡이를 구비하고, 그 표면 상에 가스 공급 수단과 분말 흡입 수단을 위한 24V 내지 220V 전원에 대한 전력 공급 접속 수단 및 스위치 수단 중 임의의 하나를 포함하는 것인 분말 토너의 이송 장치.
제20항에 있어서, 상기 케이스는 상기 맥류 완충화 수단을 수납하기 위한 맥류 완충화 수단 수납용 공간, 각종 관상 부재 묶음을 수납하기 위한 관상 부재 수납용 공간 및 전력 코드 수납용 공간을 더 포함하는 것인 분말 토너의 이송 장치.
제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 케이스의 적어도 일부분은 분말 토너 수납 용기의 내부 중 일부를 눈으로 볼 수 있는 정도로 투명하고, 상기 분말 토너 수납 용기의 적어도 일부분은 그 내부의 분말 토너의 존재를 눈으로 볼 수 있는 정도로 투명하며, 상기 케이스의 투명 부분과 상기 분말 토너 수납 용기의 투명 부분이 적어도 부분적으로 중첩되는 것인 분말 토너의 이송 장치.
제20항 내지 제22항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 케이스는 상기 분말 토너의 이송 장치의 작동 중에 열릴 수 있는 개폐 가능한 뚜껑을 포함하는 것인 분말 토너의 이송 장치.
제16항 또는 제23항에 있어서, 상기 분말 토너는 외부 첨가제를 포함하며, 토너의 평균 체적 입경이 2.5 내지 15 ㎛, 토너의 절대 비중이 1.02 내지 1.45, 토너의 부피 밀도가 0.20 g/cm³ 내지 0.90 g/cm³인 것인 분말 토너의 이송 장치.
제16항 내지 제24항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 분말 토너는 상기 분말 토너 수납 용기 중에서 가스에 의해 용적 기준으로 1.2 내지 15배 증가되는 것인 분말 토너의 이송 장치.
제16항 내지 제25항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 맥류 완충화 수단은 유동화된 토너의 입구관과, 이 입구관에 직각으로 만나면서 아래쪽으로 개구하는 토너 배출관과, 상기 배출관 위에 배치되는 압력 완충관을 포함하며, 상기 압력 완충관의 상단부는 정지시에는 용적이 없는 가요성 재료를 포함하고, 상기 완충화 수단은 관의 내경의 내림차순으로 압력 완충관, 유동화된 토너 입구관 및 토너 배출관을 포함하는 것인 분말 토너의 이송 장치.
제18항 내지 제26항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 압력 완충관의 상단 부는 상기 분말 토너 수납 용기의 내측으로 연장되며, 상기 용기 내에 발생된 과잉 압력을 해제할 수 있도록 분말 토너 수납 용기의 상부에 배치되는 고정 부재에 연결되는 것인 분말 토너의 이송 장치.
제16항 내지 제27항 중 어느 하나의 항에 따른 분말 토너의 이송 장치를 포함하는 것인 분말 토너의 충전 장치.
제28항에 있어서, 상기 분말 토너의 충전 장치는 다수의 분말 토너 이송 수단을 포함하는 것인 분말 토너의 충전 장치.
제28항 또는 제29항에 있어서, 상기 분말 토너 충전 장치는 배출되는 토너의 중량을 계측하는 저울과, 펌프를 제어하는 모터의 회전수를 연동시킨 것인 분말 토너의 충전 장치.
제28항 내지 제30항 중 어느 하나의 항에 있어서, 토너 충전 컨테이너와의 직접 접촉 없이 그 컨테이너 위로 설치된 토너 배출관과, 토너 충전 컨테이너에서 양단부가 밀폐된 분리 가능한 중공관으로서, 그 하단부는 다공성 재료로 구성되고 그 타단부는 진공 시스템에 연결되어 있으며, 다공성 부분을 통해 토너 충전 컨테이너 내부의 공기를 탈기시키는 탈기관을 포함하고,

유동화된 토너는 벨로우즈 펌프의 구동에 의해 배출되며, 배출과 동시에 또 는 소정 양만큼 배출한 이후에 토너 충전 컨테이너는 통기관을 통해 탈기되고, 소정 질량의 토너가 주어진 용적의 토너 충전 컨테이너에 충전되는 것인 분말 토너의 충전 장치.
제28항 내지 제31항 중 어느 하나의 항에 있어서, 분말 토너 충전 컨테이너의 개구와 동심을 이루는 개구를 구비하는 호퍼는 분말 토너 충전 컨테이너의 상부에 배치되며, 상기 분말 토너의 충전 방법은 호퍼와의 직접 접촉 없이 호퍼 내측에 설치된 토너 배출관과, 호퍼와 토너 충전 컨테이너 사이에서 양단부가 밀폐된 분리 가능한 중공관으로서, 그 하단부는 다공성 재료로 구성되고 그 타단부는 진공 시스템에 연결되어 있으며, 다공성 부분을 통해 토너 충전 컨테이너 내부의 공기를 탈기시키는 탈기관을 포함하며, 분말 토너 충전 컨테이너 내에 충전될 수 없는 토너는 호퍼 내에서 넘쳐흐르고, 상기 토너는 소정 양의 토너를 배출시킨 후 탈기관을 삽입함으로써 분말 토너 충전 컨테이너 내에 충전되는 것인 분말 토너의 충전 장치.
제28항 내지 제32항 중 어느 하나의 항에 있어서, 토너 배출관은 분말 토너 충전 컨테이너의 바닥에 닿지 않으면서 근접하게 삽입되며, 소정 질량의 토너는 토너 배출관을 토너 내에 파묻은 상태로 탈기 작동 중에 간간히 한 번 이상 배출되고, 소정의 질량에 도달한 후, 토너 배출관은 토너 충전 컨테이너의 유입부에 근접하게 끌어당겨지며, 이러한 배출은 토너 배출관이 토너 분말 및 분말 토너 카트지 리와 접촉하지 않으면서 중량 지시계의 값이 소정의 설정값에 도달할 때까지 지속 가능한 것인 분말 토너의 충전 장치.
제28항 내지 제33항 중 어느 하나의 항에 있어서, 토너 배출관과 동심을 이루는 탈기 수단을 토너 배출관 외측에 배치하고, 다공성 재료로 형성된 하단부를 갖는 토너 배출관을 구비하는 탈기 수단을 포함하는 충전 노즐을 사용하여, 토너 충전 노즐을 분말 토너 컨테이너의 바닥에 닿지 않으면서 근접하게 삽입하고 소정 질량의 토너를 배출시키며, 배출하는 동안 혹은 배출과 탈기를 번갈아 실행한 후, 추가적인 배출을 위해 토너 컨테이너의 유입부에 근접하게 충전 노즐을 끌어당기고, 충전이 완료되었다는 신호를 받으면, 토너 배출관 내의 분말 토너를 탈기 수단의 내벽으로 흡입하여 플러그를 형성하도록 탈기 수단을 감압시키며 충전을 완료하는 것인 분말 토너의 충전 장치.
제34항에 있어서, 역류 공기압과 공기 유량은 탈기 수단과 플러그 형성 수단의 막힘을 방지하기 위해 독립적으로 제어되는 것인 분말 토너의 충전 장치.
제28항 내지 제35항 중 어느 하나의 항에 있어서, 압력 센서는 유동화된 토너를 흡입하고 배출하는 벨로우즈 펌프의 배출측에 또는 다수의 벨로우즈가 하나의 토너 운반 기구 내에 포함될 때 벨로우즈 배출관의 조립 부품에 수직하게 설치되며, 토너 배출 압력은 연속적으로 측정될 수 있고, 충전은 소정 레벨보다 더 높은 압력에서 정지되며, 주의 혹은 경고를 발하게 되는 것인 분말 토너의 충전 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 따른 분말 토너 이송 공정을 포함하는 것인 분말 토너의 충전 방법.
제37항에 있어서, 토너 충전 컨테이너와의 직접 접촉 없이 그 컨테이너 위로 설치된 토너 배출관과, 토너 충전 컨테이너에서 양단부가 밀폐된 분리 가능한 중공관으로서, 그 하단부는 다공성 재료로 구성되고 그 타단부는 진공 시스템에 연결되어 있으며, 다공성 부분을 통해 토너 충전 컨테이너 내부의 공기를 탈기시키는 탈기관을 포함하고,

유동화된 토너는 벨로우즈 펌프의 구동에 의해 배출되며, 배출과 동시에 또는 소정 양만큼 배출한 이후에 토너 충전 컨테이너는 통기관을 통해 탈기되고, 소정 질량의 토너가 주어진 용적의 토너 충전 컨테이너에 충전되는 것인 분말 토너의 충전 장치.
제37항 또는 제38항에 있어서, 분말 토너 충전 컨테이너의 개구와 동심으로 이루는 개구를 구비하는 호퍼는 분말 토너 충전 컨테이너의 상부에 배치되며, 상기 분말 토너의 충전 방법은 호퍼와의 직접 접촉 없이 호퍼 내측에 설치된 토너 배출관과, 호퍼와 토너 충전 컨테이너 사이에서 양단부가 밀폐된 분리 가능한 중공관으로서, 그 하단부는 다공성 재료로 구성되고 그 타단부는 진공 시스템에 연결되어 있으며, 다공성 부분을 통해 토너 충전 컨테이너 내부의 공기를 탈기시키는 탈기관을 포함하며, 분말 토너 충전 컨테이너 내에 충전될 수 없는 토너는 호퍼 내에서 넘쳐흐르고, 상기 토너는 소정 양의 토너를 배출시킨 후 탈기관을 삽입함으로써 분말 토너 충전 컨테이너 내에 충전되는 것인 분말 토너의 충전 방법.
제37항 내지 제39항 중 어느 하나의 항에 있어서, 토너 배출관은 분말 토너 충전 컨테이너의 바닥에 닿지 않으면서 근접하게 삽입되고, 소정 질량의 토너가 토너 내에 토너 배출관이 파묻힌 상태로 탈기 작동 중에 간간히 한 번 이상 배출되며, 소정 질량에 도달한 후 토너 배출관은 토너 충전 컨테이너의 유입부에 근접하게 끌어당겨지고, 상기 배출은 토너 배출관이 토너 분말과 분말 토너 카트지리와 접촉하지 않으면서 중량 지시계의 값이 설정값에 도달할 때까지 지속 가능한 것인 분말 토너의 충전 방법.
제37항 내지 제40항 중 어느 하나의 항에 있어서, 토너 배출관과 동심을 이루는 탈기 수단을 토너 배출관 외측에 배치하고, 다공성 재료로 형성된 하단부를 갖는 토너 배출관을 구비하는 탈기 수단을 포함하는 충전 노즐을 사용하여, 토너 충전 노즐을 분말 토너 컨테이너의 바닥에 닿지 않으면서 근접하게 삽입하고 소정 질량의 토너를 배출시키며, 배출하는 동안 혹은 배출과 탈기를 번갈아 실행한 후, 추가적인 배출을 위해 토너 컨테이너의 유입부에 근접하게 충전 노즐을 끌어당기고, 충전이 완료되었다는 신호를 받으면, 토너 배출관 내의 분말 토너를 탈기 수단 의 내벽으로 흡입하여 플러그를 형성하도록 탈기 수단을 가압시키며 충전을 완료하는 것인 분말 토너의 충전 방법.
제41항에 있어서, 역류 공기압과 공기 유량은 탈기 수단과 플러그 형성 수단의 막힘을 방지하기 위해 독립적으로 제어되는 것인 분말 토너의 충전 방법.
제37항 내지 제42항 중 어느 하나의 항에 있어서, 압력 센서는 유동화된 토너를 흡입하고 배출하는 벨로우즈 펌프의 배출측에 또는 다수의 벨로우즈가 하나의 토너 운반 기구 내에 포함될 때 벨로우즈 배출관의 조립 부품에 수직하게 설치되며, 토너 배출 압력은 연속적으로 측정될 수 있고, 충전은 소정 레벨보다 더 높은 압력에서 정지되며, 주의 혹은 경고를 발하게 되는 것인 분말 토너의 충전 방법.