KR20190052115A

KR20190052115A - 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR20190052115A
Application number: KR1020197011479A
Authority: KR
Inventors: 쇼지 다나카
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2019-05-15
Also published as: US20190219952A1; WO2018062572A1; EP3521940A1; CN109791390A; JP2018059956A; EP3521940A4; US10719036B2

Abstract

믹서 내의 액체 현상제의 토너 농도가 높고 또한 액량이 적은 경우, 캐리어 공급 펌프에 의한 캐리어 액의 공급 유량을 설정할 때에(S38), 우선적으로 「농도 조정용 캐리어양」을 할당한다(S33 또는 S35). 그리고, 나머지를 「액량 조정용 캐리어양」에 할당한다(S36). 이렇게 함으로써, 비간섭 기능에 의해 믹서에 공급될 보급제를 종래에 비하여 적게 할 수 있다. 즉, 종래보다도 보급제를 줄임으로써 캐리어 액을 공급할 수 있고, 따라서 토너 농도의 추종성을 향상시키면서, 액량을 만족시키는 것을 용이하게 할 수 있게 된다.

Description

화상 형성 장치

본 발명은, 액체 현상제를 사용하여 화상을 형성하는 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 관한 것이다.

종래부터, 토너와 캐리어 액을 포함하는 액체 현상제를 사용하여 화상을 형성하는 화상 형성 장치가 제안되어 있다. 화상 형성 장치에서는, 믹서에 수용되어 있는 액체 현상제가 현상 장치에 공급되어 현상에 제공된다(일본 특허 공개 제2001-201943호 공보). 믹서 내의 액체 현상제의 토너 농도는 농도 센서의 검출 결과에 기초하여, 또한 믹서 내의 액체 현상제의 액량은 액량 센서의 검출 결과에 기초하여, 각각 조정된다. 토너 또는 고농도의 액체 현상제(이들을 보급제라고 칭한다)가 토너 탱크로부터 믹서에 공급되는 것은, 액체 현상제의 토너 농도가 소정의 목표값보다도 낮아진 경우이다. 한편, 캐리어 액이 캐리어 탱크로부터 믹서에 공급되는 것은, 액체 현상제의 액량이 소정의 하한값보다도 적어졌을 경우, 또는 액체 현상제의 토너 농도가 소정의 목표값보다도 높아진 경우이다. 믹서에 공급된 보급제나 캐리어 액은, 믹서에 의해 기존의 액체 현상제에 혼합된다.

그런데, 액체 현상제의 액량이 소정의 하한값보다도 적은 경우에, 캐리어 액이 공급되는 것만으로는, 캐리어 액 공급 후의 토너 농도가 떨어진다. 그래서, 액량 조정을 위한 캐리어 액의 공급과 동시에, 캐리어 액의 공급 전후에 토너 농도가 변하지 않도록, 캐리어 액의 공급량에 따른 양의 보급제가 자동적으로 공급되게 되어 있다(이것을 비간섭 기능이라고 칭한다). 이러한 보급제나 캐리어 액의 공급량은, 토너 탱크로부터 믹서에 보급제를 공급하는 펌프, 캐리어 탱크로부터 믹서에 캐리어 액을 공급하는 펌프의 가동 시간을 바꿈으로써 제어되고 있다.

그런데, 액체 현상제의 토너 농도가 높고 또한 액량이 적은 경우에는, 캐리어 액을 공급하기만 하면, 토너 농도를 낮추고 또한 액량을 늘릴 수 있을 터이다. 그러나, 종래에는, 토너 농도를 낮추고 싶은데도 불구하고, 액량 조정을 위하여 캐리어 액을 공급할 때에 비간섭 기능에 의한 보급제의 공급도 행하여진다. 그 경우, 캐리어 액만을 공급하는 것에 비하여 농도 저하를 추종하기 어려워지는 까닭에, 토너 농도를 목표값으로 낮추기까지는 시간이 걸리고, 그 동안, 화상 불량이 생기기 쉬웠다. 그래서, 종래부터, 액체 현상제의 토너 농도가 높고 또한 액량이 적은 경우에, 비간섭 기능에 의한 보급제의 공급량을 가능한 한 적게 하여, 토너 농도를 목표값까지 낮추고 또한 액량을 늘릴 수 있는 장치가 요망되고 있었지만, 아직 그러한 장치는 제안되어 있지 않다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어지고, 액체 현상제의 토너 농도가 높고 또한 액량이 적은 경우에, 비간섭 기능에 의한 보급제의 공급량을 가능한 한 적게 하여, 액체 현상제의 토너 농도를 목표값까지 낮추고 또한 액량을 늘릴 수 있는 화상 형성 장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 화상 형성 장치는, 토너와 캐리어 액을 포함하는 액체 현상제를 사용하여 화상을 형성하는 화상 형성부와, 액체 현상제를 수용하고, 화상 형성 작업 시에 상기 화상 형성부에 액체 현상제를 공급하는 공급 장치와, 상기 공급 장치 내의 액체 현상제의 액량을 검출하는 액량 검출 수단과, 상기 공급 장치 내의 액체 현상제의 농도를 검출하는 농도 검출 수단과, 상기 공급 장치에 캐리어 액을 공급하는 캐리어 액 공급 장치와, 상기 공급 장치에 상기 액체 현상제보다도 농도가 높은 보급제를 공급하는 보급제 공급 장치와, 상기 화상 형성 작업 시에 상기 액량 검출 수단과 상기 농도 검출 수단의 각 검출 결과에 기초하여, 상기 캐리어 액 공급 장치에 캐리어 액을 공급시켜, 상기 보급제 공급 장치에 보급제를 공급시키는 제어 수단을 구비하고, 상기 제어 수단은, 상기 농도 검출 수단에 의해 검출된 상기 액체 현상제의 농도가 제1 소정값보다 높고, 또한, 상기 액량 검출 수단에 의해 검출된 상기 액체 현상제의 액량이 제2 소정값보다 적은 경우에 있어서, 상기 농도 검출 수단의 검출 결과에 기초하여 제1 공급 유량을 구하고, 상기 제1 공급 유량이 상기 화상 형성에 수반하여 소비되는 단위 시간당 액체 현상제의 소비량보다도 적은 경우에, 상기 액체 현상제의 소비량과 상기 제1 공급 유량의 차분을 제2 공급 유량으로 설정하고, 상기 제1 공급 유량과 상기 제2 공급 유량을 가산한 양으로 캐리어 액을 상기 캐리어 액 공급 장치에 공급시킴과 함께, 상기 제2 공급 유량에 따른 양으로 보급제를 상기 보급제 공급 장치에 공급시킨다.

본 발명에 따르면, 액체 현상제의 농도가 높고 또한 액량이 적은 경우에, 액체 현상제의 농도를 목표값으로까지 낮추고 또한 액량을 증가시킬 때에, 비간섭 기능에 의한 보급제의 공급량을 가능한 한 적게 할 수 있으므로, 액체 현상제의 농도 조정에 걸리는 시간을 종래보다도 단축할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태의 화상 형성 장치의 구성을 나타내는 개략도.
도 2는 액체 현상제의 반송 경로를 나타내는 모식도.
도 3은 보급제 및 캐리어 액의 공급 제어계를 나타내는 제어 블록도.
도 4는 보급제 및 캐리어 액의 공급 제어 처리를 나타내는 흐름도.
도 5는 보급제 및 캐리어 액의 공급량 연산 처리를 나타내는 흐름도.
도 6은 액량 조정용 캐리어 액의 공급량 연산 처리를 나타내는 흐름도.
도 7은 비간섭 기능의 효과에 대해 설명하는 도면이며, (a)는 믹서 내의 액체 현상제의 액량의 시간적 추이, (b)는 믹서 내의 액체 현상제의 토너 농도의 시간적 추이를 나타낸다.
도 8은 토너 농도의 추종성에 대해 비교예 1과 비교하여 설명하기 위한 도면이며, (a)는 농도 조정용 캐리어양의 시간적 추이, (b)는 액량 조정용 캐리어양의 시간적 추이, (c)는 비간섭 기능에 의한 보급제량의 시간적 추이, (d)는 캐리어 공급 펌프의 공급량의 시간적 추이, (e)는 믹서 내의 액체 현상제의 토너 농도의 시간적 추이를 나타낸다.
도 9는 토너 농도의 목표값으로부터의 괴리에 대해 비교예 2와 비교하여 설명하기 위한 도면이며, (a)는 캐리어 공급 펌프의 공급량의 시간적 추이, (b)는 믹서 내의 액체 현상제의 토너 농도의 시간적 추이를 나타낸다.
도 10은 하나의 캐리어 탱크로 복수의 믹서에 캐리어 액을 공급하는 구성을 나타내는 모식도.

[화상 형성 장치]

본 실시 형태의 화상 형성 장치의 개략 구성에 대해서, 도 1을 사용하여 설명한다. 본 실시 형태의 화상 형성 장치(100)는, 기록재 S(용지, OHP 시트 등의 시트재 등)에 토너 화상을 형성하는 전자 사진 방식의 디지털 프린터이다. 화상 형성 장치(100)는, 화상 신호에 기초하여 동작하고, 카세트(11a, 11b)로부터 순차 반송되는 기록재 S에, 화상 형성부(12)로 형성된 토너 상을 전사하고, 그 후, 정착함으로써 화상을 얻고 있다. 화상 신호는, 도시되지 않은 스캐너나 퍼스널 컴퓨터 등의 외부 단말기 등으로부터 화상 형성 장치(100)로 보내진다.

화상 형성부(12)는, 감광 드럼(13), 대전기(14), 레이저 노광 장치(15), 현상기(16), 및 드럼 클리너(19)를 구비하고 있다. 대전기(14)에 의해 표면이 대전된 감광 드럼(13) 위에 화상 신호에 따라서 레이저 노광 장치(15)로부터 레이저광 E가 조사되어, 감광 드럼(13) 위에 정전 잠상이 형성된다. 이 정전 잠상은, 현상기(16)에 의해 토너 상으로서 현상된다. 본 실시 형태에서는, 현상기(16)에는, 분산매인 캐리어 액에 분산질인 분체의 토너를 분산시킨 액체 현상제 D가 수용되어 있고, 이 액체 현상제 D를 사용하여 현상을 행한다.

액체 현상제 D는, 캐리어 액에 토너를 소정의 비율로 혼합, 분산시켜 생성되고 있다. 액체 현상제 D는, 공급 장치로서의 믹서(31)에 있어서, 캐리어 액 C와 농도가 높은 보급용 액체 현상제(이하, 보급제 T라고 칭한다)가 혼합되어서 토너 농도(고형 성분의 농도)가 조정되어서, 현상기(16)로 공급된다. 캐리어 액 C는 캐리어 탱크(32)에, 보급제 T는 보급제 탱크(33)에 각각 수용되어 있다. 그리고, 믹서(31) 내(공급 장치 내)의 토너 농도나 액량에 따라, 각각의 탱크로부터 캐리어 액 C나 보급제 T가 믹서(31)에 공급한다. 믹서(31)로의 캐리어 액 C나 보급제 T의 공급에 대해서는 후술한다. 믹서(31)는, 도시되지 않은 모터에 의해 구동되는 교반 블레이드가 수용되어 있고, 공급된 캐리어 액 C와 보급제 T를 교반하여 기존의 액체 현상제와 혼합한다.

믹서(31)로부터 현상기(16)로 공급된 액체 현상제 D는, 현상기(16)의 공급 구획(16a)에 있어서 코트 롤러(17)에 의해, 현상 롤러(18)에 코트되어(공급되어), 현상에 사용된다. 현상 롤러(18)는, 표면에 액체 현상제 D를 담지하여 반송하고, 감광 드럼(13) 위(상 담지체 위)에 형성된 정전 잠상을 토너로 현상한다. 현상 후에 현상 롤러(18)에 잔류된 토너와 캐리어 액 C는, 현상기(16)의 회수 구획(16b)으로 회수된다. 여기서, 코트 롤러(17)로부터 현상 롤러(18)로의 액체 현상제 D의 코트, 및 현상 롤러(18)로부터 감광 드럼(13) 위의 정전 잠상으로의 현상은, 각각 전계를 사용하여 행한다.

감광 드럼(13) 위에 형성된 토너 상은, 전계를 사용하여 중간 전사 롤러(20)에 전사되어, 중간 전사 롤러(20)와 전사 롤러(21)로 형성된 닙부로 반송된다. 중간 전사 롤러(20)로의 토너 상 전사 후에 감광 드럼(13) 위에 잔류된 토너와 캐리어 액 C는 드럼 클리너(19)에 의해 회수된다. 또한, 중간 전사 롤러(20)와 전사 롤러(21)는, 적어도 어느 것이 무단형 벨트여도 된다.

카세트(11a, 11b)에 수용된 기록재 S는, 반송 롤러 등에 의해 구성되는 급송부(22a, 22b)에 의해 레지스트 반송부(23)로 향하여 반송된다. 레지스트 반송부(23)는, 중간 전사 롤러(20)에 전사된 토너 상의 타이밍에 맞추어, 중간 전사 롤러(20)와 전사 롤러(21)의 닙부로 기록재 S를 반송한다.

중간 전사 롤러(20)와 전사 롤러(21)의 닙부에서는, 통과하는 기록재 S에 토너 상이 전사되고, 토너 상이 전사된 기록재 S는, 반송 벨트(24)에 의해 정착 장치(25)로 반송되어, 기록재 S에 전사된 토너 상을 정착시킨다. 토너 상이 정착된 기록재 S는, 기기 외부로 배출되어, 화상 형성 공정이 완료된다.

중간 전사 롤러(20)와 전사 롤러(21)에는, 각각 잔류된 토너와 캐리어 액 C를 회수하는 중간 전사 롤러 클리너(26), 전사 롤러 클리너(27)가 마련되어 있다.

[액체 현상제]

다음에, 액체 현상제 D에 대해 설명한다. 액체 현상제 D로서는, 종래부터 사용되고 있는 액체 현상제를 사용해도 되지만, 본 실시 형태에서는, 자외선 경화형 액체 현상제 D를 사용하고 있다. 여기서, 자외선 경화형 액체 현상제 D에 대해 설명한다.

액체 현상제 D는, 양이온 중합성 액상 모노머, 광중합 개시제, 양이온 중합성 액상 모노머에 불용인 토너 입자를 포함하는 자외선 경화형 액체 현상제이다. 또한, 양이온 중합성 액상 모노머가 비닐에테르 화합물이며, 광중합 개시제가, 다음 일반식(화학식 1)으로 표시되는 화합물이다.

(화학식 1)

보다 구체적으로 설명한다. 먼저, 토너 입자는, 색을 발하는 색재를 토너 수지에 내포하고 있다. 또한, 토너 수지와 색재와 함께, 하전 제어제 등, 다른 재료를 함유해도 된다. 토너 입자의 제조 방법으로는, 색재를 분산시키고, 수지를 조금씩 중합 내포시키는 코아세르베이션이나, 수지 등을 용융시켜, 색재를 수지 내부에 내포시키는 내분쇄법 등의 공지 기술을 이용해도 된다. 토너 수지는, 에폭시, 스티렌아크릴계 등을 사용하고 있다. 색을 발하는 색재는, 일반 유기 무기 안료이면 된다. 또한, 제조상, 토너 분산성을 높이기 위해서, 분산제를 사용하고 있지만, 시너지스트도 가능하다.

이어서, 캐리어 액인 경화성 액체는, 토너 표면의 전하를 갖게 하는 하전 제어제와, 자외선인 UV 조사로 산을 발생하는 광중합제, 그리고 산에 의해 결합되는 모노머로 구성되어 있다. 모노머는, 양이온 중합 반응에 의해, 폴리머화되는 비닐에테르 화합물이다. 또한, 광중합제와는 별도로, 증감제를 함유해도 된다. 광중합에 의해, 보존성이 저하되기 때문에, 양이온 중합 금지제를 10 내지 5000ppm 넣어도 된다. 이외에, 대전 제어 보조제, 타 첨가재 등을 사용하는 경우도 있다.

이 현상제의 자외선 경화제(모노머)는, 화학식(화학식 2)로 표시되는 비닐에테르기가 하나 있는 1관능 모노머가 약10％(중량％)와, 화학식(화학식 3)으로 표시되는 비닐에테르기가 둘 있는 2관능 모노머를 약90％ 혼합한 것이다.

(화학식 2)

(화학식 3)

광중합 개시제로서는 하기의 (화학식 4)로 표시되는 것을 0.1％ 혼합하고 있다. 이 광중합 개시제를 사용함으로써, 양호한 정착을 가능하게 하면서도, 이온성의 광산 발생제를 사용하는 경우와 달리, 고저항의 액체 현상제가 얻어진다.

(화학식 4)

또한, 양이온 중합성 액상 모노머가, 디시클로펜타디엔비닐에테르, 시클로헥산디메탄올디비닐에테르, 트리시클로데칸비닐에테르, 트리메틸올프로판트리비닐에테르, 2-에틸-1,3-헥산디올디비닐에테르, 2,4-디에틸-1,5-펜탄디올디비닐에테르, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올디비닐에테르, 네오펜틸글리콜디비닐에테르, 펜타에리스리톨테트라비닐에테르 및 1,2-데칸디올디비닐에테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 화합물인 것이 바람직하다.

또한, 하전 제어제로서는, 공지된 것을 이용할 수 있다. 구체적인 화합물로서는, 아마인유, 대두유 등의 유지; 알키드 수지, 할로겐 중합체, 방향족 폴리카르복실산, 산성기 함유 수용성 염료, 방향족 폴리아민의 산화 축합물, 나프텐산 코발트, 나프텐산 니켈, 나프텐산 철, 나프텐산 아연, 옥틸산 코발트, 옥틸산 니켈, 옥틸산 아연, 도데실산 코발트, 도데실산 니켈, 도데실산 아연, 스테아르산 알루미늄, 2-에틸헥산산 코발트 등의 금속 비누류; 석유계 술폰산 금속염, 술포숙신산에스테르의 금속염 등의 술폰산 금속염류; 레시틴 등의 인지질; t-부틸살리실산 금속 착체 등의 살리실산 금속염류; 폴리비닐피롤리돈 수지, 폴리아미드 수지, 술폰산 함유 수지, 히드록시벤조산 유도체 등을 들 수 있다.

[액체 현상제의 반송]

다음에, 본 실시 형태에서의 액체 현상제 D의 반송에 대해서, 도 2를 사용하여 설명한다. 캐리어 탱크(32)와 보급제 탱크(33)로부터 믹서(31)로의 연통관에는 각각, 캐리어 공급 펌프(41)와 보급제 공급 펌프(42)가 마련되고, 캐리어 액 C와 보급제 T의 공급량을 조정하여 믹서(31)에 공급한다. 믹서(31)로부터는, 펌프(44)를 사용하여 현상에 필요한 액체 현상제 D가 현상기(16)로 공급된다. 현상기(16)에는 제량 검출 장치(160)가 마련되고, 제량 검출 장치(160)는 현상기(16) 내의 액체 현상제 D의 양을 검출한다. 현상기(16)로의 액체 현상제 D의 공급은, 제량 검출 장치(160)의 검출값이 소정값(예를 들어 200cc±10cc) 이상이 되도록 행하여진다. 그리고, 현상 후에 현상 롤러(18) 위에 잔류하고, 현상기(16)의 회수 구획(16b)으로 회수되는 토너 및 캐리어 액은, 펌프(43)에 의해 믹서(31)로 되돌려져, 재이용된다. 또한, 현상기(16)의 회수 구획(16b)으로 회수된 토너 및 캐리어 액 C는, 분리 추출 장치(34)에 반송되도록 해도 된다.

상술한 바와 같이 드럼 클리너(19), 중간 전사 롤러 클리너(26), 전사 롤러 클리너(27)에서 회수된 토너 및 캐리어 액 C는, 각각, 펌프(48, 49, 50)에 의해, 분리 추출 장치(34)에 반송된다. 분리 추출 장치(34)는, 전계 분리 방식에 의해 토너와 캐리어 액 C를 분리하여, 캐리어 액을 재이용 가능하게 한다.

분리 추출 장치(34)는, 캐리어 액과 토너를 분리할 때에, 재이용 가능한 캐리어 액과, 토너 및 종이 가루 등의 불순물을 포함하는 폐액 W로 분리하고, 분리된 재이용 가능한 캐리어 액은 회수 캐리어 반송 펌프(45)에 의해 캐리어 탱크(32)로 반송된다. 한편, 분리된 폐액 W는 펌프(47)에 의해 폐액 회수 용기(35)에 반송된다.

믹서(31)에는, 농도 검출 수단으로서의 고형 성분 농도 검출 장치(311)가 마련되고, 믹서(31) 내의 토너 농도(상세하게는 액체 현상제 속의 고형 성분의 농도)를 검출하고 있다. 고형 성분 농도 검출 장치(311)는, 예를 들어 발광부와 수광부를 구비하고, 믹서(31) 내의 액체 현상제 D가 통과하는 부분에 발광부로부터 광을 조사하고, 이 부분을 투과한 광을 수광부에 의해 수광한다. 이 때에, 액체 현상제 속의 토너 등의 고형 성분의 양에 따라서 수광부에서 수광하는 광량이 변화하기 때문에, 이 광량의 변화에 따라 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 토너 농도가 검출될 수 있다.

믹서(31) 내에는, 액체 현상제 D의 액량을 검출하는 액량 검출 수단으로서의 제1 플로트 센서(310)가 마련되어 있다. 또한, 캐리어 탱크(32) 내에는, 캐리어 액 C의 액량을 검출하는 캐리어 액량 검출 수단으로서의 제2 플로트 센서(320)가 마련되어 있다. 이들 제1 플로트 센서(310), 제2 플로트 센서(320)는, 액면에 띄운 플로트의 위치 즉 액위를 검출하여, 믹서(31) 내의 액체 현상제 D 또는 캐리어 탱크(32) 내의 캐리어 액 C의 액량을 검출할 수 있다. 제1 플로트 센서(310), 제2 플로트 센서(320)로서는, 예를 들어 마그네트를 갖는 플로트와 리드 스위치를 갖고, 플로트의 위치를 리드 스위치에 의해 검출하는 것을 들 수 있다. 또한, 액량 검출 수단은, 플로트 센서 이외여도 된다.

[보급제의 공급]

본 실시 형태의 화상 형성 장치(100)는, 믹서(31)에 보급제 T를 공급하는 보급제 공급 장치(33A)를 갖는다. 보급제 공급 장치(33A)는, 보급제 탱크(33)와, 보급제 탱크(33)와 믹서(31)를 연통시키는 연통관에 마련된 보급제 공급 펌프(42)를 구비한다. 보급제 탱크(33)에는, 토너 또는 고농도의 액체 현상제(보급제 T)가 수용되어 있다. 보급제 T는, 믹서(31) 내의 액체 현상제보다도 농도가 높다.

보급제 공급 장치(33A)는, 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 토너 농도가 목표값(제1 소정값)보다 낮은 경우에, 믹서(31)에 보급제 탱크(33)로부터 보급제 T를 소정의 공급 유량으로 공급한다. 또한, 보급제 공급 장치(33A)는, 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 액량이 소정량(제2 소정값)보다 적은 경우에 후술하는 비간섭 기능이 실행되는 것에 수반하여, 믹서(31)에 보급제 탱크(33)로부터 소정의 공급 유량으로 보급제 T를 공급한다. 보급제 T는, 보급제 공급 펌프(42)에 의해 보급제 탱크(33)로부터 믹서(31)로 공급된다.

[캐리어 액의 공급]

본 실시 형태의 화상 형성 장치(100)는, 믹서(31)에 캐리어 액 C를 공급하는 캐리어 액 공급 장치(32A)를 갖는다. 캐리어 액 공급 장치(32A)는, 캐리어 탱크(32)와, 캐리어 탱크(32)와 믹서(31)를 연통시키는 연통관에 마련된 캐리어 공급 펌프(41)를 구비한다. 캐리어 탱크(32)에는, 분리 추출 장치(34)에서 분리된 캐리어 액과, 후술하는 보급 장치(36A)에 의해 보급된 보급용 캐리어 액이 혼합된 캐리어 액 C가 수용되어 있다.

캐리어 액 공급 장치(32A)는, 제1 플로트 센서(310)의 검출 결과에 기초하여 믹서(31) 내에, 캐리어 탱크(32)로부터 캐리어 액 C를 공급한다. 구체적으로는, 제1 플로트 센서(310)의 검출 결과에 기초하여, 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 액량이 소정량보다 적음이 검출되면, 소정의 공급 유량으로 캐리어 액 C가 캐리어 탱크(32)로부터 믹서(31)로 공급된다. 또한, 캐리어 액 공급 장치(32A)는, 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 토너 농도가 목표값 이상인 경우에, 믹서(31)에 캐리어 탱크(32)로부터 캐리어 액 C를 소정의 공급 유량으로 공급한다. 캐리어 액 C는, 펌프(41)에 의해 캐리어 탱크(32)로부터 믹서(31)로 공급된다.

[보급용 캐리어 액의 보급]

또한, 본 실시 형태의 경우, 화상 형성 장치(100)는 보급용 캐리어 액을 캐리어 탱크(32)에 보급하는 보급 장치(36A)를 갖는다. 보급 장치(36A)는, 보급 캐리어 탱크(36)와, 보급 캐리어 탱크(36)와 캐리어 탱크(32)를 연통시키는 연통관에 마련된 보급용 캐리어 공급 펌프(51)를 구비한다. 보급 캐리어 탱크(36)에는, 보급용 캐리어 액으로서 새로운 캐리어 액이 수용되어 있다. 새로운 캐리어 액은, 체적 저항률이 예를 들어 1.0E+14Ω㎝ 이상이다.

보급 장치(36A)는, 제2 플로트 센서(320)의 검출 결과에 기초하여 캐리어 탱크(32) 내에, 보급 캐리어 탱크(36)로부터 소정의 공급 유량으로 보급용 캐리어 액을 보급한다. 구체적으로, 제2 플로트 센서(320)의 검출 결과에 기초하여, 캐리어 탱크(32) 내의 캐리어 액 C의 액량이 제3 소정값보다 적어진 것이 검출되면, 보급용 캐리어 액이 펌프(51)에 의해 보급 캐리어 탱크(36)로부터 캐리어 탱크(32)에 보급된다.

[제어부]

상기 보급제 T나 캐리어 액 C의 공급, 또한 보급용 캐리어 액의 보급은, 제어부(200)(도 3 참조)에 의해 제어된다. 보급제 T와 캐리어 액 C의 공급 제어에 대해서, 도 1 및 도 2를 참조하면서 도 3 내지 도 9의 (b)를 사용하여 설명한다.

본 실시 형태의 화상 형성 장치(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(200)를 구비하고 있다. 제어 수단으로서의 제어부(200)는, 화상 형성 동작 등의 본 화상 형성 장치(100)의 각종 제어를 행하는 것이며, 예를 들어 도시되지 않은 CPU(Central Processing Unit) 등을 갖는다. 메모리(201)는, 예를 들어 ROM이나 RAM 또는 하드 디스크 장치 등의 기억 수단이다. 메모리(201)에는, 화상 형성 장치(100)를 제어하기 위한 각종 제어 프로그램이나 데이터 등이 기억되어 있다. 제어부(200)는 메모리(201)에 기억되어 있는 화상 형성 작업(화상 형성 프로그램)을 실행하고, 화상 형성을 행하도록 화상 형성 장치(100)를 동작시킨다. 또한, 메모리(201)는 각종 제어 프로그램의 실행에 수반하는 연산 처리 결과 등을 일시적으로 기억할 수 있다.

화상 형성 작업이란, 기록재에 화상 형성하는 프린트 신호에 기초하여, 화상 형성 개시하고 나서 화상 형성 동작이 완료될 때까지의 일련의 동작이다. 즉, 화상 형성을 행함에 있어서 필요한 예비 동작(소위, 전(前) 회전 동작)을 개시하고 나서, 화상 형성 공정을 거쳐, 화상 형성을 종료함에 있어서 필요한 예비 동작(소위, 후 회전)이 완료될 때까지의 일련의 동작을 의미한다. 구체적으로는, 프린트 신호를 받은(화상 형성 작업의 입력) 후의 전 회전시(화상 형성 전의 준비 동작)로부터, 후 회전(화상 형성 후의 동작)까지를 가리키고, 화상 형성 기간, 종이 간격을 포함한다.

제어부(200)는, 메모리(201)에 기억된 「보급제 및 캐리어 액의 공급 제어」(후술하는 도 4 내지 도 6 참조)를 실행하고, 보급제 T와 캐리어 액 C의 공급을 행하도록 화상 형성 장치(100)(상세하게는 보급제 공급 장치(33A)나 캐리어 액 공급 장치(32A))를 제어한다. 그 때에, 제어부(200)는, 펌프 드라이버(208)에 의해 캐리어 공급 펌프(41)나 보급제 공급 펌프(42)를 동작시킨다. 캐리어 공급 펌프(41)는, 캐리어 공급량 연산부(206)에서 요구되는 캐리어 액 C의 공급 유량(캐리어 공급량이라고 칭한다)으로 캐리어 액 C를 믹서(31)에 공급하도록 제어된다. 한편, 보급제 공급 펌프(42)는, 보급제 공급량 연산부(207)에서 요구되는 보급제 T의 공급 유량(보급제 공급량이라고 칭한다)으로 보급제 T를 믹서(31)에 공급하도록 제어된다. 본 실시 형태의 경우, 펌프 드라이버(208)는, 캐리어 공급량 연산부(206)에서 구해진 캐리어 공급량에 따른 소정의 전압을 도시되지 않은 모터에 인가함으로써 캐리어 공급 펌프(41)를 동작시켜, 캐리어 액 C를 공급시킨다. 또한, 펌프 드라이버(208)는, 보급제 공급량 연산부(207)에서 구해진 보급제 공급량에 따른 소정의 전압을 도시되지 않은 모터에 인가함으로써 보급제 공급 펌프(42)를 동작시켜서, 보급제 T를 공급시킨다.

캐리어 공급량 연산부(206)는, 농도 조정 공급량 연산부(PI 컨트롤러)(203)에서 연산되는 「농도 조정용 캐리어양(공급량)」과, 액량 조정량 연산부(204)에서 연산되는 「액량 조정용 캐리어양(공급량)」을 합산하여 캐리어 공급량을 구한다. 보급제 공급량 연산부(207)는, 농도 조정 공급량 연산부(203)에서 연산되는 「농도 조정용 보급제량(공급량)」과, 비간섭 기능 연산부(205)에서 연산되는 「비간섭 기능에 의한 보급제량(공급량)」을 합산하여 보급제 공급량을 구한다. 차분 연산부(202)는, 고형 성분 농도 검출 장치(311)의 검출 결과에 기초하는 현재의 믹서(31) 내의 토너 농도와 목표값의 차분을 구한다. 농도 조정 공급량 연산부(203)는 경우에 따라, 농도 조정용 캐리어양 또는 농도 조정용 보급제량을 연산한다. 상기 농도 조정 공급량 연산부(203), 액량 조정량 연산부(204), 비간섭 기능 연산부(205), 캐리어 공급량 연산부(206), 보급제 공급량 연산부(207)에 있어서의 연산 등에 대해서는 설명을 후술한다.

[보급제 및 캐리어 액의 공급 제어]

제어부(200)에 의해 실행되는 보급제 및 캐리어 액의 공급 제어에 대해서, 도 2, 도 3을 참조하면서 도 4 내지 도 6을 사용하여 설명한다. 도 4에 나타내는 보급제 및 캐리어 액의 공급 제어 처리는, 화상 형성 작업의 실행에 병행하여, 즉 화상 형성 장치(100)에 의한 화상 형성 동작 시에, 소정의 시간 간격(예를 들어 100밀리초)마다 반복 실행된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(200)는 캐리어 탱크(32) 내(캐리어 액 공급 장치 내)의 제2 플로트 센서(320)의 검출 결과에 기초하여, 캐리어 탱크(32) 내의 캐리어 액 C의 액량을 검출한다(S1). 제어부(200)는, 캐리어 탱크(32) 내의 캐리어 액 C의 액량이 소정의 보급 임계값(제3 소정값) 이상인지 여부를 판정한다(S2). 캐리어 액 C의 액량이 소정의 보급 임계값 이상인 경우, 즉 보급용 캐리어 액의 보급이 필요하지 않은 경우(S2의 "예"), 제어부(200)는 「캐리어 공급 펌프(41)의 유량의 상한값」으로서 캐리어 공급 펌프(41)의 최대 토출 유량을 설정한다(S3).

한편, 캐리어 액 C의 액량이 소정의 보급 임계값보다 적은 경우, 즉 보급용 캐리어 액의 보급이 필요한 경우(S2의 "아니오"), 제어부(200)는 「캐리어 공급 펌프(41)의 유량의 상한값」으로서 보급용 캐리어 공급 펌프(51)의 최대 토출 유량을 설정한다(S4). 이 경우, 캐리어 공급 펌프(41)의 유량이 보급용 캐리어 공급 펌프(51)의 최대 토출 유량 이상이면 캐리어 탱크(32)로 보급용 캐리어 액을 보급해도 캐리어 탱크(32) 내의 액량이 감소되어 가고, 캐리어 탱크(32)가 비게 될 우려가 있다. 이것을 피하기 위해서, 캐리어 탱크(32) 내의 캐리어 액 C의 액량이 보급 임계값보다 적은 경우에, 「캐리어 공급 펌프(41)의 유량의 상한값」을 캐리어 공급 펌프(41)의 최대 토출 유량으로부터 보급용 캐리어 공급 펌프(51)의 최대 토출 유량으로 전환하도록 하고 있다.

제어부(200)는, 캐리어 탱크(32)로부터 믹서(31)에 공급할 캐리어 공급량과, 보급제 탱크(33)로부터 믹서(31)에 공급할 보급제 공급량을 구하는 「보급제 공급량 및 캐리어 공급량의 연산 처리」를 실행한다(S5). 상세하게는 후술하는 바와 같이(도 5 및 도 6 참조), 「보급제 공급량 및 캐리어 공급량의 연산 처리」에서는 제1 플로트 센서(310)나 고형 성분 농도 검출 장치(311)의 검출 결과에 기초하여, 보급제 공급량과 캐리어 공급량을 구한다. 「보급제 공급량 및 캐리어 공급량의 연산 처리」의 실행 후, 제어부(200)는 보급제 공급 장치(33A)(상세하게는 보급제 공급 펌프(42))를 제어하여, 구해진 보급제 공급량에 의해 보급제 T를 믹서(31)에 공급한다(S6). 또한, 제어부(200)는, 캐리어 액 공급 장치(32A)(상세하게는 캐리어 공급 펌프(41))를 제어하고, 구해진 캐리어 공급량에 의해 캐리어 액 C를 믹서(31)에 공급한다(S6).

상기 「보급제 공급량 및 캐리어 공급량의 연산 처리」(도 4의 S5 참조)에 대해서, 도 5를 사용하여 설명한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 차분 연산부(202)는, 고형 성분 농도 검출 장치(311)의 검출 결과에 기초하여 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 토너 농도를 검출한다(S11). 그리고, 차분 연산부(202)는 이하에 나타내는 식 1에 따라, 취득한 토너 농도 「F」와 목표값 「Fref」의 차분값 「ΔF」를 구한다(S12). 목표값 「Fref」는, 메모리(201)에 미리 기억되어 있다.

농도 조정 공급량 연산부(203)(PI 컨트롤러)는, 차분 연산부(202)에 의해 구해진 차분값 「ΔF」와, 전회까지의 차분값 「ΔF」의 누산값에 기초하여, 보급 요구값을 연산한다(S13). 차분값 「ΔF」의 누산값은, 액체 현상제가 현상에 제공되지 않은 초기제의 시간으로부터 세어, n회째의 「보급제 공급량 및 캐리어 공급량의 연산 처리」가 실행되기 전의 (n-1)회째까지의 차분값 「ΔF」의 합이다. 즉, 보급 요구값은 이하에 나타내는 식 2에 따라 연산된다.

또한, 식 2 중의 상수 「α」 및 상수 「β」는, 제어 안정성을 고려하여 미리 연산된 게인값이며, 여기에서는 상수 「α」, 「β」 모두 플러스이다. 즉, 믹서(31) 내의 토너 농도가 높은 경우에는, 보급제 T에 비교하여 많은 캐리어 액 C가 믹서(31)에 공급됨으로써 믹서(31) 내의 토너 농도가 감소된다. 한편, 믹서(31) 내의 토너 농도가 낮은 경우에는, 캐리어 액 C에 비교하여 많은 보급제 T가 믹서(31)에 공급됨으로써 믹서(31) 내의 토너 농도가 상승된다. 그리고, 농도 조정 공급량 연산부(203)에 있어서 토너 농도의 차분값 「ΔF」의 누산값을 사용하는 것은, 취득된 토너 농도 「F」와 목표값 「Fref」의 정상 편차를 제거하기 위한 것이다.

농도 조정 공급량 연산부(203)는, 보급 요구값이 0보다 큰지 여부 즉 플러스인지 마이너스인지를 판정한다(S14). 보급 요구값이 0보다 큰 경우(S14의 "예"), 즉 토너 농도가 목표값보다도 낮은 경우, 농도 조정 공급량 연산부(203)는 보급 요구값에 플러스의 보정 계수 「γ1」을 승산하여, 그것을 보급제 공급 요구값으로 설정한다(S15). 한편, 보급 요구값이 0 이하인 경우(S14의 "아니오"), 즉 토너 농도가 목표값보다도 높은 경우, 농도 조정 공급량 연산부(203)는 보급 요구값에 마이너스 보정 계수 「γ2」를 승산하여, 그것을 캐리어 공급 요구값으로 설정한다(S31). 상기 보정 계수 「γ1」 및 「γ2」는, 보급제 및 캐리어 액의 공급 시에, 동량의 보급 요구값에 대해 동량의 농도 변동이 발생되도록, 캐리어 공급 펌프(41)와 보급제 공급 펌프(42)의 출력을 조정하기 위한 계수이다.

상기 보급제 공급 요구값의 설정 후(S15), 액량 조정량 연산부(204)는 「액량 조정용 캐리어양의 연산 처리」를 실행하여, 「액량 조정용 캐리어양」을 얻는다(S16). 또한, 비간섭 기능 연산부(205)는, 「비간섭 기능에 의한 보급제량」을 연산한다(S17). 그리고, 이 경우, 보급제 공급량 연산부(207)는, S17에서 구해진 「비간섭 기능에 의한 보급제량」과, S15에서 설정한 「보급제 공급 요구값」의 합산값이, 보급제 공급 펌프(42)의 최대 토출 유량보다도 큰지 여부를 판정한다(S18). 상기 합산값이 보급제 공급 펌프(42)의 최대 토출 유량보다도 큰 경우(S18의 "예"), 보급제 공급량 연산부(207)는, 믹서(31)에 공급할 보급제 공급량에, 보급제 공급 펌프(42)의 최대 토출 유량을 설정한다(S19). 이 경우, 농도 조정 공급량 연산부(203)는, 차분 연산부(202)에 의해 구해진 차분값 「ΔF」(상기 식 1 및 식 2 참조)의 누산을 행하지 않는다(S20).

한편, 상기 합산값이 보급제 공급 펌프(42)의 최대 토출 유량 이하인 경우(S18의 "아니오"), 보급제 공급량 연산부(207)는 믹서(31)에 공급할 보급제 공급량으로서, 「농도 조정용 보급제량」과 「비간섭 기능에 의한 보급제량」의 합산값을 설정한다(S21). 이 경우, 농도 조정 공급량 연산부(203)는, 차분 연산부(202)에 의해 구해진 차분값 「ΔF」(상기 식 1 및 식 2 참조)을 누산한다.

농도 조정 공급량 연산부(203)는 캐리어 공급 요구값의 설정 후(S31), 캐리어 공급 요구값이 상기 S3 또는 S4에서 구한 「캐리어 공급 펌프(41)의 유량의 상한값」보다도 큰지 여부를 판정한다(S32). 캐리어 공급 요구값이 「캐리어 공급 펌프(41)의 유량의 상한값」보다도 큰 경우(S32의 "예"), 농도 조정 공급량 연산부(203)는 「농도 조정용 캐리어양(제1 공급 유량)」으로서 「캐리어 공급 펌프(41)의 유량의 상한값」을 설정한다(S33). 이 경우, 농도 조정 공급량 연산부(203)는, 차분 연산부(202)에 의해 구해진 차분값 「ΔF」(상기 식 1 및 식 2 참조)의 누산을 행하지 않는다(S34).

한편, 캐리어 공급 요구값이 「캐리어 공급 펌프(41)의 유량의 상한값」 이하인 경우(S32의 "아니오"), 농도 조정 공급량 연산부(203)는 「농도 조정용 캐리어양(제1 공급 유량)」으로서 캐리어 공급 요구값을 설정한다(S35). 이 경우, 농도 조정 공급량 연산부(203)는, 차분 연산부(202)에 의해 구해진 차분값 「ΔF」(상기 식 1 및 식 2 참조)을 누산한다. 그 후, 액량 조정량 연산부(204)는 「액량 조정용 캐리어양의 연산 처리」를 실행하고, 「액량 조정용 캐리어양(제2 공급 유량)」을 설정한다(S36). 또한, 비간섭 기능 연산부(205)는, 「비간섭 기능에 의한 보급제량」을 연산한다(S37). 그리고, 이 경우, 캐리어 공급량 연산부(206)는, 믹서(31)에 공급할 캐리어 공급량으로서, 「농도 조정용 캐리어양」과 「액량 조정용 캐리어양」을 가산한 값을 설정한다(S38).

[액량 조정용 캐리어양의 연산 처리]

상기 「액량 조정용 캐리어양의 연산 처리」(도 5의 S19 및 S36 참조)에 대해서, 도 6을 사용하여 설명한다. 액량 조정량 연산부(204)는, 믹서(31) 내의 제1 플로트 센서(310)의 검출 결과에 기초하여, 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 액량을 검출한다(S51). 액량 조정량 연산부(204)는, 검출한 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 액량이 소정량(예를 들어 2.9리터) 이하인지 여부를 판정한다(S52). 믹서(31) 내의 액체 현상제의 액량이 소정량보다 큰 경우(S52의 "아니오"), 액량 조정량 연산부(204)는 「액량 조정용 캐리어양」으로서 「0」을 설정한다(S56).

한편, 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 액량이 소정량 이하인 경우(S52의 "예"), 액량 조정량 연산부(204)는, 화상 형성하는 기록재 S의 화상 비율(화상 듀티라고도 한다)에 따라 믹서(31)에 공급할 캐리어 공급량(하한값)을 구한다(S53). 이 캐리어 공급량은, 화상 형성 작업 시에 믹서(31) 내의 액체 현상제 D가 고갈되지 않는 최저한의 공급량(하한값)이며, 화상 형성 시에 화상 형성될 화상의 화상 비율에 따라 소비되는 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 소비량이다. 여기에서 사용되는 화상 비율은, 예를 들어 100매의 기록재 S마다 산출한 평균 화상 비율인 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태의 경우, 상술한 캐리어 공급량은 소정의 계수가 승산됨으로써 갱신된 것이다. 이것은, 믹서(31) 내의 액체 현상제의 액량을 보다 빠르게 회복시키기 위함이다. 구체적으로, 계수는 예를 들어 1.2정도이다.

그리고, 액량 조정량 연산부(204)는, 상기 S53에서 구한 캐리어 공급량과, 상기 S18(또는 S34)에서 설정된 농도 조정용 캐리어양을 비교한다(S54). 농도 조정용 캐리어양이 캐리어 공급량 이상인 경우(S54의 "아니오"), 액량 조정량 연산부(204)는 「액량 조정용 캐리어양」으로서 「0」을 설정한다(S56). 이 경우, 농도 조정용 캐리어양만큼의 캐리어 액 C를 공급하기만 하면 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 액량을 회복할 수 있기 때문에, 농도 조정용 캐리어양만큼의 캐리어 액 C를 공급한 후에, 액량 조정을 위하여 캐리어 액 C를 별도 공급할 필요가 없다. 그 때문에, 「액량 조정용 캐리어양」이 「0」으로 설정된다. 한편, 농도 조정용 캐리어양이 캐리어 공급량보다도 적은 경우(S54의 "예"), 액량 조정량 연산부(204)는 캐리어 공급량으로부터 「농도 조정용 캐리어양」을 감산하여 「액량 조정용 캐리어양」으로 설정한다(S55). 바꿔 말하면, 화상 형성에 수반하여 소비되는 단위 시간당 액체 현상제 D의 소비량과 「농도 조정용 캐리어양」의 차분을, 「액량 조정용 캐리어양」으로 설정하고 있다. 이 경우, 농도 조정용 캐리어양만큼의 캐리어 액 C를 공급하기만 하면 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 액량을 회복할 수 없기 때문에, 농도 조정용 캐리어양에 더하여 캐리어 액을 별도 공급할 필요가 있다. 그래서, 상기한 바와 같이 하여 「액량 조정용 캐리어양」의 설정을 행하고 있다.

[비간섭 기능에 의한 보급제량의 연산]

상기 「비간섭 기능에 의한 보급제량」의 연산(도 5의 S20 및 S37 참조)에 대해 설명한다. 이미 설명한 바와 같이, 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 액량을 증가시키기 위해 캐리어 공급 펌프(41)가 동작되어 캐리어 탱크(32)로부터 캐리어 액 C가 공급된 경우, 캐리어 액 C의 공급에 수반하여 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 토너 농도가 저하된다. 그래서, 액량 증가를 위한 캐리어 액 C의 공급에 의해, 캐리어 액 C의 공급 전후에 액체 현상제 D의 토너 농도를 변화시키지 않기 위하여 즉 토너 농도를 유지하기 위해서, 캐리어 액 C와는 별도로 보급제 T가 믹서(31)에 공급한다. 이 때에 공급되는 「비간섭 기능에 의한 보급제량」은, 이하에 나타내는 식 3에 따라 연산된다.

여기서, 식 3 중의 「Q1」은, 캐리어 공급 펌프(41)가 믹서(31)에 공급될 캐리어 액 C의 액량(액량 조정용 캐리어양)을 나타낸다. 식 3 중의 「Q2」는, 캐리어 공급 펌프(41)에 의해 액량 「Q1」의 캐리어 액 C가 공급되어도, 캐리어 액 C의 공급 전후에 액체 현상제 D의 토너 농도를 유지할 수 있는 공급량이다. 식 3 중의 변수 「x」는, 액량 「Q1」의 캐리어 액 C를 공급하기 전의 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 토너 농도이다. 식 3 중의 변수 「x0」은, 보급제 탱크(33) 내의 보급제 T의 토너 농도이다.

비간섭 기능에서는, 캐리어 공급 펌프(41)에 의해 액량 「Q1」의 캐리어 액 C가 공급되면, 캐리어 액 C의 공급 전후에 액체 현상제 D의 토너 농도를 유지하기 위해서, 보급제 공급 펌프(42)에 의해 액량 「Q2」의 보급제 T가 공급된다. 여기서, 비간섭 기능의 효과에 대해서, 도 2를 참조하면서 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)를 사용하여 설명한다. 도 7의 (a)는 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 액량의 시간적 추이를 나타내고, 도 7의 (b)는 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 토너 농도의 시간적 추이를 나타낸다. 도 7의 (b)에 있어서, 실선은 비간섭 기능이 행해진 경우를 나타내고, 파선은 비간섭 기능이 행하여지지 않은 경우를 나타낸다. 또한, 여기에서는 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 토너 농도의 목표값을 7.0％, 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 액량의 하한(소정량)을 2.9리터로 했을 경우를 예로 들어 설명한다.

도 7의 (a)에 도시되는 바와 같이, 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 액량이2.9리터를 하회하면, 캐리어 공급 펌프(41)이 동작되어, 캐리어 탱크(32)로부터 믹서(31)로 캐리어 액 C가 공급된다. 그 이후, 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 액량은 증가한다. 이 경우에, 도 7의 (b)의 파선으로 나타낸 바와 같이 비간섭 기능이 행하여지지 않으면, 믹서(31)로의 캐리어 액 C의 공급 개시에 따라 토너 농도가 일시적으로 감소되어 목표값으로부터 괴리된다. 한편, 도 7의 (b)의 실선으로 나타낸 바와 같이, 캐리어 액 C의 공급에 따라 비간섭 기능이 행하여지면, 보급제 T가 공급되므로 토너 농도가 감소되지 않고 목표값으로 유지된다.

상술한 바와 같이, 액량 조정을 위하여 공급한 캐리어 액 C에 의해 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 토너 농도가 저하되므로, 이것을 피하기 위해서, 비간섭 기능에 의해 캐리어 액 C의 보급 전후에 토너 농도를 유지할 수 있는 양의 보급제 T가 공급된다. 본 실시 형태의 경우에도, 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 액량이 소정량보다도 적으면, 액량 조정을 위한 캐리어 액 C의 공급에 따라 비간섭 기능에 의해 보급제 T가 공급된다. 단, 이 경우에, 토너 농도가 목표값보다도 높으면, 토너 농도를 낮추고 싶은데도 불구하고 보급제 T가 공급되어 버려, 캐리어 액 C만을 공급하여 토너 농도를 저하시키는 경우에 비교하면, 목표값에 도달할 때까지는 시간이 걸린다. 즉, 캐리어 액 C나 보급제 T의 공급에 대한 토너 농도의 추종성이 좋지 않기 때문에, 화상 불량이 생기기 쉬워진다.

상기 점을 감안하면, 농도 조정과 액량 조정을 위하여 캐리어 액 C를 믹서(31)에 공급하는 본 화상 형성 장치(100)에서는, 액량 조정용 캐리어양을 가능한 한 적은 양으로 할 필요가 있다. 그 때문에, 농도 조정용 캐리어양이 믹서(31)의 액량을 회복하기에 충분하지 않은 경우에만, 추가적으로 액량 조정을 위하여 캐리어양을 공급하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 액체 현상제 D의 토너 농도가 높고 또한 액량이 적은 경우에, 상술한 비간섭 기능에 의한 보급제 T의 양을 종래에 비하여 줄이도록 했으므로, 토너 농도의 추종성을 양호하게 할 수 있다. 또한, 믹서(31)에 공급되는 캐리어 액 C와 보급제 T의 합계의 공급 유량은, 화상 형성에 수반하여 소비되는 단위 시간당의 소비량 이상이므로, 믹서(31)가 비는 경우는 없다.

본 실시 형태에서의 토너 농도의 추종성에 대해서, 도 8의 (a) 내지 도 8의 (e)를 사용하여 설명한다. 도 8의 (a) 내지 도 8의 (e)는, 본 실시 형태와 비교예 1에 있어서의 토너 농도의 추종성을 설명하기 위한 도면이다. 도면 중 점선으로 나타낸 비교예 1은, 농도 조정용 캐리어양에 관계없이, 액량 조정용 캐리어양이 항상 일정량인 경우이다. 여기서, 믹서(31) 내의 초기 농도가 7.5％, 또한, 액량 조정을 위하여 캐리어 액 C의 보급이 필요한 상태라고 하자. 또한, 믹서(31) 내의 액량을 회복시키기 위하여 보급해야 할 캐리어 공급 펌프(41)의 유량이 0.5cc/sec인 화상 출력 모드라고 하자. 또한, 캐리어 공급 펌프(41)의 유량의 상한값은 약1.6cc/sec라고 하자.

상술한 도 5의 S53에서 설명한 바와 같이, 유량 0.5cc/sec에 계수를 승산한 값이, 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 액량을 회복할 수 있는 최저한의 보급량(하한값)이므로, 계수를 1.2로 하면 하한값은 0.6cc/sec이다. 상술한 상태의 경우, 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 토너 농도를 저하시키기 위해서, 캐리어 공급 펌프(41)로부터 캐리어 액 C가 믹서(31) 내로 공급된다. 또한, 믹서(31) 내의 초기 농도가 7.5％로 목표값에 비해 높기 때문에, 도 8의 (a)에 도시되는 바와 같이 0 내지 150초의 사이에는 농도 조정을 위하여 공급해야 할 캐리어양이 많아지고, 도 8의 (d)에 도시되는 바와 같이, 캐리어 공급 펌프(41)의 유량의 상한값에 도달하고 있다. 이 때, 비교예 1에서는 농도 조정을 위한 유량 대소에 관계없이, 액량 조정을 위한 유량을 일정하게 유지하므로, 도 8의 (b)에 도시되는 값은 일정값이다. 이에 반하여, 본 실시 형태에서는 농도 조정용 캐리어양이 믹서(31)의 액량을 회복시키기에 충분한 양이기 때문에, 농도 조정용 캐리어양이 0.6cc/sec를 초과하는 시간에는, 도 8의 (b)에 도시되는 바와 같이 액량 조정용 캐리어양이 설정되지 않고 0이 된다. 그리고, 농도 조정용 캐리어양이 0.6cc/sec를 하회하면, 액량 조정용 캐리어양이 설정되어, 액량 조정을 위하여 캐리어 액 C가 공급된다.

도 8의 (c)에 도시되는 바와 같이, 비교예 1에서는 비간섭 기능에 의해, 도 8의 (b)의 유량에 따른 공급량으로 보급제 T가 공급되기 때문에, 0 내지 150초의 사이에도 비간섭 기능에 의해 보급제 T가 계속 공급된다. 한편, 본 실시 형태의 경우, 0 내지 150초의 사이는 액량 조정을 위한 유량이 0이며, 비간섭 기능에 의한 보급제 T의 공급이 행하여지지 않는다. 그 결과, 도 8의 (e)에 도시되는 바와 같이, 본 실시 형태는 비교예 1에 비교하여 목표값에의 수렴이 빠르게 되어 있다. 즉, 토너 농도의 추종성이 양호하다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 캐리어 공급 펌프(41)에 관해 농도 조정과 액량 조정을 동시에 행하는 경우의 캐리어 액의 공급 유량을 설정할 때에 우선적으로 「농도 조정용 캐리어양」을 할당하고, 나머지를 「액량 조정용 캐리어양」에 할당하게 하였다. 이와 같이 함으로써, 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 토너 농도가 높고 또한 액량이 적은 경우에 있어서, 비간섭 기능에 의해 믹서(31)에 공급될 보급제 T를 종래에 비하여 적게 할 수 있다. 즉, 종래보다도 보급제 T를 감소시키면서 캐리어 액 C를 공급할 수 있으므로, 토너 농도의 추종성을 향상시키면서, 즉 액체 현상제의 농도 조정에 걸리는 시간을 종래보다도 단축시키면서, 액량을 만족시키는 것을 용이하게 할 수 있게 된다.

그런데, 상술한 농도 조정 공급량 연산부(203)(PI 컨트롤러)에서는, 캐리어 액의 보급 요구값을 연산할 때에(도 5의 S13 참조), 토너 농도의 차분값 「ΔF」의 누산값을 사용하고 있다. 이것은, 취득된 토너 농도 「F」 즉, 현재의 토너 농도와, 목표값 「Fref」의 정상 편차를 제거하기 위함이다. 그러나, 예를 들어 큰 외란 등의 영향에 의해 현재의 토너 농도와 목표값의 괴리가 커지면, 토너 농도의 차분값이 커지고, 보급 요구값이 캐리어 공급 펌프(41)의 최대 토출 유량을 초과하는 경우가 있다. 이 경우, 통상대로 믹서(31)에 공급할 캐리어 공급량을 연산하면, 현재의 토너 농도가 목표값에 도달해도, 이 전에 누산된 차분에 기초하여 연산되는 캐리어 공급량이 너무 커져, 그 결과, 토너 농도가 목표값에 비해 오버슈트할 수 있다.

이 점을 감안하여, 본 실시 형태에서는 도 5의 S23이나 S34에서 설명했지만, 보급제 공급 요구값 또는 캐리어 공급 요구값이, 각각 보급제 공급 펌프(42) 또는 캐리어 공급 펌프(41)의 유량의 상한값을 초과하는 경우에는, 토너 농도의 차분값 「ΔF」의 누산을 행하지 않는다. 상술한 식(1)에서 계산되는 차분 「ΔF」를 차분 누산 「ΣΔF」에 가산하는 것을 멈춘 다음, 다음 타이밍에 도 5의 S13의 연산을 행할 때, 이것에 기초하여 농도 조정용 보급제량 및 농도 조정용 캐리어양을 연산한다. 또한, 캐리어 공급 펌프(41)의 유량의 상한은 상술한 도 4의 S3 또는 S4로 설정되는 값이며, 보급제 공급 펌프(42)의 유량의 상한은 펌프(42)의 최대 토출 유량이다.

상술한 토너 농도의 차분값 「ΔF」의 누산의 실행 선택을 행하지 않는 경우, 믹서(31) 내의 액체 현상제의 토너 농도 조정을 위하여, 보급제 T 및 캐리어 액 C의 보급 제어(PI 제어)가 행하여진다. 즉, 보급 요구값이 임의의 값이어도, 목표값과의 차분 ΔF를 차분 누산ΣΔF에 가산하여, 그 차분과 차분 누산에 기초하여 다음의 보급제 T 및 캐리어 액 C의 공급량을 연산한다고 하는 제어가 행하여진다. 이것을 비교예 2로 하여, 본 실시 형태와 비교예 2의 경우에 있어서의 보급제 T 및 캐리어 액 C의 보급 제어의 효과를 비교한 결과를, 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 나타내었다.

믹서(31) 내의 토너 농도가 높은 경우(예를 들어 7.2％), 농도 조정을 위하여 캐리어 공급 펌프(41)에 의해 캐리어 액 C가 믹서(31)에 공급한다. 그러나, 도 9의 (a)에 도시되는 바와 같이, 캐리어 액의 보급 요구값이 캐리어 공급 펌프(41)의 유량의 상한값(도 4의 S3 또는 S4 참조)을 초과하면, 캐리어 액 C의 실제의 공급량은 캐리어 공급 펌프(41)의 유량의 상한값으로 제한된다. 그럼에도 불구하고, 농도 조정 공급량 연산부(203)(PI 컨트롤러)는 차분 누산 「ΣΔF」가 연산되어서 커진다. 그 결과, 차분 누산 「ΣΔF」가 실제보다도 멀리 벗어난 값으로 누산됨으로써, 도 9의 (b)가 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이 목표값으로부터 괴리되어 버린다. 이에 반하여, 본 실시 형태에서는, 캐리어 보급 요구값이 캐리어 공급 펌프(41)의 유량의 상한값을 초과한 경우에, 차분 누산 「ΣΔF」의 연산을 행하지 않음으로써, 도 9의 (b)의 실선으로 나타내는 바와 같이 비교예 2에 비교하여 목표값으로부터의 괴리를 작게 할 수 있다.

<그밖의 실시 형태>

상술한 실시 형태에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 믹서(31)에 대해 하나의 캐리어 탱크(32)로부터 캐리어 액 C를 공급하는 단색의 화상 형성부(12)를 구비한 구성을 도시했지만, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)의 각 색의 토너 상을 형성 가능한 4개의 화상 형성부를 구비한 구성이어도 된다. 이 경우에, 하나의 캐리어 탱크(32)에서 복수의 화상 형성부의 각각의 믹서에 대해 캐리어 액을 공급할 수 있도록 해도 된다. 바꿔 말하면, 각 색의 화상 형성부의 캐리어 탱크를 공통화하면 바람직하다. 이것은, 토너는 색이 상이하기 때문에 각 색의 화상 형성부에서 공용될 수 없지만, 캐리어 액은 각 색의 화상 형성부에서 공용될 수 있기 때문이다. 도 10에는, 하나의 캐리어 탱크로 네 믹서에 대해 캐리어 액을 공급할 수 있는 구성을 도시한다.

네 화상 형성부(도시되지 않음)는, 각각 도 1에 도시된 화상 형성부(12)와 동일하게 도 10에 도시되는 바와 같이, 각각이 현상 장치에 상이한 색의 액체 현상제를 공급하는 믹서(31Y, 31M, 31C, 31K)를 갖고 있다. 믹서(31Y, 31M, 31C, 31K)에는, 복수의 보급제 탱크(33Y, 33M, 33C, 33K)로부터 각 색의 토너를 포함한 고농도의 보급제가 공급된다. 믹서(31Y, 31M, 31C, 31K) 내에는, 도시되지 않은 고형분 농도 검출 장치가 마련되어 있다. 믹서(31Y, 31M, 31C, 31K)는, 도시되지 않은 고형분 농도 검출 장치의 검출 결과에 기초하여 보급제 공급 펌프(42Y, 42M, 42C, 42K)가 제어됨에 따라, 보급제 탱크(33Y, 33M, 33C, 33K)로부터 보급제가 적절하게 공급된다.

또한, 믹서(31Y, 31M, 31C, 31K)에는, 캐리어 탱크(32)로부터 캐리어 액이 적절하게 공급된다. 단, 복수 마련된 보급제 탱크(33Y, 33M, 33C, 33K)와 달리, 캐리어 탱크(32)는 하나만 마련된다. 즉, 하나의 캐리어 탱크(32)가, 복수의 믹서(31Y, 31M, 31C, 31K)에 캐리어 액을 공급한다. 캐리어 탱크(32)에는, 보급용 캐리어 액을 보급하는 보급 캐리어 탱크(36)가 마련되어 있다. 하나의 캐리어 탱크(32)와 복수의 믹서(31Y, 31M, 31C, 31K)는 연통관에 의해 연통되어 있고, 연통관에는 캐리어 공급 펌프(41Y, 41M, 41C, 41K)가 마련되어 있다. 캐리어 공급 펌프(41Y, 41M, 41C, 41K)는, 믹서(31Y, 31M, 31C, 31K) 내에 마련된 도시되지 않은 고형분 농도 검출 장치나 플로트 센서의 검출 결과에 기초하여 제어된다. 또한, 각 색의 화상 형성부에서 회수된 액체 현상제로부터 캐리어 액과 토너를 분리하는 분리 추출 장치(도 2 참조)도 하나만 마련하여, 각 색의 화상 형성부에서 공용하게 해도 된다.

복수의 믹서(31Y, 31M, 31C, 31K)에서 하나의 캐리어 탱크(32)를 공용하는 구성의 경우, 상술한 캐리어 공급 펌프(41)의 유량의 상한값의 연산 방법을 변경해야만 한다(도 4의 S3 또는 S4 참조). 이것은, 캐리어 공급 펌프(41Y, 41M, 41C, 41K)가 넷 마련되는 데 반해, 보급용 캐리어 공급 펌프(51)는 하나밖에 마련되어 있지 않기 때문이다. 이하, 본 실시 형태의 경우에 있어서의 캐리어 공급 펌프(41Y, 41M, 41C, 41K)의 유량의 상한값의 연산 방법에 대해 설명한다.

상술한 도 5의 S31에서는, 농도 조정을 위한 캐리어 공급 요구값이 계산된다. 이 값을 가령 Qa로 하자. 한편, 상술한 도 6의 S53에서는 화상 비율로부터, 보급제 T 및 캐리어 액 C가 보급되지 않은 상태에 있어서의 믹서(31) 내의 액체 현상제 D의 감소 속도와 동일한 값의 양이 믹서(31)에의 공급량의 하한값으로서 계산된다. 여기에서는, 그 값을 Qb라 한다. 이들 Qa 및 Qb의 합은, 캐리어 공급 펌프(41)의 유량의 상한값을 무시한 전체의 보급 요구값이다. 그 값을 Qc라 한다. 즉, Qc=Qa+Qb이다.

이것을 각 색마다 계산한 것을 각각 QcY, QcM, QcC, QcK라 한다. 각 색의 캐리어 공급 펌프(41Y 내지 41K)의 유량의 상한값을 각각 QlimY, QlimM, QlimC, QlimK라 하면, 이들은 이하에 나타내는 식 4로 계산된다. 여기에서는 QlimY만을 나타내었지만, QlimM, QlimC, QlimK에 대해서는, 식 4 중의 QlimY 및 분모의 QcY의 기호 「Y」를 각각 「M」, 「C」, 「K」로 바꿔 읽으면 된다. 또한, 식 4 중의 Q51max는 보급용 캐리어 공급 펌프(51)의 최대 토출 유량이다.

식 4로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 캐리어 공급 펌프(41Y 내지 41K)에 요구되는 보급 요구값이 클수록 큰 상한값이 부여되고, 작을수록 작은 상한값이 부여된다. 또한, 네 캐리어 공급 펌프(41Y 내지 41K)의 유량의 상한값의 합은, 보급 캐리어 공급 펌프(51)의 최대 토출 유량을 초과하지 않는다. 그 때문에, 보급 캐리어 공급 펌프(51)가 최대 토출 유량으로 캐리어 탱크(32)로 보급용 캐리어 액을 보급하고 있음에도 불구하고, 캐리어 탱크(32) 내의 액량이 계속하여 감소된다고 하는 사태는 발생되지 않는다.

또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 보급 캐리어 탱크(36)로부터, 직접, 믹서(31)에 보급용 캐리어 액을 보급하는 구성이어도 된다. 또한, 보급용 캐리어 액을 보급하기 위한 전용 보급 캐리어 탱크(36)를 마련하지 않고, 직접, 캐리어 탱크(32)나 믹서(31)에 보급용 캐리어 액을 보급하는 구성이어도 된다.

본 발명에 따르면, 액체 현상제를 사용하는 화상 형성 장치이며, 액체 현상제의 농도 조정에 걸리는 시간을 종래보다도 단축할 수 있는 화상 형성 장치가 제공된다.

12: 화상 형성부
31: 공급 장치(믹서)
32A: 캐리어 액 공급 장치
33A: 보급제 공급 장치
36A: 보급 장치
100: 화상 형성 장치
200: 제어 수단(제어부)
310: 액량 검출 수단(제1 플로트 센서)
311: 농도 검출 수단(고형 성분 농도 검출 장치)
320: 캐리어 액량 검출 수단(제2 플로트 센서)

Claims

상 담지체와,
토너와 캐리어 액을 포함하는 액체 현상제를 사용하여 상기 상시 담지체에 형성된 정전 상을 현상하는 현상부와,
액체 현상제를 수용하여, 상기 현상부에 액체 현상제를 공급하는 공급 장치와,
상기 공급 장치 내의 액체 현상제의 액량을 검출하는 액량 검출 수단과,
상기 공급 장치 내의 액체 현상제에 대한 토너의 농도를 검출하는 농도 검출 수단과,
상기 공급 장치에 캐리어 액을 공급하는 캐리어 액 공급 장치와,
상기 공급 장치에 토너를 공급하는 토너 공급 장치와,
상기 농도 검출 수단의 검출 결과에 기초하여 액체 현상제에 대한 토너의 농도가 설정 농도가 되는 액체 현상제가 상기 액량 검출 수단의 검출 결과에 기초하여 소정량 공급 장치에 있도록 상기 캐리어 액 공급 장치로부터 상기 공급 장치에 공급되는 캐리어 액의 양과 상기 토너 공급 장치로부터 상기 공급 장치에 공급되는 토너의 양을 제어하는 제어 수단을 구비하고,
상기 제어 수단은, 상기 농도 검출 수단에 의해 검출된 상기 액체 현상제의 농도가 설정 농도보다 높은 경우에는, 공급 장치 내의 토너의 농도가 설정 농도가 되기 위한 상기 캐리어 액 공급 장치로부터 공급하는 캐리어 액의 제1 공급량을 설정하고, 상기 공급 장치 내에 공급하는 캐리어 액 공급 모드를 실행 가능한 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 수단은, 제1 공급량에 더하여 제2 공급량의 캐리어 액을 상기 공급 장치에 공급하는 경우에는, 상기 공급 장치 내의 토너의 농도가 설정 농도가 되도록 상기 제2 공급량의 캐리어 액에 대응한 양의 토너를 상기 토너 공급 장치로부터 상기 공급 장치에 공급하는 화상 형성 장치.
제2항에 있어서, 화상 형성 동작 중에 상기 캐리어 액 공급 모드를 실행할 때에, 상기 제1 공급 유량이 상기 화상 형성에 수반하여 소비되는 단위 시간당 액체 현상제의 소비량보다도 적은 경우에, 상기 액체 현상제의 소비량과 상기 제1 공급 유량의 차분을 제3 공급 유량으로 설정하고, 상기 제1 공급 유량과 상기 제3 공급 유량을 가산한 양으로 캐리어 액을 상기 캐리어 액 공급 장치에 공급시킴과 함께, 상기 제3 공급 유량에 따른 양으로 보급제를 상기 보급제 공급 장치에 공급시키는 화상 형성 장치.
제3항에 있어서, 상기 제어 수단은, 화상 형성할 화상의 화상 비율에 기초하여 상기 액체 현상제의 소비량을 구하는 화상 형성 장치.
제3항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 제1 공급 유량이 상기 화상 형성에 수반하여 소비되는 단위 시간당 액체 현상제의 소비량 이상인 경우에, 상기 제3 공급 유량을 0으로 설정하는 화상 형성 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 농도 검출 수단에 의해 검출된 상기 액체 현상제의 농도와 상기 설정 농도의 차분의 누산값에 기초하여 상기 제1 공급 유량을 구하는 화상 형성 장치.
제6항에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 제1 공급 유량이 상기 캐리어 액 공급 장치의 최대 토출 유량을 초과하는 경우, 상기 차분을 누산하지 않는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 액량 검출 수단에 기초하여 상기 제1 공급량의 캐리어 액을 보급한 경우에 상기 공급 장치 내의 현상제량이 설정량에 도달하지 않는 경우에는, 상기 설정량에 도달시키기 위한 제4 공급량을 설정하고, 상기 제4 공급량의 캐리어 액의 상기 캐리어 액 공급 장치로부터 상기 공급 장치로 공급하여, 상기 공급 장치 내의 토너의 농도가 설정 농도가 되도록 상기 제4 공급량의 캐리어 액에 대응한 양의 토너를 상기 토너 공급 장치로부터 상기 공급 장치에 공급하는 화상 형성 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상 담지체 위에 잔류된 액체 현상제를 회수하는 클리닝부와, 상기 클리닝부에서 회수된 액체 현상제를 토너와 캐리어로 분리하는 분리 장치를 갖고, 상기 분리 장치에서 액체 현상제로부터 분리된 캐리어 액을 상기 캐리어 액 공급 장치에 공급하는 화상 형성 장치.
제9항에 있어서, 상기 분리 장치에서 액체 현상제로부터 분리된 토너를 회수하는 화상 형성 장치에 착탈 가능한 회수부를 갖는 화상 형성 장치.
제9항에 있어서, 상기 캐리어 액 공급 장치에 공급되는 캐리어 액을 갖는 화상 형성 장치에 착탈 가능한 캐리어 액 용기를 갖고, 상기 캐리어 액 용기로부터 상기 캐리어 액 공급 장치에 캐리어를 공급하는 경로는, 상기 분리 장치로부터 상기 캐리어 액 공급 장치에 캐리어를 공급하는 경로와는 상이한 화상 형성 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토너 공급 장치에 공급되는 토너를 갖고 화상 형성 장치에 착탈 가능한 토너 용기를 갖는 화상 형성 장치.