JP6016088B2 - シャッタ機構、及び、画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、そこに設置される粉体補給装置におけるシャッタ機構と、に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、トナー（１成分現像剤）を収容したトナー補給装置（粉体補給装置）から、２成分現像剤が収容された現像装置に向けて適宜にトナーを補給する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。

２成分現像剤を用いた現像装置は、現像装置内におけるトナー消費に応じて、現像装置に設けられたトナー補給口を介してトナー補給装置から現像装置内に適宜にトナーが補給される。補給されたトナーは、現像装置内の現像剤とともに、搬送スクリュ等の搬送部材（撹拌部材）によって撹拌・混合される。撹拌・混合された現像剤は、その一部が現像ローラ（現像剤担持体）に供給される。現像ローラに担持された現像剤は、ドクターブレード（現像剤規制部材）によって適量に規制された後に、その２成分現像剤中のトナーが感光体ドラム（像担持体）との対向位置で感光体ドラム上の潜像に付着して、感光体ドラム上にトナー像（画像）が形成される。

このような画像形成装置には、現像装置は着脱可能に形成されていて、現像装置の着脱動作に連動してトナー補給装置の排出口（トナー流路）を開閉するシャッタ部材（シャッタ）が設置されている。
詳しくは、現像装置が画像形成装置本体に装着されると、画像形成装置本体に設置されたトナー補給装置のシャッタ部材が現像装置に押動されて、シャッタ部材が排出口を開放する位置に移動することでトナー補給装置と現像装置とが連通して、トナー補給装置から現像装置へのトナー補給が可能になる。これに対して、現像装置が画像形成装置本体から離脱されると、画像形成装置本体に設置されたスプリングによってシャッタ部材が付勢されて、シャッタ部材が排出口を閉鎖する位置に移動して、トナー補給装置の排出口からのトナー漏れが防止される。

一方、特許文献１、２には、シャッタ部材の近傍におけるトナー飛散を防止することを目的として、トナー補給装置の排出口（トナー流路）に、シャッタ部材の開閉方向の移動を案内するシャッタ保持部（差し込み口）を形成して、シャッタ部材を弾性変形させた状態でシャッタ保持部に嵌合させて排出口を開閉する技術が開示されている。

上述した特許文献１、２の画像形成装置は、装置の軽量化・低コスト化を目的として、金型を用いてシャッタ保持部（差し込み口）を樹脂材料で成型した場合などに、金型成型の抜き勾配の影響によって、シャッタ部材を挟み込むように形成されたシャッタ保持部の壁部（溝部）の距離が、シャッタ部材の開放方向後端部に対応する部分に比べて開放方向先端部に対応する部分が広くなってしまう可能性があった。そして、このような場合には、シャッタ保持部の排出口を開放した状態のシャッタ部材と、シャッタ保持部の壁部（溝部）と、の間に隙間（又は、嵌合の程度が弱い部分）が生じてしまい、その部分からトナーが飛散してしまう可能性があった。

また、このような問題は、トナー（１成分現像剤）が収容されたトナー補給装置（粉体補給装置）に設置されたシャッタ機構に限定されることなく、その他の粉体（例えば、２成分現像剤である。）が排出される排出口を開閉するシャッタ部材が設置されたシャッタ機構のすべてに共通するものである。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、シャッタ部材とシャッタ保持部との間に隙間が生じて粉体の飛散が生じる不具合が軽減される、シャッタ機構、及び、画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかるシャッタ機構は、粉体が排出される排出口を開閉するシャッタ部材と、前記シャッタ部材の表面に対向するように前記排出口が形成されるとともに、前記シャッタ部材の幅方向両端部に対向するように壁部が形成されて、前記シャッタ部材が開閉方向に移動するように前記シャッタ部材を保持した状態で案内するシャッタ保持部と、を備え、前記シャッタ部材が開閉される面内において前記シャッタ保持部の前記壁部に対して前記シャッタ部材が相対的に傾斜した状態で前記排出口を開放する方向に移動するように形成され、前記シャッタ保持部は、前記壁部が、前記シャッタ部材が開閉される面内において前記シャッタ部材の開閉方向に対して傾斜するように形成されたものである。

本発明は、シャッタ保持部の壁部に対してシャッタ部材が相対的に傾斜した状態で開放方向に移動するため、シャッタ部材とシャッタ保持部との間に隙間が生じて粉体の飛散が生じる不具合が軽減される、シャッタ機構、及び、画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置に設置されたプロセスカートリッジの近傍を示す拡大図である。 現像装置を示す拡大図である。 現像装置における循環経路を長手方向にみた断面図である。 図４の循環経路におけるＹ１−Ｙ１断面を示す概略断面図である。 図４の循環経路におけるＹ２−Ｙ２断面を示す概略断面図である。 トナー補給装置を示す構成図である。 トナー補給装置を長手方向にみた断面図である。 シャッタ機構において、（Ａ）シャッタ部材が排出口を閉鎖した状態を示す図と、（Ｂ）シャッタ部材が排出口を開放した状態を示す図と、である。 （Ａ）図９（Ａ）のシャッタ部材にシール部材が設置された状態を示す図と、（Ｂ）そのＲ−Ｒ断面を示す断面図と、である。 別形態のシャッタ機構において、（Ａ）シャッタ部材が排出口を閉鎖した状態を示す図と、（Ｂ）シャッタ部材が排出口を開放した状態を示す図と、である。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１にて、実施の形態における画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
書込み部２Ａ〜２Ｄは、画像情報に基いて帯電工程後の感光体ドラム２１（像担持体）に静電潜像を書き込むための装置である。書込み部２Ａ〜２Ｄは、ポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄや光学素子４Ａ〜４Ｄ等を用いた光走査装置である。なお、書込み部として、光走査装置の替わりにＬＥＤアレイを用いることもできる。
給紙部６１は、記録紙、ＯＨＰ等の被転写材Ｐを格納して、画像形成時には被転写材Ｐを転写ベルト３０に向けて給送する。

転写ベルト３０は、被転写材Ｐをその表面に静電的に吸着させて搬送して感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を被転写材Ｐ上に転写するための無端状ベルトであって、その外周面上に吸着ローラ６４とベルトクリーナ６５とを設けている。
転写ベルト３０を介して感光体ドラム２１に対向する転写ローラ２４は、芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有する。転写ローラ２４の導電性弾性層は、ポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を中抵抗に調整した弾性体である。

定着部６６は、加熱ローラ６８および加圧ローラ６７を有し、被転写材Ｐ上のトナー像を圧力と熱とによって被転写材Ｐに定着させる。
転写ベルト３０に沿って縦方向に配設された４つのプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像を形成するためのものである。

各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ上には、キャリア（磁性キャリア）と各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）とを粉体補給装置８０を介して現像装置２３に供給するための剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫが設置されている。
プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ、及び、剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫは、転写ベルト３０を回転支軸を中心に開放して装置本体１から着脱することができる（図１の左右方向の移動による着脱操作である）。

本実施の形態の画像形成装置は、複写機及びプリンタとして機能する複合型の画像形成装置である。複写機として機能する場合には、スキャナから読み込まれた画像情報に対してＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理が施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する場合には、コンピュータ等から送信されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施されて書込みデータに変換される。

画像形成時には、書込み部２Ａ〜２Ｄからプロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙに対して、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの画像情報に応じた露光光がそれぞれ照射される。すなわち、各光源から発せられた露光光（レーザ光）がポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄ、光学素子４Ａ〜４Ｄ等を通過して、各感光体ドラム２１上に照射される。これによって、各プロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙの感光体ドラム２１（像担持体）上に、露光光に応じたトナー像が形成される。そして、このトナー像が、被転写材Ｐに転写されることになる。

給紙部６１から給送された被転写材Ｐは、レジストローラ６３（タイミングローラ）の位置で一旦タイミングを合わせて、転写ベルト３０の位置に搬送される。転写ベルト３０の送入位置に配設された吸着ローラ６４は、電圧の印加によって送入された被転写材Ｐを転写ベルト３０に吸着させる。転写ベルト３０の矢印方向の走行にともない移動する被転写材Ｐは、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫの位置を順次通過して各色のトナー像が重ねて転写される。

カラーのトナー像が転写された被転写材Ｐは、転写ベルト３０から分離して定着部６６に達する。被転写材Ｐ上のトナー像は、加熱ローラ６８及び加圧ローラ６７に挟まれつつ加熱されることで被転写材Ｐ上に定着される。一方、被転写材Ｐが分離した後の転写ベルト３０表面は、その後にベルトクリーナ６５の位置に達して、その表面に付着したトナー等の汚れがクリーニングされる。

次に、画像形成装置におけるプロセスカートリッジ及び剤カートリッジについて詳述する。
なお、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫはほぼ同一構造であって、各剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫや粉体補給装置８０もほぼ同一構造であるために、図２にてプロセスカートリッジ、剤カートリッジ、粉体補給装置は符号のアルファベット（Ｙ、Ｃ、Ｍ、ＢＫ）を除して図示する。また、書込み部は符号のアルファベット（Ａ〜Ｄ）を除して図示する。

図２は、装置本体１に設置されたプロセスカートリッジ２０の近傍を示す拡大図である。図３は、プロセスカートリッジ２０に設置された現像装置２３を示す拡大図である。図４は、現像装置２３における循環経路を図３に示す矢印Ｘ方向から長手方向にみた断面図である。図５は、図４の現像装置２３における循環経路のＹ１−Ｙ１断面を示す断面図である。図６は、図４の現像装置２３における循環経路のＹ２−Ｙ２断面を示す断面図である。

図２に示すように、プロセスカートリッジ２０は、像担持体としての感光体ドラム２１、帯電部２２、現像装置２３（現像部）、クリーニング部２５が一体化されたものであって、プレミックス現像方式（キャリアの補給・排出を適宜におこなう現像方式である。）が採用されている。
像担持体としての感光体ドラム２１は、負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向に回転駆動される。

帯電部２２は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部２２の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。
クリーニング部２５は、感光体ドラム２１に摺接するクリーニングブラシ（又は、クリーニングブレード）が設置されていて、感光体ドラム２１上の未転写トナーを機械的に除去・回収する。

現像装置２３は、現像剤担持体としての２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２が感光体ドラム２１に近接するように配置されていて、双方の対向部分には感光体ドラム２１と磁気ブラシとが接触する現像領域が形成される。現像装置２３内には、トナーＴとキャリアＣとからなる粉体としての現像剤Ｇ（２成分現像剤）が収容されている。そして、現像装置２３は、感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する（トナー像を形成する。）。なお、現像装置２３の構成・動作については、後で詳しく説明する。

ここで、本実施の形態における現像装置２３は、プレミックス現像方式のものであって、現像装置２３内に適宜に新品のキャリアＣ（現像剤Ｇ）が剤カートリッジ２８から粉体補給装置８０（剤補給装置）を介して供給されるとともに、劣化した現像剤Ｇが現像装置２３の外部に設置された剤貯留容器７０に向けて排出される。
図２を参照して、剤カートリッジ２８は、その内部に現像装置２３内に供給する粉体としての現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を収容している。そして、剤カートリッジ２８は、現像装置２３に新品のトナーＴを供給するトナーカートリッジとして機能するとともに、現像装置２３に新品のキャリアＣを供給するキャリアカートリッジとして機能する。具体的に、現像装置２３に設置された磁気センサ２６（図４を参照できる。）によって検知されるトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）の情報に基いて、粉体補給装置８０（補給スクリュ８４及び撹拌部材８３）が駆動されて、粉体補給装置８０（剤カートリッジ２８から供給された現像剤Ｇが貯留されている。）から現像装置２３内に向けて現像剤Ｇを適宜に供給する。
なお、本実施の形態では、剤カートリッジ２８の現像剤Ｇにおける、キャリアＣに対するトナーＴの混合率（トナー濃度）が比較的高く設定されている。

粉体補給装置８０は、供給管２９を介して剤カートリッジ２８から供給された現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を一時的に貯留して、現像装置２３内のトナーＴの消費に応じて現像装置２３内に導くためのものである。
なお、粉体補給装置８０の構成・動作については、後で図７、図８等を用いて詳しく説明する。

次に、感光体ドラム２１上でおこなわれる作像プロセスについて説明する。
図２を参照して、感光体ドラム２１が反時計方向に回転駆動されると、まず、帯電部２２の位置で感光体ドラム２１の表面が一様に帯電される。その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、露光光Ｌの照射位置に達して、書込み部２による露光工程がおこなわれる。すなわち、露光光Ｌの照射によって感光体ドラム２１上を画像情報に応じて選択的に除電することで、照射されなかった非画像部の電位との差（電位コントラスト）を発生させて静電潜像を形成する。なお、この露光工程は、感光体ドラム２１の感光層中で電荷発生物質が光を受けて電荷を発生して、このうち正孔が感光体ドラム２１表面の帯電電荷と打ち消しあうものである。

その後、潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、現像装置２３との対向位置に達する。感光体ドラム２１上の静電潜像は、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２上の磁気ブラシと接触して、磁気ブラシ中の負帯電されたトナーＴが付着されて可視化される。
詳しくは、上方の現像ローラ２３ａ１の磁極による磁力で汲み上げられた現像剤Ｇは、現像剤規制部材としてのドクターブレード２３ｃによって適量化された後に、感光体ドラム２１との対向部である現像領域（２つの現像ローラ２３ａ１、２３ａ２と感光体ドラム２１との対向領域である。）に搬送される。現像領域において穂立ちされたキャリアＣが感光体ドラム２１を摺擦する。このとき、キャリアＣに混合されているトナーＴは、キャリアＣとの摩擦によって負帯電されている。これに対して、キャリアＣは正帯電されている。不図示の電源部から現像ローラ２３ａ１、２３ａ２に対して、所定の現像バイアスが印加される。これによって、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２と感光体ドラム２１との間に電界が形成されて、負帯電されたトナーＴが電界によって感光体ドラム２１上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。

その後、トナー像が形成された感光体ドラム２１表面は、転写ベルト３０及び転写ローラ２４との対向位置に達する。そして、このタイミングに合わせてその対向位置に搬送された被転写材Ｐ上に、感光体ドラム２１上のトナー像が転写される。このとき、転写ローラ２４には、所定の電圧が印加されている。
その後、トナー像が転写された被転写材Ｐは、定着部６６を通過して、排出ローラ６９から装置外部に排出される。

一方、転写工程時に被転写材Ｐに転写されずに感光体ドラム２１上に残留したトナーＴ（未転写トナー）は、感光体ドラム２１上に付着したままクリーニング部２５との対向部に達する。そして、感光体ドラム２１上の未転写トナーは、クリーニング部２５で除去・回収される。
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム２１における一連の作像プロセスが終了する。

以下、現像装置２３の構成・動作について詳述する。
図３を参照して、現像装置２３は、現像剤担持体としての現像ローラ２３ａ１、２３ａ２、搬送部材としての搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３（オーガスクリュ）、現像剤規制部材としてのドクターブレード２３ｃ、キャリア捕集ローラ２３ｋ、スクレーパ２３ｍ、排出スクリュ２３ｎ、等で構成されている。また、現像装置２３内には、現像剤Ｇを搬送して循環経路を形成する３つの現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３が形成されている。

現像ローラ２３ａ１、２３ａ２は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブが不図示の回転駆動機構によって時計方向に回転されるように構成されている。現像ローラ２３ａ１、２３ａ２のスリーブ内には、スリーブの周面に現像剤Ｇの穂立ちを生じるように磁界を形成するマグネットが固設されている。マグネットから発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤Ｇ中のキャリアＣがスリーブ上にチェーン状に穂立ちする。このチェーン状に穂立ちしたキャリアＣに帯電したトナーＴが付着されて、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、スリーブの回転によってスリーブと同方向（時計方向）に移送される。

現像剤規制部材としてのドクターブレード２３ｃは、現像領域の上流側に設置されていて、第１の現像ローラ２３ａ１上の現像剤を適量に規制する。
ドクターブレード２３ｃ（現像剤規制部材）は、板厚が２ｍｍ程度のＳＵＳ３１６やＳＵＳＸＭ７等の非磁性金属材料で形成された板状部材であって、現像装置２３のケース２３にネジ締結（保持）されている。

図３を参照して、３つの搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３は、軸部上に螺旋状にスクリュ部が形成されたものであって、現像装置２３内に収容された現像剤Ｇを長手方向（図２の紙面垂直方向である。）に循環しながら撹拌・混合する。
第１搬送部材としての第１搬送スクリュ２３ｂ１は、第１現像剤搬送部Ｂ１であって現像ローラ２３ａ１に対向する位置に配設されていて、現像剤Ｇを水平方向に搬送する（図４の白矢印に示す左方向の搬送である。）とともに、現像ローラ２３ａ１上に現像剤２３ａを供給する。換言すると、第１現像剤搬送部Ｂ１は、現像ローラ２３ａ１に対向するとともに、現像ローラ２３ａ１に現像剤Ｇを長手方向（現像ローラ２３ａ１の回転軸方向である。）に搬送しながら供給する。

第２搬送部材としての第２搬送スクリュ２３ｂ２は、第２現像剤搬送部Ｂ２に設置されている。第２搬送スクリュ２３ｂ２は、第１搬送スクリュ２３ｂ１の下方であって現像ローラ２３ａ２に対向する位置に配設されている。そして、現像ローラ２３ａ２から離脱した現像剤Ｇ（現像工程後に剤離れ極によって現像ローラ２３ａ２上から強制的に離脱された現像剤Ｇある。）を水平方向に搬送する（図４の白矢印に示す左方向の搬送である。）。換言すると、第２現像剤搬送部Ｂ２は、第１現像剤搬送部Ｂ１の下方であって現像ローラ２３ａ２に対向する位置に配設されるとともに、現像ローラ２３ａ２から離脱された現像剤Ｇを長手方向に搬送する。
第１搬送スクリュ２３ｂ１及び第２搬送スクリュ２３ｂ２は、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２や感光体ドラム２１と同様に、回転軸がほぼ水平になるように配設されている。

第３搬送部材としての第３搬送スクリュ２３ｂ３は、第３現像剤搬送部Ｂ３に設置されている。第３搬送スクリュ２３ｂ３は、第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路の下流側と、第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側と、を直線的に結ぶように、水平方向に対して斜めに配設されている（図４を参照できる。）。そして、第３搬送スクリュ２３ｂ３は、第２搬送スクリュ２３ｂ２によって搬送された現像剤Ｇを第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側に搬送するとともに、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路の下流側から落下経路２３ｆを介して循環される現像剤Ｇを第１搬送部材２３ｂ１による搬送経路の上流側に搬送する（図４の白矢印に示す右斜め上方への搬送である。）。換言すると、第３現像剤搬送部Ｂ３は、第２現像剤搬送部Ｂ２によって搬送された現像剤Ｇを第１現像剤搬送部Ｂ１の上流側に搬送するとともに、第１現像剤搬送部Ｂ１の下流側に達した現像剤Ｇを第１現像剤搬送部Ｂ１の上流側に搬送する。

なお、第１搬送スクリュ２３ｂ１による搬送経路（第１現像剤搬送部Ｂ１）と、第２搬送スクリュ２３ｂ２による搬送経路（第２現像剤搬送部Ｂ２）と、第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路（第３現像剤搬送部Ｂ３）と、は壁部によって隔絶されている。
図４を参照して、第２現像剤搬送部Ｂ２の下流側と、第３現像剤搬送部Ｂ３の上流側と、は第１中継部２３ｇを介して連通している。また、第３現像剤搬送部Ｂ３の下流側と、第１現像剤搬送部Ｂ１の上流側と、は第２中継部２３ｈを介して連通している。また、第１現像剤搬送部Ｂ１の下流側と、第３現像剤搬送部Ｂ３の上流側と、は落下経路２３ｆを介して連通している。

このような構成により、３つの現像剤搬送部Ｂ１〜Ｂ３（搬送スクリュ２３ｂ１〜２３ｂ３）によって、現像装置２３において現像剤Ｇを長手方向に循環させる循環経路が形成されることになる。ここで、現像装置２３が稼動されると、装置内に収容された現像剤は図４中の斜線で示すような状態で流動する。図４を参照して、第１現像剤搬送部Ｂ１において、下流側における現像剤の剤面が上流側の剤面に比べて低くなっているのは、搬送中の現像剤の一部が現像ローラ２３ａ１に供給されているためである。すなわち、現像ローラ２３ａ１に供給されなかった現像剤は、落下経路２３ｆを介して第３現像剤搬送部Ｂ３の上流側に移動することになる。
なお、第３現像剤搬送部Ｂ３にはトナー濃度センサとしての磁気センサ２６が設置されている。そして、磁気センサ２６によって検知されるトナー濃度の情報に基いて、粉体補給装置８０（剤補給装置）から現像装置２３内に向けて所定のトナー濃度の現像剤Ｇが補給される。本実施の形態では、現像装置２３内の現像剤Ｇのトナー濃度が４〜７重量％になるように制御されている。

ここで、図４及び図５を参照して、第１現像剤搬送部Ｂ１の壁部には、現像装置２３内に収容された現像剤Ｇの一部を外部（剤貯溜容器７０）に排出するための剤排出口２３ｄ（排出手段）が設けられている。詳しくは、剤排出口２３ｄは、粉体補給装置８０によって補給口２３ｒを介して現像装置２３内に現像剤Ｇが補給されて装置内の現像剤量が増加してその位置に搬送される現像剤の剤面（上面）が所定高さを超えたときに、その余剰分の現像剤Ｇを剤貯留容器７０に向けて排出するためのものである。すなわち、余剰分の現像剤Ｇは、剤排出口２３ｄの下部の高さを超えて、剤排出口２３ｄから排出されて排出経路７１を経由して剤貯留容器７０に向けて重力落下していく。このように、トナーＴの母体樹脂や外添剤によって汚染されて劣化したキャリアが自動的に現像部の外部に排出されるので、経時においても画像品質の劣化を抑止することができる。
なお、図２、図４、図５等では図示を省略しているが、排出経路７１中には、剤排出口２３ｄから排出された現像剤を水平方向に搬送するための排出スクリュ２３ｎが設置されている（図３を参照できる。）。この排出スクリュ２３ｎは、図３の時計方向に回転する。

また、現像装置２３における現像剤の循環経路において、上述した剤排出口２３ｄ（排出手段）が配設された位置を通過せずに現像剤Ｇの一部を循環経路の上流側に戻すためのバイパス経路が形成されている。具体的には、図４及び図６を参照して、第１現像剤搬送部Ｂ１であって、剤排出口２３ｄの上流側（剤排出口２３ｄに比較的近接した位置である。）に、開口２３ｅが設けられている。そして、この開口２３ｅがバイパス経路の入口となって、バイパス経路の出口が第３搬送スクリュ２３ｂ３による搬送経路中（長手方向中央近傍である。）に配設されている。
このように、現像装置２３における現像剤の循環経路にバイパス経路を設けることで、現像装置内の現像剤に波状の偏り等が生じても、剤排出口２３ｄから排出される現像剤量にバラツキが生じて、必要量を超えた現像剤が現像装置２３から排出される不具合を抑止することができる。なお、本実施の形態では、排出口２３ｄから過剰に現像剤が排出される不具合を確実に抑止するために、バイパス経路における開口２３ｅの下部の高さが、排出口２３ｄの下部の高さよりも高さＨ１だけ高くなるように構成されている。

ここで、図３を参照して（図２、図４〜図６等では図示を省略している。）、本実施の形態では、第２の現像ローラ２３ａ２の下方（回転方向下流側）であって、感光体ドラム２１に対向する位置に、キャリア捕集ローラ２３ｋが設置されている。さらに、キャリア捕集ローラ２３ｋに当接する位置に、スクレーパ２３ｍが設置されている。
キャリア捕集ローラ２３ｋは、ステンレス等からなる円筒体内に所定の磁界を形成するマグネットが固設されたものであって、現像装置２３内から移動（飛翔）して感光体ドラム２１に付着したキャリアを捕集するためのものである。キャリア捕集ローラ２３ｋは、図３の反時計方向に回転駆動される。キャリア捕集ローラ２３ｋによって捕集されて担持されたキャリアは、そのほとんどが第２の現像ローラ２３ａ２との対向位置で現像ローラ２３ａ２上に移行して、現像ローラ２３ａ２の剤離れ極の位置で現像ローラ２３ａ２から離脱して第２現像剤搬送部Ｂ２内に回収される。一方、現像ローラ２３ａ２上に移行せずにキャリア捕集ローラ２３ｋ上に残留・担持されたキャリアは、スクレーパ２３ｍによって機械的に掻き取られて、第２現像剤搬送部Ｂ２内に回収される。このように、キャリア捕集ローラ２３ｋを設置することで、感光体ドラム２１上に付着したキャリアを現像装置２３内に回収できるために、異常画像（ホタル画像、白抜け画像）の発生が抑止されるとともに、現像装置２３内のキャリアが不足する不具合が抑止される。

なお、本実施の形態では、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の外径が３０ｍｍ、現像ローラ２３ａ１、２３ａ２の外周面上の線速が７４８ｍｍ／秒、キャリア捕集ローラ２３ｋの外径が１６ｍｍ、キャリア捕集ローラ２３ｋの外周面上の線速が１０．６ｍｍ／秒、プロセス線速（感光体ドラム２１の外周面上の線速、及び、被転写材Ｐの搬送速度である。）が４４０ｍｍ／秒、程度に設定されている。
また、本実施の形態において用いられるキャリアＣは、粒径が５５μｍ、飽和磁化が９６ｅｍｕ／ｇ、程度のものである。さらに、本実施の形態において用いられるトナーＴは、粒径が６．８μｍ程度のものである。

以下、図７〜図１０にて、本実施の形態において特徴的なシャッタ機構が設置された粉体補給装置８０（剤補給装置）の構成・動作について詳述する。
先に図２等を用いて説明したように、粉体補給装置８０は、剤カートリッジ２８から供給管２９を介して供給された現像剤Ｇ（粉体）を一時的に貯留して、プロセスカートリッジ２０の現像装置２３に向けて適宜に現像剤Ｇを補給するための装置である。
この粉体補給装置８０は、図７及び図８に示すように、補給装置本体８１（ケース）、シャッタ機構８１ａ、８７、ポンプ８２、撹拌部材８３、補給スクリュ８４、圧電センサ８５、等で構成されている。

補給装置本体８１（ケース）は、金型成型によって樹脂材料で形成されていて、その内部に、剤カートリッジ２８から供給された現像剤Ｇを貯留するためのスペースが形成されている。補給装置本体８１の上部には、供給管２９を介して剤カートリッジ２８に連通する供給口や、ポンプ作用によって供給管２９を介しての剤カートリッジ２８からの現像剤Ｇの吸引搬送を可能にするポンプ８２が設けられている。
撹拌部材８３は、回転軸部８３ａに可撓性部材８３ｂが貼着されたものであって、所定方向に回転することで補給装置本体８１に収容された現像剤Ｇを撹拌・混合しながら補給スクリュ８４に向けて搬送するとともに、圧電センサ８５のセンサ面に摺接してセンサ面への現像剤Ｇの固着を防止している。
補給スクリュ８４は、軸部上に螺旋状にスクリュ部が形成されたものであって、補給装置本体８１の下方において長手方向（図８の左右方向であって、図７の紙面垂直方向である。）に延在するように形成された補給管の内部に設置されている。補給スクリュ８４は、不図示の駆動モータによって撹拌部材８３とともに回転駆動されて、補給装置本体８１内に収容された現像剤Ｇを排出口８１ａ１に向けて長手方向に搬送する（図８の右方から左方への搬送である。）。このようにして、排出口８１ａ１の位置に搬送された現像剤Ｇは、自重落下して、排出口８１ａ１に連通する補給口２３ｒを介して現像装置２３（第１現像剤搬送部Ｂ１）に補給されることになる。なお、このような補給スクリュ８４による補給動作は、先に図４等を用いて説明したように現像装置２３の磁気センサ２６の検知結果に基いておこなわれる。
圧電センサ８５（剤検知手段）は、補給装置本体８１内の現像剤Ｇがその位置（高さ）まで貯留されているかを検知するためのものである。圧電センサ８５によって、その位置に現像剤Ｇがないものと検知された場合には、ポンプ８２が駆動されて剤カートリッジ２８から補給装置本体８１に向けて現像剤Ｇが補給されることになる。

ここで、図８等を参照して、本実施の形態における粉体供給装置８０には、画像形成装置本体１に対する現像装置２３（プロセスカートリッジ２０）の着脱動作に連動して排出口８１ａ１を開閉するシャッタ機構８１ａ、８７が設けられている。
詳しくは、シャッタ機構は、主として、現像剤Ｇ（粉体）が排出される排出口８１ａ１（排出経路）を開閉するシャッタ部材８７と、シャッタ部材８７が開閉方向（図８の左右方向である。）に移動するようにシャッタ部材８７を保持した状態で案内するシャッタ保持部８１ａと、で構成されている。
シャッタ部材８７は、樹脂材料で形成された略板状の部材であって、その開閉方向の一端側に被押動部８７ａが形成されている。この被押動部８７ａは、シャッタ部材８７の表面（主面）から下方に突出するように形成されていて、現像装置２３（プロセスカートリッジ２０）の突起部２３ｊ（現像装置２３のケースから長手方向に突出するように形成された押動部である。）に当接するように形成されている。また、被押動部８７ａには、圧縮スプリング８９（付勢部材）の一端側を保持するためのボス部が形成されている。なお、圧縮スプリング８９の他端側は、補給装置本体８１の下方に突出する突出部に形成されたボス部に保持されている。

このような構成により、画像形成装置本体１に現像装置２３（プロセスカートリッジ２０）が装着されていない状態では、圧縮スプリング８９の付勢力によって、シャッタ保持部８１ａに案内されてシャッタ部材８７が排出口８１ａ１を閉鎖する方向（閉鎖方向）に移動することになる（図８の左方への移動である。）。こうして、排出口８１ａ１がシャッタ部材８７によって閉鎖されて、現像装置２３が設置されていない状態の画像形成装置本体１において、粉体補給装置８０（補給装置本体８１）の排出口８１ａ１から現像剤Ｇが漏れる不具合を防止することができる。
これに対して、画像形成装置本体１に対して現像装置２３（プロセスカートリッジ２０）が図８の白矢印方向に移動して装着されると、シャッタ部材８７（被押動部８７ａ）が圧縮スプリング８９の付勢力に抗するように現像装置２３（突起部２３ｊ）に押動されて、シャッタ保持部８１ａに案内されてシャッタ部材８７が排出口８１ａ１を開放する方向（開放方向）に移動することになる（図８の右方への移動である。）。こうして、排出口８１ａ１がシャッタ部材８７によって開放されて、粉体補給装置８０の排出口８１ａ１と現像装置２３の補給口２３ｒとが連通して、粉体補給装置８０から現像装置２３へのトナー補給が可能になる。
なお、現像装置２３の補給口２３ｒの周囲には、発泡ポリウレタン等からなるシール材が貼着されていて、粉体補給装置８０と現像装置２３とが連通した状態で補給口２３ｒの周囲から現像剤Ｇが漏出する不具合が防止されている。また、現像装置２３の突起部２３ｊの先端は略半球状に形成されていて、シャッタ部材８７（被押動部８７ａ）との接触抵抗が小さくなるように構成されている。

ここで、シャッタ保持部８１ａは、補給装置本体８１の一部においてシャッタ部材８７を覆うように略箱状に形成されたものであって、金型成型によって樹脂材料で形成されている。図９を参照して、シャッタ保持部８１ａには、シャッタ部材８７の表面（主面）に対向するように排出口８１ａ１が形成され、シャッタ部材８７の幅方向（開閉方向に直交する方向である。）の両端部（両側面）に対向するように壁部８１ａ２（内壁部）が形成されている。さらに、シャッタ保持部８１ａには、シャッタ部材８７の開閉方向の移動を可能にするための、略矩形状の開口部８１ａ３が形成されている（図１０（Ｂ）をも参照できる）。なお、図９は、図８のシャッタ機構をＭ−Ｍ断面でみた図である。

そして、本実施の形態では、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、シャッタ部材８７が開閉される面内において、シャッタ保持部８１ａの壁部８１ａ２に対してシャッタ部材８７が相対的に傾斜した状態で排出口８１ａ１を開放する方向（図９の白矢印方向である。）に移動するように形成されている。
具体的に、シャッタ保持部８１ａは、その壁部８１ａ２が、シャッタ部材８７が開閉される面内においてシャッタ部材８７の開閉方向（図９の一点鎖線で示す方向である。）に対して所定の傾斜角αだけ傾斜するように形成されている。

このような構成により、図９（Ａ）に示す閉鎖時において、傾斜した壁部８１ａ２にある程度沿うように、シャッタ部材８７がシャッタ保持部８１ａに収納されて、シャッタ部材８７によって排出口８１ａ１が閉鎖されることになる。
これに対して、図９（Ｂ）に示す開放時には、シャッタ部材８７は、現像装置２３（突起部２３ｊ）に押動されて、壁部８１ａ２の傾斜に沿うように開放方向に移動するのではなくて、開口部８１ａ３に規制されることで一点鎖線に示す開放方向に沿って移動して（壁部８１ａ２に対して角度αだけ相対的に傾斜して、図７の紙面垂直方向に真直ぐ移動して）、排出口８１ａ１を開放することになる。このとき、図９（Ｂ）において破線で囲んだ部分において、シャッタ部材８７が壁部８１ａ２（シャッタ保持部８１ａ）に密着して当接することになるため、開放時においてシャッタ部材８７とシャッタ保持部８１ａ（補給装置本体８１）との間から現像剤Ｇ（特に、トナーＴである。）が飛散する不具合が軽減される。すなわち、粉体補給装置８０と現像装置２３とが連通した状態において、シャッタ部材８７とシャッタ保持部８１ａ（補給装置本体８１）との密閉性が高められるため、粉体補給装置８０から現像装置２３に向けて補給される現像剤Ｇ中のトナーＴや、現像装置２３内から舞い上がったトナーＴが外部に飛散する不具合が軽減されることになる。そして、このような開放時におけるシャッタ部材８７とシャッタ保持部８１ａとの密着性は、金型成型による抜き勾配が壁部８１ａ２に形成されていても、確実に確保されることになる。
特に、本実施の形態における現像装置２３は、補給口２３ｒが第１現像剤搬送部Ｂ１の下流側（現像剤Ｇの流れによって内圧が高くなる部分である。）に設置されていて、内圧の上昇によって補給口２３ｒから粉体補給装置８０の側に逆流するようにトナーＴが舞い上がりやすいため、上述したようにシャッタ機構８１ａ、８７における密閉性を高めることが有用になる。

ここで、図９（Ａ）を参照して、本実施の形態では、シャッタ部材８７の幅方向両端部の距離Ｎ２が、シャッタ保持部８１ａにおいて対向する２つの壁部８２ａ２の距離Ｎ１よりも短くなるように形成されている（Ｎ１＞Ｎ２である。）。これにより、シャッタ部材８７に大きな弾性変形が生じることなく、上述したシャッタ部材８７の開閉動作がスムーズにおこなわれることになる。

また、本実施の形態において、現像装置２３の突起部２３ｊを幅方向一端側のみに形成して、シャッタ部材８７の開放時に、シャッタ部材８７（被押動部８７ａ）の幅方向一端側と幅方向他端側とを均等に押動するのではなくて、シャッタ部材８７（被押動部８７ａ）の幅方向一端側のみを押動するように構成することもできる（図９の黒矢印で示す位置における押動である。）。
これにより、傾斜した壁部８１ａ２の傾斜方向に沿うことなく、シャッタ部材８７を開放方向に真直ぐに移動させやすくなるとともに、開放時においてシャッタ部材８７を壁部８１ａ２に密着させやすくなる。

また、図１０に示すように、本実施の形態において、シャッタ部材８７の表面（シャッタ保持部８１ａにおいて排出口８１ａ１が形成された面に対向する表面である。）に、弾性を有するシール部材８８（例えば、発泡ポリウレタン等の弾性材料の表面に、ポリエチレンテレフタレート等からなる薄い低摩擦抵抗材料を貼着したものである。）を貼着することが好ましい。シール部材８８を設置することで、閉鎖時においてシャッタ部材８７と排出口８１ａ１との間から現像剤Ｇが漏出する不具合が確実に軽減されることになる。
また、図１０に示すように、シール部材８８は、シャッタ部材８７が開放方向に移動するときに壁部８１ａ２に近接する部分（図１０において破線で囲んだ部分である。）が、シャッタ部材８７の幅方向端部の位置又はその位置を越えた外側の位置まで延在するように形成されていることが好ましい。
このように構成することにより、開放時にシャッタ部材８７が傾斜した壁部８１ａ２に密着した状態において、その密着した壁部８１ａ２にシール部材８８の幅広部（幅方向に幅広に形成した部分である。）が圧接するため、その部分のシール性がさらに向上することになる。

なお、本実施の形態では、シャッタ保持部８１ａの壁部８１ａ２を傾斜して形成することで、壁部８１ａ２に対してシャッタ部材８７が相対的に傾斜した状態で開放方向に移動するように構成した。
これに対して、図１１に示すように、シャッタ保持部８１ａの壁部８１ａ２を傾斜させずに長手方向に真直ぐに形成して、開放時にシャッタ部材８７の幅方向一端側のみを現像装置２３（突起部２３ｊ）で押動することで、壁部８１ａ２に対してシャッタ部材８７が相対的に傾斜した状態で開放方向に移動するように構成することもできる。この場合、このようなシャッタ部材８７の斜め方向の開放動作を確実におこなうために、開口部８１ａ３の穴形状をシャッタ部材８７の開放方向に合わせて斜めに形成することが好ましい。
そして、このように構成した場合にも、図１１（Ｂ）において破線で囲んだ部分において、シャッタ部材８７が壁部８１ａ２（シャッタ保持部８１ａ）に密着して当接することになるため、開放時においてシャッタ部材８７とシャッタ保持部８１ａ（補給装置本体８１）との間から現像剤Ｇ（特に、トナーＴである。）が飛散する不具合が軽減されることになる。

以上説明したように、本実施の形態では、シャッタ保持部８１ａの壁部８１ａ２に対してシャッタ部材８７が相対的に傾斜した状態で開放方向に移動するため、シャッタ部材８７とシャッタ保持部８１ａとの間に隙間が生じて現像剤Ｇ（粉体）の飛散が生じる不具合を軽減することができる。

なお、本実施の形態では、粉体として２成分現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を排出する排出口８１ａ１を開閉するシャッタ機構に対して本発明を適用したが、その他の粉体を排出する排出口を開閉するシャッタ機構に対しても本発明を適用することができる。特に、２成分現像方式又は１成分現像方式の現像装置に向けて１成分現像剤（トナーＴのみで形成される現像剤である。）を補給する粉体補給装置（トナー補給装置）に設置されたシャッタ機構に対しても、本発明を適用することができる。
そして、その場合であっても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態においては、作像部の一部がプロセスカートリッジ２０で構成される画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、作像部がプロセスカートリッジ化されていない画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。具体的に、現像装置２３が単体で画像形成装置本体に着脱されるユニットして構成されている場合であっても、当然に本発明を適用することができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部（現像装置）と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットと定義する。

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ プロセスカートリッジ、
２１ 感光体ドラム（像担持体）、
２３ 現像装置（現像部）、
２３ａ１、２３ａ２ 現像ローラ（現像剤担持体）、
２３ｃ ドクターブレード（現像剤規制部材）、
２３ｊ 突起部（押動部）、
２３ｒ 補給口、
８０ 粉体補給装置（剤補給装置）、
８１ 補給装置本体、
８１ａ シャッタ保持部、
８１ａ１ 排出口、
８１ａ２ 壁部（内壁部）、
８１ａ３ 開口部、
８７ シャッタ部材、
８７ａ 被押動部、
８８ シール部材、
８９ 圧縮スプリング（付勢部材）、
Ｇ 現像剤（２成分現像剤、粉体）、 Ｔ トナー、 Ｃ キャリア。

特開２００９−８６２１９号公報 特開２００９−８６２２０号公報

Claims (7)

1. 粉体が排出される排出口を開閉するシャッタ部材と、
   前記シャッタ部材の表面に対向するように前記排出口が形成されるとともに、前記シャッタ部材の幅方向両端部に対向するように壁部が形成されて、前記シャッタ部材が開閉方向に移動するように前記シャッタ部材を保持した状態で案内するシャッタ保持部と、
   を備え、
   前記シャッタ部材が開閉される面内において前記シャッタ保持部の前記壁部に対して前記シャッタ部材が相対的に傾斜した状態で前記排出口を開放する方向に移動するように形成され、
   前記シャッタ保持部は、前記壁部が、前記シャッタ部材が開閉される面内において前記シャッタ部材の開閉方向に対して傾斜するように形成されたことを特徴とするシャッタ機構。
2. 前記シャッタ保持部は、前記シャッタ部材の開閉方向の移動を可能にするための開口部を具備し、
   前記シャッタ部材の幅方向両端部の距離が、前記シャッタ保持部において対向する２つの前記壁部の距離よりも短くなるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載のシャッタ機構。
3. 粉体が排出される排出口を開閉するシャッタ部材と、
   前記シャッタ部材の表面に対向するように前記排出口が形成されるとともに、前記シャッタ部材の幅方向両端部に対向するように壁部が形成されて、前記シャッタ部材が開閉方向に移動するように前記シャッタ部材を保持した状態で案内するシャッタ保持部と、
   を備え、
   前記シャッタ部材が開閉される面内において前記シャッタ保持部の前記壁部に対して前記シャッタ部材が相対的に傾斜した状態で前記排出口を開放する方向に移動するように形成され、
   前記シャッタ保持部は、前記シャッタ部材の開閉方向の移動を可能にするための開口部を具備し、
   前記シャッタ部材の幅方向両端部の距離が、前記シャッタ保持部において対向する２つの前記壁部の距離よりも短くなるように形成されたことを特徴とするシャッタ機構。
4. 前記シャッタ部材は、その幅方向の一端側が押動されて、前記シャッタ保持部の前記壁部に対して傾斜した状態で前記排出口を開放する方向に移動することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のシャッタ機構。
5. 前記シャッタ部材の表面に弾性を有するシール部材が設置され、
   前記シール部材は、前記排出口を開放する方向に移動するときに前記壁部に近接する部分が、前記シャッタ部材の幅方向端部の位置又は当該位置を越えた外側の位置まで延在するように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のシャッタ機構。
6. 前記粉体は、２成分現像剤又は１成分現像剤であって、
   ２成分現像剤又は１成分現像剤を収容するとともに像担持体上に形成される潜像を現像する現像装置に向けて粉体を補給する粉体補給装置に設置されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のシャッタ機構。
7. 請求項６に記載の前記粉体補給装置と前記現像装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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