JP4412736B2 - 現像剤補給カートリッジ及び電子写真画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真画像形成装置本体に着脱可能な現像剤補給カートリッジ及びこれを用いる電子写真画像形成装置に関する。

ここで、電子写真画像形成装置（以下、「画像形成装置」という）とは、電子写真画像形成プロセスを用いて記録媒体に画像を形成するものである。例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタなど）、電子写真ファクシミリ装置、及び、電子写真ワードプロセッサなどが含まれる。

ここで記録媒体とは、画像を形成される物であって、例えば、記録シート、ＯＨＰシート等である。

従来、電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置においては、電子写真感光体、および電子写真感光体に作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらずにユーザ自身で行うことができるため、操作性を向上させることができる。

また、電子写真感光体や電子写真感光体に作用するプロセス手段は、それぞれ耐用寿命が異なる。そのため、電子写真感光体と現像装置を一体化したプロセスカートリッジと、プロセスカートリッジに現像剤の補給を行う現像剤補給カートリッジとを別体に構成したものがある。

ここで、プロセスカートリッジと現像剤補給カートリッジとを別々に構成した場合において、画像形成装置に現像剤補給カートリッジとプロセスカートリッジの両方が装着された状態で、現像剤補給カートリッジからプロセスカートリッジへ現像剤の補給が行われる。そして、現像剤補給カートリッジに設けられた補給開口から、プロセスカートリッジに設けられた被補給開口に対して少量ずつ現像剤を供給する方式が取られている。

また、ユーザがプロセスカートリッジ、および、現像剤補給カートリッジを交換する際には、現像剤が漏れることを防止する必要が有る。そのため、補給開口、および被補給開口には、周辺への現像剤の漏れを防止するために、開閉可能なシャッタが考えられている。

一般的な補給開口シャッタ構成として、板状のシャッタ部材がスライドすることで補給開口が開閉するスライド方式や、穴の開いた円盤状のシャッタ部材が回転することで補給開口が開閉する円盤回転方式がある。さらには、外周面に貫通穴が設けられた円筒部材が回転することで補給開口が開閉するロータリーバルブ方式が挙げられる（特許文献１参照）。

なお、スライド方式や円盤回転方式は、補給開口を開閉させるために補給開口の範囲外にもシャッタの配置スペースが必要なのに対して、ロータリーバルブ方式は、円筒部材の範囲内で補給開口の開閉を行うことができるため、装置の小型化において有利である。

特開平７−３６２６９

上記ロータリーバルブ方式にあっては、例えば現像剤を排出するための補給開口の位置にハウジング部材を設ける。そして、このハウジング部材内に貫通穴を有する円筒部材を回動可能に取り付け、この円筒部材を回動させて前記補給開口を開閉するものが考えられる。これは、円筒部材を回動させて貫通穴を補給開口と連通させることで現像剤補給可能となる。また前記貫通穴と補給開口の位置をずらすことで補給開口を円筒部材で閉鎖することで現像剤補給を停止させることができる。

このような構成にあっては、円筒部材の回動に特別なスペースが不要であり、且つカートリッジの小型化を図ることが可能となる。

本発明は、上記シャッタ構成を有するカートリッジを更に発展させたものである。

本発明の目的は、ハウジング部材と円筒部材の間に現像剤が入り込むのを、掻き取り除去可能な現像剤補給カートリッジ、及び、電子写真画像形成装置を提供するものである。

また、本発明の他の目的は、前記ハウジング部材内で円筒部材が円滑に回動して補給開口を開閉可能な現像剤補給カートリッジ、及び、電子写真画像形成装置を提供するものである。

また、本発明の他の目的は、前記ハウジング部材と円筒部材との間に嵌め合い公差があっても、前記間から現像剤が漏れるのを防止し得る現像剤補給カートリッジ、及び、電子写真画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、電子写真画像形成装置本体に着脱可能な現像剤補給カートリッジであって、電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像するための現像手段に現像剤を補給するための現像剤補給カートリッジであって、前記現像剤を収容する補給現像剤収容部と、前記補給現像剤収容部内の現像剤を前記現像手段の被補給口を介して前記現像手段へ補給するための現像剤補給口と、前記現像剤補給口を開閉する補給口シャッタ部と、を有し、前記補給口シャッタ部は、前記現像剤補給口を覆うハウジング部材と、前記ハウジング部材内に回動可能に配置された円筒部材であって、前記現像剤補給口と対応した貫通穴が設けられ、回動することにより前記現像剤補給口と前記貫通穴が連通する現像剤補給許容位置と、前記現像剤補給口を閉じる現像剤補給停止位置とを取り得る円筒部材と、前記円筒部材の外周面に当接し、回動する前記円筒部材の外周に付着した現像剤を掻き取るための掻き取り部材と、を有し、前記ハウジング部材には前記円筒部材の外周を回転可能に支持する軸受部が設けられ、前記掻き取り部材は弾性を有し、前記掻き取り部材が前記円筒部材に当接することで前記円筒部材を前記軸受部に付勢することを特徴とする。

本発明によれば、円筒部材の外周面に掻き取り部材を当接させたために、円筒部材が回転する際、円筒部材の外周面に付着した現像剤を掻き取り部材で掻き取ることができる。これにより、現像剤補給カートリッジ着脱時における補給開口周辺の現像剤漏れを低減することが可能となる。また、弾性を有する掻き取り部材を円筒部材の外周面に当接させて前記円筒部材を軸受部に付勢することで、それぞれの部品の寸法精度を上げることなく、円筒部材を位置決めできる。

また、本発明によれば、ハウジング部材と円筒部材の外周面との間に現像剤が侵入するのを規制できる。これにより、前記間に入り込んだ現像剤により円筒部材の回動負荷が増加するのを防止することができる。このため、ハウジング部材内で円筒部材が円滑に回動して補給開口の開閉可能をスムーズに行うことが可能となる。

次に本発明の一実施形態に係る現像剤補給カートリッジ及びプロセスカートリッジを用いるカラー画像形成装置について図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
［画像形成装置の全体構成］
まず画像形成装置の全体構成について、図１を参照して説明する。なお、図１は、画像形成装置の一態様であるフルカラーレーザビームプリンタ100の全体構成を示す縦断面図である。

画像形成装置100は、水平方向に並設された４個のプロセスカートリッジ７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）及び現像剤補給カートリッジ９（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）を備えている。プロセスカートリッジ７および現像剤補給カートリッジ９は、それぞれ独立に画像形成装置100の装置本体100ａに着脱可能である。ここで、装置本体100ａとは、画像形成装置100の構成からプロセスカートリッジ７及び現像剤補給カートリッジ９を除いた構成である。プロセスカートリッジ７は、電子写真感光体ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を有している。この電子写真感光体ドラム（以下、「感光体ドラム」という）１は、装置本体100ａに設けられた駆動手段（不図示）によって回転する。

プロセスカートリッジ７は、感光体ドラム１の周囲に、プロセス手段としての、帯電ローラ（帯電手段）２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、現像手段４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）、および、クリーニング手段８（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）を有する。

また、装置本体100ａには、感光体ドラム１の周囲に、スキャナユニット３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、および、中間転写体５が設けられている。中間転写体５には、感光体ドラム１の周面に形成された現像剤像が一次転写手段14（14ａ，14ｂ，14ｃ，14ｄ）により転写される。尚、一次転写手段14は、装置本体100ａに設けられている。

帯電ローラ２は、感光体ドラム１に押圧され、感光体ドラム１表面を均一に帯電する。スキャナユニット３は、画像情報に基づいて感光体ドラム１にレーザービームを照射して、感光体ドラム１に静電潜像を形成する。現像手段４（４ａ〜４ｄ）は、前記静電潜像に現像剤を付着させて現像剤像を形成する。即ち、現像手段４は、前記静電潜像を現像する。クリーニング手段８は、前記トナー像を転写後に、感光体ドラム１表面に残った現像剤を除去する。

ここで、感光体ドラム１と、前記プロセス手段としての、帯電ローラ２、現像手段４、クリーニング手段８は一体的にカートリッジ化されて、プロセスカートリッジ７を構成している。

画像形成の動作は、次の通りである。まず、画像形成タイミングに合わせて感光体ドラム１が回転される。そして、各々のプロセスカートリッジ７に対応するスキャナユニット３が順次駆動される。また、感光体ドラム１に接触しながら従動回転する帯電ローラ２に電圧が印加され感光体ドラム１の周面に一様な電荷を付与する。スキャナユニット３は、その感光体ドラム１の周面に画像信号に応じて選択的に露光を行う。これによって、感光体ドラム１の周面に静電潜像を形成する。現像手段４に設けられた現像ローラ17（17ａ〜17ｄ）は、前記静電潜像に現像剤を転移させる。これによって、現像ローラ17は、感光体ドラム１の周面に現像剤像を形成する。即ち、現像ローラ17は、現像剤を用いて、前記静電潜像を現像する。

その後、一次転写手段14に前記現像剤像と逆極性のバイアス電圧を印加する。これによって、感光体ドラム１に形成された現像剤像を中間転写体５上に一次転写する。

そして、各感光体ドラム１に形成された現像剤像（４色の現像剤像）を中間転写体５上に重ね合わせる。その後、中間転写体５に二次転写手段６が圧接される。そして、給送ユニット66により給送され、レジストローラ10によって所定の位置で待機していた記録媒体Ｓが中間転写体５と二次転写手段６のニップ部に送り出される。

尚、プロセスカートリッジ７ａには、イエロー色の現像剤が収容されている。プロセスカートリッジ７ｂには、マゼンタ色の現像剤が収容されている。プロセスカートリッジ７ｃには、シアン色の現像剤が収容されている。プロセスカートリッジ７ｄには、ブラック色の現像剤が収容されている。したがって、感光体ドラム１ａには、イエロー色の現像剤像が形成される。同様に、感光体ドラム１ｂにはマゼンタ色の現像剤像が形成され、感光体ドラム１ｃにはシアン色の現像剤像が形成され、感光体ドラム１ｄにはブラック色の現像剤像が形成される。

尚、前記プロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、構成は同一であって、収容している現像剤の色が異なる。

二次転写手段６には現像剤と逆極性のバイアス電圧が印加されている。よって、中間転写体５上の現像剤像は、搬送されてきた記録媒体Ｓの表面に一括して二次転写される。

その後、記録媒体Ｓは、定着器11に搬送され、加熱、加圧されて前記現像剤像の定着が行われる。そして、記録媒体Ｓは、排出ローラ12によって排出トレイ13に排出される。これによって、画像形成を完了する。

尚、前記潜像の現像によって現像手段４内の現像剤は消費される。現像剤は、消費されるのに伴って、現像剤補給カートリッジ９（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）（後述する）から順次補給される。

尚、現像剤補給カートリッジ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、構成は同一であって、収容している現像剤の色が異なる。

また、図２に示すように、画像形成装置本体100ａには、プロセスカートリッジを取り外し可能に装着する空間であるプロセスカートリッジ装着部100ｂが設けられている。さらに、画像形成装置本体100ａには、現像剤補給カートリッジを取り外し可能に装着する空間である現像剤補給カートリッジ装着部100ｃが設けられている。両装着部100ｂ，100ｃは、装置本体100ａに設けられている。

［プロセスカートリッジ、および現像剤補給カートリッジの進入形態］
次に、図３および図４を用いて、プロセスカートリッジ７、および現像剤補給カートリッジ９を装置本体100ａへ挿入する形態を説明する。

まず、操作者が、図３に示すように、装置本体100ａに設けられているカートリッジカバー110を開く。そして、操作者が、プロセスカートリッジ７を感光体ドラム１の長手方向に沿って装置本体100ａ内へ進入させる（図中矢印Ａ方向）。また、操作者が、現像剤補給カートリッジ９を補給現像剤収容部33の長手方向に沿って装置本体100ａ内へ進入させる（図中矢印Ａ方向）。ここで、プロセスカートリッジ７の長手方向とは、図５に示す矢印Ａ方向であり、現像剤補給カートリッジ９の長手方向とは、図９に示す矢印Ａ方向である。即ち、両カートリッジ７，９共にその長手方向に進入する。尚、プロセスカートリッジ７、現像剤補給カートリッジ９への装置本体100ａからの駆動力の入力は、進入方向奥側（装置本体100ａの奥側）にて行われる。

現像剤補給カートリッジ９は、図４に示すように、現像剤補給カートリッジ９の被ガイド部42ａ，42ｂを装置本体100ａに設けた本体レール101ａ，101ｂに乗せて挿入していく。

また、プロセスカートリッジ７は、被ガイド部43ａ，43ｂを装置本体100ａに設けた本体レール102ａ，102ｂに乗せて進入させていく。

［プロセスカートリッジの枠体構成］
次に、プロセスカートリッジ７の構成を、図４乃至図６を用いて説明する。

図５に示すように、プロセスカートリッジ７は、それぞれ別体であるクリーニングユニット22と現像ユニット23を一体化している。このとき、プロセスカートリッジ７の挿入方向（矢印Ａ方向）奥側は、現像ユニット23に設けられた結合軸23ａとクリーニングユニット22に設けられた結合穴22ａとが嵌合することで結合している。一方、挿入方向手前側は、現像ユニット23に設けられた結合穴23ｂとクリーニングユニット22に設けられた結合穴22ｂに結合ピン54を貫通することで結合している。なお、プロセスカートリッジ７の奥側と手前側の結合部は、同軸に設けられており、この構成により、現像ユニット23は、クリーニングユニット22に対して、結合部を中心に揺動可能に支持されている。

また、図４に示すように、クリーニングユニット22には、感光体ドラム１を回転可能に支持する枠体であるクリーニング容器15に、帯電ローラ２が設けられている。さらに、クリーニングユニット22には、クリーニング手段であるクリーニングブレード８が設けられている。クリーニングブレード８は、感光体ドラム１に残留する現像剤を除去する。

一方、現像ユニット23の枠体は、現像剤を収容するための受入側現像剤収容部16と、現像容器18とが超音波溶着等で結合されていることで構成されている。新品のプロセスカートリッジ７には、受入側現像剤収容部16内に所定量の現像剤が予め収容されている。この現像剤は、新品のプロセスカートリッジ７を使用時に、現像剤補給カートリッジ９からの現像剤が充分に補給されるまでの間、画像形成に供される。

現像容器18には、現像ローラ17が回転可能に支持されている。更に、現像ローラ17の周面に付着する現像剤の層厚を規制するための現像ブレード19、および、現像ローラ17に現像剤を補給するためのスポンジローラである現像剤供給ローラ20が設けられている。

プロセスカートリッジ７（７ａ〜７ｄ）が装置本体100ａに装着されている状態において、現像ユニット23（現像剤収容部16）の上部には、現像剤補給カートリッジ９（９ａ〜９ｄ）が装着されている。また、受入側現像剤収容部16の上部には、補給カートリッジ９からの現像剤を受け入れる現像剤被補給口16ａが配置されている。また、被補給口16ａの上部には被補給口16ａの開閉を行う被補給口ユニット65が配置されている。被補給口ユニット65は回転することによって、被補給口16ａを開閉する。これによって、被補給口ユニット65は、現像剤を受け入れるための被補給口16ａを開放する現像剤受入許容位置と、被補給口16ａを閉じる現像剤受入停止位置とを取り得る。そして、被補給口ユニット65の上部には、プロセスカートリッジ７と現像剤補給カートリッジ９を接続するためのシール部材67（発泡ウレタン、フェルト等で構成されている）が配置されている。ここで、被補給口16ａは、補給カートリッジ９から現像剤収容部16内へ現像剤を受け入れるものである。

装着部100ｂにはプロセスカートリッジ７が、その上方には、装着部100ｃに補給カートリッジ９が取り外し可能に装着されている（図１）。尚、プロセスカートリッジ7と補給カートリッジ９は、互いに独立して装置本体100ａに着脱可能である。

図６に示すように、被補給口シール部材67は、現像剤補給カートリッジ９からプロセスカートリッジ７へ現像剤を補給する際に、補給口シャッタユニット35と被補給口ユニット65の接続部分から現像剤が漏れるのを防止している。但し、前記シール部材67は、現像剤が漏れるのをより一層確実に防止するためのものであって、構成によっては無くても良い。

［現像剤補給カートリッジの構成］
次に、図４を用いて、現像剤補給カートリッジ９の構成を説明する。

現像剤補給カートリッジ９は、現像剤を収容するための、補給現像剤収容部33を有する。プロセスカートリッジ７、および、現像剤補給カートリッジ９が装置本体100ａに装着された状態において、現像剤収容部33の下部には、前述した被補給口16ａの位置に対応して現像剤補給口34が設けてある。この補給口34から被補給口16ａを介して、補給現像剤収容部内の現像剤をプロセスカートリッジ７へ補給する。そして、補給口34の上部には、現像剤補給を行うためのスクリュー38が配置されている。スクリュー38は、本体100ａからの駆動力を受けて回転する。これにより、補給口34に現像剤を搬送する。

また、現像剤収容部33内には、スクリュー38に現像剤を送る現像剤送り部材36が設けられている。そして、現像剤送り部材36の軸部36ａに回転駆動力が与えられることによって、軸部36ａに結合した搬送シート36ｂが回転し、現像剤をスクリュー38に送る。

また、補給口34の下部には、補給口34の開閉を行う補給口シャッタ部である補給口シャッタユニット35が配置されている。

［補給口シャッタユニットの構成］
次に、図６乃至図11を用いて、補給口シャッタユニット35の構成を説明する。

図６に示すように、補給口シャッタユニット35の枠体を構成するハウジング部材44には、補給口34の位置と対応した開口部44ａと円弧面である軸受部44ｂが設けられている。また、ハウジング部材44には、開口部44ａの反対側に受け入れ開口44ｅが設けられている。ハウジング部材内には、円筒部材37が配置され、軸受部44ｂが円筒部材35ａの外周面37ａを受けることにより、ハウジング部材44に対して円筒部材37が回動可能に支持されている。さらに、受け入れ開口44ｅには、円筒部材37の外周面37ａを掻き取るための掻き取り部材41が配置される。

また、円筒部材37の外周面37ａには、貫通穴37ｂが設けられており、貫通穴37ｂは、円筒部材37が図６に示す位置（現像剤補給許容位置）にあるとき、補給口34と連通する。円筒部材37の回転軸は、現像剤補給カートリッジ９の長手方向（画像形成装置100ａに対する現像剤補給カートリッジ９の挿入方向）に直交する方向に設定されている。

なお、画像形成装置100ａにプロセスカートリッジ７と現像剤補給カートリッジ９の両方が装着された状態にあるとき、補給口シャッタユニット35は、開いた状態になる。一方、それ以外の状態のとき、補給口シャッタユニット35は、閉じた状態になる。

次に、ハウジング部材44に対する円筒部材37の取り付け手順を以下に説明する。図７に示すように、ハウジング部材44に設けられた円筒部材取り付け部44ｃに円筒部材37、円筒シール部材53、ハウジングカバー39を取り付ける。ハウジング部材44とハウジングカバー39は、ハウジングカバー39の取り付け穴39ａをハウジング部材44に設けられた爪部44ｄに引っ掛かることで結合される。ハウジングカバー39を組み付けた後、円筒部材37の軸部37ｃの先端には、作用部40が圧入にて取り付けられる。円筒部材37と作用部40は、回転止めがある状態で結合されているため、一体化されており、作用部40を回転させると、円筒部材37も回転する。

また、円筒部材37の上側には、円筒部材37の外周面37ａに付着した現像剤等を掻き取るための掻き取り部材41が配置される。この掻き取り部材41は、ハウジング部材44に円筒部材37が取り付けられた後、ハウジング部材44の天面に設けられた受け入れ開口44ｅに嵌合される。然る後、掻き取り部材41の上に掻き取り部材41とハウジング部材44とをまたぐ形で、シール部材51が貼り付けられる。なお、シール部材51は、現像剤収容部33と補給口シャッタユニット35との結合面からのトナー漏れを防ぐ役割を果たしている。

以上で、補給口シャッタユニット35が完成する。なお、掻き取り部材41には、補給口34の位置に対応した貫通穴41ｃが設けられている。また、シール部材にも同様の貫通穴51ａが設けられている。

完成した補給口シャッタユニット35は、現像剤収容部33の補給口34に結合される。現像剤収容部33に対する補給口シャッタユニット35の取り付けは、図８に示すように、ハウジング部材44の位置決め穴44ｆ，44ｇ，44ｈ，44ｉを現像剤収容部33側の位置決め軸33ａ，33ｂ，33ｃ，33ｄに嵌合することで位置決めする。さらに、位置決め軸33ａ，33ｂ，33ｃ，33ｄの先端を熱カシメすることで固定している。

また、ハウジング部材44の下部には、図９に示すように、開口部44ａを覆う補助カバー52が配置されている。補助カバー52は、現像剤補給カートリッジ９からプロセスカートリッジ７への現像剤補給動作にて、開口部44ａ付近に付着した現像剤が、現像剤補給カートリッジ９を画像形成装置100ａから取り出した時、外部に落下するのを防止するために設けられている。なお、補助カバー52は、図10に示すように、補給口シャッタユニット35を覆うカバー部材45に設けられた嵌合軸45ａと補助カバー52の嵌合穴52ａとが嵌合することで、回動可能に支持されている。このとき、カバー部材45と補助カバー52の嵌合部には、ねじりコイルバネ46が配置されている。これにより、補助カバー52は、開口部44ａを覆う位置に付勢されている。

補助カバー52の開閉動作は、以下の通りである。図11に示すように、画像形成装置100ａに現像剤補給カートリッジ９が装着されている状態で、プロセスカートリッジを図中矢印Ａ方向に挿入したとき、補助カバー52はプロセスカートリッジ７に設けられた被補給口ユニット65の係合面65ａに押される。これにより、補助カバー52は図中矢印Ｇ方向に回転する。そして、画像形成装置100ａからプロセスカートリッジ７、もしくは、現像剤補給カートリッジ９を取り出すと、補助カバー52が被補給口ユニット65の係合部65ａに押されなくなる。このため、ねじりコイルバネ46の付勢力によって、補助カバー52は、開口部44ａを覆う位置に戻る。

［補給口シャッタユニットの開閉動作］
次に補給口シャッタユニット35の開閉動作について図12、および図13を参照して説明する。

最初に、画像形成装置100ａに対して、プロセスカートリッジ７の後に現像剤補給カートリッジ９を装着する場合について説明する。

画像形成装置100ａに装着される前の現像剤補給カートリッジ９の補給口シャッタユニット35は閉じた状態、すなわち円筒部材37が図６の状態から90°回転した位置（現像剤補給停止位置）にある。次に、図12に示すように、現像剤補給カートリッジ９が画像形成装置100ａに対して、矢印Ａ方向に装着される。このとき、円筒部材37（不図示）の軸部37ｃ（不図示）の先端に取り付けられた作用部40がプロセスカートリッジ７に設けられた被作用部47のアーム47ａと係合し、作用部40が矢印Ｂ方向に90°回転する。この動きに伴い、円筒部材37（不図示）も90°回転し、図６に示す状態となって補給口34が開く構成となっている。

また、画像形成装置本体100ａから現像剤補給カートリッジ９を取り出す際は、上述した動作が逆の順序が行われ、取り出された現像剤補給カートリッジ９の補給口34は、閉じた状態になる。

次に、画像形成装置100ａに対して、現像剤補給カートリッジ９の後にプロセスカートリッジ７を装着する場合、図13に示すように、被作用部47のアーム47ｂが作用部40と係合し、アーム47ｂによって、作用部40が矢印Ｂ′方向に90°回転する。この動きに伴い、円筒部材37（不図示）も90°回転し、補給口34が開く構成となる。なお、画像形成装置本体100ａからプロセスカートリッジ７を取り出す際は、挿入時と逆の動作が行われるのは、現像剤補給カートリッジ９の場合と同様である。

［円筒部材の掻き取り構成］
次に円筒部材37の掻き取り構成について図６を参照して説明する。

図６に示すように、掻き取り部材41には、円筒部材37が開いた状態にあるとき、貫通穴37ｂの鉛直方向上側の開口部を挟んで一方側に第一の当接部41ａが設けられ、他方側に第二の当接部41ｂが設けられている。なお、前記第一の当接部41ａ及び第二の当接部41ｂの先端は、円筒部材37の回転軸方向に伸びており、且つエッジ形状に構成されている。

前記第一の当接部41ａと第二の当接部41ｂが円筒部材37の外周面37ａに当接することで、現像剤収容部33内の現像剤が円筒部材37の外周面37ａとハウジング部材44の隙間に入り込むのを規制できる。さらに掻き取り部材41の上に貼られたシール部材51は、現像剤収容部33に対して0.6〜1.2mmの侵入量を有している。このため、シール部材51を潰したことによる反発力（図中矢印Ｆ方向）が掻き取り部材41に対して作用する。この反発力により、掻き取り部材41は、円筒部材37を押圧する。その結果、円筒部材37の外周面37ａは、ハウジング部材44の軸受部44ｂに対して隙間がない状態で突き当てられる。すなわち、円筒部材37の回転時に円筒部材37の貫通穴37ｂに付着した現像剤が円筒部材37の外周面37ａとハウジング部材44の隙間48に入り込んでも、ハウジング部材44の開口部44ａから現像剤が漏れ出るのを防止できる。

さらに、掻き取り部材41に第一の当接部41ａと第二の当接部41ｂを設ける。これによって、円筒部材37が回転するとき、円筒部材37の外周面37ａに付着した現像剤は、第一の当接部41ａと第二の当接部41ｂによって掻き取られる。第一の当接部41ａと第二の当接部41ｂによる現像剤の掻き取りは、補給口シャッタユニット35が閉じた状態から開いた状態になるときに行われる。

そして、円筒部材37が前記開いた状態にあるとき、前記当接部41ａ，41ｂは貫通穴37ｂの鉛直方向上側の開口部の近傍に位置するように配置されている。このため、図14に示すように、円筒部材37が矢印Ａ方向に回転する際、当接部41ａに掻き取られた現像剤は、ハウジング部材44の開口部44ａから矢印Ｂ方向にプロセスカートリッジ７の被補給口16ａに落下する（図14参照）。

このとき、掻き取り部材41の第一の当接部41ａと第二の当接部41ｂは、円筒部材37の外周面37ａに対して侵入している。侵入量が少ないと現像剤の掻き取り性が不十分になり、逆に侵入量が多いと、円筒部材37の回転負荷が増大する。そこで、本実施形態において、円筒部材37の回転負荷を低減させるためには、掻き取り部材41をエラストマやゴム、または、シリコン等の弾性を有する材質で構成することが望ましい。

また、円筒部材37の外周面37ａの直径がφ10mmであるとき、円筒部材37の外周面37ａに対する第一の当接部41ａと第二の当接部41ｂの侵入量は、0.1〜0.6mmが望ましい。さらに、円筒部材37の外周面37ａに付着した現像剤を確実に掻き取るために、第一の当接部41ａと第二の当接部41ｂの先端は、Ｒ0.5以下のエッジ形状であることが望ましい。

また、第一の実施形態の構成において、円筒部材37の位置は、外周面37ａの下側を軸受部44ｂ上に乗せられ、さらに上部から掻き取り部材41の第一の当接部41ａと第二の当接部41ｂで押さえられることによって決められる。さらに掻き取り部材41の上部には、シール部材51が配置されている。そのため、シール部材51の潰れた反発力で、掻き取り部材41は、図６に示すように、矢印Ｆ方向に移動可能となる。これにより、それぞれの部品の寸法を過剰に厳しくする必要がなく、円筒部材37の外周面37ａの掻き取り性を満足しつつ、尚且つ、円筒部材37の回転負荷の増大を押さえることが可能となる。

また、弾性を有する掻き取り部材41を円筒部材37の外周面に当接させることで、円筒部材37の外周面をハウジング部材44の軸受部44ｂに対して付勢させる。このため、それぞれの部品の寸法精度を上げることなく、円筒部材の回転負荷の増大を抑えることができる。

さらに、掻き取り部材41を円筒部材37の上に乗せるだけの簡易な構成のため、組み立てが容易で、且つ小型化を達成できる。

上記説明した構成にすることにより、ロータリーバルブ方式を用いた現像剤補給カートリッジの補給口シャッタ構成において、補給口周辺からの現像剤漏れを低減しながらも、円筒部材の回転負荷の増大を抑えることができる。さらには、簡易な構成で、小型化を達成したロータリーバルブ方式の補給口シャッタ構成を提供することが可能となる。

〔第２実施形態〕
次に第２実施形態に係る円筒部材37の掻き取り構成について図15を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。

図15に示すように、ハウジング部材44には、軸受部として円筒部材37が開いた状態にあるとき、貫通穴37ｂの鉛直方向下側の開口部44ａを挟んで一方側に第三の当接部44ｋが設けられ、他方側に第四の当接部44ｍが設けられている。この当接部44ｋ，44ｍはエッジ形状をしている。

ハウジング部材内には、円筒部材37が配置され、第三の当接部44ｋと第四の当接部44ｍが円筒部材37の外周面37ａを受けることにより、ハウジング部材44に対して円筒部材37が回動可能に支持される。

上記構成とすることで、円筒部材37の回転時に円筒部材37の貫通穴37ｂに付着した現像剤が円筒部材37の外周面37ａとハウジング部材44の隙間48に入り込んでも、ハウジング部材44の開口部44ａから現像剤が漏れ出るのを防止できる。

また、現像剤収容部33から侵入する現像剤の量に比べて、円筒部材37の貫通穴37ｂに付着した現像剤が円筒部材37の外周面37ａとハウジング部材44の隙間に入り込む量は、微量である。そのため、第一及び第二の当接部41ａ，41ｂの鉛直方向下側、且つ、前記第三及び第四の当接部44ｋ，44ｍの鉛直方向上側であって、前記ハウジング部材と前記円筒部材の間に現像剤が滞留し得る隙間48をバッファ部として設ける。

これにより、円筒部材37の貫通穴37ｂに付着した現像剤が円筒部材37の外周面37ａとハウジング部材44の隙間48に入り込んでも、円筒部材37の回転負荷が増大しないようにすることが可能となる。

なお、円筒部材37が回転するとき、円筒部材37の外周面37ａに付着した現像剤は、第一の当接部41ａと第二の当接部41ｂによって掻き取られる。さらに、ハウジング部材44の第三の当接部44ｋと第四の当接部44ｍが、第一の当接部41ａと第二の当接部41ｂと同様の働きをするため、円筒部材37の外周面37ａに付着した現像剤の掻き取りをより確実に行うことが可能となる。

さらに、第一〜第四の当接部41ａ，41ｂ，44ｋ，44ｍによる現像剤の掻き取りは、補給口シャッタユニット35が閉じた状態から開いた状態になるときに行われる。このため、掻き取られた現像剤は、ハウジング部材44の開口部44ａからプロセスカートリッジ７の被補給口16ａに落下する。

なお、本実施形態においては、円筒部材37の外周面37ａに付着した現像剤を確実に掻き取るために、第一の当接部41ａ、第二の当接部41ｂと第三の当接部44ｋ、第四の当接部44ｍの先端は、エッジ形状であることが望ましい。具体的には、円筒部材37の外周面37ａがφ10mmであるとき、第一の当接部41ａ、第二の当接部41ｂと第三の当接部44ｋ、第四の当接部44ｍの先端は、Ｒ0.5以下であることが望ましい。

〔第３実施形態〕
次に本発明の第３実施形態について図16を参照して説明する。なお、本実施形態の画像形成装置や現像剤補給カートリッジの補給口シャッタユニット構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。

前述した第１実施形態では現像剤補給カートリッジの補給口に補給口シャッタユニット35を設けた例を示した。本実施形態ではプロセスカートリッジ７の被補給口16ａにも被補給口シャッタ部である被補給口シャッタユニット70を設け、これが補給口シャッタユニット35と連動して開閉するように構成した例を示す。

図16は前述した第１実施形態で示したプロセスカートリッジの被補給口ユニット65に代えて設けられた被補給口シャッタユニット70の分解斜視図である。図16に示すように、本実施形態に係るプロセスカートリッジ７のシャッタ機構は補給カートリッジ９のシャッタ機構と同様の構成を用いている。

ここで、図16に示す被補給口シャッタユニット70の作用部71は、図７に示す補給口シャッタユニット35の作用部40と対応する。同様に、被補給口ハウジングカバー72はハウジングカバー39と対応し、取り付け穴72ａは取り付け穴39ａと対応する。また、図16に示す円筒部材73、外周面73ａ、貫通穴73ｂ、軸部73ｃは、図７に示す円筒部材37、外周面37ａ、貫通穴37ｂ、軸部37ｃと対応する。また、図16に示すハウジング部材74、開口部74ａ、軸受部74ｂ、円筒部材取り付け部74ｃ、爪部74ｄ、開口74ｅは図７に示す開口部44ａ、軸受部44ｂ、円筒部材取り付け部44ｃ、爪部44ｄ、開口44ｅに対応する。さらに、図16に示す掻き取り部材75、第一の当接部75ａ、第二の当接部75ｂ、貫通穴75ｃは、図７に示す掻き取り部材41、第一の当接部41ａ、第二の当接部41ｂ、貫通穴41ｃに対応する。また、図16に示すシール部材76、貫通穴76ａは、図７に示すシール部材51、貫通穴51ａに対応する。

上記対応する部分の構成は現像剤補給カートリッジ９の同様の部分と同じであるため詳細な説明は省略する。

さらに、プロセスカートリッジ７の被補給口シャッタユニット70には作用部71の回転を規制するための規制部材68が設けられている。規制部材68は現像剤収容部16に設けられたスライドレール81，82の爪部81ａ，82ａによって、上下方向(矢印Ｅ方向)へスライド可能に設けられている。また、規制部材68は現像剤収容部16と規制部材68の間に設けられた圧縮バネ76のバネ力（弾性力）により常に上方に付勢されている。そして、規制部材68がホームポジションにあるときは、規制部材68に設けられた規制凹部68ａと作用部71の突起部71ａ，71ｂとが順次係合できる構成となっている。これによって、作用部71の回転が規制される。即ち、突起部71ａ，71ｂが凹部68ａと嵌合することによって、作用部71の回転が規制される。

次に、上記被補給口シャッタユニット70が設けられたプロセスカートリッジ７が装着された画像形成装置本体に前述した現像剤補給カートリッジを装着するときのシャッタ開閉動作を図17を参照して説明する。なお、現像剤補給カートリッジを装着する前は、被補給口シャッタユニット70及び補給口シャッタユニット35はともに閉じた状態となっている。

操作者が、現像剤補給カートリッジ９を装置本体100ａ内へ進入させていく（図17(ｋ)の矢印Ａ方向）。

本実施形態の現像剤補給カートリッジ９には、図17に示すように、現像剤補給カートリッジ９の長手方向において、補給口シャッタユニット35の一方側に第一係合部材31ｂが設けられ、他方側に第二係合部材31ａが設けられている。そして、現像剤補給カートリッジ９を図17(ｊ)の位置まで進入させると、現像剤補給カートリッジ９に設けた第二係合部材31ａの係合部31ａ１が規制部材68のガイド面68ｂの斜面部68ｂ１と接触する。

そして更なる補給カートリッジ９の進入に伴って、図17(ｉ)に示すように、斜面部68ｂ１が第一係合部材31ａ１にガイドされる。このため、押圧バネ76の弾性力によって上方の規制位置に付勢されていた規制部材68が、弾性力に抗して、現像剤収容部16の設けられている下方（図17(ｉ)の矢印Ｈ方向）の移動許容位置（回転許容位置）へ移動していく。

補給カートリッジ９の係合部31ａ１がガイド面68ｂの平面部68ｂ２に到達すると規制部材68の規制凹部68ａと作用部71の突起部71ｂの係合が解除される。これにより、作用部71は回転を許容された状態となる（図17(ｈ)）。

その後、係合部31ａ１が規制部材68の平面部68ｂ２を滑りながら移動する。そして、係合部31ａ１が作用部71の突起部71ｂと係合して作用部71を反時計回り（図17(ｇ)に示す）に回転させる。作用部71の回転に伴って、それに固定されている円筒部材73も作用部71と共に反時計回りに回転する。これにより、円筒部材73は現像剤受入許容位置となり、貫通穴73ｂが開いた状態となる。

係合部31ａ１と作用部71の係合が解除される位置まで現像剤補給カートリッジ９が進むと、円筒部材73が90°回転する。これによって、作用部71の回転が停止する。そして、現像剤補給カートリッジ９からの現像剤受入が可能な開放状態となる（図17(ｆ)）。

図17(ｅ)〜図17(ｄ)に示すように、現像剤補給カートリッジ９をさらに装置本体100ａ内部へ進入させると、斜面部68ｂ３が係合部31ａ１にガイドされる。このため、規制部材68がバネ76の弾性力（バネ力）によって、現像剤収容部16に対して上方（図17(ｅ)の矢印Ｇ方向）の規制位置へ移動していく。

そして、補給カートリッジ９の係合部31ａ１がガイド面68ｂの斜面部68ｂ３から離れる。すると、規制部材68の規制凹部68ａに突起部71ａが係合する。そして、作用部71は回動を規制された状態に戻る（図17(ｃ)）。

この状態から、さらに補給カートリッジ９を装置本体100ａ内部へ進入させる。これにより、現像剤補給カートリッジの作用部40の突起部および凹部とプロセスカートリッジの作用部71の突起部71ａが係合する。この時、作用部71は規制部材68によって回転を規制されている。従って、現像剤補給カートリッジ側の作用部40は現像剤補給カートリッジ９の進入移動に伴って、作用部71から力を受けて反時計回り（図17(ｃ)の矢印Ｉ方向）に回転する。作用部40の回転に伴って、それに固定されている円筒部材37も反時計回りに回転する。そして、補給口シャッタユニット35が開口する（図17(ｃ)〜図17(ｂ)）。即ち、現像剤補給カートリッジ９の補給口シャッタユニット35が現像剤補給許容位置となる。

また、画像形成装置本体100ａから現像剤補給カートリッジ９を取り出す際は、上述した動作が逆の順序が行われ、プロセスカートリッジ７の円筒部材73が現像剤受入停止位置に回転して貫通穴73ｂが閉じた状態となる。また、これとともに、現像剤補給カートリッジも補給口も閉じた状態となる。

上記のように、プロセスカートリッジ７の被補給口16ａをシャッタユニットを設け、現像剤補給カートリッジ９の着脱に連動して開閉可能に構成する。このようなプロセスカートリッジの被補給口シャッタユニットにおいて、円筒部材73の外周面に掻き取り部材を当接させ、円筒部材73の該周面に付着した現像剤を掻き取るように構成してもよい。

上記説明した構成にすることにより、ロータリーバルブ方式を用いたプロセスカートリッジの被補給口シャッタ構成において、補給口周辺からの現像剤漏れを低減しながらも、円筒部材の回転負荷の増大を抑えることができる。さらには、簡易な構成で、小型化を達成したロータリーバルブ方式の補給口シャッタ構成を提供することが可能となる。

画像形成装置の本体断面図である。 画像形成装置の本体正面図である。 電子写真方式のカラー画像形成装置へのプロセスカートリッジとトナー現像剤補給カートリッジの挿入形態の斜視図である。 画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジ、および現像剤補給カートリッジの断面図である。 プロセスカートリッジの斜視図である。 補給口シャッタユニットが開いた状態の断面図である。 ハウジング部材に対する円筒部材の取り付けを示す斜視図である。 現像剤補給容器に対する補給口シャッタユニットの取り付けを示す斜視図である。 現像剤補給カートリッジの斜視図である。 カバー部材に対する補助カバーの取り付けを示す斜視図である。 補助カバーの開閉動作を示す説明図である。 補給口シャッタユニットの開閉動作を示す斜視図である。 補給口シャッタユニットの開閉動作を示す斜視図である。 掻き取り部材によって掻き取られた現像剤が貫通穴から落下する状態を示す説明図である。 第２実施形態に係る補給口シャッタユニットの断面図である。 第３実施形態に係るプロセスカートリッジのハウジング部材に対する円筒部材の取り付けを示す斜視図である。 第３実施形態に係る現像剤補給カートリッジとプロセスカートリッジのシャッタ開閉動作の説明図である。

符号の説明

１ …感光体ドラム
４ …現像手段
７ …プロセスカートリッジ
９ …現像剤補給カートリッジ
16 …受入側現像剤収容部
16ａ …現像剤被補給口
17 …現像ローラ
18 …現像容器
33 …補給現像剤収容部
34 …補給口
35 …補給口シャッタユニット
37 …円筒部材
37ａ …外周面
37ｂ …貫通穴
37ｃ …軸部
39 …ハウジングカバー
39ａ …取り付け穴
40 …作用部
41 …掻き取り部材
41ａ …第一の当接部
41ｂ …第二の当接部
41ｃ …貫通穴
44 …ハウジング部材
44ａ …開口部
44ｂ …軸受部
44ｃ …円筒部材取り付け部
44ｄ …爪部
44ｅ …受け入れ開口
44ｋ …第三の当接部
44ｍ …第四の当接部
45 …カバー部材
48 …隙間
51 …シール部材
51ａ …貫通穴
52 …補助カバー
52ａ …嵌合穴
53 …円筒シール部材
65 …被補給口ユニット
70 …被補給口シャッタユニット
71 …作用部
71ａ，71ｂ …突起部
72 …被補給口ハウジングカバー
73 …円筒部材
74 …ハウジング部材
100 …画像形成装置
100ａ …装置本体
100ｂ …プロセスカートリッジ装着部
100ｃ …現像剤補給カートリッジ装着部

Claims (8)

1. 電子写真画像形成装置本体に着脱可能な現像剤補給カートリッジであって、電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像するための現像手段に現像剤を補給するための現像剤補給カートリッジであって、
   前記現像剤を収容する補給現像剤収容部と、
   前記補給現像剤収容部内の現像剤を前記現像手段の被補給口を介して前記現像手段へ補給するための現像剤補給口と、
   前記現像剤補給口を開閉する補給口シャッタ部と、
   を有し、
   前記補給口シャッタ部は、前記現像剤補給口を覆うハウジング部材と、前記ハウジング部材内に回動可能に配置された円筒部材であって、前記現像剤補給口と対応した貫通穴が設けられ、回動することにより前記現像剤補給口と前記貫通穴が連通する現像剤補給許容位置と、前記現像剤補給口を閉じる現像剤補給停止位置とを取り得る円筒部材と、前記円筒部材の外周面に当接し、回動する前記円筒部材の外周に付着した現像剤を掻き取るための掻き取り部材と、
   を有し、
   前記ハウジング部材には前記円筒部材の外周を回転可能に支持する軸受部が設けられ、
   前記掻き取り部材は弾性を有し、前記掻き取り部材が前記円筒部材に当接することで前記円筒部材を前記軸受部に付勢することを特徴とする現像剤補給カートリッジ。
2. 前記掻き取り部材における前記円筒部材と当接する当接部は、前記円筒部材が前記現像剤補給許容位置にあるとき、前記貫通穴の鉛直方向上側の開口部を挟んで一方側に第一の当接部が設けられ、他方側に第二の当接部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像剤補給カートリッジ。
3. 前記円筒部材が前記現像剤補給停止位置から前記現像剤補給許容位置に回動したときに、前記第一の当接部又は前記第二の当接部で掻き取った現像剤が前記貫通穴の開口部から落下するように、前記円筒部材が前記現像剤補給許容位置にあるとき、前記当接部は前記貫通穴の鉛直方向上側の開口部の近傍に位置することを特徴とする請求項２記載の現像剤補給カートリッジ。
4. 前記円筒部材を支持する軸受部は、前記円筒部材が前記現像剤補給許容位置にあるとき、前記貫通穴の鉛直方向下側の開口部を挟んで一方側に第三の当接部が設けられ、他方側に第四の当接部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の現像剤補給カートリッジ。
5. 前記第一の当接部及び前記第二の当接部の鉛直方向下側、且つ、前記第三の当接部及び前記第四の当接部の鉛直方向上側であって、前記ハウジング部材と前記円筒部材の間にバッファ部を有することを特徴とする請求項４記載の現像剤補給カートリッジ。
6. 前記当接部の先端は、前記円筒部材の前記回転軸方向に伸びており、且つエッジ形状であることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の現像剤補給カートリッジ。
7. 電子写真感光体ドラムと、前記電子写真感光体ドラムに形成された静電潜像を現像するための現像ローラと、前記現像ローラによって現像に用いられる現像剤を受け入れるための現像剤被補給口を開放する現像剤受入許容位置と、前記現像剤被補給口を閉じる現像剤受入停止位置とを取り得る被補給口シャッタ部と、を有するプロセスカートリッジに現像剤を補給する、電子写真画像形成装置の装置本体に着脱可能な現像剤補給カートリッジであって、
   前記現像剤を収容する補給現像剤収容部と、
   前記補給現像剤収容部内の現像剤を前記現像剤被補給口を介して前記プロセスカートリッジへ補給するための現像剤補給口と、
   前記現像剤補給口を開閉する補給口シャッタ部と、
   を有し、
   前記補給口シャッタ部は、前記現像剤補給口を覆うハウジング部材と、前記ハウジング部材内に回動可能に配置された円筒部材であって、前記現像剤補給口と対応した貫通穴が設けられ、回動することにより前記現像剤補給口と前記貫通穴が連通する現像剤補給許容位置と、前記現像剤補給口を閉じる現像剤補給停止位置とを取り得る円筒部材と、前記円筒部材の外周面に当接し、回動する前記円筒部材の外周に付着した現像剤を掻き取るための掻き取り部材と、
   を有し、
   前記ハウジング部材には前記円筒部材の外周を回転可能に支持する軸受部が設けられ、
   前記掻き取り部材は弾性を有し、前記掻き取り部材が前記円筒部材に当接することで前記円筒部材を前記軸受部に付勢することを特徴とする現像剤補給カートリッジ。
8. 現像手段に現像剤を補給する現像剤補給カートリッジを装置本体に着脱可能な電子写真画像形成装置において、
   現像剤補給カートリッジ装着部と、
   前記現像剤補給カートリッジ装着部に装着された請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の現像剤補給カートリッジと、
   を装着した電子写真画像形成装置。

Images