(57)【要約】【課題】磁性粒子を用いたトナークリーニングにおいて、クリーニング性能と磁性粒子漏れ防止を長手全域において両立させる。【解決手段】像担持体のトナー担持面の裏面側に設置した磁石によりトナー担持面上に磁性体塊が保持されているクリーニング装置で、前記磁石よりも像担持体表面移動方向下流位置にローラ状の磁界形成部材を設け、前記磁界形成部材は像担持体移動方向に対しカウンター方向に回転可能であり、前記磁性部材表面は、その回転により回転軸に対して平行方向の表面搬送性を持つ表面形状を有する。【選択図】図４
2015055693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性トナーを用いた画像形成装置におけるトナー像を担持する像担持体上の残トナーを除去するクリーニング装置において、
前記クリーニング装置は、少なくとも、前記像担持体のトナー担持面の裏面側に、像担持体の回転軸に平行に設置した磁界発生手段と、前記磁界発生手段により、像担持面上において保持された磁性粒子から構成される磁性体塊を有すると共に、像担持体表面移動方向下流側で、前記磁性体塊に接触する磁性粒子漏れ防止部とを有し、
前記磁性体塊は、像担持体表面移動方向最上流側にある磁性体塊位置で、像担持体の接線と磁性体穂により像担持体表面移動方向下流側に形成される角が鋭角であり、
前記磁性粒子漏れ防止部は、少なくとも、前記磁界発生手段との間に磁界を形成するローラ形状の磁界形成部材と、磁性体規制部材とからなり、
前記磁界形成部材は、像担持体表面移動方向に対してカウンター方向に回転可能であり、
前記磁界形成部材の表面は、その回転により、回転軸に対して平行方向の表面搬送性を持つ表面形状を有することを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記磁界形成部材は、固定磁石とこれを内包した回転可能な非磁性のスリーブからなり、前記固定磁石の磁極が前記磁界発生手段の磁極の対向位置近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
【請求項３】
前記磁界形成部材と前記像担持体間に交流電界を発生させる手段を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記磁界形成部材の回転期間は、前記像担持体表面の移動期間に対し、開始が早く、停止が遅いことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のクリーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式による記録装置のクリーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の記録装置においては、感光ドラムや１次転写ベルトに残留した現像剤を清掃するためにクリーニング装置が設けられている。
【０００３】
クリーニング装置としては、基材としてポリウレタンゴムを用いた弾性クリーニングブレードが広く用いられている（特許文献１）。クリーニングブレードは、被クリーニング部材にエッジが当接するように設置されており、摺擦によりエッジで現像剤を掻き落とす。そのため、クリーニング部材と被クリーニング部材との間で摩擦力が発生する。一般的にポリウレタンゴムと被当接部材との間の摩擦力は非常に大きい。
【０００４】
そこで、通常は潤滑粒子を当接部分に介在させるなどの対策により摩擦力を下げ、ブレードのめくれを防止している。しかし、このような低摩擦化対策は粒子の状態に大きく依存しており、装置を使用している間に潤滑粒子が減少するなどして摩擦力がある閾値を超えた場合にはブレードがめくれてしまう場合がある。
【０００５】
一方、ブレードクリーニング以外のクリーニング装置として図２に示すような磁気ブラシを用いたクリーニング装置がある（特許文献２）。磁気ブラシクリーニング装置は、軸２１に対し対称に配設された８極の永久磁石２２およびこれらの周囲に非接触の状態に設けられたスリーブ２３からなるマグネットローラを備えており、前記スリーブ２３表面に磁性粒子が付着し磁気ブラシ２４を形成している。磁極は固定でスリーブ２３のみを回転させることで磁気ブラシ２４が感光ドラム１１表面を掃くように動く。
【０００６】
磁気ブラシ２４の穂の高さは、スリーブ２３の上端から所定の間隔をおいて設けられたドクターブレード２５により制限されている。前記スリーブ２３に電源２６により所定の電圧を印加することで、感光ドラム１１上の現像剤は磁気ブラシ２４に静電的に吸着される。スリーブ２３の感光ドラム１１と対向する側には回収ローラ２７が配設されており、電源２９により所定の電圧を印加することで磁気ブラシ２４が回収した現像剤は回収ローラ２７に捕集される。
【０００７】
回収ローラ２７には回収ブレード２８が配されており、回収ローラ２７に捕集された現像剤を掻き落とす。磁気ブラシクリーニング装置は、ブレードクリーニング装置のようにめくれる部材を持たないため、本質的にめくれという問題は発生しない。
【０００８】
さらに、特許文献３では、磁気ブラシクリーニング装置と同様、めくれの問題が発生しないクリーニング装置が提案されている。その構成は、感光ドラム内部に磁石を配設し、その磁力によって感光ドラム表面に磁性粒子を保持するものであり、特許文献２と同様、磁性粒子による磁気ブラシをクリーニング部材として用いたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭63-25678号公報
【特許文献２】特開平3-23484号公報
【特許文献３】特開2004-333967号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２のような磁気ブラシクリーニング構成は、磁性粒子をスリーブ上に保持するための磁石がスリーブ内部にある。そのため、スリーブ表面から距離のある感光ドラム表面では磁性粒子を保持する力が弱くなり、磁気ブラシのクリーニング能力を高くし難いという課題や、感光ドラム表面に磁性体が付着して連れまわってしまうという課題があった。
【００１１】
また、感光ドラム内部に磁石を配置した特許文献３の構成においても、感光ドラム表面近傍の磁性粒子密度が不十分なことから、従来のブレードクリーニング方式のようなトナーのクリーニング性能を得ることは難しかった。磁性粒子の粒径を小さくしたり、流動性を上げたりすることによってドラム表面近傍の磁気ブラシの密度を向上させ、クリーニング性能を改善することも考えられるが、その場合、感光ドラム内面の磁石が磁性粒子を保持する力が減少し、感光ドラム表面への磁性粒子の連れまわり（漏れ）が発生し易くなる。
【００１２】
このように、感光ドラム内部に磁石を配置した構成では、クリーニング性能と磁性粒子漏れの両立が課題となっており、特に長手全域に亘って磁性粒子漏れを防止する手段が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、
非磁性トナーを用いた画像形成装置におけるトナー像を担持する像担持体上の残トナーを除去するクリーニング装置において
前記クリーニング装置は、少なくとも、前記像担持体のトナー担持面の裏面側に、像担持体の回転軸に平行に設置した磁界発生手段と、前記磁界発生手段により、像担持面上において保持された磁性粒子から構成される磁性体塊を有すると共に、像担持体表面移動方向下流側で、前記磁性体塊に接触する磁性粒子漏れ防止部とを有し、
前記磁性体塊は、像担持体表面移動方向最上流側にある磁性体塊位置で、像担持体の接線と磁性体穂により像担持体表面移動方向下流側に形成される角が鋭角であり、
前記磁性粒子漏れ防止部は、少なくとも、前記磁界発生手段との間に磁界を形成するローラ形状の磁界形成部材と、磁性体規制部材とからなり、
前記磁界形成部材は、像担持体表面移動方向に対してカウンター方向に回転可能であり、
前記磁界形成部材の表面は、その回転により、回転軸に対して平行方向の表面搬送性を持つ表面形状を有することを特徴とする。
（２）上記目的を達成するため、本出願に係る第２の発明は、
（１）に記載のクリーニング装置において、前記磁界形成部材は、固定磁石とこれを内包した回転可能な非磁性のスリーブからなり、前記固定磁石の磁極が前記磁界発生手段の磁極の対向位置近傍に配置されていることを特徴とする。
（３）上記目的を達成するため、本出願に係る第３の発明は、
（１）又は（２）に記載のクリーニング装置において、前記磁界形成部材と前記像担持体間に交流電界を発生させる手段を設けたことを特徴とする。
（４）上記目的を達成するため、本出願に係る第４の発明は、
（１）〜（３）に記載のクリーニング装置において、前記磁界形成部材の回転期間は、前記像担持体表面の移動期間に対し、開始が早く、停止が遅いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る第１の発明によれば、ローラ形状の磁界形成部材が磁性体塊を引きつけつつ、像担持体表面移動方向に対しカウンター方向に回転することから、磁性粒子を像担持体移動方向上流側へと押しやるので、磁性粒子の漏れを防止できる。また、特有の表面形状を持つ磁界形成部材が回転することによって、磁性粒子を鉄ローラの回転方向だけでなく、長手方向へも移動させることができ、磁性体塊内で発生する長手ムラを効果的に解消し、画像上におけるスジの発生を防止することが可能となる。
【００１５】
本発明に係る第２の発明によれば、スリーブ内の固定磁石と像担持体内の磁石によって固定磁界を形成し、磁性粒子の動きを制御することができるので、磁性粒子の漏れを効果的に防止することができる。
【００１６】
本発明に係る第３の発明によれば、磁性部材と像担持体間に交流電界を発生させることにより、磁性粒子が電場によって振動し、凝集体の生成が防止できるため、磁性体塊内で発生する長手ムラをより効果的に解消し、画像上におけるスジの発生を防止することが可能となる。
【００１７】
本発明に係る第４の発明によれば、磁性粒子の漏れが最も発生し易い像担持体回転開始時に既に磁性部材が回転を開始しているので磁性粒子の漏れを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】画像形成装置概略図
【図２】特許文献２に記載の磁気ブラシクリーニング装置概略図
【図３】クリーニング装置概略図
【図４】クリーニング装置の詳細な構成
【図５】実施例１において磁性体塊Ｍが長手方向へ搬送される機構
【図６】実施例１における鉄ローラ３２の表面形状の例
【図７】実施例２における構成
【図８】実施例４における鉄ローラ３２回転シーケンス
【図９】感光ドラムの接線と磁性体穂のなす角の測定方法
【図１０】磁石の磁極方向、磁力線および磁性体穂の方向の関係
【図１１】磁石の磁極方向、磁力線および磁性体穂の方向の関係
【図１２】角θが鋭角となるクリーニング装置概略図（クリーニング前）
【図１３】角θが鋭角となるクリーニング装置概略図（クリーニング後）
【図１４】角θが鈍角となるクリーニング装置概略図（クリーニング前）
【図１５】角θが鈍角となるクリーニング装置概略図（クリーニング後）
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜画像形成装置＞
以下に本発明を適用したクリーニング装置を配置した画像形成装置について説明する。図１は本発明を適用した画像形成装置の概略構成図である。本画像形成装置は、電子写真プロセス利用のフルカラー画像形成装置であり、プリンタ部１１００と、このプリンタ部の上に搭載した画像読み取り部（イメージスキャナ）１２００を有する。Ｈは画像形成装置を統括制御するコントローラ（制御手段：制御回路部、制御基板）である。
【００２０】
プリンタ部１１００は、４サイクルタイプ―中間転写構成の電子写真デジタルカラープリンタであり、画像読み取り部１２００からコントローラＨに入力する画像信号に対応した画像を記録材Ｐに形成して出力する複写機として機能する。また、パソコン・ファクシミリ等のリモート端末（外部入力機器）から不図示のコントローラＨの受信手段に入力する画像信号に対応した画像を記録材に形成して出力するプリンタやファクシミリとして機能させることもできる。
【００２１】
即ち、１つの像担持体を備えた作像装置において、その１つの像担持体に電子写真プロセスにより画像情報に応じた複数色のトナー像を順次に形成させる。その各色のトナー像を像担持体に接触し得る状態で周回する中間転写体の表面に順次重ね合わせるように１次転写させる。そして、中間転写体の表面に形成された多重トナー像を記録材に一括で２次転写し、次いで定着してフルカラーの画像形成物を出力するものである。
【００２２】
プリンタ部１１００において、１１は移動可能な光導電性の像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラム）である。感光ドラム１１は中心支軸を中心に300 mm/secの速度で、矢印Ｒの方向に回転駆動される。感光ドラム１１は、その回転過程において、除電装置１１４により均一に除電された後、１次帯電器１２により帯電処理を受け、感光ドラム１１の表面電位はほぼ−700Vとなり、一様な暗部電位（Vd）が形成される。
【００２３】
この一様な表面電荷分布面に対して、露光装置１３により画像データに対応して発光されるレーザ光のスポットパターンは、図中の矢印Ｅで示すように感光ドラム１１を露光する。露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。この結果、露光部位は明部電位Vl=−100V、未露光部位は暗部電位Vd=−700Vの静電潜像が感光ドラム１１上に形成される。
【００２４】
そして、上記のように感光ドラム１１の表面に形成された静電潜像がロータリー現像装置１４によりトナー像として現像される。ロータリー現像装置１４は、ロータリー部１４１の円周部に感光ドラム１１の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する、４つの現像器ＤＹ、ＤＭ、ＤＣ、ＤＫを装着したものである。
【００２５】
現像器ＤＹにはイエロートナー、現像器ＤＭにはマゼンタトナー、現像器ＤＣにはシアントナー、現像器ＤＫにはブラックトナーを有する現像剤が収容されている。そして、ロータリー部１４１が、矢印の方向に所定の制御タイミングにて所定の角度回転されることによって、現像器ＤＹ、ＤＭ、ＤＣ、ＤＫが感光ドラム１１と対向する現像位置に選択的に移動される。
【００２６】
感光ドラム１１の表面に形成されたトナー像は、中間転写体ユニット１５の１次転写部Ｔ１において、中間転写体としての中間転写ベルト１５１の表面に１次転写される。中間転写ベルト１５１は無端状の誘電体製ベルトであり、複数のローラ１５ａ〜１５ｇ間に張設されている。そして、感光ドラム１１に対向した１次転写ローラ１５ｂ〜１５ｄにより感光ドラム１１に加圧接触されている。１次転写ローラ１５ｃにはトナーの帯電極性とは逆極性の所定の直流電流が所定の制御タイミングで印加される。これにより、感光ドラム１１上で実像化された現像剤像は、前記中間転写ベルト１５１が加圧接触する転写領域において、電界の力を受けて感光ドラム１１上から中間転写体ベルト１５１に転写される。
【００２７】
感光ドラム１１上で中間転写ベルト１５１に転写されずに残った未転写現像剤は、本発明を適用したクリーニング装置１６により感光ドラム１１表面から除去される。
【００２８】
中間転写ベルト１５１は、２次転写対向ローラ１５ｇと接離可能に配設された２次転写ローラ１５７に挟まれている。２次転写ローラ１５７には、不図示の２次転写バイアス印加電源からトナーの帯電極性とは逆極性の所定の２次転写電圧が２次転写部Ｔ２に記録材Ｐが搬送されてきたタイミングで印加され、中間転写ベルト１５１上の現像剤像は記録材Ｐに転写される。これにより、記録材Ｐ上にはフルカラー現像剤像が形成される。
【００２９】
２次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐは搬送ベルト１５８によって定着装置１９へ導入される。これにより、未定着のフルカラー現像剤像は記録材Ｐの表面に加熱加圧定着される。
【００３０】
定着装置を出た記録材Ｐは、シートパス１１３を通って排紙ローラ１１２により排紙トレイ１１０上に排紙される。
【００３１】
［実施例１］
図３は、本発明を適用したクリーニング装置１６および感光ドラム１１の配置関係を示した概略図である。感光ドラム１１のトナー担持面の裏面側には、磁石３１が感光ドラム１１の回転に対して非回動に固定設置されている。この磁石３１の磁力により、長手全域に亘って磁性体塊Ｍが感光ドラム１１のトナー像担持面上を滑りながら保持されている。
【００３２】
磁性体塊Ｍを構成する磁性粒子と、磁石３１に関しては、それぞれ所定のものを用いることによってクリーニング性が確保されている。
【００３３】
本発明において使用したクリーニング装置用磁性粒子は、平均粒径30μｍ、3000エルステッドの印加磁場に対する飽和磁化が50 emu/gであり、樹脂中に磁性材料としてマグネタイトを分散したものであるが、Fe、Co、Ni、Gd等の金属単体およびFe、Co、Ni、Mn、Cr等を含む化合物を用いても良い。
【００３４】
本発明において使用した磁石３１は、表面磁束密度3500ガウス、寸法350 x 10 x 15 mmの角型ネオジウム磁石であるが、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、アルニコ磁石等の永久磁石や、電磁石等でも良い。
【００３５】
図４にクリーニング装置１６の詳細な構成を示す。本発明の特徴を示す磁性粒子漏れ防止部としては、磁石３１よりも感光ドラム１１の回転方向下流側に、磁界形成部材である鉄ローラ３２が配置されており、鉄ローラ３２は感光ドラム１１の回転方向Ｒに対しカウンター方向（図中ｒ）に回転可能となっている。磁石３１と鉄ローラ３２の間で形成される磁界によって、磁性粒子が保持され、且つ鉄ローラ３２が図中ｒ方向に回転することによって磁性粒子漏れを防止する構成となっている。
【００３６】
本実施例では、鉄ローラ３２と磁石３１の距離は８ mmとしており、鉄ローラ３２と磁性体塊Ｍが常に接触するような配置となっている。なお、鉄ローラ３２と感光ドラム１１とのギャップは１ mmである。これらの距離が遠過ぎると鉄ローラ３２が磁性体塊Ｍを保持する力が弱くなり磁性体漏れ防止能力が低減してしまうし、近過ぎると磁性体塊Ｍが感光ドラム表面を摺擦する力が大きくなりドラム表面スジが発生し易くなる。このような観点から本実施例では、鉄ローラ３２の位置を最適な位置に配置している。鉄ローラ３２には磁性体規制部材であるスクレーパ３５が当接しており、鉄ローラ３２に付着した磁性粒子を掻き落としている。
【００３７】
トナー回収部１１１は厚さ50μmのPETシートであり、感光ドラム１１の移動方向上流側の磁性体穂に沿うようにトナー回収容器１１２に貼付設置されている。磁性体塊Ｍによって堰き止められたトナーは回収容器１１２に収容されていく構成となっている。
【００３８】
鉄ローラ表面の回転速度は210 mm/secであり、感光ドラム１１が回転駆動するのに同期して鉄ローラ３２を回転させている。鉄ローラ３２回転速度は、速いほど磁性粒子漏れ防止能力が高いが、感光ドラム表面やスクレーパ３５の摩耗が増える傾向にある。こういった観点から本実施例では、鉄ローラの回転速度を最適化している。
【００３９】
また、本実施例では、鉄ローラ３２の表面に、その回転により、回転軸に対して平行方向の表面搬送性を持つ表面形状を持たせている。図５にその機構を示す。鉄ローラ３２の表面には、回転軸に対して斜めに溝部が設けられており、回転することによって、鉄ローラ表面溝部に挟まった磁性粒子が回転軸に対して平行方向、つまり長手方向へと移動させることができる。
【００４０】
さらに、溝の形状を図６（ａ）、（ｂ）のようにすることによって、一方向だけでなく両方向に磁性粒子を動かし、磁性体塊Ｍ内に発生する凝集塊を崩したり除去したりすることができる。
【００４１】
本実施例では図６（ａ）のような表面形状を用いた。また、鉄ローラ表面の溝の深さは５μｍとした。本実施例で使用した磁性粒子の平均粒径は３０μｍであり、図５に示すように磁性粒子の一部が溝に嵌りこみ、鉄ローラ３２が磁性粒子に対して十分な搬送性を有する。
【００４２】
以上に述べたクリーニング装置を用いて、画像形成による耐久試験を行った。トナーのクリーニングは良好に行われ、本クリーニング装置の目標寿命である４，０００枚まで、画像不良や磁性粒子の漏れは見られなかった（表１）。
【００４３】
［比較例１］
実施例１に対する比較例として、実施例１の構成から鉄ローラ３２を取り外した構成のクリーニング装置を用いて画像形成を行った。その結果、耐久初期は良好な画像を出力していたが、１０００枚画像を出力したところで、磁性粒子の漏れによって出力紙上に磁性粒子が見られるようになった。
【００４４】
［比較例２］
本比較例では、実施例１の構成において、鉄ローラ３２を回転させずに静止させたまま画像形成を行った。その結果、２，０００枚画像を出力したところで、感光ドラム表面にスジ状の傷が見られるようになった。出力画像においても、感光ドラム表面傷に起因した現像或いは転写行程の不良により、ハーフトーン画像上でスジが見られるようになった。また、スジが見られた場所の近傍で微量に磁性粒子の漏れも見られた。
【００４５】
＜実施例１と比較例１、２との差異について＞
鉄ローラ３２の無い比較例１では、磁性体塊Ｍが磁石３１の磁気的拘束を逃れ、徐々にクリーニング装置から漏れ出て行ってしまう。最初の内は極微量の磁性粒子しか漏れないため、出力画像上に目立って磁性粒子が見られることは無いが、耐久枚数を重ねていくと、磁性体塊Ｍの流動性の変化等によって漏れ出る磁性粒子の量が変化し、その結果、１０００枚で出力紙上に付着した磁性粒子が目に見えるようになった。磁性体塊Ｍの流動性が変化する要因としては、トナーや外添剤等のコンタミネーションや、温湿環境の変化等の影響が挙げられる。
【００４６】
一方、比較例２では、漏れ出そうになった磁性粒子を鉄ローラの磁力で保持することができるため、比較例１よりも多い枚数の出力が可能となった。しかし、耐久枚数を重ねるにつれて、静止した鉄ローラ３２と、感光ドラム１１の隙間へ磁性粒子が徐々に入りこみ、隙間に挟まった磁性粒子は局所的に凝集塊を形成して感光ドラム表面を強く摺擦し、感光ドラム表面にスジ状の傷を発生させてしまった。
【００４７】
また、このとき、感光ドラム１１へと強く押し付けられた磁性粒子が、感光ドラム１１へ強く付着するため、磁石３１と鉄ローラ３２による磁気的な拘束力を逃れて感光ドラム回転方向下流へと漏れ易い。その結果、感光ドラム表面の傷に起因したハーフトーン画像上でスジが発生し、またその近傍で磁性粒子の漏れも見られた。
【００４８】
一方実施例１では、鉄ローラ３２が感光ドラム１１の回転方向Ｒに対してカウンター方向ｒに回転しているため、感光ドラム１１との摩擦力によって漏れ出そうになった磁性体Ｍを鉄ローラの磁力で保持しつつ、感光ドラム上流側へ押しやり、磁性粒子の漏れを効果的に防止することができる。さらに、図５、６に示したような特有の表面形状によって、鉄ローラ３２が磁性粒子を回転方向だけでなく、長手方向へも移動させることができるため、磁性体塊Ｍ内で発生する局所的な凝集塊や長手ムラを解消することが可能となり、長手ムラに起因するスジの発生も防止することができる。
【００４９】
実施例１では特有の表面形状を有した鉄ローラが回転することによって、磁性粒子を感光ドラム上流側へと押しやりつつ、磁性体塊Ｍ内の長手ムラを解消していったため、長手全域に亘って磁性体Ｍの漏れやムラを防止し、クリーニング装置の目標寿命を達成することが可能となった。
【００５０】
なお、比較例１、２の構成においても、磁性体Ｍの平均粒径や磁化及び流動性、磁石３１の磁力を選択することにより、目標耐久枚数である４，０００枚を達成することは可能であるが、実施例１の構成の方が磁性体漏れに対する設計許容範囲が広く、また、磁性体Ｍや磁石３１の製造コストにおいて優れており、温湿度の変動に対してもラチチュードの広い、クリーニング性と磁性体漏れ防止とを両立したクリーニング装置を提供できる。
【００５１】
［実施例２］
本実施例においては、実施例１の鉄ローラ３２の代わりに、図７（ａ）に示すような固定磁石３３を内包した回転可能なスリーブ３４を使用した。スリーブ表面の形状は実施例１の鉄ローラ３２のそれと同様であり、その他ローラ位置、スリーブ表面移動速度も同様である。固定磁石３３の極位置は図７（ａ）のように、固定磁石３３のＮ極とドラム内面の磁石３１のＮ極が対向するような配置とした。
【００５２】
このような構成にすることによって、固定磁石３３のＮ極とドラム内面の磁石３１のＮ極の間に磁性粒子が非常に入りにくく、また、留まりにくい構成となっているので、磁性体Ｍの漏れを効果的に防止することが可能となる。
【００５３】
本実施例では、６，０００枚に亘って良好な画像を出力することができた。なお、固定磁石３３の極位置については、例えば、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）とは逆に、固定磁石３３のＳ極がドラム内面の磁石３１のＮ極と対向している構成としても良い。極が対向した部分で強い磁界が発生して磁性粒子の壁を形成するため、磁性粒子の漏れを防止することができる。
【００５４】
［実施例３］
本実施例は、実施例１と同様の構成において、鉄ローラ３２にＡＣバイアス印加手段を設けることを特徴とする。鉄ローラ３２に印加したバイアスはＶｐｐ ４００Ｖ、周波数２０００Ｈｚの矩形波であり、その他の構成については、実施例１と同様である。ＡＣバイアスは鉄ローラ３２が回転するタイミングに同期して印加している。
【００５５】
鉄ローラ３２と感光ドラム１１の間に交流電界を発生させ、磁性粒子を細かく振動させることによって、磁性体塊Ｍ内の局所的な凝集塊を解す効果を高めることが可能となる。その結果、長手ムラに起因するスジの発生をより長きに亘って防止することが可能となる。
【００５６】
本実施例では、６，０００枚に亘って良好な画像を出力し続けることができた。ＡＣバイアスは鉄ローラ３２が回転している間常に印加していてもよいし、鉄ローラ回転中の、特定の時間のみに印加するようにしてもよい。
【００５７】
［実施例４］
本実施例においては、実施例１と同様の構成において、鉄ローラ３２の回転時間、回転タイミングの制御を行うことを特徴とする。図８に示すように感光ドラム１１が回転駆動する前に鉄ローラ３２の回転を開始させ、感光ドラム１１の回転が停止した後に鉄ローラ３２の回転を停止させるというシーケンスで画像形成を行った。
【００５８】
感光ドラム１１が回転駆動を開始する瞬間は、磁性粒子が感光ドラム１１との静止摩擦力によって進行方向下流へと強く搬送されるので、磁性粒子の漏れが最も発生し易い。従って鉄ローラ３２が先にカウンター方向ｒに回転し、磁性粒子を感光ドラム回転方向上流側へ一旦動かした後で、感光ドラム１１が回転を開始することによって磁性粒子の漏れをより効果的に防止することができるのである。
【００５９】
本実施例においても、６，０００枚に亘って良好な画像を出力することができた。
【００６０】
前記実施例、及び、比較例におけるクリーニング装置の磁性体漏れ防止部における構成の特徴と、画像出力の耐久試験における評価結果を表１にまとめた。
【００６１】
【表１】
2015055693.tif 000003
【００６２】
なお、以上の実施例で記載されている構成部品の寸法、材質、形状、量、および、それらの相対位置などは、発明が適用される画像形成装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を限定する趣旨のものではない。
【００６３】
以下に、磁石３１の磁極に関して、良好なクリーニング性を確保するための条件について述べる。
【００６４】
磁性粒子は、磁石３１が作る磁界の磁力線に沿うように配列するため、磁石３１の磁極の方向を適宜設定することで、磁性体穂の密度および形状をコントロールすることが可能となる。
【００６５】
＜像担持体の接線と磁性体穂が像担持体の移動方向下流側に成す角θの定義＞
図９は例として像担持体である感光ドラム１１を断面方向から見たときの磁石３１および磁性体Ｍの様子を模式的に示したものである。図９において、感光ドラム１１は矢印Ｒの方向に反時計回りに回転する。このとき、感光ドラム１１の表面において、感光ドラム１１の移動方向最上流位置にある磁性体をＭ１とする。また、磁性体Ｍ１位置における磁性体穂が為す輪郭の接線をａとする。接線ａと感光ドラム１１が交差する点における接線をｂとし、接線ａと接線ｂが感光ドラム１１の移動方向下流側に成す角をθとする。
【００６６】
＜磁石の磁極方向と磁性体が成す穂立ちの関係＞
図１０および図１１は、磁石３１の磁極方向ｋ、磁石３１によって形成される磁界の磁力線ＭＬ（点線）、および、磁性体Ｍの穂立ちの様子を模式的に示したものである。なお、ここで述べる磁極方向ｋとは、磁石のN極とS極を結ぶ直線を意味する。
【００６７】
図１０は、感光ドラム１１上に保持されている磁性体塊Ｍにおいて感光ドラム１１の円周方向の幅の中心位置における感光ドラム１１の法線ｎと、磁石３１の磁極方向ｋとのなす角が９０°の場合である。この場合、磁力線ＭＬは感光ドラム１１表面に対してほぼ平行に形成される。磁性体Ｍは、磁力線ＭＬに沿って配列するため、感光ドラム１１表面に沿うように配列し、感光ドラム１１表面を密に覆う。この時、感光ドラム１１の接線と磁性体穂が感光ドラム１１の移動方向下流側に成す角θは鋭角となる。
【００６８】
一方、図１１は感光ドラム１１上に保持されている磁性体塊Ｍにおいて感光ドラム１１の円周方向の幅の中心位置における感光ドラム１１の法線ｎと、磁石３１の磁極方向を示す線ｋとの成す角が0°の場合に生じる磁力線ＭＬの様子である。この場合、磁力線ＭＬは磁石３１の極位置から放射状に広がるように形成される。そのため、磁性粒子は感光ドラム１１表面に立つように穂立ちを形成し、磁性体穂間には隙間が生じやすくなる。この時、感光ドラム１１の接線と磁性体穂が感光ドラム１１の移動方向下流側に成す角θは鈍角となる。
【００６９】
＜角θとクリーニング性の関係＞
トナーＴのクリーニング性は、図１０のような磁極配置で角θが鋭角であるときに良好となる。図１２、図１３は角θが鋭角（例として４０°）のときにトナーＴをクリーニングする前後の様子を模式的に示したものである。トナーＴは、感光ドラム１１の移動方向最上流にある磁性粒子により堰き止められ、堰き止められたトナー量が増加するにつれて、トナーは磁性体穂内に侵入することなく、磁性体穂上に乗り上がっていく。
【００７０】
一方、図１４のように角θが鈍角（例として１５０°）の場合にトナーＴをクリーニングした後の様子を図１５に示す。一部のトナーは、感光ドラム１１の移動方向最上流にある磁性体により堰き止められたが、磁性体穂間にできた隙間から磁性体穂内に入り込むトナーも見られた。
【００７１】
この様な図１３と図１５の違いは、明らかに磁性体穂の密度および角度に起因する状態の違いによるものである。即ち、図１５においては、磁性体穂間に隙間が多いためトナーが磁性体穂間に入り込みやすい。また、磁性体穂の角度が鈍角であるため、感光ドラムの移動方向上流側にある磁性体により堰き止められたトナーは感光ドラムが回転するにつれて磁性体穂に潜り込んでしまう、一旦、磁性体穂内に潜り込んでしまったトナーは、感光ドラムの回転とともに磁性体穂内を移動し、下流側で磁性体穂から抜け出しクリーニング不良となってしまう。
【００７２】
一方、図１３においては、磁性体穂は隙間なく、密に感光ドラム上に存在する。そのため、感光ドラム上のトナーは感光ドラムの移動方向最上流にある磁性体により一旦堰き止められる。堰き止められたトナーは感光ドラムの回転とともにさらに下流方向に動こうとする。このとき、磁性体穂の角度が鋭角であるため、トナーは磁性体穂にすくい上げられるように感光ドラム表面からはがされ、磁性体穂上に乗り上げる。磁性体穂上に乗り上げたトナーは、次いで来るトナーに押されて磁性体穂上を移動し、感光ドラムの移動方向下流側へ移動する。
【００７３】
このように、良好なクリーニング性を確保するためには、角θを鋭角にすることが必要な条件となる。全ての実施例、比較例において、角θは４０°に設定している。
【符号の説明】
【００７４】
１１・・・感光ドラム
１１０・・・排紙トレイ
１１００・・・プリンタ部
１１３・・・シートパス
１２・・・１次帯電器
１２００・・・画像読み取り部
１３・・・露光装置
１４・・・ロータリー現像装置
１４１・・・ロータリー部
１５・・・中間転写ユニット
１５１・・・中間転写ベルト
１５ａ〜１５ｇ・・・１次転写部ローラ
１５ｃ・・・１次転写ローラ
１５ｇ・・・２次転写対向ローラ
１５７・・・２次転写ローラ
１５８・・・搬送ベルト
１６・・・ドラムクリーニング装置
１９・・・定着装置
２１・・・磁気ブラシ軸
２２・・・永久磁石
２３・・・スリーブ
２４・・・磁気ブラシ
２５・・・ドクターブレード
２６・・・磁気ブラシスリーブ電源
２７・・・回収ローラ
２８・・・回収ブレード
２９・・・回収ローラ電源
３１・・・永久磁石
３２・・・鉄ローラ
３３・・・固定磁石
３４・・・スリーブ
３５・・・スクレーパ
１１１・・・トナー回収部
１１２・・・トナー回収容器
１１３・・・すくいシート
１２１・・・磁性体漏れ防止手段
ａ・・・磁性体穂の接線方向を示す線
ｂ・・・像担持体の接線
ＤＹ・・・イエロー現像器
ＤＭ・・・マゼンタ現像器
ＤＣ・・・シアン現像器
ＤＫ・・・ブラック現像器
Ｅ・・・露光方向
Ｈ・・・コントローラ
ｋ・・・磁極方向
Ｍ・・・磁性体塊
Ｍ１・・・像担持体の移動方向最上流側にある磁性体
ＭＬ・・・磁力線
ｎ・・・像担持体の法線
Ｎ・・・Ｎ極
Ｐ・・・記録材
Ｒ・・・感光ドラム移動方向
r ・・・鉄ローラ回転方向
rc・・・磁性粒子粒径
rm・・・鉄ローラ表面平均粗さ
Ｓ・・・Ｓ極
Ｔ・・・トナー
Ｔ１・・・１次転写部
Ｔ２・・・２次転写部
【図８】
2015055693.tif 000004
【図１】
2015055693.tif 000005
【図２】
2015055693.tif 000006
【図３】
2015055693.tif 000007
【図４】
2015055693.tif 000008
【図５】
2015055693.tif 000009
【図６】
2015055693.tif 000010
【図７】
2015055693.tif 000011
【図９】
2015055693.tif 000012
【図１０】
2015055693.tif 000013
【図１１】
2015055693.tif 000014
【図１２】
2015055693.tif 000015
【図１３】
2015055693.tif 000016
【図１４】
2015055693.tif 000017
【図１５】
2015055693.tif 000018