(57)【要約】【課題】本発明は、像担持体内部の磁石部材に形成される磁性粒子の形状によりクリーニング性能を高めることができるクリーニング装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置の代表的な構成は、像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置であって、互いに極性の異なる一対の第１磁極と、第２磁極を備え、前記像担持体の内部に非回動に設けられた磁石部材と、前記磁石部材により前記像担持体の表面に磁気的に拘束される磁性粒子と、を有し、前記磁石部材に磁気的に拘束された前記磁性粒子によって、前記像担持体に残留する転写残トナーがクリーニングされるクリーニング装置であって、前記磁石部材は、前記第１磁極と前記第２磁極が前記像担持体の回転方向に関して、異なる位置に設けられていることを特徴とする。【選択図】図４
2015102565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置であって、
互いに極性の異なる一対の第１磁極と、第２磁極を備え、前記像担持体の内部に非回動に設けられた磁石部材と、
前記磁石部材により前記像担持体の表面に磁気的に拘束される磁性粒子と、を有し、前記磁石部材に磁気的に拘束された前記磁性粒子によって、前記像担持体に残留する転写残トナーがクリーニングされるクリーニング装置であって、
前記磁石部材は、前記第１磁極と前記第２磁極が前記像担持体の回転方向に関して、異なる位置に設けられていることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記像担持体の回転方向最上流位置にある磁性粒子が形成する面に沿って設けられており、前記磁性粒子上に乗り上げたトナーを回収するトナー回収部を有す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】
像担持体の回転方向最下流位置にある磁性粒子よりも下流位置に、磁性粒子の流出を規制する磁性体規制部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーニング装置。
【請求項４】
像担持体の内部に、前記像担持体の回転に対して非回動に設けられた磁石と、
前記磁石により前記像担持体の表面上を滑りながら保持される磁性体と、を有し、
前記像担持体の回転方向最上流位置にある磁性体の輪郭の第１の接線と、前記第１の接線と前記像担持体が交差する点における前記像担持体の第２の接線とが、前記像担持体の回転方向下流側に成す度が鋭角であることを特徴とするクリーニング装置。
【請求項５】
像担持体の内部に、前記像担持体の回転に対して非回動に設けられた磁石と、
前記磁石により前記像担持体の表面上を滑りながら保持される磁性体と、を有し、
前記像担持体の円周方向における前記磁石の中心位置での前記像担持体の法線と、前記磁石の磁極方向が直交することを特徴とするクリーニング装置。
【請求項６】
前記磁石は、前記像担持体の長手方向に亘って設けられており、前記磁石の磁力線が前記像担持体の回転方向に沿って前記像担持体の表面と平行となることを特徴とする請求項４又は５に記載のクリーニング装置。
【請求項７】
前記像担持体の回転方向最上流位置にある磁性体が形成する面に沿って設けられており、前記磁性体上に乗り上げたトナーを回収するトナー回収部を有することを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項８】
像担持体の回転方向最下流位置にある磁性体よりも下流位置に、磁性体の流出を規制する磁性体規制部を設けたことを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載のクリーニング装置。
【請求項９】
静電潜像を担持する像担持体と、
前記像担持体に担持された静電潜像をトナー像として現像する現像装置と、
前記トナー像をシートへ転写する転写手段と、
前記像担持体に残った転写残トナーをクリーニングする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のクリーニング装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置及びこれに用いられるクリーニングするクリーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置の感光ドラム（像担持体）を清掃するためのクリーニング装置として、クリーニングブレードを用いたものがある（特許文献１）。クリーニングブレードは、感光ドラムに当接して現像剤を掻き落とすため、摩擦力が発生する。低摩擦化対策として、潤滑粒子を用いている。しかし、耐久により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、クリーニングブレードがめくれてしまう場合がある。
【０００３】
このようなクリーニングブレードのめくれの問題のないクリーニング装置として、磁気ブラシ（磁性体、磁性粒子）を用いた磁気ブラシクリーニング装置が提案されている（特許文献２）。磁気ブラシクリーニング装置は、固定した磁石の周囲をスリーブが回転することで、スリーブ表面に磁性粉体が付着し磁気ブラシを形成している。そして、磁気ブラシが感光ドラム表面を掃くように動く。スリーブに所定の電圧を印加することで、感光ドラム上の現像剤は磁気ブラシに静電的に吸着される。
【０００４】
しかし、特許文献２の磁気ブラシクリーニング装置は、磁気ブラシ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、磁気ブラシ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することが困難である。このため、感光ドラム表面で磁気ブラシが連れまわってしまうという課題がある。
【０００５】
そこで、感光ドラム内部に、感光ドラムと相対移動可能に磁石を固定し、磁石の磁力によって感光ドラム表面に磁気ブラシを保持し、感光ドラム上の現像剤を磁気ブラシに静電的に吸着するクリーニング装置が提案されている（特許文献３）。感光ドラム内部に磁石があるので、感光ドラム表面における磁気ブラシを保持する力は強く、感光ドラム上を磁気ブラシが連れまわってしまうことはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−２５６７８
【特許文献２】特開平３−２３４８４
【特許文献３】特開２００４−３３３９６７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献３のように、単に感光ドラム内部に配設した磁石により感光ドラム表面に磁気ブラシを保持しただけの構成では、十分なクリーニング性能は得られず、さらに別のクリーニング装置を設ける必要がある。
【０００８】
そこで本発明は、像担持体内部の磁石部材に形成される磁性粒子の形状によりクリーニング性能を高めることができるクリーニング装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置の代表的な構成は、像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置であって、互いに極性の異なる一対の第１磁極と、第２磁極を備え、前記像担持体の内部に非回動に設けられた磁石部材と、前記磁石部材により前記像担持体の表面に磁気的に拘束される磁性粒子と、を有し、前記磁石部材に磁気的に拘束された前記磁性粒子によって、前記像担持体に残留する転写残トナーがクリーニングされるクリーニング装置であって、前記磁石部材は、前記第１磁極と前記第２磁極が前記像担持体の回転方向に関して、異なる位置に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、像担持体内部の磁石部材に形成される磁性粒子の形状によりクリーニング性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】第１実施形態に係るクリーニング装置の構成図である。
【図３】（ａ）磁石及び磁性体の模式図である。（ｂ）（ｃ）は磁石の磁極方向、磁力線及び磁性体穂の方向の関係を示す図である。
【図４】（ａ）第１実施形態に係るクリーニング前におけるクリーニング装置の構成図である。（ｂ）第１実施形態に係るクリーニング後におけるクリーニング装置の構成図である。
【図５】（ａ）比較例１に係るクリーニング前におけるクリーニング装置の構成図である。（ｂ）比較例１に係るクリーニング後におけるクリーニング装置の構成図である。
【図６】第２実施形態に係るクリーニング装置の構成図である。
【図７】第３実施形態に係るクリーニング装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[第１実施形態]
本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置の第１実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１０００は、プリンタ部１１００、画像読み取り部１２００を有している。プリンタ部１１００において、１次帯電器（帯電装置）１２により１次帯電された感光ドラム（像担持体）１１は、画像読み取り部１２００で読み取った画像情報に合わせて露光装置１３により露光され、静電潜像が形成される。静電潜像は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４つの現像器ＤＹ、ＤＭ、ＤＣ、ＤＫを備えた現像装置１４によりトナー像として現像される。
【００１４】
トナー像は、中間転写体ユニット１５の１次転写部Ｔ１にて、１次転写ローラ（転写手段）１５ｃにより中間転写ベルト１５１に１次転写される。１次転写されずに残った残留トナーは、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。
【００１５】
１次転写されたトナー像は、２次転写対向ローラ１５ｇと２次転写ローラ（転写手段）１５７とのニップ部（２次転写部Ｔ２）にて、搬送されてくるシートＰに２次転写される。トナー像を２次転写されたシートＰは、搬送ベルト１５８によって定着装置１９へ搬送されて、加熱、加圧されてトナー像を定着された後、シートパス１１３を通って排出ローラ１１２により排出トレイ１１０へ排出される。
【００１６】
（クリーニング装置１６）
図２は本実施形態に係るクリーニング装置１６の構成図である。図２に示すように、クリーニング装置１６は磁石（磁石部材）３１、磁性体（磁性粒子）Ｍを有している。磁石３１は、互いに極性の異なる一対の第１磁極Ｎと、第２磁極Ｓを備え、感光ドラム１１の内部に設けられている。磁石３１は、感光ドラム１１の回転方向Ｒにおいて、１次転写部Ｔ１よりも下流側に設けられている。
【００１７】
磁石３１は、感光ドラム１１の回転に対して非回動に固定されている。磁石３１は長方形に形成されており、感光ドラム１１の長手方向に亘って設けられている。第１磁極Ｎと第２磁極Ｓが感光ドラム１１の回転方向に関して、異なる位置に設けられている。このため、磁石３１の磁力により、磁性体Ｍは、感光ドラム１１の表面に長手方向に亘って均一に感光ドラム１１の表面上を滑りながら保持される。磁性体Ｍ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Ｍの密度及び形状をコントロールできる。
【００１８】
本実施形態では、磁石３１は、表面磁束密度３５００ガウス、寸法３５０×１０×１５ｍｍの角型ネオジウム磁石を用いた。しかし、これに限定されるものではなく、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。また、磁性体Ｍは、平均粒径３５μｍ、３０００エルステッドの印加磁場に対する飽和磁化が６０ｅｍｕ／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を用いた。しかし、これに限定されるものではなく、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇｄ等の金属単体及びＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｒ等を含む化合物を用いても良い。
【００１９】
（感光ドラム１１の接線ｂと磁性体Ｍが感光ドラム１１の回転方向下流側に成す角θ）
図３（ａ）は感光ドラム１１を断面方向から見た磁石３１及び磁性体Ｍの模式図である。図３（ａ）に示すように、感光ドラム１１は反時計回り（矢印Ｒ方向）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の回転方向最上流位置にある磁性体をＭ１とする。また、磁性体Ｍ１の輪郭の第１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感光ドラム１１の第２の接線をｂとする。接線ａと接線ｂが感光ドラム１１の回転方向下流側に成す角をθとする。
【００２０】
図３（ｂ）、図３（ｃ）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）及び磁性体Ｍの穂立ちの様子示す図である。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。
【００２１】
図３（ｂ）は感光ドラム１１の円周方向における磁石３１の中心位置での感光ドラム１１の法線ｎと、磁石３１の磁極方向ｋとのなす角が９０°の場合を示す。この場合、磁力線ＭＬは感光ドラム１１の回転方向に沿って感光ドラム１１表面に対してほぼ平行となっている。磁性体Ｍは、磁力線ＭＬに沿って配列されるため、感光ドラム１１表面に沿うように配列され、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ｂと磁性体Ｍ１が感光ドラム１１の回転方向下流側に成す角θは鋭角となる。
【００２２】
図３（ｃ）は感光ドラム１１の円周方向における磁石３１の中心位置での感光ドラム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°の場合を示す。この場合、磁力線ＭＬは磁石３１の極位置（Ｎ極）から放射状に広がるように形成される。そのため、磁性体Ｍ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ｂと磁性体Ｍ１が感光ドラム１１の回転方向下流側に成す角θは鈍角となる。
【００２３】
（本実施形態と比較例１との比較）
図４（ａ）は本実施形態に係るクリーニング前におけるクリーニング装置１６の構成図である。図４（ｂ）は本実施形態に係るクリーニング後におけるクリーニング装置１６の構成図である。図４（ａ）に示すように、本実施形態のクリーニング装置１６は、磁石３１の磁極の向きを図３（ｂ）と同様に設定し、角θは４０°としている。
【００２４】
図４（ｂ）に示すように、このクリーニング装置１６を用いて、感光ドラム１１上に現像されたトナーＴをクリーニングした。このとき、トナーＴは感光ドラム１１の回転方向最上流にある磁性体Ｍ１により堰き止められる。そして、堰き止められたトナー量が増加するにつれて、トナーＴは磁性体Ｍ内に侵入することなく、磁性体上に乗り上がった。
【００２５】
図５（ａ）は比較例１に係るクリーニング前におけるクリーニング装置の構成図である。図５（ｂ）は比較例１に係るクリーニング後におけるクリーニング装置の構成図である。図５（ａ）に示すように、比較例１は、磁石３１の磁極の向きを図３（ｃ）と同様に設定しており、角θは１５０°としている。
【００２６】
図５（ｂ）に示すように、比較例１のクリーニング装置を用いて、感光ドラム１１上に現像されたトナーＴをクリーニングした。このとき、一部のトナーＴは、感光ドラム１１の回転方向最上流にある磁性体Ｍ１により堰き止められた。しかし、磁性体穂間にできた隙間から磁性体Ｍ内に入り込むトナーも見られた。
【００２７】
本実施形態と比較例１の違いは、明らかに磁性体Ｍの密度及び角度に起因する状態の違いによるものである。すなわち、比較例１のクリーニング装置においては、磁性体穂間に隙間が多いためトナーＴが磁性体穂間に入り込みやすい。また、磁性体Ｍの角度（角θ）が鈍角であるため、磁性体Ｍ１により堰き止められたトナーＴは感光ドラム１１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Ｔは、感光ドラム１１の回転とともに磁性体穂内を移動し、下流側で磁性体Ｍから抜け出しクリーニング不良となってしまう。
【００２８】
本実施形態のクリーニング装置１６においては、磁性体Ｍ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Ｔは感光ドラム１１の回転方向最上流にある磁性体Ｍ１により一旦堰き止められる。堰き止められたトナーＴは感光ドラム１１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Ｍ１の角度が鋭角であるため、トナーＴは磁性体Ｍ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Ｍ上に乗り上げる。磁性体Ｍ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Ｍ上を移動し、感光ドラム１１の回転方向下流側へ移動する。
【００２９】
本実施形態の構成は、角θが鋭角であるため、磁性体Ｍの感光ドラム１１の回転方向上流側でのトナー堰き止め効果が高い。そして、感光ドラム１１の表面に磁性体Ｍが密に存在するため、堰き止められたトナーＴが磁性体Ｍ内に取り込まれず、磁性体Ｍ上を通過する。トナーＴが一旦感光ドラム１１の表面から引きはがされることで付着力が低下し、クリーニング性能が向上する。したがって、本実施形態では、比較例１よりも高いクリーニング効果が得られる。
【００３０】
なお、本実施形態及び比較例１では、共に球形トナーを用いた。球形トナー等を用いることで、転写残トナー量を少なくできるため、クリーニング装置は、固定の永久磁石、及び、磁性体塊のみから構成され、特にトナー回収部を設けていない。
【００３１】
なお、本発明は、上述の高いクリーニング効果がえられればよく、図３（ｂ）、図４（ａ）に示すように法線ｎと磁極方向ｋが厳密に直交（９０°）する構成に限定されるものではなく、略直交していればよい。具体的には、法線ｎと磁極方向ｋが８５°〜９５°の範囲で略直交していればよく、さらに好ましくは８７°〜９３°の範囲が好ましい。
【００３２】
また、磁力線ＭＬも感光ドラム１１表面に対して厳密に平行となっている構成に限定されず、上述の高いクリーニング効果が得られるようにほぼ平行となっていればよい。具体的には、磁力線ＭＬと感光ドラム１１表面は−３°〜＋３°の範囲でほぼ平行となっていればよく、さらに好ましくは−５°〜＋５°の範囲が好ましい。
【００３３】
[第２実施形態]
次に本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置の第２実施形態について図を用いて説明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
図６は本実施形態に係るクリーニング装置２６の構成図である。図６に示すように、本実施形態のクリーニング装置２６は、上記第１実施形態のクリーニング装置１６にトナー回収部１１１、トナー回収容器１１４を設けた物である。
【００３５】
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の回転方向上流側の磁性体Ｍに沿うように設けられている。トナー回収部１１１は、トナー回収容器１１４に貼付設置されている。
【００３６】
クリーニング装置２６を用いて、感光ドラム１１上に現像されたトナーＴをクリーニングした。このとき、トナーＴは感光ドラム１１の回転方向最上流にある磁性体Ｍ１により堰き止められる。堰き止められたトナー量が増加するにつれて、トナーＴは磁性体Ｍ内に侵入することなく、磁性体Ｍ上に乗り上がった。磁性体Ｍ上に乗り上げたトナーＴは、磁性体Ｍ上を移動し、トナー回収部１１１により磁性体Ｍから掻き取られて、トナー回収容器１１４に収容された。この間、トナーＴは漏れることなく良好にクリーニングできた。
【００３７】
本実施形態に示す構成は、長期に渡りトナー漏れが発生しづらい。また、本実施形態に示す構成は、１次転写残トナーが多く、クリーニング容器で収容する必要があるような画像形成装置で有効である。
【００３８】
[第３実施形態]
次に本発明に係るクリーニング装置及び画像形成装置の第３実施形態について図を用いて説明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
図７は本実施形態に係るクリーニング装置３６の構成図である。図６に示すように、本実施形態のクリーニング装置３６は、上記第２実施形態のクリーニング装置２６に磁性体規制部１２１を設けた物である。
【００４０】
磁性体規制部１２１は、感光ドラム１１の回転方向最下流位置にある磁性体穂Ｍ２よりも下流位置に設けられている。磁性体規制部１２１と感光ドラム１１との間隔は、感光ドラム１１の長手方向に亘って均一に１００μｍとなっている。これにより、磁性体規制部１２１は、磁石３１により感光ドラム１１の表面に保持されず、感光ドラム１１の回転とともに下流側へ流出してしまう磁性体Ｍを拘束できる。
【００４１】
磁性体規制部１２１は、厚さ５００μｍの鉄（磁性材料）の板としたが、プラスチックの板であってもよい。プラスチックの場合には、感光ドラム１１との間隔を、クリーニングに用いている磁性体Ｍの平均粒径よりも狭めることで物理的に磁性体Ｍを堰き止める。また、磁性材料の場合には、磁性体Ｍを磁気的に拘束することが可能となるため、感光ドラム１１との間隔はプラスチックの場合よりも広くて良い。
【００４２】
いずれの材料を用いても、出力した画像中に磁性体Ｍの付着は見られず、磁性体Ｍの漏れを効果的に防止できる。また、帯電装置として接触方式の帯電ローラを使用するような場合に、磁性体Ｍが漏れて帯電ローラ表面に付着して均一な帯電ができなくなってしまうことを抑制できる。
【００４３】
本実施形態に示す構成は、磁性体Ｍの漏れの可能性が高い場合に有効である。磁性体Ｍの漏れの可能性が高い場合としては、高速機や、感光ドラム１１と磁性体間の摩擦係数が大きくなった場合、振動が発生した場合がある。
【符号の説明】
【００４４】
Ｍ、Ｍ１  …磁性体（磁性粒子）
ＭＬ  …磁力線
Ｐ    …シート
Ｔ    …トナー
Ｔ１  …１次転写部
Ｔ２  …２次転写部
ａ、ｂ    …接線
ｋ    …磁極方向
ｎ    …法線
１１  …感光ドラム
１２  …１次帯電器
１４  …現像装置
１６、２６、３６  …クリーニング装置
３１  …磁石（磁石部材）
１１１ …トナー回収部
１１３ …シートパス
１１４ …トナー回収容器
１２１ …磁性体規制部
１０００ …画像形成装置
【図１】
2015102565.tif 000003
【図２】
2015102565.tif 000004
【図３】
2015102565.tif 000005
【図４】
2015102565.tif 000006
【図５】
2015102565.tif 000007
【図６】
2015102565.tif 000008
【図７】
2015102565.tif 000009