(57)【要約】【課題】像担持体の磨耗を防止しつつ、残留トナーと放電生成物を除去することができる像担持体のクリーニング装置、及び同装置を使用した画像形成装置を提供する。【解決手段】クリーニング装置３００は、転写装置４０よりも感光体ドラム２００の回転方向下流側に、感光体ドラム２００に沿って設けられており、エア吐出装置３２０と、その下流に設けられた放電生成物除去装置３４０とを備えている。感光体ドラム２００は、エア吐出装置３２０のエア吐出ノズル３２２から吐出される圧縮エアによって残留トナーが除去された後、放電生成物除去装置３４０の回転ブラシ３４１によって、放電生成物が除去される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される像担持体の表面を摺擦することによって、該表面の付着物を除去する第１の付着物除去手段と、
前記像担持体の表面における、前記第１の付着物除去手段による付着物の除去が行われる位置よりも該像担持体の回転方向上流の位置の付着物を、気体流によって除去する第２の付着物除去手段と
を具備することを特徴とする像担持体のクリーニング装置。
【請求項２】
前記第１の付着物除去手段は、ブラシ状部材又はブレード状部材である
ことを特徴とする請求項１記載の像担持体のクリーニング装置。
【請求項３】
前記第２の付着物除去手段は、前記像担持体表面に気体を吐出することによって前記付着物を除去する
ことを特徴とする請求項１乃至２記載の像担持体のクリーニング装置。
【請求項４】
前記第２の付着物除去手段は、先端に向かうに連れて断面積が小さくなる気体吐出口を有する
ことを特徴とする請求項３記載の像担持体のクリーニング装置。
【請求項５】
前記第２の付着物除去手段は、５０ｍ／ｓｅｃ以上の流速を有する気体を吐出する
ことを特徴とする請求項３乃至４記載の像担持体のクリーニング装置。
【請求項６】
前記第２の付着物除去手段は、前記像担持体の回転方向下流に向けられた気体吐出口を有する
ことを特徴とする制球項３乃至５記載の像担持体のクリーニング装置。
【請求項７】
開口部を有し、該開口部を前記像担持体の表面に対向させたハウジングと、
前記ハウジング側面に設けられた通気口と、
前記通気口を覆うように設けられ、前記付着物を濾過するフィルタとを有し、
前記第２の付着物除去手段は、前記ハウジング内から気体流を前記像担持体の表面に吐出する
ことを特徴とする請求項１乃至６記載の像担持体のクリーニング装置。
【請求項８】
静電潜像を担持する像担持体と、
前記静電潜像を現像剤によって可視画像化する現像装置とを有する画像形成装置であって、
請求項１乃至７記載の像担持体のクリーニング装置を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記像担持体を放電によって帯電させる帯電手段を具備し、
前記第１の付着物除去手段は、前記放電によって生じる放電生成物及びその派生物を除去し、
前記第２の付着物除去手段は、前記現像剤を除去する
ことを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上の残留トナーや放電生成物などを除去するために使用されるクリーニング装置、及び同装置を使用した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機などの画像形成装置における、像担持体上の残留トナークリーニング装置として、ゴムブレードを使用したものが広く用いられている。このクリーニング装置においては、像担持体表面に圧接されたゴムブレードが、そのエッジ部で残留トナーを塞き止め、掻き落とすことによって残留トナーを除去している。ゴムブレードは、像担持体表面への密着性が高く、表面を傷つけにくく、また像担持体との接触圧力を所望の値に設定し易い、など様々な利点を有する。
【０００３】
一方、近年画像形成装置に対する高画質化の要求は厳しく、トナーが小径化、球形化する傾向にある。ゴムブレードによって、これら小粒径且つ球形のトナーを除去するためには、像担持体との押圧力をあげるか、又は像担持体に対する密着性を高める必要がある。然るに、このようにブレードと像担持体とが過度に圧接された状態でクリーニングを続けると、ブレードと像担持体との摩擦が大きくなり、ブレード、像担持体表面共に磨耗が早まって、寿命が短くなってしまう。詰まり、ブレードや像担持体の磨耗防止と、画質劣化の防止とは、言わばトレードオフの関係にある。このような問題を解決するべく、エアフローを使用したクリーニング装置が、特許文献１または特許文献２に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０４−１７５７８７号公報
【特許文献２】
特開平０９−１８５３０４号公報
【０００５】
特許文献１に記載の装置では、像担持体の回転方向の上流側と下流側に所望の長さでエアギャップを設け、その区間でエアを吸引することによって残留トナーを除去している。また、特許文献２に記載の装置では、送風手段によって像担持体表面にエアを吹き付けて残留トナーを吹き飛ばし、吸引ファンによって廃トナー回収手段へと回収している。これら従来技術によれば、像担持体とクリーニング装置が接触しないから、像担持体の磨耗を防止しつつ残留トナーを除去することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
さて、像担持体上の付着物は、上記した残留トナーに限らない。像担持体を帯電させる帯電装置には、帯電の際に放電を伴うものが多い。この放電によって、窒素酸化物や、窒素酸化物が空気中の物質と結合してできる硝酸化合物、またはオゾンなどいわゆる放電生成物が発生し、像担持体表面に付着することがある。放電生成物の付着量が多くなると、この放電生成物が空気中の水分を吸収して像担持体表面の抵抗値が低下し、像担持体上の静電潜像が破壊され、画像流れなどの画質欠陥が発生することがある。従って、この放電生成物も像担持体から除去しなければならない。
【０００７】
しかしながら、上述のエアフローでは、静電力によって像担持体に付着している残留トナーを除去することはできても、窒素酸化物等の薄膜で形成された放電生成物を確実に除去することはできなかった。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、像担持体の磨耗を防止しつつ、残留トナーと放電生成物を除去することができる像担持体のクリーニング装置、及び同装置を使用した画像形成装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る像担持体のクリーニング装置は、回転駆動される像担持体の表面を摺擦することによって、該表面の付着物を除去する第１の付着物除去手段と、前記像担持体の表面における、前記第１の付着物除去手段による付着物の除去が行われる位置よりも該像担持体の回転方向上流の位置の付着物を、気体流によって除去する第２の付着物除去手段とを具備することを特徴としている。
かかるクリーニング装置によれば、残留トナーは、第２の付着物除去手段によって除去され、放電生成物はその下流に配置された第１の付着物除去手段によって除去される。その際、第１の付着物除去手段は、主として放電生成物の除去のみを行えば良いから、第１の付着物除去手段には過度な負担がかからず、その磨耗、劣化が防止される。また、放電生成物と共に残留トナーを除去する場合と較べて、像担持体を過度に圧接する必要が無いから、像担持体の劣化も防止される。従って、この像担持体を具備する画像形成装置は、高い品質と信頼性とを有している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
＜第１実施形態＞
＜画像形成装置１００の概要＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るクリーニング装置３００と、その設置環境の断面図である。クリーニング装置３００は、画像形成装置１００内に使用され、像担持体である感光体ドラム２００上に付着した残留トナー及び放電生成物を除去する装置である。まず始めに、画像形成装置１００について説明する。
【００１１】
感光体ドラム２００は、図示せぬ駆動装置によって、矢線ａ方向へ２２０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動されている。なお、この回転速度は、感光体ドラム２００の表面において、任意の１点が接線方向に有する直線速度である。
スコロトロン１０は、感光体ドラム２００を帯電させるための帯電装置である。スコロトロンとは、コロナ放電を利用した帯電装置の一種であり、タングステンワイヤを、アルミ等の金属からなるシールド電極によって、一部を開口面としてシールドし、その開口面にシールド電極とは絶縁されたメッシュ状のグリッド電極を配置してなるものである。かかる構成において、グリッド電極と感光体ドラム２００との間に電圧を印加することによって放電が生じ、感光体ドラム２００が所望の電位に帯電する。本実施形態において、その帯電電位は−７００Ｖである。
【００１２】
露光ビーム２０は、図示せぬ露光装置から発せられた露光用のビームである。感光体ドラム２００は、光導電性を有しており、露光ビーム２０が照射された部分は導電性となって帯電電荷が逃げ、露光されない部分にのみ帯電電荷が残るようになっている。露光装置は、予め形成したい画像パターンに基づく露光パターンに従って、感光体ドラム２００の表面に露光ビーム２０を照射する。この照射によって、露光された部分の表面電位は減少する。なお、本実施形態においては、露光部分の表面電位は−３００Ｖである。この露光が終了すると、感光体ドラム２００の表面には、帯電電荷による静電潜像が形成される。
【００１３】
現像装置３０は、感光体ドラム２００上に形成された静電潜像を可視画像化する装置である。現像装置３０の現像ロール３１は、アルミニウムやＳＵＳ等非磁性体で構成された回転可能な現像スリーブ（図示略）と、この現像スリーブ内に固定配置されるマグネットロール（図示略）を有し、現像スリーブと感光体ドラム２００の周面との間隙を一定に保ちつつ、感光体ドラム２００の回転速度の１．７５倍、即ち３８５ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動されている。ここで言う回転速度も、感光体ドラム２００と同様、現像ロール３１の表面において、任意の１点が接線方向に有する直線速度である。
【００１４】
この現像装置３０の内部では、トナー（外添剤を含む）及びキャリアからなる二成分現像剤が撹拌されており、この撹拌によって、トナーは摩擦帯電されている。この二成分現像剤は、マグネットロールの磁力によって現像スリーブ上に付着し、現像スリーブの回転に伴って、感光体ドラムと近接した現像位置まで運ばれる。ここで、現像ロール３１と感光体ドラム２００との間に現像バイアスが印加され、現像剤は感光体ドラム２００に付着して静電潜像を可視画像化し、トナー像を形成する。本実施形態においては、−５８０Ｖの直流電圧に、ピーク間電圧が１．０ｋＶ、周波数４．０ｋＨｚ、デューティ比０．６の矩形波交流電圧が重畳された現像バイアスが使用されている。
【００１５】
ここで、現像剤について説明する。
本実施形態において使用されるトナーは、乳化重合法により作成されており、その体積平均粒径は５．８μｍである。即ち、従来のブレードでは除去しにくいとされる、粒径３〜７μｍの小径トナーを具現化したものとなっている。また、トナーの形状を表す数値として、トナー形状係数がある。トナー形状係数とは、トナーの投影面積と、それに外接する円との面積比を、複数のトナー粒子に対して算出し、その代表値を取ったものである。なお、算出式は下記（１）式によって表される。このトナー形状係数は、トナーが真球の場合「１００」となり、形状が崩れるに連れて増加する。本実施形態において、トナー形状係数は、「１３０」であり、真球に近いものとなっている。即ち、本実施形態で使用されるトナーは、小粒径且つ球形のトナーである。
【数１】
2005010589.tif 000003
【００１６】
トナーには、平均粒径１０〜１５０ｎｍの外添剤が添加される。外添剤は、トナーに付着して、トナーの帯電を制御したり、トナー間に適度な隙間を形成したりするためのものである。本実施形態において、外添剤には、シリカ（ＳｉＯ２）系、又はチタニア（ＴｉＯ２）系の無機微粒子が用いられている。また、トナーに電荷を付与するためのキャリアは、平均粒径３５μｍのフェライトビーズである。
【００１７】
画像形成装置１００の説明に戻る。感光体ドラム２００の表面に形成された可視画像であるトナー像は、転写装置４０によって転写材４１に転写される。そして、トナー像を保持した転写材４１は、図示せぬ定着装置によって、加熱、加圧などの定着処理がなされた後、装置外に排出される。画像形成装置１００による画像形成は大略このような過程で行われている。
【００１８】
一方、感光体ドラム２００から転写材４１への現像剤の転写効率は、１００％ではない。従って転写装置４０を通過した後の感光体ドラム２００には、その表面に、いわゆる残留トナーが付着している。無論、外添剤も同様に感光体ドラム上に残留しているが、ここではそれらを含めて残留トナーと称することとする。また、感光体ドラム表面には、スコロトロン１０による放電で生じた放電生成物も付着している。画像形成装置１００においては、本実施形態に係るクリーニング装置３００によって、この残留トナー及び放電生成物が除去されている。
【００１９】
＜クリーニング装置３００の構成＞
図２は、図１においてクリーニング装置３００を矢印Ａの方向からみた断面図である。以下に、図１及び図２を適宜使用して、本発明の第１実施形態に係るクリーニング装置３００について説明する。
【００２０】
クリーニング装置３００は、転写装置４０よりも感光体ドラム２００の回転方向下流（以降、単に「下流」とし、「上流」も同様に定義する）に設けられている。クリーニング装置３００は、大別して、ハウジング３１０、ハウジング３１０内に一部が設置されたエア吐出装置３２０及び除去トナー搬送装置３３０、及び、エア吐出装置３２０の下流に配置された放電生成物除去装置３４０によって構成されている。
【００２１】
ハウジング３１０は、内部が空洞となった略直方体形状を有し、感光体ドラム２００の表面に対向する形で屹立している。この対向面中央付近は開口しており、その開口下端において、ハウジング３１０と感光体ドラム２００の表面とは近接している。その近接位置には、シール材３１１が設けられており、このシール材３１１は、感光体ドラム２００と、ハウジング３１０の開口下端との間隙を介してハウジング３１０内のトナー等の微粒子が流出するのを防止している。ハウジング３１０において、開口面と対向する面、即ち感光体ドラム２００から最も離れた面の中央からやや下方の位置には、ハウジング３１０内外と通気が可能なように、フィルタ３１３に覆われた排気口３１２が設けられている。このフィルタ３１３は、微細なメッシュ状のフィルタ部材を有しており、そのメッシュ径は前述したトナー径よりも小さい。また、全体として、このハウジング３１０の内部は、開口部分から排気口とその下方にかけて、緩やかに広がった空間となっている。
【００２２】
一方、感光体ドラム２００はドラム形状を有するから、ハウジング３１０は、その開口下端から上端に向かうに連れて、感光体ドラム２００の表面から遠ざかっている。従って、当該開口上端及びその上部面と、感光体ドラム２００との間には大きい間隙が生じている。この間隙には、放電生成物除去装置３４０が設置されている。
【００２３】
放電生成物除去装置３４０は、中心に回転軸３４２が貫通した回転ブラシ３４１と、回転軸３４２の両端部が固定された筐体３４３とを有している。筐体３４３の側壁の一部は、ハウジング３１０の感光体ドラム２００との対向面における、開口上端よりも上部の位置で、ハウジング３１０と接合されている。回転軸３４２は、図示せぬ駆動装置によって、感光体ドラム２００の回転方向とは反対の方向、即ち図示矢線ｂ方向に回転駆動されており、この回転に伴って、回転ブラシ３４１も同方向に回転可能である。本実施形態において、回転ブラシ３４１のブラシ部分を形成する繊維は、太さ３デニール、長さ３ｍｍであり、回転軸３４２を覆う図示略のベースに密度３０万本／平方インチで配設されて、全体として回転ブラシ３４１は、直径１７ｍｍのブラシとなっている。尚、デニールとは、１ｇのナイロン素材を９０００ｍに引き伸ばした太さを表す。この回転ブラシ３４１は、感光体ドラム２００の表面と、常に一部が圧接されるように回転駆動されている。本実施形態において、その圧接部におけるブラシの根元と感光体ドラム２００との最近接距離は２ｍｍである。
【００２４】
ハウジング３１０内には、エア吐出装置３２０、及び除去トナー搬送装置３３０のそれぞれ一部が設けられている。始めに、エア吐出装置３２０について説明する。エア吐出装置３２０は、感光体ドラム２００の表面に、圧縮されたエアを吐出する装置であり、エア搬送路３２１、エア吐出ノズル３２２、及び圧縮エア供給装置３２３から構成されている。
【００２５】
圧縮エア供給装置３２３は、エアポンプあるいはコンプレッサなどからなり、感光体ドラム２００の回転中、エア吐出装置３２０による残留トナー除去に必要なエアを連続的にエア搬送路３２１に供給する仕組みとなっている。このエア搬送路３２１は、ハウジング３１０に至り、エア吐出ノズル３２２へ圧縮エアを供給する経路となる。尚、エア搬送路３２１とハウジング３１０とは気密を保って接合されている。
【００２６】
エア搬送路３２１は、ハウジング３１０内空間において、当該空間の最上部に横たわるように設置され、エア吐出ノズル３２２の背面へ繋がっている。エア吐出ノズル３２２は、ハウジング３１０の開口面を横切るように、図１における右下方向、即ち感光体ドラム２００の上流方向を向いて固定されており、その先端にスリット状の吐出口を有する。この吐出口は、感光体ドラム２００の幅方向全域にわたって、感光体ドラム２００の表面と０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の間隙を保っている。また、この吐出口のスリット幅は０．１ｍｍであり、従って、このエア吐出ノズル３２２は、図１において、エア搬送路３２１との接続部からこの吐出口に至るまでの断面積が徐々に小さくなった形状を有する。かかる構成の下、エア吐出ノズル３２２は、吐出口から、流速５０ｍ／ｓｅｃの圧縮エアを吐出する。
【００２７】
続いて、除去トナー搬送装置３３０について説明する。
ハウジング３１０とエア搬送路３２１との接合面下部には、円筒状の除去トナー搬送管３３１の一端が接合され、ハウジング３１０とその内部において繋がっている。この接合部において、ハウジング３１０及び除去トナー搬送管３３１の内部は、前述のエア搬送路３２１と同様に外界との気密が保たれている。
除去トナー搬送管３３１の他端部下方には、トナー回収タンク３３２が設置されている。また、除去トナー搬送管３３１の上部壁面には、排気口３３４と、排気口３３４を覆うフィルタ３３５が設けられている。
【００２８】
ハウジング３１０の内部空間の最下部には、搬送オーガ３３３が設置されている。搬送オーガ３３３は、感光体ドラム２００の軸方向に向かって延びる回転軸に、板材を螺旋状に設けてなる。搬送オーガ３３３の回転軸は、除去トナー搬送管３３１とハウジング３１０との接合部を通過して、除去トナー搬送管の端部にその一端が固定されており、図示せぬ他端は、図示せぬ駆動装置に接続され、回転可能となっている。搬送オーガ３３３は、この回転によって付近に存在する微粒子をゆっくりと図２における左方向へ運ぶことができる。
【００２９】
＜クリーニング装置３００の動作＞
かかる構成を有するクリーニング装置３００の動作について説明する。
感光体ドラム２００の回転に伴って、感光体ドラム２００表面に付着している残留トナー及び放電生成物は、シール材３１１を通過し、エア吐出ノズル３２２によって圧縮エアの吐出を受ける。このエア吐出により、感光体ドラム２００の表面からは、残留トナーが除去される。図３は、エア流速と残留トナー除去効果との関係を表す表である。同図では、エアによる残留トナー除去を受けた後の感光体ドラム２００の表面に、トナーが残留しているか否かが示されている。同図に示すように、５０ｍ／ｓｅｃ以上の流速を有するエアは、感光体ドラム２００表面に付着した残留トナーを確実に除去することができる。
【００３０】
エア吐出によって感光体ドラム２００表面から除去されたトナー（除去トナー）は、そのエアの作り出す気流によって、ハウジング３１０内部を移動する。この気流は、感光体ドラム２００表面に沿って、シール材３１１とそれに連なるハウジング３１０の開口下端付近の内壁と衝突し、排気口３１２へと向かう。そして、この排気口３１２からハウジング３１０外へと排出される。この際、気流に含まれる除去トナーは、排気口３１２を覆うフィルタ３１３によって通過を妨げられ、フィルタ３１３の表面に付着し、重力によって自然に落下する。
【００３１】
除去トナーの落下方向は、搬送オーガ３３３の設置空間である。搬送オーガ３３３の設置空間に到達した除去トナーは、回転駆動される搬送オーガ３３３によってゆっくりと除去トナー搬送管３３１内を移動し、最終的には、この除去トナー搬送管３３１の端部下方に設置されたトナー回収タンク３３２に落下する。なお、エアの作り出す気流に含有されずに、感光体ドラム２００表面から即座に下方に向かって落下するトナーも存在するが、これらの落下位置も搬送オーガ３３３の設置空間であり、このトナーも、最終的にトナー回収タンク３３２によって回収される。
【００３２】
ここで、吐出された後のエア流速について見てみると、このエア流速は、吐出直後、及び感光体ドラム２００近傍では速いが、その後の、ハウジング３１０内壁への衝突や、ハウジング３１０内部の体積変化によって、徐々に減速し、排気口３１２に到達する時点では十分に減速されている。従って、除去トナーがハウジング３１０外へ飛散しにくくなっている。また、こうした効果を助長するために、本実施形態においては、ハウジング３１０内部の空間が、感光体ドラム２００から排気口３１２へ向かうに連れて徐々に大きくなっているのである。
【００３３】
ところで、排気口３１２に到達するエアの減速が十分でなく、エアが排気口３１２に過剰に流入した場合、排気能力の不足から排気口３１２付近の圧力が高くなってエアの流れが止まり、エアが十分にハウジング３１０外に排出されない事態も起こり得る。このような場合には、排気口３１２は、言わば一種の壁面と同様になり、エアは徐々に圧力の低い方向、即ち下方に向かって流れ始める。この気体流は、搬送オーガ３３３の設置空間から、除去トナー搬送管３３１を通って、この除去トナー搬送管３３１上部に設けられた排気口３３４から排出される。この際にも、排気口３３４を覆ったフィルタ３３５によって除去トナーの排出は防止され、フィルタ面に取り残された除去トナーは、自然と下方に落下して、トナー回収タンク３３２によって回収される。このように、本実施形態においては、排気口がハウジング３１０と除去トナー搬送管の２箇所に設けられているため、ハウジング３１０内の気圧上昇が十分に抑制され、ハウジング３１０外へのトナー噴出が防止されている。
【００３４】
なお、エア吐出装置３２０によるエア吐出によって、放電生成物も若干量は除去される。図４は、エア流速と放電生成物除去効果との関係を示す表である。図４において、横軸は感光体ドラム２００の回転数を、縦軸は感光体ドラム２００表面における純水の接触角を表している。ここで、純水の接触角は、放電生成物が前述のように吸水性を有する点に着目して、放電生成物付着量を表す代用特性として用いられるものである。即ち、この接触角は、感光体ドラム表面に放電生成物が付着していない（撥水性）程、９０度に近く、放電生成物の付着量が増す（親水性）に連れて、０度に近付く。同図から明らかなように、感光体ドラム２００の回転数増加に伴って、徐々に放電生成物が付着するが、エア流速を高めることによって、ある程度それを防ぐことができる。即ちエア吐出により、放電生成物を一定量除去することは可能である。しかしながら、この除去量は十分ではなく、放電生成物の多くは、感光体ドラム２００表面に付着したまま、エア吐出装置３２０による除去領域を通過する。
【００３５】
このようにエア吐出によって除去されなかった放電生成物は、回転ブラシ３４１と感光体ドラム２００との圧接点に到達する。この圧接点において感光体ドラム２００が回転すると、感光体ドラム２００の表面はちょうど回転ブラシ３４１によって摺擦される形となり、表面に付着した放電生成物が除去される。本実施形態において、この回転ブラシ３４１は、感光体ドラム２００の回転方向とは逆向きに回転駆動されており、高い放電生成物除去効果を有している。この回転ブラシ３４１によって除去された放電生成物は、ブラシの回転方向下流にむかって掃き出される。この方向は、搬送オーガ３３３の設置空間へ向かう向きであり、また、重力による効果にも助勢され、除去された放電生成物は搬送オーガ３３３の設置空間に到達する。そして、最終的に、トナー回収タンク３３２によって除去トナーと同様に回収される。
【００３６】
本実施形態に係るクリーニング装置３００は、このように感光体ドラム２００に付着した残留トナー及び放電生成物を確実に除去することができる。また、放電生成物除去部材として設けられた回転ブラシ３４１は、放電生成物の除去のみを行えば良いから、残留トナーと放電生成物との両方を除去する場合よりもブラシにかかる負担が著しく軽減され、ブラシの磨耗や破損が防止される。また、このクリーニング装置３００によってクリーニングされる感光体ドラム２００の表面にも過度な負担がかかることがない。従って、本実施形態に係る画像形成装置１００によって、高画質な画像と優れた保守性が提供される。
また、本実施形態では、ハウジング３１０に排気口３１２、３３４が設けられ、ハウジング３１０内の異常な気圧上昇が防止されている。従って、ハウジング３１０内から除去トナーを含有するエアが噴出することが防止される。
更に、本実施形態において、エア吐出ノズル３２２は、吐出口に向かうに連れて断面積が小さくなっている上に、開口面積を小さくしている。このようにノズルを構成すると、吐出口に向かうに連れてエアの流速が増すから、このような形状を有さない場合と較べて、供給されるエアの量が同じなら、より大きい流速を得ることができる。つまり、高流速のエアを吐出しても風量を小さくすることができ、ハウジング３１０内で圧力上昇がおきることを防止できる。これにより、ハウジング３１０の特に開口部などから除去トナーが噴出することを防止することができる。更に、風量に対して高流速のエアが得られるので非常に経済的である。また、同様の理由から、クリーニング装置全体をコンパクトに構成することができる。
【００３７】
尚、本実施形態において、回転ブラシ３４１は、感光体ドラム２００と逆方向に回転駆動されているが、例えば、感光体ドラム２００と同一方向に回転駆動されても良いし、駆動装置で積極的に駆動されていなくても良い。この場合、ブラシの感光体ドラム２００との当接点は、感光体ドラム２００の回転によって付勢され、ブラシは感光体ドラム２００と同方向に従動回転する。
【００３８】
＜第２実施形態＞
上述の第１実施形態において、エア吐出ノズル３２２は、その吐出口を感光体ドラム２００の上流側を向ける形で設置されていた。この形態においては、ハウジング３１０の開口下端付近と感光体ドラム２００とをシールしないと、ここからエアが漏出し、当該エアに含まれる残留トナーがハウジング３１０外に飛散する恐れがあった。ここでは、このようなシールの必要のない形態について説明する。
【００３９】
図５は、本発明の第２実施形態に係るクリーニング装置４００と、その設置環境を説明する断面図である。図６は、図５においてクリーニング装置４００をＣ方向からみた図となっている。本実施形態は主に、エア吐出ノズル３２２の代わりにエア吐出ノズル４２２を有する点、放電生成物除去装置としてブレード４４０を有する点、ハウジング３１０の開口下端にシール材を有さない点において、上述の第１実施形態と異なっている。ここでは、図５及び図６を適宜使用して説明を行うこととする。なお、これらの図において、図１及び図２と重複する箇所については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
ブレード４４０は、感光体ドラム２００の軸方向幅と略同一の長さを有しており、端部近傍がハウジング３１０の開口上端付近に固定されている。本実施形態において、ブレード４４０は、ＪＩＳＡ硬度が「７５」、反発弾性が４７％、厚さ２ｍｍ、自由長１３ｍｍのウレタンゴムで構成されている。そして、このブレード４４０の自由端は、２５度の当接角度で感光体ドラム２００の表面に当接され、更にそのエッジ部分を当該表面に１ｍｍ食い込まされることによって、０．８ｇｆ／ｍｍの押圧力で感光体ドラム２００に押圧されている。ここで、「０．８ｇｆ」とは、０．８ｇの質量を有する物質に作用する重力のことである。なお、この押圧力は０．８〜１．２ｇｆ／ｍｍの間で自由に設定される。
【００４１】
エア吐出ノズル４２２は、その背面に接続されたエア搬送路３２１と共に、ハウジング３１０の内部空間において最下方に固定されている。エア吐出ノズル４２２は、円錐の頂点付近を切り取ったような、吐出口に向かうに従って先端がすぼまった形状を有する、吐出口径０．３ｍｍのノズルであり、その吐出口を、図５における右上方向、即ち感光体ドラム２００の下流方向に向け、感光体ドラム２００の軸方向に沿って２ｍｍのピッチで複数配設されている。この吐出口と感光体ドラム２００表面との間隙は、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲で決められており、この吐出口から５０ｍ／ｓｅｃの流速を有するエアが吐出される。
【００４２】
エア搬送路３２１及びそれに連なるエア吐出ノズル４２２の上方には、隔壁３１４を隔てて搬送オーガ３３３が設置されている。この隔壁３１４によって、ハウジング３１０内部は、感光体ドラム２００から離れるに連れて徐々に広まった空間となっている。そして、ハウジング３１０の、感光体ドラム２００と最も離れた側面、及びハウジング３１０の上面には、排気口３１２及び排気口３１２を覆うフィルタ３１３が設けられている。
【００４３】
かかる構成の下、感光体ドラム２００表面に付着している残留トナーは、エア吐出ノズル４２２によるエア吐出によって除去される。この除去トナーは、吐出されたエアの作り出す気流に含有され、感光体ドラム２００の下流に向かって飛散する。この気流は、最初にブレード４４０と感光体ドラム２００との圧接部に到達する。この圧接部分は、ブレード４４０によって外界と遮蔽されているから、この気流は更にハウジング３１０の開口部上端付近を内壁に沿って移動し、最終的にハウジング３１０に設けられた二つの排気口３１２から排出される。この際、第１実施形態と同様に、フィルタ３１３によってエアと分離された除去トナーは、自然に搬送オーガ３３３の設置空間に落下し、除去トナー搬送管３３１を通って、トナー回収タンク３３２に回収される。また、この排気口３１２付近の圧力が上昇した場合も、既に述べたように、除去トナー搬送管３３１上部に設けられた排気口３３４からエアが排出されるから、ハウジング内部の過度な圧力上昇は防止される。また、本実施形態においても、感光体ドラム２００の表面から排気口３１２に向かうに連れて空間が広がっているから、吐出口付近において高かったエア流速は、排気口３１２付近では充分に減速され、ハウジング３１０内の不要な圧力上昇が防止されている。
【００４４】
尚、本実施形態においても、このエア吐出によって若干量の放電生成物が除去される。本実施形態においては、帯電装置を上述の第１実施形態と変えることによって、エア吐出による放電生成物除去性が広く確認されている。
本実施形態において、帯電装置にはバイアス帯電ロール１１が使用されている。バイアス帯電ロール１１には、接地電位との間に、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧が印加されている。バイアス帯電ロール１１と感光体ドラム２００とは、微小な間隙を挟んで対面しており、この間隙に生じる放電によって、感光体ドラム２００の表面が一様に帯電する。図７は、図４と同様に、エア流速と放電生成物除去効果との関係を示した表である。同図に示すように、第１実施形態とは異なるものの、エア吐出によって放電生成物は若干量除去される。
【００４５】
エア吐出によって除去しきれなかった放電生成物は、感光体ドラム２００表面がブレード４４０に摺擦されることによって当該表面から除去され、ブレード４４０と感光体ドラム２００との圧接部に蓄積される。ここで、エア吐出ノズル４２２から吐出されるエアによって作り出される気流は、既に述べたようにこの圧接部に到達してから排気口３１２へと向かう。この際、圧接部に蓄積された放電生成物は、この気流によって巻き上げられ、除去トナーと同様に、排気口３１２を覆うフィルタ３１３によってエアと分離された後、最終的にトナー回収タンク３３２に回収される仕組みとなっている。
【００４６】
このように、本実施形態に係るクリーニング装置４００は、ブレード４４０と感光体ドラム２００との圧接部付近にエアが導かれるようにエアを吐出する。従って、エア吐出ノズル４２２の吐出口よりも下方に位置する、ハウジング３１０の開口下端と感光体ドラム２００の表面とに生じる間隙を、シール材によってシールする必要が生じず、装置構成を簡略化することができる。無論、第１実施形態と同様に、残留トナー及び放電生成物を確実に除去することができる。
また、本実施形態において、ブレード４４０と感光体ドラム２００との圧接部が外界に対して遮蔽されることで、ハウジング３１０内の圧力は、吐出口とこの圧接部付近とで局所的に高くなる一方、排気口３１２付近の圧力は低くなっている。従って、吐出されたエアは、感光体ドラム２００の表面付近から排気口３１２に向かう安定した気体流を形成することができる。従って、局所的に圧力が高まって、除去トナーがハウジング３１０外に噴出する恐れがない。
【００４７】
尚、ブレードの材質、構成、及び感光体ドラム２００への圧接条件は、本実施形態の態様に限定されない。例えば、ＪＩＳＡ硬度が「７７」、反発弾性が４７％、厚さ１．７ｍｍのベース層の上に、ＪＩＳＡ硬度が「８７」、反発弾性が２１％、厚さ０．３ｍｍの圧接層を設けたブレードを、自由長１４ｍｍ、当接角度２５度で感光体ドラムへ１ｍｍ食い込ませ、押圧力１．２ｇｆ／ｍｍで感光体ドラムを押圧しても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
上述の二つの実施形態では、放電生成物を除去する手段として、回転ブラシ、及びブレードを挙げた。ブラシやブレードは、像担持体との相対位置によって、像坦時体への接触圧力を簡便に設定できるため、クリーニング装置の構成を簡略化でき、効果的である。しかしながら、放電生成物除去手段が必ずしもこれらの態様である必要はない。像担持体へ付着した放電生成物を摺擦して除去できるものであれば、いかなる態様であっても良い。
【００４９】
また、気体流による残留トナー除去の態様は、上記したエア吐出に限定されない。エア吸引によって、残留トナーを感光体ドラム表面から除去しても良い。このようにエア吸引によって残留トナーを除去する場合は、除去トナーのハウジング外への噴出を考慮せずとも良いから、例えば、ハウジングに設けられる排気口にはフィルタが不要となる。また、ハウジングと感光体ドラムとを特別にシールする必要もなくなり、この点において装置構成を簡略化することができる。
【００５０】
また、画像形成装置の態様は、上述の実施形態に限定されない。本実施形態においては、感光体ドラム２００上のトナー像が直接転写材に転写されているが、例えば、当該トナー像を一旦中間転写体に転写する中間転写型の画像形成装置であっても良い。この場合、無端ベルト等で構成されるこの中間転写体の残留トナー除去に、本発明に係るクリーニング装置が使用されていても良い。これに限らず、帯電装置、露光装置、現像装置、または転写装置等、画像形成装置を構成する装置は各種挙げられるが、これらの種類によらず、像担持体を使用して画像形成を行う装置であれば、本発明に係るクリーニング装置を適用することができる。例えば、帯電装置として、上述の実施形態ではスコロトロン、バイアス帯電ロールを挙げたが、コロトロン、帯電ブラシなどが使用されていても良い。
【００５１】
尚、上述の実施形態において、ハウジング３１０内の圧力上昇を防止する手段として排気口を設けたが、当該手段はこれに限定されない。ハウジング内の気体を充分に排出でき、且つこの排出の際に、感光体ドラムから除去されたトナーや放電生成物がハウジング外に漏洩しないようになっていれば良い。
【００５２】
尚、上述した実施形態において、エア吐出ノズルから吐出されるエアは、残留トナーを吹き飛ばすために必要であることは勿論、ハウジング外への排気を確実に行える程度の流速に設定されている。こうすることによって、残留トナーの除去と、ハウジング外への除去粉末の噴出、飛散の回避とが両立されている。このような効果が担保される範囲においては、吐出されるエアの流速は上記実施形態の態様に拠らず自由に設定可能である。
【００５３】
尚、本発明に係るクリーニング装置において、吐出される気体は上述の態様に限定されない。例えば、アルゴンなどの化学的に不活性な気体が使用されても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るクリーニング装置は、気体流によって感光体ドラム上の残留トナーを除去した上で、放電生成物除去部材によって放電生成物を除去するため、この放電生成物除去部材に過度の負担がかからず、この部材の磨耗や破損を防止することが可能となる。また、付着形態の異なる放電生成物と残留トナーとを個別に除去する構成であるから、これら付着物を確実に像担持体上から除去することができる。
また、本発明に係る画像形成装置は、本発明に係るクリーニング装置を搭載することによって、像担持体上の付着物除去が不十分である為に生じる画質欠陥、帯電不良などの不具合の発生が防止され、非常に高い品質と信頼性を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るクリーニング装置３００と、その設置環境を示す断面図。
【図２】図１においてＡ方向から見たクリーニング装置３００の断面図。
【図３】エア流速と残留トナー除去効果との関係表。
【図４】同実施形態に係る、エア流速と放電生成物除去効果との関係表。
【図５】本発明の第２実施形態に係るクリーニング装置４００と、その設置環境を示す断面図。
【図６】図５においてＣ方向から見たクリーニング装置４００の断面図。
【図７】同実施形態に係る、エア流速と放電生成物除去効果との関係表。
【符号の説明】
１０・・・スコロトロン、１１・・・バイアス帯電ロール、２０・・・露光ビーム、３０・・・現像装置、３１・・・現像ロール、４０・・・転写装置、４１・・・転写材、１００・・・画像形成装置、２００・・・感光体ドラム、３００・・・クリーニング装置、３１０・・・ハウジング、３１１・・・シール材、３１２・・・排気口、３１３・・・フィルタ、３１４・・・隔壁、３２０・・・エア吐出装置、３２１・・エア搬送路、３２２・・・エア吐出ノズル、３２３・・・圧縮エア供給装置、３３０・・・除去トナー搬送装置、３３１・・・除去トナー搬送管、３３２・・・トナー回収タンク、３３３・・・搬送オーガ、３３４・・・排気口、３３５・・・フィルタ、３４０・・・放電生成物除去装置、３４１・・・回転ブラシ、３４２・・・回転軸、３４３・・・筐体、４００・・・クリーニング装置、４２２・・・エア吐出ノズル、４４０・・・ブレード。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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