(57)【要約】      （修正有）【課題】静電気的な移動に頼らなくても、トナーを感光体ドラムの表面から効率的に除去して、当初のクリーニング性能を長期間維持できるクリーニング装置を提供する。【解決手段】クリーニング装置１０７は、円筒状のケーシング２１の内側でローター２２が高速回転して軸流ファンを形成する。ローター２２のフィン２３の外周縁にブラシ２４が高密度に植毛され、ローター２２が回転すると、ブラシ２４の先端が感光体ドラム１０１に付着したトナー３をクリーニング部６の付近で掻き取る。ブラシ２４が掻き取ったトナー３は、高速回転するローター２２から振り落とされ、ローター２２が回転してケーシング２１の内側に形成する旋回気流に乗って、ローター２２に沿った方向へ吹き飛ばされる。ローター２２は、螺旋状に形成された平行な多数のフィン２３をかご型に組み立てて構成される。【選択図】図２
2007328047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の表面を回転摺擦する回転摺擦手段を有し、
前記回転摺擦手段にて前記像担持体上に残留したトナーを除去するクリーニング装置において、
前記回転摺擦手段の周囲を覆うことで風路を形成する風路形成手段と、
前記回転摺擦手段が回転することにより前記風路に旋回気流を形成させる気流形成手段と、を有し、
前記回転摺擦手段にて除去されたトナーを前記旋回気流によって遠心分離して回収することを特徴とするクリーニング装置。
【請求項２】
前記回転摺擦手段は、外周の包絡面が円筒形であって、
前記風路形成手段は、前記包絡面から距離を隔てて配置した前記回転摺擦手段と同心の円筒形の内面を有し、
前記気流形成手段は、前記包絡面と前記風路形成手段との間隔にも前記旋回気流を形成することを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
【請求項３】
前記風路形成手段は、前記表面に連絡する部分に、前記表面に摺擦して気体漏れを抑制するシール構造を有し、
前記表面の移動方向の上流側に位置する前記シール構造は、前記表面の移動方向に対して順方向に摺擦し、
前記表面の移動方向の下流側に位置する前記シール構造は、前記表面の移動方向に対して逆方向に摺擦することを特徴とする請求項２記載のクリーニング装置。
【請求項４】
前記回転摺擦手段を回転させる駆動モータを、前記風路の上流側に配置したことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載のクリーニング装置。
【請求項５】
前記回転摺擦手段は、前記包絡面を螺旋状に倣う複数のブレード部材がかご型に組立てられた中空ローターであって、
前記表面を摺擦するブラシ構造を、前記ブレード部材の外周縁に有することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載のクリーニング装置。
【請求項６】
前記回転摺擦手段は、回転軸を占めて回転可能に支持された円筒形の中心部材を有し、
前記表面を摺擦するブラシ構造を、前記中心部材の側面を螺旋状に横断させて複数条配置したことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載のクリーニング装置。
【請求項７】
前記風路形成手段は、前記風路の上流側に空気を取り込む吸気口を有し、前記風路の下流側に空気を排出する排気口を有することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載のクリーニング装置。
【請求項８】
トナー像を担持して移動する像担持体の表面に付着した不要なトナーを除去するクリーニング装置において、
前記表面の移動方向を横断して前記表面に接続した円筒状の風路を囲い込む風路形成手段と、
前記風路に空気を取り込み、前記表面を一方向に横断する旋回気流を形成する気流形成手段と、
前記旋回気流を用いて前記風路形成手段の内壁面側に分離されたトナーを貯留する貯留空間と、
前記旋回気流を用いて前記風路形成手段の中心側に分離した空気を大気中へ排出する排気経路と、を備えたことを特徴とするクリーニング装置。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれか１項記載のクリーニング装置と、
前記クリーニング装置によってトナーを除去される前記像担持体と、を備え、
前記クリーニング装置によってクリーニングされた前記像担持体を用いて画像形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８いずれか１項記載のクリーニング装置と、
前記クリーニング装置によってトナーを除去される中間転写部材と、を備え、
前記クリーニング装置によってクリーニングされた前記中間転写部材を用いて画像形成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、感光体ドラム、中間転写ベルトと言った像担持体の表面に付着した不要なトナーを除去するクリーニング装置、詳しくは、回転ブラシ等からトナーを回収してクリーニング性能を維持させる構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体ドラム、中間転写ベルトと言った像担持体の表面に付着した不要なトナーを回転ブラシを用いて除去するクリーニング装置が実用化されている。一般的なクリーニング装置の回転ブラシは、像担持体の表面の移動方向を横断して配置された円筒ロール状の外観を呈しており、像担持体の表面から回転ブラシへトナーを静電気的に移動させる。回転ブラシに付着したトナーは、静電気的に別部材へ移し取ることにより除去され、これにより、回転ブラシの当初のクリーニング性能が維持される。
【０００３】
特許文献１には、中間転写ベルトに複数の原色トナー画像を重ねて一次転写し、中間転写ベルトから記録材へ複数の原色トナー画像を一括二次転写するカラー画像形成装置が示される。ここでは、中間転写ベルトを横断して一対の回転ブラシ（静電ファーブラシ）が配置され、回転ブラシに付着したトナーは、中間転写ベルトの反対側で金属ローラへ静電気的に受け渡される。
【０００４】
特許文献２には、感光体ドラムの表面に付着したトナーを回転ブラシで機械的に掻き落とし、掻き落としたトナーを気流に乗せて搬送するクリーニング装置が示される。ここでは、感光体ドラムの表面を摺擦するブラシ構造をシロッコファンのかご型ブレードの各外周縁に配置して回転ブラシを構成している。感光体ドラムの表面から掻き取られたトナーは、シロッコファンが形成する接線方向の気流によってフィルタボックスに運ばれる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０７４０３号公報
【特許文献２】特公昭６０−１５９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のクリーニング装置では、中間転写ベルトから回転ブラシを経て金属ローラへトナーを静電気的に移動させるために、数ＫＶの高圧電源が必要である。また、正極性に帯電した回転ブラシは負極性に帯電したトナーしか除去できないため、正極性に帯電したトナーを除去するために、別の回転ブラシ、別の金属ローラ、別の高圧電源が必要である。
【０００７】
また、回転ブラシに対してトナーが静電気的に付着するので金属ローラへの完全回収が難しく、長期間使用すると回転ブラシに蓄積したトナーが中間転写ベルトへ拡散し始めてクリーニング性能が低下する。
【０００８】
特許文献２のクリーニング装置では、一般的な掃除機と同様なフィルタボックスを用いてトナーを空気から漉し取るので、フィルタの圧損に負けない強力なコンプレッサや大型ファンが必要である。トナーを完全除去するためには目の細かいフィルタが必要であるが、回転ブラシを兼ねたシロッコファンが形成する程度の圧力では、このようなフィルタの圧損を賄えない。フィルタの目詰まりが起きると気流が妨げられてトナーの運搬が不十分となり、クリーニング性能が低下するので、フィルタ清掃やフィルタ交換が頻繁に必要となる。フィルタ清掃やフィルタ交換には、専門技術が必要なので、稼働率の低下を合わせて画像形成装置の運転コストを高めてしまう。
【０００９】
本発明は、静電気的な移動に頼らなくてもトナーを像担持体の表面から効率的に除去し、効率的に搬送して回収できるクリーニング装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のクリーニング装置は、像担持体の表面を回転摺擦する回転摺擦手段を有し、前記回転摺擦手段にて前記像担持体上に残留したトナーを除去するものである。前記回転摺擦手段の周囲を覆うことで風路を形成する風路形成手段と、前記回転摺擦手段が回転することにより前記風路に旋回気流を形成させる気流形成手段とを有し、前記回転摺擦手段にて除去されたトナーを前記旋回気流によって遠心分離して回収する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のクリーニング装置では、回転摺擦手段が回転して像担持体の表面を摺擦することにより、表面に付着したトナーを機械的に掻き落とす。掻き落とされたトナーは、回転摺擦手段の気流形成手段が風路に形成した旋回気流に運搬されて風路の一端側に移動する。従って、風路の一端側にトナーを移動させるためのコンプレッサや独立したファンが不要である。
【００１２】
旋回気流は、遠心分離機能によって外周側にトナーを移動させて、中心軸側にトナーの少ない空気を集めるから、フィルタに頼らなくても、中心軸側からトナーの少ない空気を排出できる。旋回気流の遠心分離機能を利用したトナー回収機構（サイクロン構造、帯電内壁面、粘着内壁等）を採用して、気流形成手段が形成した旋回気流をそのままトナーの回収のために利用することも可能である。
【００１３】
従って、トナーを運搬するための機構や、空気からトナーを分離する機構を別途設ける場合に比較して、少ない部品点数、省電力、かつ小型軽量なクリーニング装置を提供できる。トナーを像担持体の一端側に移動させるので、トナーの貯留空間を回転ブラシに隣接して設ける場合よりもクリーニング装置が小型化され、特に像担持体の周囲で機器配置の自由度が増す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態としてのクリーニング装置を搭載した画像形成装置について、図面を参照して詳細に説明する。本発明のクリーニング装置は、以下に説明する実施形態の限定的な構成には限定されない。回転するクリーニング部材を像担持体の表面に摺擦させる限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実現可能である。
【００１５】
なお、特許文献１、２に示される画像形成装置の一般的な構造、制御、運転方法等については一部図示を省略して詳細な説明も省略する。
【００１６】
＜第１実施形態＞
図１は本発明のクリーニング装置を搭載した画像形成装置の概略構成を説明する断面図、図２はクリーニング装置を模式的に示した側断面、図３はローターの斜視図、図４はクリーニング装置の平断面図である。図５はケーシングの断面図、図６はサイクロンの原理を示す説明図である。図５中、（ａ）は平断面図、（ｂ）は側断面図である。
【００１７】
図１に示すように、画像形成装置１００は、電子写真プロセスによって感光体ドラム１０１にトナー像を形成し、中間転写ベルト１８１に一次転写したトナー像を記録材Ｐに二次転写する。画像形成装置１００の本体内には、矢印Ｘ方向に走行する無端状の中間転写ベルト１８１が配設される。
【００１８】
制御部１１５は、演算機能を備えてプログラム制御される通常のコンピュータ制御装置であって、画像形成装置１００の各部を総合的に制御して、記録材Ｐにフルカラー画像を形成する。
【００１９】
感光体ドラム１０１は、アルミニウム等の導電性基体の外周に光導電層を形成して、回転可能に配置された円筒ドラム状の電子写真感光体である。感光体ドラム１０１は、支軸を中心として図中Ｙ方向に回転駆動される。感光体ドラム１０１の周囲には、一次帯電器としての帯電ローラ１０２、４色のトナーで現像を行う現像装置１０４、クリーニング装置１０７、露光装置１０３等のプロセス機器が配置される。
【００２０】
帯電ローラ１０２は、感光体ドラム１０１に対して平行に配置されて感光体ドラム１０１の表面に所定の押圧力で圧接され、感光体ドラム１０１の矢印Ｘ方向の回転に伴って従動回転する。帯電ローラ１０２は、不図示の電源から一次帯電バイアス電圧を印加されて、感光体ドラム１０１表面を一様に、所定の極性、電位に接触帯電させる。
【００２１】
露光装置１０３は、不図示のポリゴンミラーを用いてレーザービームを走査して感光体ドラム１０１の表面を露光する。レーザービームは、各分解色の画像を展開した走査線画像の画素濃度に応じて変調されており、一様に帯電された光導電層の帯電状態を露光量に応じて変化させて、各分解色の静電潜像を形成する。
【００２２】
露光装置１０３の下流側に配置された現像装置１０４は、静電潜像を現像して、感光体ドラム１０１上に、現像色を異ならせて各分解色のトナー像を順次形成する。現像装置１０４は、矢印Ｚ方向に４５度ずつ回転して、現像器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄを順番に、感光体ドラム１０１の対向位置に移動させる。現像器１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄは、それぞれイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックと言う各分解色の現像剤を収納している。現像剤は、トナーと磁性体であるキャリアとを主体としており、トナーは負帯電性、キャリアは正帯電性である。
【００２３】
感光体ドラム１０１の下方には、ローラ状の転写装置である一次転写ローラ１０６が配設される。一次転写ローラ１０６は、不図示の一次転写バイアス電源に接続された導電体ローラ軸の外周面に、単泡性あるいは連泡性のＥＰＤＭ、ＳＢＲ、ＢＲ等による円筒状の導電層を形成してある。一次転写ローラ１０６は、不図示のスプリングによって感光体ドラム１０１に向けて付勢され、所定の押圧力で中間転写ベルト１８１を挟み込んで一次転写部Ｎ１のニップを形成する。
【００２４】
露光装置１０３を用いて、まず、イエロ分解色の静電潜像が形成されると、現像器１０４ａからイエロトナーが供給されて、静電潜像はイエロトナー像に現像される。イエロトナー像は、感光体ドラム１０１の回転に伴って転写部Ｎ１に達し、一次転写ローラ１０６に印加された一次転写バイアス電圧によって、中間転写ベルト１８１へ一次転写される。
【００２５】
イエロトナー像を中間転写ベルト１８１へ一次転写した感光体ドラム１０１の表面は、クリーニング装置１０７を通過する過程で、表面に付着した不要なトナーをクリーニングされる。
【００２６】
イエロトナー像を担持した中間転写ベルト１８１が一回転循環して再び一次転写部Ｎ１に搬送されてくるまでに、感光体ドラム１０１にはマゼンタトナー像が準備されている。イエロトナー像と同じ手順で、露光装置１０３、現像器１０４ｂを用いて感光体ドラム１０１上に形成されたマゼンタトナー像は、中間転写ベルト１８１上のイエロトナー像に重ねて一次転写される。
【００２７】
その後、同様にして、シアントナー像、ブラックトナー像が中間転写ベルト１８１上のトナー像に重ねて一次転写される。重畳転写された４色のトナー像は、二次転写ローラ１４０とバックアップローラ１４１とのニップで構成される二次転写部Ｎ２に搬送される。このときまでに、給紙カセット１６０から記録紙Ｐが給紙ローラ１３０によって取り出されて二次転写部Ｎ２に達している。二次転写ローラ１４０に印加される二次転写バイアス電圧によって、中間転写ベルト１８１上の４色のトナー像が記録材Ｐに一括して転写される。４色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置１０８へ搬送され、定着ローラのニップで加熱加圧を受けてトナー像を定着される。
【００２８】
一方、記録材Ｐに４色のトナー像を一括して転写し終えた中間転写ベルト１８１の表面は、クリーニング装置１０８を通過する過程で、表面に付着した不要なトナーをクリーニングされる。
【００２９】
図２に示すように、クリーニング装置１０７は、円筒状のケーシング２１の内側で、同心配置されたローター２２が高速回転して軸流ファンを形成する。ローター２２のフィン２３の外周縁には、ブラシ２４が高密度に植毛されている。ローター軸２２ａを中心にしてローター２２が回転すると、ブラシ２４の先端が感光体ドラム１０１に付着したトナー３をクリーニング部６付近で掻き取る。ブラシ２４が掻き取ったトナー３は、高速回転するローター２２から振り落とされ、ローター２２が回転してケーシング２１の内側に形成する旋回気流に乗って、ローター２２に沿った方向（図中奥側）へ搬送される。
【００３０】
図３に示すように、ローター２２は、ローター軸２２ａに固定された両端のローターフランジ２２ｂに、それぞれ螺旋状に成形された平行な多数のフィン２３の両端を固定してかご型に組み立てられている。ローター軸２２ａに対して角度γ（図４参照）を持たせた板状のフィン２３が回転すると、ローター軸２２ａに沿って一方向に進む旋回気流が駆動される。
【００３１】
図２に示すように、ケーシング２１は、感光体ドラム１０１の表面に連絡して、ローター２２の外周の包絡面から距離を隔てた円筒状の閉空間を囲い込んで、ローター２２に沿った風路を形成する。ケーシング２１は、感光体ドラム１０１の表面に連絡する部分にシール部材２５、２６を配置している。シール部材２５、２６は、感光体ドラム１０１の表面に摺擦してケーシング２１内の風路の密閉性を高めている。
【００３２】
感光体ドラム１０１の回転方向の上流側に位置するシール部材２５は、感光体ドラム１０１の表面に対して順方向（図２中の角度α＞０を意味する）に当接している。これにより、ケーシング２１内の風路の密閉性を高め、かつ、トナー３が、シール部材２５によって、掻き落されることなくクリーニング部６まで移動可能にしている。従って、クリーニング装置１０７は、シール部材２５が逆方向に当接している場合よりも高いクリーニング性能を発揮できる。
【００３３】
これに対して、感光体ドラム１０１の回転方向の下流側に位置するシール部材２６は、感光体ドラム１０１の表面に対して逆方向（図２中の角度β＞０を意味する）に当接している。これにより、ケーシング２１内の風路の密閉性を高め、かつ、クリーニング部６でトナー３の掻き取りが不十分だった場合においても、掻き取りのバックアップ的な効果を出している。従って、クリーニング装置１０７は、シール部材２６が順方向に当接している場合よりも高いクリーニング性能を発揮できる。
【００３４】
図４は、図２中矢印Ａ方向からクリーニング装置１０７を見た断面図である。図４に示すように、ローター２２の長さに相当するローター領域は、感光体ドラム１０１（図１）の長さに相当する画像形成領域（クリーニング領域）よりも長い。ローター領域は、画像形成領域にオーバーラップする配置である。
【００３５】
ローター２２は、ケーシング２１に固定された駆動モータ７によって回転駆動される。駆動モータ７は、クリーニング領域の外側で、かつ、ケーシング２１内の風路の上流側（ローター２２により発生する旋回気流の上流側）に位置している。
【００３６】
また、風路の上流側に位置するケーシング２１の底面には、空気５１の吸気口２７が形成される。一方、風路の下流側に位置するケーシング２１の底面には、円筒状の排気管２８ａが接続され、排気管２８ａの先端に空気５３の排気口２８がある。ローター２２の回転によって空気５１が、吸気口２７から風路に取り込まれ、空気５３が排気口２８から排気されることにより、風路における空気の循環を可能としている。
【００３７】
画像形成領域の下流側には、分離空間Ｋを確保している。ローター２２領域で回収した（クリーニングした）トナー３は、一旦、クリーニング領域の外側の分離空間Ｋまで旋回気流に乗せて搬送される。これにより、旋回気流によって外側に濃縮されたトナー３が、クリーニング領域に溜まって感光体ドラム１０１（図１）に再付着することが無くなり、トナー３の蓄積に起因するクリーニング性能の低下が防止される。
【００３８】
図５は、ケーシング２１内の風路に形成される旋回気流の様子を示している。図５の（ａ）に示すように、ローター（２２：図４）の回転により発生した旋回気流５２は、吸気口２７から排気口２８へ向かってケーシング２１内の風路を螺旋状に進む。旋回気流５２は、感光体ドラム（１０１）の表面から掻き落とされたトナー３が混ざった状態であることは言うまでもない。
【００３９】
このとき、ケーシング２１内の風路に形成される旋回気流は、遠心力によってトナー３を外側へ分離してケーシング２１の内壁面へ偏在させる。これにより、ケーシング２１の中心軸上には、トナー３をほとんど含まない空気５３が形成され、吸気口２７から吸入した空気５１と等しい量だけ空気５３が排気口２８から排出される。トナー３は、ケーシング２１の内壁面に沿って進んで排気管２８ａの外側の環状空間に濃縮された後、遠心力と重力とでトナー排出口２９から回収容器としての廃トナー容器４へ落下する。トナー排出口２９から落下したトナー３は、旋回気流によって廃トナー容器４に閉じ込められる。
【００４０】
図６に示すように、ケーシング２１内の風路におけるトナー３の挙動には、サイクロンの原理を適合できる。旋回気流５２によって、トナー３の粒子には、遠心力Ｚが発生して、遠心効果（沈降速度ｖ）が生じる。
【００４１】
粒子に作用する遠心力Ｚは、（１）式で求められる。
【００４２】
Ｚ＝ｍＵθ２／ｒ・・・・（１）
Ｚ：遠心力
ｍ：粒子の質量
Ｕθ：周分速度
ｒ：粒子の円軌道上の半径
【００４３】
粒子の遠心効果（沈降速度ｖ）は（２）式で求められる。
ｖ：Ｚ／ｍｇ・・・・（２）
【００４４】
例えば、直径４０ｍｍ（半径２０ｍｍ）のケーシング２１内にて回転速度１０００ｒｐｍでトナー３の粒子が回転すると、粒子の自重の約１５００倍の力で、粒子が空気５３から分離する。
【００４５】
従って、図５の（ｂ）に示すように、トナー排出口２９（廃トナー容器４の入口）付近では、旋回気流５２とトナー３とが勢いよく分離して、廃トナー容器４内にトナー３が回収される。
【００４６】
つまり、自重により分離される場合よりも、高速（短時間）で分離できることになり、分離スペースが少なく済む。このようなサイクロンの原理を応用しない場合は、特許文献２に示すように、フィルタボックスを用いて空気とトナー３とを分離する必要がある。画像形成装置１００内には、フィルタボックスを格納する大きなスペースは確保できないので、画像形成装置１００の外側にフィルタボックスを外付け配置する必要がある。
【００４７】
図５の（ｂ）に示すように、排気口２８は、ケーシング２１の内径よりも小さい径となっている。これにより、トナー３には、前述の遠心力が働き、旋回気流５２は、排気管２８ａの外側で旋回することになる。つまり、中心側の排気口２８から排気されるエア５３は、トナー３を分離された、きれいな空気となる。これにより、排気口２８とトナー排出口２９は、それぞれ独立に構成される。
【００４８】
なお、第１実施形態では、図４に示すように、ケーシング２１内部に駆動モータ７が配置されているが、駆動モータ７をケーシング２１の外に配置する等、ケーシング２１と駆動モータ７との配置関係は自由に定めてよい。
【００４９】
以上説明したように、第１実施形態では、ブラシ付きのローター２２によってクリーニングしたトナー３を、ローター２２によって発生させた旋回気流５２を用いてローター２２に沿った方向へ搬送する。さらに、同じ旋回気流５２を用いて、空気５３からトナー３を遠心分離して廃トナー容器４に回収する。
【００５０】
従って、ローター２２の軸方向へトナー３を搬送することにより、画像形成装置１００における正面方向のスペース効率が良くなり、画像形成装置１００のサイズを小さくすることが可能となる。また、空気５３とトナー３とを遠心分離することにより、特許文献２に示されるようなフィルタボックスを用いる必要もなく、経済性に優れている。
【００５１】
また、ローター２２上にブラシ２４を形成して、高性能なクリーニング性能を確保し、かつ、掻き取ったトナー３をローター２２の軸方向へ搬送することにより、スペース効率を良くしている。これにより、画像形成装置１００の小型化を可能としている。
【００５２】
また、駆動モータ７をローター２２により発生させた旋回気流の上流方向に配置したので、空気５１による駆動モータ７の自冷効果に加え、トナー３を巻き込んで駆動モータ７の寿命が低下する問題も防げる。
【００５３】
また、特許文献２では、トナー３をフィルタボックスにより回収していたが、これではフィルタの目詰まりにより、回収効率の低下が発生する。第１実施形態では、遠心分離方式により、旋回気流５２からトナー３を分離するため、回収効率の低下が無い。フィルタを用いないため、フィルタ交換作業も発生しない。
【００５４】
また、特許文献２では、エアで搬送したトナーをブラシ付きファンでかきとった後、感光体ドラムと対向する側に設けたフィルタボックスへ搬送している。このため、画像形成装置が大型化（少なくとも正面方向において）している。また、特許文献２では図示されていないが、ローターの中央を横切ってトナーが搬送されるため、ローターを駆動するモータに対して、トナーが悪影響を及ぼしてしまう。
【００５５】
＜第２実施形態のクリーニング装置＞
図７は第２実施形態のクリーニング装置の構成の説明図である。第２実施形態のクリーニング装置２０７は、ローター３２以外は、第１実施形態のクリーニング装置１０７と同じに構成される。従って、図７中、図２と共通する構成には共通の符号を付して詳細な説明を省略する。第２実施形態のクリーニング装置２０７は、第１実施形態のクリーニング装置１０７を置き換えて図１の画像形成装置１００に搭載される。
【００５６】
図７に示すように、クリーニング装置２０７は、第１実施形態のようなかご型のローターを採用せず、ローター軸３２ａに対して、螺旋状のブラシ３４を直付けで植毛したローター３２を採用している。ブラシ３４もまたローター軸３２ａに対して角度γ（図４参照）を持たせて螺旋状に高密度で植毛されている。
【００５７】
ローター３２の回転に伴って螺旋状のブラシ３４がローター３２の周囲に旋回気流５２を形成する。形成された旋回気流５３は、ローター軸３２ａに沿った方向へトナー３を搬送しつつ次第に濃縮し、ローター領域の外側に確保した分離空間Ｋへ移動する。分離空間Ｋの旋回気流５２によって、図４に示すように、トナー３は、トナー排出口２９から廃トナー容器４へ落下して閉じ込められる。
【００５８】
＜第３実施形態のクリーニング装置＞
第１実施形態、第２実施形態では、画像形成装置１００の感光体ドラム１０１のクリーニング装置を説明したが、本発明のクリーニング装置は、中間転写ベルト１８１のクリーニング装置１０８としても採用できる。
【００５９】
図１に示すように、第３実施形態では、第１実施形態のクリーニング装置１０７と実質的に同一構成、同一機能のクリーニング装置１０８を中間転写ベルト１８１に接触させて配置した。クリーニング装置１０８は、第１実施形態のクリーニング装置１０７を反転した構成である。
【００６０】
＜発明との対応＞
第１実施形態のクリーニング装置１０７は、トナー像を担持して移動する感光体ドラム１０１の表面に付着したトナー３を除去する。前記表面の移動方向を横断して配置され、回転して前記表面を摺擦するローター２２と、感光体ドラム１０１の表面の一部と共働してローター２２の外周の包絡面を覆って、ローター２２に沿った風路を形成するケーシング２１とを備える。ローター２２は、回転に伴ってローター２２に沿って一方向に流れる旋回気流を風路に形成するフィン２３を含む。  第１実施形態のクリーニング装置１０７は、感光体ドラム１０１の表面を回転摺擦するローター２２を有し、ローター２２にて感光体ドラム１０１上に残留したトナーを除去する。ローター２２の周囲を覆うことで風路を形成するケーシング２１と、ローター２２が回転することにより前記風路に旋回気流を形成させるフィン２３とを有し、ローター２２にて感光体ドラム１０１から除去されたトナーを前記旋回気流によって遠心分離して回収する。
【００６１】
クリーニング装置１０７では、ローター２２が回転して感光体ドラム１０１の表面をブラシ３４が摺擦することにより、表面に付着したトナー３を機械的に掻き落とす。掻き落とされたトナー３は、ローター２２のフィン２３が風路に形成した旋回気流に運搬されて風路の一端側に移動する。従って、風路の一端側にトナー３を移動させるためのコンプレッサや独立したファンが不要である。
【００６２】
旋回気流は、遠心分離機能によって風路の外周側にトナー３を移動させて、中心軸側にトナー３の少ない空気を集めるので、フィルタに頼らなくても、中心軸側からトナー３の少ない空気を排出できる。風路を軸方向に進行する旋回気流５２によって、吸気口２７からは自然に空気５１が取り込まれ、排気口２８からは自然に空気５３が流出するので、風路に空気を循環させるための独立したファンが不要である。
【００６３】
旋回気流は、遠心分離機能によって風路の外周側にトナー３を移動させるので、旋回気流の遠心分離機能を利用したトナー回収機構を採用して、フィン２３が形成した旋回気流をそのままトナー３の回収のために利用することが可能である。旋回気流を利用したトナー回収機構は、サイクロン構造には限定されない。帯電させた内壁面、粘着テープやオイル面を設けた内壁等、ケーシング２１の内壁面に濃縮されたトナーをトラップする構造を設けてもよい。
【００６４】
従って、トナー３を運搬するための機構や、空気からトナー３を分離する機構を別途設ける場合に比較して、少ない部品点数、省電力、かつ小型軽量なクリーニング装置を提供できる。トナー３を感光体ドラム１０１の一端側に移動させるので、トナー３の貯留空間を回転ブラシに隣接して設ける場合よりもクリーニング装置が小型化され、特に感光体ドラム１０１の周囲で機器配置の自由度が増す。
【００６５】
なお、第１実施形態では、ブラシ２４を帯電させないで、機械的な掻き取りだけで感光体ドラム１０７をクリーニングしたが、ブラシ２４を帯電させて静電的な吸引力を共存させてもよい。ブラシ２４の帯電／除電機構を付加してブラシ２４に対するトナー３の吸着／分離を制御してもよい。
【００６６】
クリーニング装置１０７のローター２２は、外周の包絡面が円筒形であって、ケーシング２１は、前記包絡面から距離を隔てて配置したローター２２と同心の円筒形の内面を有し、フィン２３は、前記包絡面とケーシング２１との間隔にも旋回気流を形成する。
【００６７】
クリーニング装置１０７のケーシング２１は、前記表面に連絡する部分に、前記表面に摺擦して気体漏れを抑制するシール部材２５、２６を有する。前記表面の移動方向の上流側に位置するシール部材２５は、前記表面の移動方向に対して順方向に摺擦し、前記表面の移動方向の下流側に位置するシール部材２６は、前記表面の移動方向に対して逆方向に摺擦する。
【００６８】
クリーニング装置１０７は、ローター２２を回転させる駆動モータ７を、風路の上流側に配置している。
【００６９】
クリーニング装置１０７におけるローター２２は、前記包絡面を螺旋状に倣う複数のフィン２３がかご型に組み立てられた中空ローターである。前記表面を摺擦するブラシ２４をフィン２３の外周縁に有する。
【００７０】
第２実施形態のクリーニング装置２０７では、ローター３２は、中心軸を占めて回転可能に支持された円筒形のローター軸３２ａを有する。前記表面を摺擦するブラシ３４を、ローター軸３２ａの側面を螺旋状に横断させて複数条配置している。
【００７１】
クリーニング装置１０７におけるケーシング２１は、前記風路の上流側に空気を取り込む吸気口２７を有し、気体経路の下流側に空気を排出する排気口２８を有する。
【００７２】
クリーニング装置１０７は、トナー像を担持して移動する感光体ドラム１０１の表面に付着した不要なトナー３を除去する。前記表面の移動方向を横断して前記表面に接続した円筒状の風路を囲い込むケーシング２１と、風路に空気を取り込み、前記表面を一方向に横断する旋回気流５２を形成するフィン２３と、旋回気流５２を用いてケーシング２１の外周側に分離したトナー３を貯留する廃トナー容器４と、旋回気流５２を用いてケーシング２１の中心側に分離した空気５３を大気中へ排出する排気管２８ａとを備える。
【００７３】
クリーニング装置１０７では、ケーシング２１内を手前側から奥側へ一方向に進行する旋回気流が形成されるため、感光体ドラム１０１から除去したトナーを、専用ファン等の別の手段に頼ることなくケーシング２１の奥側へ運搬できる。そして、同じ旋回気流を用いたサイクロン構造によってトナーを旋回気流から分離するので、フィルタボックスのような他の手段に頼ることなくトナーを回収できる。従って、他の手段が不要な、部品点数が少なくて小型軽量、内部構造がすっきりした画像形成装置１００を提供できる。
【００７４】
そして、感光体ドラム１０１を摺擦するローター３２に、旋回気流を形成する手段を兼ねさせることにより、旋回気流を形成するコンプレッサ等の別手段が不要となり、さらなる別手段の削減が可能となっている。
【００７５】
画像形成装置１００は、第１実施形態のクリーニング装置１０７と、クリーニング装置１０７によってトナー３を除去される感光体ドラム１０１とを備える。クリーニング装置１０７によってクリーニングされた感光体ドラム１０１を用いて画像形成する。
【００７６】
画像形成装置１００は、第３実施形態のクリーニング装置２０７と、クリーニング装置２０７によってトナー３を除去される中間転写ベルト１８１とを備える。クリーニング装置２０７によってクリーニングされた中間転写ベルト１８１を用いて画像形成する。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明のクリーニング装置を搭載した画像形成装置の概略構成を説明する断面図である。
【図２】クリーニング装置の側断面図である。
【図３】ローターの斜視図である。
【図４】クリーニング装置の平断面図である。
【図５】ケーシングの断面図である。
【図６】サイクロンの原理を示す説明図である。
【図７】第２実施形態のクリーニング装置の構成の説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
３  トナー
４  廃トナー容器
７  駆動モータ
２１  風路形成手段（ケーシング）
２２、３２  回転摺擦手段（ローター）
２２ａ、３２ａ  （中心軸）ローター軸
２２ｂ  ローターフランジ
２３  フィン
２４、３４  ブラシ
２５、２６  シール構造（シール部材）
２７  吸気口
２８  排気口
２８ａ  排気管
２９  排出口
５１  吸気（空気）
５２  旋回気流
５３  排気（空気）
１００  画像形成装置
１０１、１８１  像担持体（感光体ドラム、中間転写ベルト）
１０７、１０８、２０７  クリーニング装置
【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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