JP4366209B2 - クリーニング装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に磁性トナー及び非磁性トナーを現像剤として用い、更に像担持体上の残留トナーを除去するマグネットローラを有するクリーニング装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置としては、像担持体としての感光ドラム表面に静電的に形成されたトナー像を、紙などの記録材に静電的に転写する画像形成装置が一般的である。

このような画像形成装置においては、転写時に記録材側に転写されず、そのまま感光ドラム上に残留した残留トナーを、次の作像をするためにその都度十分にクリーニングすることが必要であり、そのためのクリーナとして、ウレタンゴムなどの弾性材料からなるクリーニングブレードを、感光ドラム表面に圧接し、残留トナーを除去するようなものがすでに広く実用化されている。

ところが、感光ドラムの長寿命化という観点からａ−Ｓｉ感光ドラムを用いた画像形成装置においては、残留トナーばかりではなく、析出される有機物質や装置内の高圧部材（帯電器など）の存在に起因するコロナ生成物など、感光ドラムに付着して画質の劣化原因となりうる各種の異物をも除去する必要があるが、このような異物はクリーニングブレードのみによっては完全に除去し切れなかった。

このため、特にａ−Ｓｉ感光体と１成分系磁性トナーを用いる画像形成装置の場合、図６に示すように、感光ドラム１００表面に残留している転写残トナーなどの異物を掻き取るクリーニングブレード１０３とともに、除去補助手段としてクリーニングブレードの近傍にマグネットローラ１０１を配設する場合がある。即ち、トナーの磁性を利用し、一旦回収したトナーでマグネットローラ１０１上に形成された一定厚のトナー層である磁気ブラシ１０２によって、上記したような各種の異物を摺擦除去する方法を用いている。この磁気ブラシ１０２は、トナーコート量規制部材１０５により均一に形成されている。

また、感光ドラム１００上からクリーニングブレード１０３によりトナーを掻き取る際に、掻き取られたトナーの横走り現象（クリーニングブレード１０３のエッジに沿ってクリーニングブレード１０３の端部に押し出される現象）により、掻き取られたトナーがクリーニングブレード１０３の両端から漏れてマグネットローラ１０１の両端部に付着する。このため、従来ではマグネットローラ１０１端部に付着したトナーを、マグネットローラ１０１の端部側に設けた端部スクレーパ１０４によって掻き落す構成としている。

このような構成では、異物の除去作用以外にも、この磁気ブラシ１０２がトナーを少量ずつクリーニングブレード１０３のエッジに供給することにより、感光ドラム１００表面にトナーがまったく存在しないような場合に発生しやすい、いわゆる「ブレードめくれ」を防止することができる。更に、感光ドラム１００表面に静電的に付着してくるトナーに機械的な力を加えることにより、トナーの感光ドラム１００への付着力を減らし、クリーニングブレード１０３によって除去しやすくするなど、種々の利点があり、白黒画像を得るために１成分系磁性トナーのみを使用する画像形成装置においては一定の効果を挙げている。

これに対し、２色以上の多色画像形成装置におけるカラートナーは、プリント画像の色彩を鮮明にするために、透明な樹脂に染料、顔料を混入して構成してあるのが一般的であり、非磁性トナーである場合が多い。また、黒トナーを含めてすべて非磁性トナーを使用する構成である場合には、上記したクリーニングブレード構成で感光ドラム表面の残留トナーを除去する場合が多く見られる。

しかしながら、１成分磁性トナーはトナー濃度の制御が必要なく、現像器が２成分に比べ簡易構成で済むことから、黒トナーとして用いられている例も見受けられ、このような構成の場合、上記したマグネットローラ１０１を有するクリーニング装置１０７を適用すると、カラートナーはマグネットローラ１０１に吸着されず、クリーニング機能に問題が生ずることを避けることができない。

また、クリーニング作用を非磁性トナーに合わせるべく、マグネットローラ１０１を排除してクリーニングブレード１０３のみに依存するように構成することは、上述したようなマグネットローラ１０１の有する利点からいって、また、黒色画像を得ることが頻度としては最も大きいことが十分考えられることからいって得策でない。即ち、マグネットローラ１０１が磁性トナーのクリーニングにおいて発揮する効果を損なわず、非磁性トナーのクリーニングを行うことが望まれる。

そこで、マグネットローラ１０１を備えたクリーニング装置において、非磁性トナーの回収を行うと、始めはマグネットローラ１０１上の磁性トナーに非磁性トナーが静電的吸着力のような作用によって付着して感光ドラム１００上から除去されるが、ある程度の非磁性トナーが供給されるとそれ以上は捕捉されることなく遊離して、外部に溢れ飛散してしまう。このため、磁性・非磁性トナー混合の回収構成においては、マグネットローラ１０１下にトナー飛散防止部材１０７（可撓性部材、いわゆるすくいシート。以後すくいシートと呼ぶことにする）を配置して、遊離した非磁性トナーが外部に溢れ出さないようにしている。（例えば、特許文献１参照）
特開２００４−２１１４１号公報

しかしながら、すくいシート１０７を配置することにより感光ドラム１００上の残トナーをすくいシート１０７によりかき取ってしまい、トナー落下、いわゆるぼた落ちという現象を引き起こす可能性があることが分かっている。これはマグネットローラ１０１をもつクリーニング装置特有の現象であり、マグネットローラ１０１、すくいシート１０７、クリーナ容器１０９の位置関係が大きく影響している。

図７に示すように、感光ドラム１００とマグネットローラ１０１上に形成される磁気ブラシ１０２は、感光ドラム１００とマグネットローラ１０１との間にマグ溜まり１０８を形成している。このマグ溜まり１０８はマグネットローラ１０１の回転により、感光ドラム１００に押しつけられている。マグ溜まり１０８がすくいシート１０７先端にかかってしまうと、すくいシート１０７が感光ドラム１００側へ押さえつけられ、感光ドラム１００上の残トナーがすくいシート１０７の腹部でかき取られてしまい、ぼた落ちが発生してしまう。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、マグネットローラとすくいシートを持つクリーニング装置において、マグネットローラとすくいシートとクリーナ容器の位置関係を適正化し、トナー落下、いわゆるぼた落ちを防止する構造のクリーニング装置およびそのようなクリーニング装置を具備した画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、回転可能な像担持体と、前記像担持体の回転方向と逆方向に回転可能に設けられ、表面に形成された磁気ブラシにより前記像担持体上のトナーを除去するマグネットローラを有するクリーニング手段と、
該マグネットローラより像担持体回転方向に対して上流側に当接配置され、クリーニング手段により除去されたトナーがクリーニング装置外部に飛散することを防止するトナー飛散防止部材と、前記マグネットローラの両端部に設けられ、前記マグネットローラ上に形成されたトナー量を規制する規制部材と、
を有するクリーニング装置において、
前記マグネットローラと前記像担持体間距離Ｆが０．８５〜１．４５ｍｍであり、前記マグネットローラの対前記像担持体の周速比Ｊが９０〜３３０％であり、前記規制部材の前記マグネットローラ回転軸方向の幅が８ｍｍ以上であり、前記マグネットローラの磁力Ｔが７００〜１３００ｇａｕｓｓであり、かつ、
前記トナー飛散防止部材の先端とマグネットローラ間の距離をＨ（ｍｍ）、としたとき、
１．０３８７ｌｎ（Ｊ）−１．４５７３≦Ｈ≦Ｔ／１００、
を満たすことで、前記トナー飛散防止部材の像担持体への当接部を、前記像担時体と前記マグネットローラとの間に形成されるトナー溜まりに進入しないように、且つ、前記マグネットローラから遊離して前記トナー飛散防止部材上に落下したトナーが前記マグネットローラの磁力で引き戻せることを特徴とする。

本発明によれば、マグネットローラとすくいシートを持つクリーニング装置において、マグネットローラとすくいシートとクリーナ容器の位置関係を適正化することにより、トナー落下、いわゆるぼた落ちを防止することができる。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

〈実施の形態〉
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。このクリーニング装置は、レーザビームプリンタ・複写機・レーザファクシミリなどの電子写真方式の画像形成装置において、感光体表面に残留した残留トナーを除去するクリーナに用いられて好適なものである。

なお、以下の実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

まず、図１を参照して、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成について説明する。図１は、画像形成装置の概略構成断面図である。

図１に示す画像形成装置は、像担持体としての感光体上に静電潜像を形成し、この潜像を現像剤（トナー）で現像してシートに転写することでフルカラー画像を形成する電子写真方式のカラー画像形成装置である。

装置本体の上部には画像読取部を有し、原稿台ガラス３０の上に載置した原稿Ｓを露光ランプ３１によって露光走査することにより、原稿Ｓからの反射光像をミラー１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、およびレンズ１３によりフルカラーセンサ１４に集光し、カラー色分解画像信号を得る。

カラー色分解画像信号は図示しない増幅回路を経てビデオ処理ユニットにて処理を施され、画像形成部に送出される。

画像形成部は、像担持体である感光体１５を有する。また、感光体１５の周囲には、前露光ランプ１６、コロナ帯電器１７、露光手段であるレーザ露光光学系１８、電位センサ１９、クリーニング装置２４、固定のブラック現像器２１Ｋ及び回転可能な３つのカラー現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ、並びに中間転写体９が配置されている。ここで現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃは非磁性トナー、現像器２１Ｋは磁性トナーを用いている。

画像形成部においては画像形成開始の信号が入力されると、感光体１５が図示しない駆動手段により矢印Ａ方向に回転駆動される。そして、前露光ランプ１６で感光体１５の残留電位を除電し、コロナ帯電器１７により一様に帯電させる。

レーザ露光光学系１８において、画像読取部からの画像信号は、図示しないレーザ出力部にて光信号に変換され、変換されたレーザ光が回転多面鏡１８ａで反射され、レンズ１８ｂ及びミラー１８ｃを介して感光体１５の円筒面に投影される。このように各分解色ごとに光像を照射し、感光体１５上に静電潜像を形成する。

３個の回転する現像器２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃは回動軸２２を中心として回転する現像ロータリ２３に夫々着脱可能に保持されている。画像形成に際しては各現像器が現像ロータリ２３に保持された状態で回動軸２２を中心に回転移動し、所定の現像器が、感光体１５に対向した位置に止まり、更に現像スリーブが感光体１５に対し微小間隔をもって対向するように位置決めされた後、感光体１５の静電潜像に対応して可視像を形成する。

カラー画像形成時には中間転写体９の１回転毎に現像ロータリ２３が回転しマゼンタ現像器２０Ｍ、イエロー現像器２０Ｙ、シアン現像器２０Ｃ、次いでブラック現像器２１Ｋの順で現像工程がなされる。

中間転写体９はカラー画像形成動作時には各現像器により可視化された感光体１５上のトナー画像を４回（Ｍ，Ｙ，Ｃ，Ｋの４色の各画像）にわたり多重転写を受けるため感光体１５の外周速度と同期して矢印Ｂ方向に回転する。多重転写を受けた中間転写体９は電圧を印加された転写ローラ１０によって転写材１１を挾み込み搬送することにより転写材１１に中間転写体９上の各色トナー像を同時に多重転写する。転写後の転写材１１は、次工程である定着器にむけて送られる。

トナー像を保持した転写材１１は定着ローラ２６と加圧ローラ２７とにより搬送されると共に熱及び圧力を加えられる。これによりトナーが転写材１１に定着される。

次に、図２を参照して、本実施形態に係るクリーニング装置の構成を説明する。図２は、クリーニング装置の概略構成断面図である。

このクリーニング装置は、本体ユニットＤと、本体ユニットＤに着脱自在なすくいシートユニット（受け部材ユニット）Ｅとから構成される。

本体ユニットＤは、概略、その側面に感光体１５表面に臨む開口部２５ｂを有するクリーナ容器２５と、開口部２５ｂの上部にて感光体１５表面の残留トナーを掻き落とすクリーニング部材としてのクリーニングブレード７と、このクリーニングブレード７の両端に配される図示しない容器端部シールとを有する。

クリーナ容器２５は、クリーニング装置の外郭をなす箱体であって、クリーニングブレード７の他、マグネットローラ５や廃トナー搬送スクリュー６その他の構成部品を収容するとともに、感光体１５から回収した残留トナーを受け容れる役割を担う。

ウレタンゴムで構成されたクリーニングブレード７はブレード揺動板３３に固定されており、ブレード揺動板３３は揺動支点軸３４を中心に揺動可能に支持されている。また、ブレード揺動板３３には加圧ばね３２が張架されており、この加圧ばね３２のばね力によってクリーニングブレード７が感光体１５に所定の圧力で付勢されている。

枠体に取り付けられたクリーニングブレード７の一方の端縁の一つのエッジが感光体１５の表面に圧接して、転写後の残留トナーを掻き落とす。

クリーニングブレード７の感光体１５の走行方向にみて上流側にはマグネットローラ５が配設してあり、矢印Ｃ方向で示すように感光体１５と同方向に駆動している。現像器２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２１Ｋによって磁性トナー、非磁性トナーが供給されてゆくと、回収された回収磁性トナーの一部はマグネットローラ５の表面に、感光体１５によって定まる、一定厚のトナー層である磁気ブラシ５ａを形成する。

トナー層はマグネットローラ５の回転に伴って、感光体１５に対向する位置に到達して、マグネットローラ上流にてマグ溜まり５ｂを形成して感光体１５表面の摺擦を確実に行う。マグネットローラ５の両端部でトナー層をスクレーパ２８でかきとり、マグ溜まり５ｂの量を調整している。かき取られたトナーは廃トナー搬送スクリュー６によって外部に排出される。

すくいシート１は、クリーナ容器２５の開口部２５ｂの下部（クリーニングブレード７の下方）にて感光体１５の表面に摺接し、クリーニングブレード７によって掻き落とされた残留トナーを受け、開口部２５ｂからクリーナ容器２５の内部へと回収トナーを導入する。

開口部２５ｂの両側部において、クリーニング装置と感光体１５の間には、本体ユニットＤに取り付けられた図示しない容器端部シールとすくいシートユニットＥに取り付けられた図示しない端部シールとが潰されながら設置され、またクリーナ容器２５とすくいシートユニットＥとの間にシール材３を設置し、当該装置と感光体１５の間の隙間をシールしている。

これによりマグネットローラ５から離脱した非磁性トナー、飛散した非磁性トナーはクリーナ容器２５からこぼれ落ちることはない。

次に、図３を参照して、本実施形態に係るすくいシートとマグ溜まりとクリーナ容器の位置関係を説明する。

すくいシート１の先端を、感光体１５とマグネットローラ５との間に形成されるトナー溜まり５ｂに進入しない位置、且つマグネットローラ５から遊離してすくいシート１上に落下したトナーがマグネットローラ５の磁力で引き戻せる位置に配置する。

マグ溜まり５ｂの量を決定しているパラメータとしては以下のものがある。
１．マグネットローラ−感光体間距離Ｆ
２．マグネットローラと感光体の周速比Ｊ
３．マグネットローラ端部スクレーパ幅
４．マグネットローラ磁力Ｔ
この中で、１は０．８５〜１．４５ｍｍ、２は３０〜３３０％（対感光体）、３は幅８ｍｍ以上、４は約７００〜１３００Ｇがよいとされている。

１〜４において上限・下限を超えたときの不具合を簡単に説明する。
１．上限：トナーの横走り現象が起こりにくくなり、トナーが滞留してぼた落ちとなる。
下限：トナーによる感光体１５への摺擦が強まり、感光体１５傷が発生してしまう。
２．上限、下限：感光体１５へのトナー再コート不良となり、クリーニング不良となる。また、周速差が大きくなり感光体１５傷が発生してしまう。
３．下限：スクレープ能力が無くなり、トナーが滞留してぼた落ちとなる。
４．上限：トナーによる感光体１５への摺擦が強まり、感光体１５傷が発生してしまう。
下限：トナーの横走り現象が起こりにくくなり、トナーが滞留してぼた落ちとなる。

上記したように４項目のうち一つでも条件を満たしていないと、感光体傷又はトナー再コート不良によるクリーニング不良が発生してしまう。そこで本実施例では、１は１．１５ｍｍ、２は９０％、３は１０ｍｍ、４は１０００Ｇを称呼としている。

［すくいシート先端の上限］
実験により、本実施例の構成において、マグネットローラ５とすくいシート１先端との距離が１０ｍｍ以下であれば図４に示すように、マグネットローラ５から遊離してすくいシート１部に落下した回収磁性トナーをマグネットローラ５の磁力により再度戻すことが出来ることが分かった。またマグネットローラ５の磁力は比例関係となる。したがって、マグネットローラ５とすくいシート１先端との距離をＨ（ｍｍ）とすると、Ｈ≦１／１００×Ｔ［Ｔ：マグネットローラの磁力（Ｇ）］の関係が得られる。この関係を満たすことにより、すくいシート１上が回収トナーで埋もれることが無くなり、クリーナ容器２５外部へのトナー漏れを防ぐことが出来る。

［すくいシート先端の下限］
上記４項目の条件の中で、２以外の項目は実使用範囲においてマグ溜まり５ｂの形成に関して感度は低い。よって条件範囲が幅広く且つマグ溜まり５ｂの量に影響が大きい、「２．マグネットローラと感光体の周速比Ｊ」について、使用可能領域である３０％〜３３０％までの実データを図５に示す。Ｘ軸はマグネットローラ５の対感光体１５の周速比、Ｙ軸はマグネットローラ５とマグ溜まり５ｂとの距離Ｋである。１００％＝等速、それ以下であると感光体１５よりもマグネットローラ５の方が遅く、それ以上であるとマグネットローラ５の方が速いことになる。

図５より周速比が大きくなるとともに、マグ溜まり５ｂは大きくなる。つまり、感光体１５に対して、マグネットローラ５の周速が速くなるにつれてマグ溜まり５ｂが大きくなることを意味している。そこでこの結果より周速比Ｊをパラメータとして、Ｋ＝１．０３８７Ｌｎ（Ｊ）−１．４５７３の関係式が成り立つ。本実施例では周速比９０％を採用しているので、すくいシート１先端とマグネットローラ５の距離Ｈを３．３ｍｍ以上とすることでマグ溜まり２５ｂはすくいシート１の先端に覆い被さることはない（Ｋ≦Ｈ）。

また、図３のように、すくいシート１の先端をトナー受け部２５ａより重力方向下側に配置することで、マグ溜まり量が多くなってしまった場合でもトナー受け部２５ａの先端で規制されるので、マグ溜まり５ｂがすくいシート１の先端に直接覆い被さることを防止することができる。

以上説明したように、マグネットローラとすくいシートを持つクリーニング装置において、マグネットローラとすくいシートとクリーナ容器の位置関係を適正化することにより、トナー落下、いわゆるぼた落ちを防止することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成断面図である。 本発明の実施形態に係るクリーニング装置の概略構成断面図である。 本発明の実施形態に係るクリーニング装置の拡大断面図１である。 本発明の実施携帯に係るクリーニング装置の拡大断面図２である。 本発明の実施形態に係る検証データである。 従来例におけるクリーニング装置の概略構成断面図である。 従来例におけるクリーニング装置の拡大断面図である。

符号の説明

１ すくいシート（可撓性部材）
２ シート支持板
３ シール材
５ マグネットローラ
５ａ 磁気ブラシ
５ｂ マグ溜まり
６ 廃トナー搬送スクリュー
７ クリーニングブレード（クリーニング部材）
９ 中間転写体
１０ 転写ローラ
１１ 転写材
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ ミラー
１３ レンズ
１４ フルカラーセンサ
１５ 感光体（像担持体）
１６ 前露光ランプ
１７ コロナ帯電器
１８ レーザ露光光学系
１８ａ 回転多面鏡
１８ｂ レンズ
１９ 電位センサ
２０Ｙ 現像器（イエロー現像器）
２０Ｃ 現像器（シアン現像器）
２０Ｍ 現像器（マゼンタ現像器）
２１Ｋ 現像器（ブラック現像器）
２２ 回動軸
２３ 現像ロータリ
２４ クリーニング装置
２５ クリーナ容器
２５ａ トナー受け部
２５ｂ 開口部
２６ 定着ローラ
２７ 加圧ローラ
２８ スクレーパ
３０ 原稿台ガラス
３１ 露光ランプ
３２ 加圧ばね
３３ ブレード揺動板
３４ 揺動支点軸
Ｄ 本体ユニット
Ｅ すくいシートユニット（受け部材ユニット）
Ｓ 原稿

Claims (2)

1. 回転可能な像担持体と、前記像担持体の回転方向と逆方向に回転可能に設けられ、表面に形成された磁気ブラシにより前記像担持体上のトナーを除去するマグネットローラを有するクリーニング手段と、
   該マグネットローラより像担持体回転方向に対して上流側に当接配置され、クリーニング手段により除去されたトナーがクリーニング装置外部に飛散することを防止するトナー飛散防止部材と、前記マグネットローラの両端部に設けられ、前記マグネットローラ上に形成されたトナー量を規制する規制部材と、
   を有するクリーニング装置において、
   前記マグネットローラと前記像担持体間距離Ｆが０．８５〜１．４５ｍｍであり、前記マグネットローラの対前記像担持体の周速比Ｊが９０〜３３０％であり、前記規制部材の前記マグネットローラ回転軸方向の幅が８ｍｍ以上であり、前記マグネットローラの磁力Ｔが７００〜１３００ｇａｕｓｓであり、かつ、
   前記トナー飛散防止部材の先端とマグネットローラ間の距離をＨ（ｍｍ）、としたとき、
   １．０３８７ｌｎ（Ｊ）−１．４５７３≦Ｈ≦Ｔ／１００、
   を満たすことで、前記トナー飛散防止部材の像担持体への当接部を、前記像担時体と前記マグネットローラとの間に形成されるトナー溜まりに進入しないように、且つ、前記マグネットローラから遊離して前記トナー飛散防止部材上に落下したトナーが前記マグネットローラの磁力で引き戻せることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記クリーニング装置は、前記クリーニング手段により除去されたトナーを収納するトナー収納部を有し、該トナー収納部は、像担持体表面に臨む開口部を有する容器であり、前記トナー飛散防止部材の像担持体への当接部を前記開口部端部より鉛直方向下側に配置したことを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。

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