JP2005258044A - クリーニング装置及び画像記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クリーニングブレードへの過剰なストレスを低減するクリーニング装置及び画像記録装置を得る。
【解決手段】 クリーニングブレード５０の背面側に塞き止め部材６２が取り付けられ、廃トナーＴをクリーニングブレード５０の先端部に一時的に塞き止める。クリーニングブレード５０の上流側には、感光体ドラム１２に近接する磁気ブラシローラ４０が配置される。磁気ブラシローラ４０は、放電生成物を機械的に掻き取ると共に、塞き止められる廃トナーＴを入れ替える。磁気ブラシローラ４０で放電生成物を除去し、トナー溜り６４の廃トナーＴを入れ替えることで、クリーニングブレード５０への過剰なストレスを低減することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、像担持体上にトナー像を形成し、このトナー像を記録媒体あるいは中間転写体に転写する複写機やレーザプリンタ等において、転写後に像担持体上に残留した廃トナーを除去するクリーニング装置およびこれを用いた画像記録装置に関する。

感光体ドラム等の像担持体上に形成されたトナー像を、用紙等の記録媒体に転写する画像記録装置が知られている。例えば、複写機やレーザプリンタに代表される一般的な電子写真方式の画像記録装置においては、帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程及び定着工程によって画像が形成され、転写工程で像担持体上に残留したトナーは、クリーニング工程で除去される。

クリーニング工程で用いられるクリーニング装置においては、ブレードにより、像担持体上に残留したトナーを除去する方式がよく知られている。このようなクリーニング装置には、ブレードと感光体表面との摺動時の微小振動に起因する異常音やブレード先端の損傷を防止するために、ブレードの背後に廃トナー塞き止めシートを設ける装置がある（例えば、特許文献１参照）。

この従来のクリーニング装置によれば、塞き止めシートで塞き止められた廃トナーがブレードの先端を覆うことによって、感光体に対して摺動するブレードの微小振動が低減され、異常音やブレード先端の損傷を防止できる。

しかし、トナー溜り部内でトナーの流れが滞ってパッキングが発生すると、感光体表面に過剰な圧力がかかり、摩耗が進んで感光体寿命が短くなったり、感光体表面に傷が発生したりする場合がある。また、放電生成物が像担持体上に付着している場合には、ブレードの滑りが悪くなり、ブレードへ過剰なストレス（応力）が作用しやすくなる。

また、トナー溜り部にキャリアや異物が混入した場合、トナー溜りに滞留する可能性が高くなるので、結果としてブレードと感光体との間に進入しやすくなり、クリーニング不良や感光体傷が発生することがある。
特開平１１−１６１１２５号公報

本発明は、上記事実を考慮して、クリーニングブレードへの過剰なストレスを低減するクリーニング装置及び画像記録装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載する本発明のクリーニング装置は、像担持体に当接し、前記像担持体の表面に残留した廃トナーを掻き落とすクリーニングブレードと、前記廃トナーを前記クリーニングブレードの先端部に一時的に塞き止める塞き止め部材と、前記クリーニングブレードの上流側にあって前記像担持体に近接し、静電的吸着力を備えて塞き止められる前記廃トナーを入れ替える磁気ブラシと、を有することを特徴とする。

請求項１に記載する本発明のクリーニング装置によれば、磁気ブラシがクリーニングブレードの上流側で像担持体に接触し、像担持体上に残留する特定極性の廃トナー等を静電的に吸着する。このとき、像担持体上に残留する放電生成物は、非静電的に像担持体に付着しているためほとんど磁気ブラシによって機械的に掻き取られるが、廃トナーは、負帯電、正帯電及び無帯電のものが混在するために、無帯電の廃トナーや磁気ブラシに反発する極性の廃トナーは、磁気ブラシに吸着されず、像担持体の表面に残留して搬送される。像担持体表面に残留した廃トナーは、クリーニングブレードが像担持体に当接することで、掻き落とされる。掻き取られた廃トナーは、塞き止め部材によって、クリーニングブレードの先端部に一時的に塞き止められる（以下、廃トナーが塞き止められる領域を「トナー溜り」という。）。これにより、廃トナーの外添剤がクリーニングブレードの先端部で潤滑剤として作用し、クリーニングブレードの先端部における摺動性が向上する。ここで、磁気ブラシは、トナー溜りの廃トナーを入れ替えて、トナー溜りで廃トナーの流れが滞るのを防ぐ。これにより、パッキングの発生を未然に防止すると共に、廃トナーの外添剤をトナー溜りに供給することができる。このように、磁気ブラシで放電生成物を機械的に掻き取って除去し、トナー溜りの廃トナーを入れ替えることで、クリーニングブレードへの過剰なストレスを低減することができると共に、感光体磨耗を低減して寿命を延ばすことができる。

請求項２に記載する本発明のクリーニング装置は、請求項１の構成において、前記塞き止め部材が、板状部材であって、前記クリーニングブレードの背面側に取り付けられることを特徴とする。

請求項２に記載する本発明のクリーニング装置によれば、塞き止め部材が板状部材であって、クリーニングブレードの背面側に取り付けられるので、廃トナーをクリーニングブレードの先端部と磁性ブラシの表面との間に効率的に塞き止めることができる。このため、クリーニングブレードの先端部に廃トナーの外添剤を常時供給することができ、クリーニングブレードの先端部における摺動性を維持することが可能となる。これにより、クリーニングブレードへの過剰なストレスを低減することができる。

請求項３に記載する本発明のクリーニング装置は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記塞き止め部材が、板バネ状の部材であって、塞き止められた前記廃トナーを前記像担持体側に押圧することを特徴とする。

請求項３に記載する本発明のクリーニング装置によれば、板バネ状の塞き止め部材が塞き止められた廃トナーを像担持体側に押圧するので、クリーニングブレードの先端部に廃トナーの外添剤を常時供給することができると共に、廃トナーによって像担持体上に残留する放電生成物をより効果的に除去することができる。このように、放電生成物をクリーニングブレードに至る前に除去することで、像担持体に付着した放電生成物によってクリーニングブレードの滑りが悪くなるのを防ぎ、クリーニングブレードの先端部における摺動性を維持することが可能となる。これにより、クリーニングブレードへの過剰なストレスを低減することができる。

請求項４に記載する本発明のクリーニング装置は、請求項１から３のいずれか一項に記載の構成において、前記磁気ブラシは、マグネットローラ上に磁性粒子を穂立ちさせて形成されており、前記塞き止め部材の先端と前記マグネットローラの表面との間は、前記磁性粒子の穂立ちが通過可能な間隙が設けられることを特徴とする。

ここで、穂立ちとは、マグネットローラによる磁界で連鎖状に繋がって穂のようになったものをいう。

請求項４に記載する本発明のクリーニング装置によれば、磁性粒子の穂立ちが塞き止め部材の先端とマグネットローラの表面との間を通過できるので、磁性粒子がトナー溜り部に滞ることなく、効率よく放電生成物を掻き取ることができる。またトナー溜りの廃トナーをスムーズに入れ替えることができるようになる。このように、トナー溜りの廃トナーを入れ替えることでパッキングの発生を防止できると共に、廃トナーの外添剤をトナー溜りに適宜供給することができ、クリーニングブレードへの過剰なストレスを低減することができる。また、トナー溜り部にキャリアや異物が混入した場合も、廃トナーと共にトナー溜り部から排出することができるので、クリーニング不良や感光体傷の発生を防止することができる。

請求項５に記載する本発明のクリーニング装置は、請求項１から４のいずれか一項に記載の構成において、前記塞き止め部材に、塞き止められた前記廃トナーの一部が通過可能な貫通部を形成したことを特徴とする。

請求項５に記載する本発明のクリーニング装置によれば、塞き止められた廃トナーの一部が塞き止め部材の貫通部を通過できるので、トナー溜りの廃トナーを積極的に入れ替えることができる。これによって、クリーニングブレードの先端部に入れ替えられた廃トナーの外添剤を供給することができ、クリーニングブレードの先端部に過剰なストレスが作用するのを低減できる。

請求項６に記載する本発明のクリーニング装置は、請求項１から５のいずれか一項に記載の構成において、前記磁気ブラシは、バイアス電圧を印加する印加手段を備え、前記印加手段によりバイアス電圧を変えることによって前記廃トナーの移動方向を制御することを特徴とする。

請求項６に記載する本発明のクリーニング装置によれば、磁気ブラシに印加するバイアス電圧を変えることによって廃トナーの移動方向を制御するので、磁気ブラシによってトナー溜りの廃トナーを入れ替えることができる。ここで、廃トナーの入れ替えにおいては、トナー溜りにある廃トナーを排出する際には、廃トナーが磁気ブラシ側に移動する方向に電界が作用するように、磁気ブラシにバイアス電圧を印加し、また、トナー溜りへ廃トナーを供給する際には、廃トナーが像担持体側に移動する方向に電界が作用するように、磁気ブラシにバイアス電圧を印加する。このようにトナー溜りの廃トナーを入れ替えることで、クリーニングブレードの先端部に入れ替えられた廃トナーの外添剤を供給することができ、クリーニングブレードの先端部に過剰なストレスが作用するのを低減できる。

請求項７に記載する本発明の画像記録装置は、像担持体の表面にトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写して画像を記録する転写手段と、転写後に前記像担持体の表面に残留した廃トナーを除去する請求項１から６のうちいずれか一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。

請求項７に記載する本発明の画像記録装置によれば、現像手段が像担持体の表面にトナー像を形成し、転写手段がトナー像を記録媒体に転写して画像を記録する。転写後に前記像担持体の表面に残留した廃トナーをクリーニング装置が除去する。クリーニング装置は、磁気ブラシで放電生成物を機械的に除去すると共に、トナー溜りの廃トナーを入れ替えることで、クリーニングブレードへの過剰なストレスを低減することができる。

以上説明したように、本発明のクリーニング装置及び画像記録装置によれば、磁気ブラシとトナー溜りによる放電生成物掻き取り効果でクリーニングブレードへの過剰なストレスを低減し、クリーニングブレード自身の寿命を延ばすと共に、像担持体磨耗を低減して感光体寿命も延ばすことができるという優れた効果を有する。また、トナー溜り部にキャリアや異物が混入した場合も、磁気ブラシの搬送力により廃トナーと共にトナー溜り部から排出することができるので、クリーニング不良や感光体傷の発生を防止することができる。

本発明に係るクリーニング装置およびこれを備えた画像記録装置の第１の実施形態を図面に基づき説明する。図１には、クリーニング装置を備えた画像記録装置の概略構成が示されている。この画像記録装置は、電子写真複写機、レーザプリンタ等に使用される。

図１に示すように、画像記録装置１０は、表面に感光体層を備えてドラム状とされた像担持体としての感光体ドラム１２を備える。感光体ドラム１２は、アルミニウム等の金属製支持体（ドラム）に、電荷発生層、電荷輸送層を順次積層させた所謂機能分離型の感光体であり、感光体ドラム１２の外径は直径８４ｍｍとされ、図１における時計回り方向（矢印Ａ方向）に回転する。この感光体ドラム１２を囲む円周上には、帯電器１４、露光装置１６、現像装置１８、転写ベルト２０、およびクリーニング装置３４が、図１における時計回り方向（矢印Ａ方向）に順次配設されている。

感光体ドラム１２の上方には、感光体ドラム１２に対向して帯電器１４が配設されている。帯電器１４は、金属製の芯金上にカーボンを含有するＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）からなる弾性層を形成し、弾性層の上に抵抗層としてイオン導電材を含有するＥＣＯ（エピクロルヒドリンゴム）を成膜し、さらにその上にカーボンとＳｎＯ₂（導電性フィラー）とを含有するＰＡ（ポリアミド）からなる表面層を成膜したものである。各層の厚みは、弾性層が２．８ｍｍ、抵抗層が１５０μｍ、表面層が１０μｍとされており、表面層を含む層全体の抵抗値は、１０⁷〜１０⁸Ωとされている。この帯電器１４の芯金にＤＣ電圧が印加されると、感光体ドラム１２の表面１２Ａは、一様に負に帯電されるようになっている。なお、本実施形態では、感光体ドラム１２に接触するタイプの帯電器１４を用いたが、スコロトロンや固体放電器等のように、感光体ドラム１２に接触しないタイプの帯電器を用いてもよい。

帯電器１４の下流側には、露光装置１６が設けられている。露光装置１６は、発光素子（ＬＤ）を備え、この発光素子（ＬＤ）のレーザ光を感光体ドラム１２の回転方向とほぼ垂直に繰り返し走査可能とされている。発光素子（ＬＤ）が画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦすることによって、回転駆動される感光体ドラム１２の表面１２Ａに対して画像を書き込み、これにより、感光体ドラム１２の表面１２Ａに潜像が形成されるようになっている。

露光装置１６の下流側には、現像装置１８が設けられている。現像装置１８は、感光体ドラム１２の表面１２Ａに、イエロー色、マゼンタ色、シアン色、ブラック色の各トナーを付着させて各色のトナー画像を形成するために、Ｙ画像形成部１８Ｙ、Ｍ画像形成部１８Ｍ、Ｃ画像形成部１８Ｃ、およびＢＫ画像形成部１８Ｂが、図１における反時計回り方向に沿って円周状に配設されている。現像装置１８が、露光装置１６で形成された潜像にトナーを付着させることで、感光体ドラム１２の表面１２Ａにはトナー像（可視像）が形成されるようになっている。

ここで、現像装置１８で用いられる現像剤について説明する。

トナーは、乳化重合法により製造されたもので、平均粒径は、６．５μｍ、形状係数は、１３２±２のポテト形状である。トナーの粒径は、画質に大きな影響を与え、粒径が大きくなるほど画像は粗くなる。平均粒径が２０μｍ程度のトナーでも実用上の問題はないが、細線の解像力を高くするためには、平均粒径が１０μｍ以下のトナーを用いるのが望ましい。しかし、トナー径が小さくなると、トナーとキャリアとの間に作用する物理的付着力が支配的となって現像性が低下し、また、トナーの凝集も起こりやすくなるために、取り扱い上の問題が生じる。そこで、トナーの平均粒径は、５μｍ以上１０μｍ以下とするのが好ましい。なお、形状係数は、光学顕微鏡によるトナーの拡大像をイメージアナライザＬｕｚｅｘ３（（株）ニレコ製）で画像解析して求めた値であり、次式により求めた。

形状係数＝（（トナー径の絶対最大径）²／（トナーの投影面積））×（π／４）×１００
トナーには、帯電制御剤や転写助剤として、適当量の外添剤が外添されている。外添剤には、平均１０〜１５０ｎｍ程度のシリカやチタニア等の微粒子が適用される。

本実施形態では、トナーは、乳化重合法により製造したものを適用したが、これに限定されず、例えば、懸濁重合法、懸濁造粒法、溶解懸濁法、混練粉砕法等により製造されたものを適用してもよい。

キャリアは、フェライトの芯材表面に、カーボンブラック等の導電材料が分散された樹脂被膜層を有する樹脂コートキャリアで、平均粒径が４５μｍである。

トナーとキャリアとを混合した現像剤としては、例えば、トナー濃度（ＴＣ：Ｔｏｎｅｒ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）を８ｗｔ％とし、現像剤中トナー帯電量を２０〜３０μＣ／ｇとしたものを適用することができる。ここで、ＴＣは次式で求められる。

ＴＣ（ｗｔ％）＝（（現像剤に含まれるトナーの重量（ｇ））／（現像剤の総重量（ｇ）））×１００
トナーとキャリアとを混合して現像剤としたときのトナーの電荷量は、高すぎるとトナーのキャリアに対する付着力が高くなりすぎてトナーが現像されないという現象が発生する。一方、電荷量が低すぎると、トナーのキャリアに対する付着力が弱くなり、遊離トナーによるトナークラウドが発生し、プリント時に本来白抜けとなるべき非画像部にトナーが付着して濃度が高くなる現象（かぶり）が発生して問題となる。トナーを転移して良好な現像を行うためには、現像剤中のトナーの電荷量は、絶対値で５〜５０μＣ／ｇとするのが好ましく、より好ましくは、１０〜４０μＣ／ｇであり、本実施形態では、３０μＣ／ｇとした。

図１に示されるように、このような現像剤を用いる現像装置１８の下流側には、感光体ドラム１２に当接する無端帯状の転写ベルト２０が設けられている。転写ベルト２０は、搬送ローラ１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄによって内側から張架された状態で保持されると共に、図１における反時計回り方向（矢印Ｂ方向）に駆動可能とされている。転写ベルト２０の内側にあって、感光体ドラム１２に対向する位置には、転写ベルト２０を正に帯電させて転写ベルト２０の外側の面に感光体ドラム１２の表面１２Ａ上のトナーを吸着させる１次転写ローラ２２が配設されている。１次転写ローラ２２は、金属製の芯金にウレタン発泡体の層を形成したもので、ウレタン発砲層の体積抵抗は、１０⁶ 〜１０⁷ Ωｃｍとされている。この１次転写ローラ２２には、プラスの電圧が印加されている。１次転写ローラ２２は、転写ベルト２０に圧力を加えながら回転するので、転写ベルト２０には、感光体ドラム１２の表面１２Ａに形成されたトナー像が転写されるようになっている。転写ベルト２０の外側下方には、記録紙Ｐを正に転写させて転写ベルト２０に押圧することにより、転写ベルト２０に形成されたトナー像を記録紙Ｐ上に転写する２次転写ローラ２４が配設されている。２次転写ローラ２４は、金属製の芯金にスキン層を有するシリコーン発砲体の層を形成し、さらにそのスキン層の上にコート層として、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を成膜したものである。コート層の厚みは１０μｍで、コート層を含む層全体の体積抵抗率は、１０⁶ 〜１０⁷ Ωｃｍとされている。

転写ベルト２０の下方には、２次転写ローラ２４に記録紙Ｐを供給する記録紙供給装置２６が設けられている。記録紙供給装置２６は、１対の搬送ローラ２６Ａ、２６Ａを備えると共に、搬送ローラ２６Ａ、２６Ａで搬送される記録紙Ｐを２次転写ローラ２４に向かって誘導する誘導スロープ２６Ｂを備えている。２次転写ローラ２４による記録紙Ｐの排出側には、記録紙Ｐ上のトナー像を定着させる定着装置２８が設けられている。定着装置２８は、２次転写ローラ２４によってトナー像が転写された記録紙Ｐを加熱・押圧することにより、トナー像を定着させる１対の定着ローラ２８Ａ、２８Ａを備えると共に、この定着ローラ２８Ａ、２８Ａに向かって記録紙Ｐを搬送する搬送コンベア２８Ｂ、及び、定着ローラ２８Ａ、２８Ａで定着された記録紙Ｐを排出する一対の排出ローラ２８Ｃ、２８Ｃを備える。なお、記録紙Ｐは、記録紙供給装置２６と定着装置２８とにより、図１において矢印Ｃに示す方向に搬送されるようになっている。

転写ベルト２０の近傍であって、２次転写ローラ２４から１次転写ローラ２２へ至る中間位置には、２次転写ローラ２４によって記録紙Ｐにトナー像を転写した後に転写ベルト２０に残留したトナーを除去するトナー除去装置３０が設けられている。

１次転写ローラ２２と感光体ドラム１２とが転写ベルト２０を挟持する位置から、感光体ドラム１２の回転方向（矢印Ａ方向）へ少し進んだ位置には、感光体ドラム１２の表面１２Ａを清掃して転写残留の廃トナーＴ（図２参照）等を除去するクリーニング装置３４が配設されている。

クリーニング装置３４の構成の詳細を図２に示す。

クリーニング装置３４は、感光体ドラム１２に近接して配置され、感光体ドラム１２に対向する側に開口するクリーナハウジング３６を備えている。クリーナハウジング３６の下側開口端部には、シール部材３８が固定されている。シール部材３８は、感光体ドラム１２とクリーニング装置３４との間の隙間をほぼ塞ぎ、クリーニング装置３４内の廃トナーＴ等が外部へ漏れるのを防ぐ。

クリーニング装置３４内には、シール部材３８よりも感光体ドラム１２の回転方向下流側に磁気ブラシとしての磁気ブラシローラ４０が配設されている。磁気ブラシローラ４０は、筒材４２Ａの内部に磁石４２Ｂを固定配置するマグネットローラ４２を備え、このマグネットローラ４２上に磁性粒子の層（以下、「磁気ブラシ層」という。）４４が形成されている。

筒材４２Ａ内の磁石４２Ｂは、周方向にＮ極とＳ極とが交互に計４個配置されている。筒材４２Ａは、アルミニウム等の導電性部材で構成され、電圧が印加可能とされている。ここで、磁気ブラシローラ４０には、バイアス電圧を印加する印加手段（図示省略）が設けられている。筒材４２Ａ内に磁石４２Ｂが固定配置されたマグネットローラ４２は、図２の反時計回り方向（矢印Ｂ方向）に回転駆動される。ここで、マグネットローラ４２と感光体ドラム１２との間隔は、０．５ｍｍとされている。

図３に示されるように、磁気ブラシ層４４は、現像剤のキャリア等の磁性粒子４６Ａにより構成されている。磁気ブラシ層４４における複数の磁性粒子４６Ａは、マグネットローラ４２による磁界でチェーン状に繋がって穂立ち４６を形成している。ここで、穂立ちとは、マグネットローラ４２による磁界で連鎖状に繋がって穂のようになったものをいう。磁気ブラシ層４４における磁性粒子４６Ａの穂立ち４６がブラシ繊維の機能を果たす。ここで、磁性粒子４６Ａの粒径Ｄは、１０μｍ≦Ｄ≦１００μｍとするのが好ましい。１０μｍ≦Ｄとすることで、きめ細かい磁気ブラシ層４４が形成されて図２に示される感光体ドラム表面１２Ａをむらなくクリーニングすることができ、Ｄ≦１００μｍとすることで、クリーニング時における磁性粒子４６Ａ（図３参照）の飛散や感光体ドラム表面１２Ａへの付着を防止することができる。

図２に示されるように、クリーニング装置３４の下部には、螺旋オーガ４８が磁気ブラシローラ４０の軸方向と同じ方向に伸びて設けられている。螺旋オーガ４８は、磁気ブラシローラ４０からクリーニング装置３４内を浮遊して落下した廃トナーＴ等を一旦受け入れた後、廃トナーＴ等をクリーニング装置３４から排出するようになっている。

磁気ブラシローラ４０よりも感光体ドラム１２の回転方向（矢印Ａ方向）下流側には、感光体ドラム表面１２Ａに先端部５０Ａが当接するクリーニングブレード５０が設けられている。このクリーニングブレード５０は、板厚２ｍｍのウレタンゴム等の板状ゴム部材からなり、断面Ｌ字状の板金からなる圧力印加プレート５２に基端部５０Ｂが接着されている。圧力印加プレート５２の屈曲内側には、ホルダー５４が配置されている。圧力印加プレート５２は、このホルダー５４に止めネジ５６で固定されている。ホルダー５４は、回転軸５４Ａを備え、回転軸５４Ａを中心に回転可能とされている。圧力印加プレート５２の一端部（図２の左側端部）には、貫通孔５２Ａが形成され、スプリング５８の一端側が取り付けられており、このスプリング５８の他端側はフレーム６０に取り付けられている。

クリーニングブレード５０の背面側（感光体ドラム１２が配置される側に対して反対側）には、塞き止め部材６２が設けられている。塞き止め部材６２は、基端部６２Ａがホルダー５４と圧力印加プレート５２との間に挟持されており、基端部６２Ａに形成された３箇所の取付孔６２Ｄ（図４参照）へ止めネジ５６が挿通されて固定されている。塞き止め部材６２は、樹脂材料からなる板バネ状部材とされている。塞き止め部材６２の紙面直角方向の寸法（図４の幅Ｗ）は、クリーニングブレード５０の先端部５０Ａが感光体ドラム表面１２Ａに当接する、紙面直角方向の寸法と同様の寸法とされている。図２に示されるように、塞き止め部材６２の中間部６２Ｂから先端部６２Ｃにかけては、クリーニングブレード５０側に凸となる緩やかな円弧状に湾曲された湾曲部６２Ｒとされており、湾曲部６２Ｒの一部がクリーニングブレード５０と接触している。塞き止め部材６２の先端部６２Ｃとマグネットローラ４２の表面との間には、磁気ブラシローラ４０の穂立ち４６（図３参照）が通過可能な間隙が設けられている。感光体ドラム表面１２Ａに残留した廃トナーＴは、この塞き止め部材６２と、クリーニングブレード５０の先端部５０Ａと、磁気ブラシローラ４０の表面との間に一時的に塞き止められることになる。（以下、廃トナーＴが塞き止められる領域を「トナー溜り６４」という。）
次に、クリーニング装置３４の動作及び作用について説明する。

マグネットローラ４２上に磁気的に保持されている磁気ブラシ層４４は、マグネットローラ４２の回転により、感光体ドラム１２の表面１２Ａに近接する。この際、磁気ブラシ層４４は、感光体ドラム表面１２Ａに残留する廃トナーＴ等を静電的に吸着して磁気ブラシ層４４の中に保持する。マグネットローラ４２の回転時には、図３に示される磁性粒子４６Ａの穂立ち４６が、図２に示される塞き止め部材６２の先端部６２Ｃとマグネットローラ４２の表面との間を通過できるので、磁性粒子がトナー溜り部に滞ることなく、効率よく感光体ドラム表面に付着している放電生成物をトナー溜り６４に至る前に除去することができる。

ここで、磁気ブラシ層４４の中に保持された廃トナーＴ等が多くなると、磁気ブラシ層４４で保持できなくなった廃トナーＴ等がクリーニング装置３４内を飛散するが、その後重力で落下し、螺旋オーガ４８に受け入れられた後、クリーニング装置３４から排出される。

一方、感光体ドラム表面１２Ａに残留した廃トナーＴ等の一部（電荷が中和された廃トナーや磁気ブラシローラ４０に反発する極性の廃トナー等）は、磁気ブラシローラ４０に静電的に吸着されずに磁気ブラシローラ４０の前をそのまま通過し、クリーニングブレード５０により掻き取られる。ここで、クリーニングブレード５０の感光体ドラム１２に対する加圧作用について説明する。フレーム６０に取り付けられたスプリング５８の引張力（矢印Ｅ方向への力）が圧力印加プレート５２に作用すると、圧力印加プレート５２は、ホルダー回転軸５４Ａを支点として回転する。この圧力印加プレート５２の回転にクリーニングブレード５０がこれに連動することで、クリーニングブレード５０の先端部５０Ａが感光体ドラム１２と接触する。このように、クリーニングブレード５０の加圧手段として、上記のような所謂定荷重方式を用いることで、常に安定した所望の当接圧でクリーニングブレード５０を感光体ドラム１２に接触させることができる。これにより、クリーニングブレード５０は、感光体ドラム１２の表面１２Ａに残留した廃トナーＴを確実に掻き落とす。

掻き落とされた廃トナーＴは、塞き止め部材６２によって、クリーニングブレード５０の先端部５０Ａと磁気ブラシローラ４０の表面との間に一時的に塞き止められる。この塞き止め部材６２は、クリーニングブレード５０と同様に、圧力印加プレート５２の回転に連動するため、スプリング５８の引張力により、湾曲部６２Ｒの一部がクリーニングブレード５０の先端裏側に当接する。これにより、廃トナーＴを効率的に塞き止める。また、塞き止め部材６２には、感光体ドラム１２側への押圧力が作用するので、塞き止められたトナー溜り６４の廃トナーＴを押圧することになり、結果として、クリーニングブレード５０の先端部５０Ａに廃トナーＴの外添剤を常時供給すると共に、廃トナーによる摺擦力で感光体ドラム表面に残留する放電生成物を除去することができる。

トナー溜り６４に溜まった廃トナーＴは、磁気ブラシローラ４０によって、入れ替えられる。廃トナーＴの入れ替えのタイミングは、例えば、プリント枚数に応じて、又は、タイマーで設定したり、装置電源のオン・オフ時や画像記録のスタート・エンド時等とすることが可能であるが、画像記録への僅かな影響をも配慮すれば、画像記録をしていないタイミングとするのが好ましい。但し、画像記録をしているタイミングであっても廃トナーＴを入れ替えることは可能である。

このようなトナー溜りに溜まったトナーの入れ替えは、クリーニングブレード５０の先端部５０Ａにパッキングが発生して過剰なストレスが作用するのを避けるために必要であり、また、クリーニングブレード５０の先端部５０Ａに廃トナーＴの外添剤を供給してクリーニングブレード５０の感光体ドラム１２に対する摺動抵抗を低減するため、すなわち、クリーニングブレード５０の先端部５０Ａにおける摺動性を経時的に維持するためにも必要である。さらに、トナー溜りに溜まっている廃トナー自身による摺擦作用を経時的に維持するためにも必要である。

ここで、トナー溜り６４の廃トナーＴを入れ替えるために廃トナーＴを排出するときには、廃トナーＴが感光体ドラム１２側から磁気ブラシローラ４０側へ移動する電界が作用するように、磁気ブラシローラ４０にバイアス電圧を印加する。このような廃トナーＴの排出は、適当なインターバルで行う。一方、トナー溜り６４の廃トナーＴを排出した後、トナー溜り６４に廃トナーＴを供給するときには、感光体ドラム表面１２Ａの電位との関係で廃トナーＴが感光体ドラム１２側に移動する電界が作用するように、磁気ブラシローラ４０にバイアス電圧を印加する。具体的には、例えば、感光体ドラム表面１２Ａの電位が−１００Ｖで、廃トナーＴが正規極性のマイナスに帯電している場合、バイアス電圧として＋３００〜＋５００Ｖ程度を磁気ブラシローラ４０に印加すると、マイナス帯電の廃トナーＴが磁気ブラシローラ４０側に移動し、バイアス電圧として−２００〜−４００Ｖ程度を磁気ブラシローラ４０に印加すると、感光体ドラム１２側へマイナス帯電の廃トナーＴが移動する。

なお、トナー溜り６４に供給する廃トナーＴは、転写時に残留した廃トナーＴであり、これらの廃トナーＴを直接トナー溜り６４に供給するには、磁気ブラシローラ４０に静電的吸着をさせずに磁気ブラシローラ４０の前をそのまま通過させればよく、この場合は、前述のトナー供給時と同じバイアス条件に設定すればよい。

以上、説明したように、クリーニング装置３４およびこれを備えた画像記録装置１０によれば、磁気ブラシローラ４０で放電生成物を掻き取って除去することで、クリーニングブレード５０の滑りが悪くなるのを防止することができる。また、トナー溜り６４に廃トナーＴを塞き止め、かつ、廃トナーＴを適宜入れ替えることで、パッキングの発生を未然に防止すると共に、クリーニングブレード５０の先端部５０Ａに廃トナーＴの外添剤を常時供給することができ、この廃トナーＴの外添剤が潤滑剤として作用するので、クリーニングブレード５０の先端部５０Ａの摺動性を向上させることができる。また、トナー溜りに溜まっている廃トナーに外添剤が付着していることにより摺擦作用し放電生成物を除去することができる。これらにより、クリーニングブレード５０への過剰なストレスを低減することができる。
（試験例）
上記実施形態の作用を確認するために、比較試験を行った。

富士ゼロックス製カラー複合機ＤＣＣ５００のクリーニング部を図２に示すような構成に改造し、クリーニング性評価を実施した。評価条件としては、クリーニングにストレスとなる球形トナー（形状係数１１５）を使用した。球形トナーは、実施形態で説明した乳化重合法により作製し、形状が異なる以外は、平均粒径や外添仕様等を同一条件に調整した。また、クリーニングに対するストレス条件を付加するため、帯電器をスコロトロンから接触式の帯電ロールに置き換えて評価試験を実施した。帯電ロールへの印加電圧は、ＡＣ１．８ｋＶ（Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ）、周波数２ｋＨｚとした。接触帯電器は、放電により感光体表面エネルギーを増加させて濡れ性を増加させ、その結果摩擦力を向上させると考えられており、クリーニングには大きなストレスとなる。さらに、試験環境として高温高湿度（２８℃、８５％ＲＨ）下で実施し、放電生成物によるクリーニングへのストレスを与えた。

このような条件下において、以下に示す実施例に係る画像記録装置（以下、単に試験例という）と比較例に係る３台の画像記録装置（以下、比較例１、比較例２、比較例３という）との比較試験を行った。試験例は、本発明の実施形態に係るクリーニング装置、すなわち、トナー溜りと磁気ブラシ機構とが共にあるクリーニング装置を備えた画像記録装置とした。比較例１は、クリーニング装置にトナー溜りも磁気ブラシ機構もない画像記録装置とした。比較例２は、クリーニング装置にトナー溜りはあるが、磁気ブラシ機構はない画像記録装置とした。比較例３は、クリーニング装置にトナー溜りはないが、磁気ブラシ機構はある画像記録装置とした。各装置毎に走行試験をし、評価尺度は、クリーニング不良が発生するまでの感光体走行サイクル数とした。

試験結果を表１に示す。

試験結果として、表１に示すように、試験例は、比較例１と比較した場合にクリーニング不良が発生するまでの感光体走行サイクル数が約１０倍となったことが確認できた。また、試験例は、比較例２、３と比較した場合にクリーニング不良が発生するまでの感光体走行サイクル数が約３倍となったことが確認できた。

次に、クリーニング装置及び画像記録装置の第２の実施形態を図５に基づき説明する。第１の実施形態では、図４に示されるように、塞き止め部材６２には取付孔６２Ｄ以外に貫通部が形成されていない場合について説明したが、第２の実施形態は、図５に示されるように、塞き止め部材６２の先端部６２Ｃ側に貫通部としてのウインドー６２Ｗが形成された形態である。なお、第２の実施形態に係るクリーニング装置及び画像記録装置の構成は、塞き止め部材６２にウインドー６２Ｗが形成された点が特徴であり、他の構成については、第１の実施形態とほぼ同様の構成であるので、同一符号を付して説明を省略する。

図５に示されるように、塞き止め部材６２の先端部６２Ｃ側には、複数（本実施形態では、１０個）のウインドー６２Ｗが間隔をおいて貫通形成されている。ウインドー６２Ｗは、略矩形状とされ、図２に示されるトナー溜り６４に塞き止められた廃トナーＴの一部が通過可能とされている。

図１に示される第１の実施形態に係るクリーニング装置３４及び画像記録装置１０によれば、図２に示される磁気ブラシローラ４０への印加バイアス電圧を変えることにより、トナー溜り６４の廃トナーＴを入れ替えることができるが、例えば、廃トナーＴの流動性が低い場合等には、より積極的に廃トナーＴの入れ替えをしたい場合もあり、このような場合に、図５に示されるウインドー６２Ｗを形成すると、図２に示される磁気ブラシローラ４０による廃トナーＴの入れ替えを補足して廃トナーＴの入れ替えがよりスムーズになる。

次に、クリーニング装置及び画像記録装置の第３の実施形態を図６に基づき説明する。第３の実施形態は、図６に示されるように、クリーニング装置３４内にデトーニングロール６６及び掻き取りブレード６８が配置されている点が特徴である。なお、他の構成については、第１の実施形態とほぼ同様の構成であるので、同一符号を付して説明を省略する。

図６に示されるように、磁気ブラシローラ４０に接触する位置には、デトーニングロール６６が配置されている。デトーニングロール６６は、フェノール樹脂で被覆されており、図示しないモータにより、磁気ブラシローラ４０の回転方向に対して反対方向（図６における反時計回り方向（矢印６６Ａ方向））に回転させられる。デトーニングロール６６には、磁気ブラシローラ４０に印加される電圧よりも大きい電圧が印加される。デトーニングロール６６の近傍には、クリーナハウジング３６の下部側の縁部７０に固定された掻き取りブレード６８が配置され、掻き取りブレード６８の先端がデトーニングロール６６に接触して廃トナーＴ等を除去するようになっている。掻き取りブレード６８により除去された廃トナーＴ等は、螺旋オーガ４８に受け入れられる。

次に、クリーニング装置及び画像記録装置の第４の実施形態を図７に基づき説明する。第１の実施形態では、図２に示されるように、クリーニングブレード５０の加圧手段として、スプリング５８の引張力を利用した場合について説明したが、第４の実施形態は、図７に示されるように、クリーニングブレード７４の弾性を利用して加圧する（所謂定変位方式の）形態である。なお、第４の実施形態は、他の構成については、第１の実施形態とほぼ同様の構成であるので、同一符号を付して説明を省略する。

図７に示されるように、クリーナハウジング３６の上部には、剛性板からなる略Ｌ字状の支持部材７２が固定されている。支持部材７２には、クリーニングブレード７４の基端部７４Ａが固定されている。クリーニングブレード７４は、板状ゴム部材からなり、先端部７４Ｂが回転する感光体ドラム１２を押圧する。本実施形態では、クリーニングブレード７４が感光体ドラム表面１２Ａに所定の圧力で押圧するように支持部材７２が位置決めされる。このように、クリーニングブレード７４の加圧手段として、上記のような所謂定変位方式を用いることで、第１の実施形態で示した所謂定荷重方式と比較して構造が簡易なため、低コストで省スペースのクリーニング装置を提供できる。

支持部材７２とクリーナハウジング３６の上縁部３６Ａの間には、塞き止め部材７６の基端部７６Ａが挟持されて固定されている。塞き止め部材７６は、樹脂材料からなる板バネ状部材とされ、中間部７６Ｂから先端部７６Ｃにかけては、クリーニングブレード７４側に凸となる緩やかな円弧状に湾曲された湾曲部７６Ｒとされており、湾曲部７６Ｒの一部がクリーニングブレード７４と接触している。本実施形態では、塞き止め部材７６が感光体ドラム１２側に所定の圧力で押圧するように塞き止め部材７６が位置決めされる。

本実施形態において、第１の実施形態と同様に、富士ゼロックス製カラー複合機ＤＣＣ５００のクリーニング部を改造して、同様なクリーニング評価を実施した。その際、評価条件も同一とした。その結果、トナー溜りも磁気ブラシ機構もない場合と比較して、本実施形態の場合は約１０倍の感光体走行サイクル数までクリーニング不良が発生せず、同様な効果を確認できた。

なお、上記の実施形態では、磁気ブラシローラ４０の回転方向を感光体ドラム１２の回転方向と逆方向に回転させ、磁気ブラシローラ４０と感光体ドラム１２との近接する部分で両者が順方向に進行する場合を例に挙げて説明したが、磁気ブラシローラ４０の回転方向を感光体ドラム１２の回転方向と同一方向に回転させ、磁気ブラシローラ４０と感光体ドラム１２との近接する部分で両者が逆方向に進行するように設定してもよい。このようにした場合には、感光体ドラム表面１２Ａに対する擦擦力が増すために、放電生成物の掻き取り効果が増加する利点がある。

本発明の第１の実施形態に係る画像記録装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るクリーニング装置の概略構成図である。 磁気ブラシ層を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る塞き止め部材を示す正面図である。 本発明の第２の実施形態に係る塞き止め部材を示す正面図である。 本発明の第３の実施形態に係るクリーニング装置の概略構成図である。 本発明の第４の実施形態に係るクリーニング装置の概略構成図である。

符号の説明

１０ 画像記録装置
１２ 感光体ドラム（像担持体）
１８ 現像装置（現像手段）
２０ 転写ベルト（転写手段）
２２ １次転写ローラ（転写手段）
２４ ２次転写ローラ（転写手段）
３４ クリーニング装置
４０ 磁気ブラシローラ（磁気ブラシ）
４２ マグネットローラ
４６ 穂立ち
４６Ａ 磁性粒子
５０ クリーニングブレード
６２ 塞き止め部材
６２Ｗ ウインドー（貫通部）
７４ クリーニングブレード
７６ 塞き止め部材
Ｔ 廃トナー

Claims (7)

1. 像担持体に当接し、前記像担持体の表面に残留した廃トナーを掻き落とすクリーニングブレードと、
   前記廃トナーを前記クリーニングブレードの先端部に一時的に塞き止める塞き止め部材と、
   前記クリーニングブレードの上流側にあって前記像担持体に近接し、静電的吸着力を備えて塞き止められる前記廃トナーを入れ替える磁気ブラシと、
   を有することを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記塞き止め部材が、板状部材であって、前記クリーニングブレードの背面側に取り付けられることを特徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
3. 前記塞き止め部材が、板バネ状の部材であって、塞き止められた前記廃トナーを前記像担持体側に押圧する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。
4. 前記磁気ブラシは、マグネットローラ上に磁性粒子を穂立ちさせて形成されており、前記塞き止め部材の先端と前記マグネットローラの表面との間は、前記磁性粒子の穂立ちが通過可能な間隙が設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
5. 前記塞き止め部材に、塞き止められた前記廃トナーの一部が通過可能な貫通部を形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
6. 前記磁気ブラシは、バイアス電圧を印加する印加手段を備え、前記印加手段によりバイアス電圧を変えることによって前記廃トナーの移動方向を制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
7. 像担持体の表面にトナー像を形成する現像手段と、
   前記トナー像を記録媒体に転写して画像を記録する転写手段と、
   転写後に前記像担持体の表面に残留した廃トナーを除去する請求項１から６のうちいずれか一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記録装置。

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