JPH0836340A - クリーニング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、磁性トナーを用いて現像を行う画像
形成装置における、転写後に感光体上に残存するトナー
を除去するクリーニング装置に関し、感光体に強く圧接
することなく感光体から磁性トナーを有効に取り除いて
回収することができ、かつその回収性能を長期に亘って
維持する。 【構成】所定方向に回転される円筒状のスリーブと、そ
のスリーブの外周に沿ってそのスリーブに植設された磁
性毛と、感光体側に向いた磁性毛が磁化されるとともに
感光体から離れた方向に向いた磁性毛の磁化が解除され
るように周方向に磁極を有する、上記スリーブに装入さ
れた棒状のマグネットとを有するクリーニングローラを
備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁性トナーを用いて現
像を行う、電子写真複写機あるいは電子写真プリンタ等
の画像形成装置における、転写後に感光体上に残存する
トナーを除去するクリーニング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より電子写真方式を利用した画像形
成装置が広く普及している。この電子写真方式の画像形
成装置は、通常、ドラム状に構成された感光体（感光体
ドラム）を一様に帯電し、原稿に記録された画像の情報
を担持した光をその感光体ドラムに照射することにより
その感光体ドラム上に静電潜像を形成し、その静電潜像
を現像剤（トナー）で現像してその現像像を直接にもし
くは転写ドラムを介して用紙に転写することにより、プ
リント（コピー）画像を得る装置である。

【０００３】従来の電子写真方式の画像形成装置に用い
られる現像剤としては、信頼性と装置の小型化の点で、
キャリアを必要としない磁性１成分トナーが一般的に広
く実用化されており、これをクリーニングする手段とし
て種々のクリーニング装置が開発され、採用されてい
る。最も一般的に採用されている方式として、ポリウレ
タン等のゴム部材を感光体に圧接させるブレードクリー
ニング方式がある。しかし、このブレードクリーニング
方式は、強い圧接力により、微小粒径の磁性トナーや、
その磁性トナーの帯電性や流動性等の改善のためにその
磁性トナーに付される外添剤をクリーニングするもので
あり、近年広く採用されてきている有機感光体は表面が
脆弱なためその有機感光体の磨耗が避けられないという
問題がある。

【０００４】これに対し、磨耗を最小限にとどめ、かつ
良好なクリーニング性を維持するためのクリーニング方
式として、内部に磁石を固定配置し、その外周に回転可
能な円筒状の非磁性体のスリーブを設け、そのスリーブ
上に磁性キャリアを担持させてトナーを回収する磁気ブ
ラシ方式や、半導電性の樹脂繊維や動物の毛をロール状
に回転可能にし、トナーと反対極性のバイアスをそのロ
ールに印加してトナーを除去する方式が実用化されてい
る。

【０００５】しかし、前者の磁気ブラシ方式はクリーニ
ング時に感光体表面上に磁性キャリアが付着して、プリ
ント（コピー）された画像に白抜けが発生するという問
題があり、また後者の方式はクリーニング性能をあげる
ためにトナーの帯電量を揃える必要があり、そのための
手段として、クリーニングの前処理用コロトロンを増設
する必要があるなど、装置が大がかりとなってしまう不
具合がある。

【０００６】また、磁力を応用した方式として、内部に
永久磁石を固定配置し、繊維を植毛したブラシを、その
永久磁石を取り囲んで回転可能に配置した方式が、例え
ば特公平２−４９１０号公報、実公平１−９２６６８号
公報、実公平１−７７６７３号公報、実公平１−４３７
２８号公報等に提案されている。ところが、この方式で
は、磁力を発生する内部磁石と、クリーニングすべき感
光体表面上のトナーに作用する繊維の先端との間に、磁
気的に広い空間が形成されており、０．１ｍｍ遠ざかる
につれて磁束密度は概ね２５〜３０ガウスの割合で減少
するため、繊維の先端の磁力は極端に弱まってしまい、
充分な磁気的吸引力が作用しなくなるという問題があ
る。またこの方式は、ブラシで撹乱されたトナーが、磁
力が最も高い、植毛された根本に吸引されるため、その
根本にトナーの堆積が生じ、ブラシに付着したトナーの
回収が難しいという問題がある。

【０００７】さらに、非磁性材料からなる回転可能なス
リーブ表面に磁性体繊維を植毛した方式が、例えば特開
平４−８６７７８号公報、特開平４−３６６９８６号公
報に開示されているが、磁性トナーは磁性繊維に磁気的
に吸着され、この吸着された磁性トナーの回収が難しい
という問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、感光体に強く圧接することなく感光体から磁性ト
ナーを有効に取り除いて回収することができ、かつその
回収性能を長期に亘って維持することのできるクリーニ
ング装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のクリーニング装置は、感光体に潜像を形成しその潜
像を磁性トナーを用いて現像して転写する画像形成装置
における、転写後に感光体上に残存する磁性トナーを除
去するクリーニング装置において、 （１）所定方向に回転する円筒状のスリーブと、そのス
リーブの外周に沿ってそのスリーブに植設された磁性毛
と、感光体側に向いた磁性毛が磁化されるとともに感光
体から離れた方向に向いた磁性毛の磁化が解除されるよ
うに周方向に磁極を有する、上記スリーブに装入された
棒状のマグネットとを有するクリーニングローラ （２）上記磁性毛に吸着されて運ばれてくる磁性トナー
を、磁性毛から回収するトナー回収機構を備えたことを
特徴とする。

【００１０】ここで、上記本発明のクリーニング装置に
おいて、上記磁性毛が、飽和磁化率１０ｅｍｕ／ｇ以
上、残留磁化率８０ｅｍｕ／ｇ以下、および保磁力１８
００エルステッド（Ｏｅ）以下からなる群のうちの少な
くとも１つを満足する磁気特性を有するものであること
が好ましい。また、上記本発明のクリーニング装置にお
いて、上記トナー回収機構は、磁化が解除された位置の
磁性毛から磁性トナーを回収するものであることが好ま
しい。

【００１１】

【作用】本発明のクリーニング装置は、円筒状のスリー
ブに磁性毛が植設されており、そのスリーブが所定方向
に回動されることによって磁性毛が感光体上の磁性トナ
ーを撹乱して磁性トナーの感光体との付着力を弱める。
またこれとともに、その磁性毛は、スリーブ内部のマグ
ネットにより磁化されているため磁性トナーはその磁性
毛に吸着されスリーブの回転に伴ってその磁性毛に運搬
される。このようにして、感光体表面に強いストレスを
与えることなく、磁性トナーが感光体表面から有効に除
去される。スリーブが回転すると、スリーブ内部のマグ
ネットの磁極位置との関係で今度はその磁性毛磁化が解
除され、その磁性毛に吸着した磁性トナーがトナー回収
機構により回収される。本発明においてはトナー回収機
構は特定の機構に限定されるものではなく、その磁性毛
に吸着した磁性トナーを機械的に掻き落とすブレード
や、磁気的に吸着して回収する機構等、種々の構成を採
ることができる。本発明では、磁性毛の磁化が解除され
るため、その解除された位置でその磁性毛に吸着した磁
性トナーが極めて容易に、きれいに回収することがで
き、そのクリーニングローラに残存する磁性トナーは極
めて少なく長期に亘り安定的にクリーニングが行われ
る。

【００１２】本発明者の実験によると、上記磁性毛が、
飽和磁化率１０ｅｍｕ／ｇ以上の場合、あるいは残留磁
化率が８０ｅｍｕ／ｇ以下の場合、あるいは保磁力が１
８００エルステッド以下の場合に良好なクリーニング効
果が得られた。飽和磁化率が１０ｅｍｕ／ｇ未満の場
合、磁力が弱くその磁性毛に磁性トナーが吸着されにく
くなる。また残留磁化率が８０ｅｍｕ／ｇを越える場
合、あるいは保磁力が１８００エルステッドを越える場
合は、磁性毛に残存する磁力により、吸着された磁性ト
ナーが回収不良となるため、いずれの場合も十分なクリ
ーニング効果を得ることができない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明のクリーニング装置の一実施例の断面図で
ある。感光体ドラム１は、本実施例では直径が８４ｍｍ
φの寸法を有しており、プロセススピード１６０ｍｍ／
ｓｅｃで図示の矢印Ａ方向に回転する。

【００１４】この感光体ドラム１の周囲には図示しない
各種装置が配設されており、この感光体ドラム１が帯電
され、露光され、その露光により形成された静電潜像が
磁性トナーで現像され、その現像像が直接に、あるいは
転写ドラムを介して用紙に転写される。転写後にこの感
光体ドラムに付着している磁性トナーは、図示のクリー
ニング装置２で除去される。このクリーニング装置２に
は、クリーニングロール２１が備えられている。このク
リーニングロール２１は、非磁性体の円筒形スリーブ２
１１と、そのスリーブ２１１の外周に沿ってスリーブ２
１１の全周（図面では一部のみ図示）に植設された磁性
体の繊維（ここではこれを磁性毛と称する）２１２と、
スリーブ２１１の内部に装入された棒状の永久磁石２１
３を有している。スリーブ２１１の外径は１０ｍｍφ〜
５０ｍｍφ程度であり、本実施例の場合１２ｍｍφであ
る。このスリーブ２１１は、感光体ドラム１の周速より
も速い周速（例えば１６０ｍｍ／ｓｅｃ〜４８０ｍｍ／
ｓｅｃ）で回転する。スリーブ２１１の回転方向は、感
光体ドラム１の回転に従動する順方向に回転するウィズ
（（Ｗｉｔｈ）モード、あるいは、感光体ドラム１の回
転に対抗する逆方向に回転するアゲインスト（Ａｇａｉ
ｎｓｔ）モードのいずれであってもよいが、感光体ドラ
ム１の表面に付着しているトナーの付着力を機械的に弱
めクリーニングし易くするためには、感光体ドラム１と
の相対速度の大きいアゲインストモードが好ましい。本
実施例の場合、アゲインストモードが採用されており、
スリーブ２１１は図示の矢印Ｂ方向に回転する。

【００１５】スリーブ２１１に植設される磁性毛２１２
としては、例えば、 （１）アクリル繊維表面にニッケルメッキを施したもの （２）ステンレス（ＳＵＳ３０４）を細いファイバ状に
形成したもの （３）ポリプロピレン繊維中にフェライトを分散させた
もの等を採用することができる。

【００１６】表１に、本実施例に使用した（１）〜
（３）の磁性毛の特性の一例を示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】クリーニングロール２１に隣接して、金属
あるいはＰＯＭ，ＡＢＳ等の樹脂で作られた磁性トナー
回収用ブレード２２が備えられている。本実施例では、
この磁性トナー回収用ブレード２２が、本発明にいうト
ナー回収機構の一例であると観念される。クリーニング
ロール２１は、図示のように、スリーブ２１１のＢ方向
への回転により、その磁性毛２１２の先端が感光体ドラ
ム１の表面を擦り、さらに磁性トナー回収用ブレード２
２を擦るように、磁性毛２１２の長さやスリーブ２１１
の寸法、クリーニングロール２１の配置位置等が定めら
れている。磁性毛２１２を含めたクリーニングロール２
１の外径は例えば１７ｍｍφ〜６０ｍｍφ程度であり、
本実施例では１９ｍｍφのものが採用されている。ま
た、感光体ドラム１と磁性毛２１２との干渉量（Ｂ．
Ｐ．Ｉと称する）は、概ね０．５〜３．０ｍｍになるよ
うに設定される。さらにブレード２２と磁性毛２１２と
の干渉量は、例えば１．５ｍｍ程度に設定される。

【００１９】スリーブ２１１の内部に装入された永久磁
石２１３は、図１の紙面に垂直な方向に長い円柱形状の
ものであって、回動不能に固定されている。この永久磁
石２１３は、本実施例ではその周方向に３つの磁極、即
ちＳ１極，Ｎ１極，Ｎ２極を有しており、主極であるＳ
１極は感光体ドラム１に最近接した位置にあり、Ｎ１
極，Ｎ２極はＳ１極を挟んで周方向にＳ１極からそれぞ
れ６０°離れた位置に形成されている。本実施例の場
合、主極（Ｓ１極）の磁束密度は８５０ガウスであり、
Ｎ１極，Ｎ２極の磁束密度はいずれも６５０ガウスであ
る。尚、永久磁石２１３の各極の磁束密度、および着磁
パターンはこの実施例に限ったものでないことはもちろ
んである。

【００２０】感光体ドラム１側の磁性毛２１２は、永久
磁石２１３により磁化され、感光体ドラム１に付着して
いた磁性トナー（図示せず）は磁性毛２１２により撹乱
されて付着力が弱められ、磁化された磁性毛２１２に吸
着する。また、Ｎ１極とＮ２極とが同磁極であるため感
光体ドラム１から離れた側に反発磁界領域が形成され、
その領域にある磁性毛２１２は磁化が解除される。磁性
トナー回収用ブレード２２は、その反発磁界領域内の磁
性毛２１２と接するように備えられており、磁力により
磁性毛２１２に吸着されて運ばれてきた磁性トナーは、
その磁性毛２１２の磁化が解除されたこととその磁性毛
２１２がブレード２２にぶつかって撹乱されることか
ら、その磁性毛２１２から離れる。

【００２１】磁性トナー回収用ブレード２２の下部には
搬送用パドル２３が設置されており、この搬送用パドル
２３が回転し、磁性毛２１２から離れた磁性トナーが廃
トナー回収箱２４に送り込まれる。尚、磁性トナーを磁
性毛２１２から掻き落とすための部材は、ブレード状の
ものに限定されるものではなく、例えば丸棒状、平板
状、楔状等の掻き落とし部材を備えてもよい。

【００２２】感光体ドラム１に、一様にトナーが付着し
た状態（以下、「べた黒」と称する）の現像像を形成
し、転写を行うことなく、クリーニング装置２を用いて
べた黒の現像像をクリーニングし、感光体ドラム１の、
クリーニング装置２によりクリーニングされた部分の残
留トナー量を、住友３Ｍ社製８１０メンデイングテープ
に転写し、目視により限定見本と比較し、クリーニング
性能を評価した。

【００２３】図２は、上記の評価方法による、磁性毛の
飽和磁化率とクリーニング性能との関係を表わすグラフ
である。グラフ中のＧ−１，Ｇ−２，Ｇ−３，Ｇ−４は
限度見本を表わし、Ｇ−１ほど残留トナー量が少ないこ
と、Ｇ−４ほど残留トナー量が多いことを示している。
ここでは、東英工業株式会社製商品型番名ＶＳＭＰ−１
の測定器で測定して１０Ｋエルステッドの磁場を与えた
ところ、１００ｅｍｕ／ｇ未満の飽和磁化率の磁性毛を
用いた場合、著しいクリーニング不良が発生した。これ
は、磁性毛の飽和磁化率が低すぎて磁気的吸引力が十分
に作用しないことによるものである。したがって、磁性
毛の飽和磁化率は１０ｅｍｕ／ｇ以上であることが望ま
しい。

【００２４】図３は、磁性毛の残留磁化率とクリーニン
グ性能との関係を表わすグラフ、図４は、磁性毛の保磁
力とクリーニング性能との関係を表わすグラフである。
上述の未転写のべた黒の現像像のクリーニングを多数回
繰り返すテストを行ったところ、残留磁化率が８０ｅｍ
ｕ／ｇ、保磁力が１８００エルステッドを越える材料を
用いた磁性毛の場合、未転写のべた黒のクリーニングを
４００〜５００回繰り返すうちに、それまで良好であっ
たクリーニング性が徐々に悪化していった。クリーニン
グ性が悪化したときのクリーニングロール２１を観察し
たところ、磁性毛が見えなくなるほどトナーで覆われて
おり、ブレード２２でトナーを掻き落とすことのできな
い、いわゆるフリッキング不良となっていた。これは、
残留磁化率ないし保磁力が高すぎて反発磁界領域におい
ても磁性毛に磁気的吸引力が残存し、磁性毛に磁気的に
吸着したトナーをブレード２２等で回収する際に、その
回収が不充分となり、やがて磁性毛へのトナーの堆積が
生じ、クリーニング性を悪化させてしまうことによるも
のである。したがって磁性毛の材料としては、残留磁化
率で評価した場合８０ｅｍｕ／ｇ以下、保磁力で評価し
た場合１８００エルステッド以下のものを採用すること
が望ましい。

【００２５】図５は、本発明のクリーニング装置の他の
実施例の断面図である。図１に示す実施例の構成要素と
対応する構成要素には、図１に付した番号と同一の番号
を付して示し、相違点のみについて説明する。図５に示
す実施例では、図１に示す磁性トナー回収用ブレード２
２に代えて、図示の回収ロール２５とブレード２６が備
えられている。

【００２６】回収ロール２５は、非磁性体の回転可能な
円筒状のスリーブ２５１と、そのスリーブ２５１に収納
され回転不能に固定された円柱状の永久磁石２５２から
構成されている。ブレード２６はスリーブ２５１に接し
ている。本実施例の場合、スリーブ２５１は外径が１２
ｍｍφのＳＵＳで形成されており、クリーニングロール
２１の周速よりも速い周速（例えば１６０〜６４０ｍｍ
／ｓｅｃ）で、クリーニングロール２１に対しアゲイン
スト方向（図示の矢印Ｃの方向）に回転する構成が採用
されている。またスリーブ２５１に収納された永久磁石
２５２は、その周方向にＳ１極とＮ１極との２極を備え
たものであり、各磁極の磁束密度は共に７５０ガウスで
ある。もちろん永久磁石２５２の磁束密度および着磁パ
ターンはこれに限られるものではない。

【００２７】回収ロール２５の中心軸の配置位置は、本
実施例の場合、クリーニングロール２１の後方にあっ
て、かつクリーニングロール２１の中心水平軸に対し１
５度上方の位置である。もちろん配置位置はこれに限っ
たものではないが、クリーニングロール２１の同磁極Ｎ
１，Ｎ２間に形成される反発磁界の領域に配置される。
本実施例の場合、回収ロール２２の内部に固定配置する
永久磁石２５２の主極は、クリーニングロール２１の回
転方向における最終極（Ｎ２極）に対し異極となる磁極
（本実施例の場合Ｓ１極）とし、その主極を磁性毛２１
２と回収ロール２５とが接する点に配置すると、最も良
い回収結果が得られる。回収ロール２５により磁性毛か
ら引き離されたトナーは、ブレード２６によって掻き落
とされて廃トナーとなり、搬送用パドル２３により廃ト
ナー回収箱２４に溜められる。プレード２６は、ポリウ
レタン等の高分子材料、あるいは金属部材で構成するこ
とができる。ブレード２６は回収ロール２５の磁束密度
の最も弱くなる領域に配置することが好ましい。

【００２８】図６は、本発明のクリーニング装置のもう
１つの実施例の断面図である。図５に示す実施例との相
違点についてのみ説明する。図６に示す実施例では、回
収ロール２５のブレード２５１の回転方向は、クリーニ
ングローラ２１の回転方向に対しウィズ方向（図示の矢
印Ｄ方向）であり、それに伴ってスリーブ２５１に収納
された永久磁極２５２の磁極位置、ブレード２６や搬送
用パドル２３の取付位置が異なっている。

【００２９】この実施例に示すように、回収ロール２５
をクリーニングロール２１に対し順方向に回転させて
も、永久磁石２５２の磁力により磁性毛２１２からトナ
ーを引き離して回収することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明のクリーニン
グ装置によれば、感光体に対して低ストレスであるため
に、感光体へのトナーの擦りつけによるフィルミングの
発生が防止でき、かつ感光体表面の磨耗も抑制できる。
また、磁性毛の磁化が解除されるために磁性トナーの回
収が良好となり、長期に亘って安定したクリーニング性
が確保される。

【００３１】また、本発明のクリーニング装置は、トナ
ーに対しても低ストレスであるため、熱融着現像剤に比
較して機械的強度の弱い圧力定着用のカプセルトナーに
も適合する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクリーニング装置の一実施例の断面図
である。

【図２】磁性毛の飽和磁化率とクリーニング性能との関
係を表わすグラフである。

【図３】磁性毛の残留磁化率とクリーニング性能との関
係を表わすグラフである。

【図４】磁性毛の保磁力とクリーニング性能との関係を
表わすグラフである。

【図５】本発明のクリーニング装置の他の実施例の断面
図である。

【図６】本発明のクリーニング装置のもう１つの実施例
の断面図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ クリーニング装置 ２１ クリーニングロール ２１１ スリーブ ２１２ 磁性毛 ２１３ 永久磁石 ２３ ブレード ２４ 廃トナー回収箱 ２５ 回収ロール ２５１ スリーブ ２５２ 永久磁石 ２６ ブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢加部 豊 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社海老名事業所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体に潜像を形成し該潜像を磁性トナ
   ーを用いて現像して転写する画像形成装置における、転
   写後に感光体上に残存する磁性トナーを除去するクリー
   ニング装置において、 所定方向に回転する円筒状のスリーブと、該スリーブの
   外周に沿って該スリーブに植設された磁性毛と、前記感
   光体側に向いた前記磁性毛が磁化されるとともに前記感
   光体から離れた方向に向いた前記磁性毛の磁化が解除さ
   れるように周方向に磁極を有する、前記スリーブに装入
   された棒状のマグネットとを有するクリーニングロー
   ラ、および前記磁性毛に吸着されて運ばれてくる前記磁
   性トナーを、前記磁性毛から回収するトナー回収機構を
   備えたことを特徴とするクリーニング装置。
2. 【請求項２】 前記磁性毛が、飽和磁化率１０ｅｍｕ／
   ｇ以上、残留磁化率８０ｅｍｕ／ｇ以下、および保磁力
   １８００エルステッド以下からなる群のうちの少なくと
   も１つを満足する磁気特性を有するものであることを特
   徴とする請求項１記載のクリーニング装置。
3. 【請求項３】 前記トナー回収機構が、磁化が解除され
   た位置の前記磁性毛から前記磁性トナーを回収するもの
   であることを特徴とする請求項１又は２記載のクリーニ
   ング装置。