JP2007279729A - 画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体の残留トナーを清掃するクリーニングブレードの押付け力の変動を防止し、クリーニングブレードの清掃性能を安定化することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、像担持体の表面に残留する現像剤をクリーニングするクリーニング装置とを具備し、クリーニング装置は、支点を中心に回転可能な筐体と、筐体に対して支点周りの回転力を印加する加圧手段と、筐体に設けられると共にその一部が回転力で像担持体の表面に押圧されることによって像担持体の表面に残留する現像剤をクリーニングするクリーニング部材と、筐体に収容され筐体内に溜まる現像剤を筐体の外部の所定位置に搬送する搬送手段と、搬送手段に駆動力を与える駆動付与手段と、を備え、駆動力の方向は、駆動力の印加点から略前記支点に向かう方向、又はこの逆の方向である、ことを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、画像形成装置および画像形成方法に係り、特に、感光体、転写体、中間転写体等の像担持体の上に付着したトナーを除去するトナークリーナを具備する画像形成装置、およびその画像形成方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、トナー等の現像剤を用いて現像を行っている。現像器によって、感光体の表面に形成された静電潜像に対してトナー像を形成する。トナー像は、転写装置によって給紙トレー等から供給される記録紙上に転写される。記録紙上に転写されたトナー像は定着装置によって定着される。

一方、転写後に感光体上に残ったトナーはトナークリーナによって除去され、新たな静電潜像、或いはトナー像の形成に供せられる。画像形成装置において、トナーを効率良く除去し、除去したトナーを外部へ排出するための機構は不可欠であり、また重要である。

このため、例えば、特許文献１に開示されるように、従来から各種のトナー排出機構が提案されている。

他方、感光体上に形成されたトナー像を、一旦中間転写ベルト等の中間転写体に転写し、この中間転写体に転写されたトナー像を記録紙に転写する形態の画像形成装置も多い。この形態の画像形成装置では、感光体だけではなく中間転写体にもトナーが残留するため、感光体と中間転写体の双方に対してトナークリーナを設ける形態のものが多い。

感光体や中間転写体等（以下、これらを総称して像担持体という）に付着したトナーを清掃する技術として、ブレード状に成型したウレタンゴム等の弾性体（以下、クリーニングブレードという）を像担持体に押付けてトナーを除去する技術が一般に用いられている。

トナークリーナは、例えば、規定の長さの自由長をもったゴム材を板金等の基体に取り付けたクリーニングブレード、クリーニングブレードによって像担持体から除去されたトナー（以下、排トナーという）を所定の位置に搬送する搬送手段、クリーニングブレードと搬送手段とを収容する筐体等を備えて構成されている。
特開平１０−３０１４６０号公報

クリーニングブレードを像担持体に押付ける方法として、像担持体に対して固定された筐体にクリーニングブレードが固定される定位置方式と、バネ等の加圧手段で規定の加重をクリーニングブレードに印加する定加重方式がある。

定位置方式は、構造が比較的単純であるものの、像担持体の位置に対するクリーニングブレードの取り付け誤差、クリーニングブレード単体の寸法精度のばらつき、クリーニングブレードの経時変化や弾力性の環境依存性等によって、クリーニングブレードが像担持体を押す力（押付け力）のばらつきが大きく、クリーニングブレードの清掃能力が不安定であるという欠点をもつ。

これに対して、定加重方式は、押付け力のばらつきが小さく、安定な清掃性能を実現することができる。

定加重方式は、さらに次の２方式に分類することができる。１つは、クリーニングブレードと回動部とバネの取り付け部を有するホルダを筐体に回動自在に支持させ、像担持体に対してホルダとクリーニングブレードのみが動く形態のものである。この方式では、クリーニングブレードと筐体の隙間からトナーが漏れるのを防止するためにスポンジ等でシールする必要があるが、筐体に対してシールが動くため、効果的なシールの実現が困難であるという欠点がある。

他の１つの方式は、クリーニングブレードを筐体に対して固定し、排トナーの搬送手段を含めた筐体全体をバネ等で加圧してクリーニングブレードを像担持体に押付ける方式(以下、搬送一体型ブレード方式という)である。搬送一体型ブレード方式では、筐体に対してクリーニングブレードが動かないため、筐体からの排トナー漏れを防止することが容易となる利点をもっている。

しかしながら、搬送一体型ブレード方式では、搬送手段とクリーニングブレードとが筐体に固定されているため、搬送手段が受ける力の変動がクリーニングブレードの押付け力の変動となりやすく、この結果、クリーニングブレードのめくれ現象やクリーニングブレードの清掃性能の低下を引き起こしやすくなるといった問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、像担持体の残留トナーを清掃するクリーニングブレードの押付け力の変動を防止し、クリーニングブレードの清掃性能を安定化することができる画像形成装置、および画像形成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、請求項１に記載したように、像担持体と、前記像担持体の表面に残留する現像剤をクリーニングするクリーニング装置と、を具備し、前記クリーニング装置は、支点を中心に回転可能な筐体と、前記筐体に対して、前記支点周りの回転力を印加する加圧手段と、前記筐体に設けられると共に、その一部が前記回転力で前記像担持体の表面に押圧されることによって、前記像担持体の表面に残留する現像剤をクリーニングするクリーニング部材と、前記筐体に収容され、前記筐体内に溜まる前記クリーニングされた現像剤を前記筐体の外部の所定位置に搬送する搬送手段と、前記搬送手段に駆動力を与える駆動付与手段と、を備え、前記駆動力の方向は、前記駆動力の印加点から略前記支点に向かう方向、又はこの逆の方向である、ことを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、請求項８に記載したように、像担持体と、前記像担持体の表面に残留する現像剤をクリーニングするクリーニング装置と、を具備し、前記クリーニング装置は、支点を中心に回転可能な筐体と、前記筐体に対して、前記支点周りの回転力を印加する加圧部材と、前記筐体に設けられると共に、その一部が前記回転力で前記像担持体の表面に押圧されることによって、前記像担持体の表面に残留する現像剤をクリーニングするクリーニング部材と、前記筐体に収容され、前記筐体内に溜まる前記クリーニングされた現像剤を前記筐体の外部の所定位置に搬送する搬送機構と、前記搬送機構に駆動力を与える駆動付与機構と、を備え、前記駆動力の方向は、前記駆動力の印加点から略前記支点に向かう方向、又はこの逆の方向である、ことを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成方法は、請求項１５に記載したように、画像形成装置の画像形成方法において、感光体の表面に静電潜像を露光し、前記静電潜像をトナー現像し、前記感光体の表面にトナー像を生成し、前記感光体の表面のトナー像を中間転写体に転写し、前記中間転写体に転写された転写像を記録媒体に転写し、前記中間転写体又は感光体に残留するトナーをクリーニングする、ステップを備え、前記クリーニングするステップは、支点を中心に回転可能な筐体に対して、前記支点周りの回転力を印加し、前記筐体に固定されると共にその一部が前記回転力で前記中間転写体又は感光体の表面に押圧されるクリーニングブレードによって、前記中間転写体叉は前記感光体の表面に残留するトナーを掻き出し、前記筐体に収容されるオーガによって、前記筐体内に掻き出されたトナーを前記筐体の外部の所定位置に搬送し、前記オーガに駆動力を与える、ステップを備え、前記駆動力の方向は、前記駆動力の印加点から略前記支点に向かう方向、又はこの逆の方向である、ことを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置、及び画像形成方法によれば、像担持体の残留トナーを清掃するクリーニングブレードの押付け力の変動を防止し、クリーニングブレードの清掃性能を安定化することができる。

本発明に係る画像形成装置および画像形成方法の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

（１）画像形成装置の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の構成例を示す図である。図１に示したように、画像形成装置１は、スキャナ部２、画像形成部３、および給紙部４により構成されている。

スキャナ部２は、原稿台にセットした原稿に光を照射し、原稿からの反射光を複数の光学部材を介して受光素子へ導き、光電変換して画像信号を画像形成部３に供給する。

画像形成部３には、４つのプロセスカートリッジ１１a、１１b、１１c、および１１dが設けられている。プロセスカートリッジ１１a、１１b、１１c、および１１dは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）に対応しており、それぞれ、像担持体である感光体ドラム（感光体）１２a、１２b、１２c、および１２dを有している。これらの感光体ドラムにトナー等の現像剤の像（トナー像）を形成する。

感光体ドラム１２aは例えば、直径約３０ｍｍの円筒状であり、図示矢印方向へ回転可能に設けられている。感光体ドラム１２aの周囲には回転方向に沿って付設装置が配置されている。まず、付設装置として帯電チャージャ１３aが感光体ドラム１２aの表面に対向して設けられている。帯電チャージャ１３aは、感光体ドラム１２aを一様に負（−）帯電させる。帯電チャージャ１３aの下流には、帯電した感光体ドラム１２aを露光して静電潜像を形成する露光装置１４aが設けられている。露光装置１４aは、スキャナ部２から供給される画像信号に対応して光変調されたレーザービームを用いて感光体ドラム１２aを露光する。なお、露光装置１４aは、レーザービームの代わりにLED（Light Emitting Diode）を用いてもよい。

露光装置１４ａのさらに下流側には、露光装置１４ａにより形成された静電潜像を反転現像する現像器１５ａが設けられている。現像器１５ａには、イエロー（Ｙ）の現像剤が収容されている。

現像器１５ａの下流側では、感光体ドラム１２aに対して当接するように像担持体の１つである中間転写体としての中間転写ベルト１７が設置されている。

中間転写ベルト１７は搬送方向と直交する方向（図面奥行き方向）において、感光体ドラム１２aの軸方法の長さとほぼ等しい長さ（幅）を有する。中間転写ベルト１７は、無端状（シームレス）ベルトの形状をしており、ベルトを所定の速度で回動させる駆動ローラ１８と従動ローラである２次転写対向ローラ１９上に掛渡され、担持される。なお、駆動ローラ１８の下流側には、中間転写ベルト１７を一定のテンションに保持するためのテンションローラ２７が設けられている。

中間転写ベルト１７は、カーボンが均一に分散された厚さ例えば１００μｍのポリイミドにより形成されている。中間転写ベルト１７は、例えば１０^−９Ωｃｍ程度の電気抵抗を有し、半導電性を示す。中間転写ベルト１７の材料としては、体積抵抗値が１０^−８〜１０^−１１Ωｃｍの半導電性を示す材料であればよい。例えば、カーボンを分散したポリイミドの他に、ポリエチレンテフタレート、ポリカーボネイト、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどにカーボンなどの導電粒子を分散させたものでもよい。導電粒子を用いず、組成調整によって電気抵抗を調整した高分子フィルムを用いてもよい。さらにはこのような高分子フィルムにイオン導電性物質を混入したもの、あるいは比較的電気抵抗が低いシリコンゴム、ウレタンゴム等のゴム材でもよい。

感光体ドラム１２aと中間転写ベルト１７との当接位置よりもさらに下流側にはトナークリーナ（クリーニング装置）１６aが設けられている。トナークリーナ１６aは転写後の感光体上の残留トナーをクリーニングブレード（クリーニング部材）１６−１（図２参照）によって除去して収容する。除電ランプ３１（図２参照）は感光体ドラム１２aの表面電荷を一様な光照射によって除電する。これにより画像形成の１サイクルが完了し、次の画像形成プロセスにおいて、再び帯電チャージャ１３aが未帯電の感光体ドラム１２aを一様に帯電させる。

駆動ローラ１８と２次転写対向ローラ１９との間には、中間転写ベルト１７の搬送方向に沿ってプロセスカートリッジ１１aの他、プロセスカートリッジ１１b、１１c、および１１dが順次配置されている。各プロセスカートリッジ１１b、１１c、および１１dは、いずれもプロセスカートリッジ１１aと同じ構成を有する。

すなわち、感光体ドラム１２b、１２c、および１２dが各々のプロセスカートリッジのほぼ中心に設けられている。また、感光体ドラム１２b、１２c、および１２dの表面に対向して、帯電チャージャ１３b、１３c、および１３dがそれぞれ設けられている。帯電チャージャ１３b、１３c、および１３dの下流には、帯電した感光体ドラム１２b、１２c、および１２dを露光して静電潜像を形成する露光装置１４b、１４c、および１４dが設けられている。露光装置１４b、１４c、および１４dのさらに下流側には、露光装置１４b、１４c、および１４dにより形成された静電潜像を反転現像する現像器１５b、１５c、および１５dが設けられる。感光体ドラム１２b、１２c、および１２dと中間転写ベルト１７との当接位置よりも下流側には、トナークリーナ１６b、１６c、および１６dが設けられる。なお、現像器１５b、１５c、および１５dには、それぞれ、マゼンタ（Ｍ）の現像剤、シアン（Ｃ）の現像剤、およびブラック（Ｋ）の現像剤が収容されている。

中間転写ベルト１７はそれぞれの感光体ドラム（感光体１２a乃至１２d）と順次当接する。この中間転写ベルト１７とそれぞれの感光体ドラムとの当接位置近傍には、１次転写ローラ２０a、２０b、２０c、および２０dがそれぞれの感光体ドラムに対応して設けられる。すなわち、１次転写ローラ２０a乃至２０dは、対応する感光体ドラム上方で中間転写ベルト１７に背面接触して設けられ、中間転写ベルト１７を介してプロセスカートリッジ１１a乃至１１dと対向する。１次転写ローラ２０a乃至２０dは、電圧印加手段である正（＋）の図示しない直流電源に接続されている。この正（＋）の印加電圧によって、各感光体ドラム１２ａ〜１２ｄの表面に形成されたトナー像が中間転写ベルト１７に転写される。

中間転写ベルト１７を駆動する駆動ローラ１８の近傍には、中間転写ベルト１７上の残留トナーを除去して収容する中間転写ベルトクリーナ（トナークリーナ：クリーニング装置）２１が設けられている。

一方、画像形成部３の下部には、用紙（転写材）を収容する給紙部４の給紙カセット２３が設けられる。給紙部４には、給紙カセット２３から用紙を１枚ずつピックアップするピックアップローラ２４がさらに設けられている。画像形成部３の２次転写ローラ２２付近には、レジストローラ対２５が回転可能に設けられる。レジストローラ対２５は、中間転写ベルト１７を挟んで対峙する２次転写ローラ２２と２次転写対向ローラ１９（２次転写部）へ用紙を所定のタイミングで供給する。

また、中間転写ベルト１７の上部には、現像剤を用紙上に定着する定着器２６が設けられる。定着器２６は、トナー像を保持する用紙に所定の熱と圧力をかけて、溶融されたトナー像を用紙に定着させる。

なお、各プロセスカートリッジ１１a乃至１１dは、同じ構成を有するので、以下において、個々に区別する必要がない場合、プロセスカートリッジ１１と総称する。また、プロセスカートリッジ１１（１１a乃至１１d）に設けられた各部についても同様とする。

図２は、プロセスカートリッジ１１の内部の概略的な構成を示す図である。

プロセスカートリッジ１１は、感光体ドラム１２、帯電チャージャ１３、現像器１５、トナークリーナ１６などで一体的に構成されており、画像形成装置１本体に対して着脱自在となっている。

現像器１５は、所定の位置で感光体ドラム１２に対向して設けられる。感光体ドラム１２の現像器１５と対向する現像位置より回転方向下流側には、トナークリーナ１６、除電ランプ３１、および帯電チャージャ１３が順に配置される。フレッシュトナーを格納するトナーカートリッジ３２は、画像形成装置１に対して着脱自在に設けられており、画像形成装置１内で現像器１５と供給モータ・オーガ３３を介して接続されることにより現像器１５にフレッシュトナーを供給する。供給モータ・オーガ３３は、トナーカートリッジ３２から所定の量のトナーを現像器１５に供給する。

現像器１５の内部には、供給モータ・オーガ３３を介してトナーカートリッジ３２から供給されたトナーと、予め現像器１５内に収納されたキャリアを攪拌帯電させるミキサ３４−１とミキサ３４−２が設けられている。現像器１５内部のミキサ３４−１とミキサ３４−２の上部には、ミキサ３４−１とミキサ３４−２により攪拌帯電されてトナーとキャリアからなる２成分現像剤を現像位置に搬送するマグネット内包の現像スリーブ３５が設けられている。現像器１５の下部近傍には、現像器１５内のトナー濃度を検知するセンサ、例えば磁気センサ３６が設けられている。

なお、上記現像剤は、トナーとキャリアからなる２成分現像剤であるが、トナーのみからなる１成分現像剤を用いても良い。

（２）画像形成装置の画像形成動作
次に、画像形成装置１のカラー画像形成動作（印刷処理）について説明する。

画像形成動作開始の指示がなされると（すなわち、印刷を開始するとの指示がなされると）、感光体ドラム１２aは図示しない駆動機構から駆動力を受けて回転を始める。帯電チャージャ１３aは、感光体ドラム１２aを一様に、例えば−６００Ｖに帯電させる。露光装置１４aは、帯電チャージャ１３aによって一様に帯電された感光体ドラム１２に、印刷すべき画像に応じた光を照射し静電潜像を形成する。現像器１５aは現像剤（例えば、イエローのＹトナーとフェライトキャリアとからなる２成分現像剤）を収容し、図示しない現像バイアス電源により、バイアス値例えば―３８０Ｖを現像スリ−ブ３５に与え、現像電界を感光体ドラム１２aとの間に形成する。負に帯電したＹトナーは、感光体１２aの静電潜像の画像部電位の領域に付着し、感光体ドラム１２ａの表面にＹトナー像を形成する。

同様にして、感光体ドラム１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄの表面には、夫々、マゼンタ（Ｍ）トナー像、シアン（Ｃ）トナー像、およびブラック（Ｋ）トナー像が形成される。

感光体ドラム１２aと中間転写ベルト１７とが当接する位置には，中間ベルト１７を挟んで１次転写ローラ２０ａが設けられている。この１次転写ローラ２０ａには所要電圧例えば約＋１０００Ｖのバイアス電圧が印加される。バイアス電圧によって１次転写ローラ２０aと感光体ドラム１２aとの間には転写電界が形成され、感光体ドラム１２ａ上のＹトナー像は、この転写電界に従って、中間転写ベルト１７上に転写される。

Ｙトナー像が転写された中間転写ベルト１７上の画像は感光ドラム１２ｂと対向する位置まで搬送され、ここで、感光ドラム１２ｂ上のＭトナー像が中間転写ベルト１７上のＹトナー像に重ねて転写される。

以下、同様にして、感光ドラム１２ｃ上のＣトナー像、および感光ドラム１２ｄ上のＫトナー像が中間転写ベルト１７のうえに順次多重転写されていく。

このようにして、中間転写ベルト上に、Ｙ、Ｍ、Ｃ、およびＫの各トナー像が重ねて転写されカラートナー転写像が形成される。

一方、ピックアップローラ２４は給紙カセット２３から用紙を取り出し、レジストローラ対２５は、用紙を２次転写部へ供給する。

２次転写部では、所要のバイアス電圧が２次転写対向ローラ１９に印加され、中間転写ベルト１７を挟んで２次転写ローラ２２との間に転写電界を形成する。この転写電界によって、中間転写ベルト１７上のカラートナー転写像が用紙に一括転写される。一括転写された各色の現像剤像（トナー像）は、定着器２６により用紙上に定着され、用紙上にカラー画像が最終的に形成される。定着済みの用紙は胴内排紙部（図示せず）上に排出される。

２次転写後、中間転写ベルト１７の表面に残留した残留トナーは、中間転写ベルトクリーナ２１によって除去される。

（３）中間転写ベルトクリーナの構成および動作
図３は、図１に示した画像形成装置１の構成のうち、中間転写ベルトクリーナ２１、およびその近傍の構成を拡大図示した断面図である。

中間転写ベルトクリーナ２１は、中間転写ベルト１７を駆動する駆動ローラ１８の近傍に配設されている。中間転写ベルト１７は、駆動ローラ１８の駆動力によって駆動ローラ１８とその反対側に設けられている２次転写対向ローラ１９との間を連続的に巡回移動する。また、テンションローラ２７によって適宜の張力が保持されている。

中間転写ベルトクリーナ２１は、断面が、例えば略コの字上の筐体３０、筐体３０に一端が固定され他端が駆動ローラ１８上を移動する中間転写ベルト１７に当接されるクリーニングブレード（クリーニング部材）４０、筐体３０の内部に収容され、排トナーを軸方向（紙面に直行する方向）に搬送するオーガ（搬送手段又は搬送機構）５０を備えている。

また、中間転写ベルトクリーナ２１は、画像形成装置１の本体側に固定され中間転写ベルトクリーナ２１を覆うクリーナケース６０と、一端が筐体３０の天板３１に固定され他端がクリーナケース６０に固定される加圧手段（加圧部材）としての弾性体７０、例えばコイルバネ７０を備えている。

筐体３０は、天板３１、第１側板３２、底板３３、および第２側板３４によって構成され、中間転写ベルト１７を臨む面が一部開口されたダクト形状をなしている。また筐体３０は、第２側板３４側から延出する支持板３６を有している。

この支持板３６を介して筐体３０は、画像形成装置１の本体側に設けられる回転軸３７によって、回転支点（支点）３８回りに回転可能に支持されている。

クリーニングブレード４０は、ブレード状に成型されたウレタンゴム等の弾性体を板金等の基体に取付けて構成されるものである。この基体は、取り付け部材３５を介して筐体３０の第２側板３４に固定される。一方ウレタンゴム等の弾性体で形成されるクリーニングブレード４０の先端部は、コイルバネ７０の引っ張り力によって生じる回転支点３８回りの力によって、中間転写ベルト１７に適切な押付け力で押付けられる。

クリーニングブレード４０の押付けによって、中間転写ベルト１７に付着している残留トナーが掻き出され、排トナーとして筐体３０に落ち込み筐体３０の内部に溜まっていく。

筐体３０に溜まった排トナーは、オーガ５０によって、筐体３０の外部の所定位置まで搬送され、排トナー収容器（図示せず）に収容される。

オーガ５０は、例えばドリル状の連続螺旋羽根を有する搬送手段（搬送機構）である。オーガ５０を回転させることで、排トナーは連続螺旋羽根をつたわって軸方向（紙面に直交する方向）に搬送され、筐体３０の端部から排トナー収容器に吐き出される。

上記のような構成において、中間転写ベルト１７上の残留トナーを良好に除去するためには、クリーニングブレード４０が中間転写ベルト１７を押付ける力を適正な範囲内に維持することが重要となる。

押付け力が不足すると残留トナーを十分除去することができなくなる。一方、押付け力が強すぎると、クリーニングブレード４０と中間転写ベルト１７との間の摩擦力によってクリーニングブレード４０にめくれが生じ、結果的には残留トナーの除去性能を確保できなくなってしまう。

クリーニングブレード４０の中間転写ベルト１７に対する押付け力は、コイルバネ７０による引っ張り力の他に、オーガ５０の駆動力によって影響を受ける。

図４は、クリーニングブレード４０の押付け力Ｆｂ、コイルバネ７０の引っ張り力Ｆｃ、およびオーガ５０の駆動力Ｆｏの関係を説明する図である。

オーガ５０は、その回転軸の一端に外部からの回転駆動力を受けるドリブンギア５０ａを有している。一方、中間転写ベルトクリーナ２１の外部の画像形成装置１の本体側には駆動付与手段（又は駆動付与機構）としてのオーガ駆動機構（図示せず）、例えば駆動モータを具備する機構が設けられており、オーガ駆動機構が有するドライブギア５０ｂを介してオーガ５０のドリブンギア５０ａに駆動力Ｆｏを伝達している。

ドライブギア５０ｂとドリブンギア５０ａの噛合点を“Ｃ”とし、噛合点Ｃから筐体３０の回転支点３８までの距離をＬｏとすると、駆動力Ｆｏは噛合点Ｃにおいて接線方向に働き、この駆動力Ｆｏによって回転支点３８周りにモーメントＭｏ（Ｍｏ＝Ｆｏ・Ｌｏ）が生じる。各ギアの回転方向が図示矢印の方向の場合には、モーメントＭｏは、反時計回りの方向となる。

一方、コイルバネ７０と筐体３０の取り付け点を“Ａ”とし、取付け点Ａから筐体３０の回転支点３８までの距離をＬｃとすると、コイルバネ７０の引っ張り力Ｆｃによって回転支点３８周りに時計回りの方向のモーメントＭｃ（Ｍｃ＝Ｆｃ・Ｌｃ）が働く。

また、クリーニングブレード４０と中間転写ベルト１７の接点を“Ｂ”とし、接点Ｂから筐体３０の回転支点３８までの距離をＬｂとすると、押付け力Ｆｂ（の抗力Ｆｃ）によって回転支点３８周りに反時計回りのモーメントＭｂ（Ｍｂ＝Ｆｂ・Ｌｂ）が働く。

これらのモーメントに釣り合いによって、次の式、
Ｍｃ＝Ｍｂ＋Ｍｏ （式１）、
即ち、
Ｆｃ・Ｌｃ＝Ｆｂ・Ｌｂ＋Ｆｏ・Ｌｏ （式２）
が成立する。（式２）より、クリーニングブレード４０の押付け力Ｆｂは、
Ｆｂ＝Ｆｃ・（Ｌｃ／Ｌｂ）−Ｆｏ・（Ｌｏ／Ｌｂ） （式３）
と表される。

なお、上記の各式では、回転支点３８から延びる各軸の方向と各力の作用方向は、図４に例示した形態のように、何れも直交するものとしている。

ところで、筐体３０には排トナーが溜まるが、この排トナーの量や排トナーの流動性が変動するとオーガ５０の負荷トルクが変動し、結果的にオーガ５０の駆動力Ｆｏが変動することが判明している。

特に、排トナーの量が多い場合や、低温環境時等でトナーの流動性が低くなった場合にはオーガ５０の負荷トルクが大きくなり、この負荷トルクの増大に抗するために、駆動力Ｆｏも大きくなる。また、温度環境等によって、ドライブギア５０ｂやドリブンギア５０ａ、或いはこれらの軸受け部が伸縮し、この結果駆動力Ｆｏが変動する場合もある。

（式３）のうち、コイルバネ７０の引っ張り力Ｆｃ、および回転支点３８から各力の印加点までの距離Ｌｃ、Ｌｂ、およびＬｏは、設計段階および製造時調整段階等においてコントロール可能な値（ある固定値に設定可能な値）である。これに対して、オーガ５０の駆動力Ｆｏは、上述したように負荷トルクの変動や温度環境の変動等に起因して変化する。このため、クリーニングブレード４０の押付け力Ｆｂはオーガ５０の駆動によって変動してしまうことになる。

押付け力Ｆｂの許容変動範囲を求めるため、発明者らは、クリーニングブレード４０が中間転写ベルト１７を押付ける力Ｆｂを、圧電素子を用いて定量的に測定した。

この結果、クリーニングブレード４０の線圧Ｐ（Ｐ＝Ｆｂ／Ｗ；Ｗはクリーニングブレード４０のゴム部の長手方向の幅を示す）が、１．５〜２．０ｇ・ｆ／ｍｍ（１４．８〜１９．８Ｎ／ｍ）の範囲が最適であるとの結論を得た。即ち、線圧Ｐの許容変動範囲としては、１．５〜２．０ｇ・ｆ／ｍｍであり、許容される変動幅ΔＰ_１としては０．５ｇ・ｆ／ｍｍであるとの結果が得られた。

線圧Ｐが１．５ｇ・ｆ／ｍｍ以下では、クリーニングブレード４０と中間転写ベルト１７との間を残留トナーがすり抜けてしまってクリーニング不良となり画像に汚れが現れた。逆に、線圧Ｐが２．０ｇ・ｆ／ｍｍ以上では、中間転写ベルト１７とクリーニングブレード４０との間の摩擦によって、クリーニングブレード４０にめくれが発生した。

他方、前述したオーガ５０の駆動力Ｆｏの変動を除いたとした場合に、コイルバネ７０単体の引っ張り力のばらつきや、製造上の構造的なばらつきを考慮すると、クリーニングブレード４０の線圧Ｐの変動範囲は、０．３ｇ・ｆ／ｍｍの変動幅ΔＰ_２（例えば、１．７〜２．０ｇ・ｆ／ｍｍ（１６．８〜１９．８Ｎ／ｍの範囲）の範囲にコントロールすることができた。

これに対して、図４に示した形態、即ち、回転支点３８からギアの噛合点Ｃへ向かうベクトルと噛合点Ｃに作用する駆動力Ｆｏのベクトルとがなす角θｏ（以下、この角θｏを、駆動角θｏという）が約９０度の形態において、オーガ５０の駆動する際に受けるクリーニングブレード４０の線圧の変動幅ΔＰ_３は、最大で０．４ｇ・ｆ／ｍｍ（４．０Ｎ／ｍ）であることがわかった。

この結果、コントロール可能な線圧Ｐの変動幅ΔＰ_２（０．３ｇ・ｆ／ｍｍ）にオーガ５０の駆動力Ｆｏの変動に起因する変動幅ΔＰ_３（０．４ｇ・ｆ／ｍｍ）を加えると、合計の変動幅（ΔＰ_２＋ΔＰ_３）は、０．７ｇ・ｆ／ｍｍとなり、許容変動幅ΔＰ_１である０．５ｇ・ｆ／ｍｍを超えてしまうことになる。

即ち、合計の変動幅（ΔＰ_２＋ΔＰ_３）は、０．７ｇ・ｆ／ｍｍであるため、得られる線圧Ｐの範囲は、例えば１．３〜２．０ｇ・ｆ／ｍｍとなり、前述した線圧Ｐの許容変動範囲１．５〜２．０ｇ・ｆ／ｍｍを超える。

クリーニングブレード４０の線圧Ｐの変動範囲を許容変動範囲に収めるためには、オーガ５０の駆動力Ｆｏの変動に起因する変動幅ΔＰ_３を低減すればよい。

低減の方策として、発明者らは、押付け力Ｆｂの変動（即ち線圧Ｐの変動）が、駆動力Ｆｏの変動として直接働くのではなく、駆動力Ｆｏによる回転支点３８回りのモーメントＭｏとして働く点に着目した。

即ち、図４に示した形態では、駆動角θｏが約９０度であるため、（式２）に現れる駆動力Ｆｏによる回転支点３８回りのモーメントＭｏは、Ｆｏ・Ｌｏとなる。これに対して、駆動角θｏを９０度以外の値に設定すれば、モーメントＭｏは、Ｆｏ・Ｌｏ・ｓｉｎθｏとなる。

（式３）を線圧Ｐの変動幅ΔＰに書き換えると次の（式４）となる。
ΔＰ＝−ΔＦｏ・（Ｌｏ／Ｌｂ）／Ｗ （式４）
さらに、駆動角θｏが９０度以外の場合には、（式４）は次の（式５）で表される。
ΔＰ＝−ΔＦｏ・ｓｉｎθｏ・（Ｌｏ／Ｌｂ）／Ｗ （式５）
（式４）および（式５）からわかるように、駆動角θｏを９０度以外の値に設定することで、線圧Ｐの変動幅ΔＰは、ｓｉｎθｏ（ｓｉｎθｏ＜１）を乗じた値に低減される。

前述した数値では、オーガ５０の駆動力Ｆｏの変動に起因する変動幅ΔＰ_３の０．４ｇ・ｆ／ｍｍを１／２の０．２ｇ・ｆ／ｍｍまで低減させれば、合計の変動幅（ΔＰ_２＋ΔＰ_３）は、０．５ｇ・ｆ／ｍｍとなり、許容変動幅ΔＰ_２である０．５ｇ・ｆ／ｍｍの範囲内に収めることができる。このためには、駆動角θｏを、
｜ｓｉｎθｏ｜≦１／２ （式６）
を満たす角度に設定すればよい。具体的には、駆動角θｏを、
３３０°≦θｏ≦０°又は０°≦θｏ≦３０° （式７）
１５０°≦θｏ≦２１０° （式８）
の何れかの範囲に設定すればよい。

変動幅ΔＰ_３を最小とするためには、θｏ＝０°又は、θｏ＝１８０°、即ち、駆動力Ｆｏの方向を、回転支点３８に向かう方向、或いはこの逆の方向に設定すればよい。

上記の考察に基づいた中間転写ベルトクリーナ２１の実施形態を、図５乃至図７に示す。

図５は、本発明の第１の実施形態に係る中間転写ベルトクリーナ２１ａの構成例を示す図である。第１の実施形態に係る中間転写ベルトクリーナ２１ａでは、オーガ５０を駆動するドライブギア５０ｂを、図５においてオーガ５０の下方に配置している。この配置によって駆動角θｏを３０°よりも小さく設定することが可能となり、駆動力Ｆｏの変動に起因するクリーニングブレード４０の線圧Ｐの変動を、図４の形態に対して半分以下に低減することができる。

図６は、第２の実施形態に係る中間転写ベルトクリーナ２１ｂの構成を示す図である。第２の実施形態に係る中間転写ベルトクリーナ２１ｂは、オーガ５０を駆動するドライブギア５０ｂと、オーガ５０の回転軸に設けられているドリブンギア５０ａとの間に中間ドリブンギア５０ｃを設けた形態である。中間ドリブンギア５０ｃは、中間転写ベルトクリーナ２１の構成として設けられるものである。本実施形態では、駆動力Ｆｏは、ドライブギア５０ｂと中間ドリブンギア５０ｃの噛合点Ｃにおいて、両ギアの接線方向に働く。本実施形態においても、ドライブギア５０ｂを、図５において中間ドリブンギア５０ｃの下方に配置することで、駆動角θｏを３０°よりも小さく設定することが可能となり、駆動力Ｆｏの変動に起因するクリーニングブレード４０の線圧Ｐの変動を、図４の形態に対して半分以下に低減することができる。

図７は、第３の実施形態に係る中間転写ベルトクリーナ２１ｃの構成を示す図である。第３の実施形態に係る中間転写ベルトクリーナ２１ｃは、中間転写ベルト１７の駆動ローラ１８と同軸にオーガ５０を駆動するドライブギア１８ａを設けた形態である。駆動ローラ１８は、図示しない駆動モータ等の駆動付与手段から駆動力を受けて回転するが、ドライブギア１８ａは、駆動付与手段の一構成品として、この回転駆動力をオーガ５０のドリブンギア５０ｄに伝達する。

第３の実施形態に係る中間転写ベルトクリーナ２１ｃでは、駆動力Ｆｏは、ドライブギア１８ａとドリブンギア５０ｄの噛合点Ｃにおいて、両ギアの接線方向に働く。本実施形態においても、図７に示したように、駆動角θｏを３０°よりも小さく設定する形態としており、駆動力Ｆｏの変動に起因するクリーニングブレード４０の線圧Ｐの変動を、図４の形態に対して半分以下に低減することができる。

上述したように、各実施形態に係る中間転写ベルトクリーナ２１ａ、２１ｂ、および２１ｃによれば、中間転写ベルト１７の残留トナーを清掃するクリーニングブレードの押付け力Ｆｂの変動を低減し、クリーニングブレードの清掃性能を安定化することができる。

ここまでは、中間転写ベルト１７（像担持体）上の残留トナーを清掃する中間転写ベルトクリーナ２１について説明したが、感光体や転写ベルトの残留トナーを清掃するトナークリーナに対しても本発明を適用できる。これらのトナークリーナにおいても、クリーニングブレードで除去した排トナーをオーガを用いてトナークリーナの外部へ搬送するという基本的な構造は共通である。

図８は、図２に示したプロセスカートリッジ１１のトナークリーナ１６に上述した実施形態を適用した例を示す図である。

トナークリーナ１６の上端部８３ｂにコイルバネ８３の一端を固定し、コイルバネ８３の他端８３ａをプロセスカートリッジ１１のケース（図示せず）に固定している。トナークリーナ１６の筐体８０は、回転支点８５によって回動自在に支持されており、コイルバネ８３の引っ張り力によって、筐体８０に固定されているクリーニングブレード１６−１が感光体１２の表面に押付けられる。クリーニングブレード１６−１によって掻き出された排トナーは、筐体８０の内部に溜まり、オーガ８１によって軸方向（紙面に直交する方向）に搬送され、筐体８０の外部に排出される。

オーガ８１は同軸にドリブンギア８１ａを有しており、画像形成装置１の本体に設けられているドライブギア８４によって駆動される。この駆動力Ｆｏは、図８に示したように、ドリブンギア８１ａとドライブギア８４との噛合点から接線方向に働く。

図８に示したように、この噛合点から回転支点８５に向かう方向と駆動力Ｆoの方向は略同一になるように構成されている（θo≒０°）。この結果、駆動力Ｆｏによる回転支点８５回りのモーメントは小さくなり、クリーニングブレード１６−１の押付け力へ与える影響は低減される。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成例を示す図。 本発明の実施形態に係る画像形成装置のプロセスカートリッジの構成例を示す図。 本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるトナークリーナおよびその近傍の構成例を示す図。 トナークリーナにおける、クリーニングブレードの押付け力、コイルバネの引っ張り力、およびオーガの駆動力の関係を、本実施形態に対する比較例として説明する図。 第１の実施形態に係るトナークリーナの構成例を示す図。 第２の実施形態に係るトナークリーナの構成例を示す図。 第３の実施形態に係るトナークリーナの構成例を示す図。 感光体の表面に残留するトナーを除去する実施形態に係るトナークリーナの構成例を示す図。

符号の説明

１ 画像形成装置
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１ｄ プロセスカートリッジ
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 感光体ドラム（像担持体、感光体）
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ トナークリーナ（クリーニング装置）
１６−１ クリーニングブレード（クリーニング部材）
１７ 中間転写ベルト（像担持体、中間転写体）
３０ 筐体
４０ クリーニングブレード（クリーニング部材）
５０ オーガ（搬送手段、搬送機構）
５０ａ ドリブンギア（ギア）
５０ｂ ドライブギア（ギア、駆動付与手段、駆動付与機構）
７０ 弾性体（加圧手段、加圧部材）

Claims (19)

1. 像担持体と、
   前記像担持体の表面に残留する現像剤をクリーニングするクリーニング装置と、
   を具備し、
   前記クリーニング装置は、
   支点を中心に回転可能な筐体と、
   前記筐体に対して、前記支点周りの回転力を印加する加圧手段と、
   前記筐体に設けられると共に、その一部が前記回転力で前記像担持体の表面に押圧されることによって、前記像担持体の表面に残留する現像剤をクリーニングするクリーニング部材と、
   前記筐体に収容され、前記筐体内に溜まる前記クリーニングされた現像剤を前記筐体の外部の所定位置に搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段に駆動力を与える駆動付与手段と、
   を備え、
   前記駆動力の方向は、前記駆動力の印加点から略前記支点に向かう方向、又はこの逆の方向である、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記駆動力のベクトルと、前記搬送手段に与える駆動力の印加点から前記支点に向かうベクトルとで形成される角度θは、
   −１／２≦ｓｉｎθ≦１／２、
   を満たす角度θである、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成装置は、前記像担持体を有する画像形成装置本体と前記クリーニング装置を備えて構成され、前記駆動付与手段は、前記画像形成装置本体に設けられることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記駆動力は回転駆動力であり、前記回転駆動力は、前記駆動付与手段が有するギアと前記搬送手段が有するギアとを介して、前記駆動付与手段から前記搬送手段に与えられる、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体は、前記画像形成装置が有する感光体の表面に形成される現像剤の像が中間転写される中間転写体である、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体は、前記画像形成装置が有する現像器によってその表面にトナー像が形成される感光体である、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記感光体および前記現像器の少なくとも一方は、前記画像形成装置から着脱可能に構成されるプロセスカートリッジに収容される、ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 像担持体と、
   前記像担持体の表面に残留する現像剤をクリーニングするクリーニング装置と、
   を具備し、
   前記クリーニング装置は、
   支点を中心に回転可能な筐体と、
   前記筐体に対して、前記支点周りの回転力を印加する加圧部材と、
   前記筐体に設けられると共に、その一部が前記回転力で前記像担持体の表面に押圧されることによって、前記像担持体の表面に残留する現像剤をクリーニングするクリーニング部材と、
   前記筐体に収容され、前記筐体内に溜まる前記クリーニングされた現像剤を前記筐体の外部の所定位置に搬送する搬送機構と、
   前記搬送機構に駆動力を与える駆動付与機構と、
   を備え、
   前記駆動力の方向は、前記駆動力の印加点から略前記支点に向かう方向、又はこの逆の方向である、
   ことを特徴とする画像形成装置。
9. 前記駆動力のベクトルと、前記搬送機構に与える駆動力の印加点から前記支点に向かうベクトルとで形成される角度θは、
   −１／２≦ｓｉｎθ≦１／２、
   を満たす角度θである、ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記画像形成装置は、前記中間転写体を有する画像形成装置本体と前記クリーニング装置とを備えて構成され、前記駆動付与機構は、前記画像形成装置本体に固定されることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
11. 前記駆動力は回転駆動力であり、前記回転駆動力は、前記駆動付与機構が有するギアと前記搬送機構が有するギアとを介して、前記駆動付与機構から前記搬送機構に与えられる、ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
12. 前記像担持体は、前記画像形成装置が有する感光体の表面に形成される現像剤の像が中間転写される中間転写体である、ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
13. 前記像担持体は、前記画像形成装置が有する現像器によってその表面にトナー像が形成される感光体である、ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
14. 前記感光体および前記現像器の少なくとも一方は、前記画像形成装置から着脱可能に構成されるプロセスカートリッジに収容される、ことを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 画像形成装置の画像形成方法において、
    感光体の表面に静電潜像を露光し、
    前記静電潜像をトナー現像して前記感光体の表面にトナー像を生成し、
    前記トナー像を中間転写体に転写し、
    前記中間転写体に転写された転写像を記録媒体に転写し、
    前記中間転写体又は感光体に残留するトナーをクリーニングする、
    ステップを備え、
    前記クリーニングするステップは、
    支点を中心に回転可能な筐体に対して、前記支点周りの回転力を印加し、
    前記筐体に固定されると共にその一部が前記回転力で前記中間転写体又は感光体の表面に押圧されるクリーニングブレードによって、前記中間転写体叉は前記感光体の表面に残留するトナーを掻き出し、
    前記筐体に収容されるオーガによって、前記筐体内に掻き出されたトナーを前記筐体の外部の所定位置に搬送し、
    前記オーガに駆動力を与える、
    ステップを備え、
    前記駆動力の方向は、前記駆動力の印加点から略前記支点に向かう方向、又はこの逆の方向である、
    ことを特徴とする画像形成方法。
16. 前記駆動力のベクトルと、前記オーガに与える駆動力の印加点から前記支点に向かうベクトルとで形成される角度θは、
    −１／２≦ｓｉｎθ≦１／２、
    を満たす角度θである、ことを特徴とする請求項１５に記載の画像形成方法。
17. 前記筐体の外部に設けられるオーガ駆動機構によって前記オーガに駆動力を与える、ことを特徴とする請求項１５に記載の画像形成方法。
18. 前記駆動力は回転駆動力であり、前記回転駆動力は、前記オーガ駆動機構が有するギアと前記オーガが有するギアとを介して、前記オーガ駆動機構から前記オーガに与えられる、ことを特徴とする請求項１７に記載の画像形成方法。
19. 前記感光体および前記現像器の少なくとも一方は、前記画像形成装置から着脱可能に構成されるプロセスカートリッジに収容される、ことを特徴とする請求項１５に記載の画像形成方法。

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