JP4375332B2

JP4375332B2 - クリーニング装置およびこれを備えた画像形成装置

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Publication number: JP4375332B2
Application number: JP2005377434A
Authority: JP
Inventors: 文則毛呂; 彰一吉川; 利幸坂井; 博茨木; 孝幸伊藤
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Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2009-12-02
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Description

本発明は、中間転写体を使用して画像を形成する画像形成装置に用いられる前記中間転写体のためのクリーニング装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置において、感光体上に形成した現像剤像を中間転写体に一次転写してから、前記現像剤像を中間転写体から用紙に二次転写するようにした画像形成装置が知られている。このような画像形成装置では、通常、二次転写後に中間転写体上に残留する現像剤や、中間転写体の表面に付着した紙紛や埃などの不要物を除去するためのクリーニング装置が設けられている。

前記クリーニング装置としては、金属製やゴム製のブレードを中間転写体表面に圧接することより前記残留現像剤等を除去するようにしたものが一般的である。このようなブレードのみで十分なクリーニング効果が得られない場合やブレードが中間転写体から離隔する際にブレードによって掻き集められた残留現像剤等がスジ状になって残るいわゆる離隔スジを除去することが必要な場合に、中間転写体の表面の移動方向に関してブレードの下流側に別のクリーニング部材としてシール部材を配置する技術が提案されている。

しかしながら、ブレードの下流側にシール部材を配置した従来の技術では、時間の経過と共にシール部材がクリープ変形して十分なクリーニング効果が得られなくなるという問題があった。

また、特許文献１では、ブレードの上流側にシール部材を設けたクリーニング装置が開示されているが、このクリーニング装置ではブレードが中間転写体から離隔する際に残る離隔スジをクリーニングすることはできない。
米国特許第５９９１５６８号公報

そこで、本発明は、クリーニング部材のクリープ変形を防止することによって十分なクリーニング効果を維持することができるクリーニング装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、
転写体上に残留した現像剤や付着した不要物を除去するクリーニング装置であって、
先端が前記転写体に圧接される第１クリーニング部材と、
前記転写体の移動方向に関して前記第１クリーニング部材の下流側に配置されて先端が前記転写体に圧接される第２クリーニング部材と、
前記第２クリーニング部材が前記転写体に対して進退するように、前記第１クリーニング部材に対して前記第２クリーニング部材を回動可能に支持する第２の支点と、
前記第２の支点を中心に前記第２クリーニング部材を前記転写体側に付勢する第２押圧機構と、
前記第１クリーニング部材が前記第２クリーニング部材と共に前記転写体に対して進退するように、前記第１クリーニング部材を回動可能に支持する第１の支点と、
前記第１の支点を中心に前記第１クリーニング部材を前記第２クリーニング部材と共に前記転写体側に付勢する第１押圧機構を有することを特徴とする。

本発明のクリーニング装置において、前記第２クリーニング部材の回動中心が前記第１クリーニング部材に対して位置決めされていてもよい。

また、本発明のクリーニング装置において、前記第２クリーニング部材の回動中心がクリーニング装置のハウジングに対して位置決めされていてもよい。

また、本発明のクリーニング装置において、前記第２クリーニング部材は、先端が前記転写体に圧接されたときに、クリープ変形を生じることがない範囲まで前記第１クリーニング部材に対して回動可能であることが好ましい。
ここで、「クリープ変形が生じることがない範囲」とは、第２クリーニング部材の先端に曲げ方向に加えられた応力が第２クリーニング部材をクリープ変形させないための限界値以下になるような位置を含む回動範囲である。ここでの「限界値」は次のようにして求めることができる。第２クリーニング部材の先端に曲げ方向の応力を加え、温度条件３５℃で１００時間放置した後、この応力を取り去ったときに、第２クリーニング部材の先端部の方向が初期状態よりも約５度曲がるような変形（すなわち、第２クリーニング部材の先端位置の曲げ方向の変化量が自由長に対して約９％である変形）が残るときの応力の大きさを前記限界値とすることができる。換言すると、前記条件での変形量が５度未満であればそのときの応力は第２クリーニング部材をクリープ変形させないレベルの応力であり、そのような応力が加わる第２クリーニング部材の回動位置は「クリープ変形を生じることがない範囲」内である（ただし、ここでの数値は一例に過ぎず、これらの数値に限定されるものではない）。

また、本発明のクリーニング装置において、前記第２クリーニング部材に与える付勢力が前記第２クリーニング部材をクリープ変形させないための限界量以下であることが好ましい。ここで、「クリープ変形させないための限界量」とは、第２クリーニング部材の先端に前記限界値の応力が加わるような付勢力である。

また、本発明のクリーニング装置において、前記第２クリーニング部材の回動中心が、前記第１または第２クリーニング部材によって除去された現像剤や不要物が付着しない位置に配置されていてもよい。

また、本発明のクリーニング装置において、クリーニング状態から非クリーニング状態に移行する際に、前記第２クリーニング部材が前記第１クリーニング部材に遅れて前記転写体から離れるように構成し、
前記第１クリーニング部材と前記第２クリーニング部材が前記転写体から離れる時間の差をｔとし、前記転写体の移動速度をＶとし、前記第１クリーニング部材と前記第２クリーニング部材の各先端が前記転写体から離れる際の前記転写体上における距離をＬとしたとき、
Ｌ＜Ｖｔとなる関係を満足することが好ましい。

また、本発明のクリーニング装置において、前記第１クリーニング部材と前記転写体との接触幅をｂとしたとき、
Ｌ＋ｂ＜Ｖｔとなる関係を満足することが好ましい。

本発明は、前記いずれかのクリーニング装置を備えた画像形成装置も提供する。この場合、本発明の画像形成装置は、所定のタイミングで前記転写体に対する前記クリーニング装置の圧接および離隔を行ってもよい。

本発明のクリーニング装置によれば、第１クリーニング部材の下流側に配置した第２クリーニング部材を回動可能に設けたことで、第２クリーニング部材のクリープ変形を防止することができ、良好なクリーニング性能を維持することができる。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるクリーニング装置３０を備えた画像形成装置１０の全体概略構成を示す。画像形成装置１０は、矢印Ａ方向に回転駆動されるローラ状の感光体を本体内部の略中央に有している。この感光体１２に隣接して、矢印Ｂ方向に回転駆動される略円柱状の現像ユニット１４が配置されている。

現像ユニット１４は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー（現像剤）にそれぞれ対応する４つの現像器１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋが周方向に均等に配列されて構成されている。各現像器１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋは、回転しつつ外周面に担持したトナーを感光体１２表面の静電潜像を現像するために供給する現像ローラ１８をそれぞれ有している。

また、感光体１の周囲には、感光体１２の表面を均一帯電させる帯電器２０、均一帯電された感光体１２の表面を画像データに応じて露光して静電潜像を形成する露光器２２、前記静電潜像が現像ユニット１４によって現像されて形成されたトナー像を感光体１２から中間転写ベルト（転写体）２４に一次転写するための一次転写ローラ２６が配置されている。なお、前記転写体は、ベルト形状のものに限らず、他の形状（例えばローラ状）のものであってもよい。

中間転写ベルト２４は、無端シート状のエンドレスベルトであり、その内側に配置された一次転写ローラ２６を含む４つのローラによって支持され、所定のテンションが付与された状態で矢印Ｃ方向に回転駆動されるようになっている。また、中間転写ベルト２４の外周面には、中間転写ベルト２４上に転写去れたトナー像を用紙に二次転写するための二次転写ローラ２８が接触して配置されている。さらに、二次転写後に中間転写ベルト２４表面に残留するトナーや前記表面に付着する紙紛や埃などの不要物を除去するためのクリーニング装置３０が中間転写ベルト２４に対して接離可能に設けられている。クリーニング装置３０の詳細については後述する。

画像形成装置１０の本体内部の下部には、記録媒体である用紙を収容する給紙部５０が設けられている。給紙部５０に収容された用紙は、給紙ローラ５２によって一枚ずつ送り出されるようになっている。給紙部５０から送り出された用紙は、搬送ローラ対５４によって上方に搬送され、タイミングローラ対５６によって、中間転写ベルト１４上に転写されたトナー像が二次転写ローラ２８との接触位置に搬送されてくる所定のタイミングで中間転写ベルト２４と二次転写ローラ２８との間に送り込まれるようになっている。

また、画像形成装置１０の本体内部において二次転写ローラ２８の上方には定着器５８が配置されており、画像形成装置１０の本体上部に排紙部６０が設けられている。さらに、画像形成装置１０の本体上部には、各種情報を表示する例えばＬＣＤからなる表示部（図示せず）が配設されている。

なお、画像形成装置１０は、自動的に用紙の両面に画像形成することを可能にするための両面ユニットや、大量あるいは多種類の用紙を収容するための増設給紙カセットや、手差し給紙機構を備えていてもよい。

続いて、前記構成を有する画像形成装置１０の画像形成動作について概説する。
画像形成装置１０は、直接またはネットワークを介して接続されたコンピュータから画像データを受信することによって、画像形成動作を開始する。

前記画像データがカラー画像である場合、まず、露光器２２によって感光体１２表面に形成されたイエロー用静電潜像を現像器１６Ｙで現像してイエロートナー像を形成し、このイエロートナー像を感光体１２から中間転写ベルト２４に一次転写する。続いて、現像ユニット１４を回転させながら同様のプロセスによって、マゼンタトナー像、シアントナー像およびブラックトナー像を順次に形成して、中間転写ベルト２４上のイエロートナー像に順次に重ねて一次転写する。このとき、中間転写ベルト２４は少なくとも４回転することになるが、その間はクリーニング装置３０が中間転写ベルト２４から離隔した状態になっているため、前記４色のトナー像がクリーニング装置３０によって掻き取られてしまうことはない。

中間転写ベルト２４上で重ねて転写されたトナー像は、中間転写ベルト２４の回転によって二次転写ローラ２８との接触位置に搬送される。このとき、給紙部５０から給紙ローラ５２によって送り出されて搬送ローラ対５４およびタイミングローラ対５６によって上方に搬送されてきた用紙が、中間転写ベルト２４と二次転写ローラとの接触部に送り込まれる。これにより、中間転写ベルト２４上のトナー像は、二次転写ローラ２８による静電作用によって用紙に二次転写される。二次転写後に中間転写ベルト２４上に残留するトナーや不要物は、中間転写ベルト２４に接触した状態になっているクリーニング装置３０によって除去回収される。

その後、トナー像が転写された用紙は、定着器５８を通過する際に熱と圧力によってトナー像が定着されてから、排紙部６０に排出される。

一方、前記画像データが単色画像（特にブラック画像）である場合、対応する色の１つの現像器だけを用いてトナー画像を形成し、上述したのと同様のプロセス（すなわち、中間転写ベルト２４への一次転写、中間転写ベルト２４から用紙への二次転写、トナー像の定着など）によって単色画像が得られる。この場合、中間転写ベルト２４上に一次転写された単色トナー像は直ちに用紙に二次転写されることになるので、中間転写ベルト２４は１回転するだけでよく、また、クリーニング装置３０は中間転写ベルト２４に対して離隔させる必要はなく接触させた状態のままでよい。

次に、前記クリーニング装置３０について詳細に説明する。
図２は、４つのローラに掛け渡された中間転写ベルト２４とクリーニング装置３０とを一体に構成した中間転写ユニット３１の外観斜視図である。中間転写ユニット３１は、画像形成装置１０の本体内部に装着した状態で、本体側から駆動を受けるようになっている。

クリーニング装置３０は、複数（本実施形態では２つ）の引っ張りコイルばね３２によって中間転写ベルト２４に圧接されている。これは、クリーニング装置３０内の図示しないクリーニング部材を一定の圧力で中間転写ベルト２４に押圧するためであり、詳細は後述する。

また、クリーニング装置３０は、前記画像形成動作において述べたように、中間転写ベルト２４に対して圧接状態と離隔状態とに移動可能であることが必要である。カラー画像形成時には、４色のトナー像の重ね合わせのために中間転写ベルト２４を４回転させる必要があり、この際にはクリーニング部材が中間転写ベルト２４から離れていなければならないからである。これ以外のときには、クリーニング部材は中間転写ベルト２４に圧接されている。

中間転写ベルト２４の移動速度や画像形成装置１０の大きさや各種画像プロセスなどから決定される中間転写ベルト２４の長さを考慮して、クリーニング装置３０の圧接・離隔動作をスムーズかつ速やかに行うことが必要である。本実施形態では、圧接離隔シャフト３３の往復運動をクリーニング装置３０の回転運動に変換して、クリーニング装置３０の圧接・離隔を行っている。圧接離隔シャフト３３の往復運動は、画像形成装置１０の本体側の駆動部材によって制御する。圧接離隔シャフト３３のクリーニング装置３０との接触端部と反対側の端部３３ａに連結用部材（図示せず）を取り付けてあり、中間転写ユニット３１を画像形成装置１０に装着した状態において前記連結用部材と本体側駆動部材が係合して連動するようになっている。

図３は、図２における中間転写ベルト２４とクリーニング装置３０の位置関係を示す側面図である。中間転写ベルト２４は、駆動ローラ３４の回転により矢印Ｃ方向に移動する。中間転写ベルト２４の形状を決定するために、対向ローラ３５、一次転写ローラ２６、一定のベルトテンションを付与するためのテンションローラ３６が配置されている。

図４は、図３のクリーニング装置３０が中間転写ベルト２４から離隔した状態を示す。クリーニング装置３０は、回転中心３７を支点に反時計回り方向に回転し、クリーニング装置３０内の部品が中間転写ベルト２４から一定距離以上離れるようになっている。

続いて、図５Ａないし１３を参照して、従来のクリーニング装置３０'と対比してクリーニング装置３０の詳細な構成および動作について説明する。
図５Ａは、従来のクリーニング装置３０'が中間転写体２４に圧接している状態を示す。矢印Ｃは、中間転写ベルト２４の移動方向を示している。クリーニング装置３０'全体が引っ張りコイルばね３２（図２参照）によって、中間転写ベルト２４に対して圧接されている。

クリーニング装置３０'は、第１クリーニング部材３８と、中間転写ベルト２４の移動方向に関して第１クリーニング部材３８の下流側に配置された第２クリーニング部材３９とを備えている。第１クリーニング部材としては、例えばウレタンゴム製や金属製のブレードが使用される。第２クリーニング部材としては、例えばウレタンシートと樹脂シートとを接着したものが使用される。第２クリーニング部材３９は、第１クリーニング部材３８に対して所定位置に回動不能に固定された状態で配置されている。また、第１クリーニング部材３８は、支点４０を中心に回動可能であり、中間転写ベルト２４に対する圧力を一定にするために引っ張りコイルばね３２（図２参照）によって押圧されている。

図５Ａに示すクリーニング装置３０'は圧接状態、すなわちクリーニング動作中であり、第１クリーニング部材３８の先端部で中間転写ベルト２４上の残留トナー等を除去している。除去されたトナー等は、ハウジング４１内に入ることで、クリーニング装置３０外へ飛散しないように処置される。このとき、第２クリーニング部材は、特に働きはない。図５Ａでは第２クリーニング部材２２が中間転写ベルト２４と非接触状態にあるときと同様の真っ直ぐに伸びた状態（以下において、「初期状態」という。）に示されているが、実際は中間転写ベルト２４に接触して押圧されることでたわみ変形している。その様子を図５Ｂに示している。クリーニング装置３０'は図５Ｂに示す状態で保持されることが多いため、第２クリーニング部材３９のクリープ変形が懸念され、クリープ変形し難い薄いシート状ものが使用される。

図６Ａは、従来のクリーニング装置３０'によるクリーニングが終了し、中間転写ベルト２４から離隔し始めたときの状態を示す。第１クリーニング部材３８が中間転写ベルト２４から離隔した直後は、第２クリーニング部材３９は中間転写ベルト２４に接触しており、これにより第１クリーニング部材３８が離間した際に既に掻き集められていた残留トナー等がスジ状になって残るいわゆる離隔スジを第２クリーニング部材３９によって除去することができる。前記離隔スジだけでなく、第１クリーニング部材３８が拭き残した残留トナーをすべて除去する役割も果たす。第１クリーニング部材３８の上流側近傍に除電用のシール部材を設ける場合もあり、そのシール部材の離隔スジに関しても第１クリーニング部材３８で除去できない場合は、第２クリーニング部材３９で除去することになる。

図６Ａでは第２クリーニング部材３９が初期状態にあって、たわみ変形することなく先端部が中間転写ベルト２４に対して軽く圧接されている状態を示しているが、図５Ｂに示す状態で放置される時間が長くなると、第２クリーニング部材３９はクリープ変形する。

第２クリーニング部材３９がクリープ変形した場合の一例を図６Ｂに示す。本来、第２クリーニング部材３９が中間転写ベルト２４に押圧されていて第１クリーニング部材３８の離隔スジを除去しなければならないところ、クリープ変形が進行したことによって第２クリーニング部材３９が第１クリーニング部材３８とほぼ同時に中間転写ベルト２４から離隔してしまう。

第２クリーニング部材３９は第１クリーニング部材３８に対して一定の規格値の範囲内で位置決め固定されている。また、その規格値は、第１クリーニング部材３８が中間転写ベルト２４から離隔する際に生じる離隔スジを第２クリーニング部材３９が除去できるように、中間転写ベルト２４の移動速度とクリーニング装置３０'の移動（回転）速度とを考慮して決められている。したがって、第２クリーニング部材３９のクリープ変形が一定以上進行してしまうと、第１クリーニング部材３８の離隔スジを除去できなくなる。除去されなかった離隔スジを構成するトナー等は中間転写ベルト２４の移動中に落下する可能性があり、画像形成装置１０の内部を汚したり、あるいは、中間転写ベルト２４の別の位置に再付着して用紙に転写されて画像品質を低下させたりすることにつながる。

なお、第２クリーニング部材３９がクリープ変形しても離隔スジを除去できるように、第２クリーニング部材３９に十分な長さの余裕を持たせることが考えられるが、その場合にはクリーニング装置３０'が大型化して、画像形成装置１０の小型化とは相容れないこととなる。

図７Ａおよび７Ｂは、クリーニング装置３０'が完全に中間転写ベルト２４から離隔した状態を示す。図７Ａは第２クリーニング部材３９が初期状態にあり、図７Ｂは第２クリーニング部材３９がクリープ変形した場合の例である。第１クリーニング部材３８や第２クリーニング部材３９には除去したトナーが付着しており、中間転写ベルト２４から一定距離以上離れることによりそれらの飛散を防いでいる。

図８は、本実施形態のクリーニング装置３０が中間転写ベルト２４に圧接している状態を示す。クリーニング装置３０もまた、上述した従来のクリーニング装置３０'と同様に、第１クリーニング部材３８と、中間転写ベルト２４の移動方向に関して第１クリーニング部材３８の下流側に配置された第２クリーニング部材３９とを備えているが、第２クリーニング部材３９が第１クリーニング部材３８に対して回動可能に設けられている点において異なっている。

第２クリーニング部材３９は、回動中心４２を支点として回動可能になっている。回動中心４２は、第１クリーニング部材３８に対して位置決めされてもよいし、ハウジング４１に対して位置決めされてもよい。

第２クリーニング部材３９が第１クリーニング部材３８に対して位置決めされている場合には、組み付け時に両者の位置関係を確保することが比較的容易になる。そのためには、第１クリーニング部材３８を支持する部品の一部に第２クリーニング部材３９の取り付けのためのスペースを確保する必要がある。また、第１クリーニング部材３８が中間転写ベルト２４に圧接されることによる弾性変形の影響を若干受けることになる。これによって回動中心４２の位置や回動中心を含む支持シャフトの傾き等が発生する場合には、予め変形することを想定した組み付けを行えばよい。

一方、第２クリーニング部材３９がハウジング４１に対して位置決めされている場合には、ハウジング４１側で第１クリーニング部材３８と第２クリーニング部材３９の位置関係を確保することが必要である。両者がそれぞれ個別にハウジング４１に取り付けられるため、部品精度によって組み付け精度を確保したり、治具を用いて組み立てられる構成にしたり、位置調整できる機構を設けたりすることが必要である。一旦位置決めして組み付けられた後は、第１クリーニング部材３８が中間転写ベルト２４５に圧接されることによる影響はないため、組み付け時にその点を考慮する必要はない。

第２クリーニング部材３９が第１クリーニング部材３８またはハウジング４１に対して位置決めされない場合には、複数の部材が介在することになるため、両者の位置関係を確保することが困難になり、確保できない場合には第２クリーニング部材３９を回動可能にすることによって得られるメリットを十分に生かすことができない。

上述した従来のクリーニング装置３０'と同様に、クリーニング装置３０全体が引っ張りコイルばね３２（図２参照）によって中間転写ベルト２４側に付勢されており、中間転写ベルト２４は矢印Ｃ方向に移動している。第１クリーニング部材３８は、支点４０を中心に回転可能であり、中間転写ベルト２４に対する圧力を一定にするために引っ張りコイルばね３２によって押圧されている。

図８に示すクリーニング装置３０は圧接状態、すなわちクリーニング動作中であり、第１クリーニング部材３８の先端部で中間転写ベルト２４上の残留トナー等を除去している。除去されたトナー等はハウジング４１内に入って、クリーニング装置３０外へ飛散しないように処置される。このとき、第２クリーニング部材３９は、その先端が中間転写ベルトに先端が軽く圧接されている。

図９Ａないし９Ｃは、第２クリーニング部材３９を中間転写ベルト２４に圧接させるための押圧機構を示し、図９Ａはその押圧機構を図８とは反対方向から見た図である。第１クリーニング部材３８には、第２クリーニング部材３９の取付部材４３が接着固定されている。第２クリーニング部材３９は、支持部材４４に接着固定されている。支持部材４４は、回動中心４２の位置において、取付部材４３に対して軸支されている。これにより、第２クリーニング部材３９が第１クリーニング部材３８に対して回動可能な構成になっている。また、第２クリーニング部材３９は、第１クリーニング部材３８が中間転写ベルト２４に圧接されたときに、クリープ変形を生じることがない範囲まで回動可能になっている。

回動中心４２を含む支持シャフトの周囲にねじりコイルばね４５を取り付けることにより、第２クリーニング部材３９を矢印Ｄ方向（すなわち中間転写ベルト２４側）に付勢している。第２クリーニング部材３９の先端の位置は、中間転写ベルト２４によって規制されるが、クリーニング装置３０が中間転写ベルト２４から離隔して中間転写ベルト２４による規制がなくなった状態で一定の位置を確保するために回転規制部材が必要となる。本実施形態では、取付部材４３が前記回転規制部材を兼ねている。すなわち、取付部材４３の端部４３ａと第２クリーニング部材３９の支持部材４４の延長部４４ａとを当接させることによって、第２クリーニング部材３９が第１クリーニング部材３８と略平行になった状態で回転が規制されるようになっている。

図９Ｂおよび９Ｃは図９Ａに示す構成を斜視図で示したものであり、図９Ｃは第１クリーニング部材３８を取り除いた状態で示してある。第２クリーニング部材３９を第１クリーニング部材３８に対して回動可能に支持するための支持部は、第２クリーニング部材３９の長手方向において２箇所設けてある。これは、ばね４５による付勢力を均一に付与することと、支点間距離を大きくとって位置精度を確保することを狙いとしている。なお、第２クリーニング部材３９の長手方向の変形が懸念される場合や付勢力の付与の仕方を変える等を目的として、前記支持部を３箇所以上設けるようにしてもよい。

ねじりコイルばね４５の付勢力が大きいと前記従来のクリーニング装置３０'の場合と同様に、第２クリーニング部材３９がたわみ変形するため回動可能な構成にしても十分なメリットが得られない。本実施形態では、第２クリーニング部材３９がクリープ変形しないレベルの付勢力を付与しているが、構成上で幾ばくかの余裕があれば、若干のクリープ変形を許容しても構わない。また、付勢力を決める際に第２クリーニング部材３９に加わる応力の大きさを考慮して、クリープ変形する応力限界以下に設定しても良好な効果が見込まれる。

図１０Ａおよび１０Ｂに、各部の寸法の一例を示す。図１０Ａは、回動規制位置まで開いた状態にある第２クリーニング部材３９に中間転写ベルト２４を重ねて示してある。第１クリーニング部材３８と第２クリーニング部材３９の各先端の間隔をｒ、第２クリーニング部材３９の自由長をｑ、第２クリーニング部材３９と中間転写ベルト２４の重なり代をｐとする。図１０Ｂは第２クリーニング部材３９が回転する様子を示しており、第２クリーニング部材３９が図１０Ａに示す状態からその先端が中間転写ベルト２４に接触しつつ全くたわみ変形しない状態まで回転する場合の回転角度をθとしている。本実施形態においては、第２クリーニング部材３９として厚さ１５０μｍのウレタンシートに厚さ５０μｍのＰＰＳシートを接着したものを使用し、ｒ＝４ｍｍ、ｐ＝３．７ｍｍ、ｑ＝８ｍｍ、θ＝１４°、ねじりコイルばね４５による付勢力を０．２Ｎに設定することにより、第２クリーニング部材３９のクリープ変形を防止することができた。

図１１は、クリーニングが終了したクリーニング装置３０が、回転中心３７を中心に回動することによって、中間転写ベルト２４から離隔し始めた状態を示す。第１クリーニング部材３８が中間転写ベルト２４から離隔した直後は、第２クリーニング部材３９が中間転写ベルト２４にまだ圧接された状態になっており、第１クリーニング部材３８が離隔した際に残った離隔スジは第２クリーニング部材３９によって除去される。

クリーニング装置３０の離隔にしたがって、第２クリーニング部材３９はねじりコイルばね４５の付勢力によって回転中心４２を支点として回転するが、回転規制位置（すなわち、図９Ａに示すように、取付部材４３の端部と支持部材４５の延長部４４ａとが当接する位置）に到達するまで第２クリーニング部材３９の先端が中間転写ベルト２４に圧接された状態が保たれる。第２クリーニング部材３９が回転規制位置まで回転した後は、第２クリーニング部材３９はクリーニング装置３０の離隔にしたがって中間転写ベルト２４から離隔する。

第２クリーニング部材３９の回転にはねじりコイルばね４５による付勢力が作用しており、滑らかな回転が得られるような付勢力が必要である。図８に示す状態における第２クリーニング部材３９の変形を防止しつつ、滑らかな回転が得られる付勢力を与えるためには、クリープ変形を生じさせない限界に近い値に付勢力を設定した上で、第２クリーニング部材３９が固定された支持部材４４の回転抵抗を小さくすることが必要である。

図１１において、第２クリーニング部材３９が除去したトナー等は、第１クリーニング部材３８との間に落下して、ハウジング４１内に収容されて飛散しないように処置される。この際、回転中心４２を含む支持シャフトの周辺に除去したトナー等が付着することによって第２クリーニング部材３９の回転抵抗が大きくなったり回転不能に固着したりすることが懸念される場合には、トナー等が付着しないようにするための手段を講じる必要がある。

その手段の一例としては、回転中心４２の位置を図１１の紙面に垂直な方向にずらすことや、回転中心４２の周囲をカバーで覆うことなどがある。また、電源投入時や所定のタイミング（例えば、画像形成終了後に一定時間経過したときや、画像形成装置１０がスリープ状態から復帰したときなど）でクリーニング装置３０の圧接・離隔動作を行うことも第２クリーニング部材３９の回転中心４２における固着を防止する有効な手段である。

図１２は、クリーニング装置３０が完全に中間転写ベルト２４から離隔した状態を示す。図７Ａに示した従来のクリーニング装置３０'における第２クリーニング部材３９が初期状態にあるのと同様である。第１クリーニング部材３８や第２クリーニング部材３９には除去したトナー等が付着しており、中間転写ベルト２４から一定距離以上離れることによってそれらの飛散を防いでいる。

次に、図１３を参照して、中間転写ベルト２４の移動速度をＶ、第１クリーニング部材３８と第２クリーニング部材３９が中間転写ベルトから離れる時間の差ｔ、および、第１クリーニング部材３８と第２クリーニング部材３９の各先端が中間転写ベルト２４から離れる際の中間転写ベルト２４上における距離Ｌの関係について説明する。

図１３は、図８に示す状態から図１１に示す状態に至る様子を示している。Ｌ_Ａは第１クリーニング部材３８の先端が中間転写ベルト２４から離れる瞬間の中間転写ベルト２４上の位置であり、Ｌ_Ｂは第２クリーニング部材３９の先端が中間転写ベルト２４から離れる瞬間の中間転写ベルト２４上の位置である。中間転写ベルト２４は速度Ｖで移動しているため、時間ｔが経過する間に第１クリーニング部材３８が中間転写ベルト２４から離れた位置Ｌ_Ａは距離Ｖｔだけ移動してＬ_Ａ'で示す位置に達する。前記Ｌは、Ｌ_ＡとＬ_Ｂ間の距離である。したがって、第１クリーニング部材３８と第２クリーニング部材３９が中間転写ベルトから離れる時間の差ｔの間に、第１クリーニング部材３８による離隔スジが距離Ｖｔだけ移動することになる。

第２クリーニング部材３９で前記離隔スジを除去するためには、Ｌ＜Ｖｔであることが必要である。Ｌ＝Ｖｔの場合には、離隔スジが第２クリーニング部材３９の先端位置に到達すると同時に第２クリーニング部材３９が中間転写ベルト２４から離れるため、離隔スジの除去が行えないことになる。

第１クリーニング部材３８と中間転写ベルト２４の接触部では、それぞれの材質や厚みに依存して弾性変形が生じている。その結果、第１クリーニング部材３８の離隔時に発生する離隔スジは若干の幅を持つことになる。第１クリーニング部材３８と中間転写ベルト２４との接触幅をｂとすると、離隔スジの幅を概略ｂとみなすことができる。さらに、離隔スジの幅が大きくなった場合や第１クリーニング部材３８や第２クリーニング部材３９等の部品のばらつきを考慮した余裕をαとすると、Ｌ＋ｂ＋α≦Ｖｔの関係を満たすことが必要となる。本実施形態では第２クリーニング部材３９のクリープ変形を無視することが可能であるため、従来のクリーニング装置３０'に比べて前記αを無視できる程度まで小さくすることができる。その分、距離Ｌの範囲の制約が少なくなり、配置や形状の自由度が大きくなる。

本実施形態における一例として、Ｖ＝１２７ｍｍ／ｓｅｃ、ｔ＝７５ｍｓｅｃ、ｂ＝３ｍｍ、Ｌ＝１．５ｍｍの構成にすることで、良好なクリーニング性能を確保できた。

なお、第１クリーニング部材３８による離隔スジを主な除去対象として説明してきたが、第１クリーニング部材３８の上流側に設けられる場合がある除電シール部材による離隔スジの除去に関しても第１クリーニング部材３８で除去できなければ第２クリーニング部材３９で除去することになる。これらのスジ状の残留トナー等を除去対象とする場合には、その対象に応じてＬ_Ａ、Ｌ_Ｂ、Ｌ_Ａ'、ｂ、Ｌを求めて上述した関係を満足させるように構成することが必要である。

図１４は、本実施形態のクリーニング装置３０を備えた画像形成装置１０のタイミングチャート（カラープリントの場合）を示す。既に画像形成プロセスは説明したが、ここでは特にクリーニング装置３０の圧接離隔タイミングに関して説明する。プリントスタートの信号を受信すると、用紙が二次転写ローラ２８の手前のタイミングローラ対５６まで搬送される。この用紙搬送動作とほぼ同時に、画像形成動作が開始される。感光体１２上のトナー像の中間転写ベルト２４に転写する一次転写のスタートからやや遅れて、クリーニング装置３０が中間転写ベルト２４から離隔する。先に行われたプリント時に残った残留トナー等を除去し、かつ、今回プリントされる画像に悪影響を及ぼさないように、中間転写ベルト２４上での離隔タイミングが決定されている。

中間転写ベルト２４上に４色のトナー像が順次に重ねられていく間は、クリーニング装置３０は離隔状態を保つ。４色目のトナー像の一次転写が開始されるのとタイミングを合わせてタイミングローラ対５６による用紙搬送が開始され、二次転写ローラ２８による二次転写が開始される。二次転写開始に若干遅れてクリーニング装置３０が中間転写ベルト２４に圧接され、残留トナー等を掻き取って除去する。二次転写がすべて終了し、用紙が排紙部６０に排出されると、一連のプリント動作が完了する。なお、単色（モノクロ）プリントの場合は、常にクリーニング装置３０が中間転写ベルト２４に圧接された状態に保たれる。一次転写に引き続いて、直ちに二次転写が行われるためである。

図１５は、本実施形態のクリーニング装置３０を備えた画像形成装置１０の概略ブロック図である。パソコン等からプリントスタート信号を受信すると、ＣＰＵ１１は、給紙搬送モータ１３を駆動して用紙の搬送を行うと共に、駆動モータ１５に信号を送って感光体１２や中間転写ベルト２４を駆動する。また、圧接離隔モータ１７によりクリーニング装置３０の圧接離隔動作を制御する。一般的に、これらのモータには、ステッピングモータが用いられて、パルス制御によるオープンループ制御が採用されることが多いが、それぞれの被駆動物の状況は必要に応じて図示しないセンサ類により検出することが可能である。また、画像形成装置１０の状態は、前記表示部を構成する表示パネル１９に表示される。

本発明の一実施形態であるクリーニング装置を備えた画像形成装置の概略構成図。中間転写ベルトとクリーニング装置を一体に含んで構成される中間転写ユニットの斜視図。中間転写ベルトとクリーニング装置の位置関係を示す側面図。クリーニング装置が中間転写ベルトから離隔した状態を示す図。従来のクリーニング装置の構成を示す図。従来のクリーニング装置の第２クリーニング部材が中間転写ベルトに接触してたわみ変形した状態を示す図。従来のクリーニング装置が中間転写ベルトから離隔し始めた直後であって、第２クリーニング部材がクリープ変形する前の状態を示す図。従来のクリーニング装置が中間転写ベルトから離隔し始めた直後であって、第２クリーニング部材がクリープ変形した後の状態を示す図。従来のクリーニング装置が中間転写ベルトから完全に離隔し、かつ、第２クリーニング部材がクリープ変形する前の状態を示す図。従来のクリーニング装置が中間転写ベルトから完全に離隔し、かつ、第２クリーニング部材がクリープ変形した後の状態を示す図。本発明の一実施形態のクリーニング装置を構成を示す図。クリーニング装置における第２クリーニング部材の回動および押圧機構を示す側面図。クリーニング装置における第２クリーニング部材の回動および押圧機構を示す斜視図。クリーニング装置における第２クリーニング部材の回動および押圧機構を第１クリーニング部材を省略した状態で示す斜視図。クリーニング装置の各クリーニング部材の寸法例を示すための図。クリーニング装置の第２クリーニング部材の回転角度例を示すための図。クリーニング装置が中間転写ベルトから離隔し始めた直後の状態を示す図。クリーニング装置が中間転写ベルトから完全に離隔した状態を示す図。クリーニング装置の各クリーニング部材が中間転写ベルトから離れる際の位置関係を示す図。本発明の一実施形態のクリーニング装置を備えた画像形成装置のタイミングチャート。本発明の一実施形態のクリーニング装置を備えた画像形成装置のブロック図。

符号の説明

１０…画像形成装置
１１…ＣＰＵ
１２…感光体
１４…現像ユニット
１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ…現像器
１８…現像ローラ
２０…帯電器
２２…露光器
２４…中間転写ベルト（転写体）
２６…一次転写ローラ
２８…二次転写ローラ
３０…クリーニング装置
３１…中間転写ユニット
３２…引っ張りコイルばね
３７…クリーニング装置の回動中心
３８…第１クリーニング部材
３９…第２クリーニング部材
４０…第１クリーニング部材の回動支点
４１…ハウジング
４２…第２クリーニング部材の回動中心
４３…第２クリーニング部材の取付部材
４４…第２クリーニング部材の支持部材
４５…ねじりコイルばね
５０…給紙部
５２…給紙ローラ
５８…定着器
６０…排紙部

Claims

転写体上に残留した現像剤や付着した不要物を除去するクリーニング装置であって、
先端が前記転写体に圧接される第１クリーニング部材と、
前記転写体の移動方向に関して前記第１クリーニング部材の下流側に配置されて先端が前記転写体に圧接される第２クリーニング部材と、
前記第２クリーニング部材が前記転写体に対して進退するように、前記第１クリーニング部材に対して前記第２クリーニング部材を回動可能に支持する第２の支点と、
前記第２の支点を中心に前記第２クリーニング部材を前記転写体側に付勢する第２押圧機構と、
前記第１クリーニング部材が前記第２クリーニング部材と共に前記転写体に対して進退するように、前記第１クリーニング部材を回動可能に支持する第１の支点と、
前記第１の支点を中心に前記第１クリーニング部材を前記第２クリーニング部材と共に前記転写体側に付勢する第１押圧機構を有することを特徴とするクリーニング装置。
前記第２クリーニング部材の回動中心が前記第１クリーニング部材に対して位置決めされていることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
前記第２クリーニング部材の回動中心がクリーニング装置のハウジングに対して位置決めされていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のクリーニング装置。
前記第２クリーニング部材は、先端が前記転写体に圧接されたときに、クリープ変形を生じることがない範囲まで前記第１クリーニング部材に対して回動可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクリーニング装置。
前記第２クリーニング部材に与える付勢力が前記第２クリーニング部材をクリープ変形させないための限界量以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクリーニング装置。
前記第２クリーニング部材の回動中心が、前記第１または第２クリーニング部材によって除去された現像剤や不要物が付着しない位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のクリーニング装置。
クリーニング状態から非クリーニング状態に移行する際に、前記第２クリーニング部材が前記第１クリーニング部材に遅れて前記転写体から離れるように構成し、
前記第１クリーニング部材と前記第２クリーニング部材が前記転写体から離れる時間の差をｔとし、前記転写体の移動速度をＶとし、前記第１クリーニング部材と前記第２クリーニング部材の各先端が前記転写体から離れる際の前記転写体上における距離をＬとしたとき、
Ｌ＜Ｖｔとなる関係を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のクリーニング装置。
クリーニング状態から非クリーニング状態に移行する際に、前記第２クリーニング部材が前記第１クリーニング部材に遅れて前記転写体から離れるように構成し、前記第１クリーニング部材と前記第２クリーニング部材が前記転写体から離れる時間の差をｔとし、前記転写体の移動速度をＶとし、前記第１クリーニング部材と前記第２クリーニング部材の各先端が前記転写体から離れる際の前記転写体上における距離をＬとし、前記第１クリーニング部材と前記転写体との接触幅をｂとしたとき、
Ｌ＋ｂ＜Ｖｔとなる関係を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のクリーニング装置。
請求項１〜８のいずれかに記載のクリーニング装置を備えた画像形成装置。
所定のタイミングで前記転写体に対する前記クリーニング装置の圧接および離隔を行うことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。