JP5722263B2 - クリーニング装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー像を担持する像担持体の付着物を除去するクリーニング装置および画像形成装置に関する。

プリンタ、複写機等の電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラムを一様に帯電させる工程、帯電させた感光体ドラムを露光して潜像を形成する工程、潜像にトナーを付着させて可視像を形成する工程、可視像を用紙に転写する工程、用紙に転写された可視像を溶融定着する工程の一連のプロセスを経ることで画像を形成する。

また、この種の画像形成装置では、１の画像形成が完了すると、次の画像形成に備えるため、感光体ドラム等に残留したトナーを除去するクリーニングが実施される。このようなクリーニングを実施する機構として、クリーニングブレードを備える構成が広く知られている。クリーニングブレードは、例えば、ゴムや金属等により構成された板状部材であり、その先端を感光体ドラムの表面に当接させて圧力を加え、感光体ドラム表面に付着した残留トナーや異物等を物理的に除去する。

この種のクリーニング機構では、感光体ドラムとクリーニングブレードとの接触圧力の管理が品質上重要である。感光体ドラムとクリーニングブレードとの接触圧力が不適切である場合、種々の品質問題が発生する。このような品質問題の一因として、スティック・スリップ現象がある。スティック・スリップ現象とは、物体と物体とが接触した状態で相対的に運動する接触面（滑り面）において、摩擦によって運動が止まったり、滑ったりを繰り返す現象である。このようなスティック・スリップ現象は、感光体ドラムが回転を停止する過程において感光体ドラムの回転速度が低下し、感光体ドラムとクリーニングブレードとの間の摩擦力が増大したときに発生しやすい。

すなわち、感光体ドラムの回転速度が遅くなり摩擦力が増大した場合、クリーニングブレードの先端は感光体ドラム表面に引きずられる。これに伴い、感光体ドラムとクリーニングブレード先端との相対移動速度が小さくなる。この相対移動速度の減少に伴って摩擦力がさらに増大するため、相対移動速度の減少は、相対移動速度がゼロ（すなわち、固定される）になるまで続く。また、このとき、感光体ドラム表面に引きずられたクリーニングブレードに対しては圧縮力が作用しており、当該圧縮が継続するとクリーニングブレードの復元力が摩擦力を越える状況が発生する。クリーニングブレードの復元力が摩擦力を越えると、クリーニングブレードの先端は感光体ドラム表面を滑ることになる。この滑りが発生すると、感光体ドラムとクリーニングブレード先端との相対移動速度が大きくなり、感光体ドラムとクリーニングブレードとの間の摩擦力は低下する。そして、クリーニングブレードの圧縮がある程度開放されると、再度、クリーニングブレードの先端は感光体ドラム表面に引きずられる状況が発生する。

以上のようなスティック・スリップ現象が発生すると、クリーニングブレードの振動により感光体ドラムに撃力が繰り返し加わる。そのため、高周波（数千ｋＨｚ）の騒音が発生するほか、感光体ドラムに対するクリーニングブレードの接触圧力の変動に起因して感光体ドラムのクリーニング不良も発生する。

このようなスティック・スリップ現象に起因する振動の発生を抑制する手法として、感光体ドラムの回転軸に沿う方向（スラスト方向）にクリーニングブレードを移動させる構成が知られている（例えば、特許文献１、２等参照。）。

例えば、特許文献１は、クリーニングブレードをスラスト方向に往復動させる駆動軸が感光体ドラムの回転軸に設けられたギアにより駆動される構成を開示している。この構成では、クリーニングブレードは感光体ドラムの回転に従動して往復動する。また、特許文献２は、クリーニングブレードをスラスト方向に往復動させるための専用の駆動手段を備える構成を開示している。

特開平８−２７２２７１号公報 特開２００５−１７３０９４号公報

しかしながら、特許文献１が開示する技術では、感光体ドラムの回転に従動してクリーニングブレードが往復動するため、感光体ドラムの回転速度が低下するとクリーニングブレードの移動速度も低下する。したがって、感光体ドラムの回転速度が低下してクリーニングブレードと感光体ドラムとの間の摩擦力が増大するときに、クリーニングブレードの移動速度が小さくなる。そのため、スティック・スリップ現象に起因する振動を十分に抑制することができない可能性がある。

一方、特許文献２が開示する技術では、感光体ドラムとは独立した駆動手段を備えているため、感光体ドラムの回転速度が低下してもクリーニングブレードの移動速度が低下することはない。しかしながら、当該技術では、クリーニングブレードの往復動は現像スリーブの駆動に同期させた制御になっており、現像スリーブを常時回転させる画像形成装置では、感光体ドラムの回転速度にかかわらず、クリーニングブレードの往復動が継続されることになる。このような構成では、クリーニングブレードがスティック・スリップ現象に起因する振動の抑制に適した移動速度にならない可能性がある。また、仮に、スティック・スリップ現象に起因する振動の抑制に適した移動速度であったとしても、当該移動速度でのクリーニングブレードの往復動は、感光体ドラムが高速で回転している場合（すなわち、画像形成を実施している場合）や感光体ドラムが停止している場合も継続される。そのため、クリーニングブレードを往復動させる機構に常時負荷が掛かり、製品寿命が短くなる可能性もある。

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みてなされたものであって、スティック・スリップ現象に起因する振動の発生を適切に抑制することができる、クリーニング装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。すなわち、本発明に係るクリーニング装置は、トナー像を担持する像担持体の付着物を除去するクリーニング装置であって、クリーニングブレード、スラスト移動機構およびスラスト速度制御部を備える。クリーニングブレードは、像担持体の像担持面に当接し、当該像担持面の残留トナーや異物等の付着物を除去する。スラスト移動機構は、クリーニングブレードを、像担持面に対して、トナー像を被転写体へ転写するための像担持面の移動方向である転写移動方向と交差する方向に相対的に往復動させる。スラスト速度制御部は、像担持面の転写移動方向の移動速度がトナー像を被転写体に転写中の移動速度よりも小さいときに、上記往復動におけるクリーニングブレードと像担持面との相対移動速度を、トナー像を被転写体に転写中の上記往復動における相対移動速度よりも大きくする。なお、像担持体には、例えば、感光体ドラムや中間転写ベルト等、トナー像を担持する任意の態様が含まれる。また、被転写体には、用紙や中間転写ベルト等、像担持体からトナー像が転写される任意の態様が含まれる。また、像担持面の転写移動方向の移動速度がトナー像を被転写体に転写中の移動速度よりも小さいときとは、例えば、像担持面の転写移動方向の移動を停止する状況や、像担持面の転写移動方向の移動を開始する状況に対応する。より具体的には、スラスト速度制御部は、像担持面の転写移動方向の移動速度が、予め指定された速度であってトナー像を被転写体に転写中の移動速度よりも小さい速度以下であり、かつ前記像担持面が転写移動方向に移動している場合に、往復動におけるクリーニングブレードと像担持面との相対移動速度を、トナー像を被転写体に転写中の往復動における相対移動速度よりも大きくする構成を採用することができる。

このクリーニング装置では、像担持面の転写移動方向の移動を停止させる過程で、像担持面の転写移動方向の移動速度がトナー像を被転写体に転写中の移動速度よりも小さいときに、往復動におけるクリーニングブレードと像担持面との相対移動速度を高めるため、スティック・スリップ現象に起因する振動の発生を適切に抑制することができる。また、被転写体へのトナー像の転写中には、上記往復動におけるクリーニングブレードと像担持面との相対移動速度が小さくなっている。そのため、スラスト移動機構や像担持体の劣化を過剰に促進することもない。

なお、このクリーニング装置において、スラスト速度制御部は、像担持面の転写移動方向の移動速度が、予め指定された速度であってトナー像を被転写体に転写中の移動速度よりも小さい速度以下であり、かつ停止するまでの間、往復動におけるクリーニングブレードと像担持面との相対移動速度を、トナー像を被転写体に転写中の往復動における相対移動速度よりも大きくする構成を採用してもよい。この場合、予め指定された速度は、例えば、６０ｍｍ／ｓｅｃとすることができる。

また、他の観点では、本発明は、上述のクリーニング装置を備える画像形成装置を提供することができる。

本発明によれば、スティック・スリップ現象に起因する振動の発生を適切に抑制することができ、騒音の発生やクリーニング不良の発生を長期間にわたって防止することができる。

本発明の一実施形態における複合機の全体構成を示す概略構成図 本発明の一実施形態における感光体ドラム近傍を拡大して示す概略構成図 本発明の一実施形態における複合機のハードウェア構成を示す図 本発明の一実施形態における複合機を示す機能ブロック図 感光体ドラムとクリーニングブレードとの間におけるスラスト速度と摩擦係数との関係を示す図 本発明の一実施形態における評価に使用した、感光体ドラムとクリーニングブレードとの間におけるスラスト速度と摩擦係数との関係を示す図 本発明の一実施形態における評価結果を示す図 本発明の一実施形態における評価結果を示す図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながらより詳細に説明する。以下では、デジタル複合機のクリーニング装置として本発明を具体化する。

図１は本実施形態におけるデジタル複合機の全体構成の一例を示す概略構成図である。図１に示すように、複合機１００は、画像読取部１２０および画像形成部１４０を含む本体１０１と、本体１０１の上方に取り付けられたプラテンカバー１０２とを備える。本体１０１の上面には原稿台１０３が設けられており、原稿台１０３はプラテンカバー１０２によって開閉されるようになっている。また、プラテンカバー１０２は、原稿搬送装置１１０を備えている。なお、複合機１００の前面には、ユーザが複合機１００に複写開始やその他の指示を与えたり、複合機１００の状態や設定を確認したりすることができる操作パネル１７１が設けられている。

原稿台１０３の下方には、画像読取部１２０が設けられている。画像読取部１２０は、走査光学系１２１により原稿の画像を読み取りその画像のデジタルデータ（画像データ）を生成する。原稿は、原稿台１０３や原稿搬送装置１１０に載置することができる。走査光学系１２１は、第１キャリッジ１２２や第２キャリッジ１２３、集光レンズ１２４を備える。第１キャリッジ１２２には線状の光源１３１およびミラー１３２が設けられ、第２キャリッジ１２３にはミラー１３３および１３４が設けられている。光源１３１は原稿を照明する。ミラー１３２、１３３、１３４は、原稿からの反射光を集光レンズ１２４に導き、集光レンズ１２４はその光像をラインイメージセンサ１２５の受光面に結像する。この走査光学系１２１において、第１キャリッジ１２２および第２キャリッジ１２３は、副走査方向１３５に往復動可能に設けられている。第１キャリッジ１２２および第２キャリッジ１２３を副走査方向１３５に移動することによって、原稿台１０３に載置された原稿の画像をイメージセンサ１２５で読み取ることができる。原稿搬送装置１１０にセットされた原稿の画像を読み取る場合、画像読取部１２０は、第１キャリッジ１２２および第２キャリッジ１２３を画像読取位置に合わせて一時的に固定し、画像読取位置を通過する原稿の画像をイメージセンサ１２５で読み取る。イメージセンサ１２５は、受光面に入射した光像から、例えば、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色に対応する原稿の画像データを生成する。生成された画像データは、画像形成部１４０において用紙に印刷することができる。また、ネットワークインタフェイス１６１によりネットワーク１６２を通じて他の機器（図示せず）へ送信することもできる。

画像形成部１４０は、画像読取部１２０で得た画像データや、ネットワーク１６２に接続された他の機器から受信した画像データを用紙に印刷する。画像形成部１４０は、感光体ドラム１４１を備える。感光体ドラム１４１は一定速度で一方向に回転する。感光体ドラム１４１の周囲には、回転方向の上流側から順に、帯電器１４２、露光器１４３、現像器１４４、中間転写ベルト１４５、クリーニング装置１４６が配置されている。帯電器１４２は、感光体ドラム１４１表面を一様に帯電させる。露光器１４３は、一様に帯電した感光体ドラム１４１の表面に、画像データに応じて光を照射し、感光体ドラム１４１上に静電潜像を形成する。現像器１４４は、その静電潜像にトナーを付着させ、感光体ドラム１４１上にトナー像を形成する。中間転写ベルト１４５は、感光体ドラム１４１上のトナー像を用紙に転写する。画像データがカラー画像である場合、中間転写ベルト１４５は、各色のトナー像を同一の用紙に転写する。なお、ＲＧＢ形式のカラー画像は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）形式の画像データに変換され、各色の画像データが露光器１４３に入力される。クリーニング装置１４６は、残留トナーや異物等の感光体ドラム１４１上の付着物を除去する。

画像形成部１４０は、手差しトレイ１５１、給紙カセット１５２、１５３、１５４等から、中間転写ベルト１４５と転写ローラ１４７との間の転写部に用紙を給送する。手差しトレイ１５１や各給紙カセット１５２、１５３、１５４には、様々なサイズの用紙を載置または収容することができる。画像形成部１４０は、ユーザの指定した用紙や、自動検知した原稿のサイズに応じた用紙を選択し、選択した用紙を給送ローラ１５５により手差しトレイ１５１やカセット１５２、１５３、１５４から給紙する。給紙された用紙は搬送ローラ１５６やレジストローラ１５７で転写部に搬送される。トナー像が転写された用紙は、搬送ベルト１４８により定着器１４９に搬送される。定着器１４９は、ヒータを内蔵した定着ローラ１５８および加圧ローラ１５９を有しており、熱と押圧力によってトナー像を用紙に定着する。画像形成部１４０は、定着器１４９を通過した用紙を排紙トレイ１５０へ排紙する。

図２は、複合機１００の感光体ドラム１４１の近傍を拡大して示す図である。図２（ａ）は、図１に対応する図であり、感光体ドラム１４１、現像器１４４およびクリーニング装置１４６のみを図示している。図２（ｂ）は、感光体ドラム１４１とクリーニング装置１４６のクリーニングブレード１４６ａとの接触部分を、図２（ａ）における上方から見た図を示している。

クリーニング装置１４６は、クリーニングブレード１４６ａおよび除去物回収部１４６ｂを備える。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、本実施形態では、クリーニングブレード１４６ａは、ポリウレタンゴムにより構成された、断面矩形状の板状部材からなり、その上端が支持された状態で鉛直方向に沿って配置されている。クリーニングブレード１４６ａは、その遊動端が所定量撓む状態で感光体ドラム１４１の表面（以下、像担持面１４１ｂという。）に当接している。以下、像担持面１４１ｂに当接しているクリーニングブレード１４６ａの遊動端のコーナー部をエッジ部１４６ｃという。

また、図２（ｂ）に示すように、クリーニングブレード１４６ａは、像担持面１４１ｂの一端から他端にわたって、トナーが付着する領域の全体を含む状態で配置されている。したがって、感光体ドラム１４１の回転に伴ってエッジ部１４６ｃが像担持面１４１ｂを摺擦することで、像担持面１４１ｂの付着物を除去することができる。なお、ここでは、感光体ドラム１４１の回転方向は、図２（ａ）中に矢印で示すように時計回りである。

クリーニングブレード１４６ａのエッジ部１４６ｃにより像担持面１４１ｂから除去された付着物（以下、除去物という。）は、除去物回収部１４６ｂに回収される。図２（ａ）に示すように、除去物回収部１４６ｂは、クリーニングブレード１４６ａの少なくとも下方に配置された容器であり、クリーニングブレード１４６ａから自重により落下した除去物を収容する。なお、図２（ｂ）では、除去物回収部１４６ｂの図示を省略している。除去物回収部１４６ｂには、回収した除去物を図示しない搬出口へ搬送するための回転パドル等の搬出手段が設けられており、除去物回収部１４６ｂ内の除去物は当該搬出口を通じて図示しない回収容器に回収される。

また、本実施形態のクリーニング装置１４６は、クリーニングブレード１４６ａを、像担持面１４１ｂに対して、像担持面１４１ｂに形成されたトナー像を被転写体へ転写するための像担持面１４１ｂの移動方向（図２（ａ）、図２（ｂ）中に一方向の矢印で示す方向。以下、転写移動方向という。）と交差する方向に相対的に往復動（以下、適宜、スラスト移動という。）させるスラスト移動機構２０１を備える。

特に限定されないが、本実施形態では、クリーニングブレード１４６ａは、エッジ部１４６ｃが回転軸１４１ａと平行、かつ像担持面１４１ｂに所定の圧力で当接する状態で、回転軸１４１ａと平行に配置された棒状の支持部材２０３に固定されている。そして、スラスト移動機構２０１は支持部材２０３の一端に配置されており、スラスト移動機構２０１が備えるモータ２０２のモータ回転軸において発生する回転運動を回転軸１４１ａに沿う支持部材２０３のスラスト移動に変換する。スラスト移動機構２０１には、クランク機構やカム機構等、任意の公知の構造を使用可能である。この構成では、上述の転写移動方向と交差する方向は転写移動方向と垂直な方向となるが、スラスト移動方向が転写移動方向と垂直な方向であることは必須ではない。

図３は、複合機における制御系のハードウェア構成図である。本実施形態の複合機１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）３０４および原稿搬送装置１１０、画像読取部１２０、画像形成部１４０における各駆動部に対応するドライバ３０５が内部バス３０６を介して接続されている。ＲＯＭ３０３やＨＤＤ３０４等はプログラムを格納しており、ＣＰＵ３０１はその制御プログラムの指令にしたがって複合機１００を制御する。例えば、ＣＰＵ３０１はＲＡＭ３０２を作業領域として利用し、ドライバ３０５とデータや命令を授受することにより上記各駆動部の動作を制御する。また、ＨＤＤ３０４は、画像読取部１２０により得られた画像データや、外部機器からネットワークインタフェイス１６１を通じて受信した画像データの蓄積にも用いられる。

内部バス３０６には、操作パネル１７１や各種のセンサ３０７も接続されている。操作パネル１７１は、ユーザの操作を受け付け、その操作に基づく信号をＣＰＵ３０１に供給する。また、操作パネル１７１は、ＣＰＵ３０１からの制御信号にしたがって自身が備えるディスプレイに操作画面を表示する。センサ３０７は、プラテンカバー１０２の開閉検知センサや原稿台１０３上の原稿検知センサ、定着器１４９の温度センサ、搬送される用紙または原稿の検知センサなど各種のセンサを含む。ＣＰＵ３０１は、例えばＲＯＭ３０３に格納されたプログラムを実行することで、以下の各手段（機能ブロック）を実現するとともに、これらセンサからの信号に応じて各手段の動作を制御する。

図４は、本実施形態の複合機の機能ブロック図である。図４に示すように、本実施形態の複合機１００は、スラスト速度制御部４０１を備える。本実施形態では、スラスト速度制御部４０１は、像担持面１４１ｂ（感光体ドラム１４１）の転写移動方向の移動を停止させる過程で、上記スラスト移動におけるクリーニングブレード１４６ａと像担持面１４１ｂとの相対移動速度を、中間転写ベルト１４５にトナー像を転写中のスラスト移動における相対移動速度よりも大きくする。本実施形態では、スラスト速度制御部４０１は、スラスト移動機構２０１が備えるモータ２０２の回転数を変動させることにより、クリーニングブレード１４６ａのスラスト移動の速度を制御する。

また、本実施形態では、スラスト速度制御部４０１は、像担持面１４１ｂの転写移動方向の移動速度が予め指定された速度以下、かつ停止するまでの間、スラスト移動におけるクリーニングブレード１４６ａと像担持面１４１ｂとの間の相対移動速度を、中間転写ベルト１４５にトナー像を転写中のスラスト移動における相対移動速度よりも大きくする。例えば、予め指定された速度としては６０ｍｍ／ｓｅｃを設定することができる。図４に示すように、スラスト速度制御部４０１には、感光体ドラム１４１の回転速度を検知する回転速度センサ４０２の出力が入力されており、当該入力に基づいてスラスト速度制御部４０１は感光体ドラム１４１の回転速度を認識することができる。

なお、複合機１００では、動作制御部４０３が、操作パネル１７１を通じた指示に基づいて画像形成部１４０における画像データの印刷等を実行する構成になっており、感光体ドラム１４１の回転速度も、回転速度センサ４０２の出力に基づいて動作制御部４０３が制御する構成になっている。

図４の構成では、例えば、操作パネル１７１から入力されたユーザの指示に応じて画像データを印刷する場合、当該指示に基づいて動作制御部４０３が感光体ドラム１４１の回転を開始させ、帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、定着工程の一連のプロセスを実施する。このとき、スラスト速度制御部４０１は、動作制御部４０３の指示に基づいて、スラスト駆動機構２０１のモータ２０２を駆動し、予め指定されたスラスト移動速度でのクリーニングブレード１４６ａのスラスト移動を開始する。

そして、画像データの印刷が完了すると、動作制御部４０３は、画像形成部１４０を構成する各部の動作を停止させる。このとき、動作制御部４０３は感光体ドラム１４１の回転停止も指示する。スラスト速度制御部４０１は、回転速度センサ４０２に基づいて感光体ドラム１４１の回転速度が予め指定された回転速度に達したことを検知すると、スラスト駆動機構２０１のモータ２０２の回転数を増大させることにより、クリーニングブレード１４６ａのスラスト移動速度を増大させる。

この構成では、感光体ドラム１４１の回転速度が低下して、クリーニングブレード１４６ａのエッジ部１４６ｃと像担持面１４１ｂとの間の摩擦力が増大する状況下において、スラスト移動速度が増大されるため、エッジ部１４６ｃと像担持面１４１ｂとの間の相対移動速度を増大させることができる。その結果、スティック・スリップ現象に起因する振動の発生を適切に抑制することができる。また、この構成では、画像形成中、感光体ドラム１４１が高速で回転している場合には、スラスト移動速度は比較的小さく設定されているため、スラスト移動機構２０１に過大な負荷が掛かることもない。その結果、製品寿命が不要に短くなることを防止できる。

なお、感光体ドラム１４１の回転が完全に停止した場合、スラスト速度制御部４０１は、クリーニングブレード１４６ａのスラスト移動を停止させる。

以下、本実施形態の構成により得られる効果を、シミュレーションに基づいて評価した結果について説明する。

当該シミュレーションでは、図２に示す、感光体ドラム１４１とクリーニングブレード１４６ａとの配置において、スラスト移動速度ｖ２を変化させた場合のエッジ部１４６ｃの総移動距離を求めている。当該シミュレーションは、有限要素法を利用した市販の非線形構造解析ソフトにより実施している。

各構造パラメータは、感光体ドラム１４１の半径が１５ｍｍ、回転軸１４１ａ方向の幅が３４０ｍｍ、クリーニングブレード１４６ａの厚さが１．６ｍｍ、基端から先端までの長さ（自由端長）が９ｍｍ、遊動端の撓み量が１．２ｍｍ、回転軸１４１ａ方向の幅が３１８ｍｍ、弾性係数が１１．４Ｎ／ｍｍ^２である。なお、遊動端の撓み量は、感光体ドラム１４１の回転軸１４１ａに垂直な断面における、回転軸１４１ａの中心とエッジ部１４６ｃの当接位置とを結ぶ半径において、エッジ部１４６が属するクリーニングブレード１４６ａの基端部の辺の垂線との交点とエッジ部１４６ｃとの距離として定義している。

また、画像形成時（トナー像転写時）の像担持面１４１ｂの周速ｖ１は２９５ｍｍ／ｓｅｃであり、感光体ドラム１４１を停止させる際の像担持面１４１ｂの減速加速度は２３８ｍｍ／ｓｅｃ^２である。また、画像形成時のクリーニングブレード１４６ａのスラスト移動幅は０．５ｍｍであり、スラスト移動速度は０．１ｍｍ／ｓｅｃである。なお、ここでは、スラスト移動の折り返し地点で、スラスト移動速度が０．１ｍｍ／ｓｅｃから−０．１ｍｍ／ｓｅｃ（あるいは、−０．１ｍｍ／ｓｅｃから０．１ｍｍ／ｓｅｃ）へ瞬時に切り替わる構成としている。

感光体ドラム１４１の回転を停止させる際、スラスト速度制御部４０１は同一のスラスト移動幅でスラスト移動速度ｖ２のみを変化させる。ここでは、スラスト移動速度ｖ２として、条件Ａ：０．２５ｍｍ／ｓｅｃ、条件Ｂ：０．５０ｍｍ／ｓｅｃ、条件Ｃ：１．００ｍｍ／ｓｅｃ、条件Ｄ：２．００ｍｍ／ｓｅｃをそれぞれ与えている。なお、比較例として、スラスト移動速度ｖ２を画像形成時と同一（条件Ｅ：０．１ｍｍ／ｓｅｃ）とした場合も評価している。

クリーニングブレード１４６ａのエッジ部１４６ｃと像担持面１４１ｂとの接触面は滑り面であるため、上述のように、両者の相対移動速度に応じて摩擦係数が変化する。図５は当該相対移動速度と摩擦係数との関係を模式的に示す図である。図５では、横軸が相対移動速度に対応し、縦軸が摩擦係数に対応する。図５において、左端の摩擦係数の最大値は、エッジ部１４６ｃと像担持面１４１ｂとの間の最大静止摩擦係数に対応し、右方の平坦部は、エッジ部１４６ｃと像担持面１４１ｂとの間の動摩擦係数に相当する。そこで、本評価では、エッジ部１４６ｃと像担持面１４１ｂの材質および表面状態に基づいて定まる最大静止摩擦係数０．７および動摩擦係数０．１１に基づいて、図５に示す曲線的な変化を近似的に表現した、図６に示す相対移動速度と摩擦係数との関係を使用した。当該近似関係は、図６に示すように、相対移動速度の増大に伴って一定の傾きで、最大静止摩擦係数から動摩擦係数まで摩擦係数が低下する摩擦係数減少領域（相対移動速度：０〜３０ｍｍ／ｓｅｃ）と、相対移動速度にかかわらず一定の摩擦係数（動摩擦係数）になる定摩擦係数領域（相対移動速度：３０ｍｍ／ｓｅｃ以上）により構成されている。

図７は、各条件Ａ〜Ｅについてのシミュレーション結果を示す図である。図７では、横軸が、シミュレーション開始からの経過時間に対応し、縦軸がエッジ部１４６ｃの変位量に相当する。縦軸において、下方へ向かう変位量は、エッジ部１４６ｃが像担持面１４１ｂに引きずられて像担持体１４１ｂの転写移動方向に移動した変位量を示している。各条件において、例えば、経過時間が２．００秒におけるエッジ部１４６ｃの位置は全て同一（グラフ上重なる）が、図７では説明のため各条件の左端の始点を縦軸方向にずらして示している。縦軸における一目盛は５μｍである。なお、当該シミュレーションにおいて、経過時間が０から１．００秒の間は、画像形成状態（すなわち、像担持面１４１ｂの周速２９５ｍｍ／ｓｅｃ、スラスト移動速度０．１ｍｍ／ｓｅｃ）であり、経過時間が１．００秒において、回転停止のための感光体ドラム１４１の減速を開始している。また、経過時間が２．００秒において、感光体ドラム１４１の周速が約６０ｍｍ／ｓｅｃ（周速ｖ１＝２９５−２３８×１＝５７ｍｍ／ｓｅｃ）となったときに、スラスト移動速度ｖ２を変化させている。

図７から理解できるように、比較例である条件Ｅでは、経過時間が２．２０秒の近傍でエッジ部１４６ｃが激しく振動していることが理解できる。これに対し、本実施形態に係る構成である条件Ａ〜Ｄでは、比較例に比べて、いずれも振動が抑制されていることが理解できる。例えば、図７において、期間Ｐ（経過時間２．００〜２．２３秒の期間）の範囲におけるエッジ部１４６ｃの総移動距離は、条件Ｅが０．１５ｍｍであるのに対して、条件Ａが０．０８ｍｍ、条件Ｂが０．０８ｍｍ、条件Ｃが０．０８ｍｍ、条件Ｄが０．１０ｍｍとなっておりエッジ部１４６ｃの振動は著しく抑制されている。スラスト移動速度を増大させることにより、スラスト移動方向にもクリーニングブレード１４６ａが圧縮され、像担持面１４１ｂに対する接触圧力が増大する結果、このような振動抑制効果が得られていると考えられる。

なお、期間Ｐの終点（経過時間２．２３秒）は、感光体ドラム１４１が停止した時刻である。クリーニングブレード１４６ａのスラスト移動は感光体ドラム１４１が停止した後も経過時間２．３０秒まで継続されている。その結果、例えば、条件Ｂ、Ｃ、Ｄでは、期間Ｐの終点以降で、クリーニングブレード１４６ａの復元力が開放され方向にエッジ部１４６ｃが移動することが確認できる。

図８は、クリーニングブレード１４６ａのスラスト移動を停止した時点（図７における経過時間２．３０秒）での、スラスト移動速度と、エッジ部１４６ｃによって像担持面１４１ｂに付与される幅方向単位長さあたりの力との関係を示す図である。図８において、横軸はスラスト移動速度に対応し、縦軸は像担持面１４１ｂに付与される幅方向単位長さあたりの力に対応する。また、図８には、比較のため、画像形成中にエッジ部１４６ｃによって像担持面１４１ｂに付与される幅方向単位長さあたりの力を示している。

図８から理解できるように、スラスト移動速度を増大に伴って、スラスト移動の停止後に像担持面１４１ｂに付与される力が減少することが理解できる。特に、条件Ｃ、Ｄでは、画像形成中にエッジ部１４６ｃによって像担持面１４１ｂに付与される力よりも小さくなっている。すなわち、本発明によれば、感光体ドラム１４１およびクリーニングブレード１４６ａの停止中に像担持面１４１ｂに付与され続ける圧力を緩和する効果も付加的に得ることができる。この効果によれば、感光体ドラム１４１の寿命の延長を期待できる。

以上説明したように、本実施形態の複合機１００では、像担持面１４１ｂの転写移動方向の移動を停止させる過程で、スラスト移動におけるクリーニングブレード１４６ａと像担持面１４１ｂとの間の相対移動速度を高めるため、スティック・スリップ現象に起因する振動の発生を適切に抑制することができる。その結果、騒音の発生やクリーニング不良の発生を長期間にわたって防止することができる。また、中間転写ベルト１４５へのトナー像の転写中には、スラスト移動におけるクリーニングブレード１４６ａと像担持面１４１ｂとの間の相対移動速度が小さいため、スラスト移動機構２０１や像担持体１４１ｂの劣化を過剰に促進することもない。

なお、上述した実施形態は本発明の技術的範囲を制限するものではなく、既に記載したもの以外でも、本発明の範囲内で種々の変形や応用が可能である。例えば、上記実施形態では、回転速度センサの出力に応じてスラスト移動速度を増大させる構成としたが、当該スラスト移動速度の増大は、感光体ドラムの回転が減速を開始した後、停止するまでの間になされれば同様の効果を得ることができる。例えば、動作制御部が感光体ドラムの停止を指示した後、予め指定された時間が経過したときにスラスト速度制御部がスラスト移動速度を増大させる構成であっても同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、像担持面の転写移動方向の移動を停止させる過程でスラスト移動速度を増大させる構成としたが、スティック・スリップ現象に起因する振動の発生し得る他の状態に対して本発明を適用することができる。すなわち、像担持面の転写移動方向の移動速度が、被転写体にトナー像を転写中の移動速度よりも小さく、クリーニングブレードと像担持面との間の摩擦力が増大する状況下において、スラスト移動速度が増大させる構成を採用することもできる。

また、上記では、感光体ドラムに対してクリーニングブレードをスラスト移動させる構成を説明したが、当該スラスト移動は、感光体ドラムの像担持面とクリーニングブレードのエッジ部との相対移動速度が増大すればよい。すなわち、固定されたクリーニングブレードに対して、感光体ドラムがスラスト移動する構成であってもよい。

さらに、上記では、像担持体が感光体ドラムであり、被転写体が中間転写ベルトである事例について説明したが、像担持体が中間転写ベルトであり、被転写体が印刷用紙である場合にも同様の効果を得ることができる。すなわち、本発明は、画像形成装置に設けられているクリーニングブレードを備える任意のクリーニング装置に対して適用可能である。

加えて、上述の実施形態では、デジタル複合機のクリーニング装置として本発明を具体化したが、デジタル複合機に限らず、プリンタ、複写機等、クリーニングブレードを備えるクリーニング装置を有する任意の画像形成装置に本発明を適用することも可能である。また、複数のクリーニング装置を備える画像形成装置では、複数のクリーニング装置のうち少なくとも一つを本発明に係るクリーニング装置とすることができる。

本発明によれば、騒音の発生やクリーニング不良の発生を長期間にわたって防止することができ、クリーニング装置および画像形成装置として有用である。

１００ 複合機
１４１ 感光体ドラム（像担持体）
１４１ａ 回転軸
１４１ｂ 像担持面
１４６ クリーニング装置
１４６ａ クリーニングブレード
１４６ｂ 除去物回収部
１４６ｃ エッジ部
２０１ スラスト移動機構
４０１ スラスト速度制御部
４０２ 回転速度センサ

Claims (4)

1. トナー像を担持する像担持体の付着物を除去するクリーニング装置であって、
   前記像担持体の像担持面に当接し、当該像担持面の付着物を除去するクリーニングブレードと、
   前記クリーニングブレードを、前記像担持面に対して、前記トナー像を被転写体へ転写するための前記像担持面の移動方向である転写移動方向と交差する方向に相対的に往復動させるスラスト移動機構と、
   前記像担持面の転写移動方向の移動速度が、予め指定された速度であってトナー像を被転写体に転写中の移動速度よりも小さい速度以下であり、かつ前記像担持面が転写移動方向に移動している場合に、前記往復動における前記クリーニングブレードと前記像担持面との相対移動速度を、トナー像を被転写体に転写中の前記往復動における相対移動速度よりも大きくするスラスト速度制御部と、
   を備える
   クリーニング装置。
2. スラスト速度制御部は、前記像担持面の転写移動方向の移動を停止させる過程で、前記像担持面の転写移動方向の移動速度が、予め指定された速度であってトナー像を被転写体に転写中の移動速度よりも小さい速度以下であり、かつ停止するまでの間、前記往復動における前記クリーニングブレードと前記像担持面との相対移動速度を、トナー像を被転写体に転写中の前記往復動における相対移動速度よりも大きくする請求項１記載のクリーニング装置。
3. 前記予め指定された速度が６０ｍｍ／ｓｅｃである請求項１又は２記載のクリーニング装置。
4. 前記請求項１から３のいずれか１項に記載のクリーニング装置を備える画像形成装置。

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