JP4639865B2 - クリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置にて用いられ、像搬送体上に残留する作像粒子を清掃するクリーニング装置に係り、特に、像搬送体に接触する金属製スクレーパのように接触部形状が非変形なクリーニング部材を備えた態様のクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置並びにクリーニング部材の改良に関する。

一般に、複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、例えば電子写真方式を例に挙げると、感光体ドラムや中間転写ベルト等の像搬送体表面に残留する作像粒子であるトナーを清掃するクリーニング装置が設けられる。
この種のクリーニング装置としては、例えば像搬送体表面にウレタンゴム等の弾性ブレードを当接させ、像搬送体上の残留トナーを掻き取るようにしたものである。
ところで、近年、画像形成装置で形成される画像の高解像度化のために、小径トナーが使用されるようになってきている。特に、小径トナーの中でも、例えば重合法で製造された小径重合トナーは球形で且つ製造の容易さから有利であるため、広く使用されつつある。

このような小径重合トナーを使用したシステムにおいて、上述した弾性ブレードを使用したクリーニング装置を使用したところ、トナーの小径化、球形化に対して清掃性を良好に確保することが困難であることが見出された。
すなわち、弾性ブレードを用いて清掃する場合、トナーが小径化又は球形化することにより、像担持体への弾性ブレードの押し付け力を大きく設定せざるを得ない。すると、像搬送体との間の摩擦係数が大きくなり、その分、像搬送体を安定回転させる上で高い回転トルクを必要とし、駆動源のコストが嵩むばかりか、弾性ブレードの先端形状が変形し、特にトナーが球形化した場合には、弾性ブレード先端をトナーがすり抜け、清掃性が著しく低下するという懸念があると共に、弾性ブレードの先端が欠ける等損傷し易いという技術的課題がある。

このような技術的課題を解決するには、例えば像搬送体表面にクリーニング部材として金属製スクレーパ（例えばＳＵＳ製）を当接させ、像搬送体上の残留トナーを清掃するようにしたものが挙げられる（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−１１２１２９号公報（発明の実施の形態の欄，図２） 特開２００４−２８６９８８号公報（発明の実施の形態の欄，図３）

確かに、クリーニング部材としての金属製スクレーパを用いた場合、ウレタンゴム等の弾性ブレードに比べて、金属のバネ性により金属製スクレーパの先端エッジ部が像搬送体表面に確実に当接することから、使用開始初期の小径重合トナーに対するクリーニング性能は飛躍的に向上することが確認された。
しかしながら、長期間使用し続けると、金属製スクレーパの摩耗により、被クリーニング部材である像搬送体と金属製スクレーパとが面接触するに至り、クリーニング性能が経時的に徐々に悪化する事態が見られた。

このような技術的課題を解決するために、特許文献１では、像搬送体に接触する金属製スクレーパをスクレーパ保持調整装置にて保持させ、金属製スクレーパの設置角度を経時的に増加させるようにした技術が提案されている。
しかしながら、このようなスクレーパ保持調整装置を設けることは、コスト的、スペース的には好ましくないばかりか、スクレーパ保持調整装置は金属製スクレーパの設置角度を変化させる構成であるため、必然的に金属製スクレーパの接触圧が変化してしまう分、金属製スクレーパによるクリーニング性能が変化する懸念があり、更に、金属製スクレーパの摩耗量が予め予測している摩耗量よりも大きい場合には対応できないという懸念もある。

本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、クリーニング部材の摩耗を有効に防止し、クリーニング部材による初期の接触状態を長期間維持させると共に、クリーニング性能を高精度に保ち、さらには、被クリーニング部材の維持性の向上を可能としたクリーニング装置及びこれを用いた画像形成装置並びにクリーニング部材を提供するものである。

すなわち、本発明は、図１（ａ）に示すように、像搬送体１上に残留する作像粒子２を清掃するクリーニング装置３において、像搬送体１に接触し且つ像搬送体１との接触部形状が像搬送体１の移動停止に拘わらず非変形状態に保たれるクリーニング部材４と、像搬送体１の移動方向に交叉する方向に沿って前記クリーニング部材４を移動自在とする移動機構７とを備え、前記クリーニング部材４が、板状の金属製ベース基材５と、このベース基材５のうち少なくとも像搬送体１との接触部に対応する部分を被覆する被覆層６とを備え、前記被覆層６は、前記ベース基材５上にクロム層、クロムとタングステンカーボンの混合層、タングステンカーボンとダイヤモンドライクカーボンの混合層の三層構成の中間層を形成し、この中間層上にダイヤモンドライクカーボン膜からなる表面層を形成したビッカース硬度が１５００Ｈｖ以上のものであることを特徴とする。

このような技術的手段において、クリーニング装置３のクリーニング対象である像搬送体１は可視像を直接担持する像担持体は勿論のこと、可視像を記録材を介して間接的に担持する記録材搬送体をも含む。更に、この像搬送体１には画像を搬送する部材である転写搬送体（転写ロール等）や定着搬送体を（定着ロール、定着ベルト等）も含む。
また、本件のクリーニング部材４は、像搬送体１に接触する接触型であるほか、像搬送体１との接触部形状が像搬送体１の移動停止に拘わらず非変形状態に保たれるものであればよく、代表的には金属製ベース基材５を用いた金属製スクレーパが挙げられるが、これに限られるものではなく、例えば硬質樹脂やセラミックス製のベース基材５を用いたものであってもよい。
更に、クリーニング部材４としては、接触型で残留作像粒子２を掻き取る態様が挙げられるが、これに限られるものではなく、「掻き取り機能＋帯電機能」の両方を具備する態様をも含む。更にまた、クリーニング部材４としては、単数で使用する態様は勿論のこと、複数並設してもよいし、あるいは、他のクリーニング部材（弾性ブレード、静電吸着可能なクリーニングロール、クリーニングブラシ等）と組合せるようにしてもよい。

更に、被覆層６としては、ベース基材５全体を被覆しても差し支えないが、ベース基材５のうち少なくとも像搬送体１との接触部に対応する部分を被覆するものであることが必要である。
そして、被覆層６は、上述したａ〜ｃの条件（ａ．硬度条件、ｂ．摩擦係数条件、ｃ．表面粗さ条件）を満たすことが好ましい。ここで、硬度条件はビッカース硬度を基準に選定しているが、摩擦係数については、被覆前のベース基材５との関係で小さく、表面粗さについては、被覆前のベース基材５との関係で同じかまたは小さくなっていればよく、同じ基準のものであればその種類（摩擦係数：静摩擦係数、動摩擦係数など、表面粗さ：平均表面粗さ、十点平均表面粗さなど）は問わず適宜選定して差し支えない。
硬度条件及び表面粗さ条件を満たすようにすれば、高硬度で且つ表面粗さを小さくすることで、クリーニング部材４の摩耗量を低減することができる。
そして、摩擦係数条件を満たすようにすれば、摩擦係数を小さくすることで、被クリーニング部材である像搬送体１の摩耗量、ダメージを低減することができる。

また、被覆層６として適用可能な態様としては、ダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ［Diamond Like Carbonの略］膜）、立方晶窒化ホウ素膜（Ｃ−ＢＮ膜）、炭化珪素膜（ＳｉＣ膜）、窒化クロム膜（ＣｒＮ膜）、タングステンカーボン膜（Ｗ−Ｃ膜）、ta-C膜（Tetrahedral Amorphous Carbon膜）のうち少なくともいずれかを含むものである態様が挙げられる。
特に、ＤＬＣ膜が硬度、摩擦係数、表面粗さの点で非常に良好であることから、被覆層６としてはＤＬＣ膜を表面層とするのが好ましい。
更に、被覆層６としては単層でもよいが、表面層６ａが最も高硬度である積層構造であることが好ましい。この場合において、表面層６ａとベース基材５との間に中間層６ｂを介在させたものが挙げられる。この中間層６ｂは単層でも複数の積層でも差し支えなく、また、中間層６ｂの機能としては例えば表面層６ａとベース基材５との間の密着性（接着性）を確保する態様が挙げられる。特に、ベース基材５が金属であるような場合には表面層６ａとの間の結晶構造が大きく相違することが多く、この種の中間層６ｂを介在させることが好ましい。
このような観点から、本発明では、被覆層６としては、金属製ベース基材５上にクロム層、クロムとタングステンカーボンの混合層、タングステンカーボンとダイヤモンドライクカーボンの混合層の三層構成の中間層を形成し、この中間層上にダイヤモンドライクカーボン膜からなる表面層を形成したビッカース硬度が１５００Ｈｖ以上のものである態様が採用されている。

この種の被覆層に近似した先行技術としては特許文献２記載の発明があるが、この先行技術は本件発明と無関係であることを念のため補足しておく。
つまり、本件発明のクリーニング部材４は、像搬送体１との接触部形状が像搬送体１の移動停止に拘わらず非変形状態に保たれるものであり、局部変形しない板状のベース基材５上に、例えばＤＬＣ膜等を形成したものである。本態様によれば、クリーニング部材４先端部が弾性変形しないので、被覆層６がベース基材５に対して相対移動することはなく、被覆層６の高硬度、低摩擦且つ平滑という特性が充分に生かされている。
これに対し、先行技術のクリーニング部材は弾性ブレードを前提とし、この弾性ブレードの弾性ベース基材にＤＬＣ等被覆層を形成したものである。
このため、この態様にあっては、感光体ドラム等に対するクリーニング部材の接触部位は弾性変形するため、被覆層が弾性ベース部材の変形に追従できず、被覆層にて弾性ベース部材を被覆したとしても、被覆層に亀裂が入る等クリーニング部材の先端部が破壊してしまう。
このように、本件発明と先行文献２記載の発明とは全く相違するものである。

更にまた、図１（ｂ）に示すように、本発明はクリーニング部材４の移動機構７を備えていればよく、この移動機構７としては像搬送体１の移動方向に交叉する方向（少なくとも移動方向に直交する方向成分を持つ方向）に沿ってクリーニング部材４を移動自在にするものであれば適宜選定して差し支えない。
ここで、移動機構７は像搬送体１に対するクリーニング部材４の当接位置を前記交叉方向に沿って可変にするものであればよく、クリーニング部材４を自由に移動させる態様であってもよいし、駆動機構を設けることによってクリーニング部材４を強制的に移動させるような態様であってもよい。

また、本発明に係るクリーニング装置３が有効である態様としては、作像粒子２として形状係数が１４０以下のトナーであること、あるいは、体積平均粒径が３〜９μｍのトナーである態様が挙げられる。このように、作像粒子２が球形トナーである態様や、小径トナーである態様では、接触部形状が非変形なクリーニング部材４を使用することが必要であり、この点で、本発明が非常に有効である。
更に、清掃対象である像搬送体１としては剛体である態様に限られず、弾性を有する態様であってもよい。本発明では、クリーニング部材４の構成を工夫することにより、クリーニング部材４と弾性像搬送体１間の摩擦力を大きく低減できることから、弾性像搬送体１に対しても接触部形状が非変形なクリーニング部材４を採用することが可能になる。

また、本発明は、上述したクリーニング装置３に限られるものではなく、これを用いた画像形成装置をも対象とする。
この場合、本発明は、作像粒子２による可視像が搬送される像搬送体１と、この像搬送体１上に残留する作像粒子２を清掃する上述したクリーニング装置３とを備えていればよい。
この種の画像形成装置のうち、図２に示すように、像搬送体１が可視像を形成担持する像形成担持体１ａとこれに対向配置される像搬送担持体１ｂとを具備する態様において、像形成担持体１ａ、像搬送担持体１ｂには夫々クリーニング装置３（具体的には３ａ，３ｂ）が配設され、各クリーニング装置３には兼用可能な同一構成のクリーニング部材４（具体的には４ａ，４ｂ）を具備させるようにすることが好ましい。本件のクリーニング部材４は被クリーニング部材の違いによって摩擦係数が変化し難いため、クリーニング部材４の兼用化を図ることが可能である。
ここで、像搬送担持体１ｂは像形成担持体１ａと対向配置されるものであるが、中間転写体又は記録材搬送体のいずれをも含む。今、像搬送担持体１ｂが中間転写体である態様においては、図２に示すように、一次転写手段８ａにて像形成担持体１ａ上の画像を像搬送担持体１ｂに一次転写させ、また、二次転写手段８ｂにて像搬送担持体１ｂ上の画像を記録材９に二次転写させるように構成すればよい。

本発明に係るクリーニング装置によれば、像搬送体との接触部形状が非変形なクリーニング部材表面に高硬度で低摩擦且つ平滑な被覆層として、金属製ベース基材上にクロム層、クロムとタングステンカーボンの混合層、タングステンカーボンとダイヤモンドライクカーボンの混合層の三層構成の中間層を形成し、この中間層上にダイヤモンドライクカーボン膜からなる表面層を形成したビッカース硬度が１５００Ｈｖ以上のものである被覆層を設けるようにしたので、クリーニング部材の摩耗量を大幅に低減させ、クリーニング部材による初期の接触状態を長期間維持させることができると共に、被クリーニング部材である像搬送体の摩耗量、ダメージを低減させることができる。このため、クリーニング部材によるクリーニング性能を向上させ、かつ、被クリーニング部材の維持性を確実に確保することができる。
更に、クリーニング部材の摩耗に伴って設置角度を変化させるような機構を設ける必要がなくなるため、クリーニング部材の摩耗を考慮することなく、クリーニング性能の向上及び被クリーニング部材の維持性確保を低コストで実現することができる。
特に、本発明によれば、クリーニング部材の移動機構を備えることよって、被クリーニング部材に対するクリーニング部材の当接位置を可変にし得るため、クリーニング部材のデフェクト部（微小な突起部）によって生ずる被クリーニング部材表面への局所的な傷の発生を抑制できると共に、クリーニング性能を高精度に保つことが可能になる。
また、このようなクリーニング装置を備えた画像形成装置によれば、クリーニング性能が良好で、かつ、被クリーニング部材である像搬送体の維持性が良好な画像形成装置を簡単に構築することができる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図３は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す。
同図において、画像形成装置は、感光体ドラム１０と、この感光体ドラム１０からトナー像を転写させるために前記感光体ドラム１０に対向配置される中間転写ベルト２０とを有する。
本実施の形態において、感光体ドラム１０は光の照射によって抵抗値が低下する感光層を備えたものであり、この感光体ドラム１０の周囲には、感光体ドラム１０を帯電する帯電装置１１と、帯電された感光体ドラム１０上に各色成分（本例ではイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））の静電潜像を書き込む露光装置１２と、感光体ドラム１０上に形成された各色成分潜像を各色成分トナーにて可視像化するロータリ型現像装置１３と、前記中間転写ベルト２０と、感光体ドラム１０上の残留トナーを清掃するドラムクリーナ（クリーニング装置）１７とが配設されている。

ここで、帯電装置１１としては、例えば帯電ロールが用いられるが、コロトロンなどの帯電器を用いてもよい。
また、露光装置１２は感光体ドラム１０上に光によって像を書き込めるものであればよく、本例では、例えばＬＥＤを用いたプリントヘッドが用いられるが、これに限られるものではなく、ＥＬを用いたプリントヘッドでも、レーザビームをポリゴンミラーでスキャンするスキャナなど適宜選定して差し支えない。
更に、ロータリ型現像装置１３は各色成分トナーが収容された現像器１３ａ〜１３ｄを回転可能に搭載したものであり、例えば感光体ドラム１０上で露光によって電位が低下した部分に各色成分トナーを付着させるものであれば適宜選定して差し支えなく、使用するトナーも形状、粒径など特に制限はなく、感光体ドラム１０上の静電潜像上に正確に載るものであればよい。
但し、高解像度を確保するという観点から、本実施の形態では、平均粒径が３〜９μｍの小径トナーが好ましく、また、トナー像の粒状性及び高転写性を確保するという観点から、形状係数が１４０以下、好ましくは１３０以下の球形トナー（例えば重合トナー）を使用することが好ましい。
前記形状係数は次式で示される。
形状係数＝
｛（トナー径の絶対最大長）^２／（トナーの投影面積）｝×（π／４）×１００
尚、本例では、ロータリ型現像装置１３が用いられているが、４台の現像装置を用いるようにしてもよい。
更にまた、ドラムクリーナ１７については、感光体ドラム１０上の残留トナーを清掃するものであれば、ブレードクリーニング方式を採用したもの等適宜選定して差し支えない。但し、転写率の高いトナーを使用する場合にはドラムクリーナ１７を使用しない態様もあり得る。

また、本実施の形態において、中間転写ベルト２０は、複数の張架ロール２１〜２３に張架され、例えば張架ロール２３を駆動ロールとして所定方向に回動するようになっている。ここで用いられる中間転写ベルト２０としては、例えばポリイミド樹脂やポリアミド樹脂等の樹脂にカーボン等の抵抗調整剤を所定量分散させ、所定厚に設定されたものが用いられる。
そして、中間転写ベルト２０が感光体ドラム１０に密着した接触領域の一部には中間転写ベルト２０の裏側から一次転写装置としての一次転写ロール２５が接触配置されており、所定の一次転写バイアスが印加されている。
更に、中間転写ベルト２０の張架ロール２２に対向した部位には、二次転写装置としての二次転写ロール３０が張架ロール２２をバックアップロールとして対向配置されており、例えば二次転写ロール３０に所定の二次転写バイアスが印加され、バックアップロールを兼用する張架ロール２２が接地されている。

また、用紙などの記録材４０は、供給トレイ４１に収容されており、ピックアップロール４２にて供給された後、レジストロール４３を経て二次転写部位に導かれ、搬送ベルト４４を通じて定着装置４５へ搬送され、搬送ロール４６及び排出ロール４７を経て排出トレイ４８へと排出されるようになっている。

更にまた、中間転写ベルト２０の張架ロール２１に対向した部位にはベルトクリーナ（クリーニング装置）２６が配設されている。
本実施の形態において、ベルトクリーナ２６は、図４（ａ）に示すように、中間転写ベルト２０のトナー像担持面に対向して開口するクリーナケース５１を有し、このクリーナケース５１の開口に面してクリーニング部材としての金属製スクレーパ５２を配設したものである。尚、図中、符号５３はクリーナケース５１の開口下縁に設けられて中間転写ベルト２０に弾性的に接触するフィルムシールである。
本実施の形態においては、金属製スクレーパ５２は中間転写ベルト２０の移動方向に対向する方向に先端部が向かい、中間転写ベルト２０に対して鋭角な角度θ（例えば１２°〜２０°）を持って傾斜配置され、中間転写ベルト２０面に先端エッジ部を接触させたものである。

特に、本実施の形態では、金属製スクレーパ５２は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、ＳＵＳ等のベース基材６１と、このベース基材６１のうち中間転写ベルト２０との接触部に対応する部分が含まれる略半分の領域を被覆する被覆層６２とを備えている。
本例の被覆層６２としては、ダイヤモンドライクカーボン膜（ＤＬＣ膜）からなる表面層６３と、この表面層６３とベース基材６１との間に両者を接着するための中間層（本例では３層の積層構造にて構成）６４〜６６を介在させるようにしたものである。
ここで、中間層６４〜６６としては、表面層６３側から順に例えばタングステンカーボン（Ｗ−Ｃ）とＤＬＣとの混合膜からなる第一中間層６４、クロム（Ｃｒ）とＷ−Ｃとの混合膜からなる第二中間層６５、クロムからなる第三中間層６６が配設されており、例えば表面層６３と第一中間層６４とが共通のＤＬＣ膜構造をもとにして強固に接着され、また、ベース基材６１と下地層としての第三中間層６６とが金属（ＳＵＳとクロム）同士にて強固に接着され、第一中間層６４と第三中間層６６とが中間接着層として機能する第二中間層６５（第一中間層６４とＷ−Ｃが共通構造，第三中間層６６とＣｒが共通構造）を介して強固に接着されている。

この被覆層６２の製造方法としては、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、直流プラズマＣＶＤ法、高周波プラズマＣＶＤ法、有磁場プラズマＣＶＤ法、イオンビーム・スパッタ法、イオンビーム蒸着法、反応性プラズマ・スパッタ法、アンバランスドマグネトロンスパッタ法等により形成される。このとき用いることができる原料ガスは、含炭素ガスであり、例えば、メタン、エタン、プロパン、エチレン、ベンゼン、アセチレン等の炭化水素ガス、塩化メチレン、四塩化炭素、クロロホルム、トリクロルエタン等のハロゲン化炭素、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、アセトン、ジフェニルケトン等のケトン類、一酸化炭素、二酸化炭素等のガス、及び、これらのガスにＮ_２、Ｈ_２、Ｏ_２、Ｈ_２Ｏ、Ａｒ等を混合したものが挙げられる。

また、このように製造される被覆層６２の物性としては、ａ．ビッカース硬度が１５００Ｈｖ以上であること、ｂ．摩擦係数が被覆前のベース基材６１の摩擦係数よりも小さいこと、ｃ．表面粗さが被覆前のベース基材６１の表面粗さ以下であること、を満たすことが必要である。
本実施の形態では、被覆層６２の特性は主としてＤＬＣ膜からなる表面層６３の特性が反映され、被覆層６２の硬度は１５００Ｈｖ〜９１００Ｈｖの範囲のいずれかに設定され、被覆層６２の摩擦係数は中間転写ベルト２０走行に対する負荷、中間転写ベルト２０の摩耗、金属製スクレーパ５２の被覆層６２の摩耗の観点からすれば０．１〜０．３であり、ＳＵＳ製のベース基材６１の場合０．６〜１．０よりも小さく設定されている。
上記製膜法を用いた場合、ベース基材６１表面に分子レベルで倣って被膜層６２が製膜されるので、要求される高精度の表面粗さ（高品質なエッジ形状）を得るためには、ベース基材６１の作製時において特にベース基材６１の先端形状を作り込んでおけばよく、従来用いられてきているエッチング技術をそのまま活用することができる。
更に、被覆層６２を構成する各層６３〜６６の層厚については適宜選定して差し支えないが、製膜時間を短縮するため中間層６４〜６６を可能な限り薄膜にすることが望ましい。加えて、最外層（表面層）６３は被膜層６２強度を大きくするためにより厚くすることが望ましいが、層厚が２μｍ以上の場合被膜層６２が非常に脆くなってしまう可能性があるため、留意することが必要である。

特に、本実施の形態では、金属製スクレーパ５２は、図５（ａ）（ｂ）に示すように、移動機構７０を介して支持されており、中間転写ベルト２０に直交する方向に沿って自由に移動可能な態様になっている。
この移動機構７０は、金属製スクレーパ５２の両端近傍に位置する一対のフレーム等の固定取り付け部材７４間に一対のガイドシャフト７３を金属製スクレーパ５２の一側面に沿って架設する一方、金属製スクレーパ５２の一側面の両端寄りには支持片７２を突出形成すると共に、この支持片７２には各ガイドシャフト７３が遊嵌する係合孔７５を設け、この係合孔７５に各ガイドシャフト７３を貫通させることにより、金属製スクレーパ５２をガイドシャフト７３に沿って摺動自在に移動させるものである。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について説明する。
画像形成装置が作像動作を開始すると、感光体ドラム１０上の各色成分トナー像が順次形成され、一次転写ロール２５の転写電界により中間転写ベルト２０上に順次一次転写される。
しかる後、この中間転写ベルト２０に一次転写されたトナー像は二次転写ロール３０の転写電界により記録材４０に二次転写され、定着工程へと運ばれる。

このような作像過程において、中間転写ベルト２０上の残留トナーＴはベルトクリーナ２６にて清掃される。
このとき、金属製スクレーパ５２は移動機構７０によって中間転写ベルト２０に直交する方向に沿って適宜移動し、中間転写ベルト２０への当接位置を可変にしながら中間転写ベルト２０上の残留トナーＴを掻き取る。
ここで、移動機構７０を備えずに金属製スクレーパ５２の中間転写ベルト２０への当接位置を固定した態様を想定してみると、高硬度の被覆層６２を施したスクレーパ基材のデフェクト部（微小な突起部）がある場合、それが長期間、中間転写ベルト２０の同一位置に当接することによって、中間転写ベルト２０表面に局所的な傷を発生させてしまう虞れがある。しかしながら、本実施の形態のように移動機構７０を備えた態様にあっては、金属製スクレーパ５２が中間転写ベルト２０に直交する方向に沿って移動可能にすると、当接位置を可変にするため、このような事態を有効に回避できる。
したがって、本実施の形態にあっては、ベルトクリーナ２６を長期間使用したとしても、金属製スクレーパ５２にはほとんど摩耗が見られないのは勿論、中間転写ベルト２０が損傷してしまうようなことも見られない。
尚、本実施の形態では、ベルトクリーナ２６に金属製スクレーパ５２を用いたものを示したが、ドラムクリーナ１７についてベルトクリーナ２６と同様な金属製スクレーパ５２を用いるようにしてもよく、この場合には、ベルトクリーナ２６とドラムクリーナ１７とでクリーニング部材としての金属製スクレーパ５２を兼用することができる。

◎実施の形態２
図６（ａ）〜（ｃ）は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態２で用いられるベルトクリーナ２６の移動機構７０を示す。同図において、実施の形態１と同様な構成要素には同様な符号を付し、その説明は省略する。
本実施の形態において、駆動機構８０は中間転写ベルト２０に直交する方向に沿ってスクレーパ５２を強制的に移動可能にしたものである。
すなわち、移動機構７０は、実施の形態１と同様な自由移動のための支持要素（支持片７２、ガイドシャフト７３、係合孔７５）を備えるほか、金属製スクレーパ５２が強制的に移動させられる駆動機構８０を備えている。
本例において、この駆動機構８０は、金属製スクレーパ５２の背面にその長手方向に沿って作動ロッド８１を固定的に配設すると共に、金属製スクレーパ５２の長手方向両端から前記作動ロッド８１の両端を突出配置し、作動ロッド８１の一端側には図示外のステッピングモータに駆動連結される偏心カム８２を配設する一方、作動ロッド８１の他端側には偏心カム８２側に向けて付勢する付勢スプリング８３を配設し、ステッピングモータを制御することにより、偏心カム８２を回動させ、この偏心カム８２に当接する作動ロッド８１を付勢スプリング８３の付勢力に抗して又は付勢力に基づいて進退させるようにしたものである。
また、本実施の形態において、偏心カム８２の動作制御は、ステッピングモータを直接取り付けてプリンタのジョブ毎に１ステップずつ回転させる方法を採用しているが、これに限らず、特に制御せずにＤＣモータを取り付けてジョブ毎に回転させる方法であってもよい。

次に、本実施の形態に係るベルトクリーナ２６の作動について説明する。
本実施の形態において、金属製スクレーパ５２は、移動機構７０によって中間転写ベルト２０に直交する方向に沿って強制的に移動させられると共に、中間転写ベルト２０への当接位置を可変にしながら中間転写ベルト２０上の残留トナーを掻き取るものである。
すなわち、このクリーニング工程において、プリンタのジョブ毎にステッピングモータが作動することにより偏心カム８２が回転すると、この偏心カム８２の回転に伴って作動ロッド８１（金属製スクレーパ５２）が進退移動する（図６（ａ）及び（ｂ）参照）。
このとき、中間転写ベルト２０に当接している金属製スクレーパ５２は、作動ロッド８１の進退移動に伴い中間転写ベルト２０と直交する方向に沿って強制移動させられると共に中間転写ベルト２０上の残留トナーＴを掻き取るものである。
本実施の形態によれば、中間転写ベルト２０に対する金属製スクレーパ５２の当接位置を固定した場合に生ずる中間転写ベルト２０表面の局所的な傷の発生を有効に防止することができる。
したがって、ベルトクリーナ２６を長期間使用したとしても、金属製スクレーパ５２にはほとんど摩耗が見られないのは勿論、中間転写ベルト２０が損傷してしまうようなことも見られない。

◎実施の形態３
図７（ａ）は本発明が適用されるクリーニング装置の実施の形態２の要部を示す。
同図において、クリーニング装置２６は、中間転写ベルト２０の移動方向上流側に金属製スクレーパ９０（実施の形態１と同様な「ベース基材６１＋被覆層６２」を具備し、移動機構７０を有する）を配設すると共に、その下流側に静電吸着用のクリーニング部材（例えばクリーニングロール）９３を配設したものである。
そして、本例では、金属製スクレーパ９０は中間転写ベルト２０の移動方向に対向する方向に先端部が向かい、中間転写ベルト２０に対して所定角度傾斜配置されると共に、金属製スクレーパ９０の長手方向に自由に移動可能である。この金属製スクレーパ９０には残留トナーＴの極性と同極性の帯電バイアスが印加可能な帯電バイアス電源９１が接続され、更に、中間転写ベルト２０を挟んで金属製スクレーパ９０に対向する部位には接地された対向ロール９２が配設されている。
一方、クリーニングロール９３には残留トナーＴと逆極性の吸着バイアスが印加可能な吸着バイアス電源９４が接続され、更に、中間転写ベルト２０を挟んでクリーニングロール９３に対向する部位には接地された対向ロール９５が配設されている。

本実施の形態によれば、クリーニング装置２６の金属製スクレーパ９０は残留トナーＴを一部掻き取り、残留トナーＴを薄くすると共に、掻き取れなかった残留トナーＴを帯電バイアスにて帯電する。この帯電された残留トナーＴは負極性に確実に帯電され、下流側に位置するクリーニングロール９３にて静電吸着されて回収される。
このとき、特殊な被覆層６２にて被覆され且つ移動機構７０を備えた金属製スクレーパ９０は長期間使用しても、ほとんど摩耗せず、また、中間転写ベルト２０も金属製スクレーパ９０により損傷する事態は全く見られない。

尚、本実施の形態は、図７（ａ）に示す態様に限られるものではなく、例えば図７（ｂ）に示すように、中間転写ベルト２０の移動方向に沿った方向に向けて金属製スクレーパ９０を傾斜配置するようにしてもよいし、あるいは、図７（ｃ）に示すように、金属製スクレーパ９０には帯電バイアスを印加せず、金属製スクレーパ９０とクリーニングロール９３との間に帯電部材としての帯電ロール９６を配設し、この帯電ロール９６に帯電バイアス電源９７を接続すると共に、中間転写ベルト２０を挟んで帯電ロール９６に対向する部位に接地された対向ロール９８を配設するようにしてもよい。

◎実施の形態４
図８（ａ）は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態４を示す。
同図において、画像形成装置の基本的構成は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、弾性を有する中間転写ベルト２０を有し、一定領域にて感光体ドラム１０形状に沿うように中間転写ベルト２０を接触配置したものである。尚、実施の形態１と同様な構成要素について実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。

本実施の形態において、中間転写ベルト２０は、図８（ｂ）に示すように、弾性材からなるベルト基材１０１と、このベルト基材１０１の表面を被覆する被覆層１０２とを備えている。
本実施の形態で用いられるベルト基材１０１としては、加硫ゴム、熱可塑性エラストマーが挙げられる。ここで、原料ゴム材料としては、一般的なジエン系ゴム、例えばスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＩＲ）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ，ＡＮＭ）等が挙げられるが、比較的剛性が高く、それ自体が半導電性に近い体積抵抗率を有し、成型型内での流動性が良好であるという観点から、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加ＮＢＲ、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ，ＥＣＯ）、ポリウレタンゴム（ＰＵＲ）などが好ましい。
一方、熱可塑性エラストマーとしては、ポリエステル系、ポリウレタン系、スチレン−ブタジエントリブロック系、ポリオレフィン系などが用いられる。このような熱可塑性エラストマーを使用すると、リサイクルが可能になって、環境上好ましい。
更に、ベルト基材１０１の材料としては、一種類である必要はなく、二種以上の材料をブレンドすることもできる。例えばクロロプレンゴム（ＣＲ）とＥＰＤＭとをブレンドした材料が用いられている。
また、ベルト基材１０１には、導電性フィラーや絶縁性フィラーを添加し、ベルト基材１０１の体積抵抗率を調整することができる。
また、被覆層１０２は、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂又はポリアクリル樹脂などをバインダとし、所定のフィラー、代表的には潤滑性フィラー及び導電性フィラーを分散させたものである。この被覆層１０２の表面粗さＲｚ（δ）については、感光体ドラム１０との密着性、及び、使用するトナー粒径を考慮し、１．５〜９μｍ以下に設定するのが好ましい。

また、中間転写ベルト２０は、図８（ａ）に示すように、４つの張架ロール２１〜２４に掛け渡されるものであって、ロータリ型現像装置１３とドラムクリーナ１７との間に位置する感光体ドラム１０面に沿う形で所定の接触領域だけ密着配置されている。
ここで、この中間転写ベルト２０と感光体ドラム１０とは夫々別駆動系で駆動されていてもよいが、本実施の形態では、中間転写ベルト２０が弾性ベルトであり、しかも、感光体ドラム１０の周面に沿って接触配置されていることから、中間転写ベルト２０は、例えば感光体ドラム１０を駆動源として、従動回転するようになっている。
また、本実施の形態では、ベルトクリーナ２６は中間転写ベルト２０の張架ロール２４に対応した部位に配設されており、図８（ｂ）に示すように、実施の形態１と同様な金属製スクレーパ５２（「ベース基材６１＋被覆層６２」を具備し、移動機構７０を有する）を備えている。

本実施の形態によれば、ベルトクリーナ２６の金属製スクレーパ５２は弾性ベルトからなる中間転写ベルト２０に接触配置されているが、金属製スクレーパ５２は高硬度で且つ低摩擦の平滑な被覆層６２で被覆されているため、金属製スクレーパ５２自体の摩耗量は少なく、また、中間転写ベルト２０が損傷する懸念も少ない。
更に、移動機構７０を備え、金属製スクレーパ５２が中間転写ベルト２０に直交する方向に沿って移動可能にしたため、金属製スクレーパ５２の当接位置を固定した場合に生ずる虞れのある中間転写ベルト２０表面の局所的な傷の発生を抑止することができ、中間転写ベルト２０の維持性はより良好に保たれる。
従って、弾性ベルトからなる中間転写ベルト２０と金属製スクレーパ５２との組合せが可能になり、中間転写ベルト２０の維持性を良好に保ちながら、金属製スクレーパ５２によるクリーニング性能を良好に保つことができる。

更に、本実施の形態にあっては、感光体ドラム１０の駆動により、中間転写ベルト２０を従動回転させるようにしたため、中間転写ベルト２０の駆動制御コストを大幅に削減できる。
更にまた、一次転写での中間転写ベルト２０の感光体ドラム１０への接触幅が例えば５０ｍｍ以上と非常に広く設定されるため、中間転写ベルト２０に対し安定した従動が実現でき、しかも、転写ニップ域前後での無駄な空隙がない分、放電によるトナーの飛び散りがない状態で一次転写される。
特に、本実施の形態では、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０との転写ニップ域を広く確保するようにしているため、転写ニップ域の圧力を低減することが可能になり、その分、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２０とが完全に密着する事態はより確実に回避される。

実施の形態２に係るベルトクリーナ２６（クリーニング装置）を用い、連続的に空回し動作を行い、金属製スクレーパ５２の摩耗の変化状態を調べた。尚、本実施例において、移動機構７０は固定させたままとし、ベルトに対する金属製スクレーパ５２の当接位置を同一位置に固定させた状態で空回し動作を行った。
ここで、実施例で用いた金属製スクレーパ５２は以下のように構成されている。
ベース基材６１：ＳＵＳ製の板材（厚み：１００μｍ）
被覆層６２：
表面層６３：ＤＬＣ膜 １．０μｍ
第一中間層６４：ＤＬＣ＋Ｗ−Ｃ膜 １．０μｍ
第二中間層６５：Ｃｒ＋Ｗ−Ｃ膜 ０．５μｍ
第三中間層６６：Ｃｒ膜 ０．２μｍ
金属製スクレーパ５２の取り付け傾斜角度θ：２０°
金属製スクレーパ５２の弾性変形量（ベルトへの食い込み量）：１．２ｍｍ
尚、比較例としては、実施例の被覆層６２のない金属製スクレーパを用いた態様とした。

実施例、比較例共に同じ条件下でベルトクリーナ２６の空回し動作を行ったところ、図９に示すように、連続的に１５時間行われた空回し動作に対し、実施例の方では金属製スクレーパ５２の摩耗量はほとんど見られず、３μｍ程度であったが、比較例の方では金属製スクレーパ５２の摩耗量が２５μｍにも及んでいることが確認された。
これにより、金属製スクレーパ５２の摩耗に関して実施例が優れていることが確認された。
また、金属製スクレーパ５２の一部にデフェクト部があるものを用い、移動機構７０（実施の形態２のモデル）を停止させた状態で同様の摩擦試験を行ったところ、ベルトの表面に若干の局所的な損傷が見られた。これに対し、移動機構７０を作動させて同様の試験を行ったところ、このような損傷は見られなかった。
このように、移動機構７０を作動させることによって、ベルトに対する金属製スクレーパ５２の当接位置を可変にし得るため、ベルト表面の局所的な損傷を防止でき、もって、ベルトの維持性の向上に効果的であることが確認された。

（ａ）は本発明に係るクリーニング装置及びこれに用いられるクリーニング部材の概要を示す説明図、（ｂ）は（ａ）中Ｂ方向からの概要を示す説明図である。 本発明に係る画像形成装置の概要を示す説明図である。 本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１の全体構成を示す説明図である。 （ａ）は実施の形態１に係るクリーニング装置（ベルトクリーナ）の要部を記す説明図、（ｂ）は（ａ）中Ｂ部の被覆層の詳細を示す説明図である。 （ａ）は実施の形態１に係る移動機構を示す説明図、（ｂ）は（ａ）中Ｂ−Ｂ断面を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）は実施の形態２に係る移動機構を示す説明図、（ｃ）は（ａ）中Ｃ−Ｃ断面を示す説明図である。 （ａ）は実施の形態３に係るクリーニング装置の概要を示す説明図、（ｂ）（ｃ）は実施の形態３に係るクリーニング装置の変形形態を示す説明図である。 （ａ）は実施の形態４に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図、（ｂ）は中間転写ベルトの断面構成を示す説明図である。 実施例、比較例に係るスクレーパの先端摩耗量についての性能実験を示す説明図である。

符号の説明

１…像搬送体，１ａ…像形成担持体，１ｂ…像搬送担持体，２…作像粒子，３（３ａ，３ｂ）…クリーニング装置，４（４ａ，４ｂ）…クリーニング部材，５…ベース基材，６…被覆層，６ａ…表面層，６ｂ…中間層，７…移動機構，８ａ…一次転写手段，８ｂ…二次転写手段，９…記録材

Claims (7)

1. 像搬送体上に残留する作像粒子を清掃するクリーニング装置において、
   像搬送体に接触し且つ像搬送体との接触部形状が像搬送体の移動停止に拘わらず非変形状態に保たれるクリーニング部材と、像搬送体の移動方向に交叉する方向に沿って前記クリーニング部材を移動自在とする移動機構とを備え、
   前記クリーニング部材は、板状の金属製ベース基材と、このベース基材のうち少なくとも像搬送体との接触部に対応する部分を被覆する被覆層とを備え、
   前記被覆層は、
   前記ベース基材上にクロム層、クロムとタングステンカーボンの混合層、タングステンカーボンとダイヤモンドライクカーボンの混合層の三層構成の中間層を形成し、この中間層上にダイヤモンドライクカーボン膜からなる表面層を形成したビッカース硬度が１５００Ｈｖ以上のものであることを特徴とするクリーニング装置。
2. 請求項１記載のクリーニング装置において、
   移動機構は像搬送体の移動方向に交叉する方向に沿ってクリーニング部材を自由移動可能にすることを特徴とするクリーニング装置。
3. 請求項１記載のクリーニング装置において、
   移動機構は像搬送体の移動方向に交叉する方向に沿ってクリーニング部材を強制移動可能にすることを特徴とするクリーニング装置。
4. 請求項１記載のクリーニング装置において、
   作像粒子は形状係数が１４０以下のトナーであることを特徴とするクリーニング装置。
5. 請求項１記載のクリーニング装置において、
   作像粒子は体積平均粒径が３〜９μｍのトナーであることを特徴とするクリーニング装置。
6. 作像粒子による可視像が搬送される像搬送体と、
   この像搬送体上に残留する作像粒子を清掃する請求項１ないし請求項５いずれかに記載のクリーニング装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６記載の画像形成装置のうち、像搬送体が、可視像を形成担持する像形成担持体とこれに対向配置される像搬送担持体とを具備する態様において、
   像形成担持体、像搬送担持体には夫々クリーニング装置が配設され、各クリーニング装置は兼用可能な同一構成のクリーニング部材を具備することを特徴とする画像形成装置。

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