JP7342569B2 - クリーニング装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、クリーニング装置および画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリなど）は、帯電した感光体に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより、静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された感光体にトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー画像を形成する。さらに、中間転写体を介してトナー画像を記録媒体に転写させた後、加熱、加圧して定着させることにより記録媒体に画像を形成する。

このような画像形成装置では、感光体や中間転写体（被クリーニング部材）上に残存したトナーをクリーニング装置により除去している（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、被クリーニング部材上に残存したトナーを除去するためのクリーニング装置が記載されている。特許文献１に記載のクリーニング装置は、被クリーニング部材の移動方向上流側に配置された弾性クリーニング部材と、被クリーニング部材の移動方向下流側に配置された非変形クリーニング部材とを有する。特許文献１に記載のクリーニング装置では、弾性クリーニング部材により大まかにトナーを除去した後、非変形クリーニング部材により弾性クリーニング部材で除去しきれなかったトナーを除去している。

また、上述したような画像形成装置では、被クリーニング部材の表面に残存したトナーの付着量をセンサーで光学的に検出している。この場合、センサーの発光側から出射される入射光および反射光が互いに干渉することで、センサーの受光側においてノイズが生じてしまい、残存トナーの付着量が精度良く測定できないことがある。これに対して、入射光および反射光の干渉を防止する中間転写体が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２には、基材層と、基材層の上に形成された表面層とを有する中間転写体が記載されている。表面層には複数の凹凸が形成されており、表面層の表面の十点平均粗さＲｚは０．６μｍ以上、１．３μｍ以下である。特許文献２に記載の中間転写体では、表面層に形成された凹凸を所定の範囲内にすることで、光を散乱させて、入射光および反射光の干渉を防止している。

特開２００２－２７８３１９号公報 特開２０１７－２４５２６０号公報

ここで、特許文献１に記載のクリーニング装置で特許文献２に記載の中間転写体上の残存トナーを除去することが考えられる。しかしながら、特許文献１には特許文献２に記載されたような中間転写体は記載されておらず、また、特許文献２には特許文献１に記載されたようなクリーニング装置は記載されていないため、中間転写体上に残存したトナーを適切に除去するには検討の余地が残されている。特に、特許文献２に記載の中間転写体では、隣接する２つの凸部の間（凹部）にトナーが入り込んでしまい、クリーニング部材で中間転写体の表面に残存したトナーを除去できずクリーニング性が低下することが考えられる。

本発明は、被クリーニング部材上に残存した異物を適切に除去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である。

上記の課題を解決するための一手段としてのクリーニング装置は、表面に複数の凹凸が形成され、一の方向に移動する被クリーニング部材をクリーニングするためのクリーニング装置であって、前記被クリーニング部材の前記表面と接触するように構成され、前記被クリーニング部材の前記表面の硬度よりも硬度の低い表面を含む板状の第１クリーニング部材と、前記第１クリーニング部材よりも前記被クリーニング部材の移動方向下流側に配置され、前記被クリーニング部材の前記表面と接触するように構成された、前記被クリーニング部材の前記表面の硬度よりも硬度の高い表面を含む第２クリーニング部材と、を有する。

上記の課題を解決するための一手段としての画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置であって、表面に複数の凹凸が形成され、一の方向に移動する被クリーニング部材と、前記被クリーニング部材の前記表面と接触し、前記被クリーニング部材の前記表面の硬度よりも硬度の低い表面を含む板状の第１クリーニング部材と、前記被クリーニング部材の前記表面と接触し、前記第１クリーニング部材よりも前記被クリーニング部材の移動方向下流側に配置され、前記被クリーニング部材の前記表面の硬度よりも硬度の高い表面を含む第２クリーニング部材と、を有し、前記被クリーニング部材は、トナー画像が担持される像担持体である。

本発明によれば、被クリーニング部材上に残存した異物を適切に除去できるクリーニング装置および画像形成装置を提供できる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係るクリーニング装置の構成を示す図である。 図４は、中間転写ベルトの構成を示す断面図である。 図５Ａ～Ｃは、円弧状の構成の例を示した模式図である。

以下、本発明の一実施の形態に係るクリーニング装置および当該クリーニング装置を有する画像形成装置ついて、添付した図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置１の構成を示す図である。図２は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す図である。

図１および図２に示されるように、画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー画像を中間転写ベルト（中間転写体）４２１（被クリーニング部材）に一次転写し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー画像を重ね合わせた後、用紙Ｓ（記録媒体）に二次転写することにより画像を形成する。なお、画像形成装置１は、単色の画像（例えばモノクロ画像）を形成する装置でもよい。

画像形成装置１には、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー画像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

画像形成装置１は、画像読取部１０と、操作表示部２０と、画像処理部３０と、画像形成部４０と、用紙搬送部５０と、定着部６０と、制御部１００とを有する。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３とを有する。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブである。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）などの通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙Ｓに画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカードなどの通信制御カードである。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）を有する。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）であり、表示部２１および操作部２２としても機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況などの表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキーなどの各種操作キーを有し、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路などを有する。画像処理部３０は、例えば、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正、色補正、シェーディング補正などの各種補正処理や、圧縮処理などを施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋと、中間転写ユニット４２とを有する。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同じ構成である。以下の説明では、図示および説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、またはＫを添えて示す。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付し、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号を省略した。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１と、現像装置４１２と、感光体ドラム（像担持体）４１３と、帯電装置４１４と、ドラムクリーニング装置４１５とを有する。

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーであり、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。これにより、感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、例えば二成分逆転方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより、静電潜像を可視化してトナー画像を形成する。現像装置４１２は、感光体ドラム４１３と現像領域を介して対向するよう配置された現像スリーブを有する。現像スリーブには、例えば帯電装置４１４の帯電極性と同極性の直流現像バイアス、または交流電圧に帯電装置４１４の帯電極性と同極性の直流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。その結果、露光装置４１１によって形成された静電潜像にトナーを付着させる反転現像が行われる。

感光体ドラム４１３は、例えばドラム状の金属基体の外周面に、有機光電導体を含有させた樹脂製の感光層が形成された有機感光体である。

制御部１００は、感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示省略）に供給される駆動電流を制御することで、感光体ドラム４１３を一定の周速度で回転させる。

帯電装置４１４は、例えば帯電チャージャーであり、コロナ放電を発生させることにより、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に当接され、弾性体よりなる平板状のドラムクリーニングブレードなどを有し、中間転写ベルト４２１に転写されずに感光体ドラム４１３の表面に残留するトナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、一次転写ローラー４２２と、複数の支持ローラー４２３と、二次転写ローラー４２４と、中間転写ベルト４２１を含むベルトクリーニング装置（クリーニング装置）４２６とを有する。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー画像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー４２３Ｂに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー画像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー画像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側（一次転写ローラー４２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー画像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー画像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側（二次転写ローラー４２４と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー画像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー画像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置４２６は、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。中間転写ベルト４２１は、無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも１つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向（一方向）に一定速度で走行する。ベルトクリーニング装置４２６の構成については、後述する。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面（トナー画像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａと、用紙Ｓの裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂと、加熱源６０Ｃとを有する。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップが形成される。

定着部６０は、トナー画像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー画像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。また、定着器Ｆには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材または裏面側支持部材から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットが配置されていても良い。

用紙搬送部５０は、給紙部５１と、排紙部５２と、搬送経路部５３を有する。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ～５１ｃには、坪量やサイズなどに基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）があらかじめ設定された種類毎に収容される。搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａなどの複数の搬送ローラー対を有する。

給紙トレイユニット５１ａ～５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー画像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

トナー付着量検出部７３は、中間転写ベルト４２１に対向し、中間転写ベルト４２１上のトナー付着量を検出する。トナー付着量検出部７３には、例えば、ＩＤＣ（Image Density Control）センサー、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーなどが用いられる。例えば、トナー付着量検出部７３は、発光素子および受光素子からなる光センサーを有する。中間転写ベルト４２１では、中間転写ベルト４２１に付着したトナー量に応じた強度の光が反射される。例えば、中間転写ベルト４２１上のトナー付着量が少ないほど、中間転写ベルト４２１ではより強い光が反射される。トナー付着量検出部７３は、受光素子で受光した反射光の反射強度（例えば、電圧値）に基づいて、中間転写ベルト４２１上のトナー付着量を検出する。受光素子で受光する反射光の反射強度が高いほど、トナー付着量検出部７３で検出されるトナー付着量はより少なくなる。

制御部１００は、トナー付着量検出部７３の検出結果（トナー付着量）に基づいて、画像形成部４０における転写動作（例えば、転写バイアスなど）などを制御する。

ここで、ベルトクリーニング装置４２６について詳細に説明する。図３は、ベルトクリーニング装置４２６の構成を示す模式図である。図３では、中間転写ベルト４２１および各感光体ドラム４１３も図示している。図４は、中間転写ベルト４２１の構成を示す断面図である。なお、コート層４２１ｂの表面の複数の凹凸は、微細であるため図示していない。

図３に示されるように、ベルトクリーニング装置４２６は、第１クリーニング部材４２６ａと、第２クリーニング部材４２６ｂとを有し、中間転写ベルト４２１上に残存したトナーを除去する。

図４に示されるように、中間転写ベルト４２１は、基材層４２１ａと、基材層４２１ａ上に配置されたコート層４２１ｂとを有する。

基材層４２１ａは、コート層４２１ｂを支持する。基材層４２１ａの材料は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。基材層４２１ａの材料の例には、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドなどの導電材などを分散させた合成樹脂が含まれる。基材層４２１ａは、単数層でもよく、複数層でもよい。

コート層４２１ｂは、基材層４２１ａの表面に配置されている。コート層４２１ｂの基材層４２１ａと反対側の表面には、複数の凹凸が形成されている。コート層４２１ｂの材料は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を主成分とする材料が好ましい。コート層４２１ｂの材料の例には、アルキル基を含む二酸化ケイ素として、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシランなどのシロキサン化合物（有機成分）が含まれる。コート層４２１ｂの材料は、１種類を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

コート層４２１ｂのＪＩＳ Ｂ ０６０１－２００１に規定されている十点平均粗さＲｚ_ｊｉｎは、０．４～２．０μｍが好ましい。コート層４２１ｂの十点平均粗さＲｚ_ｊｉｎが０．４～２．０μｍであれば、入射光および反射光の干渉を防止できる。

十点平均粗さＲｚ_ｊｉｎの測定方法は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１－２００１に準拠していれば、特に限定されない。十点平均粗さＲｚ_ｊｉｎは表面粗さ測定器（Ｓｕｒｆｃｏｒｄｅｒ ＳＥ３５００；株式会社小坂製作所）により測定できる。十点平均粗さＲｚの測定条件は、例えば送り速度を０．２ｍｍ／ｓｅｃ、トレース長を１２．５ｍｍ、カットオフ値λｃを２．５ｍｍ、評価長さをカットオフ値×５とする。

また、コート層４２１ｂの表面に粗さを付与する方法（凹凸を形成する方法）は、上述の表面粗さを付与（凹凸を形成）できれば特に限定されない。コート層４２１ｂを形成する方法の例には、ディップコーティング方式、スプレー方式、大気圧プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）方式が含まれる。また、コート層４２１ｂに粗さを付与する方法（凹凸を形成）には、所定の粒子を混在させたコート剤を、上記したいずれかの方式でコート層４２１ｂを形成する方法、コート層４２１ｂを形成した後に、表面を研磨することで所望の粗さを付与する方法が含まれる。また、コート層４２１ｂの製造方法によっては、製造条件を変更するだけで粗さを付与できる。

また、基材層４２１ａの抵抗（表面抵抗率）は、例えば、９．０～１２．０ＬｏｇΩ／□が好ましい。また、コート層４２１ｂの抵抗は、基材層４２１ａの抵抗に対して、０．５～２．０ＬｏｇΩ／□高い値が好ましい。また、基材層４２１ａおよびコート層４２１ｂが積層された状態の中間転写ベルト４２１の抵抗は、９．１～１２．１ＬｏｇΩ／□が好ましく、９．５～１１．０ＬｏｇΩ／□がより好ましい。なお、上述した中間転写ベルト４２１の抵抗は、抵抗率測定装置（ハイレスタＵＰ；株式会社三菱ケミカルアナリテック）を用いて、絶縁板を対向として５００Ｖの電圧を印加して求めた。また、中間転写ベルト４２１単体の抵抗は、対向板を導電として求めた。

第１クリーニング部材４２６ａは、板状に形成されており、中間転写ベルト４２１の移動方向上流側に配置されている。ここで「板状」とは、第１クリーニング部材４２６ａと線接触する形状を意味する。よって、第１クリーニング部材４２６ａの形状は、直方体でもよいし、立方体でもよい。第１クリーニング部材４２６ａは、その一辺を中間転写ベルト４２１に当てる。このとき、中間転写ベルト４２１が一の方向に移動することで、中間転写ベルト４２１上のトナーが除去される。第１クリーニング部材４２６ａと中間転写ベルト４２１とが線接触する線の向きは、中間転写ベルト４２１の移動方向に沿う線と交差（本実施の形態では直交）する。第１クリーニング部材４２６ａは、中間転写ベルト４２１の複数の凹凸が形成された面と接触したときに変形する。すなわち、第１クリーニング部材４２６ａの表面の硬度は、中間転写ベルト４２１の表面の硬度よりも低い。第１クリーニング部材４２６ａの表面のナノインデンテーション法により測定される押込み硬さは、例えば０．１～１０［ＭＰａ］である。

第１クリーニング部材４２６ａの材料は、上記の要件を満たせば特に限定されない。第１クリーニング部材４２６ａの材料の例には、ゴム、プラスチックなどの樹脂材、その他高分子材料が含まれる。第１クリーニング部材４２６ａの材料はゴムが好ましく、第１クリーニング部材４２６ａはゴムブレードが好ましい。

中間転写ベルト４２１に対する第１クリーニング部材４２６ａによる押圧力は、中間転写ベルト４２１上の残存トナーを除去できれば特に限定されない。中間転写ベルト４２１に対する第１クリーニング部材４２６ａによる押圧力は、例えば１０～５０［Ｎ／ｍ］である。

第２クリーニング部材４２６ｂは、第１クリーニング部材４２６ａよりも中間転写ベルト４２１の移動方向下流側に配置されている。第２クリーニング部材４２６ｂは、中間転写ベルト４２１の複数の凹凸が形成された面と接触する。第２クリーニング部材４２６ｂは、その一辺を中間転写ベルト４２１に当てる。このとき、中間転写ベルト４２１が一の方向に移動することで、中間転写ベルト４２１上のトナーが除去される。本実施の形態では、第２クリーニング部材４２６ｂは、金属板４２７と、金属板４２７の少なくとも一部に形成された被覆層４２８とを有する（図５参照）。第２クリーニング部材４２６ｂは、中間転写ベルト４２１に接触しても実質的に変形しない。すなわち、第２クリーニング部材４２６ｂの表面の硬度は、中間転写ベルト４２１の表面の硬度よりも高い。第２クリーニング部材４２６ｂの表面のナノインデンテーション法により測定される押込み硬さは、例えば３．０～１８．０［ＧＰａ］である。また、第２クリーニング部材４２６ｂのナノインデンテーション法により測定した硬度（押込み硬さ）値は、中間転写ベルト４２１のナノインデンテーション法により測定した硬度（押込み硬さ）値に対して８～４０倍の値であることが好ましい。中間転写ベルト４２１のナノインデンテーション法により測定した硬度値に対する第２クリーニング部材４２６ｂのナノインデンテーション法により測定した硬度値が４０倍超の場合、中間転写ベルト４２１を傷付けてしまうことがある。一方、当該値が８倍未満の場合、中間転写ベルト４２１上に残存したトナーを適切に除去できないことがある。

中間転写ベルト４２１に対する第２クリーニング部材４２６ｂによる押圧力は、第１クリーニング部材４２６ａで除去できなかった中間転写ベルト４２１上の残存トナーを除去できれば特に限定されない。中間転写ベルト４２１に対する第２クリーニング部材４２６ｂによる押圧力は、例えば１～５［Ｎ／ｍ］である。

また、中間転写ベルト４２１に対する第１クリーニング部材４２６ａによる押圧力と、中間転写ベルト４２１に対する第２クリーニング部材４２６ｂによる押圧力とを比較すると、中間転写ベルト４２１に対する第２クリーニング部材４２６ｂによる押圧力は、中間転写ベルト４２１に対する第１クリーニング部材４２６ａによる押圧力よりも弱いことが好ましい。これは、第２クリーニング部材４２６ｂは、第１クリーニング部材４２６ａよりも硬いため、中間転写ベルト４２１に対する押圧力が低くても適切に残存トナーを除去できるためである。また、中間転写ベルト４２１へのダメージを軽減するためでもある。

中間転写ベルト４２１の移動方向に沿う断面において、第２クリーニング部材４２６ｂの中間転写ベルト４２１に接触する部分は、円弧状に形成されている。当該円弧状の半径Ｒは、中間転写ベルト４２１の表面の隣接する２つの凸部間の凹部に入り込むように形成されていることが好ましい。第２クリーニング部材４２６ｂの中間転写ベルト４２１に接触する円弧状の半径Ｒは、中間転写ベルト４２１の表面の隣接する２つの凸部間の距離の平均距離Ｓｍの半分未満の長さであることがより好ましい。なお、Ｓｍは、１００～４００μｍの範囲内が好ましい。半径Ｒが上記の条件を満たすことにより、円弧状が中間転写ベルト４２１の表面の隣接する２つの凸部間（凹部）に入り込み、トナーを掻き出すように除去できる。

中間転写ベルト４２１の表面の隣接する２つの凸部間の距離の平均距離Ｓｍは、例えば以下の方法で測定できる。中間転写ベルト４２１の表面の隣接する２つの凸部間の距離の平均距離Ｓｍは、表面粗さ測定器（Surfcorder SE3500；株式会社小坂製作所）を用いて測定できる。Ｓｍの測定条件は、例えば送り速度を０．２ｍｍ／ｓｅｃ、トレース長を１２．５ｍｍ、カットオフ値λｃを２．５ｍｍ、評価長さをカットオフ値×５とする。

円弧状は、金属板の角部が円弧状でもよいし、被覆層４２８により円弧状としてもよい。図５Ａ～Ｃは、円弧状の構成の例を示した模式図である。

図５Ａに示されるように、円弧状は金属板４２７の角部および被覆層４２８の角部が円弧状でもよいし、図５Ｂに示されるように、被覆層４２８の角部のみが円弧状でもよい。図５Ａ、Ｂでは、当該円弧状に隣接する２辺は、垂直となるように形成されているが、図５Ｃに示されるように、当該２辺は鋭角となるように形成されてもよい。

金属板４２７は、被覆層４２８を支持する。金属板４２７の材料は、上記の硬度を有すれば特に限定されない。金属板４２７の材料の例には、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼、チタン、アルミが含まれる。金属板４２７は、硬度と、被覆層４２８との密着性との観点から、ステンレス鋼が好ましい。

被覆層４２８は、金属板４２７の少なくとも一部に形成されている。具体的には、被覆層４２８は、中間転写ベルト４２１と接触する一部の領域に形成されていればよい。

被覆層４２８の材料は、第１クリーニング部材４２６ａで除去しきれなかったトナーを除去できれば特に限定されない。被覆層４２８の例には、ダイヤモンドライクカーボン、硬質クロムメッキ、セラミックコーティング、カシマコートが含まれる。被覆層４２８の材料は、硬度と、金属板４２７との接着性との観点から、ダイヤモンドライクカーボンが好ましい。

被覆層４２８の膜厚は、特に限定されない。被覆層４２８の厚さは、０．１～１０μｍが好ましい。

発明者らは、表面に複数の凹凸を有する被クリーニング部材に対して、被クリーニング部材の硬度よりも低い硬度の第１クリーニング部材を被クリーニング部材に接触させた後、被クリーニング部材の硬度よりも高い硬度の第２クリーニング部材を被クリーニング部材に接触させることで、被クリーニング部材上の異物を除去できることを見出した。また、被クリーニング部材の硬度と第２クリーニング部材の硬度とは、所定の差がある方が被クリーニング部材に対するクリーニング性が良好であることをさらに見出した。

本実施の形態に係るベルトクリーニング装置４２６および画像形成装置１が適切に機能する理由は、以下のように推測される。ここでは、中間転写ベルト４２１の上に残存したトナーを除去する場合について説明する。本実施の形態に係るベルトクリーニング装置４２６および画像形成装置１では、まず、複数の凹凸を有する中間転写ベルト４２１に対して、中間転写ベルト４２１の硬度よりも硬度の低い板状の第１クリーニング部材４２６ａの一辺が線接触する。このとき、中間転写ベルト４２１の表面と第１クリーニング部材４２６ａとの接触面積が小さくなり、第１クリーニング部材４２６ａの中間転写ベルト４２１との接触部分が過剰に変形しない（引き連れが生じない）。また、第１クリーニング部材４２６ａが撓るように変形して、大半のトナーを中間転写ベルト４２１上から除去する。したがって、第１クリーニング部材４２６ａが摩耗しないため、使用期間中、安定して大量のトナーを除去できる。

次に、複数の凹凸を有する中間転写ベルト４２１に対して、中間転写ベルト４２１の硬度よりも硬度の高い第２クリーニング部材４２６ｂが接触する。このとき、中間転写ベルト４２１の表面と第２クリーニング部材４２６ｂの一辺とは、線接触することになる。よってこれにより、中間転写ベルト４２１に対する接触点に応力が集中し、凹部のトナーを掻き出す力が上昇する。よって、凹部にトナーが挟まった場合であっても、適切にトナーを除去できる。

（効果）
以上のように、本発明によれば、凹凸を有する中間転写ベルトに対して、中間転写ベルトの硬度よりも硬度の低い第１クリーニング部材と、中間転写ベルトの硬度よりも硬度の高い第２クリーニング部材とを有するため、第１クリーニング部材でトナーをほぼ除去でき、第１クリーニング部材で除去しきれなかったトナーを第２クリーニング部材で除去できる。

本実施の形態では、被クリーニング部材として画像形成装置１における中間転写ベルト４２１を例にして説明したが、被クリーニング部材は、中間転写ベルトに限定されない。被クリーニング部材は、例えば、上記感光体ドラム４１３でもよいし、２次転写部材、帯電部材でもよい。

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例のみに限定されるものではない。

［実験１］
実験１では、クリーニング性に対する、第２クリーニング部材および中間転写ベルトの硬度比の下限値について調べた。

（中間転写ベルトの準備）
中間転写ベルトの基材層として、厚さ７０μｍのポリイミド製のベルトを準備した。次いで、コート層を形成するためのコート剤を準備した。コート剤は、テトラアルコキシシラン（Ｓｉ（ＯＲ）_４）、メチルトリメトキシシラン（（ＣＨ_３）_３ＳｉＣＨ_３）の双方の配合する質量を調整して、コート層における有機成分の含有量が２０質量％になるように調製した。なお、コート層において有機成分を含有させるのは、コート層の成分が二酸化ケイ素のみである場合に、ローラーに張架された中間転写ベルトの変動に追従できずに発生するクラックを防止するためである。次いで、基材層の表面にコート剤を塗布してコート層を形成した。

ベルトの軸方向における１２点の平均値として測定したコート層の厚さの平均値は、１．４μｍであった。コート層の表面粗さは、前述した条件で表面粗さ測定器（Ｓｕｒｆｃｏｒｄｅｒ ＳＥ３５００；株式会社小坂製作所）を用いて、中間転写ベルトの周方向における１２点の平均値として測定した。測定した表面粗さの平均値は、０．８μｍであった。中間転写ベルトの硬度は、超微小押込み硬さ試験機（圧子形状；Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ、最大荷重；２００μＮ）（ＥＮＴ－１１００；エリオニクス社）を用いたナノインデンテーション法により、中間転写ベルトの周方向における６点の平均値として測定した。中間転写ベルトの硬度の平均値は、０．７０ＧＰａであった。

（第１クリーニング部材の準備）
第１クリーニング部材として、ナノインデンテーション法による硬度が０．１～１０［ＭＰａ］のウレタンゴムブレードを準備した。中間転写ベルトに対する第１クリーニング部材の接触角度は、２０°である。ここで、「接触角度」とは、中間転写ベルトの移動方向に沿う断面において、中間転写ベルトの仮想表面と第１クリーニング部材とのなす角度のうち、小さい角度を意味する。

（第２クリーニング部材の準備）
第２クリーニング部材として、金属製のスクレーパを準備した。具体的には、金属板として、ＳＵＳ３０４を準備した。硬化時の硬度がそれぞれ異なるダイヤモンドライクカーボン塗料を、中間転写ベルトに接触するエッジ部分に塗布して表面層を形成した。また、第２クリーニング部材の硬度は、中間転写ベルトの硬度と同様にして測定した。中間転写ベルトに対する第２クリーニング部材の接触角度は、１６°である。

（画像形成装置の準備）
上述した中間転写ベルト、第１クリーニング部材、第２クリーニング部材を搭載したフルカラー印刷機（Accurio Press C3080；コニカミノルタ株式会社）の改造機を画像形成装置として準備した。当該画像形成装置の主なパラメータを以下の表１に示す。

（クリーニング性の評価）
クリーニング性の評価は、各クリーニング装置を搭載した上記改造機を用いて、中間転写ベルト上のトナー付着量を８．０ｇ／ｍ^２とし、Ａ３サイズの記録媒体に１０枚分のトナー画像を送り込み、中間転写ベルト上に残存したトナーの有無を目視で確認した。クリーニング性の評価は、各クリーニング装置に対して５回行った。評価基準は、以下の通りである。
○；トナーのすり抜けなし
△；許容できる軽微なトナーのすり抜けあり
×；許容できないトナーのすり抜けあり
また、評価した５回のうち、１回でも適合と判断した場合（評価基準が○または△）には、適合と判断した。

第２クリーニング部材の硬度（非弾性硬度）と、中間転写ベルトの硬度に対する第２クリーニング部材の硬度比（硬度比）と、評価結果とを表２に示す。

表２に示されるように、中間転写ベルトの硬度よりも高い硬度の第２クリーニング部材を有するクリーニング装置１～８では、クリーニング性が良好であった。一方、中間転写ベルトの硬度よりも低い硬度の第２クリーニング部材を有するクリーニング装置９では、クリーニング性が十分でなかった。これにより、第２性クリーニング部材の硬度は、中間転写ベルトの硬度よりも高ければならないことが分かる。

また、硬度比が８．０以上のクリーニング装置１～４では、トナーのすり抜けが起こらないことが分かる。また、硬度比が９．９以上のクリーニング装置１～３では、トナーのすり抜けがさらに起こらないことが分かる。

［実験２］
実験２では、クリーニング性に対する、第２クリーニング部材および中間転写ベルトの硬度比の上限値について調べた。

（中間転写ベルトの準備）
中間転写ベルトは、実験１におけるコート剤のテトラアルコキシシラン（Ｓｉ（ＯＲ）_４）およびメチルトリメトキシシラン（（ＣＨ_３）_３ＳｉＣＨ_３）の双方の配合する質量が異なる以外は、実験１の中間転写ベルトと同様にして準備した。本実験における中間転写ベルトの表面層の厚さは、１．２μｍであった。

（第１クリーニング部材および第２クリーニング部材の準備）
第１クリーニング部材および第２クリーニング部材は、実験１におけるクリーニング装置１～７の第１クリーニング部材および第２クリーニング部材と同様である。

（クリーニング性の評価）
クリーニング性の評価は、実験１と同様に評価した。

（中間転写ベルトの耐傷付き性の評価）
中間転写ベルトの耐傷付き性の評価は、クリーニング性を評価した後の中間転写ベルトからトナーを除去して、傷の有無を目視で確認した。評価基準は、以下の通りである。
○；傷の発生なし
△；許容できる軽微な傷の発生あり
×；許容できない傷の発生あり

第２クリーニング部材の硬度（非弾性硬度）と、中間転写ベルトの硬度に対する第２クリーニング部材の硬度比（硬度比）と、評価結果を表３に示す。

表３に示されるように、硬度比が大きくなると、中間転写ベルトに傷が発生することが分かる。また、硬度比を４０以下にすることで、中間転写ベルトに発生する傷を許容範囲内にできる。さらに、硬度比を３５以下にすることで、中間転写ベルトに傷が発生しなくなる。

［実験３］
実験３では、クリーニング性に対する、第２クリーニング部材の円弧状の半径Ｒと、中間転写ベルトの表面の隣接する２つの凸部間の距離の平均距離Ｓｍとの関係について調べた。

（中間転写ベルトの準備）
中間転写ベルトは、実験１における中間転写ベルトと同様にして準備した。本実験における表面層の厚さは、１．５μｍである。また、中間転写ベルトの表面粗さは、０．７５μｍであった。中間転写ベルトの表面の隣接する２つの凸部間の距離の平均距離Ｓｍは、前述した条件で測定して２３５μｍであった。

（第１クリーニング部材の準備）
第１クリーニング部材は、実験１における第１クリーニング部材と同様である。

（第２クリーニング部材の準備）
第２クリーニング部材の形状は、金属板のエッジのＲ形状が異なるものを用意し、表面層の厚みを２μｍで製造した（図５Ａの方式）。また、円弧状の半径Ｒが１５６、１３５、１１２、７６、５４、２０、７μｍの第２クリーニング部材をそれぞれ準備した。

（クリーニング性の評価）
クリーニング性の評価は、実験１と同様に評価した。

円弧状の半径Ｒと、中間転写ベルトの表面の隣接する２つの凸部間の距離の平均距離Ｓｍ比と、評価結果を表４に示す。

表４に示されるように、円弧状のＲ（半径）がＳｍの半分以下であるクリーニング装置２３～２７では、クリーニング性が良好であった。これは、円弧状が隣接する２つの凸部間（凹部）に入り込み、トナーを掻き出したためと考えられる。また、実際の中間転写ベルトの表面は、中間転写ベルトの軸方向および周方向ともに、不規則に凹凸が形成されていると考えられる。また、第２クリーニング部材の円弧状も実際には多少の凹凸形状を有しており、かつ微視的には変形するものと考えられる。よって、巨視的には板状に形成されていても、凹部に円弧状が入り込むため、クリーニング性が良好だと考えられる。

実験３では、円弧状のＲの長さを調整したが、Ｓｍの長さを調整しても同様の結果を得ることができた（特に結果は示していない）。よって、クリーニング装置の設計の都合に合わせて、ＲまたはＳｍの少なくともいずれかを調整すればよい。

本発明によれば、例えば、中間転写ベルト上の残存トナーを適切に除去できる。よって、本発明によれば、形成した画像のさらなる高品質化が期待される。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
１１ 自動原稿給紙装置
１２ 原稿画像走査装置
１２ａ ＣＣＤセンサー
２０ 操作表示部
２１ 表示部
２２ 操作部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
４１、４１Ｃ、４１Ｋ、４１Ｍ、４１Ｙ 画像形成ユニット
４２ 中間転写ユニット
５０ 用紙搬送部
５１ 給紙部
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ 給紙トレイユニット
５２ 排紙部
５２ａ 排紙ローラー
５３ 搬送経路部
５３ａ レジストローラー対
６０ 定着部
６０Ａ 上側定着部
６０Ｂ 下側定着部
６０Ｃ 加熱源
７１ 通信部
７２ 記憶部
７３ トナー付着量検出部
１００ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
４１１ 露光装置
４１２ 現像装置
４１３ 感光体ドラム
４１４ 帯電装置
４１５ ドラムクリーニング装置
４２１ 中間転写ベルト
４２１ａ 基材層
４２１ｂ コート層
４２２ 一次転写ローラー
４２３ 支持ローラー
４２３Ａ ローラー
４２３Ｂ バックアップローラー
４２４ 二次転写ローラー
４２６ ベルトクリーニング装置（クリーニング装置）
４２６ａ 第１クリーニング部材
４２６ｂ 第２クリーニング部材
４２７ 金属板
４２８ 被覆層
Ｄ 原稿
Ｆ 定着器
Ｓ 用紙

Claims (7)

1. 表面に複数の凹凸が形成され、一の方向に移動する被クリーニング部材をクリーニングするためのクリーニング装置であって、
   前記被クリーニング部材の前記表面と接触するように構成され、前記被クリーニング部材の前記表面の硬度よりも硬度の低い表面を含む板状の第１クリーニング部材と、
   前記第１クリーニング部材よりも前記被クリーニング部材の移動方向下流側に配置され、前記被クリーニング部材の前記表面と接触するように構成された、前記被クリーニング部材の前記表面の硬度よりも硬度の高い表面を含む第２クリーニング部材と、
   を有し、
   前記被クリーニング部材の移動方向に沿う断面において、前記第２クリーニング部材の前記被クリーニング部材の前記表面に接触するように構成された部分の形状は円弧状であり、
   前記被クリーニング部材の移動方向に沿う断面において、前記円弧状の半径Ｒは、前記被クリーニング部材の前記表面の隣接する２つの凸部間の距離の平均距離Ｓｍの半分未満の長さである、
   クリーニング装置。
2. 前記第２クリーニング部材のナノインデンテーション法により測定される硬度の値は、前記被クリーニング部材のナノインデンテーション法により測定される硬度の値に対して８～４０倍の値である、請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記第１クリーニング部材は、ゴムブレードであり、
   前記第２クリーニング部材は、金属板と、前記金属板の表面であって、少なくとも前記被クリーニング部材の前記表面に接触するように構成された部分に配置されたダイヤモンドライクカーボン製の被覆層とを有するスクレーパである、
   請求項１または請求項２に記載のクリーニング装置。
4. 前記被クリーニング部材に対する前記第２クリーニング部材の押圧力は、前記被クリーニング部材に対する前記第１クリーニング部材の押圧力よりも弱い、請求項１～３のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
5. 電子写真方式の画像形成装置であって、
   表面に複数の凹凸が形成され、一の方向に移動する被クリーニング部材と、
   前記被クリーニング部材の前記表面と接触し、前記被クリーニング部材の前記表面の硬度よりも硬度の低い表面を含む板状の第１クリーニング部材と、
   前記被クリーニング部材の前記表面と接触し、前記第１クリーニング部材よりも前記被クリーニング部材の移動方向下流側に配置され、前記被クリーニング部材の前記表面の硬度よりも硬度の高い表面を含む第２クリーニング部材と、
   を有し、
   前記被クリーニング部材は、トナー画像が担持される像担持体であり、
   前記被クリーニング部材の移動方向に沿う断面において、前記第２クリーニング部材の前記被クリーニング部材の前記表面に接触するように構成された部分の形状は円弧状であり、
   前記被クリーニング部材の移動方向に沿う断面において、前記円弧状の半径Ｒは、前記被クリーニング部材の前記表面の隣接する２つの凸部間の距離の平均距離Ｓｍの半分未満の長さである、
   画像形成装置。
6. 前記像担持体は、
   基材層と、
   前記基材層の表面に配置された二酸化ケイ素を主成分としたコート層と、
   を有する、
   請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体の表面における十点平均粗さＲｚｊｉｓは、０．４～２．０μｍである、請求項５または請求項６に記載の画像形成装置。

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