JP7396066B2 - クリーニング装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本開示は、画像形成装置に関し、特に、像担持回転体上のトナー像を転写した後に当該像担持回転体上に残留するトナーを清掃するクリーニングブレードを長寿命化する技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、トナー像を転写元の像担持回転体から被転写体へ静電転写する転写プロセスを実行する。転写プロセス後に、転写元にトナーが残留していると、次の画像形成の際に画像品質が低下する。このような残留トナーを除去するため、クリーニングブレードが広く用いられている。クリーニングブレードは、像担持回転体に対して所定の当接圧でカウンター当接されるのが一般的である。

クリーニングブレードは、長期間に亘って使用すると、像担持回転体との摺擦によって摩耗し、像担持回転体との当接状態が変化して、クリーニング不良が発生する。

このような問題に対して、例えば、画像形成装置の印刷枚数に応じて、クリーニングブレードの先端と、像担持回転体としての中間転写ベルトの表面とがなすエッジ角を変更する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。このような技術を採用すれば、長期間に亘って良好なクリーニング性能を維持することができる。

特開２０１７－０９０８３０号公報 特開２０１３－０２５１８０号公報 特開平１１－０９５６３４号公報

クリーニングブレードとしては、ウレタンエラストマー等の樹脂からなるものがあり、高いクリーニング性能を安価に実現できることから広く使用されている。この樹脂製のクリーニングブレードを用いる場合には、ブレードの先端面が広範囲に欠けて、クリーニング性能が著しく損なわれる破断が、長寿命化を図る上で問題になる。

しかしながら、上記の従来技術はステンレス鋼などの金属製であり、破断が生じないクリーニングブレードを想定したものである。従って、従来技術の構成において、クリーニングブレードを単純に樹脂製に置き換えただけでは、クリーニングブレードの破損による寿命の短縮を有効に防止することが必ずしも容易でない。

本開示は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、クリーニングブレードの破損を防止することによって長寿命化した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。

上記目的を達成するため、本開示の一形態に係るクリーニング装置は、回転体表面を清掃するクリーニング装置であって、弾性を有するブレードと、ブレードを支持する揺動可能な支持部材と、ブレードに付勢力を付与して、回転体表面にカウンター当接させる付勢手段と、支持部材の揺動支点がなす支点角αからブレードの回転体に対する当接角βを差し引いた角度差γと、ブレードの当接状態との適切な対応関係を記憶する記憶手段と、ブレードの当接状態の指標値として、環境温度、環境湿度、ブレードと前記回転体との摺擦距離、前記回転体の駆動トルクのうち、少なくとも１つを検出する検出手段と、前記検出手段により検出したブレードの当接状態の指標値に対応して記憶手段が記憶している適切な角度差を参照し、ブレードを姿勢制御する制御手段と、を備え、前記支点角は、ブレードの当接点における回転体の接線と、当接点と支持部材の揺動支点を結ぶ直線とがなす角度であることを特徴とする。

この場合において、検出手段は、ブレードの当接状態の指標値として環境温度を検出し、記憶手段は、環境温度が高いほど、角度差が大きくなるように対応関係を記憶してもよい。

また、検出手段は、ブレードの当接状態の指標値として環境湿度を検出し、記憶手段は、環境湿度が高いほど、角度差が大きくなるように対応関係を記憶してもよい。また、検出手段は、ブレードの当接状態の指標値として、ブレードと回転体との摺擦距離を検出し、記憶手段は、摺擦距離が長いほど、角度差が小さくなるように対応関係を記憶してもよい。また、検出手段は、ブレードの当接状態の指標値として回転体の駆動トルクを検出し、記憶手段は、駆動トルクが大きいほど、角度差が小さくなるように対応関係を記憶してもよい。

また、制御手段は、支持部材の揺動支点を変位させることによって、ブレードを姿勢制御してもよい。また、制御手段は、カムを用いて、支持部材の揺動支点を変位させてもよい。また、制御手段は、付勢手段のブレードに対する付勢力を変更することによって、ブレードを姿勢制御してもよい。また、制御手段は、カムを用いて、支持部材に取着されたバネの長さを変更することによって、前記付勢力を変更してもよい。

また、制御手段は、当接角が所定の範囲内に収まるように、ブレードを姿勢制御してもよい。また、制御手段は、ブレードの回転体に対する当接圧が所定の範囲内に収まるように、ブレードを姿勢制御してもよい。また、制御手段は、回転体が停止している場合に、ブレードを姿勢制御してもよい。

本開示の一形態に係る画像形成装置は、本開示の一形態に係るクリーニング装置を備え前記回転体に付着したトナーを清掃することを特徴とする。

バネ圧接タイプのクリーニング装置は、回転体との摺擦によるブレードの当接部の揺動し易さが、支点角αによって異なる。支点角αが大きい場合には、摺擦力の揺動方向成分が大きくなるので、当接部が揺動して当接角βが小さくなって、ブレードが破損し難くなる。一方、支点角αが小さい場合には、摺擦力の揺動方向成分が小さいので、当接部が揺動し難く当接角βが大きくなって、クリーニング性能が向上する。この傾向は、回転体の駆動を停止した状態での当接角βにも関係しており、角度差γと、揺動時のブレードの歪み変化量とは負の相関関係を有している。

従って、ブレードが破損し易い状態である場合には角度差γが大きくなるようにブレードを姿勢制御すれば破損を防止することができる。また、クリーニング性能が低下し得る状態である場合には角度差γを小さくなるようにブレードを姿勢制御すれば、クリーニング性能の低下を防止することができる。従って、ブレードの破損を防止しながら、長期間に亘ってクリーニング性能を維持することができるので、ブレードの長寿命化を図ることができる。

本開示の実施の形態に係る画像形成装置１の主要な構成を示す図である。 クリーニング装置１００の主要な構成を示す図である。 支点角αと当接角βとを説明する図である。 クリーニング装置１００において、支点位置とバネ位置とを設定するための構成を示す図である。 クリーニング装置１００において、支点位置とバネ位置とを設定するための構成を示す図である。 制御部１２３の主要な構成を示すブロック図である。 制御部１２３による支点位置とバネ位置との制御動作を表したフローチャートである。 （ａ）は機内温度の温度範囲と機内湿度の湿度範囲との組み合わせに角度差γを対応付ける条件－設定テーブルを例示する表であり、（ｂ）は角度差γに支点位置およびバネ位置を対応付ける支点－バネ位置テーブルを例示する表である。 支点１０２の位置によるクリーニングブレード１０１のエッジ部の揺動方向の変化を説明する図である。 支点角αと当接角βとの角度差γとクリーニングブレード１０１の歪み変化量との相関関係を表した散布図である。 （ａ）クリーニングブレード１０１の破断を説明する図であり、（ｂ）はクリーニングブレード１０１に対する機内温度および機内湿度の高低による効果を説明する図であり、（ｃ）はクリーニングブレード１０１に対する中間転写ベルト１１５の走行距離の長短による効果を説明する図である。 中間転写ベルト１１５の走行距離に角度差γを対応付ける条件－設定テーブルを例示する表である。 環境条件に角度差γを対応付ける条件－設定テーブルを例示する表である。 中間転写ベルト１１５の駆動トルクの範囲に角度差γを対応付ける条件－設定テーブルを例示する表である。 従来技術に係る定荷重方式のクリーニング装置の構成を例示する図である。 実施例１～４および比較例１～３についての評価結果をまとめた表である。

以下、本開示に係る画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［１］画像形成装置１の構成
まず、本実施の形態に係る画像形成装置１の構成について説明する。

図１に示すように、画像形成装置１は、タンデム型のカラープリンターであっって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）のトナー像を形成する作像部１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ、１１０Ｋを備えている。作像部１１０Ｙ、１１０Ｍ、１１０Ｃ、１１０Ｋはいずれも同様の構成を備えており、感光体ドラム１１１を矢印Ａ方向に回転させながら、帯電装置１１２を用いて感光体ドラム１１１の外周面を一様に帯電させた後、不図示の露光装置を用いて画像データに応じて変調されたレーザー光１１３を照射して、静電潜像を形成する。

現像装置１１４は、現像ローラーを矢印Ｂ方向に回転させながら、ＹＭＣＫ各色のトナーを供給して、静電潜像を現像し、トナー像を形成する。中間転写ベルト１１５は、無端状のベルトであって、矢印Ｃ方向に周回走行する。一次転写ローラー１１６は、一次転写バイアスが印加されており、感光体ドラム１１１の外周面上のトナー像を、中間転写ベルト１１５の外周面上へ静電転写する（一次転写）。

クリーニングブレード１１７は、ウレタンエラストマー等の弾性を有する樹脂からなっており、一次転写後に感光体ドラム１１１の外周面上に残留するトナーを掻き取って廃棄する。滑材塗布装置１１８は、感光体ドラム１１１の外周面上に滑材を塗布する。これによって、感光体ドラム１１１の外周面が他の部材と摺擦することによって摩耗することが軽減される。滑材は、一次転写の際に感光体ドラム１１１の外周面が中間転写ベルト１１５に圧接すると、中間転写ベルト１１５の外周面へ移動して、付着する。

ＹＭＣＫ各色のトナー像は、中間転写ベルト１１５の外周面上で互いに重なり合うように一次転写され、カラートナー像が形成される。中間転写ベルト１１５は、一次転写ローラー１１６の他、駆動ローラー１１９やクリーニング部対向ローラー１０７等に掛け回されている。駆動ローラー１１９には中間転写ベルト１１５を挟んで二次転写ローラー１２０が圧接されており、この圧接によって二次転写ニップが形成される。

中間転写ベルト１１５の周回走行によってカラートナー像が二次転写ニップへ搬送されるのにタイミングを合わせて、記録シートがシート搬送経路１２１に沿って二次転写ニップへ搬送される。二次転写ローラー１２０には二次転写バイアスが印加されており、中間転写ベルト１１５の外周面上から記録シートへカラートナー像が静電転写される（二次転写）。その後、記録シートは定着装置１２２によってカラートナー像を熱定着され、装置外へ排出される。

クリーニング装置１００は、二次転写後に中間転写ベルト１１５の外周面上に残留するトナーを回収して廃棄する。制御部１２３は、印刷ジョブを受け付けると、印刷ジョブに応じた画像形成処理を実行させるために、画像形成装置１の動作を監視したり制御したりする。なお、画像形成装置１の構成が上記の構成に限定されないのは言うまでもなく、他の構成を採用してもよい。
［２］クリーニング装置１００の構成
次に、クリーニング装置１００の構成について説明する。

クリーニング装置１００は、いわゆるバネ圧接タイプのクリーニング装置である。図２に示すように、クリーニング装置１００は、弾性を有するクリーニングブレード１０１を中間転写ベルト１１５の外周面上に当接させることによって、中間転写ベルト１１５の外周面上に付着している残留トナーを掻き取る。本実施の形態において、中間転写ベルト１１５はポリイミドに導電材を添加した材料からなり、クリーニングブレード１０１はポリウレタンやＮＢＲ（Nitrile Butadiene Rubber）等のソリッドゴムからなるゴムブレードである。なお、中間転写ベルト１１５やクリーニングブレード１０１の材料がこれらに限定されないのは言うまでもなく、他の材料を用いてもよい。

クリーニングブレード１０１は、揺動軸（以下、「支点」という。）１０２を揺動中心として矢印Ｄ方向に揺動する支持板金１０３の一端に取着されており、支持板金１０３と共に揺動することができる。支持板金１０３の他端にはバネ１０４が取着されている。バネ１０４の弾性復元力によって、支持板金１０３のバネ１０４を取着した端部が矢印Ｅ方向へ付勢されると、支持板金１０３が揺動し、この弾性復元力に応じた当接力で、クリーニングブレード１０１のエッジ部分が中間転写ベルト１１５の外周面に当接される。

支点１０２は、制御部１２３の制御によって、支点移動範囲２０１の範囲内で矢印Ｆ方向に変位することができる。支点１０２が変位後の位置に回転可能に固定されると、支持板金１０３は当該変位後の位置を中心として揺動する。クリーニングブレード１０１が掻き取った残留トナーはクリーニングユニット１０５内に落下した後、搬送スクリュー１０６によって廃トナーボトル（図示省略）内へ搬送される。

なお、図２においては、クリーニングブレード１０１が中間転写ベルト１１５を挟んでクリーニング部対向ローラー１０７に圧接される位置において、中間転写ベルト１１５の外周面上に当接する場合が例示されているが、本開示がこれに限定されないのは言うまでもなく、中間転写ベルト１１５を挟んで他の部材に圧接されない位置で中間転写ベルト１１５の外周面上に当接してもよい。また、クリーニング部で用いられている部品の材料は特に限定されるものではない。構成についても上記内容に限定されるものではなく、トナー極性を調整するローラーやトナーを貯留するローラーを用いてもよい。

以下においては、図３に示すように、クリーニングブレード１０１が中間転写ベルト１１５に当接する位置３０１を「接触点」といい、接触点３０１における中間転写ベルト１１５の接線Ｌ１と、接触点３０１と支点１０２を結ぶ直線Ｌ２とがなす角度を支点角αというものとする。また、接触点３０１におけるクリーニングブレード１０１の接線Ｌ３と接線Ｌ１とがなす角度を当接角βといい、支点角αから当接角βを減算した角度を角度差γ（＝α－β）という。
［３］支点１０２を変位させるための機構
次に、クリーニングブレード１０１の中間転写ベルト１１５に対する当接姿勢を制御するために、支点１０２を変位させるための機構について説明する。

図４に示すように、支持板金１０３は支点位置決め部４０１を備えている。支点位置決め部４０１は支持板金１０３を曲げ加工して形成してもよいし、支持板金１０３本体に別部材を組み合わせてもよい。

支点位置決め部４０１には、支点移動範囲２０１の範囲内で支点１０２を案内するためのガイド溝４０２が形成されており、ガイド溝４０２には支点１０２の案内方向Ｆに沿って小径部４０３と大径部４０４とが交互に設けられている。支点１０２は小径部４０３を経由して大径部４０４から別の大径部４０４へ案内される。

図５に示すように、支点（揺動軸）１０２は主走査方向（中間転写ベルト１１５の幅方向）に長尺の回転体である。支点１０２には小径部５０１が設けられており、小径部５０１の外径はガイド溝４０２の小径部４０３の内径よりも小さくなっている。一方、支点１０２は小径部５０１よりも外径が大きい大径部５０２も有しており、大径部５０２の外径はガイド溝４０２の小径部４０３の内径よりも大きい。

大径部５０２の外径はガイド溝４０２の大径部４０４の内径よりも小さくなっており、ガイド溝４０２の大径部４０４に遊嵌することができる。支点１０２がいずれかの大径部４０４に遊嵌した状態で、当該支点１０２を揺動中心として支持板金１０３が揺動し、クリーニングブレード１０１のエッジ部分を中間転写ベルト１１５の外周面に当接させる。

支点１０２をどの大径部４０４に遊嵌するかによって、支点角αを調整することができる。また、バネ１０４は一端が支持板金１０３の端部に固定されており、他端がバネ取付部材４０５に固定されている。バネ取付部材移動機構５０５は、バネ取付部材４０５に当接するカムと、当該カムに向かってバネ取付部材４０５を付勢する不図示の付勢部材とを備えており、カムを回転させることによってバネ取付部材４０５をホーム位置Ｐｈから最遠位置Ｐｒまで矢印Ｇ方向に変位させる。

バネ取付部材４０５を変位させることによって、支持板金１０３に作用するバネ１０４の弾性復元力を調整することができる。本実施の形態においては、バネ取付部材４０５がホーム位置Ｐｈにある場合、バネ１０４が自然長となって弾性復元力が発生しない。一方、バネ取付部材４０５が最遠位置Ｐｒにある場合には、バネ１０４の弾性復元力がもっとも大きくなる。

支点角αが同じであっても、バネ取付部材４０５を変位させてバネ１０４の弾性復元力を大きくすれば、クリーニングブレード１０１の当接圧を大きくすることができる。逆に、バネ１０４の弾性復元力を小さくすれば、クリーニングブレード１０１の当接圧を小さくすることができる。

支点長手方向移動機構５０３は、支点１０２の一端に当接したカムと、当該カムに向かって支点１０２を付勢する付勢部材（図示省略）とを有しており、カムを回転させることによって、支点１０２を主走査方向に変位させる。これによって、支点１０２の小径部５０１を、主走査方向における支点位置決め部４０１のところまで移動させることができる。

支点位置移動機構５０４は、支点１０２の小径部５０１を、主走査方向における支点位置決め部４０１のところにある状態であって、かつ、バネ取付部材４０５をホーム位置Ｐｈにあり、バネ１０４の弾性復元力が支点位置決め部４０１に作用していない状態で、支点１０２を矢印Ｆ方向に沿って移動させることによって、支点１０２が支点位置決め部４０１の所望の大径部４０４内にまで移動させる。

次に、支点長手方向移動機構５０３を用いて、支点１０２の大径部５０２を主走査方向における支点位置決め部４０１まで変位させると、支点１０２の大径部５０２が支点位置決め部４０１の大径部４０４に遊嵌する。この状態で、バネ取付部材移動機構５０５を用いて、バネ取付部材４０５をホーム位置Ｐｈから最遠位置Ｐｒへ向かって変位させると、変位量に応じてバネ１０４の弾性復元力が支点位置決め部４０１に作用して、クリーニングブレード１０１のエッジ部が中間転写ベルト１１５の外周面に当接する。

なお、支点１０２の位置を変更する機構やクリーニングブレード１０１のエッジ部が中間転写ベルト１１５の外周面に当接する際の当接圧を変更する機構が上記の機構に限定されないのは言うまでもなく、他の機構を用いて支点１０２の位置を変更してもよい。また、上記では支点１０２の位置を段階的に変更する場合を例にとって説明したが、連続的に変更してもよい。支点１０２を移動させる構成についても、クランクやクラッチ、ギヤ等を用いてもよいことは言うまでもない。
［４］支点１０２を変位させるための制御構成と動作
次に、支点１０２を変位させるための制御構成と動作について説明する。

図６に示すように、制御部１２３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６０１やＲＯＭ（Read Only Memory）６０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）６０３等を備えており、ＣＰＵ６０１は、リセット信号を入力されると、ＲＯＭ６０２からブートプログラムを読み出して起動し、ＲＡＭ６０３を作業用記憶領域として、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）６０４から読み出したＯＳ（Operating System）や制御プログラムを実行する。

ＨＤＤ６０４には、中間転写ベルト駆動機構６０６による中間転写ベルト１１５の駆動履歴として、新たなクリーニングブレード１０１の使用を開始してからの中間転写ベルト１１５の走行距離情報６１１が記録されている。走行距離情報６１１は、中間転写ベルト駆動機構６０６を用いて中間転写ベルト１１５を周回走行させるたびに更新される。中間転写ベルト１１５の走行距離は、中間転写ベルト１１５とクリーニングブレード１０１との摺擦距離に一致する。

また、ＨＤＤ６０４には、環境条件と角度差γとを対応付ける条件－設定テーブル６１２が中間転写ベルト１１５の走行距離に対応して複数個記憶されている。環境条件と中間転写ベルト１１５の走行距離とはどちらもクリーニングブレード１０１の中間転写ベルト１１５に対する圧接状態や摩耗状態などのクリーニングブレード１０１の状態を指標している。また、角度差γと支点位置Ｆおよびバネ位置Ｓとを対応付ける支点－バネ位置テーブル６１３もＨＤＤ６０４に記憶されている。制御部１２３は、ＮＩＣ（Network Interface Card）６０５を用いて外部の装置と通信し、印刷ジョブを受け付けることができる。

制御部１２３は、制御プログラムを実行することによって、支点長手方向移動機構５０３や支点位置移動機構５０４、バネ取付部材移動機構５０５、中間転写ベルト駆動機構６０６の動作を制御することができる。また、制御部１２３は、環境センサー１２４の出力信号を参照して、画像形成装置１の機内温度や機内湿度を取得する。

制御部１２３は、支点１０２の位置を制御する際には、図７に示すように、まず、現在の設定条件を参照する（Ｓ７０１）。本実施の形態において設定条件とは、支点位置Ｆとバネ位置Ｓである。支点位置Ｆとは、支点１０２が、支点位置決め部４０１のどの大径部４０４に遊嵌しているかである。バネ位置Ｓとは、バネ取付部材４０５のホーム位置Ｐｈからの変位量である。

次に、制御部１２３は、環境センサー１２４の出力信号を参照して、現在の機内温度および機内湿度を取得する（Ｓ７０２）。また、ＨＤＤ６０４に記憶されている中間転写ベルト１１５の走行距離情報６１１を参照して（Ｓ７０３）、走行距離情報６１１に対応する条件－設定テーブル６１２を参照し、現在の機内温度および機内湿度に対応する角度差γを特定する（Ｓ７０４）。

条件－設定テーブル６１２は、機内温度の範囲と機内湿度の範囲との組み合わせに角度差γを対応付けるテーブルである。図８（ａ）の例では、機内温度の範囲を１０度未満、１０度以上３０度未満および３０度以上の３つに分けるとともに、機内湿度の範囲を２０％未満、２０％以上８０％未満および８０％以上の３つに分けて、３×３＝９通りの組み合わせのそれぞれに対して角度差γが対応付けられている。

また、条件－設定テーブル６１２は、中間転写ベルト１１５の走行距離情報６１１が示す走行距離の範囲に応じて複数個が記憶されている。本実施の形態においては、中間転写ベルト１１５の走行距離を０ｋｍ以上１０ｋｍ未満、１０ｋｍ以上４０ｋｍ未満、４０ｋｍ以上５０ｋｍ未満および５０ｋｍ以上の４つの距離範囲に分けて、距離範囲ごとに条件－設定テーブル６１２をＨＤＤ６０４に記憶している。図８（ａ）には、４０ｋｍ以上５０ｋｍ未満の距離範囲に対応する条件－設定テーブル６１２が例示されている。

更に、支点－バネ位置テーブル６１３を参照して、ステップＳ７０４で特定した角度差γに対応する支点位置Ｆnewおよびバネ位置Ｓnewを特定する（Ｓ７０５）。支点－バネ位置テーブル６１３は、図８（ｂ）に例示するように、角度差γ毎に支点位置Ｆとバネ位置Ｓとを記憶するテーブルである。新たに特定した支点位置Ｆnewおよびバネ位置Ｓnewと、現在の支点位置Ｆおよびバネ位置Ｓとを比較して、両者が一致している場合には、設定変更は不要であると判断して（Ｓ７０６：ＮＯ）、処理を終了する。

支点位置Ｆnewが現在の支点位置Ｆと異なっている場合またはバネ位置Ｓnewが現在のバネ位置Ｓと異なっている場合には、設定変更が必要であると判断して（Ｓ７０６：ＹＥＳ）、新たな支点位置Ｆnewへ支点１０２を移動させるとともに（Ｓ７０７）、新たなバネ位置Ｓnewへバネ取付部材４０５を移動させる。

この場合において、制御部１２３は、まずバネ取付部材移動機構５０５を制御して、バネ取付部材４０５をホーム位置Ｐｈまで移動させる。次に、支点長手方向移動機構５０３を制御して、支点１０２をその長手方向へ移動させ、小径部５０１を支点位置決め部４０１のところまで移動させる。更に、支点位置移動機構５０４を制御して、支点１０２を支点位置Ｆnewまで移動させる。

制御部１２３は、再び支点長手方向移動機構５０３を制御して、支点１０２をその長手方向へ移動させ、大径部５０２を支点位置決め部４０１のところまで移動させて、支点位置決め部４０１の大径部４０４に遊嵌させる。その後、制御部１２３は、バネ取付部材移動機構５０５を制御して、バネ取付部材４０５をホーム位置Ｐｈからバネ位置Ｓnewまで移動させる。

このようにすれば、支点角αと当接角βとの角度差γが環境条件に適した角度になる。

なお、画像形成処理を実行している最中に支点１０２およびバネ取付部材４０５の位置を変更すると画像の品質に影響を与える恐れがあるので、画像形成処理を実行していないときに支点１０２およびバネ取付部材４０５の位置を変更するのが望ましく、画像形成処理を実行している間は支点１０２およびバネ取付部材４０５の位置が固定されているのが望ましい。
［５］クリーニングブレード１０１の特性
次に、クリーニングブレード１０１の特性について説明する。
（５－１）支点角αとクリーニングブレード１０１の挙動
支点角αとクリーニングブレード１０１の挙動との関係について説明する。

図９に示すように、支点角αの支点１０２を中心として、支持板金１０３を矢印Ｈ方向に揺動させると、クリーニングブレード１０１のエッジ部は矢印Ｉ方向に揺動して、当接点３０１で中間転写ベルト１１５に当接する。この場合には、エッジ部の揺動方向（矢印Ｉ方向）と、当接点３０１における中間転写ベルト１１５の走行方向（接線Ｌ１方向）とがなす角度が大きい。

このため、中間転写ベルト１１５との摺擦によってクリーニングブレード１０１のエッジ部に作用する摩擦力は、エッジ部の揺動方向の成分が小さいので、中間転写ベルト１１５がクリーニングブレード１０１を矢印Ｉ方向に揺動させる力が弱く、中間転写ベルト１１５の作用によってクリーニングブレード１０１が揺動する角度が小さい。

クリーニングブレード１０１は、揺動角度が小さければ撓み量も小さくなるので、中間転写ベルト１１５に対して立つ、言い換えると当接角βが大きくなる。

一方、同じ当接点３０１でクリーニングブレード１０１のエッジ部が中間転写ベルト１１５に当接する場合であっても、支点角αよりも大きい支点角α´の支点１０２´を中心として、支持板金１０３を矢印Ｈ´方向に揺動させると、クリーニングブレード１０１のエッジ部は矢印Ｉ´方向に揺動する。このため、エッジ部の揺動方向と、当接点３０１における中間転写ベルト１１５の走行方向（接線Ｌ１方向）とがなす角度は、支点１０２を揺動中心とする場合よりも小さい。

中間転写ベルト１１５との摺擦によってクリーニングブレード１０１のエッジ部に作用する摩擦力は、エッジ部の揺動方向の成分が大きいので、中間転写ベルト１１５がクリーニングブレード１０１を矢印Ｉ´方向に揺動させる力が弱く、中間転写ベルト１１５の作用によってクリーニングブレード１０１が揺動する角度が大きくなる。

クリーニングブレード１０１は、揺動角度が大きければ撓み量も大きくなるので、中間転写ベルト１１５に対して寝る、言い換えると当接角βが小さくなる。

このように、支点角αが異なるとクリーニングブレード１０１の挙動が変化する。そこで、支点角αと当接角βとの角度差γを変化させてクリーニングブレード１０１の歪み量を測定したところ、図１０に示す散布図のような結果を得た。なお、クリーニングブレード１０１の歪み量はクリーニングブレード１０１に歪みゲージを貼付することによって測定した。

図１０において、横軸は角度差γを表し、縦軸は歪み変化量を表している。歪み変化量とは、中間転写ベルト１１５を周回走行させていない状態におけるクリーニングブレード１０１の歪み量を基準歪み量として、中間転写ベルト１１５を周回走行させながら、支点角αを変えて測定したクリーニングブレード１０１の歪み量から当該基準歪み量を差し引いた歪み量である。

図１０に示すように、歪み変化量は角度差γと負の相関関係があることが分かった。すなわち、角度差γが大きくなるほど、クリーニングブレード１０１の歪み変化量が小さくなるので、当接角βが小さくなり、中間転写ベルト１１５に対して寝る。一方、角度差γが小さくなるほど、クリーニングブレード１０１の歪み変化量が大きくなるので、当接角βが大きくなり、中間転写ベルト１１５に対して立つ。

角度差γと歪み変化量とが図１０に例示するような負の相関関係を有することは、クリーニングブレードの構成や材料に関わらず同じであるものの、具体的な角度差γや歪み変化量の数値は、クリーニングブレードの自由長や厚み等といったクリーニングブレードの構成や材料によって異なり得る。また、中間転写ベルトを周回走行させた場合のクリーニングブレードの引き込み量によって異なり得るため、中間転写ベルトやクリーニングブレードの表面状態によっても具体的な数値が異なる可能性がある。図８に例示するような条件－設定テーブル６１２を用いれば、具体的な数値の違いに関係なく、適切な角度差γを特定することができる。

適切な角度差γを得るための当接角βは必ずしも一定ではなく、クリーニングブレードの構成や材料などによって異なり得るため、例えば、支点－バネ位置テーブルを用いて角度差γに応じた支点位置とバネ位置とを特定する等、角度差γに応じて適切な支点位置・ブレード設置位置・当接圧の条件と当接角の関係を記憶しておく必要がある。

なお、図９では、クリーニングブレード１０１の当接点３０１は変えずに支点１０２のみを移動させる場合を例にとって説明したが、支点１０２の移動に伴って当接点３０１が変化する場合であっても、クリーニングブレード１０１の挙動は同様である。
（５－２）クリーニングブレード１０１の破断
クリーニングブレード１０１の破断１１０１は、図１１（ａ）に示すように、クリーニングブレード１０１の先端面１１０２において主走査方向に沿って発生し、クリーニングブレード１０１の全幅にわたる損傷である。破断１１０１は一旦発生すると速やかに進展し、クリーニング性能を著しく低下させるため、破断を防止することがクリーニング性能を維持する上で重要である。

クリーニングブレード１０１は、温度が低いほど固くなり、温度が高いほど粘りを有する傾向があり、また、湿度が高いほどクリーニングブレード１０１と中間転写ベルト１１５との間の摩擦係数が大きくなる傾向があるため、図１１（ｂ）に示すように、低温、低湿の場合には、中間転写ベルト１１５にあまり引き込まれないが、高温高湿の場合には中間転写ベルト１１５による引き込み量が大きくなるため、破断が発生し易くなる。

このため、図８（ａ）の条件－設定テーブル６１２に例示するように、高温高湿の場合に角度差γを大きくして、クリーニングブレード１０１を中間転写ベルト１１５に対して寝かさせれば、引き込み量を抑えることができるので、破断の発生を防止することができる。

一方、低温低湿の場合には、破断は発生し難いものの、クリーニングブレード１０１の硬度や弾性が変化したり、トナーの静電付着力が強まったりすることによって、クリーニング性能が低下する場合がある。このため、図８（ａ）の条件－設定テーブル６１２に例示するように、低温低湿の場合に角度差γを小さくして、クリーニングブレード１０１を中間転写ベルト１１５に対して立たせれば、クリーニングブレード１０１のエッジ部の中間転写ベルト１１５に対する当接圧が大きくなるので、クリーニング性能の低下を抑制することができる。

また、図１１（ｃ）に示すように、クリーニングブレード１０１は、中間転写ベルト１１５との摺擦によって摩耗し、中間転写ベルト１１５の走行距離が長くなるほど大きく摩耗する。摩耗が進むと、クリーニングブレード１０１と中間転写ベルト１１５との接触面積が大きくなって、単位面積当たりの当接力が低下するため、破損を生じ難くなる。一方、摩耗が進んでいない使用初期においては、クリーニングブレード１０１と中間転写ベルト１１５との接触面積が小さく、単位面積当たりの当接力が大きいため、破断が発生し易くなる。

このような問題に対しては、図１２の条件－設定テーブル１２０１に例示するように、中間転写ベルト１１５の走行距離が少ない使用初期においては、角度差γを大きくすることによって、クリーニングブレード１０１を中間転写ベルト１１５に対して寝かせれば、クリーニングブレード１０１のエッジ部と中間転写ベルト１１５との当接圧を低減することができるので、当接圧の集中による破断を抑制することができる。

一方、中間転写ベルト１１５の走行距離が長くなり、クリーニングブレード１０１のエッジ部が摩耗してきたら、図１２の条件－設定テーブル１２０１に例示するように、角度差γを小さくして、クリーニングブレード１０１を中間転写ベルト１１５に対して立たせれば、エッジ部と中間転写ベルト１１５との当接圧が大きくなるので、摩耗に起因するクリーニング性能の低下を補って、十分なクリーニング性能を得ることができる。

なお、走行距離に代えて、例えばプリント枚数など、他の指標を用いてクリーニングブレード１０１の摩耗の程度を推定しても同様の効果を得ることができる。
［６］性能評価
本実施の形態に係る画像形成装置１のクリーニング性能を評価する実験を行ったので、その結果について説明する。評価対象は、以下に詳述する実施例１～４と比較例１～３である。
（６－１）実施例１
実施例１は、上記実施の形態に係る画像形成装置１を用いた実施例であって、中間転写ベルト１１５の走行距離に関わらず、環境条件のみを考慮して、図８（ａ）に例示する条件－設定テーブル６１２を用いて角度差γを制御する。
（６－２）実施例２
実施例２は、上記実施の形態に係る画像形成装置１を用いた実施例であって、環境条件に関わらず、中間転写ベルト１１５の走行距離のみを考慮して、図１２に例示する条件－設定テーブル１２０１を用いて角度差γを制御する。
（６－３）実施例３
実施例３は、上記実施の形態に係る画像形成装置１を用いた実施例であって、環境条件と中間転写ベルト１１５の走行距離の両方を考慮して、図１３に例示する条件－設定テーブル１３０１を用いて角度差γを制御する。
（６－４）実施例４
実施例４は、上記実施の形態に係る画像形成装置１において、制御部１２３が中間転写ベルト駆動機構６０６を用いて、中間転写ベルト６０６を周回走行させる駆動ローラー１１９の駆動トルクを検出し、検出した駆動トルクに応じて角度差γを設定する実施例である。駆動トルクは、クリーニングブレード１０１の中間転写ベルト１１５に対する圧接状態や摩耗状態などのクリーニングブレード１０１の状態を指標する。

図１４に例示するように、駆動トルクと角度差γとを対応付ける条件－設定テーブルを用いて、駆動トルクが大きいほど角度差γを大きくして、クリーニングブレード１０１の破損を防止し、駆動トルクが小さいほど角度差γを小さくして、クリーニング性能を確保する。
（６－５）比較例１
比較例１は、図１５に例示するような、クリーニングブレード１５０１を中間転写ベルト１５０７にカウンター当接させるリーディング方式を採用し、バネ等の弾性体１５０４を利用してクリーニングブレード１５０１の中間転写ベルト１５０７に対する当接圧を発生させる定荷重方式のクリーニング装置１５を備えた画像形成装置である。
（６－６）比較例２
比較例２は、比較例１の画像形成装置において、環境条件または中間転写ベルトの走行距離に応じてクリーニングブレードの当接角を変更する比較例である。比較例２では、クリーニングブレードの支点を移動させることなく、クリーニングブレードに加わる負荷が大きい場合には当接角を小さくして、クリーニングブレードの破損を防止する一方、クリーニングブレードに加わる負荷が小さい場合には当接角を大きくして、クリーニング性能を確保する。
（６－７）比較例３
比較例３は、特許文献２に記載されている画像形成装置であって、クリーニングブレードを支持する支持板金の支点（揺動軸）が固定されておらず、画像形成時にクリーニングブレードに加わる負荷の大きさに応じて支点が移動する。
（６－８）評価方法
実施例１～４および比較例１～３に対して２つの評価を実施した。

第１の評価は、クリーニングブレードに対して負荷を加えても破損せずに十分なクリーニング性能を発揮するかを評価する負荷試験であり、クリーニング性とクリーニングブレード破損の２つを評価項目とする。第２の評価は、クリーニングブレードが摩耗したときなどのクリーニングに不利な条件において、十分なクリーニング性能を発揮するかを評価する耐久試験である。

どの評価項目についても、◎：ＯＫレベルを超える十分な品質、〇：ＯＫレベル、△：ＯＫレベルに足りない、×：ＮＧレベルの４段階評価を行った。

実験機として、コニカミノルタ社製Ａｃｃｕｒｉｏ Ｐｒｅｓｓ Ｃ３０８０を用い、実施例と比較例を同じ条件で評価した。

第１の評価については、クリーニングブレードに負荷のかかる条件であるため、品質バラツキの上限側とし、当接圧３５Ｎ／ｍ、当接角１６°とした。環境については、高温高湿環境（３０℃８０％）で評価を行った。また、各ユニットは新品の状態で評価を行った。

第２の評価については、クリーニング性が低下する条件であるため、品質バラツキの下限側とし、当接圧２０Ｎ／ｍ、当接角８°とした。環境については、低温低湿環境（１０℃２０％）で評価を行った。また、各ユニットはライフ末期の状態とし、クリーニングブレードは摩耗した状態で評価を行った。

比較例２は当接角を調整するタイプであるため、当接角を所望の方向へ２°調整可能とし、実施例１～４と比較例１、３は当接角を変更しないこととした。
（６－９）評価結果
評価結果は、図１６の評価結果表１６０１に示す通りである。

比較例１は、環境条件や中間転写ベルトの走行距離に応じた調整を行わないため、第１および第２の評価のどちらの評価項目もすべてＮＧレベル（×）であった。

比較例２においては、クリーニングブレードに加わる負荷に応じて当接角を調整するものの、当接圧は調整しないため、第１評価ではエッジ部に破損がみられ（△）、クリーニング性も低下していた（△）。第２評価でも摩耗したブレードで低圧条件では当接角を大きくしてもクリーニング不良が発生した（△）。

比較例３は、第１の評価については、負荷がかかったときに支点を移動して負荷を分散させるため、エッジの破損はなく良好であった（〇）。しかし、負荷を分散しているため、クリーニング性が低下し、クリーニング不良が発生した（△）。第２評価については、負荷がかかったときに分散させるシステムであり、クリーニング性が低下しても調整は行わないため、クリーニング不良が発生した（×）。

実施例１～４については、すべての評価項目でＯＫレベル以上であった（◎または〇）。

実施例１は、環境条件に応じて調整を行うため、第１の評価では駆動時にクリーニングブレードに負荷が加わらないように支点の位置を移動させることで、評価はＯＫレベルを超える十分な品質となった（◎）。第２の評価についても、環境条件に応じてクリーニングしやすい方向に支点の位置を移動させるため、評価はＯＫレベルとなった（〇）。

実施例２は、中間転写ベルトの走行距離に応じて調整を行うため、第１の評価については、使用初期の摩耗していないクリーニングブレードに加わる負荷が大きくなり過ぎないようにすることで、評価はＯＫレベルとなった（〇）。第２の評価については、中間転写ベルトの走行距離が長い場合には駆動時にクリーニングブレード１０１が立つようにして、十分なクリーニング性を確保するため、ＯＫレベルを超える十分な品質との評価となった（◎）。

実施例３は、実施例１と２の組み合わせであるため、すべての評価項目でＯＫレベルを超える十分な品質と評価された（◎）。

実施例４は、クリーニングブレード１０１に加わる負荷の大きさを中間転写ベルト１１５の駆動トルクを用いて監視し、当該駆動トルクに応じて直ちに角度差γを調整するので、クリーニングブレード１０１の破損がまったく発生せず、ＯＫレベルを超える十分な品質との評価になった（◎）。クリーニング性については第１および第２の評価のいずれについてもＯＫレベルであった（〇）。
［７］変形例
以上、本開示を実施の形態に基づいて説明してきたが、本開示が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
（７－１）図８（ａ）の条件－設定テーブル６１２においては、機内温度の範囲を１０度未満、１０度以上３０度未満および３０度以上の３つに分けるとともに、機内湿度の範囲を２０％未満、２０％以上８０％未満および８０％以上の３つに分ける場合を例にとって説明したが、本開示がこれに限定されないのは言うまでもなく、クリーニングブレード１０１の特性に応じた範囲を採用するのが望ましい。

クリーニングブレード１０１は高温高湿であるほど粘りが高くなり中間転写ベルト１１５に引き込まれて破損し易くなる。温度や湿度によるクリーニングブレード１０１の特性の変化が大きい場合には、機内温度や機内湿度の範囲を細かく分割して、クリーニングブレード１０１の特性に応じた適切な角度差γを対応付けるのが望ましい。

また、中間転写ベルト１１５の走行距離が０ｋｍ以上１０ｋｍ未満、１０ｋｍ以上４０ｋｍ未満、４０ｋｍ以上５０ｋｍ未満および５０ｋｍ以上の４つの距離範囲に対応して条件－設定テーブル６１２を４つ設ける場合を例にとって説明したが、中間転写ベルト１１５の走行距離の範囲は上記範囲以外の範囲であってもよいし、条件－設定テーブルの個数もまた４個以外の個数であってもよい。
（７－２）上記実施の形態においては、角度差γに応じて支点位置とバネ位置との両方を調整する場合を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、支点位置のみを調整してもよいし、クリーニングブレード１０１のエッジ部の中間転写ベルト１１５に対する当接圧のみを調整してもよい。また、他の条件を調整してもよい、角度差γを適切な大きさにすることができさえすれば、その手段は上記実施の形態に限定されない。
（７－３）上記実施の形態において、バネ取付部材移動機構５０５がカムを用いてバネ位置を調整する場合を例にとって説明したが、本開示がこれに限定されないのは言うまでもなく、クランクやクラッチ、ギヤ等をカム以外の機構を採用してもよいことは言うまでもない。
（７－４）上記実施の形態においては特に言及しなかったが、クリーニングブレード１０１が中間転写ベルト１１５に当接する際の当接角βは、小さ過ぎるとクリーニングブレード１０１が中間転写ベルト１１５に対して腹当りになって、クリーニングブレード１０１のエッジ部に当接圧が作用しなくなり、クリーニング不良が発生する。また、当接角βが大き過ぎると、クリーニングブレード１０１が捲れたり、エッジが破損したりする恐れがある。

このため、支点角αの大きさに関係なく、当接角βが所定の範囲内になるように、調整するのが望ましい。当接角βの範囲は、例えば、８°以上１８°以下としてもよく、クリーニング不良やクリーニングブレード１０１の破損が発生しない範囲で適宜設定するのが好適である。
（７－５）上記実施の形態においては特に言及しなかったが、クリーニングブレード１０１が中間転写ベルト１１５に当接する際の当接圧は、小さ過ぎるとクリーニングブレード１０１のエッジ部に圧力がかからないのでクリーニング不良が発生する。一方、当接圧が大き過ぎると、クリーニングブレード１０１が捲れたり、エッジ部が破損したりする恐れがある。

このため、当接圧が所定の範囲内になるように、調整するのが望ましい。当接圧の範囲は、例えば、１５Ｎ／ｍ以上３５Ｎ／ｍ以下としてもよく、クリーニング不良やクリーニングブレード１０１の破損が発生しない範囲で適宜設定するのが好適である。
（７－６）上記実施の形態においては、画像形成装置１がタンデム型のカラープリンターである場合を例にとって説明したが、本開示がこれに限定されないのは言うまでもなく、タンデム型以外のカラープリンターであってもよいし、モノクロプリンターであってもよい。また、スキャナーを備えた複写装置や、ファクシミリ通信機能を備えたファクシミリ装置といった単機能機であってもよいし、これらの機能を兼ね備えた複合機（MFP: Multi-Function Peripheral）であってもよい。

また、清掃の対象も中間転写ベルト１１５に限定されないのは言うまでもなく、感光体ドラム１１１等、中間転写ベルト１１５以外の回転体を清掃してもよい。

清掃の対象となる回転体にクリーニングブレードをカウンター当接させるリーディング方式を採用し、更に支点を揺動中心として揺動可能に支持されているクリーニングブレードを付勢して当該回転体に当接させるクリーニング装置および当該クリーニング装置を備えた画像形成装置であれば、本開示を適用することによって上述の効果を得ることができる。

本開示に係るクリーニング装置および画像形成装置は、トナー像を転写した後に転写元に残留するトナーを清掃するクリーニングブレードを長寿命化した装置として有用である。

１…………………画像形成装置
１００……………クリーニング装置
１０１、１１７…クリーニングブレード
１０２……………支点（揺動軸）
１０３……………支持板金
１０４……………バネ
１０５……………クリーニングユニット
１０６……………搬送スクリュー
１０７……………クリーニング対向ローラー
１１１……………感光体ドラム
１１２……………帯電装置
１１４……………現像装置
１１５……………中間転写ベルト
１１６……………一次転写ローラー
１１８……………滑剤塗布装置
１１９……………駆動ローラー
１２０……………二次転写ローラー
１２２……………定着装置
１２３……………制御部
１２４……………環境センサー
２０１……………支点移動範囲
３０１……………クリーニングブレード１０１と中間転写ベルト１１５との接触点
４０１……………支点位置決め部
４０５……………バネ取付部材
５０３……………支点軸長手方向移動機構
５０４……………支点軸位置移動機構
５０５……………バネ取付位置移動機構

Claims (13)

1. 回転体表面を清掃するクリーニング装置であって、
   弾性を有するブレードと、
   ブレードを支持する揺動可能な支持部材と、
   ブレードに付勢力を付与して、回転体表面にカウンター当接させる付勢手段と、
   支持部材の揺動支点がなす支点角αからブレードの回転体に対する当接角βを差し引いた角度差γと、ブレードの当接状態との適切な対応関係を記憶する記憶手段と、
   ブレードの当接状態の指標値として、環境温度、環境湿度、ブレードと前記回転体との摺擦距離、前記回転体の駆動トルクのうち、少なくとも１つを検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出したブレードの当接状態の指標値に対応して記憶手段が記憶している適切な角度差を参照し、ブレードを姿勢制御する制御手段と、を備え、
   前記支点角は、ブレードの当接点における回転体の接線と、当接点と支持部材の揺動支点を結ぶ直線とがなす角度である
   ことを特徴とするクリーニング装置。
2. 検出手段は、ブレードの当接状態の指標値として環境温度を検出し、
   記憶手段は、環境温度が高いほど、角度差が大きくなるように対応関係を記憶する
   ことを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 検出手段は、ブレードの当接状態の指標値として環境湿度を検出し、
   記憶手段は、環境湿度が高いほど、角度差が大きくなるように対応関係を記憶する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のクリーニング装置。
4. 検出手段は、ブレードの当接状態の指標値として、ブレードと回転体との摺擦距離を検出し、
   記憶手段は、摺擦距離が長いほど、角度差が小さくなるように対応関係を記憶する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のクリーニング装置。
5. 検出手段は、ブレードの当接状態の指標値として回転体の駆動トルクを検出し、
   記憶手段は、駆動トルクが大きいほど、角度差が小さくなるように対応関係を記憶することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のクリーニング装置。
6. 制御手段は、支持部材の揺動支点を変位させることによって、ブレードを姿勢制御することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のクリーニング装置。
7. 制御手段は、カムを用いて、支持部材の揺動支点を変位させる
   ことを特徴とする請求項６に記載のクリーニング装置。
8. 制御手段は、付勢手段のブレードに対する付勢力を変更することによって、ブレードを姿勢制御する
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のクリーニング装置。
9. 制御手段は、カムを用いて、支持部材に取着されたバネの長さを変更することによって、前記付勢力を変更する
   ことを特徴とする請求項８に記載のクリーニング装置。
10. 制御手段は、当接角が所定の範囲内に収まるように、ブレードを姿勢制御する
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のクリーニング装置。
11. 制御手段は、ブレードの回転体に対する当接圧が所定の範囲内に収まるように、ブレードを姿勢制御する
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のクリーニング装置。
12. 制御手段は、回転体が停止している場合に、ブレードを姿勢制御する
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のクリーニング装置。
13. 請求項１から１２のいずれかに記載のクリーニング装置を備え、
    前記回転体に付着したトナーを清掃する
    ことを特徴とする画像形成装置。

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