JPWO2018155200A1 - 移動体の往復機構、清掃機構、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

移動体の往復機構（Ｃ）は、回転軸（５０）と、この回転軸の螺旋状山部（５２）と係合し軸方向に沿って往復移動する移動体（６０）とを備える。前記移動体（６０）は、第１移動方向に移動する第１状態と、前記第１移動方向に移動した後、前記係合を解消する第２状態と、螺旋状山部（５２）に再係合して係合状態を形成し、第２移動方向に移動する第３状態との間で状態変更する。回転軸（５０）は、周面のみからなる平坦部（５５）と、前記周面から径方向外側に突設された筒状突起部（５４）とを備える。移動体の筒部（６１）は、前記第２状態において、筒状突起部（５４）に嵌り込む前記第１移動方向側の第１端部（６１Ｆ）、及び、前記螺旋状山部の外周面と径方向に対向する前記第２移動方向側の第２端部（６１Ｂ）を備える。

Description

本発明は、回転軸の回転に伴って往復移動する移動体の往復機構、その往復機構を利用した清掃機構、その清掃機構を備えた光走査装置、及びその光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

走査光を発生する光走査装置は、光源、ポリゴンミラー及び走査レンズ等の走査光学系と、この走査光学系を収容し塵埃から保護する筐体とを含む。走査光は、前記筐体に備えられた透明ガラスからなる窓部を通して、所定の走査対象物に照射される。画像形成装置の場合、前記走査対象物は感光体ドラムであり、前記走査光の照射によって前記感光体ドラムの周面に静電潜像が形成される。

前記窓部が汚濁した場合、走査光が適正に走査対象物へ照射されなくなる。このため、前記窓部を自動清掃することが求められる。この自動清掃には、清掃部材を保持した移動体を前記窓部に沿って往復移動させる移動体の往復機構が適用されている。前記移動体の往復機構として、螺旋状山部を周面に備えた回転軸と、この回転軸が挿通され前記螺旋状山部と係合する係合部を有する筒部を含む移動体とを備えるものが知られている（例えば特許文献１、２）。前記回転軸が正回転及び逆回転されることで、前記移動体は前記回転軸に沿って往復動し、前記移動体に保持された清掃部材が前記窓部を清掃する。

前記移動体は、前記回転軸が正回転されることによって前記回転軸の一端側まで移動した後、一旦は前記係合部と前記螺旋状山部との係合が外れ、回転軸は空転状態となる。その後、前記回転軸が逆回転されることによって両者は再係合し、前記移動体は、前記回転軸の他端側に向けて移動を開始する。しかし、前記再係合が良好に行われず、前記移動体の動作不良が生じることがあった。例えば、前記係合部と前記螺旋状山部とが再係合（再噛み合い）せず、両者が当止してしまって前記移動体が動かなくなるといった不具合が生じることがあった。

特開２０１１−１５８５６６号公報 特開２０１２−２３４０１２号公報

本発明の目的は、移動体の往復移動を確実に実行させることができる移動体の往復機構を提供することにある。また、本発明の他の目的は、前記往復機構を利用した清掃機構、前記清掃機構を備えた光走査装置、さらには前記光走査装置を備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明の一局面に係る移動体の往復機構は、回転軸、前記回転軸を回転させる駆動源及び移動体を備える。回転軸は、周面と、前記周面上に突設され軸方向に螺旋状に延びる螺旋状山部とを有し、第１回転方向と、前記第１回転方向とは逆の第２回転方向とに回転可能である。移動体は、前記回転軸が挿通される筒部と、該筒部の内周面に突設され前記螺旋状山部と係合する係合部とを含み、前記螺旋状山部に前記係合部が係合した係合状態で前記回転軸の回転に伴って前記軸方向に沿って往復移動する。

前記移動体は、前記係合状態で前記回転軸の前記第１回転方向への回転に伴って第１移動方向に移動する第１状態と、前記第１移動方向に移動した後、前記係合状態を解消する第２状態と、前記回転軸の前記第２回転方向への回転に伴い、前記係合部が前記螺旋状山部に再係合して前記係合状態を形成し、前記第１移動方向とは逆の第２移動方向に移動する第３状態との間で状態変更する。前記回転軸は、前記螺旋状山部の前記第１移動方向側の端部に隣接して順次配置された、前記周面のみからなる平坦部、及び、前記周面から径方向外側に突設された筒状突起部を備える。前記移動体の前記筒部は、前記第２状態において、前記筒状突起部に嵌り込む前記第１移動方向側の第１端部、及び、前記螺旋状山部の外周面と径方向に対向する前記第２移動方向側の第２端部を備える。

本発明の他の局面に係る清掃機構は、被清掃物を清掃する清掃部材と、上記の移動体の往復機構とを含み、前記回転軸は前記被清掃物に沿って配設され、前記移動体は前記清掃部材を保持していることを特徴とする。

本発明のさらに他の局面に係る光走査装置は、窓部を有する筐体と、前記筐体内に配置され、前記窓部を介して走査光を所定の走査対象物に照射する走査光学系と、上記の清掃機構とを備え、前記被清掃物が前記窓部であることを特徴とする。

本発明のさらに他の局面に係る画像形成装置は、像担持体と、画像情報に基づいて前記像担持体に対して走査光を照射する、上記の光走査装置とを備えることを特徴とする。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の内部構成を示す概略的な断面図である。 図２は、本発明の実施形態に係る光走査装置を示す斜視図である。 図３は、前記光走査装置の上壁後端付近の部分斜視図であって、前記光走査装置の筐体に回転軸及び清掃ユニット（移動体）が組み付けられた状態を示す図である。 図４は、図３から清掃ユニットを取り除いた状態の部分斜視図である。 図５は、図４から回転軸を取り除いた状態の部分斜視図である。 図６は、回転軸の一部及び清掃ユニットの斜視図である。 図７は、清掃ユニットを上方から見た斜視図である。 図８は、清掃ユニットを下方から見た斜視図である。 図９（Ａ）は、比較例の第２状態における回転軸と清掃ユニットとの係合関係を示す一部破断上面図、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の要部拡大図である。 図１０（Ａ）は、本実施形態の第２状態における回転軸と清掃ユニットとの係合関係を示す一部破断上面図、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の要部拡大図である。 図１１は、比較例に係る清掃ユニットの係合部のスパイラル始端部への当接角を説明するための模式図である。 図１２は、本実施形態に係る清掃ユニットの係合部のスパイラル始端部への当接角を説明するための模式図である。 図１３（Ａ）は、好ましいスパイラル始端部を示す回転軸の断面図、図１３（Ｂ）は、一般的なスパイラル始端部を示す回転軸の断面図である。 図１４は、画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。

［画像形成装置の全体構成］
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳述する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１の内部構造を示す概略的な断面図である。ここでは、画像形成装置１の一例として、カラープリンターを例示している。画像形成装置１は、モノクロプリンター、ファクシミリ装置、或いは複合機等であっても良い。

画像形成装置１は、略直方体のハウジングからなる本体ハウジング１０と、この本体ハウジング１０に収容された、画像形成ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋ、光走査ユニット２３、中間転写ユニット２８及び定着ユニット３０とを含む。本体ハウジング１０の上面には排紙トレイ１１が備えられている。排紙トレイ１１に対向して、シート排出口１２が開口している。また、本体ハウジング１０の側壁には、手差しトレイ１３が開閉自在に取り付けられている。本体ハウジング１０の下部には、画像形成処理が施されるシートを収容する給紙カセット１４が、着脱自在に装着されている。

画像形成ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー像を、コンピューター等の外部機器から伝送された画像情報に基づき形成するもので、水平方向に所定の間隔でタンデムに配置されている。各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋは、静電潜像及びトナー像を担持する感光体ドラム２１（像担持体）、感光体ドラム２１の周面を帯電させる帯電器２２、感光体ドラム２１の周面上に静電潜像を形成する光走査ユニット２３、前記静電潜像に現像剤を付着させてトナー像を形成する現像器２４、この現像器２４に各色のトナーを供給するイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各トナーコンテナ２５Ｙ、２５Ｃ、２５Ｍ、２５Ｂｋ、感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を一次転写させる一次転写ローラー２６、及び感光体ドラム２１の周面の残留トナーを除去するクリーニング装置２７を含む。

本実施形態では光走査ユニット２３は、各色の感光体ドラム２１に対応して配置された、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの光走査装置２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｂｋを備えている。各光走査装置２３Ｙ〜２３Ｂｋは、レーザー光源、ポリゴンミラー及び走査レンズ等の走査光学系を含み、外部機器から与えられる画像情報に基づいて各々の感光体ドラム２１の周面に走査光を照射する。

中間転写ユニット２８は、感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を一次転写させる。中間転写ユニット２８は、各感光体ドラム２１の周面に接触しつつ周回する転写ベルト２８１と、転写ベルト２８１が架け渡される駆動ローラー２８２および従動ローラー２８３とを含む。転写ベルト２８１は、一次転写ローラー２６によって各感光体ドラム２１の周面に押し付けられている。各色の感光体ドラム２１上のトナー像は転写ベルト２８１上の同一箇所に重ね合わせて一次転写される。これにより、フルカラーのトナー像が転写ベルト２８１上に形成される。

駆動ローラー２８２に対向して、転写ベルト２８１を挟んで二次転写ニップ部Ｔを形成する二次転写ローラー２９が配置されている。転写ベルト２８１上のフルカラートナー像は、二次転写ニップ部Ｔにおいてシート上に二次転写される。シート上に転写されずに転写ベルト２８１の周面に残留したトナーは、従動ローラー２８３に対向して配置されたベルトクリーニング装置２８４によって回収される。

定着ユニット３０は、熱源が内蔵された定着ローラー３１と、定着ローラー３１と共に定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラー３２とを含む。定着ユニット３０は、二次転写ニップ部Ｔにおいてトナー像が転写されたシートを、定着ニップ部Ｎにおいて加熱及び加圧することで、トナーをシートに溶着させる定着処理を施す。定着処理が施されたシートは、シート排出口１２から排紙トレイ１１に向けて排出される。

本体ハウジング１０の内部には、シートを搬送するためのシート搬送路が設けられている。シート搬送路は、本体ハウジング１０の下部付近から上部付近まで、二次転写ニップ部Ｔ及び定着ユニット３０を経由して、上下方向に延びるメイン搬送路Ｐ１を含む。メイン搬送路Ｐ１の下流端は、シート排出口１２に接続されている。両面印刷の際にシートを反転搬送する反転搬送路Ｐ２が、メイン搬送路Ｐ１の最下流端から上流端付近まで延設されている。また、手差しトレイ１３からメイン搬送路Ｐ１に至る手差しシート用搬送路Ｐ３が、給紙カセット１４の上方に配置されている。

給紙カセット１４は、シートの束を収容するシート収容部を備える。給紙カセット１４の右上付近には、シート束の最上層のシートを１枚ずつ繰り出すピックアップローラー１５１と、そのシートをメイン搬送路Ｐ１の上流端に送り出す給紙ローラー対１５２とが備えられている。手差しトレイ１３に載置されたシートも、手差しシート用搬送路Ｐ３を通して、メイン搬送路Ｐ１の上流端に送り出される。メイン搬送路Ｐ１の二次転写ニップ部Ｔよりも上流側には、所定のタイミングでシートを転写ニップ部に送り出すレジストローラー対１５３が配置されている。

シートに片面印刷（画像形成）処理が行われる場合、給紙カセット１４又は手差しトレイ１３からシートがメイン搬送路Ｐ１に送り出され、該シートに二次転写ニップ部Ｔにおいてトナー像の転写処理が、定着ユニット３０において転写されたトナーをシートに定着させる定着処理が、各々施される。その後、該シートは、シート排出口１２から排紙トレイ１１上に排紙される。一方、シートに両面印刷処理が行われる場合、シートの片面に対して転写処理及び定着処理が施された後、該シートは、シート排出口１２から排紙トレイ１１上に一部が排紙される。その後、該シートはスイッチバック搬送され、反転搬送路Ｐ２を経て、メイン搬送路Ｐ１の上流端付近に戻される。しかる後、シートの他面に対して転写処理及び定着処理が施され、該シートは、シート排出口１２から排紙トレイ１１上に排紙される。

［清掃機構付き光走査装置の概要］
図２は、イエロー用の光走査装置２３Ｙを示す斜視図（他色の光走査装置２３Ｃ、２３Ｍ、２３Ｂｋも同じ）である。図２及び以下の図において、前後左右及び上下の方向表示を付している。これら方向表示は説明の便宜のためであり、実機における方向を限定するものではない。

光走査装置２３Ｙは、前後方向に長い略直方体の形状を有する筐体４０を備える。筐体４０は、上述のレーザー光源、ポリゴンミラー及び走査レンズ等の走査光学系（図略）を収容し、当該走査光学系を塵埃から保護する。筐体４０の上壁４０Ｔの右端側には、前後方向に延びる窓部４１（被清掃物）が配置されている。窓部４１には、ガラス４２が嵌め込まれている。ガラス４２は、前後方向に長尺の矩形形状を有し、走査光の進行を阻害しない特性（透明性）を有する。走査光学系によって生成される走査光は、ガラス４２を介して筐体４０の外部へ取り出され、感光体ドラム２１へ照射される。

筐体４０の上壁４０Ｔには、清掃機構Ｃ（移動体の往復機構）が組み付けられている。清掃機構Ｃは、窓部４１のガラス４２の上面を清掃するものであって、回転軸５０、清掃ユニット６０（移動体）及び駆動モーター７０（駆動源）を含む。

回転軸５０は、清掃ユニット６０を後方向Ｆ１（第１移動方向）及び前方向Ｆ２（第２移動方向）に往復移動させるものであって、窓部４１（ガラス４２）の左側に沿うように、窓部４１と平行に配設されている。ガラス４２は、筐体４０の前壁４０Ｆと後壁４０Ｂとの間のほぼ全長に亘る前後長さを有しており、回転軸５０も前壁４０Ｆから後壁４０Ｂに至る前後長さを有している。回転軸５０は、筐体４０によって時計方向Ｒ１（第１回転方向）及び反時計方向Ｒ２（第２回転方向）に回転自在に支持されている。すなわち、回転軸５０の前端部５０Ｆは筐体４０の前壁４０Ｆで軸支され、後端部５０Ｂは後壁４０Ｂで軸支されている。駆動モーター７０は、正逆回転が可能なモーターであり、回転軸５０を時計方向Ｒ１又は反時計方向Ｒ２に回転させる回転駆動力を発生する。

清掃ユニット６０は、駆動モーター７０により回転軸５０が回転駆動されることに伴って、回転軸５０の軸方向（前後方向）に往復移動する。清掃ユニット６０は、ガラス４２の上面とスライド接触することによって当該上面の汚れを拭き取る清掃部材６（図６、図８参照）を保持している。ここでは、回転軸５０が時計方向Ｒ１に回転駆動されることによって、清掃ユニット６０は後方向Ｆ１に移動し、反時計方向Ｒ２に回転駆動されることによって、清掃ユニット６０は前方向Ｆ２に移動するものとする。

図２では、清掃ユニット６０が前壁４０Ｆに近接した位置にある状態が示されている。前記往復移動は、清掃ユニット６０が、前壁４０Ｆに隣接する位置から後壁４０Ｂに隣接する位置まで後方向Ｆ１へ移動し、その後、後壁４０Ｂに隣接する位置から前壁４０Ｆに隣接する位置まで戻る移動を意味する。すなわち、清掃ユニット６０は、回転軸５０の時計方向Ｒ１への回転に伴って後方向Ｆ１に移動する状態（第１状態）と、回転軸５０との係合が解消されて後壁４０Ｂ付近で滞留する状態（第２状態）と、回転軸５０の反時計方向Ｒ２への回転に伴って前方向Ｆ２に移動する状態（第３状態）と、再び回転軸５０との係合が解消されて前壁４０Ｆ付近で滞留する状態との間で状態変更する。このような清掃ユニット６０往復移動により、ガラス４２の上面が清掃部材６によって複数回払拭されるものである。

［清掃機構の各部の詳細］
図３は、清掃機構Ｃが組み付けられた状態の、光走査装置２３Ｙの筐体４０の後端付近の部分斜視図である。図４は、図３から清掃ユニット６０を取り除いた状態、図５は、さらに図４から回転軸５０を取り除いた状態を各々示している。図５は、清掃機構Ｃが取り除かれた状態の、筐体４０の上壁４０Ｔが示されている。図６は、回転軸５０の後端部５０Ｂ付近及び清掃ユニット６０の斜視図である。図７、図８は、清掃ユニット６０（移動フレーム６００）を上方、下方から各々見た斜視図である。

＜筐体の上壁＞
図５を主に参照して、筐体４０の上壁４０Ｔには、上述の窓部４１に加え、軸収容部４３、右レール４４、左レール４５、バネ受け壁４６及び軸受け部４７が備えられている。窓部４１は、上壁４０Ｔを上下方向に貫通する開口部４１１と、この開口部４１１の周縁に配置された枠部４１２とを含む。開口部４１１は、前後方向に長い矩形の開口であり、前記走査光の光路となる開口である。枠部４１２は、ガラス４２の下面を受ける部分であり、シールを兼ねる。ガラス４２は、開口部４１１の上方を塞ぐように、枠部４１２の上に載置される。

軸収容部４３は、回転軸５０と清掃ユニット６０の一部とを収容するための、前後方向に延びる凹溝である。軸収容部４３の底面４３１は水平な面であるが、その右方端付近には、前後方向に延びる狭幅の凹溝からなる案内溝４３２が形成されている。案内溝４３２は、清掃ユニット６０の往復移動を案内するために設けられている。軸収容部４３の後端には、半円柱型のキャビティを備える軸端受け部４３３が連設されている。

右レール４４及び左レール４５もまた、清掃ユニット６０の往復移動を案内するために設けられている。右レール４４は、上壁４０Ｔの右端付近において前後方向に延びている。左レール４５は、上壁４０Ｔの左右方向中央付近において前後方向に延び、右レール４４に対して窓部４１及び軸収容部４３を挟んで平行に配設されている。

バネ受け壁４６は、後述する清掃ユニット６０が備えるバネ６９が当接される壁である。バネ受け壁４６は、軸収容部４３の後端において、底面４３１から鉛直上方に立ち上がっている垂直壁である。軸受け部４７は、軸端受け部４３３よりもさらに後方に配置され、回転軸５０を軸支する部分である。なお、図５では上壁４０Ｔの後端付近を示しているので図示されていないが、バネ受け壁４６及び軸受け部４７は、上壁４０Ｔの前端付近にも備えられている。

＜回転軸＞
図４を主に参照して、回転軸５０は、前後方向に直線状に延びる軸体であって、周面５１Ｓを備えたシャフト５１と、シャフト５１の周面５１Ｓ上から径方向外側に突設されたスパイラル５２（螺旋状山部）とを備えている。シャフト５１は、所定の外径を有する円柱型のシャフトであり、筐体４０の前壁４０Ｆから後壁４０Ｂに至る前後長さを有している。周面５１Ｓは、円柱型の周面である。

スパイラル５２は、シャフト５１の軸方向に所定の螺旋ピッチで螺旋状に延びる山部である。スパイラル５２は、回転軸５０の前端部５０Ｆ及び後端部５０Ｂを除く範囲において、シャフト５１上に突設されている。スパイラル５２の最も径方向に突出した頂面５２Ｓは、略平坦な面とされている。つまり、帯状の平坦な頂面５２Ｓが、シャフト５１の周面５１Ｓの周囲に、螺旋状に形成されている。スパイラル５２の螺旋ピッチ間には、シャフト５１の周面５１Ｓが表出している。換言すると、周面５１Ｓと、周面５１Ｓを挟む一対のスパイラル５２の立ち上がり側壁とで形成されるスパイラル凹溝５１Ｇが、回転軸５０の軸方向に延びている。

回転軸５０（シャフト５１）は、後端部５０Ｂに、軸端部５３、円柱部５４（筒状突起部）及び平坦部５５を備えている。軸端部５３は、シャフト５１の後端に同軸に連なる軸部分であって、シャフト５１よりもやや外径が小さく、軸受け部４７で軸支されている。軸端部５３の後端には、入力ギア５３１が取り付けられている。入力ギア５３１には、駆動モーター７０の駆動力が与えられる駆動ギアが歯合され、前記駆動力によって回転軸５０が軸回りに回転される。軸端部５３の前端側には、抜け止め環５３２が突設されている。抜け止め環５３２は軸端部５３より径大の部分であり、軸受け部４７の壁面と干渉することにより、回転軸５０の軸収容部４３からの抜け止めが図られている。

円柱部５４は、シャフト５１の後端の所定位置（後記で詳述する）において、周面５１Ｓから径方向外側に突設されている。円柱部５４は、最も突出した外周部分に、平坦な円柱周面５４Ｓを有している。本実施形態では、周面５１Ｓからのスパイラル５２の径方向突出高さと、周面５１Ｓからの円柱部５４の径方向突出高さとが、同一に設定されている。つまり、スパイラル５２の頂面５２Ｓと、円柱部５４の円柱周面５４Ｓとは、径方向に同じ高さ位置にある。なお、頂面５２Ｓと円柱周面５４Ｓとの高さ位置は厳密に一致していなくとも良く、若干の高さ位置の相違があっても構わない。

平坦部５５は、シャフト５１の後端に配置された、スパイラル５２が存在しない部分である。つまり平坦部５５は、周面５１Ｓのみからなる平坦な円柱領域である。ここで、「周面５１Ｓのみからなる」とは、周面５１Ｓに次述の清掃ユニット６０が備える係合部６６が係合する部分が存在しないことを意味し、前記係合が生じない程度の小突起等が存在していても良い。平坦部５５は、スパイラル５２の後端部（第１移動方向の端部）と円柱部５４との間に挟まれている。すなわち、平坦部５５及び円柱部５４は、スパイラル５２の後端部に隣接して順次配置されている。

＜清掃ユニット＞
図３、図６〜図８を参照して、清掃ユニット６０は、移動フレーム６００、清掃部材６及びバネ６９（付勢部材）を含む。移動フレーム６００は、一体的に成型された、筒部６１、右アーム６２、左アーム６３、右ガイド部６４、左ガイド部６５、係合部６６、円柱突起６７及びバネ保持部６８を備えている。右アーム６２により清掃部材６が支持され、バネ保持部６８によりバネ６９が保持されている。

清掃ユニット６０は、筒部６１の筒心が前後方向に配向し、筒部６１の外周面から右水平方向に右アーム６２が、左水平方向に左アーム６３が各々延び出した形状を備える。右ガイド部６４は右アーム６２の右端に、左ガイド部６５は左アーム６３の左端に各々配置されている。係合部６６及び円柱突起６７は筒部６１に付設され、バネ保持部６８は筒部６１の左隣に配置されている。

筒部６１は、前後方向に所定の長さを有する円筒体であり、回転軸５０が挿通される挿通孔６１Ｈを有している。挿通孔６１Ｈの内径は、スパイラル５２の頂面５２Ｓの外径よりもやや大きく設定されている。係合部６６は、筒部６１の内周面６１１から、径方向内側に突設されている（図８）。係合部６６は、筒部６１に回転軸５０が挿通された状態において、スパイラル５２と係合することが可能である。また、係合部６６がスパイラル５２と係合した係合状態において、回転軸５０が正回転及び逆回転されると、移動フレーム６００（清掃ユニット６０）は軸方向に往復移動する。すなわち、係合部６６がスパイラル凹溝５１Ｇに嵌り込み、回転軸５０が軸回りに回転すると係合部６６がスパイラル５２から軸方向へ移動する推進力を受ける。この推進力により清掃ユニット６０は、後方向Ｆ１又は前方向Ｆ２に移動する。

右アーム６２は、筐体４０の窓部４１と上下方向に対向する位置に配置され、窓部４１を跨ぐ左右方向の長さを有している。右アーム６２には、清掃部材６の保持のため、当該右アーム６２を上下方向に貫通するスリット６２１が備えられている。スリット６２１は、清掃部材６を挿通することが可能なサイズを有する、左右方向に長い断面矩形のスリットである。スリット６２１の左右方向の中央部には、清掃部材６を固定するための係止部６２２が備えられている。清掃部材６は短冊型の形状を有する部材であり、例えばスポンジや不織布からなる部材を清掃部材６として用いることができる。

左アーム６３は、筐体４０の軸収容部４３と上下方向に対向する位置に配置されている。左アーム６３の下面の左右方向の幅は、案内溝４３２を除いた、底面４３１の左右方向の幅とほぼ等しい。左アーム６３の上面に、バネ保持部６８が配置されている。バネ保持部６８は、前後方向に延びる小円柱体である。

バネ６９は、バネ保持部６８よりも前後方向に長尺のコイルバネであり、コイル延伸方向の中央部が拡開される態様で、バネ保持部６８に取り付けられている（図６）。バネ６９の、バネ保持部６８の前端よりも突出した部分がバネ前端部６９Ｆ、後端よりも突出した部分がバネ後端部６９Ｂである。バネ前端部６９Ｆの前端縁は筒部６１の前端縁よりも前方へ、また、バネ後端部６９Ｂの後端縁は筒部６１の後端縁よりも後方へ、各々突出している。

右ガイド部６４は、右アーム６２の右端に連設されたフック形状を有する部分である。右ガイド部６４は、筐体４０の右レール４４に嵌め込まれ、右レール４４にガイドされて前後方向へスライド移動する。左ガイド部６５は、左アーム６３の左端に連設されたフック形状を有する部分である。左ガイド部６５は、左レール４５に嵌め込まれ、左レール４５にガイドされて前後方向へスライド移動する。円柱突起６７は、筒部６１の下面から下方に突設された一対の突起である。円柱突起６７は、軸収容部４３の底面４３１に凹設された案内溝４３２に嵌め込まれ、この案内溝４３２にガイドされて前後方向へスライド移動する。

清掃ユニット６０は、移動フレーム６００が清掃部材６及びバネ６９を装備し、筒部６１が回転軸５０に挿通された状態で（図６）、筐体４０の上壁４０Ｔの上に組み付けられる（図３）。詳しくは、右ガイド部６４が右レール４４に、左ガイド部６５が左レール４５に各々嵌め込まれると共に、筒部６１及び左アーム６３が上壁４０Ｔの軸収容部４３に収容される。この組み付けにより、右アーム６２に保持された清掃部材６はガラス４２の上面に一部が接面し、左アーム６３の下面は底面４３１と対向し、円柱突起６７は案内溝４３２に嵌り込む。

＜清掃ユニットの往復移動動作＞
清掃ユニット６０のホームポジションは、図２に示されている通り、筐体４０の前壁４０Ｆに近接した位置である。つまり、回転軸５０の前端部５０Ｆの位置である。清掃ユニット６０がホームポジションにある状態において、回転軸５０が時計方向Ｒ１（第１回転方向）へ回転されると、回転軸５０のスパイラル５２と清掃ユニット６０の係合部６６との係合によって、清掃ユニット６０は後方向Ｆ１へ移動を開始する。前端部５０Ｆにおいてシャフト５１にはスパイラル５２が形成されていないが、バネ前端部６９Ｆの付勢力によって移動フレーム６００が後方向Ｆ１へ付勢されるので、スパイラル５２と係合部６６とは係合することができる。

回転軸５０の時計方向Ｒ１への回転が継続されることで、清掃ユニット６０は後方向Ｆ１（第１移動方向）への移動を続ける（第１状態）。やがて清掃ユニット６０は、後壁４０Ｂに近接した位置（回転軸５０の後端部５０Ｂ）へ至る。これにて、清掃ユニット６０の往路の移動は終わる。既述の通り、回転軸５０は、後端部５０Ｂにスパイラル５２が突設されていない平坦部５５を有する。このため、清掃ユニット６０が平坦部５５に至ると、スパイラル５２と係合部６６との係合状態は解消される（第２状態）。従って、この第２状態で回転軸５０が時計方向Ｒ１へ回転されても、後方向Ｆ１への推進力は清掃ユニット６０に与えられず、回転軸５０は空回りする状態となる。このとき、バネ６９のバネ後端部６９Ｂがバネ受け壁４６に当接し、圧縮された状態となる。

前記第２状態に続いて、清掃ユニット６０の復路の移動が開始される。具体的には、回転軸５０が反時計方向Ｒ２（第２回転方向）へ回転され、スパイラル５２と係合部６６とが再係合し、清掃ユニット６０は前方向Ｆ２へ移動を開始する。この際、バネ後端部６９Ｂの付勢力がスパイラル５２と係合部６６との再係合をアシストする。すなわち、清掃ユニット６０が前記第２状態を取っているとき、バネ後端部６９Ｂは圧縮された状態となっているので、移動フレーム６００には前方向Ｆ２への付勢力が作用しており、回転軸５０が反時計方向Ｒ２へ回転されると、係合部６６をスパイラル５２に再係合させることができる。

回転軸５０の反時計方向Ｒ２への回転が継続されることで、清掃ユニット６０は前方向Ｆ２（第２移動方向）への移動を続ける（第３状態）。やがて清掃ユニット６０は、前壁４０Ｆに近接した位置（回転軸５０の前端部５０Ｆ）へ戻る。これにて、清掃ユニット６０の復路の移動（往復移動）は終わる。上述の往復動作を、複数回繰り返すように設定することもできる。

［清掃ユニットの揺動防止構造］
上述の第２状態から第３状態への遷移時において、スパイラル５２と係合部６６との再係合が良好に行われず、清掃ユニット６０の動作不良が生じることがある。動作不良の主な原因は、係合部６６がスパイラル凹溝５１Ｇに嵌り込まずに、係合部６６がスパイラル５２に乗り上げる等して両者が当止することにある。この場合、清掃ユニット６０が動かなくなってしまう。本発明者らは、このような不具合は、清掃ユニット６０（筒部６１）の揺動に起因することを知見した。比較例を挙げて、この不具合を説明する。

図９（Ａ）は、比較例に係る回転軸５００と清掃ユニット６０の筒部６１０との、第２状態における係合関係を示す一部破断上面図、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の要部拡大図である。これらの図において、筒部６１０だけを断面で示し、筒部６１０の内周面から径方向内側に突出する係合部６６０を点線で描いている。

回転軸５００は、シャフト５１及びスパイラル５２と、平坦部５５０とを有するが、後端部５０Ｂにおいて円柱部５４を具備していない。すなわち、平坦部５５０は、上記の回転軸５０の平坦部５５が、スパイラル５２の後端部から抜け止め環５３２まで連続した態様のものである。つまり、平坦部５５０の前後方向の長さは、筒部６１０の前後方向の長さよりも相当長くなっている。

筒部６１０の内周面と平坦部５５０（シャフト５１）の周面との間には、少なくともスパイラル５２の径方向高さに相当するギャップが存在する。このため、清掃ユニット６０が第２状態にあるとき、筒部６１０の前端側はスパイラル５２の頂面で支持されるとしても、後端側は支持する部材が存在しない。これにより、図９（Ｂ）に仮想線で示すように、筒部６１０は前記ギャップの分だけ揺動し得る状態となってしまう。

筒部６１０が回転軸５０の軸方向に対して傾きを持ってしまうと、係合部６６０とスパイラル５２との再係合は失敗し易くなる。例えば、係合部６６０がスパイラル５２の頂面に乗り上げ、両者が互いに食い込むような状態となって、清掃ユニット６０が動けなくなる。この場合、清掃ユニット６０の動作不良の問題だけでなく、前記食い込みによって係合部６６０及びスパイラル５２に損傷が生じたり、駆動モーター７０に過負荷が加わったりする不具合も生じることになる。

本実施形態によれば、上記の比較例の不具合を解消することができる。図１０（Ａ）は、本実施形態に係る回転軸５０と清掃ユニット６０の筒部６１との、第２状態における係合関係を示す一部破断上面図、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の要部拡大図である。本実施形態の回転軸５０は、後端部５０Ｂに円柱部５４を具備しており、平坦部５５はスパイラル５２の後端部と円柱部５４との間に存在している。平坦部５５の前後方向の長さは、筒部６１の前後方向の長さよりもやや短い。

筒部６１は、その筒心方向において、後端部６１Ｂ（第１移動方向側の第１端部）と前端部６１Ｆ（第２移動方向側の第２端部）とを有する。前記第２状態において、筒部６１の後端部６１Ｂは、円柱部５４の前端付近に嵌り込み、前端部６１Ｆはスパイラル５２の後端部付近の頂面５２Ｓ（外周面）と径方向に対向している。要するに、後端部６１Ｂが円柱部５４で支持され、前端部６１Ｆがスパイラル５２で支持されている。

このような支持態様を実現するために必要な構成は次の通りである。まず、平坦部５５は、スパイラル５２に対する係合部６６の係合を外すことができるスパンが少なくとも必要である（係合が外れないと、清掃ユニット６０が後方向Ｆ１へ押され続けてしまう）。すなわち、スパイラル５２の後端縁、つまりスパイラル始端部５２１（螺旋始端部）に係合部６６が干渉しないようなポジションを取れるだけの前後方向の長さを、少なくとも平坦部５５は要する。筒部６１は、筒心方向の中央に係合部６６を有し、スパイラル５２上を安定的に移動させるためには係合部６６の前後に相応の長さが必要である。この点を考慮して、係合部６６から後端部６１Ｂ及び前端部６１Ｆまでの長さが設定される。円柱部５４は、スパイラル５２と係合部６６との係合が解消された状態（第２状態）において、上記の通り設定された後端部６１Ｂがシャフト５１と径方向に対向する位置をカバーするように配置される。これにより、図１０（Ｂ）に示すように、円柱部５４と後端部６１Ｂとを径方向に重畳させることができる。なお、スパイラル５２の後端部も、前端部６１Ｆと頂面５２Ｓの少なくとも一部とが径方向に重畳するように形成される。

以上の通り、本実施形態によれば、筒部６１の後端部６１Ｂ及び前端部６１Ｆの双方が、シャフト５１の周面５１Ｓから径方向に突出した部分である円柱部５４及びスパイラル５２の後端部で支持される。これにより、筒部６１は、スパイラル５２と係合部６６との係合状態が解消されている前記第２状態においても、回転軸５０の軸方向に対して大きく傾くことはなくなり、概ね回転軸５０と筒部６１とは同軸の関係を維持できる。従って、前記第２状態から前記第３状態への移行時における再係合の際、比較例で示したようなスパイラル５２と係合部６６との食い込み等は生じ難くなり、両者をスムースに噛み合わせることができる。つまり、バネ６９の付勢力のアシストを受けて、スパイラル凹溝５１Ｇへ係合部６６をスムースに入り込ませることができる。

また、周面５１Ｓからのスパイラル５２の径方向突出高さと、周面５１Ｓからの円柱部５４の径方向突出高さとが同一とされている。このため、筒部６１の後端部６１Ｂと前端部６１Ｆとを、回転軸５０に対して同一の高さで保持させることができる。従って、回転軸５０と筒部６１とをより一層同軸の関係に近付けることが可能となり、よりスパイラル５２と係合部６６とを再係合させ易くすることができる。なお、円柱部５４は、筒部６１の揺動を抑制できる限りにおいて、スパイラル５２よりも径方向突出高さが小さいものであっても良い。

［係合部の形状について］
本実施形態では、係合部６６の形状についても、スパイラル５２と係合部６６との再係合を容易とする工夫が施されている。先ず、比較例を説明する。図１１は、先に図９において示した比較例に係る係合部６６０の、スパイラル始端部５２１への当接角θ１を説明するための模式図である。

係合部６６０は、係合始端部６６１Ａと、係合始端部６６１Ａにおいて交差する左側壁６６２Ａ及び前側壁６６３Ａと、前側壁６６３Ａと対向する後側壁６６４Ａとを含む。係合始端部６６１Ａは最も前端側に位置し、前記第２状態から前記第３状態の移行時（回転軸５０の反時計方向Ｒ２への回転開始時）にスパイラル始端部５２１と干渉する部分である。左側壁６６２Ａもまた、前記移行時にスパイラル始端部５２１と干渉する部分である。前側壁６６３Ａ及び後側壁６６４Ａは、係合部６６０がスパイラル５２間のスパイラル谷部５２２（スパイラル凹溝５１Ｇ）に入り込む係合状態となったとき、スパイラル５２の側壁と摺接する部分、つまり推進力を受け取る部分である。従って、前側壁６６３Ａと後側壁６６４Ａとの間の前後方向長さは、スパイラル谷部５２２の幅よりやや短く、前側壁６６３Ａ及び後側壁６６４Ａの傾きは、スパイラル５２の螺旋角度に合致している。

前記第２状態から前記第３状態への移行時に、バネ６９の付勢力を受けている係合部６６０はスパイラル始端部５２１をスムースに通過し、スパイラル谷部５２２へ嵌り込む必要がある。これにより、前記再係合が実現される。しかし、左側壁６６２Ａは、回転軸５０の軸方向と平行な線分ａに概ね倣った壁である。このため、スパイラル始端部５２１に対する左側壁６６２Ａの当接角θ１は鈍角となる。従って、回転軸５０が回転してスパイラル始端部５２１が左側壁６６２Ａに突き当たった際に、当該突き当たり力を逃がすことができず、つまり係合部６６０は前後方向に逃げにくく、係合部６６０の下にスパイラル始端部５２１が挟まり、当止し易くなる。

これに対し、図１２は、本実施形態に係る係合部６６のスパイラル始端部５２１への当接角θ２を説明するための模式図である。上記比較例と同様に、係合部６６は、係合始端部６６１と、係合始端部６６１において交差する左側壁６６２（側壁）及び前側壁６６３と、前側壁６６３と対向する後側壁６６４とを含む。係合始端部６６１は最も前端側に位置し、前記第２状態から前記第３状態の移行時にスパイラル始端部５２１と干渉する部分である。左側壁６６２もまた、前記移行時にスパイラル始端部５２１と干渉する部分であり、係合始端部６６１から後方へ概ね軸方向に延びる側壁である。前側壁６６３及び後側壁６６４は、係合部６６がスパイラル谷部５２２に入り込む係合状態となったとき、スパイラル５２の側壁と摺接して推進力を受け取る部分である。前側壁６６３と後側壁６６４との間の前後方向長さは、スパイラル谷部５２２の幅よりやや短く、前側壁６６３及び後側壁６６４の傾きは、スパイラル５２の螺旋角度ｂ（螺旋方向）に概ね合致している。

上記比較例と相違する点は、左側壁６６２が、回転軸５０の軸方向と平行な線分ａに対してスパイラル５２の螺旋方向に沿う（近づく）方向に、所定の傾き角αを具備している点である。左側壁６６２が傾き角αを持つので、スパイラル始端部５２１に対する左側壁６６２の当接角θ２は、上記比較例に比べて鋭角となる。このため、回転軸５０が回転してスパイラル始端部５２１が左側壁６６２に衝突した際、係合部６６は前後方向に逃げ易い。つまり、係合部６６の下にスパイラル始端部５２１が挟まり難くなる。

むしろ、前記衝突が生じると、係合始端部６６１及び左側壁６６２がスパイラル始端部５２１に誘い込まれるようにして、係合部６６がスパイラル谷部５２２へ入り込むようになる。つまり、傾き角αを持つ左側壁６６２によって当接角θ２が鋭角となり、また、円柱部５４の存在によって回転軸５０と筒部６１とが同軸状に維持されることも相俟って、係合部６６がスパイラル始端部５２１に誘い込まれ易くなり、前記再係合がスムースに行われるものである。傾き角αは適宜決定することができるが、１０°〜４０°程度の範囲から選択することができる。

［好ましいスパイラル始端部について］
図１３（Ａ）は、好ましいスパイラル始端部５２１を示す回転軸５０の断面図、図１３（Ｂ）は、一般的なスパイラル始端部５２１を示す回転軸５００の断面図である。図１３（Ａ）のスパイラル始端部５２１は、シャフト５１の周面５１Ｓの法線ｎの方向に立ち上がる始端面５２１Ａを備えている。すなわち、始端面５２１Ａは周面５１Ｓから急峻に立ち上がる面である。

これに対し、図１３（Ｂ）のスパイラル始端部５２１は、周面５１Ｓの法線ｎに対して傾き角βを持つ始端面５２１Ｂである。始端面５２１Ｂは周面５１Ｓに対して緩やかに立ち上がる面である。一般に、シャフト上にスパイラル突起が形成された構造物の場合、スパイラル始端部に急峻なエッジが立つような設計はなされず、始端面５２１Ｂのようになだらかな斜面とされる。

しかし、本実施形態において好ましいのは、始端面５２１Ａのような、法線ｎの方向若しくは法線ｎに対して若干の傾きを持つ程度の急峻な始端面を有するスパイラル始端部５２１である。急峻な始端面５２１Ａであると、係合部６６の左側壁６６２が当該スパイラル始端部５２１に突き当たった際に押し戻され易くなる。すなわち、緩やかに立ち上がる始端面５２１Ｂであると、左側壁６６２が始端面５２１Ｂの傾斜に呼び込まれ、係合部６６がスパイラル５２の上へ乗り上げ、両者が当止され易い傾向が出る。

しかし、急峻に立ち上る始端面５２１Ａであると、左側壁６６２はスパイラル５２の上へ呼び込まれ難く、反発するようになる。従って、前記第２状態から前記第３状態への移行時における、回転軸５０の反時計方向Ｒ２への１回転目において、スパイラル５２への係合部６６の係合に失敗したとしても、それは係合始端部６６１乃至は左側壁６６２がスパイラル始端部５２１の始端面５２１Ａに突き当たって押し戻されるだけである。このため、反時計方向Ｒ２への２回転目において両者の係合にリトライさせることができる。

［電気的構成］
図１４は、本実施形態に係る画像形成装置１の電気的構成を示すブロック図である。画像形成装置１は、当該画像形成装置１の各部の動作を統括的に制御する制御部８０を備えている。制御部８０は、画像形成制御部８１及び駆動制御部８２を含む。

画像形成制御部８１は、画像形成装置１における画像形成動作を制御する。具体的には画像形成制御部８１は、画像形成ユニット２Ｙ〜２Ｂｋ、光走査装置２３Ｙ〜２３Ｂｋ及び定着ユニット３０の動作を制御して、感光体ドラム２１への静電潜像の形成、前記静電潜像のトナーによる現像、転写ベルト２８１へのトナー像の一次転写、フルカラートナー像の転写ベルト２８１からシートへの二次転写、及び定着動作などを制御する。

駆動制御部８２は、清掃ユニット６０による窓部４１の清掃動作を実行させるために、駆動モーター７０の動作を制御する。清掃ユニット６０は、非動作時にはホームポジション（筐体４０の前壁４０Ｆに近接した位置）に位置している。駆動制御部８２は、所定の清掃タイミング、例えば画像形成装置１の起動時、所定枚数の画像形成が行われた後、或いは所定の駆動時間が経過した後などに、駆動モーター７０を動作させる。

駆動制御部８２は、例えば、回転軸５０を時計方向Ｒ１に回転させるために駆動モーター７０を正回転させ、反時計方向Ｒ２に回転させるために駆動モーター７０を逆回転させる。制御ロジックとしては、予め清掃ユニット６０が前壁４０Ｆと後壁４０Ｂとの間の移動に要する時間を把握しておき、単純に駆動モーター７０を正回転及び逆回転させる時間を適宜設定する方法を例示することができる。勿論、センサー類を使用して清掃ユニット６０の位置を検知し、駆動モーター７０の正回転及び逆回転を切り換えるようにしても良い。

以上説明した通り、本発明によれば、清掃ユニット６０のような移動体の往復移動を確実に実行させることができる移動体の往復機構、この往復機構を利用した清掃機構Ｃを提供することができる。さらに、清掃機構Ｃを光走査装置２３Ｙ〜２３Ｂｋへ適用することで、窓部４１の自動清掃を確実に実行させることができ、窓部４１の汚濁に伴う画像劣化の生じることがない光走査装置２３Ｙ〜２３Ｂｋ並びに画像形成装置１を提供することができる。

上述の実施形態は本発明の一実施形態であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記の実施形態においては、清掃機構Ｃを、光走査装置２３Ｙの窓部４１を清掃するために適用したが、これに限られるものではない。例えば、帯電器２２として帯電ワイヤのものが採用されている場合、清掃機構Ｃを前記帯電ワイヤの清掃のために適用することもできる。また、画像形成装置１以外の各種機器にも清掃機構Ｃを適用することができる。さらに、清掃機構Ｃ以外に、往復動作を行う各種の移動体に対して、本発明を適用することができる。

Claims (7)

1. 周面と、前記周面上に突設され軸方向に螺旋状に延びる螺旋状山部とを有し、第１回転方向と、前記第１回転方向とは逆の第２回転方向とに回転可能な回転軸と、
   前記回転軸を回転させる駆動源と、
   前記回転軸が挿通される筒部と、該筒部の内周面に突設され前記螺旋状山部と係合する係合部とを含み、前記螺旋状山部に前記係合部が係合した係合状態で前記回転軸の回転に伴って前記軸方向に沿って往復移動する移動体と、を備え、
   前記移動体は、前記係合状態で前記回転軸の前記第１回転方向への回転に伴って第１移動方向に移動する第１状態と、前記第１移動方向に移動した後、前記係合状態を解消する第２状態と、前記回転軸の前記第２回転方向への回転に伴い、前記係合部が前記螺旋状山部に再係合して前記係合状態を形成し、前記第１移動方向とは逆の第２移動方向に移動する第３状態との間で状態変更するものであって、
   前記回転軸は、前記螺旋状山部の前記第１移動方向側の端部に隣接して順次配置された、前記周面のみからなる平坦部、及び、前記周面から径方向外側に突設された筒状突起部を備え、
   前記移動体の前記筒部は、前記第２状態において、前記筒状突起部に嵌り込む前記第１移動方向側の第１端部、及び、前記螺旋状山部の外周面と径方向に対向する前記第２移動方向側の第２端部を備える、移動体の往復機構。
2. 請求項１に記載の移動体の往復機構において、
   前記周面からの前記螺旋状山部の径方向突出高さと、前記周面からの前記筒状突起部の径方向突出高さとが同一である、移動体の往復機構。
3. 請求項１に記載の移動体の往復機構において、
   前記移動体が前記第２状態を取っているとき、前記移動体を前記第２移動方向に付勢し、前記回転軸の前記第２回転方向への回転によって、前記係合部を前記螺旋状山部に再係合して前記第３状態に至らせる付勢部材を備え、
   前記筒部の前記係合部は、前記第２移動方向側の係合始端部と、この係合始端部から前記第１移動方向側へ軸方向に沿って延びる側壁とを含み、
   前記第２状態から前記第３状態への移行時に、前記係合始端部及び前記側壁が前記螺旋状山部の前記第１移動方向側における螺旋始端部に誘い込まれることによって、前記再係合が実現されるものであって、
   前記側壁は、軸方向に対して前記螺旋状山部の螺旋方向に所定の傾きを具備している、移動体の往復機構。
4. 請求項３に記載の移動体の往復機構において、
   前記螺旋始端部は、前記周面の法線方向に立ち上がる始端面を備える、移動体の往復機構。
5. 被清掃物を清掃する清掃部材と、
   請求項１に記載の移動体の往復機構と、を含み、
   前記回転軸は前記被清掃物に沿って配設され、
   前記移動体は前記清掃部材を保持している、清掃機構。
6. 窓部を有する筐体と、
   前記筐体内に配置され、前記窓部を介して走査光を所定の走査対象物に照射する走査光学系と、
   請求項５に記載の清掃機構と、を備え、
   前記被清掃物が前記窓部である、光走査装置。
7. 像担持体と、
   画像情報に基づいて前記像担持体に対して走査光を照射する、請求項６に記載の光走査装置と、
   を備える画像形成装置。

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