(57)【要約】　　　（修正有）【課題】クリーニングブレードにイコライズ機構を持たせ、かつクリーニングブレードを特定の範囲の姿勢に設置することにより、良好なクリーニングを行うことのできる画像形成装置を提供する。ことを目的としている。【解決手段】テンションローラに対向して中間転写ベルトに当接するクリーニングブレードの先端を中間転写ベルトの走行方向に対して下流側が鋭角となるよう傾斜させた状態で当接させた画像形成装置において、クリーニングブレードは中間転写ベルトの幅方向の略中央部において回動可能に軸支すると共に、クリーニングブレードと中間転写ベルト表面の接線とがその当接部においてなす角のうち鋭角の方をΦとし、付勢手段によりテンションローラが付勢される方向のベクトルから、無端ベルトの走行方向下流側に向かって、テンションローラ中心と当接部とを結ぶベクトルがなす角度をθとすると、Φ−９０≦θ＜Φ＋５の関係を満たすことを特徴とする。【選択図】　　図１
2004126122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
前記像担持体に当接する無端ベルトと、
前記無端ベルトを張架するテンションローラと、
前記テンションローラに張架力を付与する付勢手段と、
前記テンションローラに対向して前記無端ベルトに当接するクリーニングブレードとを有し、
前記クリーニングブレードの先端を前記無端ベルトの走行方向に対して下流側が鋭角となるよう傾斜させた状態で当接させた画像形成装置において、
前記クリーニングブレードは前記無端ベルトの幅方向の略中央部において回動可能に軸支すると共に、
前記クリーニングブレードと前記無端ベルト表面の接線とがその当接部においてなす角のうち鋭角の方をΦとし、
前記付勢手段により前記テンションローラが付勢される方向のベクトルから、前記無端ベルトの走行方向下流側に向かって、前記テンションローラ中心と前記当接部とを結ぶベクトルがなす角度をθとすると、
Φ−９０≦θ＜Φ＋５
の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記クリーニングブレードは、ブレード付勢手段により所定の圧力をもって前記無端ベルトに当接されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無端ベルトを用いて画像を転写する画像形成装置に関し、特にベルトを清掃するためにクリーニングブレード形状のクリーニング装置を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、複写機やレーザービームプリンタなどの画像形成装置において、感光体ドラムのような像担持体上に形成されたトナー画像を、中間転写体上に複数回転写してフルカラー画像を形成し、紙などの記録材上に一括して転写する構成のものが提供されている。中でも、各色のトナー画像を形成する複数の像担持体と、各像担持体に中間転写体として無端ベルトである中間転写ベルトを当接させ、トナー画像を重畳的に一次転写させた後に、記録材に一括して二次転写させる構成が広く知られている。
【０００３】
かかる中間転写ベルトを用いた構成にあっては、トナー画像を二次転写させた後に中間転写ベルトを清掃する必要がある。クリーニング方式はファーブラシ方式、クリーニングブレード方式等があるが、ウレタンゴムの板クリーニングブレードを使用したブレードクリーニング方式は、構成が簡単で、かつクリーニング効果も高い方式としてよく使用されている。その中でも、クリーニングブレードの先端を中間転写ベルトの走行方向に対して下流側が鋭角となるよう傾斜させた状態で当接する、いわゆるカウンター当接する方法が、クリーニング性も良好で、頻繁に使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記中間転写ベルトを駆動するためには、モータからの駆動をベルトに伝える駆動ローラと、中間転写ベルトの張力を維持するためのテンションローラが最低限必要である。ここで中間転写ベルトは像担持体との当接部において最も負荷が大きいことから、像担持体との当接部の下流側に駆動ローラを配置する必要がある。像担持体との当接部の上流側に駆動ローラを配置するとベルトに撓みが生じやすくなり、より大きな張力をベルトに与える必要が生じるため、ベルトへのダメージが大きくなるからである。このため像担持体との当接部より上流側にテンションローラを配置することとなり、中間転写ベルトを清掃するクリーニング装置は、テンションローラを対向ローラとして当接するよう配置することとなる。
【０００５】
テンションローラは、中間転写ベルトに対して一定の張力を与える目的のため、バネなどにより一定荷重でベルトを支えている。すなわちテンションローラは装置本体に対して位置が固定されているわけではなく、ベルトの周長や厚みムラ、テンションローラ自身や他のローラ（例えば駆動ローラ）の偏心などの影響を受け、その位置は時々刻々と変化する。クリーニング装置としてブレードクリーニング方式を採用した場合、このような対向ローラであるテンションローラの位置の不正確さは非常に大きな不利を生み出すことになる。
【０００６】
ブレードクリーニング方式は最適設定時における性能の高さは他のクリーニング方式の追従を許さないところではあるが、当接圧が高すぎるとクリーニングブレードがビビリやすくなったりする等、弊害が発生しやすい。このためクリーニングブレードの当接圧の許容範囲、言い換えれば設定の許容範囲は、他のクリーニング方式、例えばファーブラシを利用したクリーニング方式などに比べて狭い傾向にある。したがって、テンションローラのように位置が変動するローラを対向ローラとしては、ブレードクリーニング方式を採用するのは困難があった。
【０００７】
この問題を解決する手段として、クリーニングブレードを、バネの力を利用して中間転写ベルトに一定圧力で当接させる構成を利用することにより、比較的容易に使うことができる。しかし、例えば中間転写ベルトの奥側と手前側の周長に差がある場合、テンションローラの軸が傾き、クリーニングブレードとの間に母線ずれを発生させてしまう。特に周長が２ｍ近い中間転写ベルトを用いると、ベルトの左右端の周長差は最大２ｍｍ程度生じてしまう。このようなベルトを使用するとテンションローラの左右の位置は最大で１ｍｍ程度のずれが生じてしまい、クリーニングブレードとの間に無視できない母線ずれを引き起こしてしまう。この結果、クリーニングブレードが片当たりを起こしてしまい、クリーニングブレードの奥側と手前側の圧力に差が生じてしまい、クリーニング不良を生じてしまうことがわかった。
【０００８】
そこで本発明は、クリーニングブレードにイコライズ機構を持たせ、かつクリーニングブレードを特定の範囲の姿勢に設置することにより、テンションローラとの母線ずれを最小限に留め、良好なクリーニングを行うことのできる画像形成装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体と、前記像担持体に当接する無端ベルトと、前記無端ベルトを張架するテンションローラと、前記テンションローラに張架力を付与する付勢手段と、前記テンションローラに対向して前記無端ベルトに当接するクリーニングブレードとを有し、前記クリーニングブレードの先端を前記無端ベルトの走行方向に対して下流側が鋭角となるよう傾斜させた状態で当接させた画像形成装置において、前記クリーニングブレードは前記無端ベルトの幅方向の略中央部において回動可能に軸支すると共に、前記クリーニングブレードと前記無端ベルト表面の接線とがその当接部においてなす角のうち鋭角の方をΦとし、前記付勢手段により前記テンションローラが付勢される方向のベクトルから、前記無端ベルトの走行方向下流側に向かって、前記テンションローラ中心と前記当接部とを結ぶベクトルがなす角度をθとすると、Φ−９０≦θ＜Φ＋５の関係を満たすことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
［第一実施形態］
本発明に係る画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図１はテンションローラとクリーニングブレードの関係を示す図、図２はクリーニングブレードの当接部近傍を示す図、図３はクリーニングブレードの侵入量を説明する図、図４はクリーニングブレードの中央部に対する各位置における侵入量の比を説明する図、図５は画像形成装置の全体構成図である。
【００１１】
まず、図５を用いて画像形成装置全体について説明する。図に示す画像形成装置は複数の像担持体である感光体ドラムを用いて転写材にフルカラー画像を形成する、電子写真方式の４色フルカラー画像形成装置である。
【００１２】
図において画像形成装置１の内部には、矢印Ａ方向に走行する中間転写ベルト２が配設されている。この中間転写ベルト２はポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって無端ベルト状に構成され、駆動ローラ２ａ、二次転写内側ローラ２ｂ及びテンションローラ２ｃによって張架されている。
【００１３】
ここで中間転写ベルト２は感光体ドラム５との当接部において最も負荷が大きいことから、感光体ドラム５との当接部の下流側に駆動ローラ２ａを配置する必要がある。感光体ドラム５との当接部の上流側に駆動ローラ２ａを配置すると中間転写ベルト２に撓みが生じやすくなり、より大きな張力を中間転写ベルト２に与える必要が生じるため、中間転写ベルト２へのダメージが大きくなるからである。このため感光体ドラム５との当接部より上流側にテンションローラ２ｃを配置することとなり、中間転写ベルト２を清掃するクリーニング装置１６は、テンションローラ２ｃを対向ローラとして当接するよう配置している。
【００１４】
テンションローラ２ｃは直径Φ３０〜６０ｍｍ程度の円筒形であり、両端部を付勢手段であるバネ２ｄにより矢印Ｂ方向に加圧し、中間転写ベルト２に対する張架力を付与されている。加圧力は片側２ｋｇ程度であり、これにより中間転写ベルト２に適度な張力を発生させている。
【００１５】
中間転写ベルト２の上方には、同様の構成の４個の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが直列状に配置されている。画像形成部Ｐａを例に用いてその構成を説明する。画像形成部Ｐａは回転可能に配置されたドラム状の像担持体である感光体ドラム５ａを備えている。感光体ドラム５ａの周囲には、一次帯電器６ａ、現像器７ａ、クリーナ８ａ等のプロセス機器が配置されている。他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄも画像形成部Ｐａと同様の構成を備えており、図にはそれぞれ感光体ドラム５ｂ、５ｃ、５ｄのみを図示している。各画像形成部に配置した現像器７ａ〜ｄには、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色のトナー像を収納し、夫々の画像形成部は各色のトナー像を形成する。
【００１６】
まず画像形成部Ｐａにおいてマゼンタ成分色による画像信号が光学手段９ａから感光体ドラム５ａ上に投射されて静電潜像が形成され、これに現像器からマゼンタトナーが供給されてマゼンタトナー像が形成される。このトナー像が感光体ドラム５ａの回転に伴って、感光体ドラム５ａと中間転写ベルト２とが当接する転写部位に到達すると、一次転写ローラ１０ａによって中間転写ベルト２上に転写される。同様に画像形成部Ｐｂ〜ｄにおいて形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト２上に重畳的に転写される。
【００１７】
一方、給送カセット３から取り出された記録材Ｓは、レジストローラ対４を経て中間転写ベルト２へと搬送される。記録材Ｓはレジストローラ対４から、中間転写ベルト２の二次転写内側ローラ２ｂと、これに対し離接する二次転写ローラ１１とのニップへ搬送され、中間転写ベルト２上のトナー像が一括して記録材Ｓ上に転写される。記録材Ｓは搬送ベルト１２により定着部１３に搬送され、熱と圧力によってトナーを記録材Ｓ上に定着させる。定着部１３では記録材Ｓと定着ローラ１３ａとの離型性を高めるために、離型性オイル（例えばシリコンオイル等）を定着ローラ１３ａ表面にコートする機構を有しており、記録材Ｓ上にもこのオイルが付着する。トナー像が定着された記録材は排出トレイ１４に排出されるが、自動で両面画像を形成する場合には図示しない記録材反転パスを通過し、画像形成部へと再給送する。
【００１８】
その後、感光体ドラム５ａ〜ｄに残留したトナーはクリーナ８ａ〜ｄによって除去され、さらに残留電荷が図示しない前露光手段によって除去された後に、感光体ドラム５ａ〜ｄは次の画像形成に供される。また中間転写ベルト２の二次転写部位の下流側には、除電帯電器１５、クリーニング装置１６を配設しており、中間転写ベルト２に付着したトナーなどを除去する。
【００１９】
図１に示すように、クリーニング装置１６のクリーニングブレード１６ａは、その先端を中間転写ベルト２の走行方向（矢印Ａ方向）に対して下流側が鋭角となるよう傾斜させた状態で、中間転写ベルト２を介してテンションローラ２ｃに対し当接し、図示しない付勢手段により加圧させている。またクリーニングブレード１６ａは、中間転写ベルト２の幅方向の略中央部において回動可能に軸支されており、イコライズ機構を有している。
【００２０】
上記構成において、中間転写ベルト２の接線とクリーニングブレード１６ａがその当接部においてなす角のうち、鋭角の方を角度Φとする。そしてバネ２ｄによりテンションローラ２ｃが付勢される方向のベクトルから、中間転写ベルト２の走行方向下流側に向かって、前記テンションローラ中心と前記当接部とを結ぶベクトルがなす角度をθとする。すると、中間転写ベルト２表面へのクリーニングブレード１６ａの当接位置がΦ−９０≦θ＜Φ＋５の範囲であることにより、良好なクリーニングを達成することができた。ここでブレードの当接角Φは、クリーニングブレード１６ａの機能を確保するためには一般的に１０°〜３０°の範囲内にあり、上記不等式はΦ＜４７．５°の場合に成立する。
【００２１】
上記設定範囲について図１を用いて詳しく説明すると、円Ａはテンションローラ２ｃの理想的な位置であり、搬送ベルト１２の周長や厚みムラ、テンションローラ２ｃ自身やその他のローラ（例えば駆動ローラ等）の偏心などがない場合の位置を示しており、理想的には奥側も手前側も円Ａの位置にあることが理想である。しかし、現実にはずれが生じ、上記のようなローラの偏心やベルト周長差の影響により、テンションローラ２ｃの一方端、例えば手前端部が円Ｂの位置までずれたとする。この場合、手前側のクリーニングブレード１６ａはイコライズ軸の回転によって、ブレード面と垂直方向に移動する。その結果、テンションローラ２ｃの軸はＣ０−Ｃ１’となるのに対して、クリーニングブレード１６ａの当接している線はＡ０−Ｂとなる。この２つの線は平行とはならないため、クリーニングブレードの当接する線と被清掃面は母線がずれていることとなる。
【００２２】
このような母線のずれにより、どのような弊害が生じるのかについて、図１及び図２を用いて説明する。図２において、クリーニングブレード１６ａの侵入量について説明する。クリーニングブレード１６ａは弾性体であるため実際には図に示すように先端が屈曲するが、仮想的に剛体であると仮定すると、図２に破線にて示す如く被清掃面に食い込む形となる。このときの仮想ブレード１６ｂ先端と被清掃面との距離を侵入量δとする。図３に示すように侵入量δとブレードの当接圧は比例関係にあり、またブレードの当接角Φが大きいほど当接圧も高くなる関係にある。
【００２３】
ここで図１に戻り、テンションローラ２ｃにずれが生じていない場合を考えると、クリーニングブレード１６ａと被清掃面とは円Ａ上の点で当接する。奥側の点をＡ０、手前側の点をＡ１とする。これを基準と考え、テンションローラ２ｃの手前側が奥側に比べてクリーニングブレード１６ａから遠ざかる方向にｍだけ移動したとする。この場合、イコライズ機能が働くので、クリーニングブレード１６ａはブレード面に垂直な方向に移動する。この結果、Ａ１点はＢ点に移動する。このときのＡ０点、Ｂ点の座標はそれぞれ以下の通りになる。
Ａ０＝（ｒｃｏｓ（π−θ），　ｒｓｉｎ（π−θ），　０）
Ｂ　＝（ｒｃｏｓ（π−ｔ），　ｒｓｉｎ（π−ｔ），　ｍ）
ｒはクリーニングブレード１６ａを剛体と考えたときのクリーニングブレード１６ａ先端からテンションローラ２ｃ中心までの距離、すなわち（テンションローラ２ｃの半径−侵入量）を示す。このときイコライズ機能により、手前側と奥側端部の侵入量δは同一の値となる。また、θ、ｔ共にテンションローラ中心と前記当接部とを結ぶベクトルがなす角度であり、テンションローラの加圧方向を０°とし、進行方向下流側をプラスとしている。
【００２４】
ここで、次の計算が成立する。
Ｃｏｓ（ｔ−α）＝（ｓｉｎθ＋（（ｍ／ｒ）＋ｃｏｓθ）×ｔａｎ（Φ−θ）））／（√（ｔａｎ２（Φ−θ）＋１））
Ｓｉｎα　　　　＝１／√（ｔａｎ２（Φ−θ）＋１）
このとき、線分Ｃ０−Ｃ２上の任意の点Ｘ（ｘ，　０，　ｗｘ／ｍ）（ｗ：テンションローラの長さ）から線分Ａ０−Ｂへの距離を考えると、最大の値は線分Ｃ０−Ｃ１の中間点であり、最小の値は手前側または奥側端部である。また、θ＝Φの時にクリーニングブレード１６ａ全域に渡ってほぼ均一の侵入量の系を得ることができ、この値からθが外れるほど両端部の侵入量は中央部の侵入量より小さくなる傾向がある。
【００２５】
ところで、実験により、両端部の侵入量が中央部の侵入量の８割以下となると、クリーニングの許容範囲を得ることが難しくなることがわかっている。上記した如く侵入量と圧力はほぼ比例関係にあり（図３参照）、両端部の圧力が中央部の８割以下となると、中央部を基点としたクリーニングブレード１６ａのびびりや端部の圧不足によるクリーニング不良が防止しにくくなるためである。加えて、被清掃面に対する母線のずれが大きくなることの不安定要素も加わることとなる。
【００２６】
そして、図４に示すように、両端部の侵入量が中央部の８割以上であるためには、Φ−９０≦θ＜Φ＋５であればよいことがわかる。逆にこの範囲であれば、母線のずれの影響もほとんどなく、良好なクリーニングを保つことができる。
【００２７】
［他の実施形態］
上記第一実施形態においては、クリーニングブレード１６ａを、中央部を軸とするイコライズ機能を持たせ、テンションローラ２ｃに対して加圧する構成としている。しかしクリーニングブレード１６ａをゴムのような弾性体で構成することにより、加圧は必ずしも必要でない。加圧を行わないとクリーニングブレード１６ａの被清掃面に対する母線ずれが発生した場合に総圧の変動を完全には補正できないものの、本発明に示すイコライズ機能及び当接位置規制により、クリーニングブレード１６ａのスラスト方向の当接圧分布を充分に均一にすることが可能となるからである。
【００２８】
また第一実施形態においてはクリーニングブレード１６ａが弾性体の場合について説明したが、クリーニングブレード１６ａが剛体の場合であっても、対向するテンションローラ２ｃや中間転写ベルト２が弾性体であれば、本発明は完全に成立する。さらに、テンションローラ及び中間転写ベルト２までが剛体である場合、侵入量という概念が意味を持たなくなってしまうが、クリーニングブレード１６ａをばね加圧により付勢する構成とすれば剛体のクリーニングブレードを使用することが可能である。この場合にあっても、第一実施形態中のｒをテンションローラ２ｃの中心から被清掃面（この場合中間転写ベルト）表面への距離と置き換えることにより、ほぼ同様の理論を構成することができる。これは、Φ−９０≦θ＜Φ＋５の式が、クリーニングブレードの当接角と当接位置の関係だけからなることからも知ることができる。
【００２９】
また第一実施形態においては無端ベルトとして中間転写ベルトをもちいて説明しているが、ベルトの張力を与えているローラ部の対向にクリーニングブレードを配設する構成のクリーニング装置においては、本発明は常に成立する。すなわち感光ベルト、転写ベルト、定着部のベルトなどのクリーニング装置において、全て本発明を適用することが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
上記説明した如く、クリーニングブレードを無端ベルトの幅方向の略中央部において回動可能に軸支し、クリーニングブレードをテンションローラに対向して無端ベルトに当接させることによりクリーニングを行う画像形成装置において、クリーニングブレードの当接角Φとクリーニングブレードの当接位置θとがΦ−９０≦θ＜Φ＋５の関係を満たすように設置することにより、クリーニングブレードと被清掃面の母線ずれを最小限に抑えることが可能となり、良好なクリーニングを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】テンションローラとクリーニングブレードの関係を示す図である。
【図２】クリーニングブレードの当接部近傍を示す図である。
【図３】クリーニングブレードの侵入量を説明する図である。
【図４】クリーニングブレードの中央部に対する各位置における侵入量の比を説明する図である。
【図５】画像形成装置の全体構成図である。
【符号の説明】
Ｐ　　　　…画像形成部
Ｓ　　　　…記録材
１　　　　…画像形成装置
２　　　　…中間転写ベルト
２ａ　　…駆動ローラ
２ｂ　　…二次転写内側ローラ
２ｃ　　…テンションローラ
２ｄ　　…バネ
３　　　　…給送カセット
４　　　　…レジストローラ対
５　　　　…感光体ドラム
６　　　　…一次帯電器
７　　　　…現像器
８　　　　…クリーナ
９　　　　…光学手段
１０　　　　…一次転写ローラ
１１　　　　…二次転写ローラ
１２　　　　…搬送ベルト
１３　　　　…定着部
１３ａ　　…定着ローラ
１４　　　　…排出トレイ
１５　　　　…除電帯電器
１６　　　　…クリーニング装置
１６ａ　　…クリーニングブレード
１６ｂ　　…仮想ブレード
【図１】
2004126122.tif 000003
【図２】
2004126122.tif 000004
【図３】
2004126122.tif 000005
【図４】
2004126122.tif 000006
【図５】
2004126122.tif 000007