清掃装置および画像形成装置
【課題】 長期に亘って感光体表面にトナーおよびタルクなどの被膜を形成することなく、またキャリアなどによる損傷を防止して、良好なクリーニング性を維持し、均一で高品位な画像を得ることが可能な清掃装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】 電極部材２６４は、クリーニングブラシ支持体２６２の半径方向の外側に延在するようにブラシ繊維２６８が設けられるクリーニングブラシ２６１に、対向面２６９を対向させて近接して配置される。電源２６５が電極部材２６４に予め定める周波数および予め定める振幅を有する電圧を印加すると、電極部材２６４とクリーニングブラシ２６１との間隙には振動電界が形成される。この振動電界によって、ブラシ繊維２６８が振動し、ブラシ繊維２６８に当接する感光体２１に残留する現像剤が回収される。予め定める周波数をブラシ繊維２６８の固有振動数にすると、ブラシ繊維２６８は共振し、より大きく振動する。
【解決手段】 電極部材２６４は、クリーニングブラシ支持体２６２の半径方向の外側に延在するようにブラシ繊維２６８が設けられるクリーニングブラシ２６１に、対向面２６９を対向させて近接して配置される。電源２６５が電極部材２６４に予め定める周波数および予め定める振幅を有する電圧を印加すると、電極部材２６４とクリーニングブラシ２６１との間隙には振動電界が形成される。この振動電界によって、ブラシ繊維２６８が振動し、ブラシ繊維２６８に当接する感光体２１に残留する現像剤が回収される。予め定める周波数をブラシ繊維２６８の固有振動数にすると、ブラシ繊維２６８は共振し、より大きく振動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体表面に残留したトナー等の付着物を除去する清掃装置および画像形成装置に関し、より詳細には、複写機、レーザプリンタおよびファクシミリなどの電子写真方式を用いる分野で使用される画像形成装置において、感光体上に形成された静電潜像をトナー等によって現像し、現像したトナー像を転写体に転写した後、感光体表面に残留したトナー等の付着物を除去する清掃装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いる複写機およびプリンタなどの画像形成装置は、帯電させた感光体に対して、取得した画像データに基づいて露光することによって、感光体上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像にトナー（以下「現像剤」ともいう）を供給することによってトナー像を形成する。感光体上に形成されたトナー像は、転写材に転写されて定着されることによって、転写材に画像が形成される。
【０００３】
画像形成装置は、感光体上に形成されたトナー像を転写材へ転写した後、感光体上に残留している現像剤などを逐次除去して回収するクリーニング装置を備えている。繰り返し行われるトナー像の形成処理に際して、感光体上にトナーが残留していると、感光体表面を均一に帯電させることが困難となるため、残留トナーを確実に除去する必要がある。
【０００４】
清掃装置は、感光体表面に接触して、感光体表面に残留したトナーを回収するクリーニングブレードまたはクリーニングブラシなどをクリーニング部材として有している。クリーニングブレードは、一般にゴム部材によって構成されており、感光体表面を擦りながらトナーを回収する。クリーニングブラシは、電気抵抗が１．０×１０６．５〜１．０×１０９．５Ω・ｃｍ程度の導電性を有するナイロン材によって構成されたブラシ部材または繊維からなり、感光体表面に接触しながらトナーを回収する。クリーニングブラシを所定電位に帯電させることによって、逆の電位に帯電しているトナーおよびキャリアをクリーニングブラシに吸着させることもできるので、より効率よく感光体表面を清掃することができる。
【０００５】
特許文献１に記載される画像形成装置のクリーニング機構は、転写部とクリーニング部との間に、超音波発生装置が設けられている。この超音波発生装置は、トナーの固有振動数と同じ振動数を持つ超音波を発生し、超音波によってトナーを振動させ、感光体との付着力を弱めて、トナーを感光体からはがれやすくするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３１３５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
クリーニングブレードのように感光体表面に当接するクリーニング部材を用いるクリーニング装置は、トナーを回収するために当接部分を充分な硬度にするとともに、比較的大きな荷重で感光体表面に当接させる必要がある。したがって、感光体表面にトナーまたはタルクなどの被膜が形成されたり、粒形の粗い紙粉によって感光体表面が損傷することがあり、画質の低下を招くとともに、感光体の寿命を短くするという問題がある。
【０００８】
特許文献１に記載される超音波発生装置でトナーを振動させるには、トナーの固有振動数と同レベルの高い振動数、たとえば６μｍトナーで２．８×１０４ｋＨｚの振動数が必要であり、発熱が懸念されるとともに、感光体上のトナーに超音波を照射させるため、感光体にも振動が伝搬して、感光体上に形成されるトナー画像に乱れが生じることが懸念される。
【０００９】
本発明の目的は、長期に亘って感光体表面にトナーおよびタルクなどの被膜を形成することなく、またキャリアなどによる損傷を防止して、良好なクリーニング性を維持し、均一で高品位な画像を得ることが可能な清掃装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、円柱形状であり、半径方向に移動可能に支持されるブラシ本体と、ブラシ本体の外周円に周方向全周にわたって植設されるブラシ繊維とからなり、ブラシ本体の中心軸が円筒形状の被清掃体の中心軸に平行に配置され、ブラシ繊維の先端が内接する仮想外周円が被清掃体の外周面に接触し、被清掃体の回転方向と逆方向に回転する導電性のブラシと、
仮想外周円に近接して対向する対向面が形成され、ブラシに対して電極となる電極部材と、
予め定める周波数で変化する電圧を電極部材に印加する電圧印加手段とを含むこと特徴とする清掃装置である。
【００１１】
また本発明は、前記予め定める周波数は、前記ブラシ本体に設けられるブラシ繊維の固有振動数およびｎを自然数とするとき該固有振動数のｎ次の正規振動周波数のうちのいずれか１つの周波数であることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記電圧印加手段が電極部材に印加する電圧は、予め定める電圧値である直流電圧に予め定める振幅の電圧値である交流電圧を重畳した電圧であることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記対向面と前記ブラシ本体の中心軸に直交する平面との交線が、前記ブラシ本体を前記ブラシ本体の中心軸に直交する平面で切断したときの外周円と同心円である円の一部であること特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記電極部材は、前記対向面に絶縁材料から成るコート層が形成されることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記電極部材は、前記対向面にフッ素樹脂が被膜されることを特徴とする。
また本発明は、前記清掃装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、円柱形状であり、半径方向に移動可能に支持されるブラシ本体と、ブラシ本体の外周円に周方向全周にわたって植設されるブラシ繊維とからなる導電性のブラシは、ブラシ本体の中心軸が円筒形状の被清掃体の中心軸に平行に配置され、ブラシ繊維の先端が内接する仮想外周円が被清掃体の外周面に接触し、被清掃体の回転方向と逆方向に回転する。電極部材は、仮想外周円に近接して対向する対向面が形成され、ブラシに対して電極となる。そして、電圧印加手段によって、予め定める周波数で変化する電圧が電極部材に印加される。
【００１７】
すなわち、電極部材に印加される電圧が予め定める周波数で変化することによって、ブラシ本体の周囲に形成される電界が変化し、ブラシ本体が振動する。ブラシ本体が振動することによって、被清掃体である感光体に当接するブラシ繊維の先端も振動し、転写後に感光体表面に残留する残留現像剤などの付着力を低減し、ブラシの弱い掻き取り力（摺擦力）でも、付着物を除去して回収することができる。したがって、長期に亘って感光体表面にトナーおよびタルクなどの被膜が形成されることなく、またキャリアなどによる損傷を防止して、良好なクリーニング性を維持し、均一で高品位な画像を得ることができる。
【００１８】
また本発明によれば、前記予め定める周波数は、前記ブラシ本体に設けられるブラシ繊維の固有振動数およびｎを自然数とするとき該固有振動数のｎ次の正規振動周波数のうちのいずれか１つの周波数であるので、ブラシ繊維が共振して、ブラシ繊維の振動振幅がより大きくなり、ブラシ繊維と接触する残留現像剤をより大きく振動させて、付着力を低減することができ、クリーニング性の向上を図ることができる。
【００１９】
また本発明によれば、前記電圧印加手段が電極部材に印加する電圧は、予め定める電圧値である直流電圧に予め定める振幅の電圧値である交流電圧を重畳した電圧であるので、印加する電圧に含まれる直流電圧によって、ブラシ本体の周囲に強い電界を形成し、静電吸引力を高めることができる。したがって、ブラシが感光体から除去し、ブラシに付着した残留現像剤をブラシから効率よく剥離させることができる。また、電極部材の静電吸引力によって、ブラシ繊維の先端が電極部材の方に引き寄せられるので、感光体と当接したことによって倒れたブラシ繊維を起こすことができる。
【００２０】
また本発明によれば、前記対向面と前記ブラシ本体の中心軸に直交する平面との交線が、前記ブラシ本体を前記ブラシ本体の中心軸に直交する平面で切断したときの外周円と同心円である円の一部である。したがって、電極部材の対向面とブラシ本体の外周円との間隙が一定になるので、ブラシ本体の周囲に形成される電界がブラシ本体の外周面に均一に伝搬され、ブラシ本体を均一に振動させることができ、効率のよいクリーニング性能を長期に亘って維持することができる。
【００２１】
また本発明によれば、前記電極部材は、前記対向面に絶縁材料から成るコート層が形成されるので、電極部材に高い電圧を印加しても、大気中放電の発生を防止することができる。したがって、電極部材により高い電圧を印加することができ、ブラシをさらに大きく振動させるとともに、静電吸引力をさらに大きくすることができる。したがって、残留現像剤のクリーニング性、残留現像剤によるブラシの目詰まりの防止、およびブラシの毛倒れをより効率よく防止することができる。
【００２２】
また本発明によれば、前記電極部材は、前記対向面にフッ素樹脂が被膜される。すなわち、フッ素樹脂で被膜された面は、ブラシから剥離した残留現像剤が電極部材に付着するのを抑制する効果があるので、電極部材が汚染されることを防止し、安定した電界を形成することができ、ブラシによる残留現像剤の回収を安定化させるとともに、ブラシの毛倒れを長期に亘り維持することができる。
【００２３】
また本発明によれば、前記清掃装置を備える。すなわち、残留現像剤の回収効率を向上し、ブラシ繊維の毛倒れを防止することができる清掃装置を備えるので、長期に亘って高い印刷品質を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の一形態である感光体クリーニング装置２６を備える画像形成装置１の構成を示す図である。
【図２】感光体クリーニング装置２６の構成を示す図である。
【図３】ブラシ繊維２６８による現像剤の回収とブラシ繊維２６８の変形とを示す図である。
【図４】ブラシ繊維２６８の正規振動を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の他の形態である感光体クリーニング装置２６ａの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本発明の実施の一形態である感光体クリーニング装置２６を備える画像形成装置１の構成を示す図である。画像形成装置１は、カラー画像を形成可能とするタンデム方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置１は、ネットワークを介して接続されるパーソナルコンピュータもしくは端末装置から送信される画像データ、またはスキャナなどの原稿読取装置によって読み取られた画像データに基づいて、記録媒体となる記録用紙Ｐに対して、カラー画像またはモノクロ画像を形成するプリンタ機能を有する。
【００２６】
画像形成装置１は、像担持体としての感光体２１、帯電器２２、露光器２３、トナーおよびキャリアからなる二成分現像剤を使用した現像器２４、一次転写ローラ２５、および感光体クリーニング装置２６を含んで構成される画像形成ステーション部２と、二次転写部３と、定着手段４と、用紙供給手段５と、排紙手段６とを含んで主要部が構成されている。
【００２７】
画像形成ステーション部２は、カラー画像を表すカラー画像情報に含まれるイエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、およびブラック（ｋ）の各色の画像情報に対応するために、イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用およびブラック画像用の４つの画像形成ステーションに分かれている。そして後述する中間転写ベルト３１の進行方向Ａに対し、イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用、およびブラック画像用の画像形成ステーションがこの順で並設されている。
【００２８】
イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用およびブラック画像用の４つの画像形成ステーションは、それぞれ、実質的に同一の構成を有しており、各色に対応する画像データに基づいて、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの画像を形成して、中間転写ベルト３１上で重ね合わせて４色のトナーからなる画像を形成し、二次転写部３で記録用紙Ｐ上にトナー像を転写する。そして、記録用紙Ｐ上のトナー像を定着手段４で加熱定着することによって、記録用紙Ｐ上にフルカラー画像を形成する。
【００２９】
画像形成ステーション部２を構成する各部材は、カラー画像情報に含まれるブラック（ｋ）、シアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、およびイエロー（ｙ）の各色の画像情報に対応するために、それぞれ４つずつ設けられる。
【００３０】
被清掃体である感光体２１は、有機感光体（Organic Photoconductor；略称「ＯＰＣ」）などの感光性材料を表面に有する略円筒のドラム形状を呈し、露光器２３の上方に配設され、図示しない駆動手段と制御手段とによって、回転方向Ｂに回転駆動するように制御されている。帯電器２２は、感光体２１の表面を所定の電位に均一に帯電するためのスコロトロン方式の帯電器であって、感光体２１の外周面に近接して配置されている。
【００３１】
露光器２３は、図示しない画像処理部から出力された画像データに基づいて、帯電器２２にて帯電される感光体２１の表面に、レーザ光を照射して露光することによって、感光体２１の表面における露光部の電位を低下させ、当該表面に画像データに応じた静電潜像を書き込み形成する機能を有する。露光器２３は、各色に対応する画像形成ステーションに応じて、イエロー、マゼンタ、シアン、またはブラックに対応する画像データが入力されることによって、対応する色に応じた静電潜像を形成するようになっている。露光器２３としては、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（略称「ＬＳＵ」）の他、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；略称「ＥＬ」）、または発光ダイオード（Light Emitting Diode；略称「ＬＥＤ」）などの発光素子をアレイ状に並べた書き込み装置、たとえば書き込みヘッドを使用することができる。
【００３２】
現像器２４は、現像剤を担持する現像剤潜像体となる現像ローラと、現像剤を収容する現像槽とを備える。ここで、本発明の実施の形態では、二成分現像剤を用いて、露光器２３によって感光体２１の表面に形成された静電潜像を、当該トナーによって反転現像してトナー像を形成する。現像剤としては、二成分現像剤に限定されるものでなく、一成分現像剤も用いることができる。また、現像器２４は、各色に対応したそれぞれのトナーを収容し、トナーの消費量に応じて現像槽にトナーを補給するトナーボトル２７を備える。現像ローラは、トナーが感光体２１へ移動し得る現像領域へ現像剤を搬送するように構成されている。また、現像槽に収容される現像剤中のトナーは、感光体２１に帯電される表面電位と同極性に帯電されている。感光体２１に帯電される表面電位の極性および使用するトナーの帯電極性は、ここでは何れもマイナスとする。
【００３３】
中間転写ベルト３１は、二次転写部３の構成部材の一部材である転写ローラ３２と、後述するベルトクリーナ３４に対向する対向ローラ３５とによって張架されてループ状の移動経路を形成する無端状のベルト部材であり、対向ローラ３５の回転に伴って回転駆動する。
【００３４】
中間転写ベルト３１が、感光体２１に接しながら感光体２１を通過する際、中間転写ベルト３１を介して感光体２１に対向配置される一次転写ローラ２５から、感光体２１の表面のトナーの帯電極性とは逆極性、ここでは正極性の転写バイアスが印加され、感光体２１上に形成されたトナー像が、中間転写ベルト３１上へ転写されて担持される。
【００３５】
トナー像の転写工程が終了した感光体２１は、感光体２１の表面に付着した付着物、つまり感光体２１の表面に残留した現像剤（以下「残留現像剤」ともいう）等が後述する感光体クリーニング装置２６によって除去され、回収される。
【００３６】
二次転写部３では、二次転写ローラ３３が、中間転写ベルト３１上に担持されるトナー像の搬送とタイミングを合わせて用紙供給手段５によって供給搬送される記録用紙Ｐを介して、中間転写ベルト３１に圧接する。二次転写ローラ３３と中間転写ベルト３１との圧接部分が転写ニップ部となる。中間転写ベルト３１に担持されるトナー像と記録用紙Ｐとが、タイミングを合わせて転写ニップ部を通過するとき、二次転写ローラ３３には、トナーを引き付ける正電位（転写電界）が印加され、中間転写ベルト３１上のトナー像を記録用紙Ｐへ転写させる。
【００３７】
定着手段４は、二次転写部３よりも記録用紙Ｐの搬送方向下流側に設けられ、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とを含む。加熱ローラ４１は図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられ、記録用紙Ｐに転写されて担持される未定着トナー像を構成するトナーを加熱して溶融させ、記録用紙Ｐに定着させる。加熱ローラ４１の内部には、図示しない加熱手段が設けられ、加熱ローラ４１の表面が所定の温度となるように加熱ローラ４１を加熱する。加熱手段には、たとえば、ヒータあるいはハロゲンランプなどを使用することできる。
【００３８】
加圧ローラ４２は、加熱ローラ４１に圧接するように設けられ、加圧ローラ４２の回転駆動に従動回転可能に支持される。加圧ローラ４２は、加熱ローラ４１によって、トナーが溶融して記録用紙Ｐに定着する際に、トナーと記録媒体とを押圧することによって、トナー像の記録用紙Ｐへの定着を補助する。加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との圧接部が定着ニップ部である。定着手段４によれば、二次転写部３において、トナー像が転写された記録用紙Ｐが、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とによって挟持され、定着ニップ部を通過する際に、トナー像が加熱下に記録用紙Ｐに押圧されることによって、トナー像が記録用紙Ｐに定着され、画像が形成される。
【００３９】
用紙供給手段５は、用紙供給トレイ５１と、ピックアップローラ５２と、レジストローラ５３と、搬送ローラ５４と、用紙ガイド５５とを含む。用紙供給トレイ５１は、画像形成装置１の鉛直方向下部に設けられ、記録用紙Ｐを貯留する容器状部材である。記録用紙Ｐとしては、普通紙、カラーコピー用紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シートおよび葉書などをあげることができる。
【００４０】
ピックアップローラ５２は、用紙供給トレイ５１に貯留される記録用紙Ｐを１枚ずつ取り出し、レジストローラ５３に向けて送給する。レジストローラ５３は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ部材であり、ピックアップローラ５２から送給される記録用紙Ｐを、中間転写ベルト３１に担持されるトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、転写ニップ部に送給されるように、記録用紙Ｐの搬送経路を規定する用紙ガイド５５に送給する。用紙ガイド５５に送給された記録用紙Ｐは、互いに圧接するように設けられる一対のローラ部材である搬送ローラ５４に搬送され、転写ニップ部に搬送される。
【００４１】
排紙手段６は、排出ローラ６１を含む。排出ローラ６１は、用紙搬送方向において定着手段４における定着ニップ部よりも下流側に設けられ、定着手段４によって画像が定着された記録用紙Ｐを、画像形成装置１の鉛直方向上面に設けられる図示しない排出トレイに排出する。排出トレイは、画像が定着された記録用紙Ｐを貯留する。
【００４２】
図２は、感光体クリーニング装置２６の構成を示す図である。清掃装置である感光体クリーニング装置２６は、クリーニングブラシ２６１と、電源２６３と、電極部材２６４と、電源２６５と、トナー落下防止用下シール２６６と、廃トナーケース２６７とを含む。
【００４３】
ブラシであるクリーニングブラシ２６１は、クリーニングブラシ支持体２６２およびブラシ繊維２６８を含んで構成される。ブラシ本体であるクリーニングブラシ支持体２６２は、直径が、たとえば１０ｍｍの円柱形状であり、半径方向に移動可能に支持される。ブラシ繊維２６８は、クリーニングブラシ支持体２６２の半径方向の外側に延在するように設けられ、長さが、たとえば５ｍｍである。
【００４４】
クリーニングブラシ支持体２６２の図示しないシャフト（以下「軸」ともいう）は、たとえばΦ６ｍｍのステンレス（Stainless Used Steel；略称「ＳＵＳ」）もしくはアルミニウムであり、廃トナーケース２６７の図示しない軸受けに貫通させて支持されている。軸受けの内径は、たとえば６．１ｍｍであり、シャフトとのすき間を０．１ｍｍとしている。したがって、クリーニングブラシ２６１が振動する場合は、感光体２１に対して０．１ｍｍの幅で離接振動が可能になり、残留現像剤に振動を与えることができる。
【００４５】
クリーニングブラシ２６１は、ブラシ繊維２６８の先端に内接する仮想外周円が感光体２１に当接して配置され、感光体２１の回転方向Ｂと反対の回転方向Ｃに高速度で回転する。クリーニングブラシ２６１は、感光体２１の周速度以上の周速度で回転するが、クリーニングブラシ２６１の直径が感光体２１の直径よりも短いので、クリーニングブラシ２６１の方が感光体２１よりも高速で回転することになる。クリーニングブラシ２６１は、トナー像の転写工程が終了した後の感光体２１に接触して、感光体２１と残留現像剤との付着力を弱め、残留現像剤を掻き落とす。
【００４６】
クリーニングブラシ２６１は、感光体２１に対して、ある程度の喰い込み量を持っており、この喰い込み量は、クリーニングブラシ２６１の性能と感光体２１への影響とを考慮して設定する。具体的には、クリーニング性能が悪い場合には、大きな喰い込み量、すなわち高い接触圧で接触させ、クリーニング性能がよい場合には、小さな喰い込み量、すなわち低い接触圧で接触させる。本実施の形態では、喰い込み量は、たとえば０．５〜２．０ｍｍ程度に設定されるが、クリーニングブラシ２６１のブラシ繊維２６８の材料の選択などによって、感光体２１への影響とクリーニング能力との両方を良好にする喰い込み量の選択の幅を広げることができる。
【００４７】
ブラシ繊維２６８の材料としては、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン、フッ素系、綿、もしくは羊毛などの繊維、またはガラスもしくは金属などを繊維状に加工したものが用いられる。
【００４８】
繊維の太さは、たとえば５〜１５デニール／フィラメントのものが使用される。また、ブラシ繊維の密度は、１万〜１０万本／ｉｎｃｈ２、ブラシの長さは、１〜１０ｍｍが適当である。さらに、ブラシ繊維２６８が非導電性の場合には、導電性処理を施すことによって、導電性を有するクリーニングブラシ２６１とする。
【００４９】
クリーニングブラシ２６１は、クリーニングブラシ支持体２６２上にブラシ繊維２６８を直接固定することによって構成されるか、あるいは、ブラシ繊維２６８の織物をクリーニングブラシ支持体２６２上に接着することによって構成される。すなわち、ブラシ繊維２６８は、クリーニングブラシ支持体２６２の外周円に周方向全周にわたって植設される。ブラシ繊維２６８の先端、つまり毛先は、ブラシ繊維２６８が切断された後の形状であってもよいし、ループ形状であってもよい。本実施の形態では、ナイロン繊維を導電性加工したものを用い、ブラシ繊維の太さは６デニール／フィラメント、ブラシの密度は５万本／ｉｎｃｈ２、ブラシ繊維の長さは５ｍｍである。
【００５０】
電源２６３は、直流の電源であり、クリーニングブラシ２６１に対して、転写バイアスと逆極性、つまり負極性の直流のバイアス電圧を印加する。印加されるバイアス電圧は、−２００Ｖ〜−４００Ｖが好ましく、本実施の形態では、−２５０Ｖに設定する。クリーニングブラシ２６１にバイアス電圧を印加することによって、クリーニングブラシ２６１は、感光体２１に静電吸引力を及ぼし、転写後に残留した正帯電のトナーおよびキャリアを、感光体２１から効率よく回収することができる。静電吸引力は、電極間に生じる電気力線の張力による吸引力であり、印加される電圧の２乗に比例し、電極間の距離の２乗に反比例する。
【００５１】
電極部材２６４は、たとえばステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、真鍮またはカーボンなどの導電性材料などの材料によって構成されれば特に限定されないが、本実施の形態ではステンレスによって構成される。電極部材２６４は、クリーニングブラシ２６１に対向する対向面２６９が形成され、対向面２６９をクリーニングブラシ２６１に対向させて近接して配置される。
【００５２】
より詳細には、対向面２６９をクリーニングブラシ支持体２６２の軸線に直交する仮想平面で切断したとき、図２に示すように、切断された対向面２６９の切断部分は円弧ＦＧである。すなわち、対向面２６９と仮想平面との交線が円弧ＦＧである。その円弧ＦＧは、クリーニングブラシ支持体２６２が仮想平面で切断された切断部分の外周円と同心円である。電極部材２６４は、その同心円の中心に対して、第４象限の位置に、対向面２６９がブラシ繊維２６８の先端に内接する仮想外周円から間隙Ｅをおいて配置されている。本実施の形態では、間隙Ｅは、２００μｍと設定される。
【００５３】
電圧印加手段である電源２６５は、電極部材２６４に予め定める周波数および予め定める振幅を有する電圧を印加する。予め定める周波数は、ブラシ繊維の固有振動数以上の周波数である。本実施の形態では、電源２６５は、予め定める周波数が１９８Ｈｚで、予め定める振幅が１．５ｋＶｐｐの正弦波の波形を有する電圧を電極部材２６４に印加する。このときの予め定める電圧値であるオフセット電圧は−５００Ｖである。したがって、電圧の振幅は、−１２５０Ｖ〜＋２５０Ｖである。電源２６５によって、電極部材２６４に予め定める周波数および予め定める振幅を有する電圧が印加されると、電極部材２６４とクリーニングブラシ２６１との間隙には振動電界が形成される。この振動電界によって、クリーニングブラシ２６１の構成部材であるクリーニングブラシ支持体２６２は、振動する。
【００５４】
図３は、ブラシ繊維２６８による現像剤の回収とブラシ繊維２６８の変形とを示す図である。図３では、クリーニングブラシ２６１が振動しながら一回転する間に、変形したブラシ繊維２６８が回復する様子を模式的に誇張して示している。
【００５５】
クリーニングブラシ２６１は、電極部材２６４との間で形成される振動電界の作用を受けて、振動しながら感光体２１の表面に接触し、感光体２１の表面に残留した現像剤を浮かせると同時に、電源２６３で印加した直流バイアス電圧による静電吸引力によって引き寄せて回収する。
【００５６】
続いて、感光体２１に当接したブラシ繊維２６８の部分は、感光体２１との最当接位置、つまり地点Ｈから回転方向Ｃで１８０°回転し、地点Ｆに最も近接する位置に到達する。この間にも、ブラシ繊維２６８によって回収された現像剤の一部は、ブラシ繊維２６８が振動してブラシ繊維２６８と現像剤との付着力が低減されることによって、ブラシ繊維２６８から離れ、廃トナーケース２６７へ回収される。
【００５７】
次に、地点Ｆに最も近接する位置に到達したブラシ繊維２６８の部分は、続いて１／４回転して地点Ｇに最も近接する位置に到達する間に、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との振動電界によって、ブラシ繊維２６８は、振動しながら電極部材２６４の方向への引力を受けるため、ブラシ繊維に付着している現像剤を回収するとともに、感光体２１との接触によって押圧変形したブラシ繊維２６８の形状を変形する前の元の状態に回復することができる。
【００５８】
図２を参照して、電源２６５によって、電極部材２６４に予め定める周波数および予め定める振幅を有する電圧が印加されると、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との間隙には振動電界が形成される。クリーニングブラシ支持体２６２は、第４象限に配置される電極部材２６４の振動電界によって、クリーニングブラシ支持体２６２の中心軸に直交し、かつ円弧ＦＧの中心と円弧ＦＧを２等分した真ん中の点とを結ぶ直線方向に振動する。
【００５９】
たとえば、地点Ｇに着目すると、この振動電界によって、クリーニングブラシ支持体２６２が地点Ｇに対する対向方向Ｄに振動すると、クリーニングブラシ支持体２６２に固定されているブラシ繊維２６８のうち地点Ｈで感光体２１に当接するブラシ繊維２６８が、対向方向Ｄと同じ方向に沿ってブラシ繊維２６８の固有振動数またはｎ次の正規振動数で振動することになる。地点Ｇは、クリーニングブラシ２６１と感光体２１とが接触する地点Ｈで、感光体２１をクリーニングする振動方向と同じ対向方向になる地点である。
【００６０】
図４は、ブラシ繊維２６８の正規振動を説明するための図である。ブラシ繊維２６８は、一端がクリーニングブラシ支持体２６２に固定され、他端が自由端となっているため、ブラシ繊維２６８の振動は、図４に示すような片持ちはりの振動となる。図４は、クリーニングブラシ支持体２６２に振動が与えられたとき、固定されている位置に対して、ブラシ繊維２６８の各部分が移動するとき、最大振幅のブラシ繊維２６８の形状を示している。
【００６１】
図４（ａ）は、ブラシ繊維２６８の固有振動数で振動しているときのブラシ繊維２６８の形状を示している。固有振動数は、１次正規振動周波数である。図４（ｂ）は、２次正規振動周波数で振動しているときのブラシ繊維２６８の形状を示している。図４（ｃ）は、３次正規振動周波数で振動しているときのブラシ繊維２６８の形状を示している。図４（ｄ）は、４次正規振動周波数で振動しているときのブラシ繊維２６８の形状を示している。２次正規振動は、固定されている位置を除いて、振動しない位置である節が１つであり、３次正規振動は、固定されている位置を除いて、節が２つであり、４次正規振動は、固定されている位置を除いて、節が３つである。ｎ次正規振動周波数の算出式については、後述する。
【００６２】
廃トナーケース２６７は、クリーニングブラシ２６１によって感光体２１から回収された残留現像剤を、廃トナーとして収容するための容器状の部材である。廃トナーケース２６７に収容された廃トナーは、図示しない廃トナー搬送スクリューによって、図示しない廃トナー廃棄ボトルへ搬送される。トナー落下防止用下シール２６６は、クリーニングブラシ２６１によって掻き取られた現像剤が廃トナーケース２６７から漏出することを防止するためのものである。本実施の形態では、トナー落下防止用下シール２６６は、厚さ０．１ｍｍのウレタンゴムシートからなる。
【００６３】
画像形成装置１は、上述したように構成されるので、クリーニング性能に優れ、次の記録用紙Ｐへの画像形成時に残留現像剤の影響が発現するのを防止し、高品位の画像を形成することができる。
【００６４】
次に、感光体２１に残留する現像剤を対向方向Ｄに振動させてクリーニングブラシ２６１のブラシ繊維２６８を振動させながら、感光体２１の表面を摺擦することによって、残留現像剤を回収するクリーニング効率を向上させるために考慮すべき事項について説明する。
【００６５】
クリーニングブラシ２６１を振動させてブラシ繊維２６８先端を感光体２１の表面に摺擦させるときに考慮すべき重要な事項は、（ａ）ブラシ繊維２６８の振動周波数および振動振幅、（ｂ）クリーニングブラシ２６１の振動領域の大きさ、および（ｃ）クリーニングブラシ２６１の振動領域における振動振幅の大きさの分布である。
【００６６】
まず、（ａ）ブラシ繊維２６８の振動周波数および振動振幅について説明する。ブラシ繊維２６８に発生する対向方向Ｄの振動の振動周波数および振動振幅は、電極部材２６４に電圧が印加されることによって発生するクリーニングブラシ支持体２６２の振動に左右される。電極部材２６４からクリーニングブラシ支持体２６２に働く引力Ｆは、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２とを電極板とするコンデンサとして考えると、式（１）によって求めることができる。Ｆは電極板間に働く引力を示し、Ｑは電荷量を示し、Ｅは電界の強さを示す。
Ｆ＝（１／２）×Ｑ×Ｅ …（１）
【００６７】
また、電荷量Ｑは式（２）によって求めることができる。εは真空の比誘電率を示し、Ｓは対向面積を示し、ｄは電極間隔を示し、Ｖは電位差を示す。
Ｑ＝（εＳ／ｄ）Ｖ …（２）
【００６８】
たとえば、式（１）および式（２）に、Ｓ＝３００ｍｍ×５ｍｍ、ｄ＝２００μｍ、ε＝８．８５×１０−１２（ｓ４・Ａ２・ｋｇ−１・ｍ−３）、Ｖ＝２ｋＶを代入して、電極板間に働く引力Ｆを算出すると、Ｆ＝０．６６Ｎとなる。
【００６９】
すなわち、電極部材２６４に電源２６５から電圧が印加されると、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との間には前述のような引力が働き、この引力は印加される電圧の周波数で繰り返し変化する。これによって、クリーニングブラシ支持体２６２が対向方向Ｄに、引力に対応する振動振幅で、かつ印加される電圧の周波数に対応する振動周波数で振動する。そして、クリーニングブラシ支持体２６２の振動に伴って、クリーニングブラシ２６１と感光体２１とが接触する地点Ｈでは、ブラシ繊維２６８は、前記振動振幅および振動周波数で対向方向Ｄに振動する。
【００７０】
ブラシ繊維２６８の振動周波数は、電極部材２６４に印加される電圧（以下「印加電圧」という）の周波数を変化することによって調整することができる。残留現像剤の感光体２１に対する付着力を低下させて回収効率を向上させるためには、印加電圧の周波数を所定値以上に調整する必要がある。つまり、上述したように、振動するブラシ繊維２６８が感光体２１の表面を振動させることによって、残留する現像剤の感光体２１に対する付着力を低下させるが、印加電圧の周波数が低すぎると、感光体２１の表面の残留現像剤への振動を与える力が弱く、残留現像剤の回収効率の向上が認められなくなる。そのため、本実施の形態では、電極部材２６４に印加する印加電圧の周波数は、ブラシ繊維２６８の固有振動数以上に設定している。
【００７１】
また、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との間に生じる前記引力に対応する振動振幅は、式（１）および式（２）から、電極部材２６４およびクリーニングブラシ支持体２６２を構成する材料の誘電率を高くし、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との対向面積を大きくし、電極部材２６４に印加する印加電圧を高くし、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との間隙幅を小さくすることによって、大きくすることができる。
【００７２】
このように、クリーニングブラシ支持体２６２の振動振幅が大きくなると、ブラシ繊維２６８が感光体２１の表面を振動させる振動振幅が大きくなり、感光体２１の表面に付着した現像剤を摺擦する効果が高くなる。しかし、電極部材２６４に印加する印加電圧が高過ぎる、または、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との間隙幅が小さ過ぎると、大気中放電が発生してしまうので、電極部材２６４に印加する印加電圧を高くし過ぎること、および電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との間隙幅を小さくし過ぎることは好ましくない。
【００７３】
次に、ブラシ繊維２６８の振動振幅を効率よく大きくすることが可能な構成について説明する。電源２６５によって電極部材２６４に印加する印加電圧を、ブラシ繊維２６８の固有振動数あるいはｎ次の正規振動周波数で変化する電圧である固有振動電圧とすることによって、ブラシ繊維２６８を共振させることができる。具体的には、ブラシ繊維２６８の片持ちはりの固有振動数ｆｉは式（３）によって求めることができる。λｉは振動数係数を示し、ｌはブラシ繊維の長さを示し、Ｅはヤング率を示し、Ｉは断面２次モーメントを示し、ρは材料の密度を示し、Ａは断面積を示す。
【００７４】
【数１】
【００７５】
片持ちはりに対しては、λ１＝１．８７５、λ２＝４．６９４、λ３＝７．８５５、λ４＝１０．９９６……である。
【００７６】
また、断面２次モーメントＩは、式（４）で表される。ｄはブラシ繊維断面の直径を示す。
【００７７】
【数２】
【００７８】
式（３）および式（４）に、ブラシ繊維２６８の長さｌ＝５ｍｍ、密度ρ＝１．１６ｇ／ｃｍ３、断面積Ａ＝５．７５×１０−１０ｍ２、ヤング率Ｅ＝０．２０×１０１０ｋｇ／ｍ・ｓを代入して、固有振動数、すなわち１次正規振動周波数ｆ１を算出すると、ｆ１＝１９８Ｈｚとなる。１次正規振動周波数ｆ１または２次以上の正規振動周波数で変化する電圧を電極部材２６４に印加することによって、ブラシ繊維２６８を共振させることができる。ブラシ繊維２６８が共振すると、ブラシ繊維２６８の対向方向Ｄに振動する振動振幅がより大きくなり、感光体２１の表面に残留する現像剤を大きく摺擦させることができ、クリーニング効率を向上させることができる。
【００７９】
また、電極部材２６４は、クリーニングブラシ支持体２６２に対する対向方向Ｄへの曲げ剛性が、クリーニングブラシ支持体２６２の断面方向の曲げ剛性よりも高く設定されるのが好ましい。これによって、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との間に生じる振動電界による引力が作用したとき、電極部材２６４の撓みを抑制しながらクリーニングブラシ支持体２６２を振動させることができる。具体的には、軸方向に延びる梁を考える場合、その曲げ剛性Ａは、Ａ＝Ｅ×Ｉで表される。Ｅはヤング率、Ｉは断面２次モーメントを示す。
【００８０】
電極部材２６４をクリーニングブラシ支持体２６２の軸線に直交する平面で切断した切断面は、正方形から扇型形状をくり貫いた形状であり、その半径ｒが１０ｍｍである電極部材２６４の断面２次モーメントＩ１は、式（５）で表される。
【００８１】
【数３】
【００８２】
電極部材２６４の構成材料がステンレスである場合、ステンレスのヤング率Ｅ＝１７×１０１０ｋｇ／ｍ・ｓであるので、電極部材２６４の曲げ剛性Ａ１は、
Ａ１＝Ｅ×Ｉ１＝１３Ｎ・ｍ２となる。
【００８３】
一方、外径１０ｍｍのクリーニングブラシ支持体２６２では、断面２次モーメントＩ２は、上述した式（４）によって求めることができる。クリーニングブラシ支持体２６２の構成材料がアルミニウムである場合、アルミニウムのヤング率Ｅ＝７．０×１０１０ｋｇ／ｍ・ｓであるので、クリーニングブラシ支持体２６２の曲げ剛性Ａ２は、Ａ２＝Ｅ×Ｉ２＝３４Ｎ・ｍ２となる。
【００８４】
このように、電極部材２６４は、電極部材２６４の対向方向Ｄへの曲げ剛性がクリーニングブラシ支持体２６２の断面方向の曲げ剛性よりも高く設定されている場合には、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との間に生じる振動電界による引力が作用したときに、電極部材２６４の撓みを抑制しながらクリーニングブラシ支持体２６２を振動させることができる。
【００８５】
また、電極部材２６４が撓む場合には、電極部材２６４の撓みによって電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２、さらには、クリーニングブラシ支持体２６２に固定されているブラシ繊維２６８との間隙幅が小さくなり、大気中放電が発生しやすくなる。電極部材２６４の曲げ剛性を高めて電極部材２６４の撓みを抑制することによって、高い電圧を電極部材２６４に印加しても、電極部材２６４とクリーニングブラシ２６１との間隙幅が小さくなり過ぎるのを防止して、クリーニングブラシ支持体２６２を大きく振動させることによって、ブラシ繊維２６８に大きな振動振幅を付与することができる。
【００８６】
次に、（ｂ）クリーニングブラシ２６１の振動領域の大きさについて説明する。振動領域は、クリーニングブラシ２６１の各地点での振動振幅の最大幅の範囲内である。電極部材２６４は、クリーニングブラシ支持体２６２の外周面に対向する対向面２６９が、クリーニングブラシ支持体２６２の外周面に沿うように形成されている。したがって、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２とが間隙を有して対向する領域では、全領域に亘って同一の間隙幅となる。すなわち、電極部材２６４に電圧が印加されたときに、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２とが対向する対向領域に形成される振動電界は、対向領域の全体に亘って均一になる。
【００８７】
最後に、（ｃ）クリーニングブラシ２６１の振動領域における振動振幅の大きさの分布について説明する。分布とは、円弧ＦＧ間における振動電界の大小のことである。電極部材２６４において、クリーニングブラシ支持体２６２の外周面に対向する対向面２６９が、クリーニングブラシ支持体２６２の外周面に沿うように形成されている。したがって、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との対向領域では電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２とは、常に一定の間隙幅を持って対向している。すなわち、電極部材２６４に電圧が印加されたときに対向領域に形成される振動電界は均一となり、振動振幅も一定の大きさを有する。
【００８８】
図５は、本発明の実施の他の形態である感光体クリーニング装置２６ａの構成を示す図である。感光体クリーニング装置２６ａは、感光体クリーニング装置２６に類似し、対応する部分については、同一の参照符号を付して説明を省略する。感光体クリーニング装置２６ａにおいて特徴的な構成は、電極部材２６４のクリーニングブラシ支持体２６２に対向する対向面２６９に、絶縁材料からなるコート層６０１が設けられている点である。感光体クリーニング装置２６ａは、電極部材２６４にコート層６０１が設けられていること以外は、感光体クリーニング装置２６と同様に構成されている。さらには、電極部材２６４またはコート層６０１の上部にフッ素樹脂層６０２を設ける構成としてもよい。
【００８９】
コート層６０１の層厚は、たとえば５０〜２０００ｎｍの範囲内である。フッ素樹脂層６０２の層厚は、たとえば５０〜４００μｍの範囲内である。コート層６０１を構成する材料としては、たとえば、比誘電率が「１２００」であるチタン酸バリウム、比誘電率が「３３２」であるチタン酸ストロンチウム、あるいは比誘電率が「１００」である酸化チタンのように、誘電率が高く、かつ絶縁性の材料が望ましい。
【００９０】
このように、絶縁材料からなるコート層６０１が電極部材２６４の表面に設けられることによって、クリーニングブラシ２６１に対向する部分が導電体で構成されている場合に比べて、電極部材２６４に高い電圧を印加しても、大気中放電の発生を防止することができる。したがって、クリーニングブラシ支持体２６２と電極部材２６４との間隙に大きな振動電界を発生させることができ、感光体２１上に残留した現像剤を除去する除去効率に優れ、次の記録用紙Ｐへの画像形成時に残留する現像剤の影響が発現するのを防止し、高品位の画像を形成することができる。
【００９１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態のみではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００９２】
このように、円柱形状であり、半径方向に移動可能に支持されるクリーニングブラシ支持体２６２と、クリーニングブラシ支持体２６２の外周円に周方向全周にわたって植設されるブラシ繊維２６８とからなる導電性のクリーニングブラシ２６１は、クリーニングブラシ支持体２６２の中心軸が円筒形状の感光体２１の中心軸に平行に配置され、ブラシ繊維２６８の先端が内接する仮想外周円が感光体２１の外周面に接触し、感光体２１の回転方向と逆方向に回転する。電極部材２６４は、仮想外周円に近接して対向する対向面２６９が形成され、クリーニングブラシ２６１に対して電極となる。そして、電源２６５によって、予め定める周波数で変化する電圧が電極部材２６４に印加される。
【００９３】
すなわち、電極部材２６４に印加される電圧が予め定める周波数で変化することによって、クリーニングブラシ支持体２６２の周囲に形成される電界が変化し、クリーニングブラシ支持体２６２が振動する。クリーニングブラシ支持体２６２が振動することによって、感光体２１に当接するブラシ繊維２６８の先端も振動し、転写後に感光体２１の表面に残留する残留現像剤などの付着力を低減し、クリーニングブラシ２６１の弱い掻き取り力（摺擦力）でも、付着物を除去して回収することができる。したがって、長期に亘って感光体２１の表面にトナーおよびタルクなどの被膜が形成されることなく、またキャリアなどによる損傷を防止して、良好なクリーニング性を維持し、均一で高品位な画像を得ることができる。
【００９４】
さらに、前記予め定める周波数は、クリーニングブラシ支持体２６２に設けられるブラシ繊維２６８の固有振動数およびｎを自然数とするとき該固有振動数のｎ次の正規振動周波数のうちのいずれか１つの周波数であるので、ブラシ繊維２６８が共振して、ブラシ繊維２６８の振動振幅がより大きくなり、ブラシ繊維２６８と接触する残留現像剤をより大きく振動させて、付着力を低減することができ、クリーニング性の向上を図ることができる。
【００９５】
さらに、電源２６５が電極部材２６４に印加する電圧は、予め定める電圧値である直流電圧に予め定める振幅の電圧値である交流電圧を重畳した電圧であるので、印加する電圧に含まれる直流電圧によって、クリーニングブラシ支持体２６２の周囲に強い電界を形成し、静電吸引力を高めることができる。したがって、クリーニングブラシ２６１が感光体２１から除去し、クリーニングブラシ２６１に付着した残留現像剤を、クリーニングブラシ２６１から効率よく剥離させることができる。また、電極部材２６４の静電吸引力によって、ブラシ繊維２６８の先端が電極部材２６４の方に引き寄せられるので、感光体２１と当接したことによって倒れたブラシ繊維２６８を起こすことができる。
【００９６】
さらに、対向面２６９とクリーニングブラシ支持体２６２の中心軸に直交する平面との交線が、クリーニングブラシ支持体２６２をクリーニングブラシ支持体２６２の中心軸に直交する平面で切断したときの外周円と同心円である円の一部である。したがって、電極部材２６４の対向面２６９とクリーニングブラシ支持体２６２の外周円との間隙が一定になるので、クリーニングブラシ支持体２６２の周囲に形成される電界がクリーニングブラシ支持体２６２の外周面に均一に伝搬され、クリーニングブラシ支持体２６２を均一に振動させることができ、効率のよいクリーニング性能を長期に亘って維持することができる。
【００９７】
さらに、電極部材２６４は、対向面２６９に絶縁材料から成るコート層６０１が形成されるので、電極部材２６４に高い電圧を印加しても、大気中放電の発生を防止することができる。したがって、電極部材２６４により高い電圧を印加することができ、クリーニングブラシ２６１をさらに大きく振動させるとともに、静電吸引力をさらに大きくすることができる。したがって、残留現像剤のクリーニング性、残留現像剤によるクリーニングブラシ２６１の目詰まりの防止、およびクリーニングブラシ２６１の毛倒れをより効率よく防止することができる。
【００９８】
さらに、電極部材２６４は、対向面２６９にフッ素樹脂が被膜される。すなわち、フッ素樹脂で被膜された面は、クリーニングブラシ２６１から剥離した残留現像剤が電極部材２６４に付着するのを抑制する効果があるので、電極部材２６４が汚染されることを防止し、安定した電界を形成することができ、クリーニングブラシ２６１による残留現像剤の回収を安定化させるとともに、クリーニングブラシ２６１の毛倒れを長期に亘り維持することができる。
【００９９】
さらに、画像形成装置１は、感光体クリーニング装置２６または感光体クリーニング装置２６ａを備える。すなわち、残留現像剤の回収効率を向上し、ブラシ繊維の毛倒れを防止することができる清掃装置である感光体クリーニング装置２６または感光体クリーニング装置２６ａを備えるので、長期に亘って高い印刷品質を維持することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１ 画像形成装置
２ 画像形成ステーション部
３ 二次転写部
４ 定着手段
５ 用紙供給手段
６ 排紙手段
２１ 感光体
２２ 帯電器
２３ 露光器
２４ 現像器
２５ 一次転写ローラ
２６，２６ａ 感光体クリーニング装置
２７ トナーボトル
３１ 中間転写ベルト
３２ 転写ローラ
３３ 二次転写ローラ
３４ ベルトクリーナ
３５ 対向ローラ
４１ 加熱ローラ
４２ 加圧ローラ
５１ 用紙給紙トレイ
５２ ピックアップローラ
５３ レジストローラ
５４ 搬送ローラ
５５ 用紙ガイド
６１ 排出ローラ
２６１ クリーニングブラシ
２６２ クリーニングブラシ支持体
２６３，２６５ 電源
２６４ 電極部材
２６６ トナー落下防止用下シール
２６７ 廃トナーケース
２６８ ブラシ繊維
２６９ 対向面
Ｐ 記録用紙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体表面に残留したトナー等の付着物を除去する清掃装置および画像形成装置に関し、より詳細には、複写機、レーザプリンタおよびファクシミリなどの電子写真方式を用いる分野で使用される画像形成装置において、感光体上に形成された静電潜像をトナー等によって現像し、現像したトナー像を転写体に転写した後、感光体表面に残留したトナー等の付着物を除去する清掃装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いる複写機およびプリンタなどの画像形成装置は、帯電させた感光体に対して、取得した画像データに基づいて露光することによって、感光体上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像にトナー（以下「現像剤」ともいう）を供給することによってトナー像を形成する。感光体上に形成されたトナー像は、転写材に転写されて定着されることによって、転写材に画像が形成される。
【０００３】
画像形成装置は、感光体上に形成されたトナー像を転写材へ転写した後、感光体上に残留している現像剤などを逐次除去して回収するクリーニング装置を備えている。繰り返し行われるトナー像の形成処理に際して、感光体上にトナーが残留していると、感光体表面を均一に帯電させることが困難となるため、残留トナーを確実に除去する必要がある。
【０００４】
清掃装置は、感光体表面に接触して、感光体表面に残留したトナーを回収するクリーニングブレードまたはクリーニングブラシなどをクリーニング部材として有している。クリーニングブレードは、一般にゴム部材によって構成されており、感光体表面を擦りながらトナーを回収する。クリーニングブラシは、電気抵抗が１．０×１０６．５〜１．０×１０９．５Ω・ｃｍ程度の導電性を有するナイロン材によって構成されたブラシ部材または繊維からなり、感光体表面に接触しながらトナーを回収する。クリーニングブラシを所定電位に帯電させることによって、逆の電位に帯電しているトナーおよびキャリアをクリーニングブラシに吸着させることもできるので、より効率よく感光体表面を清掃することができる。
【０００５】
特許文献１に記載される画像形成装置のクリーニング機構は、転写部とクリーニング部との間に、超音波発生装置が設けられている。この超音波発生装置は、トナーの固有振動数と同じ振動数を持つ超音波を発生し、超音波によってトナーを振動させ、感光体との付着力を弱めて、トナーを感光体からはがれやすくするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３１３５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
クリーニングブレードのように感光体表面に当接するクリーニング部材を用いるクリーニング装置は、トナーを回収するために当接部分を充分な硬度にするとともに、比較的大きな荷重で感光体表面に当接させる必要がある。したがって、感光体表面にトナーまたはタルクなどの被膜が形成されたり、粒形の粗い紙粉によって感光体表面が損傷することがあり、画質の低下を招くとともに、感光体の寿命を短くするという問題がある。
【０００８】
特許文献１に記載される超音波発生装置でトナーを振動させるには、トナーの固有振動数と同レベルの高い振動数、たとえば６μｍトナーで２．８×１０４ｋＨｚの振動数が必要であり、発熱が懸念されるとともに、感光体上のトナーに超音波を照射させるため、感光体にも振動が伝搬して、感光体上に形成されるトナー画像に乱れが生じることが懸念される。
【０００９】
本発明の目的は、長期に亘って感光体表面にトナーおよびタルクなどの被膜を形成することなく、またキャリアなどによる損傷を防止して、良好なクリーニング性を維持し、均一で高品位な画像を得ることが可能な清掃装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、円柱形状であり、半径方向に移動可能に支持されるブラシ本体と、ブラシ本体の外周円に周方向全周にわたって植設されるブラシ繊維とからなり、ブラシ本体の中心軸が円筒形状の被清掃体の中心軸に平行に配置され、ブラシ繊維の先端が内接する仮想外周円が被清掃体の外周面に接触し、被清掃体の回転方向と逆方向に回転する導電性のブラシと、
仮想外周円に近接して対向する対向面が形成され、ブラシに対して電極となる電極部材と、
予め定める周波数で変化する電圧を電極部材に印加する電圧印加手段とを含むこと特徴とする清掃装置である。
【００１１】
また本発明は、前記予め定める周波数は、前記ブラシ本体に設けられるブラシ繊維の固有振動数およびｎを自然数とするとき該固有振動数のｎ次の正規振動周波数のうちのいずれか１つの周波数であることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記電圧印加手段が電極部材に印加する電圧は、予め定める電圧値である直流電圧に予め定める振幅の電圧値である交流電圧を重畳した電圧であることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記対向面と前記ブラシ本体の中心軸に直交する平面との交線が、前記ブラシ本体を前記ブラシ本体の中心軸に直交する平面で切断したときの外周円と同心円である円の一部であること特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記電極部材は、前記対向面に絶縁材料から成るコート層が形成されることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記電極部材は、前記対向面にフッ素樹脂が被膜されることを特徴とする。
また本発明は、前記清掃装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、円柱形状であり、半径方向に移動可能に支持されるブラシ本体と、ブラシ本体の外周円に周方向全周にわたって植設されるブラシ繊維とからなる導電性のブラシは、ブラシ本体の中心軸が円筒形状の被清掃体の中心軸に平行に配置され、ブラシ繊維の先端が内接する仮想外周円が被清掃体の外周面に接触し、被清掃体の回転方向と逆方向に回転する。電極部材は、仮想外周円に近接して対向する対向面が形成され、ブラシに対して電極となる。そして、電圧印加手段によって、予め定める周波数で変化する電圧が電極部材に印加される。
【００１７】
すなわち、電極部材に印加される電圧が予め定める周波数で変化することによって、ブラシ本体の周囲に形成される電界が変化し、ブラシ本体が振動する。ブラシ本体が振動することによって、被清掃体である感光体に当接するブラシ繊維の先端も振動し、転写後に感光体表面に残留する残留現像剤などの付着力を低減し、ブラシの弱い掻き取り力（摺擦力）でも、付着物を除去して回収することができる。したがって、長期に亘って感光体表面にトナーおよびタルクなどの被膜が形成されることなく、またキャリアなどによる損傷を防止して、良好なクリーニング性を維持し、均一で高品位な画像を得ることができる。
【００１８】
また本発明によれば、前記予め定める周波数は、前記ブラシ本体に設けられるブラシ繊維の固有振動数およびｎを自然数とするとき該固有振動数のｎ次の正規振動周波数のうちのいずれか１つの周波数であるので、ブラシ繊維が共振して、ブラシ繊維の振動振幅がより大きくなり、ブラシ繊維と接触する残留現像剤をより大きく振動させて、付着力を低減することができ、クリーニング性の向上を図ることができる。
【００１９】
また本発明によれば、前記電圧印加手段が電極部材に印加する電圧は、予め定める電圧値である直流電圧に予め定める振幅の電圧値である交流電圧を重畳した電圧であるので、印加する電圧に含まれる直流電圧によって、ブラシ本体の周囲に強い電界を形成し、静電吸引力を高めることができる。したがって、ブラシが感光体から除去し、ブラシに付着した残留現像剤をブラシから効率よく剥離させることができる。また、電極部材の静電吸引力によって、ブラシ繊維の先端が電極部材の方に引き寄せられるので、感光体と当接したことによって倒れたブラシ繊維を起こすことができる。
【００２０】
また本発明によれば、前記対向面と前記ブラシ本体の中心軸に直交する平面との交線が、前記ブラシ本体を前記ブラシ本体の中心軸に直交する平面で切断したときの外周円と同心円である円の一部である。したがって、電極部材の対向面とブラシ本体の外周円との間隙が一定になるので、ブラシ本体の周囲に形成される電界がブラシ本体の外周面に均一に伝搬され、ブラシ本体を均一に振動させることができ、効率のよいクリーニング性能を長期に亘って維持することができる。
【００２１】
また本発明によれば、前記電極部材は、前記対向面に絶縁材料から成るコート層が形成されるので、電極部材に高い電圧を印加しても、大気中放電の発生を防止することができる。したがって、電極部材により高い電圧を印加することができ、ブラシをさらに大きく振動させるとともに、静電吸引力をさらに大きくすることができる。したがって、残留現像剤のクリーニング性、残留現像剤によるブラシの目詰まりの防止、およびブラシの毛倒れをより効率よく防止することができる。
【００２２】
また本発明によれば、前記電極部材は、前記対向面にフッ素樹脂が被膜される。すなわち、フッ素樹脂で被膜された面は、ブラシから剥離した残留現像剤が電極部材に付着するのを抑制する効果があるので、電極部材が汚染されることを防止し、安定した電界を形成することができ、ブラシによる残留現像剤の回収を安定化させるとともに、ブラシの毛倒れを長期に亘り維持することができる。
【００２３】
また本発明によれば、前記清掃装置を備える。すなわち、残留現像剤の回収効率を向上し、ブラシ繊維の毛倒れを防止することができる清掃装置を備えるので、長期に亘って高い印刷品質を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の一形態である感光体クリーニング装置２６を備える画像形成装置１の構成を示す図である。
【図２】感光体クリーニング装置２６の構成を示す図である。
【図３】ブラシ繊維２６８による現像剤の回収とブラシ繊維２６８の変形とを示す図である。
【図４】ブラシ繊維２６８の正規振動を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の他の形態である感光体クリーニング装置２６ａの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本発明の実施の一形態である感光体クリーニング装置２６を備える画像形成装置１の構成を示す図である。画像形成装置１は、カラー画像を形成可能とするタンデム方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置１は、ネットワークを介して接続されるパーソナルコンピュータもしくは端末装置から送信される画像データ、またはスキャナなどの原稿読取装置によって読み取られた画像データに基づいて、記録媒体となる記録用紙Ｐに対して、カラー画像またはモノクロ画像を形成するプリンタ機能を有する。
【００２６】
画像形成装置１は、像担持体としての感光体２１、帯電器２２、露光器２３、トナーおよびキャリアからなる二成分現像剤を使用した現像器２４、一次転写ローラ２５、および感光体クリーニング装置２６を含んで構成される画像形成ステーション部２と、二次転写部３と、定着手段４と、用紙供給手段５と、排紙手段６とを含んで主要部が構成されている。
【００２７】
画像形成ステーション部２は、カラー画像を表すカラー画像情報に含まれるイエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、およびブラック（ｋ）の各色の画像情報に対応するために、イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用およびブラック画像用の４つの画像形成ステーションに分かれている。そして後述する中間転写ベルト３１の進行方向Ａに対し、イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用、およびブラック画像用の画像形成ステーションがこの順で並設されている。
【００２８】
イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用およびブラック画像用の４つの画像形成ステーションは、それぞれ、実質的に同一の構成を有しており、各色に対応する画像データに基づいて、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの画像を形成して、中間転写ベルト３１上で重ね合わせて４色のトナーからなる画像を形成し、二次転写部３で記録用紙Ｐ上にトナー像を転写する。そして、記録用紙Ｐ上のトナー像を定着手段４で加熱定着することによって、記録用紙Ｐ上にフルカラー画像を形成する。
【００２９】
画像形成ステーション部２を構成する各部材は、カラー画像情報に含まれるブラック（ｋ）、シアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、およびイエロー（ｙ）の各色の画像情報に対応するために、それぞれ４つずつ設けられる。
【００３０】
被清掃体である感光体２１は、有機感光体（Organic Photoconductor；略称「ＯＰＣ」）などの感光性材料を表面に有する略円筒のドラム形状を呈し、露光器２３の上方に配設され、図示しない駆動手段と制御手段とによって、回転方向Ｂに回転駆動するように制御されている。帯電器２２は、感光体２１の表面を所定の電位に均一に帯電するためのスコロトロン方式の帯電器であって、感光体２１の外周面に近接して配置されている。
【００３１】
露光器２３は、図示しない画像処理部から出力された画像データに基づいて、帯電器２２にて帯電される感光体２１の表面に、レーザ光を照射して露光することによって、感光体２１の表面における露光部の電位を低下させ、当該表面に画像データに応じた静電潜像を書き込み形成する機能を有する。露光器２３は、各色に対応する画像形成ステーションに応じて、イエロー、マゼンタ、シアン、またはブラックに対応する画像データが入力されることによって、対応する色に応じた静電潜像を形成するようになっている。露光器２３としては、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（略称「ＬＳＵ」）の他、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；略称「ＥＬ」）、または発光ダイオード（Light Emitting Diode；略称「ＬＥＤ」）などの発光素子をアレイ状に並べた書き込み装置、たとえば書き込みヘッドを使用することができる。
【００３２】
現像器２４は、現像剤を担持する現像剤潜像体となる現像ローラと、現像剤を収容する現像槽とを備える。ここで、本発明の実施の形態では、二成分現像剤を用いて、露光器２３によって感光体２１の表面に形成された静電潜像を、当該トナーによって反転現像してトナー像を形成する。現像剤としては、二成分現像剤に限定されるものでなく、一成分現像剤も用いることができる。また、現像器２４は、各色に対応したそれぞれのトナーを収容し、トナーの消費量に応じて現像槽にトナーを補給するトナーボトル２７を備える。現像ローラは、トナーが感光体２１へ移動し得る現像領域へ現像剤を搬送するように構成されている。また、現像槽に収容される現像剤中のトナーは、感光体２１に帯電される表面電位と同極性に帯電されている。感光体２１に帯電される表面電位の極性および使用するトナーの帯電極性は、ここでは何れもマイナスとする。
【００３３】
中間転写ベルト３１は、二次転写部３の構成部材の一部材である転写ローラ３２と、後述するベルトクリーナ３４に対向する対向ローラ３５とによって張架されてループ状の移動経路を形成する無端状のベルト部材であり、対向ローラ３５の回転に伴って回転駆動する。
【００３４】
中間転写ベルト３１が、感光体２１に接しながら感光体２１を通過する際、中間転写ベルト３１を介して感光体２１に対向配置される一次転写ローラ２５から、感光体２１の表面のトナーの帯電極性とは逆極性、ここでは正極性の転写バイアスが印加され、感光体２１上に形成されたトナー像が、中間転写ベルト３１上へ転写されて担持される。
【００３５】
トナー像の転写工程が終了した感光体２１は、感光体２１の表面に付着した付着物、つまり感光体２１の表面に残留した現像剤（以下「残留現像剤」ともいう）等が後述する感光体クリーニング装置２６によって除去され、回収される。
【００３６】
二次転写部３では、二次転写ローラ３３が、中間転写ベルト３１上に担持されるトナー像の搬送とタイミングを合わせて用紙供給手段５によって供給搬送される記録用紙Ｐを介して、中間転写ベルト３１に圧接する。二次転写ローラ３３と中間転写ベルト３１との圧接部分が転写ニップ部となる。中間転写ベルト３１に担持されるトナー像と記録用紙Ｐとが、タイミングを合わせて転写ニップ部を通過するとき、二次転写ローラ３３には、トナーを引き付ける正電位（転写電界）が印加され、中間転写ベルト３１上のトナー像を記録用紙Ｐへ転写させる。
【００３７】
定着手段４は、二次転写部３よりも記録用紙Ｐの搬送方向下流側に設けられ、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とを含む。加熱ローラ４１は図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられ、記録用紙Ｐに転写されて担持される未定着トナー像を構成するトナーを加熱して溶融させ、記録用紙Ｐに定着させる。加熱ローラ４１の内部には、図示しない加熱手段が設けられ、加熱ローラ４１の表面が所定の温度となるように加熱ローラ４１を加熱する。加熱手段には、たとえば、ヒータあるいはハロゲンランプなどを使用することできる。
【００３８】
加圧ローラ４２は、加熱ローラ４１に圧接するように設けられ、加圧ローラ４２の回転駆動に従動回転可能に支持される。加圧ローラ４２は、加熱ローラ４１によって、トナーが溶融して記録用紙Ｐに定着する際に、トナーと記録媒体とを押圧することによって、トナー像の記録用紙Ｐへの定着を補助する。加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との圧接部が定着ニップ部である。定着手段４によれば、二次転写部３において、トナー像が転写された記録用紙Ｐが、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とによって挟持され、定着ニップ部を通過する際に、トナー像が加熱下に記録用紙Ｐに押圧されることによって、トナー像が記録用紙Ｐに定着され、画像が形成される。
【００３９】
用紙供給手段５は、用紙供給トレイ５１と、ピックアップローラ５２と、レジストローラ５３と、搬送ローラ５４と、用紙ガイド５５とを含む。用紙供給トレイ５１は、画像形成装置１の鉛直方向下部に設けられ、記録用紙Ｐを貯留する容器状部材である。記録用紙Ｐとしては、普通紙、カラーコピー用紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シートおよび葉書などをあげることができる。
【００４０】
ピックアップローラ５２は、用紙供給トレイ５１に貯留される記録用紙Ｐを１枚ずつ取り出し、レジストローラ５３に向けて送給する。レジストローラ５３は、互いに圧接するように設けられる一対のローラ部材であり、ピックアップローラ５２から送給される記録用紙Ｐを、中間転写ベルト３１に担持されるトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、転写ニップ部に送給されるように、記録用紙Ｐの搬送経路を規定する用紙ガイド５５に送給する。用紙ガイド５５に送給された記録用紙Ｐは、互いに圧接するように設けられる一対のローラ部材である搬送ローラ５４に搬送され、転写ニップ部に搬送される。
【００４１】
排紙手段６は、排出ローラ６１を含む。排出ローラ６１は、用紙搬送方向において定着手段４における定着ニップ部よりも下流側に設けられ、定着手段４によって画像が定着された記録用紙Ｐを、画像形成装置１の鉛直方向上面に設けられる図示しない排出トレイに排出する。排出トレイは、画像が定着された記録用紙Ｐを貯留する。
【００４２】
図２は、感光体クリーニング装置２６の構成を示す図である。清掃装置である感光体クリーニング装置２６は、クリーニングブラシ２６１と、電源２６３と、電極部材２６４と、電源２６５と、トナー落下防止用下シール２６６と、廃トナーケース２６７とを含む。
【００４３】
ブラシであるクリーニングブラシ２６１は、クリーニングブラシ支持体２６２およびブラシ繊維２６８を含んで構成される。ブラシ本体であるクリーニングブラシ支持体２６２は、直径が、たとえば１０ｍｍの円柱形状であり、半径方向に移動可能に支持される。ブラシ繊維２６８は、クリーニングブラシ支持体２６２の半径方向の外側に延在するように設けられ、長さが、たとえば５ｍｍである。
【００４４】
クリーニングブラシ支持体２６２の図示しないシャフト（以下「軸」ともいう）は、たとえばΦ６ｍｍのステンレス（Stainless Used Steel；略称「ＳＵＳ」）もしくはアルミニウムであり、廃トナーケース２６７の図示しない軸受けに貫通させて支持されている。軸受けの内径は、たとえば６．１ｍｍであり、シャフトとのすき間を０．１ｍｍとしている。したがって、クリーニングブラシ２６１が振動する場合は、感光体２１に対して０．１ｍｍの幅で離接振動が可能になり、残留現像剤に振動を与えることができる。
【００４５】
クリーニングブラシ２６１は、ブラシ繊維２６８の先端に内接する仮想外周円が感光体２１に当接して配置され、感光体２１の回転方向Ｂと反対の回転方向Ｃに高速度で回転する。クリーニングブラシ２６１は、感光体２１の周速度以上の周速度で回転するが、クリーニングブラシ２６１の直径が感光体２１の直径よりも短いので、クリーニングブラシ２６１の方が感光体２１よりも高速で回転することになる。クリーニングブラシ２６１は、トナー像の転写工程が終了した後の感光体２１に接触して、感光体２１と残留現像剤との付着力を弱め、残留現像剤を掻き落とす。
【００４６】
クリーニングブラシ２６１は、感光体２１に対して、ある程度の喰い込み量を持っており、この喰い込み量は、クリーニングブラシ２６１の性能と感光体２１への影響とを考慮して設定する。具体的には、クリーニング性能が悪い場合には、大きな喰い込み量、すなわち高い接触圧で接触させ、クリーニング性能がよい場合には、小さな喰い込み量、すなわち低い接触圧で接触させる。本実施の形態では、喰い込み量は、たとえば０．５〜２．０ｍｍ程度に設定されるが、クリーニングブラシ２６１のブラシ繊維２６８の材料の選択などによって、感光体２１への影響とクリーニング能力との両方を良好にする喰い込み量の選択の幅を広げることができる。
【００４７】
ブラシ繊維２６８の材料としては、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン、フッ素系、綿、もしくは羊毛などの繊維、またはガラスもしくは金属などを繊維状に加工したものが用いられる。
【００４８】
繊維の太さは、たとえば５〜１５デニール／フィラメントのものが使用される。また、ブラシ繊維の密度は、１万〜１０万本／ｉｎｃｈ２、ブラシの長さは、１〜１０ｍｍが適当である。さらに、ブラシ繊維２６８が非導電性の場合には、導電性処理を施すことによって、導電性を有するクリーニングブラシ２６１とする。
【００４９】
クリーニングブラシ２６１は、クリーニングブラシ支持体２６２上にブラシ繊維２６８を直接固定することによって構成されるか、あるいは、ブラシ繊維２６８の織物をクリーニングブラシ支持体２６２上に接着することによって構成される。すなわち、ブラシ繊維２６８は、クリーニングブラシ支持体２６２の外周円に周方向全周にわたって植設される。ブラシ繊維２６８の先端、つまり毛先は、ブラシ繊維２６８が切断された後の形状であってもよいし、ループ形状であってもよい。本実施の形態では、ナイロン繊維を導電性加工したものを用い、ブラシ繊維の太さは６デニール／フィラメント、ブラシの密度は５万本／ｉｎｃｈ２、ブラシ繊維の長さは５ｍｍである。
【００５０】
電源２６３は、直流の電源であり、クリーニングブラシ２６１に対して、転写バイアスと逆極性、つまり負極性の直流のバイアス電圧を印加する。印加されるバイアス電圧は、−２００Ｖ〜−４００Ｖが好ましく、本実施の形態では、−２５０Ｖに設定する。クリーニングブラシ２６１にバイアス電圧を印加することによって、クリーニングブラシ２６１は、感光体２１に静電吸引力を及ぼし、転写後に残留した正帯電のトナーおよびキャリアを、感光体２１から効率よく回収することができる。静電吸引力は、電極間に生じる電気力線の張力による吸引力であり、印加される電圧の２乗に比例し、電極間の距離の２乗に反比例する。
【００５１】
電極部材２６４は、たとえばステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、真鍮またはカーボンなどの導電性材料などの材料によって構成されれば特に限定されないが、本実施の形態ではステンレスによって構成される。電極部材２６４は、クリーニングブラシ２６１に対向する対向面２６９が形成され、対向面２６９をクリーニングブラシ２６１に対向させて近接して配置される。
【００５２】
より詳細には、対向面２６９をクリーニングブラシ支持体２６２の軸線に直交する仮想平面で切断したとき、図２に示すように、切断された対向面２６９の切断部分は円弧ＦＧである。すなわち、対向面２６９と仮想平面との交線が円弧ＦＧである。その円弧ＦＧは、クリーニングブラシ支持体２６２が仮想平面で切断された切断部分の外周円と同心円である。電極部材２６４は、その同心円の中心に対して、第４象限の位置に、対向面２６９がブラシ繊維２６８の先端に内接する仮想外周円から間隙Ｅをおいて配置されている。本実施の形態では、間隙Ｅは、２００μｍと設定される。
【００５３】
電圧印加手段である電源２６５は、電極部材２６４に予め定める周波数および予め定める振幅を有する電圧を印加する。予め定める周波数は、ブラシ繊維の固有振動数以上の周波数である。本実施の形態では、電源２６５は、予め定める周波数が１９８Ｈｚで、予め定める振幅が１．５ｋＶｐｐの正弦波の波形を有する電圧を電極部材２６４に印加する。このときの予め定める電圧値であるオフセット電圧は−５００Ｖである。したがって、電圧の振幅は、−１２５０Ｖ〜＋２５０Ｖである。電源２６５によって、電極部材２６４に予め定める周波数および予め定める振幅を有する電圧が印加されると、電極部材２６４とクリーニングブラシ２６１との間隙には振動電界が形成される。この振動電界によって、クリーニングブラシ２６１の構成部材であるクリーニングブラシ支持体２６２は、振動する。
【００５４】
図３は、ブラシ繊維２６８による現像剤の回収とブラシ繊維２６８の変形とを示す図である。図３では、クリーニングブラシ２６１が振動しながら一回転する間に、変形したブラシ繊維２６８が回復する様子を模式的に誇張して示している。
【００５５】
クリーニングブラシ２６１は、電極部材２６４との間で形成される振動電界の作用を受けて、振動しながら感光体２１の表面に接触し、感光体２１の表面に残留した現像剤を浮かせると同時に、電源２６３で印加した直流バイアス電圧による静電吸引力によって引き寄せて回収する。
【００５６】
続いて、感光体２１に当接したブラシ繊維２６８の部分は、感光体２１との最当接位置、つまり地点Ｈから回転方向Ｃで１８０°回転し、地点Ｆに最も近接する位置に到達する。この間にも、ブラシ繊維２６８によって回収された現像剤の一部は、ブラシ繊維２６８が振動してブラシ繊維２６８と現像剤との付着力が低減されることによって、ブラシ繊維２６８から離れ、廃トナーケース２６７へ回収される。
【００５７】
次に、地点Ｆに最も近接する位置に到達したブラシ繊維２６８の部分は、続いて１／４回転して地点Ｇに最も近接する位置に到達する間に、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との振動電界によって、ブラシ繊維２６８は、振動しながら電極部材２６４の方向への引力を受けるため、ブラシ繊維に付着している現像剤を回収するとともに、感光体２１との接触によって押圧変形したブラシ繊維２６８の形状を変形する前の元の状態に回復することができる。
【００５８】
図２を参照して、電源２６５によって、電極部材２６４に予め定める周波数および予め定める振幅を有する電圧が印加されると、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との間隙には振動電界が形成される。クリーニングブラシ支持体２６２は、第４象限に配置される電極部材２６４の振動電界によって、クリーニングブラシ支持体２６２の中心軸に直交し、かつ円弧ＦＧの中心と円弧ＦＧを２等分した真ん中の点とを結ぶ直線方向に振動する。
【００５９】
たとえば、地点Ｇに着目すると、この振動電界によって、クリーニングブラシ支持体２６２が地点Ｇに対する対向方向Ｄに振動すると、クリーニングブラシ支持体２６２に固定されているブラシ繊維２６８のうち地点Ｈで感光体２１に当接するブラシ繊維２６８が、対向方向Ｄと同じ方向に沿ってブラシ繊維２６８の固有振動数またはｎ次の正規振動数で振動することになる。地点Ｇは、クリーニングブラシ２６１と感光体２１とが接触する地点Ｈで、感光体２１をクリーニングする振動方向と同じ対向方向になる地点である。
【００６０】
図４は、ブラシ繊維２６８の正規振動を説明するための図である。ブラシ繊維２６８は、一端がクリーニングブラシ支持体２６２に固定され、他端が自由端となっているため、ブラシ繊維２６８の振動は、図４に示すような片持ちはりの振動となる。図４は、クリーニングブラシ支持体２６２に振動が与えられたとき、固定されている位置に対して、ブラシ繊維２６８の各部分が移動するとき、最大振幅のブラシ繊維２６８の形状を示している。
【００６１】
図４（ａ）は、ブラシ繊維２６８の固有振動数で振動しているときのブラシ繊維２６８の形状を示している。固有振動数は、１次正規振動周波数である。図４（ｂ）は、２次正規振動周波数で振動しているときのブラシ繊維２６８の形状を示している。図４（ｃ）は、３次正規振動周波数で振動しているときのブラシ繊維２６８の形状を示している。図４（ｄ）は、４次正規振動周波数で振動しているときのブラシ繊維２６８の形状を示している。２次正規振動は、固定されている位置を除いて、振動しない位置である節が１つであり、３次正規振動は、固定されている位置を除いて、節が２つであり、４次正規振動は、固定されている位置を除いて、節が３つである。ｎ次正規振動周波数の算出式については、後述する。
【００６２】
廃トナーケース２６７は、クリーニングブラシ２６１によって感光体２１から回収された残留現像剤を、廃トナーとして収容するための容器状の部材である。廃トナーケース２６７に収容された廃トナーは、図示しない廃トナー搬送スクリューによって、図示しない廃トナー廃棄ボトルへ搬送される。トナー落下防止用下シール２６６は、クリーニングブラシ２６１によって掻き取られた現像剤が廃トナーケース２６７から漏出することを防止するためのものである。本実施の形態では、トナー落下防止用下シール２６６は、厚さ０．１ｍｍのウレタンゴムシートからなる。
【００６３】
画像形成装置１は、上述したように構成されるので、クリーニング性能に優れ、次の記録用紙Ｐへの画像形成時に残留現像剤の影響が発現するのを防止し、高品位の画像を形成することができる。
【００６４】
次に、感光体２１に残留する現像剤を対向方向Ｄに振動させてクリーニングブラシ２６１のブラシ繊維２６８を振動させながら、感光体２１の表面を摺擦することによって、残留現像剤を回収するクリーニング効率を向上させるために考慮すべき事項について説明する。
【００６５】
クリーニングブラシ２６１を振動させてブラシ繊維２６８先端を感光体２１の表面に摺擦させるときに考慮すべき重要な事項は、（ａ）ブラシ繊維２６８の振動周波数および振動振幅、（ｂ）クリーニングブラシ２６１の振動領域の大きさ、および（ｃ）クリーニングブラシ２６１の振動領域における振動振幅の大きさの分布である。
【００６６】
まず、（ａ）ブラシ繊維２６８の振動周波数および振動振幅について説明する。ブラシ繊維２６８に発生する対向方向Ｄの振動の振動周波数および振動振幅は、電極部材２６４に電圧が印加されることによって発生するクリーニングブラシ支持体２６２の振動に左右される。電極部材２６４からクリーニングブラシ支持体２６２に働く引力Ｆは、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２とを電極板とするコンデンサとして考えると、式（１）によって求めることができる。Ｆは電極板間に働く引力を示し、Ｑは電荷量を示し、Ｅは電界の強さを示す。
Ｆ＝（１／２）×Ｑ×Ｅ …（１）
【００６７】
また、電荷量Ｑは式（２）によって求めることができる。εは真空の比誘電率を示し、Ｓは対向面積を示し、ｄは電極間隔を示し、Ｖは電位差を示す。
Ｑ＝（εＳ／ｄ）Ｖ …（２）
【００６８】
たとえば、式（１）および式（２）に、Ｓ＝３００ｍｍ×５ｍｍ、ｄ＝２００μｍ、ε＝８．８５×１０−１２（ｓ４・Ａ２・ｋｇ−１・ｍ−３）、Ｖ＝２ｋＶを代入して、電極板間に働く引力Ｆを算出すると、Ｆ＝０．６６Ｎとなる。
【００６９】
すなわち、電極部材２６４に電源２６５から電圧が印加されると、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との間には前述のような引力が働き、この引力は印加される電圧の周波数で繰り返し変化する。これによって、クリーニングブラシ支持体２６２が対向方向Ｄに、引力に対応する振動振幅で、かつ印加される電圧の周波数に対応する振動周波数で振動する。そして、クリーニングブラシ支持体２６２の振動に伴って、クリーニングブラシ２６１と感光体２１とが接触する地点Ｈでは、ブラシ繊維２６８は、前記振動振幅および振動周波数で対向方向Ｄに振動する。
【００７０】
ブラシ繊維２６８の振動周波数は、電極部材２６４に印加される電圧（以下「印加電圧」という）の周波数を変化することによって調整することができる。残留現像剤の感光体２１に対する付着力を低下させて回収効率を向上させるためには、印加電圧の周波数を所定値以上に調整する必要がある。つまり、上述したように、振動するブラシ繊維２６８が感光体２１の表面を振動させることによって、残留する現像剤の感光体２１に対する付着力を低下させるが、印加電圧の周波数が低すぎると、感光体２１の表面の残留現像剤への振動を与える力が弱く、残留現像剤の回収効率の向上が認められなくなる。そのため、本実施の形態では、電極部材２６４に印加する印加電圧の周波数は、ブラシ繊維２６８の固有振動数以上に設定している。
【００７１】
また、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との間に生じる前記引力に対応する振動振幅は、式（１）および式（２）から、電極部材２６４およびクリーニングブラシ支持体２６２を構成する材料の誘電率を高くし、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との対向面積を大きくし、電極部材２６４に印加する印加電圧を高くし、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との間隙幅を小さくすることによって、大きくすることができる。
【００７２】
このように、クリーニングブラシ支持体２６２の振動振幅が大きくなると、ブラシ繊維２６８が感光体２１の表面を振動させる振動振幅が大きくなり、感光体２１の表面に付着した現像剤を摺擦する効果が高くなる。しかし、電極部材２６４に印加する印加電圧が高過ぎる、または、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との間隙幅が小さ過ぎると、大気中放電が発生してしまうので、電極部材２６４に印加する印加電圧を高くし過ぎること、および電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との間隙幅を小さくし過ぎることは好ましくない。
【００７３】
次に、ブラシ繊維２６８の振動振幅を効率よく大きくすることが可能な構成について説明する。電源２６５によって電極部材２６４に印加する印加電圧を、ブラシ繊維２６８の固有振動数あるいはｎ次の正規振動周波数で変化する電圧である固有振動電圧とすることによって、ブラシ繊維２６８を共振させることができる。具体的には、ブラシ繊維２６８の片持ちはりの固有振動数ｆｉは式（３）によって求めることができる。λｉは振動数係数を示し、ｌはブラシ繊維の長さを示し、Ｅはヤング率を示し、Ｉは断面２次モーメントを示し、ρは材料の密度を示し、Ａは断面積を示す。
【００７４】
【数１】
【００７５】
片持ちはりに対しては、λ１＝１．８７５、λ２＝４．６９４、λ３＝７．８５５、λ４＝１０．９９６……である。
【００７６】
また、断面２次モーメントＩは、式（４）で表される。ｄはブラシ繊維断面の直径を示す。
【００７７】
【数２】
【００７８】
式（３）および式（４）に、ブラシ繊維２６８の長さｌ＝５ｍｍ、密度ρ＝１．１６ｇ／ｃｍ３、断面積Ａ＝５．７５×１０−１０ｍ２、ヤング率Ｅ＝０．２０×１０１０ｋｇ／ｍ・ｓを代入して、固有振動数、すなわち１次正規振動周波数ｆ１を算出すると、ｆ１＝１９８Ｈｚとなる。１次正規振動周波数ｆ１または２次以上の正規振動周波数で変化する電圧を電極部材２６４に印加することによって、ブラシ繊維２６８を共振させることができる。ブラシ繊維２６８が共振すると、ブラシ繊維２６８の対向方向Ｄに振動する振動振幅がより大きくなり、感光体２１の表面に残留する現像剤を大きく摺擦させることができ、クリーニング効率を向上させることができる。
【００７９】
また、電極部材２６４は、クリーニングブラシ支持体２６２に対する対向方向Ｄへの曲げ剛性が、クリーニングブラシ支持体２６２の断面方向の曲げ剛性よりも高く設定されるのが好ましい。これによって、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との間に生じる振動電界による引力が作用したとき、電極部材２６４の撓みを抑制しながらクリーニングブラシ支持体２６２を振動させることができる。具体的には、軸方向に延びる梁を考える場合、その曲げ剛性Ａは、Ａ＝Ｅ×Ｉで表される。Ｅはヤング率、Ｉは断面２次モーメントを示す。
【００８０】
電極部材２６４をクリーニングブラシ支持体２６２の軸線に直交する平面で切断した切断面は、正方形から扇型形状をくり貫いた形状であり、その半径ｒが１０ｍｍである電極部材２６４の断面２次モーメントＩ１は、式（５）で表される。
【００８１】
【数３】
【００８２】
電極部材２６４の構成材料がステンレスである場合、ステンレスのヤング率Ｅ＝１７×１０１０ｋｇ／ｍ・ｓであるので、電極部材２６４の曲げ剛性Ａ１は、
Ａ１＝Ｅ×Ｉ１＝１３Ｎ・ｍ２となる。
【００８３】
一方、外径１０ｍｍのクリーニングブラシ支持体２６２では、断面２次モーメントＩ２は、上述した式（４）によって求めることができる。クリーニングブラシ支持体２６２の構成材料がアルミニウムである場合、アルミニウムのヤング率Ｅ＝７．０×１０１０ｋｇ／ｍ・ｓであるので、クリーニングブラシ支持体２６２の曲げ剛性Ａ２は、Ａ２＝Ｅ×Ｉ２＝３４Ｎ・ｍ２となる。
【００８４】
このように、電極部材２６４は、電極部材２６４の対向方向Ｄへの曲げ剛性がクリーニングブラシ支持体２６２の断面方向の曲げ剛性よりも高く設定されている場合には、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との間に生じる振動電界による引力が作用したときに、電極部材２６４の撓みを抑制しながらクリーニングブラシ支持体２６２を振動させることができる。
【００８５】
また、電極部材２６４が撓む場合には、電極部材２６４の撓みによって電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２、さらには、クリーニングブラシ支持体２６２に固定されているブラシ繊維２６８との間隙幅が小さくなり、大気中放電が発生しやすくなる。電極部材２６４の曲げ剛性を高めて電極部材２６４の撓みを抑制することによって、高い電圧を電極部材２６４に印加しても、電極部材２６４とクリーニングブラシ２６１との間隙幅が小さくなり過ぎるのを防止して、クリーニングブラシ支持体２６２を大きく振動させることによって、ブラシ繊維２６８に大きな振動振幅を付与することができる。
【００８６】
次に、（ｂ）クリーニングブラシ２６１の振動領域の大きさについて説明する。振動領域は、クリーニングブラシ２６１の各地点での振動振幅の最大幅の範囲内である。電極部材２６４は、クリーニングブラシ支持体２６２の外周面に対向する対向面２６９が、クリーニングブラシ支持体２６２の外周面に沿うように形成されている。したがって、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２とが間隙を有して対向する領域では、全領域に亘って同一の間隙幅となる。すなわち、電極部材２６４に電圧が印加されたときに、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２とが対向する対向領域に形成される振動電界は、対向領域の全体に亘って均一になる。
【００８７】
最後に、（ｃ）クリーニングブラシ２６１の振動領域における振動振幅の大きさの分布について説明する。分布とは、円弧ＦＧ間における振動電界の大小のことである。電極部材２６４において、クリーニングブラシ支持体２６２の外周面に対向する対向面２６９が、クリーニングブラシ支持体２６２の外周面に沿うように形成されている。したがって、電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２との対向領域では電極部材２６４とクリーニングブラシ支持体２６２とは、常に一定の間隙幅を持って対向している。すなわち、電極部材２６４に電圧が印加されたときに対向領域に形成される振動電界は均一となり、振動振幅も一定の大きさを有する。
【００８８】
図５は、本発明の実施の他の形態である感光体クリーニング装置２６ａの構成を示す図である。感光体クリーニング装置２６ａは、感光体クリーニング装置２６に類似し、対応する部分については、同一の参照符号を付して説明を省略する。感光体クリーニング装置２６ａにおいて特徴的な構成は、電極部材２６４のクリーニングブラシ支持体２６２に対向する対向面２６９に、絶縁材料からなるコート層６０１が設けられている点である。感光体クリーニング装置２６ａは、電極部材２６４にコート層６０１が設けられていること以外は、感光体クリーニング装置２６と同様に構成されている。さらには、電極部材２６４またはコート層６０１の上部にフッ素樹脂層６０２を設ける構成としてもよい。
【００８９】
コート層６０１の層厚は、たとえば５０〜２０００ｎｍの範囲内である。フッ素樹脂層６０２の層厚は、たとえば５０〜４００μｍの範囲内である。コート層６０１を構成する材料としては、たとえば、比誘電率が「１２００」であるチタン酸バリウム、比誘電率が「３３２」であるチタン酸ストロンチウム、あるいは比誘電率が「１００」である酸化チタンのように、誘電率が高く、かつ絶縁性の材料が望ましい。
【００９０】
このように、絶縁材料からなるコート層６０１が電極部材２６４の表面に設けられることによって、クリーニングブラシ２６１に対向する部分が導電体で構成されている場合に比べて、電極部材２６４に高い電圧を印加しても、大気中放電の発生を防止することができる。したがって、クリーニングブラシ支持体２６２と電極部材２６４との間隙に大きな振動電界を発生させることができ、感光体２１上に残留した現像剤を除去する除去効率に優れ、次の記録用紙Ｐへの画像形成時に残留する現像剤の影響が発現するのを防止し、高品位の画像を形成することができる。
【００９１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態のみではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００９２】
このように、円柱形状であり、半径方向に移動可能に支持されるクリーニングブラシ支持体２６２と、クリーニングブラシ支持体２６２の外周円に周方向全周にわたって植設されるブラシ繊維２６８とからなる導電性のクリーニングブラシ２６１は、クリーニングブラシ支持体２６２の中心軸が円筒形状の感光体２１の中心軸に平行に配置され、ブラシ繊維２６８の先端が内接する仮想外周円が感光体２１の外周面に接触し、感光体２１の回転方向と逆方向に回転する。電極部材２６４は、仮想外周円に近接して対向する対向面２６９が形成され、クリーニングブラシ２６１に対して電極となる。そして、電源２６５によって、予め定める周波数で変化する電圧が電極部材２６４に印加される。
【００９３】
すなわち、電極部材２６４に印加される電圧が予め定める周波数で変化することによって、クリーニングブラシ支持体２６２の周囲に形成される電界が変化し、クリーニングブラシ支持体２６２が振動する。クリーニングブラシ支持体２６２が振動することによって、感光体２１に当接するブラシ繊維２６８の先端も振動し、転写後に感光体２１の表面に残留する残留現像剤などの付着力を低減し、クリーニングブラシ２６１の弱い掻き取り力（摺擦力）でも、付着物を除去して回収することができる。したがって、長期に亘って感光体２１の表面にトナーおよびタルクなどの被膜が形成されることなく、またキャリアなどによる損傷を防止して、良好なクリーニング性を維持し、均一で高品位な画像を得ることができる。
【００９４】
さらに、前記予め定める周波数は、クリーニングブラシ支持体２６２に設けられるブラシ繊維２６８の固有振動数およびｎを自然数とするとき該固有振動数のｎ次の正規振動周波数のうちのいずれか１つの周波数であるので、ブラシ繊維２６８が共振して、ブラシ繊維２６８の振動振幅がより大きくなり、ブラシ繊維２６８と接触する残留現像剤をより大きく振動させて、付着力を低減することができ、クリーニング性の向上を図ることができる。
【００９５】
さらに、電源２６５が電極部材２６４に印加する電圧は、予め定める電圧値である直流電圧に予め定める振幅の電圧値である交流電圧を重畳した電圧であるので、印加する電圧に含まれる直流電圧によって、クリーニングブラシ支持体２６２の周囲に強い電界を形成し、静電吸引力を高めることができる。したがって、クリーニングブラシ２６１が感光体２１から除去し、クリーニングブラシ２６１に付着した残留現像剤を、クリーニングブラシ２６１から効率よく剥離させることができる。また、電極部材２６４の静電吸引力によって、ブラシ繊維２６８の先端が電極部材２６４の方に引き寄せられるので、感光体２１と当接したことによって倒れたブラシ繊維２６８を起こすことができる。
【００９６】
さらに、対向面２６９とクリーニングブラシ支持体２６２の中心軸に直交する平面との交線が、クリーニングブラシ支持体２６２をクリーニングブラシ支持体２６２の中心軸に直交する平面で切断したときの外周円と同心円である円の一部である。したがって、電極部材２６４の対向面２６９とクリーニングブラシ支持体２６２の外周円との間隙が一定になるので、クリーニングブラシ支持体２６２の周囲に形成される電界がクリーニングブラシ支持体２６２の外周面に均一に伝搬され、クリーニングブラシ支持体２６２を均一に振動させることができ、効率のよいクリーニング性能を長期に亘って維持することができる。
【００９７】
さらに、電極部材２６４は、対向面２６９に絶縁材料から成るコート層６０１が形成されるので、電極部材２６４に高い電圧を印加しても、大気中放電の発生を防止することができる。したがって、電極部材２６４により高い電圧を印加することができ、クリーニングブラシ２６１をさらに大きく振動させるとともに、静電吸引力をさらに大きくすることができる。したがって、残留現像剤のクリーニング性、残留現像剤によるクリーニングブラシ２６１の目詰まりの防止、およびクリーニングブラシ２６１の毛倒れをより効率よく防止することができる。
【００９８】
さらに、電極部材２６４は、対向面２６９にフッ素樹脂が被膜される。すなわち、フッ素樹脂で被膜された面は、クリーニングブラシ２６１から剥離した残留現像剤が電極部材２６４に付着するのを抑制する効果があるので、電極部材２６４が汚染されることを防止し、安定した電界を形成することができ、クリーニングブラシ２６１による残留現像剤の回収を安定化させるとともに、クリーニングブラシ２６１の毛倒れを長期に亘り維持することができる。
【００９９】
さらに、画像形成装置１は、感光体クリーニング装置２６または感光体クリーニング装置２６ａを備える。すなわち、残留現像剤の回収効率を向上し、ブラシ繊維の毛倒れを防止することができる清掃装置である感光体クリーニング装置２６または感光体クリーニング装置２６ａを備えるので、長期に亘って高い印刷品質を維持することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１ 画像形成装置
２ 画像形成ステーション部
３ 二次転写部
４ 定着手段
５ 用紙供給手段
６ 排紙手段
２１ 感光体
２２ 帯電器
２３ 露光器
２４ 現像器
２５ 一次転写ローラ
２６，２６ａ 感光体クリーニング装置
２７ トナーボトル
３１ 中間転写ベルト
３２ 転写ローラ
３３ 二次転写ローラ
３４ ベルトクリーナ
３５ 対向ローラ
４１ 加熱ローラ
４２ 加圧ローラ
５１ 用紙給紙トレイ
５２ ピックアップローラ
５３ レジストローラ
５４ 搬送ローラ
５５ 用紙ガイド
６１ 排出ローラ
２６１ クリーニングブラシ
２６２ クリーニングブラシ支持体
２６３，２６５ 電源
２６４ 電極部材
２６６ トナー落下防止用下シール
２６７ 廃トナーケース
２６８ ブラシ繊維
２６９ 対向面
Ｐ 記録用紙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱形状であり、半径方向に移動可能に支持されるブラシ本体と、ブラシ本体の外周円に周方向全周にわたって植設されるブラシ繊維とからなり、ブラシ本体の中心軸が円筒形状の被清掃体の中心軸に平行に配置され、ブラシ繊維の先端が内接する仮想外周円が被清掃体の外周面に接触し、被清掃体の回転方向と逆方向に回転する導電性のブラシと、
仮想外周円に近接して対向する対向面が形成され、ブラシに対して電極となる電極部材と、
予め定める周波数で変化する電圧を電極部材に印加する電圧印加手段とを含むこと特徴とする清掃装置。
【請求項２】
前記予め定める周波数は、前記ブラシ本体に設けられるブラシ繊維の固有振動数およびｎを自然数とするとき該固有振動数のｎ次の正規振動周波数のうちのいずれか１つの周波数であることを特徴とする請求項１に記載の清掃装置。
【請求項３】
前記電圧印加手段が電極部材に印加する電圧は、予め定める電圧値である直流電圧に予め定める振幅の電圧値である交流電圧を重畳した電圧であることを特徴とする請求項１または２に記載の清掃装置。
【請求項４】
前記対向面と前記ブラシ本体の中心軸に直交する平面との交線が、前記ブラシ本体を前記ブラシ本体の中心軸に直交する平面で切断したときの外周円と同心円である円の一部であること特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の清掃装置。
【請求項５】
前記電極部材は、前記対向面に絶縁材料から成るコート層が形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の清掃装置。
【請求項６】
前記電極部材は、前記対向面にフッ素樹脂が被膜されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の清掃装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の清掃装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
円柱形状であり、半径方向に移動可能に支持されるブラシ本体と、ブラシ本体の外周円に周方向全周にわたって植設されるブラシ繊維とからなり、ブラシ本体の中心軸が円筒形状の被清掃体の中心軸に平行に配置され、ブラシ繊維の先端が内接する仮想外周円が被清掃体の外周面に接触し、被清掃体の回転方向と逆方向に回転する導電性のブラシと、
仮想外周円に近接して対向する対向面が形成され、ブラシに対して電極となる電極部材と、
予め定める周波数で変化する電圧を電極部材に印加する電圧印加手段とを含むこと特徴とする清掃装置。
【請求項２】
前記予め定める周波数は、前記ブラシ本体に設けられるブラシ繊維の固有振動数およびｎを自然数とするとき該固有振動数のｎ次の正規振動周波数のうちのいずれか１つの周波数であることを特徴とする請求項１に記載の清掃装置。
【請求項３】
前記電圧印加手段が電極部材に印加する電圧は、予め定める電圧値である直流電圧に予め定める振幅の電圧値である交流電圧を重畳した電圧であることを特徴とする請求項１または２に記載の清掃装置。
【請求項４】
前記対向面と前記ブラシ本体の中心軸に直交する平面との交線が、前記ブラシ本体を前記ブラシ本体の中心軸に直交する平面で切断したときの外周円と同心円である円の一部であること特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の清掃装置。
【請求項５】
前記電極部材は、前記対向面に絶縁材料から成るコート層が形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の清掃装置。
【請求項６】
前記電極部材は、前記対向面にフッ素樹脂が被膜されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の清掃装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の清掃装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２０４５８０（Ｐ２０１０−２０４５８０Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５２５８７（Ｐ２００９−５２５８７）
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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