JP2010156883A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を招くことなく、オゾンやＮＯｘなどの放電生成物を帯電器から効果的に排出する。
【解決手段】シールドケース６１内に放電電極６２を配置した帯電器６に隣接して排気ダクト１６を配置し、シールドケース６１と排気ダクト１６とを連通孔６４によって連通させる。そして、排気ダクト１６の、排気方向最下流近傍に、排気方向に対して垂直な断面積を排気ダクト１６の他の部分よりも狭くした狭隘部１９を設ける。排気ダクト１６は、排気方向下流側に行くにしたがって、シールドケース６１に接近した部位を通気路として狭くなっていく構造とするのが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は画像形成装置に関し、より詳細には、像担持体と、像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段とを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式の画像形成装置では、感光体等の像担持体の表面を帯電する方式として、コロナ放電方式を用いた帯電器が広く一般的に用いられている。しかし、コロナ放電方式ではオゾンやＮＯｘなどの放電生成物が不可避的に発生し、発生した放電生成物が感光体表面に付着し、感光体表面の帯電均一性を乱し画像品質の劣化をもたらす原因となる。そこで、コロナ放電方式の装置には、帯電器内に空気の流れをつくり放電生成物を帯電器外に排出する送風ファンが設けられている。

例えば、特許文献１では、吸気ファンによって取り込んだ空気を吸気ダクトから接続ダクトを介して各帯電器へ送ると共に、排気ファンによって、各帯電器の空気を接続ダクトから排気ダクトを介しオゾンフィルターを通して排出し、吸気ファンと排気ファンの回転を制御して吸気風速が排気風速より大きくなるようにする技術が提案されている。

また、特許文献２では、帯電器のシールドに設けた風路用開口と、この開口と連通させて設けられたダクトと、ダクトの端部に設けられダクト内へ送風する送風手段と、ダクト内空気とダクト外空間とを連通する連通路を設け、送風手段による風量と像担持体の回転速度が、帯電器シールド内空間の気圧をＡとし、ダクト内空間の気圧をＢとし、ダクト外空間の気圧をＣとしたときに、像担持体の回転中はＡ＞Ｂ＞Ｃの関係となり、像担持体の停止中はダクト内の気圧Ｂがシールド内の気圧Ａやダクト外空間の気圧Ｃよりも大きくなるようにする技術が提案されている。
特開2008-76777 特開2003-241484

特許文献１では、感光体と帯電器との間に、感光体の軸方向と平行な空気の流れが形成され、放電生成物が帯電器から排出されるが、吸気ファンと排気ファンの両方を備える必要があり装置が大型化する。また、吸気と排気の風速調整のために両ファンの回転制御を行う必要もある。

また、特許文献２では、感光体が回転しているか停止しているかで気圧関係を逆にして、空気の流れを逆方向にする構成であるため、厳密な風路設計が必要となる。また、構成部品及び構成部品間の接合部の機密性を徹底して確保する必要がある。さらに、オゾンなどの放電生成物をダクト外の空間へ排出するので、排出されたオゾンをオゾンフィルターなどで処理するためには、ダクトの外部空間を再度機密に保ち別の送風機で排出する必要があり、装置の大型化・複雑化につながる。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の大型化を招くことなく、オゾンやＮＯｘなどの放電生成物を帯電器から効果的に排出する画像形成装置を提供することにある。

本発明によれば、回転可能な像担持体と、この像担持体の軸方向と略平行に且つ前記像担持体と離隔対向して配置された、前記像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段とを備え、前記帯電手段は、前記像担持体側が開口したシールドケースと、このシールドケース内に配置された放電電極とを有し、前記像担持体の軸方向と略平行に且つ前記シールドケースに隣接して排気ダクトが配置され、前記シールドケースと排気ダクトとは連通孔によって連通し、前記排気ダクト内の気体を排出する排気ファンが設けられ、前記排気ダクトの、排気方向最下流近傍の、排気方向に対して垂直な断面積（以下、単に「断面積」と記すことがある）を、前記排気ダクトの他の部分よりも狭くしたことを特徴とする画像形成装置が提供される。

前記排気ダクトは、排気方向下流側に行くにしたがって、前記シールドケースに接近した部位を通気路として狭くなっていく構造とするのが好ましい。

前記排気ダクトの前記軸方向の一方端近傍に吸気口を設け、もう一方端近傍に排気口を設けた構造としてもよいし、前記排気ダクトの前記軸方向の略中央部に排気口を設け、前記軸方向の両端近傍に吸気口を設けた構造としてもよい。

本発明の画像形成装置では、オゾンやＮＯｘなどの放電生成物の濃度が高くなる排気方向下流域で、排気ダクト内の排気風速が他領域より速くなるので、濃度の高い放電生成物が帯電器内に長く滞留することなく排出される。これにより、オゾンやＮＯｘなどの放電生成物が感光体等の像担持体に付着するのを防止できる。

以下、本発明に係る画像形成装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１は、本発明の画像形成装置の一例を示すプリンタの概略構成図である。この図は画像データが別装置から提供されてプリントする部分を示しているが、原稿などの読取装置と一体化した装置でも、本発明に関する部分は同様である。

プリンタ１の中央部には一次転写ベルト２が設けられ、その一端に二次転写ローラ３が一次転写ベルトに圧接するように配置されている。二次転写ローラ３の用紙搬送方向下流側（図１では上方）には定着ユニット４が設けられている。

一次転写ベルト２の下方には、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム５と帯電器６を有する像担持体ユニット７と、露光手段８と、感光体ドラム５表面に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像ユニット９、及び一次転写ベルト２に転写せず感光体ドラム５上に残った現像剤を回収するトナー回収ユニット１０が設けられている。これらの、像担持体ユニット７、露光手段８、現像ユニット９、トナー回収ユニット１０は感光体ドラム５の外周に配置され一つの色彩画像の形成を担っている。

さらに、カラープリントの場合は、図１のように一次転写ベルト２の下方に色彩別に複数個配置されており、図１では右から黒、シアン、マゼンダ、イエローになっている。

また、一次転写ベルト２に残ったトナーを回収し、一次転写ベルト２を清掃するクリーナユニット１１が二次転写ローラ３の対称位置に配置され、回収した現像剤は廃トナーボックス１２へ回収される。さらに、現像ユニット９へは各色別に設置されるトナーカートリッジ１３からトナーが補給される。

さて、画像形成時には、帯電器６によって感光体ドラム５の表面が一様に帯電された後、露光手段８によって画像パターンによる露光がなされ静電潜像が形成される。その後、現像ユニット９が備える現像剤担持体に所定の現像バイアスが印加されて、トナーが感光体ドラム５に付着して静電潜像を可視化画像とする。感光体ドラム５表面のトナー像は、一次転写ベルト２内の一次転写ローラによって一次転写ベルト２上に転写される。そして、二次転写ローラ３によってトナー像は用紙に転写された後、定着ユニット４を通過する際に加熱・加圧されて用紙に溶融定着される。

これらの構成要素は、本実施例に限定されず適宜変更することは可能であり、多色プリントに限らず一色でも良いし、複写機やファクシミリなどにも応用できるものである。

図２は、従来の像担持体ユニット７の軸方向の横断面図である。なお、判り易いように現像装置６部分と感光体ドラム５とは断面とせずに示す。

従来の像担持体ユニット７は、感光体ドラム５と現像装置６を有する。像担持体ユニット７のハウジング１５で構成される排気ダクト１６は、吸気口１７と排気口１８とを備え、感光体ドラム５の回転軸と平行し帯電器６に隣接して形成されている。排気口１８には、不図示の排気ファンが接続されている。空気は吸気口１７から排気口１８の方向へ流れる（図の矢印で示す）。帯電器６のシールドケース６１（図４に図示）の、感光体ドラム５と反対側の底面には連通孔６４（図４に図示）が形成されており、シールドケース６１内と排気ダクト１６とは連通し空気の出入りは自由である。

図２において、帯電器６にバイアスが印加されて、コロナ放電により発生したオゾンやＮＯｘなどの放電生成物は、吸気口１７から取り込まれた空気流に乗って、排気口１８へ移動して行く。この結果、排気方向下流側へ進むにしたがって放電生成物の濃度は高くなっていき、排気口１８の少し上流近傍の濃度が最も高くなる。

この結果、排気口１８の近傍と対向する感光体ドラム５の表面電荷に乱れが発生しやすくなり、帯電均一性を損なうおそれがある。このため従来は、放電生成物の濃度が高くなる排気方向下流域においても、濃度が所定値以下になるように排気ダクト１６の機密性を高めて排気効率を高めると共に、排気ファンを大型化して排気量を向上させていた。

これに対し、本発明の係るプリンタ１では、排気方向最下流近傍の排気ダクトの断面積を他の部分よりも狭くすることによって、放電生成物の濃度が高くなる排気方向下流域においても、当該濃度が所定値以下になるようにした。以下、この点について詳述する。図３に、本発明に係るプリンタ１の感光体ドラム５と現像装置６を有する像担持体ユニット７の横断面図を、図２と同様に、現像装置６部分と感光体ドラム５とは断面とせずに示す。また、図４に、図３のＡ−Ａ線断面図、図５に、図３のＢ−Ｂ線断面図をそれぞれ示す。

図４及び図５において、帯電器６は、時計周りに回転している感光体ドラム５の外周に、感光体ドラム５の軸方向と平行に且つ離隔対向して設けられ、軸方向の帯電器６の長さは感光体ドラム５とほぼ同じである。帯電器６は、断面略コ字状のシールドケース６１と、シールドケース６１内に配置された放電電極６２と、感光体ドラム５と対向するシールドケース６１の開口部に取り付けられたグリッド電極６３とを有する。シールドケース６１の感光体ドラム５と反対側の面には、複数の連通孔６４が軸方向に形成されており、これによってシールドケース６１内と排気ダクト１６とは連通されている。放電電極６２に電圧を印加すると、電離によって電荷が発生し、発生した電荷はグリッド電極６３に引き寄せられて感光体ドラム５の表面に達し、感光体ドラム５の表面を一様に帯電させる。なお、図４及び図５において、ハウジング１５がトナー回収クリーナ１０をも支持した構成になっている。トナー回収クリーナ１０は、トナー回収用のクリーニングブレード２３と、感光体ドラム５から回収したトナーを搬送するための搬送スクリュー２４とを備える。

本発明の画像形成装置の大きな特徴は、排気ダクト１６の、放電生成物の濃度が高くなる排気口１８の近傍に、断面積の狭い狭隘部１９（図３に図示）を形成したことにある。これは、ハウジング１５の形状を一部変更するのみで簡単に実現できる。この狭隘部１９では、他の領域より断面積が狭いため、気体の流速はこの領域で速くなる。これにより、放電生成物の濃度の高い空気が通過する時間が他の領域より短くなる。また、ベルヌーイの定理により、流速が上がると、そのエネルギー分だけ他の領域よりも圧力が低下するので、帯電器６のシールドケース６１内から空気を引き出す効果が高くなる。この結果、従来は最も帯電不良が起こり易かった領域における、オゾンなどの放電生成物を速やかに排出できるようになる。

図６に、排気ダクト１６の軸方向の空気の風速分布を示す。点線イは、排気ダクト断面積が一様である従来装置の場合、一点鎖線ロは、従来装置の排気手段の能力を向上させた場合、実線ハは、本発明の図３に示す、排気ダクトに狭隘部１９を形成した場合である。なお、図６におけるＡ位置は図３のＡ−Ａ位置に対応し、Ｂ位置は図３のＢ−Ｂ位置（狭隘部１９）に対応する位置である。

図７に、排気ダクト１６の軸方向のオゾン濃度分布を示す。点線ニは、排気ダクト断面積が一様である従来装置の場合、一点鎖線ホは、従来装置の排気手段の能力を向上させた場合、実線ヘは、本発明の図３に示す、排気ダクトに狭隘部１９を形成した場合である。図７におけるＡ位置及びＢ位置は、図６と同様に、図３のＡ−Ａ位置及びＢ−Ｂ位置（狭隘部１９）に対応する位置である。なお、破線は許容オゾン濃度の上限ラインを示している。

本発明の排気ダクトに狭隘部１９を形成した場合、図６の実線ハで示すように、排気方向下流側の風速は、排気手段の能力を向上させなくても大きく上がる。これにより、図７の実線ヘ示すように、帯電器のオゾン濃度は許容濃度未満に維持される。

これに対し、排気ダクト１６の断面積が一様の従来装置の場合を示す図６の点線イ及び一点鎖線ロでも、排気方向下流側で風速が上がっている。しかし、これは感光体ドラム５とグリッド電極６３との隙間からも空気が吸い込まれることによるものである。このため、このように風速が下流側で上昇しても、図７に示す従来装置の点線ニは、Ｂ位置では上流側から流下してくるオゾンによってオゾン濃度は高くなっている。そこで従来装置では、図７の一点鎖線ホのように、排気手段の能力を向上させてオゾン濃度を許容値以下に低下させているのである。

図８に、本発明に係る画像形成装置の他の実施形態を示す。なお、図３に示した画像形成装置と同一部材及び同一部分は同一の符合を付している。この図の画像形成装置が図３のものと異なる点は、排気ダクト１６の軸方向両端部に吸気口１７ａ，１７ｂを設け、軸方向中央部に排気口１８を設けた点にある。

この図の排気ダクトにおいても、排気口１８の左右の両近傍に断面積を狭くした狭隘部１９ａ，１９ｂが形成されているので、狭隘部１９ａ、１９ｂにおいて風速が高くなり、排気方向上流側からオゾンなどが流れてきても速やかに排出される。また同時に、帯電器６内からオゾンを誘引する効果を高く確保することができる。

なお、狭隘部１９を設ける場合、帯電器６内から空気を誘引する効果を高めるために、図３や図８に示したように帯電器６のシールドケース６１に近接した部位が通気路となるように、断面積を狭くしていくのが望ましい。

本発明は、帯電器６の軸方向におけるオゾンなどの放電生成物の分布に着目し、排気方向上流側から流れる放電生成物の濃度が上がる領域の風速を上げて滞留時間を短縮すると共に、帯電器６の内部から誘引する効果を高めたもので、図３のように排気ダクトを図の上下方向で狭隘部１９を形成する他に紙面に垂直な方向で絞る方法も考えられる。また、断面形状も角型ではなく、丸型で絞る方法もある。さらに、許容できる範囲で、帯電器６のシールドケース６１の断面積を絞る方法もあり、以上説明した実施形態例以外にも従来公知の方法をとり得る。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。 従来の像担持体ユニットの軸方向の横断面図である。 本発明の一実施形態を示す像担持体ユニットの軸方向の横断面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 排気ダクト内の軸方向の風速分布図である。 排気ダクト内の軸方向のオゾン分布図である。 本発明の他の実施形態を示す像担持体ユニットの軸方向の横断面図である。

符号の説明

１ プリンタ
２ 一次転写ベルト
３ 二次転写ローラ
４ 定着ユニット
５ 像担持体
６ 帯電器（帯電手段）
７ 像担持体ユニット
８ 露光手段
９ 現像ユニット
１０ トナー回収ユニット
１５ ハウジング
１６ 排気ダクト
１７ 吸気口
１７ａ，１７ｂ 吸気口
１８ 排気口
１９ 狭隘部
１９ａ，１９ｂ 狭隘部
６１ シールドケース
６２ 放電電極
６３ グリッド電極
６４ 連通孔

Claims (4)

1. 回転可能な像担持体と、この像担持体の軸方向と略平行に且つ前記像担持体と離隔対向して配置された、前記像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段とを備え、
   前記帯電手段は、前記像担持体側が開口したシールドケースと、このシールドケース内に配置された放電電極とを有し、
   前記像担持体の軸方向と略平行に且つ前記シールドケースに隣接して排気ダクトが配置され、
   前記シールドケースと排気ダクトとは連通孔によって連通し、
   前記排気ダクト内の気体を排出する排気ファンが設けられ、
   前記シールドケースに隣接する前記排気ダクトの、排気方向最下流近傍の、排気方向に対して垂直な断面積を、前記排気ダクトの他の部分よりも狭くしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記排気ダクトは、排気方向下流側に行くにしたがって、前記シールドケースに接近した部位を通気路として狭くなっていく構造である請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記排気ダクトの前記軸方向の一方端近傍に吸気口を設け、もう一方端近傍に排気口を設けた請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記排気ダクトの前記軸方向の略中央部に排気口を設け、前記軸方向の両端近傍に吸気口を設けた請求項１又は２記載の画像形成装置。