以下、この発明を実施するための形態(単に「実施の形態」という)について添付の図面を参照しながら説明する。
[実施の形態1]
図1から図6は、実施の形態1に係る送風管及びそれを用いた送風装置及び画像形成装置を示すものである。図1はその画像形成装置の概要を示し、図2はその画像形成装置に用いられ、その送風管又は送風装置により空気を突きつけるべき長尺な対象構造物の一例である帯電装置を示し、図3はその送風管又は送風装置の概要を示し、図4は図3の送風装置(送風管)におけるQ−Q線に沿う断面の状態を示し、図5は図3の送風装置を上方から見たときの状態を示し、図6は図3の送風装置を下方(出口)から見たときの状態を示している。図中の符号X,Y,Zで示す矢印は、各図面において想定した3次元空間の幅、高さ及び奥行の各方向を示す直交座標軸(の方向)である。
<画像形成装置>
画像形成装置1は、図1に示すように、支持フレーム、外装カバー等で構成される筐体10の内部空間に、現像剤としてのトナーで構成されるトナー像を形成して被記録材の一例としての記録用紙9に転写する作像ユニット20と、作像ユニット20に供給する記録用紙9を収容するとともに送出する給紙装置30と、作像ユニット20で形成されたトナー像を記録用紙9に定着する定着装置35を設置している。
上記作像ユニット20は、例えば公知の電子写真方式を利用して構成されるものであり、矢印Aで示す方向(図中において時計回りの方向)に回転駆動する感光体ドラム21と、感光体ドラム21の像形成領域となる周面を所要の電位に帯電させる帯電装置4と、帯電後の感光体ドラム21の表面に外部から入力される画像情報(信号)に基づく光(矢付き点線)を照射して電位差のある静電潜像を形成する露光装置23と、その静電潜像をトナーによりトナー像に現像する現像装置24と、そのトナー像を用紙9に転写する転写装置25と、転写後の感光体ドラム21の表面に残留するトナー等を除去する清掃装置26とで主に構成されている。
このうち帯電装置4としては、コロナ放電器が使用されている。このコロナ放電器からなる帯電装置4は、図2等に示すように、いわゆるスコロトロン型のコロナ放電器で構成されている。
すなわち、帯電装置4は、一部が開口した長方形状の天板40aとその天板40aの長手方向Bに沿って延びる長辺部から下方に垂れ下がった状態の側板40b,40cを有した外観形状からなるシールドケース(覆い部材)40と、シールドケース40の長手方向Bにおける両端部(短辺部)にそれぞれ取り付けられる図示しない2つの端部支持体と、この2つの端部支持体の間に、シールドケース40の内部空間を通過してほぼ直線状に張り渡した状態で取り付けられる2本のコロナ放電ワイヤ41A,41Bと、シールドケース40の下部開口部に、その下部開口部を覆ってコロナ放電ワイヤ41と感光体ドラム21の周面との間に存在した状態で取り付けられる格子状のグリッド電極(電界調整板)42とを備えている。図4等に示す符号40dは、2本のコロナ放電ワイヤ41A,41Bが配置される空間を仕切る仕切り板である。
また、帯電装置4は、コロナ放電ワイヤ41(41A,41B)が、感光体ドラム21の周面と所要の間隔(例えば放電ギャップ)をあけて対向する状態でかつ感光体ドラム21の回転軸の方向に沿ってその像形成対象領域に少なくとも存在する状態になるよう配置される。また、帯電装置4は、画像形成時になると、図示しない電源装置から放電ワイヤ41(と感光体ドラム21との間)に帯電用の電圧が印加されるようになっている。
さらに、帯電装置4は、その使用に伴ってコロナ放電ワイヤ41やグリッド電極42に、用紙9の紙粉、コロナ放電により生成される放電生成物、トナーの外添剤等の物質(不要物)が付着して汚染されることでコロナ放電が十分に又は均一に行われなくなって帯電むら等の帯電不良が発生することがある。このため、帯電装置4には、放電ワイヤ41及びグリッド電極42に不要物が付着することを防止又は抑制するため放電ワイヤ41とグリッド電極42に対して空気を突きつけるための送風装置5が併設されている。また、帯電装置4のシールドケース40の上面40aには、送風装置5からの空気を取り込むための開口部43が形成されている。開口部43は、その開口形状が長方形になるよう形成されている。なお、送風装置5の詳細については後述する。
給紙装置30は、画像の形成に使用する所要のサイズ、種類等からなる複数枚の記録用紙9を積み重ねた状態で収容する、トレイ形式、カセット形式等の用紙収容体31と、その用紙収容体31に収容される記録用紙9を1枚ずつ搬送路にむけて送り出す送出装置32とを備え、給紙の時期が到来すると、記録用紙9を1枚ずつ送り出すようになっている。用紙収容体31は、利用態様に応じて複数装備される。図1における矢付きの一点鎖線は、記録用紙9が主に搬送されて通過する搬送路を示す。この記録用紙の搬送路は、複数の用紙搬送ロール対33a,33bや、図示しない搬送ガイド部材等で構成されている。
定着装置35は、記録用紙9が通過する導入口及び排出口が形成された筐体36の内部に、表面温度が加熱手段により所要の温度に加熱されて保持されるロール形態、ベルト形態等の加熱回転体37と、この加熱回転体37の軸方向にほぼ沿うように所要の圧力で接触して従動回転するロール形態、ベルト形態等の加圧回転体38とを備えている。この定着装置35は、その加熱回転体37と加圧回転体38との間に形成される定着処理部にトナー像が転写された後の記録用紙9を導入して通過させることで定着を行う。
この画像形成装置1による画像形成は、次のようにして行われる。ここでは、記録用紙9の片面に画像を形成するときの基本的な画像形成動作を例に挙げて説明する。
画像形成装置1では、その制御装置等が画像形成動作の開始指令を受けると、作像ユニット20において、回転始動する感光体ドラム21の周面が帯電装置4により所定の極性及び電位に帯電される。このとき、帯電装置4では、コロナ放電ワイヤ41に帯電用の電圧が印加されて放電ワイヤ41と感光体ドラム21の周面との間に電界を形成した状態でコロナ放電を発生させ、これにより感光体ドラム21の周面を所要の電位に帯電させる。この際、感光体ドラム21の帯電電位はグリッド電極42により調整される。
続いて、帯電された感光体ドラム21の周面に対して、露光装置23から画像情報に基づく露光が行われて所要の電位差で構成される静電潜像が形成される。しかる後、感光体ドラム21に形成された静電潜像が、現像装置24を通過する際に、その現像装置24における現像ロール24aから供給される所要の極性に帯電された状態のトナーにより現像されてトナー像として顕像化される。
次いで、感光体ドラム21上に形成されたトナー像は、感光体ドラム21の回転により転写装置25と対向する転写位置まで搬送されると、このタイミングに合わせて給紙装置30から搬送路を通して供給される記録用紙9に転写装置25の転写作用により転写される。この転写後の各感光体ドラム21の周面は、清掃装置26によって清掃される。
続いて、作像ユニット20においてトナー像が転写された記録用紙9は、感光体ドラム21から剥離された後に定着装置35に導入されるように搬送され、定着装置35における加熱回転体37と加圧回転体38との間の定着処理部を通過する際に加熱及び加圧される。これにより、そのトナー像が溶融して記録用紙9に定着される。この定着が終了した後の記録用紙9は、定着装置35から排出されて筐体10の外部等に形成される図示しない排紙収容部等に搬送されて収容される。
以上により、1枚の記録用紙9の片面に対して1色のトナーで構成される単色画像が形成され、基本的な画像形成動作が終了する。複数枚の画像形成動作の指示がある場合には、上記した一連の動作がその枚数分だけ同様に繰り返されることになる。
<送風装置>
次に、送風装置5について説明する。
送風装置5は、図1や図3等に示すように、空気を送る回転ファンを有する送風機50と、その送風機50から送られる空気を取り入れて送風対象の帯電装置4まで導いて排出させる送風ダクト51とを備えている。
送風機50は、所要の風量の空気を送るように駆動制御される。このような送風機50としては、例えば輻流型の送風ファンが使用される。一方、送風ダクト51は、図3〜図6に示すように、送風機50から送られる空気を取り入れる入口52と、その入口52から取り入れた空気を吹きつけるべき長尺な帯電装置4の長手方向Bの部分(シールドケース40の上面40aの開口部43)とほぼ向き合う状態で配置されてその空気を長手方向Bと直交する方向に沿って流すように排出させる出口53と、その入口52と出口53の間をつないで空気を流すための通路空間54aが形成された通路部(本体部)54とを有した形状のものである。
送風ダクト51の通路部54は、図3から図5等に示すように、導入通路部54Aと第1曲げ通路部54Bと第2曲げ通路部54Cで構成されている。導入通路部54Aは、その一端部が入口52を設けて開口され、その他端部が閉鎖されており、その全体が出口53の長手方向(帯電装置4の長手方向B)に沿って直線状に延びるよう形成された角筒形状の通路部である。第1曲げ通路部54Bは、導入通路部54Aの他端部寄りの部位(途中)から通路空間の幅を広げて通路断面積が拡大するようにほぼ水平方向(座標軸Xとほぼ平行する方向)において出口53の長手方向に対してほぼ直角に曲げられて延びるように形成された角筒形状の曲げ通路部である。第2曲げ通路部54Cは、第1曲げ通路部54Bの一端部から通路空間の幅が同じ状態のままで下方に向かう鉛直方向(座標軸Yとほぼ平行する方向)に曲げられて帯電装置4に近づくよう延ばされて形成された曲げ通路部である。第2曲げ通路部54Cの終端部には、その終端部の通路空間の断面形状よりも少し狭い長方形の開口形状からなる出口53が形成されている(ただしその出口53の長手方向の長さはほぼ同じである。)。また、第1曲げ通路部54B及び第2曲げ通路部54Cの通路空間54aはいずれも、その幅(長手方向Bの寸法)がほぼ同じ寸法に設定されている。
送風ダクト51の入口52は、その開口形状がほぼ正方形になるよう形成されている(図3)。この入口52には、送風機50との間を接続して送風機50からの空気を送風ダクト51の入口52までに送るための接続ダクト55が取り付けられている(図3、図5)。一方、送風ダクト51の出口53は、その開口形状が帯電装置4の長手方向Bの部分(開口部43)と平行する長尺な開口形状(例えば長方形)になるよう形成されている。このため、送風ダクト51は、入口52と出口53とが互いに異なる開口形状で形成されている関係になっている。ただし、入口52と出口53が同じ形状である場合も、その開口面積が互いに異なるよう形成されているとき(相似形状であるとき)には、互いに異なる開口形状で形成されている関係に含まれる。また、入口52は、図5等に示されるように、長方形の開口形状からなる出口53の長手方向(B)における一方の端部53aよりも外側に所要の寸法Gだけ突出して存在する状態で形成されている。
ここで、開口形状が互いに異なる入口52と出口53を有する送風ダクト51においては、その入口52と出口53の間をつなぐ通路部54に通路空間54aの断面形状が途中で変更される部分が存在することになる。ちなみに、実施の形態1に係る送風ダクト51では、入口52の開口形状が正方形であるのに対して出口53の開口形状が長方形であって互いに異なっているため、その通路部54(の通路空間54a)に曲げられた部分(実際には第1曲げ通路部54B)が存在し、その通路部54の導入通路部54Aにおける通路空間54aの断面形状がほぼ正方形であるのに対して、その通路部54の第1曲げ通路部54Bにおける通路空間54aの断面形状が(高さが変わらず)ほぼ水平方向のみに広がった長方形に変更されている。換言すれば、導入通路部54Aの通路空間54aの断面形状が、第1曲げ通路部54Bにおいてほぼ水平方向に急激に広くなった通路空間54aの断面形状になっている。
しかし、このような通路空間54aの断面形状が変化する部分が存在する送風ダクト51にあっては、その断面形状が変化する部分において空気の流れに剥離や渦等の乱れが生じる。このため。このような送風ダクト51では、入口52から均一な風速の空気を取り入れても出口53から出る空気の風速が不均一になってしまう傾向がある。
このように出口53から出る空気の風速が最終的に不均一になる傾向は、通路空間54aの断面形状の変化の有無にかかわらず、送風ダクト51における空気を流す(進行)方向が変化する場合、つまり通路空間54aが途中で曲げられた形状になる場合もほぼ同様に発生する。さらに、出口から出る空気の風速が最終的に不均一になる傾向は、通路空間54aの断面形状が変化し、しかも空気を流す(進行)方向が変化する場合には、より顕著に発生する。
図27a〜27bは、入口52と出口53とが互いに異なる開口形状で形成されている送風ダクトの代表例510B〜510Cを示すものであり、図中にはその各ダクト510における入口52に取り入れる空気の風速と出口53から出る空気の風速の各状態を矢印の長さでそれぞれ示している。つまり、矢印の長さが長くなるにつれて、風速が増加することを示している。図27においては、各送風ダクト510をその上面側から見た状態で示している。また、図中において矢印の長さが同じ場合は風速が同じであることを示し、その長さが異なる場合は風速が異なっていることを示している。さらに、図中の点線は各ダクトの通路空間(を形成する側壁部)を示している。ちなみに、送風ダクト510B、510Cは、その空気を流す方向が途中で変更されている(通路空間54aが途中で曲げられている)とともに通路空間の断面形状及び断面積の少なくとも一方が変更されている構成例でもある。この他、図27cに示す送風ダクト510Dは、入口52と出口53とが互いに同じ開口形状(かつ同じ開口面積)で形成されている構成例であり、その空気を流す方向のみが途中で変更されているダクトである。
このため、実施の形態1に係る送風装置5の送風ダクト51は、図3〜図6等に示すように、入口52と出口53の間をつないで空気を流すための通路空間54aが少なくとも1箇所(本例では2箇所)で曲げられた形態で形成された通路部54と、通路部54の通路空間54aの空気を流す方向における異なる部位に設けられて空気の流れを抑制する2つの抑制部61,62と備えた送風ダクトであることを前提としたうえで、上述した出口54から出る空気の風速の不均一さを抑制するため、通路部54の通路空間54aの空気を流す方向における異なる部位に空気の流れを抑制する2つの抑制部61,62を設けている。
2つの抑制部のうちの1つの抑制部61は、通路部54の通路空間54aのうち曲げられた部分に相当する第1曲げ通路部54Bに、その第1曲げ通路部54Bの一部を横断した状態で遮断するとともに、その横断する方向Dに延びる隙間63を存在させて空気の通過を可能にした「最上流の抑制部」として設けられている。
実施の形態1における最上流の抑制部61は、第1曲げ通路部54Bの外形を変更せずに、その曲げ通路部54Bの通路空間54a内に板状の遮断部材64を、通路空間54aの断面形状における底部に対して隙間(63)をあけて横断する状態になるよう配置することで構成されている。詳しくは、遮断部材64は、図4等に示されるように、第1曲げ通路部54Bの通路空間54aにおける断面形状の上方側の部分を横断した状態で遮断し、また、その遮断部材の下端部64aが通路空間54aの断面形状の底部に対して所要の間隔Hをあけた状態で配置されている。これにより、最上流の抑制部61は、通路空間54aの遮断部材64の下方となる下部に、横断する方向Dに延びる細長いほぼ長方形状の隙間63が存在する構造になっている。
このときの遮断部材64は、遮断部材64は、図7等に示されるように、最上流の抑制部61の遮断部材64で形成される隙間63の横断方向Dにおける両端部63a,63bを結ぶ仮想直線(二点鎖線)VLが、入口52のうち第1曲げ通路部54Bに近い側の内側端部52aよりも第1曲げ通路部54Bの空気を流すべき方向R2の下流側の位置に存在するよう設けられている。このときの遮断部材64は、その上流側端部(仮想直線VLとほぼ同じ部分)が、入口52の内側端部52aから第1曲げ通路部54Bの空気を流すべき方向R2の下流側に所要の距離Nだけずれた位置に存在するよう配置されている(図4、図9等)。
また、最上流の抑制部61を構成する遮断部材64の配置位置(空気の流れ方向R2の下流側にずれる距離N)や、その隙間63の高さH,経路長M及び幅(長手方向の長さ)Wについては、導入通路部54Aから第1曲げ通路部54Bに流れ込んだ空気の風速を可能な限り均一化するという観点から選択設定される。また、それらの値は、ダクト51の寸法(容量)や、ダクト51又は帯電装置4に流すべき空気の単位時間当たりの流量なども考慮して設定される。
例えば、遮断部材64の配置位置に相当する距離Nは、その下限値が少なくとも5mm以上であることが好ましい。一方、この距離Nの上限値については、例えば、最上流の抑制部61による風速の均一化の効果を得ることが可能な範囲で設定される。また、隙間63の高さHは、その幅方向において同じ寸法である場合に限らず、上記観点などから一律に又は部分的に変更される寸法に設定することができる。このような遮断部材64は、ダクト51と同じ材料で一体に成形することで形成することができるが、この他にも、ダクト51とは別の材料で形成したものであってもよい。
また、2つの抑制部の残りの抑制部62は、図4、図6等に示すように、第2曲げ通路部54Cの通路空間54aにおける終端部の開口部である出口53を、複数の通気部71が点在する通気性部材70により塞いだ状態にした「最下流の抑制部」として設けられている。
複数の通気部71はいずれも、図6に示すように、その各開口形状がほぼ円形で直線状に貫通するよう延びる貫通孔である。また、複数の通気部71は、例えば出口53の開口形状の長手方向(B)に沿って等間隔に並べかつその長手方向と直交する短手方向Cにも前記等間隔と同じ間隔で4列存在させるように並べている。これにより、複数の通気孔71は、第2曲げ通路部54Cの終端部の通路空間又は出口53の開口形状の全域に点在して存在するように形成されている。このため、実施の形態1における通気性部材70は、板状の部材に複数の通気部(孔)71が点在するように形成された多孔板になっている。さらに、複数の通気部71は、出口53の開口領域に対してほぼ均一に点在して(ほぼ一定の密度で)存在するように形成されていることが好ましいが、出口53から出る空気がむらになって出ない限りは、わずかな粗密の状態になって存在するように形成されていても構わない。
通気性部材70は、ダクト51と同じ材料で一体に成形することで形成したものでも、あるいはダクト51とは別の材料で形成したものでもよい。通気部(孔)71の開口形状、開口寸法、孔長さ、及び孔の存在密度については、第2曲げ通路部54Cから出口53を通して流れ出る空気の風速を可能な限り均一化するという観点から選択設定される。また、これらの値は、ダクト51の寸法(容量)や、ダクト51又は帯電装置4に流すべき空気の単位時間当たりの流量なども考慮して設定される。
ところで、本発明者らの研究によれば、上記通路空間が少なくとも1箇所で曲げられた形態の通路部54と、最上流の抑制部61を含む2つの抑制部61,62を備えた送風ダクト51(後述する衝立板80を設けていない送風ダクト)を用いた送風装置5においても、その送風ダクト51の出口53から排出させる空気の風速(風量)が不均一になることが判明した。具体的には、出口53の入口52に近い側の端部53a寄りの領域から排出されるときの空気の風速が、それ以外の出口部分から排出される空気の風速と比べて低下するのである(図15b参照)。
このような送風ダクト51の出口53から出る空気の風速が不均一になる現象は、例えば、送風ダクト51の通路空間54aの容積(体積)を比較的小さくした場合(例えば、その容積が約600cm3以下になるとき、特に300cm3以下になるとき)に発生しやすい傾向にあることも確認されている。また、上記空気の風速が不均一になる現象は、送風ダクト51における入口52から導入される空気の風速が比較的大きい場合にも発生しやすい傾向にあることも確認されている。
そこで、実施の形態1に係る送風装置5の送風ダクト51においては、図7〜図10等に示されるように、通路部54の最上流の抑制部61よりも空気を流す方向R2の上流側の通路空間54a内に、その抑制部61における隙間63の入口52に近い側の端部領域Jとそれ以外の領域とに流れ込む空気の流れを隙間63の手前側で調整する調整部材の一例としての衝立板80を設ける構成を採用した。
はじめに、最上流の抑制部61における隙間63の上記端部領域Jは、例えば、出口53から出る空気の風速が前述したように相対的に低下する端部領域の幅にほぼ対応して設定される領域である。この隙間63の端部領域Jは、隙間63の入口52に近い側の端部63aから所要の領域幅kだけ通路空間54aの内側に入り込んだ位置に至るまでの範囲の領域として設定される。この端部領域Jの領域幅kは、例えば、出口53から出る空気の前記風速の不均一さを改善する効果に関して行う実験等によって求められる。
実施の形態1における衝立板80は、入口52と向き合う状態で通路空間54aの底面54bからほぼ鉛直方向に立つ平板状の第1板面部81と、第1板面部81の抑制部61とは反対側の端部81bから導入通路部54Aの通路空間54aで空気Eを流す方向R1の上流側に向けて延びる状態で通路空間54aの底面54bからほぼ鉛直方向に立つ平板状の第2板面部82とからなるものである。衝立板80は、この第1板面部81と第2板面部82がほぼ直交するように接合して一体になった構造からなるものであり、その水平断面の形状がほぼL字形状となるものである。ちなみに、上記底面54bは、通路空間54aの内壁面の一部であり、実施の形態1では出口53の面と平行な面(双方の面がなす角度が小さい2つの面)のうち出口53の面そのもの又は出口53の面に近い方の位置に存在する内壁面を指している。
衝立板80の第1板面部81は、図9、図11等に示すように、その一端部81aが最上流の抑制部61(遮断部材64)に接触した状態で配置されており、また、その他端部81bが導入通路部54Aの一方向(出口53の長手方向B)に延びる形状の通路空間54aの側壁面54Ar,54Asのうち最上流の抑制部61に近い側の側壁面54Asから延ばした延長仮想線(VEL)を横断して抑制部61とは反対側の通路空間54a内に迫り出して存在する状態で配置されている。
実施の形態1における第1板面部81は、図9等に示すように、最上流の抑制部61(の隙間63又は遮断部材64)の横断方向Dに対してほぼ垂直の状態で導入通路部54Aの通路空間54a内に直線状に突出した状態で配置されている。また、この第1板面部81は、図11に示すように、上記延長仮想線(VEL)から実際に迫り出す部分(迫出し部分)81cの迫り出し寸法(迫り出し量)αを例えば1〜5mmの寸法に設定している。ちなみに、延長仮想線(VEL)の基礎となる側壁面54Asは、入口52から最上流の抑制部61における隙間63等の横断方向Dと平行する平面である(図9〜図11)。また、この側壁面54Asは、その空気の流す方向R1の下流側に端部が、ほぼ一定の曲率半径で曲がる曲面の側壁面54Acを介して第1曲げ通路部54Bの空気を流す方向R2とほぼ平行する平面状の側壁面54Bsと接続されている(図9、図11)。
衝立板80の第2板面部82は、図7、図9、図11等に示すように、第1板面部81の他端部81bから、導入通路部54Aの通路空間54aの空気を流す方向R1の上流側に向けて延びるよう存在して、導入通路部54Aの通路空間54aを流れる空気を取り入れた後に取り囲む部分である。
実施の形態1における第2板面部82は、図9、図11等に示すように、最上流の抑制部61(の隙間63又は遮断部材64)の横断方向Dとほぼ平行した状態で入口52側に向けて直線状に延びる状態で配置されている。また、この第2板面部82は、図11に示すように、第1板面部81の他端部81bから離れた側の端部82bが、最上流の抑制部61における隙間63の入口52側に近い端部63aから所要の距離βだけ離れた位置に存在するよう配置されている。
また、衝立板80(第1板面部81及び第2板面部82)は、図8や図10に示すように、通路空間54aの底面54bからの高さhが、導入通路部54A又は第1曲げ通路部54Bの通路空間54aの高さTと同じ寸法に設定されている。この衝立板80の高さhは、少なくとも最上流の抑制部61における隙間63の上部63tの位置よりも高い高さに相当するものである。
さらに、衝立板80は、図11に示すように、最上流の抑制部61(遮断部材64などの横断方向Dに沿う面)に垂直に投影される長さLpが、その抑制部61における隙間63の入口52側に近い側の端部領域J(の領域幅k)に納まる寸法に設定されている。実施の形態1における衝立板80は、その第1板面部81が最上流の抑制部61における遮断部材64の横断方向Dに沿う面に垂直な状態で配置されている一方で、その第2板面部82がその横断方向Dとほぼ平行な状態で配置されているため、上記投影の長さLpは第2板面部82の長さにほぼ相当する関係になっている。
そして、衝立板80は、その第1板面部81と第2板面部82が同じ材料で形成されている。この衝立板80を形成する材料は、送風ダクト51を構成する材料と同じものであるが、異なる材料であっても構わない。また、衝立板80を構成する第1板面部81及び第2板面部82の板厚は、例えば2mmである。
以下、この送風装置5の動作について説明する。
送風装置5は、画像形成動作時などの駆動設定時期になると、まず送風機50が回転駆動して所要の風量の空気を送り出す。始動した送風機50から送られる空気(E)は、図5に示すように、接続ダクト55を通して送風ダクト51の入口52から通路空間54a内に取り入れられる。入口52から取り入れられる空気(E)は、導入通路部54Aの通過空間内をその空気を流すべき方向R1にほぼ沿って流れるように進む。
この際、その取り入れられた空気の大部分(E1a)は、図12や図13に示すように、導入通路部54Aの一方向に沿って延びる通路空間54aにほぼ沿って直線状に進んで、その多くの空気(E1aa)が通路空間54aの入口52と向き合う奥の内壁面54Adに突き当たって折り返すように進み、また、その残りの空気(E1ab)が第1曲げ通路部54Bの通路空間54aの方に向けて少し曲がった状態で進む。そして、それらの空気(E1aa,E1ab)はいずれも、最終的に、最上流の抑制部61における遮断部材64と通路空間54aで囲まれた空間内で飽和された後、最上流の抑制部61における隙間63を通過するよう進行方向(空気が実際に流れる方向)がほぼ直角の方向に変えられた状態で進んで隙間63を通過する(図12)。
一方、その取り入れられた空気の残りの一部(E1)(特に側壁面54Asに近い位置を通過して流れる空気)は、図12や図13に示すように、導入通路部54Aの通路空間54aの途中に配置された衝立板80(の第1板面部81)に突き当たるとともに、通路空間54aのなかで衝立板(の第2板面部82)と抑制部61の遮断部材64とに囲まれた空間に取り囲まれた状態になった後、最後に、隙間63の入口52に近い側の端部63aに近い部分を通過するように進行方向が変えられた状態で進んで隙間の端部63aに近い領域Jを通過する。
そして、このようにして最上流の抑制部61における隙間63をそれぞれ通過する空気(E2a,E2b)は、図12や図14に示すように、その細長く狭い隙間63を通過するときに抑制された状態(圧力が上昇した状態)になり、その隙間63から第1曲げ通路部54Bの通路空間54aに均一な状態になって流れ込む。しかも、この隙間63を通過した後に第1曲げ通路部54Bの通路空間54aに流れ込むときの空気(E2a,E2b)は、図12に示すように、最上流の抑制部61における隙間63から流れ出るときの向きが、第1曲げ通路部54Bの通路空間54aにおける空気を流すべき方向R2(この方向R2は、出口53の長手方向Bとほぼ直交する方向でもある。)にほぼ沿う方向に揃えられる。
続いて、第1曲げ通路部54Bの通路空間54aに流れ込んだ空気(E2a,E2b)はいずれも、第1曲げ通路部54Bから下方にむけてほぼ直角の方向に曲げられた状態で連続する第2曲げ通路部54Cの通路空間54aへ移動する。この第2曲げ通路部54Cの通路空間54aに流れ込んだ空気(E2a,E2b)は、図14に示すように、導入通路部54Aの通路空間54aや隙間63の空間よりも容積の広い第2曲げ通路部54Cの通路空間54aに拡散するような状態で流れ込むことにより、その第2曲げ通路部54Cの通路空間54a内で循環するように滞留して風速のむらが低減される。
最後に、第2曲げ通路部54Cに流れ込んで循環滞留した空気(E2a,E2b)は、図14に示すように、その曲げ通路部54Cの終端部となる出口53に設けられた最下流の抑制部62を構成する通気性部材70における複数の通気部(孔)71を通過して出口53から進行方向が揃えられた状態の空気(E3)として吹き出される。
この際、出口53から吹き出される空気(E3)は、出口53の開口面積よりも相対的に狭い通気性部材70の複数の通気部71を通過することで流れが抑制された状態になって(このときも圧力が上昇した状態になり)送り出される。また、出口53から吹き出される空気(E3)は、出口53の開口領域全体にわたって点在するとともに同じ条件で形成された複数の通気部71を通過することで出口53の開口形状にほぼ近い領域から均一な状態になって出口53から送り出される。さらに、出口53から吹き出される空気(E3)は、その吹き出す方向が出口53の長手方向とほぼ直交する方向に揃えられた状態で送り出される。
以上により、最下流の抑制部62における通気性部材70の複数の通気部71からそれぞれ出る空気(E3)は、その進行方向が出口53の長手方向とほぼ直交する方向に揃えられて送り出されるとともに、その風速がほぼ揃った状態になる。また、出口53から出る空気(E3)の風速は、出口53の開口形状(長方形)の長手方向(B)においてほぼ揃った状態になることに加え、その長手方向(B)とほぼ直交する短手方向C(図4、図6等)においてもほぼ揃った状態になる。
さらに、出口53から最終的に排出される空気は、送風ダクト51に衝立板80を設けたことにより、最上流の抑制部61における隙間63の入口52に近い側の端部領域Jとそれ以外の領域とに流れ込む空気の流れが隙間63の手前側で調整されて、特に端部領域Jに流れ込む空気の量(空気E1bの量)が増えるようになり、その出口53の長手方向(B)における入口52に近い側の端部53aに近い部分(最上流の抑制部61における隙間63の端部領域Jともほぼ対応する部分)での風速が相対的に低下することが抑制される。このような効果は、通路部54の通路空間54aの容積を狭くした場合でも同様に得られる。これにより、出口53から排出される空気は、出口53の長手方向Bの全域で風速のむらがより低減された状態(風速の長手方向Bにおける分布がほぼ均一化された状態)で排出されることになる。
特に、実施の形態1における衝立板80は、導入通路部54Aの通路空間54aにおける側壁面54Asからの仮想延長線VELを横断して最上流の抑制部61とは反対側の通路空間54内に迫り出した第1板面部81(迫出し部分81c)を有している。このため、入口52から取り入れる空気の一部(E1b)を第1板面部81により確実に収集して最上流の抑制部61における隙間63の端部領域Jに流れ込ませることができ、その端部領域Jにおける空気の通過量を増やすことができる。
また、第1板面部81は、第2板面部82を有しているので、第1板面部81により収集した空気を第2板面部82により確実に取り囲んで隙間63の端部領域Jへ流れ込ませることが可能になり、これによっても隙間63の端部領域Jにおける空気の通過量を増やすことができる。
さらに、衝立板80は、その高さhが通路空間54aの高さTと同じ寸法であるので、衝立板80により空気を確実に収集できるとともにその収集した空気を確実に取り囲むことが可能となり、隙間63の端部領域Jに確実に流れ込ませることが可能になって空気の通過量を増やすことができる。
そして、送風ダクト51の出口53から送り出された空気(E3)は、図14に示すように、帯電装置4のシールドケース40の上面40aに形成された開口部43を通してケース40内に吹き込まれ、そのケース40の内部中央に存在する隔壁40dを境に区分される空間内に配置された2本のコロナ放電ワイヤ41A,41Bと、そのケース40の下部開口部に存在するよう取り付けられたグリッド電極42に吹き付けられる。
このときコロナ放電ワイヤ41A,41Bとグリッド電極42に吹き付けられる空気は、送風ダクト51の出口53の長手方向B及び短手方向Cの両方向においてほぼ揃った風速で出口53から出るため、その2本の放電ワイヤ41A,41Bとグリッド電極42にもほぼ等しい状態で吹きつけられる。また、その吹き付けられる空気は、送風ダクト51の出口53の長手方向Bにおける入口52に近い側の端部53aでの風速が相対的に低下することが抑制された状態で出口53から排出されるため、その2本の放電ワイヤ41A,41Bとグリッド電極42における出口の端部53aと向き合う領域にも他の領域とほぼ同程度の風速で吹きつけられる。
これにより、2本の放電ワイヤ41A,41Bとグリッド電極42にそれぞれ付着しようとする紙粉、トナーの外添剤、放電生成物などの不要物を、その放電ワイヤやグリッド電極から遠ざけることができる。この結果、帯電装置4における放電ワイヤ41A,41Bやグリッド電極42に不要物が疎らに付着することが原因で帯電性能にむら等の劣化が発生することが防止され、感光ドラム21の周面をより均一(その軸方向と回転方向Aに沿う周方向との双方に対して均一)に帯電することが可能になる。また、この帯電装置4を備えた作像ユニット20で形成されるトナー像ひいては用紙9に最終的に形成される画像は、帯電むら等の帯電不良に起因した画質不良(濃度むら等)の発生が低減された良好な画像として得られるようになる。
<試験>
次に、この送風装置5を用いて行った性能特性(送風ダクト51の出口53での風速分布)に関する試験について説明する。
試験は、送風ダクト51の出口53からの平均風速が約1.0m/秒になる風量の空気を送風機50から導入し、そのときの出口53の長手方向(B)における風速を測定した。測定は、風速計(ケンブリッジアキュセンス社製:F900)を使用し、図14に示すように出口53の感光ドラム21の回転方向Aの上流側に位置する上流位置P1(pre位置)とその回転方向Aの下流側に位置する下流位置P2(post位置)との2箇所において風速計を長手方向Bの全域に移動させることで行った。この試験の結果を図15(a)に示す。図15のグラフの横軸において300mmの方(右側)が出口53の入口52に近い側の端部53aに相当する。
送風ダクト51としては、その全体の形状が図3〜図11に示すようなものであって、その入口52が22mm×23mmのほぼ正方形の開口形状であり、その出口53が17.5mm×350mmの長方形の開口形状であるものを使用した。この送風ダクト51の全通路空間54aの容積は約600cm3である。また、最上流の抑制部61は、入口52の一端部52aから第1曲げ通路部54Bの空気の流れ方向R2の下流側に寸法N=6mmだけずれた位置となる部位において、隙間63の高さHが1〜2mmの範囲内で傾斜する寸法で、経路長Mが8mm、幅Wが345mmとなるように構成した。さらに、最下流の抑制部62は、孔径が1mm、長さが3mmの通気孔71を密度が0.42個/mm2(≒42個/cm2)となる条件で設けた多孔性部材70を用いて構成した。
また、入口52(導入通路部54Aの入口52が存在する一端部)は、出口53の一方の端部53aよりも外側に約50mmの寸法Gだけ突出した形状になっている(図5、図7)。さらに、衝立板80は、厚さ約1mmの平板を使用し、第1板面部81と第2板面部82をほぼ直下に接合した構造のものを使用した(図8、図11等)。第1板面部81は、その一端部81aを抑制部61の遮断部材64に接触させた状態で配置し、その他端部81bが迫り出し量α(図11)が約2mmとなるよう遮断部材64に対して垂直の方向に存在するように配置した。第2板面部82は、その全体が遮断部材64の横断方向dと平行な状態になるようにし、その一端部82bが第1曲げ通路部54Bの内壁面54Bsとの距離β(図11)が約0mmとなるように配置した。
参考までに、この試験に使用した送風ダクト51において衝立板80を設けない送風ダクトを比較例として用意し、その比較例の送風ダクトを使用した場合についても同様の試験を行った。その結果を図15(b)に示す。ちなみに、この比較例の送風ダクトの全通路空間54aの容積については、実施の形態1に係る送風ダクト51の上記容積と同じ値のものとした。
衝立板80を設けない比較例の送風ダクトの場合には、図15(b)に示すように、出口53の入口52に近い側の端部53a寄りの部分における風速が、それ以外の出口部分の風速に比べて相対的に低下していることがわかる。
これに対して衝立板80を設けた実施の形態1に係る送風ダクト51の場合は、図15(a)に示すように、出口53の入口52に近い側の端部53a寄りの部分における風速が、それ以外の出口部分の風速とほぼ同じ値に改善されており、出口53の長手方向(B)における風速分部がほぼ均一なものになることがわかる。また、出口53のpre位置P1とpost位置P2での各風速の結果が、出口53の長手方向(B)においてほぼ同じ値になっており、これにより出口53の短手方向Cでの風速もほぼ揃った状態になっていることもわかる。
[他の実施の形態]
送風ダクト51に設ける衝立板80の高さについては、実施の形態1で例示した通路空間54aの高さTと同じ高さにすることに限定されず、少なくとも最上流の抑制部61における隙間63の上部の位置63t(図8,図10)と同じ高さか又はそれ以上の高さであればよい。ちなみに、この衝立板80の高さは、例えば。出口53の長手方向Bにおける風速分布の差が小さいとき(出口53の入口に近い側の端部領域の風速のそれ以外の出口部分の風速に比べた場合の低下度合が小さいとき)には、低い高さにすることができる。また、衝立板80の高さは、出口53の長手方向Bにおける風速分布の差が大きいとき(出口53の入口に近い側の端部領域の風速のそれ以外の出口部分の風速に比べた場合の低下度合が大きいとき)には、高めの高さにするとよい。
衝立板80としては、実施の形態1で例示した第1板面部8及び第2板面部82で構成されるものに限定されず、最上流の抑制部61における隙間63の端部領域Jとそれ以外の領域とに流れ込む空気の流れを調整し、特に端部領域Jに流れる込む空気(E1b)の量を増やすように空気(E1)の流れを調整することが可能なものであれば、その構成については特に限定されない。
調整部材の一例である衝立板80以外の他の構成例としては、例えば、図16から図19に示すように、1枚構成の衝立板83を適用することが可能である。この衝立板83は、その一端部83aを抑制部61の遮断部材64に接触した状態で配置し、またその他端部83bを導入通路部54Aの側壁面54Asの仮想延長線VELを横断して迫り出した状態で配置し、全体として導入通路部54Aの空気を流す方向R1の上流側に向けて斜めに延びる傾斜板のように配置したものである。
この衝立板83は、その高さhを導入通路部54Aの通路空間54aの高さTよりも低い高さ(隙間63の上部の位置63tよりは高い高さ)に設定しているが、実施の形態1における衝立板80のように通路空間54aの高さTと同じ高さに設定してよい。また、この衝立板83の場合は、例えば、その全体の抑制部61の遮断部材64(横断方向D)となす角度(傾斜角)を変更したり、その他端部83bの迫り出し量αを変更したり、その高さhを変更することにより、隙間63の端部領域Jに流れる込む空気(E1b)の量を適量に調整することが可能である。
また、実施の形態1における2枚構成の衝立板80や上記衝立板83は、抑制部61の遮断部材64と接触した状態で配置する場合に限定されず、その遮断部材64から所定の距離だけ離した状態で配置することも可能である。また、これらの衝立板80(81,82),83は、上記した要求される機能(隙間63の端部領域Jへ流れる込む空気量を増やすように空気の流れを調整すること)を果たすことが可能であれば、その一端部81b、83bが導入通路部54Aの側壁面54Asの仮想延長線VELを横断して超えない状態で配置する構成を採用しても構わない。
さらに、調整部材の一例である衝立板80以外の他の構成例としては、図20から図23に示すように、最上流の抑制部61における隙間63の端部領域Jから離れた位置に配置する衝立板85を適用することも可能である。この衝立板85は、入口53から導入された空気(E1)が導入通路部54Aの通路空間54aの奥側の内壁部54Adに当たって戻る空気E1aaの一部を抑制部61における隙間62の端部領域J以外の部分に移動するものを閉じ込めて制限し、その制限した空気E1aa以外の戻る空気E1aa´を隙間62の端部領域Jに移動するように誘導するものである。
衝立板85は、最上流の抑制部61における隙間63の横断方向Dのほぼ中央部に配置された湾曲した一枚構成のものである。より具体的には、衝立板85は、その一端部85aを抑制部61の遮断部材64に接触した状態で配置し、またその他端部85を導入通路部54Aの側壁面54Asの仮想延長線VELを超えずに仮想延長線VELと遮断部材64の間に存在させた状態で配置したものである。衝立板85の他端部85は、導入通路部54Aの通路空間54aの空気を流す方向R1の下流側にむけて延びる状態で配置され、しかも遮断部材64から離れる距離を次第に小さくするように湾曲して延びた端部になっている。さらに、衝立板85は、その高さhが導入通路部54Aの通路空間54aの高さTと同じ高さに設定されている。
この衝立板85を設けた送風ダクト51を用いた送風装置5は、主に以下のように動作する。
すなわち、送風装置5は、画像形成動作時などの駆動設定時期になると、図24に示すように、送風機50から送られて入口52から取り入れられた空気(E)が、導入通路部54Aの通過空間内をその空気を流すべき方向R1にほぼ沿って流れるように進む。
この際、その取り入れられた空気の大部分(E1a)は、図24や図25に示すように、導入通路部54Aの一方向に沿って延びる通路空間54aにほぼ沿って直線状に進んで、その多くの空気(E1aa)が通路空間54aの入口52と向き合う奥の内壁面54Adに突き当たって折り返すように進み、また、その残りの空気(E1ab)が第1曲げ通路部54Bの通路空間54aの方に向けて少し曲がった状態で進む。
そして、これらの空気(E1aa,E1ab)のうち突き当たって折り返すように進む空気(E1aa)の一部は、その折り返して進む途中で衝立板85によりせき止められてそれ以上は進まず、曲がって進む空気(E1ab)のうち衝立板85を乗り越えて侵入してきた空気(E1ab)と混ざり合うようにして飽和された状態になる。しかる後、その衝立板85よりも奥側の領域で飽和した空気(E1aa,E1ab)は、最上流の抑制部61における隙間63のうち衝立板85よりも奥側の部分を通過するように進行方向(空気が実際に流れる方向)をほぼ直角の方向に変えた状態で進み、その隙間63の該当部分を空気(E2a)として通過する。
一方、突き当たって折り返すように進む空気(E1aa)の一部(E1ac)は、その折り返して進む途中で衝立板85によりせき止められることなく衝立板85を乗り越え、通路空間54aの空気を流す方向R1と反対の方向に進み、曲がって進む空気(E1ab)のうち衝立板85を乗り越えずに侵入してきた空気(E1ab)とも混ざり合うようにして飽和された状態になる、しかる後、その衝立板85よりも手前側(入口52に近い側)の領域で飽和した空気(E1aa,E1ab)は、最上流の抑制部61における隙間63のうち衝立板85よりも手前側の部分を通過するように進行方向(空気が実際に流れる方向)をほぼ直角の方向に変えた状態で進み、その隙間63の該当部分を空気(E2a)として通過する。また、このときの一部の空気(E1b)は、隙間63の端部領域Jまで移動してそこを空気(E2b)として通過するようになる。
そして、このようにして最上流の抑制部61における隙間63の衝立板85を境にして区切られる各部分をそれぞれ通過する空気(E2a,E2b)は、図25や図26に示すように、その細長く狭い隙間63を通過するときに抑制された状態(圧力が上昇した状態)になり、その隙間63から第1曲げ通路部54Bの通路空間54aに均一な状態になって流れ込む。
続いて、第1曲げ通路部54Bの通路空間54aに流れ込んだ空気(E2a,E2b)はいずれも、第1曲げ通路部54Bから下方にむけてほぼ直角の方向に曲げられた状態で連続する第2曲げ通路部54Cの通路空間54aへ移動する。この第2曲げ通路部54Cの通路空間54aに流れ込んだ空気(E2a,E2b)は、図26に示すように、導入通路部54Aの通路空間54aや隙間63の空間よりも容積の広い第2曲げ通路部54Cの通路空間54aに拡散するような状態で流れ込むことにより、その第2曲げ通路部54Cの通路空間54a内で循環するように滞留して風速のむらが低減される。
最後に、第2曲げ通路部54Cに流れ込んで循環滞留した空気(E2a,E2b)は、図26に示すように、その曲げ通路部54Cの終端部となる出口53に設けられた最下流の抑制部62を構成する通気性部材70における複数の通気部(孔)71を通過して出口53から進行方向が揃えられた状態の空気(E3)として吹き出される。
この際、出口53から吹き出される空気(E3)は、出口53の開口面積よりも相対的に狭い通気性部材70の複数の通気部71を通過することで流れが抑制された状態になって(このときも圧力が上昇した状態になり)送り出される。また、出口53から吹き出される空気(E3)は、出口53の開口領域全体にわたって点在するとともに同じ条件で形成された複数の通気部71を通過することで出口53の開口形状にほぼ近い領域から均一な状態になって出口53から送り出される。さらに、出口53から吹き出される空気(E3)は、その吹き出す方向が出口53の長手方向とほぼ直交する方向に揃えられた状態で送り出される。
以上により、最下流の抑制部62における通気性部材70の複数の通気部71からそれぞれ出る空気(E3)は、その進行方向が出口53の長手方向とほぼ直交する方向に揃えられて送り出されるとともに、その風速がほぼ揃った状態になる。また、出口53から出る空気(E3)の風速は、出口53の開口形状(長方形)の長手方向(B)においてほぼ揃った状態になることに加え、その長手方向(B)とほぼ直交する短手方向C(図4、図6等)においてもほぼ揃った状態になる。
さらに、出口53から最終的に排出される空気は、送風ダクト51に衝立板85を設けたことにより、最上流の抑制部61における隙間63の入口52に近い側の端部領域Jに流れ込む空気の量(空気E1bの量)が増え、その出口53の長手方向(B)における入口52に近い側の端部53aに近い部分(最上流の抑制部61における隙間63の端部領域Jともほぼ対応する部分)での風速が相対的に低下することが抑制される。このような効果は、通路部54の通路空間54aの容積を狭くした場合でも同様に得られる。これにより、出口53から排出される空気は、出口53の長手方向Bの全域で風速のむらがより低減された状態(風速の長手方向Bにおける分布がほぼ均一化された状態)で排出されることになる。
特に、この衝立板85は、導入通路部54Aの通路空間54aにおける側壁面54Asからの仮想延長線VELを超えず最上流の抑制部61とは反対側の通路空間54内に迫り出した部分がない。このため、入口52から導入通路部54Aの通路空間54a内に取り入れる空気の一部(E1b)が衝立板85により途中でせき止められてしまうことが少ない。
また、この衝立板85は、導入通路部54Aの通路空間54a内の下流側における空気(気流)がその上流側に必要以上に移動するのを抑制できるので、例えば、導入通路部54Aの下流側における空気の風量を十分に確保することもできるという利点がある。
また、送風ダクト51における抑制部としては、3個以上設けても構わない。また、抑制部は、最下流の抑制部も含めて、そのいずれも送風ダクト51の通路部54の通路空間54aにおいてその断面形状が変更される部位や、その通路空間54aにおいて空気を流す方向が変更された後(直後など)の部位に設けることが好ましい。
最上流の抑制部61における隙間63の高さHについては、実施の形態1ではその隙間全域(横断方向D)において一定の値であるときの構成例を示したが、例えば、最上流の抑制部61における隙間63の高さHが入口52に近い側の端部63aの高さ(Ha)と入口52から遠い側の端部63bの高さ(Hb)とが異なる値(Ha<Hb)に設定されている送風ダクト51を適用することも可能である。
最下流の抑制部62については、例えば、フィルター等に適用される不織布等の多孔質部材(複数の通気部71が不規則な形状の貫通隙間であるもの)に代表される通気性部材70を用いて構成することもできる。
さらに、送風ダクト51(51B〜51D)としては、他の形状のものを適用することができる。他の形状の送風ダクトとしては、例えば、図27b,27cに例示したような送風ダクト510B,510Cを適用してもよい。
この他、送風装置5を適用する帯電装置4については、グリッド電極24を設置しない形式の帯電装置、いわゆるコロトロン型の帯電装置であってよい。また、帯電装置4は、コロナ放電ワイヤ41として1本使用するものや3本以上使用するものであってもよい。また、送風装置5を適用する対象構造物としては、感光ドラム21等の除電を行うコロナ放電器や、感光ドラム以外の被帯電体を帯電又は除電させるコロナ放電器であってもよく、さらには、コロナ放電器以外の空気の吹きつけが必要であって長尺な構造物であっても構わない。
また、画像形成装置1については、送風装置5を適用する必要がある長尺な対象構造物を装備するものであれば、その画像形成方式等の構成については特に限定されない。例えば、実施の形態1では、画像形成装置1として1つの作像ユニット20を使用して単色の画像を形成するものを例示しているが、画像形成装置としては、異なる色の画像を形成する複数の作像ユニット20を使用して多色の画像を形成する画像形成装置であってもよい。また必要であれば、現像剤以外の材料で構成される画像を形成する画像形成装置であっても構わない。