JP2023041455A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】給気ダクトから取り入れた空気をコロナ帯電器内の放電ワイヤ毎に分けて通過させる際に、オゾンを効果的に排出するようにコロナ帯電器内に空気を通過させる。【解決手段】給気ダクト２２４には、第一放電ワイヤ２２２１側に空気を通す第一風路２５１と第二放電ワイヤ２２２２側に空気を通す第二風路２５２とに、給気ダクト２２４の内部を隔てる中央隔壁部２５３が形成される。中央隔壁部２５３は、第一風路２５１と第二風路２５２との間で空気が流れる隙間を形成することなく、中央仕切り板２２１５から感光ドラム３ａの回転軸線方向に亘って且つ感光ドラム３ａの径方向に延設されている。このように中央隔壁部２５３を形成すると、第二風路２５２から第一風路２５１へと空気の流れが生じないので、第二風路２５２を流れる空気の風量が相対的に小さくならない。それ故、空気が第二風路２５２の隅部領域にも流れて、オゾンを効果的に排出し得る。【選択図】図３

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機などの電子写真技術を用いた画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置では、感光ドラムの表面を一様に帯電するためにコロナ帯電器が用いられている。コロナ帯電器は感光ドラムの表面に隙間を空けて非接触に配置され、感光ドラムはコロナ帯電器が発生するイオンによって帯電される。コロナ帯電器を用いた場合、コロナ放電に伴って、例えば放電ワイヤやグリッド電極板等を腐食させる虞のあるオゾンなどの放電生成物が生じ得る。そこで、コロナ帯電器に給気ダクトを配設し、給気ダクトからコロナ帯電器へと通じる空気の流路を形成して、コロナ帯電器からオゾンを排出させている（特許文献１）。コロナ帯電器から排出されたオゾンは、感光ドラムの回転方向においてコロナ帯電器の下流側に配置された吸引ダクトを通じて外部へ排気される。特許文献１に記載の装置では、複数の放電ワイヤを有するコロナ帯電器に関し、吸引ダクトから遠い放電ワイヤ側に清浄なエアを供給する風路（第二風路と呼ぶ）を形成するために、給気ダクト内に整流部材が設けられている。

特開２００６－９１３２７号公報

ところで、特許文献１に記載の装置のように、従来では、給気ダクトにおいて吸引ダクトに近い放電ワイヤ側へとエアを供給する風路（第一風路と呼ぶ）を形成すべく、整流部材はコロナ帯電器との間に隙間を空けて配設されている。しかしながら、整流部材とコロナ帯電器との間に空けた隙間を通じて第二風路から第一風路へと空気の流れを生じさせるので、第二風路を流れる空気の風量は相対的に小さくなる。そうなると、第二風路において特に上流側の隅部に向けて空気が流れ難くなるが故に、オゾンを効果的に排出できない虞があった。

本発明は、給気ダクトから取り入れた空気をコロナ帯電器内の放電ワイヤ毎に分けて通過させる際に、オゾンを効果的に排出するようにコロナ帯電器内に空気を通過させることが可能な画像形成装置の提供を目的とする。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置は、回転する感光ドラムと、前記感光ドラムの表面に対し隙間を空けて配置され、前記感光ドラムの表面を帯電するコロナ帯電器と、前記感光ドラムの反対側から空気を供給して前記コロナ帯電器内を通過させて前記感光ドラム側へ排出させる給気ダクトと、前記感光ドラムの回転方向において前記コロナ帯電器の下流側に配置され、前記コロナ帯電器内から排出されて前記感光ドラムに沿って流れる空気を排気する排気ダクトと、を備えた画像形成装置であって、前記コロナ帯電器は、前記回転方向において、前記感光ドラムの表面を帯電する第一放電ワイヤと、前記第一放電ワイヤよりも上流側で前記感光ドラムの表面を帯電する第二放電ワイヤと、前記第一放電ワイヤの下流側に配置された第一シールド板と、前記第二放電ワイヤの上流側に配置された第二シールド板と、前記第一放電ワイヤと前記第二放電ワイヤを隔てるように配置された中央シールド部と、前記感光ドラムの回転軸線方向の両端部で、前記第一放電ワイヤと前記第二放電ワイヤと前記第一シールド板と前記第二シールド板と前記中央シールド部を保持する保持部と、を有し、前記給気ダクトは、前記第一シールド板に接続される第一壁部と、前記第二シールド板に接続される第二壁部と、前記回転方向において前記第一壁部と前記第二壁部との間に前記回転軸線方向に亘って形成された中央隔壁部とを有し、前記中央隔壁部は、前記給気ダクト内を、前記第一放電ワイヤ側に空気を通す第一風路と前記第二放電ワイヤ側に空気を通す第二風路とに分けて前記中央シールド部まで形成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、放電ワイヤを複数有するコロナ帯電器を用いる場合に、給気ダクトから取り入れた空気をコロナ帯電器内の放電ワイヤ毎に分けて通過させる際に、オゾンを効果的に排出するようにコロナ帯電器内に空気を通過させることができる。

本実施形態の画像形成装置を示す概略図。 コロナ帯電器及び給気ダクトを示す外観斜視図。 コロナ帯電器及び給気ダクトを示す断面図。 給気ダクトを示す斜視図。 給気ダクトを示す断面図。 分流板を拡大して示す断面拡大図。 給気ダクトに対する分流板の構成を示す分割断面図。 （ａ）本実施形態における空間内の風速分布を示すグラフ、（ｂ）比較例における空間内の風速分布を示すグラフ。 （ａ）本実施形態における風量を示すグラフ、（ｂ）比較例における風量を示すグラフ。

＜画像形成装置＞
以下、本実施形態について説明する。まず、本実施形態の画像形成装置について、図１を用いて説明する。図１に示す画像形成装置１００は、中間転写ベルト２０に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列した中間転写タンデム方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１００で利用可能な記録材Ｓとしては、例えば普通紙、厚紙、ラフ紙、凹凸紙、コート紙等が挙げられる。

画像形成装置１００の記録材の搬送プロセスについて説明する。記録材Ｓは給紙カセット１０内に積載される形で収納されており、給紙ローラ１３により画像形成タイミングに合わせて給紙カセット１０から送り出される。給紙ローラ１３により送り出された記録材Ｓは、搬送パス４１４の途中に配置されたレジストローラ１２へと搬送される。そして、レジストローラ１２において記録材Ｓの斜行補正やタイミング補正を行った後、記録材Ｓは二次転写部Ｔ２へと送られる。二次転写部Ｔ２は、二次転写内ローラ２１と二次転写外ローラ１１とにより形成される転写ニップ部であり、例えば二次転写外ローラ１１に二次転写電圧が印加されることに応じて記録材上にトナー像を転写させる。

以上説明した二次転写部Ｔ２までの記録材Ｓの搬送プロセスに対して、同様のタイミングで二次転写部Ｔ２まで送られて来る画像の形成プロセスについて説明する。まず、画像形成部について説明するが、各色の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄで使用するトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外はほぼ同様に構成される。そこで、以下では、代表としてイエローの画像形成部Ｐａについて説明し、その他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては説明を省略する。

画像形成部Ｐａは、主に現像装置１ａ、帯電装置２ａ、感光ドラム３ａ、感光ドラムクリーナ４ａ、及び露光装置５ａ等から構成される。不図示の駆動モータ等によって図中矢印Ｒ１方向に回転される感光ドラム３ａは、帯電装置２ａにより予め表面が一様に帯電され、その後、画像情報の信号に基づいて駆動される露光装置５ａによって静電潜像が形成される。本実施形態の場合、帯電装置２ａはコロナ帯電器である。帯電装置２ａについては詳細を後述する。

感光ドラム３ａ上に形成された静電潜像は、現像装置１ａにより現像剤を用いてトナー像に現像される。そして、画像形成部Ｐａと中間転写ベルト２０を挟んで配置される一次転写ローラ６ａに一次転写電圧が印加されることに応じて、感光ドラム３ａ上に形成されたトナー像が、中間転写ベルト２０上に一次転写される。感光ドラム３ａ上に残った一次転写残トナーは、感光ドラムクリーナ４ａにより回収される。

中間転写ベルト２０は、二次転写内ローラ２１、テンションローラ２２、及び張架ローラ２３によって張架され、図中矢印Ｒ２方向へと駆動される。画像形成部Ｐａ～Ｐｄにより並列処理される各色の作像プロセスは、中間転写ベルト２０上に一次転写された上流の色のトナー像上に順次重ね合わせるタイミングで行われる。その結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト２０上に形成され、二次転写部Ｔ２へと搬送される。なお、二次転写部Ｔ２を通過した後の二次転写残トナーは、ベルトクリーナ装置３０によって回収される。

以上、それぞれ説明した搬送プロセス及び作像プロセスをもって、二次転写部Ｔ２において記録材Ｓとフルカラートナー像のタイミングが一致し、二次転写が行われる。その後、記録材Ｓは定着装置５０へと搬送され、所定の圧力と熱が加えられることで記録材上にトナー像が定着される。こうしてトナー像が定着された記録材Ｓは、片面プリントモードの場合、排出ローラ１４ａ、１４ｂに挟持搬送されてそのまま排紙トレイ４２０上に排出される。他方、両面画像形成の場合、切り替えフラッパ４１０によって、搬送経路が排紙トレイ４２０に続く経路から両面搬送パス４１１へ切り替えられ、排出ローラ１４ａ、１４ｂに挟持搬送される記録材Ｓは両面搬送パス４１１へと送られる。その後、反転ローラ４１２によって先後端が入れ替えられ、両面搬送パス４１３を介して再び搬送パス４１４へと送られる。その後の搬送ならびに裏面（二面目）の作像プロセスに関しては、上述と同様なので説明を省略する。

＜帯電装置＞
次に、帯電装置２ａ～２ｄについて、図２及び図３を用いて説明する。ただし、帯電装置２ａ～２ｄは同一構成であるので、図２及び図３では代表して帯電装置２ａを例に挙げて説明する。図３では説明を理解しやすくするために、後述する分流板（図４、図５参照）の図示を省略した。

帯電装置２ａは、図２に示すように、感光ドラム３ａの回転軸線方向（長手方向とも呼ぶ）に沿って感光ドラム３ａに対向する位置に配置されるように、画像形成装置１００内に設けられた帯電レール２２３に沿って挿抜可能に設けられている。この帯電装置２ａは、帯電装置２ａの挿入方向（矢印Ｘ方向）の手前側に配置された前ブロック２１９と、挿入方向の奥側に配置された奥ブロック２２０とを有する。

図３に示すように、帯電装置２ａは感光ドラム３ａの回転方向（矢印Ｒ１方向）に沿って、下流側に配置された第一帯電部２ａ１と、上流側に配置された第二帯電部２ａ２と、第一帯電部２ａ１と第二帯電部２ａ２との間に配置された中央仕切り板２２１５とを有する。これら第一帯電部２ａ１、第二帯電部２ａ２、中央仕切り板２２１５は、長手方向両端部において上記した保持部としての前ブロック２１９と奥ブロック２２０に保持されている。なお、以下の説明において、上流、下流とは、特に断りのない限り感光ドラム３ａの回転方向において上流、下流のことを言う。

第一帯電部２ａ１は、第一シールド板２２１１、第一中央シールド板２２１２、第一放電ワイヤ２２２１、第一グリッド電極板２２２３を有する。第二帯電部２ａ２は、第二シールド板２２１３、第二中央シールド板２２１４、第二放電ワイヤ２２２２、第二グリッド電極板２２２４を有する。第二放電ワイヤ２２２２は、第一放電ワイヤ２２２１よりも上流側で感光ドラム３ａの表面を帯電する。第一シールド板２２１１は第一放電ワイヤ２２２１の下流側に配置され、第二シールド板２２１３は第二放電ワイヤ２２２２の上流側に配置される。そして、第一放電ワイヤ２２２１と第二放電ワイヤ２２２２を隔てるように、中央仕切り板２２１５と第一中央シールド板２２１２と第二中央シールド板２２１４とにより構成される中央シールド部が設けられている。

本実施形態の場合、第一帯電部２ａ１と第二帯電部２ａ２は同じ構成であるので、以下では第一帯電部２ａ１を例に説明する。第一シールド板２２１１、第一中央シールド板２２１２は一対のシールド電極であって、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）を用いて板状に形成されている。第一シールド板２２１１と第一中央シールド板２２１２は、感光ドラム３ａの回転方向に間隔（例えば３０ｍｍ）を空けて互いに対向するように配置されている。

＜放電ワイヤ＞
帯電装置２ａは、放電電極である第一放電ワイヤ２２２１と、制御電極である第一グリッド電極板２２２３を有する。第一放電ワイヤ２２２１は、第一シールド板２２１１と第一中央シールド板２２１２との間に配置されている。第一放電ワイヤ２２２１は、不図示の高圧電源から帯電電圧が印加されることによってコロナ放電を生じる。第一放電ワイヤ２２２１は、例えばステンレススチール、ニッケル、モリブデン、タングステンなどが用いられ、それらが例えば直径「４０μｍ～１００μｍ」のワイヤ状に形成されたものである。

＜グリッド電極板＞
第一グリッド電極板２２２３は、感光ドラム３ａの表面に近接されるように、感光ドラム３ａと第一放電ワイヤ２２２１との間に設けられている。第一グリッド電極板２２２３は、不図示の高圧電源から高圧電圧が印加されることに伴って感光ドラム３ａ側に流れる電流量を制御する。これにより、感光ドラム３ａの表面の帯電量が制御される。第一グリッド電極板２２２３は感光ドラム３ａの表面に近付けたほうが、感光ドラム３ａ表面を均一に帯電する効果を高くし得る。本実施形態では、第一グリッド電極板２２２３と感光ドラム３ａとの最近接距離、また後述する中央シールド開口２２１７を「１．３±０．３ｍｍ」に設定される。なお、第一グリッド電極板２２２３と第一放電ワイヤ２２２１との最近接距離は、例えば「８ｍｍ」に設定される。

第一グリッド電極板２２２３は、例えば厚みが「１ｍｍ以下」の薄い金属板の基材にエッチング処理を施すことによって多数の貫通孔が形成されたメッシュ部を有する、所謂エッチンググリッドである。本実施形態では、基材としてオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）からなる厚さ「約０．１ｍｍ」の薄板を用いた。基材としては他にも、マルテンサイト系ステンレス鋼あるいはフェライト系ステンレス鋼等を用いてよい。なお、第一グリッド電極板２２２３の表面には、耐腐食性の向上を目的に表面処理が施されて、防錆効果のある保護層が形成されているのが好ましい。例えば、コロナ放電によって生じる放電生成物に対して化学的に不活性度が高い材料であるテトラヘデラルアモルファスカーボン（ｔａ－Ｃ）を用いて、保護層は形成される。放電生成物としてはオゾンの他に、例えばオゾンと空気中の窒素や水分が結合することにより生じる硝酸アンモニウムなどがある。

前ブロック２１９と奥ブロック２２０（図２参照）は、不図示の支持部材を介して第一放電ワイヤ２２２１を長手方向に張架しており、また第一シールド板２２１１、第一中央シールド板２２１２、第一グリッド電極板２２２３を保持している。不図示の支持部材は、第一放電ワイヤ２２２１による感光ドラム３ａ表面への帯電を妨げないように、長手方向において画像形成可能な記録材Ｓの最大サイズの画像形成領域の外側で、第一放電ワイヤ２２２１の両端を支持している。そして、第一シールド板２２１１、第一中央シールド板２２１２、第一グリッド電極板２２２３は、前ブロック２１９と奥ブロック２２０に保持されて断面が略コの字状の開口した筐体を形成している。その筐体内には、第一帯電領域２２２５が形成されている。

例えば、第一放電ワイヤ２２２１には「約－７ｋＶ」、第一グリッド電極板２２２３、第一シールド板２２１１及び第一中央シールド板２２１２にはそれぞれ「約－１ｋＶ」の電圧が印可される。これにより、第一帯電部２ａ１では、第一帯電領域２２２５における帯電量が制御されて感光ドラム３ａ表面の帯電が行われる。第二帯電部２ａ２では、第二帯電領域２２２６における帯電量が同様に制御されて感光ドラム３ａ表面の帯電が行われる。前ブロック２１９、奥ブロック２２０、中央仕切り板２２１５は、第一帯電領域２２２５と第二帯電領域２２２６それぞれにおける帯電量を独立して制御できるようにするために、電気的に絶縁する絶縁部材で形成されている。なお、本実施形態の場合、第一帯電領域２２２５、第二帯電領域２２２６の長手方向長さは「３５０ｍｍ」であり、感光ドラム３ａにおける記録材Ｓの最大画像形成領域よりも「約１０％」大きく確保されている。

＜給気ダクトと排気ダクト＞
帯電装置２ａは、コロナ放電により第一放電ワイヤ２２２１と第二放電ワイヤ２２２２の周囲の空気を電離してイオンを発生させて、感光ドラム３ａを帯電する。コロナ放電によりイオンを発生させるためには、帯電装置２ａに空気を供給する必要がある。

また、帯電装置２ａはコロナ放電の際にイオンだけでなくオゾンをも発生させてしまう。オゾンは、帯電装置２ａが有する第一放電ワイヤ２２２１、第二放電ワイヤ２２２２、第一グリッド電極板２２２３、第二グリッド電極板２２２４等を腐食させてしまい、帯電装置２ａの帯電機能を低下させる虞があるので、速やかに回収する必要がある。そこで、図２や図３に示すように、帯電装置２ａには感光ドラム３ａの反対側から空気を供給するように給気ダクト２２４が配設されている。また、給気ダクト２２４から供給される空気によって帯電装置２ａ内のオゾン等を排出させて、排出されたオゾン等を回収するために、図３に示すように、帯電装置２ａよりも感光ドラム３ａの下流側に排気ダクト２３０が配設されている。

図２に示すように、給気ダクト２２４は帯電装置２ａへ空気を案内するための通風路を形成し、給気ダクト２２４の給気口２２４１側に給気ファン２２５が配置されている。給気ファン２２５は、給気ダクト２２４内に空気を取り入れて帯電装置２ａへ案内する空気の風路を形成する。給気ダクト２２４は、取り入れた空気を帯電装置２ａへ案内するために、吹出口２２４２側が帯電装置２ａに連結されている。給気ダクト２２４には、帯電装置２ａの長手方向に亘って空気を送風させるために、空気を吹き出す吹出口２２４２が長手方向に開口されている。

具体的には、図３に示すように、給気ダクト２２４の吹出口は後述する中央隔壁部２５３によって第一風路出口２５７及び第二風路出口２５８に分かれ、帯電装置２ａの長手方向に沿って長方形状に開口されている。したがって、給気ファン２２５により給気口２２４１から取り入れられた空気は、第一風路出口２５７及び第二風路出口２５８から帯電装置２ａへと吹き出す。

給気ダクト２２４は上記した帯電レール２２３の上側に配設され、下流側の第一壁部２２４ａが第一シールド板２２１１に接続されて、上流側の第二壁部２２４ｂが第二シールド板２２１３に接続される。そして、給気ファン２２５は給気ダクト２２４の前端部に配設されて、画像形成装置１００の装置本体前面から空気を取り込むようにしている。即ち、給気ファン２２５及び給気ダクト２２４は、画像形成部Ｐａの他の部品などを避けるように帯電装置２ａの上方に配設され、給気ファン２２５の給気口２２４１は画像形成装置１００の装置本体前面に配置される。前面から取り入れられ長手方向に沿って流れる空気を、感光ドラム３ａの径方向（回転軸線方向に交差する方向）から帯電装置２ａへ向けて吹き付けるために、給気ダクト２２４は図示のように屈曲した形状に形成されている。

帯電装置２ａ、詳しくは第一帯電部２ａ１と第二帯電部２ａ２から感光ドラム側へ排出される空気は、回転する感光ドラム３ａ表面を上流側から下流側へと伝って、第一シールド板２２１１と感光ドラム３ａとの隙間（第一シールド開口２２１６）を通じて排気ダクト２３０へ導かれる。排気ダクト２３０には不図示のオゾンフィルタが配置されており、帯電装置２ａから排出されたオゾンを含む空気はオゾンフィルタを通過する。こうして、オゾンを除去した空気が排気ダクト２３０から画像形成装置１００の装置本体外に排出される。

なお、第二シールド板２２１３と感光ドラム３ａとの隙間には、可撓性のシールシート２５６が隙間を塞ぐように設けられている。シール部材としてのシールシート２５６は、上流に配置された感光ドラムクリーナ４ａ（図１参照）側にオゾンを含んだ空気が流出するのを防ぐと共に、オゾンを含む空気が感光ドラム３ａの回転に伴って排気ダクト２３０側に流れやすくしている。

ところで、一般的に、給気口２２４１と第一風路出口２５７及び第二風路出口２５８のように断面形状が変化する給気ダクト２２４では、空気の渦が生じやすく、空気の流れに乱れが生じやすい。それ故、従来では、給気ファン２２５により給気口２２４１から均一な風速で空気が取り入れられても、第一風路出口２５７及び第二風路出口２５８から吹き出す空気は、風速が不均一となりやすかった。また、給気ダクト２２４は、給気口２２４１から第一風路出口２５７及び第二風路出口２５８にかけて空気の流れる方向が長手方向Ｂから帯電装置２ａの径方向へと変わるように屈曲されている。それ故に、第一風路出口２５７及び第二風路出口２５８から吹き出る空気の風速が、長手方向において不均一となりやすい。

上記のように、給気ダクト２２４において空気の渦が生じると、感光ドラム３ａの表面上のトナーやトナーに添加されたシリカ等の外添剤が、放電ワイヤ（２２２１、２２２２）やグリッド電極板（２２２３、２２２４）に付着しやすくなる。また、給気ダクト２２４から吹き出る空気の風速が不均一になり、オゾンが適切に排出されず、放電ワイヤ（２２２１、２２２２）やグリッド電極板（２２２３、２２２４）に腐食ムラが生じ得る。そうなると、感光ドラム３ａの表面を一様に帯電することが難しくなるので好ましくない。

＜分流板＞
本実施形態では上記点に鑑み、給気ダクト２２４において空気の渦を生じさせないように整流することで、給気ダクト２２４から長手方向において均一な風速で空気を吹き出させるようにしている。以下、これを実現するための構成について、図４乃至図７を用いて説明する。

図４及び図５に示すように、本実施形態の給気ダクト２２４内には、長手方向Ｂに沿って複数枚（ここでは５３枚）の分流板３１０１～３１５３が配置されている。これら分流板３１０１～３１５３は、感光ドラムの径方向である垂直方向Ｃに延設されている。

また、分流板３１０１～３１５３は、図６に示すように、長手方向Ｂに沿って分流板間隔Ｄｂ１を隔てて配置されている。分流板３１０１～３１５３の下端部は垂直方向Ｃにおいて同一位置に位置される一方で、分流板３１０１～３１５３の上端部３３０１～３３５３は、垂直方向Ｃに沿って分流板先端距離Ｄｃ１を隔てるように設けられている。長手方向Ｂにおいて給気口２２４１から遠い位置に配置される分流板３１０１～３１５３ほど、上端部３３０１～３３５３が第一風路出口２５７及び第二風路出口２５８から離れた位置に配置されている。つまり、分流板３１０１～３１５３は、分流前の空気が流れる方向において下流側の分流板の高さが隣り合う上流側の分流板の高さよりも高い。このように、隣同士の分流板３１０１～３１５３においては、垂直方向長さが分流板先端距離Ｄｃ１だけ異なっている。

本実施形態では、給気口２２４１から取り入れた空気を、隣接する分流板３１０１～３１５３間に形成される各々の風路に等分して第一風路出口２５７及び第二風路出口２５８から吹き出させることで、空気の逆流を防止する。即ち、複数の分流板３１０１～３１５３のうち、給気口２２４１から空気の流れる方向（矢印Ｚ方向）に関し、最も上流側に位置する分流板３１０１は、給気口２２４１から取り入れられた空気の一部が第一の吹き出し領域３２０１へと向きを変えて流れるように、第一の吹き出し領域３２０１へ流す空気と、第一の吹き出し領域３２０１よりも下流側の吹き出し領域３２０２～３２５４へと流す空気とに分流する。他の分流板３１０２～３１５３も同様に、それぞれが対応する吹き出し領域３２０２～３２５４へと向きを変えるように、給気口２２４１から取り入れられた空気を分流する。

なお、分流板先端距離Ｄｃ１は、隣接する分流板３１０１～３１５３において等しい値に設定されるのが好ましい。そうすると、給気口２２４１から取り入れられた空気を、それぞれの吹き出し領域３２０１～３２５４において、同じように分流することができるからである。例えば、分流板先端距離Ｄｃ１は、吹き出し領域３２０１～３２５４で等分に空気を分けたい場合は、「Ｌ０（風路幅）／ｎ（分流板の枚数）＝分流板先端距離Ｄｃ１」とするのが好ましい。ただし、これに限らず、分流板先端距離Ｄｃ１は一部又は全部が異なるように設定されてもよい。

そして、本実施形態では、分流板３１０１～３１５３の分流板間隔Ｄｂ１を等しくすることにより、吹き出し領域３２０１～３２５４で空気の逆流が生じ難くしているので、吹き出し領域３２０１～３２５４から吹き出す空気の平均風速はほぼ同じとなる。即ち、給気ダクト２２４の第一風路出口２５７及び第二風路出口２５８は、分流板３１０１～３１５３により長手方向Ｂに沿って複数の分流領域に等しく区切られている。そうした場合、分流板３１０１～３１５３によって分流された空気は、第一風路出口２５７及び第二風路出口２５８において長手方向Ｂに区分された対応する分流領域毎に流れるので、吹き出る空気の風速を長手方向でより均一にしやすい。こうして、本実施形態では、第一風路出口２５７及び第二風路出口２５８から吹き出る空気の風速を長手方向で均一にするようにしている。

なお、上記の分流板３１０１～３１５３は、分流板間隔Ｄｂ１（ｍｍ）と垂直方向Ｃの分流板長さ（ｍｍ）が以下の関係を満たすのが好ましい。「３．０≦分流板間隔≦５．５のとき、垂直方向Ｃの分流板長さ≧分流板間隔×０．１」、「５．５≦分流板間隔≦６．５のとき、垂直方向Ｃの分流板長さ≧分流板間隔×０．１」、「６．５≦分流板間隔≦９．０のとき、垂直方向Ｃの分流板長さ≧分流板間隔×０．４６－２．３４」、「９．０≦分流板間隔≦１３．０のとき、垂直方向Ｃの分流板長さ≧分流板間隔×０．５３－２．９３」、「１３．０≦分流板間隔≦２８．０のとき、分流板長さ≧分流板間隔×７．２１－８９．７９」。

ところで、上記した分流板３１０１～３１５３の分流板間隔Ｄｂ１（図６参照）が広すぎると、吹き出し領域３２０１～３２５４で空気の渦が発生して、第一風路出口２５７及び第二風路出口２５８から吹き出す空気の風速が長手方向Ｂで不均一になる。よって、分流板間隔Ｄｂ１は出来るだけ狭くするのが望ましい。しかしながら、給気ダクト２２４は樹脂を用いて射出成型用の金型で製造されることが多い。そのため、分流板間隔Ｄｂ１を狭くするに伴って分流板を有する給気ダクト２２４を成型する金型の形状が複雑化して細くなり得、金型が成型時の圧力に耐えられなくなる虞がある。つまり、分流板間隔Ｄｂ１を狭くして分流板の数が増えるにつれて、分流板を有する給気ダクト２２４を樹脂で成形することが難しくなる。

上記点に鑑み、本実施形態では、図７に示すように、給気ダクト２２４を、垂直方向Ｃにおいて上側の上側部材２２４－１と、下側の下側部材２２４－２の２つの部材を用い、それらを組み合わせることで形成する構成とした。分流板３１０１～３１５３のうち、給気口２２４１から空気の流れる方向（矢印Ｚ方向）に関して下流側からの配置順に、奇数番の分流板（３１０１、３１０３、・・・）は下側部材２２４－２に、偶数番の分流板（３１０２、３１０４、・・・）は上側部材２２４－１に設けられる。これら分流板を有する下側部材２２４－２と上側部材２２４－１とは、樹脂を用いてそれぞれが別々の射出成型用の金型によって成形される。

上記の上側部材２２４－１と下側部材２２４－２を組み合わせることにより、奇数番の分流板（３１０１、３１０３、・・・）と偶数番の分流板（３１０２、３１０４、・・・）とが長手方向Ｂに交互に配置された１つの給気ダクト２２４が形成される。こうすることで、樹脂による成形を可能にしながらも、上記した分流板間隔Ｄｂ１を狭くすることができる。

図３に戻って、本実施形態では、給気ダクト２２４から取り入れられた空気は、感光ドラム３ａの回転方向（矢印Ｒ１方向）に関し下流側の第一風路２５１と上流側の第二風路２５２へと分流される。そうするために、給気ダクト２２４の内部は長手方向に亘って中央隔壁部２５３によって仕切られている。中央隔壁部２５３は、隙間を空けることなく中央仕切り板２２１５に接続されている。つまり、第一風路２５１と第二風路２５２は互いの間で空気の流れを生じさせないように、中央隔壁部２５３で隔てられている。そして、第一風路２５１は帯電装置２ａの第一帯電領域２２２５に接続され、第二風路２５２は帯電装置２ａの第二帯電領域２２２６に接続されている。即ち、第一風路２５１と第一帯電領域２２２５とが一体の風路を形成し、第二風路２５２と第二帯電領域２２２６とが一体の風路を形成している。

なお、本実施形態では、中央仕切り板２２１５と第一中央シールド板２２１２と第二中央シールド板２２１４とにより構成される中央シールド部に、中央隔壁部２５３が接続されているが、これに限らない。例えば、第一中央シールド板２２１２（第三シールド板）や第二中央シールド板２２１４（第四シールド板）に、中央隔壁部２５３が接続されていてもよい。あるいは、中央仕切り板２２１５を設けることなく、第一中央シールド板２２１２と第二中央シールド板２２１４を１つの共通シールド板として、この共通シールド板に中央隔壁部２５３が接続されていてもよい。

上記した中央隔壁部２５３と第一中央シールド板２２１２と第二中央シールド板２２１４とで給気ダクト２２４内の空間を隔てる効果について、図８（ａ）及び図８（ｂ）を用いて説明する。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、コンピュータを用いたシミュレーションにより求めた、第二風路２５２のみに空気を送った場合における空間内の風速分布を示すグラフである。

図８（ａ）は本実施形態であり、中央隔壁部２５３と第一中央シールド板２２１２と第二中央シールド板２２１４とで給気ダクト２２４内の空間を隔て、第一風路２５１と第二風路２５２との間で空気の流れが生じないようにした場合である。図８（ｂ）は比較例であり、中央隔壁部２５３ｅと第一中央シールド板２２１２ｅ（第二中央シールド板２２１４ｅ）との間に生じた開口Ｑから、第一風路２５１と第二風路２５２との間で空気の流れが生じ得る場合である。なお、図８（ａ）及び図８（ｂ）において、色の濃い部分は空気の流れ（流速）が速いことを示し、色の淡い部分は空気の流れ（流速）が遅いことを示している。

図８（ｂ）に示す比較例では、図中一点鎖線の楕円で示した感光ドラム３ａと第二シールド板２２１３との隅部領域において空気がほとんど流れていない。これは、中央隔壁部２５３ｅの下部に形成された開口Ｑを通じて第一風路２５１と第二風路２５２との間で空気の流れがあり、第一風路２５１向きの風速ベクトルが生じることで、上記の隅部領域に空気が行き渡り難くなっているからである。

これに対し、図８（ａ）に示す本実施形態では、図中一点鎖線の楕円で示した比較例では空気がほとんど流れなかった隅部領域においても、空気が行き渡って空気の流れが生じている。つまり、第二風路２５２において空気の流れが生じていない隅部領域が比較例に比べて減少している。こうして、本実施形態の場合には、第二風路２５２において空気が流れる領域を広くできることから、空気の流れに従って第二風路２５２内からオゾンを効果的に排出することができるようになる。

ところで、一般的に、風路を通過する空気の風量は風路の圧力損失で決まり、風路の圧力損失は風速の２乗に比例して大きくなる。風速は、風路における空気の通過面積がもっとも小さい箇所で最も大きくなる。即ち、風路中の通過面積の小さい箇所が、その風路の圧力損失に対する寄与度が大きく、風路を通過する空気の風量に大きく影響する。

図３に示すように、給気ダクト２２４内に取り入れられた空気は第一風路開口２５４を通じて第一風路２５１へ、第二風路開口２５５を通じて第二風路２５２へと分流される。上記したように、第一風路２５１と第二風路２５２は中央隔壁部２５３によって仕切られており、それぞれは第一帯電領域２２２５と第二帯電領域２２２６とに接続されている。本実施形態の場合、中央隔壁部２５３は、第一壁部２２４ａとの間で第一風路２５１への空気の流入口を形成する先端部において第一壁部２２４ａとの距離が最も狭く、第二壁部２２４ｂとの距離が中央仕切り板２２１５と感光ドラム３ａとの隙間よりも広い。

このような本実施形態の場合、中央隔壁部２５３の先端部側における第一風路開口２５４と第二風路開口２５５との開口面積比率によって、第一風路２５１と第二風路２５２を通過する空気の風量が変わる。そして、第一風路２５１及び第二風路２５２で最も空気が通過する面積の小さい第一風路開口２５４の開口面積と、中央仕切り板２２１５と感光ドラム３ａとの隙間である中央シールド開口２２１７の開口面積とは略同じであると好ましい。こうすると、第一風路２５１内及び第二風路２５２内の圧力損失を同等にでき、第一風路２５１と第二風路２５２を比べてどちらか一方へより多くの空気が流れることがない。つまり、第一風路２５１と第二風路２５２とに同じ風量で空気を通過させることができる。なお、中央シールド開口２２１７の開口面積は、中央仕切り板２２１５と感光ドラム３ａとの隙間の距離とコロナ帯電器の回転軸線方向の長さとにより決まる面積である。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、コンピュータを用いたシミュレーションにより求めた第一風路２５１（風路１）の通過風量、第二風路２５２（風路２）の通過風量、それらの合計風量（総風量）を示すグラフである。なお、これら風量の単位は「ｍ^３／ｍｉｎ」である。

図９（ａ）は本実施形態であり、第一風路開口２５４の開口面積と中央シールド開口２２１７の開口面積を略同じとした場合である。ここでは、第一風路開口２５４と中央シールド開口２２１７の長手方向の長さは略同一であり、また高さを「２．５ｍｍ」で同じにして、開口面積を同じとしている。図９（ｂ）は比較例であり、第一風路開口２５４の開口面積と中央シールド開口２２１７の開口面積を異ならせた場合である。ここでは、第一風路開口２５４と中央シールド開口２２１７の長手方向の長さは本実施形態と同じとし、高さをそれぞれ「２．５ｍｍ」と「３．５ｍｍ」とすることで、開口面積を異ならせている。

図９（ｂ）に示す比較例では、開口面積が異なるため、第一風路２５１の通過風量（０．１５）と第二風路２５２の通過風量（０．２５）とに差が生じてしまう。開口面積をそのままに、比較して風量の少ない第一風路２５１により大きな風量を生じさせるには、総風量を大きくする必要がある。そのためには、給気ファン２２５を大型化する必要がある。

これに対し、図９（ａ）に示す本実施形態においても、第一風路２５１の通過風量（０．１７）と第二風路２５２の通過風量（０．２１）とに差が生じている。ただし、比較例に比べるとそれらの差は小さく、比較例に比べれば略均等に発生しているといえる。また、比較例の総風量（０．４０）より少ない総風量（０．３８）で、第一風路２５１の風量を増やせている。即ち、本実施形態の場合には、安価な給気ファン２２５を用いて、第一風路２５１と第二風路２５２とに同じ風量で空気を通過させるように、第一風路２５１の風量を増やし、第二風路２５２の通過風量との差を小さくすることができる。

なお、第一帯電領域２２２５と第二帯電領域２２２６とにおいて生じる単位時間当たりのオゾン発生量が「α１」、「α２」と異なる場合、第一風路２５１と第二風路２５２の風量比を「α１：α２」とすると、オゾンを効果的に排出できるので好ましい。即ち、第一風路２５１と第二風路２５２を並列の管路とみなすと、各々の風路の風量の比は各々の風路の断面積の２乗の比と等しい。したがって、第一風路２５１と第二風路２５２の風量の比を「α１：α２」とするには、第一風路開口２５４の開口面積と中央シールド開口２２１７の開口面積の比を「α１^２：α２^２」とするとよい。

以上のように、給気ダクト２２４には、第一放電ワイヤ２２２１側に空気を通す第一風路２５１と第二放電ワイヤ２２２２側に空気を通す第二風路２５２とに、給気ダクト２２４の内部を隔てる中央隔壁部２５３が形成される。本実施形態の場合、中央隔壁部２５３は、第一風路２５１と第二風路２５２との間で空気が流れる隙間を形成することなく、中央仕切り板２２１５から感光ドラム３ａの回転軸線方向に亘って且つ感光ドラム３ａの径方向に延設されている。このように中央隔壁部２５３を形成すると、第二風路２５２から第一風路２５１へと空気の流れが生じないので、第二風路２５２を流れる空気の風量が相対的に小さくならない。それ故、空気が第二風路２５２の隅部領域にも流れ、オゾンを効果的に排出することができる。このように、本実施形態では、給気ダクト２２４から取り入れた空気をコロナ帯電器内の放電ワイヤ毎に分けて通過させる際に、オゾンを効果的に排出するようにコロナ帯電器内に空気を通過させることができる。

２ａ…コロナ帯電器（帯電装置）、３ａ…感光ドラム、２１９…保持部（前ブロック）、２２０…保持部（奥ブロック）、２２４…給気ダクト、２２４ａ…第一壁部、２２４ｂ…第二壁部、２３０…排気ダクト、２５３…中央隔壁部、２５６…シール部材（シールシート）、２２１１…第一シールド板、２２１２…中央シールド部（第三シールド板、第一中央シールド板）、２２１３…第二シールド板、２２１４…中央シールド部（第四シールド板、第二中央シールド板）、２２１５…中央シールド部（中央仕切り板）、２２２１…第一放電ワイヤ、２２２２…第二放電ワイヤ、３１０１～３１５３…分流板

Claims (6)

1. 回転する感光ドラムと、前記感光ドラムの表面に対し隙間を空けて配置され、前記感光ドラムの表面を帯電するコロナ帯電器と、前記感光ドラムの反対側から空気を供給して前記コロナ帯電器内を通過させて前記感光ドラム側へ排出させる給気ダクトと、前記感光ドラムの回転方向において前記コロナ帯電器の下流側に配置され、前記コロナ帯電器内から排出されて前記感光ドラムに沿って流れる空気を排気する排気ダクトと、を備えた画像形成装置であって、
   前記コロナ帯電器は、前記回転方向において、前記感光ドラムの表面を帯電する第一放電ワイヤと、前記第一放電ワイヤよりも上流側で前記感光ドラムの表面を帯電する第二放電ワイヤと、前記第一放電ワイヤの下流側に配置された第一シールド板と、前記第二放電ワイヤの上流側に配置された第二シールド板と、前記第一放電ワイヤと前記第二放電ワイヤを隔てるように配置された中央シールド部と、前記感光ドラムの回転軸線方向の両端部で、前記第一放電ワイヤと前記第二放電ワイヤと前記第一シールド板と前記第二シールド板と前記中央シールド部を保持する保持部と、を有し、
   前記給気ダクトは、前記第一シールド板に接続される第一壁部と、前記第二シールド板に接続される第二壁部と、前記回転方向において前記第一壁部と前記第二壁部との間に前記回転軸線方向に亘って形成された中央隔壁部とを有し、
   前記中央隔壁部は、前記給気ダクト内を、前記第一放電ワイヤ側に空気を通す第一風路と前記第二放電ワイヤ側に空気を通す第二風路とに分けて前記中央シールド部まで形成されている、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第二シールド板には、前記第二シールド板と前記感光ドラムとの隙間を塞ぐように可撓性を有するシール部材が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記中央隔壁部は、前記第一壁部との間で前記第一風路への空気の流入口を形成する先端部において前記第一壁部との距離が最も狭く、前記第二壁部との距離が前記中央シールド部と前記感光ドラムとの隙間よりも広い場合に、前記流入口の面積が前記隙間の距離と前記コロナ帯電器の前記回転軸線方向の長さとにより決まる面積と略同じに形成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記中央隔壁部は、前記第一壁部との間で前記第一風路への空気の流入口を形成する先端部において前記第一壁部との距離が最も狭く、前記第二壁部との距離が前記中央シールド部と前記感光ドラムとの隙間よりも広くなるように形成され、
   単位時間当たりに生じるオゾン発生量がα１の前記第一放電ワイヤ、単位時間当たりに生じるオゾン発生量がα２の前記第二放電ワイヤを用いた場合に、
   前記流入口の面積と、前記隙間の距離と前記コロナ帯電器の前記回転軸線方向の長さとにより決まる面積との比が「α１^２：α２^２」である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 前記中央シールド部は、前記回転方向において、前記第一シールド板の上流側に対向して配置された第三シールド板と、前記第二シールド板の下流側に対向して配置された第四シールド板と、前記第三シールド板と前記第四シールド板とに挟まれてこれらを絶縁する中央仕切り板と、を有し、
   前記中央隔壁部は、前記中央仕切り板に接続される、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記給気ダクトは、前記回転軸線方向に並べて配置され、前記回転軸線方向に流れる空気を前記回転軸線方向に交差する方向へ向けて複数に分流して前記コロナ帯電器に供給する複数の分流板を有し、
   前記分流板は、分流前の空気が流れる方向において下流側の分流板の高さが隣り合う上流側の分流板の高さよりも高い、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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