JP5211465B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体を帯電させる帯電器と、装置内を換気するための排気ファンを備えた画像形成装置に関する。

一般に、画像形成装置として、帯電された感光ドラムにレーザ光を照射して、レーザ光で照射された部分の電位を下げて感光ドラム上に静電潜像を形成し、その静電潜像に現像剤を供給することで形成した現像剤像を用紙に転写することで、用紙に所定の画像を形成するものが知られている。

このような画像形成装置としては、従来、レーザ光を走査するためのスキャナユニットと、このスキャナユニットの下方に所定の隙間を介して配設されるプロセスユニットとを備えたものが知られている（特許文献１参照）。この画像形成装置では、プロセスユニット内に、現像剤像を担持するための感光ドラムと、感光ドラムを帯電させる帯電器と、スキャナユニットからのレーザ光を通して感光ドラムへ照射させるための露光窓とが主に設けられている。また、前記した帯電器と露光窓は、隣接して配設されている。

ところで、前記したような画像形成装置には、主に装置内の熱を排出するための排気ファンが設けられており、この排気ファンによって、スキャナユニットとプロセスユニット間の空気が露光窓側から帯電器側に吸引されて、排熱等が行われるようになっている。

特開２００５−２９２３５６号公報

しかしながら、前記したように排気ファンによってスキャナユニットとプロセスユニット間の空気を吸い込む際には、露光窓等からプロセスユニット内に空気が流入し、その空気が帯電器からプロセスユニット外に出て行く現象が生じる場合があった。そして、このような現象が生じた場合には、帯電器による帯電の際に生じるイオン風（帯電時のイオンの動きに伴い発生するエアフロー）が帯電器から感光ドラムに向かうのに対し、排気ファンの駆動によって生じる気流の向きが逆向きとなるため、帯電の効率が低下するおそれがあった。

そこで、本発明は、帯電効率の低下を抑制することができる画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、感光体を帯電させる帯電器と、前記帯電器で帯電した前記感光体にレーザ光を走査する露光装置と、前記露光装置に対向し、前記レーザ光を通すために前記露光装置から所定距離を隔てて配設される露光窓と、前記露光装置と前記露光窓との間の空気を前記帯電器側に引き寄せるように吸い込んで外に排出する排気ファンとを備え、前記露光窓を構成する壁のうち前記帯電器から最も遠い第１壁と前記露光装置との距離Ａと、前記帯電器に最も近い第２壁と前記露光装置との距離Ｂとが、次式Ａ＜Ｂを満たすことを特徴とする。

本発明によれば、露光窓を構成する壁のうち帯電器から最も遠い第１壁と露光装置との距離Ａと、帯電器に最も近い第２壁と露光装置との距離Ｂとが、次式Ａ＜Ｂを満たすので、第１壁と露光装置との間を通る気流の流速は、第２壁と露光装置との間を通る気流の流速よりも高い状態にある。これにより、露光窓へ侵入する空気の量が少なくなるので、帯電器による帯電の際に生じるイオン風に逆らうような気流の発生を抑えて、帯電の効率の低下を抑制することができる。

本発明によれば、気流の流速が第１壁と露光装置との間を通る際に第２壁と露光装置との間を通るときよりも高い状態となることで、露光窓へ侵入する空気の量が少なくなるので、帯電器による帯電の際に生じるイオン風に逆らうような気流の発生を抑えて、帯電の効率の低下を抑制することができる。

最初に、本発明の画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの全体構成について簡単に説明する。参照する図面において、図１は、本発明の画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの一実施形態を示す側断面図である。

＜レーザプリンタの全体構成＞
図１に示すように、レーザプリンタ１は、本体ケーシング２内に用紙３を給紙するためのフィーダ部４や、給紙された用紙３に画像を形成するための画像形成部５などを備えている。なお、以下の説明においては、図１における右側を手前側（レーザプリンタ１の使用時におけるユーザ側）と称し、左側と奥側と称することとする。

＜フィーダ部の構成＞
フィーダ部４は、本体ケーシング２内の底部に着脱可能に装着される給紙トレイ６と、給紙トレイ６内に設けられた用紙押圧板７を備えている。また、フィーダ部４は、給紙トレイ６の一端側端部の上方に設けられる送出ローラ１１と、この送出ローラ１１に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられる給紙ローラ８、給紙パット９、ピンチローラ１０および紙粉取りローラ５０を備えている。さらに、フィーダ部４は、紙粉取りローラ５０に対して下流側に設けられるレジストローラ１２を備えている。

そして、このように構成されるフィーダ部４では、給紙トレイ６内の用紙３が、用紙押圧板７によって送出ローラ１１側に寄せられ、送出ローラ１１によって給紙ローラ８および給紙パット９の間に送り出される。また、用紙３は、給紙ローラ８および給紙パット９によって一枚ずつ送り出されて各種ローラ１０，５０，１２を通った後、画像形成部５に搬送される。

＜画像形成部の構成＞
画像形成部５は、露光装置の一例としてのスキャナユニット１６、プロセスカートリッジ１７、定着部１８などを備えている。

＜スキャナユニットの構成＞
スキャナユニット１６は、本体ケーシング２内の上部に設けられ、レーザ発光部（図示せず。）、回転駆動されるポリゴンミラー１９、レンズ２０，２１、反射鏡２２，２３などを備えている。レーザ発光部から発光される画像データに基づくレーザビームは、鎖線で示すように、ポリゴンミラー１９、レンズ２０、反射鏡２２、レンズ２１、反射鏡２３の順に通過あるいは反射して、プロセスカートリッジ１７の感光ドラム２７の表面上に高速走査にて照射される。

＜プロセスカートリッジの構成＞
プロセスカートリッジ１７は、スキャナユニット１６の下方に所定の空間を挟んで配設され、本体ケーシング２に対して着脱自在に装着される構造となっている。そして、このプロセスカートリッジ１７は、現像カートリッジ２８とドラムユニット５１とで主に構成されている。

現像カートリッジ２８は、ドラムユニット５１に対して着脱自在に装着されており、現像ローラ３１、層厚規制ブレード３２、供給ローラ３３およびトナーホッパ３４を備えている。そして、トナーホッパ３４内のトナーは、供給ローラ３３により現像ローラ３１に供給され、このとき、供給ローラ３３と現像ローラ３１との間で正に摩擦帯電される。現像ローラ３１上に供給されたトナーは、現像ローラ３１の回転に伴って、層厚規制ブレード３２と現像ローラ３１との間に進入し、一定厚さの薄層として現像ローラ３１上に担持される。

ドラムユニット５１は、感光体の一例としての感光ドラム２７、帯電器の一例としてのスコロトロン型帯電器２９および転写ローラ３０を主に備えている。

感光ドラム２７は、ドラムユニット５１の筐体に回転可能に支持されている。この感光ドラム２７は、ドラム本体が接地されるとともに、その表面部分が正帯電性の感光層により形成されている。そして、この感光ドラム２７の上方には、ドラムユニット５１の筐体に孔状に形成された露光窓５１ａが配設されている。

スコロトロン型帯電器２９は、感光ドラム２７の斜め上方（詳しくは、感光ドラム２７の奥側で、かつ、上側）に、感光ドラム２７に接触しないように、所定間隔を隔てて対向配置されている。このスコロトロン型帯電器２９（以下、単に「帯電器２９」とも呼ぶ。）は、タングステンなどの帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型の帯電器であり、感光ドラム２７の表面を一様に正極性に帯電させるように構成されている。そして、この帯電器２９内では、コロナ放電に伴って生じるイオン風が、帯電器２９から感光ドラム２７へ向かう方向で発生するようになっている。

転写ローラ３０は、感光ドラム２７の下方において、この感光ドラム２７に対向して接触するように配置され、ドラムユニット５１の筐体に回転可能に支持されている。この転写ローラ３０は、金属製のローラ軸に、導電性のゴム材料が被覆されて構成されている。この転写ローラ３０には、転写時に、定電流制御によって転写バイアスが印加される。

そして、感光ドラム２７の表面は、帯電器２９により一様に正帯電された後、スキャナユニット１６からのレーザビームの高速走査により露光される。これにより、露光された部分の電位が下がって、画像データに基づく静電潜像が形成される。ここで、「静電潜像」とは、一様に正帯電されている感光ドラム２７の表面のうち、レーザビームによって露光されて電位が下がっている露光部分をいう。次いで、現像ローラ３１の回転により、現像ローラ３１上に担持されているトナーが、感光ドラム２７に対向して接触する時に、感光ドラム２７の表面上に形成される静電潜像に供給される。そして、トナーは、感光ドラム２７の表面上で選択的に担持されることによって可視像化され、これによって反転現像によりトナー像が形成される。

その後、感光ドラム２７と転写ローラ３０とは、用紙３を両者間で挟持して搬送するように回転駆動され、感光ドラム２７と転写ローラ３０との間を用紙３が搬送されることにより、感光ドラム２７の表面に担持されているトナー像が用紙３上に転写される。

＜定着部の構成＞
定着部１８は、プロセスカートリッジ１７の下流側に配設され、加熱ローラ４１と、加熱ローラ４１と対向配置され加熱ローラ４１を押圧する押圧ローラ４２とを備えている。そして、このように構成される定着部１８では、用紙３上に転写されたトナーを、用紙３が加熱ローラ４１と押圧ローラ４２との間を通過する間に熱定着させている。なお、定着部１８で熱定着された用紙３は、定着部１８の下流側に配設される排紙ローラ４５に搬送され、この排紙ローラ４５から排紙トレイ４６上に送り出される。

また、定着部１８とスキャナユニット１６との間には、装置内の熱を外部に逃がすための排気ファン６０が設けられている。さらに、排気ファン６０の下方であって、定着部１８とプロセスカートリッジ１７との間には、空気を整流するためのダクト６１が設けられている。

そして、このように排気ファン６０やダクト６１が設置されることによって、排気ファン６０を駆動させると、ドラムユニット５１と定着部１８間の空気が、直接またはダクト６１を通って排気ファン６０に吸い込まれた後、外部に排出される。また、装置手前側上部の空気が、スキャナユニット１６とプロセスカートリッジ１７との間（以下、「前後通気路６２」とも呼ぶ。）を通って排気ファン６０に吸い込まれた後、外部に排出される。以下に、前後通気路６２周りの構造を詳述することとする。

＜前後通気路周りの構造＞
図２に示すように、前後通気路６２の周囲の構造としては、前後通気路６２の上壁を構成するスキャナユニット１６が、感光ドラム２７の中心と帯電器２９の中心とを結んだ線の延長線Ｌ１と交わらない位置（延長線Ｌ１からずれた位置）に配置されている。また、感光ドラム２７、帯電器２９および排気ファン６０が、一直線状に配置されている（図１参照）。さらに、ダクト６１が、前後通気路６２の出口に対向する位置に配置されている。そして、このように各部品が配置されることで、露光窓５１ａ側から帯電器２９側に向かって流れてくる気流の向きが、帯電器２９から離れる向きに曲げられるようになっている。

前後通気路６２の奥側の部分は、スキャナユニット１６の下壁を構成するスキャナプレート１６ａと、露光窓５１ａを形成する第１壁６３および第２壁６４とによって構成されている。ここで、第１壁６３は、第２壁６４の奥側（空気の流れ方向における下流側）に隣接して配設された帯電器２９から最も遠く離れた位置に配置された壁であり、第２壁６４は、帯電器２９に最も近い位置に配置された壁である。また、第２壁６４には、左右方向（紙面に垂直な方向）に所定のピッチで複数の孔６４ｂが形成されている。さらに、第１壁６３と第２壁６４は、それらの間の距離が５〜３０ｍｍとなるように配設されている。

そして、第１壁６３には、第２壁６４の上面６４ａに対して上方に突出する突起６３ａが形成されており、これにより、前後通気路６２が絞られるようになっている。すなわち、第１壁６３とスキャナプレート１６ａとの距離（スキャナプレート１６ａに直交する方向における距離）Ａと、第２壁６４とスキャナプレート１６ａとの距離Ｂとが次式（１），（２）を満たすようになっている。
Ａ ＜ Ｂ ・・・ （１）
Ａ／Ｂ ＜ ０．８ ・・・ （２）

次に、前後通気路６２内に形成された突起６３ａの作用について説明する。
図１に示すように、排気ファン６０を駆動させると、装置手前側上部の空気が前後通気路６２内を奥側に向かって流れる。そして、この空気は、図２に示すように、第１壁６３の突起６３ａを通過する際、この突起６３ａによって通路が絞られていることから、その流速が増加して、露光窓５１ａからプロセスカートリッジ１７内にほとんど流入することなく、帯電器２９の上方へ流れ込む。

言い換えると、第１壁６３の突起６３ａを通過した気流は、第２壁６４上を通過した気流に比べ、その流速が高い状態となっているため、第１壁６３の下流側（露光窓５１ａの上方）が、第２壁６４の下流側（帯電器２９の上方）に比べ減圧状態となる。これにより、帯電器２９の上方の空気が、帯電器２９内、プロセスカートリッジ１７内、露光窓５１ａを通ってプロセスカートリッジ１７外に吸い出されるようになっている。そのため、プロセスカートリッジ１７内から帯電器２９を通ってプロセスカートリッジ１７外に流出するような気流の発生が抑制されるようになっている。その後、この空気の流れは、帯電器２９付近で斜め上方に曲げられて、排気ファン６０から外部に排出される。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
気流の流速が突起６３ａを通過する際に増加して、露光窓５１ａからプロセスカートリッジ１７内へ侵入する空気の量が少なくなるので、帯電器２９による帯電の際に生じるイオン風に逆らうような気流の発生を抑えて、帯電の効率の低下を抑制することができる。

距離Ａと距離Ｂの関係が、式（２）「Ａ／Ｂ＜０．８」を満たすことで、第２壁６４と感光ドラム２７との間の気流の流れが帯電器２９から離れる方向（手前側へ向かう方向）となるので、帯電の効率の低下を確実に抑制することができる。なお、第２壁６４と感光ドラム２７との間の気流の流れは、本願発明者の実験により確認されている（後述の実施例参照）。

第１壁６３から第２壁６４までの距離を５〜３０ｍｍとすることで、露光窓５１ａの開口が比較的小さく形成されるので、露光窓５１ａからプロセスカートリッジ１７内への空気の侵入を抑えることができるとともに、スキャナユニット１６からのレーザ光を確実に感光ドラム２７まで通すことができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記実施形態では、第１壁６３に突起６３ａを設けたが、本発明はこれに限定されず、第１壁６３に対向するスキャナプレート１６ａの下面に突起を設けてもよいし、スキャナプレート１６ａと第１壁６３の両方に突起を設けてもよい。

前記実施形態では、レーザプリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。

以下に、前記した実施形態についての実施例を説明する。詳しくは、距離Ａと距離Ｂの比Ａ／Ｂと、所定箇所の空気の流量との関係を調べた実験結果（シミュレーション結果）を示す実施例について説明する。

本実施例に係る実験（シミュレーション）においては、排気ファン６０、帯電器２９、露光窓５１ａ、第１壁６３、第２壁６４などを前記した実施形態のように配置した。詳細には、第１壁６３上の突起６３ａの高さ以外は、ブラザー工業社製ＨＬ−２０４０と同様の配置とした。また、排気ファン６０による排気流量を、４．２５×１０^−６ｍ^３／ｓとした。そして、このような条件下において、第１壁６３上の突起６３ａの高さを以下の表１に示すように変えながら、第２壁６４の孔６４ｂを流れる空気の流量と、第２壁６４と感光ドラム２７間を流れる空気の流量とを計測した。これにより、表１や図３に示すような実験結果が得られた。なお、表１の流量の正負の符号については、第２壁６４の孔６４ｂを流れる空気の流量に関しては、プロセスカートリッジ１７の外側から内側に向かう方向を正とし、第２壁６４と感光ドラム２７間を流れる空気の流量に関しては、帯電器２９から露光窓５１ａに向かう方向を正としている。

以上、本実施例によれば、Ａ／Ｂ＜０．８とすることで、第２壁６４と感光ドラム２７間を流れる空気の向きが、帯電器２９から露光窓５１ａに向かう方向になることが確認された。また、Ａ／Ｂ＜０．８とすることで、第２壁６４の孔６４ｂを流れる空気の向きが、プロセスカートリッジ１７の外側から内側に向かう方向になるため、露光窓５１ａから空気が流入して第２壁６４の孔６４ｂから流出するといった現象が起こっていないことが確認された。以上により、Ａ／Ｂ＜０．８とすることで、帯電器２９による帯電時に発生するイオン風が他の気流によってほとんど邪魔されることなく、良好に流れることが確認された。

また、Ａ／Ｂが０．９３や１．０７であるときには、第２壁６４と感光ドラム２７間を流れる空気の向きが、露光窓５１ａから帯電器２９に向かう方向になり、第２壁６４の孔６４ｂを流れる空気の向きが、プロセスカートリッジ１７の内側から外側になることが確認された。ただし、Ａ／Ｂが０．９３のときの各結果と、Ａ／Ｂが１．０７のときの結果を比較すると、０，９３のときの方が、空気の流量が少ないことが確認された。これにより、Ａ／Ｂの値が小さくなる程、帯電器２９の帯電を邪魔するような空気の流れを抑えられることが確認された。そのため、Ａ＜Ｂとすることでも、帯電器２９による帯電時に発生するイオン風が他の気流によって受ける影響を極力低くすることができることが確認された。

本発明の画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの一実施形態を示す側断面図である。 前後通気路周りの構造を示す拡大断面図である。 距離Ａと距離Ｂとの比Ａ／Ｂと、所定箇所を流れる流量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ レーザプリンタ（画像形成装置）
３ 用紙
１６ スキャナユニット（露光装置）
１６ａ スキャナプレート
１７ プロセスカートリッジ
２７ 感光ドラム（感光体）
２９ スコロトロン型帯電器
５１ ドラムユニット
５１ａ 露光窓
６０ 排気ファン
６１ ダクト
６２ 前後通気路
６３ 第１壁
６３ａ 突起
６４ 第２壁
６４ａ 上面
６４ｂ 孔
Ａ 距離
Ｂ 距離

Claims (7)

1. 感光体を帯電させる帯電器と、
   前記帯電器で帯電した前記感光体にレーザ光を走査する露光装置と、
   前記露光装置に対向し、前記レーザ光を通すために前記露光装置から所定距離を隔てて配設される露光窓と、
   前記露光装置と前記露光窓との間の空気を前記帯電器側に引き寄せるように吸い込んで外に排出する排気ファンとを備え、
   前記露光窓を構成する壁のうち前記帯電器から最も遠い第１壁と前記露光装置との距離Ａと、前記帯電器に最も近い第２壁と前記露光装置との距離Ｂとが、次式
   Ａ ＜ Ｂ
   を満たし、
   前記感光体の中心と前記帯電器の中心とを結んだ線の延長線と交わらない位置に、前記露光装置を配設したことを特徴とする画像形成装置。
2. 感光体を帯電させる帯電器と、
   前記帯電器で帯電した前記感光体にレーザ光を走査する露光装置と、
   前記露光装置に対向し、前記レーザ光を通すために前記露光装置から所定距離を隔てて配設される露光窓と、
   前記露光装置と前記露光窓との間の空気を前記帯電器側に引き寄せるように吸い込んで外に排出する排気ファンとを備え、
   前記露光窓を構成する壁のうち前記帯電器から最も遠い第１壁と前記露光装置との距離Ａと、前記帯電器に最も近い第２壁と前記露光装置との距離Ｂとが、次式
   Ａ ＜ Ｂ
   を満たし、
   前記感光体、前記帯電器および前記排気ファンが、一直線状に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
3. 感光体を帯電させる帯電器と、
   前記帯電器で帯電した前記感光体にレーザ光を走査する露光装置と、
   前記露光装置に対向し、前記レーザ光を通すために前記露光装置から所定距離を隔てて配設される露光窓と、
   前記露光装置と前記露光窓との間の空気を前記帯電器側に引き寄せるように吸い込んで外に排出する排気ファンとを備え、
   前記露光窓を構成する壁のうち前記帯電器から最も遠い第１壁と前記露光装置との距離Ａと、前記帯電器に最も近い第２壁と前記露光装置との距離Ｂとが、次式
   Ａ ＜ Ｂ
   を満たし、
   前記帯電器の前記感光体とは反対側で、前記露光窓側から流れてくる気流の向きが前記帯電器から離れる向きに曲げられていることを特徴とする画像形成装置。
4. 感光体を帯電させる帯電器と、
   前記帯電器で帯電した前記感光体にレーザ光を走査する露光装置と、
   前記露光装置に対向し、前記レーザ光を通すために前記露光装置から所定距離を隔てて配設される露光窓と、
   前記露光装置と前記露光窓との間の空気を前記帯電器側に引き寄せるように吸い込んで外に排出する排気ファンとを備え、
   前記露光窓を構成する壁のうち前記帯電器から最も遠い第１壁と前記露光装置との距離Ａと、前記帯電器に最も近い第２壁と前記露光装置との距離Ｂとが、次式
   Ａ ＜ Ｂ
   を満たし、
   前記第１壁および前記第１壁に対向する前記露光装置の壁面の少なくとも一方に突起が形成されることで、気流の通路が絞られていることを特徴とする画像形成装置。
5. 前記帯電器は、コロナ放電式であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記距離Ａと前記距離Ｂとの関係が、次式
   Ａ／Ｂ ＜ ０．８
   を満たすことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記第１壁から前記第２壁までの距離が、５〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images