JP5887921B2 - 送風管、送風装置及び画像形成装置 - Google Patents

送風管、送風装置及び画像形成装置 Download PDF

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Description

この発明は、送風管、送風装置及び画像形成装置に関するものである。
現像剤で構成される画像を記録用紙に形成する画像形成装置においては、例えば、感光体等の潜像保持体を帯電させる工程又は除電する工程や、記録用紙に未定着像を転写させる工程などにおいてコロナ放電を行うコロナ放電器を使用するものがある。
また、コロナ放電器では、放電ワイヤやグリッド電極等の構成部品に紙粉、放電生成物等の不要物が付着することを未然に防ぐため、その構成部品にむけて空気を吹きつける送風装置が併設されることがある。この場合の送風装置は、一般に、空気を送る送風機と、その送風機から送られる空気をコロナ放電器等の対象構造物まで導いて送り出すダクト(送風管)とで構成されている。
そして、従来においては、送風装置等について、空気を放電ワイヤ等の構成部品の長手方向に対して均一に吹きつけることを可能にするための改良等が種々行われている。特に、このような送風装置等としては、ダクトの空気を流す通路空間の形状を特殊な形状で形成する構成や、ダクトの通路空間内に空気の流れる方向を調整する整流板などを設置する構成を採用するのではなく、以下に例示するような別の構成を採用する送風装置等が提案されている。
送風ファンの空気をコロナ放電装置に導くためのエアダクトとして、そのエアダクト内にコロナ放電装置(のシールドケース)の長手方向に沿う隙間が形成される仕切り壁を立設し、その仕切り壁の手前側で、送風ファンから送られる空気の流れ(空気流)の圧力を一時的に高めるようにしたエアダクトを採用する送風装置やコロナ放電装置が知られている(特許文献1)。
特許文献1には、上記送風装置やコロナ放電装置によれば、ダクトを流れる空気流が仕切り壁を通過するときにシールドケースの長手方向に沿って均一化され、一様な流れとなってシールドケース内に吹き込まれるようになることが示されている。また、特許文献1には、その仕切り壁がエアダクト内の流路を塞ぐように設けるエアフィルターで構成される場合もあることが示されている。
特開平10−198128号公報
この発明は、送風機から送られる空気を入口から取り入れ、その空気を吹きつけるべき長尺なコロナ放電器の長手方向の部分に対してその空気を当該長手方向と直交する方向に沿って流すように出口から出し、入口と出口とが異なる開口形状で形成されている送風管として、その送風管の出口から出る空気の影響を受けてコロナ放電器の放電が不安定になることを抑制することができる送風管を提供するものであり、また、その送風管を用いた送風装置及び画像形成装置を提供するものである。
この発明(A1)の送風管は、
空気を取り入れる入口と、
前記入口から取り入れた空気を吹きつけるべき長尺なコロナ放電器の長手方向の部分と向き合う状態で配置され、前記コロナ放電器の長手方向の部分と平行する長尺な開口形状であって前記入口と異なる開口形状である出口と、
前記入口と前記出口の間をつないで空気を流すための通路空間が形成された通路部と、
前記通路部における通路空間の空気を流す方向において異なる部位に設けられ、空気の流れを抑制する複数の抑制部と
を有し、
前記複数の抑制部として少なくとも、前記通路部の通路空間における空気を流す方向の最下流の部位に、その最下流の部位における通路空間を複数の通気部が点在する通気性部材で塞いだ状態になるよう構成される最下流の抑制部を設け、
前記最下流の抑制部における前記通気性部材は、前記コロナ放電器の長手方向に沿って配置される放電発生部材に空気が直接到達するように出る区域の通気率をそれ以外の区域の通気率よりも相対的に低下させた状態になるよう構成されていることを特徴とするものである。
また、この発明(B1)の送風装置は、
空気を送る送風機と、
前記送風機から送られる空気を取り入れる入口と、前記入口から取り入れた空気を吹きつけるべき長尺なコロナ放電器の長手方向の部分と向き合う状態で配置され、前記コロナ放電器の長手方向の部分と平行する長尺な開口形状であって前記入口と異なる開口形状である出口と、前記入口と前記出口の間をつないで空気を流すための通路空間が形成された通路部と、前記通路部における通路空間の空気を流す方向において異なる部位に設けられ、空気の流れを抑制する複数の抑制部を有する送風管と
を備え、
前記送風管における前記複数の抑制部として少なくとも、前記通路部における通路空間の空気を流す方向の最下流の部位に、その最下流の部位における通路空間を複数の通気部が点在する通気性部材で塞いだ状態になるよう構成される最下流の抑制部を設け、
前記最下流の抑制部における前記通気性部材は、前記コロナ放電器の長手方向に沿って配置される放電発生部材に空気が直接到達するように出る区域の通気率をそれ以外の区域の通気率よりも相対的に低下させた状態になるよう構成されていることを特徴とするものである。
さらに、この発明(C1)の画像形成装置は、空気を吹きつけるべき長尺なコロナ放電器と、前記コロナ放電器の長手方向の部分に向けて空気を吹きつける送風装置とを備え、
前記送風装置が、上記発明A1の送風管を備えていることを特徴とするものである。
この発明(C3)の画像形成装置は、上記発明C1の画像形成装置において、前記送風管の前記通気性部材における前記通気率を相対的に低下させた状態になるよう構成される区域は、前記出口の開口形状の短手方向に沿う前記放電発生部材を中心にした幅寸法をW(mm)、当該通気性部材の外表面と当該放電発生部材との最短距離をL(mm)とした場合、次の条件式、W≧0.15×Lを満たしているものである。
この発明(C2)の画像形成装置は、空気を吹きつけるべき長尺なコロナ放電器と、前記コロナ放電器の長手方向の部分に向けて空気を吹きつける送風装置とを備え、
前記送風装置が、上記発明B1の送風装置で構成されていることを特徴とするものである。
この発明(C4)の画像形成装置は、上記発明C2の画像形成装置において、前記送風装置の送風管の前記通気性部材における前記通気率を相対的に低下させた状態になるよう構成される区域は、前記出口の開口形状の短手方向に沿う前記放電発生部材を中心にした幅寸法をW(mm)、当該通気性部材の外表面と当該放電発生部材との最短距離をL(mm)とした場合、次の条件式、W≧0.15×Lを満たしているものである。
上記発明A1の送風管と上記発明B1の送風装置によれば、送風管の出口から出る空気の影響を受けてコロナ放電器の放電が不安定になることを抑制することができる。
上記発明C1及びC2の画像形成装置によれば、その発明の構成を有しない場合に比べて、送風管の出口から出る空気の影響を受けてコロナ放電器の放電が不安定になることに起因した画質不良が発生することを防止できる。また、上記発明C3及びC4の画像形成装置では、その発明の構成を有しない場合に比べて、送風管の出口から出る空気の影響を受けてコロナ放電器の放電が不安定になることをより適切に抑制することができる。
実施の形態1等に係る送風ダクト及びそれを用いた送風装置や画像形成装置の概要を示す説明図である。 図1の画像形成装置が装備するコロナ放電器からなる帯電装置を示す概略斜視図である。 図2の帯電装置に適用する送風ダクト及び送風装置の概要を示す概略斜視図である。 図3の送風装置(送風ダクト)のQ−Q線に沿う断面図である。 図3の送風装置を上方から見たときの状態を示す概略図である。 図3の送風装置を下方(出口)の方から見たときの状態を示す図である。 図4の送風ダクトの最下流抑制部を構成する通気性部材の特定区域などの構成を示すものであり、(a)は送風ダクトの出口側から見た状態を示す説明図、(b)は(a)の出口における一部を示す断面図である。 (a)は通気性部材の特定区域を示す断面説明図であり、(b)は(a)の通気性部材における特定区域の通気率を相対的に低下させた構成(例えば通気率をゼロに設定した例)を示す断面説明図である。 図3の送風装置(送風ダクト)の動作状態などを示す説明図である。 図4の送風ダクトの性能特性に関する試験の結果を示す図表である。 多孔部材からなる通気性部材の特定区域の通気率を低下させる他の構成例(通気部として開口面積が相対的に小さいものを形成する例)を示すものであり、(a)は送風ダクトの出口側から見た状態を示す説明図、(b)は(a)の出口における一部を示す断面図である。 多孔部材からなる通気性部材の特定区域の通気率を低下させる更に別の構成例(通気部として孔数を間引いて形成する例)を示すものであり、(a)は送風ダクトの出口側から見た状態を示す説明図、(b)は(a)の出口における一部を示す断面図である。 通気性部材と帯電装置(2本の放電ワイヤ)が傾斜した状態で設置されている場合の構成例を示すものであり、(a)はその場合の通気性部材の特定区域を示す断面説明図、(b)は(a)の通気性部材における特定区域の通気率を相対的に低下させた構成(例えば通気率をゼロに設定した例)を示す断面説明図である。 送風ダクトの他の構成例を示す断面図である。 最下流抑制部を多孔質部材からなる通気性部材で構成した場合の送風ダクト等を示す概略断面図である。 多孔質部材からなる通気性部材の特定区域の通気率を低下させる構成例(その通気性部材に対して遮蔽枠材を装着する例)を示すものであり、(a)は送風ダクトの出口側から見た状態を示す説明図、(b)は(a)の出口における一部を示す断面図である。 送風ダクトの種々の形態例を示す上面説明図である。
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3は、実施の形態1に係る送風ダクト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使用されており、その送風ダクト又は送風装置により空気を吹きつけるべき長尺な対象構造物としての帯電装置を示し、図3はその送風ダクト又は送風装置の概要を示している。
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に供給する用紙9を収容するとともに搬送する給紙装置30と、作像ユニット20で形成されたトナー像を用紙9に定着する定着装置35を設置している。実施の形態1では、作像ユニット20として1つのみで構成されるものを例示しているが、作像ユニットについては、例えばカラー画像形成装置にする場合であれば複数の作像ユニットを適用する構成にしてもよい。
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、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、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。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隔壁である。
また、帯電装置4は、2本のコロナ放電ワイヤ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それぞれ配置されている。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各放電ワイヤ41A,41B(と感光体ドラム21との間)に帯電用の電圧がそれぞれ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、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、用紙9が主に搬送されて通過する搬送路を示す。この用紙の搬送路は、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、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とが接触して形成される接触部(定着処理部)に、トナー像が転写された後の用紙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、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、2本のコロナ放電ワイヤ41A,41Bに帯電用の電圧がそれぞれ印加されて各放電ワイヤ41A,41B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用紙9に対して転写装置25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により清掃される。
続いて、作像ユニット2においてトナー像が転写された用紙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との接触部を通過する際に加圧下で加熱されてトナー像が溶融して用紙9に定着される。この定着が終了した後の用紙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。
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にまで導いて噴出させる送風ダクト51とを備えている。
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、所要の風量の空気を送るように駆動制御される。また、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)と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れるように出す出口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、一端部が入口52を設けて開口され、他端部が閉鎖されており、全体が帯電装置4の長手方向Bに沿って延びるように形成された角筒形状の導入通路部54Aと、導入通路部54Aの他端部寄りの部位から通路空間の幅を広げた状態でほぼ水平方向(座標軸Xとほぼ平行する方向)に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第1曲げ通路部54Bと、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帯電装置4に近づけるよう下方に向かう鉛直方向(座標軸Yとほぼ平行する方向)に最終的に曲げられて延びるように形成された第2曲げ通路部54Cとで構成されている。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開口形状からなる出口53が形成されている(ただし長方形状の長手方向の長さはほぼ同じである。)。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に沿う寸法)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、開口形状がほぼ正方形になるよう形成されている。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にまで送るための接続ダクト55が取り付けられている(図3)。また、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の部分と平行する長尺な形状(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。なお、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。
ここで、このように入口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51では、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。ちなみに、この送風ダクト51では、導入通路部54Aのほぼ正方形からなる通路空間54aの断面形状が、第1曲げ通路部54Bにおいて(高さがかわらず)水平方向のみに広がった長方形からなる通路空間54aの断面形状に変更されている。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において急激に広くなった通路空間54aの断面形状になっている。
また、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の場合は、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、このため入口52から均一な風速の空気を取り入れても出口53から出る空気はその風速が不均一になってしまう傾向がある。なお、このよう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における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もほぼ同様に発生する。
図17a〜c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510A〜510Cを示すものであり、図中にはその各ダクド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。図17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とともに通路空間の断面形状及び断面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17d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、その通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。
そこで、この送風装置5の送風ダクト51には、図3〜図6等に示すように、通路部54の通路空間54aの空気を流す方向(符合Eで示す矢印の方向)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つの抑制部のうち抑制部62は、通路部54の通路空間54aの空気を流す方向の最下流の部位に設けられる最下流抑制部であり、もう1つの抑制部61は、通路部54の通路空間54aのうち最下流抑制部62よりも空気を流す方向の上流側の最初に位置する部位に設けられる第1上流抑制部である。
第1上流抑制部61は、第1曲げ通路部54Bの通路空間54aのうち空気を流す方向のほぼ中間の位置に設けられている。この第1上流抑制部61は、その通路空間54aの一部を出口53の開口形状の長手方向(帯電装置4の長手方向Bと同じ方向)と平行する方向に沿った状態で遮断するとともに、その出口53の開口形状の長手方向に延びる形状の隙間63を有する形態で構成されている。
実施の形態1における第1上流抑制部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内に板状の仕切り部材64を存在させることで構成されている。具体的には、仕切り部材64は、第1曲げ通路部54Bの通路空間54aにおける上方側の空間部分を塞ぎ、その仕切り部材の下端部64aが通路空間54aの底部(内壁)に対して所要の間隔Hをあけた状態になるよう配置され、これにより、通路空間54aの下部に隙間63が存在する構造を形成している。仕切り部材64は、ダクト51と同じ材料で一体に成形することで形成されるか、あるいはダクト51とは別の材料で形成される。
隙間63の高さH,経路長M、及び幅(長手方向の長さ)J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、またダクト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、隙間63の高さHは、その幅方向において同じ寸法に設定される場合に限らず、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。図4等では、隙間63の高さHが入口寄りの端部における高さH1と入口から離れる側の端部における高さH2とがほぼ同じ値に設定されている構成(つまり隙間63の幅方向において同じ寸法に設定されている場合)を示している。
一方、最下流抑制部62は、複数の通気部71を有する通気性部材70により、第2曲げ通路部54Cの終端(出口53)における通路空間(開口)を塞いだ状態にすることで形成されている。
複数の通気部71はいずれも、図6に模式的に示すように、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複数(例えば4以上)の列を成して存在させるように並べている。これにより、複数の通気部71は、第2曲げ通路部54Cの終端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(貫通孔)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されるか、あるいはダクト51とは別の材料で形成されて出口53に装着される。通気部(貫通孔)71の開口形状、開口寸法、孔長さ、及び孔の存在密度は、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、またダクト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。
また、この送風装置5の送風ダクト51では、2つの抑制部61,62を設けた場合であっても帯電装置4におけるコロナ放電が送風の影響を受けて不安定になることがある。このため、その送風の影響によりコロナ放電が不安定になることを抑制する観点から、図4、図6から図8等に示すように、送風ダクト51の最下流抑制部62における通気性部材70について、帯電装置4の長手方向Bに沿った状態で配置される放電ワイヤ41A,41Bに空気が直接到達するように出る特定区域70a,70bの各通気率D(Da,Db)を、その各特定区域以外の区域70mの通気率Dmよりも相対的に低下させた状態(Da<Dm,Db<Dm)になるよう構成している。
通気性部材70のうち放電ワイヤ41A,41Bに空気が直接到達するように出る特定区域70a,70bとは、例えば図8(a)に示すように、送風ダクト51の出口53における通路空間54aの全体が複数の通気部71がほぼ均等に配分されて形成された通気性部材70Xによって塞がれている場合を想定すると、その各通気部71から出た空気(二点鎖線の矢印)のうち放電ワイヤ41A,41Bのいずれかにそのまま突き進んで衝突する空気Exが出ている通気部71a,71bが存在する範囲の領域である。このような特定区域70a,70bは、図7等に示すように、所定の幅をもって出口53の長手方向(B)に沿って広がる平面形状(主に長い長方形状)の部分になる。
また、上記通気率Dとは、一般に、通気性部材70において空気が通過する割合を示す。より具体的には、例えば通気性部材70が前記したような複数の貫通孔71を形成した多孔板である場合、通気率Dは、その多孔板の表面の総面積に対する全貫通孔71の開口面積(各孔の開口面積をすべて合計した値)の占有率になる。つまり、この場合における通気率Dは「(全貫通孔の開口面積/板部材の総面積)×100」との式で表わされるものになる。また、通気性部材70がこれ以外の部材である場合における通気率Dについては後述する。
実施の形態1における通気性部材70は、図4、図7等に示すように、出口53の短手方向Cにおける両端部に特定区域70a,70bが設定されており、また、その特定区域70a,70bの通気率Da,Dbが「ゼロ」に設定されている。具体的には、特定区域70a,70bには、図4、図7、図8(b)等に示すように、上記した空気Exを出す通気部(貫通孔)71a、71bを形成しないように構成している。このため、特定区域70a,70bでは空気が通過しないことになるので通気率Dがいずれもゼロになる。図7において、符合Wnは出口53の開口形状の短手方向Cに沿う寸法(幅)を示し、符合Wa,Wbは特定区域70a,70bの上記短手方向Cに沿う寸法(幅)を示す。
一方、特定区域以外の区域70mの通気率Dmは、その区域70mの領域に形成されている全貫通部(孔)71の開口面積から求められるものである。なお、全貫通部71の開口面積は、その貫通部(孔)71のすべてが同じ開口面積で形成されている場合であれば、その1つの開口面積に貫通孔71の数を乗算した値になる。
ちなみに、特定区域70a,70bの通気率Dについては、一般に、それ以外の区域70cの通気率に対して少なくとも10%以上低下させた値に設定することが好ましい。また、特定区域70a,70bの通気率Dの低下させる度合いは、出口53から出る空気の風速が大きくなるにつれて増大させることが望ましい。
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、接続ダクト55を通して送風ダクト51の入口52から通路部54の通路空間54a内に取り入れられる。
続いて、送風ダクト51に取り入れられた空気(E)は、図5や図9に示すように、導入通路部54Aの通路空間54aを通して第1曲げ通路部54Bの通路空間54bに流れ込むよう送られる(図5の点線矢印E1a,E1b等を参照)。第1曲げ通路部54Bに送り込まれる空気(E1)は、第1上流抑制部61の隙間63を通過してその進行方向(空気の流れる方向)がほぼ直角の方向に変えられた状態になって進む。
この際、第1上流抑制部61の隙間63を通過するときの空気(E2)は、その流れが第1上流抑制部61の隙間63で抑制され(圧力が上昇した状態になり)、その隙間63から均一な状態になって流れ出ようとする。しかも、隙間63を通過して第2曲げ通路部54Cの通路空間54cに流れ込むときの空気(E2)は、抑制部61の隙間63から流れ出るときの向きが出口53の長手方向(B)とほぼ直交する方向に揃えられる。
次いで、第1上流抑制部61の隙間63を通過して第2曲げ通路部54Cの通路空間54cに流れ込んだ空気(E2)は、矢印E2a,E2bで示すように、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54cに流れ込むことにより、その第2曲げ通路部54Cの通路空間54c内で旋回したような状態になって滞留し、その風速のむらが低減される。
最後に、第2曲げ通路部54Cに流れ込んで滞留した空気(E2)は、図9に示すように、その曲げ通路部54Cの終端又は出口53に設けられた最下流抑制部62を構成する通気性部材70における複数の通気部(孔)71を通過することで、出口53から進行方向が変えられた状態で吹き出される(図9の矢印E3の向きや長さ等を参照)。
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の特定区域以外の区域70mに形成されている複数の通気部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の開口面積に対して狭い面積である通気性部材70の区域70m内に点在して同じ条件で形成された複数の通気部71を通過することにより、その通気性部材70の区域70nの平面形状にほぼ近い領域の面に相当する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、出口53の長手方向とほぼ直交する方向に進行方向を変えて送り出される。
一方、出口53で最下流抑制部62を構成する通気性部材70の特定区域70a,70bでは、その通気率Da,Dbがいずれも「ゼロ」に設定されていて通気部71が存在しないため、上記の空気(E3)が出ることがない。
以上により、最下流抑制部62を構成する通気性部材70の区域70mにおける複数の通気部71からそれぞれ出る空気(E3)はいずれも、その進行方向が出口53の長手方向Bとほぼ直交する方向になっ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(E4)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、その短手方向Cにおいてもほぼ揃った状態になる。
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9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内に吹き込まれる。
このとき、送風ダクト51の出口53からは、最下流抑制部62を構成する通気性部材70の特定区域70a,70bが存在するため、帯電装置4の放電ワイヤ41A,41Bに直接到達するに突き進むような空気(Ex:図8a参照)が発生しない。実際には、通気性部材70の特定区域以外の区域70mにおける通気部71から出てケース40内に吹き込まれる空気が、少なくとも放電ワイヤ41A,41Bを避けた状態でケース40内に侵入し、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に吹き付けられるようになる。
これにより、2本の放電ワイヤ41A,41Bは、送風ダクト51における通気性部材70の通気部71から出た空気が直接衝突するように強く吹き付けられることがないので、送風ダクト51の出口53から出る空気の風力により揺れ動くことがない。この結果、この送風ダクト51及びそれを用いた送風装置5を適用した帯電装置4においては、放電ワイヤ41A,41Bが送風ダクト51の出口53から出る空気の影響を受けてコロナ放電が不安定になることが抑制される。
したがって、この帯電装置4による帯電を行った場合には、感光ドラム21の周面をより帯電むらがなく均一(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、帯電装置4における帯電むら等の帯電不良に起因した画質不良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。画質不良は、感光ドラム21の回転方向、つまり用紙9の送り方向に沿って発生する筋状の濃度むら等である。例えば、送風装置5からの送風により放電ワイヤ41に放電(発光)が強くなった部分が発生すると、その部分に対応する感光ドラム21の該当部分の帯電電位が相対的に高い状態になり、この結果、得られる画像では、その該当部分に対応する画像部分(筋状の部分)がその周辺部に比べて濃度が相対的に薄くなる。
この他、この送風ダクト51及びそれを用いた送風装置5を適用した帯電装置4においては、帯電動作中に加え、その帯電動作以外において送風装置5から送風されたときにも、その送風により運ばれた不要物が放電ワイヤ41等に付着することが防止される。また、この帯電装置4を備えた画像形成装置1においては、帯電装置4における放電ワイヤ41等に不要物が付着することに起因した帯電不良(帯電むら等)が発生することが抑制されるので、かかる帯電不良に起因した画質不良の発生も抑制されるようになる。
図10は、送風ダクト51の性能特性(出口53から出る空気による放電ワイヤの状態)を調べた試験の結果を示す。
試験は、実施の形態1に係る送風ダクト51として以下に示す構成からなるものを使用し、それを実施の形態1における帯電装置4(図2)に対して以下の各条件を満たすように設定したうえで、その送風ダクト51に送風機50から所要の量の空気を導入して帯電装置4の放電ワイヤ41に向けて送風したときに、帯電用電圧を供給して動作した状態の帯電装置4における放電ワイヤ41(実際には一方のワイヤ41B)の放電発光の揺らぎの有無について観察した。
送風ダクト51としては、その全体の形状が図3〜図6に示すようなものであり、その入口52が22mm×23mmのほぼ正方形の開口形状であり、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。また、第1上流抑制部61は、高さHが1.5mm、経路長Mが4mm、幅Jが345mmとなる隙間63が存在するようにほぼ平板の仕切り部材64を配置して構成した。さらに、最下流抑制部62は、孔径が1mm、長さが3mmの通気孔71を密度が0.402個/mm2(≒40.2個/cm2)となる条件で設けた多孔部材70を、その送風ダクト51の出口53を塞ぐような状態になるよう存在させた。
そして、上記送風ダクト51として、出口53の最下流抑制部62を構成する通気性部材70について、通気率を相対的に低下させる(ここではゼロにする)特定区域(70b)の幅W(Wb)が上記の直線距離Lに上記表に示す各数値(係数)を乗じた数種類の値になるよう通気性部材70の所定の区域を図4や図8bに示すように塞いだ状態にしたもの(通気孔71を形成しないもの)をそれぞれ取り付けたものを用意した。続いて、このように各種の通気性部材70を取り付けた各送風ダクト51を、その出口53の最下流抑制部62を構成する通気性部材70の外面と帯電装置4の放電ワイヤ41(実際には一方のワイヤ41B)との直線距離L(Lb)が図10の表に示す値になるようそれぞれ設置した。なお、上記直線距離Lは、放電ワイヤ41から通気性部材70の外面に垂直に投影したときの垂直中心線(図8等に示す二点鎖線K)をほぼ中心(中間点)にした寸法である。
送風機50からは、送風ダクト51の出口53における感光ドラム21の回転方向Aの下流側に位置する端部位置P2(post位置)から出る空気の風速が約5m/秒となるような空気を共通して導入した。風速は、風速計(デグリーコントロールズインク社製:UAS1200LP)で測定した。
図10に示すように、送風ダクト51における通気性部材70の外面と帯電装置4の放電ワイヤ41(実際には一方のワイヤ41B)との直線距離L(Lb)を「30mm」と「35mm」のいずれに設定した場合でも、通気性部材70の通気率を相対的に低下させる区域70(70b)の幅W(Wb)を「0.15・L(=0.15×L」と「0.20・L」としたときに、帯電装置4における放電ワイヤ41(41B)の放電発光の揺らぎが観察されなかった。
また、この図10に示す結果から、送風ダクト51における通気性部材70の通気率を相対的に低下させる区域70の幅W(mm)については、上記最短距離Lとの間で、次の条件式(1)を満たす値に設定すれば有効であることがわかる。
W≧0.15×L …(1)
なお、区域70の幅W(mm)の上限値については、送風ダクト51に要求される本来の送風性能を損なわない範囲で適宜設定される。例えば、L=30mm、通気性部材70(又は出口53)の全域幅:Wn=20mmである通気性部材70を使用する場合、その幅Wの上限値については7mmの値に設定するとよい。
[他の実施の形態]
実施の形態1に係る送風ダクト51においては、その多孔板からなる通気性部材70の通気率Dを相対的に低下させる特定区域(70a,70b)の通気率を低下させる手段として、図11や図12に例示するように、通気部(貫通孔)71の条件を変更して設定する手段を適用してもよい。
図11に示す構成例は、通気率Dを相対的に低下させる特定区域(70a,70b)にそれ以外の区域70mにおける通気部(貫通孔)71よりも開口面積が相対的に小さい通気部(貫通孔)72を形成し、これにより通気率Dを相対的に低下させた例である。また、図12に示す構成例は、通気率Dを相対的に低下させる特定区域(70a,70b)にそれ以外の区域70mにおける通気部(貫通孔)71よりも孔数の総数を間引いて孔形成密度を粗の状態になるよう通気部(貫通孔)71aを形成し、これにより通気率Dを相対的に低下させた例である。後者の構成例の場合、その通気部(貫通孔)71aについては、図11に示す構成例のようにそれ以外の区域70mにおける通気部(貫通孔)71よりも開口面積が相対的に小さい通気部(貫通孔)72として形成してもよい。
また、実施の形態1では、送風ダクト51における多孔板からなる通気性部材70(「送風ダクト51の出口53の開口部」にも相当する。)が、帯電装置4の2本の放電ワイヤ41A,41bとほぼ平行な状態に配置されている場合を例示したが、例えば図13に示すように、送風ダクト51における多孔板からなる通気性部材70と帯電装置4の2本の放電ワイヤ41A,41bとの少なくとも一方が傾いた状態で配置されていても構わない。図13aにおける符合70c,70dは、傾斜した状態で配置されている通気性部材70Xのうち放電ワイヤ41A,41bに直接到達するよう空気(Ex)がそれぞれ出る通気部(貫通孔)71が存在する特定区域を示している。
送風ダクト51が上記した例のように傾いた関係で配置されている場合にも、その通気性部材70の通気率Dを相対的に低下させる特定区域(例えば70c,70d)の幅W(W,Wd)について、前記した条件式(1)を適用して設定することができる。図13bにおける符合Lc,Ldは、傾斜した状態で配置されている通気性部材70の下面と放電ワイヤ41A,41bとの各最短距離を示す。
また、実施の形態1では、送風装置5の送風ダクト51として、第2曲げ通路部54Cがなく(図4等を参照)、例えば図16に示すように、導入通路部54Aと第1曲げ通路部54Bのみで構成される送風ダクト51Bを適用することも可能である。この送風ダクト51Bでは、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帯電装置4に近づけるよう鉛直方向(座標軸Yとほぼ平行する方向)に直線状に延びた終端部(下面部)に、その終端部の通路空間54aの断面形状よりも少し狭い開口形状からなる出口53が形成されている。
この送風ダクト51Bにおいては、実施の形態1における第1上流抑制部61及び最下流抑制部62(図4等を参照)が設けられているとともに、最下流抑制部62を構成する通気性部材70の特定区域(70e,71f)における通気率D(De,Df)がそれ以外の区域70mの通気率D(Dm)よりも相対的に低下させた構成にしている。
さらに、送風ダクト51としては、その全体の形状が実施の形態1で例示した場合に限らず、他の形状のものを適用することができ、例えば、図17に例示したような送風ダクト510(510A〜510C)を適用してもよい。また、送風装置5の送風ダクト51における抑制部としては、実施の形態1では2つの抑制部61,62を設けた場合を示したが、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。
また、送風ダクト51における最下流抑制部62については、実施の形態1において多孔板からなる通気性部材70を用いて構成した場合を例示したが、その最下流抑制部62は、例えば、ファ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した隙間であるもの)に代表される通気性部材75を用いて構成することもできる。
図15は、多孔質部材からなる通気性部材75を用いて最下流抑制部62を構成した場合の送風ダクト51を示している。このような多孔質部材からなる通気性部材75を適用する場合にあっても、その通気性部材75において通気率Dを相対的に低下させる特定区域(75g,75h)を形成すると有効である。
図15に示す構成例では、通気性部材75の特定区域(75g,75h)の通気率D(Dg,Dh)を低下させる手段として、例えば、通気性部材75の外表面にその一部を遮蔽する枠材76を装着することで行っている。すなわち、枠材76は、通気性部材75の特定区域(75g,75h)に対応する部分に遮蔽枠部76a,76bが形成され、その遮蔽枠部以外の部分が開口部76cとして形成されたものである。この枠材76の装着により、通気性部材75の通気部71を通過した空気は、枠材の開口部76cの部分から出口53の外に吹き出される。一方、通気性部材75の特定区域(75g,75h)に対応する枠材の遮蔽枠部76a,76bでは、その空気の通過が遮蔽枠部76a,76bで遮断される。これにより、放電ワイヤ41A,41Bに直接到達する空気が発生しない。
この多孔質部材からなる通気性部材75の特定区域(75g,75h)の通気率D(Dg,Dh)を低下させる手段としては、他の手段を適用することができる。その他の手段としては、例えば、特定区域の厚みをその他の区域よりも50%程度厚くする構成や、あるいは、特定区域の通気率Dを他の区域の通気率Dに比べて相対的に小さい物性を示す多孔質部材で形成する構成などが挙げられる。
ちなみに、多孔質部材からなる通気性部材75の特定区域の通気率Dを測定する方法としては、例えば、日本工業規格(JIS)のL1096に基づく「織物(不織布など)の通気性を評価するフラジール形の測定方法」に準じて行うことができる。具体的には、フラジール形の通気度試験機などを使用して最下流抑制部62を構成する通気性部材75の特定区域の通気性を測定し、特定区域以外の区域75mの通気性に対する比率(百分率)を求めることで特定区域の通気率Dを求めることができる。
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、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、帯電装置4は、長方形の薄い金属板の一方の長辺に微小な凹凸(鋸歯状の突起)を形成した部材を放電発生部材として使用する、いわゆるピンコロトン型の帯電装置であってもよい。また、送風装置5を適用する長尺なコロナ放電器としては、感光ドラム21の帯電を行うコロナ放電器以外にも、例えば、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コロナ放電器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。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。
1 …画像形成装置
4 …帯電装置(コロナ放電器)
5 …送風装置
41…放電ワイヤ(放電発生部材)
50…送風機
51,51B,510A〜510C…送風ダクト(送風管)
52…入口
53…出口
54…通路部
54a…通路空間
61…第1上流抑制部(複数の抑制部の1つ)
62…最下流抑制部(複数の抑制部の1つ)
70…通気性部材
70a〜70h…特定区域(空気が直接到達するように出る区域)
70m…それ以外の区域
71…通気部
B …長手方向
E …空気(の流れ)

Claims (6)

  1. 空気を取り入れる入口と、
    前記入口から取り入れた空気を吹きつけるべき長尺なコロナ放電器の長手方向の部分と向き合う状態で配置され、前記コロナ放電器の長手方向の部分と平行する長尺な開口形状であって前記入口と異なる開口形状である出口と、
    前記入口と前記出口の間をつないで空気を流すための通路空間が形成された通路部と、
    前記通路部における通路空間の空気を流す方向において異なる部位に設けられ、空気の流れを抑制する複数の抑制部と
    を有し、
    前記複数の抑制部として少なくとも、前記通路部の通路空間における空気を流す方向の最下流の部位に、その最下流の部位における通路空間を複数の通気部が点在する通気性部材で塞いだ状態になるよう構成される最下流の抑制部を設け、
    前記最下流の抑制部における前記通気性部材は、前記コロナ放電器の長手方向に沿って配置される放電発生部材に空気が直接到達するように出る区域の通気率をそれ以外の区域の通気率よりも相対的に低下させた状態になるよう構成されていることを特徴とする送風管。
  2. 空気を送る送風機と、
    前記送風機から送られる空気を取り入れる入口と、前記入口から取り入れた空気を吹きつけるべき長尺なコロナ放電器の長手方向の部分と向き合う状態で配置され、前記コロナ放電器の長手方向の部分と平行する長尺な開口形状であって前記入口と異なる開口形状である出口と、前記入口と前記出口の間をつないで空気を流すための通路空間が形成された通路部と、前記通路部における通路空間の空気を流す方向において異なる部位に設けられ、空気の流れを抑制する複数の抑制部を有する送風管と
    を備え、
    前記送風管における前記複数の抑制部として少なくとも、前記通路部における通路空間の空気を流す方向の最下流の部位に、その最下流の部位における通路空間を複数の通気部が点在する通気性部材で塞いだ状態になるよう構成される最下流の抑制部を設け、
    前記最下流の抑制部における前記通気性部材は、前記コロナ放電器の長手方向に沿って配置される放電発生部材に空気が直接到達するように出る区域の通気率をそれ以外の区域の通気率よりも相対的に低下させた状態になるよう構成されていることを特徴とする送風装置
  3. 空気を吹きつけるべき長尺なコロナ放電器と、前記コロナ放電器の長手方向の部分に向けて空気を吹きつける送風装置とを備え、
    前記送風装置が、請求項1に記載の送風管を備えていることを特徴とする画像形成装置。
  4. 空気を吹きつけるべき長尺なコロナ放電器と、前記コロナ放電器の長手方向の部分に向けて空気を吹きつける送風装置とを備え、
    前記送風装置が、請求項2に記載の送風装置で構成されていることを特徴とする画像形成装置。
  5. 前記送風管の前記通気性部材における前記通気率を相対的に低下させた状態になるよう構成される区域は、前記出口の開口形状の短手方向に沿う前記放電発生部材を中心にした幅寸法をW(mm)、当該通気性部材の外表面と当該放電発生部材との最短距離をL(mm)とした場合、次の条件式、
    W≧0.15×L
    を満たしている請求項3に記載の画像形成装置。
  6. 前記送風装置の送風管の前記通気性部材における前記通気率を相対的に低下させた状態になるよう構成される区域は、前記出口の開口形状の短手方向に沿う前記放電発生部材を中心にした幅寸法をW(mm)、当該通気性部材の外表面と当該放電発生部材との最短距離をL(mm)とした場合、次の条件式、
    W≧0.15×L
    を満たしている請求項4に記載の画像形成装置。
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