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(送風管)を下方(出口)側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それを送り出す給紙装置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)に帯電用の電圧が供給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に帯電用の電圧が供給されて放電ワイヤ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(直前通路部)54Bと第2曲げ通路部(最終通路部)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(空気を流す方向R3の最下流の部位)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た関係になっている。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54aa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54ab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54aa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54abの断面形状になっている。
しかし、このような通路空間54aの断面形状が途中で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19a〜図19c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19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19d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複数の抑制部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、その複数の抑制部として後述する2つの抑制部61,62を設けている。
2つの抑制部61,62とは、送風ダクト51の通路部54のうち第1曲げ通路部54Bにおける通路空間54abの一部を、出口53の開口形状の長手方向Bと平行して延びる細長い形状からなる隙間63を存在させて遮断して空気の流れを抑制する上流の抑制部(直前抑制部)61と、その通路部54のうち第2曲げ通路部54Cにおける出口53を複数の通気部が点在する通気性部材770で塞いだ状態にして空気の流れを抑制する最下流の抑制部(最下流抑制部)62とである。
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54ab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面部に対して隙間(63)をあけて横断する状態に配置することで構成されている。
上流の抑制部61を構成する遮断部材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54abにおける断面形状の上方側(座標軸Yで示す方向の下流側)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の断面形状の底面部54bに対して所要の間隔d1をあけた状態で配置されている。これにより、上流の抑制部61は、通路空間54aの遮断部材64の下方に、その横断方向D(出口53の長手方向Bとほぼ同じ。図5)に平行して延びる細長いほぼ長方形状からなる隙間63が存在する構造になっている。上流の抑制部61における隙間63は、第1曲げ通路部54Bの通路空間54aの厚み方向(座標軸Yで示す方向)における中央からずれた位置に配置されており、実施の形態1では通路部54Bの通路空間54aの最下端になる位置に存在するよう配置されている。
また、実施の形態1における遮断部材64は、図4、図5等に示されるように、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、その上流側の端部(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。
さらに、上流の抑制部61を構成する遮断部材64の配置される位置(空気の流れ方向R2の下流側にずれる距離N)や、その隙間65の間隔d1,経路長M及び幅(長手方向Bに沿う寸法)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(風量)等の条件も考慮して設定される。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、例えば、ダクト51と同じ材料又は異なる材料で別途形成した後にダクト51に後付けするものであってもよい。
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71はいずれも、図4や図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複数の列状をなした状態に配置している。これにより、複数の通気孔71は、第2曲げ通路部54Cの終端部における出口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における通気部(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。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。
ところで、この2つの抑制部61,62を設けた段階での送風ダクト(後述する突出部80を設けていない送風ダクト)510を用いた送風装置5は、その入口52から風量(平均風量)が0.25m3/分以下になる比較的少ない風量の空気を導入して使用する場合には、図20aに例示するように、その出口53から排出される空気は、その長手方向Bにおける風速のむらが抑制されてほぼ均一化されるうえに、その長手方向Bと直交する短手方向Cにおける風速のむらも抑制されてほぼ均一化される(Pre位置とPost位置の風速がほぼ同じ値になっている)ことが確認されている。同図における「Pre位置」と「Post位置」とは、その送風装置5(送風ダクト51)から空気が吹き付けられる帯電装置4が感光ドラム21と向き合って配置されているとき、そのシールドケース40の内部空間のうち短手方向Cにおける感光ドラム21の回転方向Aの上流側になる位置とその下流側になる位置をいう。
しかし、本発明者らの研究によれば、上記段階の構成からなる送風ダクト510は、その入口52から風量(平均風量)が0.30m3/分以上になる比較的多い風量の空気を導入して使用する場合には、図20bに例示するように、その出口53から排出される空気は、その長手方向Bにおける風速のむらが抑制されるが、その長手方向Bと直交する短手方向Cにおける風速のむらが抑制されなくなる(Pre位置とPost位置の風速が異なった値になる)ことが判明している。つまり、その短手方向Cの風速については、Pre位置における風速に比べてPost位置の風速が相対的に速くなり、最大値の風速が存在する傾向にあることが判明している。
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3、図4、図6〜図7等に示すように、第2曲げ通路部54Cにおける第1曲げ通路部54Bから曲がった後の内側になる内壁部分54eに、第1曲げ通路部54Bの第2曲げ通路部54Cとの間で曲がる方向(座標軸Xで示す方向にほぼ沿う方向:例えば図4において左側に向く方向)と同じ方向に突出した状態で拡張する拡張空間81が形成される突出部80を設ける構成を採用した。
実施の形態1における突出部80は、第2曲げ通路部54Cにおける上記内壁部分54eに、第1曲げ通路部54Bの通路空間54abの一部と重複して存在するようにその通路空間54abの下方において内壁部分54eから突出した状態からなり、その内部に扁平した長方体の形状からなる空間(拡張空間81)を形成した部位として構成されている。この突出部80にて形成される拡張空間81は、図7に拡大して示すように、第2曲げ通路部54Cの通路空間54acと連続する空間であり、例えば、所定の奥行(突出する方向の寸法)j、高さ(空気を流す方向R3に沿う寸法)h、及び幅W(通路空間54abの幅Wと同じ寸法。図5)からなる寸法に設定される。ちなみに、第2曲げ通路部54Cにおける内壁部分54eの長さ(第1曲げ通路部54Bの通路空間54abの下面54bとから出口53の手前までの距離。段差部分の高さ寸法)βは、拡張空間81の高さhを確保することができる十分な値の寸法になる。
また、実施の形態1における拡張空間81は、その断面形状(図7等で示される空間81の形状)として長方形を採用されているが、これ以外の断面形状で構成しても構わない。さらに、拡張空間81の特に奥行j及び高さhについては、出口53の短手方向における風速むらの抑制効果などを参照して適宜選定される。突出部80は、送風ダクト51を構成する材料と同じ材料で形成されるが、異なる材料で形成してもよい。
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。その始動した送風機50から送られる空気(E)は、図8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54aa内に取り入れられる。
送風ダクト51の入口52から取り入れられる空気(E)は、図8に示すように、導入通路部54Aの通過空間54aa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み(E1)、その途中から及び最終的に導入通路部54Aからほぼ水平方向において直角に曲がって延びる第1曲げ通路部54Bの通路空間54abに移動するよう向きを変えて流れる(E1a,E1b)。
続いて、第1曲げ通路部54Bに移動するよう流れる空気(E1a,E1b)は、図9に示すように、第1曲げ通路部54Bの上流側の部分に存在する上流の抑制部61における遮断部材64により遮断される一方で、最終的に抑制部61における隙間63を通過して流れる。抑制部61における隙間63を通過した空気(E2)は、第1曲げ通路部54Bの残りの通路空間54abを通過した後、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して延びる第2曲げ通路部54Cの通路空間54acへ移動する。
この際、上記空気(E2)は、図9や図10に示すように、抑制部61における隙間63を通過した後、その流れの中心部分(流れの強い部分)の空気(E2a)がほぼ直進しながら拡散するような状態で本流のごとく流れ、その一部が進路上の先にある出口53側に向かう。その一方で、上記空気(E2)は、その残りの一部(E2b)が上記曲げ部分の広い空間内を点線の矢印で示すように循環して滞留するような状態で流れ、また、その残りの一部(E2c)が上記中心部分の空気(E2a)の流れと第2曲げ通路部54Cの通路空間5acの下流部分との間に形成されるわずかな空間内で一時的に第2曲げ通路部54Cの内壁部分54eにむけて点線の矢印で示すような後戻りするよう渦を巻く状態で流れる。このうち後者の空気(E2c)の流れは、いわゆる「バックステップ流れ(乱流)」と称されるものに相当する。
最後に、第2曲げ通路部54Cの通路空間4acの下流側の部分に至った空気(E2)は、図9や図10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、吹き付け用の空気(E3)として排出される。
以上のようにして送風ダクト51の出口53から最終的に排出される空気(E3)は、少なくとも2つの抑制部61,62(抑制部61の隙間63と抑制部62の複数の通気部71)を通過する際に空気の流れが抑制された状態(圧力が上昇した状態)になって通過するため、その風速が出口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てその長手方向Bとほぼ直交する短手方向C(図6、図9等)においてもほぼ揃った状態になる。
また、この送風ダクト51においては、上流側の抑制部61が存在する第1曲げ通路部54bに続く第2曲げ通路部54Cがほぼ下方にむけて曲がる通路部になっているため、抑制部61における隙間63を通過した空気(E2)のうちで上記中心部分の空気(E2a)の一部が、その流れの先にある出口53の一部分(抑制部61の隙間63から離れる側の端部領域)に集中した状態で集まり、その出口53の一部分に存在する抑制部62の通気性部材70における通気部71を主に通過して排出される。このため、出口53において帯電装置4のPost位置側(感光ドラム21の回転方向Aの下流側)に対応する領域から排出される空気(E3b)の風速が、それ以外の領域から排出される空気の風速に比べて相対的に速くなる傾向にある。
しかし、この送風ダクト51においては、上流の抑制部61における隙間63を通過した空気(E2)のうちで第2曲げ通路部54Cの内壁部分54eにむけて渦を巻くよう流れる空気(E2c)が、内壁部分54eから拡張されたように存在する突出部80の拡張空間81にも流れ、その拡張空間81が存在する分だけ増える。すなわち、その空気(E2c)は、その一部(E2d)が突出部80の拡張空間81にも流れるようになり、また、その拡張空間81内から第2曲げ通路部54Cの通路空間54acに再び戻るように流れる。そして、突出部80の拡張空間81から通路空間54acに戻った空気(E2d)は、その一部が上記中心部分の空気(E2a)の流れに付着して運ばれる一方で、その残りの一部が内壁部分54eに近い出口53のうちで帯電装置4のPre位置側(感光ドラム21の回転方向Aの上流側)に対応する領域から、その出口領域における抑制部62の通気性部材70部分の通気部71を通過して排出される。このため、出口53において帯電装置4のPre位置側に対応する領域から排出される空気(E3a)の量が、突出部80の拡張空間81が存在しない場合に比べて増え、これにより、その出口53のPre位置側に対応する領域から排出される空気(E3a)の風速も突出部80の拡張空間81が存在しない場合に比べて相対的に速くなる。
この結果、送風ダクト51の出口53のうち帯電装置4のPre位置側に対応する領域から排出される空気(E3a)の風速が速くなり、出口53の短手方向C全体における空気の風速分布からみると、出口53のうち帯電装置4のPost位置側に対応する一端部分から排出される空気(E3b)のなかに風速むら(風速の最大値など)が偏在することが抑制されて、突出部80の拡張空間81が存在しない場合に比べて均一化される。
従って、送風ダクト51の出口53から排出される空気(E3)は、その出口53の開口形状の長手方向Bにおける風速のむらが抑制されることに加えて、その短手方向Cにおける風速のむらも抑制される。特に短手方向Cにおいては、帯電装置4のPost位置側に対応する一端部分に風速のむら(最大値など)が偏在することが抑制される。この長手方向Bにおける風速のむらと短手方向Cにおける風速のむらが抑制される作用効果は、送風ダクト51の入口52から導入する空気の風量を比較的多くした場合(平均風量が0.30m3/分以上の風量)でも得られる(図13等を参照)。ちなみに、この送風ダクト51では、拡張空間81を形成する突出部80を設けることで上記風速むらの抑制効果を得ることができるため、比較的に安価な構成で風速むらの抑制効果が得られ、また、圧力損失を招くことがない。
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等に示すように、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2つの空間(S1,S2)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にむけて吹き付けられる。
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(E3)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。
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1>
図11〜図13は、送風装置5の性能特性(送風ダクト51から排出される空気の風速分布)を調べた試験1の条件及び結果を示す。
試験1は、シミュレーションにより、送風機50から平均風量が0.33m3/分になる比較的多めの空気を導入したときに、図11〜図12に要部のみの構成を示す各送風ダクト(510,51)の出口53からそれぞれ排出される空気の短手方向Cにおける風速の状態を調べることで行った。図13に試験1の結果を示す。なお、図11に示す2つの送風ダクト510X1,510X2は、突出部80を設けない場合の比較例になる。また、図11及び図12に示す点線PSは、風速の測定位置を示す。試験1における測定位置PSは、帯電装置4のシールドケース40の上面から10mmの距離αだけ下方に移動した位置に設定した。
送風ダクト51(比較例の送風ダクト510を含む)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が約25mm×25mmの寸法のほぼ正方形の開口形状からなるものであり、出口53が約30mm×300mmの寸法の長方形の開口形状からなるものを使用した。また、送風ダクト51(510)は、第1曲げ通路部54Bの下面(54b)と出口53との間の段差βが約5mmからなるものである。送風ダクト51(510)の全通路部54における通路空間54aの容量は、約190,000mm3である。
また、送風ダクト51(510)は、第1曲げ通路部54Aの通路空間54abに設ける上流の抑制部61について、通路空間54abの入口の一端部52aから下流側にずれる距離Nが約5mmとなる位置に、その間隔d1が1.5mm、経路長M1が8mm、幅Wが300mmとなる隙間63が通路空間54abの下端部に存在するようにほぼ平板の仕切り部材64を配置することで構成した。また、最下流の抑制部62については、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通気性部材70により出口53を塞ぐ状態で配置することにより構成した。
図11aに示す比較例の送風ダクト510X1は、第2曲げ通路部54Cの内壁部分54eに突出部80を設けず、その内壁部分54eをほぼ垂直方向(座標軸Yに沿う方向)に延びる垂直壁としたものである。また、図11bに示す比較例の送風ダクト510X2は、第2曲げ通路部54Cの内壁部分54eに突出部80を設けず、その内壁部分54eを通路空間54acの内部に膨らむように湾曲させて傾斜する傾斜壁(例えば段差βを半径とする円弧となる曲面からなる壁面)としたものである。
図12aに示す実施例の送風ダクト51は、第2曲げ通路部54Cの内壁部分54eに、奥行jが5mm、高さhが約2mm、幅Wが約300mmの寸法からなる長方体形状の拡張空間81が形成された突出部81を設けたものである。図12bに示す実施例の送風ダクト51は、奥行jを7mm又は10mmにそれぞれ変更した以外は図12aに示す送風ダクト81と同じ条件からなる突出部80を設けたものである。
図13に示される結果から、突出部80を設けない比較例の送風ダクト510X1,X2では、そのいずれも短手方向Cにおける約32mmの位置(Post位置側の位置)に、例えば飛び抜けて大きい値の風速の最大値が同様に偏在する風速分布になるが確認できる。また、この場合、内壁壁54eを垂直壁(図11a)から傾斜壁(図11b)に変更しても、その短手方向Cにおける風速分布が改善されないことがわかる。
一方、図13に示される結果から、突出部80を設けた実施例の送風ダクト51では、そのいずれも比較例の送風ダクト510で確認された短手方向Cの約32mmの位置における風速の最大値が小さくなり、その短手方向Cの他の位置における風速が速く(大きく)なり、短手方向Cの全体における風速が均一化されることがわかる。また、この場合、突出部80の拡張空間81における奥行jの寸法が大きくなる程、短手方向Cにおける風速がより一層均一化されることがわかる。
図14は、試験1における各風速分布の結果について、風速の最大値とその最小値との差を求めて示したものである。この図14に示される結果から、突出部80を設けた実施例の送風ダクト51によれば、突出部80を設けない比較例の送風ダクト510に比べて、その風速の最大値最小値の差がほぼ半減し、しかも、突出部80の奥行jを大きくする程、その風速の最大値とその最小値との差が更に縮まることがわかる。
<試験2>
図15〜図18は、送風装置5の性能特性(送風ダクト51から排出される空気の風速分布)を調べた試験2の条件及び結果を示す。
試験2は、シミュレーションにより、送風機50から平均風量が0.33m3/分になる比較的多めの空気を導入したときに、図15〜図18の上部(a)に要部のみの構成を示す各送風ダクト(510,51)の出口53からそれぞれ排出される空気の短手方向Cにおける風速の状態を調べることで行った。図15〜図18の下部(b)に試験2の結果を示す。なお、図15に示す送風ダクト510X1は、突出部80を設けない場合の比較例になる。また、図15〜図18に示す点線PSは風速の測定位置を示す。試験2における測定位置PSは、帯電装置4のシールドケース40の上面から20mmの距離αだけ下方に移動した位置に設定した。さらに、図15〜図18に2本の点線の間の距離として示すシールドケース内は、帯電装置4におけるシールドケース40の短手方向Cの寸法に相当するものである。
送風ダクト51(比較例の送風ダクト510を含む)としては、以下の点を変更した以外は試験1における送風ダクトと同じ基本構成からなるものを使用した。
すなわち、変更した点は、第1曲げ通路部54Bの下面(54b)と出口53との間の段差βを8mm以上に設定した点である。
なお、図15に示す比較例の送風ダクト510X1は、第2曲げ通路部54Cの内壁面54eを図11aに示した垂直壁と同じ壁面とした。
また、図16に示す実施例の送風ダクト51は、試験1の図12bで例示した長方体(断面形状が長方形)の拡張空間81が形成された突出部80を設けたものである。この拡張空間81は、奥行jが20mm、高さhが約3mm、幅Wが約300mmの寸法からなるものである。図17に示す実施例の送風ダクト51Bは、拡張空間81における最も奥の内壁面82を下方にずれるにつれて通路空間54ac側に近づくように傾斜させた傾斜壁に変更した突出部81Bを設けたものである。図17に示す送風ダクト51Bの拡張空間81は、上端(上面部)の奥行jが20mm、その下端(下面部)の奥行jが8mmである点が異なる以外は、図16に示す送風ダクト51の拡張空間81と同じ寸法からなるものである。図18に示す実施例の送風ダクト51Cは、拡張空間81における最も奥の内壁面82を下方にずれるにつれて通路空間54acから遠ざかるように傾斜させた傾斜壁に変更した突出部81Cを設けたものである。。図18に示す送風ダクト51Bの拡張空間81は、上端の奥行jが8mm、その下端の奥行jが20mmである点が異なる以外は、図16に示す送風ダクト51の拡張空間81と同じ寸法からなるものである。
図15〜図18に示す結果から、突出部80を設けない場合の比較例の送風ダクト510X1では出口53の短手方向における風速のむら(例えば最大値)が一端部側に偏在するようなむらが発生するが、突出部80を設けた実施例の送風ダクト51,51B,51Cでは、そのいずれも出口53の短手方向における風速のむら(例えば最大値)が一端部側に偏在するむらが抑制され、しかも短手方向のほぼ中央部を境に対称的な風速分布を示すことがわかる。
[他の実施の形態]
実施の形態1では、送風ダクト51の抑制部として2つの抑制部61,62を設ける構成例を示したが、上流の抑制部61よりも空気を流す方向の上流側の通路部に他の抑制部を追加して設ける構成としてもよい。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。
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。帯電装置4については、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を適用する長尺な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い他、コロナ放電器以外の空気の吹きつける部分が長手方向に沿って複数存在する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を適用して空気を吹きつけ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。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。