JP6432821B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置では、帯電装置によって感光体表面を一様に帯電させ、画像情報に基づいて露光装置により感光体表面を露光して潜像を形成し、現像装置によって潜像に現像剤中のトナーを付着させて現像する。そして、現像によって感光体表面に形成されたトナー像を、直接または中間転写体を介して記録材に転写し、記録材に転写されたトナー像を定着装置によって記録材に定着させる。また、転写後の感光体表面に付着した転写残トナーは、クリーニング装置によって感光体表面から除去される。

特許文献１に記載の画像形成装置では、前記帯電装置としてコロナ帯電装置が用いられている。このコロナ帯電装置は、高電圧が印加されるコロナ放電電極と、そのコロナ放電電極に対向したグリッド電極との間に発生する強い電界によりコロナ放電を生じさせる。そして、そのコロナ放電で発生した電荷を利用して、感光体表面を一様に帯電させる。

コロナ放電電極等の放電部材の表面には静電的な集塵作用が働くため、画像形成装置内で浮遊するトナーが放電部材の表面に付着しやすい。そのため、帯電装置を長期的に使用すると、その放電部材の表面にトナーが堆積し、これにより放電分布が不均一となって局部的な放電等が生じ、放電ムラが発生する。

特許文献１に記載の画像形成装置では、帯電装置を通るように排気ファンによって画像形成装置内に気流を発生させて、帯電装置から飛散トナーを排出し放電部材の表面に付着するトナーを低減させている。これにより、経時で放電部材の表面にトナーが堆積して放電ムラが発生するのを抑制できるとされている。

感光体表面からクリーニング装置によって除去されたトナーの大部分は、クリーニング装置に回収される。ところが、一部のトナーはクリーニング装置に回収されず飛散トナーとなって画像形成装置内を浮遊する。

写真画像などの高画像面積率のトナー像を感光体表面に形成するときには、感光体表面に付着させるトナーが多くなるので、その分、感光体表面からクリーニング装置に回収されずに飛散するトナーの量も多くなる傾向にある。そのため、気流によって効率良く帯電装置から飛散トナーを排出できないと、放電部材の表面に多くのトナーが付着してしまい前記放電ムラが生じ易くなってしまい、感光体表面で帯電ムラが発生して、これが画像濃度ムラとなり異常画像となってしまう。

そこで、飛散トナーが多くなる場合を想定して、排気ファンを高速回転させて気流の流速を高めれば、その分、気流により効率良く帯電装置から飛散トナーを排出することができ、放電部材の表面に付着するトナーを低減させることができる。

しかしながら、排気ファンを常に高速回転させて気流の流速を高めると、写真画像などの高画像面積率のトナー像を感光体表面に形成しないときには、飛散トナーが少ないにもかかわらず、必要以上に高速で排気ファンを回転させることになる。そのため、排気ファンの回転音や気流の排出音などの無駄に大きな騒音を発生させてしまうといった問題が生じる。

また、放電部材としての帯電ローラによる放電によって、感光体表面を帯電するローラ帯電方式の帯電装置においても、上述したのと同様の問題が生じる。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、無駄に大きな騒音が発生するのを抑えつつ、放電ムラに起因した異常画像が生じるのを抑制できる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体と、放電部材で放電を発生させて像担持体表面を帯電する帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体表面に形成された前記潜像を、トナーを含む現像剤で現像してトナー像とする現像手段と、少なくとも前記帯電手段を通るように装置内に気流を発生させる気流発生手段とを備えた画像形成装置において、前記トナー像の画像面積率に関する情報を取得する画像面積率情報取得手段を有しており、前記画像面積率に応じて前記気流の流速を変化させるように、前記気流発生手段を制御する制御手段を有し、前記気流発生手段は吸気ファンと排気ファンとで構成されており、前記吸気ファンと前記排気ファンそれぞれ変更される前記吸気ファンと前記排気ファンの出力の組み合わせを、前記画像面積率に応じて異ならせて流速を制御するための複数の流速パターンを有することを特徴とするものである。

以上、本発明によれば、無駄に大きな騒音が発生するのを抑えつつ、放電ムラに起因した異常画像が生じるのを抑制できるという優れた効果がある。

吸気ファン及び排気ファンの流速制御の一例を示すフローチャート。 実施形態に係る帯電装置を備えた画像形成装置の全体構成図。 図２の画像形成装置の要部を背面（後）から見た図であり、吸気・排気ファンとそのダクト経路を示した図。 帯電装置に配置された吸気・排気ファンと帯電ダクトを含むダクト経路を示す要部の斜視図。 感光体ドラムを中心とした帯電装置内部の正面側のレイアウト配置を一部断面にして示す図。 帯電チャージャを斜め上方から見た斜視図。 帯電ダクトの構成部品を説明する分解斜視図。 帯電装置内の上気流経路を流れる気流を説明するための斜視図。 （ａ）帯電装置及び帯電ダクトを前側から見た斜視図、（ｂ）図９（ａ）のＣ−Ｃ断面の形状と気流の流れを示す断面図。 画像情報に基づいて判断された画像面積率に応じて行われる吸気ファン及び排気ファンの流速制御の説明図。 吸気ファン及び排気ファンの流速制御を複数の流速パターンを用いて行う場合の説明図。 トナー濃度検知センサの検知結果に基づいて判断された画像面積率に応じて行われる吸気ファン及び排気ファンの流速制御の説明図。

図２を参照して、本発明の実施形態の帯電装置を備えた画像形成装置の全体構成を説明する。図２は、実施形態に係る帯電装置を備えた画像形成装置の全体構成図である。

図２において、符号５０は、電子写真方式の画像形成装置の装置本体（以下、「画像形成装置本体」という）を示す。画像形成装置本体５０内には、像担持体の一例としてのドラム状の感光体ドラム２が配置されている。感光体ドラム２の周りには、感光体ドラム２の回転方向（矢印で示す反時計回り）に順に、帯電装置１００、現像装置３、一次転写ローラ６１、クリーニング装置６０が配置されている。

作像ユニット４は、感光体ドラム２、帯電装置１００、後述する露光装置、現像装置３で主に構成されている。一次転写ローラ６１は、中間転写ベルト６２を挟んで感光体ドラム２の下方に配置されている。なお、帯電装置１００は、後述の図３等に示すように帯電器とも呼ばれる帯電チャージャ１および帯電ダクト７を備えている。

上記各装置の上部には、露光装置としてのレーザ書込装置５２が配置されている。レーザ書込装置５２には、それぞれ図示しない、レーザダイオード等の光源、走査用の回転多面鏡、ポリゴンモータ、ｆθレンズを含む走査レンズ等の走査光学系などの周知の構成部品が備えられている。

画像形成装置本体５０内の上部には、原稿読取装置５３が配置されている。原稿読取装置５３には、それぞれ図示しない、光源、複数のミラー、結像レンズ、ＣＣＤ等のイメージセンサなどの周知の構成部品が備えられている。

感光体ドラム２の下方近傍には、中間転写装置が配置されている。中間転写装置は、支持ローラ６３、支持ローラ６４、二次転写ローラ６５に巻き掛けられた無端状の中間転写ベルト６２が図中矢印方向（時計回り）に走行・回転可能に設けられている。

支持ローラ６３と支持ローラ６４と二次転写ローラ６５とのうちの何れか１つが駆動ローラとして構成され、他は従動ローラとして構成されている。中間転写ベルト６２は、逆バイアス（＋）電圧を印加し、感光体ドラム表面に形成された潜像に付着したトナー像を転写・搬送する機能を有する。二次転写ローラ６５は、中間転写ベルト６２を二次転写装置６７に押し付けて二次転写ニップ部を形成する。二次転写ローラには、二次転写装置６７により二次転写バイアスが印加される。

二次転写装置６７の図中左側には、ベルト式の搬送装置６８と定着装置８０が配置されている。定着装置８０には、ヒータを内蔵する加熱ローラ８１と、定着ローラ８２と、加熱ローラ８１と定着ローラ８２とに巻き掛けられた無端状の定着ベルト８３と、定着ベルト８３を介して定着ローラ８２に下方から押し当てる加圧ローラ８４とが設けられている。

画像形成装置本体５０内の下部には、両面ユニット８８を備える。両面ユニット８８には、二次転写装置６７へと延長された給紙路７５に連通する再給紙路８７が設けられている。両面ユニット８８は、定着装置８０の出口から延長された排紙路８５途中から分岐して反転路８６が形成されている。なお、給紙路７５には、手差し給紙トレイ（図示せず）から水平方向に延びた手差し給紙路が接続されている。

画像形成装置本体５０の上面には、コンタクトガラス５４が設置されている。コンタクトガラス５４を被うように、画像形成装置本体５０上には、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）５１が開閉自在に取り付けられている。

自動原稿搬送装置５１の右側には、トナーボトル７８を搭載するトナー補給装置７７が設けられている。さらに、トナー補給装置７７の上部には、画像形成装置を操作するための操作パネル７９が設けられている。トナー補給装置７７には、トナーボトル７８が２本搭載されており、トナー補給装置７７によってトナーボトル７８から現像装置３にトナーが供給される。なお、一方のトナーボトル７８内のトナーを消費したときに、他方のトナーボトル７８に切り替わるようになっている。

現像装置３には、現像剤を収容する現像剤収容部の下壁に透磁率センサからなるトナー濃度検知手段としての不図示のトナー濃度検知センサが設けられており、現像剤のトナー濃度を検知して検知結果に応じた電圧を出力する。そして、図示しない制御部は、トナー濃度検知センサからの出力電圧値に基づいて、必要に応じてトナー補給装置７７を駆動することで、適量のトナーを前記現像剤収容部に補給する。これにより、現像に伴ってトナー濃度を低下させた現像剤のトナー濃度が、予め設定された所定濃度まで回復させることができる。

画像形成装置本体５０は、給紙テーブル６９上に載置されるようになっている。給紙テーブル６９内には、給紙部７０として、シート状の記録媒体の一例としての用紙Ｓを収納・積載した給紙カセット７１が多段（本実施形態例では３段）に装備されている。各給紙カセット７１には、それぞれに対応して給紙ローラ７２が設けられている。給紙ローラ７２は、繰り出した用紙Ｓを、給紙路７５に接続された搬送路７３に導入するようになっている。搬送路７３には、複数対の搬送ローラ７４が設けられている。

給紙テーブル６９の図において右側には、使用済みのトナーを溜めて破棄するための廃トナータンク８９が配置されている。

上記構成を備えたレーザ複写機を用いてコピーを取るときは、自動原稿搬送装置５１に原稿をセットし、または自動原稿搬送装置５１を開いてコンタクトガラス５４上に直接原稿をセットする。そして、不図示のスタートスイッチを押し、自動原稿搬送装置５１を駆動してコンタクトガラス５４上に搬送した原稿を、またはあらかじめコンタクトガラス５４上にセットしてある原稿を、原稿読取装置５３で画素単位で読み取る。

原稿読み取り動作に合わせて給紙テーブル６９内の適宜の給紙カセット７１の給紙ローラ７２が回転され、対応する給紙カセット７１内から用紙Ｓを搬送路７３に繰り出す。そして、搬送路７３に繰り出された用紙Ｓを搬送ローラ７４で搬送し、給紙路７５に入れてレジストローラ７６に突き当てて止める。その後、中間転写ベルト６２に転写されたトナー像の回転にタイミングを合わせて該レジストローラ７６を回転し、中間転写ベルト６２と二次転写ローラ６５とのニップ部へとシートが送り込まれる。

操作パネル７９に設けられたスタートスイッチが押されたとき、同時に感光体ドラム２が図中反時計方向に回転するとともに、中間転写ベルト６２が図中矢印方向に走行・回転する。そして、その感光体ドラム２の回転とともに、先ず帯電装置１００内の帯電チャージャ１で感光体ドラム２の表面を一様に帯電する。次いで、上述した原稿読取装置５３で読み取った読取り内容に応じてレーザ光Ｌを照射してレーザ書込装置５２で書込みを行い、感光体ドラム２の表面に潜像を形成し、その後、現像装置３で現像剤中のトナーで潜像を現像しトナー像として可視像化する。

感光体ドラム２の表面に形成したトナー像は、一次転写ローラ６１によって中間転写ベルト６２に一次転写される。中間転写ベルト６２に転写されたトナー像は、中間転写ベルト６２と二次転写装置６７とのニップ部へ送り込まれたシートに対して、二次転写装置６７の二次転写ローラ６５でそのトナー像を一括転写する。

画像転写後の感光体ドラム表面は、残留トナーをクリーニング装置６０で除去して清掃し、図示しない除電装置で除電して、その後の再度の画像形成に備える。また、画像転写後の中間転写ベルト表面は、残留トナーや紙粉をベルトクリーニング装置６６で除去して清掃し、その後の再度の画像形成に備える。

一方、画像転写後のシートは、ベルト式の搬送装置６８で搬送して定着装置８０に入れ、定着ベルト８３を介して定着ローラ８２と加圧ローラ８４とで熱と圧力とを加えて転写画像（トナー像）を定着する。その後、排紙路８５を通して、例えば画像形成装置本体５０に取り付けた不図示の排紙トレイ上に排出する。

なお、この画像形成装置を用いて用紙Ｓの裏面にも画像形成を行うときには、片面に画像形成後、反転路８６を通して両面ユニット８８へと用紙Ｓを入れ、そこで用紙Ｓの表裏を反転して再給紙路８７を搬送して給紙路７５に導く。そして、再び中間転写ベルト６２と二次転写ローラ６５とのニップ部へと送り込み、別途感光体ドラム２上に形成し中間転写ベルト６２上に一次転写したトナー像を、用紙Ｓの裏面にも二次転写してから、例えば不図示の排紙トレイ上に排出する。

図３及び図４を参照して、帯電装置１００周りの吸排気経路を説明する。図３は、図２の画像形成装置の要部を背面（後）から見た図であり、吸気・排気ファンとそのダクト経路を示した図である。図４は、帯電装置に配置された吸気・排気ファンと帯電ダクトを含むダクト経路を示す要部の斜視図である。

図３や図４において、符号５は、画像形成装置本体５０の後側に配置される帯電ダクト７内に導かれる吸気流を生成する吸気手段の一例としての吸気ファンを示す。吸気ファン５は、単一で設けられ、生成された吸気流（以下、単に「気流」ともいう）を帯電ダクト７に導くために吸気ダクト部材としての吸気ファンダクト６に連通・接続されている。

帯電ダクト７は、排気ダクト部材としての排気ファンダクト８に連通・接続されている。排気ファンダクト８の最下流側には、帯電ダクト７内に導かれた気流（吸気流）を排気する排気手段の一例としての単一の排気ファン９が配置されている。

吸気ファン５の作動により生成された吸気流１５は吸気ファンダクト６を介して帯電ダクト７内に導かれる。帯電ダクト７内に導かれた吸気流１５は排気ファン９の作動によって排気流１５’となり、この排気流１５’は排気ファンダクト８を介して画像形成装置本体５０の外部に排出・排気される。排気ファンダクト８には、オゾンを除去するフィルタなどが適宜配設（配置して設けること、位置を決めて設けることを意味する。以下同じ）される。

なお、吸気ファン５及び排気ファン９としては、ＰＷＭ制御が可能なシロッコファンを用いており、吸気ファン５及び排気ファン９への電流値を変えることで、流速を自由に変えることができる。

図５を参照して、帯電装置１００と感光体ドラム２のレイアウト配置および構成について説明する。図５は、感光体ドラム２を中心とした帯電装置１００内部の正面側のレイアウト配置を一部断面にして示す図である。

本実施形態の帯電装置１００は、上述した帯電ダクト７と、この帯電ダクト７の中に配置され、感光体ドラム２の外周表面を帯電させる放電ワイヤ３０を備えた帯電チャージャ１とから主に構成されている。

帯電チャージャ１は、感光体ドラム２の上部近傍に配置されている。帯電チャージャ１は、帯電ダクト７に保持されている。帯電ダクト７は、帯電チャージャ１の全体を上方から囲むように配置され、吸気ファン５から送られてきた吸気流を帯電チャージャ１へ分流して流す役割をしている。

帯電ダクト７は、適宜の樹脂で一体的に形成されている他、一部が金属製の薄板である板金で形成されており、画像形成装置本体５０に対して着脱自在に構成されている。帯電ダクト７の上部は、画像形成装置本体５０に配設された薄板状の部材である本体板金２４により蓋をされた状態で取り付けられている。なお、本体板金２４としては、具体的には図２に示すレーザ書込装置５２の天板（レーザ書込装置５２の底壁部）を利用している。

また、帯電ダクト７と本体板金２４との取り付けにおいて、シール性が要求される部位は、ポリウレタンスポンジ等のシール材からなる隙間シール４６が両面テープで貼り付けられシールされている。

帯電チャージャ１は、帯電ダクト７に対して着脱自在に構成されている。すなわち、後述する図９において、帯電チャージャ１は、帯電ダクト７の保持部２６ａ、２６ｂにチャージャ本体１Ａの被保持部２８ａ，２８ｂが保持されることで、帯電ダクト７に対して放電ワイヤ３０の長手方向（紙面を貫通する方向）に着脱自在となっている。これにより、帯電チャージャ１を帯電ダクト７から引き出して帯電チャージャ１の交換や保守清掃作業などを容易に行える。

放電ワイヤ３０に付着したトナーなどの付着物を除去するために放電ワイヤ表面を清掃する、図５に示す放電ワイヤ３０の長手方向に沿って延びる送りネジ２５に移動可能に設けられたパッド状の清掃部材である不図示の清掃パッドを備えている。この清掃パッドは、放電ワイヤ表面と摺擦しながら送りネジ２５の長手方向で往復移動可能に設けられており、放電ワイヤ表面を清掃パッドで擦ることで清掃する。このように、放電ワイヤ表面に付着したトナーなどの付着物を除去することで放電ムラを抑制することができる。

図６を参照して、帯電チャージャ１の細部構成を説明する。図６は、帯電チャージャ１を斜め上方から見た斜視図である。

帯電チャージャ１は、図６等に示すように、チャージャ本体１Ａと、放電ワイヤ３０と、グリッド電極４３と、絶縁性支持部材２７とを有するスコロトロン型の帯電器である。チャージャ本体１Ａは、各放電ワイヤ３０を仕切るように放電ワイヤ３０の長手方向に渡って設けられている。放電ワイヤ３０は、感光体ドラム２の表面を一様に帯電させる放電電極の一例として機能し、複数本（本実施形態では３本）配設されている。

チャージャ本体１Ａの両端部は、絶縁性支持部材２７で支持・固定されている。各放電ワイヤ３０の端部は、絶縁性支持部材２７内に設けられた給電子（図示せず）に係わり合って止められている。各放電ワイヤ３０には、上記図示しない給電子を介して高圧電源（図示せず）により高電圧が印加される。なお、帯電チャージャ１は帯電装置とも呼ばれる。

グリッド電極４３は、板厚０．１［ｍｍ］のステンレススチールでメッシュ状に形成されており、放電電流制御部材として機能する。すなわち、グリッド電極４３は、放電ワイヤ３０からの放電を均一にして感光体ドラム２の外表面を帯電させる働きがある。グリッド電極４３は、感光体ドラム２の外周面と所定の隙間を以って湾曲して形成され、各放電ワイヤ３０の下方を仕切るチャージャ本体１Ａの下部に一体的に取り付けられている。

各放電ワイヤ３０の下方を仕切っているチャージャ本体１Ａの上方は、開口穴４１を形成しており、チャージャ本体１Ａの下方は、気流通過可能なメッシュ状のグリッド電極４３で開口部３１が形成されている。すなわち、チャージャ本体１Ａの上方に形成された開口穴４１と、チャージャ本体１Ａの下方に取り付けられたメッシュ状のグリッド電極４３とは連通している。

図７を参照して、帯電ダクト７の構成部品を説明する。図７は、帯電ダクト７の構成部品を説明する分解斜視図である。同図に示すように、帯電ダクト７は、後述する３つの構成部品を収容するダクト本体５５と、それぞれ３つの構成部品を構成する、排気ダクト５６、吸気ダクト５７、仕切り板５８の４つの部品構成で成り立っている。

帯電ダクト７は、第一ガイド板４８が下気流経路３６側のダクト本体５５に一体的に形成されている。帯電ダクト７の長手方向に渡り上気流経路３７（括弧を付して示す）には、板金製の３枚の仕切り板５８−１，５８−２，５８−３を備えた仕切り板５８が設けられている。さらに、仕切り板５８−２は、流速バランス改善および逆流防止用の第二ガイド板４９を備えている。

図８及び図９を参照して、帯電装置１００内の気流経路および気流の流れを説明する。

図８は、帯電装置１００内の上気流経路３７を流れる気流１８を説明するための斜視図であり、同図には図５に示した本体板金２４の図示を省略した状態の帯電ダクト７が示されている。図９（ａ）は、帯電装置１００及び帯電ダクト７を前側から見た斜視図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＣ−Ｃ断面の形状と気流の流れを示す要部の断面図である。

図８及び図９に示すように、吸気ファン５の作動により生成された吸気流１５は吸気ファンダクト６を介して帯電ダクト７内に導かれる。帯電ダクト７の吸気口１１に導かれた気流は、２分化された下吸気口３４と上吸気口３５とによって、下気流経路３６を通り気流壁（エアバリア）２９を形成する気流１７と、上気流経路３７を通り放電ワイヤ３０へ送られる気流１８とに分流される。この際、気流１８は吸気穴２０によって逆流を防止されつつ送られる。

下吸気口３４から送り出される気流１７は、下気流経路３６のダクト高さｈ１，ｈ２の違い、ひいては断面積の違いにより流速Ｖ１が増す。さらに、吸気出口３２より送り出される気流１７は開口部３１における感光体ドラム回転方向（図９中反時計回り）の上流端の吸気出口３２から下流端の排気入口３３までの開口部３１の全体を覆う気流壁（エアバリア）２９を形成することとなる。これらの気流１７は帯電ダクト７の長手方向で同様の流れを形成する。

一方、上吸気口３５から送り出される気流１８は、上気流経路３７の仕切り板１６の傾斜によって流速Ｖ２（気流１７の流速Ｖ１よりも小さい）が増す。これとともに、各仕切り板５８−１，５８−２，５８−３の吸気入口幅およびスリット穴１９ａ，１９ｂ，１９ｃの上記設定により放電ワイヤ３０の長さ方向に行き渡るようになる。これらの気流１８は帯電ダクト７の長手方向で同様の流れを形成する。

帯電ダクト７は、図９に示すように、チャージャ本体１Ａの開口部３１における感光体ドラム２の表面と対向した対向開口部を除くチャージャ本体１Ａの開口部３１の全体を囲み、その囲んだ範囲内で吸気流を導入し排気することが可能に構成されている。帯電ダクト７は、チャージャ本体１Ａの開口部３１における感光体ドラム回転方向（図９中時計回り）の上流端から下流端までの開口部３１の全体を気流１７の気流壁（エアバリア）２９で覆う気流壁形成手段（エアバリア形成手段）を有する。

気流壁形成手段は、開口部３１における感光体ドラム回転方向（図６中時計回り）の上流端部側のチャージャ本体１Ａと帯電ダクト７との間に形成された吸気出口３２と、下流端部側のチャージャ本体１Ａと帯電ダクト７との間に形成された排気入口３３とを有する。

吸気出口３２及び排気入口３３は、放電ワイヤ３０および開口部３１の長さ方向に渡り形成されている。

帯電ダクト７の吸気流の入口である吸気口１１は、仕切り板１６により、第一の吸気口としての下吸気口３４と第二の吸気口としての上吸気口３５とに２分化されている。下吸気口３４には図３に示した吸気ファン５により生成された吸気流１５の一部である気流１７（以下、「気流１７」ともいう）が送り込まれ、上吸気口３５には図３に示した吸気ファン５により生成された吸気流１５の一部である気流１８が送り込まれる。下吸気口３４及び上吸気口３５は、帯電ダクト７内において独立して形成された独立気流経路にそれぞれ連通している。

帯電ダクト７の仕切り板１６の上部は、複数枚（本実施形態では３枚）の仕切り板５８−１，５８−２，５８−３で仕切られている。３枚の仕切り板５８−１，５８−２，５８−３は、上吸気口３５から送り込まれた気流１８を放電ワイヤ３０の長手方向に均一に行き渡らせるように分配するために設けられている。

帯電ダクト７内は、中央壁２３により、吸気エリアと排気エリアとに仕切られている。さらに排気エリアは、仕切り板１４により仕切られている。

帯電ダクト７の上部は、図５等に示したように、本体板金２４に密着させて取り付けられており、カバー（蓋）の役目を果たしている。専用のカバーを帯電ダクト７の上部に設けることも可能であるが、本実施形態ではレイアウト上のスペース確保の点やコストアップを避ける点から本体板金２４を利用している。本体板金２４の取り付け面には気流が漏れないようシールがされている。

上述のとおり、帯電ダクト７は、吸気口１１、吸気出口３２、排気入口３３を除きほぼ密閉されている。

下吸気口３４は、図９において、気流１７の流れで示すように、帯電ダクト７内において独立して形成された一方の独立気流経路（もしくは第一の独立気流経路）としての、図９に括弧を付して示す下気流経路３６に連通している。すなわち、下気流経路３６は、下吸気口３４から下側ダクト壁に形成された開口穴３８を通り吸気出口３２、気流壁２９、排気入口３３から排気口１２に至る経路で形成されている。下気流経路３６は、気流壁２９を形成すべく感光体ドラム２の表面側寄りに形成されている。

下気流経路３６は、チャージャ本体１Ａの外壁面３９と帯電ダクト７の内壁面４０とを利用して形成されている。チャージャ本体１Ａの外壁面３９と帯電ダクト７の内壁面４０とは、気流壁２９が確実に形成できるよう感光体ドラム２表面に対して鈍角に傾斜して設けられている。

上吸気口３５は、図９において、気流１８の流れで示すように、帯電ダクト７内において独立して形成された他方の独立気流経路（もしくは第二の独立気流経路）としての、図９に括弧を付して示す上気流経路３７に連通している。すなわち、上気流経路３７は、上吸気口３５から仕切り板５８−１，５８−２，５８−３に分配・導入されて上側ダクトに形成されたスリット穴１９ａ，１９ｂ，１９ｃを通る。そして、チャージャ本体１Ａの上部壁に形成された各開口穴４１から各放電ワイヤ３０を経由し、気流壁２９と合流し、排気入口３３から排気口１２に至る経路で形成されている。

図９において、下気流経路３６を流れる気流１７の流速Ｖ１の大きさは、上気流経路３７を流れる気流１８の流速Ｖ２よりも大きく設定されている。気流１８の流速Ｖ２は、放電ワイヤ３０で発生するオゾンを除去できる最低限の気流が確保されていれば問題ない。逆に、気流１７は、外部からの異物、特には感光体ドラム２の回転などにより運ばれてくるクリーニング装置６０などからの紙粉等の異物や、現像装置３からの飛散トナー等がチャージャ本体１Ａ内に浸入してこないように流速を高めておく必要性がある。

図９を参照して、帯電ダクト７の上記構成により各気流１７，１８の動作について説明する。

下吸気口３４から送り出される気流１７は下気流経路３６のダクト高さｈ１，ｈ２の違い、ひいては断面積の違いにより流速Ｖ１が増す。さらに、吸気出口３２より送り出される気流１７は、開口部３１における感光体ドラム回転方向（図６中時計回り）の上流端の吸気出口３２から下流端の排気入口３３までの開口部３１の全体を覆う気流壁（エアバリア）２９を形成することとなる。

この際、特には感光体ドラム２の回転により生じる層流（感光体ドラム表面に沿った気流）などにより運ばれてくる異物が、気流壁（エアバリア）２９によって遮られることで、外部の異物の浸入を防ぐことができる。なお、前記異物としては、クリーニング装置６０から飛散したトナーや紙粉、感光体ドラム表面を保護するステアリン酸亜鉛、現像装置３からの飛散トナー等が挙げられる。

一方、上吸気口３５から送り出される気流１８は、上気流経路３７の仕切り板１６の傾斜によって流速Ｖ２（気流１７の流速Ｖ１よりも小さい）が増す。これととともに、各仕切り板５８−１，５８−２，５８−３の吸気入口幅およびスリット穴１９ａ，１９ｂ，１９ｃの上記設定により放電ワイヤ３０の長さ方向に均一に行き渡るようになる。

上記した事項および図９から、下気流経路３６の流路断面積は、上気流経路３７の流路断面積よりも小さくなっている。

放電ワイヤ３０部分に送られる気流１８の流速Ｖ２よりも、気流壁２９を形成する気流１７の流速Ｖ１が速いことで、ベルヌーイの定理によって気流１８側から気流１７側へ負圧が生じることとなる。そのため、気流１８によって放電ワイヤ３０の周囲で発生したオゾンを感光体ドラム２側へ移動させるとともに、気流１７によって外部の異物が放電ワイヤ３０に付着することを抑制することが可能となる。

本実施形態の画像形成装置のおいては、通紙時（画像形成動作時）に、気流１８及び気流１７の流速を画像面積率に応じて制御することが可能となっている。図１０は、画像情報に基づいて判断された画像面積率に応じて行われる吸気ファン５及び排気ファン９の流速制御の説明図である。

図１０に示すように、パーソナルコンピュータなどの外部機器から読み込んだ印刷画像データまたは印刷画像などの画像情報に基づいて、画像形成装置内に設けられた不図示の制御部により画像面積率を求める。そして、その求めた画像面積率に応じて、吸気ファン５及び排気ファン９により発生させる気流の流速を変化させる。なお、この気流の流速を変化させる気流制御は、吸気ファン５及び排気ファン９の出力値（ＰＷＭ値）を変更することで行う。

例えば、画像面積率が予め設定された所定範囲内の場合での、前記気流の流速を第一気流速度とする。そして、画像面積率が前記所定範囲よりも高い高画像面積率の場合に、第一気流速度よりも高速の第二気流速度となるように、吸気ファン５及び排気ファン９の出力値（ＰＷＭ値）を変更する。

これにより、通常時よりも気流の流速を高めることで、飛散トナーが多くても、効率良く飛散トナーを排出することができ、帯電装置１００へのトナーの進入を抑制し、放電ワイヤ３０に付着するトナーを低減させることができる。よって、経時で放電ワイヤ３０にトナーが堆積することで生じ得る放電ムラに起因した異常画像の発生を抑制することができる。

ここで、放電ワイヤ３０の表面に付着したトナーが多くなると、清掃パッドによる放電ワイヤ表面の清掃を繰り返していく中で、放電ワイヤ表面に固着したトナーと清掃パッドとが擦れることにより放電ワイヤ表面のメッキが剥がれ落ちるおそれがある。そして、このように放電ワイヤ表面のメッキが剥がれ落ちると、帯電能力が失われ放電ワイヤ３０の寿命が短くなってしまう。

これに対して、高画像面積率の画像を形成したときに、通常時よりも気流の流速を高めることで、放電ワイヤ３０に付着するトナーを低減させ、清掃パッドによる放電ワイヤ表面の清掃でメッキが剥がれ落ち放電ワイヤ３０の寿命が短くなってしまうのを抑制できる。

一方、画像面積率が前記所定範囲よりも低い低画像面積率の場合に、第一気流速度よりも低速の第三気流速度となるように、吸気ファン５及び排気ファン９の出力値（ＰＷＭ値）を変更する。これにより、必要以上に吸気ファン５及び排気ファン９を高速で回転させて、無駄に大きな騒音が発生するのを抑制することができる。

図１１は、吸気ファン５及び排気ファン９の流速制御を複数の流速パターンを用いて行う場合の説明図である。なお、ここでは、吸気ファン５及び排気ファン９の出力値（ＰＷＭ値）が最大のときにおける吸気ファン５及び排気ファン９の出力を１００［％］とする。

本実施形態の画像形成装置においては、画像面積率に応じて吸気ファン５及び排気ファン９の出力値（ＰＷＭ値）の組み合わせを異ならせた、複数の流速パターンを有している。例えば、標準流速パターンと低流速パターンと高流速パターンとの３つの流速パターンが設定されている。そして、これらの流速パターンは、高流速パターンから低流速パターン、低流速パターンから高流速パターン、低流速パターンから標準流速パターンなど、画像面積率に応じて自由に流速パターンの切り替えが可能となっている。

標準流速パターンは、画像面積率が５［％］〜７［％］の範囲内で極端に変動しない場合に採用する流速パターンである。この標準流速パターンでは、吸気ファン５の出力を５０［％］とし、排気ファン９の出力を７０［％］とする。

低流速パターンは、画像面積率が５［％］よりも低い場合に採用する流速パターンである。この低流速パターンでは標準流速パターンに対して、吸気ファン５の出力を５０［％］から３０［％］に下げ、排気ファン９の出力は７０［％］のまま変更しない。

高流速パターンは、画像面積率が７［％］よりも高い場合に採用する流速パターンである。この高流速パターンでは標準流速パターンに対して、吸気ファン５の出力を５０［％］から７０［％］に上げ、排気ファン９の出力を７０［％］から１００［％］に上げる。これにより、全体的に気流の流速を高め、帯電装置１００への異物（トナー）の進入を抑制する。

このように、複数の流速パターンを有することで、画像面積率に応じて気流の流速を最適化することができ、吸気ファン５及び排気ファン９を回転駆動させるための電流値を無駄なく適切に設定できるため、省エネルギー化を図ることができる。

また、画像情報により画像面積率を求めることで、通紙中（画像形成動作中）の気流の流速を自由に変更することができる。また、複数枚の用紙Ｓに連続して画像形成動作を行う連続画像形成動作中に画像面積率が変更になった場合でも、画像面積率に応じた気流の流速への変更に対応が可能となる。

なお、吸気ファン５及び排気ファン９によって発生させる気流の流速を制御するための画像面積率に関する情報としては、印刷画像や印刷画像データなどの画像情報によるものに限るものではない。例えば、現像装置３に設けられた不図示のトナー濃度検知センサによって検知された、現像装置３内に収容された現像剤のトナー濃度の検知結果を、画像面積率に関する情報として用いても良い。

図１２は、現像装置３に設けられたトナー濃度検知センサの検知結果に基づいて判断された画像面積率に応じて行われる吸気ファン５及び排気ファン９の流速制御の説明図である。

高画像面積率の画像が形成されると、現像装置３内に収容された現像剤のトナー消費量が多くなり、現像装置３内のトナー濃度が大きく低下するため、トナー補給装置７７により現像装置３へ補給されるトナー量が多くなる。

そのため、トナー濃度検知センサの検知結果に基づいてトナー濃度が予め設定された所定濃度よりも大きく低下し、現像装置３内に補給するトナー量が予め設定された所定量よりも多く必要と判断した場合には、高画像面積率の画像が形成されたと判断する。そして、吸気ファン５及び排気ファン９の出力を標準時よりも高める。例えば、上記標準流速パターンから上記高流速パターンのファン出力に、吸気ファン５及び排気ファン９の出力を変更する。

逆に、低画像面積率の画像が形成されると、現像装置３内に収容された現像剤のトナー消費量が少ないため、現像装置３内のトナー濃度の低下が小さく、トナー補給装置７７による現像装置３へのトナー補給がほとんどない。

そのため、トナー濃度検知センサの検知結果に基づいて前記所定濃度に対しトナー濃度の低下が小さく、現像装置３内に補給するトナー量が前記所定量よりも少ないと判断した場合には、低画像面積率の画像が形成されたと判断する。そして、吸気ファン５及び排気ファン９の出力を最低限にする。例えば、上記標準流速パターンから上記低流速パターンのファン出力に、吸気ファン５及び排気ファン９の出力を変更する。

このように、現像装置３内に収容された現像剤のトナー濃度により画像面積率を求めることでも、通紙中（画像形成動作中）の気流の流速を自由に変更することができる。また、複数枚の用紙に連続して画像形成動作を行う連続画像形成動作中に画像面積率が変更になった場合でも、画像面積率に応じた気流の流速への変更に対応が可能となる。

次に、図１を用いて、吸気ファン５及び排気ファン９の流速制御の一例を説明する。
まず、印刷画像や印刷画像データなどの画像情報を取得し（Ｓ１）、その画像情報に基づいて画像面積率を求める（Ｓ２）。そして、その求めた画像面積率が５［％］〜７［％］の範囲内にあるか判断する（Ｓ３）。画像面積率が５［％］〜７［％］の範囲内であれば（Ｓ３でＹＥＳ）、上述した標準流速パターンのファン出力で吸気ファン５及び排気ファン９を回転させる（Ｓ４）。

一方、画像面積率が５［％］〜７［％］の範囲内でなければ（Ｓ３でＮＯ）、画像面積率が７［％］よりも高いか判断する（Ｓ５）。画像面積率が７［％］よりも高ければ（Ｓ５でＹＥＳ）、上述した高流速パターンのファン出力で吸気ファン５及び排気ファン９を回転させる（Ｓ６）。

画像面積率が７［％］よりも高くなければ（Ｓ５でＮＯ）、画像面積率が５［％］よりも低いとして（Ｓ７）、上述した低流速パターンのファン出力で吸気ファン５及び排気ファン９を回転させる（Ｓ８）。

以上、本実施形態の画像形成装置においては、放電部材として放電ワイヤなどを用いたコロナ帯電方式の帯電装置を用いた場合について説明したが、放電部材として帯電ローラを用いた非接触ローラ帯電方式の帯電装置においても、本発明は適用可能である。

すなわち、感光体ドラムに微小間隔をあけて近接させた帯電ローラによる放電によって感光体表面を帯電する帯電装置を通るように、吸気ファン５及び排気ファン９によって発生させる気流の流速を、上述したように画像面積率に応じて変更する。これにより、帯電ローラの表面に経時でトナーが堆積し、放電ムラが生じて異常画像が発生するのを抑制することができる。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
感光体ドラム２などの像担持体と、放電ワイヤ３０などの放電部材で放電を発生させて像担持体表面を帯電する帯電装置１００などの帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記像担持体表面に潜像を形成するレーザ書込装置５２などの潜像形成手段と、前記像担持体表面に形成された前記潜像を、トナーを含む現像剤で現像してトナー像とする現像装置３などの現像手段と、少なくとも前記帯電手段を通るように装置内に気流を発生させる吸気ファン５及び排気ファン９などの気流発生手段とを備えた画像形成装置において、前記トナー像の画像面積率に関する情報を取得する画像面積率情報取得手段を有しており、前記画像面積率に応じて前記気流の流速を変化させるように、前記気流発生手段を制御する制御手段を有する。
（態様Ａ）においては、画像面積率に応じて気流発生手段が発生させる気流の流速を変化させる。これにより、飛散トナーが多くなるような高画像面積率のトナー像を像担持体表面に形成した場合に、通常時よりも気流の流速を高めることで効率良く帯電手段から飛散トナーを排出することができる。よって、帯電手段の放電部材に付着するトナーを低減させることができ、経時で放電部材にトナーが堆積することで生じ得る放電ムラに起因した異常画像の発生を抑制することができる。
また、画像面積率に応じて気流の流速を変化させるので、画像面積率によらず常に気流の流速を高めることで、気流発生手段の動作音や気流の排出音などの無駄に大きな騒音が発生するのを抑制することができる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、前記像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置６０などのクリーニング手段を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、クリーニング手段に回収されずに飛散したトナーを、前記気流によって適切に排出することができる。
（態様Ｃ）
（態様Ａ）または（態様Ｂ）において、前記画像面積率が予め設定された所定範囲内の場合での前記気流の流速を第一気流速度としたとき、前記画像面積率が前記所定範囲よりも高い画像面積率の場合に、前記第一気流速度よりも高速の第二気流速度となるように、前記制御手段が前記気流発生手段を制御する。これによれば、上記実施形態について説明したように、飛散トナーが多くても、帯電手段へのトナーの進入を抑制し、放電部材に付着するトナーを低減させることができる。
（態様Ｄ）
（態様Ｃ）において、前記画像面積率が前記所定範囲よりも低い画像面積率の場合に、前記第一気流速度よりも低速の第三気流速度となるように、前記制御手段が前記気流発生手段を制御する。これによれば、上記実施形態について説明したように、無駄に大きな騒音が発生するのを抑制することができる。
（態様Ｅ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）または（態様Ｄ）において、前記画像面積率情報取得手段が取得する前記情報は、前記トナー像の画像情報であり、該画像情報に基づいて画像面積率を求める。これによれば、画像情報により画像面積率を求めることで、通紙中（画像形成動作中）の気流の流速を自由に変更することができる。また、複数枚の用紙に連続して画像形成動作を行う連続画像形成動作中に画像面積率が変更になった場合でも、画像面積率に応じた気流の流速への変更に対応が可能となる。
（態様Ｆ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）または（態様Ｄ）において、前記画像面積率情報取得手段が取得する前記情報は、前記現像手段に収容された現像剤のトナー濃度である。これによれば、現像手段に収容された現像剤のトナー濃度により画像面積率を求めることで、通紙中（画像形成動作中）の気流の流速を自由に変更することができる。また、複数枚の用紙に連続して画像形成動作を行う連続画像形成動作中に画像面積率が変更になった場合でも、画像面積率に応じた気流の流速への変更に対応が可能となる。
（態様Ｇ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）または（態様Ｆ）において、前記気流発生手段は吸気ファン５などの吸気ファンと排気ファン９などの排気ファンとで構成されており、前記吸気ファン及び前記排気ファンの出力の組み合わせを、前記画像面積率に応じて異ならせて流速を制御するための複数の流速パターンを有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、省エネルギー化を図ることができる。
（態様Ｈ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）または（態様Ｇ）において、前記制御手段は、画像形成動作中に前記画像面積率に応じて前記気流の流速を変化させるよう前記気流発生手段を制御する。これによれば、上記実施形態について説明したように、画像形成動作中に前記気流の流速を画像面積率に応じて最適化させることができる。

１ 帯電チャージャ
１Ａ チャージャ本体
２ 感光体ドラム
３ 現像装置
４ 作像ユニット
５ 吸気ファン
６ 吸気ファンダクト
７ 帯電ダクト
８ 排気ファンダクト
９ 排気ファン
１１ 吸気口
１２ 排気口
１４ 仕切り板
１５ 吸気流
１５’ 排気流
１６ 仕切り板
１７ 気流
１８ 気流
１９ａ スリット穴
１９ｂ スリット穴
１９ｃ スリット穴
２０ 吸気穴
２３ 中央壁
２４ 本体板金
２６ａ 保持部
２７ 絶縁性支持部材
２８ａ 被保持部
２８ｂ 被保持部
２９ 気流壁
３０ 放電ワイヤ
３１ 開口部
３２ 吸気出口
３３ 排気入口
３４ 下吸気口
３５ 上吸気口
３６ 下気流経路
３７ 上気流経路
３８ 開口穴
３９ 外壁面
４０ 内壁面
４１ 開口穴
４３ グリッド電極
４６ 隙間シール
４８ 第一ガイド板
４９ 第二ガイド板
５０ 画像形成装置本体
５１ 自動原稿搬送装置
５２ レーザ書込装置
５３ 原稿読取装置
５４ コンタクトガラス
５５ ダクト本体
５６ 排気ダクト
５７ 吸気ダクト
５８ 仕切り板
６０ クリーニング装置
６１ 一次転写ローラ
６２ 中間転写ベルト
６３ 支持ローラ
６４ 支持ローラ
６５ 二次転写ローラ
６６ ベルトクリーニング装置
６７ 二次転写装置
６８ 搬送装置
６９ 給紙テーブル
７０ 給紙部
７１ 給紙カセット
７２ 給紙ローラ
７３ 搬送路
７４ 搬送ローラ
７５ 給紙路
７６ レジストローラ
７８ トナーボトル
７９ 操作パネル
８０ 定着装置
８１ 加熱ローラ
８２ 定着ローラ
８３ 定着ベルト
８４ 加圧ローラ
８５ 排紙路
８６ 反転路
８７ 再給紙路
８８ 両面ユニット
８９ 廃トナータンク
１００ 帯電装置

特開２０１４−７７９７５号公報

Claims (7)

1. 像担持体と、
   放電部材で放電を発生させて像担持体表面を帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段により帯電された前記像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
   前記像担持体表面に形成された前記潜像を、トナーを含む現像剤で現像してトナー像とする現像手段と、
   少なくとも前記帯電手段を通るように装置内に気流を発生させる気流発生手段とを備えた画像形成装置において、
   前記トナー像の画像面積率に関する情報を取得する画像面積率情報取得手段を有しており、
   前記画像面積率に応じて前記気流の流速を変化させるように、前記気流発生手段を制御する制御手段を有し、
   前記気流発生手段は吸気ファンと排気ファンとで構成されており、
   前記吸気ファンと前記排気ファンそれぞれ変更される前記吸気ファンと前記排気ファンの出力の組み合わせを、前記画像面積率に応じて異ならせて流速を制御するための複数の流速パターンを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記像担持体表面をクリーニングするクリーニング手段を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   前記画像面積率が予め設定された所定範囲内の場合での前記気流の流速を第一気流速度としたとき、
   前記画像面積率が前記所定範囲よりも高い画像面積率の場合に、前記第一気流速度よりも高速の第二気流速度となるように、前記制御手段が前記気流発生手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   前記画像面積率が前記所定範囲よりも低い画像面積率の場合に、前記第一気流速度よりも低速の第三気流速度となるように、前記制御手段が前記気流発生手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１、２、３または４に記載の画像形成装置において、
   前記画像面積率情報取得手段が取得する前記情報は、前記トナー像の画像情報であり、該画像情報に基づいて画像面積率を求めることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１、２、３または４に記載の画像形成装置において、
   前記画像面積率情報取得手段が取得する前記情報は、前記現像手段に収容された現像剤のトナー濃度であることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１、２、３、４、５または６に記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、画像形成動作中に前記画像面積率に応じて前記気流の流速を変化させるよう前記気流発生手段を制御することを特徴とする画像形成装置。

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