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の送風装置を下方(出口)から見たときの状態を示している。図中の符号X,Y,Zで示す矢印方向は、各図面において想定した3次元空間の幅、高さ及び奥行の方向を示す直交座標軸である。
<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、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に帯電用の電圧が印加されて放電ワイヤ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で清掃される。
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て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、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に向け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(図3、図4)。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)。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。また、入口52は、図7等に示されるように、長尺な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、この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、通路部54(の通路空間54a)に曲げられた部分(第1曲げ通路部54B)が存在することにより、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。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21a〜21c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21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21d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における送風ダクト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を備え、その入口52が出口53の長手方向(B)における入口52に近い側の端部53aよりも外側に存在する状態で形成されている送風ダクトであることを前提としたうえで、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空気の流れを抑制する2つの抑制部61,62を設けている。ここで、図21aに例示したように通路部が曲げられていない構成の送風ダクト510Aは、本発明における送風装置5の送風ダクトの範疇に含まれないことになる。
2つの抑制部のうちの1つの抑制部61は、通路部54の通路空間54aのうち曲げられた部分に相当する第1曲げ通路部54Bに、その第1曲げ通路部54Bの一部を横断した状態で遮断するとともに、その横断する方向Dに延びる細長い形状の隙間63を存在させて空気の通過を可能にした「最上流の抑制部」として設けられている。
実施の形態1における最上流の抑制部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54a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部のみに対して隙間をあけて横断する状態になるよう配置することで構成されている。
詳しくは、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54aにおける断面形状の上方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の断面形状の底部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の下部に横断する方向に延びる細長い形状の隙間63が存在する構造を形成している。このときの遮断部材64は、第1曲げ通路部54Bの通路空間54aのうち第1曲げ通路部54Bにおける空気の流れる方向R2の上流側となる端部において、その空気の流れ方向R2に対してほぼ直交する方向(帯電装置4の長手方向Bとほぼ平行する方向)である横断方向Dに沿って横断した状態で配置されている。
また、遮断部材64は、図7等に示されるように、最上流の抑制部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状態で配置されている。
最上流の抑制部61を構成する遮断部材64の配置位置(空気の流れ方向R2の下流側にずれる距離N)や、その隙間63の高さH,経路長M及び幅(長手方向の長さ)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なども考慮して設定される。
例えば、遮断部材64の配置位置に相当する距離Nは、その下限値が少なくとも5mm以上であることが好ましい。一方、この距離Nの上限値については、例えば、最上流の抑制部61による風速の均一化の効果を得ることが可能な範囲で設定される。また、隙間63の高さHは、その幅方向において同じ寸法である場合に限らず、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。このような遮断部材64は、ダクト51と同じ材料で一体に成形することで形成したものか、あるいはダクト51とは別の材料で形成したものである。
また、2つの抑制部の残りの抑制部62は、図4や図6に示すように、第2曲げ通路部54Cの通路空間54aにおける終端部の開口部である出口53を、複数の通気部71が点在する通気性部材70により塞いだ状態にした「最下流の抑制部」として設けられている。
複数の通気部71はいずれも、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4列存在させるように並べている。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(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。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。
また、この送風装置5における送風ダクト51は、導入通路部54Aの入口52から第1曲げ通路部54Bの空気の流すべき方向R2の上流側端部まで至る最短の側壁面部54As(の内壁面)が、1つの平面により形成されている。つまり、入口52の内側端部52aから第1曲げ通路部54Bの上流側端部に至る側壁面部54As(の内壁面)は、屈曲した部分がない1つの連続した平面として形成されている。
ところで、本発明者らの研究によれば、この送風装置5においては、上記送風ダクト51(後述する仕切り板80を設けない構成の送風ダクト510)の出口53から排出させる空気の風速(風量)が比較的に少ない条件下で使用する場合であれば、図22aに空気の流れる状態を矢付きの二点鎖線で模式的に示すように、入口52から導入通路部54Aに取り入れられた低速の空気(Ea)は、最上流の抑制部61の隙間63のうち入口52に近い側の端部63aに対して接近した状態で通過し、最後に出口53の入口52に近い側の端部53aから排出されるときの空気の風速がそれ以外の出口部分から排出される空気の風速と比べて低減することがある程度抑制できることが確認されている。
しかし、上記送風ダクト51(510)の出口53から排出させる空気の風速(風量)を増大させた条件下で使用する場合には、図22bに空気の流れる状態を矢付きの二点鎖線で模式的に示すように、入口52から導入通路部54Aに取り入れられた高速の空気(Eb)は、最上流の抑制部61の隙間63のうち入口52に近い側の端部63aに対して遠ざかった状態で通過し、最後に出口53の入口52に近い側の端部53aから排出されるときの空気の風速がそれ以外の出口部分から排出される空気の風速と比べて低減してしまうことが確認されている。ちなみに、上記出口53から排出される空気の風速を増大させた場合とは、その出口53から排出されるときの風速が例えば2m/秒以上の値に設定される場合である。
そこで、この送風装置5における送風ダクト51では、図7〜図9等に示されるように、導入通路部54Aのうち入口52から最上流の抑制部61における隙間63の入口52に近い側の端部63aまで至る特定部分54Aeに、入口52から取り入れられる空気の一部を隙間の端部63aの直前の位置まで流して通過させる専用の通路空間54bを形成する仕切り板80を設けている。
仕切り板80は、前記専用の通路空間54bの高さhが、最上流の抑制部61における隙間63の高さHと同じ高さになる状態(h=H)で設けられている。ここで、専用の通路空間54bの高さhと隙間63の高さHは、その各全域においてそれぞれ同じ寸法に設定されていることを前提としている。また、仕切り板80は、導入通路部54Aの通路空間のなかに上記専用の通路空間54aを形成できることを前提として、導入通路部54Aでの空気の流れを無用に乱さない程度の薄い厚さdからなる平板状の板材である。その厚さdは、例えば1mm以下である。さらに、仕切り板80は、導入通路部54Aの内壁底面とほぼ平行した状態で配置されている。また、仕切り板80は、導入通路部54Aの空気を流すべき方向R1の下流側端部80eが、最上流の抑制部61における遮断部材64の横断方向Dに対して隙間の端部63aを通る直交線とほぼ一致する状態で配置されている。
導入通路部54Aの上記特定部分54Aeにおける通路空間は、この仕切り板80を設けることにより、図8、図9等に示されるように、仕切り板80の上面側に存在する通常の通路空間54aと、仕切り板80の下面側に存在する専用の通路空間54bとに分けられる。また、導入通路部54Aの上記特定部分54Ae以外の残りの部分における通路空間は、仕切り板80が設けられていないので、専用の通路空間54bが存在しない1つの通路空間54aになる。図7、図8等における符号63bは、隙間63の入口52から遠い側の端部(上記端部63aと反対側の端部)を示す。
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、図5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54a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、導入通路部54Aの通過空間内をその空気を流すべき方向R1に沿う状態で流れるように進むが、図10や図11に示すように、導入通路部54Aの特定部分54Aeでは、仕切り板80により仕切られた通常の通路空間54aと専用の通路空間54bとに分かれた状態(空気E1a,E1b)で流れる。この際、入口52から取り入れられた空気(E)は、その流れ(状態)が仕切り板80の存在により乱されることなく、通常の通路空間54aに流れ込む空気E1aと専用の通路空間54bに流れ込む空気E1bとに自然に分けられて進む。また、専用の通路空間54bに流れ込む空気E1bは、その通路空間54bの高さhが一定であるため、圧力損失がない状態でスムーズに流れる。
続いて、導入通路部54Aの上記特定部分54Aeを通過した空気(E1a,E1b)は、図5や図10に示すように、仕切り板80が存在しなくなった導入通路部54Aの1つの通路空間54a内で合流するように流れた後、導入通路部54Aの途中から末端部の部位においてほぼ水平方向に直下に曲がって延びる第1曲げ通路部54Bの通路空間54aに移動するように流れる。また、この第1曲げ通路部54Bに移動するよう流れる空気(E1a,E1b)は、第1曲げ通路部54Bの上流側端部に存在する最上流の抑制部61の遮断部材64で遮断される一方で、最終的に最上流の抑制部61の隙間63を通過して流れる。
この際、導入通路部54Aの専用の通路空間54bを通過した空気(E1b)のうちの一部は、図10等に示すように、専用の通路空間54bから抜け出て容積の広い通路空間54aに移動するときに拡散して直進性が緩和され、これにより最上流の抑制部61の隙間63のうち(専用の通路空間54bを通過した直後に存在し)入口52に近い側の端部63aに接近した状態で流れ込むようになる。また、導入通路部54Aの専用の通路空間54bを通過する空気(E1b)のうち1つの平面(内壁面)で構成される上記側壁面部54Asに近い位置を通過する空気は、その側壁面部54Asの空気の流れる方向の下流側の端部直後にある最上流の抑制部61の隙間63の一端部63aにむけて特に遮られることもなく流れやすくなる。
そして、最上流の抑制部61の隙間63を通過して第1曲げ通路部54Bの通路空間54aに流れ込むときの空気(E2)は、その流れが最上流の抑制部61により抑制された状態(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込む。しかも、第1曲げ通路部54Bの通路空間54aに流れ込むときの空気(E2)は、図10に示すように、最上流の抑制部61の隙間63に抑制部61の隙間63から流れ出るときの向きが、第1曲げ通路部54Bの通路空間54aにおける空気を流すべき方向R2(この方向R2は、出口53の長手方向Bとほぼ直交する方向でもある。)にほぼ沿う方向に揃えられる。
続いて、第1曲げ通路部54Bの通路空間54aに流れ込んだ空気(E2)は、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する第2曲げ通路部54Cの通路空間54aへ移動する。この第2曲げ通路部54Cの通路空間54aに流れ込んだ空気(E2)は、図12に示すように、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54aに拡散されるような状態(E2a,E2b)で流れ込むことにより、その第2曲げ通路部54Cの通路空間54a内で滞留して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12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から進行方向が揃えられた状態(E3)で吹き出される(図8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の開口領域全体にわたって点在するとともに同じ条件で形成された複数の通気部71を通過することで出口53の開口形状にほぼ近い領域から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、その吹き出す方向が出口53の長手方向とほぼ直交する方向に揃えられた状態で送り出される。
以上により、最下流の抑制部62における通気性部材70の複数の通気部71からそれぞれ出る空気(E3)は、その進行方向が出口53の長手方向とほぼ直交する方向に揃えられ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(E3)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、その長手方向(B)とほぼ直交する短手方向C(図4、図6等)においてもほぼ揃った状態になる。
さらに、出口53から最終的に排出される空気は、特に導入通路部54Aの特定部分54Aeに仕切り板80を設けたことにより、その出口53の長手方向(B)における入口52に近い側の端部53a(最上流の抑制部61における隙間63の端部63aともほぼ対応する部分)での風速が相対的に弱まることが低減される。この効果は、前述したように出口53から排出される空気の風速を増大させた場合でも同様に得られる。これにより、出口53から排出される空気は、出口53の長手方向全域での風速のむらがより低減された状態で排出される。
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12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を境に区分される空間内に配置された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。また、その吹き付けられる空気は、送風ダクト51の出口53の長手方向Bにおける入口52に近い側の端部53aでの風速が相対的に弱まることが低減された状態で出口53から排出されるため、その2本の放電ワイヤ41A,41Bとグリッド電極42における出口の端部53aと向き合う領域にも他の領域とほぼ同程度の風速で吹きつけられる。
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に不要物がまばらに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>
次に、この送風装置5を用いて行った性能特性(送風ダクト51の出口53での風速分布)に関する試験について説明する。
試験は、送風ダクト51の出口53からの平均風速が約1.0m/秒になる風量の空気を送風機50から導入し、そのときの出口53の長手方向(B)における風速を測定した。測定は、風速計(ケンブリッジアキュセンス社製:F900)を使用し、図12に示すように出口53の感光ドラム21の回転方向Aの上流側に位置する端部位置P1(pre位置)とその回転方向Aの下流側に位置する端部位置P2(post位置)との2箇所において風速計を長手方向Bに移動させることで行った。この試験の結果を図13に示す。
送風ダクト51としては、その全体の形状が図3〜図9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、最上流の抑制部61は、入口52の一端部52aから第1曲げ通路部54Bの空気の流れ方向R2の下流側に寸法N=6mmだけずれた位置となる部位において、隙間63の高さHが1〜2mmの範囲内で傾斜する寸法で、経路長Mが8mm、幅Wが345mmとなるように構成した。さらに、最下流の抑制部62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多孔性部材70を用いて構成した。
また、入口52(導入通路部54Aの入口52が存在する一端部)は、出口53の一方の端部53aよりも外側に約50mmの寸法Gだけ突出した形状になっている(図7)。さらに、仕切り板80は、厚さ約1mmの平板を使用し、導入通路部54Aの特定部分54Aeに、専用の通路空間54bの高さhが約1.5mm(隙間63の高さHの平均値の約1倍の値)となるように配置した。
この送風ダクト51の出口53の長手方向(B)における風速は、図13に示すように、その長手方向のほぼ全域にわたって目標値の平均風速である約1.0m/秒に近い値になった。また、出口53のpre位置P1とpost位置P2での各風速の結果が、出口53の長手方向(B)においてほぼ同じ値になっており、これにより出口53の短手方向Cでの風速もほぼ揃った状態になっていることがわかる。
<解析>
次に、送風装置5の送風ダクト51を用いて行ったコンピュータ・シミュレーションによる解析について説明する。
試験で用いた送風ダクト51を基礎にしてコンピュータ・シミュレーションによる解析を行うことにより、その送風ダクト51の出口53から平均風速が少なくとも約2m/秒以上になるような増大させた風量の空気を排出させる必要がある場合に、その出口53から実際に吹き出す空気(E3)の風速分布について調べた。このときに算出する風速は、出口53から下方(座標軸Yの反対方向)に吹き出す空気の成分に、それ以外の種々の方向に吹き出す空気の成分をすべて集計したときの分布結果とする。この解析で得られた結果を図14に示す。
図14に示す結果より、この送風ダクト51の出口53の長手方向(B)における風速は、出口53の入口52に近い側の端部53aにおいて風速が2m/秒以上になり始める地点が約25mmの位置であり、その出口の一端部53aでの風速が相対的に弱まることが低減されている(後述する比較例の結果:図23と比較参照。)。なお、出口53の長手方向における170〜300mmの位置での風速が少し変動しているが、これは、例えば解析値のサンプリングによる形式的な影響を受けたものであり、出口53の全体では実用上問題にならない微小な風速むらである。
<比較例>
図23は、上記試験で使用した送風ダクト51の仕切り板80を配置しない構成の送風ダクト(比較例。図22で示す送風ダクト510)を想定し、その比較例の送風ダクト510を基礎にして上記解析の場合と同様にコンピュータ・シミュレーションによる解析を行ったときの結果を示している。
図23の結果から明らかなように、比較例の送風ダクト510では、その出口53の長手方向(B)における風速が、出口53の入口52に近い側の端部53aにおいて風速が2m/秒以上になり始める地点が約32mmの位置となり、出口53の入口52に近い側の端部53aでの風速がそれ以外の部位に比べて相対的に低減している。
[他の実施の形態]
実施の形態1では、送風ダクト51として最上流の抑制部61における隙間63の高さHがその全域(横断方向D)において一定の値であるときの構成例を示したが、例えば、図15に示すように最上流の抑制部61における隙間63の高さHが入口52に近い側の端部63aの高さHaと入口52から遠い側の端部63bの高さHbとが異なる値(Ha<Hb)に設定されている送風ダクト51の場合には、その送風ダクト51における仕切り板80は以下の条件で設ければよい。
すなわち、このときの仕切り板80は、専用の通路空間54bの高さhが最上流の抑制部61における隙間の端部63aの高さHaの2倍の値以下の高さになるように配置する。仕切り板80について、専用の通路空間54bの高さhが隙間の端部63aの高さHaの2倍の値を超える状態で配置した場合は、その専用の通路空間54bを通過した空気(E1b)が隙間の端部63aにむけて拡散して進む効果が得られにくくなる。ちなみに、図15に示す隙間63は、その高さhが端部63aから端部63bに移動するにつれて漸増する状態(傾斜するように変化する高さ)になっている。
また、送風ダクト51における仕切り板80は、隙間の端部63aの高さが一定又は漸増する値のいずれの場合であっても、その専用の通路空間54bの高さhが入口52に近い側の端部での高さhaと入口52から遠い側の端部での高さhbが異なる値になるように配置しても構わない。この場合、その専用の通路空間54bの高さhについては、入口52に近い側の端部での高さhaが入口52から遠い側の端部での高さhbよりも高い関係(ha>hb)に設定されていることが好ましい。このような専用の通路空間54bの高さhについては、その各端部での高さha,hbの平均値で扱えばよい。また、このときの専用の通路空間54bの高さhの高低差(ha−hb)は、専用の通路空間54bを通過する空気E1bの圧力損失を発生させない等の観点から、小さい値であるほど望ましい。
送風ダクト51としては、例えば、図16に示すように、導入通路部54Aの入口52から第1曲げ通路部54Bの空気の流すべき方向R2の上流側端部まで至る最短の側壁面部(の内壁面)が、1つの曲面により形成されている側壁面部54Arを有する送風ダクト51Bを適用してもよい。つまり、この側壁面部54As(の内壁面)は、入口52の内側端部52aから隙間の端部63aに近づく方向に曲がる1つの連続した曲面(湾曲面)として形成される。
この送風ダクト51Bにおいては、その導入通路部54Aの専用の通路空間54bを通過する空気(E1b)のうち1つの曲面(内壁面)で構成される上記側壁面部54Arに近い位置を通過する空気が、その側壁面部54Arの空気の流れる方向の下流側の端部直後にある最上流の抑制部61の隙間63の一端部63aにむけて特に遮られることもなく流れやすくなり、最後に、その専用の通路空間54bを通過した後に拡散して最上流の抑制部61における隙間63の端部63aに接近した状態で流れ込みやすくなる。
また、送風ダクト51としては、例えば、図17や図18に示すように、最上流の抑制部61における遮断部材64を、その上流側端部(前記仮想直線VLとほぼ同じ部分:図7)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の下流側にほとんどずれていない位置(第1曲げ通路部54Bの空気を流すべき方向R2の上流側端部)に存在する状態で配置してなる送風ダクト51Cを適用してもよい。この送風ダクト51Cにおいても、導入通路部54Aの特定部分54Aeに専用の通路空間54bを形成する仕切り板80が設けられる。
この送風ダクト51Cにおいては、その導入通路部54Aに仕切り板80で形成される専用の通路空間54bを通過する空気(E1b)が、その通路空間54bを通過した後に拡散し、最上流の抑制部61における隙間63の一端部63aに接近した状態で流れ込みやすくなる。
さらに、送風ダクト51としては、図19に示すように、実施の形態1における第1曲げ通路部54B及び第2曲げ通路部54Cを構成が異なる第1曲げ通路部54D及び第2曲げ通路部54Eと、3つめの抑制部65を有する送風ダクト51Dを適用してもよい。この送風ダクト51Dは、上記変更した点以外は実施の形態1に係る送風ダクト51と同じ構成である。
すなわち、送風ダクト51Dにおける第1曲げ通路部54Dは、通路空間54aの空気を流す方向の下流側になる部分の高さがその下流側になるにつれて次第に低くなる形状にしている点で変更されている。また、送風ダクト51Dにおける第2曲げ通路部54Eは、第1曲げ通路部54Dの空気を流す方向におけるほぼ中間の地点となる下部から、通路空間の幅が同じ状態のままで下方に向かう方向に曲げられて帯電装置4に近づくよう延びた状態で形成している点と、その通路部54Eの終端部に、その終端部の通路空間54aの断面形状とほぼ同じ開口形状(長方形状)からなる出口53を形成している点で変更されている。
また、送風ダクト51Dにおける3つめの抑制部65は、通路空間54aの空気を流す方向において第1の抑制部61と最下流の抑制部62との間に位置する部位であり、具体的には、第2曲げ通路部54Eの通路空間54aの空気を流す方向の上流側の部位に設けられている。また、この抑制部65は、出口53の開口形状の長手方向(B)と平行する方向に延びる形状の隙間66を有する形態で構成されている。
抑制部65は、第2曲げ通路部54Eの外形をしぼるような形状に変更し、その通路部54Eの通路空間54aのほぼ中央部に狭めた状態の隙間(狭小通路)66を存在させる形状に形成することで構成されている。また、この隙間66の高さH,経路長M、及び幅Wは、第1の抑制部61における隙間63の場合とほぼ同様に、第1曲げ通路部54Dから第2曲げ通路部54Eに流れ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51Dの寸法(容量)や、ダクト51D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。
この送風ダクト51Dにおいても、導入通路部54Aの上記特定部分54Aeに専用の通路空間54bを形成する仕切り板80が設けられる。仕切り板80の構成は、実施の形態1における仕切り板80の構成とほぼ同じである。
この送風ダクト51Dを用いた送風装置5(D)は、次のように作動する。
まず、送風機50から送られる空気(E)が、図20に示すように、送風ダクト51Dの入口52から取り込まれて導入通路部54Aの特定部分564Aeにおいて通常の通路空間54aと専用の通路空間54bに分かれて進んだ後(矢印E1a,E1b)、その導入通路部54Aから第1曲げ通路部54Dにむけて送り込まれる。この際、第1曲げ通路部54Dに流れ込んだ空気(E2)は、第1の抑制部61における隙間63を通過することにより、実施の形態1における第1曲げ通路部54Bに流れ込んだ空気(E2)の場合とほぼ同様の状態にされる。
続いて、第2曲げ通路部54Dに流れ込んだ空気(E2)は、第2曲げ通路部54Eに設けられた3つめの抑制部65における隙間66を通過してその通路部54Eの通路空間54a内に流れ込むよう送られる(図17の矢印E4の向き等を参照)。この際、抑制部65の隙間66を通過して第2曲げ通路部54Eに流れ込むときの空気(E4)は、その流れが抑制部65により抑制され(圧力が上昇した状態になり)、その隙間66から均一な状態になって流れ込む。しかも、第2曲げ通路部54Eの通路空間54aに流れ込むときの空気(E4)は、抑制部65の隙間66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、より確実に揃えられる。また、第2曲げ通路部54Eの通路空間54aに流れ込んだ空気(E4)は、第1曲げ通路部54Dの通路空間54aや隙間66の空間よりも容積の広い第2曲げ通路部54Eの通路空間54aにおいて滞留して風速のむらが更に低減される。
最後に、第2曲げ通路部54Eに流れ込んで滞留した空気(E4)は、図02に示すように、第2曲げ通路部54Eの終端部(出口53よりも空気を流す方向の少し上流側の部位)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から吹き出される(図20の矢印E5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(E5)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送り出される。また、出口53から吹き出される空気(E5)は、出口53の開口領域全体にわたって点在するとともに同じ条件で形成された複数の通気部71を通過することで出口53の開口形状にほぼ近い領域の面に相当するよう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沿って送り出される。
以上により、通気性部材70の複数の通気部71からそれぞれ出る空気(E5)はいずれも、その進行方向が出口53の長手方向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(E3)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。
さらに、出口53から最終的に排出される空気は、特に導入通路部54Aの特定部分54Aeに仕切り板80を設けたことにより、その出口53の長手方向(B)における入口52に近い側の端部53a(最上流の抑制部61における隙間63の端部63aともほぼ対応する部分)での風速が相対的に弱まることが低減される。この効果は、前述したように出口53から排出される空気の風速を増大させた場合でも同様に得られる。これにより、出口53から排出される空気は、出口53の長手方向全域での風速のむらがより低減された状態で排出される。
また、送風ダクト51(51B〜51D)における抑制部としては、4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、そのいずれも送風ダクト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。
最下流の抑制部62については、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。
さらに、送風ダクト51(51B〜51D)としては、他の形状のものを適用することができる。他の形状の送風ダクトとしては、例えば、図21b,21cに例示したような送風ダクト510B,510Cを適用してもよい。
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、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く、さらには、コロナ放電器以外の空気の吹きつけが必要であって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を適用す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。例えば、実施の形態1では、画像形成装置1として1つの作像ユニット20を使用して単色の画像を形成するものを例示しているが、画像形成装置としては、異なる色の画像を形成する複数の作像ユニット20を使用して多色の画像を形成する画像形成装置であってもよい。また必要であれば、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。