(57)【要約】【課題】簡便な装置構成としつつ、装置で発生する超微粒子を効率良く捕集し、装置の生産性向上に対応できる画像形成装置および定着装置を提供する。【解決手段】画像形成装置で、記録材にトナー像を形成する画像形成部と、前記記録材に形成されたトナー像を加熱して前記記録材に定着する定着部と、前記定着部から排出される空気が順に通過する第１の空間と前記第１の空間に対し下流側の第２の空間を流路として形成する流路形成部であって、前記第１の空間に第１の電位となる第１の電極部を備え、前記第２の空間に前記第１の電位と異なる第２の電位となる第２の電極部を備える流路形成部と、を有し、前記第１の空間を通過する空気の風速よりも前記第２の空間を通過する空気の風速が遅い。【選択図】図１
2019120845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材にトナー像を形成する画像形成部と、
前記記録材に形成されたトナー像を加熱して前記記録材に定着する定着部と、
前記定着部から排出される空気が順に通過する第１の空間と前記第１の空間に対し下流側の第２の空間を流路として形成する流路形成部であって、
前記第１の空間に第１の電位となる第１の電極部を備え、
前記第２の空間に前記第１の電位と異なる第２の電位となる第２の電極部を備える流路形成部と、
を有し、
前記第１の空間を通過する空気の風速よりも前記第２の空間を通過する空気の風速が遅いことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第２の電極部は接地され、前記第２の電位はゼロであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第２の電位は、前記第１の電位と逆極性であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
空気が通過する断面の大きさは、前記第１の空間より前記第２の空間の方が大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１の電極部は、空気が通過する方向に交差する方向に対向配置される２つの電極を１つの組として設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記組が複数設けられることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第１の電極部を前記第１の電位として前記第１の空間で空気に含まれる微粒子を帯電する帯電手段を前記第１の空間に備え、前記第２の空間の前記第２の電極部で前記微粒子が捕集されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第２の空間が分岐されて設けられ、前記第２の電極部が分岐されたそれぞれの空間に設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第２の空間は、電子回路基板が配置される電装空間であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第２の電極部は、前記電子回路基板で構成されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記第２の電極部は、前記第２の空間を形成する金属壁で構成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記第２の電極部は、表面積を増やすための突起または曲げを備えた電極を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記流路形成部は、前記第１の空間への吸気口を備え、
空気が通過する断面の大きさは、前記吸気口より前記第１の空間の方が小さいことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記流路形成部は、前記定着部における前記記録材の搬送方向に対し交差する方向に設けられることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
記録材に担持されたトナー像を加熱して前記記録材に定着する定着部と、
前記定着部から排出される空気が順に通過する第１の空間と前記第１の空間に対し下流側の第２の空間を流路として形成する流路形成部であって、
前記第１の空間に第１の電位となる第１の電極部を備え、
前記第２の空間に前記第１の電位と異なる第２の電位となる第２の電極部を備える流路形成部と、
を有し、
前記第１の空間を通過する空気の風速よりも前記第２の空間を通過する空気の風速が遅いことを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置および定着装置における関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式等を採用している複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置では、記録材上に形成された未定着トナー画像を高温加熱により定着させるための定着装置（定着部、定着器）が備えられている。この定着装置の高温加熱により、主にトナーに含有される離型ワックスから揮発性物質が発生し、周囲に浮遊して飛散することがある。
【０００３】
近年、環境問題に対する意識の高まりから、超微粒子（ＵＦＰ；Ｕｌｔｒａ  Ｆｉｎｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ）の発生も抑制することが望まれている。ＵＦＰとは、一般に浮遊粒子状物質（ＳＰＭ；Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）のうち、直径が１００ｎｍ以下の粒子のことをいう。ドイツ連邦共和国内で環境に配慮した製品に付される、いわゆるエコラベルの規格であるブルーエンジェル（Ｔｈｅ  Ｂｌｕｅ  Ａｎｇｅｌ）では、ＵＦＰは７ｎｍ〜３００ｎｍの直径を有する粒子と規定されている。      
【０００４】
このＵＦＰの排出を低減させる技術としては、特許文献１において、定着ニップ部よりも記録材の搬送方向下流側に、搬送空間とは別の滞留空間を設ける技術が開示されている。また、特許文献２において、ＵＦＰを静電的に捕集する静電捕集手段を設けている技術が開示されている。
【０００５】
また、非特許文献１では、静電捕集技術は粒径が１〜２０μｍの微細な粒子を高効率で捕集できるが、粒径が１μｍ以下のサブミクロン粒子に対する捕集効率は低下する傾向が示されている。その理由として、サブミクロン粒子に働く静電気力は小さく、気体の粘性抵抗の影響の方が大きくなるため、静電気力による粒子の移動が困難となることが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１９１１５６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２８０３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】静電気ハンドブック（ＩＳＢＮ４−２７４−０３５１０−７）オーム社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
今後、画像形成装置の生産性向上に伴って印字速度が向上し、単位時間あたりのＵＦＰ排出量も増加することが懸念される。従って、ＵＦＰに対して高い捕集効率をもつ捕集技術が求められている。
【０００９】
特許文献１の構成では、生成されるＵＦＰを滞留させ、滞留空間を形成する面にＵＦＰを吸着させることでＵＦＰを捕集している。この捕集技術は、ＵＦＰが温度の高い箇所に接触すると再度液化して付着する事を利用しているため、ＵＦＰを付着させる壁の温度を高くする必要がある。即ち、面の温度が所望の温度に到達するまではＵＦＰを捕集することはできない。従って、更なる画像形成装置の生産性向上を考慮すると、特許文献１の滞留を用いた技術では、特に装置の始動時において捕集効率を向上すべく、更なる改善が求められている。
【００１０】
それに対して、特許文献２に記載される画像形成装置では、静電捕集技術を用いてＵＦＰを捕集している。静電捕集技術はＵＦＰに対して静電気力を与えて、能動的に捕集する技術である。しかし、非特許文献１に記載されているように、粒径が１μｍ以下のサブミクロン粒子に対する捕集効率は低下する傾向にある。従って、特許文献２の静電捕集技術では、粒径が１μｍ以下のサブミクロン粒子に対する捕集効率を向上させるべく、更なる改善が求められている。
【００１１】
なお、特許文献２では、静電捕集技術の捕集効率を上げるために、ＵＦＰが静電捕集手段を通過する前に、ＵＦＰ凝集手段（サイクロン集塵手段）を用いて、ＵＦＰの粒径を大きくする技術も開示されている。ＵＦＰ凝集手段（サイクロン集塵手段）は、ＵＦＰを高速の渦巻状の回流が発生している空間（ＵＦＰ凝集空間）の中に導き、遠心力を利用してＵＦＰを凝集させる技術である。しかし、ＵＦＰ凝集手段（サイクロン集塵手段）は、高速の渦巻状の回流を発生させるためのファンや、ＵＦＰ凝集空間が必要となるため、コストが高くなったり、装置が大型になってしまうことが課題となる。
【００１２】
本発明の目的は、簡便な装置構成としつつ、装置で発生する超微粒子を効率良く捕集し、装置の生産性向上に対応できる画像形成装置および定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、記録材にトナー像を形成する画像形成部と、前記記録材に形成されたトナー像を加熱して前記記録材に定着する定着部と、前記定着部から排出される空気が順に通過する第１の空間と前記第１の空間に対し下流側の第２の空間を流路として形成する流路形成部であって、前記第１の空間に第１の電位となる第１の電極部を備え、前記第２の空間に前記第１の電位と異なる第２の電位となる第２の電極部を備える流路形成部と、を有し、前記第１の空間を通過する空気の風速よりも前記第２の空間を通過する空気の風速が遅いことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る定着装置は、記録材に担持されたトナー像を加熱して前記記録材に定着する定着部と、前記定着部から排出される空気が順に通過する第１の空間と前記第１の空間に対し下流側の第２の空間を流路として形成する流路形成部であって、前記第１の空間に第１の電位となる第１の電極部を備え、前記第２の空間に前記第１の電位と異なる第２の電位となる第２の電極部を備える流路形成部と、を有し、前記第１の空間を通過する空気の風速よりも前記第２の空間を通過する空気の風速が遅いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡便な装置構成としつつ、装置で発生する超微粒子を効率良く捕集し、装置の生産性向上に対応できる画像形成装置および定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の装置本体の縦断面図
【図２】本発明の実施形態に係る定着装置の詳細構成図
【図３】（Ａ）は第１の実施形態の定着装置とＵＦＰ捕集手段の縦断面図、（Ｂ）は上面図
【図４】帯電手段２００ｂの斜視図
【図５】ブラウン拡散運動の概略図
【図６】（Ａ）は比較例２の定着装置とＵＦＰ捕集手段の縦断面図、（Ｂ）は上面図
【図７】第１の実施形態の効果確認実験の結果を説明する図
【図８】（Ａ）は第２の実施形態の定着装置とＵＦＰ捕集手段の縦断面図、（Ｂ）は上面図
【図９】第３の実施形態の画像形成装置本体の縦断面図
【図１０】（Ａ）は第３の実施形態の定着装置とＵＦＰ捕集手段の縦断面図、（Ｂ）は上面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略断面構成である。なお、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の方式の画像形成装置に対しても広く適用可能なものである。
【００１９】
画像形成装置１は、電子写真プロセスを利用したレーザービームプリンタである。２は像担持体としての感光ドラム（以下、ドラム）であり、所定の周速度にて回転駆動され、帯電ローラ３により所定の極性、所定の電位に帯電処理される。露光手段としてのレーザービームスキャナ４は、ＣＰＵから送信される画像情報に応じて変調したレーザー光Ｌを出力して、ドラム２を走査露光する。この走査露光により静電潜像が形成される。５は現像装置であり、この現像装置５の現像ローラ６からドラム２に表面にトナーが供給されて静電潜像がトナー像として現像される。
【００２０】
給紙開始信号に基づいて、給紙ローラ７が駆動されて記録材（記録紙）Ｐが一枚ずつ分離して給紙される。その記録材Ｐは、レジストレーションローラ８を介して、ドラム２と転写ローラ９とで形成された転写ニップに所定のタイミングで導入される。転写ローラ９は、トナーと逆極性の転写バイアス電圧が印加されることでドラム２の表面側のトナー像を記録材Ｐの表面に転写する。その後、記録材Ｐは定着装置（定着器、定着部）１０で定着処理され、排紙ローラ１１に搬送されて、排紙トレイ１２上に排出される。
【００２１】
一方、ドラム２の表面は、クリーニングブレードからなるクリーニング装置１３がドラム２の回転方向上流側に先端が向くようにドラム２に接触（カウンタ当接）させられることでクリーニングされ、繰り返し画像形成動作に供される。また、画像形成装置１内には定着装置１０内において発生した粒径１００ｎｍ未満のＵＦＰ（超微粒子）を捕集するためのＵＦＰ捕集手段２００を有する。後に詳述する流路形成部を形成するＵＦＰ捕集手段２００は、定着装置１０における記録材の搬送方向に対し交差する方向に設けられている。
【００２２】
（定着装置）
以下、定着装置１０の詳細な構成を図２に基づいて説明する。定着装置１０において、１０１は加熱ユニット、１０２は加圧回転体としての加圧ローラであり、これら加熱ユニット１０１及び加圧ローラ１０２は筐体１０３に収納されている。
【００２３】
加熱ユニット１０１は、加熱手段としてのヒータ１０４を有する。このヒータ１０４は支持部材としてのヒータホルダ１０５に支持されている。ヒータホルダ１０５には、加熱回転体としてのスリーブ状の定着スリーブ（定着フィルム）１０６が外装されている。このため、ヒータホルダ１０５は、耐熱性と摺動性を具備した液晶ポリマー等の耐熱性樹脂により、定着スリーブ１０６をガイドするように形成されている。定着スリーブ１０６は熱・機械的ストレスに耐え、熱伝導性の良い、例えばＳＵＳ等の金属製のベース層を有する。その上層にはＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素）樹脂が塗布され、記録材Ｐの分離性能を確保するための離型性を確保している。
【００２４】
加圧ローラ１０２は金属の芯金にシリコンゴム等で形成された弾性層があり、表層は定着スリーブと同様に離形性に優れたＰＦＡ樹脂で被覆されている。金属ステー１０７はヒータホルダ１０５とヒータ１０４を、定着スリーブ１０６を介して加圧ローラ１０２に押圧し定着ニップ部（以下、ニップ部）Ｎを形成している。ヒータ１０４は、不図示の給電手段をオン・オフ制御することにより通電加熱される。温度検知手段としてのサーミスタ１０８はヒータ１０４に接しており、その検知温度に基づいてヒータ１０４を所定の目標設定温度に温調制御する。
【００２５】
本実施形態における設定温度は、１８０℃である。この状態において加圧ローラ１０２が矢印Ａ方向に回転すると、定着スリーブ１０６は外周面の摩擦力をニップ部Ｎで受け取り、内周面の摩擦力に打ち勝って従動回転する。未定着トナーを担持した記録材Ｐは搬送方向（矢印Ｂで示す）からニップ部Ｎに導入され、ニップ部Ｎで挟持搬送される。この搬送過程でヒータ１０４の熱が定着スリーブ１０６を介して記録材Ｐに付与され、トナー像が固着される。
【００２６】
（ＵＦＰ発生メカニズム）
トナーはパラフィンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックスなどの炭化水素系の離型ワックスを含有する。離型ワックスは、定着ニップ部Ｎの熱と圧によりトナーが潰された時にトナー内部から出て来る。離型ワックスの融点は、例えば、７６℃に設定してあり、ニップ部Ｎの熱によって離型ワックスが融点以上になると、溶融してトナーと定着スリーブ１０６表面の境目に入り込む。溶融した離型ワックスは、定着スリーブ１０６に溶融トナーが付着・残留するのを防止する。
【００２７】
この離型ワックスの一部は、液状ではとどまらずに気化し、筐体１０３内の気流に乗って移動する。気化していた離型ワックスが気体中で再度凝固することで、粒子径０．１μｍ未満のＵＦＰとなる。
【００２８】
（ＵＦＰ捕集手段）
１）ＵＦＰ捕集手段エアフロー
図１に示す画像形成装置１は、上記ＵＦＰを捕集するためのＵＦＰ捕集手段２００を有する。図２で示すように、筐体１０３の定着スリーブ１０６と対向する面に開口１０９を設けている。開口１０９の大きさとしては、２０ｍｍ×２２０ｍｍとした。開口１０９を設けることで、定着装置１０で発生したＵＦＰをＵＦＰ捕集手段２００に導くことが可能になる。開口１０９の大きさは長手方向の幅（２２０ｍｍ）が印字領域と同等、またはそれ以上の長さであるとＵＦＰを効率良く導くことが可能になる。ここで、長手方向は記録材の搬送方向に直交する方向である。なお本実施形態では、開口１０９に格子状の板材が設けられた構成とした。格子状の板材は、格子の目がＵＦＰに対し、十分に大きい大きさとされており、５０％以上の開口率とされている。
【００２９】
図３（Ａ）は定着装置１０とＵＦＰ捕集手段２００の縦断面図であり、図３（Ｂ）は定着装置１０とＵＦＰ捕集手段２００の上面図である。ＵＦＰ捕集手段２００は、定着装置１０の近傍の吸気口と、画像形成装置１の装置外へつながる排気口２００ｅと、吸気口から排気口２００ｅに至るまでの排気ダクト２００ａ（流路形成部）と、帯電手段２００ｂと、捕集電極２００ｃと、空気を排出するファン２００ｄと、で構成される。
【００３０】
ファン２００ｄを回転させると、定着装置１０内で発生したＵＦＰは、開口１０９を経て吸気口から排気ダクト２００ａ内の図中矢印方向に導かれる。導かれたＵＦＰを含む空気は、帯電手段２００ｂが配置されている帯電空間２００ａ１（第１の空間）を通過する。次に、捕集電極２００ｃが配置されている捕集空間２００ａ２（第２の空間）を通過し、排気口２００ｅを通過して装置外へ排出される。このように、定着装置１０から排出される空気が順に通過する帯電空間２００ａ１と、帯電空間２００ａ１に対し下流側の捕集空間２００ａ２を流路として形成する流路形成部が形成されている。
【００３１】
本実施形態では、排気ダクト２００ａは全て樹脂で形成されており、吸気口は定着装置１０の格子状の開口１０９の近傍にあって、吸気口の大きさは２５ｍｍ×２３０ｍｍとした。そして、帯電空間２００ａ１の空気の進行方向に対する断面の大きさＳ１を吸気口の大きさと同じである２５ｍｍ×２３０ｍｍとした。そして、ファン２００ｄの設置部の空気の進行方向に対する断面の大きさを６０ｍｍ×１８０ｍｍ、捕集空間２００ａ２の空気の進行方向に対する断面の大きさＳ２を帯電空間２００ａ１の断面の大きさＳ１よりも大きい６０ｍｍ×３００ｍｍとした。
【００３２】
排気ダクト２００ａ内の断面の大きさをまとめたものを表１に示す。また、ファン２００ｄは６０ｍｍ角の軸流ファンを用い、並列に３個配置した。
【００３３】
【表１】
2019120845.tif 000003
【００３４】
２）帯電空間２００ａ１
図４は、帯電空間２００ａ１に設けられる帯電手段２００ｂの斜視図である。本実施形態では、帯電空間２００ａ１に、第１の電位となる第１の電極２００ｂ１（第１の電極部）と第２の電極２００ｂ２を組として対向配置させ、この組を流路に交差する方向に複数設ける（図３（ｂ））。
【００３５】
図４において、等間隔に山形の突起が付いた金属板を第１の電極２００ｂ１、平板状の金属を第２の電極２００ｂ２とし、第１の電極２００ｂ１と第２の電極２００ｂ２は対向させた構成になっている。また、第１の電極２００ｂ１と第２の電極２００ｂ２は，絶縁素材のケース２００ｂ３によって位置決めされている。本実施形態では、帯電手段２００ｂの大きさを幅Ｗ＝１２ｍｍ、高さＨ＝２０ｍｍ、奥行きＤ＝４０ｍｍとした。
【００３６】
第１の電極２００ｂ１は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ厚のアルミニウム、ステンレス等で形成されるとともに、高電圧が印加される。第２の電極２００ｂ２は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ厚のアルミ、ステンレスで形成されるとともに、グラウンドに接続（接地）されている。本実施形態では、第１の電極２００ｂ１は０．１ｍｍ厚のステンレス、第２の電極２００ｂ２は０．３ｍｍ厚のアルミを用いた。また、帯電手段２００ｂを第１の電極２００ｂが帯電空間２００ａ１の空気の流れと平行になるように配置した。
【００３７】
ここで、本実施形態における、ＵＦＰを帯電するメカニズムについて詳述する。第１の電極２００ｂ１と第２の電極２００ｂ２の両電極間に＋１ｋＶから＋２０ｋＶ、または−１ｋＶから−２０ｋＶの電圧を印加する（本実施形態では、第１の電極２００ｂ１に−３．２ｋＶ印加）。これにより、山形の頂点周辺に不均一な電界が生じ、持続的なコロナ放電が発生する。コロナ放電している電極の近傍では、電子が電位の高い側に引きつけられて加速する。
【００３８】
その電子は周囲の空気の分子と衝突し、その衝突した分子から次々と電子を叩き出す。叩き出された電子も加速、衝突を繰り返しながらその数を増やし、電子なだれが発生する。この領域にＵＦＰを含んだ空気を通過させると、ＵＦＰを帯電することが出来る。
【００３９】
上述した電子なだれが発生している空間に、可能な限り多くのＵＦＰを通過させて帯電するため、本実施形態では、図３に示すように帯電手段２００ｂを帯電空間２００ａ１に並列に配置している。
【００４０】
なお、本構成では、吸気口の大きさと帯電空間２００ａ１の断面の大きさＳ１は同じにしていたが、帯電空間２００ａ１の断面の大きさＳ１を吸気口の大きさに対して小さくすることも可能である。理由としては、ＵＦＰを帯電するには、ＵＦＰを電子なだれの領域を通過させることが条件であり、その領域を通過するＵＦＰの速度への依存性は比較的小さいからである。帯電空間２００ａ１の断面の大きさＳ１を小さくすることで、帯電手段２００ｂを並列に配置する個数を減らすことができたり、帯電空間２００ａ１をより自由に配置することができる。
【００４１】
３）捕集空間２００ａ２
図３を用いて、捕集空間２００ａ２について説明する。第２の空間に設けられる第２の電極部（上述した第１の電位と異なる第２の電位）としての捕集電極２００ｃは、本実施形態では平板金属を用いた。捕集電極２００ｃは、アルミ、ステンレス等で形成される。本実施形態では、厚さ１．０ｍｍ、大きさが２５ｍｍ×１５０ｍｍのアルミを捕集空間２００ａ２内に空気の流れに対し平行になるように、空気の流れに沿って４枚を並列に配置し、何れもグラウンドと接続（接地）した。なお捕集電極２００ｃの配列方向は空気の流れる方向に対して交差するように捕集空間２００a２内に設けられ、それぞれの捕集電極２００ｃが空気の流れる方向において上流側へ延びる方向は空気の流れる方向との間のなす角が４５°以下となるようにされている。
【００４２】
ここで、表１で示した捕集空間２００ａ２の断面の大きさＳ２を、帯電空間２００ａ１の断面の大きさＳ１よりも大きくした理由を詳述する。一般的な静電捕集の捕集原理は、電荷ｑ［Ｃ］に帯電した粒子と捕集電極との間に形成した電界Ｅ［Ｎ／Ｃ］による静電気力Ｆ［Ｎ］（Ｆ＝ｑＥ）で、帯電した粒子を捕集電極表面に移動させて、捕集電極表面で捕集するというものである。
【００４３】
一般的に、静電捕集は粒径が１〜２０μｍの微細な粒子を高効率で捕集できるが、粒径が１μｍ以下のサブミクロン粒子に対する捕集効率は低下する傾向にある。その理由として、サブミクロン粒子に対する気体の粘性抵抗の影響が大きくなることで、粒子の気流への追従性が高くなり、静電気力による粒子の移動が困難となることが挙げられる。特に、画像形成装置で発生するＵＦＰの多くは、粒径が０．１μｍ以下の粒子であるため、通常の静電捕集では高い捕集効率を達成することは容易ではない。
【００４４】
そこで、本実施形態では、捕集空間において気体の移動速度を低下させ、長い時間をかけてＵＦＰが捕集空間を通過するように構成した。その理由を以下に詳述する。図５に示すように、ＵＦＰには絶えず気体分子が衝突している。粒径が０．１μｍ以下のＵＦＰは、分子の衝突によって運動し、拡散する。これはブラウン拡散運動と呼ばれる。捕集空間に捕集電極を置いておくと、ＵＦＰはブラウン拡散して捕集電極に近づく。このときＵＦＰが帯電している場合、帯電したＵＦＰに働く静電気力がＵＦＰに対する気体の粘性抵抗よりも大きくなり、捕集電極表面に付着することが出来る。
【００４５】
その結果、捕集電極表面では、浮遊するＵＦＰの濃度が薄くなり、捕集電極近傍に濃度勾配が生じる。この濃度勾配によって、周囲のＵＦＰは捕集電極方向へ拡散し、捕集電極に近づく。このサイクルを繰り返すことによって、ＵＦＰを効率良く捕集することが出来る。このブラウン拡散の移動速度は比較的小さい（１ｍｍ／ｓｅｃ程度）ため、ＵＦＰの移動速度を低下させ、捕集空間を長い時間通過させることが必要となる。
【００４６】
本実施形態は以上のことを踏まえて構成されたものであり、捕集空間２００ａ２を長い時間通過させる手段として、捕集空間２００ａ２の断面の大きさＳ２を、帯電空間２００ａ１の断面の大きさＳ１よりも大きくして、帯電したＵＦＰの速度を遅くしている。
【００４７】
以下に、本実施形態における断面の大きさと風速について詳述する。本実施形態の帯電空間２００ａ１と、捕集空間２００ａ２における風速を測定した。風速は空間内において分布ができてしまうため、本実施形態における風速は空間内の平均風速とした。帯電空間２００ａ１と捕集空間２００ａ２の平均風速を確認するために、帯電手段２００ｂの近傍および、排気口２００ｅにおいて空気流が全て風速計を通過するようにして風速を測定した。
【００４８】
風速は、ベーン式風速計ｔｅｓｔｏ４１０−２（テストー社製）を用いて測定を実施した。得られたそれぞれの風速から風速計の断面の大きさを乗することで、帯電空間２００ａ１、捕集空間２００ａ２を流れる風量を算出した。そして、得られた風量を帯電空間２００ａ１の断面の大きさＳ１、捕集空間２００ａ２の断面の大きさＳ２で除することで、平均風速を求めた。帯電空間２００ａ１と捕集空間２００ａ２の断面の大きさと平均風速をまとめたものを、表２に示す。表２に示すように、本実施形態では、捕集空間２００ａ２の平均風速が帯電空間２００ａ１の平均風速に比べ３割程度まで遅くなっていることを確認した。
【００４９】
【表２】
2019120845.tif 000004
【００５０】
（効果の確認）
本実施形態の効果の確認方法について、以下詳述する。２立方メートルのチャンバー内に画像形成装置１を設置し、印字率が５％の画像を２００秒間連続印刷した。そのときのチャンバー内のＵＦＰ濃度を、ナノ粒子粒径分布計測器ＦＭＰＳ３０９１（ＴＳＩ社製）で測定した。
【００５１】
１）本実施形態
帯電空間２００ａ１の空気の進行方向に対する断面の大きさＳ１が２５ｍｍ×２３０ｍｍ、捕集空間２００ａ２の空気の進行方向に対する断面の大きさＳ２が５０ｍｍ×３００ｍｍの排気ダクト２００ａの構造を有した画像形成装置を前提とする。第１の電極２００ｂ１に、電圧−３．２ｋＶを印加して画像形成動作を行った。
【００５２】
２）比較例１
比較例１は、帯電空間２００ａ１の空気の進行方向に対する断面の大きさＳ１が２５ｍｍ×２３０ｍｍ、捕集空間２００ａ２の空気の進行方向に対する断面の大きさＳ２が５０ｍｍ×３００ｍｍの排気ダクト２００ａの構造を有した画像形成装置とした。本比較例では本実施形態と異なり、第１の電極２００ｂ１に電圧を印加しないで画像形成動作を行った。
【００５３】
３）比較例２
比較例２は、本実施形態と比べ、捕集空間の空気の進行方向に対する断面の大きさが異なるもので、この点以外は本実施形態と同様である。図６（Ａ）は比較例２の定着装置１０とＵＦＰ捕集手段２０１の縦断面図であり、図６（Ｂ）は比較例２の定着装置１０とＵＦＰ捕集手段２０１の上面図である。比較例２では、帯電空間２００ａ１の空気の進行方向に対する断面の大きさＳ１が２５ｍｍ×２３０ｍｍ、捕集空間２０１ａ２の空気の進行方向に対する断面の大きさＳ３も帯電空間２００ａ１の断面の大きさＳ１と同様の２５ｍｍ×２３０ｍｍとした。
【００５４】
以上の構造の排気ダクト２０１ａを有した画像形成装置を用い、第１の電極２００ｂ１に本実施形態と同様に電圧−３．２ｋＶを印加して画像形成動作を行った。なお、比較例２の帯電空間２００ａ１を通過する平均風速は、本実施形態の帯電空間２００ａ１を通過する平均風速と同じにしている。
【００５５】
これらの測定結果を、図７に示す。図７の横軸は時間［ｓ］を示し、縦軸は１ｃｍ３あたりのＵＦＰの個数（ＵＦＰ濃度）［個／ｃｍ３］を表している。また、比較例１、比較例２、本実施形態（実施例１）に関するパラメータ、結果を表３に示す。比較例１と比較例２を比較すると、静電捕集手段を設置したことで、ＵＦＰを４５％捕集できた。また、比較例２と本実施形態（実施例１）を比較すると、捕集空間の断面の大きさを帯電空間の断面よりも大きくし、捕集空間内の風速を３割程度まで遅くしたことでＵＦＰ捕集率を更に上げることができた。
【００５６】
以上説明したように、捕集空間の断面の大きさを帯電空間の断面の大きさよりも大きくする構成を用いることで、効率的にＵＦＰを捕集することが可能となる。
【００５７】
【表３】
2019120845.tif 000005
【００５８】
なお、本構成では帯電手段２００ｂにおける第１の電極２００ｂ１は等間隔に山形の突起が付いた金属板を用いたが、金属ワイヤーでもよい。
【００５９】
また、本構成では第２の電極部としての捕集電極２００ｃはグラウンドに接続されている（捕集電極２００ｃは接地され、その電位はゼロである）が、帯電手段２００ａに印加される電圧と逆極性の電圧が印加されていてもよい。すなわち、第２の電極部としての捕集電極２００ｃの電位は、第１の電極部を構成する第１の電極２００ｂ１と第２の電極２００ｂ２のうちの第１の電極２００ｂ１の電位と逆極性であっても良い。
【００６０】
更には、第２の電極部としての捕集電極２００ｃの電位は、第１の電極部を構成する第１の電極２００ｂ１と第２の電極２００ｂ２のうちの第１の電極２００ｂ１の電位と同極性であって、よりゼロに近い値であっても良い。
【００６１】
また、本構成では排気ダクト２００ａが全て樹脂で形成されているが、捕集空間２００ａ２を構成する壁の一部がグラウンドに接続した（接地された）金属部品で形成されていてもよい。捕集空間２００ａ２の壁を金属部品にすることで、その金属壁も捕集電極として使うことができ、捕集電極の表面積を増やすことができる。捕集電極の表面積が増えると、帯電したＵＦＰが捕集電極に近付く可能性が高くなり、捕集効率を高くすることができる。
【００６２】
また、本構成では捕集電極２００ｃは平板形状としていたが、捕集電極が突起、または曲げを有してもよい。捕集電極が突起、または曲げを有することで捕集電極の表面積を増やすことができ、上述した理由と同様に捕集効率を高くすることができる。
【００６３】
《第２の実施形態》
本実施形態は、第１の実施形態に対し捕集空間の構成が異なるもので、この点以外は同様である。図８（Ａ）は、分岐した捕集空間を備える本実施形態の定着装置１０とＵＦＰ捕集手段２０２の縦断面図であり、図８（Ｂ）は定着装置１０とＵＦＰ捕集手段２０２の上面図である。本実施形態では、捕集電極２００ｃがそれぞれ配置された、第１の捕集空間２０２ａ２１と、第２の捕集空間２０２ａ２２に分岐している。
【００６４】
本実施形態で、捕集空間２０２ａ２を第１の捕集空間２０２ａ２１と第２の捕集空間２００ａ２２に分岐させた理由は、捕集空間を分岐させることで、断面が大きい捕集空間を設けることが難しい画像形成装置であっても設置を可能にするためである。
【００６５】
ファン２００ｄを回転させると、定着装置１０内で発生したＵＦＰは、開口１０９を経て吸気口から排気ダクト２０２ａ内の図中矢印方向に導かれる。導かれたＵＦＰを含む空気は、帯電空間２００ａ１を通過し、その後第１の捕集空間２０２ａ２１と第２の捕集空間２０２ａ２２を通過することでＵＦＰが捕集され、排気口２００ｅを通過して装置外へ排出される。
【００６６】
捕集空間２０２ａ２の空気の進行方向に対する断面の大きさは、第１の捕集空間２０２ａ２１の空気の進行方向に対する断面の大きさＳ４と第２の捕集空間２０２ａ２２の空気の進行方向に対する断面の大きさＳ５の合計値で表される。本実施形態では、捕集空間２０２ａ２の断面の大きさが帯電空間２００ａ１の断面の大きさＳ１よりも大きくなるようにした（つまり、Ｓ４＋Ｓ５＞Ｓ１）。その結果、捕集空間２０２ａ２を通過するＵＦＰの速度が遅くなり、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
なお、第１の捕集空間２０２ａ２１の断面の大きさＳ４と第２の捕集空間２０２ａ２２の断面の大きさＳ５は同じでなくてもよい。
【００６８】
また、本実施形態では、捕集空間２０２ａ２が第１の捕集空間２０２ａ２１と、第２の捕集空間２０２ａ２２の２つに分岐させた構成としたが、分岐数は３つ以上であっても良い。
【００６９】
《第３の実施形態》
本実施形態は、第１の実施形態に対し、画像形成装置内の電子回路基板が配置された空間（電装空間）を捕集空間として使うもので、この点以外は第１の実施形態と同様である。図９は、本実施形態の画像形成装置１４の縦断面図を示しており、レーザービームスキャナ４の近傍の、レーザー光Ｌの進行方向とは逆方向の空間に、電子回路基板が配置された電装空間１５を有する。なお、本実施形態の画像形成装置１４および定着装置１０の構成は、第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００７０】
図１０（Ａ）は本実施形の定着装置１０とＵＦＰ捕集手段２０３の縦断面図であり、図１０（Ｂ）は定着装置１０とＵＦＰ捕集手段２０３の上面図である。捕集空間２０３ａ２は電装空間１５であり、捕集電極２０３ｃは、電装空間１５に配置されている電子回路基板を用いる。電子回路基板、電子回路基板上に取り付けられた電子部品は電圧が印加されている、またはグラウンドに接続されているため、帯電したＵＦＰを捕集することができる。
【００７１】
本実施形態で、画像形成装置１４に既存の電装空間１５を捕集空間２０３ａ２として用いた理由は、ＵＦＰ捕集手段の捕集空間を特別に設ける必要がないため、ＵＦＰ捕集手段の設置が容易になるためである。また、電装空間１５に吹き込む空気が所望の温度より下がっている場合は、電子回路基板上に取り付けられた電子部品を冷却することも可能である。
【００７２】
ファン２００ｄを回転させると、定着装置１０内で発生したＵＦＰは、格子状の開口１０９から、排気ダクト２０３ａ内の図中矢印方向に導かれる。導かれたＵＦＰを含む空気は、帯電空間２００ａ１を通過し、捕集空間２０３ａ２を通過することでＵＦＰを捕集され、排気口２００ｅを通過して装置外へ排出される。
【００７３】
捕集空間２０３ａ２内の空気の進行方向としては、流入口から通気口２００ｅに進行する大局的な空気流（図１０（Ａ）に示す矢印Ｃ）を想定した。したがって、捕集空間２０３ａ２の空気の進行方向に対する断面Ｓ６は、矢印Ｃに対する断面となる。本実施形態では、捕集空間２０３ａ２の断面の大きさＳ６が帯電空間２００ａ１の断面の大きさＳ１よりも大きくなるようにした。その結果、捕集空間２０３ａ２を通過するＵＦＰの速度が遅くなり、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００７５】
（変形例１）
上述した実施形態では、画像形成装置がＵＦＰ捕集手段２００を備える構成を説明したが、定着装置がＵＦＰ捕集手段２００を備える構成としても良い。
【００７６】
そして、上述した実施形態では、定着装置における加熱はヒータによるものであったが、本発明はこれに限らず、励磁コイルを用いた電磁誘導方式などを用いても良い。この場合、ヒータ３００に替わるバックアップ部材を設ければ、加圧された状態のニップ部を形成することが可能である。
【００７７】
（変形例２）
上述した実施形態では、記録材として記録紙を説明したが、本発明における記録材は紙に限定されるものではない。一般に、記録材とは、画像形成装置によってトナー像が形成されるシート状の部材であり、例えば、定型或いは不定型の普通紙、厚紙、薄紙、封筒、葉書、シール、樹脂シート、ＯＨＰシート、光沢紙等が含まれる。なお、上述した実施形態では、便宜上、記録材の扱いを給紙、排紙などの用語を用いて説明したが、これによって本発明における記録材が紙に限定されるものではない。
【００７８】
（変形例３）
上述した実施形態では、未定着トナー像をシートに定着する定着装置を例に説明したが、本発明は、これに限らず、画像の光沢を向上させるべく、シートに仮定着されたトナー像を加熱加圧する装置（この場合も定着装置と呼ぶ）にも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００７９】
２・・感光ドラム、９・・転写ローラ、１０・・定着装置、２００ａ・・排気ダクト、２００ａ１・・帯電空間（第１の空間）、２００ａ２・・捕集空間（第２の空間）、２００ｂ１・・第１の電極（第１の電極部）、２００ｂ２・・第２の電極（第１の電極部）、２００ｃ・・捕集電極（第２の電極部）
【図１】
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【図２】
2019120845.tif 000007
【図３】
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【図４】
2019120845.tif 000009
【図５】
2019120845.tif 000010
【図６】
2019120845.tif 000011
【図７】
2019120845.tif 000012
【図８】
2019120845.tif 000013
【図９】
2019120845.tif 000014
【図１０】
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