JP6340959B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸ及びプリンター複合機等の画像形成装置に関し、特に、画像形成装置に搭載される定着装置から発生する超微粒子（Ｕｌｔｒａ Ｆｉｎｅ Ｐａｒｔｉｃｌｅ、略してＵＦＰ）の放出量を低減する技術に関する。

画像形成装置では、シート上に転写された未定着のトナー像を熱定着させることにより、シートに画像を形成している。定着装置は、一対の定着部材を圧接することにより形成される定着ニップにシートを通過させて、シートを加熱しつつ圧接することにより熱定着させている。定着部材は円筒形状のローラーや無端状のベルトであり、シリコンゴム製の弾性層を有するものが一般的である。

ところが、定着部材のシリコンゴムが高温になると、シリコンゴム中の低分子シロキサンが揮発し、これが排気される過程で凝集して粒径１００ｎｍ以下の超微粒子（Ｕｌｔｒａ Ｆｉｎｅ Ｐａｒｔｉｃｌｅ、略して「ＵＦＰ」）が生成されると考えられている。また、定着装置においてトナーが加熱溶解される際に、トナーの成分の一部が揮発凝結してＵＦＰが生成されると考えられている。

定着装置におけるＵＦＰの放出量は極微量であり、それ自体が直ちに人体や環境等に悪影響を及ぼすものではないが、最近、環境保護への人々の意識が高まっていることを斟酌すると、たとえ極微量であったとしても極力放出しないようにすることが望ましい。
画像形成装置から放出されるＵＦＰを低減する従来の技術として、例えば、目の細かいフィルターによりＵＦＰを捕獲する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、例えば、排気ダクト内を加熱してＵＦＰの元となる成分を凝集させない技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１２−１２８０１３号公報 特開２０１３−３５０７号公報

特許文献１の技術では、フィルターの寿命を延ばすために、パーティクルカウンターを用いてＵＦＰの個数を検出し、ＵＦＰが多いと検出されたときにはＵＦＰ捕集用の目の細かいフィルターを使用し、ＵＦＰが少ないと検出されたときには粉塵用の目の粗いフィルターを使用している。パーティクルカウンターは、一般に微粒子からの光の散乱の強さを測り、その粒子の大きさに比例した光強度を電気信号として取り出すことで特定の大きさの微粒子の数を測定する独立した計測器である。このようにパーティクルカウンターは比較的構造が複雑なので比較的高価であり、画像形成装置の価格に大きく影響するという問題がある。またパーティクルカウンターを設置するスペースが必要なので、画像形成装置が大型化するという問題がある。

特許文献２の技術では、排気ダクト内を、ＵＦＰが凝結しない温度以上になるように、常にヒーターで加熱している。ところがＵＦＰの発生量は常に一定ではなく、印字条件や使用環境によりにより変化している。よって、ＵＦＰがほとんど発生していないときであってもヒーターで加熱していることがあり、無駄なエネルギーを消費しているという問題がある。

本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、パーティクルカウンター等の計測器を用いることなく、ＵＦＰの個数を知ることができる画像形成装置を提供することを第１の目的とする。また、ＵＦＰを低減する機構における無駄なエネルギーの消費を抑えることができる画像形成装置を提供することを第２の目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、駆動中に超微粒子の発生を伴うことがある定着装置と、超微粒子の機外への放出量を低減する低減手段と、超微粒子の発生量の推定値に基づいて、前記低減手段を制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、予め設定された定着温度において、標準的な条件において発生するであろう超微粒子の発生量の推定値を、片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減し、片面印刷である場合に、両面印刷である場合よりも、前記発生量の推定値を増加する。

ここで、前記制御手段は、前記発生量の推定値が所定値を超えた場合に、前記低減手段に超微粒子を低減させるように制御することができる。
ここで、前記制御手段は、さらに、前記標準的な条件よりも画像印字率が高い場合に、前記片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減した前記発生量の推定値を増加させるか、あるいは、前記標準的な条件よりも画像印字率が低い場合に、前記片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減した前記発生量の推定値を減少させることができる。

ここで、前記制御手段は、さらに、前記標準的な条件よりも前記定着装置の前回加熱使用終了時からの経過時間が長い場合に、前記片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減した前記発生量の推定値を増加させるか、あるいは、前記標準的な条件よりも前記定着装置の前回加熱使用終了時からの経過時間が短い場合に、前記片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減した前記発生量の推定値を減少させることができる。
ここで、前記制御手段は、さらに、前記標準的な条件よりも前記定着装置の使用カウントが多い場合に、前記片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減した前記発生量の推定値を増加させるか、あるいは、前記標準的な条件よりも前記定着装置の使用カウントが少ない場合に、前記片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減した前記発生量の推定値を減少させることができる。

ここで、前記制御手段は、さらに、前記標準的な条件よりも外気温度が低い場合に、前記片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減した前記発生量の推定値を増加させるか、あるいは、前記標準的な条件よりも外気温度が高い場合に、前記片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減した前記発生量の推定値を減少させることができる。
ここで、前記画像形成装置は、さらに、前記定着装置において発生する気体をダクト内に取り込み、取り込んだ前記気体をダクトから機外へ放出する排気手段を備え、前記低減手段は、前記ダクト内を加熱することにより、超微粒子の機外への放出量を低減することができる。

ここで、前記低減手段は、多段階あるいは無段階に出力を可変することができ、前記制御手段は、超微粒子の発生量の推定値に基づいて、前記低減手段の出力を変化させることができる。
ここで、前記画像形成装置は、さらに、前記定着装置において発生する気体をダクト内に取り込み、取り込んだ前記気体をダクトから機外へ放出する排気手段を備え、前記低減手段は、前記ダクト内の気体を、捕集フィルターに通すことにより、超微粒子の機外への放出量を低減することができる。

ここで、前記画像形成装置は、さらに、前記定着装置において発生する気体をダクト内に取り込み、取り込んだ前記気体をダクトから機外へ放出する排気手段を備え、前記低減手段は、前記ダクト内の超微粒子を荷電し、前記ダクト内の気体を、静電フィルターに通すことにより、超微粒子の機外への放出量を低減することができる。

上記構成を備えることにより、定着温度とその他のパラメータに応じてＵＦＰの個数を推定することができるので、パーティクルカウンター等の計測器を用いることなく、ＵＦＰの個数を知ることができる。また、ＵＦＰがほとんど発生していないときには、ＵＦＰを低減しないように制御するか、もしくは省エネルギーモードで稼働させて超微粒子を低減させる能力を制限することができるので、ＵＦＰを低減する装置における無駄なエネルギーの消費を抑えることができる。

本実施形態に係るプリンターの構成を示す図である。 定着装置における定着ローラー及び加圧ローラーの構造を示す図である。 本実施形態に係る画像形成装置の概要を示す図である。 ＵＦＰ低減部及び排気部の具体例を示す図である。 ＵＦＰ低減部及び排気部の他の具体例を示す図である。 定着温度及び画像印字率とＵＦＰ発生量との相関関係を示す図である。 外気温度とＵＦＰ発生量との相関関係を示す図である。 定着装置の前回加熱使用終了時からの経過時間とＵＦＰ発生量との相関関係を示す図である。 定着装置の使用カウントとＵＦＰ発生量との相関関係を示す図である。 ＵＦＰの発生量の推定する方法の一例を示す図である。 第１テーブルの一例を示す図である。 第２テーブルの一例を示す図である。 第３テーブルの一例を示す図である。 第４テーブルの一例を示す図である。

＜実施形態＞
＜構成＞
以下、本発明に係る一形態の画像形成装置の実施形態を、タンデム型カラーデジタルプリンター（以下、単に「プリンター」という。）に適用した場合を例にして説明する。
［１］プリンターの構成
先ず、本実施形態に係るプリンター１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンター１の構成を示す図である。同図に示すように、このプリンター１は、画像プロセス部３、給紙部４、定着装置５、制御部６０を備えている。

プリンター１は、ネットワーク（例えばＬＡＮ）に接続され、外部の１つ以上の端末装置（不図示）や図示しない操作パネルから印刷指示を受け付けると、その指示に基づいて、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナー像を形成し、これらを多重転写してフルカラーの画像を形成することにより、記録シートへの印刷処理を実行する。以下、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各再現色をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋと表し、各再現色に関連する構成要素の番号にこのＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添字として付加する。

画像プロセス部３は、作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、露光部１０、中間転写ベルト１１、二次転写ローラー４６などを有している。作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの構成は、いずれも同様の構成であるため、以下、主として作像部３Ｙの構成について説明する。
作像部３Ｙは、感光体ドラム３１Ｙと、その周囲に配設された現像器３２Ｙ、帯電器３３Ｙ、１次転写ローラー３４Ｙなどを有しており、感光体ドラム３１Ｙ上にＹ色のトナー像を作像する。現像器３２Ｙは、感光体ドラム３１Ｙに対向し、感光体ドラム３１Ｙに帯電トナーを搬送する。

中間転写ベルト１１は、無端状のベルトであり、従動ローラー１２と駆動ローラー１３に張架されて矢印Ｃ方向に周回駆動される。又、従動ローラー１２の近傍には、中間転写ベルト上に残留するトナーを除去するためのクリーナー１４が配置されている。
露光部１０は、レーザーダイオードなどの発光素子を備え、制御部６０からの駆動信号によりＹ〜Ｋ色の画像形成のためのレーザー光Ｌを発し、作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの各感光体ドラムを露光走査する。この露光走査により、帯電器３３Ｙにより帯電された感光体ドラム３１Ｙ上に静電潜像が形成される。作像部３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの各感光体ドラム上にも同様にして静電潜像が形成される。

各感光体ドラム上に形成された静電潜像は、作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの各現像器により現像されて各感光体ドラム上に対応する色のトナー像が形成される。形成されたトナー像は、作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの各１次転写ローラー（図１では、作像部３Ｙに対応する一次転写ローラーのみ符号３４Ｙを付し、他の一次転写ローラーについては、符号を省略している。）により、中間転写ベルト１１上の同じ位置に重ね合わされるように、中間転写ベルト１１上にタイミングをずらして順次１次転写された後、二次転写ローラー４６による静電力の作用により中間転写ベルト１１上のトナー像が一括して記録シート上に二次転写される。

カラー印刷において利用される作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃの各感光体は、中間転写ベルト１１との間で接触及び離間が可能なように構成されており、モノクロ印刷を行う場合には、作像部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃの各感光体と中間転写ベルト１１とは離間され、カラー印刷を行う場合には、各感光体と中間転写ベルト１１とが接触されるように構成されている。
中間転写ベルトと各感光体の間を、カラー印刷時とモノクロ印刷時とで接触・離間させる機構としては、例えば、特許文献（特開平１０−１８１９２７号公報）に開示されているような、電磁クラッチ、クラッチギア、アーム等を用いたベルト装置の機構を利用することができる（明細書の段落４３、４４、５２〜５５の記載、及び図２、図３の記載参照
）。

トナー像が二次転写された記録シートは、さらに定着装置５に搬送され、記録シート上
のトナー像（未定着画像）が、定着装置５において加熱及び加圧されて記録シートに熱定
着される。
そして、片面印刷時には、熱定着後の記録シートは、切替ガイド部材７０を介して排出ローラー７１へ搬送され、排出ローラー７１により排紙トレイ８０に排出され、両面印刷時には、片面が熱定着された記録シートは、切替ガイド部材７０を介して反転ローラー７２へ搬送される。

反転ローラー７２は、片面が熱定着された記録シートが搬送されると、当該記録シートの搬送方向を反転させ、切替ガイド部材７０を介して搬送ローラー７３へ搬送される。搬送ローラー７３へ搬送された記録シートは、さらに搬送ローラー７４、７５、７６に順次搬送され、タイミングローラー４５へ導かれ、記録シート面が反転される。
その後、片面が熱定着された記録シートは、タイミングローラー４５を介して再び二次転写位置４７に搬送され、記録シートのトナー像が熱定着されていない方の面に、トナー像が二次転写された後、定着装置５で熱定着されて、切替ガイド部材７０を介して排出ローラー７１へ搬送され、排出ローラー７１により排紙トレイ８０へ排出される。これにより、記録シートの両面にトナー像が熱定着され、当該記録シートについて両面印刷が完了する。

切替ガイド部材７０は、定着装置５から排出ローラー７１へ向かう搬送路と、定着装置５から反転ローラー７２へ向かう搬送路との分岐点に配され、回動することにより、記録シートの搬送路を、排出ローラー７１側と反転ローラー７２側の何れか一方に切替える。切替ガイド部材７０の回動は、例えば、駆動モーターにより行わる。制御部６０により、駆動モーターの駆動が制御されることにより、切替ガイド部材７０の回動が制御される。

又、装置内部には、作像部の周辺において滞留する熱気を排気するための排気ダクト３１０および排気ファン３１１が設けられている。これにより、滞留する熱気を排気し、現像器内のトナーが、滞留する熱気の影響で溶融しないようにしている。さらに、作像部３Ｋの近傍には、機内温度を測定するための機内温度センサ３２０が設けられている。
給紙部４は、記録シートを収容する給紙カセット４１と、給紙カセット４１内の記録シートを搬送路上に１枚ずつ繰り出す繰り出しローラー４２と、繰り出された記録シートをタイミングローラー４５へ搬送する搬送ローラー４３、４４と、二次転写位置４７に送り出すタイミングをとって記録シートを搬送するタイミングローラー４５などを備えている。

給紙カセットは、１つに限定されず、複数であってもよい。記録シートとしては、大きさや厚さの異なる用紙（普通紙、厚紙）やＯＨＰシートなどのフィルムシートを利用できる。給紙カセットが複数ある場合には、大きさ又は厚さ又は材質の異なる記録シートを複数の給紙カセットに収納することとしてもよい。
タイミングローラー４５は、同じ位置に重ね合わされるように中間転写ベルト１１上に一次転写されたトナー像が二次転写位置に搬送されるタイミングに合わせて記録シートをニ次転写位置４７に搬送し、中間転写ベルト１１に当接させる。そして、二次転写ローラー４６により中間転写ベルト１１上のトナー像が一括して記録シート上に二次転写される。

繰り出しローラー４２、搬送ローラー４３、４４、タイミングローラー４５等の各ローラーは、搬送モーター（不図示）を動力源とし、歯車ギヤやベルトなどの動力伝達機構（不図示）を介して回転駆動される。この搬送モーターとしては、例えば、高精度の回転速度の制御が可能なステッピングモーターが使用される。
定着装置５は、定着ローラー５１と加圧ローラー５２を有し、両ローラー間に形成される定着ニップ部に、トナー像が二次転写された記録シートを挿入して記録シートを加圧状態で加熱して、当該トナー像を記録シートに熱定着させる。定着ローラー５１には、ハロゲンヒーター等の発熱体が内包され、この発熱体のオン・オフを制御部６０により制御することで、定着装置５の温度制御が行われる。なお、定着装置の加熱方式は、上記のような熱ローラー方式に限定されず、例えば、電磁誘導加熱方式であってもよいし、抵抗発熱体による加熱方式であってもよい。

又、定着ローラー５１は、駆動モーター等の駆動力により回転し、定着ローラー５１の回転に伴って加圧ローラー５２が従動回転する。この回転の制御は、制御部６０により行われる。
［２］定着装置の詳細な構成
図２は、定着装置５における定着ローラー５１及び加圧ローラー５２の構造を示す図である。

定着ローラー５１は、例えば、直径４０ｍｍであり、ハロゲンヒーター等の発熱体が内包された円筒状のアルミ製の芯金５１ａ（３ｍｍ厚）、シリコンゴム製の弾性層５１ｂ（２ｍｍ厚）、ＰＦＡ（フッ素樹脂）チューブ製の表層５１ｃ（５０μｍ厚）を含む。加圧ローラー５２は、例えば、直径４０ｍｍであり、アルミ製の芯金５２ａ（直径３２ｍｍ）、シリコンゴム製の弾性層５２ｂ（４ｍｍ厚）、ＰＦＡチューブ製の表層５２ｃ（５０μｍ厚）を含む。

［３］機能構成
図３は、本実施形態に係る画像形成装置１００の概要を示す図である。
画像形成装置１００は、上記プリンター１に相当し、定着装置１１０、ＵＦＰ低減部１２０、排気部１３０及び制御部１４０を備える。
定着装置１１０は、上記定着装置５に相当し、シリコンゴム弾性層等の超微粒子の発生源を含み、駆動中に超微粒子の発生を伴うことがある。

ＵＦＰ低減部１２０はＵＦＰの機外への放出量を低減する。
排気部１３０は、駆動中に定着装置１１０から発生するＵＦＰの元となる低分子シロキサン等を含む気体をダクト内に取り込み、取り込んだ気体をダクトから機外へ排気する。
図４は、ＵＦＰ低減部１２０及び排気部１３０の具体例を示す図である。図４に示すように、定着装置１１０における用紙の入口及び出口の開口部に向けてダクト１３１の吸引口が設けられ、定着装置１１０から発生する気体をダクト１３１内に取り込む。ダクト１３１の出口にはファン１３２が設けられており、ダクト１３１内の気体を速やかに機外に排出することができる。ダクト１３１内には、ＵＦＰ低減部１２０として例えば抵抗発熱体の加熱ヒーター１２１が設けられており、ダクト１３１内に取り込んだ気体を加熱することにより、ダクト１３１内において超微粒子を低減し、超微粒子の機外への放出量を低減することができる。なお、加熱ヒーター１２１は、例えば入力電圧を可変することにより、多段階あるいは無段階に出力を可変することが好ましい。

図５は、ＵＦＰ低減部１２０及び排気部１３０の他の具体例を示す図である。図５に示すように、定着装置１１０における用紙の入口及び出口の開口部に向けてダクト１３１の吸引口が設けられ、定着装置１１０から発生する気体をダクト１３１内に取り込む。ダクト１３１の出口にはファン１３２が設けられており、ダクト１３１内の気体を速やかに機外に排出することができる。ダクト１３１には２つの経路があり、ＵＦＰ低減部１２０として一方の経路にのみＵＦＰ用の捕集フィルター１２２が設けられており、ダクト１３１内の気体を捕集フィルター１２２に通すことにより、超微粒子の機外への放出量を低減することができる。２つの経路の分岐点には可動弁１２３が設けられており、ダクト１３１内の気体を捕集フィルター１２２に通すか否かを選択することができる。

なお、ダクト１３１内にＵＦＰを荷電するＵＦＰイオン化装置を設け、捕集フィルター１２２の代わりに静電フィルターを設けることにより、超微粒子の機外への放出量を低減することも有効である。
制御部１４０は、ＵＦＰの発生量の推定値に基づいて、ＵＦＰ低減部１２０を制御する。より詳しくは、制御部１４０は、予め設定された定着温度において、標準的な条件において発生するであろう超微粒子の発生量の推定値を、用紙サイズ、両面印刷か片面印刷か、画像印字率、定着装置１１０の前回加熱使用からの経過時間、定着装置１１０の使用カウント、及び、外気温度のうちの少なくとも１つに基づいて増減する。

ここで、標準的な条件とは、例えば以下の通りである。
・定着装置の前回加熱使用終了時からの経過時間：飽和時間（１２時間）以上
・定着装置の使用カウント：飽和カウント（１０ｋｐ）以上
・印字用紙：ＣＦ８０（推奨紙 坪量８０ｇ／ｍ²）Ａ４サイズ
・印字画像：画像印字率０％（白紙）
・外気温度：２３℃
なお、制御部１４０は、ＵＦＰの発生量の推定値が所定値を超えた場合に、ＵＦＰ低減部１２０に超微粒子を低減させるように制御することが好ましい。また制御部１４０は、ＵＦＰの発生量の推定値が所定値を超えない場合には、低減手段の稼働を停止させて超微粒子を低減しないようにするか、もしくは低減手段を省エネルギーモードで稼働させて超微粒子を低減させる能力を制限することが好ましい。ここで所定値とは、例えば“１×１０⁸個／１０分”〜“１×１０¹¹個／１０分”程度である。

また制御部１４０は、ＵＦＰ低減部１２０として加熱ヒーター１２１を用いる場合において、加熱ヒーター１２１をＯＮ／ＯＦＦさせるだけでなく、ＵＦＰの発生量の推定値に基づいて、加熱ヒーター１２１の出力を変化させて、必要最小限の電力で超微粒子の機外への放出量を低減することが好ましい。
以下に、ＵＦＰの発生量の推定方法について詳細に説明する。

図６は、定着温度及び画像印字率とＵＦＰ発生量との相関関係を示す図である。図６には、片面印刷で画像印字率２０％の場合（図６中のＡ）と、片面印刷で画像印字率０％（白紙）の場合（図６中のＢ）と、両面印刷で画像印字率２０％の場合（図６中のＣ）と、両面印刷で画像印字率０％（白紙）（図６中のＤ）の場合とを示している。横軸の定着温度は、非接触赤外線温度センサを用いて、定着ベルト５３の表面の中央を測定した実測値である。縦軸のＵＦＰ個数比率は、片面印刷、画像印字率２０％、定着温度１８０℃のときのＵＦＰ発生個数を１としたときの比率である。

図６に示すように、いずれも場合も、定着温度が高くなる程ＵＦＰ発生量が増加することがわかる。これは、定着ベルト５３や加圧ローラー５２のシリコンゴム弾性層の温度が高くなると低分子シロキサンの揮発量が増加するためであると考えられる。また、画像印字率０％のＵＦＰ発生量よりも、画像印字率２０％のＵＦＰ発生量の方が高くなっていることがわかる。これは、トナーの成分が揮発し、それが凝集するためであると考えられる。

ここで、図６における測定条件は以下の通りである。
・定着装置の前回加熱使用終了時からの経過時間：飽和時間（１２時間）以上
・定着装置の使用カウント：飽和カウント（１０ｋｐ）以上
・印字用紙：ＣＦ８０（推奨紙 坪量８０ｇ／ｍ²）Ａ４サイズ
・印字画像：画像印字率０％の場合：白紙、画像印字率２０％の場合：ＢＡＭエミッション測定用カラーチャート（ＢＡＭ規定書参照）
・片面印刷
・定着温度：１８０℃
・外気温度：２３℃
図７は、外気温度とＵＦＰ発生量との相関関係を示す図である。図７には、片面印刷で画像印字率２０％の場合（図７中のＡ）と、両面印刷で画像印字率２０％の場合（図７中のＢ）とを示している。横軸の印字開始時チャンバー温度は、画像形成装置１００を設置したチャンバー内の外気温度を測定した実測値である。縦軸のＵＦＰ個数比率は、片面印刷、画像印字率２０％、印字開始時チャンバー温度２３℃のときのＵＦＰ発生個数を１としたときの比率である。

図７に示すように、いずれも場合も、外気温度が低くなる程ＵＦＰ発生量が増加することがわかる。これは、外気温度が低くなるとダクト１３１から機外へ定着装置において発生する気体が排出された場合に、急激に冷やされて凝集し易くなるためであると考えられる。
また、図６及び図７に示すように、片面印刷のＵＦＰ発生量よりも両面印刷のＵＦＰ発生量の方が高いことがわかる。これは、両面印刷では表面が加熱定着された用紙が、裏面をプリントするために定着装置１１０近傍の搬送経路を通過して戻るとき、用紙の熱によってダクト１３１内の温度が上昇するので、凝集し難くなるためであると考えられる。

なお、図７における測定条件は以下の通りである。
・定着装置の前回加熱使用終了時からの経過時間：飽和時間（１２時間）以上
・定着装置の使用カウント：飽和カウント（１０ｋｐ）以上
・印字用紙：ＣＦ８０（推奨紙 坪量８０ｇ／ｍ²）Ａ４サイズ
・印字画像：画像印字率２０％：ＢＡＭエミッション測定用カラーチャート（ＢＡＭ規定書参照）
・定着温度：１８０℃
図８は、定着装置１１０の前回加熱使用終了時からの経過時間とＵＦＰ発生量との相関関係を示す図である。横軸の経過時間が長くなる程ＵＦＰ発生量が増加することがわかる。これは、時計を用いて計った実測値である。縦軸のＵＦＰ個数比率は、経過時間が飽和時間（１２時間）以上のときのＵＦＰ発生個数を１としたときの比率である。

図８に示すように、経過時間が長くなる程ＵＦＰ発生量が増加し、１２時間程度で飽和することがわかる。これは、時間の経過とともに過渡的にＵＦＰ発生量は増加するが、一定時間を経過すると均衡状態となりＵＦＰ発生量が安定するためであると考えられる。
ここで、図８における測定条件は以下の通りである。
・定着装置の使用カウント：飽和カウント（１０ｋｐ）以上
・印字用紙：ＣＦ８０（推奨紙 坪量８０ｇ／ｍ²）Ａ４サイズ
・印字画像：画像印字率２０％：ＢＡＭエミッション測定用カラーチャート（ＢＡＭ規定書参照）
・片面印刷
・定着温度：１８０℃
・外気温度：２３℃
図９は、定着装置１１０の使用カウントとＵＦＰ発生量との相関関係を示す図である。横軸の枚数は、画像形成装置１００に内蔵されたカウンターの数値である。縦軸のＵＦＰ個数比率は、使用カウントが飽和カウント（１０ｋｐ）以上のときのＵＦＰ発生個数を１としたときの比率である。

図９に示すように、枚数が多くなる程ＵＦＰ発生量が増加し、１００００枚程度で飽和することがわかる。これは、シリコンゴム中に含まれている低分子シロキサンは、定着加熱時の熱により時間の経過とともに揮発して減少するが、シリコンゴムの熱劣化により新たに低分子シロキサンが生成されるため、過渡的にＵＦＰ発生量は増加するが、一定時間を経過すると均衡状態となりＵＦＰ発生量が安定するためであると考えられる。

ここで、図９における測定条件は以下の通りである。
・定着装置の前回加熱使用終了時からの経過時間：飽和時間（１２時間）以上
・印字用紙：ＣＦ８０（推奨紙 坪量８０ｇ／ｍ²）Ａ４サイズ
・印字画像：画像印字率２０％：ＢＡＭエミッション測定用カラーチャート（ＢＡＭ規定書参照）
・片面印刷
・定着温度：１８０℃
・外気温度：２３℃
図１０は、ＵＦＰの発生量の推定する方法の一例を示す図である。

（１）片面印刷か両面印刷かを判断する（ステップＳ１）。
（２）片面印刷の場合は、片面印刷における標準的な条件において発生するであろうＵＦＰの発生量の推定値を片面用の標準発生量として取得する（ステップＳ２）。
（３）両面印刷の場合は、両面印刷における標準的な条件において発生するであろうＵＦＰの発生量の推定値を両面用の標準発生量として取得する（ステップＳ３）。

ここで標準的な条件とは、画像印字率０％、定着装置の前回加熱使用終了時からの経過時間が飽和時間（１２時間）以上、定着装置の使用カウントが飽和カウント（１０ｋｐ）以上、画像印字率２０％、外気温度２３℃である。
Ｔｆを定着設定温度、Ａ、Ｂを定数、ｅを自然対数の底（ネイピア数）とするとき、片面印刷の場合の標準発生量Ｕｂは、近似的に以下の式で与えられる。
Ｕｂ＝Ａｅ^B・^Tf
ここで、定数Ａ、Ｂは、片面印刷の画像印字率０％の場合において、定着温度を変化させて、パーティクルカウンター等を用いて実際の機器において、ＵＦＰの発生量を測定し、これらの測定値に基づいて、指数近似曲線を引くことによって決めることができる。

同様に、Ｕｂを標準発生量、Ｔｆを定着設定温度、Ｃ、Ｄを定数、ｅを自然対数の底（ネイピア数）とするとき、両面印刷の場合の標準発生量は、近似的に以下の式で与えられる。
Ｕｂ＝Ｃｅ^D・^Tf
ここで、定数Ｃ、Ｄは、両面印刷の画像印字率０％の場合において、定着温度を変化させて、パーティクルカウンター等を用いて実際の機器において、ＵＦＰの発生量を測定し、これらの測定値に基づいて、既知の指数近似曲線を引くことによって決めることができる。

なお、定着設定温度は、設計パラメータの１つであり、機器毎に予め設定され、所定の温度になるように制御するものなので、原則的に変動することはない。したがって、同一機器内において定着設定温度に対する標準発生量を毎回計算する必要がないので、片面印刷の場合と両面印刷の場合とでそれぞれの標準発生量を記憶しておき、合致する一方を読み出して使用してもよい。

また、片面印刷の場合と両面印刷の場合のどちらか一方のＵＦＰの発生量の推定値を標準発生量として記憶し、かつ片面印刷の場合と両面印刷の場合との間のＵＦＰの標準発生量の推定値の差分を記憶しておけば、一方のＵＦＰの発生量の推定値を当該差分に基づいて増減することで、他方の標準発生量を得ることができ、実質的に同じ処理を行わせることができる。具体的には、片面印刷におけるＵＦＰの発生量の推定値を標準発生量として記憶し、両面印刷の場合には標準発生量を減少させればよい。あるいは、両面印刷におけるＵＦＰの発生量の推定値を標準発生量として記憶し、片面印刷の場合には標準発生量を増加させればよい。
（４）標準発生量を、画像印字率に基づいて増減する（ステップＳ４）。

αを変数とするとき、画像印字率に基づいて増減されるＵＦＰの発生量の推定値Ｕ１は、以下の式で与えられる。
Ｕ１＝α・Ｕｂ
ここで変数αの値は、図６に示す画像印字率とＵＦＰ発生量との相関に基づく予測、あるいは実機による実測により作成された第１テーブルを用いて決定される。

図１１は、第１テーブルの一例を示す図である。
図１１によれば、画像印字率が高い程、変数αの値が大きくなるので、制御部１４０は、標準的な条件よりも画像印字率が高い場合に、ＵＦＰの発生量の推定値を増加させることになる。なお、制御部１４０は、標準的な条件よりも画像印字率が低い場合に、ＵＦＰの発生量の推定値を減少させてもよい。
（５）標準発生量を、前回加熱使用終了時からの経過時間及び使用カウントに基づいて増減する（ステップＳ５）。

β、γを変数とするとき、前回加熱使用終了時からの経過時間及び使用カウントに基づいて増減されるＵＦＰの発生量の推定値Ｕ２は、以下の式で与えられる。
Ｕ２＝β・γ・Ｕｂ
ここで変数βの値は、図８に示す前回加熱使用終了時からの経過時間とＵＦＰ発生量との相関に基づく予測、あるいは実機による実測により作成された第２テーブルを用いて決定される。

図１２は、第２テーブルの一例を示す図である。
図１２によれば、前回加熱使用終了時からの経過時間が０から１２．１ｈの間で、変数βの値が大きくなり、１２．１ｈ以上では一定なので、制御部１４０は、標準的な条件（１２．１ｈ（１２時間６分）以上）よりも定着装置の前回加熱使用からの経過時間が短い場合に、ＵＦＰの発生量の推定値を減少させることになる。なお、制御部１４０は、標準的な条件よりも定着装置の前回加熱使用からの経過時間が長い場合に、ＵＦＰの発生量の推定値を増加させてもよい。

ここで変数γの値は、図９に示す使用カウントとＵＦＰ発生量との相関に基づく予測、あるいは実機による実測により作成された第３テーブルを用いて決定される。
図１３は、第３テーブルの一例を示す図である。
図１３によれば、使用カウントが０から８．１ｋｐの間で、変数γの値が大きくなり、８．１ｋｐ以上では一定なので、制御部１４０は、標準的な条件（１０ｋｐ（１０，０００回）以上）よりも定着装置の使用カウントが少ない場合に、ＵＦＰの発生量の推定値を減少させることになる。なお、制御部１４０は、標準的な条件よりも定着装置の使用カウントが多い場合に、ＵＦＰの発生量の推定値を増加させてもよい。
（６）標準発生量を、用紙サイズに基づいて増減する（ステップＳ６）。

δを変数とするとき、画像印字率に基づいて増減されるＵＦＰの発生量の推定値Ｕ３は、以下の式で与えられる。
Ｕ３＝δ・Ｕ２
ここで変数δの値は、実機による実測により作成された第４テーブルを用いて決定される。

図１４は、第４テーブルの一例を示す図である。
（７）片面印刷か両面印刷かを判断する（ステップＳ７）。
（８）片面印刷の場合は、片面印刷における標準発生量を、外気温度に基づいて増減する（ステップＳ８）。
Ｔａを外気温度、Ｅ、Ｆを定数とするとき、外気温度に基づいて増減される片面印刷の場合のＵＦＰの発生量の推定値Ｕ４は、近似的に以下の式で与えられる。
Ｕ４＝Ｕ３×（（Ｅ・Ｔａ＋Ｆ）／（Ｅ・２３＋Ｆ））
ここで、定数Ｅ、Ｆは、図７に示す外気温度とＵＦＰ発生量との相関に基づいて、最小２乗法等を用いて１次直線を引くことによって決めることができる。
（９）両面印刷の場合は、両面印刷における標準発生量を、外気温度に基づいて増減する（ステップＳ９）。

Ｔａを外気温度、Ｇ、Ｈを定数とするとき、外気温度に基づいて増減される両面印刷の場合のＵＦＰの発生量の推定値Ｕ４は、近似的に以下の式で与えられる。
Ｕ４＝Ｕ３×（（Ｇ・Ｔａ＋Ｈ）／（Ｇ・２３＋Ｈ））
ここで、定数Ｇ、Ｈは、図７に示す外気温度とＵＦＰ発生量との相関に基づいて、最小２乗法等を用いて１次直線を引くことによって決めることができる。

図７によれば、外気温度が低い程、ＵＦＰの発生量が多くなるので、制御部１４０は、標準的な条件よりも外気温度が低い場合に、ＵＦＰの発生量の推定値を増加させることになり、標準的な条件よりも外気温度が高い場合に、ＵＦＰの発生量の推定値を減少させることになる。
なお、本実施形態においては、用紙サイズ、両面印刷か片面印刷か、画像印字率、定着装置の前回加熱使用からの経過時間、定着装置の使用カウント、及び、外気温度の全てに基づいて、ＵＦＰの標準発生量を増減しているが、これらのうちの少なくとも１つに基づいてＵＦＰの標準発生量を増減するだけでも、ＵＦＰの発生量の精度が向上するという効果が得られる。

以上のように、本実施形態によれば、定着温度とその他のパラメータに応じてＵＦＰの個数を推定することができるので、パーティクルカウンター等の計測器を用いることなく、ＵＦＰの個数を知ることができる。また、ＵＦＰがほとんど発生していないときには、ＵＦＰを低減しないように制御するか、もしくは省エネルギーモードで稼働させて超微粒子を低減させる能力を制限することができるので、ＵＦＰを低減する装置における無駄なエネルギーの消費を抑えることができる。

なお、コンピューターに本実施の形態のような動作を実行させることができるプログラムがコンピューター読み取り可能な記録媒体に記録され、この記録媒体が流通し取り引きの対象となり得る。また、当該プログラムは、例えばネットワーク等を介して流通して取り引きの対象となり得、また、表示装置に表示されたり印刷されて、利用者に提示されることもあり得る。

ここでコンピューター読み取り可能な記録媒体とは、例えば、フロッピーディスク、ＣＤ、ＭＯ、ＤＶＤ、メモリカード等の着脱可能な記録媒体、及び、ハードディスク、半導体メモリ等の固定記録媒体等であり、特に限定されるものではない。

本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸ及びプリンター複合機等の画像形成装置に広く適用することができる。本発明によって、パーティクルカウンター等の計測器を用いることなく、無駄なエネルギーの消費を抑えることができ、その産業的利用価値は極めて高い。

１００ 画像形成装置
１１０ 定着装置
１２０ ＵＦＰ低減部
１２１ 加熱ヒーター
１２２ 捕集フィルター
１２３ 可動弁
１３０ 排気部
１３１ ダクト
１３２ ファン
１４０ 制御部

Claims (10)

1. 駆動中に超微粒子の発生を伴うことがある定着装置と、
   超微粒子の機外への放出量を低減する低減手段と、
   超微粒子の発生量の推定値に基づいて、前記低減手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   予め設定された定着温度において、標準的な条件において発生するであろう超微粒子の発生量の推定値を、片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減し、片面印刷である場合に、両面印刷である場合よりも、前記発生量の推定値を増加すること
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、
   前記発生量の推定値が所定値を超えた場合に、前記低減手段に超微粒子を低減させるように制御する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、さらに、
   前記標準的な条件よりも画像印字率が高い場合に、前記片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減した前記発生量の推定値を増加させるか、あるいは、前記標準的な条件よりも画像印字率が低い場合に、前記片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減した前記発生量の推定値を減少させる請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、さらに、
   前記標準的な条件よりも前記定着装置の前回加熱使用終了時からの経過時間が長い場合に、前記片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減した前記発生量の推定値を増加させるか、あるいは、前記標準的な条件よりも前記定着装置の前回加熱使用終了時からの経過時間が短い場合に、前記片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減した前記発生量の推定値を減少させる請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、さらに、
   前記標準的な条件よりも前記定着装置の使用カウントが多い場合に、前記片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減した前記発生量の推定値を増加させるか、あるいは、前記標準的な条件よりも前記定着装置の使用カウントが少ない場合に、前記片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減した前記発生量の推定値を減少させる請求項１又は２に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、さらに、
   前記標準的な条件よりも外気温度が低い場合に、前記片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減した前記発生量の推定値を増加させるか、あるいは、前記標準的な条件よりも外気温度が高い場合に、前記片面印刷か両面印刷か、に基づいて増減した前記発生量の推定値を減少させる請求項１又は２に記載の画像形成装置。
7. 前記画像形成装置は、さらに、
   前記定着装置において発生する気体をダクト内に取り込み、取り込んだ前記気体をダクトから機外へ放出する排気手段を備え、
   前記低減手段は、
   前記ダクト内を加熱することにより、超微粒子の機外への放出量を低減することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記低減手段は、
   多段階あるいは無段階に出力を可変することができ、
   前記制御手段は、
   超微粒子の発生量の推定値に基づいて、前記低減手段の出力を変化させる請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記画像形成装置は、さらに、
   前記定着装置において発生する気体をダクト内に取り込み、取り込んだ前記気体をダクトから機外へ放出する排気手段を備え、
   前記低減手段は、
   前記ダクト内の気体を、捕集フィルターに通すことにより、超微粒子の機外への放出量を低減することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記画像形成装置は、さらに、
    前記定着装置において発生する気体をダクト内に取り込み、取り込んだ前記気体をダクトから機外へ放出する排気手段を備え、
    前記低減手段は、
    前記ダクト内の超微粒子を荷電し、前記ダクト内の気体を、静電フィルターに通すことにより、超微粒子の機外への放出量を低減することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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