JP6447004B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンター、複写機及びプリンター複合機等の定着装置を有する画像形成装置に関し、特に、定着装置の駆動中に発生する超微粒子を捕集する技術に関する。

プリンター、複写機等の画像形成装置では、記録シート上に形成されたトナー像を定着装置の定着部材に圧接させてトナー像を熱定着させることにより、画像形成処理を行っている。この定着装置を駆動した際に発生する熱により、定着部材を構成する物質（定着部材の弾性層に含まれる低分子シロキサン）等から粒子径が１００ｎｍ以下の超微粒子（Ｕｌｔｒａ Ｆｉｎｅ Ｐａｒｔｉｃｌｅ、以下、略して「ＵＦＰ」という。）が発生することが知られている。

このＵＦＰは、それ自体が特に人体や環境等に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急速に高まっていることを斟酌すると、極力排出させないようにすることが望ましい。
このＵＦＰの排出を防止するための技術として、例えば、特許文献１には、主電源の投入直後のように、定着部材が低温状態にある時に定着装置の駆動が開始されてＵＦＰの発生量が急激に増加した場合に、画像形成装置内に充満したＵＦＰが、適正な排気経路からではなく、装置の隙間などから意図せずに機外に漏れ出さないように、定着装置の排気ファンを通常時より高速に駆動させて発生したＵＦＰを確実にダクト内に取り込んだ後、フィルターに導いてＵＦＰを捕集させる技術が開示されている。

これにより、発生量が増加したＵＦＰをフィルターに確実に導いて捕集させることができる。

特開２０１４−４４２３８号公報

しかしながら、上記の先行技術では、ＵＦＰを捕集するために、排気ファンを高速に駆動するため、ＵＦＰを含む空気がフィルターを通過するときの風速が大きくなり、その分、フィルターの捕集効率が低下してフィルターに捕集しきれずに排気されるＵＦＰが増加するという問題が生じる。
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、排気ファンを高速に駆動した場合にも、高い捕集効率でＵＦＰを捕集することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る画像形成装置は、定着部材を目標温度まで加熱した後、トナー像を形成した記録シートを前記定着部材に圧接させてトナー像を熱定着させる定着装置を有する画像形成装置であって、取込口と出口とを有するダクトと、前記定着装置の駆動中に発生する超微粒子を含む空気を前記取込口から取り込み、当該空気を前記取込口から前記出口へ通過させて機外へ排気する排気手段と、前記超微粒子を捕集する性能を有した複数のフィルターであって、前記ダクト内の流路方向における異なる位置に配置され、何れか１つのみが前記超微粒子を捕集可能な状態と、全てのフィルターが前記超微粒子を捕集可能な状態と、に切り替え可能な複数のフィルターと、
自装置が、前記超微粒子の発生量が急激に増加するイニシャルバーストの期間にあるか否かを推定する推定手段と、
自装置がイニシャルバースト期間にない場合には、前記ダクト内の複数のフィルターの内、何れか１つのみを、前記捕集可能な状態に切り替え、
自装置がイニシャルバースト期間にある場合には、前記ダクト内の複数のフィルターを全て、前記捕集可能な状態に切り替える切替手段と、
を備える。

ここで、前記推定手段は、電源オン時又は前記定着部材の温度が前記目標温度よりも低い待機状態からの復帰時からの経過時間が、所定範囲の時間内である場合に、イニシャルバースト期間にあると推定し、前記経過時間が、前記所定範囲の時間外である場合に、イニシャルバースト期間にないと推定することとすることができる。
又、前記画像形成装置は、前記定着部材の温度を監視する温度監視手段を備え、前記推定手段は、監視温度が上昇し、前記超微粒子の発生量が急上昇し始める温度に相当する閾値温度に達してから所定時間以内である場合に、自装置がイニシャルバースト期間にあると推定し、それ以外の場合にはイニシャルバースト期間にないと推定することとすることができる。

又、前記排気手段は、イニシャルバースト期間にある場合に通過させる前記空気の風量が、イニシャルバースト期間にない場合の当該風量よりも大きくなるようにすることとすることができる。
又、前記複数のフィルターの内、第１フィルターは、前記流路方向の最下流の位置に配置され、イニシャルバースト期間にある場合に、前記空気が最後に通過するフィルターであり、前記切替手段は、イニシャルバースト期間にない場合に、前記第１フィルターを前記捕集可能な状態に切り換えることとすることができる。

又、前記複数のフィルターは、捕集性能が同一のフィルターであることとすることができる。
又、前記複数のフィルターは、ＪＩＳ９９０８形式１での捕集効率が７０％以上９０％以下のフィルターであることとすることができる。

上記構成を備えることにより、自装置が超微粒子の発生量が急激に増加するイニシャルバーストの期間にある場合に、ダクト内の複数のフィルターが全て超微粒子を捕集可能な状態に切り替えられ、ダクト内に取り込まれた、超微粒子を、流路方向に配置された複数の全てのフィルターに捕集させることができるので、イニシャルバースト期間に、超微粒子を確実にダクト内に取り込むために排気ファンを高速に駆動した場合にも、高い捕集効率で超微粒子を捕集することができる。

又、自装置が、超微粒子の発生量が少ない非イニシャルバースト期間にある場合には、複数のフィルターの内の１つにフィルターのみが捕集可能な状態になるように制御されるので、常時、全てのフィルターを捕集可能な状態にする場合に比べ、フィルターの消耗度を低減することができる。

プリンター１の構成を示す図である。 定着装置４０とその周辺の様子を示す概略斜視図である。 雰囲気気体のフィルターへの通過状態を切り替える切替機構を模式的に示す断面図である。 定着装置４０が駆動中におけるＵＦＰの発生量の時間変化を示す図である。 制御部５０の構成と、制御部５０による制御対象となる構成要素との関係を示す図である。 ＵＦＰ捕集フィルター切替制御処理の動作を示すフローチャートである。 ＵＦＰ捕集フィルター切替制御処理の動作の変形例を示す図である。 イニシャルバースト発生監視及び雰囲気気体通過フィルター切替処理の動作を示すフローチャートである。 雰囲気気体のフィルターへの通過状態を切り替える切替機構の変形例を模式的に示す断面図である。

(実施の形態)
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、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。）を例にして説明する。
［１］プリンターの構成
先ず、本実施の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、本実施の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、電子写真方式により画像を形成するものであり、画像プロセス部１０、給紙部３０、定着装置４０、制御部５０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、外部の端末装置（不図示）や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、これらを記録シートへ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１０は、作像部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、中間転写ベルト２１、二次転写ローラー２３などを有している。作像部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ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１０Ｙの構成について説明する。
作像部１０Ｙは、感光体ドラム１１と、その周囲に配設された帯電器１２、露光部１３、現像器１４、感光体ドラム１１を清掃するためのクリーナー１５などを有しており、感光体ドラム１１上にＹ色のトナー像を作像する。帯電器１２は、矢印Ａで示す方向に回転する感光体ドラム１１の周面を帯電させる。

露光部１３は、レーザーダイオードなどの発光素子を備え、制御部５０からの駆動信号によりＹ色の画像形成のためのレーザー光Ｌを発し、帯電された感光体ドラム１１をレーザー光Ｌにより露光して、感光体ドラム１１上に静電潜像を形成する。
現像器１４は、感光体ドラム１１に対向するように配置され、感光体ドラム１１に帯電トナーを搬送する。中間転写ベルト２１は、無端状のベルトであり、駆動ローラー２４と従動ローラー２５に張架されて矢印Ｂ方向に周回駆動される。各感光体ドラム上に形成された静電潜像は、作像部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ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（未定着画像）が形成される。

形成されたトナー像は、作像部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋに対応する各一次転写ローラー（図１では、作像部１０Ｙに対応する一次転写ローラーのみ符号２２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２１上の同じ位置で重ね合わされるように、中間転写ベルト２１上にタイミングをずらして順次一次転写された後、二次転写ローラー２３による静電力の作用により中間転写ベルト２１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。

給紙部３０は、記録シート（ここでは、符号Ｓで示す用紙）を収容する給紙カセット３１と、給紙カセット３１の用紙Ｓを搬送路３９上に1枚ずつ繰り出す繰り出しローラー３２と、繰り出された用紙Ｓを搬送する搬送ローラー３３、３４を備える。
定着装置４０は、定着ローラー４１（ここでは、例えば、加熱方式がハロゲンヒーターによる加熱方式の定着ローラーを用いることとする。）と定着ローラー４１を押圧する加圧ローラー４２から構成され、トナー像が二次転写された記録シートを加熱及び加圧してトナー像を記録シートに熱定着する。加圧ローラー４２が、図示しない加圧ローラー駆動モーターにより回転駆動されることにより、定着ローラー４１が従動回転する。

図２は、定着装置４０とその周辺の様子を示す概略斜視図である。同図に示すように、定着装置４０は、フレーム４３内に定着ローラー４１及び加圧ローラー４２が配置されて構成されている。フレーム４３は、定着ローラー４１側を覆うフレーム４３Ａと加圧ローラー４２側を覆うフレーム４３Ｂとから構成され、両者の間には、記録シートを通紙させるための隙間が設けられている。

定着装置４０の周辺部には、ダクト６０、排気ファン９０、図示しない、定着ローラー４１の表面温度を測定する温度センサー７１（図５参照）などが配置されている。温度センサー７１は、例えば、定着ローラー４１の外周面の近傍の位置に配置することができる。排気ファン９０は、定着装置４０が駆動されることにより発生する熱や超微粒子を含む定着装置内の空気（以下、「雰囲気気体」という。）を、ダクト６０の取込口６０１Ａ、６０１Ｂから取り込んでダクト６０内を通過させた後、ダクト６０の出口６０Ｃから機外へ排気させる。

ダクト６０は、上流部６０Ａと下流部６０Ｂとからなり、下流部６０Ｂは、上流部６０Ａよりも内部断面積が大きくなるように構成されている。下流部６０Ｂには、ＪＩＳ９９０８形式１での捕集効率が９０％で、断面積及び断面形状が下流部６０Ｂの内部断面積及び内部断面形状と略等しいフィルター８１、８２が、白矢印で示す雰囲気気体が通過する流路方向に沿って排気ファン９０より上流側に配置されており、雰囲気気体は、取込口６０１Ａ、６０１Ｂからダクト６０内に取り込まれた後、フィルター８１、８２を通過することが可能なように構成されている。

フィルター８１は、図３（ａ）に示すように、フレーム８１０に固定され、左右両側のフレーム８１０a、８１０ｂには、フィルター８１を回転させる回転軸部材８１１a、８１１ｂが固定されている。回転軸部材８１１a、８１１ｂは、図２に示すように、ダクト６０の下流部６０Ｂの左右両壁を回転可能に貫通している。当該下流部６０Ｂにおける、両回転軸部材８１１a、８１１ｂがそれぞれ貫通する貫通部は、ダクト６０の内部を通過する雰囲気気体がダクト６０の外部に流出しないように貫通する回転軸部材８１１a、８１１ｂとの間の隙間が充分塞がれている。

上記の構成により、フィルター８１は、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、回転軸部材８１１a、８１１ｂを回転させることにより回動可能なように構成されている。具体的には、フィルター８１は、フィルター回動部８０（図５参照）により、回動されて、点線白矢印で示す雰囲気気体の流路方向に対し、フィルター面が略垂直になる姿勢（図３（ｂ）に示す姿勢（以下、「縦姿勢」という。））と、当該流路方向に対し、フィルター面が略平行になる方向（図３（ｃ）に示す姿勢（以下、「横姿勢」という。）との間で姿勢を変更する。

そして、フィルター８１が縦姿勢の状態では、雰囲気気体は、ダクト６０内に直列に配置されたフィルター８１及びフィルター８２の両フィルターを通過し、フィルター８１が、横姿勢の状態では、雰囲気気体は、フィルター８１を通過せず、フィルター８２のみを通過する。このように、フィルター８１の姿勢を変更することにより、フィルターへの雰囲気気体の通過状態を切り替えることができる。

なお、フィルター８１が縦姿勢の状態では、両フィルターの断面積及び断面形状は、ダクト６０の下流部６０Ｂの内部断面積及び内部断面形状と略等しいので、フィルター８１が縦姿勢の状態では、フィルター８１、８２とダクト６０の内壁との間に隙間が生じないようにすることができ、雰囲気気体をほぼ全てフィルター８１、８２に通過させることができる。

図４は、定着装置４０が駆動中におけるＵＦＰの発生量の時間変化を示す図である。同図は、画像形成装置の電源オン後のウォームアップ開始後の定着装置４０内のＵＦＰの発生量及び定着ローラー４１の温度の時間変化をパーティクルカウンターと、温度センサー７１を用いて測定した結果を示している。
同図において、曲線４０１は、ＵＦＰ発生量の時間変化を示し、曲線４０２は、定着ローラー４１の表面温度の時間変化を示し、温度Ｔｓは、後述するイニシャルバースト発生開始温度を示す。

同図に示すように、電源オン後、定着ローラー４１のウォームアップが開始されてから目標温度（ここでは、２１０℃）に達する前に（ここでは、ウォームアップ開始後約２５秒経過し、定着ローラー４１の温度が約１５４℃に達したとき）ＵＦＰ発生量が急上昇し始め、その後、当該発生量がピークに達した後（ここでは、定着ローラー４１の温度が目標温度に達した後であって、かつ、ウォームアップ開始後約５５秒後）、ＵＦＰ発生量は、急下降し、急下降終了後（ここでは、ウォームアップ開始後約２分後）、発生量は、ほぼ一定のレベルに収まる。

上記のように、ＵＦＰ発生量が急上昇し始めてから、急下降終了時までの、ＵＦＰが急激に増加するイニシャルバーストの期間を以下、「イニシャルバースト期間」ということとする。イニシャルバースト期間は、定着ローラーを、ＵＦＰ発生量が急上昇し始める温度（以下、「イニシャルバースト発生開始温度」という。）より低い温度から目標温度までウォームアップさせる場合に発生することが、本発明者が行った試験結果により、確認されている。

図１の説明に戻って、制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成される所謂コンピューターであって、記録シートへの印刷処理全体の動作を制御する。
図５は、制御部５０の構成と、制御部５０による制御対象となる構成要素との関係を示す。制御部５０は、ＣＰＵ５０１、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）部５０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０３、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０４、画像データ記憶部５０５などを備える。

通信Ｉ／Ｆ部５０２は、ＬＡＮカード、ＬＡＮボードといったＬＡＮに接続するためのインターフェースである。ＲＯＭ５０３には、画像プロセス部１０、給紙部３０、定着装置４０、操作パネル８、温度センサー７１、フィルター回動部８０、排気ファン９０を制御するためのプログラム、後述するＵＦＰ捕集フィルター切替制御処理を実行するプログラムなどが格納されている。

ＲＡＭ５０４は、ＣＰＵ５０１のプログラム実行時のワークエリアとして用いられる。
画像データ記憶部５０５は、通信Ｉ／Ｆ部５０２を介して入力された、印刷用の画像データを記憶している。ＣＰＵ５０１は、ＲＯＭ５０３に格納されている各種プログラムを実行することにより、画像プロセス部１０、給紙部３０、定着装置４０、操作パネル８、温度センサー７１、フィルター回動部８０、排気ファン９０等を制御する。又、ＣＰＵ５０１は、後述するＵＦＰ捕集フィルター切替制御処理を実行する。

操作パネル８は、液晶ディスプレイ、液晶ディスプレイに積層されたタッチパネル、各種指示を入力するための操作ボタン等から構成され、タッチパネルや操作ボタン等の操作を介してユーザーから各種指示の入力を受け付ける。
フィルター回動部８０は、駆動モーター、ギア等から構成され、制御部５０の制御により、駆動モーターの回転量、回転方向を制御して、フィルター８１を回動させて、フィルター８１の姿勢を、縦姿勢又は横姿勢に切り替える。

排気ファン９０は、制御部５０により出力を制御され、雰囲気気体をダクト６０内に流入させた後、フィルターの切替状態に応じてフィルター８１、８２又はフィルター８２を通過させた後、ダクト６０Ｃの出口から機外へ排気させる。
ダクト６０内を通過する雰囲気気体の圧力損失は、１つのフィルターを通過する場合（フィルター８１の姿勢が横姿勢の場合）よりも、２つのフィルターを通過する場合（フィルター８１の姿勢が縦姿勢の場合）の方が大きくなるので、両者の場合において、排気ファン９０に供給する電力を一定のまま雰囲気気体を排気させた場合には、後者の場合の方がダクト６０の出口６０Ｃの風量（ｍ³／分）が小さくなる。この風量（ｍ³／分）の低下を防ぐため、排気ファン９０の回転速度は、前者の場合よりも後者の場合の方が速くなるように制御される。ここでは、両者の場合において、ダクト６０の出口の風量（ｍ³／分）が同じになるように当該回転速度が制御されるものとする。

又、イニシャルバースト期間のＵＦＰのダクト６０内への取込効率を高めるために、後者の場合の排気ファン９０の回転速度を、当該出口６０Ｃの風量（ｍ³／分）が、前者の場合の出口の風量（ｍ³／分）より大きくなるように制御することとしてもよい。
以下、後者の２つのフィルター（フィルター８１、８２）を通過する場合において、制御部５０によって制御される排気ファンの回転速度を「高速回転速度（Ｈ）」と呼び、前者の１つのフィルター（フィルター８２）を通過する場合において、制御部５０によって制御される排気ファンの回転速度を「デフォルト回転速度（Ｄ）」と呼ぶこととする（Ｈ＞Ｄ）。

これにより、後者の場合において、定着装置４０から発生する熱の排熱効率が、前者の場合に比較して低下しないようにして定着ローラー４１の温度変動を少なくすることができると共にイニシャルバースト期間中に発生するＵＦＰを２重のフィルターで確実に捕集することができる。
［２］ＵＦＰ捕集フィルター切替制御処理
図６は、制御部５０が行うＵＦＰ捕集フィルター切替制御処理の動作を示すフローチャートである。プリンター１の電源がオンされると（ステップＳ６０１）、制御部５０は、フィルター回動部８０を制御して、フィルター８１の姿勢を横姿勢にしてフィルター８２にのみ、ダクト６０内の雰囲気気体を通過させる通過状態（以下、「第１通過状態」という。）、すなわち、１つのフィルター（フィルター８２）のみがＵＦＰを捕集可能な状態に制御し、排気ファン９０をデフォルト回転速度で駆動させ、定着装置４０の定着ローラー４１のハロゲンヒーターの加熱を開始させて定着ローラー４１のウォームアップを開始させる（ステップＳ６０２）とともに、ウォームアップ開始時からの経過時間（ｔ１）の計測を開始する（ステップＳ６０３）。

そして、制御部５０は、ｔ１がイニシャルバースト発生開始時間に達したか否かを判定する（ステップＳ６０４）。
ここで、「イニシャルバースト発生開始時間」とは、ウォームアップ開始時からイニシャルバースト期間に突入するまでに要する最短時間のことをいう。イニシャルバースト期間に突入するまでに要する時間（以下、「突入時間」という。）は、ウォームアップ開始時の定着ローラー４１の温度によって変動し得るので、突入時間の最短時間は、予めプリンター１の製造者側によって、ウォームアップ時の定着ローラー４１の温度がイニシャルバースト発生開始温度より低い所定の温度範囲（例えば、０℃〜１４０℃の範囲）の各異なる温度で、突入時間が予め出荷時等に計測されており、計測された突入時間の内の最短時間が、「イニシャルバースト発生開始時間」として決定される。

ステップＳ６０４の判定結果が肯定的である場合には（ステップＳ６０４：ＹＥＳ）、制御部５０は、フィルター回動部８０を制御してフィルター８１の姿勢を縦姿勢に切り替え、フィルター８１及びフィルター８２の両フィルターに、ダクト６０内の雰囲気気体を順次通過させる通過状態（以下、「第２通過状態」という。）、すなわち、全てのフィルター（フィルター８１及びフィルター８２）がＵＦＰを捕集可能な状態に切り替えるとともに、排気ファン９０を高速回転速度で駆動させる（ステップＳ６０５）。

そして、制御部５０は、温度センサー７１から入力される定着ローラー４１の表面温度を監視して、当該表面温度が目標温度（ここでは、目標温度を２１０℃とする。）に達すると（ステップＳ６０６：ＹＥＳ）、定着ローラー４１のウォームアップを終了し、印刷待機時間（ｔ２）の計測を開始し、定着装置４０の定着ローラー４１のハロゲンヒーターの加熱量を制御して定着ローラー４１の温度が目標温度に維持されるように制御する（ステップＳ６０７）。ここで、「印刷待機時間」とは、ウォームアップ終了後から、自装置が印刷指示を受け取ることなく、印刷指示待ちの状態が継続している継続時間のことをいう。

さらに、制御部５０は、ｔ１がイニシャルバースト発生終了時間に達したか否かを判定する（ステップＳ６０８）。
ここで、「イニシャルバースト発生終了時間」とは、ウォームアップ開始時からイニシャルバースト期間の終了時までに要する最長時間のことをいう。ウォームアップ開始時からイニシャルバースト期間の終了時までに要する時間（以下、「終了時間」という。）は、ウォームアップ開始時の定着ローラー４１の温度によって変動し得るので、終了時間の最長時間は、予めプリンター１の製造者側によって、出荷時等にウォームアップ開始時の定着ローラー４１の温度がイニシャルバースト発生開始温度より低い所定の温度範囲（例えば、０℃〜１４０℃の範囲）の各異なる温度で、終了時間が予め出荷時等に計測されており、計測された終了時間の内の最長時間が、「イニシャルバースト発生終了時間」として決定される。

ステップＳ６０８の判定結果が肯定的である場合には（ステップＳ６０８：ＹＥＳ）、制御部５０は、フィルター回動部８０を制御し、フィルター８１の姿勢を横姿勢に切り替え、ダクト６０内の雰囲気気体のフィルターへの通過状態を第１通過状態に切り替え、排気ファン９０をデフォルト回転速度で駆動させるとともに、ｔ１の計測を終了する（ステップＳ６０９）。

さらに、制御部５０は、ｔ２が、待機状態移行時間に到達すると（ステップＳ６１０：ＹＥＳ）、定着装置４０の定着ローラー４１のハロゲンヒーターによる加熱を制御して、定着ローラー４１の表面温度が目標温度よりも低い所定の温度（例えば、ここでは、１２０℃とする。）に維持される状態（以下、「待機状態」とい。）へ移行させる（ステップＳ６１１）。

ここで、「待機状態移行時間」は、自装置が印刷指示待ち状態にある場合の定着装置における電力消費を少なくするために、プリンター１の製造者側によって予め定められる待ち時間であって、例えば、３０分とする。
その後、印刷指示を受け付けると（ステップＳ６１２：ＹＥＳ）、制御部５０は、ステップＳ６０２の処理に移行し、ステップＳ６０３〜ステップＳ６１１の処理を繰り返し、ステップＳ６１３で電源オフ指示を受け付けると（ステップＳ６１３：ＹＥＳ）、ＵＦＰ捕集フィルター切替制御処理を終了する。

このように、本実施の形態では、ウォームアップ開始時からの経過時間（ｔ１）によって、自装置の状態が、イニシャルバースト期間に突入している状態であるか否かを推定し（ステップＳ６０４、ステップＳ６０８）、イニシャルバースト期間において、２つのフィルター８１、８２に雰囲気気体を順次通過させる第２通過状態、すなわち、全てのフィルター（フィルター８１及びフィルター８２）がＵＦＰを捕集可能な状態に切り替わるようにフィルターの切替制御が行われるので、ＵＦＰ発生量が増加するイニシャルバースト期間にＵＦＰを確実にダクト内に取り込むために排気ファンを高速に駆動した場合にも、高い捕集効率でＵＦＰを捕集することができる。

例えば、イニシャルバースト期間において、ダクト６０内を通過させる雰囲気気体の風量（ｍ³／分）を大きくしたことにより、フィルター８１、８２の捕集効率が９０％（ここでは、ＵＦＰに対する捕集効率が９０％として計算することとする。）から１０％低下し、定着装置４０内に発生したＵＦＰの個数をＦ個とすると、ＵＦＰは、１つ目のフィルター（フィルター８１）により、０．８Ｆ個捕集され、さらに、２つ目のフィルター（フィルター８２）により、未捕集の０．２Ｆ個のＵＦＰの内、０．１６Ｆ個が捕集されるので、イニシャルバースト期間において定着装置４０内に発生したＦ個のＵＦＰの内の９６％である０．９６Ｆ個のＵＦＰがフィルターに捕集されることになる。

一方、１つのフィルターのみによりＵＦＰの捕集を行った場合には、イニシャルバースト期間において、フィルターに捕集されるＵＦＰの個数は０．８Ｆ個（機内に発生したＦ個のＵＦＰの内の８０％）となる。従って、たとえ捕集効率の高いフィルター、例えば、捕集効率が９９％のフィルターを使用しても、当該フィルターに実際に捕集されるＵＦＰは、イニシャルバースト期間において定着装置４０内に発生したＦ個のＵＦＰの内の９０％（０．９Ｆ個）にも達しない。

その結果、捕集効率が９９％のようなコスト的に高価なフィルターを使用してもイニシャルバースト期間において発生するＵＦＰを充分捕集しきれないことになり、コストに見合うフィルターのパーフォーマンスが得られないことになる。
これに対し、本実施の形態では、上記のように高いコストの高捕集効率のフィルターを使用しなくても、イニシャルバースト期間において発生するＵＦＰを高い捕集効率で捕集することができ、コストに見合うフィルターのパーフォーマンスを得ることができる。
（変形例）
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上記実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。

（１）上記実施の形態では、ウォームアップ開始時からの経過時間（ｔ１）によって、自装置の状態が、ＵＦＰ発生量が増加するイニシャルバースト期間に突入している状態であるか否かの推定をすることとしたが、定着ローラー４１の表面温度の変化を監視することにより、上記推定を行うこととしてもよい。
図７は、本変形例のＵＦＰ捕集フィルター切替制御処理の動作を示すフローチャートである。同図において、図６に示す上記実施の形態のＵＦＰ捕集フィルター切替制御処理と同一の処理内容については、同一のステップ番号を付与して説明を省略し、以下相違点を中心に説明する。

制御部５０は、ステップＳ６０１、ステップＳ６０２の処理を行った後、温度センサー７１を用いて定着ローラー４１の表面温度（Ｔ）の監視を開始し（ステップＳ７０１）、Ｔがイニシャルバースト開始閾値温度より低い温度であるか否かを判定する（ステップＳ７０２）。
ここで、「イニシャルバースト開始閾値温度」とは、ウォームアップ開始時からイニシャルバースト期間に突入し、ＵＦＰ発生量が急上昇し始めるイニシャルバースト発生開始温度の内、最低温度に相当する温度のことをいう。イニシャルバースト発生開始温度は、ウォームアップ開始時の定着ローラー４１の温度によって変動し得るので、上記の最低温度は、予めプリンター１の製造者側によって、ウォームアップ開始時の定着ローラー４１の温度がイニシャルバースト発生開始温度より低い所定の温度範囲（例えば、０℃〜１４０℃の範囲）の各異なる温度で、イニシャルバースト発生開始温度が予め出荷時等に測定されており、測定されたイニシャルバースト発生開始温度の内の最低温度が、イニシャルバースト開始閾値温度として決定される。

ステップＳ７０２の判定結果が肯定的である場合には（ステップＳ７０２：ＹＥＳ）、制御部５０は、後述するイニシャルバースト発生監視及び雰囲気気体通過フィルター切替処理を行った後（ステップＳ７０３）、ステップＳ６１３の処理に移行する。
ステップＳ７０２の判定結果が否定的である場合には（ステップＳ７０２：ＮＯ）、制御部５０は、ステップＳ６１３の処理に移行する。そして、制御部５０は、ステップＳ６１３の判定結果が否定的である場合には（ステップＳ６１３：ＮＯ）、
ステップＳ７０２の処理に移行する。

図８は、イニシャルバースト発生監視及び雰囲気気体通過フィルター切替処理の動作を示すフローチャートである。制御部５０は、Ｔがイニシャルバースト開始閾値温度に達した場合に（ステップＳ８０１：ＹＥＳ）、フィルター回動部８０を制御してフィルター８１の姿勢を縦姿勢に切り替えてダクト６０内の雰囲気気体のフィルターへの通過状態を第２通過状態に切り替えるとともに、排気ファン９０を高速回転速度で駆動させ経過時間（ｔ３）の計測を開始する（ステップＳ８０２）。

そして、制御部５０は、ｔ３がイニシャルバースト発生終了時間に達すると（ステップＳ８０３：ＹＥＳ）、フィルター回動部８０を制御してフィルター８１の姿勢を横姿勢に切り替え、ダクト６０内の雰囲気気体のフィルターへの通過状態を第１通過状態に切り替えるとともに、排気ファン９０をデフォルト回転速度で駆動させ、ｔ３の計測を終了する（ステップＳ８０４）。

（２）上記実施の形態では、フィルター８１を回動させることにより、ダクト６０内の雰囲気気体のフィルターへの通過状態を切り替えることとしたが、当該通過状態を切り替えることが可能な切替機構であれば、他の切替機構を用いることとしてもよい。
例えば、図９（a）、（ｂ）に示すように、フィルター８１Ａ、８２Ａの断面積を、フィルター６０の下流部６０Ｂの内部断面積よりも小さくして、紙面垂直方向は、フィルターとダクト６０の内壁との間の隙間が塞がれた状態で、かつ、紙面上下方向は、フィルターとダクト６０の内壁との間に隙間が形成された状態で、当該隙間をシャッターで塞いだり、開放したりすることができるように構成することとしてもよい。

具体的には、両フィルター８１Ａ、８１Ｂの紙面上下方向の両側にシャッター（フィルター８１Ａについては、シャッター８１２Ａ、８１２Ｂ、フィルター８２Ａについては、シャッター８２０Ａ、８２０Ｂ）を設け、シャッター８１２Ａ、８１２Ｂは、フィルター８１Ａと蝶番で接続され、ギア、駆動モーター等から構成されるシャッター回動部Ａ、Ｂにより回動可能なように構成される。シャッター８２０Ａ、８２０Ｂも、シャッター８１２Ａ、８１２Ｂと同様に構成される。

シャッター８１２Ａ、８１２Ｂは、図９（ａ）に示す開状態で、フィルター８１Ａとダクト６０の内壁との間の隙間を塞ぎ、図９（ｂ）に示す閉状態でフィルター８１Ａのフィルター面を塞ぐように回動が制御される。シャッター８２０Ａ、８２０Ｂは、開状態に維持されて、常時、フィルター８２Ａとダクト６０の内壁との間の隙間を塞ぐように構成される。

これにより、制御部５０が、シャッター回動部Ａ、Ｂを介してシャッター８１２Ａ、８１２Ｂを開状態にすることにより、ダクト６０内の雰囲気気体のフィルターへの通過状態を第２通過状態に切り替え、同様にしてシャッター８１２Ａ、８１２Ｂを閉状態にすることにより、当該通過状態を第１通過状態に切り替えることができる。
又、上記の切替機構以外にも、例えば、ダクト６０の下流部６０Ｂにおけるフィルター８１より下流側で、フィルター８２よりも上流側にダクト６０の開口部を形成し、当該開口部をシャッターで開閉することにより、上記のダクト６０内の雰囲気気体のフィルターへの通過状態の切替制御を行うこととしてもよい。

（３）上記実施の形態では、フィルター８１を回動させることにより、ダクト６０内の雰囲気気体のフィルターへの通過状態を切り替えることとしたが、フィルター８１の代わりにフィルター８２に上記実施の形態の切替機構と同様の切替機構を設け、フィルター８２をフィルター回動部８０により回動させることにより、ダクト６０内の雰囲気気体のフィルターへの通過状態を切り替えることとしてもよい。

同様に（２）の変形例においても、シャッター８１２Ａ、８１２Ｂを常時、開状態に維持し、常時、フィルター８１Ａとダクト６０の内壁との間の隙間を塞ぐように構成し、シャッター８２０Ａ、８２０Ｂの方を、シャッター回動部により回動させて、開状態と閉状態を切り替えて上記のダクト６０内の雰囲気気体のフィルターへの通過状態を切り替えることとしてもよい。

なお、上記実施の形態のように、ＵＦＰ発生量が増加するイニシャルバースト期間において最初に雰囲気気体が通過し、ＵＦＰのフィルター捕集量が多くなるフィルター８１の使用頻度が少なくなるように、ダクト６０内の雰囲気気体のフィルターへの通過状態の切替制御を行う方が、両フィルター８１、８２間のフィルターの消耗度の偏りを少なくし、フィルターシステム全体としての耐久性を向上させることができるという利点がある。

又、上記実施の形態では、イニシャルバースト期間において雰囲気気体を通過させるフィルターを２つとしたが、当該期間において雰囲気気体を通過させるフィルターの数は、当該期間に発生するＵＦＰの量に応じて３以上に増加させることとしてもよい。
フィルターの数が３以上の場合には、複数のフィルターの内の何れか１つのフィルター（例えば、ダクト６０内の流路方向の最下流側に配置されるフィルター）以外のフィルターに上記実施の形態のフィルター８１に設けたフィルターを回動する機構と同様の回動機構を設けることにより、フィルターの横姿勢と縦姿勢を切り替えて、横姿勢時には、回動機構を有しないフィルターにのみ、雰囲気気体を通過させ、縦姿勢時には、各フィルターに雰囲気気体を順次通過させることができる。（２）の変形例の場合についても同様に適用することができる。

（４）上記実施の形態では、ＵＦＰを捕集するためのフィルターとして、ＪＩＳ９９０８形式１での捕集効率が９０％のものを用いることとしたが、当該捕集効率は、９０％のものに限定されないことは、勿論のことである。例えば、９０％より高捕集効率のフィルターを用いることとしてもよいし、９０％未満のフィルターを用いることとしてもよい。
上記の高捕集効率のフィルターとしては、例えば、ＨＥＰＡフィルター（High Efficiency Particulate Air Filter）、すなわち、ＪＩＳ Ｚ８１２２ ４１１４によって、定格流量で粒径が０．３μｍの粒子に対して９９．９７％以上の粒子捕集率をもち、かつ、初期圧力損失が２４５Pa[２５ｍｍＨ₂Ｏ]以下の性能をもつエアフィルターやＵＬＰＡフィルター（Ultra Low Penetration Air Filter）、すなわち、ＪＩＳ Ｚ８１２２ ４１１５によって、定格流量で粒径が０．１５μｍの粒子に対して９９．９９９５%以上の粒子捕集率をもち、かつ、初期圧力損失が２４５Ｐａ以下の性能をもつエアフィルターや粒子捕集効率が９９．９９９９％以上の超ＵＬＰＡフィルターを用いることができる。

本実施の形態では、イニシャルバースト期間において、複数のフィルターを用いて順次ＵＦＰが捕集されるので、捕集効率が低いフィルター（例えば、捕集効率が９０％未満のフィルター）を用いてもフィルターシステム全体としては、高捕集効率でＵＦＰを捕集することができる。
フィルターのＵＦＰの捕集性能及びフィルターコストのバランスを考慮すると、本実施の形態及び（１）〜（３）の変形例において、用いるフィルターの捕集効率としては、ＪＩＳ９９０８形式１での捕集効率が７０％以上９０％以下であることが望ましい。

（５）上記実施の形態及び（１）〜（４）の変形例では、定着装置として、ローラー形式の定着装置を用いたが、本実施の形態及び（１）〜（４）の変形例におけるＵＦＰ捕集フィルター切替制御処理を適用できる定着装置は、ローラー形式のものに限定されず、ベルト形式のものであってもよい。
又、定着装置の加熱方式もハロゲンヒーターによる加熱方式の定着装置に限定されず、他の加熱方式であってもよい。例えば、電磁誘導加熱方式の定着装置であってもよいし、抵抗発熱体による加熱方式の定着装置であってもよい。

又、本実施の形態及び（１）〜（４）の変形例では、排気ファン９０をダクト６０の出口側に配置することとしたが、排気ファン９０の配置は、ダクト６０の入口側であってもよい。
又、ダクト６０内において、排気ファン９０をフィルター８１及び８２の配置の上流側に配設してもかまわない。

本発明は、プリンター、複写機及びプリンター複合機等の定着装置を有する画像形成装置に関し、特に、定着装置の駆動中に発生する超微粒子を捕集する技術として利用できる。

１ プリンター
１０ 画像プロセス部
３０ 給紙部
４０ 定着装置
４１ 定着ローラー
４２ 加圧ローラー
４３ フレーム
５０ 制御部
６０ ダクト
７１ 温度センサー
８０ フィルター回動部
８１、８２ フィルター
９０ 排気ファン

Claims (7)

1. 定着部材を目標温度まで加熱した後、トナー像を形成した記録シートを前記定着部材に圧接させてトナー像を熱定着させる定着装置を有する画像形成装置であって、
   取込口と出口とを有するダクトと、
   前記定着装置の駆動中に発生する超微粒子を含む空気を前記取込口から取り込み、当該空気を前記取込口から前記出口へ通過させて機外へ排気する排気手段と、
   前記超微粒子を捕集する性能を有した複数のフィルターであって、前記ダクト内の流路方向における異なる位置に配置され、何れか１つのみが前記超微粒子を捕集可能な状態と、全てのフィルターが前記超微粒子を捕集可能な状態とに切り替え可能な複数のフィルターと、
   自装置が、前記超微粒子の発生量が急激に増加するイニシャルバーストの期間にあるか否かを推定する推定手段と、
   自装置がイニシャルバースト期間にない場合には、前記ダクト内の複数のフィルターの内、何れか１つのみを、前記捕集可能な状態に切り替え、
   自装置がイニシャルバースト期間にある場合には、前記ダクト内の複数のフィルターを全て、前記捕集可能な状態に切り替える切替手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記推定手段は、電源オン時又は前記定着部材の温度が前記目標温度よりも低い待機状態からの復帰時からの経過時間が、所定範囲の時間内である場合に、イニシャルバースト期間にあると推定し、前記経過時間が、前記所定範囲の時間外である場合に、イニシャルバースト期間にないと推定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記定着部材の温度を監視する温度監視手段を備え、
   前記推定手段は、監視温度が上昇し、前記超微粒子の発生量が急上昇し始める温度に相当する閾値温度に達してから所定時間以内である場合に、自装置がイニシャルバースト期間にあると推定し、それ以外の場合にはイニシャルバースト期間にないと推定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記排気手段は、イニシャルバースト期間にある場合に通過させる前記空気の風量が、イニシャルバースト期間にない場合の当該風量よりも大きくなるようにする
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
5. 前記複数のフィルターの内、第１フィルターは、前記流路方向の最下流の位置に配置され、イニシャルバースト期間にある場合に、前記空気が最後に通過するフィルターであり、
   前記切替手段は、イニシャルバースト期間にない場合に、前記第１フィルターを前記捕集可能な状態に切り換える
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
6. 前記複数のフィルターは、捕集性能が同一のフィルターである
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の画像形成装置。
7. 前記複数のフィルターは、ＪＩＳ９９０８形式１での捕集効率が７０％以上９０％以下のフィルターである
   ことを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。

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