JP7351188B2 - 微粒子の捕集装置と画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、微粒子の捕集装置と画像形成装置に関するものである。

特許文献１には、電気機器の複数の排気口からの排気を合流させて１つの出口から大気中に排出するためのダクトと、そのダクトの出口の手前側に内蔵されるフィルタおよび電動ファンと、複数の排気口のうちの１つからの排気の有無を検出する空気流センサーと、空気流センサーの出力に基づいて電動ファンの作動を制御する制御装置とを備え、前記空気流センサーが前記複数の排気口のうち排気風速が最も速い排気口に配置されている電気機器用オプション装置が記載されている。また特許文献１には、そのオプション装置を備えた画像形成装置も記載されている。

特許文献２には、画像形成装置における定着装置から吸引された空気の流路に配置される空気フィルタであって、金属有機構造体又は多孔性配位高分子の粉体である多孔体と、その多孔体を支持する支持体とを備え、その多孔体の平均孔径が５オングストローム以上かつ２２オングストローム未満であるフィルタが記載されている。
特許文献３には、複写機内に装着され、紙にトナー像を加熱固定する際に生じた排気としての空気中のウルトラファインパーティクル（ＵＦＰ）を除去するフィルタユニットにおいて、フィルタユニットの濾材はプリーツ加工されて枠内に収容されており、その濾材は液体帯電不織布層を含んでなるとともに、その濾材が有する総濾材面積Ｓ１をフィルタユニットの開口面積Ｓ２で割った比Ｓ１／Ｓ２が７以上であって、しかもフィルタユニットの粒子エミッションから算出したＵＦＰの除去効率が９０％以上である複写機用フィルタユニットが記載されている。

特許文献４には、排ガス中の粒状物質を捕集する方法に用いる排ガス浄化フィルタとして、排ガスの流れる方向に沿って、前段にウォールスルータイプのフィルタを設置し、後段に排ガスと接触する壁面部分に針状物質あるいは繊維が形成されているフィルタを配置し、針状物質がコーディエライトハニカムの薄壁より成長した針状のコーディエライト結晶であり、繊維が炭化珪素繊維又はセラミックス繊維不織布である排ガス浄化フィルタが記載されている。
特許文献５には、パンチングメタルを集じん極の後流に取り付けた電気集塵機のダクト除去装置が記載されている。また特許文献５には、パンチングメタルの開口率を２０％～６０％とすることや、パンチングメタルの開口径を２～１０ｍｍにすることも記載されている。
特許文献６，７には、空気中や排気ガス中に含まれる微粒子を静電吸着方式で捕集する捕集装置や排気浄化装置が記載されている。

特許第６５３６０８２号公報（請求項１，５、図６など） 特開２０１７－１９８８８４号公報（請求項１、図１、図２など） 特開２０１８－４７７４号公報（請求項１、図１、図２など） 特許第４６４９５８７号公報（請求項１、図１など） 特開２００２－２３９４１３号公報（請求項１，４，５、図１など） 特開平０９－１７３８９７号公報（請求項１、図１、図２など） 特開２００２－２３９４１３号公報（請求項１、図１など）

この発明は、捕集手段として開口の大きさが０．００５ｍｍ以上かつ０．１ｍｍ以下の複数の通気部を有する金属製の通気板を適用しない場合に比べて、空気中に含まれる粒径が１００ｎｍ以下の超微粒子のうち少なくとも粒径が比較的大きい方の超微粒子を捕集して低減させることができる微粒子の捕集装置とその捕集装置を用いた画像形成装置を提供するものである。

この発明（１）の微粒子の捕集装置は、
微粒子が含まれる空気を流す流路空間を有した通気管と、
前記通気管の流路空間内で前記空気が送るべき方向に流される気流を発生させる気流発生手段と、
前記通気管の流路空間内を遮断する状態で配置され、前記空気に含まれる微粒子を捕集する捕集手段と、
を備え、
前記捕集手段は、開口の大きさが０．００５ｍｍ以上かつ０．１ｍｍ以下の複数の通気部を有する金属製の通気板で構成されており、
前記通気板は、開口率が１０％以上かつ２０％以下になるよう構成されているものである。

この発明（２）の微粒子の捕集装置は、上記発明（１）の捕集装置において、前記通気板は網板で構成されているものである。
この発明（３）の微粒子の捕集装置は、上記発明（１）の捕集装置において、前記通気板は多孔板で構成されているものである。
この発明（４）の微粒子の捕集装置は、上記発明（１）から（３）のいずれかの捕集装置において、前記通気板は、前記気流発生手段よりも前記空気の送られる方向の上流側に配置されているものである。
この発明（５）の微粒子の捕集装置は、上記発明（２）の捕集装置において、前記網板は、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、金、亜鉛、チタン、タングステンおよびモリブデンからなる群のうちの少なくとも１つを含む金属で構成されているのである。
この発明（６）の微粒子の捕集装置は、上記発明（３）の捕集装置において、前記多孔板は、ニッケル、チタン、ステンレス、アルミニウム、鉄および銅からなる群のうちの少なくとも１つを含む金属で構成されているものである。

この発明（７）の画像形成装置は、
装置本体内に存在する空気を収集して排気する排気手段を備え、
前記排気手段に上記発明（１）から（６）のいずれかの微粒子の捕集装置が組み合わせて配置されているものである。
この発明（８）の画像形成装置は、上記発明（７）の画像形成装置において、未定着のトナー像を記録媒体に熱定着させる定着手段と、前記定着手段に存在する空気を収集して排気する、前記排気手段としての第１排気手段と、を備え、前記第１排気手段に前記捕集装置が組み合わせて配置されているものである。

上記発明（１）の微粒子の捕集装置によれば、捕集手段として開口の大きさが０．００５ｍｍ以上かつ０．１ｍｍ以下の複数の通気部を有する金属製の通気板を適用しない場合に比べて、空気中に含まれる粒径が１００ｎｍ以下の超微粒子のうち少なくとも粒径が比較的大きい方の超微粒子を捕集して低減させることができる。
また、上記発明（１）によれば、通気板の開口率が１０％以上かつ２０％以下になるよう構成されていない場合に比べて、超微粒子のうち少なくとも粒径が比較的大きい方の超微粒子を捕集して確実に低減させることができる。

上記発明（２）によれば、通気板が網板で構成されていない場合に比べて、所要の大きさの開口からなる通気部を有した通気板を製作しやすい。
上記発明（３）によれば、通気板が多孔板で構成されていない場合に比べて、所要のパターンの開口からなる通気部を有した通気板における開口の大きさを調整しやすい。
上記発明（４）によれば、通気板を気流発生手段よりも空気を送る方向の上流側に配置しない場合に比べて、超微粒子のうち少なくとも粒径が比較的大きい方の超微粒子を捕集して確実に低減させることができる。
上記発明（５）によれば、網板を複数種類の金属のうちから選択して製作することが可能であり、上記したいずれの金属からなる網板を適用した場合でも超微粒子のうち少なくとも粒径が比較的大きい方の超微粒子を捕集して低減させることができる。
上記発明（６）によれば、多孔板を複数種類の金属のうちから選択して製作することが可能であり、上記したいずれの金属からなる多孔板を適用した場合でも超微粒子のうち少なくとも粒径が比較的大きい方の超微粒子を捕集して低減させることができる。

上記発明（７）の画像形成装置によれば、捕集装置として開口の大きさが０．００５ｍｍ以上かつ０．１ｍｍ以下の複数の通気部を有する金属製の通気板からなる捕集手段を適用した捕集装置を配置しない場合に比べて、装置本体内の空気中に含まれる粒径が１００ｎｍ以下の超微粒子のうち少なくとも粒径が比較的大きい方の超微粒子を捕集して低減させることができる。
上記発明（８）によれば、定着手段で発生する超微粒子を含む空気から少なくとも粒径が比較的大きい方の超微粒子を捕集して低減させることができる。

実施の形態１に係る画像形成装置の全体を示す概要図である。 図１の画像形成装置の一部である定着装置と微粒子の捕集装置の構成を示す概要図である。 （Ａ）は図２における微粒子の捕集装置を示す概要図、（Ｂ）は（Ａ）の捕集装置における捕集手段である網板の構成を示す概要図である。 図３（Ｂ）の網板の構成およびその一部を示す概要図および拡大図である。 試験Ｔ１等で採用した試験内容を示す断面概要図である。 試験Ｔ１で捕集装置による捕集効果のうち超微粒子の粒径と数量との関係について調べた結果を示すグラフ図である。 金属製の網板における目開きと超微粒子の低減率との関係について調べた結果を示すグラフ図である。 金属製の網板における開口率と圧力損失との関係について調べた試験Ｔ２の結果を示すグラフ図である。 実施の形態２に係る微粒子の捕集装置を示すものであり、（Ａ）はその捕集装置を示す概要図、（Ｂ）は（Ａ）の捕集装置における捕集手段である多孔板の構成を示す概要図である。 図９（Ｂ）の多孔板の構成を示す概要図である。 金属製の多孔板における開口の大きさと超微粒子の低減率との関係について調べた結果を示すグラフ図である。 （Ａ）は金属製の多孔板における通気孔に関する構成を示す概要図、（Ｂ）は（Ａ）の各構成の関係について示す図表である。

以下、この発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

［実施の形態１］
図１と図２は、この発明の実施の形態１に係る微粒子の捕集装置と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全体の構成を示し、図２はその画像形成装置の一部（主に定着装置と微粒子の捕集装置）の構成を示している。
図１等の各図面中に符号Ｘ，Ｙ，Ｚで示す矢印は、各図面において想定した３次元空間の幅、高さおよび奥行の各方向を示す。また各図面においてＸ，Ｙの方向の矢印が交わる部分の丸印は、Ｚの方向が図面の鉛直下方に向いていることを示している。

＜画像形成装置の全体の構成＞
図１に示される画像形成装置１は、電子写真方式により画像を記録媒体の一例である用紙９に形成する装置である。実施の形態１に係る画像形成装置１は、例えば、情報端末機等の外部接続機器から入力される画像情報に対応した画像の形成を行うプリンタとして構成されている。

この画像形成装置１は、図１に示されるように、所要の外観形状からなる筐体１０を有しており、その筐体１０の内部空間に、画像情報に基づいて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用紙９に転写する像形成装置２と、像形成装置２の転写を行う位置に供給すべき用紙９を収容して送り出す給紙装置４と、像形成装置２で転写されたトナー像を用紙９に定着させる定着手段の一例である定着装置５、定着手段５およびその周辺から発生する微粒子を捕集する微粒子の捕集装置６等を備えている。

ここで、画像情報は、例えば、文字、図形、写真、模様等の画像に関係する情報である。また筐体１０は、各種の支持部材、外装材等で所要の形状に形成された構造物である。図１等における矢付きの一点鎖線は、筐体１０内で用紙９が搬送されるときの主な搬送経路を示している。

像形成装置２は、矢印Ａで示す方向に回転する像保持手段の一例である感光ドラム２１を有し、その感光ドラム２１の周囲に、帯電装置２２、露光装置２３、現像装置２４、転写装置２５、清掃装置２６等の機器を配置して構成されている。

このうち、帯電装置２２は、感光ドラム２１の外周面（像形成可能面）を所要の表面電位に帯電させる装置である。この帯電装置２２は、例えば感光ドラム２１の外周面の像形成域に接触させるとともに帯電電流が供給されるロール等の帯電部材を備えて構成されている。露光装置２３は、感光ドラム２１の帯電後の外周面に画像情報に基づく露光をして静電潜像を形成する装置である。この露光装置２３は、外部から入力される画像情報が図示しない画像処理手段等で所要の処理が施されて生成される画像信号を受けて作動する。

また、現像装置２４は、感光ドラム２１の外周面に形成された静電潜像を対応する所定の色（例えばブラック）の現像剤（トナー）により現像して単色のトナー像として顕像化する装置である。転写装置２５は、感光ドラム２１の外周面に形成されたトナー像を用紙９に静電的に転写させる装置である。この転写装置２５は、感光ドラム２１の外周面に接触するとともに転写電流が供給されるロール等の転写部材を備えて構成されている。清掃装置２６は、感光ドラム２１の外周面に付着する不要なトナー、紙粉等の不要物をかき取るように除去して感光ドラム２１の外周面を清掃する装置である。
像形成装置２では、感光ドラム２１と転写装置２５が対向する各部位がトナー像の転写を行う転写位置ＴＰになる。

給紙装置４は、像形成装置２における転写位置ＴＰに供給すべき用紙９を収容して送り出すよう構成された装置である。この給紙装置４は、用紙９を収容する収容体４１と、用紙９を送り出す送出装置４３等の機器を配置して構成されている。

収容体４１は、複数枚の用紙９を所要の向きで積載して収容する図示しない積載板を有し、筐体１０の外部に引き出して用紙９の補充等の作業ができるよう取り付けられた収容部材である。送出装置４３は、収容体４１の積載板上に積載されている用紙９を、複数のロール等の送り出し機器により１枚ずつ繰り出す装置である。
用紙９は、筐体１０内での搬送が可能であってトナー像の転写および定着が可能な普通紙、コート紙、厚紙等の記録媒体であればよく、その材質、形態等については特に制約されるものでない。

定着装置５は、像形成装置２の転写位置ＴＰで転写されたトナー像を用紙９に定着させるよう構成された装置である。この定着装置５は、用紙９の導入口５０ａや排出口５０ｂが設けられた筐体５０の内部空間に、加熱用回転体５１、加圧用回転体５２等の機器を配置して構成されている。

加熱用回転体５１は、矢印で示す方向に回転するロール形態、ベルト－パット形態等からなる回転体であり、図示しない加熱手段により外表面が所要の温度に保たれるよう加熱されるものである。加圧用回転体５２は、加熱用回転体５１に所要の加圧下で接触して追従するよう回転するロール形態、ベルト－パット形態等からなる回転体である。加圧用回転体５２は、加熱手段により加熱されるものを適用してもよい。
この定着装置５では、加熱用回転体５１と加圧用回転体５２が接触する部位が、未定着像のトナー像を用紙９に定着するための加熱、加圧等の処理をするニップ部（定着処理部）ＦＮとして構成されている。

図１における符号Ｒｔ１で示す一点鎖線の部分は、給紙装置４にある用紙９を転写位置ＴＰまで搬送して供給する給紙搬送路である。この給紙搬送路Ｒｔ１は、用紙９を挟持して搬送する複数の搬送ロール４４ａ，４４ｂや、用紙９の搬送空間を確保して用紙９の搬送を案内する図示しない複数の案内部材等を配置して構成されている。

この画像形成装置１では、画像を形成する動作の指令を図示しない制御手段が受けると、像形成装置２において帯電動作、露光動作、現像動作および転写動作が実行され、その一方で、給紙装置４から転写位置ＴＰへの用紙９の給紙動作が実行される。これにより、感光ドラム２１上にトナー像が形成された後、そのトナー像が給紙装置４から転写位置ＴＰに供給された用紙９に転写される。
続いて、画像形成装置１では、定着装置５において、トナー像が転写された用紙９がニップ部ＦＮに導入されて定着動作が実行される。これにより、未定着のトナー像が用紙９に定着される。定着後の用紙９は、例えば排出ロール４５により筐体１０の外部にある図示しない収容部に排出されて収容される。
以上により、画像形成装置１による１枚の用紙９片面への画像形成動作が完了する。

＜微粒子の捕集装置の構成＞
次に、微粒子の捕集装置６は、図１から図３等に示されるように、通気管６１、気流発生手段６２、捕集手段６３等を備えている。

この捕集装置６により捕集する超微粒子は、粒径が１００ｎｍ（０．１μｍ）以下のいわゆる超微粒子（ＵＦＰ：Ultra Fine Particle）である。
また、この捕集装置６により捕集する超微粒子は、例えば、トナーに含まれるワックス等の成分が定着処理（定着動作）時の加熱により揮発した後に冷却されて生成される微粒子（粉じん）に含まれる超微粒子が対象である。

このうち通気管６１は、微粒子が含まれる空気を流す流路空間６１ａを有する管状の構造物である。
実施の形態１における通気管６１は、流路空間６１ａの横断面の形状がほぼ矩形からなる角筒状の管であり、図２や図３に示されるように、その一端部６１ｂが定着装置５の筐体５０の側面部に設けられた収集ダクト５６に接続されている一方で、その他端部６１ｃが筐体１０の背面部１０ｅに設けた排気口１２と接続されるよう配置されている。収集ダクト５６は、定着装置５の筐体５０における導入口５０ａおよび排出口５０ｂよりも上方の位置に設けられた吸気口５６ａから筐体５０内やその周辺に存在する空気を収集して取り入れるものである。

気流発生手段６２は、通気管６１の流路空間６１ａ内で上記空気を送るべき方向Ｃに流すための気流を発生させる手段である。
実施の形態１では、気流発生手段６２として軸流ファンを適用している。軸流ファンは、例えば、図３に示されるように、断面円形の貫通部６２１ａが形成された枠部６２１と、その枠部６２１の貫通部６２１ａに存在して回転可能に支持されるとともに駆動モータが内蔵された軸部６２２と、その軸部６２２の周囲に立設された複数枚の羽根部６２３とで構成されている。
気流発生手段６２で発生させる気流の強さ（風量又は風速）については、例えば画像形成装置１の筐体１０内（本例では特に定着装置５の筐体５０内）における温度の上昇や結露の発生を防止する等の観点から、０．１～１ｍ³／分の範囲に設定することが好ましい。

捕集手段６３は、通気管６１の途中部分における流路空間６１ａ内を横断する状態で配置され、その流路空間６１ａ内を流れる空気に含まれる微粒子を捕集する手段である。

実施の形態１における捕集手段６３は、図３（Ｂ）等に示されるように、開口の大きさが０．００５ｍｍ以上かつ０．１ｍｍ以下の複数の通気部６３ａを有する金属製の通気板で構成されており、具体的には、図４に示されるように開口の大きさが０．００５ｍｍ以上かつ０．１ｍｍ以下の複数の網目（開き目）６６を有する金属製の網板６５で構成されている。

ここで、通気部６３ａは、貫通した隙間である。開口の大きさは、実際に装着して使用するときの大きさ（流路空間６１ａ内に配置される部分の面積）の通気板にあるすべての通気部６３ａの開口における縦および横の寸法を平均した値である。
また、通気板の一例である網板６５は、図４に示されるように、ほぼ同じ開口形状の網目（開き目）６６がほぼ均等に散在するよう複数設けられている網状の金属製部材である。より具体的には、縦用の線材６５ａと横用の線材６５ｂを平織等の織り方で織って複数の網目（開き目）６６を形成してなる網状の金属製部材である。
網板６５として開口形状が矩形からなる網目６６が複数設けられた網板を用いる場合、その網目６６の開口の大きさとは、図４に示されるように、すべての網目６６における天地幅Ｍａおよび左右幅Ｍｂを平均した値となる。

通気板（の網板６５）における通気部６３ａ（網目６６）の開口の大きさが０．００５ｍｍ未満の場合は、その大きさの通気部６３ａ（網目６６）を有する通気板（網板６５）を製造することが困難になることや、圧力損失が過大になりやすくなること等の不具合がある。反対に開口の大きさが０．１ｍｍよりも大きい場合は、特に空気中に含まれるＵＦＰを低減する効果が得られにくくなるか又は得られなくなる。

網板６５を構成する線材６５ａ，６５ｂは、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、金、亜鉛、チタン、タングステンおよびモリブデンからなる群のうちの少なくとも１つを含む金属で構成されている。また、これらの金属のうちステンレスは、コストの低減等の観点からすると、より好ましい金属である。
網板６５を構成する線材６５ａ，６５ｂは、上記開口の大きさや後述する開口率を所要の範囲内におさめる等の観点からすると、その線径が０．０１～０．０６ｍｍの範囲内のものを適用することが好ましい。

また、通気板（網板６５）は、開口率が１０％以上かつ６０％以下になるよう構成されるものでもよいが、好ましくは開口率が１０％以上かつ２０％以下になるように構成される。
開口率は、通気管６１の流路空間６１ａ内で通気板（網板６５）が実際に空気と接触させる部分の全面積に対するすべての通気部６３ａ（全網目６６）の全開口面積が占める割合を百分率で示したものになる。この開口率が１０％未満である場合は、圧力損失が増加し空気が流れにくくなる等の不具合がある。反対に開口率が６０％を越える場合は、特に空気中に含まれるＵＦＰを低減する効果が得られなくなる。
また、この開口率の上限値が２０％以下であれば、その上限値が２０％を越える場合に比べると、超微粒子のうち少なくとも粒径が比較的大きい方の超微粒子を捕集して確実に低減させることが可能になる。粒径が比較的大きい方とは、例えば、粒径が４０ｎｍ以上の場合をいう。

また、通気板（網板６５）は、その厚さＤが５ｍｍ以下になるよう構成されている。通気板の厚さＤは、図３（Ａ）に示されるように、空気が通気部６３ａを通過する方向Ｃに沿う寸法である。
この厚さＤが５ｍｍを越える場合は、その通気板を設置する設置スペースのうち空気を通過させる方向の寸法の増加を招いてしまう。この厚さＤは、好ましくは４ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下である。ちなみに、この厚さＤの下限値は、網板６５の製造が可能であってかつ所要の捕集性能（特に粒径が比較的大きいＵＦＰを低減させる効果）を得ることが可能であれば特に制約されるものでないが、その下限値は例えば０．０２ｍｍであれば特に支障ない。

また、この捕集装置６では、図２や図３（Ａ）に示されるように、捕集手段６３の一例である通気板の網板６５を、通気管６１において気流発生手段６２よりも通気管６１の流路空間６１ａ内の空気の送られる方向Ｃの上流側の位置に配置している。

そして、この捕集装置６は、定着装置５が作動している時期やその停止後の所定期間に少なくとも作動する。

すなわち、捕集装置６は、作動時期になると、気流発生手段６２が始動して、通気管６１の流路空間６１ａ内に矢印Ｃで示す方向に流れる気流が発生する。
これにより、定着装置５において定着動作で主に発生する微粒子が含まれる空気が、収集ダクト５６を介して通気管６１の流路空間６１ａ内に吸引されるよう流れ込む。

このとき流れ込んだ微粒子を含む捕集前の空気Ｅａは、図３（Ａ）に示されるように、捕集手段６３の一例である通気板の網板６５にほぼ衝突するとともに、網板６５の通気部６３ａである網目６６を通過し、捕集後の空気Ｅｂとして移動する。
この際、捕集前の空気Ｅａは、開口の大きさが０．００５ｍｍ以上かつ０．１ｍｍ以下の複数の網目６６を有する金属製の網板６５に衝突しながら網板６５を通過する。これにより、捕集前の空気Ｅａに含まれている微粒子のうち粒径が１００ｎｍ以下の超微粒子は、金属製の網板６５の線材部分に接触すると付着しやすくなる。この結果、捕集後の空気Ｅｂでは、網板６５を通過する空気に含まれる微粒子のうち粒径が比較的大きい超微粒子が金属製の網板６５に捕集されて低減される。

この捕集後の空気Ｅｂは、気流発生手段６２を通過して、最終排気の空気Ｅｃとして画像形成装置１の筐体１０の排気口１２から外部に排出される。
この際、特に網板６５の網目６６を通過した粒径が小さい超微粒子は、その粒子径が小さくなるほどブラウン運動（拡散）しやすくなるという傾向があることから、網板６５の網目６６を通過したとしても、網板６５の下流側に存在する通気管６１の流路空間６１ａの内壁面や気流発生手段６２における羽根部等の部品に付着して捕集されやすくなる。

このときの最終排気の空気Ｅｃは、捕集前の空気Ｅａに比べて、粒径が比較的大きい超微粒子が金属製の網板６５に捕集されて低減されるが、粒径の小さい超微粒子が網板６５を通過後に存在する通気管６１の流路空間６１ａの内壁面等に付着することで排気前に捕集されるので超微粒子の総量としても低減された空気になる。
ちなみに、超微粒子の総量の低減とは、捕集手段６３としての通気板の網板６５を設けた場合における超微粒子の総量が、その通気板の網板６５を設けない場合における超微粒子の総量に比べて、少なくなっていることである。

＜捕集効果に関する試験Ｔ１＞
次に、この捕集装置６の捕集効果に関して行った試験Ｔ１について説明する。

このときの捕集効果に関する試験Ｔ１は、ドイツの環境ラベルであるブルーエンジェルマークの試験規格（ＲＡＬ-ＵＺ２０５）に準拠して行った試験である。

試験Ｔ１は、図５に示されるように、試験環境室である密閉性の高く所定の室内環境（温度：２３℃、湿度：５０％ＲＨ）に設定された試験チャンバー１００の空間１１０内における載置台１２０上に測定対象となる画像形成装置１を設置して平衡化した後、その画像形成装置１を起動させて所定の画像形成動作を１０分間（６００ｓ：秒）行い、その画像形成動作中と動作停止後の所定時間内における室内の空気に含まれる超微粒子（ＵＦＰ）の量などについて測定装置（ＴＳＩ社製：凝縮粒子計数器CPC Model3775）１５０により測定することで行った。

試験チャンバー１００は、その容積が例えば５．１ｍ³からなる室内を有し、給気口１０３から清浄された空気１３２が室内に供給されるとともに、排気口１０４から室内の空気１３３が排気されるようになっている。また、試験チャンバー１００から排気された室内の空気１３３は、測定装置１５０に接続されて送られるようになっている。

測定対象の画像形成装置１としては、捕集装置６における捕集手段６３の下記構成からなる網板６５を設置したものを適用した。また、比較基準の画像形成装置１として、捕集装置６における捕集手段６３の通気板としての網板６５を設置しないものも用意した。

捕集装置６は、網板６５の空気と接触させる部分の全面積を１４，４００ｍｍ²とした。捕集装置６における網板６５としては、ステンレスの金属からなる線材を平織したものであって、網目６６における開口の大きさが０．２２ｍｍ、開口率が４０％、厚さＤが０．０２６ｍｍである網板（金属製の網板）を用いた。また、捕集装置６は、その動作の際に、気流発生手段６２である軸流ファンを作動させて風量が０．３３ｍ³／分になるような気流を発生させた。さらに、捕集装置６は、試験における画像形成動作の開始から停止までの期間、作動させた。

画像形成動作で形成した画像は、画像面積率が５％からなるＢＡ（ブルーエンジェル）指定のチャートである。定着装置５としては、定着加熱温度が１５０～１８０℃に設定された定着動作を行うものを使用した。トナーとしては、樹脂、顔料、ワックス粒子等からなるトナーを用いた。

そして、この試験Ｔ１では、超微粒子（ＵＦＰ）の粒径と数量との関係について調べた。そのときの結果を図６に示す。
また、この試験Ｔ１では、網板６５の比較例として、金属ではないＰＥＴからなる線材を平織した網板（ＰＥＴの網板）を用意し、それを装着した捕集装置６についても調べた。このＰＥＴの網板の構成は、材質を除いて、上記金属製の網板６５とほぼ同じ条件とした。

図６に示される結果から、捕集装置６に通気板（網板６５）を装着しない比較基準の画像形成装置の場合には、３０ｎｍを越える粒径からなるＵＦＰの数量が比較的多く存在し、特に粒径が６０ｎｍ前後のＵＦＰにあってはその数量が最大の約１００００（個／ｃｃ）になることがわかる。

これに対して、捕集装置６に金属製の網板６５を装着した実施例の画像形成装置１の場合には、図６に示される結果から、粒径が比較的大きい（例えば４５ｎｍ以上の）ＵＦＰの数量が大幅に低減されていることがわかる。この点は、捕集装置６にＰＥＴの網板６５を装着した比較例の画像形成装置１の結果と比べても、明らかである。
ちなみに、実施例の画像形成装置１では、図６に示される結果をみる限り、粒径が比較的小さい（例えば４０ｎｍ未満の）ＵＦＰの数量が比較例の画像形成装置１の結果と比べても多い傾向にある。

続いて、この試験Ｔ１において網板６５における網目６６の開口の大きさとＵＦＰの低減率の関係について調べた。このときの結果を図７に示す。

このときの試験Ｔ１では、網目６６の開口の大きさ（目開き）として複数の値に設定した網板６５をそれぞれ用意し、その各網板６５を捕集装置６に装着したときのＵＦＰの低減率について調べた。
ＵＦＰ値は、上記試験規格（ＲＡＬ-ＵＺ２０５）に記載の方法に基づいて求めた。ＵＦＰの低減率は、網板６５の有無の差から求めた。

金属製の網板６５の開口の大きさとしては、図７の横軸に示されるように０．０１ｍｍ、０．０２２ｍｍ、０．０２５ｍｍ、０．０３２ｍｍ、０．０６７ｍｍの５種類のものを用意した。この際、金属製の網板６５は、網目６６の開口の大きさを変更しても、開口率についてはすべて４０％程度に保たれるよう調整した。

図７に示される結果から、金属製の網板６５では、その網目６６の開口の大きさが小さくなるにつれてＵＦＰの低減率が徐々に高くなる傾向にあり、その網目６６の開口の大きさが大きくなるにつれてＵＦＰの低減率が逆に徐々に低くなる傾向にあることがわかる。
このため、金属製の網板６５の場合、開口の大きさとＵＦＰの低減率との間にはほぼ反比例する相関関係にあるといえそうである。また、この結果から開口の大きさ（目開き）が０．０１ｍｍ以上でかつ０．０７ｍｍ以下（約０．０８ｍｍ以下）の範囲であれば、ＵＦＰを低減する効果が得られることがいえる。

＜捕集効果に関する試験Ｔ２＞
捕集装置６の網板６５における網目６６の開口率と圧力損失との関係について調べる試験Ｔ２を行った。この試験Ｔ２の結果について図８に示す。

このときの試験Ｔ２では、網目６６の開口率として複数の値に設定した網板６５をそれぞれ用意し、その各網板６５を捕集装置６に装着したときのＵＦＰの低減率について調べた。
金属製の網板６５の開口率としては、図８の横軸に示されるように１１％、１３％、４０％、４９．５％、６０％の５種類のものを用意した。

試験Ｔ２は、各開口率からなる網板６５を捕集装置６の通気管６１内に設置して気流発生手段６２による一定の風量（０．３３ｍ³／分）の気流を発生させたときに、その網板６５よりも上流側の位置での空気圧（Ｐａ）と網板６５よりも下流側の位置での空気圧（Ｐａ）とを測定した後にその差分を求めることで圧力損失（Ｐａ）を調べた。空気圧は、差圧計（ＴＥＳＴＯ社製：Model5122）を用いて測定した。

図８に示される結果から、上記開口率からなる金属製の網板６５では、開口率が約１０％～６０％の範囲にあるときに、圧力損失が約５～８０Ｐａの範囲になることがわかる。
ちなみに、開口率については、粒径が比較的大きいＵＦＰを確実に捕集することができる等の観点からすると、１０％以上かつ２０％以下になることが好ましい。

この実施の形態１に係る捕集装置６では、通気板である網板６５の厚さＤを５ｍｍ以下にした場合、その網板６５を設置する設置スペースの空気を通過させる方向Ｃの寸法を小さくすることが可能になり、例えば、網板６５の設置スペースを省サイズ化して捕集装置６やその捕集装置６を装備する画像形成装置１の小型化に貢献することができる。特に通常の不織布のようなフィルタや、プリーツ形式のフィルタなどの他種の捕集手段に比べると、その設置スペースの省サイズ化が可能になり有利である。

また、この捕集装置６では、網板６５を気流発生手段６２よりも空気が送られる方向Ｃの上流側の位置に配置されているので、定着装置５から捕集されて通気管６１に導入される空気が最初に網板６５に接触して通過するようになり、その下流側の位置に配置した場合に比べると、超微粒子の総量が確実に低減される。

さらに、この捕集装置６では、網目６６の目詰まり等に起因した網板６５の捕集性能の低下が起こりにくいことが確認されている。このため、この捕集装置６は、網板６５の交換がほぼ不要となる利点があり、この結果、定期的な交換が必要な他種の捕集手段に比べて、ランニングコストの抑制化やメンテナンス作業の軽減化が図れる。

［実施の形態２］
図９は、この発明の実施の形態２に係る微粒子の捕集装置を示すものである。
実施の形態２に係る微粒子の捕集装置６は、捕集手段６３の通気板として、網板６５に代えて多孔板６７を適用して変更した以外は実施の形態１に係る捕集装置６と同じ構成からなるものである。

多孔板６７は、図９（Ｂ）等に示されるように開口の大きさが０．００５ｍｍ以上かつ０．１ｍｍ以下の複数の通気孔６８を有する金属製の多孔板で構成されている。
この多孔板６７は、図９（Ｂ）や図１０に示されるように、同じ開口形状の通気孔６８がほぼ均等に散在するよう複数設けられている板状の部材である。多孔板６７として開口形状が円形からなる通気孔６８が複数設けられた多孔板を用いる場合、その通気孔６８の開口の大きさとは、図１０に示されるように、すべての通気孔６８の直径Ｒを平均した値となる。

通気板の他例である多孔板６７における通気部６３ａとしての通気孔６８の開口の大きさの範囲（０．００５ｍｍ以上かつ０．１ｍｍ以下）の意義や多孔板６７の厚さＤの意義などについては、既述した実施の形態１における網板６５の場合と同様である。

また、通気板（多孔板６７）は、実施の形態１における網板６５の場合と同様に、開口率が１０％以上かつ６０％以下になるよう構成してよいが、このましくは開口率が１０％以上かつ２０％以下になるよう構成される。
この開口率の範囲の意義や好ましい範囲についても、既述した実施の形態１における網板６５の場合と同様である。

多孔板６７についても、実施の形態１における網板６５の場合と同様に、金属からなる材料を用いて製作される。より具体的には、その材料からなる板材に所定の孔開け加工を施すことで多孔板とする。
多孔板６７を構成する金属としては、ニッケル、チタン、ステンレス、アルミニウム、鉄および銅からなる群のうちの少なくとも１つを含む金属が適用される。また、これらの金属のうちアルミニウムは、コストの低減等の観点からすると、より好ましい金属である。

この多孔板６７を適用した捕集装置６においても、その所定の作動時期が到来すると、実施の形態１に係る捕集装置６の場合とほぼ同様に動作する。

すなわち、この捕集装置６では、気流発生手段６２の作動により通気管６１の流路空間６１ａ内に流れ込んだ微粒子を含む捕集前の空気Ｅａが、図９（Ａ）に示されるように、捕集手段６３の一例である通気板の金属製の多孔板６７にほぼ衝突するとともに、多孔板６７の通気部６３ａである通気孔６８を通過し、捕集後の空気Ｅｂとして移動する。
この際、捕集前の空気Ｅａは、開口の大きさが０．００５ｍｍ以上かつ０．１ｍｍ以下の複数の通気孔６８を有する多孔板６７を通過する。これにより、捕集前の空気Ｅａに含まれる１００ｎｍ以下の超微粒子は、多孔板６７に衝突した際に粒径が小さい粒子が通気孔６８を通過する一方で、粒径の比較的大きい超微粒子が慣性のまま移動して多孔板６７の非通気孔部分等にそのまま付着しやすくなる。この結果、通過する空気に含まれる微粒子のうち粒径が比較的大きい超微粒子が捕集されて低減される。

また、捕集後の空気Ｅｂは、気流発生手段６２を通過して、最終排気の空気Ｅｃとして画像形成装置１の筐体１０の排気口１２から外部に排出される。
この際、特に多孔板６７の通気孔６８を通過した超微粒子は、上記した網板６５のときとほぼ同様に、その粒子径が小さくなるほどブラウン運動（拡散）しやすくなるという傾向があることから、多孔板６７の通気孔６８を通過したとしても、多孔板６７の下流側に存在する通気管６１の流路空間６１ａの内壁面や気流発生手段６２における羽根部等の部品に付着して捕集されやすくなる。
このときの最終排気の空気Ｅｃは、捕集前の空気Ｅａに比べて、粒径が比較的大きい超微粒子が捕集されて低減されるが、粒径の小さい超微粒子が多孔板６７を通過後に存在する通気管６１の流路空間６１ａの内壁面等に付着することで排気前に捕集されるので超微粒子の総量としても低減された空気になる。
したがって、このときの最終排気の空気Ｅｃは、捕集前の空気Ｅａに比べて、超微粒子の総量が低減された空気になる。

＜捕集効果に関する試験Ｔ１＞
次に、この捕集装置６の捕集効果に関して行った試験Ｔ１について説明する。

実施の形態１で採用した試験Ｔ１において金属製の多孔板６７における通気孔６８の開口の大きさとＵＦＰの低減率の関係について調べた。このときの結果を図１１に示す。

このときの試験Ｔ１では、通気孔６８の開口の大きさ（直径Ｒ）として複数の値に設定した金属製の多孔板６７をそれぞれ用意し、その各多孔板６７を捕集装置６に装着したときのＵＦＰの低減率について調べた。
金属製の多孔板（いわゆるパンチングメタル）６７の開口の大きさとしては、図１１の横軸に示されるように０．４７ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．１２ｍｍの３種類のものを用意した。
この際、多孔板６７は、通気孔６８の開口の大きさを変更しても、開口率についてはすべて４０％程度に保たれるよう調整した。

図１１に示される結果から、金属製の多孔板６７では、その通気孔６８の開口の大きさが小さくなるにつれてＵＦＰの低減率が高くなる傾向にあり、その通気孔６８の開口の大きさが大きくなるにつれてＵＦＰの低減率が逆に低くなる傾向にあることがわかる。なお、開口の大きさが０．１２ｍｍの場合は、ＵＦＰの低減率がほぼゼロになることもわかる。
このため、金属製の多孔板６７の場合、開口の大きさとＵＦＰの低減率との間にはほぼ反比例する相関関係にあるといえそうである。また、この結果から開口の大きさが０．０４ｍｍ以上でかつ０．１ｍｍ以下の範囲であれば、ＵＦＰを低減する効果が得られることがいえる。

以上の結果を総合すると、捕集手段６３の通気板として金属製の多孔板６７を適用した捕集装置６にあっては、通気孔６８の開口の大きさが０．０４ｍｍ以上でかつ０．１ｍｍ以下の範囲であれば、ＵＦＰを低減する効果が得られることがいえる。

ちなみに、この金属製の多孔板６７を適用した捕集装置６についても、実施の形態１における試験Ｔ１により超微粒子（ＵＦＰ）の粒径と数量との関係について同様に調べた。
この場合においても、実施の形態１における同試験Ｔ１の結果（図６）とほぼ同様の結果が得られることが確認されている。
また、この金属製の多孔板６７を適用した捕集装置６についても、実施の形態１における試験Ｔ２により多孔板６７における通気孔６８の開口率と圧力損失との関係について調べた。
このときの結果は、実施の形態１における同試験Ｔ１の結果（図８）とほぼ同様の結果が得られることが確認されている。

この実施の形態２に係る捕集装置６によっても、既述した実施の形態１に係る捕集装置６により得られる他の効果が同様に得られる。
なお図１２に、金属製の多孔板６７における通気孔６８の開口の大きさとして２種の大きさ（０．００５ｍｍ、０．０９ｍｍ）を採用した場合、その各開口の大きさに対する開口率やそのときの隣り合う通気孔６８どうしのピッチＰや間隔との関係について例示する。

［変形例］
この発明は、実施の形態１、２で例示した内容に何ら限定されるものではなく種々の変更が可能であり、例えば、以下に挙げるような変形例も含むものである。

実施の形態１、２では、捕集手段６３の通気板を気流発生手段６２よりも空気が送られる方向Ｃの上流側の位置に配置した捕集装置６を例示したが、捕集装置６は、捕集手段６３の通気板を気流発生手段６２よりもその方向Ｃの下流側の位置に配置することも可能である。

実施の形態１、２では、微粒子の捕集装置６を画像形成装置１の定着装置５で発生する超微粒子が含まれる微粒子を捕集する捕集装置として適用する場合を例示したが、捕集装置６は、画像形成装置１の定着装置５以外の構成部分から発生する微粒子を含む空気を収集して排気する排気手段に、超微粒子を捕集する捕集装置として組み合わせて配置するよう適用することも可能である。
また、この発明の捕集装置６は、超微粒子の捕集が必要であれば、画像形成装置以外の各種の装置に適用することも可能である。

この他、微粒子の捕集装置６を適用する画像形成装置は、実施の形態１で例示した形式の画像形成装置１に限定されず、電子写真方式を利用した他の形式（多色画像を形成する形式も含む）の画像形成装置であってもよい。さらに、捕集装置６を適用する画像形成装置については、電子写真方式以外の画像形成方式（例えば液滴噴射方式、印刷方式など）を採用する画像形成装置であっても構わない。

１ …画像形成装置
５ …定着装置（定着手段の一例）
６ …微粒子の捕集装置
９ …用紙（記録媒体の一例）
１２…排気口（排気手段の一部）
５６…収集ダクト（排気手段の一部）
６１…通気管
６１ａ…流路空間
６２…気流発生手段
６３…捕集手段
６３ａ…通気部
６５…網板（通気板の一例）
６６…網目（通気部の一例）
６７…多孔板（通気板の一例）
６８…通気孔（通気部の一例）
Ｃ …空気が送られる方向（空気の通過する方向）

Claims (8)

1. 微粒子が含まれる空気を流す流路空間を有した通気管と、
   前記通気管の流路空間内で前記空気が送るべき方向に流される気流を発生させる気流発生手段と、
   前記通気管の流路空間内を遮断する状態で配置され、前記空気に含まれる微粒子を捕集する捕集手段と、
   を備え、
   前記捕集手段は、開口の大きさが０．００５ｍｍ以上かつ０．１ｍｍ以下の複数の通気部を有する金属製の通気板で構成されており、
   前記通気板は、開口率が１０％以上かつ２０％以下になるよう構成されている微粒子の捕集装置。
2. 前記通気板は網板で構成されている請求項１に記載の捕集装置。
3. 前記通気板は多孔板で構成されている請求項１に記載の捕集装置。
4. 前記通気板は、前記気流発生手段よりも前記空気の送られる方向の上流側に配置されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の捕集装置。
5. 前記網板は、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、金、亜鉛、チタン、タングステンおよびモリブデンからなる群のうちの少なくとも１つを含む金属で構成されている請求項２に記載の捕集装置。
6. 前記多孔板は、ニッケル、チタン、ステンレス、アルミニウム、鉄および銅からなる群のうちの少なくとも１つを含む金属で構成されている請求項３に記載の捕集装置。
7. 装置本体内に存在する空気を収集して排気する排気手段を備え、
   前記排気手段に請求項１乃至６のいずれか１項に記載の微粒子の捕集装置が組み合わせて配置されている画像形成装置。
8. 未定着のトナー像を記録媒体に熱定着させる定着手段と、
   前記定着手段に存在する空気を収集して排気する、前記排気手段としての第１排気手段と、
   を備え、
   前記第１排気手段に前記捕集装置が組み合わせて配置されている請求項７に記載の画像形成装置。

Images