KR20180096754A - 화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

토너에 함유되는 이형제에 기인하는 미립자를 적절하게 제거할 수 있는 화상 형성 장치를 제공한다. 덕트의 흡기구와 가열 벨트의 간격을 d(㎜), 부직포 필터의 면적을 Fs(㎠), 부직포 필터에 있어서의 에어의 통과 풍속을 Fv(㎝/s)라 했을 때, 이하를 충족한다.

Description

화상 형성 장치

본 발명은, 기록재에 토너상을 형성하는 화상 형성 장치에 관한 것이다. 이 화상 형성 장치는, 복사기, 프린터, 팩시밀리, 및 이들 기능을 복수 구비한 복합기 등으로서 사용된다.

전자 사진식 화상 형성 장치는, 이형제를 함유하는 토너를 사용하여 기록재에 화상을 형성한다. 또한, 화상 형성 장치는 토너의 화상을 담지한 기록재를 가열·가압하여 기록재에 화상을 정착시키는 정착 장치를 구비하고 있다.

일본 특허공개 제2013-190651 공보에 기재된 화상 형성 장치에서는, 이형제를 함유하는 토너가 가열되어 발생하는 초미립자를 회수하기 위한 구성을 구비하고 있다.

그러나, 이 구성에서는, 발생한 미립자를 적절하게 제거하는 데 있어서, 개선의 여지가 있다.

본 발명의 목적은, 토너에 함유되는 이형제에 기인하는 미립자를 적절하게 제거할 수 있는 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 이형제를 함유하는 토너를 사용하여 기록재에 화상을 형성하는 화상 형성부와,

상기 화상 형성부에 의해 기록재에 형성된 화상을 정착하기 위한 닙부를 형성하는 가열 회전체 및 가압 회전체와,

상기 닙부의 입구 근방에서 흡기구를 통해 유입된 에어를 배출하는 덕트와,

상기 덕트의 통기 경로에 설치되고 이형제에 기인하는 미립자를 회수하는 필터와,

상기 덕트 내에 에어를 유입시키기 위한 팬을 갖고,

상기 흡기구와 상기 가열 회전체의 간격을 d(㎜), 상기 필터의 면적을 Fs(㎠), 상기 필터에 있어서의 에어의 통과 풍속을 Fv(㎝/s)라 했을 때, 이하를 충족하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 토너에 함유되는 이형제에 기인하는 미립자를 적절하게 제거할 수 있다.

도 1에 있어서, (a)는 정착 장치 근방에 있어서 더스트를 회수하는 모습을 나타내는 도면, (b)는 시트의 후단부 날개의 모습을 나타내는 도면이다.
도 2에 있어서, (a)는 정착 장치 주변의 사시도, (b)는 정착 장치의 주변에 있어서의 시트의 통과 위치를 나타내는 도면이다.
도 3에 있어서, (a)는 덕트 유닛을 분해한 사시도, (b)는 덕트 유닛이 동작하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4는, 화상 형성 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5에 있어서, (a)는 정착 유닛의 단면을 나타내는 도면, (b)는 벨트 유닛을 분해한 모습을 나타내는 도면이다.
도 6에 있어서, (a)는 정착 유닛의 닙부 근방의 시트를 나타내는 도면, (b)는 벨트의 층 구성을 나타내는 도면, (c)는 가압 롤러의 층 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은, 벨트 유닛의 가압 기구를 나타내는 도면이다.
도 8에 있어서, (a)는 더스트 D의 합체 현상을 설명하기 위한 도면, (b)는 더스트 D의 부착 현상을 설명하는 모식도이다.
도 9에 있어서, (a)는 검증예 1에서의 화상 형성 처리의 경과 시간과 더스트 D 발생량의 관계를 나타내는 그래프, (b)는 검증예 2에서의 화상 형성 처리의 경과 시간과 더스트 D 발생량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10에 있어서, (a)는 정착 처리의 진행에 수반하여 확대되는 정착 벨트 위의 왁스 부착 영역의 모습을 나타내는 도면, (b)는, 왁스의 부착 영역과 더스트 D의 발생 영역의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은, 정착 벨트의 주변의 기류의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 12는, 제어 회로와 각 구성의 관련을 나타내는 도면이다.
도 13은, 팬의 제어를 설명하는 흐름도이다.
도 14에 있어서, (a)는 서미스터 TH의 시퀀스도, (b)는 제1 팬의 시퀀스도, (c)는 제2 팬의 시퀀스도, (d)는 제3 팬의 시퀀스도이다.
도 15에 있어서, (a)는 풍량 제어의 효과를 설명하는 제1 그래프, (b)는 풍량 제어의 효과를 설명하는 제2 그래프, (c)는 풍량 제어의 효과를 설명하는 제3 그래프, (d)는 풍량 제어의 효과를 설명하는 제4 그래프이다.
도 16에 있어서, (a)는 서미스터의 시퀀스도, (b)는 제1 팬의 시퀀스도, (c)는 제2 팬의 시퀀스도, (d)는 제3 팬의 시퀀스도이다.
도 17에 있어서, (a)는 더스트 저감율 α의 목표값을 50％로 한 경우에 필요한 흡인 풍량 Q(L/min)를 나타내는 그래프, (b)는 더스트 저감율 α의 목표값을 60％로 한 경우에 필요한 흡인 풍량 Q(L/min)를 나타내는 그래프이다.
도 18은, 벨트 표면과 필터 간의 거리 d(㎜)와 흡인 풍량 Q(L/min)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 19는, 벨트 표면과 필터 간의 거리 d(㎜)와 필터 면적 Fs(㎠)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 20은, 필터를 덕트의 내부에 배치한 예를 나타내는 도면이다.
도 21은, 필터 유닛의 배치와 복사열의 관계를 나타내는 도면이다.
도 22는, 필터 유닛의 배치와 복사열의 관계를 나타내는 도면이다.
도 23은, 필터 유닛의 배치와 복사열의 관계를 나타내는 도면이다.
도 24에 있어서, (a)는 필터 통과 풍속과 필터의 더스트 여과율, 필터 통기 저항의 관계를 나타내는 도면, (b)는 필터 통과 풍속과 필터 면적의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 관하여 실시예를 이용하여 상세히 설명한다. 또한, 특별한 언급이 없는 한, 본 발명의 사상의 범위 내에 있어서, 실시예에 기재된 각종 구성을 다른 공지의 구성으로 대체하여도 된다.

<실시예 1>

(1) 화상 형성 장치의 전체 구성

본 실시예의 특징 부분을 설명하기 전에, 화상 형성 장치의 전체 구성에 대하여 설명한다. 도 4는 화상 형성 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 12는 제어 회로와 각 구성의 관계를 나타내는 블록도이다. 프린터(1)는, 전자 사진 프로세스를 사용하는 화상 형성부에서 화상을 형성하고, 이 화상을 전사부에서 시트에 전사하고, 화상이 전사된 시트를 정착부에서 가열함으로써 시트 P에 화상을 정착시키는 장치이다. 본 실시예의 설명에서 사용하는 프린터(1)는, 전자 사진 프로세스를 사용한 4색 풀 컬러의 멀티 펑션 프린터(컬러 화상 형성 장치)이다. 또한, 프린터(1)는, 모노크롬의 멀티 펑션 프린터나 싱글 펑션 프린터여도 된다. 이하, 도면을 이용하여 상세히 설명한다.

프린터(1)는, 장치 내의 각 구성을 제어하는 제어 회로 A를 구비하고 있다. 제어 회로 A는, CPU 등의 연산부나 ROM 등의 기억부를 구비한 전기 회로이다. 제어 회로 A는, ROM 등에 기억된 프로그램을 CPU가 판독함으로써 각종 제어를 행하는 제어부로서 기능한다. 제어 회로 A는, 퍼스널 컴퓨터 등의 외부 정보 단말기(도시생략)나 이미지 리더(2) 등의 입력 장치 B, 및 조작 패널(도시생략) 등의 각종 구성과 전기적으로 접속되어 있으며, 신호 정보의 교환이 가능하다. 제어 회로 A는, 입력 장치 B로부터 입력된 화상 신호에 기초하여 장치 내의 각종 구성을 통괄적으로 제어하여 시트 P 위에 화상을 형성시킨다.

시트 P는, 그 표면에 화상이 형성되는 기록재(용지)이다. 시트 P의 예로서는 보통지·두꺼운 종이·OHP 시트·코팅지·라벨지 등을 들 수 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 프린터(1)는 토너 화상을 형성하는 화상 형성부(5)로서 제1 내지 제4의 4개의 화상 형성 스테이션(5Y, 5M, 5C, 5K)(이하, '스테이션'이라 기재함)을 구비하고 있다. 스테이션(5Y, 5M, 5C, 5K)은, 도 4에 도시한 바와 같이 좌측부터 우측에 걸쳐 나란히 설치되어 있다.

각 스테이션(5Y, 5M, 5C, 5K)은, 사용하는 토너의 색이 상이한 이외에는 거의 마찬가지로 구성되어 있다. 그 때문에, 스테이션(5Y, 5M, 5C, 5K)의 상세 구성에 대하여 설명하는 경우에는 스테이션(5K)을 예로 들어 설명한다. 스테이션(5K)은, 화상이 형성되는 상 담지체로서의 회전 드럼형의 전자 사진 감광체(이하, '드럼'이라 기재함)(6)를 갖는다. 또한, 스테이션(5K)은, 이 드럼(6)에 작용하는 프로세스 수단으로서의 클리닝 부재(41), 현상 유닛(9), 대전 롤러(도시생략)를 갖고 있다.

제1 스테이션(5Y)은 현상 유닛(9)의 토너 수용실 내에 옐로우(Y)색의 현상제(이하, '토너'라 기재함)를 수용하고 있다. 제2 스테이션(5M)은 현상 유닛(9)의 토너 수용실 내에 마젠타(M)색의 토너를 수용하고 있다. 제3 스테이션(5C)은 현상 유닛(9)의 토너 수용실 내에 시안(C)색의 토너를 수용하고 있다. 제4 스테이션(5K)은 현상 유닛(9)의 토너 수용실 내에 블랙(K)색의 토너를 수용하고 있다.

화상 형성부(5)의 하측에는 드럼(6)에 대한 화상 정보 노광 수단으로서의 레이저 스캐너 유닛(8)이 배치되어 있다. 또한 화상 형성부(5)의 상측에는, 중간 전사 벨트 유닛(10)(이하 '전사 유닛'이라 칭함)이 설치되어 있다.

전사 유닛(10)은, 중간 전사 벨트(이하, '벨트'라 기재함)(10c)와 그것을 구동하는 구동 롤러(10a)를 갖는다. 또한, 벨트(10c)의 내측에는 제1 내지 제4의 4개의 1차 전사 롤러(11)가 평행하게 배치되어 있다. 각 1차 전사 롤러(11)는 각 스테이션의 드럼(6)에 대향하여 배치되어 있다.

화상 형성부의 각 드럼(6)은 상면 부분이 각 1차 전사 롤러(11)의 위치에 있어서 벨트(10c)의 하면에 접하고 있다. 이 접촉 부분을 1차 전사부라 칭한다.

구동 롤러(10a)는 벨트(10c)를 회전 구동하는 롤러이며, 벨트(10c) 중 구동 롤러(10a)에 의해 백업된 부분의 외측에는 2차 전사 롤러(12)가 배치되어 있다. 벨트(10c)는 전사 수단인 2차 전사 롤러(12)와 접촉하고 있으며, 이 접촉 부분을 2차 전사부(12a)라 칭한다. 벨트(10c) 중 텐션 롤러(10b)에 의해 백업된 부분의 외측에는 전사 벨트 클리닝 장치(10d)가 배치되어 있다. 레이저 스캐너 유닛(8)의 하부에는, 시트 P를 수납하는 카세트(3)가 배치되어 있다. 카세트 P에 수납된 시트 P는, 외기의 상태에 맞춰 흡습을 행한다. 흡습량이 많은 시트일수록 가열되었을 때 많은 수증기를 발생시킨다.

도 4에 도시한 바와 같이, 프린터(1)에는, 카세트(3)로부터 픽업된 시트 P를 위쪽으로 반송하는 시트 반송로(세로 패스) Q가 배치되어 있다. 이 시트 반송로 Q는, 하측부터 상측으로 순서대로, 급송 롤러(4a)와 리타드 롤러(4b)의 롤러 쌍, 레지스트 롤러 쌍(4c), 2차 전사 롤러(12), 정착 장치(103), 배출 롤러 쌍(14)이 배치되어 있다. 또한 이미지 리더(2)의 아래쪽에는 배출 트레이(16)가 배치되어 있다.

(1-1) 화상 형성 장치의 화상 형성 시퀀스

프린터(1)가 화상 형성 동작을 행하는 경우, 제어 회로 A는 다음과 같은 제어를 행한다. 제어 회로 A는, 화상 형성 타이밍에 맞춰서 제1 내지 제4 스테이션(5Y, 5M, 5C, 5K)의 드럼(6)을 도면 중 시계 방향으로 소정의 속도로 회전 구동시킨다. 제어 회로 A는, 드럼(6)의 회전 속도에 따른 속도 또한 드럼(6)의 회전 방향에 대해서 순회전하는 방향으로 벨트(10c)가 회전하도록 구동 롤러(10a)의 구동을 제어한다. 또한, 제어 회로 A는 레이저 스캐너 유닛(8)이나 대전 롤러(도시생략)를 작동시킨다.

상술한 제어가 행해짐으로써, 프린터(1)는 다음과 같이 하여 풀 컬러 화상을 형성한다.

우선, 대전 롤러(도시생략)는 드럼(6)의 표면을 소정의 극성·전위로 균일하게 대전시킨다. 다음에, 레이저 스캐너 유닛(8)은, Y·M·C·K의 각 색의 화상 정보 신호에 따라 변조된 레이저 빔을 사용하여 드럼(6)의 표면을 주사 노광한다. 이렇게 해서, 각 드럼(6)의 표면에는, 대응 색에 따른 정전 잠상이 형성된다. 형성된 정전 잠상은 현상 유닛(9)에 의해 토너상으로서 현상된다. 상기와 같이 형성된 YMCK 각 색의 토너상은, 1차 전사부에 있어서, 벨트(10c) 위에 순서대로 연속하여 1차 전사됨으로써 합성된다. 이렇게 해서, 벨트(10c) 위에는 Y색+M색+C색+K색의 4색의 토너상이 합성된 풀 컬러의 미정착 토너상이 형성된다. 그리고 이 미정착 토너상은 벨트(10c)의 회전에 의해 전사부(12a)로 반송된다. 벨트(10c)에 토너상을 1차 전사한 후의 드럼(6)의 표면은 클리닝 부재(41)에 의해 클리닝된다.

한편, 카세트(3) 내의 시트 P는, 급송 롤러(4a)와 리타드 롤러(4b)에 의해 1매분 급송되어 레지스트 롤러 쌍(4c)으로 반송된다. 레지스트 롤러 쌍(4c) 벨트(10c) 위의 토너상과 동기를 취하여 시트 P를 2차 전사부로 반송한다. 2차 전사 롤러(12)는, 토너의 정규의 대전 극성과는 역극성인 2차 전사 바이어스가 인가되어 있다. 그 때문에, 시트 P가 2차 전사부에 끼움 지지 반송되면, 벨트(10c) 위의 4색 토너상은 시트 P 위로 일괄적으로 2차 전사된다.

2차 전사부로부터 반송된 시트 P가 벨트(10c)로부터 분리되어 정착 장치(103)로 반송되면, 토너상은 시트 P 위에 열 정착된다. 정착 장치(103)로부터 반송된 시트 P는, 가이드 부재(15)와 배출 롤러 쌍(14)을 거쳐 배출 트레이(16)로 배출된다. 시트 P에 대한 토너상이 2차 전사된 후에 벨트(10c)의 표면에 잔류한 잔류 토너는, 전사 벨트 클리닝 장치(10d)에 의해 벨트 표면으로부터 제거된다.

(2) 정착 장치

다음으로 정착 장치(103)와, 정착 장치(103)의 근방에서 발생하는 더스트 D에 대하여 설명한다.

(2-1) 정착 장치(103)

도 5의 (a)는 정착 유닛의 단면을 나타내는 도면이다. 도 5의 (b)는 벨트 유닛을 분해한 모습을 나타내는 도면이다. 본 실시예에 있어서의 정착 장치(103)는, 히터(101a)에 의해 가열된 소직경의 정착 벨트(105)(이후 '벨트'라 칭함)를 사용하여 토너 화상을 시트 P에 정착시키는 저열용량의 정착 장치이다. 정착 장치(103)는, 회전체로서의 벨트(105)를 구비한 정착 벨트 유닛(101)('정착 유닛'이라 칭함)과, 회전체로서의 가압 롤러(102)와, 가열부로서의 면 형상의 히터(101a)와, 케이싱(100)을 구비하고 있다. 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 케이싱(100)에는 시트 입구(400)와 시트 출구(500)가 설치되어 있으며, 정착 유닛(101)과 가압 롤러(102) 사이의 닙부(101b)에 시트 P를 통과시킬 수 있다. 본 실시예에서는, 시트 입구(400)가 시트 출구(500)보다도 중력 방향 아래쪽에 배치되어 있기 때문에, 시트 P가 중력 방향 아래쪽부터 위쪽을 향해 반송된다. 이 구성을 세로 패스 구성이라 칭한다.

시트 입구(400)에는, 박판 형상의 회전 원판으로 이루어지는 롤러(100a)가, 벨트(105)의 회전축 방향으로 복수 개 나란히 설치되어 있다. 롤러(100a)는, 반송 패스로부터 벗어난 시트 P를 안내함으로써 케이싱(100)에 토너가 부착되는 것을 억제하고 있다.

시트 출구(500)보다도 시트 P의 반송 방향의 하류측에는, 닙부(101b)를 통과하여 시트의 반송을 가이드하는 가이드 부재(15)(안내 부재)가 설치되어 있다. 이후의 설명에 있어서, 시트 P의 반송 방향 하류측을 하류측이라 칭하고, 시트 P의 반송 방향 상류측을 상류측이라 칭한다.

(2-2) 정착 유닛(101)의 구성

정착 유닛(101)은, 후술하는 가압 롤러(102)에 접촉시켜 가압 롤러(102)와의 사이에 닙부(101b)를 형성하고, 닙부(101b)에 있어서 토너 화상을 시트 P에 정착시키는 정착 유닛이다. 정착 유닛(101)은, 도 5의 (a)·도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 복수의 부재로 구성된 조립체이다.

정착 유닛(101)은, 면 형상의 히터(101a)와, 히터(101a)를 유지하는 히터 홀더(104)와, 히터 홀더(104)를 지지하는 가압 스테이(104a)를 구비하고 있다. 또한, 정착 유닛(101)은, 엔드리스 형상의 벨트(105)와, 벨트(105)의 폭 방향의 일단부측과 타단부측을 유지하는 플랜지(106L·106R)를 구비하고 있다.

히터(101a)는, 벨트(105)의 내면에 접촉시켜 벨트(105)를 가열하는 가열 부재이다. 본 실시예에서는 히터(101a)로서, 통전에 의해 발열하는 세라믹 히터를 사용하고 있다. 세라믹 히터는, 가늘고 긴 박판 형상의 세라믹 기판과, 이 기판면에 구비된 저항층을 구비하고 있으며, 저항층에 통전함으로써 전체가 신속하게 발열하는 저열용량의 히터이다.

히터 홀더(104)는, 히터(101a)를 유지하는 유지 부재이다. 본 실시예의 홀더(104)는, 횡단면이 반원호 형상을 이루고 있으며, 벨트(105)의 둘레 방향의 형상을 규제하고 있다. 홀더(104)의 재료에는 내열성의 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

가압 스테이(104a)는, 히터(101a) 및 홀더(104)를 긴 변 방향으로 균일하게 벨트(105)에 밀어붙이는 부재이다. 가압 스테이(104a)는 높은 가압력이 걸려도 휘기 어려운 재질인 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 가압 스테이(104a)의 재질로서 스테인리스강인 SUS304를 사용하였다. 가압 스테이(104a) 위에는 온도 센서로서의 서미스터 TH가 설치되어 있다. 서미스터 TH는 벨트(105)의 온도에 따른 신호를 제어 회로 A로 출력한다.

벨트(105)는, 시트 P에 접촉하여 시트 P에 열을 부여하는 회전체이다. 벨트(105)는, 원통형(엔드리스 형상)의 벨트이며, 전체적으로 가요성을 갖고 있다. 벨트(105)는, 히터(101a), 히터 홀더(104), 가압 스테이(104a)를 외측에서 덮도록 설치되어 있다.

플랜지(106L·106R)는 벨트(105)의 긴 변 방향 단부를 회전 가능하게 유지하는 한 쌍의 부재이다. 플랜지(106L·106R)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 각각, 플랜지부(106a)와 백업부(106b)와 피가압부(106c)를 갖는다. 플랜지부(106a)는 벨트(105)의 단부면을 받쳐서 벨트(105)의 스러스트 방향으로의 이동을 규제하는 부분이며, 벨트(105)의 직경보다도 더 큰 외형을 이루고 있다. 백업부(106b)는, 정착 벨트 내면을 유지하여 벨트(105)의 원통 형상을 유지하는 부분이다. 피가압부(106c)는 플랜지부(106a)의 외면측에 설치되어 있으며, 후술하는 가압 날개(108L과 108R)(도 7 참조)에 의한 가압력을 받는다.

(2-2-1) 정착 벨트의 구성

도 6의 (a)는 정착 유닛의 닙부 근방까지 반송된 시트를 나타내는 도면이다. 도 6의 (b)는 벨트의 층 구성을 나타내는 도면이다. 도 6의 (c)는 가압 롤러(102)의 층 구성을 나타내는 도면이다.

본 실시예의 벨트(105)는, 복수의 층에 의해 구성되어 있다. 상세히 설명하면 벨트(105)는, 내측부터 외측으로 순서대로, 엔드리스(원통형)의 기초층(105a)과, 프라이머층(105b)과, 탄성층(105c)과, 이형층(105d)을 구비하고 있다.

기초층(105a)은 벨트(105)의 강도를 확보하기 위한 층이다. 기초층(105a)은 SUS(스테인리스) 등의 금속제의 베이스 층이며, 열 스트레스와 기계적 스트레스에 견딜 수 있도록, 30㎛ 정도의 두께를 갖고 있다.

프라이머층(105b)은, 기초층(105a)과 탄성층(105c)을 접착하기 위한 층이다. 프라이머층은 기초층(105a)의 위에 프라이머를 5㎛ 정도의 두께로 도포함으로써 형성되어 있다.

탄성층(105c)은, 닙부(101b)에서 토너 화상을 압접할 때 변형되어 이형층 (105d)을 토너 화상에 밀착시키는 역할을 한다. 탄성층(105c)으로서는 내열 고무를 사용할 수 있다.

이형층(105d)은, 토너나 종이 가루가 벨트(105)에 부착되는 것을 방지하는 기능을 갖는 층이다. 이형층(105d)으로서는 이형성과 내열성이 우수한 PFA 수지 등의 불소 수지를 사용할 수 있다. 본 실시예의 이형층(105d)의 두께는 전열성을 고려하여 20㎛이다.

(2-3) 가압 롤러의 구성과 가압 방법

도 6의 (c)는 가압 롤러(102)의 층 구성을 나타내는 도면이다. 가압 롤러(102)는, 벨트(105)의 외주면에 접촉시켜 벨트(105)와의 사이에 닙을 형성하는 닙 형성 부재이다. 본 실시예의 가압 롤러(102)는, 복수의 층에 의해 구성된 롤러 부재이다. 상세히 설명하면, 가압 롤러(102)는, 금속(알루미늄이나 철)의 코어 금속(102a)과, 실리콘 고무 등으로 형성된 탄성층(102b), 탄성층(102b)을 피복하는 이형층(102c)을 갖고 있다. 이형층(102c)은 PFA 등의 불소계 수지를 재료로 하는 튜브이며 탄성층(102b) 위에 접착되어 있다.

도 7에 도시한 바와 같이, 코어 금속(102a)의 일단부측은 베어링(113)을 통해 측판(107L)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 코어 금속(102a)의 타단부측은 베어링(113)을 통해 측판(107R)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 이때, 가압 롤러(102) 중, 탄성층(102b)과 이형층(102c)을 갖는 부분은, 측판(107L)과 측판(107R)의 사이에 위치한다.

코어 금속(102a)의 타단부측은 기어 G에 접속되어 있으며, 기어 G가 구동 모터(도시생략)로부터 구동을 받으면 가압 롤러(102)는 회전 구동한다.

정착 유닛(101)은, 가압 롤러(102)에 대해서 근접 이격하는 방향으로 슬라이드 이동할 수 있도록 측판(107L)과 측판(107R)에 지지되어 있다. 상세하게는, 플랜지(106L과 106R)가 측판(107L)과 측판(107R)의 가이드 홈에 끼워 설치되어 있다. 그리고, 날개 지지부(109R과 109L)에 지지된 가압 날개(108L과 108R)에 의해, 플랜지(106L과 106R)의 피가압부(106c)는, 가압 롤러(102)를 향하는 방향으로 소정의 가압력 T에 의해 가압되고 있다.

가압력 T에 의해, 플랜지(106L·106R), 가압 스테이(104a), 히터 홀더(104)의 전체가 가압 롤러(102)의 방향으로 가압된다. 여기서, 정착 유닛(101)은 히터(101a)를 갖는 측이 가압 롤러(102)를 향하고 있다. 그 때문에, 히터(101a)는, 벨트(105)를 가압 롤러(102)를 향해 가압한다. 이와 같은 구성에 의해, 벨트(105) 및 가압 롤러(102)가 변형되고, 벨트(105)와 가압 롤러(102)의 사이에 닙부(101b) (도 6 참조)가 형성된다.

이와 같이, 정착 유닛(101)과 가압 롤러(102)가 밀착한 상태에서 가압 롤러(102)가 회전하면, 닙부(101b)에 있어서의 벨트(105)와 가압 롤러(102)의 마찰력에 의해, 벨트(105)에 회전 토크가 작용한다. 벨트(105)는, 가압 롤러(102)에 대해서 종동 회전(R105)한다. 이때의 벨트(105)의 회전 속도는, 가압 롤러(102)의 회전 속도에 거의 대응하고 있다. 즉 본 실시예에서는, 가압 롤러(102)는, 벨트(105)를 회전 구동하는 구동 롤러로서의 기능을 담당하고 있다.

또한 이때, 벨트(105)의 내주면과 히터(101a)가 미끄럼 이동하기 때문에, 벨트(105)의 내면에 그리스(grease)를 도포하여 미끄럼 이동 저항을 저감시키는 것이 바람직하다.

(2-4) 정착 처리

상술한 구성을 이용하여 정착 장치(103)는 화상 형성 처리 중에 정착 처리를 행한다. 정착 처리를 행할 때, 제어 회로 A는 구동 모터(도시생략)를 제어하고, 가압 롤러(102)를 회전 방향 R102(도 1의 (a))로 소정의 속도로 회전 구동시키고, 벨트(105)를 종동 회전시킨다.

또한, 제어 회로 A는 전원 회로(도시생략)를 통해 히터(101a)에 통전을 개시한다. 이 통전에 의해 발열한 히터(101a)는, 미끄럼 이동하는 벨트(105)에 대해서 열을 부여한다. 이렇게 해서 열이 부여된 벨트(105)는 점차 고온으로 되어 간다. 이 벨트(105)의 온도가 목표 온도 TP가 되도록, 제어 회로 A는 서미스터 TH의 출력하는 신호에 기초하여 히터(101a)에 대한 공급 전력을 제어한다. 본 실시예의 목표 온도 TP(도 14의 (a))는 약 170℃이다.

벨트(105)가 목표 온도 TP까지 가열되면, 제어 회로 A는 각 구성을 제어하여 토너 화상 S를 담지한 시트 P를 정착 장치(103)로 반송시킨다. 정착 장치(103)로 반송된 시트 P는 닙부(101b)에 의해 끼움 지지 반송된다.

시트 P는 닙부(101b)에 있어서 끼움 지지 반송되는 과정에서, 히터(101a)의 열이 벨트(105)를 통해 부여된다. 미정착 토너 화상 S는 히터(101a)의 열에 의해 용융되고, 닙부(101b)에 걸려 있는 압력에 의해 시트 P에 정착된다. 닙부(101b)를 통과한 시트 P는, 가이드 부재(15)에 의해 배출 롤러 쌍(14)으로 안내되고 배출 롤러 쌍(14)에 의해 배출 트레이(16) 위로 배출된다. 본 실시예에서는 상술한 공정을 정착 처리라 칭한다.

(3) 더스트 D의 발생

다음으로, 토너 S에 함유된 이형제(이하, '왁스'라 칭함)에 기인하는 초미립자(이하, '더스트 D'라 칭함)의 발생과, 더스트 D의 성질에 대하여 설명한다.

(3-1) 토너 S에 함유되는 왁스

상술한 바와 같이 정착 장치(103)는, 시트 P에 고온의 벨트(105)를 접촉시킴으로써 시트에 토너 화상을 정착시키고 있다. 이와 같은 구성을 이용하여 정착 처리를 행하는 경우, 정착 처리 시에 일부의 토너 S가 벨트에 전이(부착)해 버리는 경우가 있다. 이것을 오프셋 현상이라 칭한다. 오프셋 현상은 화상 불량의 원인으로 되기 때문에 이것을 해결하는 것이 바람직하다.

그래서 본 실시예에서는, 토너 화상의 형성에 사용하는 토너 S에 왁스(이형제)를 내포시키고 있다. 이 토너 S는, 가열되면 내부의 왁스가 용해되어 스며 나오는 구성으로 되어 있다. 그 때문에, 이 토너 S에 의해 형성된 화상에 정착 처리를 실시하면, 용해된 왁스에 의해 벨트(105)의 표면이 덮인다. 표면이 왁스에 의해 덮인 벨트(105)는, 왁스의 이형 작용에 의해, 토너 S가 부착되기 어려워진다.

또한, 본 실시예에서는 순수한 왁스 외에, 왁스의 분자 구조를 포함한 화합물을 왁스라 칭하고 있다. 예를 들어, 토너의 수지 분자와 탄화수소 쇄 등의 왁스 분자 구조가 반응한 화합물도 왁스라 칭한다. 또한, 이형제로서는, 왁스 외에 실리콘 오일 등의 이형 작용을 갖는 물질을 사용해도 된다.

왁스는, 벨트(105)가 목표 온도 Tp로 유지되고 있는 경우, 닙부(101b)에 있어서 순간적으로 용해되어 토너 S로부터 스며 나오는 것을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는, 목표 온도 Tp가 170℃인 데 반하여, 융점 Tm이 75℃인 파라핀 왁스를 사용하였다.

또한, 왁스가 용융될 때, 일부의 왁스는 기화(휘발)해 버린다. 이것은, 왁스가 함유하는 분자 성분의 크기에 변동이 있기 때문이라고 생각된다. 즉, 왁스에는, 쇄가 짧고 비점이 낮은 저분자 성분과, 쇄가 길고 비점이 높은 고분자 성분이 포함되어 있으며, 비점이 낮은 저분자 성분이 먼저 기화한다고 생각된다.

기화(가스화)한 왁스 성분이 공기 중에서 냉각되면, 수 ㎚ 내지 수백 ㎚ 정도의 미립자(더스트 D)가 발생한다. 단, 발생하는 미립자의 대부분은 수 ㎚ 내지 수십 ㎚의 입경이라고 추정된다.

이 더스트 D는 점착성을 갖는 왁스 성분이며, 프린터(1)의 내부 구성의 각처에 부착되기 쉽다. 예를 들어, 정착 장치(103)의 열에 기인하는 상승 기류에 의해 더스트 D가 가이드 부재(15)나 배출 롤러 쌍(14)의 주변까지 운반된 경우, 가이드 부재(15)나 배출 롤러 쌍(14)에 왁스가 부착되고 퇴적되어 고착해버릴 우려가 있다. 가이드 부재(15)나 배출 롤러 쌍(14)이 왁스로 오염되어 있으면, 시트 P에 왁스가 부착되어 화상 불량의 발생 원인으로 된다.

(3-2) 정착 처리에 수반하여 왁스로부터 발생하는 입자(더스트)

본원 발명자들의 검토에 의하면, 상술한 더스트 D의 대부분은 정착 장치(103)의 시트의 시트 입구(도 1)의 근방에 존재한다는 사실을 알게 되었다. 또한, 더스트 D는, 기온이 높은 상황에서는 대입경화하여 근방 부재에 부착하기 쉬워진다는 사실을 알게 되었다. 이하, 상세히 설명한다.

(3-2-1) 더스트의 성질

왁스에 기인하는 더스트의 성질로서, 고온하에서 대입경화하는 성질과, 대 입경화한 더스트 D가 주변의 고형물에 부착되는 성질을 들 수 있다. 도 8의 (a)는 더스트의 합체 현상을 설명하기 위한 도면이다. 도 8의 (b)는 더스트의 부착 현상을 설명하는 모식도이다.

도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 가열원(20a)의 위에 비점이 150 내지 200℃인 고비점 물질(20)을 놓고, 200℃ 전후로 가열하면, 고비점 물질(20)로부터 휘발물(21a)이 발생한다. 휘발물(21a)은 상온 공기에 닿으면 즉시 비점 온도 이하로 되어 공기 중에서 응축하고, 수 ㎚ 내지 수십 ㎚ 정도의 입경의 미소 미립자(21b)로 변화한다. 이 현상은, 수증기가 노점 온도를 하회하면, 미소 물방울이 되어 안개를 발생시키는 현상과 동일한 것이다.

이때, 공기 중에서의 가스의 응집/입자화는, 공기 중 온도가 높을수록 저해되기 쉽다. 이것은 공기 중 온도가 높을수록 가스의 증기압이 올라, 가스 분자는 기체 상태를 유지하기 쉽기 때문이다. 그 때문에, 공기 중 온도가 높아짐에 따라서 미소 미립자(21b)의 생성 개수는 적어져 간다.

또한, 공기 중에 존재하는 가스는 이미 생성된 미소 미립자(21b)의 주위에 모여서 응집하기 쉽다. 이것은, 가스 분자가 응집하여 새롭게 미소 미립자(21b)를 생성하는 데 필요한 에너지에 비하여, 가스 분자가 미소 미립자(21b)의 주위에 응집하는 데 필요한 에너지 쪽이, 보다 낮기 때문이다.

또한, 미소 미립자(21b)는, 브라운 운동에 의해 공기 중을 이동하고 있기 때문에, 서로 충돌하여 합체하고, 보다 큰 입경의 미립자(21c)로 성장한다는 것이 알려져 있다. 이 성장은, 미소 미립자(21b)가 활발하게 이동하면 할수록, 바꿔 말하면 공기 중 온도가 고온 상태(브라운 운동이 강해짐)에 있으면 있을수록, 촉진된다. 결과적으로, 벨트(105)로부터 발생하는 미립자는, 벨트(105) 부근의 공간 온도가 높을수록 입경이 커지고 또한 개수가 감소한다. 또한 미립자의 대형화는, 미립자가 일정 사이즈 이상이 되면 점차 둔화하여 멈춘다. 이것은, 합체에 의해 미립자가 대형화되면 브라운 운동이 활발하지 않게 되어, 입자끼리의 충돌 빈도가 줄어들기 때문이라고 추정된다.

다음으로, 도 8의 (b)를 이용하여, 미립자의 부착에 대하여 설명한다. 미소 미립자(21b)와 이보다 큰 미립자(21c)를 포함한 공기 α가, 기류(22)를 따라 벽(23)을 향한 경우, 미소 미립자(21b)보다도 큰 미립자(21c) 쪽이 벽(23)에 부착되기 쉽다.

이것은, 미립자(21c) 쪽이 관성력이 커서, 벽(23)에 세차게 충돌하기 때문이라고 추정된다. 따라서, 벨트(105) 근방의 분위기를 고온으로 유지하여 더스트 D의 대입경화를 촉진하면 할수록, 더스트 D는 정착 장치 내의 구성(대부분은 벨트(105))에 부착되기 쉬워진다. 그 때문에, 더스트 D의 대입경화가 촉진되고 있을수록 결과적으로 더스트 D는 정착 장치 밖으로 확산되기 어려워진다.

이와 같이, 더스트 D는 고온하에서 합체가 촉진되어 대입경화하는 성질과, 대입경화에 의해 주변 물체에 부착되기 쉬워진다고 하는 2가지 성질을 지니고 있다. 또한 더스트 D의 합체의 용이함은, 더스트 D의 성분과 온도, 농도에 의존한다. 예를 들어, 더스트 D의 농도가 높을수록 더스트 D끼리의 충돌 확률이 높아지고, 더스트 D의 점도가 낮을수록 더스트 D끼리는 합체하기 쉬워진다.

(3-2-2) 더스트 D의 발생 개소

다음으로, 더스트 D의 발생 개소에 대하여, 도 10과 도 11에 기초하여 설명한다. 도 10의 (a)는 정착 처리의 진행에 수반하여 확대되는 정착 벨트 위의 왁스 부착 영역의 모습을 나타내는 도면이다. 도 10의 (b)는, 왁스의 부착 영역과 더스트 D의 발생 영역의 관계를 나타내는 도면이다. 도 11은 정착 벨트 주변의 기류의 흐름을 설명하는 도면이다.

본 발명자들이 검증한바, 정착 장치(103)로부터 발생하는 더스트 D는, 닙부(101b)의 하류측보다도 닙부(101b)의 상류측에 있어서 발생량이 많다는 사실을 알게 되었다. 이하 그 메커니즘에 대하여 설명한다.

닙부(101b)를 통과한 직후의 벨트(105)의 표면(이형층(105d))은 시트 P에 의해 열을 빼앗기고 있기 때문에, 그 온도는 100℃ 정도까지 저하되었다. 한편, 벨트(105)의 내면·이면(기초층(105a))의 온도는 히터(101a)와의 접촉에 의해 고온으로 유지되고 있다. 그 때문에 벨트(105)가 닙부(101b)를 통과한 후, 고온으로 유지된 기초층(105a)의 열이, 프라이머층(105b)과 탄성층(105c)을 경유하여 이형층(105d)으로 전달되어 간다. 그 때문에, 벨트(105)의 표면(이형층(105d))의 온도는, R105 방향(도 10)으로 회전하는 과정에서, 닙부(101b)를 통과한 후에 상승해 가고, 닙부(101b)의 입구측 부근에서 최고 온도에 도달한다.

한편, 시트 P 위의 토너 S로부터 스며 나온 왁스는, 정착 처리가 행해질 때 벨트(105)와 토너상의 계면에 개재된다. 그 후, 왁스의 일부는 벨트(105)에 부착된다. 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이 시트 P의 선단측의 일부가 닙부(101b)를 통과한 단계에서는, 토너 S로부터 벨트(105)로 이행한 왁스는 영역(135a)에 존재하고 있다. 이 영역에서는 벨트(105)의 온도가 낮아 왁스가 휘발하기 어렵기 때문 더스트 D는 거의 발생하지 않는다. 시트 P가 닙부(101b)를 진행하면, 왁스는 벨트(105)의 대략 전체 둘레(135b)에 존재한 상태로 된다. 이 중, 영역(135c)에서는 벨트가 고온으로 되어 있기 때문에, 왁스가 휘발하기 쉽다. 그리고, 영역(135c)으로부터 휘발한 왁스가 응축되면 더스트 D가 발생한다. 그 때문에, 영역(135c)의 근방, 즉 닙부(101b)의 입구 부근(상류측)에는 많은 더스트 D가 존재한다.

또한, 닙부(101b)의 입구 부근의 더스트 D는, 도 11에 도시한 에어 플로우에 의해 화살표 W 방향으로 확산해 간다. 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 11에 도시한 바와 같이, 벨트(105)가 R105 방향으로 회전하고 있으면, 벨트(105)의 표면 부근에는 R105 방향을 따른 에어 플로우 F1이 발생한다. 또한, 시트 P가 X 방향을 따라서 반송되면 시트 P의 반송 방향 X를 따른 에어 플로우 F2가 발생한다. 닙부(101b)의 근방에서 에어 플로우 F1과 에어 플로우 F2가 충돌하면, 닙부(101b)로부터 이격되어 가는 방향(W 방향)을 따라 에어 플로우 F3이 발생한다.

(3-2-3) 검증

다음으로 더스트 D의 발생량과 온도의 관계에 대하여 검증하기 위해 시험을 행하였다. 도 9의 (a)는, 시험 1에 있어서의 화상 형성 처리의 경과 시간과 더스트 D 발생량의 관계를 설명하는 그래프이다.

도 9의 (b)는, 시험 2에 있어서의 화상 형성 처리의 경과 시간과 더스트 D 발생량의 관계를 설명하는 그래프이다.

시험에서는, 프린터(1)에 의한 화상 형성 처리 중에 시트 입구(400) 근방의 에어를 샘플링하고, 나노 입자 입경 분포 계측기를 사용하여 입자의 개수 농도를 계측한다.

여기서, 시험 1에서는 화상 형성 처리 중에 어떠한 가공도 하지 않고, 시트 입구(400)(닙부 근방)의 에어가 데워지도록 하고 있다. 시험 2에서는, 화상 형성 처리 중에 시트 입구(400) 근방에 외기를 분사하여, 시트 입구(400)(닙부 근방)의 에어가 식도록 하고 있다.

도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 시험 1에 있어서의 더스트 D의 발생량은, 화상 형성 처리의 개시 직후에 상승하고, 약 100초 후에 피크가 된 후에는 점점 저하되어 간다. 도 9의 (a)에 있어서, 시간의 경과와 함께 더스트 D의 발생량이 저하되고 있는 이유는, 화상 형성 처리의 진행에 수반되어 벨트(105)의 주변 기온이 상승해 가기 때문이다.

도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 시험 2에 있어서의 더스트 D의 발생량은, 화상 형성 처리의 개시 직후에 시험 1보다도 급격하게 상승하여 약 20초 후에 피크에 도달하였음을 알 수 있다. 이때, 화상 형성 처리의 개시부터 200초 경과 후까지의 더스트 D의 발생량은, 시험 2에 있어서 시험 1의 2 내지 5배이다.

한편, 화상 형성 처리가 개시되어 300초를 지나면, 시험 1과 시험 2의 더스트 D 발생량에 큰 차는 발생하지 않았다. 이것은, 정착 장치(103)의 열에 의해 가열된 주변의 유닛(도시생략)이, 시트 입구(400)를 향하는 외기를 사전에 데우기 때문일 것으로 추정된다.

상술한 바와 같이, 더스트 D는 시트 입구(400)의 근방에 있어서 발생하기 쉽다. 그 때문에, 화상 형성 장치는, 시트 입구(400)의 근방에 있어서 더스트 D를 제거하는 것이 바람직하다.

또한, 시트 입구(400)의 에어가 식었으면 더스트 D가 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, 프린터(1)는 시트 입구(400)의 에어를 식히지 않고, 더스트 D의 발생을 억제하는 것이 바람직하다. 또한, 상술한 바와 같이 더스트 D는 화상 형성 처리의 개시 직후의 일정 기간에 있어서 현저하게 발생한다. 그 때문에, 프린터(1)는 화상 형성 처리의 개시 직후에 더스트 D를 효율적으로 회수(여과)할 것이 요망된다.

(4) 더스트 D의 회수 방법

이상에서 설명한 더스트 D의 성질을 근거로 하여, 더스트 D의 회수 방법을 설명한다. 처음에 더스트 D를 여과하는 필터 유닛(50)의 구성과 동작을 설명하고, 다음으로 필터 유닛(50) 부근으로부터의 더스트 D의 유출을 억제하는 에어 플로우 구성을 설명한다. 마지막으로 에어 플로우의 동작 시퀀스를 설명한다.

도 1의 (a)는 필터 유닛의 배치 위치를 설명하는 도면이다. 도 1의 (b)는 시트의 후단부 날개의 모습과 필터 유닛의 형상을 설명하는 도면이다. 도 2의 (a)는 정착 장치 주변의 구성을 나란히 나타낸 사시도이다. 도 2의 (b)는 정착 장치의 주변에서의 시트의 통과 위치를 나타내는 도면이다. 도 3의 (a)는 필터 유닛을 분해하여 나타낸 사시도이다. 도 3의 (b)는 필터 유닛이 동작하는 모습을 나타내는 도면이다. 도 12는, 제어 회로와 각 구성의 관계를 나타내는 블록도이다. 도 13은 각 팬을 제어하기 위한 흐름도이다. 도 14의 (a)는 실시예 1에 있어서의 서미스터의 시퀀스도이다. 도 14의 (b)는 실시예 1에 있어서의 제1 팬의 시퀀스도이다. 도 14의 (c)는 실시예 1에 있어서의 제2 팬의 시퀀스도이다. 도 14의 (d)는 실시예 1에 있어서의 제3 팬의 시퀀스도이다. 도 15의 (a)는 풍량 제어의 효과를 설명하는 제1 그래프이다. 도 15의 (b)는 풍량 제어의 효과를 설명하는 제2 그래프이다. 도 15의 (c)는 풍량 제어의 효과를 설명하는 제3 그래프이다. 도 15의 (d)는 풍량 제어의 효과를 설명하는 제4 그래프이다. 도 17의 (a)는 필터 유닛의 흡인 풍량 Q(L/min)와 필터 유닛의 작동에 의해 저감된 더스트의 비율 α(％)의 관계, 및 α=50％ 이상으로 할 때 필요한 흡인 풍량 Q를 나타내는 그래프이다. 도 17의 (b)는 α=60％ 이상으로 할 때 필요한 흡인 풍량 Q를 나타낸다. 도 18은, 벨트(105)와 필터 유닛 흡기구의 거리 d(㎜)와, 소정의 α를 달성하기 위해 필요한 흡인 풍량 Q의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 19는 거리 d(㎜)와, 필터(51)의 필요 면적 Fs(㎠)와의 관계를 나타내는 그래프이다.

(4-1) 필터 유닛의 구성

필터 유닛(50)은, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 시트 P의 반송 방향에 있어서 정착 유닛(101)과, 전사 유닛(10)의 사이에 위치하고 있다. 또는, 시트 P의 반송 방향에 있어서 정착 장치(103)의 닙부(101b)와, 전사 수단의 전사부(12a)의 사이에 위치하고 있다.

필터 유닛(50)은, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이 더스트 D를 포함하는 에어를, 흡기구(52a)에 설치한 부직포 필터인 필터(51)에 유입시킴으로써, 더스트 D를 필터(51) 위로 회수한다. 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이 필터 유닛(50)은, 필터(51)와, 에어를 흡인하기 위한 흡기부인 제1 팬(61)과, 시트 입구(400) 근방의 에어가 필터(51)를 통과하도록 에어를 안내하는 덕트(52)를 갖고 있다.

제1 팬(61)은 시트 입구(400) 근방의 에어를 기계 밖으로 흡인하기 위한 흡기부이다. 제1 팬(61)은, 정착 유닛(101)의 긴 변 방향에 있어서, 시트 P의 통과 영역보다도 외측의 영역에 설치되어 있다. 또한, 제1 팬은, 정착 유닛(101)의 긴 변 방향에 있어서, 닙(101b)보다도 외측의 영역에 설치되어 있다. 제1 팬(61)은 흡기구(61a)와 배기구(61b)를 구비하고 있으며, 흡기구(61a)로부터 배기구(61b)를 향해 에어 플로우를 발생시킨다. 흡기구(61a)는, 덕트(52)의 배기구(52e)에 접속되어 덕트(52) 내의 에어를 흡인하기 위한 개구이다. 배기구(61b)는, 프린터(1)의 외측을 향해 설치되고, 흡기구(61a)로부터 흡인한 에어를 기계 밖을 향해 배출하기 위한 개구이다.

본 실시예에서는 제1 팬(61)으로서 블로워 팬을 사용하고 있다. 블로워 팬은 고정압을 특징으로 하고 있어, 필터(51)와 같은 통기 저항체가 있어도 일정한 풍량(흡기량)을 확보할 수 있다.

덕트(52)는, 시트 입구(400) 근방의 에어를 기계 밖을 향해 안내하기 위한 안내부이다. 덕트(52)는, 시트 입구(400) 근방의 흡기구(52a)와, 시트 입구(400) 근방으로부터 이격된 배기구(52e)를 구비하고 있다.

흡기구(52a)는 닙부(101b)와 2차 전사 롤러(12)의 사이에 위치하는 개구이며, 닙부측을 향하도록 설치되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 흡기구(52a)는 에어 플로우 F3에 의해 운반되어 오는 더스트 D를 도 1과 같이 받아낼 수 있다.

배기구(52e)는, 흡기구(52a)보다도 그 긴 변 방향의 외측에 있어서, 덕트(52)의 복수의 측면 중 흡기구(52a)와는 반대측의 측면에 설치되어 있다. 상술한 바와 같이 배기구(52e)는 흡기구(61a)에 접속되어 있다.

또한, 덕트(52)는 흡기구(52a)를 덮도록 필터(51)를 부착 가능하다. 상세하게는, 덕트(52)는 흡기구(52a)의 테두리부(52c)와, 만곡부(52d)를 구비하는 리브(52b)를 구비하고 있다. 테두리부(52c)와 리브(52b)에 의해 지지되도록, 필터(51)를 덕트(52)에 고정하면, 흡기구(52a)는 필터(51)에 의해 덮인다. 본 실시예의 필터(51)는, 내열성 접착제에 의해 테두리부(52c) 및 리브(52b)에 간극 없이 접착되어 있다. 그 때문에, 흡기구(52a)를 통과하는 에어가 필터(51)를 반드시 통과한다. 또한 본 실시예의 필터(51)는 테두리부(52c)의 만곡부(52d)를 따라 접착되어 있다. 환언하면, 덕트(52)는, 필터(51)를 만곡시킨 상태로 유지하고 있다. 이때, 필터(51)는, 그 짧은 변 방향의 중앙부가 닙부(101b)로부터 이격하는 방향으로 만곡되어 있다. 환언하면, 필터(51)는 그 짧은 변 방향의 중앙부가 덕트(52)의 내측을 향해 돌출되어 있다.

또한, 필터(51)의 배치 위치는 흡기구(52a)로 한정되지는 않는다. 예를 들어 도 20에 도시한 바와 같이, 필터(51)가, 덕트(57)의 흡기구(58)보다도 소정 길이 H(예를 들어 3㎜)만큼 안쪽으로 들어간 위치에 설치되어 있어도 된다. 안쪽으로 들어간 위치에 설치하면, 분해 메인터넌스 등의 작업을 할 때, 작업자가 부주의하여 필터(51)에 닿아 상처를 입을 위험을 저감시킬 수 있다. 단, 필터 유닛의 사이즈를 소형화하는 관점에서는, 도 1에 도시한 바와 같이 흡기구에 필터(51)를 설치하는 편이 좋다. 필터(51)의 위치는, 필터(51)의 보호와 필터 유닛의 소형화 중 어느 쪽을 우선할지에 따라 정해져야 한다.

이때 덕트(57)의 내부의 통기 경로는, 흡기구(58)로부터 필터(51)에 이르는 영역에서, 도 20의 지면 수직 방향(벨트(105)의 회전 축선 방향)의 통기 경로 길이인 길이 범위 A의 적어도 일부가, 동일 방향에 있어서의 화상 형성 영역의 범위 B와 중복된다. 이 관계는 도 1과 같이 흡기구(52a)에 필터(51)를 장착한 경우도 마찬가지이다. 도 2의 (b)를 이용하여 설명하면 후술하는 Wf가 길이 범위 A에 상당하고, 동일하게 후술하는 Wp-max가 길이 범위 B에 상당한다. 더스트는 시트 P 위에 형성된 토너 화상으로부터 벨트(105)로 이행한 왁스로부터 발생하기 때문에, 더스트를 확실하게 흡인할 수 있는 범위인 길이 범위 A의 적어도 일부가, 길이 범위 B와 중복하고 있을 필요가 있다.

본 실시예에서는, 길이 범위 A를 350㎜로 하고 있지만, 길이 범위 A가 사용 빈도가 높은 A4사이즈 시트의 표준적인 최대 화상 폭인 200㎜(A4사이즈 시트의 긴 변 방향을 반송 방향에 일치시켰을 때)를 초과하고 있으면 된다. 그렇게 함으로써, 실제의 사용 조건에 있어서 효과적으로 더스트 저감을 도모할 수 있다.

한편, 길이 범위 A를 더 길게 하면, 보다 큰 사이즈의 시트에 대응할 수 있을 뿐 아니라, 더스트가 주변의 에어 플로우 등에 의해 화상 형성 영역의 외측으로 확산된 경우에도, 더스트를 필터(51)에 의해 확실하게 회수할 수 있다. 그러나 길이 범위 A를 너무 길게 하면, 필터(51)는 더스트 발생 영역의 외측에 있는 깨끗한 공기를 흡인해버려, 필터 유닛의 더스트 흡인 효율을 저하시켜버린다. 이상의 고찰로부터, 길이 범위 A의 상한은, 일반적인 전자 사진식 프린터에 있어서 사용 가능한 최대 사이즈 시트의 최대 화상 폭에, 그 외측에 더스트가 확산될 가능성이 있는 영역의 길이를 더한 값으로 하면 된다는 사실을 알 수 있다.

예를 들어, A3사이즈 시트의 짧은 변 방향 폭 297㎜로부터 단부의 공백 영역(비화상 영역) 약 5㎜를 제외한 287㎜를 최대 화상 폭으로 한 경우, 그 외측으로 약 100㎜ 이격된 위치까지 더스트가 확산된다고 가정한다. 그 경우, 길이 범위 A의 상한은, 287㎜에 200㎜(=100㎜×2)를 더한 값인 487㎜에 약간의 여유를 갖게 한 500㎜로 하는 것이 적절하다.

이상을 요약하면, 길이 범위 A는, 사용하는 시트의 사이즈와 에어 플로우에 의한 더스트의 확산 정도를 고려하여, 200㎜ 내지 500㎜의 범위로부터 적절히 선택되면 된다는 사실을 알 수 있다. 단, 다양한 사이즈의 기록재의 사용을 상정하고, 길이 범위 A는, 화상 형성 장치에 사용 가능한 최소폭의 기록재의 폭 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.

이상으로 설명한 바와 같이, 필터(51)는 벨트(105)의 긴 변 방향으로 연신되는 형상을 갖고 있지만, 이와 같은 형상으로 함으로써, 덕트의 흡기구(52a)에 있어서의 에어의 통과 풍속을 긴 변 방향에서 균일하게 할 수 있다. 환언하면, 흡기구(52a)에 통기 저항체인 필터(51)를 배치함으로써, 필터(51)의 배면 영역의 전체 영역을 일정한 부압으로 유지할 수 있다. 즉 도 3의 (b)에 도시한 포인트(53a와 53b와 53c)의 부압은, 대략 동일한 값으로 되어 있다. 이것은, 필터(51)의 통기 저항이, 덕트(52) 내의 통기 저항보다도 훨씬 크기 때문이다. 포인트(53a와 53b와 53c)의 부압이 동일 레벨이면, 필터(51)에 흡인되는 에어 F4의 풍속은, 필터(51)의 전체면에 걸쳐 균일화된다. 풍속이 균일화된 결과, 필터 유닛(50)은, 벨트(105)로부터 발생하는 더스트 D를 효율적으로(최소한의 풍량으로) 회수할 수 있다.

필터 유닛(50)에 의한 흡기량이 작으면, 벨트(105)의 근방에 유입되는 에어의 양도 작아진다. 그 때문에, 벨트(105)의 근방의 에어의 온도 저하를 작게 할 수 있다. 그 결과, 더스트 D의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 벨트(105)의 온도 저하를 억제하기 때문에 에너지 절약에도 유리하다.

(4-1-1) 필터의 성질

필터(51)는, 흡기구(52a)를 통과하는 에어로부터 더스트 D를 여과(회수, 제거)하기 위한 여과 부재이다. 왁스에 기인하는 더스트 D를 회수하는 경우, 필터(51)는, 정전 부직포 필터인 것이 바람직하다. 정전 부직포 필터란 정전기를 유지한 섬유를 부직포 형상으로 형성한 것으로, 더스트 D를 고효율로 여과할 수 있다.

정전 부직포 필터는, 섬유가 고밀도일수록 여과 성능이 높지만, 반면, 압력 손실이 커지기 쉽다. 이 관계는 정전 부직포의 두께를 두껍게 한 경우에도 마찬가지이다. 또한 섬유의 대전 강도(정전기의 강도)를 높게 하면, 압력 손실을 일정하게 한 채 여과 성능을 향상시킬 수 있다. 정전 부직포의 두께와 섬유 밀도 및 섬유의 대전 강도는, 필터에 요구되는 여과 성능에 따라서 적절히 설정하는 것이 바람직하다. 본 실시예의 필터(51)에 사용되는 정전 부직포는, 통과 풍속이 15㎝/s일 때의 통기 저항이 약 90Pa, 더스트의 여과율이 80％ 정도가 되도록, 섬유 밀도와 두께, 대전 강도가 설정되어 있다. 또한 대전 강도는 기술적으로 상한이 있어, 정전 부직포의 성능을 조정할 때는 섬유 밀도와 두께를 바꿈으로써 행한다. 예를 들어 섬유 밀도와 두께를 높이거나 하면 더스트의 여과율을 더 높일 수 있다. 그러나 그 경우에는 통기 저항이 높아져 버려, 사무기 등에서 사용하는 표준적인 블로워 팬의 발생 압력으로는 충분한 풍량을 확보할 수 없게 된다. 한편, 섬유 밀도와 두께를 낮추거나 하면 통기 저항이 낮아져, 보다 저렴하고 발생 압력이 낮은 팬을 사용할 수 있게 되지만, 더스트의 여과율도 낮아져 버리므로 실용적이지 않게 되어 버린다. 또한 통기 저항이 과도하게 낮아져 버리면, 필터(51)를 통과하는 에어의 풍속에 대하여 긴 변 방향으로 불균일이 발생하기 쉬워져 버린다. 구체적으로는, 제1 팬에 가까운 개소에서는 에어의 통과 풍속이 빨라지고, 먼 개소에서는 느려져서 더스트를 회수할 수 없게 된다. 통기 저항은 적어도 50Pa 이상인 것이 바람직하다. 이상으로 설명한 요인, 즉 정전 부직포의 대전 처리 기술의 수준, 표준적인 블로워 팬의 사용, 필터(51)의 통과 에어 풍속의 균일화를 고려하면, 사용할 정전 부직포의 스펙 범위가 자연스럽게 정해지게 된다. 상술한 수치를 중심으로 한 스펙, 즉 통과 풍속 15㎝/s에서의 통기 저항(Pa)이 50 이상 130 이하, 더스트 여과율이 60％ 이상 90％ 이하의 범위에 있는 것이, 사용에 적합하다고 할 수 있다.

또한, 배기 에어 중의 토너를 여과하고자 하는 경우, 정전 부직포는 통과 풍속이 10㎝/s에 있어서 통기 저항이 10Pa 이하에서 사용된다. 따라서, 본 실시예의 필터(51)는 통기 저항이 비교적 큰 정전 부직포를 사용하고 있다고 할 수 있다.

다음으로, 필터(51)를 통과하는 에어의 통과 풍속 Fv에 대하여 설명한다. 통과 풍속이 빠르면 빠를수록 필터(51)를 통과하는 단위 시간당 에어 풍량은 많아져서, 더스트를 확실하게 회수할 수 있게 된다. 그러나 통과 풍속이 너무 빠르면, 시트 입구(400) 근방의 에어의 온도를 저하시키고, 그 결과로서 더스트 D의 발생량을 증가시켜버린다. 또한 통과 풍속의 상승은, 필터(51)의 통기 저항 상승과, 더스트 여과율 저하를 초래한다.

그 때문에, 통과 풍속은 최대 30㎝/s 이하로 억제하는 것이 바람직하고, 에어 풍량을 확보하는 관점에서는 적어도 5㎝/s 이상으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 통과 풍속 Fv(㎝/s)는, 5 이상 30 이하로 하는 것이 바람직하다. 본 예에서는 30㎝/s와 5㎝/s의 대략 중간값이며, 풍량과 필터 성능의 확보, 더스트 D의 발생량 억제의 관점에서 가장 균형잡힌 풍속 15㎝/s를 통과 풍속 설정값으로 하고 있다.

이상 설명한 필터(51)를 통과하는 에어의 풍속 및 필터(51)의 통기 저항은, 멀티 노즐 팬 풍량 측정 장치 F-401(츠쿠바 리카 세이키)에 의해 측정하였다. 필터(51)의 더스트 여과율은 필터(51)의 상류와 하류의 더스트 농도를 TSI사 Fast Mobility Particle Sizer(FMPS)를 사용하여 측정함으로써 구하였다. 상류와 하류의 농도차를 상류의 농도로 나눠, 백분율로 표현한 수치가 더스트의 여과율이다.

(4-1-2) 필터의 길이

필터(51)는, 도 2의 (a)와 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 시트 반송 방향과 직교하는 방향(회전체인 벨트(105)의 회전축 방향)을 길이로 하는 가늘고 긴 형상을 이루고 있다. 도 2의 (b)의 시트 P 위에 사선으로 나타낸 영역은, 소정의 폭 사이즈의 시트 P를 사용한 경우의 화상 형성이 가능한 영역 Wp-max(상술한 길이 범위 B에 상당)이다. 또한, 실제로는 도 2의 (b)에서 보이고 있는 시트 P의 이면측에 화상이 형성된다. 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 영역 Wp-max는 시트 P의 폭 사이즈 이하의 영역이다. 이 영역에서 시트 P 위에 토너 화상이 형성되고, 이 영역에서, 벨트(105)에 왁스가 부착되고, 이 영역에서 더스트 D가 발생한다.

그 때문에, 상술한 바와 같이 덕트(52)의 통기 경로는, 벨트(105)의 회전축 방향의 길이 범위 A의 적어도 일부가, 동일 방향에서의 화상 형성 영역의 길이 범위 B, 즉 Wp-max와 중복되어야 한다. 그 때문에 도 2의 (b)에 도시한 필터(51)의 길이 Wf는, 길이 범위 A와 동등한 길이를 갖고 있어야 하며, Wp-max를 상회하는 길이로 설정되어 있다.

그런데, 본 실시예의 정착 장치(103)는, 벨트(105)의 폭 방향의 중앙을 기준으로 시트 P를 반송한다. 그 때문에, 사용 빈도가 높은 시트 사이즈의 영역 Wp-max에서는, 시트의 폭 사이즈에 구애되지 않고 더스트 D가 발생하기 쉽다. 더스트 D를 효율적으로 회수하기 위해서는, 필터(51)의 길이 Wf는 사용 빈도가 높은 시트 사이즈의 영역 Wp-max를 상회할 필요가 있다. 그 결과, Wf는 바람직하게는 사용 빈도가 높은 A4사이즈 시트의 표준적인 최대 화상 폭 200㎜(A4사이즈 시트의 긴 변 방향을 반송 방향에 일치시켰을 때)를 초과하는 것이 바람직하다.

(4-1-3) 필터의 면적과 위치

필터(51)의 면적과 위치는, 필터(51)에 의한 더스트의 저감량을 정하는 중요 파라미터이다. 더스트를 많이 저감하고 싶을 때에는, 필터(51)를 더스트 발생 개소인 벨트(105)에 근접시켜 더스트를 보다 효과적으로 흡인함과 함께, 필터(51)의 면적 Fs(㎠)를 보다 크게 하면 된다. 도 24의 (a)에 도시한 바와 같이 필터의 에어 통과 풍속 Fv가 작아질수록, 필터 통기 저항은 낮아지고, 더스트 여과율은 상승한다. 통과 풍속 Fv가 작아지면, 에어에 포함되는 더스트의 이동 속도도 낮아지기 때문에, 더스트는 필터를 구성하는 정전 부직포의 섬유에 포획되기 쉬워지기 때문이다. 또한 도 24의 (b)에 도시한 바와 같이, 통과 풍속 Fv는 필터의 면적 Fs(㎠)와 반비례의 관계에 있다. 즉, 필터 면적 Fs가 커지면 통과 풍속 Fv가 낮아지고, 필터 통기 저항도 낮아진다. 필터 통기 저항이 낮아지면, 동일한 팬을 사용했을 때 필터에 흡인되는 에어의 풍량 Q(L/min)가 증가하여, 보다 많은 더스트를 필터(51)에 유입시킬 수 있다. 또한 통과 풍속 Fv의 저하와 함께 필터(51)의 더스트 여과율이 상승한다. 즉 프린터(1)로부터 발생하는 더스트는, 필터 면적 Fs를 크게 하면 할수록 저감시킬 수 있다는 것이다. 이하, 필터의 면적과 위치, 필터에 의한 더스트 저감량의 관계를 보다 상세히 해설하고, 필터의 면적과 위치를 정하는 수식을 도출한다.

도 17 (a)와 도 17의 (b)는, 실험에 의해 구한 필터 유닛(50)의 흡인 풍량 Q와 더스트 저감율 α의 관계를 나타내고 있다. 더스트 저감율 α는, 필터(51)를 사용하지 않을 때 프린터(1)로부터 발생하는 더스트량 Do와, 필터(51)를 사용함으로써 저감되는 더스트량 De에 의해, 이하의 식으로 표시된다.

도 17의 (a)와 도 17의 (b)로부터, 흡인 풍량 Q가 상승하면, 더스트 저감율 α도 상승한다는 사실을 알게 되었다. 이것은, 흡인 풍량 Q의 상승에 수반하여, 벨트(105)로부터 발생한 더스트 D가 필터(51)에 보다 많이 유입되기 때문이다.

또한, 필터의 길이(벨트(105) 회전축 방향 길이) Wf(㎜)와, 벨트(105)와 필터(51) 사이의 거리 d(㎜)에 따라서, 도면 중에 3개의 선(Line.A, Line.B, Line.C)을 그리고 있다. 거리 d는, 도 20에 도시한 바와 같이, 벨트(105)의 표면과, 덕트(57)의 흡기구(58)의 중심(57c)(흡기구의 단부(57a와 57b)의 중점) 사이의 거리를 의미한다. 또한, 도 1의 예로 말하면, 도 20의 중심(57c)이 도 1의 중심(50d)에 상당하고, 단부(57a와 57b)는 각각 50b와 50c에 상당한다.

도 17의 Line.A와 Line.B를 비교하면, Wf는 모두 350㎜이며, d가 각각 20㎜, 35㎜로 되어 있다. d=20인 Line.A는, d=35인 Line.B를 상회하고 있지만, 이것은 필터(51)가 벨트(105)에 가까워지면 가까워질수록 벨트(105)로부터 발생하는 더스트를 효과적으로 흡인할 수 있기 때문이다.

Line.C는, 필터(51)의 길이 Wf를, 화상 형성 영역의 길이보다 짧은 40㎜로 했을 때의 라인이다. Line.C의 조건에서는 벨트(105) 위의 더스트 발생 영역(화상이 통과하여 토너의 왁스가 부착되는 영역)의 중앙 부분만을 필터(51)에 흡인하고 있기 때문에, Line.C는 Line.A와 Line.B를 크게 하회한다.

또한, 도 17의 (a)는 α≥50％로 한 경우에 필요한 흡인 풍량 Q가, d=20㎜ (Line.A)일 때는 16.3L/min 이상, d=35㎜(Line.B)일 때는 35L/min 이상임을 의미하고 있다. 도 17의 (b)는 α≥60％로 한 경우에 필요한 흡인 풍량 Q가, d=20㎜ (Line.A)일 때는 35L/min 이상, d=35㎜(Line.B)일 때는 78.4L/min 이상임을 의미하고 있다. α≥50％는, 필터에 의한 더스트 저감 목표를 생각할 때의 지표로 되는 수치이다.

대부분의 전자 사진식 프린터는, 더스트를 50％ 정도 저감하면, 장치 내부의 더스트 오염에 기인하는 화상 불량 등의 문제를 효과적으로 방지할 수 있기 때문이다. 단 일부의 프린터는 α≥60％로 하지 않으면 충분한 효과를 얻지 못하는 경우도 있어, 본 예에서는 α≥60％로 한 경우에 필요한 흡인 풍량 Q를 도 17의 (b)에서 추정하고 있다. 또한 실험에 사용한 필터(51)는, 통과 풍속 15㎝/s일 때의 통기 저항이 약 90Pa이며, 더스트 여과율이 약 80％이다.

다음으로 도 18에 대하여 설명한다. 도 18은, 목표로 하는 더스트 저감율 α를 달성하기 위해 필요한 흡인 풍량 Q(L/min)와 거리 d(㎜)의 관계를, 도 17의 (a)와 도 17의 (b)의 데이터에 기초하여 플롯한 것이다. α=50％를 목표로 하는 경우, d=20일 때는 Q=16.5이며, d=35일 때는 Q=35이다. 이들을 연결한 선은 Q=1.25×d-8.67에 의해 표시된다. 마찬가지로 α=60％를 목표로 하는 경우, Q=2.89×d-22.9로 된다. 그리고 α를 50％ 이상, 또는 60％ 이상으로 하고 싶을 때는, Q를 보다 크게 하면 되므로 이하의 관계가 성립한다.

또한 흡인 풍량 Q는, 너무 크게 하면 벨트(105)의 표면 열을 과도하게 빼앗아버린다. 열이 과도하게 빼앗기면, 그만큼, 제어 회로 A는 히터(101a)에 전력을 투입하므로 프린터(1) 전체의 소비 전력을 증가시켜버린다. 소비 전력 억제의 관점에서, 흡인 풍량 Q는 200L/min 이하로 하는 것이 좋다. 이 조건을 상기 식에 가하면 이하의 식을 얻을 수 있다.

다음으로, 필터 면적 Fs(㎠)를 결정한다. 필터 면적 Fs(㎠)는, 필터 통과 풍속 Fv(㎝/s)에 의해 정해진다.

상술한 Q의 범위를 기술하는 식을, 상기 식에 의해 Fs를 사용한 식으로 바꿔 쓰면, 필터의 위치와 면적을 결정하는 하기 식을 얻을 수 있다.

α≥50％:

α≥60％ :

여기서, 통과 풍속 Fv를 15㎝/s로 하면, Fs는 이하의 식에 의해 표현된다.

α≥50％:

α≥60％:

도 19는, 상기 식의 범위를 그래프로 나타낸 것이다. 더스트 여과율 α를 50％ 이상으로 하고 싶은 경우에는, Fs와 d를 도면 중의 범위 1에 들도록 설정하면 된다. 더스트 여과율 α를 60％ 이상으로 하고 싶은 경우에는, Fs와 d를 도면 중의 범위 2에 들어가도록 설정하면 된다.

또한 상기 식에 의해 정해지는 d의 범위와는 별도로, d의 값에는 주의를 요하는 제한이 있다. 필터(51)와 벨트(105)를 너무 근접시키면, 벨트(105)로부터의 복사에 의해 필터(51)가 열적으로 열화되어, 여과 성능이 저하되어 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 필터(51)는, 닙부(101b)에 대해서 적당한 거리에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 필터(51)와 벨트(105)의 간격 d(최단 거리)는 5 이상 100 이하인 것이 바람직하다.

(4-1-4) 필터의 곡면 형상

상술한 바와 같이, 필터(51)를 벨트(105)의 근방에 배치한 경우, 필터(51)와 반송되는 시트 P의 거리도 가까워진다. 그 때문에 시트 P의 반송이 흐트러진 경우에 필터(51)의 흡기면(51a)과 시트 P가 접촉할 우려가 있다. 필터(51)와 시트 P가 접촉하면, 시트 P 위의 토너 화상이 흐트러질 우려가 있다. 또한, 시트 P에 의해 필터(51)가 손상되어, 더스트 D의 회수 효율이 저하될 우려가 있다.

그래서, 본 실시예에서는 시트 P와 필터(51)의 접촉을 억제하는 연구를 행하고 있다.

상술한 시트 P의 반송의 흐트러짐으로서는 시트 P의 후단부 날개라는 현상을 들 수 있다. 후단부 날개는, 닙부(101b)와 전사부(12a)에 의해 끼움 지지 반송되는 시트 P의 후단부 Pend가 전사부(12a)를 통과했을 때에, 후단부 Pend가 도면 중 V의 방향으로 크게 변위하는 현상이다.

후단부 날개는, 원래의 시트 P의 형상이 변형(컬)되는 경우에 발생하기 쉽다. 또한, 시트 P가 강성이 낮은 얇은 종이인 경우도 닙부(101b)의 형상을 따라 시트 P가 변형되기 때문에 후단부 날개가 발생하기 쉽다.

이 후단부 날개에 대처하기 위해 본 실시예에서는 필터(51)를 도 1의 (a)와 같이 배치하고 있다. 즉, 필터(51)의 짧은 변 방향의 단부 중 시트 반송 방향의 하류측의 단부는, 필터(51)의 짧은 변 방향의 단부 중 시트 반송 방향의 상류측의 단부보다도, 닙부(101b)와 전사부(12a)를 직선으로 연결했을 때의 반송 경로로부터 이격되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 전사부(12a)를 통과한 시트 P의 후단부 Pend가 반송의 진행과 함께 V 방향으로 점차 크게 변위했다고 해도, 필터(51)와 시트 P가 접촉하기 어려워진다. 본 실시예에서는, 시트 P의 반송로로부터 이격되는 방향으로 필터(51)가 만곡되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 후단부 날개에 대처하면서도 벨트(105)와 필터(51)의 간격을 근거리로 유지하고 있다.

또한, 필터(51)를 이러한 곡면 형상으로 한 경우, 한정된 스페이스 내에서 필터(51)의 표면적을 증대시킬 수 있다. 필터(51)의 표면적이 증가되면 더스트 D와 필터(51)가 접촉하기 쉬워지기 때문에, 더스트 D의 회수 효율이 향상된다.

(4-2) 에어 플로우 구성

다음으로 프린터 내의 에어 플로우에 대하여 설명한다. 더스트 D를 효율적으로 회수하는 경우, 프린터 내의 에어 플로우, 특히 정착 장치(103)의 주변의 에어 플로우에 대하여 적절히 제어하는 것이 바람직하다. 이하, 정착 장치(103)의 주변의 에어 플로우에 관계되는 구성에 대하여 상세히 설명한다.

(4-2-1) 제1 팬

상술한 바와 같이, 제1 팬(61)의 풍량이 많으면 에어를 많이 흡인할 수 있는 한편, 시트 입구(400) 근방의 에어 온도를 저하시키기 쉽다. 즉, 제1 팬(61)의 풍량이 많으면 더스트를 많이 회수할 수 있는 한편 많은 더스트 D를 발생시키기 쉽다. 그 때문에, 필터 유닛(50)에 의해 더스트 D를 효율적으로 저감시키기 위해서는, 제1 팬(61)의 풍량을 적절하게 유지하는 것이 바람직하다. 이후, 제1 팬(61)에 의한 흡기에 의해 더스트 D가 회수되는 것을 더스트 회수 작용이라 칭하고, 제1 팬(61)의 흡기에 의해, 더스트의 발생량이 증가하는 것을 더스트 증대 작용이라 칭한다.

여기서, 제1 팬(61)의 풍량과 더스트 D의 발생량의 관계에 대하여 검증하기 위해 시험을 행하였다. 시험에서는, 화상 형성 처리 중에 프린터로부터 배출되는 더스트 D의 양을 측정한다. 상세하게는, 챔버 내에 설치된 프린터(1)에 화상 형성 처리를 실행시켜, 프린터의 전체 배기를 취득한다. 그리고, 배기된 에어를 나노 입자 입경 분포 계측기에 의해 샘플링하여 더스트 D의 배출량을 측정한다. 이 시험을, 화상 형성 처리 중의 제1 팬(61)의 풍량을 각각 다르게 하여 복수 회 행한다. 여기에서는 복수 회 행해진 시험을, 시험 A, 시험 B, 시험 C, 시험 D라 칭한다.

시험 A에서는, 화상 형성 처리 중에 제1 팬(61)을 전속으로 작동시킨 상태에서, 정착 장치 외부로 배출되는 더스트 D의 양을 계측한다. 시험 B에서는, 화상 형성 처리 중에 제1 팬(61)을 정지시킨 상태에서, 정착 장치 외부로 배출되는 더스트 D의 양을 계측한다. 시험 C에서는, 화상 형성 처리 중에 제1 팬을 정상 동작 가능한 최소 속도(전속 풍량의 7％가 되는 속도)로 작동시킨 상태에서, 정착 장치 외부로 배출되는 더스트 D의 양을 계측한다. 시험 D에서는, 화상 형성 처리 중에 제1 팬을 전속 풍량의 20％가 되는 속도로 작동시킨 상태에서, 정착 장치 외부로 배출되는 더스트 D의 양을 계측한다.

시험 A와 시험 B에서의 프린트 개시 후의 경과 시간과 더스트 D 발생량의 관계에 대하여, 도 15의 (b)에 나타낸다. 시험 B와 시험 C에서의 프린트 개시 후의 경과 시간과 더스트 D의 발생량의 관계에 대하여, 도 15의 (b)에 나타낸다. 시험 C와 시험 D에서의 프린트 개시 후의 경과 시간과 더스트 D의 발생량의 관계에 대하여, 도 15의 (c)에 나타낸다. 시험 B와 본 실시예 (E)에서의 프린트 개시 후 경과 시간과 더스트 D의 발생량의 관계에 대하여, 도 15의 (d)에 나타낸다.

(A)는, 시험 A에서의 화상 형성 처리 개시부터의 경과 시간과 더스트 D의 배출량의 관계를 나타내고 있다. (B)는, 시험 B에서의 화상 형성 처리 개시부터의 경과 시간과 더스트 D의 배출량의 관계를 나타내고 있다. (C)는, 시험 C에서의 화상 형성 처리 개시부터의 경과 시간과 더스트 D의 배출량의 관계를 나타내고 있다. (D)는, 시험 D에서의 화상 형성 처리 개시부터의 경과 시간과 더스트 D의 배출량의 관계를 나타내고 있다.

도 15의 (a)에 의하면, 프린트 개시 후 약 70초까지는 (A)가 (B)의 더스트 배출량을 상회하고 있으며, 그 후에는 (A)가 (B)의 더스트 배출량을 하회하고 있다. 이것은, 프린트 개시 후 약 70초까지는, 더스트 증대 작용이 더스트 회수 작용을 상회하고 있음을 의미한다. 상술한 바와 같이 제1 팬(61)의 풍량이 작을수록 더스트 증대 작용은 작아진다. 그 때문에, 제1 팬(61)의 풍량을 시험 A의 상태로부터 낮춰가면, 결국 프린트 개시 초기에서의 더스트 회수 작용이 더스트 증대 작용을 상회할 것이다.

본 발명자들이 검토한바, 제1 팬(61)의 풍량을 전속 풍량의 10％(필터(51)에서의 에어의 통과 풍속은 5㎝/s)까지 저하시켰을 때, 프린트 개시 초기에서의 더스트 회수 작용이 더스트 증대 작용을 상회할 수 있었다.

도 15의 (b)에 의하면, 프린트 개시 후의 전체 기간에 있어서 (B)가 (C)의 더스트 배출량을 상회하고 있다. 이것은, (B)에 있어서 더스트 회수 작용이 더스트 증대 작용을 항상 상회하고 있음을 의미한다.

도 15의 (c)에 의하면, 프린트 개시 후 90초까지는 (D)가 (C)의 더스트 배출량을 상회하고 있으며, 그 후 잠시 동안은 더스트 배출량이 거의 동등하게 된다. 그리고 프린트 개시 후 150초를 지난 즈음부터 (D)가 (C)의 더스트 배출량을 하회하고 있다.

이러한 점에서, 프린트 개시 후 90초(소정 시간 )까지는 제1 팬(61)을 7％의 풍량으로 동작시키고, 프린트 개시 후 150초부터는 제1 팬(61)을 20％의 풍량으로 동작시킴으로써, 더스트 D의 배출량을 보다 저감시킬 수 있음을 알 수 있다. 즉, 프린트 개시 후의 초기는 제1 팬(61)을 적은 풍량으로 동작시키고, 시간 경과와 함께 제1 팬(61)의 풍량을 증가시키는 것이 바람직하다. 상술한 결과를 기초로, 본 실시예에서는 제1 팬(61)의 풍량 제어를 행한다. 도 14의 (b)에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 프린트 개시 후 90초까지는, 제1 팬(61)을 7％의 풍량으로 동작시키고 있다. 이 풍량은, 팬(61)을 최소의 속도로 회전시킨 경우의 풍량 이상(흡기량 이상)이며 또한 팬(61)을 최대의 속도로 회전시킨 경우의 풍량 10％ 이하의 풍량이다. 프린트 개시 후 90초에서 390초까지는 제1 팬(61)을 20％의 풍량으로 동작시키고 있다. 프린트 개시 후 390초 이후는 제1 팬(61)을 100％로 동작시키고 있다. (E)는, 본 실시예에 있어서의 화상 형성 처리 개시부터의 경과 시간과 더스트 D의 배출량의 관계를 나타내고 있다.

도 15의 (d)에 의하면, 본 실시예에서는 시험 B와 비교하여 더스트 D의 배출량이 절반 이하로 되어 있다. 즉, 본 실시예에서는 화상 형성의 개시 초기부터 600초 경과할 때까지의 사이에 있어서 더스트 D의 배출량을 반감시킬 수 있었다.

(4-2-2) 제2 팬 및 제 3 팬

수분을 포함하는 시트 P가 정착 장치(103)에 의해 가열되면, 시트 P로부터는 수증기가 발생한다. 이 수증기에 의해, 공간 C는 습도가 높은 상태로 된다. 공간 C는, 시트 반송 방향에 있어서 정착 장치(103)보다도 하류측이며 또한 배출 롤러(14)보다도 상류측의 공간 영역이다. 공간 C의 습도가 높으면 결로가 발생하기 쉽기 때문에 가이드 부재(15) 위에는 물방울이 부착되기 쉽다. 반송되어 온 시트 P에 가이드 부재(15) 위의 물방울이 부착되면 화상 불량의 발생을 초래한다.

그 때문에, 시트 P로부터 발생하는 수증기에 의해 공간 C의 습도가 높아진 경우, 이 습도를 저하시키는 것이 바람직하다.

제2 팬(62)은 가이드 부재(15)에 결로가 발생하는 것을 방지하기 위한 팬이다.

제2 팬(62)은 프린터(1)의 외부로부터 에어를 기계 안으로 유입시켜, 가이드 부재(15)에 에어를 분사함으로써, 공간 C의 습도를 저하시킨다. 상세하게는, 제2 팬(62)으로부터 에어가 분사에 의해, 가이드 부재(15) 근방의 수증기가 공간 C의 주위로 확산하기 때문에, 가이드 부재(15) 근방이 국소적인 습도 상승이 억제된다. 제2 팬(62)만을 사용하는 경우라도, 가이드 부재(15)에서의 결로를 어느 정도의 기간은 억제 가능하다. 그러나, 수증기의 배출처가 배출 롤러 쌍(14)의 주위에 발생한 간극만으로 되므로, 공간 C에서의 습도는 점차 상승해버린다. 그래서 본 실시예에서는, 제2 팬(62)으로부터의 분사에 의해 공간 C로부터 빠져나간 수증기를 제3 팬(63)에 의해 기계 밖으로 배출하고 있다.

제3 팬(63)은, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 정착 장치(103)의 주변에 에어 플로우(63a)를 발생시킨다. 제3 팬(63)은, 에어 플로우(63a)에 의해 공간 C의 수증기와 열기를 기계 밖으로 배출하는 역할을 한다. 한편, 제3 팬(63)은, 벨트(105)의 닙부(101b)의 근방에 있는 더스트 D를 빨아내어, 필터를 경유하지 않고 기계 밖으로 배출해버릴 우려가 있다.

제3 팬(63)에 의해 화상 형성 장치 외부로 배출되는 더스트 D를 저감시키기 위해서, 제3 팬(63)의 하류에 별도 필터를 설치해도 된다. 그러나, 제3 팬(63)에 필터를 붙이면, 필터의 통기 저항에 의해 배기가 방해받기 때문에, 공간 C의 열과 수증기를 기계 밖으로 충분히 배출하는 것이 곤란해진다.

그래서 본 실시예에서는, 더스트 D가 제3 팬(63)을 향해 유입되는 것을 억제할 수 있도록 프린터(1)의 기계 내의 에어 플로우를 조정하고 있다. 구체적으로는, 정착 장치(103)보다도 시트 반송 방향의 하류측의 공간의 기압이, 정착 장치(103)보다도 시트 반송 방향의 상류측의 공간의 기압보다도 높아지도록, 프린터(1) 내의 에어 플로우의 조정을 하고 있다.

또한, 상술한 에어 플로우의 조정을 행하여도 적잖이 더스트 D가 제3 팬(63)에 유입되기 때문에, 더스트 D의 발생량이 많은 화상 형성 처리의 개시 초기(도 9의 (b) 참조)에는 제3 팬(63)의 동작을 억제하여 더스트 D의 배출을 억제하고 있다. 그리고, 화상 형성 처리가 진행되어 더스트 D의 발생이 적어진 시점에서 제3 팬(63)을 작동시켜, 공간 C의 수증기와 열기를 기계 밖으로 배출하고 있다.

또한, 제3 팬(63)의 동작을 억제하는 기간은, 프린터(1)에 열적인 문제가 발생하지 않을 정도의 기간이다. 화상 형성 처리의 개시 초기는 화상 형성 장치 내의 각 구성이 아직 충분히 가열되지 않았기 때문에, 수분 정도이면 배열이 행해지지 않아도 문제가 없다. 또한, 상술한 바와 같이, 수분 정도의 기간이면 제2 팬(62)만으로 결로를 방지할 수 있다.

(4-3) 제어 플로우

상술한 바와 같이, 더스트 D는 시트 입구(400)의 근방에 있어서 발생하기 쉽다. 그러나, 일부의 더스트 D는 시트 출구(500)의 근방에서 발생하는 경우가 있다. 또한, 정착 장치(103)의 근방에 존재하는 일부의 더스트 D는, 시트 P의 반송에 수반되어 정착 장치(103)보다도 시트 반송 방향의 하류측의 공간 C로 운반되는 경우가 있다. 또는, 시트 입구(400) 근방에서 발생한 더스트 D의 일부가 열대류에 의해 공간 C로 운반되는 경우가 있다.

이러한 일부의 더스트 D는 필터 유닛(50)에 의해 회수하는 것이 어려워, 정착 장치(103)보다도 시트 반송 방향의 하류측의 부재에 부착되거나 기계 밖으로 배출되어 버린다. 시트 반송 방향의 하류측의 부재로서는 가이드 부재(15)나, 배출 롤러 쌍(14)을 들 수 있다. 이들 부재에 더스트 D가 부착된 경우, 화상 불량의 발생을 초래한다. 그 때문에, 필터 유닛(50)을 사용하여 더스트 D를 회수하는 경우, 회수 효율을 높이기 위해서 필터 유닛(50)의 근방에 더스트 D를 봉입하는 것이 바람직하다. 환언하면, 더스트 D가 정착 장치(103)보다도 시트 반송 방향의 하류측을 향하지 않도록 화상 형성 장치 내의 에어 플로우를 조정하는 것이 바람직하다.

그래서, 본 실시예에서는, 화상 형성의 연속 처리 중에 있어서, 상술한 제1 팬(61)의 제어 외에도, 제2 팬(62)과 제3 팬(63)의 제어를 행하고 있다. 각 팬은, 정착 장치(103) 주변의 온도 상태에 따라서 적절하게 제어되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 프린트 개시부터 얼마만큼 시간이 경과하였는지에 기초하여 정착 장치(103)의 주변 온도 상태를 추측하고, 화상 형성 처리의 제1 기간과, 제2 기간과, 제3 기간에서 각각 상이한 팬 제어를 행하고 있다.

제1 기간이란, 화상 형성 처리가 개시되고 나서 제1 소정 시간(예를 들어 90초)에 도달할 때까지의 기간이다. 환언하면, 제1 기간이란, 화상 형성의 연속 처리의 최초의 시트 P가 닙부(101b)를 통과하고 나서 소정 시간에 도달할 때까지의 기간이다.

제2 기간이란, 제1 소정 시간이 경과하고 나서 제2 소정 시간(예를 들어 360초)에 도달할 때까지의 기간이다. 제3 기간이란, 제2 소정 시간이 경과한 후의 기간이다. 본 실시예에서는, 제어 회로 A가 구비하는 타이머부에 의해 프린터 개시부터의 경과 시간을 계측하고 있다.

또한, 프린트 개시로부터의 경과 시간을 취득하는 방법은, 타이머부로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 제어 회로 A는, 시트 P의 처리 매수를 카운트하는 카운터부에 기초하여 프린트 개시로부터의 경과 시간을 취득하여도 된다. 따라서, 화상 형성 처리가 개시되고 나서 제1 소정 매수(예를 들어 75매)의 시트 P에 화상 형성 처리를 실시할 때까지의 기간을 제1 기간으로서 정해도 된다. 환언하면, 화상 형성의 연속 처리의 최초의 시트 P가 닙부(101b)를 통과하고 나서 제1 소정 매수(예를 들어 75매)의 시트 P가 닙부(101b)를 통과할 때까지의 기간을 제1 기간으로서 정해도 된다. 제1 소정 매수의 시트 P에 화상 형성 처리를 실시하고 나서 제2 소정 매수(예를 들어 300매)의 시트 P에 화상 형성 처리를 실시할 때까지의 기간을 제2 기간으로서 정해도 된다. 제2 소정 매수의 시트 P에 화상 형성 처리를 실시하고 나서 그 후의 기간을 제3 기간으로서 정해도 된다.

또한, 정착 장치(103)의 주변 온도를 검지할 수 있는 온도 센서가 있는 경우에는, 정착 장치(103)의 주변 온도를 추측하지 않아도 된다. 따라서, 제어 회로 A는, 프린트 개시로부터의 경과 시간을 취득하지 않아도 된다. 이러한 온도 센서가 있는 경우, 검지 온도가 제1 소정의 온도로 된 경우에 S107을 실행하고, 검지 온도가 제1 소정의 온도보다도 높은 제2 소정의 온도로 된 경우에 S109를 실행하면 된다.

또한, 제2 팬(62)은 정착 장치(103)의 위쪽의 공간 C에 에어를 분사시키기 위한 송풍부로서 기능하고, 제3 팬(63)은 정착 장치(103)의 위쪽의 공간 C로부터 에어를 흡인하여 화상 형성 장치의 외부로 배출하는 송풍부(배기부)로서 기능한다.

이하, 도 13과 도 16에 기초하여 각 팬의 동작 시퀀스의 상세를 설명한다. 도 16의 (a)는, 실시예 2에 있어서의 서미스터 TH의 시퀀스도이다. 도 16의 (b)는, 실시예 2에 있어서의 제1 팬의 시퀀스도이다. 도 16의 (c)는, 실시예 2에서의 제2 팬의 시퀀스도이다. 도 16의 (d)는, 실시예 2에 있어서의 제3 팬의 시퀀스도이다.

프린터(1)의 전원이 ON으로 되면(전원이 투입되면) 제어 회로 A는 제어 프로그램을 실행한다(S101).

제어 회로 A는 프린트 명령 신호를 수신하면 S103으로 스텝을 진행시킨다(S102). 제어 회로 A는, 서미스터 TH의 출력 신호를 취득하여 그 검지 온도가 소정의 온도(예를 들어 100℃) 이하인 경우(예)에는 S104로 스텝을 진행시키고, 소정의 온도(예를 들어 100℃)보다도 높은 경우(아니오)에는 S112로 스텝을 진행시킨다(S103).

또한, S103은, 프린터(1)의 내부가 식었는지 여부, 특히 정착 장치(103)의 주변 기온이 식었는지 여부를 판정하는 스텝이다. 즉, 제어 회로 A는, 정착 장치(103)의 주변 기온에 관한 정보를 서미스터 TH로부터 취득하는 취득부로서 기능한다.

또한, 제어 회로 A는, 정착 장치(103)의 주변 온도에 관한 정보를 서미스터 TH 이외로부터 취득하여도 된다. 예를 들어, 정착 장치(103)의 주변 기온을 검지할 수 있는 온도 센서가 있는 경우, 제어 회로 A는 이 온도 센서로부터 정보를 취득하여도 된다.

스텝이 S112로 진행되면, 제어 회로 A는 프린트 개시에 수반하여 제2 팬(62)과 제3 팬(63)을 전속 풍량인 100(％)로 설정한다. 그리고, 제어 회로 A는 프린트 종료 후에 제2 팬(62)과 제3 팬(63)의 동작을 정지시킨다(S112).

프린트 개시 시에 서미스터 TH의 검지 온도가 100℃보다도 높은 경우에는, 정착 장치(103)의 주변 기온은 충분히 높다고 생각된다. 그 때문에 더스트 D의 발생량이 적으므로, 본 실시예에서는 제1 팬(61)을 작동시키지 않는다. 그러나, 미소하게 발생하는 더스트 D를 회수하기 위해서, 제1 팬(61)을 동작시켜도 상관없다. 이때, 제1 팬(61)의 풍량이 전속 풍량의 100(％)이면 더스트 D의 회수 효율이 높아서 바람직하다.

프린트 개시 시에 서미스터 TH의 검지 온도가 100℃보다도 낮은 경우에는, 정착 장치(103)의 주변 기온이 낮다고 생각된다. 정착 장치(103)의 주변 기온이 낮으면, 프린트를 개시했을 때 가이드 부재(15)에 있어서 결로가 발생하기 쉽고, 또한, 더스트 D가 발생하기 쉽다. 그 때문에, 이들 과제를 각각 해결할 것이 요구된다.

스텝이 S104로 진행하여 프린트가 개시되면, 제어 회로 A는 제1 팬(61)의 풍량을 7(％)로 설정하고, 제2 팬의 풍량을 100(％)로 설정한다(S104, S105).

스텝이 S105로 진행하고, 프린트 개시로부터 제1 시간(예를 들어 90초)이 경과하면(예), 제어 회로 A는 S107로 스텝을 진행시킨다(S106). 그렇지 않은 경우(아니오), 제어 회로 A는 각 팬의 풍량을 유지한다.

스텝이 S107로 진행되면, 제어 회로 A는 제1 팬(61)의 풍량을 20(％)로 설정하고, 제3 팬(63)을 100(％)로 설정한다. 이때, 제3 팬(63)의 풍량이, 제1 팬(61)의 풍량과 제2 팬(62)의 풍량의 합을 상회하면, 더스트 D가 제3 팬(63)으로 유입된다. 그래서 본 실시예에서는, 제2 팬의 풍량을 "100"으로 유지하여, 제3 팬(63)의 풍량이, 제1 팬(61)의 풍량과 제2 팬(62)의 풍량의 합을 하회하도록 하고 있다. 환언하면, 제1 팬(61)에 의한 송풍과 제3 팬(63)에 의한 송풍이 병행하여 행해지는 경우, 제2 팬은, 제3 팬의 풍량과 제1 팬의 풍량의 차의 풍량보다도 많은 풍량으로 송풍을 행한다.

프린트 개시로부터 제2 시간(예를 들어 90초)이 경과하면(예), 제어 회로 A는 스텝을 S109로 진행시킨다(S108). 그렇지 않은 경우(아니오), 제어 회로 A는 각 팬의 풍량을 유지한다.

프린트 개시로부터 제3 시간(예를 들어 390초)이 경과하면(예), 제어 회로 A는 스텝을 S109로 진행시킨다(S108). 그렇지 않은 경우(아니오）, 제어 회로 A는 각 팬의 풍량을 유지한다.

스텝이 S109로 진행되면, 제어 회로 A는, 제1 팬(61)의 풍량을 100(％)로 설정하여 S110으로 진행한다(S109).

프린트가 종료되면(S110), 제어 회로 A는, 제1 팬과 제2 팬과 제3 팬을 정지시킨다(S111).

또한, 화상 형성 처리의 개시로부터 10분 정도가 경과하면, 더스트 D의 발생량이 현저하게 적어진다. 그 때문에, S109의 후에 프린트가 장기에 걸쳐 실행되는 경우, 프린트의 종료를 기다리지 않고 제1 팬(61)의 송풍을 정지(OFF)해도 된다.

본 실시예에서는, 화상 형성 처리의 실행 중에 있어서, 풍량이 많은 제2 팬(62)을 항상 전속으로 작동시키고 있다. 따라서, 공간 C는 항상 양압 상태로 되어 있다. 그 때문에, 공간 C에는 시트 입구(400)로부터의 더스트 D가 유입되기 어렵다. 또한, 본 실시예에서는 화상 형성 처리의 실행 도중에 제3 팬을 작동시키고 있다. 그러나, 제3 팬(63)의 풍량은 제2 팬(62)의 풍량과 제1 팬(61)의 합의 풍량 이하이기 때문에 공간 C를 양압으로 유지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 프린트 개시 시점에서의 제3 팬의 풍량을 0(OFF)으로 설정하고 있지만, 도 16에 도시한 바와 같이, 제3 팬의 풍량을 50(％)로 설정해도 된다. 이 경우라도 제3 팬(63)의 풍량은 제2 팬(62)의 풍량과 제1 팬(61)의 합의 풍량 이하이기 때문에 공간 C를 양압으로 할 수 있다. 또한, 이렇게 함으로써, 가이드 부재(15)의 주변의 결로를 확실하게 방지함과 동시에, 정착 장치(103)의 주변 장치의 온도 상승을 더 억제하는 것이 가능하다.

제1 팬(61)의 풍량은 제2 팬(62)의 풍량보다 작으며, 제3 팬(63)의 풍량보다도 작다. 본 실시예에서는, 제1 팬(61)을 100％로 작동시킨 경우의 풍량은 5l/s이며, 7％로 작동시켰을 경우의 풍량은 0.5l/s이다. 제2 팬(62)을 100％로 작동시킨 경우의 풍량은 10l/s이다. 제3 팬을 100％로 작동시킨 경우의 풍량은 10l/s이다. 이와 같이, 제1 팬(61)을 전속으로 동작시켜도 제1 팬(61)의 풍량은 제2 팬(62) 및 제3 팬(63)의 풍량에 비하여 작다. 그 때문에, 공간 C의 기압 상태는, 제2 팬(62) 및 제3 팬(63)에 의해 지배적으로 제어된다. 즉, 제어 회로 A는 제2 팬(62) 및 제3 팬(63)을 제어함으로써, 공간 C에 더스트 D가 흐르는 것을 억제할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 닙부(101b)의 근방에 있어서, 닙부(101b)의 긴 변 방향을 따라 불균일 없이 흡기를 행하여, 더스트 D를 효율적으로 회수할 수 있다. 본 실시예에 의하면, 닙부(101b)의 근방에 있어서, 흡기가 국소적으로 강해지는 것을 억제하고, 정착 벨트(105)의 국소적인 온도 저하를 억제할 수 있다. 본 실시예에 의하면, 닙부(101b)의 근방에 있어서, 닙부(101b)의 긴 변 방향 단부측의 에어를 확실하게 흡기하고, 닙부(101b)의 긴 변 방향 단부측의 더스트 D를 확실하게 회수할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 벨트(105) 근방의 에어가 너무 식지 않도록 흡기하여, 더스트 D의 발생을 억제할 수 있다. 본 실시예에 의하면, 벨트(105)의 근방 기온에 따라서, 더스트 D의 효율적으로 회수할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 화상 형성 장치 내의 에어 플로우를 제어하고, 정착 장치(103)의 하류측으로 더스트 D가 유출되는 것을 억제할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 정착 장치(103)의 시트 입구(400)의 근방에 더스트 D를 봉입하고, 필터 유닛(50)에 의해 효율적으로 더스트 D를 회수할 수 있다.

<실시예 2>

다음으로, 실시예 2에 대하여 설명한다. 도 21은 실시예 2에 있어서의 필터 유닛의 배치와 복사열 E의 관계를 나타내는 도면이다. 도 22는 변형예 1에 있어서의 필터 유닛의 배치와 복사열 E의 관계를 나타내는 도면이다. 도 23은 변형예 2에 있어서의 필터 유닛의 배치와 복사열 E의 관계를 나타내는 도면이다.

실시예 1에서는, 더스트 D의 회수 효율을 향상시키기 위해서, 덕트(52)의 흡기구(52a) 및 필터(51)를 닙부(101b) 측(벨트(105)측)을 향하게 하고 있었다. 한편, 실시예 2에서는, 덕트(52)의 흡기구(52a)를 전사부(12a) 측을 향하게 함으로써, 필터(51)가 과잉으로 가열되는 것을 억제하고 있다. 실시예 2의 프린터(1)는, 필터 유닛(50)의 배치가 상이한 점 이외에는 실시예 1과 마찬가지이다. 그 때문에 동일한 구성에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설명을 생략한다.

더스트 D의 회수에 사용하는 필터(51)로서는 부직포 등이 사용되지만, 이 부직포는 고온 환경하에서 열적으로 열화되는 경우가 있다. 필터(51)의 열적인 열화가 촉진되면 필터(51)의 수명이 저하되기 때문에, 필터를 높은 빈도로 교환할 것이 요구된다. 그러나, 필터(51)를 높은 빈도로 교환하면, 교환의 수고가 발생할 뿐만 아니라, 러닝 코스트가 증가해버린다. 그 때문에, 필터(51)는 과도하게 가열되지 않는 것이 바람직하다.

필터(51)의 온도가 상승하는 원인의 하나는, 시트 입구(400) 근방의 에어의 열이다. 그러나, 필터(51)는, 시트 입구(400) 근방의 에어로부터 더스트 D를 회수하는 것을 목적으로 하고 있으며, 시트 입구(400) 근방의 기온에 대해서 충분한 내열성을 지니고 있다. 그 때문에, 시트 입구(400) 근방의 에어의 열만으로 필터(51)의 수명 저하가 급격하게 촉진되는 경우는 없다.

필터(51)의 온도가 상승하는 또 하나의 원인은, 정착 유닛(101)으로부터의 복사열 E이다. 복사열 E란는, 고온의 고체 표면으로부터 저온의 고정 표면으로 전자파의 형태로 직접 전해지는 열이다. 필터(51)는, 열원인 정착 유닛(101)의 근방에 위치하고 있기 때문에, 정착 유닛(101)으로부터의 복사열 E의 영향이 크다.

즉, 필터(51)의 흡기면(51a)은, 시트 입구(400) 근방의 에어의 열에 의한 온도 상승 외에도, 정착 유닛(101)으로부터 조사되는 복사열 E에 의해 고온 상태로 된다.

그래서, 본 실시예에서는, 정착 유닛(101)으로부터 필터(51)로의 복사열 E를 저감시킴으로써, 필터(51)의 수명을 향상시킨다.

정착 유닛(101)에 있어서, 복사열 E를 가장 강하게 방사하는 부재는, 가장 온도가 높은 벨트(105)이다. 벨트(105)로부터 방사되는 복사열 E는, 정착 벨트(105)의 표층의 모든 점으로부터 방사상으로 확산한다. 따라서, 필터(51)의 온도 상승을 저감시키기 위해서는, 벨트(105)로부터의 복사열 E가 흡기면(51a)에 조사되지 않는 위치에 필터(51)를 배치하면 된다.

그래서 본 실시예에서는, 덕트(52)의 흡기구(52a)를 전사부(12a)측(전사 롤러(12)측)을 향해 배치하고 있다. 필터(51)는 흡기구(52a)를 덮도록 설치되어 있기 때문에, 상술한 구성에서는 필터(51)의 표면이 전사부(12a)측(전사 롤러(12)측)을 향한다. 그리고, 벨트(105)와 필터(51) 사이의 공간이 덕트(52)에 의해 차단된다.

벨트(105)와 필터(51)와 덕트(52)의 위치 관계에 대하여 도 21을 이용하여 상세히 설명한다. 흡착면(51a)과 덕트 상벽의 접점을 M1, 동일하게 덕트 하벽의 접점을 N1이라 칭한다. M1과 N1을 연결한 선 M1-N1을, 정착 벨트(105) 표층까지 연신시켰을 때의 벨트(105) 표층과의 접점을 L1이라 칭한다. 복사열 E를 필터(51)를 향하기 어렵게 하기 위해서, 접점 L1의 위치는 영역(135d)의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 영역(135d)은, 정착 벨트(105)를 둘레 방향으로 4개의 영역으로 구획하고, 닙부(101b)로부터 회전 방향을 따라 세었을 때 네째가 되는 영역이다.

본 실시예에서는, 선 L1-N1은 접점 L1에서의 벨트(105)의 접선이다. 이와 같은 구성에서는, 벨트(105)로부터의 복사열 E가 흡기면(51a)을 향하지 않는다. 그 때문에, 필터(51)의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또한, 선 M1-N1의 연장선이 벨트(105)와 교차하지 않도록, 흡기구(52a)의 각도를 보다 급경사로 해도 된다. 이와 같은 구성에서도 벨트(105)로부터의 복사열 E는 필터(51)를 향하지 않는다. 예를 들어, 도 22에 도시한 변형예 1과 같이 흡기구(52a)의 각도를 더 급경사로 하여 가압 롤러(102)로부터의 복사열 E'를 가려도 된다.

선 M1-N1을 가압 롤러(102) 표층까지 연신시켰을 때의 가압 롤러(102) 표층과의 접점을 L2라 칭한다. 복사열 E를 흡기면(51a)을 향하기 어렵게 하기 위해서, 접점 L1의 위치는 영역(135d)의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 영역(135e)은, 가압 롤러(102)를 둘레 방향으로 4개의 영역으로 구획하고, 닙부(101b)로부터 회전 방향을 따라서 세었을 때 세 번째가 되는 영역이다. 변형예 1에서는, 선 L2-N1은 접점 L2에서의 가압 롤러(102)의 접선이다. 이와 같은 구성에서는, 벨트(105)의 복사열 E 및 가압 롤러(102)로부터의 복사열 E'가 흡기면(51a)을 향하지 않는다. 그 때문에, 필터(51)의 온도 상승을 억제할 수 있다.

또한, 필터(51)는 반드시 시트 반송 방향에 대해서 경사지게 하지 않아도 된다. 예를 들어, 도 23에 도시한 변형예 2와 같이, 시트 P의 반송 방향과 병행이 되게 필터(51)를 배치해도 된다. 이 경우, 필터(51)에 복사열 E가 향하지 않도록, 덕트(52)에 차폐부(55)를 설치하는 것이 바람직하다.

필터(51)와 덕트 상벽이며 또한 반송면측의 단부를 M3, 필터(51)와 덕트 하벽의 접점을 N3이라 칭한다. M3과 N3을 연결한 선 M3-N3을, 정착 벨트(105) 표층까지 연신시켰을 때의 벨트(105) 표층과의 접점을 L3이라 칭한다. 복사열 E를 필터(51)를 향하기 어렵게 하기 위해서, 접점 L3의 위치는 영역(135d)의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 선 L3-N3은 접점 L3에서의 벨트(105)의 접선이다. 이와 같은 구성에서는, 벨트(105)로부터의 복사열 E가 흡기면(51a)을 향하지 않는다. 그 때문에, 필터(51)의 온도 상승을 억제할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 필터(51)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 본 실시예에 의하면 필터(51)의 수명 저하를 억제할 수 있다. 본 실시예에 의하면, 필터의 교환 빈도를 저감시킬 수 있다. 그러나, 더스트 D를 확실하게 회수할 수 있는 점에 서 실시예 1의 구성이 바람직하다.

(그 밖의 실시예)

이상, 본 발명에 대하여 실시예를 이용하여 설명하였지만, 본 발명은 실시예 에 기재된 구성에 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 예시한 치수 등의 수치는 일례로서, 본 발명의 효과가 얻어지는 범위에 있어서는 적절히 설정해도 된다. 또한, 본 발명의 효과가 얻어지는 범위에 있어서 실시예에 기재된 일부 구성을 동일한 기능을 갖는 다른 구성으로 대체해도 된다.

필터(51)의 흡기면(51a)은 곡면 형상이 아니어도 되며, 흡기면(51a)이 평면 형상이며 더스트 D의 회수는 가능하다. 필터(51)로서, 부직포 필터가 아니라 하니콤 필터 등의 다른 필터를 사용해도 된다. 필터(51)로서 정전 처리된 부직포 필터인 정전 필터를 사용하는 경우, 더스트 D를 대전 장치로 대전시키고 나서 필터(51)에 의해 회수해도 된다. 필터(51)의 배치 구성은 실시예에 기재된 것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 벨트(105)의 긴 변 방향 양단부에 2개 이상의 필터(51)가 설치되어 있어도 된다. 필터(51)는, 시트 반송로에 대해서 가압 롤러측에 설치되어 있어도 된다.

정착 장치(103)는 세로 패스로 시트를 반송하는 구성에 한정되지는 않는다. 예를 들어 정착 장치(103)는 가로 패스나 비스듬히 시트를 반송하는 구성이어도 된다.

시트 위의 토너 화상을 가열하는 가열 회전체는, 벨트(105)에 한정되지는 않고, 가열 회전체는, 롤러여도 되며, 복수의 롤러에 벨트가 걸쳐진 벨트 유닛이어도 된다. 그러나, 가열 회전체의 표면이 고온으로 되어, 더스트 D가 발생하기 쉬운 실시예 1의 구성 쪽이 큰 효과를 얻을 수 있다.

가열 회전체와 닙부를 형성하는 닙 형성 부재는, 가압 롤러(102)로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 복수의 롤러에 벨트가 걸쳐진 벨트 유닛을 사용해도 된다.

가열 회전체를 가열하는 가열원은, 히터(101a)와 같은 세라믹 히터로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 가열원은 할로겐 히터여도 된다. 또한 가열 회전체를 직접 전자기 유도 발열시켜도 된다. 이러한 구성이라도 시트 입구(400) 근방에서 더스트 D가 발생하기 쉽기 때문에 실시예 1의 구성을 적용할 수 있다.

프린터(1)를 예로 들어 설명한 화상 형성 장치는, 풀 컬러의 화상을 형성하는 화상 형성 장치로 한정되지 않고, 모노크롬의 화상을 형성하는 화상 형성 장치여도 된다. 또한 화상 형성 장치는, 필요한 기기, 장비, 케이싱 구조 외에도, 복사기, FAX, 및 이들 기능을 복수 구비한 복합기 등, 다양한 용도에서 실시할 수 있다.

본 발명에 의하면, 토너에 함유되는 이형제에 기인하는 미립자를 적절하게 제거할 수 있는 화상 형성 장치가 제공된다.

12a: 접촉부
15: 가이드 부재
50: 필터 유닛
51: 필터
52: 덕트
52a: 흡기구
61: 제1 팬
62: 제2 팬
63: 제3 팬
101: 정착 벨트 유닛
101a: 히터
101b: 닙부
102: 가압 롤러
103: 정착 장치
105: 정착 벨트
400: 시트 입구
500: 시트 출구
TH: 서미스터
A: 제어 회로
Wp-max: 최대 화상 폭
P: 시트
S: 토너
α: 더스트 저감율
d: 벨트와 필터 간의 거리
Fs: 필터 면적

Claims (10)

1. 이형제를 함유하는 토너를 사용하여 기록재에 화상을 형성하는 화상 형성부와,
   상기 화상 형성부에 의해 기록재에 형성된 화상을 정착하기 위한 닙부를 형성하는 가열 회전체 및 가압 회전체와,
   상기 닙부의 입구 근방에서 흡기구를 통해 유입된 에어를 배출하는 덕트와,
   상기 덕트의 통기 경로에 설치되고 이형제에 기인하는 미립자를 회수하는 필터와,
   상기 덕트 내에 에어를 유입시키기 위한 팬을 갖고,
   상기 흡기구와 상기 가열 회전체의 간격을 d(㎜), 상기 필터의 면적을 Fs(㎠), 상기 필터에 있어서의 에어의 통과 풍속을 Fv(㎝/s)라 했을 때, 이하를 충족하는, 화상 형성 장치.
   

   
2. 제1항에 있어서,
   이하를 충족하는, 화상 형성 장치.
   

   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 d(㎜)는 5 이상 100 이하인, 화상 형성 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 Fv(㎝/s)는 5 이상 30 이하인, 화상 형성 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 필터의 통기 저항(Pa)은 50 이상 130 이하인, 화상 형성 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 필터는 상기 흡기구에 설치되어 있는, 화상 형성 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 필터는, 그 짧은 변 방향의 중앙부가 상기 덕트의 내측을 향해 돌출된 곡면 형상을 이루고 있는, 화상 형성 장치.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 필터의 폭은, 상기 화상 형성 장치에 사용 가능한 최소폭의 기록재의 폭 이상인, 화상 형성 장치.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 필터는 정전 부직포인, 화상 형성 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡기구는, 기록재의 반송 방향에 있어서, 상기 화상 형성부에 의해 기록재에 화상을 형성하는 위치로부터, 상기 닙부에 이르기까지의 범위 내에 위치하는, 화상 형성 장치.

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