WO2020171241A1 - 画像形成装置 - Google Patents

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WO2020171241A1
WO2020171241A1 PCT/JP2020/007884 JP2020007884W WO2020171241A1 WO 2020171241 A1 WO2020171241 A1 WO 2020171241A1 JP 2020007884 W JP2020007884 W JP 2020007884W WO 2020171241 A1 WO2020171241 A1 WO 2020171241A1
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WO
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fan
image forming
dust
temperature
belt
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PCT/JP2020/007884
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Inventor
浩二 野島
Original Assignee
キヤノン株式会社
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    • G03G2221/16Mechanical means for facilitating the maintenance of the apparatus, e.g. modular arrangements and complete machine concepts
    • G03G2221/1645Mechanical means for facilitating the maintenance of the apparatus, e.g. modular arrangements and complete machine concepts for conducting air through the machine, e.g. cooling

Definitions

  • the present invention relates to an image forming apparatus using electrophotographic technology such as a printer, a copying machine, a facsimile or a multi-functional peripheral.
  • the image forming apparatus is provided with a fixing device in the main body of the apparatus for fixing the toner image on the recording material by applying heat and pressure to the recording material on which the unfixed toner image is formed.
  • the fixing device has a fixing belt and a pressure roller for contacting and pressing the fixing belt, and a recording material presses a fixing nip portion formed between the fixing belt and the pressure roller.
  • the toner image is fixed on the recording material by being nipped and conveyed while being heated.
  • toner containing wax release agent
  • the wax adhering to the fixing belt starts to be vaporized (gasified) when the surface temperature of the fixing belt reaches a certain temperature or higher. Then, when the vaporized wax is cooled by the surrounding air, it may become fine particle dust of several nm to several hundreds nm and float in the apparatus main body.
  • the fine particles of dust have an adhesive property, and when the ambient temperature becomes higher, some of them are aggregated into larger lumps of dust, which may be attached and fixed to various places in the apparatus main body. Therefore, conventionally, an image forming apparatus provided with a filtering mechanism for collecting these dusts has been proposed (Patent Document 1).
  • the filtering mechanism has a suction fan for sucking air in the main body of the apparatus, and a filter for filtering dust contained in the sucked air.
  • the image forming apparatus is provided with an exhaust mechanism having an exhaust fan that exhausts the inside of the apparatus body to the outside. That is, since the recording material is heated when the toner image is fixed by the fixing device, water contained in the recording material may be vaporized in some cases. Then, when the vaporized water is cooled, dew condensation occurs in the apparatus body. In order to prevent such dew condensation, an exhaust mechanism allows exhaust from inside the apparatus body to the outside.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of appropriately removing both dust and water vapor.
  • an image forming unit that forms a toner image using toner containing a release agent, and a transfer that transfers the toner image formed by the image forming unit to a sheet at a transfer nip portion.
  • Section a fixing section for thermally fixing the toner image transferred by the transfer section to a sheet at a fixing nip section, and a suction port facing a sheet conveying path between the transfer nip section and the fixing nip section.
  • a filter provided in the duct, a first fan for discharging the air taken into the duct from the suction port to the outside, and a first fan for discharging the air near the sheet outlet of the fixing unit.
  • a second fan and a control unit that controls the operations of the first fan and the second fan, the control unit, when a signal for forming an image on a sheet is input, The operation of the first fan is started in accordance with the heating operation of the fixing unit, and the second sheet is passed between the start of the operation of the first fan and the passage of the first sheet past the fixing nip portion.
  • an image forming apparatus capable of performing an operation in which the operation of the fan is started.
  • both dust and water vapor can be appropriately removed.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the image forming apparatus of this embodiment.
  • FIG. 2A is a sectional view showing the fixing device
  • FIG. 2B is an exploded perspective view showing the belt unit.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the pressure applied by the fixing roller and the pressure roller.
  • Fig. 5 is a control block diagram for explaining the control unit.
  • FIG. 6 (a) a diagram illustrating a dust generation process, (b) a diagram illustrating a dust adhesion phenomenon, and (c) the presence or absence of dust and the presence of particles depending on the relationship between the heating temperature of the toner and the ambient space temperature. A graph for explaining that the size is determined.
  • FIG. 7 (a) a schematic diagram showing an experimental apparatus for measuring the dust generation temperature, and (b) a graph showing the relationship between the heater temperature and the dust concentration.
  • FIG. 8 (a) is a diagram showing a state of a wax adhesion region on the fixing belt, which expands as the fixing process progresses, and (b) is a diagram showing a relationship between the wax adhesion region and the dust generation region.
  • Fig. 9 is a diagram for explaining the flow of airflow around the fixing belt.
  • FIG. 10 (a) a schematic diagram for explaining the dust emission measuring device, and (b) a graph showing the measurement result of the dust emission.
  • Fig. 11A is a graph showing the temporal change of the instantaneous emission rate of dust and the degree of supercooling.
  • FIG. 11B is a graph explaining the relationship between the time when dust emission ends and the degree of supercooling.
  • Figure 12 is a graph explaining the relationship between adjustment operation and dust emission
  • Fig. 13 is a schematic diagram illustrating the filter unit and the exhaust mechanism.
  • FIG. 14 (a) an exploded perspective view showing the exhaust mechanism, (b) a perspective view showing the filter unit, and (c) a view for explaining the passage position of the recording material.
  • FIG. 15A is an exploded perspective view showing the filter unit
  • FIG. 15B is a diagram explaining the operation of the filter unit.
  • FIG. 16 is a flowchart showing the fan control process of the first embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram showing (a) a time transition of the surface temperature of the fixing belt, (b) a diagram showing an operation sequence of the second fan, and (c) a diagram showing an operation sequence of the first fan in the first embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram showing a fan operation sequence when the adjustment operation is entered.
  • FIG. 19 is a flowchart showing the fan control process of the second embodiment.
  • FIG. 20 (a) a diagram showing a time transition of the surface temperature of the fixing belt, (b) a diagram showing a time transition of the supercooling degree, and (c) a diagram showing a time transition of the space temperature.
  • FIG. 21 is a diagram showing (a) a time transition of the surface temperature of the fixing belt, (b) a diagram showing an operation sequence of the second fan, and (c) a diagram showing an operation sequence of the first fan in the second embodiment.
  • FIG. 22 is a flowchart showing the fan control process of the third embodiment.
  • a toner image is formed on the recording material P by the image forming units PY to PK, the primary transfer rollers 5Y to 5K, the intermediate transfer belt 8, the secondary transfer inner roller 76, and the secondary transfer outer roller 77.
  • the image forming unit 200 is configured. Further, the cassette 72, the paper feed roller 73, the transport path 74, and the registration roller 75 form a paper feed unit 800.
  • the recording material conveyance process of the image forming apparatus 100 will be described.
  • the recording materials P are stored in a form of being stacked in a cassette 72, and are fed one by one to a conveyance path 74 by a paper feed roller 73 in accordance with an image forming timing. Further, the recording materials P stacked on a manual feed tray (not shown) or a stacking device may be fed to the transport path 74 one by one.
  • the registration roller 75 corrects the skew of the recording material P and corrects the timing, and then the recording material P is sent to the secondary transfer portion T2. ..
  • the secondary transfer portion T2 is a transfer nip portion formed by the secondary transfer inner roller 76 and the secondary transfer outer roller 77 which face each other.
  • the inner secondary transfer roller 76 as a transfer roller presses the intermediate transfer belt 8 from the inside in order to form a transfer portion of the toner image on the recording material P.
  • the secondary transfer voltage is applied to the secondary transfer outer roller 77 by the power source 70, and a current flows between the secondary transfer outer roller 77 and the secondary transfer inner roller 76, so that the toner The image is secondarily transferred from the intermediate transfer belt 8 to the recording material P.
  • the image forming process in which the recording material P is conveyed to the secondary transfer portion T2 at the same timing as the above-described conveying process of the recording material P to the secondary transfer portion T2 will be described.
  • the image forming units PY to PK have substantially the same configuration except that the colors of toners used in the developing devices 4Y, 4M, 4C, and 4K are different from yellow, magenta, cyan, and black. Therefore, in the following description, the yellow image forming portion PY will be described as an example, and description of the other image forming portions PM, PC, PK will be omitted. Note that, for convenience of illustration, only the image forming portion PY is denoted by a reference numeral for a developing container 41Y and a developing roller 42Y described later.
  • the image forming unit PY mainly includes a photosensitive drum 1Y, a charging device 2Y, a developing device 4Y, a photosensitive drum cleaner 6Y, and the like.
  • the surface of the photosensitive drum 1Y that is rotationally driven is uniformly charged in advance by the charging device 2Y, and then the electrostatic latent image is formed by the exposure device 3 that is driven based on the image information signal. Next, the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1Y is visualized through toner development by the developing device 4Y.
  • the developing device 4Y includes a developing container 41Y containing a developer and a developing roller 42Y (also referred to as a developing sleeve) that carries the developer and rotates, and a developing voltage is applied to the developing roller 42Y to stop the development.
  • the latent image is developed into a toner image.
  • a predetermined pressing force and a primary transfer voltage are applied by the primary transfer roller 5Y which is arranged to face the image forming portion PY with the intermediate transfer belt 8 interposed therebetween, and the toner image formed on the photosensitive drum 1Y is transferred to the intermediate transfer belt 8Y.
  • the transfer residual toner slightly left on the photosensitive drum 1Y after the primary transfer is removed by the photosensitive drum cleaner 6Y, and the next image forming process is performed again.
  • the intermediate transfer belt 8 is stretched by a tension roller 10, a secondary transfer inner roller 76, and idler rollers 7a and 7b as stretching rollers, and is driven so as to move in the direction of arrow R2 in the figure.
  • the inner secondary transfer roller 76 also serves as a drive roller for driving the intermediate transfer belt 8.
  • the image forming process of each color processed by the above-described image forming units PY to PK is performed at the timing of sequentially superposing on the toner images of the colors upstream in the moving direction which are primarily transferred onto the intermediate transfer belt 8. As a result, a full-color toner image is finally formed on the intermediate transfer belt 8 and is conveyed to the secondary transfer portion T2.
  • the transfer residual toner after passing through the secondary transfer portion T2 is removed from the intermediate transfer belt 8 by the transfer cleaner device 11.
  • the timings of the recording material P and the full-color toner image coincide with each other in the secondary transfer portion T2 by the above-described transporting process and image forming process, and the toner image is secondarily transferred from the intermediate transfer belt 8 to the recording material P.
  • the recording material P is conveyed to the fixing device 103, and is pressed and heated by the fixing device 103, so that the toner image is melted and fixed on the recording material P.
  • the recording material P on which the toner image is fixed in this way is discharged onto the discharge tray 601 by the discharge roller 78.
  • the image forming apparatus 100 of this embodiment includes a filter unit 50, a cooling mechanism 300, and an exhaust mechanism 350.
  • the filter unit 50, the cooling mechanism 300, and the exhaust mechanism 350 will be described later (see FIGS. 13 to 15B).
  • the image forming apparatus 100 according to the present embodiment includes an in-machine temperature sensor 65 for detecting the temperature inside the apparatus main body 100a (inside the apparatus main body) and a machine for detecting the temperature outside the apparatus main body 100a (outside air temperature). It has an outside temperature sensor 66.
  • the terms “upstream” and “downstream” are simply referred to as “upstream” and “downstream” with respect to the conveyance direction of the recording material P in the fixing device 103. ⁇ Fixing device>
  • the fixing device 103 of the present embodiment is a fixing device having a low heat capacity, which can fix a toner image on the recording material P by using an endless fixing belt 105 (hereinafter simply referred to as a belt) formed in a cylinder.
  • the belt 105 may be a roller-shaped fixing roller.
  • the fixing device 103 includes a belt unit 101, a pressure roller 102 as a pressure rotating body, a plate-shaped heater 101 a as a heating unit, and a housing 110.
  • the housing 110 is provided with an opened sheet inlet 400 and an opened sheet outlet 600.
  • the sheet inlet 400 and the sheet outlet 600 allow the recording material P to pass through the fixing nip portion 101b formed between the belt unit 101 and the pressure roller 102 in cooperation with each other.
  • the sheet inlet 400 is arranged below the sheet outlet 600 in the gravity direction, the recording material P is conveyed upward from below in the gravity direction (so-called vertical pass conveyance).
  • a guide 15 that guides the conveyance of the recording material P that has passed through the fixing nip portion 101b is provided on the downstream side of the sheet exit 600.
  • the belt unit 101 is a unit that contacts the pressure roller 102 to form a fixing nip portion 101b between the belt 105 and the pressure roller 102, and fixes the toner image on the recording material P at the fixing nip portion 101b.
  • the belt unit 101 as shown in FIGS. 2A and 2B, is an assembly body including a plurality of members.
  • the belt unit 101 includes a planar heater 101a, a heater holder 104 that holds the heater 101a, and a pressure stay 104a that supports the heater holder 104.
  • the belt unit 101 includes an endless belt 105 and flanges 106L and 106R that respectively hold one end side and the other end side in the width direction (rotation axis direction) of the belt 105.
  • the heater 101a is a heating unit that contacts the inner surface of the belt 105 to heat the belt 105.
  • a ceramic heater that generates heat when energized is used as the heater 101a.
  • the ceramic heater includes an elongated thin plate-shaped ceramic substrate and a resistance layer provided on the surface of the substrate.
  • the ceramic heater has a low thermal capacity of rapidly generating heat when the resistance layer is energized. It is a heater.
  • the heater holder 104 holding the heater 101a has a semi-circular cross section, and regulates the circumferential shape of the belt 105. Heat-resistant resin is preferably used as the material of the heater holder 104.
  • the pressure stay 104a is a member that uniformly presses the heater 101a and the heater holder 104 against the belt 105 in the longitudinal direction.
  • the pressure stay 104a is preferably made of a material that does not easily bend even when a high pressure is applied.
  • stainless steel SUS304 is used as the material of the pressure stay 104a.
  • a thermistor TH is provided on the pressure stay 104a. The thermistor TH outputs a signal according to the temperature of the belt 105 to the control unit 500.
  • the belt 105 is a rotating body that contacts the recording material P and applies heat to the recording material P.
  • the belt 105 is a cylindrical (cylinder-shaped) belt (film) and has flexibility as a whole.
  • the belt 105 is provided so as to cover the heater 101a, the heater holder 104, and the pressure stay 104a from the outside.
  • the flanges 106L and 106R are a pair of members that rotatably hold the widthwise ends of the belt 105. As shown in FIG. 2B, each of the flanges 106L and 106R has a flange portion 106a, a backup portion 106b, and a pressed portion 106c.
  • the flange portion 106 a is a portion that receives the end surface of the belt 105 and restricts the movement of the belt 105 in the rotation axis direction, and is formed in an outer shape larger than the diameter of the belt 105.
  • the backup portion 106b is a portion that holds the inner surface of the end portion of the belt 105 and maintains the cylindrical shape of the belt 105.
  • the pressed portion 106c is provided on the outer surface side of the flange portion 106a, and receives a pressing force by pressure springs 108L and 108R (see FIG. 4) described later.
  • the belt 105 is composed of a plurality of layers. As shown in FIG. 3B, the belt 105 includes a base layer 105a, a primer layer 105b, an elastic layer 105c, and a release layer 105d in order from the inside to the outside.
  • the base layer 105a is a layer for ensuring the strength of the belt 105.
  • the base layer 105a is a metal base layer made of SUS (stainless steel) or the like, and is formed to have a thickness of, for example, about 30 ⁇ m so as to withstand thermal stress and mechanical stress.
  • the primer layer 105b is a layer for bonding the base layer 105a and the elastic layer 105c.
  • the primer layer is formed by applying a primer on the base layer 105a to a thickness of about 5 ⁇ m.
  • the elastic layer 105c serves to deform when the toner image is brought into pressure contact with the fixing nip portion 101b and to bring the release layer 105d into close contact with the toner image.
  • Heat-resistant rubber can be used for the elastic layer 105c.
  • the release layer 105d is a layer for preventing toner and paper dust from adhering to the belt 105.
  • As the release layer 105d a fluorine-based resin such as PFA having excellent release properties and heat resistance can be used.
  • the release layer 105d is formed to have a thickness of, for example, 20 ⁇ m in consideration of heat conductivity.
  • the pressure roller 102 is a nip forming member for contacting the outer peripheral surface of the belt 105 and forming a fixing nip portion 101 b between the pressure roller 102 and the belt 105.
  • the pressure roller 102 is a roller member composed of a plurality of layers.
  • the pressure roller 102 includes a core metal 102a made of metal (aluminum or iron), an elastic layer 102b made of silicon rubber or the like, and a release layer 102c covering the elastic layer 102b. And have.
  • the release layer 102c is a tube made of a fluorine-based resin such as PFA, and is bonded on the elastic layer 102b.
  • the pressure roller 102 may be a belt-shaped pressure belt.
  • one end side of the cored bar 102a is rotatably supported by a side plate 107L on one end side of the housing 110 via a bearing 113.
  • the other end of the cored bar 102a is rotatably supported by a side plate 107R on the other end of the housing 110 via a bearing 113.
  • the portion of the pressure roller 102 having the elastic layer 102b and the release layer 102c is located between the side plates 107L and 107R.
  • the other end of the cored bar 102a is connected to a gear G, and when the gear G is driven by a drive motor (not shown), the pressure roller 102 rotates in the direction of arrow R102 (see FIG. 3A). Driven.
  • the belt unit 101 is supported by the side plate 107L and the side plate 107R so that the belt unit 101 can slide in the direction of moving closer to and away from the pressure roller 102. More specifically, the flanges 106L and 106R are provided so as to fit in the guide grooves (not shown) of the side plate 107L and the side plate 107R. The pressed portions 108c of the flanges 106L and 106R are pressed by the pressing springs 108L and 108R supported by the spring supporting portions 109L and 109R with a predetermined pressing force toward the pressing roller 102.
  • the above pressing force urges the entire flanges 106L and 106R, the pressure stay 104a, and the heater holder 104 toward the pressure roller 102.
  • the side having the heater 101a faces the pressure roller 102. Therefore, the heater 101a presses the belt 105 toward the pressure roller 102.
  • the belt 105 and the pressure roller 102 are deformed, and the fixing nip portion 101b (see FIG. 3A) is formed between the belt 105 and the pressure roller 102.
  • the image forming apparatus 100 includes a control unit 500.
  • the control unit 500 will be described with reference to FIG.
  • the control unit 500 is connected with a motor and a power supply for operating the image forming apparatus 100 and various devices such as the above-mentioned image forming units PY to PK other than those shown in the drawing, but this is not the purpose of the present invention. Therefore, their illustration and description are omitted.
  • the control unit 500 as a control unit performs various controls of the image forming apparatus 100 such as an image forming operation, and includes, for example, a CPU 501 (Central Processing Unit) and a memory 502.
  • the memory 502 includes a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.
  • the memory 502 stores various programs and various data for controlling the image forming apparatus 100.
  • the CPU 501 can execute various programs stored in the memory 502, and can execute the various programs to operate the image forming apparatus 100. In the case of the present embodiment, the CPU 501 can execute an “image forming job process (program)” (not shown) and a “fan control process (program)” (see FIG. 16 described later) stored in the memory 502. ..
  • the memory 502 can also temporarily store the calculation processing result and the like accompanying the execution of various programs.
  • An image forming job is a series of operations from the start of image formation to the completion of the image forming operation based on a print signal for forming an image on the recording material P. That is, after starting a preliminary operation (so-called pre-rotation) necessary for performing image formation, a pre-operation (so-called post-rotation) required for ending image formation is completed through an image forming process. It is a series of operations up to. Specifically, it refers to the time from pre-rotation (preliminary operation before image formation) to post-rotation (operation after image formation) after receiving a print signal, and includes an image formation period and a sheet interval.
  • An input device 310 is connected to the control unit 500 via an input/output interface.
  • the input device 310 is, for example, an operation panel, an external terminal such as a personal computer, or the like, which allows a user to instruct start of various programs such as an image forming job and various data inputs.
  • the CPU 501 executes the “image forming job process” stored in the memory 502.
  • the CPU 501 controls the operation of the image forming apparatus 100 based on the execution of the “image forming job process”.
  • the thermistor TH, the inside temperature sensor 65, the outside temperature sensor 66, and the heater 101a are connected to the control unit 500 via an input/output interface.
  • the control unit 500 can adjust the temperature of the heater 101a based on the detection result of the thermistor TH.
  • the control unit 500 is connected to a paper feeding unit 800, a first fan 63, a second fan 61, a third fan 62, and a fourth fan 64 (see FIG. 14A), which will be described later, via an input/output interface. Has been done.
  • the control unit 500 executes the “fan control process” (see FIG. 16, FIG. 17, and FIG.
  • the unit 800, the first fan 63, the second fan 61, the fourth fan 64, etc. can be controlled. ⁇ Fixing process>
  • the control of the fixing device 103 (referred to as fixing process) and the fixing operation during the image forming job by the control unit 500 will be described with reference to FIG.
  • the control unit 500 receives an instruction to start an image forming job from the input device 310, the paper feeding unit 800 conveys the recording material P toward the secondary transfer unit T2, and the leading end of the recording material P is transferred to the secondary transfer unit.
  • the recording material P is made to stand by while abutting against T2.
  • the control unit 500 causes the pressure roller 102 to be rotationally driven in the rotational direction (arrow R102) at a predetermined speed by a drive motor (not shown), and the belt 105 is driven to rotate.
  • control unit 500 starts energizing the heater 101a via a power supply circuit (not shown).
  • the heater 101a which has generated heat due to this energization, heats the belt 105 that rotates while the inner surface of the heater 101a is in close contact with the heater 101a and slides in the fixing nip portion 101b.
  • the heated belt 105 rises from an initial temperature Ts (see FIG. 20A described later) and gradually becomes high temperature.
  • Ts see FIG. 20A described later
  • the thermistor TH since the thermistor TH is arranged on the top surface of the pressure stay 104a and elastically contacts the inner surface of the rotating belt 105, the thermistor TH detects the temperature of the rotating belt 105 and the detection result. Is transmitted to the control unit 500.
  • the control unit 500 controls the energization of the heater 101a based on the signal output from the thermistor TH so that the surface temperature Tb of the belt 105 becomes the target temperature Tp (see FIG. 20A).
  • the target temperature Tp is about 170°C.
  • the control unit 500 determines that the image forming units PY to PK are ready to start image formation, the control unit 500 forms the image.
  • the parts PY to PK are operated.
  • the control unit 500 operates the image forming units PY to PK and conveys the recording material P, which has been waiting at the secondary transfer unit T2, toward the fixing device 103.
  • the control unit 500 emits a signal (referred to as ITOP in the present invention) indicating the start of image formation.
  • ITOP a signal
  • the time from when the signal ITOP is generated until the leading edge of the first recording material P reaches the fixing nip portion 101b is always constant (for example, 1 second or less). This signal ITOP is used to control the operation of the fan, as will be described later.
  • the recording material P to which the toner image is transferred at the secondary transfer portion T2 is conveyed toward the fixing device 103, and is nipped and conveyed by the fixing nip portion 101b.
  • the recording material P is heated by the heater 101a through the belt 105 while being nipped and conveyed in the fixing nip portion 101b.
  • the unfixed toner image on the recording material P is melted by the heat of the heater 101a and is fixed on the recording material P by the pressure applied to the fixing nip portion 101b.
  • the recording material P that has passed through the fixing nip portion 101b is guided to the discharge roller 78 by the guide 15, and is discharged onto the discharge tray 601 by the discharge roller 78 (see FIG. 1).
  • the control unit 500 of the image forming apparatus 100 automatically determines whether or not the conditions necessary for forming an optimum image are satisfied, and if necessary, the image is formed. Perform density adjustment operation. This operation is performed by forming a test image on the intermediate transfer belt 8, checking the density with a density sensor (not shown), and adjusting the set value related to development.
  • the operation of the transport mechanism may be automatically adjusted by detecting the position of.
  • the adjusting operation requires a few tens of seconds and may be performed after the belt 105 is heated to the target temperature Tp.
  • the adjustment operation of this embodiment is an operation having an operation time of a predetermined time or more. That is, when the adjustment operation is performed during the continuous image formation, the image formation operation is interrupted for a predetermined time such as ten or more seconds. Even if the target temperature Tp is reached, the recording material P does not necessarily reach the fixing nip portion 101b after a fixed time. The time when the recording material P reaches the fixing nip portion 101b is determined is the time when the adjusting operation is completed and the signal ITOP is generated.
  • the adjusting operation may be started during continuous image formation.
  • control unit 500 may determine that the adjustment operation is required at the time when 20 images are formed after the control unit 500 receives an image formation start job for continuously forming 100 images and starts image formation. In that case, the control unit 500 temporarily stops (interrupts) image formation. Further, when it is determined that the image forming units PY to PK can start image image formation after the adjustment operation is completed, the control unit 500 issues the above-described image formation start signal ITOP and restarts image formation. After that, the control unit 500 continues image formation until the image forming job for 100 sheets is completed. ⁇ About dust>
  • the toner image is fixed on the recording material P by bringing the high-temperature belt 105 into contact with the recording material P.
  • a part of the toner S may adhere to the belt 105 (called an offset phenomenon or the like).
  • the toner S attached to the belt 105 causes an image defect. Therefore, in the present embodiment, in order to suppress the adhesion of the toner S to the belt 105, the toner S containing a wax (release agent) made of paraffin, for example, is used. When the toner S is heated, the wax melts and exudes from the surface.
  • the surface of the belt 105 is covered with the melted wax.
  • the toner S is unlikely to adhere to the belt 105 due to the releasing effect of the wax.
  • a compound including the molecular structure of wax is called a wax.
  • a wax is a compound in which a resin molecule of toner and a wax molecular structure such as a hydrocarbon chain are reacted.
  • a substance having a releasing action such as silicone oil may be used as the releasing agent.
  • a part of the wax attached to the belt 105 is vaporized (gasified) when the surface temperature of the belt 105 becomes equal to or higher than a predetermined temperature. Then, when the vaporized wax component is cooled in the air, it is solidified to generate fine particle dust (UFP: Ultra Fine Particles) having a particle diameter of several nm to several hundreds nm.
  • UFP Ultra Fine Particles
  • the phenomenon in which the particulate dust (UFP) is generated is called nucleation, and nucleation is caused by the wax vaporized by heat being exposed to a lower temperature environment and being supercooled. The degree of supercooling depends on the dust generation temperature Tws (see FIG.
  • the dust Since the dust is a sticky wax, it easily adheres to various places inside the apparatus main body 100a. For example, when the dust is carried to the vicinity of the guide 15 or the discharge roller 78 by the ascending airflow caused by the heat of the fixing device 103, the dust adheres to and is fixed to the guide 15 or the discharge roller 78. In order to remove it, it is necessary to increase the frequency of cleaning intervals, which increases the maintenance load. ⁇ Dust properties>
  • FIG. 6A is a diagram for explaining the dust generation process
  • FIG. 6B is a diagram for explaining the dust adhesion phenomenon
  • FIG. 6C is a diagram showing the relationship between the heating temperature of the toner and the ambient space temperature. 6 is a graph for explaining that the presence or absence of particles and the size of particles are determined.
  • the high-boiling point substance 20 having a boiling point of 150° C. or higher and 200° C. or lower is placed on the heating source 20 a and heated to around 200° C.
  • the high-boiling point substance 20 evaporates into a volatile substance 21 a (gas). Occurs.
  • the volatile matter 21a comes into contact with the surrounding air, it is supercooled, condenses in the air, and changes into fine dust 21b (UFP) having a particle diameter of about several nm. Then, the volatile matter 21a gathers and aggregates around the fine dust 21b, and the fine dusts 21b collide with each other, so that the fine dust 21b grows into a larger lump of dust 21c.
  • UFP fine dust 21b
  • the agglomeration/dust formation of the volatile matter 21a in the air is as shown in FIG. 6C, as the heating temperature is lower and the space temperature is higher, that is, in the lower right direction in the figure (the degree of supercooling is small. It becomes obstructed toward the direction.
  • the heating temperature is low (supercooling degree ⁇ small)
  • the volatilization amount of the volatile matter 21a which is a seed of dust generation
  • the space temperature is high (supercooling degree ⁇ small)
  • the saturated vapor pressure of the volatile matter 21a This is because the volatile substance 21a (gas molecule) can be easily maintained in a gas state.
  • Lines L1 and L2 in FIG. 6C schematically represent the regions where the dust generation phenomenon changes. When the heating temperature and the space temperature enter the area on the lower right side of the line L1 shown in FIG. 6C, dust (UFP) is less likely to be generated.
  • the generation of dust in the air is promoted as the heating temperature is higher and the space temperature is lower, that is, toward the upper left direction from the line L1 in the figure (supercooling degree ⁇ greater).
  • the higher the heating temperature is, the larger the volatilization amount of the gas that is a seed for dust generation is, and the lower the space temperature is, the lower the saturated vapor pressure of the volatile matter 21a is, and the volatile matter 21a (gas molecule) is promoted into particles.
  • the higher the heating temperature is, the larger the volatilization amount of the gas that is a seed for dust generation is, and the lower the space temperature is, the lower the saturated vapor pressure of the volatile matter 21a is, and the volatile matter 21a (gas molecule) is promoted into particles.
  • the particulate dust has two properties that coalescence is promoted at high temperature to increase the particle size and that the particle size increases the particle size to easily adhere to the surrounding objects.
  • the easiness of coalescing the dust depends on the dust component, temperature, and concentration. For example, if the components that tend to stick become softer due to a high temperature, and if the probability of dust particles colliding with each other under high concentration increases, they easily coalesce. ⁇ Dust generation temperature>
  • the dust generation temperature Tws which is the temperature at which particulate dust (UFP) starts to be generated when volatile matter is gradually heated, is a physical property value unique to the toner used for calculating the degree of supercooling ⁇ T.
  • the dust generation temperature Tws will be described with reference to FIGS. 7(a) and 7(b).
  • FIG. 7A is a schematic diagram showing an experimental apparatus for measuring the dust generation temperature
  • FIG. 7B is a graph showing the relationship between the heater temperature and the dust concentration.
  • the dust generation temperature Tws peculiar to the toner is measured using a chamber having an internal volume of 0.5 m 3 .
  • the chamber temperature is set to 23 ⁇ 2° C.
  • the humidity is set to 50 ⁇ 5%
  • the ventilation rate is set to 4 times/h
  • the heater 101a installed inside starts at room temperature (23 ⁇ 2° C.) and reaches 3° C./hour.
  • the temperature is raised at a temperature rise rate of a minute.
  • Toner containing wax is placed on the heater 101a.
  • the dust generated by the vaporization of the wax contained in the toner is measured by a nanoparticle particle size distribution measuring instrument “FMPS Model 3091 (manufactured by TSI)” connected to the chamber.
  • FMPS Model 3091 manufactured by TSI
  • the average value of the dust concentration in the region where dust is not generated (here, 170° C. or less) Calculate the standard deviation. Then, the dust density variation of the measurement system is calculated as “average value+3 ⁇ standard deviation”. At this time, the temperature at the time of first detecting a dust concentration exceeding “average value+3 ⁇ standard deviation”, which is a measurement system variation, is defined as a dust generation temperature. Here, 179° C. was the dust generation temperature (° C.). Note that the dust generation temperature at which dust is generated depends on the space temperature in the chamber, as is clear from FIG. The lower the space temperature, the lower the heating temperature when dust is generated. The dust generation temperature measured under the above measurement conditions is represented by a point D1 on the line L1 when it is applied to FIG.
  • the actual dust generation temperature Tws is, for example, about 20° C. lower than the temperature measured using the dust generation temperature measuring device shown in FIG. 7A. This is because in the image forming apparatus 100, dust is generated from the wax adhering to the belt 105, and the temperature of the space near the belt 105 where dust is generated in the image forming apparatus 100 becomes lower than the space temperature above the heater 101a. Because it is easy. That is, the space temperature near the surface of the heated belt 105 tends to be lower than the space temperature at a location away from the belt 105 because cold air is drawn from the outside air by the airflow generated as the belt 105 rotates. .. On the other hand, in the apparatus of FIG.
  • the temperature decrease width is gentler than the belt 105. Is.
  • the space temperature near the surface of the belt 105 becomes lower than the space temperature above the heater 101a even if the image forming apparatus 100 is placed under the environment of 23° C. which is the same as the temperature inside the chamber.
  • FIG. 8A is a diagram showing a wax adhering region on the belt 105 that expands as the fixing process progresses.
  • FIG. 8B is a diagram showing the relationship between the wax adhesion region and the dust generation region.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the flow of airflow around the belt 105.
  • the particulate dust D (UFP) generated due to the wax adhering to the belt 105 is the amount of dust emission at the upstream side of the fixing nip portion 101b rather than at the downstream side of the fixing nip portion 101b. It turns out that there are many. The mechanism will be described below.
  • the temperature of the inner surface (base layer 105a) of the belt 105 is kept high due to the contact with the heater 101a. Therefore, after the belt 105 passes through the fixing nip portion 101b, the heat of the base layer 105a kept at a high temperature is transferred to the release layer 105d via the primer layer 105b and the elastic layer 105c.
  • the temperature of the surface of the belt 105 rises after passing through the fixing nip portion 101b in the process of rotation of the belt 105 and reaches the highest temperature near the inlet side of the fixing nip portion 101b.
  • the wax exuded from the toner S on the recording material P is present at the interface between the belt 105 and the toner image when the fixing process is performed. After that, a part of the wax adheres to the belt 105.
  • FIG. 8A when a part of the leading end side of the recording material P passes through the fixing nip portion 101b, the wax transferred from the toner S to the belt 105 exists in the area 135a.
  • the surface temperature of the belt 105 in the region 135a is low because the heat of the surface of the belt 105 is taken by the recording material P in the fixing nip portion 101b. Since the surface temperature is low and the wax is hard to volatilize, the dust D is hardly generated in the region 135a.
  • the wax is in a state in which it is present on substantially the entire circumference (135b) of the belt 105.
  • the surface temperature of the belt 105 is high in the region 135c. This is because the heat of the back surface of the belt 105 heated by the heater 101a in the nip portion 101b is transferred to the front surface of the belt 105 by heat conduction.
  • the belt 105 in the region 135c has a longer elapsed time after passing through the nip portion 101 than the belt 105 in the region 135a. The longer the elapsed time, the higher the surface temperature due to heat conduction.
  • the surface temperature is high in the region 135c, and the wax easily volatilizes. Then, when the vaporized wax is condensed from the region 135c, fine particle dust D is generated. Therefore, a large amount of dust D exists near the area 135c, that is, near the entrance (upstream side) of the fixing nip portion 101b.
  • the dust D near the entrance of the fixing nip portion 101b diffuses in the arrow W direction by the airflow shown in FIG. That is, as shown in FIG. 9, when the belt 105 rotates in the R105 direction, an airflow F1 that heals in the R105 direction is generated near the surface of the belt 105. Further, when the recording material P is conveyed along the X direction, an airflow F2 along the conveying direction X of the recording material P is generated. Further, when the airflow F1 and the airflow F2 collide in the vicinity of the fixing nip portion 101b, an airflow F3 is generated along a direction (W direction) away from the fixing nip portion 101b.
  • the filter unit 50 see FIG.
  • the W direction which is the direction in which the dust D is carried by the airflow F3.
  • the control unit 500 receives the print start command signal, the belt 105 is heated so that the fixing operation can be immediately started until the first recording material P is conveyed. At this time, the wax transferred from the toner image on the recording material P when the recording material P is fixed at the fixing nip portion 101b during the previous printing remains on the belt 105. Then, dust D is generated from the residual wax.
  • the heat of the belt 105 is not taken by the recording material P, so that the temperature near the downstream of the fixing nip portion 101b on the outer periphery of the belt 105, that is, the area 135a in FIG. 9 becomes high, and the dust D is generated from there.
  • the dust D is sucked by the first fan 63 and is discharged to the outside of the image forming apparatus 100 without going in the direction in which the filter 51 is arranged (see FIG. 1 ).
  • the phenomenon that dust D is generated in the region 135a also occurs when the above-described adjustment operation is performed. This is because when the adjustment operation is entered, the conveyance of the recording material P is stopped and the heat of the belt 105 is not taken by the recording material P.
  • the wax transferred from the toner image to the belt 105 immediately before the adjusting operation is volatilized in the area 135a to generate dust D.
  • FIG. 10A is a schematic diagram for explaining the dust emission amount measuring device
  • FIG. 10B is a graph showing the measurement result of the dust emission amount.
  • the amount of dust released was measured using a test device (chamber volume: 6 m 3 , ventilation rate: 2 m 3 /h) according to the German environmental label “Blue Angel Mark”, using a nanoparticle particle size distribution measuring device (FMPS Model 3091 (manufactured by TSI). )) according to "RAL-UZ205".
  • an image forming apparatus (hereinafter, printer) is installed in the chamber, the background is measured for 5 minutes, and then the image is formed for about 10 minutes, and the dust concentration in the chamber is measured for 70 minutes from the start of the measurement. taking measurement.
  • the particle extinction coefficient ⁇ (1/s) due to ventilation of the chamber is calculated.
  • a point in the area where the particles are reduced after printing is finished is time ta, and “ta+25 minutes” is time tb.
  • the particle extinction coefficient ⁇ is obtained by the equation (1).
  • the dust concentration Cp(t), the measurement time t, the time difference ⁇ t between two consecutive data points, the particle extinction coefficient ⁇ , and the chamber volume Vk are calculated according to the equation (2), and the instantaneous emission rate (instantaneous ER:PER(t )(1/s)).
  • the instantaneous ER(PER(t)) represented by the above equation (2) includes the disappearance of particles in the calculation, it represents the amount of dust emitted by the printer per unit time at time t. If Eq. 2 is integrated over the entire printing time, the amount of dust emitted during printing can be obtained. ⁇ Relationship between instantaneous emission rate and supercooling degree>
  • FIG. 11A shows an example of the temporal transition of the instantaneous ER and the degree of supercooling ⁇ T when the image forming apparatus 100 is continuously operated for about 11 minutes.
  • the surface temperature of the belt 105 at this time is the temperature B. Further, here, it is set to 0 second based on 60 seconds before the start of printing.
  • the instantaneous ER increases from the start of printing (60 seconds later), gradually decreases at about 120 seconds, and finally becomes almost “0”.
  • the reason why the dust decreases despite printing is that the degree of supercooling ⁇ T decreases.
  • the dust emission amount is obtained by time-integrating the instantaneous ER (see Formula 2). At this time, the instantaneous ER is integrated from the start of printing, and the elapsed time and the degree of supercooling ⁇ T when the emission amount of dust reaches 80%, 90%, and 100% are obtained. The following is the result.
  • the elapsed time was 207 seconds (147 seconds after the start of printing) and the supercooling degree was ⁇ T120.9°C.
  • the elapsed time was 256 seconds (196 seconds after the start of printing), and the degree of supercooling ⁇ T was 116.4°C.
  • the dust emission amount was 100%, the elapsed time was 395 seconds (335 seconds after the start of printing), and the degree of supercooling ⁇ T was 109.6°C.
  • the elapsed time from the start of the image forming job (the time excluding 60 seconds before the start of printing) and the degree of supercooling ⁇ T obtained when the surface temperature Tb of the belt 105 is changed to the temperature A and the temperature B. Shows the relationship.
  • the temperature A is lower than the temperature B. Comparing the elapsed time when the amount of dust released is 80%, 90%, and 100% with the degree of supercooling ⁇ T, the time required for releasing the dust when the surface temperature Tb of the belt 105 is changed from the temperature A to the temperature B
  • the degree of supercooling ⁇ T is almost constant. That is, by measuring the degree of supercooling ⁇ T, it is possible to accurately predict the end point of dust generation.
  • the degree of supercooling when the dust is released from 80% to 100% is referred to as a first temperature ( ⁇ T_stop).
  • the first temperature is 120.9°C
  • the dust emission amount is 90%
  • the first temperature is 116.4°C and the dust emission amount is 100%.
  • the first temperature was 109.6°C. This value is almost constant as long as the physical properties of the wax, such as the boiling point of the wax of the toner and the easiness of aggregation of the wax volatiles, do not change significantly.
  • the value of the first temperature ( ⁇ T_stop) does not change significantly even if the configuration of the image forming apparatus or the toner changes. Therefore, if the degree of supercooling ⁇ T is obtained according to the above-described measurement method and measurement conditions, the value of the first temperature ( ⁇ T_stop) is used even when different toners are used or when image forming apparatuses having different structures are used. It is possible to predict the end point of dust emission.
  • the filter unit 50 is provided. Further, a cooling mechanism 300 is provided adjacent to the filter unit 50 to cool the upstream side of the fixing device 103.
  • An exhaust mechanism 350 for exhausting air to the outside is provided on the downstream side of the fixing device 103 (downstream side in the transport direction). The filter unit 50, the cooling mechanism 300, and the exhaust mechanism 350 will be described with reference to FIGS. 13 to 15B. ⁇ Filter unit>
  • the filter unit 50 will be described. As shown in FIG. 13, the filter unit 50 is located between the belt unit 101 and the secondary transfer outer roller 77 in the recording material P transport direction. Alternatively, it is located between the fixing nip portion 101b of the fixing device 103 and the secondary transfer portion T2 in the conveyance direction of the recording material P.
  • the filter unit 50 as a filtering mechanism collects the dust D by sucking air containing the dust D.
  • the filter unit 50 has a filter 51 for collecting the dust D, a second fan 61 for sucking air, and a duct 52.
  • the duct 52 guides the air near the sheet inlet 400 (see FIG. 13) of the fixing device 103 so as to pass through the filter 51.
  • the second fan 61 is an intake part for sucking the air near the seat inlet 400 to the outside of the machine.
  • the second fan 61 has a fan intake port 61a and an exhaust port 61b, and generates an airflow from the fan intake port 61a toward the exhaust port 61b.
  • the fan intake port 61a is an opening that is connected to the exhaust port 52e of the duct 52 and that sucks air in the duct 52.
  • the exhaust port 61b is an opening that is provided toward the outside of the apparatus main body 100a (see FIG. 1) and that discharges the air sucked from the fan intake port 61a toward the outside of the machine.
  • a blower fan is used as the second fan 61.
  • the blower fan is characterized by a high static pressure, and even if there is a ventilation resistor such as the filter 51, a constant air volume (intake volume) can be secured.
  • the duct 52 is a guide portion for guiding the air near the seat entrance 400 toward the outside of the machine.
  • the duct 52 includes an intake port 52a near the seat inlet 400 and an exhaust port 52e distant from the seat inlet 400.
  • the intake port 52a is an opening located between the fixing nip portion 101b and the secondary transfer portion T2, and is provided so as to face the fixing nip portion 101b side. With such a configuration, the intake port 52a can receive the dust D carried by the air flow F3 (see FIG. 9) as shown in FIG.
  • the exhaust port 52e is provided on the outer side of the intake port 52a in the longitudinal direction on the side face of the plurality of side faces of the duct 52 opposite to the intake port 52a. As described above, the exhaust port 52e is connected to the fan intake port 61a.
  • the duct 52 can be attached with the filter 51 so as to cover the intake port 52a.
  • the duct 52 has an edge portion 52c of the intake port 52a and a rib 52b having a curved portion 52d.
  • the filter 51 is fixed to the duct 52 so as to be supported by the edge portion 52c and the rib 52b, the intake port 52a is covered by the filter 51.
  • the filter 51 of the present embodiment is adhered to the edge portion 52c and the rib 52b without any gap by using a heat resistant adhesive. Therefore, the air passing through the intake port 52a always passes through the filter 51.
  • the filter 51 is adhered along the curved portion 52d of the edge portion 52c. Therefore, the filter 51 is held in the duct 52 in a curved state.
  • the center portion of the filter 51 in the lateral direction projects toward the inside of the duct 52.
  • the center portion in the lateral direction of the filter 51 is curved in the direction away from the fixing nip portion 101b.
  • the filter 51 is a filter member that filters (collects and removes) dust from the air passing through the intake port 52a.
  • the filter 51 is preferably an electrostatic nonwoven fabric filter.
  • the electrostatic non-woven fabric filter is a non-woven fabric made of fibers that retain static electricity, and can filter dust with high efficiency.
  • the electrostatic nonwoven fabric used in the filter 51 of the present embodiment has a fiber density, a thickness, and a charging strength so that the ventilation resistance is about 40 Pa and the recovery rate is about 95% when the passing wind speed is “10 cm/s”. Is set.
  • the electrostatic nonwoven fabric is used with a ventilation resistance of 10 Pa or less at a passing wind velocity of 10 cm/s. Therefore, in the present embodiment, the filter 51 made of an electrostatic nonwoven fabric having a relatively large ventilation resistance is used.
  • the ventilation resistance of the electrostatic non-woven fabric used for the filter 51 is preferably 30 Pa or more and 150 Pa or less at the passing wind speed (“5 cm/s or more and 70 cm/s or less” in this embodiment) that is expected to be used. If the ventilation resistance of the electrostatic nonwoven fabric is greater than 150 Pa, it is difficult for the exhaust fan that can be mounted on the printer 1 to obtain the required wind speed. If the ventilation resistance of the electrostatic nonwoven fabric is less than 30 Pa, the wind velocity of the air passing through the filter 51 tends to be uneven in the longitudinal direction.
  • the wind speed of the air passing through the filter 51 is preferably 5 cm/s or more and 70 cm/s or less.
  • the dust recovery rate in the filter 51 is almost 100% at a wind speed of "5 cm/s" and about 70% at a wind speed of 70 cm/s. Therefore, if the wind speed is within this range, the dust can be collected with high efficiency.
  • the second fan 61 can adjust the wind speed of the air passing through the filter 51 in the range of “5 cm/s” to “70 cm/s”.
  • the filter 51 has an elongated shape having a length in a direction orthogonal to the conveyance direction of the recording material P (direction along the length of the fixing nip portion 101b). With such a shape, dust generated in the vicinity of the fixing nip portion 101b can be collected in a wide range in the longitudinal direction.
  • the shaded area on the recording material P in FIG. 14B indicates the area Wp-max in which an image can be formed when the recording material P having a predetermined width size is used. Note that an image is actually formed on the back surface side of the recording material P that is visible in FIG. As shown in FIG. 14B, the area Wp-max is an area equal to or smaller than the width size of the recording material P. Since a toner image is formed on the recording material P in this area, wax may adhere to the belt 105 in this area, and dust may be generated from the wax in this area.
  • the fixing device 103 employs central reference conveyance that conveys the recording material P with the center in the width direction of the belt 105 as a reference, and the area Wp ⁇ in the recording material P having the minimum width size that can be introduced into the apparatus.
  • the dimension Wf of the filter 51 is preferably longer than the region Wp-max in the recording material P having the minimum width size.
  • the dimension Wf of the filter 51 is preferably longer than the recording material P having the minimum width size.
  • the dimension Wf of the filter 51 is preferably longer than the region Wp-max in the recording material P having the maximum width size.
  • the dimension Wf of the filter 51 is preferably longer than the recording material P having the maximum width size.
  • the maximum size of the recording material P that can be used is A3 size
  • the minimum size of the recording material P that can be used is postcard size.
  • the A3 size is 297 mm and the postcard size is 100 mm.
  • the filter 51 is arranged near the belt 105 as shown in FIG. Further, the filter 51 is in a positional relationship facing the recording material P entering the fixing device 103. Considering the efficiency of collecting the dust D, it is desirable that the filter 51 be as close as possible to the fixing nip portion 101b. However, if the filter 51 and the belt 105 are too close to each other, the filter 51 may be thermally deteriorated due to radiation from the belt 105, and the filtering performance may be deteriorated. Therefore, it is desirable that the filter 51 be arranged at an appropriate distance from the fixing nip portion 101b. Specifically, the distance (shortest distance) between the filter 51 and the belt 105 is preferably 5 mm or more. On the other hand, in order to reliably collect the dust D, the filter 51 is preferably arranged within 100 mm with respect to the fixing nip portion 101b.
  • the filter unit 50 can be downsized. Further, as described above, when the filter 51 extending in the longitudinal direction is arranged in the vicinity of the belt 105, the air flow velocity at the intake port 52a of the duct becomes uniform in the longitudinal direction. In other words, by disposing the filter 51, which is a ventilation resistor, at the intake port 52a, it is possible to maintain a constant negative pressure in the entire back surface region of the filter 51. That is, the negative pressures at the points 53a, 53b, and 53c shown in FIG. 15B have substantially the same value.
  • the ventilation resistance of the filter 51 is significantly higher than the ventilation resistance in the duct 52. If the negative pressures at the points 53a, 53b, and 53c are at the same level, the wind speed of the air F4 sucked by the filter 51 is made uniform over the entire surface of the filter 51. As a result of the uniformized wind speed, the filter unit 50 can efficiently collect the dust D generated from the belt 105 (with a minimum air volume).
  • the cooling mechanism 300 includes the cooling duct 42 and the fourth fan 64.
  • the cooling duct 42 has a cooling intake port 42a and an exhaust port 42b that are open, and a fourth fan 64 that is a cooling intake part is provided midway.
  • the cooling intake port 42a is arranged between the filter unit 50 and the fixing device 103 in the recording material P conveyance direction.
  • the cooling intake port 42a is located near the center of the belt 105 in the longitudinal direction, as shown in FIG.
  • An axial fan having a large air volume is used as the fourth fan 64 because the hot air in the entire longitudinal direction is sucked from that position and the cooling duct 42 does not have a ventilation resistor unlike the filter 51.
  • the cooling duct 42 has a role of preventing the temperature of the secondary transfer portion T2 from rising by discharging hot air between the fixing device 103 and the secondary transfer portion T2. ⁇ Exhaust mechanism>
  • the exhaust mechanism 350 When the recording material P containing water is heated by the fixing device 103, the water contained in the recording material P is vaporized to generate water vapor. Due to the water vapor, the humidity of the space C in the apparatus main body 100a on the downstream side of the fixing device 103 becomes high (see FIG. 1). If the humidity is high, dew condensation is likely to occur, and water droplets are likely to adhere to the guide 15. If water droplets on the guide 15 adhere to the conveyed recording material P, image defects will occur. Therefore, it is preferable to exhaust the air in the space C so that the humidity of the space C does not increase due to the water vapor generated from the recording material P. Therefore, in the present embodiment, the exhaust mechanism 350 having the first fan 63 and the third fan 62 is provided on the downstream side of the fixing device 103.
  • the air volume of the second fan 61 when the air volume of the second fan 61 is increased, a large amount of air can be sucked in, while the temperature of the air near the seat inlet 400 is easily lowered.
  • the decrease in air temperature increases the degree of supercooling ⁇ T and promotes dust generation. Therefore, the air volume of the second fan 61 needs to be set appropriately.
  • the air volume is "20 L/min” to "100 L/min” in an appropriate range, and is set to "50 L/min" in this embodiment.
  • the filter 51 is deteriorated by sucking paper dust generated from the recording material P or scattered toner scattered from the unfixed toner image on the recording material P in addition to dust.
  • the adhesion of dust, paper dust, and scattered toner to the filter 51 is to reduce the charging strength of the electrostatic nonwoven fabric that is the material of the filter 51. Therefore, it is desirable that the second fan 61 be stopped when dust is not generated. ⁇ First fan, third fan>
  • the third fan 62 of the exhaust mechanism 350 is a fan for preventing dew condensation on the guide 15.
  • the third fan 62 draws air from the outside of the printer 1 into the machine and blows the air to the guide 15 to reduce the humidity in the space C (see FIG. 1). Specifically, when the air is blown from the third fan 62, the water vapor in the vicinity of the guide 15 diffuses into the space C, so that the local increase in humidity in the vicinity of the guide 15 is suppressed. Even when only the third fan 62 is used, dew condensation on the guide 15 can be suppressed. However, in such a case, since the water vapor is discharged only to the gap near the discharge roller 78, the humidity in the space C gradually rises.
  • the air in the vicinity of the guide 15 can be further discharged to the outside of the apparatus main body 100a by the first fan 63.
  • the first fan 63 and the third fan 62 are controlled at the same time to form an air flow for preventing dew condensation in the apparatus main body 100a. That is, the water vapor expelled from the space C by air blowing by the third fan 62 is discharged to the outside of the apparatus main body 100a toward the discharge tray 601, and is also discharged to the outside of the apparatus main body 100a by the first fan 63. become.
  • the airflow formed by the first fan 63 and the third fan 62 also has a role of discharging heat generated by the fixing device 103. ⁇ Fourth fan>
  • the fourth fan 64 of the cooling mechanism 300 is provided between the fixing device 103 and the secondary transfer portion T2 in the conveyance direction of the recording material P in order to prevent a temperature increase near the secondary transfer portion T2. It has the function of exhausting the air in the space. If the temperature of the intermediate transfer belt 8 and the secondary transfer outer roller 77 in the secondary transfer portion T2 rises too much, the toner becomes soft and affects the transfer process. Therefore, the fourth fan 64 cools these members to the periphery. Exhaust the air.
  • the air volume of the fourth fan 64 is set to about “500 L/min”, which is larger than the “50 L/min” of the second fan 61.
  • the second fan 61 is operated before the first fan 63 so that the fine particles of dust generated by the wax attached to the belt 105 are not discharged to the outside of the apparatus main body by the first fan 63, and the fine particles of the filter 51 are discharged. To collect the dust. Then, the first fan 63 is operated to exhaust the air. However, if the operation of the first fan 63 is started too late at this time, dew condensation is likely to occur in the apparatus main body 100a.
  • the operation start timings of the first fan 63 and the second fan 61 are adjusted in order to achieve both suppression of discharge of fine particulate dust and prevention of dew condensation.
  • the present embodiment is effective when an image forming job is performed after the fixing device 103 is started up from a cold state (for example, when the fixing device 103 is started when the power is turned on).
  • the fan control process illustrated in FIG. 16 is started by the control unit 500 (specifically, the CPU 501) when the image forming apparatus 100 is powered on.
  • the control unit 500 determines whether or not there is an image forming job start instruction from the input device 310 (S1). When there is no instruction to start the image forming job (No in S1), the controller 500 waits for the progress of the fan control process. On the other hand, when there is an instruction to start the image forming job (Yes in S1), the control unit 500 starts the operation of the second fan 61 (S2). As described above, the dust D is generated from the wax remaining on the belt 105 even before the first recording material P reaches the fixing nip portion 101b. Therefore, the control unit 500 operates the second fan 61 before the temperature of the belt 105 rises, regardless of the conveyance start time of the first recording material.
  • t1 start instruction
  • start instruction the control unit 500 rotates the belt 105 and the pressure roller 102 and, at the same time, starts energizing the heater 101a. Then, the control unit 500 determines whether or not a predetermined waiting time (for example, 1 second) has elapsed since the start instruction of the image forming job was received from the input device 310 (S3).
  • a predetermined waiting time for example, 1 second
  • the control unit 500 waits for the progress of the fan control process until the predetermined waiting time elapses.
  • the control unit 500 starts the image forming job (S4).
  • the image forming job is started about 10 seconds after receiving the instruction to start the image forming job (time t1). The time at this time is indicated by the print start time (the time when the above-mentioned signal ITOP is issued) "t2" (see FIG. 17A). Then, the controller 500 starts the operation of the first fan 63 (S5).
  • the operation of the first fan 63 is started from a predetermined time before the time when the leading edge of the first recording material P reaches the fixing nip portion 101b, and This is until the trailing edge passes through the fixing nip portion 101b.
  • a time that is a predetermined time before the time when the leading edge of the first recording material P reaches the fixing nip portion 101b is indicated by "t3”, and the time when the trailing edge of the first recording material P leaves the fixing nip portion 101b is indicated. It is indicated by "t5" (see FIGS. 17A and 17B).
  • the time at which the operation of the first fan 63 is started is indicated by "t4" between t3 and t5 (see FIG. 17C).
  • the time t3 is the earliest time at which the first fan 63 can be operated, and is the same as or after the time t2 (the time when the signal ITOP is generated).
  • the first fan 63 needs to be operated before the recording material P has finished passing through the fixing nip portion 101b, but since the first recording material P has not reached the fixing nip portion 101b before time t2. It is not necessary to operate the first fan 63.
  • the first fan 63 is operated at a time earlier than the time t2, the first fan 63 continues to operate in a state where the recording material P is not conveyed when the above adjustment operation is performed after the operation.
  • a recording material detection sensor (not shown) is provided at the most upstream end of the fixing nip portion 101b, and the leading edge of the first recording material P is fixed at the time when the recording material detection sensor detects the leading edge of the recording material P. It may be time to reach the nip portion 101b.
  • the operation of the first fan 63 may be started at the time of starting the image forming operation, or may be started at the time of starting the feeding of the recording material from the recording material container (cassette).
  • the above “predetermined time” may be changed depending on the process speed during the image forming job. That is, if the process speed is fast, the "predetermined time” may be long, and if the process speed is slow, the "predetermined time” may be short.
  • the distance from the most downstream end of the secondary transfer portion T2 to the most upstream end of the fixing nip portion 101b is about 10 cm, and the process speed is 320 mm/s.
  • the "predetermined time" is 0.1 seconds. If Further, it is desirable that the time t5 is a time as late as possible from the viewpoint of suppressing dust discharge, and an earliest time as much as possible from the viewpoint of dew condensation prevention.
  • the time when the trailing edge of the first recording material P passes through the fixing nip portion 101b is t5.
  • the operation time t4 of the first fan 63 may be any time between times t3 and t5, but in the present embodiment, it is 0.1 seconds after the time t3.
  • the control unit 500 continues to determine whether to perform the adjustment operation (S6).
  • the control unit 500 determines whether to end the image forming job (S11).
  • the first fan 63 and the second fan 61 are stopped (S12).
  • the fan operation when the control unit 500 determines to perform the adjusting operation after the start of image formation will be described with reference to S7 to S10 in FIG. 16 and FIG.
  • the control unit 500 stops the first fan 63 (S7).
  • the control unit 500 issues a signal ITOP to restart the image formation (Yes in S8). Further, at a time tr (Yes in S9 and see FIG. 18C) when the trailing edge of the first recording material P passes through the fixing nip portion 101b after the image formation is restarted, the control unit 500 controls the first fan 63. The operation is restarted (S10). The reason why the first fan 63 is stopped during the adjusting operation is to prevent the dust D generated in the area 135a from being discharged to the outside of the image forming apparatus 100 by the first fan 63 while the conveyance of the recording material P is stopped. is there. FIG.
  • FIG. 12B shows the transition of the instantaneous dust ER when the first fan 63 is not stopped during the adjusting operation.
  • the ER increases at the timing when the first adjustment operation is started. Note that dust did not increase in the second adjustment operation. This is because generation of dust is eliminated as a result of the above-described degree of supercooling ⁇ T being lowered by the progress of image formation.
  • FIG. 12A shows the ER when the first fan 63 is stopped during the adjustment operation, that is, when the control of S6 to S10 of FIG. 16 is performed.
  • ER does not rise in the first adjustment operation.
  • the operation is stopped at time tcs and restarted at time tr to prevent dew condensation. Is also good.
  • the fan power may be weakened by making the speed half the speed.
  • the first fan 63 when the first fan 63 is operated at the time tr, the first fan 63 is operated at the same duty as before the time tcs, but the duty may be higher or lower.
  • the first fan 63 when the structure of the image forming apparatus is such that dew condensation does not easily occur, that is, the water vapor generated from the recording material P is easily discharged, the first fan 63 may be restarted after the time tr. For example, the first fan 63 may be reactivated at the time when the trailing edge of the third recording material P after the restart of image formation passes through the fixing nip portion 101b.
  • the operation of the second fan 61 is started before the operation of the first fan 63 is started. After starting the operation of the second fan 61, from a predetermined time before the time when the leading edge of the first recording material reaches the fixing nip portion, until the trailing edge of the first recording material leaves the fixing nip portion. During the period, the operation of the first fan 63 is started. Thus, by starting the operation of the second fan 61 before starting the operation of the first fan 63, the particulate dust is collected by the filter 51, and even if the first fan 63 is operated, the particulate fan is started. Dust is hard to be discharged to the outside of the device body.
  • the first fan 63 is started at a timing that is neither too fast nor too slow, even if the first fan 63 is started after the second fan 61 is started, dew condensation will occur in the apparatus main body 100a. Hard to happen.
  • the operation start timings of the first fan 63 and the second fan 61 it is possible to achieve both suppression of discharge of particulate dust and prevention of dew condensation.
  • the effect of suppressing discharge of dust and preventing dew condensation is enhanced by stopping the first fan 63 while the second fan 61 is operating.
  • the dust D emission suppression effect in the present embodiment is particularly high when an adjusting operation such as an image density adjusting operation is performed before the image formation of the first recording material P is started.
  • an adjusting operation such as an image density adjusting operation
  • the dust D is generated from the wax remaining on the belt 105.
  • a part of the dust D does not go to the direction in which the filter 51 is arranged (W direction in FIG. 9) as described above, but goes to the downstream side of the fixing nip portion 101b.
  • the first fan 63 is operating, the dust D will be discharged to the outside of the image forming apparatus 100 by the first fan 63.
  • the time when the first fan 63 starts operating is determined based on the time when the leading edge of the first recording material P reaches the fixing nip portion 101b. That is, when the adjusting operation is started after the belt 105 reaches the target temperature Tp, the first fan 63 does not immediately operate, but operates after the adjusting operation is completed. Therefore, the dust D directed toward the downstream side of the fixing nip portion 101b during the adjusting operation is not sucked by the first fan 63. The dust D is pulled back toward the filter 51 by the suction force of the second fan 61 that is already operating, and is removed. [Second embodiment]
  • the fan control process of the second embodiment will be described.
  • the second fan 61 is controlled according to the degree of supercooling ⁇ T. That is, in the present embodiment, the generation of dust is predicted by the degree of supercooling ⁇ T described above, and the second fan 61 is operated when the generation of dust is predicted.
  • the fan control processing of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 5, 13, and 14 using FIGS. 18 to 21C.
  • the fan control process illustrated in FIG. 18 is started by the control unit 500 (specifically, the CPU 501) when the image forming apparatus 100 is powered on. ⁇ Fan control processing>
  • the control unit 500 immediately starts the operation of the first fan 63 (S11). The time at this time is indicated by “t10" (see FIG. 21C). Then, the control unit 500 determines whether there is an instruction to start the image forming job from the input device 310 (S12). When there is no instruction to start the image forming job (No in S12), the control unit 500 waits for the progress of the fan control process. On the other hand, when there is an instruction to start the image forming job (Yes in S12), the control unit 500 stops the first fan 63 (S13). The time at this time is indicated by "t11” (start instruction) (see FIG. 21C).
  • the first fan 63 is operated before rotating and heating the belt 105, and then the first fan 63 is stopped when rotating and heating the belt 105.
  • the air containing water vapor remaining in the apparatus main body 100a at the time of the previous image forming job can be exhausted.
  • the operation of the first fan 63 before the start of the image forming job may be performed when the detection value (Tin) of the internal temperature sensor 65 is lower than the detection value (Tout) of the external temperature sensor 66. That is, in that case, warm outside air may flow into the device body 100a having a low temperature, and the humidity in the device body 100a may increase.
  • water vapor generated by heating the recording material P may further raise the humidity in the apparatus main body 100a and cause dew condensation in the apparatus main body 100a.
  • the first fan 63 is operated before the start of the image forming job, and the air inside the apparatus main body 100a is warmed by the outside air so that dew condensation does not easily occur during the image forming job. Further, by heating the belt 105 and stopping the first fan 63 at the same time, the temperature rise around the belt 105 can be accelerated. Since the degree of supercooling ⁇ T can be lowered by speeding up the temperature rise, the generation of dust due to the wax adhering to the belt 105 can be suppressed.
  • control unit 500 determines whether or not both the following conditional expressions (3) and (4) are satisfied with the start of the image forming job (S14).
  • the above formula (3) is a formula for determining whether or not the surface temperature Tb of the belt 105 has reached a temperature at which dust can be generated.
  • the dust generation temperature Tws in the above formula (3) is a temperature obtained by subtracting, for example, 20° C. from the dust generation temperature obtained in the experiment. This may take into consideration the difference between the dust generation temperature in the experimental device of FIG. 7A and the dust generation temperature in the fixing device 103. That is, the ambient temperature of the belt 105 is lowered due to the drawing of the ambient airflow accompanying the rotation of the belt 105.
  • the dust generation temperature Tws obtained by subtracting 20° C. (adjusted temperature value) from the dust generation temperature obtained in the experiment is compared with the surface temperature Tb of the belt 105.
  • this expression (4) is not satisfied, it is determined that the dust emission is completed, that is, the dust is not generated.
  • the degree of supercooling ⁇ T falls within the range of arrow B, the formula (4) is satisfied.
  • the degree of supercooling ⁇ T when the amount of discharged dust is 80% is 120.9° C.
  • the degree of supercooling ⁇ T when the amount of dust is 90% is 116.4° C. and 100%.
  • the degree of supercooling ⁇ T in some cases is 109.5°C.
  • the first temperature in the equation (4) may be set to 109°C.
  • the first temperature as the threshold value of the equation (4) is determined when the measurement point To is at a position 6 mm away from the belt 105 in the direction of the secondary transfer portion T2 (see h in FIG. 13). It may be appropriately set in the range of 109° C. or higher and 121° C. or lower.
  • the control unit 500 starts the operation of the second fan 61 (S15).
  • the time at this time is indicated by "t12" (see FIG. 21B).
  • the second fan 61 is operated before the start of the image forming job. This is to remove dust generated due to the wax remaining on the belt 105.
  • the fourth fan 64 does not operate. This is to prevent the dust from being discharged without passing through the filter 51 by the operation of the fourth fan 64.
  • control unit 500 starts the operation of the first fan 63 (S18) and jumps to the process of step S19. To do. ⁇ Measurement point>
  • the space temperature Ta is the temperature of the space around the belt 105 where nucleation occurs.
  • the inventor measured the dust concentration around the belt 105, and as a result, the distance from the belt 105 toward the secondary transfer portion T2 was 20 mm or less. Nucleation occurred in the range. Further, when the position of the measurement point To is too close to the belt 105, the heat of the belt 105 is strongly affected, and thus the measurement may not be performed correctly. Therefore, the measurement point To needs to be separated from the belt 105 by at least 1 mm or more.
  • the measurement point To goes from the surface of the belt 105 to the secondary transfer portion T2 along a straight line parallel to the conveyance direction of the recording material P, passing through the center of the cross section of the belt 105 and the center of the belt 105 in the width direction. It is only necessary to be within the range of 1 mm or more and 20 mm or less. In the present embodiment, the distance from the belt 105 to the measurement point To is 6 mm as described above.
  • the space temperature Ta at the measurement point To can be obtained by a method using a temperature sensor (not shown) provided at the measurement point To, or the temperature information of the in-machine temperature sensor 65 and the out-of-machine temperature sensor 66 and each fan. There is a method of predicting from motion information.
  • the controller 500 predicts the space temperature Ta using the latter method.
  • a method of predicting the space temperature Ta by the control unit 500 will be described.
  • the device internal temperature detected by the internal temperature sensor 65 is Tin
  • the external temperature detected by the external temperature sensor 66 is “Tout”
  • the surface temperature of the belt 105 based on the temperature of the thermistor TH is “Tb”.
  • the operating duty of the first fan 63 is “FAN3_duty”
  • the operating duty of the second fan 61 is “FAN1_duty”
  • the operating duty of the third fan 62 is “FAN2_duty”
  • the operating duty of the fourth fan 64 is Set to “FAN4_Duty”.
  • the control unit 500 predicts the space temperature Ta according to the equation (5).
  • the duty during operation is a rotation ratio (%) where the maximum rotation speed is 100%.
  • the first term on the right side of the above equation (5) indicates that the space temperature Ta is predicted based on the in-apparatus temperature Tin.
  • the second term indicates that the space temperature Ta at the measurement point To rises due to the heat of the surface temperature Tb of the belt 105. Therefore, the sign of the second term is positive.
  • the third to sixth terms mean that the space temperature Ta is affected by the operation of the fan having the action of drawing the outside air (external temperature Tout) to the measurement point To. Since the external temperature Tout is lower than the internal temperature Tin and the surface temperature Tb, the space temperature Ta shifts downward due to the operation of each fan. Therefore, the signs of the third to sixth terms are negative.
  • the symbols "A, B, C, D, E" in the formula (5) are constants, and the space temperature actually measured by the experiment at the measurement point To and the predicted value of the space temperature according to the above formula 5 match. It is predetermined to do.
  • the surface temperature Tb of the belt 105 may be a value obtained by subtracting 10° C. from the detection result of the thermistor TH. This is because, in the case of the present embodiment, the surface temperature Tb of the belt 105 having the heat conduction resistance is lower than the detection result of the thermistor TH by about 10°C.
  • the size of the recording material P, the transport speed, the number of transported sheets, the duty during operation of the fans, and the operation frequency of each fan may be included.
  • the control unit 500 determines whether or not a predetermined waiting time has elapsed after receiving an image forming job start instruction from the input device 310 (S16). If the predetermined waiting time has not elapsed after receiving the instruction to start the image forming job (No in S16), the control unit 500 waits for the progress of the fan control process until the predetermined waiting time elapses.
  • the control unit 500 starts the image forming job (S17) and starts the operation of the first fan 63 (S19).
  • the time when the image forming job is started is indicated by “t13” (print start) (see FIG. 21A), and the time when the operation of the first fan 63 is started is indicated by “t15” (FIG. 21(c). )reference).
  • the time to start the operation of the first fan 63 is from a predetermined time (for example, 0.1 second) before the time when the leading edge of the first recording material P reaches the fixing nip portion 101b, This is until a plurality of (for example, three) recording materials P pass through the fixing nip portion 101b.
  • the first fan 63 is operated again at time “t15” (see FIG. 21C) by discharging the steam generated when the plurality of recording materials P are heated by the fixing device 103 and discharging the apparatus main body 100a. This is to prevent dew condensation inside.
  • control unit 500 determines whether the following expression (6) is satisfied (S20).
  • the second temperature is set to 90° C., for example, as shown in FIG. 20(c).
  • the space temperature Ta predicted value
  • the secondary transfer portion T2 It can be considered that the temperature has risen to a temperature that can cause image defects.
  • the control unit 500 operates the second fan 61 (S21).
  • the second fan 61 has a smaller air volume than the first fan 63, the second fan 61 can suck hot air in the entire width direction of the belt 105, and thus has high cooling efficiency.
  • the deterioration of the filter 51 may be advanced due to the operation of the second fan 61, in the present embodiment, the second fan 61 is operated with priority given to image quality maintenance.
  • the control unit 500 determines whether both the above equations (3) and (4) are satisfied (S22). When both the above equations (3) and (4) are satisfied (Yes in S22), the control unit 500 considers that dust is generated and operates the second fan 61 (S23). On the other hand, when at least one of the above formulas (3) and (4) is not satisfied (No in S22), the control unit 500 stops the second fan 61 (S24), and the peripheral portion of the secondary transfer unit T2 is closed. Exhaust the air. As described above, when at least one of the expressions (3) and (4) is not satisfied during the image forming job, for example, when the elapsed time 207 seconds shown in FIG. 500 stops the second fan 61.
  • the life of the filter 51 can be extended. it can.
  • the second fan 61 is not stopped as described above, but the second fan 61 is operated at a low duty (for example, 50). %).
  • control unit 500 determines whether to end the image forming job (S25). When the image forming job is not finished (No in S25), the control unit 500 returns to the process of step S20 and repeats the processes of S20 to S25 described above. On the other hand, when ending the image forming job (Yes in S25), the control unit 500 stops the first fan 63 and the second fan 61 (S26), and ends the fan control process.
  • the operation of the second fan 61 is started before the operation of the first fan 63 is started, and even if the first fan 63 is operated, the fine particle dust is discharged to the outside of the apparatus main body. Hard to be discharged. Further, even if the first fan 63 is started after the second fan 61 is started, dew condensation is unlikely to occur in the apparatus main body 100a. Therefore, it is possible to obtain the effect that both suppression of discharge of fine particulate dust and prevention of dew condensation can be realized. [Third embodiment]
  • the third embodiment will be described according to the flowchart shown in FIG.
  • the difference from the first embodiment shown in FIG. 16 is that between (S1) and (S2) of the first embodiment and between (S5) and (S6), the formula (3) ( The decision made in 4) was made. That is, (S1) in FIG. 16 and (S30) in FIG. 22 are common.
  • the steps (S2) to (S5) of FIG. 16 and the steps (S35) to (S38) of FIG. 22 are common.
  • the steps (S6) to (S10) in FIG. 16 and the steps (S43) to (S47) in FIG. 22 are common.
  • the dust is hardly generated, so that it is not necessary to operate the second fan 61. Further, even if the first fan 63 is continuously operated regardless of the adjustment operation, it does not affect the dust. By continuing to operate the first fan 63, the effect of reliably suppressing the temperature rise around the image forming units PY to PK can be obtained. By suppressing the operation of the second fan 61, it is possible to suppress the consumption of the filter 51. [Other Embodiments]
  • the color image forming apparatus of the intermediate transfer tandem system is described as the image forming apparatus 100, but the present invention is not limited to this.
  • Each of the above-described embodiments is also applicable to a direct transfer type image forming apparatus in which a toner image is directly transferred from the photosensitive drums 1Y to 1K onto a recording material carried and carried by a carrying belt. Further, it is also applicable to an image forming apparatus capable of forming a monochromatic toner image (for example, a monochrome machine).
  • an image forming apparatus capable of appropriately removing both dust and water vapor is provided.

Abstract

制御部は、画像形成ジョブの開始指示があると、ファン61の動作を開始させ、その後、ファン63の動作を開始させる。ファン63の動作を開始する時刻は、一枚目のシートPの先端が定着ニップ101bに到達する時刻の所定時間前から、一枚目のシートPの後端が定着ニップ101bを抜けるまでの間である。こうして、ファン61を作動させてからファン63を作動させるので、微粒子状のダストが装置外に排出され難くなり、且つ、装置内に結露が生じるのを抑制することが可能となる。

Description

画像形成装置
 本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機などの電子写真技術を用いた画像形成装置に関する。
 画像形成装置は装置本体内に、未定着のトナー像が形成された記録材に対し熱と圧力を加えることにより、記録材にトナー像を定着させる定着装置を備えている。定着装置は、定着ベルトと、定着ベルトに当接して加圧するための加圧ローラとを有し、この定着ベルトと加圧ローラとの間に形成される定着ニップ部を、記録材が加圧及び加熱された状態で挟持搬送されることにより、記録材にトナー像が定着される。
 ところで、トナーが定着ベルトに多量に付着してしまうと、画像不良の原因となることから、これを避けるべく、トナーとしてワックス(離型剤)を含むものが用いられている。この場合、トナーが加熱されると、ワックスが溶解して定着ベルトの表面を覆い、そのワックスの離型作用により、その後にトナーが定着ベルトに付着し難くなる。ただし、定着ベルトに付着したワックスは、定着ベルトの表面温度が一定温度以上の高温になると気化(ガス化)し始める。そして、気化したワックスが周囲の空気により冷やされると、数nm~数百nm程度の微粒子状のダストとなって装置本体内を浮遊し得る。この微粒子状のダストは粘着性を有しており、より周囲の温度が高くなるといくつかが集まってより大きな塊状のダストとなって、装置本体内の各所に付着し固着する虞がある。そこで、従来では、これらのダストを回収するための濾過機構を備えた画像形成装置が提案されている(特許文献1)。濾過機構は、装置本体内の空気を吸引するための吸引ファンと、吸引される空気に含まれるダストを濾過するフィルタとを有している。
 また、画像形成装置には、装置本体内から外部へ排気を行う排気ファンを有する排気機構が設けられている。即ち、定着装置によるトナー像の定着の際には記録材が加熱されるので、場合によっては記録材に含まれる水分が気化され得る。そして、気化された水分が冷やされると、装置本体内に結露が生じる。こうした結露を防止するために、排気機構によって装置本体内から外部へ排気できるようにしている。
 しかしながら、特開2017−120284号公報に記載の画像形成装置の手法では、ダストと水蒸気の両方を適切に除去するという点で改善の余地がある。本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、ダストと水蒸気の両方を適切に除去することができる画像形成装置の提供を目的とする。
 本発明の一態様によれば、離型剤を含有するトナーを用いてトナー像を形成する画像形成部と、前記画像形成部により形成されたトナー像を転写ニップ部にてシートに転写する転写部と、前記転写部により転写されたトナー像を定着ニップ部にてシートに熱定着する定着部と、前記転写ニップ部と前記定着ニップ部の間のシート搬送路に対向した吸引口を備えるダクトと、前記ダクトに設けられたフィルタと、前記吸引口から前記ダクト内に取り込んだエアを外部へ排出するための第一のファンと、前記定着部のシート出口近傍のエアを排出するための第二のファンと、前記第一のファンと前記第二のファンの動作を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、シートに画像を形成する信号が入力された場合には、前記定着部の加熱動作に伴い前記第一のファンの動作が開始し、前記第一のファンの動作を開始してから一枚目のシートが前記定着ニップ部を通り過ぎるまでの間に、前記第二のファンの動作が開始するような動作を実行可能である画像形成装置が提供される。
 本発明によれば、ダストと水蒸気の両方を適切に除去することができる。
 図1は本実施形態の画像形成装置の構成を示す概略図。
 図2において、(a)定着装置を示す断面図、(b)はベルトユニットを示す分解斜視図。
 図3において、(a)定着ニップ部の近傍を示す断面図、(b)定着ベルトの層構成を示す一部断面図、(c)加圧ローラの層構成を示す断面図。
 図4は定着ローラと加圧ローラとの加圧について説明する概略図。
 図5は制御部を説明するための制御ブロック図。
 図6において、(a)ダストの生成過程を説明する図、(b)ダストの付着現象を説明する図、(c)トナーの加熱温度と周囲の空間温度の関係によって、ダストの有無と粒子の大きさが決まることを説明するためのグラフ。
 図7において、(a)ダスト発生温度を測定するための実験装置を示す模式図、(b)ヒータ温度とダスト濃度の関係を示すグラフ。
 図8において、(a)定着処理の進行に伴い拡大する定着ベルト上のワックス付着領域の様子を示す図、(b)ワックスの付着領域とダストの発生領域の関係を示す図。
 図9は定着ベルトの周辺の気流の流れを説明する図。
 図10において、(a)ダスト放出量の測定装置について説明する模式図、(b)ダスト放出量の測定結果を示すグラフ。
 図11Aはダストの瞬間エミッションレートと過冷却度の時間推移を示すグラフ。
 図11Bはダストの放出が終わる時間と過冷却度の関係について説明するグラフ。
 図12は調整動作とダスト放出の関係を説明するグラフ
 図13はフィルタユニットと排気機構について説明する概略図。
 図14において、(a)排気機構を示す分解斜視図、(b)フィルタユニットを示す斜視図、(c)記録材の通過位置を説明する図。
 図15において、(a)フィルタユニットを示す分解斜視図、(b)フィルタユニットの動作を説明する図。
 図16は第一実施形態のファン制御処理を示すフローチャート。
 図17は第一実施形態における、(a)定着ベルトの表面温度の時間推移を示す図、(b)第二ファンの動作シーケンスを示す図、(c)第一ファンの動作シーケンスを示す図。
 図18は調整動作が入った場合のファン動作シーケンスを示す図。
 図19は第二実施形態のファン制御処理を示すフローチャート。
 図20において、(a)定着ベルトの表面温度の時間推移を示す図、(b)過冷却度の時間推移を示す図、(c)空間温度の時間推移を示す図。
 図21は第二実施形態における、(a)定着ベルトの表面温度の時間推移を示す図、(b)第二ファンの動作シーケンスを示す図、(c)第一ファンの動作シーケンスを示す図。
 図22は第三実施形態のファン制御処理を示すフローチャート。
[第一実施形態]
<画像形成装置>
 本実施形態について説明する。まず、本実施形態の画像形成装置について図1を用いて説明する。図1に示す画像形成装置100は、装置本体100a内に4色(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック)の画像形成部PY、PM、PC、PKを中間転写ベルト8に対向させて配置した、中間転写タンデム方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置100で利用可能な記録材Pとしては、例えば普通紙、厚紙、ラフ紙、凹凸紙、コート紙等の用紙、OHPシート、プラスチックフィルム、布など、といった様々な種類のシート材が挙げられる。画像形成装置100は、制御部500によって制御される。制御部500については後述する。なお、本実施形態の場合、画像形成部PY~PK、一次転写ローラ5Y~5K、中間転写ベルト8、二次転写内ローラ76、二次転写外ローラ77により、記録材Pにトナー像を形成する画像形成ユニット200が構成されている。また、カセット72、給紙ローラ73、搬送パス74、レジストローラ75は、給紙部800を構成している。
 画像形成装置100の記録材の搬送プロセスについて説明する。記録材Pは、カセット72内に積載される形で収納されており、給紙ローラ73により画像形成タイミングにあわせて1枚ずつ搬送パス74に給紙される。また、不図示の手差しトレイや積載装置に積載された記録材Pが1枚ずつ搬送パス74に給紙されてもよい。記録材Pは搬送パス74の途中に配置されたレジストローラ75へ搬送されると、レジストローラ75により記録材Pの斜行補正やタイミング補正が行われた後に二次転写部T2へと送られる。二次転写部T2は、対向する二次転写内ローラ76及び二次転写外ローラ77により形成される転写ニップ部である。転写ローラとしての二次転写内ローラ76は、記録材Pに対するトナー像の転写部を形成するために中間転写ベルト8を内側から圧接する。二次転写部T2では、二次転写外ローラ77に対し電源70により二次転写電圧が印加され、二次転写外ローラ77と二次転写内ローラ76との間に電流が流れることにより、トナー像が中間転写ベルト8から記録材Pへ二次転写される。
 上記した二次転写部T2までの記録材Pの搬送プロセスに対して、同様のタイミングで二次転写部T2まで送られて来る画像の形成プロセスについて説明する。まず、画像形成部PY~PKについて説明する。ただし、画像形成部PY~PKは、現像装置4Y、4M、4C、4Kで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外、ほぼ同一に構成される。そこで、以下では代表してイエローの画像形成部PYを例に説明し、その他の画像形成部PM、PC、PKについては説明を省略する。なお、図示の都合上、後述の現像容器41Yと現像ローラ42Yについては画像形成部PYのみに符号を付してある。
 画像形成部PYは、主に感光ドラム1Y、帯電装置2Y、現像装置4Y、及び感光ドラムクリーナ6Y等から構成される。回転駆動される感光ドラム1Yの表面は、帯電装置2Yにより予め表面を一様に帯電され、その後、画像情報の信号に基づいて駆動される露光装置3によって静電潜像が形成される。次に、感光ドラム1Y上に形成された静電潜像は、現像装置4Yによるトナー現像を経て可視像化される。現像装置4Yは、現像剤を収容した現像容器41Y、現像剤を担持して回転する現像ローラ42Y(現像スリーブとも呼ぶ)を有し、現像ローラ42Yに対し現像電圧が印加されることにより、静電潜像をトナー像に現像する。その後、画像形成部PYと中間転写ベルト8を挟んで対向配置される一次転写ローラ5Yにより所定の加圧力及び一次転写電圧か与えられ、感光ドラム1Y上に形成されたトナー像が中間転写ベルト8上に一次転写される。一次転写後の感光ドラム1Y上に僅かに残る転写残トナーは、感光ドラムクリーナ6Yにより除去され、再び次の作像プロセスにそなえる。
 中間転写ベルト8は、テンションローラ10、二次転写内ローラ76、及び張架ローラとしてのアイドラローラ7a、7bによって張架され、図中矢印R2方向へと移動するように駆動される。本実施形態の場合、二次転写内ローラ76は中間転写ベルト8を駆動する駆動ローラを兼ねている。上述の画像形成部PY~PKにより処理される各色の作像プロセスは、中間転写ベルト8上に一次転写された移動方向上流の色のトナー像上に順次重ね合わせるタイミングで行われる。その結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト8上に形成され、二次転写部T2へと搬送される。なお、二次転写部T2を通過した後の転写残トナーは、転写クリーナ装置11によって中間転写ベルト8から除去される。
 以上、それぞれ説明した搬送プロセス及び作像プロセスをもって、二次転写部T2において記録材Pとフルカラートナー像のタイミングが一致し、中間転写ベルト8から記録材Pにトナー像が二次転写される。その後、記録材Pは定着装置103へと搬送され、定着装置103により加圧及び加熱されることにより、トナー像が記録材P上に溶融固着される。こうしてトナー像が定着された記録材Pは、排出ローラ78により排出トレイ601上に排出される。
 図1に示すように、本実施形態の画像形成装置100は、フィルタユニット50、冷却機構300、排気機構350を有する。これらフィルタユニット50、冷却機構300、排気機構350については、後述する(図13乃至図15(b)参照)。また、本実施形態の画像形成装置100は、装置本体100a内(装置本体内)の温度を検出するための機内温度センサ65と、装置本体100a外の温度(外気温)を検出するための機外温度センサ66とを有している。なお、本明細書において特に断りなく単に上流、下流と言う場合は、定着装置103における記録材Pの搬送方向に関し上流、下流を指すものとする。
<定着装置>
 次に、本実施形態の定着装置103について、図2(a)乃至図4を用いて説明する。本実施形態の定着装置103は、円筒に形成された無端状の定着ベルト105(以下、単にベルトと記す)を用いてトナー像を記録材Pに定着させることが可能な、低熱容量の定着装置である。なお、ベルト105はローラ形状の定着ローラであってもよい。
 図2(a)に示すように、定着装置103は、ベルトユニット101と、加圧回転体としての加圧ローラ102と、加熱手段としてのプレート状のヒータ101aと、筐体110とを備えている。筐体110には、開口したシート入口400と開口したシート出口600とが設けられている。このシート入口400とシート出口600により、ベルトユニット101と加圧ローラ102との協働によりそれらの間に形成される定着ニップ部101bに記録材Pを通過させることができる。本実施形態では、シート入口400がシート出口600よりも重力方向下方に配置されているため、記録材Pが重力方向下方から上方に向けて搬送される(所謂、縦パス搬送)。シート出口600よりも下流側には、定着ニップ部101bを通過した記録材Pの搬送をガイドするガイド15が設けられている。
 ベルトユニット101は、加圧ローラ102に当接してベルト105と加圧ローラ102との間に定着ニップ部101bを形成し、定着ニップ部101bにおいてトナー像を記録材Pに定着させるユニットである。ベルトユニット101は、図2(a)、図2(b)に示すように、複数の部材で構成された組み立て体である。ベルトユニット101は、面状のヒータ101aと、ヒータ101aを保持するヒータホルダ104と、ヒータホルダ104を支持する加圧ステー104aとを有する。また、ベルトユニット101は、エンドレス状のベルト105と、ベルト105の幅方向(回転軸線方向)の一端側と他端側とをそれぞれ保持するフランジ106L、106Rとを有する。
 ヒータ101aは、ベルト105の内面に当接してベルト105を加熱する加熱手段である。本実施形態ではヒータ101aとして、通電によって発熱するセラミックヒータを用いている。セラミックヒータは、図示を省略したが、細長で薄板状のセラミック基板と、この基板面に具備された抵抗層とを備えており、抵抗層に通電することで全体が速やかに発熱する低熱容量のヒータである。このヒータ101aを保持するヒータホルダ104は、横断面が半円弧状をしており、ベルト105の周方向の形状を規制している。ヒータホルダ104の材料には、耐熱性の樹脂を用いることが望ましい。
 加圧ステー104aは、ヒータ101a及びヒータホルダ104を長手方向で均一にベルト105に押し当てる部材である。加圧ステー104aは、高い加圧力がかかっても撓みにくい材質であることが望ましい。本実施形態では、加圧ステー104aの材質としてステンレス鋼であるSUS304を用いた。加圧ステー104a上には、サーミスタTHが設けられている。サーミスタTHは、ベルト105の温度に応じた信号を制御部500に出力する。
 ベルト105は、記録材Pに接触して記録材Pに熱を付与する回転体である。ベルト105は、円筒状(シリンダー形状)のベルト(フィルム)であり、全体的に可撓性を有している。ベルト105は、ヒータ101a、ヒータホルダ104、加圧ステー104aを外側から覆うように設けられている。
 フランジ106L、106Rは、ベルト105の幅方向端部を回転可能に保持する一対の部材である。フランジ106L、106Rは、図2(b)に示すように、それぞれフランジ部106aとバックアップ部106bと被押圧部106cとを有する。フランジ部106aはベルト105の端面を受け止めてベルト105の回転軸線方向への移動を規制する部分であり、ベルト105の径よりも大きな外形に形成されている。バックアップ部106bは、ベルト105の端部内面を保持してベルト105の円筒形状を保つ部分である。被押圧部106cはフランジ部106aの外面側に設けられており、後述する加圧バネ108L、108R(図4参照)による押圧力を受ける。
 次に、第一回転体としてのベルト105と、第二回転体としての加圧ローラ102の構成、並びに定着ニップ部101bについて、図3(a)乃至図4を用いて説明する。ベルト105は、複数の層によって構成されている。図3(b)に示すように、ベルト105は内側から外側に順に、基層105aと、プライマ層105bと、弾性層105cと、離型層105dを備えている。基層105aは、ベルト105の強度を確保するための層である。基層105aはSUS(ステンレス)等の金属製のベース層であり、熱ストレスと機械的ストレスに耐えられるように、例えば30μm程度の厚みに形成されている。プライマ層105bは、基層105aと弾性層105cを接着するための層である。プライマ層は基層105aの上に、プライマを5μm程度の厚みで塗布することによって形成されている。弾性層105cは、定着ニップ部101bにてトナー像を圧接する際に変形して離型層105dをトナー像に密着させる役目を果たす。弾性層105cとしては、耐熱ゴムを用いることができる。離型層105dは、トナーや紙粉がベルト105に付着するのを防止するための層である。離型層105dとしては、離型性と耐熱性に優れたPFA等のフッ素系樹脂を用いることができる。離型層105dは、伝熱性を考慮して例えば20μmの厚さに形成されている。
 図3(a)に示すように、加圧ローラ102は、ベルト105の外周面に当接してベルト105との間に定着ニップ部101bを形成するためのニップ形成部材である。加圧ローラ102は、複数の層によって構成されたローラ部材である。図3(c)に示すように、加圧ローラ102は、金属(アルミや鉄)の芯金102aと、シリコンゴム等で形成された弾性層102bと、弾性層102bを被覆する離型層102cとを有している。離型層102cは、PFA等のフッ素系樹脂を材料するチューブであり弾性層102b上に接着されている。なお、加圧ローラ102はベルト状の加圧ベルトであってもよい。
 図4に示すように、芯金102aの一端側は軸受113を介して筐体110の一端側の側板107Lに回転可能に支持されている。芯金102aの他端側は軸受113を介して筐体110の他端側の側板107Rに回転可能に支持されている。このとき、加圧ローラ102のうち、弾性層102bと離型層102cを有する部分は、側板107Lと側板107Rの間に位置する。芯金102aの他端側はギアGに接続されており、ギアGが駆動モータ(不図示)から駆動を受けると、加圧ローラ102は矢印R102(図3(a)参照)の方向に回転駆動される。
 そして、ベルトユニット101は、加圧ローラ102対して近接離間する方向にスライド移動できるように側板107Lと側板107Rとに支持されている。詳細には、フランジ106L、106Rが側板107Lと側板107Rのガイド溝(不図示)に嵌め合わさるように設けられている。そして、バネ支持部109Lと109Rに支持された加圧バネ108L、108Rにより、フランジ106L、106Rの被押圧部106cは、加圧ローラ102に向かう方向に所定の押圧力で押圧されている。
 上記の押圧力により、フランジ106L、106R、加圧ステー104a、ヒータホルダ104の全体が加圧ローラ102の方向に付勢される。ここで、ベルトユニット101はヒータ101aを有する側が加圧ローラ102を向いている。そのため、ヒータ101aは、ベルト105を加圧ローラ102に向けて押圧する。このような構成により、ベルト105及び加圧ローラ102が変形し、ベルト105と加圧ローラ102との間に定着ニップ部101b(図3(a)参照)が形成される。
 このように、ベルトユニット101と加圧ローラ102が密着した状態で加圧ローラ102が回転すると、定着ニップ部101bにおけるベルト105と加圧ローラ102との摩擦力により、ベルト105に回転トルクが作用する。ベルト105は、加圧ローラ102に対して従動回転する。このときのベルト105の回転速度は、加圧ローラ102の回転速度にほぼ対応している。つまり、本実施形態の場合、加圧ローラ102はベルト105を回転駆動する駆動ローラとしての機能を担っている。なお、ベルト105の内周面とヒータ101aとが摺動するため、ベルト105の内面にグリスを塗布して摺動抵抗を低減することが望ましい。
<制御部>
 図1に示すように、画像形成装置100は制御部500を備えている。制御部500について、図5を用いて説明する。ただし、制御部500には図示した以外にも画像形成装置100を動作させるためのモータや電源、上記の画像形成部PY~PK等の各種機器が接続されているが、ここでは発明の本旨でないのでそれらの図示及び説明を省略する。
 制御手段としての制御部500は、画像形成動作などの画像形成装置100の各種制御を行うものであり、例えばCPU501(Central Processing Unit)と、メモリ502とを有する。メモリ502は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などにより構成されている。メモリ502は、画像形成装置100を制御するための各種プログラムや各種データが記憶される。CPU501はメモリ502に記憶されている各種プログラムを実行可能であり、各種プログラムを実行して画像形成装置100を動作させ得る。本実施形態の場合、CPU501は、メモリ502に記憶されている「画像形成ジョブ処理(プログラム)」(不図示)や「ファン制御処理(プログラム)」(後述する図16参照)を実行可能である。なお、メモリ502は、各種プログラムの実行に伴う演算処理結果などを一時的に記憶することもできる。
 画像形成ジョブとは、記録材Pに画像形成するプリント信号に基づいて、画像形成開始してから画像形成動作が完了するまでの一連の動作のことである。即ち、画像形成を行うにあたり必要となる予備動作(所謂、前回転)を開始してから、画像形成工程を経て、画像形成を終了するにあたり必要となる予備動作(所謂、後回転)が完了するまでの一連の動作のことである。具体的には、プリント信号を受けた後の前回転時(画像形成前の準備動作)から、後回転(画像形成後の動作)までのことを指し、画像形成期間、紙間を含む。
 制御部500には入出力インタフェースを介して、入力装置310が接続されている。入力装置310は、ユーザによる画像形成ジョブなどの各種プログラムの開始指示や各種データ入力などが可能な、例えば操作パネルやパーソナルコンピュータ等の外部端末などである。入力装置310から画像形成ジョブの開始指示がなされた場合、CPU501はメモリ502に記憶されている「画像形成ジョブ処理」を実行する。CPU501は、「画像形成ジョブ処理」の実行に基づいて画像形成装置100の動作を制御する。
 また、制御部500には入出力インタフェースを介して、上記したサーミスタTH、機内温度センサ65、機外温度センサ66、ヒータ101aが接続されている。制御部500は、サーミスタTHの検出結果に基づきヒータ101aの温度を調整し得る。さらに、制御部500には入出力インタフェースを介して、給紙部800、後述する第一ファン63、第二ファン61、第三ファン62、第四ファン64(図14(a)参照)が接続されている。本実施形態の場合、制御部500は後述の「ファン制御処理」(図16、図17、図18参照)の実行により、機内温度センサ65や機外温度センサ66の検出結果に基づき、給紙部800、第一ファン63、第二ファン61、第四ファン64などを制御し得る。
<定着処理>
 ここで、制御部500による画像形成ジョブ時における定着装置103の制御(定着処理と呼ぶ)と定着動作について、図2(a)を参照しながら説明する。制御部500は入力装置310から画像形成ジョブの開始指示を受け付けると、給紙部800により記録材Pを上述の二次転写部T2に向かって搬送させ、記録材Pの先端を二次転写部T2に突き当てた状態で記録材Pを待機させる。一方で、制御部500は駆動モータ(不図示)により加圧ローラ102を回転方向(矢印R102)に所定の速度で回転駆動させ、ベルト105を従動回転させる。また、制御部500は、電源回路(不図示)を介してヒータ101aに通電を開始する。この通電により発熱したヒータ101aは、定着ニップ部101bにおいて、内面がヒータ101aに密着して摺動しながら回転するベルト105を加熱する。加熱されたベルト105は、初期温度Ts(後述する図20(a)参照)から上昇し次第に高温になっていく。ここで、サーミスタTHは加圧ステー104aの頂面に配設され、回転するベルト105の内面に弾性的に接触しているため、サーミスタTHは回転するベルト105の温度を検出し、その検出結果を制御部500に送信している。制御部500はベルト105の表面温度Tbが目標温度Tpとなるように(図20(a)参照)、サーミスタTHの出力する信号に基づいてヒータ101aへの通電制御する。本実施形態の場合、目標温度Tpは約170℃である。
 ベルト105が目標温度Tpまで加熱され定着装置103の定着準備が完了し、且つ制御部500が画像形成部PY~PKを画像形成開始可能な状態にあると判定した時、制御部500は画像形成部PY~PKを作動させる。また、制御部500は画像形成部PY~PKを作動させつつ、二次転写部T2に待機していた記録材Pを定着装置103に向かって搬送させる。この時、制御部500は画像形成開始を意味する信号(本発明ではITOPと称する)を発する。ITOP信号が発生してから、記録材Pの給紙が開始される。信号ITOPが発生した時点から一枚目の記録材Pの先端が定着ニップ部101bに到達するまでの時間は、常に一定である(例えば1秒以下)。この信号ITOPは、後述するようにファンの動作制御に用いられる。二次転写部T2でトナー像を転写された記録材Pは、定着装置103に向かって搬送され、定着ニップ部101bによって挟持搬送される。記録材Pは定着ニップ部101bに挟持搬送される過程で、ベルト105を介してヒータ101aの熱が付与される。記録材P上の未定着トナー像はヒータ101aの熱によって溶融され、定着ニップ部101bにかかっている圧力によって記録材Pに定着される。定着ニップ部101bを通過した記録材Pは、ガイド15によって排出ローラ78へと案内されて、排出ローラ78により排出トレイ601上に排出される(図1参照)。なお、一般に画像形成装置100の制御部500は画像形成開始ジョブを受けた後に、最適な画像を形成するために必要な条件が整っているか否かを自動的に判定し、必要に応じて画像濃度調整動作を行う。この動作は、中間転写ベルト8上にテスト画像を形成して、その濃度を濃度センサ(不図示)でチェックし、現像に関わる設定値を調整することにより行う、また他にも、記録材Pの位置を検出して搬送機構の動作を自動調整することもある。調整動作は十数秒を要し、ベルト105が目標温度Tpまで加熱された後に行われることもある。本実施例の調整動作は、所定時間以上の動作時間を有する動作とする。即ち、連続画像形成の途中で調整動作が行われるような場合には、画像形成動作の中断が十数秒以上といった所定時間となるものである。目標温度Tpに到達したからといって、記録材Pが一定時間後にかならず定着ニップ部101bに到達するわけではない。記録材Pが定着ニップ部101bに到達する時間が決定される時刻は、調整動作が完了して、信号ITOPが発生される時刻である。なお調整動作は、連続画像形成を行っている間に開始される場合もある。例えば制御部500が100枚連続で画像形成する画像形成開始ジョブを受けて画像形成を開始した後、20枚の画像形成をした時点で制御部500が調整動作を要すると判定する場合がある。その場合、制御部500は画像形成を一時的に停止(中断)させる。さらに制御部500は、調整動作完了後に画像形成部PY~PKが画像像形成開始可能と判定した場合、前述の画像形成開始信号ITOPを発して画像形成を再開する。その後、制御部500は100枚の画像形成ジョブを完了させるまで画像形成を続ける。
<ダストについて>
 定着装置103では、記録材Pに高温のベルト105を接触させることで記録材Pにトナー像が定着される。この場合に、上記した定着処理を行った際に、記録材Pが定着ニップ部101bを通過するときに、一部のトナーSがベルト105に付着してしまうことがある(オフセット現象などと呼ばれる)。ベルト105に付着したトナーSは、画像不良の原因となる。そこで、本実施形態ではベルト105へのトナーSの付着を抑制するために、例えばパラフィンからなるワックス(離型剤)を含有するトナーSを用いている。このトナーSは、加熱されるとワックスが溶解して表面から染み出すため、定着処理時にトナーSに熱が加えられてワックスが溶解すると、その溶解したワックスによってベルト105の表面が覆われる。表面がワックスによって覆われると、ワックスの離型作用によりベルト105に対しトナーSが付着し難くなる。
 なお、本実施形態では純粋なワックスの他に、ワックスの分子構造を含んだ化合物も含めてワックスと呼んでいる。例えば、トナーの樹脂分子と炭化水素鎖等のワックス分子構造が反応した化合物などである。また、離型剤としては、ワックスの他にシリコンオイル等の離型作用を有する物質を用いてもよい。
 ただし、ベルト105に付着したワックスの一部は、ベルト105の表面温度が所定温度以上になると気化(ガス化)する。そして、気化したワックス成分が空気中で冷やされると固形化し、粒径が数nm~数百nm程度の微粒子状のダスト(UFP:Ultra Fine Particles)が生じる。この微粒子状のダスト(UFP)が生じる現象は核生成と呼ばれ、核生成は熱によって気化したワックスがより低い温度環境にさらされて過冷却されることにより生じる。過冷却の程度は、揮発物を徐々に加熱した時にダストが発生し始める温度であるダスト発生温度Tws(図7(b)参照)と、周囲において核生成が生じている空間の空間温度Taとの差分である過冷却度ΔTによってあらわすことができる(式1)。
過冷却度ΔT(℃)=ダスト発生温度Tws(℃)−空間温度Ta(℃)・・・(1)
 過冷却度ΔTが大きいほど、気化したワックスは急速に冷却されて核生成を生じやすくなる。これは、所定体積の空間において、より多くの箇所で核生成が起きることを意味する。つまり、過冷却度ΔTが大きいほど、より多くのダスト(UFP)が生じる。そして、過冷却度ΔTが小さくなるにつれて、核生成が起きる箇所が減る。また、その際には、生成した核に微粒子状のダストが凝集していくため、より大きい塊のダストとなる。即ち、過冷却度ΔTが大きい場合に小さい粒径のダスト(UFP)が数多く発生し、過冷却度ΔTが小さい場合に数は少ないが大きい粒径のダストが生じ得る。
 ダストは粘着性を有するワックスであるため、装置本体100a内の各所に付着しやすい。例えば、定着装置103の熱に起因する上昇気流によってダストがガイド15や排出ローラ78の周辺まで運ばれた場合には、ガイド15や排出ローラ78にダストが付着して固着してしまう。それを取り除くため、清掃間隔の頻度が多くする必要があり、メンテナンスの負荷が大きくなってしまう。
<ダストの性質>
 上記したダストの性質について、図6(a)乃至図6(c)を用いて説明する。図6(a)はダストの生成過程を説明する図、図6(b)はダストの付着現象を説明する図、図6(c)はトナーの加熱温度と周囲の空間温度の関係によって、ダストの有無と粒子の大きさが決まることを説明するためのグラフである。
 図6(a)に示すように、加熱源20aの上に沸点が150℃以上200℃以下の高沸点物質20を置き、200℃前後に加熱すると、高沸点物質20から揮発物21a(ガス)が発生する。揮発物21aは周囲の空気に触れると過冷却されて空気中で凝縮して、数nm程度の粒径の微小ダスト21b(UFP)に変化する。そして、微小ダスト21bの周囲に揮発物21aが集まって凝集する上に、また微小ダスト21b同士が衝突することにより、微小ダスト21bはより大きな塊のダスト21cへと成長する。この時、空気中における揮発物21aの凝集/ダスト化は、図6(c)に示すように、加熱温度が低く、空間温度が高いほど、即ち図中右下の方向(過冷却度が小さくなる方向)に向かうほど阻害される。これは、加熱温度が低い(過冷却度→小)とダスト生成の種となる揮発物21aの揮発量が少なくなり、空間温度が高い(過冷却度→小)と揮発物21aの飽和蒸気圧が上がり、揮発物21a(ガス分子)は気体状態を維持し易くなるためである。つまり、過冷却度ΔTが小さいほどダスト(UFP)の生成が阻害される。図6(c)中の線L1と線L2は、ダスト生成現象が変わる領域を模式的に表したものである。加熱温度と空間温度が、図6(c)に示す線L1より右下の領域に入ったとき、ダスト(UFP)は生成され難くなる。
 反対に、空気中におけるダスト生成は、加熱温度が高く、空間温度が低いほど、即ち図中の線L1より左上の方向に向かう(過冷却度→大)ほど促進される。これは、加熱温度が高いほどダスト生成の種となるガスの揮発量が多くなり、空間温度が低いほど揮発物21aの飽和蒸気圧が下がり、揮発物21a(ガス分子)の粒子化を促進するためである。つまり、過冷却度ΔTが大きいほどダスト生成が促進され、多数のダストが生成される。さらに、過冷却度ΔTが大きくなって線L2より左上の領域に入ると、ダストのサイズはより小さくなって個数が増す。これは、過冷却度ΔTが大きくなると、核生成する箇所も増えるためである。
 次に、図6(b)において、微小ダスト21b(UFP)とより大きなダスト21cを含んだ空気αが、気流22に沿って壁23に向かう場合を考える。この時、微小ダスト21bよりも大きなダスト21cの方が壁23に付着しやすく、拡散され難い。これは、ダスト21cは慣性力が大きく、壁23に勢いよく衝突するためである。したがって、環境を高温に保ってダストの大粒径化を促進すればするほど、ダストは定着装置内に付着し易くなり(多くは定着ベルトに付着)、結果として定着装置外に拡散され難くなる。
 このように、微粒子状のダスト(UFP)は高温下で合体が促進されて大粒径化する性質と、大粒径化によって周辺物体に付着し易くなるという二つの性質を持っている。なお、ダストの合体のし易さは、ダストの成分と温度、濃度に依存する。例えば、粘着しやすい成分が高温になって柔らかくなり、また高濃度下でダスト同士が衝突する確率が上がると、合体し易くなる。
<ダスト発生温度>
 揮発物を徐々に加熱した時に微粒子状のダスト(UFP)が発生し始める温度であるダスト発生温度Twsは過冷却度ΔTの算出に用いられる、トナーに固有の物性値である。このダスト発生温度Twsについて、図7(a)及び図7(b)を用いて説明する。図7(a)はダスト発生温度を測定するための実験装置を示す模式図であり、図7(b)はヒータ温度とダスト濃度の関係を示すグラフである。
 トナーに固有のダスト発生温度Twsは、内容積0.5mのチャンバを用いて測定される。測定条件として、チャンバは温度23±2℃、湿度50±5%、換気率4回/hに設定され、内部に設置されたヒータ101aは常温(23±2℃)からスタートして3℃/分の温度上昇レートで温度上昇される。ヒータ101a上には、ワックスを含有するトナーが載せられている。トナーに含まれるワックスが気化して発生するダストは、チャンバに接続されたナノ粒子粒径分布計測器「FMPS Model 3091(TSI製)」によって測定される。
 ナノ粒子粒径分布計測器の測定結果として得られたヒータ温度とダスト濃度の関係から(図7(b)参照)、ダストが発生しない領域(ここでは170℃以下)のダスト濃度の平均値と標準偏差を算出する。そして、測定系のダスト濃度ばらつきを「平均値+3×標準偏差」として計算する。このとき、測定系ばらつきである「平均値+3×標準偏差」を超えたダスト濃度を初めて検出した時の温度を、ダスト発生温度とする。ここでは、179℃がダスト発生温度(℃)であった。なお、ダストが発生するダスト発生温度は、上記した図6(c)から明らかなように、チャンバ内の空間温度に依存する。空間温度が低い程、ダストが発生する時の加熱温度も低くなる。上記測定条件により測定したダスト発生温度は、図6(c)にあてはめると線L1上の点D1であらわされる。
 ただし、画像形成装置100では、実際のダスト発生温度Twsが図7(a)に示したダスト発生温度の測定装置を用いて測定した温度に比べて、例えば約20℃低くなる。これは、画像形成装置100において、ダストはベルト105に付着したワックスから発生し、画像形成装置100においてダストが発生するベルト105の近傍の空間の温度は、ヒータ101aの上方の空間温度より低くなり易いからである。即ち、加熱されたベルト105の表面近傍の空間温度は、ベルト105の回転に伴って発生する気流によって外気から冷気を引き込むため、ベルト105から離れた箇所の空間温度に比べて低い温度になりやすい。一方で、図7(a)の装置において、ヒータ101a上方の空間温度は、熱対流による気流(ベルト105の回転による気流より弱い)によって冷やされるため、温度の低下幅はベルト105に比べて緩やかである。その結果、ベルト105の表面近傍の空間温度は、画像形成装置100がチャンバ内の温度と同じ23℃の環境下に置かれたとしても、ヒータ101aの上方の空間温度よりも低くなる。
 図6(c)を用いて説明すると、加熱されたベルト105の表面近傍の空間温度は、線L1上において点D1より空間温度が低い方向、即ち線L1上を左下の方向にシフトした温度になる。その結果、ダストが発生する温度も下がる。この温度低下幅は、発明者の実験によれば、本実施形態においては約20℃であった。上記の温度低下幅を予め定めた調整温度値Z(℃)とすると、画像形成装置100のダスト発生温度Tws(℃)は一般式として式(2)で表される。
画像形成装置のダスト発生温度Tws(℃)=実験装置のダスト発生温度(℃)−Z(℃)・・・(2)
<ダスト発生箇所>
 次に、ダストの発生箇所について、図3(b)を参照しながら図8(a)乃至図9を用いて説明する。図8(a)は、定着処理の進行に伴い拡大するベルト105上のワックス付着領域を示す図である。図8(b)は、ワックスの付着領域とダストの発生領域の関係を示す図である。図9は、ベルト105の周辺の気流の流れを説明する図である。
 本発明者等が検証したところ、ベルト105に付着したワックスに起因して生じる微粒子状のダストD(UFP)は、定着ニップ部101bの下流側よりも定着ニップ部101bの上流側においてダスト放出量が多いことが分かった。以下そのメカニズムについて説明する。
 定着ニップ部101bを通過した直後のベルト105の表面(離型層105d)は記録材Pによって熱を奪われているため、その温度は100℃程度まで低下している。一方、ベルト105の内面(基層105a)の温度は、ヒータ101aとの接触によって高温に保たれている。そのため、ベルト105が定着ニップ部101bを通過した後、高温に保たれた基層105aの熱が、プライマ層105bと弾性層105cを経由して離型層105dに伝わっていく。そのため、ベルト105の表面(離型層105d)の温度は、ベルト105が回転する過程で、定着ニップ部101bを通過した後に上昇してゆき、定着ニップ部101bの入口側付近で最も高い温度に達する。
 他方、記録材P上のトナーSから染み出したワックスは、定着処理が行われるときにベルト105とトナー像の界面に介在する。その後、ワックスの一部はベルト105に付着する。図8(a)に示すように、記録材Pの先端側の一部が定着ニップ部101bを通過した段階では、トナーSからベルト105に移行したワックスは領域135aに存在している。なお領域135aにおけるベルト105の表面温度は、ベルト105の表面の熱が定着ニップ部101bにおいて記録材Pに奪われるため、低くなっている。表面温度が低く、ワックスが揮発し難いため、領域135aではダストDはほとんど発生しない。記録材Pが定着ニップ部101bを進行すると、ワックスはベルト105の略全周(135b)に存在した状態となる。このうち、領域135cではベルト105の表面温度が高温になっている。ニップ部101bにおいてヒータ101aに加熱されたベルト105裏面の熱が、熱伝導によってベルト105の表面に移行するためである。領域135aのベルト105と比べて、領域135cのベルト105は、ニップ部101を通過してからの経過時間が長い。経過時間が長い分、熱伝導によって表面温度が高くなる。このように領域135cでは表面温度が高く、ワックスが揮発し易い。そして、領域135cから揮発したワックスが凝縮すると、微粒子状のダストDが発生する。そのため、領域135cの近傍、即ち定着ニップ部101bの入口付近(上流側)には多くのダストDが存在する。
 また、定着ニップ部101bの入口付近のダストDは、図9に示すエアフローによって矢印W方向に拡散していく。即ち、図9に示すように、ベルト105がR105方向に回転していると、ベルト105の表面付近にはR105方向に治ったエアフローF1が発生する。また、記録材PがX方向に沿って搬送されると、記録材Pの搬送方向Xに沿ったエアフローF2が発生する。さらに、定着ニップ部101bの近傍においてエアフローF1とエアフローF2が衝突すると、定着ニップ部101bから離れていく方向(W方向)に沿ってエアフローF3が発生する。後述するフィルタユニット50(図13参照)は、エアフローF3によってダストDが運ばれていく方向であるW方向に配置されている。
なお、ダストDが定着ニップ部101bの入口付近で発生して、図9におけるW方向、即ち図1においてフィルタユニット50が配置されている方向に運ばれる現象は、記録材Pが通紙されている間に起きる現象である。制御部500がプリント開始命令信号を受け取った後、第一枚目の記録材Pが搬送されるまでの間、ベルト105は定着動作を直ちに開始できるように加熱される。この時、ベルト105上には、前回プリント時に定着ニップ部101bで記録材Pを定着する際に、記録材P上のトナー像から移行したワックスが残留している。そして、残留ワックスからダストDが発生する。その場合はベルト105の熱が記録材Pに奪われない為、ベルト105の外周における定着ニップ部101bの下流付近、即ち図9における領域135aの温度が高くなり、そこからダストDが発生する。このダストDはフィルタ51が配置されている方向(図1参照)に向かわず、第一ファン63によって吸引され、画像形成装置100の外部に排出される。なお領域135aにおいてダストDが発生する現象は、前述の調整動作が入った時にも生じる。調整動作が入ると記録材Pの搬送が停止し、ベルト105の熱が記録材Pに奪われなくなるためである。調整動作の直前にトナー像からベルト105に移行したワックスは領域135aにおいて揮発し、ダストDを発生させる。
<ダスト放出量>
 次に、定着装置103で発生するダストの放出量について、図10(a)及び図10(b)を用いて説明する。図10(a)はダスト放出量の測定装置について説明する模式図であり、図10(b)は、ダスト放出量の測定結果を示すグラフである。ダスト放出量は、ドイツ環境ラベル「ブルーエンジェルマーク」に則った試験装置(チャンバ容積:6m、換気率:2m/h)を用い、ナノ粒子粒径分布計測器(FMPS Model 3091(TSI製))により「RAL−UZ205」に従い測定した。概要を説明すると、チャンバ内に画像形成装置(以下、プリンタ)を設置し、5分間バックグラウンドを測定した後におよそ10分間に亘って画像形成を行い、測定開始から70分間チャンバ内のダスト濃度を測定する。
 そして、解析も同様に「RAL−UZ205」に従う。まず、チャンバの換気等による粒子消失係数β(1/s)を計算する。粒子消失係数βは、図10(b)に示すように、プリント終了後に粒子が減少している領域の一点を時刻taとし、「ta+25分」を時刻tbとする。この時のダスト濃度をそれぞれc1、c2とすると、粒子消失係数βは式(1)によって求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
また、ダスト濃度Cp(t)、測定時間t、連続する2つのデータ点間の時間差Δt、粒子消失係数β、チャンバ容積Vkとして、式(2)に従って、瞬間エミッションレート(瞬間ER:PER(t)(1/s))を求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
 上記の式(2)で表される瞬間ER(PER(t))は粒子の消失を計算に含んでいるため、プリンタが時間tにおいて単位時間あたりに放出したダストの量を示す。数2をプリント時間全域にわたって時間積分すれば、プリント中に放出したダストの放出量を求めることができる。
<瞬間エミッションレートと過冷却度との関係>
 図11Aに、画像形成装置100を約11分間に亘って連続動作させた場合における、瞬間ERと過冷却度ΔTの時間推移の一例を示す。なお、この時のベルト105の表面温度は温度Bである。また、ここではプリント開始前60秒を基準として0秒にしている。
 図11Aに示すように、瞬間ERはプリント開始後(60秒後)から増えていき、約120秒を頂点に次第に減少し、最終的にはほぼ「0」となる。プリント中であるにも関わらずダストが減少していくのは、過冷却度ΔTの減少によるものである。上記したように、ダストの放出量は、瞬間ER(数2参照)を時間積分することにより得られる。このとき、瞬間ERをプリント開始から積分していき、ダストの放出量が80%、90%、100%に到達したときの経過時間と過冷却度ΔTを求める。以下はその結果である。
 ダスト放出量が80%である場合は、経過時間207秒(プリント開始後147秒)、過冷却度ΔT120.9℃であった。ダスト放出量が90%である場合は、経過時間256秒(プリント開始後196秒)、過冷却度ΔT116.4℃であった。ダスト放出量が100%である場合は、経過時間395秒(プリント開始後335秒)、過冷却度ΔT109.6℃であった。これらはベルト105の表面温度Tbが温度Bの場合であり、温度Aの場合も同様な方法でダストの放出量が80%、90%、100%に到達したときの、経過時間と過冷却度ΔTを求めることができる。
 図11Bに、ベルト105の表面温度Tbを温度A、温度Bと変えた時に得られた、画像形成ジョブの開始後からの経過時間(プリント開始前60秒を除いた時間)と過冷却度ΔTの関係を示す。なお、温度Aは温度Bよりも低い温度である。ダスト放出量がそれぞれ80%、90%、100%である場合の経過時間と過冷却度ΔTを比較すると、ベルト105の表面温度Tbを温度AからBに変えた場合、ダストの放出に要する時間は増えるが、過冷却度ΔTはほぼ一定である。つまり、過冷却度ΔTを測定することで、ダストの発生終了時点を正確に予測することができる。ここでダストが80%以上100%以下放出された時の過冷却度を、第一温度(ΔT_stop)とする。
 ダスト放出量が80%である場合は第一温度が120.9℃であり、ダスト放出量が90%である場合は、第一温度が116.4℃であり、ダスト放出量が100%である場合は、第一温度が109.6℃であった。この値は、トナーのワックスの沸点やワックス揮発物の凝集のし易さといったワックスの物性が大きく変わらない限り、ほぼ一定である。
 そして、ワックスの物性は一定の範囲内に留めなければならない。その場合、上記第一温度(ΔT_stop)の値は、画像形成装置の構成やトナーが変わっても、大きく変わることはない。それ故、上述した測定方法と測定条件に従って過冷却度ΔTを求めれば、異なるトナーを用いた場合や、異なる構造の画像形成装置を用いた場合でも、上記第一温度(ΔT_stop)の値に基づいてダストの放出終了時点を予測することができる。
 図1に示すように、本実施形態の場合、定着装置103の上流側(搬送方向上流側)には離型剤(ワックス)を含有するトナーが加熱されることにより生じる上記したダストを回収するために、フィルタユニット50が設けられている。また、フィルタユニット50に隣接して、定着装置103の上流側を冷却するために、冷却機構300が設けられている。他方、定着装置103の下流側(搬送方向下流側)には、記録材Pに含まれる水分が定着時の加熱により気化することに起因して生じる結露を防止するために、装置本体100a内の空気を外部へ排気する排気機構350が設けられている。これらフィルタユニット50、冷却機構300、排気機構350について、図13乃至図15(b)を用いて説明する。
<フィルタユニット>
 まず、フィルタユニット50について説明する。フィルタユニット50は、図13に示すように、記録材Pの搬送方向において、ベルトユニット101と二次転写外ローラ77との間に位置している。あるいは、記録材Pの搬送方向において、定着装置103の定着ニップ部101bと二次転写部T2との間に位置している。
 濾過機構としてのフィルタユニット50は、ダストDを含む空気を吸入することで、ダストDの回収を行う。図14(a)に示すように、フィルタユニット50は、ダストDを回収するためのフィルタ51と、空気を吸引するための第二ファン61と、ダクト52とを有している。ダクト52は、定着装置103のシート入口400(図13参照)近傍の空気がフィルタ51を通過するように空気を案内する。
 第二ファン61はシート入口400近傍の空気を機外に吸引するための吸気部である。図15(a)に示すように、第二ファン61はファン吸気口61aと排気口61bを有しており、ファン吸気口61aから排気口61bに向けてエアフローを発生させる。ファン吸気口61aは、ダクト52の排気口52eに接続され、ダクト52内の空気を吸引するための開口である。排気口61bは、装置本体100a(図1参照)の外側に向けて設けられ、ファン吸気口61aから吸引した空気を機外に向けて排出するための開口である。なお、本実施形態では、第二ファン61としてブロワファンを用いている。ブロワファンは高静圧を特徴としており、フィルタ51のような通気抵抗体があっても一定の風量(吸気量)を確保することができる。
 ダクト52は、シート入口400近傍の空気を機外に向けて案内するための案内部である。ダクト52は、シート入口400近傍の吸気口52aと、シート入口400近傍から離れた排気口52eを備えている。吸気口52aは定着ニップ部101bと二次転写部T2の間に位置する開口であり、定着ニップ部101b側を向くように設けられている。このような構成により、吸気口52aはエアフローF3(図9参照)によって運ばれてくるダストDを図1のように受け止めることができる。排気口52eは、吸気口52aよりもその長手方向の外側において、ダクト52の複数の側面のうち吸気口52aとは反対側の側面に設けられている。上述したように排気口52eはファン吸気口61aに接続されている。
<フィルタ>
 図15(b)に示すように、ダクト52は吸気口52aを覆うようにフィルタ51を取り付け可能である。詳細には、図15(a)に示すように、ダクト52は吸気口52aの縁部52cと、湾曲部52dを備えるリブ52bとを有している。縁部52cとリブ52bによって支持されるように、フィルタ51をダクト52に固定すると、吸気口52aはフィルタ51によって覆われる。本実施形態のフィルタ51は、耐熱性接着剤によって縁部52c及びリブ52bに隙間なく接着されている。そのため、吸気口52aを通過する空気はフィルタ51を必ず通過する。
 さらに、フィルタ51は縁部52cの湾曲部52dに沿って接着されている。したがって、フィルタ51はダクト52に湾曲した状態で保持される。本実施形態の場合、フィルタ51は、その短手方向の中央部がダクト52の内側に向かって突出している。言い換えるならば、フィルタ51の短手方向中央部は、定着ニップ部101bから離間する方向に湾曲している。このようにフィルタ51が湾曲した状態で保持されることで、限られたスペースの中でフィルタ51の表面積を増大させてフィルタ51によるダストの回収効率を向上できるので好ましい。
 上記のフィルタ51は、吸気口52aを通過する空気からダストを濾過(回収、除去)する濾過部材である。ベルト105に付着したワックスに起因して生じるダストを回収する場合、フィルタ51は静電不織布フィルタであることが望ましい。静電不織布フィルタとは静電気を保持した繊維を不織布状に形成したもので、ダストを高効率で濾過することができる。ただし、静電不織布フィルタは繊維が高密度であるほど濾過性能が高いが、半面、圧力損失が大きくなりやすい。この関係は、静電不織布の厚さを厚くした場合も同様である。また繊維の帯電強度(静電気の強さ)を高くすれば、圧力損失を一定にしたまま濾過性能を向上させることができる。静電不織布の厚さと繊維密度、及び繊維の帯電強度は、フィルタに求められる濾過性能に応じて適宜設定することが望ましい。
 本実施形態のフィルタ51に用いられる静電不織布は、通過風速が「10cm/s」のときにおける通気抵抗が約40Pa、回収率が95%程度になるように、繊維密度と厚さ、帯電強度が設定されている。なお、排気空気中のトナーを濾過しようとした場合、静電不織布は通過風速が10cm/sにおいて通気抵抗が10Pa以下で用いられる。したがって、本実施形態では、通気抵抗が比較的大きな静電不織布からなるフィルタ51が用いられる。
 フィルタ51に使用する静電不織布の通気抵抗は、使用が想定される通過風速(本実施形態の場合、「5cm/s以上70cm/s以下」)において30Pa以上150Pa以下のものが望ましい。静電不織布の通気抵抗が150Paよりも大きいと、プリンタ1に搭載可能な排気用のファンでは必要な風速を得ることが困難である。静電不織布の通気抵抗が30Pa未満であると、フィルタ51を通過する空気の風速について長手方向でムラが生じ易い。
 フィルタ51を通過する空気の風速が速ければ速いほど、フィルタ51を通過する単位時間あたりの空気の量は多くなる。しかしながら、フィルタ51を通過する空気の風速が速ければ速いほど、シート入口400の近傍の空気の温度を低下させやすい。そのため、ダストの回収効率を高める場合、フィルタ51を通過する空気の風速は適度な速さであることが望ましい。具体的には、フィルタ51を通過する際の空気の風速は5cm/s以上70cm/s以下であることが望ましい。本実施形態の場合、フィルタ51におけるダストの回収率は風速「5cm/s」においてほぼ100%、風速70cm/sにおいて約70%である。そのため、この範囲の風速であれば高い効率でダストを回収することができる。なお、第二ファン61は、フィルタ51を通過する空気の風速を「5cm/s」から「70cm/s」の範囲で調節することができる。
 フィルタ51は、記録材Pの搬送方向と直交する方向(定着ニップ部101bの長手に沿った方向)を長手とする細長い形状をしている。このような形状により、定着ニップ部101bの近傍で生じるダストを長手方向の広い範囲で回収できるようにしている。
 図14(b)の記録材P上に斜線で示した領域は、所定の幅サイズの記録材Pを使用した場合の画像形成が可能な領域Wp−maxを示している。なお、実際には図14(b)で見えている記録材Pの裏面側に画像が形成される。図14(b)に示すように、領域Wp−maxは記録材Pの幅サイズ以下の領域である。この領域において記録材P上にトナー像が形成されることから、この領域においてベルト105にワックスが付着して、この領域においてワックスからダストが生じ得る。
 本実施形態の定着装置103は、ベルト105の幅方向の中央を基準に記録材Pを搬送する中央基準搬送を採用しており、装置に導入可能な最小幅サイズの記録材Pにおける領域Wp−maxでは記録材Pの幅サイズによらずダストが生じやすい。そのため、ダストを効率良く回収するには、少なくともこの領域においてダストを確実に回収できるようにするのが望ましい。したがって、フィルタ51の寸法Wfは、最小幅サイズの記録材Pにおける領域Wp−maxよりも長いことが望ましい。あるいは、フィルタ51の寸法Wfは、最小幅サイズの記録材Pよりも長いことが望ましい。
 また、ダストは、装置に導入可能な最大幅サイズの記録材Pにおける領域Wp−maxにおいて発生し得る。そのため、ダストを確実に回収するためには、この領域の全域でダストを回収できるようにするのが望ましい。したがって、フィルタ51の寸法Wfは、最大幅サイズの記録材Pにおける領域Wp−maxよりも長いことが望ましい。あるいは、フィルタ51の寸法Wfは、最大幅サイズの記録材Pよりも長いことが望ましい。複数幅サイズの記録材Pを利用可能な場合であって、最も利用頻度の高い幅サイズの記録材Pが分かっている場合は、その記録材Pの領域Wp−maxにおいて「Wf>Wp−max」であることが望ましい。
 なお、本実施形態において、使用可能な記録材Pの最大サイズはA3サイズであり、使用可能な記録材Pの最小サイズはハガキサイズである。記録材Pの幅サイズ(搬送方向に交差する幅方向のサイズ)は、A3サイズが297mm、ハガキサイズが100mmである。上記の領域Wp−maxは、記録材Pの幅方向の全領域から端部の空白領域(非画像領域)3mmを除いた領域である。そのため、A3サイズの記録材Pにおける領域Wp−maxは291mm(=297−3−3)であり、ハガキサイズの記録材Pにおける領域Wp−maxは94mm(=100−3−3)である。
 フィルタ51は、図13に示すように、ベルト105の近傍に配置されている。また、フィルタ51は定着装置103に進入する記録材Pと対向する位置関係にある。ダストDの回収効率を考えた場合、フィルタ51は定着ニップ部101bにできるだけ近いことが望ましい。しかしながら、フィルタ51とベルト105を近づけ過ぎると、ベルト105からの輻射によりフィルタ51が熱的に劣化し、濾過性能が低下してしまう虞がある。そのため、フィルタ51は、定着ニップ部101bに対して適度な距離に配置されていることが望ましい。具体的には、フィルタ51とベルト105の間隔(最短距離)は5mm以上であることが望ましい。一方で、ダストDを確実に回収するために、フィルタ51は、定着ニップ部101bを基準として100mm以内に配置されていることが望ましい。
 上述したようにフィルタ51をダクト52の吸気口52aに取り付けると、フィルタ51に向けて空気を案内する構成が不要となる。そのため、フィルタユニット50を小型にすることができる。また、上述したように、長手方向に延びるフィルタ51をベルト105の近傍に配置すると、ダクトの吸気口52aにおける空気の通過風速が長手方向で均一になる。換言すると、吸気口52aに通気抵抗体であるフィルタ51を配置することで、フィルタ51の背面領域の全域を一定の負圧に保つことができる。即ち、図15(b)に示すポイント53a、53b、53cの負圧は、略同じ値になっている。これは、フィルタ51の通気抵抗が、ダクト52内の通気抵抗よりも格段に大きいためである。ポイント53aと53bと53cの負圧が同レベルであれば、フィルタ51に吸引される空気F4の風速は、フィルタ51の全面にわたって均一化される。風速が均一化された結果、フィルタユニット50は、ベルト105から発生するダストDを効率良く(最小限の風量で)回収することができる。
 フィルタユニット50による吸気量が小さいと、ベルト105の近傍に流れ込む空気の量も小さくなる。そのため、ベルト105の近傍の空気の温度低下を小さくすることができる。その結果、ダストの発生を抑制することができ、ダストの回収効率も向上する。また、ベルト105の温度低下を抑えられるため省エネにも有利である。
<冷却機構>
 冷却機構300について説明する。図13及び図14(a)に示すように、冷却機構300は冷却ダクト42と第四ファン64とを有する。冷却ダクト42は開口した冷却吸気口42aと排気口42bとを有し、冷却吸気部である第四ファン64が途中に設けられている。冷却吸気口42aは、図13に示すように、記録材Pの搬送方向に関しフィルタユニット50と定着装置103との間に配置される。また、冷却吸気口42aは、図14(a)に示すように、ベルト105の長手方向の中央付近に位置する。その位置から長手方向全域の熱気を吸引するため、また冷却ダクト42はフィルタ51のような通気抵抗体を持たないために、第四ファン64は風量が大きい軸流ファンが用いられる。冷却ダクト42は、定着装置103と二次転写部T2の間にある熱気を排出することにより、二次転写部T2の温度上昇を防ぐ役割を持つ。
<排気機構>
 排気機構350について説明する。水分を含む記録材Pが定着装置103で加熱されると、記録材Pに含まれていた水分が気化して水蒸気が発生する。この水蒸気によって、装置本体100a内における定着装置103より下流側の空間Cの湿度が高い状態になる(図1参照)。湿度が高いと結露を発生させ易いため、ガイド15上に水滴が付着しやすくなる。搬送されてきた記録材Pにガイド15上の水滴が付着すると、画像不良の発生を招く。そのため、記録材Pから発生する水蒸気によって空間Cの湿度が高くならないように、この空間Cの空気を排気するのがよい。そこで、本実施形態では、第一ファン63と第三ファン62とを有する排気機構350が、定着装置103の下流側に設けられている。
 次に、装置本体100a内における空気の流れ、エアフローについて説明する。ダストを効率良く回収するためには、装置本体100a内におけるエアフロー、特に定着装置103の周辺のエアフローについて適切に制御することが望ましい。そこで、定着装置103の周辺のエアフローに関わる構成について詳細に説明する。
<第二ファン>
 上述したフィルタユニット50において、第二ファン61の風量を大きくすると、空気を多く吸引できる一方で、シート入口400の近傍の空気の温度を低下させやすい。空気温度の低下は過冷却度ΔTを増加させ、ダスト発生を促進する。そのため、第二ファン61の風量は、適切に設定される必要がある。風量「20L/min」から「100L/min」が適切な範囲であり、本実施形態では「50L/min」に設定している。
 なお、フィルタ51はダストの他に、記録材Pから発生する紙粉や記録材P上の未定着トナー像から極微量飛散する飛散トナーを吸い込むことによって劣化する。フィルタ51へのダスト、紙粉、飛散トナーの付着は、フィルタ51の素材である静電不織布の帯電強度を低下させるためである。そのため、第二ファン61は、ダストが発生していない場合は停止していることが望ましい。
<第一ファン、第三ファン>
 排気機構350の第三ファン62は、ガイド15に結露が発生することを防止するためのファンである。第三ファン62はプリンタ1の外部から空気を機内に引き込んで、ガイド15に空気を吹き付けることで、空間C(図1参照)の湿度を低下させる。詳細には、第三ファン62から空気が吹き付けられることにより、ガイド15近傍の水蒸気が空間Cに拡散するため、ガイド15近傍の局所的な湿度の上昇が抑制される。第三ファン62のみを用いる場合であっても、ガイド15における結露を抑制可能である。しかしながら、そうした場合には水蒸気の排出先が排出ローラ78近傍の隙間のみとなるので、空間Cにおける湿度は次第に上昇してしまう。そこで、本実施形態では、さらに第一ファン63によってガイド15近傍の空気を装置本体100a外に排出できるようにしている。この場合、第一ファン63と第三ファン62とは同時に制御されることで、結露防止のためのエアフローを装置本体100a内に形成させる。即ち、第三ファン62により空気吹き付けによって空間Cから追い出された水蒸気は、排出トレイ601に向け装置本体100a外に排出される他に、第一ファン63によっても装置本体100a外に排出されるようになる。なお、第一ファン63と第三ファン62により形成されるエアフローは、定着装置103で発生する熱を排熱する役目も有している。
<第四ファン>
 冷却機構300の第四ファン64は、図1に示すように、二次転写部T2付近の温度上昇を防ぐため、記録材Pの搬送方向に関し定着装置103と二次転写部T2との間の空間の空気を排気する作用を有する。二次転写部T2において中間転写ベルト8と二次転写外ローラ77の温度が上がりすぎると、トナーが柔らかくなって転写プロセスに影響を及ぼすため、第四ファン64はこれら部材を冷却するために周辺の空気を排気する。第四ファン64の風量は、第二ファン61の「50L/min」と比べて大きい「500L/min」程度に設定されている。ただし、第四ファン64によりベルト105の周辺空間の温度を下げた場合には、上記した過冷却度ΔTが増大する。この過冷却度ΔTの増大はダストの増加につながるため、第四ファン64は過冷却度ΔTが十分に小さくなった時のみ動作させるべきである。なお、過冷却度ΔTが大きい時、ベルト105の周辺の温度は低くなることが、上記した式(1)よりわかる。そのため、過冷却度ΔTが大きい場合には、第四ファン64を停止させたとしても問題にならない。
<ファン制御処理>
 本実施形態では、第一ファン63と第二ファン61の動作開始タイミングを制御することにより、フィルタ51によるダストの除去を効果的に行うとともに、定着装置103の周辺の結露を防止できるようにしている。即ち、ベルト105に付着したワックスにより生じる微粒子状のダストが第一ファン63により装置本体外に排出されないように、第一ファン63よりも先に第二ファン61を動作させてフィルタ51により微粒子状のダストを回収させる。その後、第一ファン63を動作させて排気を行わせる。ただし、その際に第一ファン63の動作開始を遅くし過ぎると、装置本体100a内に結露が生じやすくなる。そこで、本実施形態では、微粒子状のダストの排出抑制と結露防止とを両立すべく、第一ファン63と第二ファン61の動作開始タイミングを調整している。特に、本実施形態は定着装置103が冷えた状態から立ち上げられて(例えば電源オンに伴う起動時など)、画像形成ジョブを行う場合などに有効である。
 以下、第一実施形態のファン制御処理について、図1、図5、図13、図14等を参照しながら図16乃至図17(c)を用いて説明する。図16に示すファン制御処理は、制御部500(詳しくはCPU501)により画像形成装置100の電源オンにあわせて開始される。
 図16に示すように、制御部500は入力装置310から画像形成ジョブの開始指示があるか否かを判定する(S1)。画像形成ジョブの開始指示がない場合(S1のNo)、制御部500は本ファン制御処理の進行を待機する。他方、画像形成ジョブの開始指示がある場合(S1のYes)、制御部500は第二ファン61の動作を開始する(S2)。上述したように、ダストDは一枚目の記録材Pが定着ニップ部101bに到達する前であっても、ベルト105上に残留したワックスから発生する。そのため、制御部500は第二ファン61を、一枚目の記録材の搬送開始時刻とは関係なく、ベルト105の温度が上昇する前に作動させている。この時の時刻を「t1」(開始指示)で示す(図17(a)参照)。この際に、制御部500はベルト105と加圧ローラ102を回転させると同時にヒータ101aの通電を開始する。そして、制御部500は、入力装置310から画像形成ジョブの開始指示を受け付けてから所定の待機時間(例えば1秒)が経過したか否かを判定する(S3)。
 画像形成ジョブの開始指示を受け付けてから所定の待機時間が経過していない場合(S3のNo)、制御部500は所定の待機時間が経過するまで本ファン制御処理の進行を待機する。画像形成ジョブの開始指示を受け付けてから所定の待機時間が経過した場合に(S3のYes)、制御部500は画像形成ジョブを開始する(S4)。本実施形態では画像形成ジョブの開始指示を受け付けた後(時刻t1)、約10秒後に画像形成ジョブが開始される。この時の時刻をプリント開始時刻(前述の信号ITOPが発せられた時刻である)「t2」で示す(図17(a)参照)。そして、制御部500は第一ファン63の動作を開始する(S5)。
 本実施形態の場合、第一ファン63の動作を開始する時刻は、一枚目の記録材Pの先端が定着ニップ部101bに到達する時刻の所定時間前から、一枚目の記録材Pの後端が定着ニップ部101bを抜けるまでの間である。一枚目の記録材Pの先端が定着ニップ部101bに到達する時刻の所定時間前の時刻を「t3」で示し、一枚目の記録材Pの後端が定着ニップ部101bを抜ける時刻を「t5」で示す(図17(a)、図17(b)参照)。そして、第一ファン63の動作を開始する時刻をt3からt5までの間にある「t4」で示す(図17(c)参照)。ここで時刻t3は第一ファン63を作動させることができる最も早い時刻であり、時刻t2(信号ITOPが発生する時刻)と同時かそれより後になる。第一ファン63は記録材Pが定着ニップ部101bを通過し終わる前に動作させる必要があるが、時刻t2よりも前は一枚目の記録材Pが定着ニップ部101bに到達していないため、第一ファン63を動作させる必要がない。一方で、時刻t2より早い時刻に第一ファン63を動作させてしまうと、動作後に上述の調整動作が入った時に、記録材Pが搬送されない状態で第一ファン63が作動しつづけてしまう。記録材Pが搬送されない状態において、ダストは前述の領域135aで発生し、その大半は第一ファン63に吸引され、画像形成装置100外に排出される。そのため時刻t3は調整動作が確実に完了している時刻t2以後にする必要がある。一枚目の記録材Pの先端が定着ニップ部101bに到達する時刻は、「プリント開始」の時刻「t2」を基準に、プロセススピード、記録材Pの搬送方向に関し二次転写部T2の最下流端から定着ニップ部101bの最上流端までの間隔によって求められる。なお、定着ニップ部101bの最上流端に記録材検出センサ(不図示)を設けておき、記録材検出センサが記録材Pの先端を検出した時刻を一枚目の記録材Pの先端が定着ニップ部101bに到達する時刻としてもよい。このように、第一ファン63の動作開始時は、画像形成動作開始時とする構成や、記録材収容部(カセット)から記録材の給紙を開始する時とする構成であってもいい。
なお、上記の「所定時間」は画像形成ジョブ時のプロセススピードによって変えてよい。即ち、プロセススピードが速ければ「所定時間」は長くしてよいし、プロセススピードが遅ければ「所定時間」は短くしてよい。即ち、結露防止のための有効なエアフローが形成されるまでの時間が確保できればよい。本実施形態の場合、記録材Pの搬送方向に関し、二次転写部T2の最下流端から定着ニップ部101bの最上流端までの間隔が10cmほどであり、プロセススピードが320mm/sである。この場合、記録材Pの先端が二次転写部T2を抜けてから定着ニップ部101bに到達するまでにかかる時間は約0.3秒ほどであるので、上記「所定時間」は0.1秒であればよい。また時刻t5は、ダスト排出抑制の観点ではなるべく遅い時刻に、結露防止の観点ではなるべく早い時刻にすることが望ましい。本実施形態においては、一枚目の記録材Pの後端が定着ニップ部101bを抜ける時刻をt5としている。以上述べたように、第一ファン63の動作時刻t4は時刻t3とt5の間であればいつでも良いが、本実施形態では時刻t3の0.1秒後としている。
 このように第一ファン63が時刻t4に作動を開始した後、制御部500は引き続き、調整動作を行うか否かを判定し続ける(S6)。調整動作を行わない場合(S6のNo)、制御部500は画像形成ジョブを終了するか否かを判定する(S11)。画像形成ジョブを終了する場合(S11のYes)、第一ファン63と第二ファン61を停止する(S12)。次に制御部500が、画像形成開始後に調整動作を行うと判定した場合(S6のYes)のファン動作を図16のS7~S10、及び図18を用いて説明する。制御部500が、連続的な画像形成の間に一時的に画像形成を停止すると判定した時刻tcs(S6のYes、)に、制御部500は第一ファン63を停止させる(S7)。なおこの時、第二ファン61はダスト除去のために動作し続ける。制御部500は調整動作を終了した後、信号ITOPを発して画像形成を再開する(S8のYes)。さらに画像形成再開後の一枚目の記録材Pの後端が定着ニップ部101bを抜ける時刻tr(S9のYes、及び図18(c)を参照)に、制御部500は第一ファン63の作動を再開する(S10)。調整動作の間に第一ファン63を停止する理由は、記録材Pの搬送停止中に領域135aで発生するダストDが第一ファン63によって画像形成装置100外に排出されることを防ぐためである。図12(b)は、調整動作中に第一ファン63を停止しなかった時のダストの瞬間ERの推移を示している。図12(b)において、1回目の調整動作を開始したタイミングで、ERが増えている。なお2回目の調整動作でダストは増えていない。これは、画像形成が進むことにより、前述の過冷却度ΔTが低下した結果、ダスト発生が解消されるためである。図12(a)は、調整動作中に第一ファン63を停止した時、つまり図16のS6~S10の制御をおこなった時のERを示す。図12(b)と異なり、1回目の調整動作においてERは上昇しない。本実施形態では時刻tcsに作動停止、結露防止のため時刻trに作動再開としているが、tcsとtrの範囲で、tcsより遅い時刻に作動を停止させ、trより早い時刻に作動を再開させても良い。画像形成装置の構造上、結露を生じやすい場合は第一ファン63の停止時間を短縮すると結露防止の観点で有効である。あるいは、第一ファン63を完全に停止させるのではなく、半速にする等してファンパワーを弱めても良い。さらに図18(c)において、時刻trに第一ファン63を作動させる時、時刻tcs以前と同じDutyで作動させているが、より高いDutyであってもより低いDutyであっても良い。また画像形成装置の構造が、結露を生じにくい、すなわち記録材Pから発生する水蒸気を排出し易い構造になっている場合は、時刻trより後に第一ファン63を再作動させても良い。例えば、画像形成再開後の三枚目の記録材Pの後端が、定着ニップ部101bを抜ける時刻に第一ファン63を再作動させても良い。
 以上のように、本実施形態では、第一ファン63を動作開始するよりも先に第二ファン61を動作開始する。そして、第二ファン61を動作開始した後、一枚目の記録材の先端が定着ニップ部に到達する時刻の所定時間前から、一枚目の記録材の後端が定着ニップ部を抜けるまでの間に、第一ファン63の動作を開始する。こうして第一ファン63を動作開始するよりも先に第二ファン61を動作開始させることで、微粒子状のダストがフィルタ51に回収されることになり、第一ファン63を動作させても微粒子状のダストが装置本体外に排出され難い。また、第一ファン63が速すぎず遅すぎないタイミングで動作開始されることから、第二ファン61を動作開始させてから第一ファン63を動作開始させても、装置本体100a内に結露が生じ難い。このように、第一ファン63と第二ファン61の動作開始タイミングを調整することで、微粒子状のダストの排出抑制と結露防止との両立を実現できる。さらに画像形成開始後に調整動作が行われた場合、第二ファン61を作動させた状態で第一ファン63を停止させることにより、ダストの排出抑制と結露防止の効果を高めている。
 なお、本実施形態におけるダストDの排出抑制効果は、一枚目の記録材Pの画像形成が開始する前に、画像濃度調整動作等の調整動作が入った時に特に高い効果を示す。上述したように、一枚目の記録材Pの画像形成が開始する前であっても、ベルト105の温度が上昇すれば、ベルト105上に残留したワックスからダストDが発生する。この時、ダストDの一部は、上述したようにフィルタ51が配置されている方向(図9におけるW方向)に向かわず、定着ニップ部101bの下流側に向かう。この時、第一ファン63が作動していると、ダストDは第一ファン63によって画像形成装置100の外部に排出されてしまう。しかし、本実施形態によれば、第一ファン63が作動を開始する時刻は、一枚目の記録材Pの先端が定着ニップ部101bに到達する時刻を基準として決定される。即ち、ベルト105が目標温度Tpに到達した後に調整動作が入った場合、第一ファン63は直ちに作動せず、調整動作完了後に作動する。そのため、調整動作中に定着ニップ部101bの下流側に向かったダストDは、第一ファン63に吸引されることがない。ダストDは既に作動している第二ファン61の吸引力によってフィルタ51の方向に引き戻され、除去される。
[第二実施形態]
 次に、第二実施形態のファン制御処理について説明する。本実施形態では、第二ファン61を過冷却度ΔTに応じて制御する。即ち、本実施形態では上述した過冷却度ΔTによってダストの発生を予測し、ダストの発生が予測される場合に第二ファン61を動作させるようにしている。以下、第二実施形態のファン制御処理について、図1、図5、図13、図14を参照しながら図18乃至図21(c)を用いて説明する。図18に示すファン制御処理は、制御部500(詳しくはCPU501)により画像形成装置100の電源オンにあわせて開始される。
<ファン制御処理>
 図18に示すように、制御部500は直ちに第一ファン63の動作を開始する(S11)。この時の時刻を「t10」で示す(図21(c)参照)。そして、制御部500は入力装置310から画像形成ジョブの開始指示があるか否かを判定する(S12)。画像形成ジョブの開始指示がない場合(S12のNo)、制御部500は本ファン制御処理の進行を待機する。他方、画像形成ジョブの開始指示がある場合(S12のYes)、制御部500は第一ファン63を停止する(S13)。この時の時刻を「t11」(開始指示)で示す(図21(c)参照)。このように、画像形成ジョブの開始に伴って、ベルト105を回転させ加熱する前に第一ファン63を動作させ、その後、ベルト105を回転させ加熱する際に第一ファン63を停止させる。こうして第一ファン63を画像形成ジョブの開始前に動作させることによって、前回の画像形成ジョブ時に装置本体100a内に残留する水蒸気を含む空気を排気できるようにしている。
 なお、画像形成ジョブ開始前の第一ファン63の動作は、機内温度センサ65の検出値(Tin)が機外温度センサ66の検出値(Tout)よりも低い場合に行うとしてよい。即ち、その場合には暖かい外気が低温の装置本体100a内に流入し、装置本体100a内の湿度が上昇する虞がある。その状態で、画像形成ジョブを開始した場合に、記録材Pの加熱によって発生する水蒸気が装置本体100a内の湿度をさらに上昇させてしまい、装置本体100a内で結露を生じさせる可能性がある。これを防ぐために、本実施形態では画像形成ジョブの開始前に第一ファン63を動作させ、装置本体100a内の空気を外気によって暖めることにより、画像形成ジョブ時に結露が生じ難いようにしている。また、ベルト105を加熱すると同時に第一ファン63を停止することにより、ベルト105の周辺の温度上昇を早めることかできる。温度上昇を早めることにより、過冷却度ΔTを下げることができるので、ベルト105に付着したワックスに起因するダストの発生を抑制できる。
 次に、制御部500は画像形成ジョブの開始に伴い以下の条件式(3)と式(4)の両方を満たすか否かを判定する(S14)。
 ベルト105の表面温度Tb(℃)≧ダスト発生温度Tws(℃)・・・(3)
 ダスト発生温度Tws(℃)−測定点Toの空間温度Ta(℃)>第一温度(℃)・・・(4)
 上記の式(3)は、ベルト105の表面温度Tbがダストを発生させ得る温度に到達したか否かを判定するための式である。図20(a)において、ベルト105の表面温度Tbが矢印Aの範囲に入れば式(3)を満たす。なお、上記式(3)のダスト発生温度Twsは、実験で得られたダスト発生温度から例えば20℃を差し引いた温度である。これは、図7(a)の実験装置におけるダスト発生温度と、定着装置103におけるダスト発生温度の違いを考慮したものであってよい。即ち、ベルト105の周辺温度は、ベルト105の回転に伴う周辺気流の引き込みにより低下する。そして、温度低下によって過冷却度ΔTが増大するため、本実施形態の場合には図7(a)の実験装置よりも20℃低い温度でダストが発生した。そこで、式(3)では実験で得られたダスト発生温度から20℃(調整温度値)を差し引いたものをダスト発生温度Twsとして、ベルト105の表面温度Tbと比較している。
 他方、上記の式(4)は、上記した式(1)の過冷却度ΔT(=Tws—Ta)が、微粒子状のダストの放出終了条件を満足するか否かを判定するための式である。この式(4)を満たさない場合、ダストの放出が終了したつまりはダストが発生しないと判定される。図20(b)において、過冷却度ΔTが矢印Bの範囲に入れば式(4)を満たす。上述したように、本実施形態の場合、ダスト放出量が80%である場合の過冷却度ΔTは120.9℃、90%である場合の過冷却度ΔTは116.4℃、100%である場合の過冷却度ΔTは109.5℃である。ダストの放出が100%完了した時に第二ファン61の動作を切り替えるためには、式(4)の第一温度を109℃とすればよい。しかし多くの場合、ダストが80%以上放出されればガイド15等の部品のダスト汚れを十分に軽減し得る。そのため、式(4)の閾値としての第一温度は、測定点Toがベルト105から二次転写部T2の方向に向かって6mm離れた位置にある場合に(図13の図中h参照)、109℃以上121℃以下の範囲で適宜設定されればよい。
 上記の式(3)及び式(4)を満たす場合は、ダストの発生条件が満たされている。そこで、式(3)及び式(4)を満たす場合(S14のYes)、制御部500は第二ファン61を動作開始する(S15)。この時の時刻を「t12」で示す(図21(b)参照)。このようにして、本実施形態では画像形成ジョブ開始前に第二ファン61を動作させる。これは、ベルト105に残留するワックスに起因して生じるダストを除去するためである。なお、この時、第四ファン64は非動作とする。第四ファン64の動作により、ダストがフィルタ51を経由せずに排出されることを防ぐためである。なお、上記した式(3)、式(4)の少なくともいずれかを満たさない場合(S14のNo)、制御部500は第一ファン63の動作を開始し(S18)、ステップS19の処理へジャンプする。
<測定点>
 ここで、上述した図13を用いて、式(4)の過冷却度ΔT(Tws−Ta)の算出に用いる空間温度Taを測定するための測定点Toについて説明する。空間温度Taは、ベルト105の周囲において核生成が生じている空間の温度である。
 核生成が生じている空間の範囲を正確に測定することは難しいが、発明者がベルト105の周辺のダスト濃度を測定した結果、ベルト105から二次転写部T2の方向に向かって20mm以下の範囲で核生成が生じていた。また、測定点Toの位置がベルト105に近すぎる場合、ベルト105の熱の影響を強く受けてしまうので正しく測定できない可能性がある。そのため、測定点Toはベルト105から少なくとも1mm以上離す必要がある。そこで、測定点Toは、ベルト105の断面の面心且つベルト105の幅方向中央を通り、記録材Pの搬送方向と平行な直線に沿って、ベルト105の表面から二次転写部T2に向かって1mm以上20mm以下の範囲内にあればよい。本実施形態では、上述のようにベルト105から測定点Toまでの距離を6mmとした。
 測定点Toの空間温度Taの求め方としては、測定点Toに設けた温度センサ(不図示)を用いて検出する方法、あるいは機内温度センサ65や機外温度センサ66の温度情報と各ファンの動作情報とから予測する方法が挙げられる。本実施形態では後者の方法を用いて、制御部500が空間温度Taを予測している。以下、制御部500による空間温度Taの予測方法の一例を説明する。
<空間温度の予測>
 機内温度センサ65により検出された装置内温度をTin、機外温度センサ66により検出された外部温度を「Tout」、サーミスタTHの温度に基づくベルト105の表面温度を「Tb」とする。そして、第一ファン63の動作時Dutyを「FAN3_duty」、第二ファン61の動作時Dutyを「FAN1_duty」、第三ファン62の動作時Dutyを「FAN2_duty」、第四ファン64の動作時Dutyを「FAN4_Duty」とする。そうした場合、制御部500は式(5)に従って空間温度Taを予測する。動作時Dutyは、最大回転数を100%とする回転比率(%)である。
 空間温度Ta(予測値)=Tin+(A×Tb)−(B×Tout×FAN1_duty)−(C×Tout×FAN2_duty)−(D×Tout×FAN3_duty)−(E×Tout×FAN4_duty)・・・式(5)
 上記した式(5)右辺の第一項は、空間温度Taが装置内温度Tinをベースに予測されることを示している。第二項は、測定点Toの空間温度Taが、ベルト105の表面温度Tbの熱によって上昇することを示す。そのため、第二項の符号はプラスとなる。また、第三項から第六項は、空間温度Taが測定点Toに外気(外部温度Tout)を引き込む作用を持つファンの動作に影響されることを意味する。外部温度Toutは装置内温度Tinや表面温度Tbに比べて低いため、各ファンの動作によって空間温度Taは下がる方向にシフトする。そのため第三項から第六項の符号はマイナスになる。なお、式(5)中の記号「A、B、C、D、E」は定数であり、測定点Toで実験により実測した空間温度と、上記の式5による空間温度の予測値とが一致するように予め決められている。
 なお、ベルト105の表面温度Tbは、サーミスタTHの検出結果から10℃を差し引いた値であってよい。これは、本実施形態の場合、熱伝導抵抗を有するベルト105の表面温度TbがサーミスタTHの検出結果より約10℃低くなるからである。また、空間温度Taの予測に用いるパラメータとして、他にも記録材Pのサイズや搬送速度、搬送枚数、その他ファンの動作時Duty、さらには各ファンの動作頻度を含めてもよい。
 図19の説明に戻って、制御部500は、入力装置310から画像形成ジョブの開始指示を受け付けてから所定の待機時間が経過したか否かを判定する(S16)。画像形成ジョブの開始指示を受け付けてから所定の待機時間が経過していない場合(S16のNo)、制御部500は所定の待機時間が経過するまで本ファン制御処理の進行を待機する。画像形成ジョブの開始指示を受け付けてから所定の待機時間が経過した場合(S16のYes)、制御部500は画像形成ジョブを開始して(S17)、第一ファン63の動作を開始する(S19)。画像形成ジョブを開始した時の時刻を「t13」(プリント開始)で示し(図21(a)参照)、第一ファン63の動作を開始時の時刻を「t15」で示す(図21(c)参照)。
 本実施形態の場合、第一ファン63の動作を開始する時刻は、一枚目の記録材Pの先端が定着ニップ部101bに到達する時刻の所定時間前(例えば0.1秒前)から、複数枚(例えば3枚)の記録材Pが定着ニップ部101bを通過するまでの間である。こうして時刻「t15」(図21(c)参照)に第一ファン63を再び動作させるのは、複数枚の記録材Pを定着装置103によって加熱した時に発生する水蒸気を排出して、装置本体100a内の結露を防止するためである。
 そして、制御部500は画像形成ジョブの開始後、以下の式(6)を満たすか否かを判定する(S20)。
 空間温度Ta(予測値)≧第二温度・・・(6)
 第二温度は、図20(c)に示すように例えば90℃に設定されている。空間温度Ta(予測値)がこの温度に到達した場合、即ち空間温度Taが図17(c)における矢印Cの領域に入って上記の式(6)を満たす場合は、二次転写部T2の温度が画像不良を生じさせ得る温度に上昇したものと看做すことができる。
 上記の式(6)を満たす場合(S20のYes)、制御部500は第二ファン61を動作させる(S21)。第二ファン61は第一ファン63と比べて風量が少ないものの、ベルト105の幅方向全域の熱気を吸気できるため、冷却効率が高い。第二ファン61の動作により、フィルタ51の劣化は進んでしまう可能性があるが、本実施形態では画像品質維持を優先して第二ファン61を動作させている。
 上記の式(6)を満たさない場合(S20のNo)、制御部500は上記した式(3)と式(4)の両方を満たすか否かを判定する(S22)。上記した式(3)と式(4)の両方を満たす場合(S22のYes)、制御部500はダストが発生するものと看做して第二ファン61を動作させる(S23)。他方、上記した式(3)、式(4)の少なくともいずれかを満たさない場合(S22のNo)、制御部500は第二ファン61を停止して(S24)、二次転写部T2周辺の空気を排気させる。上記のように、画像形成ジョブ中に上記した式(3)、式(4)の少なくともいずれかを満たさなくなった場合、例えば図20(b)に示す経過時間207秒に到達した場合、制御部500は第二ファン61を停止させる。このように、画像形成ジョブ中にダストの発生を予測して、ダストが発生している間のみ第二ファン61を動作させフィルタ51に回収させることにより、フィルタ51の長寿命化を図ることができる。なお、上記した式(3)、式(4)の少なくともいずれかを満たさなくなった場合、上記のように第二ファン61を停止させるのではなく、第二ファン61を低い動作時Duty(例えば50%)で動作させてもよい。
 そして、制御部500は画像形成ジョブを終了するか否かを判定する(S25)。画像形成ジョブを終了しない場合(S25のNo)、制御部500はステップS20の処理に戻って上記したS20~S25の処理を繰り返す。他方、画像形成ジョブを終了する場合(S25のYes)、制御部500は第一ファン63と第二ファン61を停止し(S26)、本ファン制御処理を終了する。
 以上のように、本実施形態においても、第一ファン63を動作開始するよりも先に第二ファン61が動作開始され、第一ファン63を動作させても微粒子状のダストが装置本体外に排出され難い。また、第二ファン61を動作開始させてから第一ファン63を動作開始させても、装置本体100a内に結露が生じ難い。したがって、微粒子状のダストの排出抑制と結露防止との両立を実現できる、という効果が得られる。
[第三実施形態]
 第三実施形態を図22に示すフローチャートに則って説明する。図16に示す第一実施形態との差異は、第一実施形態の(S1)と(S2)の間、及び(S5)と(S6)の間に、第二実施形態の式(3)(4)による判断を入れたことにある。すなわち、図16の(S1)と図22の(S30)は共通である。図16の(S2)から(S5)までと、図22の(S35)から(S38)までは共通である。図16の(S6)から(S10)までと、図22の(S43)から(S47)までは共通である。本実施形態では、(S31)と(S39)において、式(3)(4)を満たすか否かを判断し、満たす場合は図16と同様な制御をおこなう。(S31)において式(3)(4)を満たさない場合は、第一ファン63を動作させ(S32)、画像形成ジョブ終了の際(S33のYes)に第一ファン63を停止(S34)する。(S39)において式(3)(4)を満たさない場合は、第二ファン61を停止させ(S40)、画像形成ジョブ終了の際(S41のYes)に第一ファン61を停止(S42)する。
 第二実施形態で述べたように、式(3)(4)を満たす場合はダストがほとんど発生しない状態であるため、第二ファン61を作動させる必要はない。また第一ファン63を調整動作の有無に関わらず作動させ続けたとしてもダストへの影響はない。第一ファン63を作動させ続けることにより、画像形成部PY~PK周辺の温度上昇を確実に抑制する効果を得ることができる。第二ファン61の作動を抑制することにより、フィルタ51の消耗を抑制することができる。
[他の実施形態]
 なお、上述した各実施形態では、画像形成装置100として中間転写タンデム方式のカラー画像形成装置を例に説明したがこれに限らない。上述した各実施形態は、搬送ベルトに担持され搬送される記録材に、感光ドラム1Y~1Kからトナー像が直接転写される直接転写方式の画像形成装置にも適用可能である。また、単色のトナー像を形成可能な画像形成装置(例えば、モノクロ機など)にも適用可能である。
 本発明によれば、ダストと水蒸気の両方を適切に除去することができる画像形成装置が提供される。
 本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
 本願は、2019年02月20日提出の日本国特許出願特願2019−028862を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。

Claims (14)

  1.  離型剤を含有するトナーを用いてトナー像を形成する画像形成部と、
    前記画像形成部により形成されたトナー像を転写ニップ部にてシートに転写する転写部と、
    前記転写部により転写されたトナー像を定着ニップ部にてシートに熱定着する定着部と、
    前記転写ニップ部と前記定着ニップ部の間のシート搬送路に対向した吸引口を備えるダクトと、
    前記ダクトに設けられたフィルタと、
    前記吸引口から前記ダクト内に取り込んだエアを外部へ排出するための第一のファンと、
    前記定着部のシート出口近傍のエアを排出するための第二のファンと、
    前記第一のファンと前記第二のファンの動作を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、シートに画像を形成する信号が入力された場合には、前記定着部の加熱動作に伴い前記第一のファンの動作が開始し、前記第一のファンの動作を開始してから一枚目のシートが前記定着ニップ部を通り過ぎるまでの間に、前記第二のファンの動作が開始するような動作を実行可能である画像形成装置。
  2.  前記定着部は、前記第二の位置にてシートを挟持搬送する一対の回転体と、前記回転体を加熱する加熱部と、を有し、
    前記制御部は、前記定着部の立ち上げ処理を開始する際、前記第一のファンを作動させてから前記加熱部を作動させ、その後、前記加熱部の作動に伴い前記第一のファンを停止させる請求項1に記載の画像形成装置。
  3.  前記定着部は前記定着ニップ部が前記転写ニップ部よりも上方に位置するよう配置されている請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。
  4.  前記定着部よりも上方に設けられシートを搬送するためのシート搬送機構を有する請求項3に記載の画像形成装置。
  5.  前記定着部は、前記第二の位置にてシートを挟持搬送する一対の回転体と、前記回転体を加熱する加熱部と、を有し、
    前記制御部は、前記定着部の周辺温度をTa(℃)、前記回転体の表面温度をTb(℃)、離型剤が気化する温度をTws(℃)としたとき、
    Tb(℃)≧Tws(℃)  (式1)
    Tws−Ta(℃)>所定温度(℃)  (式2)
    式1と式2の両方を満たす場合に前記第一のファンを動作させる請求項1乃至4のいずれかに記載の画像形成装置。
  6.  前記第二ファンは、1枚目の画像形成動作開始時または画像形成開始した後に動作を開始する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7.  シートを収容するシート収容部を有し、
    前記第二ファンは、一枚目のシートを前記シート収容部から前記画像形成部への搬送を開始したときまたは搬送を開始した後に動作を開始する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置
  8.  前記制御部は、連続画像形成の間に一時的に画像形成を中断して前記画像形成部が調整用画像を形成して画像形成装置の調整を行う動作を実行する場合には、前記第一ファンの出力を低下、または停止させ、画像形成の再開に伴い出力を上げる請求項1乃至7のいずれかに記載の画像形成装置。
  9.  前記制御部は、連続画像形成の間に一時的に画像形成を中断して前記画像形成部が調整用画像を形成して画像形成装置の調整を行う動作を実行する場合には、前記第二ファンの出力を維持する請求項8に記載の画像形成装置。
  10.  前記制御部は、画像形成動作を再開する際には、前記第一ファンの出力を再開後一枚目の記録材が前記定着ニップ部を通過し終わるまでに上昇させる請求項8または請求項9に記載の画像形成装置。
  11.  前記制御部は、前記定着装置の周辺温度をTa(℃)、前記第一回転体の表面温度をTb(℃)、離型剤が気化する温度をTws(℃)として、
     Tb(℃)≧Tws(℃)
     Tws−Ta(℃)>所定温度(℃)
    の両方を満たす場合であって、且つ連続画像形成の間に一時的に画像形成を中断する場合には、前記第一ファンの出力を低下、または停止させる請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  12.  前記定着部は、シリンダー形状のフィルムと、フィルムの内部に設けられたヒータと、前記フィルムと前記定着ニップ部を形成する回転体と、を有し、トナー像はフィルムを介した前記ヒータの熱によりシートに定着される請求項1乃至11のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  13.  前記ダクトは、前記転写ニップ部と前記定着ニップ部間のシートの搬送路に対して前記フィルム側に設けられている請求項1乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  14.  前記第二ファンは、シートの搬送方向において前記定着ニップ部よりも下流側に配置されている請求項1乃至13のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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