JP7484265B2 - 微粒子の捕集装置と画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、微粒子の捕集装置と画像形成装置に関するものである。

特許文献１には、少なくとも１つ以上の第１のハニカム構造体と、少なくとも１つ以上の第２のハニカム構造体が配置されている内燃機関の排気系において使用される前記第２のハニカム構造体であって、第１のハニカム構造体のいずれか１つよりも圧力損失が小さく、２つ以上の電極が設けられているハニカム構造体が記載されている。

特許文献２には、画像形成部において用紙上に転写されたトナー像を定着部で加熱および加圧して定着させる画像形成装置であって、定着部を冷却するための冷却風を定着部から排気するためのファンと、定着部から排気された冷却風を装置本体外に排気するための排気ダクトと、排気ダクト内に配置されたフィルタユニットとを備え、そのフィルタユニットがシリコンオイルを含侵させたフィルタを有する画像形成装置が記載されている。また特許文献２には、シリコン含侵フィルタの形状としてハニカム型等の形状が例示されている。

特開２００８－８１５１号公報（請求項１、図１など） 特開２０１２－３２６６３号公報（請求項１、段落００２７、図２など）

この発明は、捕集手段として１平方インチ当たりのセル数又は開口率が特定の数値範囲のハニカム構造からなる板状の通気部材を適用しない場合に比べて、圧力損失を抑制しつつ１００μｍ以下の超微粒子を捕集して低減させることができる微粒子の捕集装置とその捕集装置を用いた画像形成装置を提供するものである。

この発明（１）の微粒子の捕集装置は、
粒径が１００ｎｍ以下の超微粒子を含む空気が流れる流路空間を有する通気管と、
前記通気管の流路空間内を遮断する状態で配置され、前記空気に含まれる超微粒子を捕集する捕集手段と、
を備え、
前記捕集手段は、１平方インチ当たりのセルの数が６００以上かつ１４００以下のハニカム構造からなる板状の通気部材であり、
前記通気部材の厚みが６ｍｍ以上かつ９ｍｍ以下であり、
前記ハニカム構造におけるセルどうしの境界部の厚みが０．０１５ｍｍ以上かつ０．０２ｍｍ以下であるものである。

この発明（２）の微粒子の捕集装置は、
粒径が１００ｎｍ以下の超微粒子を含む空気が流れる流路空間を有する通気管と、
前記通気管の流路空間内を遮断する状態で配置され、前記空気に含まれる超微粒子を捕集する捕集手段と、
を備え、
前記捕集手段は、１平方インチ当たりの開口率が９４．２％以上かつ９７．１％以下のハニカム構造からなる板状の通気部材であり、
前記通気部材の厚みが６ｍｍ以上かつ９ｍｍ以下であり、
前記ハニカム構造におけるセルどうしの境界部の厚みが０．０１５ｍｍ以上かつ０．０２ｍｍ以下であるものである。

この発明（３）は、上記発明（１）又は（２）の微粒子の捕集装置において、前記通気部材がアルミニウムで構成されているものである。
この発明（４）は、上記発明（１）から（３）のいずれかの微粒子の捕集装置において、前記通気管の流路空間内で前記空気を送るべき方向に流す気流を発生させる気流発生手段を備え、前記気流発生手段は、前記通気部材の前記空気が流れ込む側における風量が０．２ｍ ^３ ／分以上になるよう作動するものである。

この発明（５）の画像形成装置は、装置本体内に存在する空気を収集して排気する排気手段を備え、前記排気手段に上記発明（１）から（４）のいずれかの微粒子の捕集装置を組み合わせて配置したものである。
この発明（６）は、上記発明（５）の画像形成装置において、未定着のトナー像を記録媒体に熱定着させる定着手段と、前記排気手段として前記定着手段に存在する空気を収集して排気する第１排気手段と、を備え、前記第１排気手段に前記捕集装置を組み合わせて配置したものである。

上記発明（１）および（２）の微粒子の捕集装置によれば、捕集手段として１平方インチ当たりのセル数又は開口率が特定の数値範囲のハニカム構造からなる板状の通気部材を適用しない場合に比べて、圧力損失を抑制しつつ粒径が１００μｍ以下の超微粒子を捕集して低減させることができる。
また、上記発明（１）および（２）の微粒子の捕集装置によれば、捕集手段における板状の通気部材の厚みが６ｍｍ以上かつ９ｍｍ以下でない場合に比べて、圧力損失を確実に抑制しつつ超微粒子を確実に捕集して低減させることができる。
さらに、上記発明（１）および（２）の微粒子の捕集装置によれば、捕集手段における板状の通気部材のハニカム構造におけるセルどうしの境界部の厚みが０．０１５ｍｍ以上かつ０．０２ｍｍ以下でない場合に比べて、上記ハニカム構造からなる通気部材を確実に製作して得ることができる。

上記発明（３）によれば、捕集手段における板状の通気部材がアルミニウムで構成されていない場合に比べて、通気部材が腐食するおそれがなく、超微粒子を確実に捕集して低減させることができる。
上記発明（４）によれば、気流発生手段が通気部材の空気の流れ込む側における風量が０．２ｍ ^３ ／分以上になるよう作動しない場合に比べて、風量の過少による二次障害を誘発させることなく、超微粒子を効率よく捕集して低減することができる。

上記発明（５）の画像形成装置によれば、排気手段の捕集装置における捕集手段として１平方インチ当たりのセル数又は開口率が特定の数値範囲のハニカム構造からなる板状の通気部材を適用しない場合に比べて、捕集装置において圧力損失を抑制しつつ粒径が１００μｍ以下の超微粒子を捕集して低減させることができ、装置本体外への超微粒子の排出を抑制することができる。
また、上記発明（５）の画像形成装置によれば、捕集手段における板状の通気部材の厚みが６ｍｍ以上かつ９ｍｍ以下でない場合に比べて、圧力損失を確実に抑制しつつ超微粒子を確実に捕集して低減させることができる。
さらに、上記発明（５）の画像形成装置によれば、捕集手段における板状の通気部材のハニカム構造におけるセルどうしの境界部の厚みが０．０１５ｍｍ以上かつ０．０２ｍｍ以下でない場合に比べて、上記ハニカム構造からなる通気部材を確実に製作して得ることができる。
上記発明（６）によれば、第１排気手段の捕集装置において圧力損失を抑制しつつ定着手段で発生しやすい超微粒子を捕集して低減させることができ、装置本体外への超微粒子の排出を抑制することができる。

実施の形態１に係る画像形成装置の全体を示す概要図である。 図１の画像形成装置の一部である定着装置と微粒子の捕集装置の構成を示す概要図である。 （Ａ）は図２における微粒子の捕集装置を示す概要図、（Ｂ）は（Ａ）の捕集装置における捕集手段である板状の通気部材を示す概要図である。 図３（Ｂ）の通気部材とその一部を示す概要図および拡大図である。 試験Ｔ１等で採用した試験内容を示す概要図である。 捕集装置による捕集効果のうち超微粒子の粒径と数量との関係について調べた結果を示すグラフ図である。 通気部材のハニカム構造におけるセルの数および通気部材の厚みと超微粒子の捕集効率との関係について調べた試験の結果を示すグラフ図である。 （Ａ）は通気部材のハニカム構造におけるセルの数と圧力損失との関係について調べた試験Ｔ２の結果を示すグラフ図、（Ｂ）は通気部材の超微粒子の低減率と風量との関係について調べた試験の結果を示すグラフ図である。 通気部材のハニカム構造におけるセルの数とハニカム構造の開口率との関係について、セルどうしの境界部の厚みの違いに応じて示すグラフ図である。 図７の結果について横軸を開口率にして書き換えた結果を示すグラフ図である。

以下、この発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

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

＜画像形成装置＞
図１に示される画像形成装置１は、例えば電子写真方式により画像を記録媒体の一例である用紙９に形成する装置である。また、この画像形成装置１は、例えば、情報端末機等の外部接続機器から入力される画像情報に対応した画像を形成する。このときの画像情報とは、例えば、文字、図形、写真、模様等の形成すべき画像に関係する情報である。

画像形成装置１は、図１に示されるように、装置本体の一例としての筐体１０を有しており、その筐体１０の内部空間に、像形成装置２、給紙装置４、定着装置５、捕集装置６等を配置して構成されている。
筐体１０は、各種の支持部材、外装材等の材料で所要の形状および構造に形成された構造物である。図１等における矢付きの一点鎖線は、筐体１０内で用紙９が搬送されるときの主な搬送経路を示している。

像形成装置２は、画像情報に基づいて現像剤としてのトナーで構成されるトナー像を形成して用紙９に転写する装置である。この像形成装置２は、矢印Ａで示す方向に回転する像保持手段の一例である感光ドラム２１を有し、その感光ドラム２１の周囲に、帯電装置２２、露光装置２３、現像装置２４、転写装置２５、清掃装置２６等の機器を配置して構成されている。

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

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

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

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

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

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

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

この画像形成装置１による画像形成動作は、例えば、次のようにして行われる。

すなわち、画像形成装置１では、図示しない制御手段が画像を形成する動作の指令を受けると、像形成装置２において帯電動作、露光動作、現像動作および転写動作が実行される一方で、給紙装置４において用紙９の転写位置ＴＰへの給紙動作が実行される。これにより、感光ドラム２１上にトナー像が形成される一方で、そのトナー像が給紙装置４から転写位置ＴＰに供給された用紙９に転写される。

続いて、画像形成装置１では、定着装置５において、トナー像が転写された用紙９がニップ部ＦＮに導入されて通過する定着動作が実行される。これにより、未定着のトナー像が用紙９に定着される。定着後の用紙９は、例えば排出ロール４５により筐体１０の外部にある図示しない収容部に排出されて収容される。
以上により、画像形成装置１による１枚の用紙９の片面に対する画像形成動作が完了する。

＜微粒子の捕集装置＞
微粒子の捕集装置６は、定着装置５およびその周辺から発生する微粒子を捕集する装置であり、図１から図３等に示されるように、通気管６１、気流発生手段６２、捕集手段６３等を備えている。

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

このうち通気管６１は、微粒子が含まれる空気を流す流路空間６１ａを有する管状の構造物である。
実施の形態１における通気管６１は、流路空間６１ａの横断面の形状がほぼ矩形からなる角筒状の管である。また、この通気管６１は、図２や図３に示されるように、その一端部６１ｂが定着装置５の筐体５０の側面部に設けられる排気手段の一例である排気機構５５を構成する収集ダクト５６に接続されている一方で、その他端部６１ｃが筐体１０の背面部１０ｅに設けた排気機構５５を構成する排気口１２と接続されるよう配置されている。収集ダクト５６は、定着装置５の筐体５０における用紙９の導入口５０ａおよび排出口５０ｂよりも上方の位置に設けられた吸気口５６ａから、その筐体５０内やその周辺に存在する空気を収集して取り入れるものである。図２における符号１０ｄは筐体１０における上面部を示す。

気流発生手段６２は、通気管６１の流路空間６１ａ内で上記空気をその送るべき方向Ｃに流すための気流を発生させる手段である。
実施の形態１では、気流発生手段６２として軸流ファンを適用している。軸流ファンは、例えば、図３に示されるように、断面円形の貫通部６２１ａが形成された枠部６２１と、その枠部６２１の貫通部６２１ａに存在して回転可能に支持されるとともに図示しない駆動モータが内蔵された軸部６２２と、その軸部６２２の周囲に立設された複数枚の羽根部６２３とで構成されている。

気流発生手段６２で発生させる気流の強さ（風量又は風速）については、例えば、画像形成装置１の筐体１０内（本例では特に定着装置５の筐体５０内）における温度の上昇や結露の発生や動作騒音の増加等の二次障害を防止することや、捕集手段６３の良好な捕集性能を確保すること等の観点から適切な条件に設定するとよい。風量としては、後述する試験結果からも明らかなように、風量が増えるとＵＦＰの低減率（捕集効率）が高まる傾向があるので、例えば捕集手段６３の空気が流れ込む側での風量が０．２ｍ³／分以上になるよう設定することが好ましい。

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

実施の形態１における捕集手段６３は、図３（Ｂ）等に示されるように、１平方インチ当たりのセル６５の数が６００以上かつ１４００以下のハニカム構造からなる板状の通気部材６６で構成されている。板状の通気部材６６としては、例えば図４に一部拡大して示されるように断面がほぼ正六角形のセル６５を隙間なく並べたハニカム構造からなる金属製のフィルタが適用される。

ここで、セル６５は、ハニカム構造の繰り返し単位となる最小部分であり、断面形状を維持して筒状に貫通した中空構造になっている。１平方インチ当たりのセル６５の数は、例えば、画像処理による解析や、拡大鏡等の手段を用いることで計数される。

また、このハニカム構造からなる板状の通気部材６６で構成される捕集手段６３は、例えば、図３等に示されるように通気領域を確保した形状の枠材６４に取り付けて支持した状態で通気管６１の流路空間６１ａ内に固定される。
さらに、板状の通気部材６６としての金属製のフィルタは、アルミニウム等の金属材料を用いて製造される。ちなみに、ハニカム構造からなる金属製のフィルタで構成され捕集手段６３については、超微粒子の補正性能を向上させる等の機能を発揮する材料を表面に塗布（付着）させる必要がなく、金属そのものの表面をそのまま露出させた状態にしておいてよい。

上記セル６５の数については、その数が６００未満になると、表面積が少なくなり超微粒子を捕集する性能が得られにくくなる。反対にセル６５の数が１４００を超える場合は、圧力損失が抑制されにくくなり、またそのセル数のハニカム構造からなる板状の通気部材を製造（加工）することが困難になる。
このセル６５の数は、圧力損失の抑制と捕集効率の確保等の観点からすると、９００以上かつ１０００以下であることがより好ましい。

また、ハニカム構造からなる板状の通気部材６６で構成される捕集手段６３は、その厚みＤについて任意に選定することも可能であるが、その厚みＤが３ｍｍ以上かつ９ｍｍ以下であることが好ましく、更には５ｍｍ以上かつ７ｍｍ以下であることがより好ましい。
このときの厚みＤとは、セル６５が貫通する方向又は空気を通過させる方向の寸法である。この厚みＤが３ｍｍ未満になると、セル６５の空気が通過する方向における表面積が少なくなり超微粒子を捕集する性能が得られにくくなる。反対に厚みＤが９ｍｍを超えると、圧力損失が抑制されにくくなる。

さらに、捕集手段６３は、図４に拡大して示されるように、ハニカム構造におけるセル６５どうしの境界部６７の厚みｔが０.０１５ｍｍ以上かつ０．０２ｍｍ以下になるよう構成されている。
この境界部６７の厚みｔが０.０１５ｍｍ未満であると、捕集手段６３を構成する板状の通気部材を製造することが困難になり、また板状の通気部材の強度が弱くなりハニカム構造の形状を保ちにくくなる。反対に境界部６７の厚みｔが０．０２ｍｍを超えると、上記セル６５の数を有するハニカム構造を得ることが難しくなる。

また、この捕集装置６では、図２や図３（Ａ）に示されるように、捕集手段６３を、通気管６１において気流発生手段６２よりも通気管６１の流路空間６１ａ内の空気の送られる方向Ｃの下流側の位置に配置している。なお捕集手段６３については、その枠材６４と通気管６１の隙間漏れを抑制する等の観点からすると、通気管６１において気流発生手段６２よりも空気の送られる方向Ｃの上流側になる位置に配置することが好ましい。

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

すなわち、捕集装置６は、作動時期になると、気流発生手段６２が始動して、図３（Ａ）に示されるように通気管６１の流路空間６１ａ内に矢印Ｃで示す方向に流れる気流が発生する。
これにより、定着装置５における定着動作で主に発生する微粒子を含む空気が、収集ダクト５６を介して通気管６１の流路空間６１ａ内に吸引されるよう流れ込む。また、このとき流れ込んだ微粒子を含む空気Ｅａは、気流発生手段６２の軸流ファンを通過して捕集手段６３の手前側に捕集前の空気Ｅｂとして送られる。

続いて、捕集手段６３の手前側に送られた微粒子を含む捕集前の空気Ｅｂは、図３（Ａ）に示されるように、捕集手段６３を構成するハニカム構造からなる板状の通気部材６６に衝突するとともに、そのハニカム構造のセル６５内を通過するように移動する。
つまり、このときの捕集前の空気Ｅｂは、１平方インチ当たりのセル６５の数が６００以上かつ１４００以下のハニカム構造からなる板状の通気部材（金属製のフィルタ）６６に衝突しながら通気部材６６の各セル６５内を通過する。

これにより、捕集前の空気Ｅｂに含まれている微粒子のうち粒径が１００ｎｍ以下の超微粒子の少なくとも一部は、板状の通気部材６６におけるハニカム構造の各セル６５に付着して捕集される。この結果、捕集手段６３を通過した捕集後の空気Ｅｃにおいては、その捕集前の空気Ｅｂに比べると、超微粒子が低減される。
最後に、このときの捕集後の空気Ｅｃは、画像形成装置１の筐体１０の排気口１２から外部に排出される。

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

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

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

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

測定対象の画像形成装置１は、下記構成の板状の通気部材６６からなる捕集手段６３を採用した捕集装置６を組み合わせたものとした。また、比較基準の画像形成装置として、捕集手段６３を取り付けない捕集装置６を組み合わせたものも用意した。

板状の通気部材６６としては、断面がほぼ正六角形のセル６５の数を約９５０にしたハニカム構造からなる、厚みＤが６ｍｍであるアルミニウム製のフィルタを用いた。捕集装置６は、捕集手段６３を構成する通気部材６６の空気と接触させる部分の全面積を１４，４００ｍｍ²とした。また、捕集装置６は、通気部材６６の空気が流れ込む側（上流側）における風量が０．３３ｍ³／分になるよう気流発生手段６２である軸流ファンを回転駆動させた。さらに、捕集装置６は、試験における画像形成動作の開始から停止までの期間、作動させた。

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

そして、この試験Ｔ１では、超微粒子（ＵＦＰ）の粒径とその数量（ＵＦＰ数）との関係について調べた。このときの結果について図６に示す。
また、この試験Ｔ１では、比較基準の画像形成装置の場合（捕集手段６３を取り付けない捕集装置６を適用した場合）についても同様の条件で調べた。

図６に示される結果から、ハニカム構造からなる板状の通気部材６６を取り付けた捕集装置６を備えた場合（フィルタ有り）の画像形成装置では、比較基準の画像形成装置の場合（フィルタ無し）の結果に比べると、粒径が１００ｎｍ以下であるＵＦＰの数量が少なくなっていることがわかる。

続いて、ＵＦＰの数量を低減できる捕集手段６３を構成する通気部材６６におけるセル６５の数および通気部材６６の厚みＤとＵＦＰの捕集効率の関係について、試験Ｔ１により調べた。この試験Ｔ１の結果を図７に示す。

このときの試験Ｔ１では、セル６５の数および通気部材６６の厚みＤとして複数の値に設定したアルミニウム製のフィルタからなる板状の通気部材６６をそれぞれ用意し、その各通気部材６６を捕集装置６に交換して装着したときのＵＦＰの捕集効率についてそれぞれ調べた。

セル６５の数としては６００、９５０、１４００の３種類を用意し、通気部材６６の厚みＤとしては図７にも示されるように３ｍｍ、６ｍｍ、９ｍｍの３種類を用意し、これらを組み合わせた計９種類の通気部材６６を用意した。
捕集効率は、各通気部材６６のＵＦＰ数量と通気部材６６がないときのＵＦＰ数量との差分を百分率で求めたものであり、ＵＦＰの低減率にも相当する。

図７に示される結果から、ＵＦＰの捕集効率は、１平方インチ当たりのセル６５の数が多くなるにつれて徐々に高くなることがわかる。また上記結果から、ＵＦＰの捕集効率は、セル数が同じであれば、通気部材６６の厚みＤが大きくなる（厚くなる）につれて徐々に高くなる傾向にあることもわかる。

このため、捕集手段６３を構成するハニカム構造からなる通気部材６６では、そのセル６５の数および通気部材６６の厚さＤとＵＦＰの捕集効率との間にはほぼ比例する相関関係にあるといえそうである。
また上記結果から、このハニカム構造からなる通気部材６６では、セル６５の数が６００以上でかつ１４００以下の範囲であれば、またその通気部材６６の厚さＤが３ｍｍ以上でかつ９ｍｍ以下の範囲であれば、ＵＦＰを捕集して低減する効果が得られることがいえる。

次に、捕集装置６における捕集手段６３である通気部材６６のセル６５の数と圧力損失との関係について調べる試験Ｔ２を行った。
この試験Ｔ２の結果を図８（Ａ）に示す。

試験Ｔ２では、セル６５の数として６００、９５０、１４００の３種類に設定した通気部材６６を用意した。このときの通気部材６６は、上記試験Ｔ１で使用したアルミニウム製のフィルタと同じものであり、その厚さＤについてはいずれも６ｍｍに設定したものである。

また、試験Ｔ２における圧力損失は、捕集装置６において各セル数からなる通気部材６６を通気管６１内に交換しながらそれぞれ設置して気流発生手段６２による一定の風量（０．３３ｍ³／分）の気流を発生させたときに、その通気部材６６よりも上流側の位置での空気圧（Ｐａ）と通気部材６６よりも下流側の位置での空気圧（Ｐａ）とを測定した後にその差分を圧力損失（Ｐａ）として求めた。空気圧は、差圧計（ＴＥＳＴＯ社製：Model5122）を用いて測定した。

図８（Ａ）に示される結果から、上記セル数からなる通気部材６６では、圧力損失が約２～８．５Ｐａの範囲になることがわかる。このような範囲の圧力損失は、十分に抑制されたレベルであるといえる。また上記結果から、このときの通気部材６６では、そのセル数が増えるについて圧力損失が徐々に大きくなることもわかる。

したがって、捕集装置６では、上記試験Ｔ１の結果も併せて考察すると、圧力損失を抑制しつつＵＦＰの捕集がなされるといえる。
ちなみに、捕集装置６では、圧力損失が６Ｐａ以下になると、気流発生手段６２の軸流ファンに対する負荷が減って消費電力も減る傾向が強くなり、また、その軸流ファンの動作音がより一層小さくなるので、より好ましい。

次に、捕集手段６３を構成する通気部材６６のＵＦＰの低減率と風量との関係について、上記試験Ｔ１により調べた。
このときの試験結果を図８（Ｂ）に示す。

この試験では、通気部材６６として、セル数が９５０であるハニカム構造からなるアルミニウム製のフィルタを用いた。また、通気部材６６の厚みＤは６ｍｍとした。
またこの試験では、気流発生手段６２の軸流ファンの回転速度を調整して捕集手段６３の空気が流れ込む側の風量を０．１５、０．３３、０．５３（ｍ^３／分＝ｍ^３／min）の３種類に設定した。ＵＦＰの低減率については、試験Ｔ１における捕集効率と同様に求めた。

図８（Ｂ）に示される結果から、上記セル数からなる通気部材６６では、上記風量が増えると（風量が０．２ｍ^３／分以上になる程度に増えると）ＵＦＰの低減率が高まる傾向にあることがわかる。
ＵＦＰの低減率（捕集効率）は、少なくとも３０％以上であることが望ましいので、この観点からすると上記風量については約０．３ｍ^３／分以上になるよう設定することがより好ましい。ちなみに、上記風量の上限値については、例えば、気流発生手段６２の動作等を含む動作騒音の低減等の観点から設定することができる。

また、この捕集装置６では、捕集手段６３の通気部材６６としてアルミニウム製のフィルタを適用しているので、腐食しにくく安定した長期使用が可能である。

なお、この捕集装置６では、捕集手段６３を構成する板状の通気部材６６について、１平方インチ当たりのセル６５の数が６００以上かつ１４００以下であるとともにセル６５どうしの境界部６７の厚みｔが０.０１５ｍｍ以上かつ０．０２ｍｍ以下になるハニカム構造からなる通気部材が好適であるとしているが、その構成のハニカム構造について１平方インチ当たりの開口率に換算して検討し直すと、図９に示されるような関係になる。

図９に示される結果から、上記好適な通気部材６６のハニカム構造については、１平方インチ当たりの開口率が最小値の９４．２％から最大値の９７．１％までの範囲に含まれるハニカム構造であると言い換えることができる。

このことから、捕集装置６では、捕集手段６３を構成する板状の通気部材６６として、１平方インチ当たりの開口率が９４．２％以上かつ９７．１％以下のハニカム構造からなる通気部材が好ましいともいえる。この開口率についても、例えば上記１平方インチ当たりのセル６５の数を計数する手法と同じ手法を用いて計測することができる。

図１０は、図７に示される通気部材６６におけるセル６５の数および通気部材６６の厚みＤとＵＦＰの捕集効率の関係を調べた結果を、横軸をセル数に代えて開口率にして書き換えたときの結果を示すグラフ図である。
図１０に示される結果から、ＵＦＰの捕集効率は、ハニカム構造の１平方インチ当たりの開口率が小さくなるにつれて徐々に高くなるともいえる。またこの結果からすれば、ＵＦＰの捕集効率は、開口率が同じであれば、通気部材６６の厚みＤが大きくなるにつれて徐々に高くなる傾向にあるともいえる。

このため、捕集手段６３を構成するハニカム構造からなる通気部材６６では、通気部材６６の厚さＤとＵＦＰの捕集効率との間にはほぼ反比例する相関関係にあるといえそうである一方で、その１平方インチ当たりの開口率とＵＦＰの捕集効率との間にはほぼ反比例する相関関係にあるともいえそうである。

［変形例］
この発明は、実施の形態１で例示した内容に何ら限定されるものではなく特許請求の範囲に記載の発明の要旨から逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能であり、例えば、以下に挙げるような変形例も含むものである。

実施の形態１では、捕集手段６３を構成する板状の通気部材６６としてアルミニウム製のフィルタを例示したが、その通気部材６６は、所要のハニカム構造を得ることができれば、アルミニウム以外の金属や、金属以外の材料を用いて製作される通気部材を適用することも可能である。

また実施の形態１では、捕集装置６として気流発生手段６２を備えた場合の構成例を示したが、捕集装置６を排気ファン等により気流を発生させる排気手段に組み合わせて設置する場合には、捕集装置６における気流発生手段６２を省略することが可能である。気流発生手段６２としては、軸流ファン以外の送風機器を適用してもよい。

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

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

１ …画像形成装置
５ …定着装置（定着手段の一例）
６ …微粒子の捕集装置
９ …用紙（記録媒体の一例）
１０…筐体（装置本体の一例）
５５…排気機構（排気手段又は第１排気手段の一例）
６１…通気管
６１ａ…流路空間
６２…気流発生手段
６３…捕集手段
６５…セル
６６…板状の通気部材
６７…セルどうしの境界部
Ｃ …空気を送るべき方向
Ｄ …通気部材の厚み
ｔ …境界部の厚み

Claims (6)

1. 粒径が１００ｎｍ以下の超微粒子を含む空気が流れる流路空間を有する通気管と、
   前記通気管の流路空間内を遮断する状態で配置され、前記空気に含まれる超微粒子を捕集する捕集手段と、
   を備え、
   前記捕集手段は、１平方インチ当たりのセルの数が６００以上かつ１４００以下のハニカム構造からなる板状の通気部材であり、
   前記通気部材の厚みが６ｍｍ以上かつ９ｍｍ以下であり、
   前記ハニカム構造におけるセルどうしの境界部の厚みが０．０１５ｍｍ以上かつ０．０２ｍｍ以下である微粒子の捕集装置。
2. 粒径が１００ｎｍ以下の超微粒子を含む空気が流れる流路空間を有する通気管と、
   前記通気管の流路空間内を遮断する状態で配置され、前記空気に含まれる超微粒子を捕集する捕集手段と、
   を備え、
   前記捕集手段は、１平方インチ当たりの開口率が９４．２％以上かつ９７．１％以下のハニカム構造からなる板状の通気部材であり、
   前記通気部材の厚みが６ｍｍ以上かつ９ｍｍ以下であり、
   前記ハニカム構造におけるセルどうしの境界部の厚みが０．０１５ｍｍ以上かつ０．０２ｍｍ以下である微粒子の捕集装置。
3. 前記通気部材がアルミニウムで構成されている請求項１又は２に記載の微粒子の捕集装置。
4. 前記通気管の流路空間内で前記空気を送るべき方向に流す気流を発生させる気流発生手段を備え、
   前記気流発生手段は、前記通気部材の前記空気が流れ込む側における風量が０．２ｍ ^３ ／分以上になるよう作動する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の微粒子の捕集装置。
5. 装置本体内に存在する空気を収集して排気する排気手段を備え、
   前記排気手段に請求項１乃至４のいずれか１項に記載の微粒子の捕集装置を組み合わせて配置した画像形成装置。
6. 未定着のトナー像を記録媒体に熱定着させる定着手段と、
   前記排気手段として前記定着手段に存在する空気を収集して排気する第１排気手段と、
   を備え、
   前記第１排気手段に前記捕集装置を組み合わせて配置した請求項５に記載の画像形成装置。

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