JP2000275971A

JP2000275971A - 画像記録装置および有機溶媒フィルタ

Info

Publication number: JP2000275971A
Application number: JP11080742A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tsunemi; 宏一常見; Yasuhiro Yokota; 泰宏横田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-03-25
Filing date: 1999-03-25
Publication date: 2000-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】液体現像方式の画像形成装置において、発生し
た溶媒蒸気を効果的にトラップし、機外への放出を最小
限に抑える。【解決手段】光ファイバ表面に光触媒を形成したフィル
タと、活性炭あるいはモレキュラーシーブなどの吸着材
を用いたフィルタを組み合わせる事で、機外に放出する
溶媒蒸気の濃度を劇的に低減するとともに、吸着材フィ
ルタの寿命を延ばすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機溶媒を使用す
る画像記録装置および有機溶媒フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】液体現像方式を用いる画像形成装置に
は、通常アイソパ、ノルパ（商品名：エクソンケミカル
社製）などの高抵抗炭化水素が用いられている。これら
の溶媒は、通常沸点が２００℃以上のものを用いるが、
溶媒蒸気の発生は避けることはできず、とりわけ液体が
付着しているものを加熱する工程が含まれるとさらに蒸
発量は増加する。

【０００３】このような溶媒蒸気の発生を余儀なくされ
るシステムにおいて、発生した溶媒蒸気を如何に回収
し、且つマシン機外への放出を抑制するかは、溶媒蒸気
発生量の低減策と並んで重要な課題である。

【０００４】従来の溶媒蒸気の回収は、蒸気を含む気体
を冷却する方法が採用されていた。この方法はペルチェ
素子など電気的に冷却できる素子や、冷凍サイクルを用
いた冷却器が用いられていた。これらの冷却器では、通
常室温以下に冷却されるため、大気中の水蒸気も同時に
凝縮し、炭化水素溶媒と同時に回収されていた。この方
法では、回収効率を上げようとするとより低温にする必
要があり、より多くの水の凝縮が不可避となり、エネル
ギー効率は極めて低くなっていた。

【０００５】炭化水素系溶媒の触媒による燃焼、分解す
る方法も知られていたが、この方法では触媒燃焼に必要
な温度を維持しなければならす、排気温が高くなること
は避けられない。また、燃焼排気であるから、二酸化炭
素濃度が上昇したり、不完全燃焼にともなう一酸化炭素
や未反応生ガスの排気が生じたりするという欠点を有し
て行いた。本発明はそのような欠点に鑑みてなされたも
ので、排気中の炭化水素蒸気を劇的に減殺せしむるもの
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術の欠
点を解決するために行われたもので、吸着型の溶媒蒸気
除去フィルタの寿命を延ばし、効率的な吸着を行い、機
外への溶媒放出を抑制する画像記録装置および有機溶媒
フィルタを提供することを目的とする。

【０００７】

【問題を解決するための手段】本願発明は、有機溶媒を
含有する液体インクを用いて画像形成する画像形成手段
と、前記有機溶媒を回収する回収手段とを具備する画像
記録装置であって、前記回収手段は、前記有機溶媒を分
解する光触媒と、この光触媒によって分解された分解生
成物を吸着する吸着材とを具備する画像記録装置であ
る。

【０００８】また、前記画像形成手段は、有機溶媒およ
びトナー粒子からなる液体インクを潜像保持体表面に現
像する現像装置を有する画像記録装置である。また、光
ファイバ表面に前記光触媒を担持させたことを特徴とす
る請求項１記載の画像記録装置。また、有機溶媒を分解
する光触媒と、この光触媒によって分解された分解生成
物を吸着する吸着材とを有する有機溶媒フィルタであ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係る光触媒は、紫外、可
視あるいは赤外光によって励起し、表面に付着する炭化
水素の分解を行なえるものであれば特に限定されずに使
用できる。例えばアナターゼ型の酸化チタンなどを用い
ることが可能であり、通常３８０ｎｍ付近の近紫外光で
活性化し、触媒機能を発現し、容易に炭化水素を分解で
きる。また、この酸化チタンに色素あるいは金属イオン
を注入することにより、長波長への増感も可能である。

【００１０】本発明に係る液体インクは有機溶媒を含有
し、例えば電子写真装置などの液体現像に使用する際に
は、有機溶媒および有機溶媒中に分散するトナー粒子を
含有している。

【００１１】液体現像に用いる有機溶媒の炭化水素は通
常炭素数１２前後のものが主成分である。このような有
機溶媒を、活性炭やモレキュラーシーブに代表される合
成ゼオライトなどの吸着材で回収除去するには、吸着材
の細孔に対して大きすぎるために効率的な回収を行なう
ことは困難である。

【００１２】本発明は、有機溶媒をあらかじめ吸着材の
細孔の大きささ併せて炭化水素を分解した上で、吸着材
と接触させることで効率的に有機溶媒を回収できる。そ
の際、光触媒フィルタを効果的に作用させるには、炭素
数１０以上の炭化水素を２０ｗｔ％以上含む溶媒蒸気の
回収に適している（この分率は通過する気体中の溶媒蒸
気量ではなく、通過する気体中の溶媒蒸気に含まれる炭
素数１０以上の炭化水素である）。炭素数の少ない炭化
水素分率が多い蒸気では、光触媒フィルタが無い場合で
も、ある程度吸着材で吸着できるので、光触媒の有無で
差が小さい。また、炭素数の少ない炭化水素を光触媒で
分解すると、吸着材での回収効率が低下する恐れがあ
る。

【００１３】このような方法においては細孔の直径が吸
着効率に影響するが、活性炭の場合、通常１〜８ｎｍで
あり、分解された炭化水素ならばほぼ吸着することがで
きる。一方モレキュラーシーブでは、３Ａ〜５Ａのもの
では細孔径が０．３〜０．５ｎｍと小さすぎ、分解され
た分子でさえ吸着されないので、１０Ａあるいはそれ以
上の１３Ｘなど、細孔径が１ｎｍ以上のものを適用する
ことが望ましい。

【００１４】光触媒を用いたフィルタは、光が照射され
ることで活性を示すので、フィルタを構築する場合は細
深部まで光が到達し、且つ通過する気体がチャンネリン
グを起こさない工夫をしなくてはならない。この相反す
る問題を解決するためには、光触媒を漏光性光ファイバ
表面に形成すると良い。漏光性光ファイバは、通常の光
ファイバと異なり、コアの方がクラッドよりも屈折率が
小さく、表面に光が漏れるようになっているため、その
表面に形成された光触媒薄膜に効率的に光を内側から照
射することができる。ファイバ内部で屈折率の調整が行
われていフィルタでも、ある程度表面に光が漏れれば、
効率は悪くなるが表面の光触媒に光を照射することがで
きる。また、代表的な光触媒である酸化チタンは、通常
３８０ｎｍ付近で触媒効果が最大となるので、その波長
域で透過性を有する光ファイバーを使用することが望ま
しい。もちろん、触媒によって効率最大となる波長は異
なるので、光ファイバの分光透過率のほかに、照射する
光源もそれに合わせて最適なもの、例えば冷陰極管、高
圧または低圧水銀灯などを選択することが望ましい。

【００１５】光ファイバ表面へは、光触媒を塗布し乾燥
固化すれば良いが、塗布方法は、溶液からファイバにデ
ィップコートする方法の他、スプレー塗布など、直径２
ｍｍ以下のファイバに光触媒を薄く均一に塗布できる方
法であればよい。乾燥後のファイバ上の光触媒の膜厚は
内側から光が十分に当たり表面が活性化する程度で十分
であるが、０．１μｍ〜１０μｍの範囲が好ましい。

【００１６】光ファイバのフィルタへの構築はファイバ
の直径、単位断面積あたりの本数などに依存するが、１
ｃｍ² 当たり３０本以上あることが望ましい。また、光
触媒層の厚さは、３ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲内に設
定することが望ましい。３ｍｍ未満であると光触媒層の
厚みの精度のばらつきによる分解度合いの変化が大きく
光触媒層を通過した蒸気の炭素数のばらつきが大きくな
り、ひいては回収効率が低下する恐れが有る。一方、４
０ｍｍを超えると、装置自体が大型化するという問題が
生じる。

【００１７】このように３ｍｍ〜４０ｍｍ厚の光触媒層
を用い、炭素数１０〜３０、溶媒蒸気濃度２００ｐｐｍ
で、蒸気の通過量が１０ｍｇ／（ｍｉｎ・ｃｍ² ）の有
機溶媒の回収には合成ゼオライトなどが最適である。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れに限定されるものではない。実施例１図１に本実施例に用いた画像記録装置を示す。

【００１９】感光体１２は、幅２５０ｍｍ、直径１５０
ｍｍのドラム形状で、周速２１６ｍｍ／ｓで回転させ
た。この感光体１２表面に帯電器１０により均一帯電さ
れ露光器により静電潜像を形成した。この静電潜像を、
所定の電圧が印加された現像ローラ１３によって感光体
１２との対向部まで現像液を搬送し、現像を行なった。
ここで現像剤１４は、有機溶媒としてアイソパーＬ（エ
クソンケミカル社製）を用い、この有機溶媒中に樹脂成
分と着色剤とからなるトナー粒子を分散させたものであ
り、感光体１２表面に５μｍ厚の現像剤層を形成した。

【００２０】この現像剤層は、感光体１２に近接配置さ
れたスクイーズローラ１５によって溶媒成分を書き落と
し、溶媒成分の比率を減少させたうえで転写位置に搬送
した。

【００２１】転写は、まず５０℃に加熱された転写ロー
ラ８を感光体１２に圧接することによって、感光体１２
表面の現像像を転写ローラ８に転写した。さらに転写ロ
ーラ８表面に転写した現像像は、用紙搬送路１８によっ
て搬送されてくる用紙へ転写した。なお、加圧ローラ７
は用紙を介して転写ローラ８に圧接されている。

【００２２】転写ローラ１２近傍には、ダクト６の一端
を配置し、ダクト６内に設けられたファン５によって、
転写ローラ８の加熱により蒸発した有機溶媒を回収し
た。ダクト６の他端には、光触媒層４および吸着材層５
が配置されており、回収した溶媒蒸気はこの光触媒層４
および吸着材層５を通過して筐体１の外部に排出され
る。

【００２３】図２に、前記光触媒層の拡大図を示す。直
径約１ｍｍの漏光性光ファイバ２１の表面に酸化チタン
の光触媒を約０．２μｍの厚さに形成した。容積５０ｍ
ｍ×５０ｍｍ×５ｍｍｔ対向する一対の面にメッシュ２
２を設けた容器２３に密に詰めのフィルタを作製した。

【００２４】前記光ファイバ２１の端部側には、反射鏡
２４と冷陰極管２５とが配置されており、冷陰極管から
放出される紫外線を光ファイバに照射できる構造になっ
ている。

【００２５】また、吸着材は、平均粒径１．５ｍｍの顆
粒状活性炭を用い、厚さが１０ｍｍであることを除き前
記容器２３と同様の、対向する一対の面にメッシュを設
けた容器に充填した。

【００２６】このような装置において、前記ダクト内部
にガスセンサ２ａを、外部にガスセンサ２ｂを配置し、
溶媒蒸気の濃度を測定した。フィルタ直前のセンサ（２
ａ）で測定したアイソパの濃度は６００ｐｐｍであっ
た。濃度は半導体式のガスセンサを用いて測定した。こ
れは濃度を電圧で出力するもので、濃度と出力電圧はあ
る関数に近似できる（センサ個体間のばらつきもある程
度は存在する）。溶媒濃度は、ガスクロマトグラフィに
よって定量分析を行った。前もって濃度既知のサンプル
によって検量線を求めておき、そこからセンサの出力と
濃度の関係を求めた。この関係をパソコンに入力してお
き、センサ出力電圧をＡＤ変換を行ってパソコンに取り
込み、蒸気濃度に換算して出力することができる。ま
た、このフィルタを流れる気体の流量は毎分５０リッタ
ーとした。

【００２７】これを光触媒フィルタ、活性炭フィルタを
連続して通過させた後のセンサ（２ｂ）位置では、０．
１ｐｐｍに下げることができた。活性炭フィルタが破過
するまでの時間は室温で１０００時間であった。

【００２８】比較例１実施例１に示した装置において、光触媒フィルタはその
まま用いて、後段の活性炭フィルタ３を除いた場合、そ
の出口での濃度は８０ｐｐｍであった。

【００２９】比較例２実施例１に示した装置において、光触媒フィルタ４をは
ずし、後段の活性炭フィルタのみを用いた場合、その出
口でのアイソパ濃度は２ｐｐｍであった。また、その活
性炭フィルタの破過時間は４時間であった。

【００３０】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば有機溶
媒蒸気を効率的に吸着させることが可能となり、ひいて
は容器外への溶媒蒸気の放出を抑制することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の該略図。

【図２】本発明に係る光触媒層の拡大図。

【符号の説明】

１・・・筐体２ａ・・・ガスセンサ２ｂ・・・ガスセンサ３・・・吸着材フィルタ４・・・光触媒５・・・ファン６・・・ダクト７・・・バックアップローラ８・・・転写ローラ９・・・ヒータ１０・・・帯電器１１・・・露光器１２・・・感光体１３・・・現像ローラ１４・・・現像液１５・・・スクイズローラ１６・・・ブレード１７・・・現像液膜１８・・・紙パス２１・・・光ファイバ２２・・・メッシュ２３・・・容器２４・・・反射鏡２５・・・冷陰極管

フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 JA01 JB02 JB05 JB06 2H034 DA02 DA03 EA04 2H074 AA03 BB02 BB43 BB73 CC24 4G066 AA05B BA36 CA01 CA04 DA02 4G069 AA01 AA08 AA15 BA04A BA08B BA48A CA01 CA11 EE08 FA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機溶媒を含有する液体インクを用いて画
像形成する画像形成手段と、前記有機溶媒を回収する回収手段とを具備する画像記録
装置であって、前記回収手段は、前記有機溶媒を分解する光触媒と、こ
の光触媒によって分解された分解生成物を吸着する吸着
材とを具備することを特徴とする画像記録装置。
【請求項２】前記画像形成手段は、有機溶媒およびトナ
ー粒子からなる液体インクを潜像保持体表面に現像する
現像装置を有することを特徴とする請求項１記載の画像
記録装置。
【請求項３】光ファイバ表面に前記光触媒を担持させた
ことを特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
【請求項４】有機溶媒を分解する光触媒と、この光触媒
によって分解された分解生成物を吸着する吸着材とを有
することを特徴とする有機溶媒フィルタ。