JP2001209282A - 埃予備フィルタを備える触媒変換ユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有害な気体を含む気体排出物中の埃粒子を、
気体濾過の前に予備濾過する装置を提供する。 【解決手段】 静電複写機械からのオゾンを含む気体排
出物などの好ましくない気体構成要素を含む気体排出物
が気体中和触媒床を通過する前に、気体排気物から埃粒
子を予備濾過するための新しい便利な触媒変換ユニット
６８を備える。触媒変換ユニット６８は、容易に脱着可
能、洗浄可能、及び／又は交換可能な埃フィルタスクリ
ーン８８を備える。フィルタスクリーン８８は、触媒層
又は床を囲みその近くに配置された埃採取メッシュを有
し、定期的な洗浄又は交換のために、触媒層又は床と干
渉すること無く触媒変換ユニット６８から簡単に脱着で
きるように支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機器による好まし
くない有害な又は危険な気体の発生という広く知られた
問題に関し 特に、静電写像機械によるオゾンガスの発
生に関する。本発明は、便利なフィルタ／触媒変換ユニ
ットを提供し、これにより、予備埃フィルタ要素が必要
であれば簡易に洗浄又は交換することを容易にし、気体
中和触媒を機械の寿命まで保護する。

【０００２】

【従来の技術】広く知られているようにオゾンガスは、
感光性部材の記録表面に感光性を与える際のコロナ放電
の結果として、静電写真複写機器内で発生する。コロナ
放電装置を利用する、複写機内のその他のステーション
においても同様のことが起こる。周囲の機器環境へのオ
ゾン放出は、触媒「濾過」装置によって制御され、この
濾過装置は、オゾンを比較的無害な物質へと変換する能
力を有し、複写機の排気流上に配置されている。これら
のフィルタは、一般的に固定床装置として特徴づけられ
る。すなわち、触媒が多孔性の基体に含浸され、この基
体は、複写機の排気ハウジングに一体化され又はコロナ
放出電極構造自体に組み入れられる。前述した各種類の
オゾン制御システムは、触媒を含有する素子に対する物
理的な制約のために、オゾンを中和する能力が制限され
ている。

【０００３】後述から理解できるように、オゾンを含む
蒸気の触媒への露出量が、触媒含有素子のオゾン中和容
量及び効率を決定する。触媒が多孔性又は繊維性の支持
物内に混入され又はそのような支持物に被覆される場
合、オゾンを含む蒸気は、この構造に浸透し触媒と接触
する能力を有する必要がある。これは、静電複写機によ
って発生したオゾンを含む排気は、数多くの「埃(dir
t)」微粒子又は汚染物質（例えば、トナーや紙片など）
も含むので、問題を生じる。これらの微粒子は、オゾン
を含む排気と共に、触媒支持物へと通過する場合もあ
り、比較的短い期間で支持物質に含浸し、触媒含有素子
の多孔性を低減させる。支持物の多孔性が低減するに従
って、オゾンを含む蒸気が利用できる触媒の量も低減す
る。これにより、触媒含有素子を頻繁に交換すること又
は排気処理の完全性を犠牲にすることが、「濾過」装置
の触媒活動を延長するために必要とされる場合がある。

【０００４】この考察は、一酸化炭素や窒素酸化物やこ
れらと同様の気体などの好ましくなく有害で危険な他の
気体を、既知の触媒床によって中和する場合にも当ては
まり、このため、排出物が触媒床に接触する前に埃汚染
物質を濾過することが望ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】米国特許第４，１４
３，１１８号には、コロトロン（corotron）と関連する
触媒含浸濾過スクリーン及び加熱要素を備える静電複写
装置を開示されており、これにより、粒状触媒床フィル
タを有するオゾン中和ユニットに排気ガスを送る前に、
その場で、オゾンの予備中和を可能にする。しかし、採
取された粒子を除去し、ユニットの出口側を妨害しない
ように、かつ、相当量の気圧降下を作り出さないよう
に、逆洗が必要とされる。

【０００６】米国特許第４，３１５，８３７号には、ガ
ラスビーズ（glass beads）などの複合支持マトリクス
を、装置の排気コンジット内に備える静電複写装置が開
示されている。オゾン中和触媒がこの支持マトリクスを
被覆し、装置の排気コンジット内にフィルタ要素を形成
する。触媒マトリクスは、小孔部材で各端部のその場に
保持される。この小孔部材は、かなりの気圧降下を除い
て、排気ガスの通過及び複合触媒マトリクスの保持を可
能にする。しかし、小孔部材は、複合触媒マトリクスと
接触し、洗浄又は交換のために容易に分離することはで
きず、また、埃フィルタとしては示されていない。

【０００７】米国特許第４，３８８，２７４号には、オ
ゾンを含むガスを各コロナステーションからオゾン分解
触媒の薄い層を複数の小孔スクリーン間に保持したオゾ
ン中和フィルタユニットへ、転送する排気システムを備
える静電複写装置が開示されている。しかし、スクリー
ンは、触媒床を閉じ込め、洗浄または交換の為に分離が
できず、更に、埃フィルタとして機能することは開示さ
れていない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、静電複写装置
からのオゾンを含む気体排出物などの、好ましくないが
中和可能な気体構成要素を含む気体排出物の埃粒子が気
体中和触媒床を通過する前に、埃粒子を予備濾過するた
めの新しい便利な触媒変換ユニットを提供する。これに
より、埃粒子が触媒床上又は触媒床内へ通過すること及
び触媒床の詰まりを除外する。埃粒子は、触媒の汚染又
は劣化を招き、触媒床の詰まりは、気体浸透率の低減及
びかなりの気圧降下の発生を引き起こし、ユニットを通
じての気体の流量を妨げる又は相当に低減させる。

【０００９】本発明の触媒変換ユニットは、容易に脱着
可能、洗浄可能、及び／又は交換可能な埃フィルタ要素
（埃フィルタスクリーン）を備える。そして、この埃フ
ィルタ要素は、触媒床の上流側の近くに配置された埃採
取メッシュを有する。埃フィルタ要素は、触媒床に干渉
すること無く定期的な洗浄又は交換のために、触媒変換
ユニットから容易に脱着できるよう支持されている。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の、オゾン及びそ
の他の有毒な気体と共に埃を収集し除去するためのフィ
ルタ／触媒変換装置が組入れられた静電写真複写機械の
一例の様々な部品を示す概略図である。しかしながら、
下述の説明から明らかになるように、埃、オゾン、及び
その他の有毒な気体を収集し除去する装置は、広い範囲
の装置における使用にも同様に適しており、したがっ
て、ここに示す特定の実施形態のみにその応用法が制限
されるものではない。

【００１１】図１に示すように、静電写真複写機械はベ
ルト１０を使用し、このベルト１０は、感光性表面１２
を導電性支持物１４上に置かれる。好適には、感光性表
面１２はセレニウム合金によって構成され、併せて導電
性支持物１４は、アルミニウム合金によって構成され
る。ベルト１０は、矢印１６の方向に移動し、感光性表
面１２の連続する部分を、移動経路上に配置された様々
な処理ステーションへと順次進める。ベルト１０は、剥
ぎ取りローラ１８、張力ローラ２０、及び駆動ローラ２
２によって運ばれ、駆動ローラ２２はモータ２４で駆動
される。

【００１２】図示された複写機械において使用される様
々な処理ステーションを簡潔に説明する。まず、ベルト
１０の一部が、帯電ステーションＡを通過する。帯電ス
テーションＡでは、図中では符号２８で示すコロナ発生
又は放電装置が、ベルト１０の感光性表面１２に電荷を
与え、比較的に高く実質的に均一の電圧にする。コロナ
放電装置２８は、図２〜図４に関して、下に詳しく説明
される。

【００１３】次に、感光性表面１２の電荷を帯びた部分
が露光ステーションＢを通して進められる。露光ステー
ションＢでは、元の文書３０が、表の面を下に向けら
れ、透明な圧版３２上に配置される。ランプ３４が、光
線を元の文書３０にあてる。元の文書３０から反射した
光線は、レンズ３６を通じて伝達され、光像を形成す
る。光像は、感光性表面１２の帯電した部分に投影さ
れ、電荷を選択的に散らす。これにより、元の文書３０
内に含まれる情報領域に対応した感光性表面１２上の静
電的な潜像が記録される。

【００１４】その後、ベルト１０は、感光性表面１２上
に記録された静電潜像を現像ステーションＣへ進める。
現像ステーションＣでは、磁気ブラシ現像ローラ３８
が、現像混合液を静電潜像に接触するように進める。潜
像は、キャリア細粒からトナー粒子を引き寄せ、ベルト
１０の感光性表面１２上にトナー粉像を形成する。

【００１５】ベルト１０は、次に、トナー粉像を転写ス
テーションＤへ進める。転写ステーションＤでは、支持
物質のシート４０が、トナー粉像と接触するよう移動さ
れる。支持物質のシート４０は、シート供給装置４２で
転写ステーションＤへ進められる。好適には、シート供
給装置４２は、スタック４６内のシートに接触する供給
ローラ４４を備える。供給ローラ４４は、一番上のシー
トをスタック４６からシュート４８へと進めるため、回
転する。シュート４８は、進む支持物質のシートがベル
ト１０の感光性表面１２に接触するように、定められた
時間間隔で、振り向ける。これにより、転写ステーショ
ンＤにおいて、現像されたトナー粉像が進む支持物質の
シートに接触する。

【００１６】転写ステーションＤは、コロナ放電装置５
０を備え、コロナ放電装置５０は、シート４０の裏面に
イオンを噴射する。これにより、トナー粉像を感光性表
面１２からシート４０に引き寄せる。転写後、シート４
０は、引き離しステーションＥに進められる。引き離し
ステーションＥでは、コロナ放電装置２６が、シート４
０の裏面に電荷を与え、これにより、感光性表面１２か
らシート４０及びその上のトナー粉像の分離を容易にす
る。引き離しステーションＥの後、シート４０は、矢印
５２の方向にコンベヤ（図示せず）上へと移動を続け、
このコンベヤは、シート４０を融着ステーションＦへ進
める。

【００１７】融着ステーションＦは、符号５４で示す融
着アセンブリを有する。融着アセンブリ５４は、シート
４０に転写されたトナー粉像を永久的に固着する。好適
には、融着アセンブリ５４は、加熱融着ローラ５６と、
支援ローラ５８と、を備える。シート４０は、トナー粉
像が融着ローラ５６に接触して、融着ローラ５６と支援
ローラ５８との間を通過する。このように、トナー粉像
は、永久的にシート４０に固着される。融着後、オペレ
ータの複写機械から取り除きのために、シュート６０が
進むシート４０を受取りトレイ６２にガイドする。

【００１８】必然的に、支持物質のシートがベルト１０
の感光性表面１２から分離した後に、感光性表面１２に
いくらかの残存粒子が吸着して残る。これらの残存粒子
は、洗浄ステーションＧにおいて感光性表面１２から除
去される。洗浄ステーションＧは、予備洗浄コロナ放電
装置６４と、感光性表面１２に接触し、回転可能に取付
けられた繊維状のブラシ６６と、を有する。予備洗浄コ
ロナ放電装置６４は、残存粒子によって運ばれる残存す
る静電電荷を中和する。これらの残存粒子は次に、感光
性表面１２に接触するブラシ６６の回転によって、感光
性表面１２から除去又は洗浄される。洗浄の後、排出ラ
ンプ（図示せず）が、感光性表面１２に光をあて、次に
続く写像サイクルにおける帯電の前に、感光性表面１２
上に残存する残存静電電荷を散らす。

【００１９】上述から理解できるように、この静電写真
複写機械の例では、コロナ放電装置が使用される４つの
分離したステーションが存在し、これらのステーション
では、コロナ放電装置によって発生するオゾン及び他の
有毒な気体の収集及び除去が必要とされる。本発明によ
れば、オゾン及び他の有毒な気体と共に、埃粒子又は汚
染物質がこれらのコロナ放電装置において収集され、コ
ンジット（図１では点線で示す）を通じて、本発明によ
る埃予備フィルタ／オゾン触媒変換ユニット６８に送ら
れる。このユニット６８を図２から図４に完全に示す。

【００２０】図２及び図３を参照すると、図示するユニ
ット６８は、円筒形のハウジング７０である。ハウジン
グ７０は、オゾンを含む汚れた空気を複写機械のコロナ
放電ステーションから受け取るための入口取付部品７２
と、ユニットの下流端にあり、埃及びオゾン及び他の不
純物が除去された後の空気を放出するための排出口７４
と、を有する。

【００２１】ユニット６８は、複写機械の都合のよい位
置のフレーム、例えば後部ブラケット７６などの手段に
よって取付けられ、出口７４は、通風手段に接続されて
いてもよい。

【００２２】図４の断面図を参照すると、本発明の触媒
変換ユニット６８のハウジング７０は、シェル又はケー
シング７０Ａを備える。ケーシング７０Ａは、容易に脱
着可能であり、フィルタ／触媒円筒形部材８０を囲う。
このフィルタ触媒部材８０は、ユニット６８の端部キャ
ップ８２に固定され、又はそうでなければユニット６８
のハウジング７０の内部表面から近くに配置された外部
表面に支持される。これにより、フィルタ触媒部材８０
とケーシング７０Ａの間に環状の空間又は通路８６を形
成する。フィルタ触媒部材８０のユニット入口取付部品
７２に隣接する端部は、ドーム型のキャップ８４によっ
て封をされる。このドーム型のキャップ８４は、入口の
汚れた気体を径方向の外側に向かって環状通路８６へと
均一に分配する空力的な外部表面を有する。環状通路８
６においては、汚れた気体の出口７４への唯一の逃げ道
は、フィルタ／触媒部材８０を通ることである。ハウジ
ング７０の外部シェル又はケーシング７０Ａは、ネジす
じによって又は摩擦によって端部キャップ８２に係合し
てもよく、これにより、工具無しに容易に着脱でき、フ
ィルタ／触媒部材８０への接触が可能になる。

【００２３】好適な新しいフィルタ/触媒部材８０は、
外部埃フィルタスクリーンスリーブ（埃フィルタスクリ
ーン）８８を備える。外部埃フィルタスクリーンスリー
ブ８８は、内部及び外部空気浸透可能スリーブ９２を有
する囲みユニットの間に閉じ込められた粒状触媒の内部
チューブ状床９０を完全に囲む。フィルタスクリーンス
リーブ８８は、触媒床９０の外部保持スリーブ９２とは
距離を置かれて、端部軸受筒９４（end bushings）の間
の閉込めなどの手段で、脱着可能に、支持される。これ
により、フィルタスクリーンスリーブ８８を、必要であ
れば、定期的な洗浄及び交換のために脱着が可能にな
る。

【００２４】好適な埃フィルタスクリーンスリーブ８８
は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の細かい
網目のスクリーンであり、このスクリーンは、触媒に接
触及び触媒を汚染する１マイクロメートル又はそれ以上
の大きさの埃及び汚染物質の粒子を濾過及び採取する。
触媒との接触及び触媒の汚染は、触媒コンバータの故障
の主要な原因として広く知られている。本発明の設計
は、触媒床を埃及び他の汚染物質との接触から守ること
により、又、フィルタ／触媒部材８０をハウジングベー
ス又は端部キャップ８２から容易に脱着でき、触媒が有
効な寿命を保つための定期的な洗浄及び交換のために埃
フィルタスリーブ８８の脱着を容易にする外部円筒形ハ
ウジング又はケーシング７０Ａ内に囲うことにより、装
置の寿命の間、触媒床の効率を保つことを可能にする。

【００２５】本発明の好適な実施形態によれば、本発明
の触媒床９０は、オゾンガスが接触した際に無害な酸素
ガスに変換する細粒状オゾン分解触媒の縮小床を備え
る。粒状床は、ケーシングユニット又は保持スクリーン
アセンブリ９１によって囲まれ、この保持スクリーンア
センブリ９１は、ステンレス鋼で編まれた、１６ｘ１６
メッシュ（16x16 mesh）、ワイヤの直径が約０．０５８
ｃｍ（０．０２３インチ）、開口部の幅が約０．０９１
６ｃｍ（０．０４インチ）、開口部の面積が３９．９％
のワイヤ布などの内部及び外部気体浸透可能スリーブ９
２を有する。

【００２６】触媒スクリーンアセンブリ９１の充填は、
スクリーンスリーブ９２の間の空間を触媒細粒で充填
し、１００から２００サイクル／分で１．３から１．６
の振幅で約３０秒間振動させて細粒の縮小又は安定化を
引き起こし、この処理を、更なる安定化が起こらなくな
るまで繰り返すことにより達成される。

【００２７】本発明の装置及び方法に使用するために適
切な触媒活性粒状物質は、事実上、当業者には広く知ら
れた、オゾン又はその他の危険な気体を比較的無害な生
成物に変換できるいずれの物質であってもよい。典型的
な、この目的に適した触媒活性オゾン中和物質は、歴史
的に「ホプカライト」（hopcalites）と呼ばれる物質を
含む。

【００２８】簡単に述べると、これらの触媒は、金属酸
化物又は、より一般的な金属の塩基性硫酸塩、酢酸塩、
又は炭酸塩を、単独で又は混合して含む。これらの物質
は、細かく分けられた粒状物質を作り出すことを目的と
した条件下で調製される。酸化物、塩基性炭酸塩、塩基
性酢酸塩、及び塩基性硫酸塩が触媒として活動すると知
られている金属は、以下を含む。マンガン、コバルト、
銅、鉄、ニッケル、ビスマス、鉛、及び銀。実際には、
単一の化合物が機能するよりも、上述の物質の二つ又は
それ以上の混合物が好適である。さらに、これらの化合
物又はこれらの化合物の混合物の触媒活動は、非常に少
ない数量の細かく分けた金属、特に、白金族の金属（こ
れらの金属は助触媒として知られる）を加えることによ
り、更に高められる。

【００２９】好適な二段階フィルタ装置は、オゾンガス
触媒コンバータであるが、本発明の設計は、匂い、有毒
ガス、及び／又は他の好ましくない又は望まれない気体
を除去するための触媒処理の前に、空気／気体を予備フ
ィルタすることが望まれるいずれの二段階空気／気体処
理装置において使用してもよいことを理解すべきであ
る。

【００３０】本発明は、特定の好適な実施形態を参照し
詳細に説明されたが、本発明の精神及び範囲から逸脱す
ること無くこの特定の詳細に様々な変更を加えることが
できることを理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の触媒変換ユニットを備える静電複写
機械の例を示す概略図である。

【図２】 本発明による触媒変換ユニットの正面図であ
る。

【図３】 図２のユニットの、図中の線３−３に沿った
端面図である。

【図４】 図２及び図３に示すオゾン触媒変換ユニット
の軸方向断面図である。

【符号の説明】

１０ ベルト、１２ 感光性表面、１４ 導電性支持
物、１６，５２ 矢印、１８ 剥ぎ取りローラ、２０
張力ローラ、２２ 駆動ローラ、２４ モータ、２６，
２８，５０，６４ コロナ放電装置、３０ 元の文書、
３２ 透明な圧版、３４ ランプ、３５ レンズ、３８
磁気ブラシ現像ローラ、４０ 支持物質、４２ シー
ト供給装置、４４ 供給ローラ、４６ スタック、４
８，６０ シュート、５４ 融着アセンブリ、５６ 加
熱融着ローラ、５８ 支援ローラ、６２ 受取りトレ
イ、６６ 繊維性ブラシ、６８ 埃予備フィルタ／オゾ
ン触媒変換ユニット、７０ ハウジング、７０Ａ シェ
ル又はケーシング、７２ 入口、７４ 排出口、７６
後部ブラケット、８０ フィルタ／触媒部材、８２ 端
部キャップ、８４ ドーム型キャップ、８６ 環状通
路、８８ 外側埃フィルタスクリーンスリーブ、９０
内部チューブ状床、９１ ケーシングユニット、９２内
側及び外側空気浸透性スリーブ、９４ 端部軸受筒、Ａ
帯電ステーション、Ｂ 露光ステーション、Ｃ 現像
ステーション、Ｄ 転写ステーション、Ｅ引き離しステ
ーション、Ｆ 融着ステーション、Ｇ 洗浄ステーショ
ン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 埃粒子の触媒床上又は触媒床内の通過に
   よる触媒の汚染又は劣化を除くために、無害な気体へと
   中和可能な好ましくない気体を含む気体排出物が気体中
   和触媒床を通過する前に、前記気体排気物から前記埃粒
   子を予備濾過するための触媒変換ユニットであって、 前記触媒変換ユニットは、脱着可能、洗浄可能、及び交
   換可能な埃フィルタスクリーンを有し、 前記埃フィルタスクリーンは、前記気体中和触媒床の近
   くに配置された埃採取メッシュを有し、定期的な洗浄又
   は交換のために、前記触媒床と干渉することなく前記触
   媒変換ユニットから脱着可能に支持されていることを特
   徴とする触媒変換ユニット。
2. 【請求項２】 埃粒子の触媒床上又は触媒床内の通過に
   よる触媒の汚染又は劣化を除くために、静電複写機械か
   らのオゾンを含む気体排出物がオゾン中和触媒床を通過
   する前に、前記気体排気物から前記埃粒子を予備濾過す
   るための触媒変換ユニットであって、 前記触媒変換ユニットは、脱着可能、洗浄可能、及び交
   換可能な埃フィルタスクリーンを有し、 前記埃フィルタスクリーンは、オゾン中和触媒層又は床
   の近くに配置された埃採取メッシュを有し、定期的な洗
   浄又は交換のために、前記触媒床と干渉することなく前
   記触媒変換ユニットから脱着可能に支持されていること
   を特徴とする触媒変換ユニット。