JP2006113319A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電過程において画像形成装置内雰囲気中で発生するオゾンやＮＯｘ（ノックス）などの発生原因となる酸素の濃度を効率的に低減し、潜像パターン流れを抑制して高品質画像の形成を可能とすると共に、搭載する燃料電池の電解質劣化を防止して安定稼動を可能とする画像形成装置を提供する。
【解決手段】少なくとも像担持体と、帯電手段、露光手段、現像手段、及び燃料電池を搭載した画像形成装置とし、搭載される燃料電池のカソード側ガス供給口を装置の筐体内と筐体該に設ける。そしてセンサーにより筐体内の酸素濃度を検知し、該酸素濃度に応じて筐体内又は筐体外のカソード側ガス供給口を選択して切り替え筐体内の酸素濃度を低減すると共に、カソード側から排気されるガスを筐体内に排出させてさらに筐体内酸素濃度を減少させるように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、環境問題に配慮したパターン形成装置に関し、特に、燃料電池を搭載しオゾンやＮＯｘ等の発生を抑制する構成とした画像形成装置に関する。

温暖化ガスに代表される環境問題の観点からクリーンエネルギー源として、燃料電池が注目され急ピッチで開発が進められている。特に、固体電解質型燃料電池は、低温動作特性が良好であることや小型で高出力密度が得られるため研究開発が活発に進められている。
一方、電子写真装置等の帯電手段を用いるパターン形成装置、いわゆる画像形成装置では、放電によってオゾンやＮＯｘ（以降、「ノックス」と略称する。）などの放電生成物が生じ、画像形成において悪影響を及ぼす。

このような問題に対処するため、放電領域を内包するカバー内に低酸素濃度のガス（窒素ガス又は希ガス）を導入する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
しかし、上記提案では具体的な低酸素ガス環境を作る手段について記載されておらず、また、このような低酸素で高窒素ガス（又は希ガス）を生成させる供給手段は、通常大型な装置が必要となり、小型化を要請される画像形成装置に適用するには難点がある。

また、燃料電池を搭載して、電力エネルギーを電子写真プロセス動作の駆動部と制御部に供給すると共に、熱エネルギーを加熱定着手段に供給する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
この方法の目的は、消費電力を低く抑え、ノイズの発生や影響を少なくすることにあり、環境対策や潜像パターン流れ対策を講ずるためのものではない。従って、本発明において問題とする放電によって生ずるオゾンやノックスなどの放電生成物を抑制する対策については記載されていない。

あるいは、定着器の近傍の気体を移送するためのファンと電荷担持体を荷電する帯電器近傍の気体を移送するためのファンを設けて、帯電器周りのオゾンを有効に除去し、かつ定着器周りの温度上昇を防ぐ方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
上記方法によれば、目的とする課題解決に対して一定の効果が得られるが、オゾンやノックスなどの放電生成物の発生そのものを抑制するものではなく、発生したオゾンやノックスなどを少なくとも装置内で飛散させる点で環境対策としては十分とは云えなかった。長期にわたり潜像パターン流れを防ぐためには、オゾン除去フィルタの捕獲性能が高いものを選択しなければならないなど、オゾン抑制が十分ではなかった。

特開平１１−３０５５２２号公報 特開２００３−２７０９８０号公報 特開２００２−４０８９２号公報

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、帯電過程において画像形成装置内の雰囲気中で発生するオゾンやノックスなどの発生原因となる酸素の濃度を効率的に低減し、潜像パターン流れを抑制して高品質画像の形成を可能とすると共に、搭載する燃料電池の電解質劣化を防止して安定稼動を可能とする画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明者らは鋭意検討した結果、画像形成装置に搭載した燃料電池のカソード側ガス供給口を筐体内に設け、筐体内雰囲気中の酸素を消費させ、さらに必要によりカソード側から排気されるガスを筐体内に排出させることによって、筐体内雰囲気中の酸素濃度が低減でき、これによってオゾンやノックスの発生が抑制され上記課題が解決されることを見出し本発明に至った。以下、本発明について具体的に説明する。

すなわち、本発明は、少なくとも像担持体と、帯電手段、露光手段、現像手段、及び燃料電池を搭載した画像形成装置において、
前記燃料電池のカソード側ガス供給口が、該装置の少なくとも筐体内に設けられたことを特徴とする画像形成装置である。

ここで、前記燃料電池が固体電解質型燃料電池であることが好ましい。
さらに、上記固体電解質型燃料電池が固体高分子型燃料電池であることが好適である。

また、上記いずれかの画像形成装置において、前記装置における燃料電池のカソード側ガス供給口が、さらに装置筐体外に設けられたことが好適である。

ここで、上記画像形成装置において、該装置の筐体内にセンサーを設置して該センサーにより筐体内の酸素濃度を検知し、該酸素濃度に応じて筐体内又は筐体外のカソード側ガス供給口を選択し、切り替えるように構成されたことが好適である。

また、上記いずれかの画像形成装置において、前記燃料電池のカソード側から出る排気ガスを筐体内で排出するように構成されたことが望ましい。

ここで、上記画像形成装置において、前記排気ガス中に含まれる水分を除湿するように構成されたことが好適である。

さらに、上記いずれかの画像形成装置において、前記燃料電池がオゾンフィルターを備えていることが好ましい。

そして、上記いずれかの画像形成装置において、前記装置が排気ファンとオゾンフィルターを備え、装置のメインスイッチがＯＦＦにされた後も該排気ファンが動作するように構成されたことが好ましい。

また、上記いずれかの画像形成装置において、前記燃料電池に用いられるアノード側供給燃料がアルコール化合物と水を含むことが好適である。
ここで、上記アルコール化合物がエタノールであることが好適である。

さらに、本発明は、少なくとも像担持体と、帯電手段、露光手段、現像手段、及び燃料電池が搭載され、該燃料電池のカソード側ガス供給口が、装置の筐体内と筐体外に設けられ、かつ筐体内にセンサーが設置された画像形成装置を用いた画像形成方法において、
前記センサーにより筐体内の酸素濃度を検知し、該酸素濃度に応じて筐体内又は筐体外のカソード側ガス供給口を選択して切り替え、かつカソード側から排気されるガスを筐体内で排出して画像を形成することを特徴とする画像形成方法に係るものである。

本発明の画像形成装置によれば、装置筐体内雰囲気中の酸素濃度が効率良く低減でき、これによって帯電過程における放電によるオゾンやノックスの発生が抑制され、潜像パターン流れなどが防止されて高品質の画像形成が可能となる。
また、オゾンやノックスが低減することによって搭載する燃料電池の電解質そのもの劣化を防止することができ、燃料電池及び装置の安定稼動を可能とする。そして、本発明の構成によれば環境保全性および安全性が高い画像形成装置を提供することができる。

前述のように本発明の画像形成装置は、少なくとも像担持体と、帯電手段、露光手段、現像手段、及び燃料電池を搭載しており、燃料電池のカソード側ガス供給口を装置の少なくとも筐体内に設けて構成されている。
すなわち、燃料電池のカソード側ガス供給口から筐体内雰囲気中の酸素を消費して電力を発生し、これによって筐体内雰囲気中の酸素濃度を低減する。筐体内雰囲気中の酸素濃度の低減により、パターン形成時の放電による帯電過程で生じるオゾンやノックスの発生を抑制することができる。

オゾンやノックスは、潜像パターン流れを生じさせる原因物質であり、これが抑制されれば高品質の画像形成が可能となる。また、燃料電池がカソード側ガス供給口から筐体内雰囲気中の酸素を吸気する際、オゾンやノックスが含有されていれば燃料電池の電解質が劣化するが、本発明の筐体内雰囲気中の酸素濃度を低減する構成とすることによってオゾンやノックスの発生が抑制され、燃料電池の寿命を延ばし安定稼動が可能となる。
以下、本発明の好適な実施の形態について図を参照して説明する。

図１に、本発明における画像形成装置の一例であるデジタル複写機の概略構成図を示す。デジタル複写機は原稿を読取ってパターン、いわゆる画像の再現を可能にした画像形成システムである。
図１において、まず、原稿Ｍが原稿台の透明板２ａの上に置かれ、原稿マット２ｂにより固定される。この原稿Ｍに対して露光手段である光学系の照明ランプ４１ａからの光と反射鏡４１ｂからの光が同時に照射される。照射された光の反射光が照明ランプ４１ａと一体となって移動する移動反射ミラー４１ｃと、この移動反射ミラー４１ｃの１／２の移動速度をもつて同一方向へ移動する移動反射ミラー４２ｄ、４２ｅに反射する。この光路長を保ちながら原稿Ｍを走査するイメージ光がレンズ４３ａを通り、固体撮像素子４３ｂに受光される。

固体撮像素子４３ｂの出力は、図示しないパターン処理部でシエーデイング補正、γ変換による階調補正、多値化処理による中間調の再現、などの信号処理がなされた後、レーザドライバユニツト５ａに入力し、半導体レーザー５ｂよりポリゴンミラー５ｃへ光出力として出力される。ポリゴンミラー５ｃは、スキヤナーモータ５ｄにより回転させられているため、像担持体である感光ドラム６の回転方向に対して垂直にレーザー光が走査される。
また、感光ドラム６上をレーザー光が走査開始する、およそ１１ｍｍ程度前の位置にホトセンサ５ｅが配置されており、これにレーザー光が当るとＢＤ（ビーム検出）信号を発生するようになっている。ＢＤは、レーザーによる１ラインの書き出しタイミングを決めるものであり、またラインメモリにおけるイメージデータの１ライン分の出力タイミングを決めるものである。

感光ドラム６は、矢印方向に回転して画像形成プロセスを実行する。感光ドラム６は、レーザー光が照射する直前に図示しない高圧電源から負の高圧電流を供給されている帯電手段である帯電器７により負に一様に帯電させられている。そして、感光ドラム６は、上記レーザー光が走査することにより潜像が形成される。形成された潜像は現像手段である現像器８により現像され、静電潜像が顕像化される。その後、静電潜像を消去するためのＱＬ９により負に帯電された静電潜像が消去される。

次に、給紙カセツト１３ａから給紙ローラー１３ｂの回転によって送られてきた記録紙をレジストセンサー１３ｃで検出し、レジストローラー１３ｄに突き当て状態で一時停止させる。そして、感光体上のパターンとタイミングを合せてレジストローラー１３ｄを回転させることにより、記録紙はレジストローラー１３ｄを通り、感光ドラム６の下に達する。

そこで感熱ドラム６上のトナーパターンが、図示しない高圧発生装置から正の高圧電流が供給されている転写用電極１０によって記録紙に転写される。次いで、図示しない高圧発生装置からＡＣ高圧電流が供給されている分離用電極１１によって記録紙が除電されて感光ドラム６から分離される。

転写が完了した感光ドラム６は、残留電荷を無くするためのＱＬ１２を通過後、転写せずに僅かに残留したトナーがクリーニング装置１３で掻き取られ、クリーニングされた感光ドラム６は次の画像形成に備える。

一方、感光ドラム６から分離されたトナーパターンが載った記録紙は、搬送ベルト1７によって送られ、定着装置1８の上ローラー1８ａと下ローラー1８ｂを通過することによって加圧と加熱が行われパターン、すなわち画像が定着される。定着された画像は、吹いたり、擦ったりしても乱れることが無くなる。

上記動作は、商用電源からの電力と本発明における装置に搭載の燃料電池からの直接あるいは電圧をコンバートした電力を併合して行うことができる。あるいは、装置に搭載の燃料電池からの直接あるいは電圧をコンバートした電力だけで行うことができる。このような構成とすることによって、どのような環境下でも効率良く、安定した稼動を行うことができる。
なお、本発明の画像形成装置、いわゆるパターン形成装置は前記図１に示したデジタル複写機の他に、例えば、電子機器用の配線パターンなどを作成する場合の工業プリントなどにも広く用いることが可能である。

上記本発明における燃料電池は、固体電解質型燃料電池であることが好ましく、さらに好ましくは固体高分子型燃料電池であることが好適である。
すなわち、固体電解質型燃料電池、特に固体高分子型燃料電池とすることによって小型で高出力密度の電力が得られ、また低温時における動作特性を良好とすることが可能であり、カソード側供給ガスとして酸素を用いる構成とすることができ、本発明の目的を達成するための構成として適している。

本発明の画像形成装置に搭載される燃料電池は、装置に隣接するか、あるいは前記図１に示したように筐体内に内蔵することができる。例えば、燃料電池を筐体に内蔵する場合、アノード側の燃料は筐体内に配備される貯蔵タンクから供給され、一方、カソード側に導入されるガス（酸化剤：酸素ガス）は筐体内の流路に設置されたポンプを介して筐体内または筐体外と接続したカソードガス供給口から供給される。
以下、本発明における燃料電池について図を参照して説明する。

図２は、本発明における燃料電池としてプロトン伝導型固体高分子電解質を使用した場合を例とし、その発電概念を示す模式図である。
燃料電池の基本的構成要素として、中心にイオン伝導体(図２の場合はプロトン伝導体：Ｈ^＋伝導電解質)が存在し、その両側にアノード（負極）およびカソード（正極）が配置された構成を有している。プロトン伝導型の電解質が使用される場合は、アノード側にプロトン源となる燃料（水素、アルコールなど）が直接供給され、例えば、直接形燃料電池ではアルコール燃料からアノード内の触媒作用により水素イオンが発生する。この時、発生する電子は、外部回路に流れ出る。発生した水素イオンは、プロトン伝導体中を伝搬してカソードに達する。一方、カソード側にカソードガス（空気、酸素など）が供給されることにより、水素イオンと酸素と外部回路を通して流れてくる電子とが反応して水を生成する。これによって電力を発生する。以上が発電の概念で、これを反応式として表すと以下のようになる。
なお、上記直接形燃料電池の他、周知の方法により水素を発生させる改質形燃料電池の方式を用いても本発明の効果は得られる。

（水素燃料の場合）
アノード反応：Ｈ₂ → ２Ｈ^＋ ＋ ２ｅ⁻
カソード反応：２Ｈ^＋ ＋（１／２）Ｏ₂ ＋ ２ｅ⁻ → Ｈ₂Ｏ
全反応：Ｈ₂ ＋（１／２）Ｏ₂ → Ｈ₂Ｏ

（アルコール燃料の場合）
アノード反応：
メタノールの場合；ＣＨ₃ＯＨ ＋ Ｈ₂Ｏ → ６Ｈ^＋ ＋ ６ｅ⁻ ＋ ＣＯ₂
エタノールの場合；Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ ＋ ３Ｈ₂Ｏ → １２Ｈ^＋ ＋ １２ｅ⁻ ＋ ２ＣＯ₂
カソード反応：
水素燃料の場合と同じ。

上記反応式に示すように、燃料電池のカソードでは酸素を消費する。このため、本発明の構成のように、画像形成装置の筐体内にカソード側ガス供給口を設け、筐体内雰囲気中の酸素をカソードに供給することにより、筐体内の酸素を消費することができる。これによって、帯電過程の放電によりオゾンやノックスを発生させる原因物質となる酸素を減少または除去することができる。従って、オゾンによる燃料電池電解質の劣化低減とオゾン、ノックスによる潜像パターン流れを低減することができる。

カソード側ガス供給口は、前記図１の帯電器７から離れたところに設けられていてもよいが、好ましくは、帯電器７付近にカソード側ガス供給口を設けることにより、効率的に帯電器付近の雰囲気中の酸素を消費したり、生成したオゾンやノックスなどの潜像パターン流れの原因物質を低減することができる。
さらに好ましくは、帯電器を包囲するケース内に供給口を設けて帯電器付近の酸素を消費するのがよい。帯電器のケース内や帯電器近傍からカソード側に供給するガスを吸引することにより、酸素や生成したオゾン、ノックスなどを筐体内に飛散させ、充満させることなく効率的に除去することが可能となる。

さらには、カソード側ガス供給口に酸素富化膜を備え、この酸素富化膜を介すことによって、より積極的に帯電器ケース内や帯電器近傍の酸素を消費することができ、かつカソード側燃料として高い酸素濃度のガスが得られ、安定した発電を行うことができる。

また、前記図１に図示しないセンサーを設置し、このセンサーによって筐体内の酸素濃度を感知し、筐体内の酸素濃度が低減したときに燃料電池のカソードガス燃料が不足になるのを防ぐため、筐体外からカソード側ガスを供給するよう制御する構成とすることができる。すなわち、画像形成装置の筐体内に設置したセンサーにより筐体内の酸素濃度を検知し、酸素濃度に応じて筐体内又は筐体外のカソード側ガス供給口を選択し、切り替えるように構成する。
これにより、画像形成装置筐体内の酸素濃度の低減と燃料電池の発電の安定性をバランス良く維持することができる。また、筐体内雰囲気中の酸素濃度が大気中の濃度と同等程度に上昇した時は、カソード側のガス供給を筐体外から筐体内に切り替えを行なうことにより、潜像パターン流れを防止する。また、この各カソードガス供給口の全面的な切り替え以外に、筐体内の酸素濃度に応じて、筐体内と筐体外からのカソードガス供給量の割合を変化させて導入するようにしても構わない。

上記のように筐体内または、筐体外から供給したカソード側に供給するガスはカソード極で酸素が消費されるため、カソード側から排気されるガス中に含まれる酸素は供給した筐体内または筐体外の酸素濃度より低減している。このため、燃料電池のカソード側から排気されるガス（排気ガス）を筐体内で排出するように構成することによってより効率的に酸素濃度の低減を促進することができ、画像形成装置をより酸素濃度の低い環境下に置くことが可能である。なお、図１においてカソード側ガスの給、排気口はクリーニング部材１３から隔離、または離れたところに設けてトナーの飛散を防止することが望ましい。
この際、排気ガスの排出は帯電手段（帯電器）の設置される近傍であることが望ましい。さらに好ましくは、図３に示すような帯電器のケース内にカソード側排気ガスの排気口を設けるのがよい。以下、図３について概略を説明する。

図３は、本発明における燃料電池のカソード側におけるガス供給口とガス排気口が帯電器のケースに設けられた構成例を示す模式図である。
図３において、５７は、帯電器を構成する帯電ローラー６２を包囲するケースを示し、５８は、ケース５７内の気密性を高めるためのシール部材を示す。このケース５７に貼着されたシール部材５８に感光体ドラム６０が当接するようにされている。そして、帯電器のケース５７は、帯電ローラー６２を包囲すると共に、それを支持するように構成されている。また、ケース５７に貼着されたシール部材５８は、矢印方向に回転する感光体ドラム６０表面にダメージを与えないように適切な材料、及び当接圧が選定されている。帯電器のケース５７にはカソード側のガス供給口（カソードガス供給口）７１とカソード側のガス排出口（カソードガス排出口）７０が設けられている。このカソードガス排出口７０からケース５７で包囲された帯電器内に直接酸素濃度が低減した排気ガスが供給できるため、より効果的に帯電器内の酸素濃度を減少させることができる。

また、前記反応式で示したように、カソード側の排気ガス中には水素と酸素が反応して生成した水が含まれている。このため、排気ガスを一度冷却して水分を分離し、除湿してから筐体内に排気することが望ましい。除湿により回収された水分は、アノード電極側の
水素生成反応において用いられる水分、すなわち加湿に再利用することができる。カソード側排気ガスから水分を除去することにより、筐体内が高湿度になるのを防ぎ、転写ドラム上で潜像パターン流れが発生しやすくなるのを防止することができる。

前述のように、像担持体である感光体を帯電する際、帯電器によりオゾンが発生する。このオゾンは、強い酸化力があるため、金属や有機物を酸化してしまうものであり、燃料電池の固体高分子電解質もオゾン暴露により酸化され、劣化する。画像形成装置内における雰囲気中の酸素濃度を低減することによりオゾンの発生を減少させることができるが、さらに積極的にオゾンを除去するため、燃料電池にオゾンフィルターを備えることが好適であり、オゾン除去フィルターを設けた燃料電池は長期にわたり安定した出力が得られる。
例えば、前記図１に示したようにカソード側ガス流路の供給口側にオゾン除去フィルターを設置した構成とすることができる。このオゾン除去フィルターにより、画像形成装置の帯電器により発生したオゾンが除去、低減された酸素を含有した燃料が供給される。
なお、オゾン除去フィルターは、上記のように画像形成装置内で発生するオゾンを除去するだけでなく、装置が設置されるオフィスなどの外部環境においてオゾンが発生するような場合にも機内への有害ガス侵入を阻止する重要な役割を担っている。これによって、例えば、固体高分子電解質型の燃料電池のより長期安定稼動が可能となる。

一般的に画像形成装置のメイン電源をＯＦＦにすることによって、前記画像形成の各手段の機能動作を維持するための電力供給が停止する。しかしながら、メイン電源をＯＦＦにした後も、直前の帯電により発生したオゾンが帯電器周辺から完全に除去されておらず、徐々に筐体内を拡散して、装置の隙間から漏れ出ることがある。
このため、画像形成装置に排気ファンを備え、装置のメインスイッチがＯＦＦされた後も排気ファンが作動するように構成し、画像形成装置内で発生したオゾンを帯電器付近から完全に除去することが好ましい。この場合、排気ファンとオゾン除去フィルターを併設することがさらに好ましい。例えば、前記図１において示したように帯電器の背面に排気ファンとオゾン除去フィルターが設けられた構成とすることができる。

本発明の画像形成装置においては、メイン電源をＯＦＦにした直後も帯電器付近のオゾン除去排気ファンを継続して動作させて、オゾン除去フィルターによりオゾン除去を行なうように構成する。すなわち、画像形成装置のメイン電源をＯＦＦにした場合、画像形成の機能は停止し、また燃料電池のカソードとアノードの発電部に対する新たな燃料の供給は行なわれないが、電源ＯＦＦ直前に発電部に供給されていた燃料と、燃料流路に残存した燃料があるため、発電が継続する。この余剰燃料による電力を用いて排気ファンを動作させることができ、パターン形成装置筐体内のオゾンを除去することができる。
これにより、メイン電源をＯＦＦの画像形成装置筐体内、及び画像形成装置形成装置付近のオゾン濃度を低下させることができると共に、燃料電池のカソードガスの供給口側に設置されたオゾン除去フィルターを通過したガス（空気）にはさらにオゾンが検出されず、燃料電池停止時においても、電解質の劣化が防ぐことができる。

本発明における燃料電池に用いられるアノード側供給燃料は、用途に合せて適宜設定されるものであるが、基本的にはいかなる燃料も充填可能である。しかしながら、本発明における燃料電池は画像形成装置に搭載されるものであるため、小型化、軽量化が要求され、体積及び重量エネルギー密度に優れる燃料を使用することが好ましい。特に、体積エネルギー密度に優れる燃料が望ましい。このため、気体状燃料は体積エネルギー密度に劣るため好ましくなく、液体状燃料、固体状燃料がこの順に好ましい。

例えば、1分子の酸化反応より取り出せる電子数が水素であれば２個、一方、下記式に示すようにメタノールであれば６個、エタノールであれば１２個である。これから、各々の分子１ｍｏｌから取り出せるクーロン量はそれぞれ理論値として、水素の場合：96500×2Ｃ、メタノールの場合：96500×6Ｃ、エタノールの場合：96500×12Ｃとなる。各々の密度、分子量を考慮し、1ｃｃ当たりのクーロン量に換算すると水素で約9Ｃ/ｃｃ、メタノールで約14400Ｃ/ｃｃ、エタノールで15200Ｃ/ｃｃのエネルギー密度となる。常圧の気体としての水素は単位体積あたりのエネルギー密度は著しく低くなることになる。メタノールとエタノールは酸化反応には水分子がそれぞれ、１分子、３分子必要であるが、これを加味しても液体燃料が優れることは明らかである。
メタノールの場合：ＣＨ₃ＯＨ ＋ Ｈ₂Ｏ → ６Ｈ^＋ ＋ ６ｅ⁻ ＋ ＣＯ₂
エタノールの場合：Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ ＋ ３Ｈ₂Ｏ → １２Ｈ^＋ ＋ １２ｅ⁻ ＋ ２ＣＯ₂

高圧状態の水素あるいは液体水素を使用することも可能であるが、燃料の容器を堅牢にする必要が生じ、容器込みのエネルギー密度を考慮すると、常温常圧で液体あるいは固体状態の燃料がやはり優れている。

燃料電池に用いられるアノード側供給燃料として具体的には、水素吸蔵合金に蓄えた水素、ガソリン、液体状炭化水素、液体状アルコール化合物などの固体状、液体状燃料が使用できるが、本体燃料電池の小型化が可能な点、体積エネルギー密度に優れる点から、アルコール化合物が好ましい。なかでも、炭素数４以下のアルコールを使用することがこのましく、さらに好ましくは、安全性が高く、生合成が可能である点や環境面からエタノールを使用することがこのましい。
なお、上記式に示したようにこれらアルコール化合物を原料として水素イオンを発生させるためには水が必要である。

本発明においては、前記のように、少なくとも像担持体と、帯電手段、露光手段、現像手段、及び燃料電池が搭載され、燃料電池のカソード側ガス供給口が、装置の筐体内と筐体外に設けられ、かつ筐体内に酸素濃度を検知するセンサーが設置された画像形成装置を用い、センサーによって筐体内の雰囲気中の酸素濃度を検知しながら、カソードガス供給が不足とならないように酸素濃度に応じて筐体内又は筐体外のカソード側ガス供給口を選択して切り替えると共に、カソード側から排気されるガスを筐体内に排出するようにして画像を形成することができる。
このような画像形成方法によって、オゾンやノックスの発生が抑制され、潜像パターン流れなどのない高品質の画像形成ができる。また、環境保全性および安全性が高く、燃料電池及び装置の安定した稼動が実行できる。

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
前記図１に示した構成と同様の画像形成装置を用いてオゾンやノックスの発生、感光体ドラム上の潜像パターン流れ、燃料電池及び装置の安定稼動について評価した。
＜構成条件＞
画像形成装置：デジタル複写機
燃料電池：固体高分子型燃料電池
カソード側供給ガス：筐体内供給口（筐体内空気）と筐体外供給口（筐体外空気）切替
アノード側供給燃料：エタノール
カソード側排気ガス：筐体内排出（酸素濃度の低減した空気）

上記デジタル複写機を稼動し、評価した結果以下の結果が得られた。
（１）筐体内の酸素の消費が良好に行われ、オゾン、ノックスの発生が低減し、これによって潜像パターン流れを低減することができた。
［潜像パターン流れの確認実施例］
温度32度、湿度80％の環境下で、本発明の装置条件において3000枚連続で画像形成を行い、装置を温度32度、湿度80％の環境下に一晩放置したのち、画像を形成し潜像パターン流れの有無を確認した。
（２）酸素濃度を検知するセンサーの制御により、潜像パターン流れを低減する条件でカソードガスの供給が十分でき、燃料電池が安定稼動した。
（３）カソード側排気ガスを筐体内で排出することにより筐体内の酸素濃度を効率的に減少できた。
（４）カソード側排気ガス中に含まれる水蒸気を除去して、潜像パターン流れをさらに防止することができた。
（５）燃料電池に設置したオゾンフィルターにより筐体内のカソード側供給ガス（空気）からオゾンの除去を行い、固体高分子電解質の劣化が防止できた。
（６）排気ファンとオゾンフィルターを併置したことによって、デジタル複写機のメインスイッチをＯＦＦにした後の複写機内、外の雰囲気中のオゾン濃度が低減した。また、
燃料電池のカソード及び電解質の劣化を防止することができた。
（７）アノード側供給としてエタノールを用いたことによって、エネルギー密度が高く、環境保全性及び安全性の高い燃料電池を搭載した画像形成装置を構成することができた。

本発明における画像形成装置の一例を示すデジタル複写機の概略構成図である。 本発明における燃料電池としてプロトン伝導型固体高分子電解質を使用した場合の発電概念を示す模式図である。 本発明における燃料電池のカソード側のガス供給口とガス排気口が帯電器のケースに設けられた構成例を示す模式図である。

符号の説明

Ｍ 原稿
２ａ 透明板
２ｂ 原稿マット
４１ａ 照明ランプ
４１ｂ 反射鏡
４１ｃ 移動反射ミラー
４２ｄ、４２ｅ 移動反射ミラー
４３ａ レンズ
４３ｂ 固体撮像素子
５ａ レーザドライバユニツト
５ｂ 半導体レーザー
５ｃ ポリゴンミラー
５ｄ スキヤナーモータ
６ 感光ドラム
７ 帯電器
８ 現像器
９ ＱＬ
１０ 転写用電極
１１ 分離用電極
１２ ＱＬ
１３ クリーニング装置
１３ａ 給紙カセツト
１３ｂ 給紙ローラー
１３ｃ レジストセンサー
１３ｄ レジストローラー
１０ 転写用電極
１１ 分離用電極
１２ ＱＬ
１３ クリーニング
１７ 搬送ベルト
１８ 定着装置
１８ａ 上ローラー
１８ｂ 下ローラー

Claims (12)

1. 少なくとも像担持体と、帯電手段、露光手段、現像手段、及び燃料電池を搭載した画像形成装置において、
   前記燃料電池のカソード側ガス供給口が、該装置の少なくとも筐体内に設けられたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記燃料電池が固体電解質型燃料電池であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記固体電解質型燃料電池が固体高分子型燃料電池であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記装置における燃料電池のカソード側ガス供給口が、さらに装置筐体外に設けられたことを特徴とする１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記装置の筐体内にセンサーを設置して該センサーにより筐体内の酸素濃度を検知し、該酸素濃度に応じて筐体内又は筐体外のカソード側ガス供給口を選択し、切り替えるように構成されたことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記燃料電池のカソード側から出る排気ガスを筐体内で排出するように構成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記排気ガス中に含まれる水分を除湿するように構成されたことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記燃料電池がオゾンフィルターを備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記装置が排気ファンとオゾンフィルターを備え、装置のメインスイッチがＯＦＦにされた後も該排気ファンが動作するように構成されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記燃料電池に用いられるアノード側供給燃料がアルコール化合物と水を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記アルコール化合物がエタノールであることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 少なくとも像担持体と、帯電手段、露光手段、現像手段、及び燃料電池が搭載され、該燃料電池のカソード側ガス供給口が、装置の筐体内と筐体外に設けられ、かつ筐体内にセンサーが設置された画像形成装置を用いた画像形成方法において、
    前記センサーにより筐体内の酸素濃度を検知し、該酸素濃度に応じて筐体内又は筐体外のカソード側ガス供給口を選択して切り替え、かつカソード側から排気されるガスを筐体内で排出して画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
    
    
    

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