JP2006194971A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置の筐体内から発生する汚染物質が筐体外に放出されるのを防止することができるとともに騒音漏洩を防止することができ、環境を損ねるのを抑制することができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 筐体２内と外部との間で熱交換を行う熱交換器１７と、筐体２内で発生した汚染物質を筐体２内で処理する粉塵フィルタ１８、オゾン・ガスフィルタ１９および防塵タンク２０と、筐体２内を気密状態に維持するシール部材２５〜２８を設け、このシール部材２５〜２８は、給紙口１３および排紙口１４に設けられた給紙ローラ対１５および排紙ローラ対１６との間に形成される隙間と、通気孔と、前カバー２９と筐体２の間と、記録紙トレイ１０および装着部２ａの間とに設けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置に関し、例えば、電子写真プロセス上で発生する熱、浮遊トナー、水蒸気、オゾン、有臭ガス等の汚染物質が筐体外に放出を防止して、機器内で循環処理、あるいは屋外に放出するようにした画像形成装置に関する。

トナーを用いて記録紙に加熱定着を行う電子写真方式を採用した画像形成装置にあっては、感光体表面に静電潜像を形成した後、この静電潜像にトナーを付着させて可視像化した後、この可視像を記録紙に加熱定着して画像をコピーするようにしている。

ところで、感光体表面に静電潜像を形成する前段階として、帯電チャージャ若しくは帯電ローラにより感光体表面を帯電させる際、オゾンが発生する。また、定着部の熱は、定着周辺部を熱し、例えば、画像形成装置を構成する樹脂製品が熱せられることで有害・有臭ガスが発生する場合がある。

一方、乾式トナーに至っては現像器周辺等から、一部はこぼれ、一部は飛散して機内を浮遊し、さらには機内で記録紙を搬送する際、ガイドやローラとの摺動により紙粉が発生し、浮遊トナーと共に粉塵として機内に浮遊し汚染する。

このような汚染物質がそのまま機外へ放出された場合には、空気汚染、悪臭等、環境を損ねる恐れがあり、通常は機内気流設計を駆使しながら、オゾンや有臭ガスについては専用フィルタにより、また、粉塵については目の多少粗いスポンジ状をした粉塵フィルタによって捕集する方法が採用され、各環境規制値以下に落としてから機外へ放出するようにしている。

しかしながら、近年ブルーエンジェルマーク規制（通称ＢＡＭ規制）に代表されるように、汚染物質の種類が増加し、また、規制値も一層厳しくなり、上述した機内汚染物質の捕集方法の能力はさらなる向上が求められると共に、以上の汚染物質を決して機外へ放出しない改善策が望まれ始めた。さらには、同様の汚染問題として機器から漏洩する騒音規制も厳しくなりつつある。

このように不具合を解消可能なものとしては、乾式トナーを用い加熱定着を行う電子写真式の画像形成手段を備えた画像形成装置において、記録紙の給紙口および排出口に夫々設けられるローラ対と該給紙口および排出口との間に形成される隙間に配置されて機器内を気密状態にするシール部材と、給紙口の直外に位置する記録紙ストック部を機器外から気密化する給紙カバーと、機器内で発生する熱を機器外に放出するための熱交換ユニットと、浮遊トナー、オゾン、水蒸気、その他の有臭ガス等を循環処理する気体等処理手段とを備え、密封構造により騒音、強い光をも機器外に放出しないように構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１６８４８７号公報

しかしながら、このような従来の画像読取装置にあっては、給紙口および排出口に夫々設けられるローラ対と給紙口および排出口との間に形成される隙間、給紙口の直外に位置する記録紙ストック部を機器外から気密化する給紙カバーとにより、機器内を密閉しているが、機器を開放する外装カバーや外装カバーを開放して機器に着脱自在な給紙カセット等の機器とこの機器を収納する収納部とを密閉する構成とはなっていないため、実際の利用・保守を踏まえたシール性能が未だ十分ではなく、画像形成装置から発生する汚染物質の機外放出および騒音漏洩を十分に防止することができるとは言い難い。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、画像形成装置の筐体内から発生する汚染物質が筐体外に放出されるのを防止することができるとともに騒音漏洩を防止することができ、環境を損ねるのを抑制することができる画像形成装置を提供するものである。

本発明の画像形成装置は、トナーを用いて記録紙に加熱定着を行う電子写真方式の画像形成手段を備えた画像形成装置において、筐体と、前記筐体に設けられた記録紙の給紙口および排出口と、前記給紙口および排紙口にそれぞれ設けられたローラ対と、前記筐体に設けられた通気孔と、前記筐体を開閉する外装カバーと、前記筐体に着脱自在に装着され、前記外装カバーを開放したときに外部に引き出し可能な所定の機器と、前記筐体内と外部との間で熱交換を行う熱交換手段と、前記筐体内で発生した汚染物質を前記筐体内で処理する汚染物質処理手段と、前記筐体内を気密状態に維持するシール部材とを備え、前記シール部材は、前記給紙口および排出口に設けられたローラ対と前記給紙口および排出口との間に形成される隙間と、前記通気孔と、前記外装カバーと前記筐体の間と、前記所定の機器および前記機器の装着部の間とに設けられるものから構成される。

この構成により、画像形成装置の筐体に形成された給紙口および排紙口とローラの隙間、通気孔をシール部材によりシールするとともに、実際の利用、保守を踏まえて外装カバーと筐体の間、所定の機器およびこの機器が装着される装着部の間をシール部材によってシールすることにより、筐体内を気密状態に維持し、さらに、かつ筐体内で発生する汚染物質を筐体内で処理し、筐体内と外部との間で熱交換を行うことにより、画像形成装置の筐体内から発生する汚染物質が筐体外に放出されるのを防止することができるとともに騒音漏洩を防止することができ、環境を損ねるのを抑制することができる。

また、本発明の画像形成装置の前記熱交換手段は、液冷方式であるものから構成される。
この構成により、効率の良い熱交換を行うことができ、筐体内の発熱量が増加しても温度上昇を回避して、温度について信頼性を向上させることができる。

また、本発明の画像形成装置の前記熱交換手段は、凝縮性冷媒の潜熱を利用した冷却方式であるものから構成される。
この構成により、効率の良い熱交換を行うことができ、筐体内の発熱量が増加しても温度上昇をより一層回避して、温度について信頼性をより一層向上させることができる。

また、本発明の画像形成装置の前記熱交換手段は、前記筐体に設けられた放熱鋼板を有するものから構成される。
この構成により、放熱鋼板により熱伝達係数を高くすることができ、筐体内の発熱量が高い場合であっても温度上昇を回避することができる。

また、本発明の画像形成装置は、前記筐体内で発生する水蒸気を前記筐体外に輸送する輸送手段と、前記筐体外に設けられ、前記輸送手段によって輸送される水蒸気を貯水する貯水容器とを備えたものから構成される。

この構成により、筐体内で結露によって生じた水を環境にとって無害な形で機外に放出した後、貯水容器に貯水し、この貯水容器に貯水された水を自然蒸発・蒸散させることにより、貯水された水の廃棄も不要にすることができる。

以上説明したように、本発明は、画像形成装置の筐体内から発生する汚染物質が筐体外に放出されるのを防止することができるとともに騒音漏洩を防止することができ、環境を損ねるのを抑制することができる画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１〜図５は本発明に係る画像形成装置の第１の実施の形態を示す図であり、本実施の形態を複写機に適用した例を示している。なお、画像形成装置としては、複写機以外にプリンタ装置、ファクシミリ装置、複写機能とファクシミリ機能等を備えた複合機等の画像形成装置に適用することができる。

複写機１の筐体２内には画像形成手段を構成する感光体ドラム３、現像器４、帯電ローラ５、クリーニング部６、転写部７、定着装置８が設けられている。
帯電ローラ５は感光体ドラム３の表面を帯電するようになっており、この感光体ドラム３上には画像データに書き込む書き込み部９により静電潜像が形成される。

現像器４は感光体ドラム３上の静電潜像にトナーを付着して可視像化するようになっており、このトナー像は、記録紙Ｐに転写される。具体的には、感光体ドラム３の下方には所定の機器である記録紙トレイ１０が設けられており、この記録紙トレイ１０に収納された記録紙Ｐはローラ対１１に案内されることにより、図示しない搬送経路に沿って搬送される。

この記録紙Ｐはレジストローラ対１２によりトナー像の形成と同期が取られた後、感光体ドラム３と転写部７間に搬送される。転写部７は、感光体ドラム３上のトナー像を記録紙Ｐに転写するようになっており、クリーニング部６は感光体ドラム３上に付着する不要なトナーを感光体ドラム３上から除去する。

定着装置８は、加熱ローラ８ａおよび加圧ローラ８ｂから構成されており、トナー像が転写された記録紙にトナー像に加圧定着するようになっている。
また、筐体２には給紙口１３および排紙口１４が設けられており、この給紙口１３および排紙口１４にはそれぞれ給紙ローラ対（ローラ対）１５および排紙ローラ対（ローラ対）１６が設けられている。

給紙口１３には手差しトレイ３５が設けられており、手差しトレイ３５から給紙口１３に挿通される記録紙Ｐは給紙ローラ対１５によってレジストローラ対１２側に搬送される。また、定着装置８によってトナー像が定着された記録紙Ｐは排紙ローラ対１６によって排紙口１４から筐体２の外部に排紙される。

また、定着装置８は排紙口１４の間には熱交換器（熱交換手段）１７が設けられており、この熱交換器１７は筐体２の内外との熱交換を行うとともに、定着装置８等のような発熱機器からの熱を奪う冷却を行うようになっている。

また、筐体２内には機内汚染物質を含む気流のうち、粉塵を捕集する粉塵フィルタ１８と、オゾンや有臭ガス、揮発性有機化合物等を捕集・分解するオゾン・ガスフィルタ１９と、粉塵を溜める粉塵タンク２０と、汚染物質の気流を流すためのファン２１と、一方が貯水タンク２２に連通するとともに他方が熱交換器１７に連結される熱輸送ループ２３と、熱交換器１７によって熱交換されたときに結露した水を貯留する水処理部２４とを備えている。
なお、粉塵フィルタ１８、オゾン・ガスフィルタ１９および防塵タンク２０は汚染物質処理手段を構成している。

本実施の形態の熱交換器１７は、液冷方式を採用している。具体的には、図２に示すように筐体２の外部には熱交換器１７を構成する放熱フィン３０が設けられているとともに、筐体２の内部にはポンプ３２およびリザーバタンク３３が設けられており、筐体２内に設けられた冷却部３１は液冷パイプ３４によってポンプ３２とリザーバタンク３３に繋がれている。また、放熱フィン３０は液冷パイプ３４によってポンプ３２およびリザーバタンク３３に繋がれている。

このような構成を有する熱交換器１７は、冷却部３１で冷却した後の高温の液が冷却部３１からリザーバタンク３３に一旦貯められた後、放熱フィン３０に送られ、ここで筐体２との熱交換が行われて液の温度が下がる。低温になった液はポンプ３２に送られ、再び冷却部３１に送られる。

また、給紙口１３および排紙口１４と給紙ローラ対１５および排紙ローラ対１６との間に形成される隙間には図３に示すようにシール部材２５が設けられており、この隙間はシール部材２５によって密閉されている。

また、筐体２の前面には筐体２内を開閉する前カバー（外装カバー）２９が設けられているとともに、筐体２側にはシール部材２６が設けられており（図４参照）、前カバー２９と筐体２の間はシール部材２６によって密閉されている。なお、図４は前カバーの開閉部先端を上部から見た概略図である。

図４（ａ）（ｂ）は前カバー２９が筐体２に対して開閉される状態を示しており、前カバー２９と接触する筐体２の枠の部分にシール部材２６が設けられている。図４（ａ）は前カバー２９が閉じていて、シール部材２６によって前カバー２９と筐体２が完全に密閉されている状態を示している。

また、図５（ａ）は、記録紙トレイ１０が筐体２内に装着する直前の筐体２の装着部２ａ付近を上から見た図であり、記録紙１０の装着部２ａに着脱自在になっている。

装着部２ａにはシール部材２７が設けられており、このシール部材２７によって記録紙トレイ１０と装着部２ａの隙間が密閉される。なお、シール部材は装着部２ａ側だけでなく、図５（ｂ）に示すように記録紙トレイ１０側にもシール部材２８を設けても良い。

また、図示していないが、筐体２には外気を取入れる図示しない通気孔が形成されており、この通気孔も図示しないシール部材によって密閉されている。すなわち、本実施の形態では、筐体２に形成された隙間がシール部材２５〜２８によって密閉されることにより、筐体２内が密閉されている。

以上のような構成を有する本実施の形態では、帯電ローラ５が感光体ドラム３の表面を帯電する際にオゾンが発生し、また、定着装置８の熱は、定着装置８の周辺部を熱し、例えば、定着装置８周辺の樹脂製品が熱せられることによって有害・有臭ガスが発生する場合がある。

本実施の形態では、オゾン・ガスフィルタ１９が、上述した汚染物質を筐体２の内部で吸着・分解するようになっており、汚染物質を吸着・分解している間、筐体２内はシール部材２５〜２８により隙間が密閉されて高気密状態にあるため、汚染物質が筐体２の外部に放出されることはない。

一方、感光体ドラム３に転写されるトナーにあっては、現像器４周辺等から一部はこぼれ、一部は飛散して筐体２内を浮遊する。また、筐体２内で記録紙Ｐが搬送される際、ローラ対１１やレジストローラ対１２等の搬送ローラと記録紙Ｐが摺動することにより、紙粉が発生して浮遊トナーと共に粉塵として筐体２内に浮遊し汚染する。

この紙粉および浮遊トナーは粉塵フィルタ１８によって捕集され、粉塵タンク２０に蓄積される。また、定着装置８を通過した高温状態にある記録紙Ｐは、熱交換器１７と熱輸送ループ２３を介して冷却されたガイドに接しながら搬送される。このとき、記録紙Ｐは途中温度が低下し結露するが、結露して生じた水は貯水タンク２２に溜められる。

また、筐体２内で発生した騒音は、シール部材２５〜２８により隙間が密閉されて高気密状態にある筐体２の遮蔽効果により、筐体２の外部の漏洩が著しく抑制される。以上により、筐体２内で発生した騒音を含む汚染物質は筐体２外に放出されずに、画像形成を行うことができる。

一方、記録紙Ｐの搬送途中で記録紙Ｐのジャムが発生した場合でも、図４（ｂ）に示すように前カバー２９を開放してジャム処理を行い、この後、再び前カバー２９を閉めることで、シール部材２５による筐体２と前カバー２９との密着のため、筐体２内は直ちに高気密状態に復帰する。

また、記録紙Ｐが無くなった場合、前カバー２９を開放して記録紙トレイ１０を筐体２内から引き出し、記録紙トレイ１０に記録紙Ｐを補充し、記録紙トレイ１０を装着部２ａに装着して前カバー２９を再び閉めることにより、シール部材２７によって筐体２と記録紙トレイ１０とが密閉されるため、筐体２内は高気密な状態に復帰する。

この結果、記録紙Ｐの補給やジャム処理、手差し給紙、定期点検等の保守・メンテナンスを踏まえた利用においても、高気密な状態に速やかに復旧することができるとともに、筐体２内で発生した汚染物質や騒音を筐体２の外部に放出させないで画像形成を行うことができ、環境を損ねるのを抑制することができる。

なお、本実施の形態では、シール部材は筐体２に形成された隙間であれば、何処にでも設けても良いことは言うまでもない。
また、シール部材２５〜２８としては、ゴム、ウレタンといった樹脂製品や遮音材といった比重の高いものまでの幅広い材料を用いることが可能であり、これらの複合材料であっても良い。

また、粉塵フィルタ１８、オゾン・ガスフィルタ１９も特にフィルタに限定する必要はなく、捕集・吸着、もしくは分解する機内汚染物質処理手段であれば何れの構成でも良い。

また、本実施の形態では、熱交換器１７が冷却する箇所は定着装置８通過後の記録紙Ｐとしているが、この限りではない。筐体２内では他にも発熱部や定着熱の伝導を回避したい箇所があり、例えば、現像器４等があり、これらに先の熱交換器１７と繋げても良い。

繋ぎ方も一通りではなく、幾つかの冷却の必要な対象に対し並列につないでも構わない。また、熱交換器１７は一箇所である必要はなく分散していて良い。また、機内外との熱交換では櫛歯状の放熱フィン３０を示したが、この限りではなく、異なる形状で面積を稼いだりしても良い。

例えば、冷蔵庫のように筐体２の一部、若しくは筐体２全体で筐体２内外との熱交換を図っても構わない。このとき、筐体２を放熱鋼板にすると熱伝達係数を高くすることができ、機内の発熱量が高くても温度上昇を回避することができる。

また、粉塵タンク２０、貯水タンク２２のオーバーフローや、オゾン・ガスフィルタ１９の寿命により、事前にこれらを定期交換、若しくは定期廃棄するようにするのが好ましい。このようにすれば、筐体２内の汚染物質処理能力低下を防ぐ上で有効である。

また、本実施の形態では、液冷式の熱交換器１７を用いているため、空冷とは異なり、熱容量が高く熱輸送量を稼ぐことができる。このため、効率の良い熱交換を行うことができ、筐体２内の発熱を極めて高くても温度上昇は十分に抑制することができる。

図６、図７は本発明に係る画像形成装置の第２の実施の形態を示す図であり、本実施の形態は熱交換器の構成が第１の実施の形態と異なるのみである。
本実施の形態では、熱交換器として凝縮性冷媒を利用した潜熱冷却手段であるヒートポンプを採用したものである。熱交換器（熱交換手段）４１は筐体２の外部に設けられた凝縮器４２と、筐体２内部に設けられた圧縮器４３および膨張弁４４とから構成されている。

筐体２内の冷却を必要とする箇所には蒸発器４５が設けられており、冷媒はパイプ４６を通じて圧縮器４３に入り、機外フィンが設けられている凝縮器４２、さらには膨張弁４４を通って、再び蒸発器４５に戻る。

このヒートポンプは冷凍機と同様の動作を行うものである。具体的には、図７の温度ＴとエントロピｓのＴ−Ｓ線図に示すように、圧縮器４３で冷媒の乾き飽和蒸気Ａを機外温度に対する飽和蒸気圧以上の圧力まで圧縮して過熱飽和蒸気Ｂにして凝縮器４２に送り、凝縮器４２に送られた過熱飽和蒸気Ｂは筐体２外に熱Ｑ１を捨てて、冷やされ液化して飽和液Ｃになる。

この飽和液Ｃは膨張弁４４に送られ、膨張弁４４によって等エンタルピ膨張をして湿り蒸気Ｄになり蒸発器４５に送られる。蒸発器４５に送られた湿り蒸気Ｄは機器の冷却を必要とする箇所から熱量Ｑ２を吸収し気化し、乾き飽和蒸気Ａに戻り、この熱サイクルを繰り返す。

以上のヒートポンプ動作は、空冷、液冷よりも高い動作係数をもって高効率に機内の冷却が行われ温度上昇を一層抑制することができる。
なお、本実施の形態では凝縮性冷媒を利用した潜熱冷却手段としてヒートポンプを説明したが、この限りではない。例えば、ヒートパイプや、さらには配置レイアウトフリーな自励式ヒートパイプであっても構わない。

図８は本発明に係る画像形成装置の第３の実施の形態を示す図であり、第１の実施の形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。
図８に示すように、本実施の形態では、第１の実施の形態の貯水タンクを廃止し、筐体２内で発生する水蒸気を筐体２外に輸送する輸送手段としてのパイプ５１を熱交換器１７に接続し、筐体２の外周底部にパイプ５１によって輸送される水蒸気を貯水する貯水トレイ（貯水タンク）５２を設けたものである。

したがって、筐体２内で結露によって生じた水は、環境にとって無害な形でポンプ３２によってパイプ５１から筐体２外に放出され、貯水トレイ５２に放出された水は自然蒸発・蒸散され、以上により貯まった水の廃棄を不要にすることができる。

なお、本実施の形態では、貯水トレイ５２を筐体２の外周底部に設置しているが、これに限らず、結露して水が発生する位置よりも重力方向で低い位置に設置すれば、ポンプ等を不要にできる。

以上のように、本発明に係る画像形成装置は、画像形成装置の筐体内から発生する汚染物質が筐体外に放出されるのを防止することができるとともに騒音漏洩を防止することができ、環境を損ねるのを抑制することができるという効果を有し、電子写真プロセス上で発生する熱、浮遊トナー、水蒸気、オゾン、有臭ガス等の汚染物質が筐体外に放出を防止して、機器内で循環処理、あるいは屋外に放出するようにした画像形成装置等として有用である。

本発明に係る画像形成装置の第１の実施の形態を示す図であり、画像形成装置としての複写機の概略構成図である。 第１の実施の形態の熱交換器の概略構成図である。 第１の実施の形態の手差しトレイ部分の構成図である。 （ａ）は第１の実施の形態の前カバーを閉じた状態を示す図、（ｂ）は前カバーを開放した状態を示す図である。 （ａ）は第１の実施の形態の記録紙トレイを装着部に装着する直前の状態を示す図、（ｂ）は記録紙トレイ側にシール部材が設けられた例を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の第２の実施の形態を示す図であり、熱交換器の概略構成図である。 第２の実施の形態の温度Ｔとエントロピｓとの関係を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の第３の実施の形態を示す図であり、その画像形成装置としての複写機の概略構成図である。

符号の説明

１ 複写機（画像形成装置）
２ 筐体
２ａ 装着部
３ 感光体ドラム（画像形成手段）
４ 現像器（画像形成手段）
５ 帯電ローラ（画像形成手段）
６ クリーニング部（画像形成手段）
７ 転写部（画像形成手段）
８ 定着装置（画像形成手段）
１０ 記録紙トレイ（所定の機器）
１３ 給紙口
１４ 排紙口
１５ 給紙ローラ対（ローラ対）
１６ 排紙ローラ対（ローラ対）
１７ 熱交換器（熱交換手段）
１８ 粉塵フィルタ（汚染物質処理手段）
１９ オゾン・ガスフィルタ（汚染物質処理手段）
２０ 防塵タンク（汚染物質処理手段）
２５〜２８ シール部材
２９ 前カバー（外装カバー）
４１ 熱交換器（熱交換手段）
５１ パイプ（輸送手段）
５２ 貯水トレイ（貯水タンク）

Claims (5)

1. トナーを用いて記録紙に加熱定着を行う電子写真方式の画像形成手段を備えた画像形成装置において、
   筐体と、
   前記筐体に設けられた記録紙の給紙口および排出口と、
   前記給紙口および排紙口にそれぞれ設けられたローラ対と、
   前記筐体に設けられた通気孔と、
   前記筐体を開閉する外装カバーと、
   前記筐体に着脱自在に装着され、前記外装カバーを開放したときに外部に引き出し可能な所定の機器と、
   前記筐体内と外部との間で熱交換を行う熱交換手段と、
   前記筐体内で発生した汚染物質を前記筐体内で処理する汚染物質処理手段と、
   前記筐体内を気密状態に維持するシール部材とを備え、
   前記シール部材は、前記給紙口および排出口に設けられたローラ対と前記給紙口および排出口との間に形成される隙間と、前記通気孔と、前記外装カバーと前記筐体の間と、前記所定の機器および前記機器の装着部の間とに設けられることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記熱交換手段は、液冷方式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. 前記熱交換手段は、凝縮性冷媒の潜熱を利用した冷却方式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。
4. 前記熱交換手段は、前記筐体に設けられた放熱鋼板を有することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記筐体内で発生する水蒸気を前記筐体外に輸送する輸送手段と、前記筐体外に設けられ、前記輸送手段によって輸送される水蒸気を貯水する貯水容器とを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の画像形成装置。

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