JP2006259280A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電装置で発生するオゾンやトナー等の樹脂材料を熱定着する際に発生する臭気成分等を交換時期を気にすることなく長期に亘って除去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】静電複写プロセスを経て画像を形成する画像形成装置において、多孔性材料の固体細孔へ気体を吸着する吸着フィルタ（吸着手段）１０ｃと、該吸着フィルタ１０ｃに熱エネルギーを付与する熱定着器（加熱手段）１１７と、該熱定着器１１７から前記吸着フィルタ１０ｃへ与える熱エネルギーの量を制御する吸引比率制御手段（制御手段）１０ａを設け、前記吸着フィルタ１０ｃが吸着した気体分子を離脱・放出する量を前記吸引比率制御手段（制御手段）１０ａによって制御するとともに、該吸着した気体分子を熱分解するよう構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、静電複写プロセスを経て画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

電子写真方式を採用した画像形成装置は、一般に、表面に感光層を有する感光ドラムを備えており、この感光ドラム表面を帯電する帯電装置としてコロナ帯電器が使用されている。このコロナ帯電器は、空気中で帯電線や電極等に高圧を印加し、このときの放電によって発生した正又は負のイオンを感光ドラム表面に与える所謂非接触方式の帯電器であり、大気中の酸素分子をイオン化して不要なオゾンを発生する。

図７は密閉空間でコロナ帯電器を用いてＡＣ高圧を印加し、ＤＣ成分との差電流、ワイヤの線径等を変化させてオゾンの発生量を測定した結果を示している。

ところで、オゾンは、コロナ放電の電界を弱めて感光ドラム表面を所望の電位に帯電させるのを阻害したり、感光ドラム表面の感光層の性能を低下させたりして画像欠陥を誘発する。

そこで、従来は、活性炭や触媒を塗布したオゾンフィルタを利用し、活性炭でオゾンを吸着したり、触媒でオゾンを分解したりすることによって、発生したオゾンの除去を行っていた。

このフィルタの配置等に関しては、一般的に、駆動ファン等の排気装置により、オゾンを含む空気を排出しながら、オゾンフィルタでオゾンを除去する手段等が採られている。例えば、駆動ファンの駆動により、オゾンをダクトを通じて排出する技術が開示されている（特許文献１参照）。この技術において、ダクトは、紙等の記録材を転写部位に案内するダクトガイドに一体的に形成されている。

又、オゾン除去手段としては、前記吸着系フィルタ、触媒系フィルタ以外にも、帯電装置に発熱体を設け、発生するオゾンを熱分解する技術が開示されている（特許文献２参照）。

特公平４−０６７１８４号公報 特開平５−２８１８２９号公報

前述のように、静電複写プロセスを有する画像形成装置において発生するオゾンに関しては、高画質化に対する画像への悪影響となる点と共に、ＷＨＯによる『空気質のガイドライン：Guidelines For Air Quality』の発表により、オゾンだけでなく画像形成装置から機外へ排出される臭気性物質も除去する必要性が生じてきている。特に、日本国内においては、室内空気汚染による化学物質過敏症等の健康障害が社会問題となっていることからも、画像形成装置から排出される空気質のより高いレベルでの改善が求められている。

しかしながら、従来の吸着系フィルタとしては主に活性炭が用いられてきているが、この種の吸着系フィルタは、その表面の微細孔に臭気性物質分子を取り込むことで作用するため、臭気性物質分子を取り込む能力には限界があった。そのため、フィルタの定期的な点検・交換を行う必要があり、逆に交換されなかった場合には、吸着された臭気分子が付着してフィルタ自身が臭気源となってしまうこともあった。

本発明は、上記従来の問題を解消するためになされたもので、その目的とする処は、帯電装置で発生するオゾンやトナー等の樹脂材料を熱定着する際に発生する臭気成分等を交換時期を気にすることなく長期に亘って除去することができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、静電複写プロセスを経て画像を形成する画像形成装置において、多孔性材料の固体細孔へ気体を吸着する吸着手段と、該吸着手段に熱エネルギーを付与する加熱手段と、該加熱手段から前記吸着手段へ与える熱エネルギーの量を制御する制御手段を設け、前記吸着手段が吸着した気体分子を離脱・放出する量を前記制御手段によって制御するとともに、該吸着した気体分子を熱分解するようにしたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記加熱手段の熱源として熱定着手段を利用し、該熱定着手段で発生する臭気も前記吸着手段に吸着させることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記多孔性材料として集積型金属錯体を用い、前記加熱手段からの熱エネルギーにて多孔性材料の固体細孔へ吸着した気体を離脱可能な細孔サイズとすることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記吸着手段を断熱構造として熱定着手段の近傍に配置し、熱定着手段からの熱エネルギーと、画像形成装置外からの外気及び画像形成装置内で発生したオゾン等の吸入比率を可変制御する熱エネルギー供与可変手段を設けたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記熱エネルギー供与可変手段は、画像形成装置の動作シーケンスに応じて、吸着手段冷却期間、発生気体吸着期間、臭気分子離脱・熱分解期間の各期間を設け、それらの期間毎に熱エネルギー量を可変させることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記臭気分子離脱・熱分解期間において、熱エネルギー量が対象気体の分解に必要な温度にできない場合には、前記吸着手段からの気体離脱量を制御するモードへ移行することを特徴とする。

本発明によれば、画像形成待機時においては画像形成時に発生するオゾン等の臭気性物質を確実に吸着できるように、吸着フィルタ部での温度が常温レベルとなるように制御される。又、画像形成動作時には発生した臭気性物質を吸引手段により導き入れることで、冷却されていた吸着手段により吸着能力が向上した状態で確実に捕捉され、且つ、捕捉時にも吸着フィルター温度を定着部で発生する臭気吸入により温度上昇が発生しないように冷却される。そして、画像形成終了後には、熱定着手段の温度が規定温度よりオーバシュートする特性を利用して規定温度以上の熱エネルギーも利用して、熱エネルギー供与可変手段により任意の熱エネルギー量に制御して吸着手段へ導入することにより、吸着手段にて吸着した臭気性物質の脱着量を可変させながらの再生と、脱着した臭気性物質の分解を行うことができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本実施の形態に係る画像形成装置（具体的には、静電複写型複写機）の概略構成を示す側断面図である。

図１に示す画像形成装置１には、折り装置４００とフィニッシャ５００が付設されており、装置本体（プリンタ）３００の上部には、原稿画像を読み取るためのイメージリーダ２００が設けられている。

上記イメージリーダ２００には、原稿給送装置１００が搭載されており、この原稿給送装置１００は、原稿トレイ上に上向きにセットされた所望枚数の原稿を先頭頁から順に１枚ずつ左方向へ給紙し、湾曲したパスを介して、その原稿をプラテンガラス１０２上で左から右へと搬送して原稿の流し読取位置を通過させた後、外部の排紙トレイに向けて排出する。この原稿がプラテンガラス１０２上の流し読取位置を左から右へ向けて通過するとき、この原稿の画像は、流し読取位置に対応する位置に保持されたスキャナユニット１０４によって読み取られる。この読取り方法は、一般に「原稿流し読み」と呼ばれる。具体的には、原稿が流し読取位置を通過する際に、原稿の読取面（画像の記録面）にスキャナユニット１０４のランプ１０３の光が照射され、その原稿からの反射光がミラー１０５，１０６，１０７を介してレンズ１０８に導かれる。そして、このレンズ１０８を通過した光は、イメージセンサ１０９の撮像面に結像する。

このように流し読取位置を左から右へ通過するように原稿を搬送することによって、原稿の搬送方向に対して直交する方向を主走査方向とし、搬送方向を副走査方向とする原稿読み取り走査が行われる。即ち、原稿が流し読取位置を通過する際に、原稿画像をイメージセンサ１０９で主走査方向に１ライン毎に読み取りながら原稿を副走査方向に搬送することによって、原稿画像全体の読み取りが行われる。そして、光学的に読み取られた画像は、イメージセンサ１０９によって画像データに変換されて出力される。イメージセンサ１０９から出力された画像データは、画像信号制御部において所定の処理が施された後、プリンタ３００の露光制御部１１０にビデオ信号として入力される。

尚、原稿給送装置１００により原稿をプラテンガラス１０２上に搬送して所定位置に停止させ、その状態でスキャナユニット１０４を左から右へ走査させることにより原稿画像を読み取ることも可能である。この読み取り方法は、所謂「原稿固定読み」と呼ばれる。

原稿給送装置１００を使用しないで原稿を読み取る場合には、先ず、ユーザが原稿給送装置１００を持ち上げて、原稿をプラテンガラス１０２上に載置する。そして、スキャナユニット１０４を左から右へ走査させることにより、原稿画像の読み取りを行う。従って、原稿給送装置１００を使用しないで原稿を読み取るときには、原稿固定読みが行われる。

プリンタ３００の露光制御部１１０は、入力されたビデオ信号に基づきレーザ光を変調して出力するものであって、そのレーザ光は、ポリゴンミラー１１０ａにより走査されながら感光ドラム１１１上に照射され、感光ドラム１１１には、走査されたレーザ光に応じた静電潜像が形成される。ここで、露光制御部１１０は、原稿固定読み時には、正しい画像（鏡像でない画像）が形成されるようにレーザ光を出力する。

感光ドラム１１１上の静電潜像は、現像器２０２から供給される現像剤によって現像剤像として可視像化される。又、レーザ光の照射開始と同期したタイミングで、各カセット１１４，１１５、手差給紙部１２５又は両面搬送パス１２４から用紙（シート）が給紙され、この用紙が感光ドラム１１１と転写・分離帯電器１１６との間に搬送される。そして、感光ドラム１１１に形成された現像剤像は、給紙された用紙上に転写・分離帯電器１１６の作用によって転写される。

現像剤像が転写された用紙は、熱定着器１１７に搬送され、熱定着器１１７は、その用紙を熱圧することによって、その用紙上に現像剤像を定着させる。そして、熱定着器１１７を通過した用紙は、フラッパ１２１及び排出ローラ１１８を経てプリンタ３００から外部（折り装置４００）に向けて排出される。

ここで、用紙をその画像形成面が下向きになる状態（フェイスダウン）で排出するときには、熱定着器１１７を通過した用紙を、フラッパ１２１の切換動作により反転パス１２２内に一旦導く。そして、その用紙の後端がフラッパ１２１を通過した後に、その用紙をスイッチバックさせて、排出ローラ１１８によりプリンタ３００から排出する。以下、この排紙形態を「反転排紙」と呼ぶ。この反転排紙は、原稿給送装置１００を使用して読み取った画像を用紙に形成するとき、又はコンピュータから出力された画像を用紙に形成するとき等のように、先頭頁から順に画像形成するときに行われ、その排紙後の用紙順序は正しい頁順になる。

又、手差給紙部１２５からＯＨＰシート等の硬い用紙を給紙して、その用紙に画像を形成したときには、その用紙を反転パス１２２に導くことなく、その用紙の画像形成面を上向きにした状態（フェイスアップ）で排出ローラ１１８により排出する。

更に、用紙の両面に画像形成を行う両面記録モードが設定されている場合には、フラッパ１２１の切換動作により用紙を反転パス１２２に導いた後、その用紙を両面搬送パス１２４へ搬送する。その両面搬送パス１２４へ導かれた用紙は、前記タイミングで感光ドラム１１１と転写・分離帯電器１１６との間に再度給紙される。

プリンタ３００から排出された用紙は、折り装置４００に送られ、この折り装置４００によってＺ形に折り畳まれる。例えば、用紙がＡ３サイズやＢ４サイズであって、且つ、折り処理が指定されている場合には、折り装置４００にて用紙の折り処理が行われ、それ以外の場合には、プリンタ３００から排出された用紙は折り装置４００を通過してフィニッシャ５００に送られる。このフィニッシャ５００には、画像が形成された用紙の間に挿入するための表紙、合紙等の特殊用紙（挿入シート）を給送するインサータ９００が設けられている。フィニッシャ５００は、製本処理、綴じ処理、穴あけ等の各後処理を行う。

ところで、以上の記画像形成装置では、感光ドラム１１１は、レーザ光を照射して静電潜像を形成するに先立ち、１次帯電器２０１によって外周面全体が均一に帯電される。又、静電潜像にトナーを付着させて顕像化した現像剤像を用紙へ転写させた後、感光ドラム１１１から用紙を分離させる場合には、感光ドラム１１１が転写・分離帯電器１１６によって帯電される。これらの帯電器２０１，１１６は、感光ドラム１１１との間にコロナ放電を発生させるため、感光ドラム１１１の周囲にオゾンを発生させるオゾン発生部となっていることが一般に知られている。

図２は図１に示す画像形成装置１の熱定着器１１７に配置された臭気吸着手段の概略構成を示す模式図、図３は本実施の形態に適用する各部検出・制御手段の構成を示す制御ブロック図、図４は本実施の形態における吸着手段の動作モードを示す図である。

図２に示すように、臭気吸着手段は、吸着フィルタ１０ｃへの臭気、外気及び定着器排熱の吸入比率を制御するための吸入比率制御手段１０ａと、吸着フィルタ１０ｃを通す空気の量を制御する吸引量可変手段１０ｂを備え、吸着フィルタ１０ｃは、内部温度冷却手段となる外気通風ダクト１０ｄに接する形で構成され、その周囲は断熱材１０ｅにて外気と熱的に遮断されている。

又、前記吸引比率制御手段１０ａと前記吸引量可変手段１０ｂは、図３に示すように、画像形成装置１内に既存の定着器温度を監視・制御するための定着温度センサ１０ｆからの定着器温度情報と、画像形成装置１が配置された環境条件を検出するための環境センサ１０ｇからの環境温度情報と、画像形成装置１全体の制御を司る画像形成装置制御手段１０からの動作状況信号とに基づいて図４に示すようにコピー動作中、スタンバイ中（モード１・モード２）とした場合の動作状態へ移行する構成となる。

ここで、この吸着フィルタ１０ｃとしては、一般的に知られている活性炭やゼオライト系等の集積型金属錯体から成る多孔性材料を用いたハニカム状に形成されたフィルタが用いられている。この吸着フィルタ１０ｃによる臭気性物質の吸着作用は、材料表面の細孔な臭気分子を捕捉する形で行われる。又、ゼオライト系フィルタの場合には、活性炭と同様に表面細孔での吸着作用と酸化触媒としての機能を併せ持つ特徴を備えている。

このような細孔へ臭気分子を捕捉する吸着フィルタ１０ｃは、図５に示すように吸着保持量は温度特性を有している。又、表面細孔への分子捕捉による吸着作用はその細孔数の減少という形で経時変化による性能劣化を招くとともに、温度による吸着保持量の劣化を招くことになるが、この特性を利用して、吸着フィルタ１０ｃに与える熱エネルギーの量を制御することによって、吸着した分子の離脱が可能となり、吸着作用の再生が可能となる。

上記構成と吸着フィルタ１０ｃの特性に基づき、本発明の実施の形態における臭気物質の吸着による除去動作及び離脱・熱分解動作について説明する。基本的処理シーケンスとしては、
（１）画像形成中に発生する臭気成分の吸着作用による除去
（２）画像形成終了後における臭気成分の離脱と熱分解
（３）待機時における次回画像形成時の即時対応のための冷却
となる。以下に、詳しく説明する。
（１）画像形成中に発生する臭気成分の吸着作用による除去シーケンス：
操作・表示部１３から所定の画像形成動作（コピー動作）の開始指令を入力すると、画像形成制御手段１０は、前述の一連の複写動作を開始する一方、前記吸引比率制御手段１０ａに対してコピー動作モードへ移行することを通知する。

通知を受けた前記吸引比率制御手段１０ａは、図４に示す“コピー動作中”モードである臭気成分吸着モードとなり、
・前記吸引比率制御手段１０ａは、定着器温度センサ１０ｆと環境センサ１０ｇからの温度を基に吸入比率設定（例えば、画像形成部排気吸入：定着排熱吸入：外気吸入＝２：１：７程度とした場合、吸引空気温度としてはほぼ常温レベルとなる）を行う。

・吸引量可変手段１０ｂの吸引量を１００％として動作する。

以上により、画像形成部で発生するオゾンと、定着部にて発生する臭気成分を、吸着フィルタ１０ｃを冷却することによって、図５に示す“常温Ｔａ”の領域付近で使用することによって吸着保持率を保ちつつ吸着させる。
（２）画像形成終了後における臭気成分の離脱と熱分解：
コピー終了後となると、図４の“スタンバイ中 モード１”である脱着・分解モードへ移行する。

この動作モードでは“コピー動作中”モードと同様に、
・前記吸引比率制御手段１０ａは、定着器温度センサ１０ｆと環境センサ１０ｇからの温度を基に画像形成部の排気の吸引比率は“零”設定とし、画像形成部の排気は吸引停止する。

・更に、前記吸引比率制御手段１０ａは、定着排熱と外気吸入比率を所定の熱分解温度となるように比率設定する。

・吸引量可変手段１０ｂによる吸着フィルタ１０ｃ部からの空気吸引量を規定量（例えば１０％以下）へと低下させる。

以上により、吸着フィルタ１０ｃより離脱させた臭気分子を排出する量を少なくするとともに、高温環境下に存在する期間を長くすることで、熱分解量を増加させるように制御を行う。

尚、上記において吸引比率設定は、対象とする臭気成分の熱分解温度に応じて予め定義された値を用いる構成となる。ここで、臭気成分の熱分解に必要な温度しては、例えば、触媒効果を併せ持つ吸着フィルタとしてゼオライト系多孔性材料を用いたフィルタや、その他材料の場合でも金属酸化物等を表面塗布処理したものと用いた場合に、一般に臭気成分とされている物質における必要な熱分解温度としては表１のような値となることが知られている。

通常、画像形成装置における熱定着器の温度としては２００℃前後付近で温度調整制御が行われており、この排熱温度と外気（室温：約２７℃程度）として吸引比率が定義され、表１におけるオゾンの分解温度が５０℃であれば、吸引比率は排熱：外気＝１：３程度で良いことになる。尚、この排熱エネルギーを効率良く取り込む方法としては、導入経路において奪われる熱量が少ないことが最善となるため、本実施の形態においては、吸着フィルタ１０ｃを熱定着器１１７の上部に配置するとともに、その周囲を断熱材１０ｅにて覆うことによって、外部と内部からの熱伝導を遮断している。

又、画像形成装置１の熱定着器１７においては、その応答特性の問題によりコピー中に複写用紙に奪われる熱量を補正する形で与えられていた電力量により、コピー終了時には図７に示すような温度のオーバーシュートが発生することになるため、この期間での排熱回収は有効なエネルギー源として利用可能となる。

このように、熱定着器１１７からの排熱を吸引する量を増加させ、且つ、排出量、つまり、吸着フィルタ１０ｃを温風に被爆させる時間が長くなるように吸引量可変手段１０ｂの風量を制御することによって、臭気分子の離脱・熱分解とともに、吸着フィルタ１０ｃ自身も図５に示す分離温度Ｔｓ以上の領域での使用となり、吸着保持率の改善が図られることになる。
（３）待機時における次回画像形成時の即時対応のための冷却：
次に、前記“スタンバイ中 モード２”により吸着された臭気を脱着・分解した後に、次の画像形成動作に備えて吸着フィルタ１０ｃの吸着保持率を確保するために冷却する期間となる。

・吸引比率制御手段１０ａによる外気以外を“零”へ設定する。

・吸引量可変手段１０ｂは、ファンノイズが騒音レベルにならない動作量へ設定（例えば約５０％）される。

以上により、吸着した臭気成分の分離・熱分解のために高温環境下に置かれていた吸着フィルタ１０ｃを冷却し、次回動作での臭気成分の吸着性能を確保する。

以上のような動作により、吸着手段の再生と、オゾン等の臭気成分の分解・除去が行われることになり、画像形成装置外へ排出される空気質の改善が可能となる。

本発明に係る画像形成装置の縦断側面図である。 本発明の実施の形態における臭気成分除去手段の概略構成図である。 本発明の実施の形態における臭気成分除去手段の構成を示す制御ブロック図である。 本発明の実施の形態における制御動作モード図である。 多孔性材料を用いた吸着フィルタの吸着保持率の温度特性図である。 画像形成装置の熱定着器の温調特性図である。 画像形成部でのオゾン発生量特性を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０ 画像形成装置制御手段
１０ａ 吸引比率制御手段（熱エネルギー供与可変手段、制御手段）
１０ｂ 吸引量可変手段
１０ｃ 吸着フィルタ（吸着手段）
１０ｄ 外気通風ダクト
１０ｅ 断熱材
１０ｆ 定着器温度センサ
１０ｇ 環境センサ
１１７ 熱定着器（熱定着手段、加熱手段）

Claims (6)

1. 静電複写プロセスを経て画像を形成する画像形成装置において、
   多孔性材料の固体細孔へ気体を吸着する吸着手段と、該吸着手段に熱エネルギーを付与する加熱手段と、該加熱手段から前記吸着手段へ与える熱エネルギーの量を制御する制御手段を設け、前記吸着手段が吸着した気体分子を離脱・放出する量を前記制御手段によって制御するとともに、該吸着した気体分子を熱分解するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記加熱手段の熱源として熱定着手段を利用し、該熱定着手段で発生する臭気も前記吸着手段に吸着させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記多孔性材料として集積型金属錯体を用い、前記加熱手段からの熱エネルギーにて多孔性材料の固体細孔へ吸着した気体を離脱可能な細孔サイズとすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記吸着手段を断熱構造として熱定着手段の近傍に配置し、熱定着手段からの熱エネルギーと、画像形成装置外からの外気及び画像形成装置内で発生したオゾン等の吸入比率を可変制御する熱エネルギー供与可変手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記熱エネルギー供与可変手段は、画像形成装置の動作シーケンスに応じて、吸着手段冷却期間、発生気体吸着期間、臭気分子離脱・熱分解期間の各期間を設け、それらの期間毎に熱エネルギー量を可変させることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記臭気分子離脱・熱分解期間において、熱エネルギー量が対象気体の分解に必要な温度にできない場合には、前記吸着手段からの気体離脱量を制御するモードへ移行することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。

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