JP2008012431A - 空気汚染物質除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気汚染物質の除去を効率的に行う空気汚染物質除去装置を提供する。
【解決手段】空気汚染物質を除去する機能を持つフィルタ、および空気を除湿する除湿装置を有する空気汚染物質除去装置を提供する。本空気汚染物質除去装置は、空気汚染物質を含む空気を吸引し、吸引した空気をあらかじめ除湿装置により除湿し、除湿された空気を上記フィルタを通すことにより、フィルタは空気に含まれる空気汚染物質を効率よく除去することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気汚染物質を効率よく除去する技術に関する。

複写機などの画像形成装置においては、定着後のトナーから発生するＶＯＣ（揮発性有機化合物）や帯電器において発生するオゾンなどの、空気汚染物質が発生する。それらは、人体や環境への影響が懸念されており、フィルタ等により効率的に除去し排気することが望ましい。またその際に生じるフィルタのコストやファン騒音などの実際的な問題からも処理方法の更なる改良が望まれている。その具体的な取り組みとして、特許文献１に示す技術は、定着器で発生する熱を利用し、オゾンフィルタおよびフィルタ周囲を熱し、フィルタによるオゾン除去能力の向上を狙っている。
特開２００３−１４０５１４号公報

本発明の目的は、効率的な空気汚染物質の除去を行う装置を提供することにある。

本発明に係る画像形成装置の第１の構成は、吸気口と、排気口と、前記吸気口と前記排気口を連結するダクトと、前記ダクト内に設けられ、前記吸気口から前記排気口に向かう空気流を発生させる空気流発生手段と、前記ダクト内に設けられ、前記空気流に沿って流れる空気に含まれる汚染物質を除去するフィルタと、前記ダクト内で前記フィルタの上流側に設けられ、前記空気流に沿って流れる空気を除湿する除湿手段とを有することを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置の第２の構成は、上記第１の構成において、前記除湿手段は、ペルチエ素子と、前記ダクト内で前記フィルタよりも上流に設けられた熱吸収部と、前記熱吸収部と前記ペルチエ素子の吸熱側を接続する熱伝達部とを有することを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置の第３の構成は、上記第１の構成において、前記ダクト内で前記フィルタおよび前記除湿手段と前記フィルタの間を流れている空気を加熱する加熱手段を有することを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置の第４の構成は、上記第３の構成において、前記加熱手段は、ペルチエ素子と、前記ダクト内で前記フィルタの上流側で、かつ前記除湿手段の下流側に設けられた熱放出部と、前記熱放出部と前記ペルチエ素子の放熱側を接続する熱伝達部と、前記フィルタと前記ペルチエ素子の放熱側を接続する第２の熱伝達部とを有することを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置の第５の構成は、上記第４の構成において、前記除湿手段は、前記ダクト内で前記熱放出部の上流側に設けられた熱吸収部と、前記熱吸収部と前記ペルチエ素子の吸熱側を接続する第３の熱伝達部とを有することを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置の第６の構成は、上記第２，４，５いずれかの構成において、前記ダクト内で前記フィルタよりも前記空気流の上流側を流れている空気に含まれる前記汚染物質の濃度または前記フィルタを通過した後の空気に含まれる前記汚染物質の濃度の少なくともいずれか一方を測定する測定手段を有し、前記濃度に応じて前記ペルチエ素子に印加される電圧のＯＮ／ＯＦＦまたは前記ペルチエ素子に印加される電圧の少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置の第７の構成は、上記第４，５いずれかの構成において、前記フィルタの温度または前記加熱手段と前記フィルタの間を流れている空気の温度の少なくともいずれか一方を測定する測定手段を有し、前記温度に応じて前記ペルチエ素子に印加される電圧のＯＮ／ＯＦＦまたは前記ペルチエ素子に印加される電圧の値の少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置の第８の構成は、上記第２，５いずれかの構成において、前記ダクト内に設けられ、前記除湿手段と前記フィルタの間を流れている空気の湿度を測定する測定手段を有し、前記測定手段が測定した湿度に応じて前記ペルチエ素子に印加される電圧のＯＮ／ＯＦＦまたは前記ペルチエ素子に印加される電圧の値の少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする。

本発明によれば、効率良く空気汚染物質の除去を行いその排出を軽減することができる。

次に、本発明の一実施形態について図面を参照して具体的に説明する。
（Ａ：実施形態の構成）
本実施形態は、電子写真方式を用いた画像形成装置に設けられ、帯電器において発生するオゾンを除去する機能を有するオゾン除去装置である。以下、図面を参照して本実施形態について説明する。図１は、本実施形態が設けられた画像形成装置１全体の構成を示す全体構成図である。この画像形成装置１は被撮像物をスキャンし画像データを作成する画像読取部２と、画像読取部２で得られた画像データに基づいて記録材にトナー像を形成する画像形成部３と、画像形成部３に記録材Ｐを提供する給紙部４から構成される。画像読取部２はいわゆるスキャナに相当し、画像形成部３はいわゆるプリンタに相当するものである。すなわち画像形成装置１はスキャナやプリンタの機能を兼ね備えたいわゆる複合機である。なお、本実施形態では複合機を例にとって示すが、プリンタであっても良い。

次に、画像形成部３の構成について説明する。図２は、画像形成部３の構成を示した概略図である。画像形成部３は、回転自在に装着された感光体ドラム１０を具備し、図示しない駆動手段によって矢印Ａ方向に回転駆動される。感光体ドラム１０の周囲には、矢印Ａに示す回転方向に見て順次、帯電器１１、現像装置１２、転写ユニット２０、クリーニングユニット１３および除電ランプ１４が配置されている。また、転写ユニット２０は、搬送ベルト２１、駆動ロール２２、従動ロール２３から構成される。搬送ベルト２１は、駆動ロール２２および従動ロール２３に張設されている。駆動ロール２２が回転することにより搬送ベルト２１は図中Ｂで示す方向へ回転走行する。また、記録材Ｐに転写されたトナー像を定着する定着器３０は、ハロゲンヒータ等の熱源を内蔵する定着ローラ３１、定着ローラ３１へ下側から加圧されている加圧ローラ３２から構成される。

次に、本実施形態であるオゾン除去装置について説明する。図３は、オゾン除去装置４０の断面図である。オゾン除去装置４０は、吸気口５５と、排気口５６と、吸気口５５と排気口５６を連結するダクト４９と、ダクト４９中に設けられたファン４６と、前記ダクト経路中に設けられたフィルタ４５を有する。

ファン４６は、ダクト４９の有する吸気口５５から空気を吸引し、排気口５６から空気を排出するようにダクト内に空気流を生成する。
吸気口５５は、帯電器１１付近、すなわち本実施形態における空気汚染物質であるオゾンの発生する領域に開口する。排気口５６は、画像形成装置１の外部に直接開口する。
フィルタ４５は、オゾンを除去する性質を持つフィルタである。なお、本実施形態では、フィルタ４５は、その温度が４０℃程度である場合に、十分なフィルタ効率が得られる特性を有している。

オゾン除去装置４０は以上の基本的な構成に加え、本発明に特徴的な構成として以下のユニットを備える。直流電流を流すことで、その片面から反対側の面に熱エネルギーを移動する性質を持つペルチエ素子４１、ペルチエ素子の吸熱側４１ａに接続されたヒートパイプ４２ａ、ヒートパイプ４２ａの先端に接続されダクト４９内部に設置される除湿用フィン４３、ペルチエ素子の放熱側４１ｂに接続されるヒートパイプ４２ｂ、ヒートパイプ４２ｂの先端に接続されダクト４９内部に設置される加熱用フィン４４、ペルチエ素子の放熱側４１ｂとオゾンフィルタ４５を接続するヒートパイプ４２ｃ、ＤＣ電源４７、結露受け４８、電気発熱基板５２、容器５３、蒸気排出口５４がある。

除湿用フィン４３、加熱用フィン４４、フィルタ４５は、ダクト上流からこの順序で設置されている。ここで、ヒートパイプ４２ａ、ｂ、ｃは熱伝導性の高い部材からなり、ペルチエ素子４１の吸熱側４１ａは、ヒートパイプ４２ａを介して冷却用フィン４３に熱的に連結されており、一方放熱側４１ｂはヒートパイプ４２ｂおよび４２ｃを介してそれぞれ加熱用フィン４４およびオゾンフィルタ４５に熱的に連結されている。

ＤＣ電源４７は、制御部５による制御下におかれ、ペルチエ素子４１に印加する電圧のＯＮ／ＯＦＦおよびペルチエ素子４１に印加する電圧の値を制御する。

結露受け４８は、除湿用フィン４３の鉛直直下に設置され、除湿用フィン４３に結露し自然落下した露は結露受け４８内に入り下流に流れる。結露受け４８の下流には、収集された露が溜められる容器５３が設置されている。電気発熱基板５２が容器５３の外周を包囲しており、収集された露を加熱することができる。容器５３の上部には蒸気排出口５４が設置されており、画像形成装置１の外へ開口する。

ここで図４は、画像形成装置１の制御回路を示したブロック図である。操作部７は、操作者が画像形成装置１の各部の動作を制御するためのボタンを備える。操作者が操作部７に設けられたボタンを押すことで印刷を開始すると、操作部７から制御部５に印刷の開始を指示する信号Ｓ０が送られる。信号Ｓ０を受け取った制御部５は、信号Ｓ１をファン４６の駆動源に送り、信号Ｓ２をＤＣ電源４７に送る。信号Ｓ１を受け取ったファン４６の駆動源はファン４６を回転させ、信号Ｓ２を受け取ったＤＣ電源４７はペルチエ素子４１を動作させる。ファン４６およびＤＣ電源４７は、信号Ｓ１および信号Ｓ２を受信してから印刷終了後予め決められた時間Ｔ１が経過するまで動作を継続する。

なお、除湿用フィン４３は除湿を適切に行うため５〜１０℃まで冷却され、一方加熱用フィン４４およびオゾンフィルタ４５は、４０℃程度まで加熱されることが望ましい。用いるフィルタの特性により、加熱用フィン４４およびオゾンフィルタ４５の加熱の加減を行うのが望ましい。以上において適切な冷却および加熱の加減を行うために、必要に応じて複数枚のペルチエ素子４１を重ねて設置してもよい。

（Ｂ：実施形態の動作）
まず、図２を用いて、印刷を行う際の画像形成部３の動作を説明する。感光体ドラム１０は、矢印Ａ方向に回転駆動される。その間に、帯電用コロナ放電器などの帯電器１１が感光体ドラム１０上の感光体を特定極性に実質上均一に帯電する。その後、画像読取部２において生成された画像に基づいて、感光体ドラム１０上に静電潜像が形成され、続いて感光体ドラム１０上にトナー像が現像される。給紙部４から画像形成部３へ搬送された記録材Ｐが感光体ドラム１０と搬送ベルト２１との間を通過する際に、トナー像が記録材Ｐへ転写される。最後に、トナー像が転写された記録材Ｐは定着器３０へ搬送され、定着ローラ３１と加圧ローラ３２の熱と圧力で用紙に定着され印刷は完了する。なお、上述のようにして転写工程が終了した感光体ドラム１０は、クリーニングユニット１３によりその外周面に付着しているトナーが除去され、更に除電ランプ１４によって感光体表面に除電光が照射され、除電される。

次に、本実施形態に係るオゾン除去装置４０の動作を、図を用いて説明する。
図３は、オゾン除去装置４０を示した断面図である。操作者が印刷を開始すると、ファン４６が回転することにより帯電器１１付近の空気が吸気口５５からダクト４９内に吸引され下流に運ばれる。ペルチエ素子４１により、冷却用フィン４３は冷却されており、ダクト４９に吸引された空気はまず冷却用フィン４３の隙間を通り抜ける過程で冷却される。その際冷却用フィン４３の表面に結露が発生し、空気は除湿される。なお、結露により発生した水滴は自然落下し、結露受け４８を通り容器５３内に貯められる。容器内に溜められた露は、電気発熱基板５２から供給される熱により蒸発し、蒸気排出口５４から画像形成装置１の外部に拡散する。

さて一方、加熱用フィン４４およびオゾンフィルタ４５は、ペルチエ素子４１により加熱されている。冷却用フィン４３により冷却ひいては除湿された空気は、続いて加熱用フィン４４の隙間を通り抜けることにより加熱される。加熱された空気は、加熱されたオゾンフィルタ４５を通過する。このとき、空気が帯電器１１で発生したオゾンを含む場合、オゾンはオゾンフィルタ４５により除去される。オゾンフィルタは温度が高い条件で効率良くオゾンを除去することから、上記のように、空気とオゾンフィルタ双方を予め加熱しておくことにより、空気に含まれるオゾンはフィルタ４５により効率良く除去される。

ペルチエ素子４１には、放熱側４１ｂにおいて放熱を効率良く行うことが吸熱側４１ａにおける吸熱を促進する性質がある。本実施例においては、加熱用フィン４４は除湿用フィン４３によって一旦冷却された空気により冷却される。そのことが加熱用フィン４４における放熱を効率良く行うことに役立っており、ひいては除湿用フィン４３の冷却を効率良く行う効果を生んでいる。

（Ｃ：変形例）
（１）上記の実施形態においては、帯電器１１において発生するオゾンを除去する装置を示した。さて空気汚染物質のフィルタは一般に、通過する空気を除湿および加熱することによって効率が上昇することが知られている。そこで本発明を、オゾンの除去装置に限らず、空気汚染物質一般に対して適用することができる。たとえば、画像形成装置においてトナー像の定着の際に発生するＶＯＣ（揮発性有機化合物）などが挙げられる。その場合、本実施形態におけるオゾンフィルタ４５に替えてＶＯＣを除去する性質を有するフィルタを設置し、ダクト４９の吸気口５５をＶＯＣが発生する定着器の周辺等に設ける。

（２）フィルタを通過する空気の温度や湿度、フィルタの温度に応じてペルチエ素子４１に印加する電圧のＯＮ／ＯＦＦやペルチエ素子４１に印加する電圧の値を制御する機能を制御部５に付加してもよい。この場合、図３および図４において示すように、オゾン除去装置４０は、温湿度計５０および温度計５１を備える。温湿度計５０は、前記ダクト内で前記加熱装置と前記フィルタの間を流れる空気の温度および湿度を測定し、温度計５１はオゾンフィルタ４５の温度を測定し、それぞれがその測定結果を示す信号Ｓ３および信号Ｓ４を制御部５へ供給する。制御部５は信号Ｓ３および信号Ｓ４を受け取り、ＤＣ電源４７のＯＮ／ＯＦＦやＤＣ電源４７がペルチエ素子４１に印加する電圧の値を制御することにより、ペルチエ素子４１を制御する。具体的には、温湿度計５０および温度計５１により測定された温度が予め決められた基準値を上回る場合、または温度計５１により測定された湿度が予め決められた基準値を下回る場合には、ＤＣ電源４７をＯＦＦにしたりペルチエ素子４１に印加する電圧を低下させたりする制御を行っても良い。

（３）オゾンフィルタ４５を通過した後の空気中に含まれるオゾンの濃度に応じてペルチエ素子４１に印加する電圧のＯＮ／ＯＦＦやペルチエ素子４１に印加する電圧の値を制御する機能を制御部５に付加してもよい。この場合、オゾンセンサ６をオゾンフィルタ４５のダクト下流に設け、オゾンフィルタ４５を通過した後の空気に含まれるオゾンの濃度を測定し、測定結果である信号Ｓ５を制御部５に送る。（図４参照）制御部５は信号Ｓ５を受け取り、検出されたオゾン濃度に応じてペルチエ素子４１に印加する電圧のＯＮ／ＯＦＦやペルチエ素子４１に印加する電圧の値を制御する。具体的には、検出されたオゾン濃度が予め決められた基準値を上回る場合には、ペルチエ素子４１に印加する電圧を上昇させる制御を行っても良い。また、検出されたオゾン濃度が予め決められた基準値を下回る場合には、ＤＣ電源４７をＯＮからＯＦＦに変更したり、ＤＣ電源４７の印加電圧を低下させたりする制御を行っても良い。

（４）上記実施形態においては、印刷を行う際に制御部５は自動的にＤＣ電源４７をＯＮにしてペルチエ素子４１を動作させた。しかし、ＤＣ電源４７のＯＮ／ＯＦＦや印加電圧を操作者が制御できる手段を設けることにより、ペルチエ素子４１を操作者が操作することができるようにしてもよい。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構成図である。 画像形成装置における画像形成部の概略図である。 本発明の実施形態に係るオゾン除去装置の要部断面図である。 本発明の実施形態に係るオゾン除去装置の制御回路を示したブロック図である。

符号の説明

１…画像形成装置、２…画像読取部、３…画像形成部、４…給紙部、５…制御部、６…オゾンセンサ、７…操作部、１０…感光体ドラム、１１…帯電器、１２…現像装置、１３…クリーニングユニット、１４…除電ランプ、２０…転写ユニット、２１…搬送ベルト、２２…駆動ロール、２３…従動ロール、３０…定着器、３１…定着ローラ、３２…加圧ローラ、４０…オゾン除去装置、４１…ペルチエ素子（ａ：冷却側ｂ：放熱側）、４２…ヒートパイプ、４３…冷却用フィン、４４…加熱用フィン、４５…オゾンフィルタ、４６…ファン、４７…ＤＣ電源、４８…結露受け、４９…ダクト、５０…温湿度計、５１…温度計、５２…電気発熱基板、５３…容器、５４…蒸気排出口、５５…吸気口、５６…排気口

Claims (8)

1. 吸気口と、
   排気口と、
   前記吸気口と前記排気口を連結するダクトと、
   前記ダクト内に設けられ、前記吸気口から前記排気口に向かう空気流を発生させる空気流発生手段と、
   前記ダクト内に設けられ、前記空気流に沿って流れる空気に含まれる汚染物質を除去するフィルタと、
   前記ダクト内で前記フィルタの上流側に設けられ、前記空気流に沿って流れる空気を除湿する除湿手段と
   を有することを特徴とする空気汚染物質除去装置。
2. 前記除湿手段は、
   ペルチエ素子と、
   前記ダクト内で前記フィルタよりも上流に設けられた熱吸収部と、
   前記熱吸収部と前記ペルチエ素子の吸熱側を接続する熱伝達部と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の空気汚染物質除去装置。
3. 前記ダクト内で前記フィルタおよび前記除湿手段と前記フィルタの間を流れている空気を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項１に記載の空気汚染物質除去装置。
4. 前記加熱手段は、
   ペルチエ素子と、
   前記ダクト内で前記フィルタの上流側で、かつ前記除湿手段の下流側に設けられた熱放出部と、
   前記熱放出部と前記ペルチエ素子の放熱側を接続する熱伝達部と、
   前記フィルタと前記ペルチエ素子の放熱側を接続する第２の熱伝達部と
   を有することを特徴とする請求項３に記載の空気汚染物質除去装置。
5. 前記除湿手段は、
   前記ダクト内で前記熱放出部の上流側に設けられた熱吸収部と、
   前記熱吸収部と前記ペルチエ素子の吸熱側を接続する第３の熱伝達部と
   を有することを特徴とする請求項４に記載の空気汚染物質除去装置。
6. 前記ダクト内で前記フィルタよりも前記空気流の上流側を流れている空気に含まれる前記汚染物質の濃度または前記フィルタを通過した後の空気に含まれる前記汚染物質の濃度の少なくともいずれか一方を測定する測定手段を有し、前記濃度に応じて前記ペルチエ素子に印加される電圧のＯＮ／ＯＦＦまたは前記ペルチエ素子に印加される電圧の少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする請求項２，４，５に記載の空気汚染物質除去装置。
7. 前記フィルタの温度または前記加熱手段と前記フィルタの間を流れている空気の温度の少なくともいずれか一方を測定する測定手段を有し、前記温度に応じて前記ペルチエ素子に印加される電圧のＯＮ／ＯＦＦまたは前記ペルチエ素子に印加される電圧の値の少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする請求項４，５に記載の空気汚染物質除去装置。
8. 前記ダクト内に設けられ、前記除湿手段と前記フィルタの間を流れている空気の湿度を測定する測定手段を有し、前記測定手段が測定した湿度に応じて前記ペルチエ素子に印加される電圧のＯＮ／ＯＦＦまたは前記ペルチエ素子に印加される電圧の値の少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする請求項２，５に記載の空気汚染物質除去装置。

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