JP2008046207A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＶＯＣガスが画像形成装置の外部に放出されてしまうのを効果的に防止することができる、ＶＯＣガス処理機能を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】記録材Ｐに画像を形成する画像形成手段と、記録材Ｐ上の画像を加熱する画像加熱手段と、を有する画像形成装置において、画像加熱手段により加熱された記録材Ｐを搬送する搬送ベルト２４と、この搬送ベルト２４により搬送される記録材Ｐと接触もしくは近接するように設けられ揮発性有機化合物を吸着する吸着材を備えた吸着ベルト２７と、この吸着ベルト２７を冷却する冷却手段３１と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真プロセス等を利用した複写機やファクシミリ、レーザービームプリンタなどの画像形成装置に関する。

電子写真画像形成装置において、従来は使用されていなかった新たなメディア、例えば、特殊なコート紙に画像形成した場合、定着装置の熱により、人体に影響は無いものの、極微量ながら揮発性有機化合物（以下、ＶＯＣと記す）のガスが発生する可能性がある。

そのようなＶＯＣガスの画像形成装置外部への排出を削減するために、画像形成装置内の空気を、フィルタを介してファンによって装置外に排出する方法等の提案がなされている（例えば、特許文献１、２、３、４）。
特開２００４−２４０２７０号公報 特開２００１−３５０３７５号公報 特開２００２−２７８３４１号公報 特開２００２−１６９４３２号公報

しかしながら、画像形成装置の排気ダクト、特に排熱系のダクトにフィルタをつける場合は、そのフィルタが排気抵抗になり、エラーの流量が低下すると機内昇温等の弊害が懸念される。また、排気ダクトにフィルタを備え、ＶＯＣガスを含むエアーを一度だけ通過させることで完全にＶＯＣガスを削除することは難しい。だからといって、実開平５−５６２２４号公報で提案されているように、フィルタを何層にも分割した構成にしたり、何層にも重ねて配置したりする方法を採用した場合は、フィルタが何枚分も必要になる。それだけでなく、エアーの流量を確保するために、風量の強いファンが必要になる等、コスト面でのデメリットも回避できない。

本発明はこのような技術的課題に鑑みてなされたものである。その目的は、ＶＯＣガスが画像形成装置の外部に放出されてしまうのを効果的に抑制することができる、ＶＯＣガス処理機能を備えた画像形成装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、記録材上の画像を加熱する画像加熱手段と、を有する画像形成装置において、画像加熱手段により加熱された記録材を搬送する搬送ベルトと、この搬送ベルトにより搬送される記録材と接触もしくは近接するように設けられ揮発性有機化合物を吸着する吸着材を備えた吸着ベルトと、この吸着ベルトを冷却する冷却手段と、を有することを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、ＶＯＣガスが画像形成装置の外部に放出されてしまうのを効果的に抑制することができる。

（１）画像形成部
図１は本実施例に係る画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は４つの電子写画像形成部を有するタンデムタイプのフルカラープリンタであり、外部ホスト装置（不図示）から入力するフルカラー画像情報に対応した画像を記録材上に形成して出力することができる。外部ホスト装置はパーソナルコンピュータ・イメージリーダ等である。

Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋは図面上右から左に順に配列した第１から第４の４つの画像形成部である。各画像形成部は、何れも、像担持体として回転ドラム型の電子写真感光体１（以下、ドラムと記す）、一次帯電器２、露光装置（レーザースキャナ）３、現像装置４、転写帯電器５、クリーニング装置６等を有する電子写真プロセス機構である。

第１の画像形成部Ｍは、現像装置４に現像剤としてマゼンタ色のトナーを収容させてあり、矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動されるドラム１の面に、出力すべきフルカラー画像のマゼンタ色成分のトナー像を形成する。

第２の画像形成部Ｃは、現像装置４に現像剤としてシアン色のトナーを収容させてあり、矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動されるドラム１の面に、出力すべきフルカラー画像のシアン色成分のトナー像を形成する。

第３の画像形成部Ｙは、現像装置４に現像剤としてイエロー色のトナーを収容させてあり、矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動されるドラム１の面に、出力すべきフルカラー画像のイエロー色成分のトナー像を形成する。

第４の画像形成部Ｋは、現像装置４に現像剤としブラック色のトナーを収容させてあり、矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動されるドラム１の面に、出力すべきフルカラー画像のブラック色成分のトナー像を形成する。

各画像形成部におけるドラム１の回転方向と速度は同じ設定である。各画像形成部における電子写真画像形成原理・プロセスは公知であるから、その説明は省略する。なお、本実施例では、露光装置であるレーザースキャナ３から出力されるレーザー光Ｌにより露光したドラム面の明部電位にトナーを付着させる反転現像方式を用いている。

７は無端状（エンドレス）の転写ベルトであり、駆動ローラ８と、従動ローラ９と、テンションローラ１０の３本の支持ローラ間に懸回張設してある。この転写ベルト７は、上記４つの画像形成部Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋの下側において、駆動ローラ８と従動ローラ９との間のベルト部分を各画像形成部のドラム下面に接触させて配設してある。各画像形成部のドラム下面と転写ベルト７との接触部が転写部である。転写ベルト７は矢印の反時計方向に各画像形成部のドラム１の回転速度に対応した速度にて駆動ローラ８により回転駆動される。

１１は給紙部としての給紙カセットであり、紙などのシート状の記録材Ｐを積載収納してある。所定の制御タイミングにて給紙ローラ１２が駆動されて、給紙カセット１１内の記録材Ｐが一枚分離されて送り出され、搬送経路１３を通ってレジストローラ対１４に至る。記録材Ｐはこのレジストローラ対１４によって、画像形成部でのトナー像の形成タイミングに合わせて、従動ローラ９側において転写ベルト７上に給紙され、転写ベルト７の上面に静電吸着で保持される。そして、記録材Ｐは回転する転写ベルト７と一緒に移動して、各画像形成部Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋの転写部を順次に搬送されていく。

記録材Ｐは、第１の画像形成部Ｍの転写部を通過していく過程で、転写電源から転写バイアスが印加された転写帯電器５により、ドラム１上に形成されているマゼンタ色のトナー像の静電転写を受ける。同様にして、第２の画像形成部Ｍの転写部を通過していく過程で、シアン色のトナー像の静電転写を受ける。第３の画像形成部Ｙの転写部を通過していく過程で、イエロー色のトナー像の静電転写を受ける。第４の画像形成部Ｋの転写部を通過していく過程で、ブラック色のトナー像の静電転写を受ける。このようにして、同一の記録材Ｐの面に、上記のマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色トナー像が順次に位置合わせされて重畳転写される。これにより、記録材Ｐの面に未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。

第４の画像形成部Ｋの転写部を通過した記録材Ｐは、転写ベルト７の面から分離され、定着装置（画像加熱手段）１６に導入される。この定着装置１６により、記録材Ｐ上の未定着のフルカラートナー画像が熱溶融されて固着画像として定着される。１５は転写ベルトクリーニング装置であり、記録材分離後の転写ベルト７の面を清掃する。

本実施例における定着装置１６は、互いに圧接して回転する、定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂを有する熱ローラ定着装置である。定着ローラ１６ａは、金属製の中空ローラ基体の外周に離型層、或いは弾性層と離型層等の所望の機能層を形成具備させてある。そして、中空ローラ基体の内部に配設したハロゲンランプ等のヒータにより内側より加熱され、定着ローラ外面が所定の定着温度に維持されるように温調制御される。加圧ローラ１６ｂは、芯金に耐熱弾性ゴムローラ部を形成した弾性ローラであり、定着ローラ１６ａに対して弾性に抗して圧接させてある。これにより、定着ローラ１６ａとの間に、記録材搬送方向に関して所定幅の定着ニップ部を形成させている。そして、定着ニップ部に対して未定着トナー画像を担持した記録材を導入して挟持搬送させることで、定着ローラ１６ａの熱とニップ圧により未定着トナー画像を記録材面に固着画像として定着させるものである。

定着装置１６を出た記録材Ｐは、定着装置直後に配設した定着後処理装置１７に導入される。そして、定着後処理装置１７を出た記録材Ｐが排紙ローラ対１８により排紙口１９からプリンタ外の排紙トレイ２０上に画像形成物として送り出される。

モノクロ画像形成物あるいは単色画像形成物の出力も可能である。この場合は、その画像形成モードを選択すると、第１〜第４の画像形成部Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋのうち選択された画像形成モードに対応した画像形成部だけが画像形成動作し、他の画像形成部はドラム１の回転駆動はなされるけれども画像形成動作はなされない。そして、画像形成動作した画像形成部の転写部において、転写ベルト７で搬送される記録材にトナー画像を転写するシーケンスが実行される。

（２）定着後処理装置１７
定着後処理装置１７は、定着装置直後の記録材搬送経路に配設してあり、定着装置１６を通過した記録材ＰからのＶＯＣガスの発生／拡散を防止するための拡散防止手段である。

図２は本実施例における定着後処理装置１７の要部の拡大側面図、図３は斜視模式図である。この定着後処理装置１７は、大別して、記録材搬送ベルトアセンブリ２１と、吸着ベルトアセンブリ２２と、吸着ベルト冷却手段としての冷却パイプアセンブリ２３を有する。

記録材搬送ベルトアセンブリ２１は、無端状の搬送ベルト２４と、このベルト２４を懸回張設させた並行２本の駆動ローラ２５及び従動ローラ２６を有する。本実施例における搬送ベルト２４は、周長が２４０ｍｍ、長手方向の幅が３４８ｍｍ、厚さが０．５ｍｍのポリイミド等の樹脂ベルトやＳＵＳ等の可撓性を有する金属ベルトである。このベルト２４は、駆動ローラ２５が回転駆動されることにより図３において矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。

吸着ベルトアセンブリ２２は、記録材搬送ベルトアセンブリ２１の上側に配設してあり、無端状の吸着ベルト２７と、このベルト２７を懸回張設させた並行３本の駆動ローラ２８・従動ローラ２９・テンションローラ３０を有する
吸着ベルト２７は、ＶＯＣを吸着する吸着材を備えたベルト部材である。例えば、図４の層構成模式図のように、可撓性を有するベルト基層２７ａの表層に、吸着材の分散層２７ｂを具備させたものである。本実施例における吸着ベルト２７は、周長が２６０ｍｍ、長手方向の幅が３４８ｍｍ、厚さが０．５ｍｍのポリイミドベルトを基層２７ａとし、表層を、吸着材として粉末状の活性炭を分散した活性炭分散層２７ｂとしてある。粉末状活性炭がＶＯＣを吸着する。活性炭を粉末状にしているのは、活性炭の表面積をできるだけ大きくすることで吸着面積を広くするためである。吸着材としては、活性炭の他に、ゼオライト、多孔質アルミナなど、他の吸着材を用いることもできる。また、吸着ベルト２７のベルト基層２７ａとしては、ポリイミド以外の素材、例えばＳＵＳベルト等を用いることもできる。

記録材搬送ベルトアセンブリ２１側の駆動ローラ２５と従動ローラ２６に対して、吸着ベルトアセンブリ２２側の駆動ローラ２８と従動ローラ２９を、それぞれ、記録材搬送ベルト２４と吸着ベルト２７を挟ませて圧接させてある。これにより、駆動ローラ２５と従動ローラ２６との間の上側ベルト部分と、駆動ローラ２８と従動ローラ２９との間の下側ベルト部分とを接触させて、記録材搬送方向において幅広の記録材挟持搬送ニップ部を形成させている。吸着ベルト２７は、駆動ローラ２８が回転駆動されることにより図３において矢印の時計方向に、記録材搬送ベルト２４と同速度で回転駆動されるように設定されている。

冷却パイプアセンブリ２３は、吸着ベルトアセンブリ２２の吸着ベルト２７を冷却する冷却手段である。本実施例では水冷式の冷却パイプアセンブリであり、ベルト冷却パイプ部３１、放熱パイプ部３２、冷却水循環ポンプ部３３を有している。

ベルト冷却パイプ部３１と放熱パイプ部３２は、外径１０ｍｍ、内径６ｍｍのアルミ製パイプ管で構成され、ポンプ部３３により冷却水がアルミ製パイプ管内を循環するようになっている。ベルト冷却パイプ部３１は、吸着ベルトアセンブリ２２の従動ローラ２９とテンションローラ３０との間の吸着ベルト部分の外面に近接して対向するように配置されている。このベルト冷却パイプ部３１を流れる冷却水の効果により、ベルト冷却パイプ部通過前に約３５℃であった吸着ベルト温度が、通過後は約２０〜２５℃に冷却される。

ベルト冷却パイプ部３１を通過することで温度の上昇した冷却水は、プリンタ背面側に配置した放熱パイプ部３２に送られ、ここでプリンタ外部から取り込まれた空気により冷却されたのち、冷却水循環ポンプ部３３により再びベルト冷却パイプ部３１に送られる。本実施例では循環ポンプ部３３による冷却水の循環速度を５ｍｍ／ｓｅｃに設定しているが、この速度は装置ごとに最適な速度が設定される。

また、本実施例では冷却手段として水冷式の冷却手段を用いているが、その他の冷却手段、例えば空冷方式やペルチェ素子などの冷却モジュールを使用することも可能である。

而して、定着装置１６で熱定着を受けて、定着装置を出た記録材Ｐは、定着装置直後に配設された定着後処理装置１７の記録材搬送ベルト２４と吸着ベルト２７との圧接ニップ部に進入する。その記録材Ｐはベルト２４・２７間に挟まれて、画像形成面が吸着ベルト２７と接触しながら搬送される。このとき、定着装置１６を出た直後で温度の高い記録材から出るＶＯＣガスは、発生直後に、吸着ベルト２７に含まれる吸着材（本実施例では活性炭）の作用により吸着される。そのため、記録材から出るＶＯＣガスが画像形成装置内に拡散するのを防止することができる。

また、ベルト２４・２７の圧接ニップ部において記録材Ｐに接触する吸着ベルト２７は、前記のように、冷却パイプアセンブリ２３の冷却パイプ部３１により冷却された状態にある。これにより、定着装置１６を出た直後で温度の高い記録材Ｐは冷却された吸着ベルト２７との接触で温度が急速に下降する。この記録材の冷却により、記録材からのＶＯＣガスの発生自体が抑制され、定着後処理装置１７を通過した後の記録材はＶＯＣガスがほとんど出ない状態にされる。したがって、定着後処理装置１７を出た記録材からＶＯＣガスが画像形成装置内に拡散するのを抑制することができる。また、冷却された記録材が画像形成装置の外部へ排出されるので、排紙後の記録材からＶＯＣガスが拡散するのを抑制することができる。

吸着部材は無端状のベルト部材にし、支持部材に懸架させて回転させながら定着装置１６を出た記録材と接触（若しくは近接）するように構成することで、吸着ベルトの記録材に対する対向面積を大きくすることができる。そのため、ＶＯＣの吸着と、記録材の冷却をより確実に行うことが可能となった。

表１は、実際に５０人の被験者に対して、定着後処理装置１７（拡散防止手段）を配設したプリンタと、配設していないプリンタとについて、におい知覚試験を実施したときの結果をまとめたものである。

このにおい知覚試験では、記録材として普通紙を１００枚連続で通紙した後と、コート紙を１００枚連続で通紙した後と、のそれぞれについて、画像形成装置周辺でにおいを感じた人の人数を集計することで、定着後処理装置１７の効果を検証している。

表１の結果から明らかなように、本実施例のような定着後処理装置１７を用いることで、ＶＯＣガスの画像形成装置外部への放出を効果的に軽減することが可能となった。

本実施例に係る画像形成装置の全体構成は実施例１と同様であるが、本実施例では、吸着ベルト２７に光を照射する光照射手段を設け、吸着材をこの光照射により揮発性有機化合物を分解する材料（光触媒）にて構成したことを特徴とする。

本実施例で使用している吸着材は、多孔性セラミックに酸化チタンを分担担持させて形成したものである。そして、図５に示すように、吸着ベルト２７が記録材Ｐと接触（若しくは近接）している場所以外の場所において、吸着ベルト２７に対して光を照射する光照射手段（光触媒励起手段）としての紫外線ランプ３４を配置してある。紫外線ランプ３４は画像形成動作中に点灯し、ＶＯＣを吸着した後の吸着ベルト２７に対して波長が３７０〜４００ｎｍの光を照射する。この光が照射されると、吸着ベルト２７の吸着材としての酸化チタンから活性酸素が発生し、気孔部に吸着もしくは浮遊しているＶＯＣを分解／除去することができる。そのため、吸着ベルト２７のＶＯＣ吸着能力を再生することができる。これにより、吸着ベルト２７を定期的に交換する必要がなくなるため、ランニングコストや作業者の負担を低減することが可能となる。

実施例１や２の定着後処理装置１７において、記録材搬送ベルトアセンブリ２１の記録材搬送ベルト２４も吸着ベルトにする装置構成にすることもできる。さらには、図６や図７のように、そのベルト２４を冷却手段３１Ａで冷却する装置構成や、吸着ベルトに光を照射する光照射手段を設け、吸着材をこの光照射により揮発性有機化合物を分解する材料にて構成することもできる。

また、吸着ベルト２７は、記録材搬送ベルト２４により搬送される記録材Ｐに対して接触させないで、図８や図９のように、非接触に近接させて対向させるような装置構成にすることもできる。

実施例１における画像形成装置の概略構成図 定着後処理装置の要部の側面図 定着後処理装置の要部の斜視模式図 吸着ベルトの層構成模式図 実施例２における定着後処理装置の要部の側面図 実施例３における定着後処理装置（その１）の要部の側面図 実施例３における定着後処理装置（その２）の要部の側面図 実施例３における定着後処理装置（その３）の要部の側面図 実施例３における定着後処理装置（その４）の要部の側面図

符号の説明

Ｍ・Ｃ・Ｙ・Ｋ：第１から第４の画像形成部、７：転写ベルト、１１：給紙カセット、Ｐ：記録材、１６：定着装置、１７：定着後処理装置、２０：排紙トレイ、２１：記録材搬送ベルトアセンブリ、２２：吸着ベルトアセンブリ、２３：冷却パイプアセンブリ、２４：搬送ベルト、２７：吸着ベルト、３１：ベルト冷却パイプ部、３２：放熱パイプ部３２、３３：冷却水循環ポンプ部、３４：紫外線ランプ

Claims (3)

1. 記録材に画像を形成する画像形成手段と、記録材上の画像を加熱する画像加熱手段と、を有する画像形成装置において、
   画像加熱手段により加熱された記録材を搬送する搬送ベルトと、この搬送ベルトにより搬送される記録材と接触もしくは近接するように設けられ揮発性有機化合物を吸着する吸着材を備えた吸着ベルトと、この吸着ベルトを冷却する冷却手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記吸着ベルトに光を照射する光照射手段を設け、前記吸着材をこの光照射により揮発性有機化合物を分解する材料にて構成したことを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 前記吸着ベルトと前記搬送ベルト間で記録材を挟持搬送するように構成したことを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。

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