JP2010002803A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置から発生する超微粒子粉塵を効率よく捕集することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 用紙８上に未定着画像を出力する画像形成部と、前記用紙８を通過させて用紙８上に形成された未定着画像を加熱定着させる手段を含む定着装置Ｂとを備えた画像形成装置であって、該画像形成装置内において発生した微粒子粉塵を静電的に回収する静電的集塵手段６０を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真方式を利用したプリンタ、複写機、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置に関し、特に微粒子粉塵の除去手段を有する画像形成装置に関する。

これら画像形成装置には、一般的に用紙に形成された未定着トナー画像を加熱定着させるための定着ローラ等の定着装置が備えられている。さらに、定着ローラ表面へのトナーの付着を防止するため、メルカプト変性シリコーンオイル等の離型剤を塗布する手段を備えているものがある。
加熱定着時にトナーに含まれる揮発性物質が揮発し、この揮発量が多いと不快臭を生じるようになる。さらに離型剤の揮発性物質が多少なりとも発生し、異臭を発するという問題がある。
そのため、例えば特開２００５−３３８５３９号公報（特許文献１）においては、定着装置の断熱カバーの一部に排気ダクトを取り付けて吸引ファンを設置し、排気ダクトの途中に吸着剤を担持させた部材を設け、これに排気を通過させて揮発性物質を吸着除去することが提案されている。

しかしながら、最近では、画像形成装置より超微粒子粉塵（粒子径１００ｎｍ未満）が排出されることが言われている。
そのため、特許文献１における吸着剤による揮発性物質の除去だけでは、十分に対応しきれないおそれがあった。
特開２００５−３３８５３９号公報

本発明は前記従来技術の問題点に鑑みて、画像形成装置で発生する超微粒子粉塵を効率よく捕集することができる手段を備えた画像形成装置を提供することを課題とする。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、超微粒子はイオン化させることが可能であり、電荷を帯びた超微粒子は静電的に捕集することが可能であることに着目し、超微粒子を放電により帯電させ、集塵電極で捕集することにより、装置内で発生した超微粒子を効率よく捕集することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
さらに本発明者らは、超微粒子は浮遊中に粒子同士で凝集することが知られており、比較的大きな粒子になることでより捕集しやすくなるということに着目し、排気ダクトにサイクロン方式の集塵機を備え付けることで微粒子を凝集させて除去し、該集塵機で除去できなかった超微粒子を放電により帯電させ、集塵電極で捕集することにより、装置内で発生した超微粒子をより一層効率よく捕集することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は下記の画像形成装置を提供する。
（１）像支持材上に未定着画像を出力する画像形成部と、前記像支持材を通過させて像支持材上に形成された未定着画像を加熱定着させる手段を含む定着装置とを備えた画像形成装置であって、該画像形成装置内において発生した微粒子粉塵を静電的に回収する静電的集塵手段を有することを特徴とする画像形成装置。
（２）像支持材上に未定着画像を出力する画像形成部と、像支持材を挟持搬送させて像支持材上に形成された未定着画像を像支持材に接触して加熱定着させる手段および該手段への離型材塗布手段を含む定着装置とを備えた画像形成装置であって、該画像形成装置内において発生した微粒子粉塵を静電的に回収する静電的集塵手段を有することを特徴とする画像形成装置。
（３）さらに吸着剤を担持するフィルタ手段を有することを特徴とする前記（１）または（２）項に記載された画像形成装置。
（４）像支持材上に未定着画像を出力する画像形成部と、像支持材を通過させて、像支持材上に形成された未定着画像を、加熱定着させる手段を含む定着装置とを備えた画像形成装置であって、該画像形成装置内において発生した微粒子粉塵をサイクロン方式にて捕集するサイクロン集塵手段と、微粒子粉塵を静電的に回収する静電的集塵手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
（５）像支持材上に未定着画像を出力する画像形成部と、像支持材を挟持搬送させて、像支持材上に形成された未定着画像を、像支持材に接触して加熱定着させる手段および離型材塗布手段を含む定着装置とを備えた画像形成装置であって、該画像形成装置内において発生した微粒子粉塵をサイクロン方式にて捕集するサイクロン集塵手段と、微粒子粉塵を静電的に回収する静電的集塵手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
（６）さらに吸着剤を担持するフィルタ手段を有することを特徴とする前記（４）または（５）項に記載された画像形成装置。
（７）前記静電的集塵手段が、前記定着装置の近傍に配置した排気ダクト内に設置されている（１）〜（６）のいずれかに記載の画像形成装置。
（８）前記サイクロン集塵手段が、前記定着装置の近傍に配置した排気ダクト内で、かつ前記静電的集塵手段よりも上流側に設置されている（１）〜（７）のいずれかに記載の画像形成装置。
なお、本発明において「画像形成部」とは、像支持材（用紙等）の供給から該像支持材上への未定着画像の形成を経て像支持材が定着装置に到るまでの部位をいう。

前記（１）および（２）に記載の本発明によれば、微粒子粉塵を静電的に回収する、すなわち微粒子を放電により帯電させ、集塵電極で捕集する静電的集塵手段を設けることにより、画像形成装置で発生する超微粒子を効率よく捕集することができ、装置外への超微粒子の排出量を低減できる。
前記（４）および（５）に記載の本発明によれば、排気ダクトにサイクロン方式の集塵手段を備え付けることで微粒子をサイクロン方式にて凝集させて捕集し、さらに前記静電的集塵手段により超微粒子を捕集するので、画像形成装置で発生する超微粒子をより一層効率よく捕集することができ、装置外への超微粒子の排出量をより一層低減できる。

（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の画像形成装置の概略構成を示す説明図であり、図２は本発明の第１実施形態の要部を示す説明図である。
電子写真方式を応用した画像形成装置、例えばプリンタは、図１に示すごとくアルミニウム等の導電性シリンダの外周面に感光層を設けた感光ドラム２１を矢印方向に回転しコロナ帯電器２２によって均一に帯電させ、画像信号をレーザダイオード２３に与え、高速モータ２４で回転されるポリゴンミラー２５、レンズ２６、折返しミラー２７を組み合わせた露光装置によって感光ドラム２１上に画像露光を行い、静電潜像を形成する。

この感光ドラム２１の静電潜像に、２成分現像法、カスケード現像法、ジャンピング現像法或いはタッチダウン現像法等公知の現像法を利用した現像手段２８によって着色荷電粒子（以下トナーと呼ぶ）を付着させ、画像化する。ペーパカセット２９内の用紙８（像支持材）をピックアップローラ３１によって給送し、タイミングローラ３２によって前述の感光ドラム２１上の画像と用紙８の位置が一致するように制御し搬送する。転写コロナ帯電器３３によって感光ドラム２１上のトナー像を用紙８上に転写し、この未定着画像が形成された用紙８は搬送ベルト駆動ローラ３４によって移送される搬送ベルト３５によって搬送され、定着ローラ７と加圧ローラ６を組み合わせた加熱定着装置Ｂによって未定着画像が用紙８に定着され、排紙トレイ３６上に排出される。

一方、感光ドラム２１上の転写残トナーはゴムブレードやファーブラシ等で構成されたクリーニング装置３７によって除去され再度画像形成に利用される。これらの機能は本体枠Ａ内にペーパカセット２９および排紙トレイ３６を除いた全てが収容されている。
本体枠Ａは半密閉型であり、ペーパカセット２９の挿入口および加熱定着装置Ｂの出口に合わせて設けた用紙８の排紙部３９は開口しており、他の部分も充分には気密に作られていない。

図２に示すように、定着ローラ７は内部にハロゲンヒータ等の発熱源４を有する。表層をゴム等の弾性体５を用いて構成され、定着ローラ７に向かって加圧手段（図示せず）で加圧される加圧ローラ６と定着ローラ７は適当なニップをもって対をなしており、駆動手段（図示せず）により画像形成装置の本体からの駆動を受け矢印方向に回転する。稼働中、定着ローラ７の表面はサーミスタ等により略一定温度に維持されている。定着装置ではトナー９により形成された未定着画像を、これを支持する用紙８に定着する。すなわち、未定着画像は、定着ローラ７と加圧ローラ６の間を挟持搬送される際に、定着ローラ７内の発熱源４からの熱、およびローラ６、７間の圧力で用紙８に定着される。定着ローラ７はトナーの付着を防止するため芯金３上に接着剤としてのプライマー層２を介して、被覆樹脂層１を最上層にして構成されている。このような樹脂層には、シリコーンゴムやフッ素樹脂フィルム又はチューブが用いられる。
通常、定着装置Ｂは離型剤塗布手段を備える。この離型剤塗布手段は、例えば、図２に示すようにシリコーンオイルのような離型剤を含浸させたクリーニングウエブ１０を巻回したウエブ供給ローラ１５と、ウエブ供給ローラ１５から繰り出すクリーニングウエブ１０を巻き取る巻取りローラ１４と、クリーニングウエブ１０を定着ローラ７に向かって押圧するウエブ加圧ローラ１１を備えており、クリーニングウエブ１０を複写動作に合わせて少しだけ送り、定着ローラ７の回転により、定着ローラ７に離型剤を塗布するとともに、定着ローラ７上に付着したトナーを除去している。

前記においては、像支持材として用紙を代表例として挙げたが、像支持体は紙類に限定されるものではなく、フィルム類や紙類とフィルム類との複合材等も使用できる。

本発明の画像形成装置は、該画像形成装置内において発生した粒子径１００ｎｍ未満の超微粒子を含む微粒子粉塵を除去するための粉塵除去手段Ｃを有する。具体的には、粉塵除去手段Ｃは、定着装置Ｂの近傍の微粒子粉塵を含む空気を排気するための排気ダクト４０と、排気ダクト４０内に空気を吸引する吸引ファン４１と、吸引ファン４１の下流に設けられた静電的集塵手段６０とを備える。排気ダクト４０の吸気口４０ａは、定着ローラ７の近傍であって、その上方に配置されている。

静電的集塵手段６０は、微粒子粉塵を静電的に回収するものであって、集塵室６１と、集塵室６１に設けられた放電電極６２および集塵電極６３と、両電極間に高電圧を印加する高圧直流電源６４とを備えている。吸気ファン４１により送られてくる空気中の微粒子に放電電極６２により電荷を帯びさせ、この電荷を帯びた微粒子を反対の電位の集塵電極６３で捕集する。画像形成装置で発生する超微粒子は一般に負に帯電しやすいので、集塵電極６３をアースして、放電電極６２に負の電圧を印加するのが好ましい。負の電圧としては、−１ｋＶから−５０ｋＶが好ましい。放電電極６２としては、ワイヤ、針電極などが使用可能である。集塵電極６３としては、ワイヤ、針電極などであって、正の電圧を印加し負に帯電した超微粒子を捕獲する方法が可能である。

前記構成の粉塵除去手段Cを作動させると、定着装置Ｂ近傍の微粒子粉塵を含む空気は、吸気口４０ａから排気ダクト４０内に吸引され、さらに集塵室６１に導入され、そこで微粒子は帯電され、集塵電極６３に捕集され除去される。微粒子粉塵が除去された排気は排気口４０ｂから機外へ排出される。これによって、微粒子粉塵の排出量を低減することができる。

第１実施形態においては、さらに排気ダクト４０の途中に活性炭等の吸着剤を担持した吸着剤担持フィルタ手段７０を設けるのが好ましい。吸着剤担持フィルタ手段７０は静電的集塵手段６０の下流に設けるのが好ましい。吸着剤担持フィルタ手段７０を設けることにより、定着装置で発生した揮発性物質を吸着除去できると共に、超微粒子をも吸着除去でき、超微粒子をより一層除去できる。

（第２実施形態）
つぎに本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態においても、画像形成装置全体としての構成は第１実施形態の場合と同様で、図１に示す通りであるので、説明は省略する。図３に第２実施形態の要部を示す。
第２実施形態においては、吸引ファン４１の下流にサイクロン集塵手段８０が設けられ、さらにその下流には、前述と同様な構成の静電的集塵手段６０が設けられている。

サイクロン集塵手段８０は、誘導流路８１と、粉塵分離室８２と、粉塵収容室８３とを含み、吸引ファン４１によって誘導流路８１を介して粉塵分離室８２に導入される微粒子粉塵を含む排気は誘導流路８１により高速の渦巻状の回流にされ、それにより遠心力が付与されて微粒子同士が衝突凝集し大きな粒子となって気流から分離され、下方の粉塵収容室８３に集められる。
粉塵分離室８２からの排気は排出口８４を通して静電的集塵手段６０に送られる。

サイクロン集塵手段８０から静電的集塵手段６０に導入された排気は、残存する微粒子粉塵が静電的に除去される。静電的集塵手段６０は第１実施形態におけるものと実質的に同じなので説明は省略する。

第２実施形態においても、さらに排気ダクト４０の途中に活性炭等の吸着剤を担持した吸着剤担持フィルタ手段７０を設けるのが好ましい。吸着剤担持フィルタ手段７０は静電的集塵手段６０の下流に設けるのが好ましい。吸着剤担持フィルタ手段７０を設けることにより、定着装置で発生した揮発性物質を吸着除去できると共に、超微粒子をも吸着除去でき、超微粒子をより一層除去できる。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
京セラミタ（株）製プリンタＦＳ−３８００を改造し、図２に示されるように定着装置Ｂに近接して、吸引フアン４１および静電的集塵手段６０を有する排気ダクト４０を取り付けたプリンタ試験機を使用した。該プリンタ試験機を容積１ｍ³のステンレス製チャンバー内に設置し、チャンバー内を６７Ｌ／ｍｉｎの換気を行うように設定した。静電的集塵手段６０の放電電極６２に−１０ｋＶの直流電圧を印加し、静電的集塵手段６０への吸気流量は１０Ｌ／ｍｉｎに設定した。
静電的集塵手段６０では、定着装置Ｂの近傍からファン４１により排出された超微粒子を、放電電極６２を用いて帯電させ、集塵電極６３にて静電的に超微粒子を吸着させた。
チャンバー内を約1時間換気後、１０分間プリント動作を行い、プリント動作中に装置から排出される粉塵および揮発性物質をサンプリングした。トナーは、体積平均粒子径が８μｍ（８０００ｎｍ）のものを使用した。
チャンバー内に排出された超微粒子をＴＳＩ社製微粒子計測器（型式ＣＰＣ３００７）で連続的に測定した。プリント開始からプリント終了後3換気相当分の時間に観測された粒子径１０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲の微粒子数の総数を測定した。
揮発性物質のサンプリングは、Ｔｅｎａｘ管（Ｔｅｎａｘ：登録商標）で１００ｍＬ／ｍｉｎの吸引速度でチャンバー内の空気を捕獲し、プリント動作の停止後も約２時間連続してサンプリングを行った。Ｔｅｎａｘ管から捕集した揮発性物質を加熱脱着装置で脱離させ、ガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣ−ＭＳ）にて脱離された揮発性物質の量を測定した。装置から排出された全揮発性有機化合物量（ＴＶＯＣ）をＢｌｕｅ Ａｎｇｅｌ Ｍａｒｋ〔ＢＡＭ（ドイツ連邦材料研究試験機関）の基準〕のエミッション率の計算式にて算出した。

（実施例２）
静電的集塵手段６０の下流に吸着剤（活性炭）担持フィルタ手段７０を取り付けたプリンタ試験機を使用した以外は実施例1と同様にして、装置から排出された粉塵および揮発性物質を測定した。

（比較例１）
排気ダクト及び静電的集塵手段を取り付けていない未改造のプリンタＦＳ−３８００をそのまま用いた以外は実施例1と同様にして装置から排出された粉塵および揮発性物質を測定した。

実施例１、２および比較例１で得られた結果を表１に示す。

表１から明らかなように、静電的集塵手段を設けた実施例１のプリンタでは、かかる集塵装置を設けていない比較例１のプリンタに比べ、微粒子粉塵の排出量が大幅に低減されている。静電的集塵手段に加えて吸着剤担持フィルタ手段を設けた実施例２のプリンタでは、実施例１のプリンタに比べ、揮発性物質の排出量が低減されていると共に、微粒子粉塵の排出量もより一層低減されている。

（実施例３）
京セラミタ（株）製プリンタＦＳ−３８００を改造し、図３に示されるように定着装置Ｂに近接して、吸引フアン４１、サイクロン集塵手段８０および静電的集塵手段６０を有する排気ダクト４０を取り付けたプリンタ試験機を使用した以外は実施例1と同様にして、装置から排出された粉塵および揮発性物質を測定した。

（実施例４）
静電的集塵手段６０の下流に吸着剤（活性炭）担持フィルタ手段７０を取り付けたプリンタ試験機を使用した以外は実施例３と同様にして、装置から排出された粉塵および揮発性物質を測定した。

（比較例２）
排気ダクト、さらにサイクロン集塵手段および静電的集塵手段を取り付けていない未改造のプリンタＦＳ−３８００をそのまま用いた以外は、実施例1と同様にして、装置から排出された粉塵および揮発性物質を測定した。

実施例３、４および比較例２で得られた結果を表２に示す。

表２から明らかなように、静電的集塵手段に加えてサイクロン集塵装置を設けた実施例３のプリンタでは、実施例１のプリンタに比べ、微粒子粉塵の排出量がより一層低減されている。さらに吸着剤担持フィルタ手段を設けた実施例４のプリンタでは、実施例３のプリンタに比べ、揮発性物質の排出量が低減されていると共に、微粒子粉塵の排出量もより一層低減されている。

本発明の画像形成装置の概略構成を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の要部を示す説明図である。 本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の要部を示す説明図である。

符号の説明

Ａ 本体枠
Ｂ 定着装置
Ｃ 粉塵除去手段
４ 発熱源
５ 弾性体
６ 加圧ローラ
７ 定着ローラ
８ 用紙（像支持材）
９ トナー
１０ クリーニングウエブ
１１ ウエブ加圧ローラ
１４ ウエブ巻取りローラ
１５ ウエブ供給ローラ
２１ 感光ドラム
２２ コロナ帯電器
２８ 現像手段
３３ 転写コロナ帯電器
４０ 排気ダクト
４１ 吸引ファン
６０ 静電的集塵手段
６１ 集塵室
６２ 放電電極
６３ 集塵電極
６４ 高圧直流電源
７０ 吸着剤担持フィルタ手段
８０ サイクロン方式集塵手段
８１ 誘導流路
８２ 粉塵分離室
８３ 粉塵収容室

Claims (8)

1. 像支持材上に未定着画像を出力する画像形成部と、前記像支持材を通過させて像支持材上に形成された未定着画像を加熱定着させる手段を含む定着装置とを備えた画像形成装置であって、
   該画像形成装置内において発生した微粒子粉塵を静電的に回収する静電的集塵手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 像支持材上に未定着画像を出力する画像形成部と、像支持材を挟持搬送させて像支持材上に形成された未定着画像を像支持材に接触して加熱定着させる手段および該手段への離型材塗布手段を含む定着装置とを備えた画像形成装置であって、
   該画像形成装置内において発生した微粒子粉塵を静電的に回収する静電的集塵手段を有することを特徴とする画像形成装置。
3. さらに吸着剤を担持するフィルタ手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載された画像形成装置。
4. 像支持材上に未定着画像を出力する画像形成部と、像支持材を通過させて、像支持材上に形成された未定着画像を、加熱定着させる手段を含む定着装置とを備えた画像形成装置であって、
   該画像形成装置内において発生した微粒子粉塵をサイクロン方式にて捕集するサイクロン集塵手段と、微粒子粉塵を静電的に回収する静電的集塵手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
5. 像支持材上に未定着画像を出力する画像形成部と、像支持材を挟持搬送させて、像支持材上に形成された未定着画像を、像支持材に接触して加熱定着させる手段および離型材塗布手段を含む定着装置とを備えた画像形成装置であって、
   該画像形成装置内において発生した微粒子粉塵をサイクロン方式にて捕集するサイクロン集塵手段と、微粒子粉塵を静電的に回収する静電的集塵手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
6. さらに吸着剤を担持するフィルタ手段を有することを特徴とする請求項４または５に記載された画像形成装置。
7. 前記静電的集塵手段が、前記定着装置の近傍に配置した排気ダクト内に設置されている請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記サイクロン集塵手段が、前記定着装置の近傍に配置した排気ダクト内で、かつ前記静電的集塵手段よりも上流側に設置されている請求項１〜７のいずれかに記載の画像形成装置。

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