JP2011145576A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置内部の特に定着装置で発生するＳＶＯＣの装置外部への排出を，ＳＶＯＣの特性を利用して簡単な装置で安価に低減することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 画像形成装置本体Ａの内部の定着装置Ｂからの排気ダクト４０は，装置本体Ａの一側面Ａ１を経て，一側面Ａ１と他側面Ａ２との角で直角に曲がり，他側面Ａ２の端部まで側面Ａ１，Ａ２に沿って水平方向に延設されてなる。この排気ダクト４０において，空気流（排気流）の方向が変化する２箇所の変曲部分が空気を滞留させる空気滞留部５０，５１に設定されている。空気滞留部５０，５１はその空気滞留面が凹凸形状に形成されている。定着装置Ｂ近傍の空気は，排気ダクト４０を流れる過程で空気滞留部５０，５１で滞留することにより，それぞれ空気滞留部５０，５１で一部が液化し，一部が固化する。よって，液化又は固化したＳＶＯＣを捕集することが可能となる。
【選択図】 図３

Description

本発明は，用紙上に形成されたトナー像を溶融定着する定着装置を備えた画像形成装置に関する。

従来，画像形成装置を稼働させる際，種々の化合物が装置外部に排出されることが知られており，その化合物の排出量は各国毎に環境レベルに則した基準値が設けられることで規制されている。その化合物の中で揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds：ＶＯＣ）については，ヘキサン（Ｃ６）からヘキサデカン（Ｃ１６）が検出される間の成分が規制されているが，準揮発性有機化合物（Semi-Volatile Organic Compounds：ＳＶＯＣ）については明確に基準化されてはいない。

なお，ＳＶＯＣは，一般的に，ガスクロマトグラフィーにおける評価において無極性カラムでの分離条件でｎ−トリデカン（ｎ−Ｃ１３，沸点２３４℃）とｎ−ヘキサコサン（ｎ−Ｃ２６，沸点３９９．８℃）の間で検出される成分である。
このＳＶＯＣは，建材・内装材・家具・家電製品等の様々な材料に含まれており，健康への影響が懸念されているとの報告が多数ある。また，画像形成装置で用いられるトナーを溶融した場合にも揮発することが知られている。

これまでも用紙上に形成されたトナー像を溶融定着する際に発生する前記ＶＯＣに対しての対策はなされていた。
例えば，加熱定着装置において定着装置の断熱カバー内に吸着剤担持部材を施し，定着装置の近傍として本体枠の排紙部に吸着剤担持部材を施すことにより，現像剤の定着時に発生する揮発分の拡散を防止し，コロナ帯電器の汚れ，潜像の乱れを防止するようにした画像形成装置がある（例えば，特許文献１参照）。

また，用紙上に形成された未定着画像を加熱定着させる定着装置を備えた画像形成装置において，定着装置近傍の空気を本体外へ排気する排気ダクトと，該排気ダクトの排気経路の途中に設けられた吸着剤担持部材と，排気ダクト内に空気を吸引する吸引ファンとを備えた画像形成装置がある（例えば，特許文献２参照）。

特開平４−２２１９６８号公報 特開２００５−３３８５３９号公報

上記特許文献１，２に記載された画像形成装置では，いずれも装置内部で発生した排気空気中のＶＯＣを吸着剤担持部材により選択的に吸着除去することでＶＯＣに関する問題点を解決していたが，ＳＶＯＣについては除去することができていなかった。

例えば，画像形成装置から排出される排気空気中の揮発性物質を解析するとＣ１６以上の揮発性物質も排出されていることが分かっているが，このようなＳＶＯＣの量は前記ＶＯＣほど多量ではなく，また一般にこのような量の少ない揮発成分の捕集にはコストが掛かるため，現状ではＳＶＯＣの捕集は不十分であるのが実情である。

この発明は，そのような実情に鑑みてなされたもので，画像形成装置内部の特に定着装置で発生するＳＶＯＣの装置外部への排出を，ＳＶＯＣの特性を利用して簡単な装置で安価に低減することができる画像形成装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために，本発明の画像形成装置は，用紙上に形成されたトナー像を溶融定着する定着装置を備えたものにおいて，定着装置近傍の空気を画像形成装置本体外部へ排気する排気流路を備え，排気流路がその内部の少なくとも１箇所に該排気流路内の空気を滞留させる空気滞留部を有するものである。
この発明では，装置内部，すなわち定着装置近傍の空気は，排気流路を通じてそのまま装置本体外部へ排気されるのではなく，排気流路を流れる過程で排気流路の途中に設けられた空気滞留部で滞留する。前記したように，ＳＶＯＣは２００℃を上回る高融点の物質であるため，室温或いはそれより若干高温の壁面やその壁面近傍で滞留することで冷やされ，その一部が液化し，或いは一部が固化するので，ＳＶＯＣを捕集することが可能となる。
このようにこの発明では，ＳＶＯＣの融点が上記のように高いという特性を利用し，特別な吸着剤や装置を使用しなくても排気流路の途中に設けた空気滞留部で空気を滞留させて，その温度を低下させることで，ＳＶＯＣの一部が液化し，一部が固化する事象に基づくものである。従って，ＳＶＯＣを例えばフィルタを使用して捕集するのではないので，フィルタ使用による排気流の圧力損失がなく，ＳＶＯＣを効果的に捕集できる。
この発明においては，空気滞留部は，空気流の方向が変化する排気流路の変曲部分に設けられた壁面として具現化することができる。この場合，排気流路内に空気滞留部を別部品として設けるのではなく，排気流路の変曲部分の壁面そのものが空気滞留部となるので，特別なフィルタや吸着剤を必要とすることなく，装置外部へのＳＶＯＣの排出削減を安価に実現することができる。
また，その排気流路の変曲部分の壁面が，凹凸形状をなす面であることが好ましい。これは，空気滞留面が凹凸形状の面であると，その表面積が実質的に増加することで，ＳＶＯＣから熱を効率良く奪うことができるので，ＳＶＯＣの液化率や固化率が向上し，より効率的に且つ多くのＳＶＯＣを捕集することが可能となるからである。
この発明においては，空気滞留部を冷却する冷却手段を更に備えるものとすることができる。排気流路を流れる空気を単に空気滞留部で滞留させるだけでなく，冷却手段により冷却した空気滞留部で滞留させる方がＳＶＯＣの液化率や固化率が一層高まり，より一段と効率的にＳＶＯＣを捕集することができる。
更にまた，この発明では，排気流路の画像形成装置本体外部への排気口付近にガス吸着手段，すなわちＶＯＣ吸着手段を備えるものであることが望ましい。上記の通り，排気流路の空気中のＳＶＯＣは空気滞留部により捕集されるが，ＶＯＣは前記従来技術と同様にガス吸着手段で吸着除去することで，装置外部に排出される排気中のＶＯＣ及びＳＶＯＣをいずれも低減できる。
なお，本発明において，空気滞留部を冷却する冷却手段としては，空冷，水冷，或いはペルチェ素子の電子冷却等を使用すればよい。
また，空気滞留部で捕集されるＳＶＯＣには，前記定義の有機物であり，特にシロキサンも含まれる。

本発明によれば，画像形成装置内部の特に定着装置で発生するＳＶＯＣの装置外部への排出を，簡単な装置により安価に低減することができる。

実施形態に係る画像形成装置の概略縦断面図である。 同画像形成装置における定着装置の概略縦断面図である。 同画像形成装置における装置本体上部に配設された排気ダクトを示す概略平面図である。

以下，実施形態により，この発明を更に詳細に説明する。
図１に示すように，実施形態に係る電子写真を応用した画像形成装置（例えば，複写機，プリンタ，ファクシミリ，或いはそれらの機能を有する複合機）では，アルミニウム等の帯電性シリンダ上面に感光層を設けた感光ドラム２１が図示の時計回り方向に回転されるとともに，コロナ帯電器２２によって均一に帯電される。また，画像信号がレーザダイオード２３に与えられ，高速モータ２４で回転されたポリゴンミラー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が露光され，静電潜像が感光ドラム２１上に形成される。

この感光ドラム２１の静電潜像には，２成分現像，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法等公知の現像手段２８によって着色荷電粒子（以下，トナーと呼ぶ）が付着され，トナー像が形成される。ペーパカセット２９内の用紙８は，ピックアップローラ３１によって給送され，タイミングローラ３２によって前述の感光ドラム２１上の画像と該用紙８の位置が一致するように搬送される。転写位置では，転写コロナ帯電器３３によって感光ドラム２１上のトナー像が用紙８上に転写される。転写後の用紙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によってトナー像が定着され，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・回収され，再度画像形成に使用される。
以上の構成のうち，ペーパカセット２９及び排紙トレイ３６を除いた全てが装置本体Ａ内に収容される。
装置本体Ａは半密閉型であり，ペーパカセット２９の挿入口及び加熱定着装置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に示すように定着装置Ｂにおいて，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。加圧ローラ６は，表層がゴム等の弾性体５を用いて構成され，定着ローラ７に向かって不図示の加圧手段でもって加圧される。その加圧ローラ６と定着ローラ７とが対をなしており，不図示の駆動手段により装置本体Ａからの駆動を受け，それぞれ図示矢印方向に回転する。稼働中，定着ローラ７の表面は不図示のサーミスタ等により略一定温度に維持されている。この定着装置Ｂでは，トナー９により形成された未定着のトナー像が用紙８に定着される。すなわち，用紙８が定着ローラ７と加圧ローラ６との間を挟持搬送される際に，未定着のトナー像が発熱源４の熱で溶融し，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９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１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。
そして通常，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とを備えており，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上に付着した現像剤を除去している。

また，画像形成装置は，定着装置Ｂ近傍の空気を装置外部へ排気するための排気流路を構成する排気ダクト４０と，排気ダクト４０内に配置されて排気ダクト４０内に定着装置Ｂ近傍の空気を吹き出すファン４１とを備える。この実施形態では，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わずか上方に配置されている。

排気ダクト４０は，図３に示すように，定着装置Ｂから装置本体Ａの外部に導出され，装置本体Ａの上部において装置本体Ａの一側面Ａ１（図では左側面）を経て，一側面Ａ１と他側面Ａ２（図では背面）との角で直角に曲がり，更に他側面Ａ２の端部まで側面Ａ１，Ａ２に沿って水平方向に延設されてなるもので，他側面Ａ２の端部の位置で排気口４０ｂとなって外部に開口する。

そのような排気流路を持つ排気ダクト４０の内部には，該排気ダクト４０の空気を滞留させる２箇所の空気滞留部５０，５１が設けられている。この実施形態では，空気滞留部５０，５１は，空気流（排気流）の方向が変化する排気ダクト４０の変曲部分（屈曲部分）を構成する壁面である。すなわち，排気ダクト４０が装置本体Ａから一側面Ａ１に出た箇所〔空気流の方向が図面の左方向（←）方向から上方向（↑）に変化する箇所〕に空気滞留部５０を構成する壁面が設けられ，一側面Ａ１と他側面Ａ２との角で直角に曲がる箇所〔空気流の方向が図面の上方向（↑）方向から右方向（→）に変化する箇所〕に空気滞留部５１を構成する壁面が設けられている。更に，図３より明らかなように，空気滞留部５０，５１は，その空気滞留面が凹凸形状をなす面に形成されることで，表面積が実質的に増加している。

これにより，排気ダクト４０を流れる空気と空気滞留面との接触面積が広くなり，流れる空気の冷却が進み，空気に含まれるＳＶＯＣの液化・固化が促進される。液化・固化したＳＶＯＣは，前記空気滞留面或いはその近傍に結露し，浄化された空気が装置本体Ａの外部へ排出されることになる。

また，このように空気滞留面が凹凸形状の面であることにより，空気流に抵抗が生じ，流速が低下した空気と空気滞留面との接触時間が長くなることによって，空気の温度低下が進み，ＳＶＯＣの結露が促進される。

更に，排気ダクト４０の吸気口４０ａ付近に，排気ダクト４０内に空気を吹き出す吹き出し型のファン４１が配置されているので，排気口４０ｂ付近に排気ダクト４０内の空気を吸い込む吸い込み型のファンを配置する場合よりも，空気滞留面への空気の接触が積極的に行われ，それによりＳＶＯＣの液化・固化がより促進される。

前記したように，そのような空気滞留部５０，５１は更に冷却手段により積極的に冷却することで，空気滞留面に接触する空気の温度低下がより促進される。冷却手段の具体例としては，例えば空冷を利用する場合は，別途設けたファンによりパイプを通じてノズルから空気を空気滞留部５０，５１の外壁に強制的に吹き掛ける。又は，空気滞留部５０，５１の外壁にフィンを設け，空気滞留部５０，５１で奪取した空気の熱をフィンにより排気ダクト４０の外部へ効率よく発散させる。

或いは，水冷を利用する場合は，水路用のパイプを空気滞留部５０，５１の外壁に接触させて配管し，ポンプによりパイプ内に水を循環させる。又は，ペルチェ素子を用いる場合は，上記空冷用のフィンにペルチェ素子を直接取り付け，フィンの熱をペルチェ素子により冷却する。

一方，排気ダクト４０の装置本体Ａ外部への排気口４０ｂ付近には，ガス吸着手段の一例として吸着剤担持部材６０が設けられている。この吸着剤担持部材６０は，ガス（ＶＯＣ）吸着剤として，例えば活性炭，活性アルミナ，シリカゲル又は多孔質ガラスを担持したものであり，排気ダクト４０の流路を塞ぐように配置されている。これにより，空気が排気口４０ｂから装置本体Ａ外部へ排出される前に吸着剤担持部材６０を通過するようになっている。

このように構成した画像形成装置の定着装置Ｂにおいて，ファン４１が作動すると，定着装置Ｂの近傍のＶＯＣやＳＶＯＣを含む空気は，吸気口４０ａから排気ダクト４０内に吸引され，図３に示す装置本体Ａの外部の排気ダクト４０内に進入する。進入後，空気は最初に空気滞留部５０，すなわち凹凸形状の空気滞留面で滞留する。この凹凸形状の空気滞留面は，前記の通り室温又は室温より幾分高い温度となっているか，或いは前記冷却手段により積極的に冷却されているので，前記の通り沸点や融点が高い空気中のＳＶＯＣは，空気滞留部５０での滞留により，一部が液化し，一部が固化する。それにより，まず空気滞留部５０において液化又は固化したＳＶＯＣを捕集することが可能となる。

続いて，空気は次の空気滞留部５１，すなわち凹凸形状の空気滞留面で滞留する。同様に空気滞留部５１はＳＶＯＣの沸点や融点より遥かに低温であるので，空気滞留部５０で捕集されなかった空気中のＳＶＯＣは，空気滞留部５１での滞留により，一部が液化し，一部が固化する。それにより，更に空気滞留部５１においても液化又は固化したＳＶＯＣを捕集することが可能となる。

このように，定着装置Ｂでトナーが溶融されることにより発生したＳＶＯＣを含む空気が排気ダクト４０内を通過する際に，２箇所の空気滞留部５０，５１で滞留することで，空気中のＳＶＯＣが相当量捕集されることになる。その結果，ＳＶＯＣの装置外部への排出を低減することができる。

また，空気滞留部５１を経た空気は，吸着剤担持部材６０を通過することでＶＯＣが吸着除去され，排気ダクト４０の排気口４０ｂから装置本体Ａの外部へ排出される。これにより，ＶＯＣの装置外部への排出も従来どおり低減することができる。

以上より，装置本体Ａの内部の特に定着装置Ｂ近傍の空気は，排気ダクト４０を通過する過程でＶＯＣ及びＳＶＯＣが相当量除去されてから装置本体Ａの外部へ排出される。
なお，上記実施形態では，空気滞留部は排気ダクト４０の２箇所に設けられているが，１箇所のみ或いは３箇所以上でも構わない。特に３箇所以上の空気滞留部を設ける場合は，排気ダクトの流路に３箇所以上の変曲部分が形成されるように排気ダクトを設計する必要がある。その観点からすると，排気ダクトは例えば流路が蛇行するもの（波形状のもの）であれば，複数個所の変曲部分を容易に確保できることになる。

なお，この実施形態では，排気流路が排気ダクト４０により構成されているが，必ずしも排気ダクト４０のように空気漏れがないダクトでなくても，適宜の壁面を組み合わせることにより構成された流路であれば，本発明に適用可能である。

次に，実施例について説明する。実施例１〜３及び比較例１をそれぞれ下記の条件で行い，各々の測定結果であるＳＶＯＣ量を表１に示した。

排気ダクトを搭載した画像形成装置であって，その排気ダクトを改造して取り付けた京セラミタ株式会社製複合機であるＫＭ−Ｃ３２３２ＥをＳＵＳ製５ｍ³チャンバー内に設置し，１５ｍ³／ｈの換気を行うように設定した。前記排気ダクトは２箇所の屈曲部分を有し，該屈曲部分の内壁表面を凹凸形状とし，その内壁表面を積極的に冷却するようにした。
約１時間の換気後，プリントを１０分間実行し，発生するＳＶＯＣを排気ダクトの排気口近傍からＴｅｎａｘ（登録商標）管により１００ｍｌ／分でサンプリングした。サンプリングしたＴｅｎａｘ（登録商標）管を加熱脱着装置で脱着し，捕集されたＳＶＯＣをガスクロマトグラフィーＧＣ−ＭＳ（Agilent Technologies社（旧ＨＰ社）商品名）にて測定することによりＳＶＯＣ量を測定した。
なお，ガスクロマトグラフィーについては，http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AC%E3%82%B9%E3%82%AF%E3%83%AD%E3%83%9E%E3%83%88%E3%82%B0%E3%83%A9%E3%83%95%E3%82%A3%E3%83%BC
を参照されたい。

排気空気が滞留する排気ダクトの屈曲部分を冷却しないこと以外は，実施例１と同様の条件で測定した。

排気ダクトの屈曲部分の内壁表面の形状を平面にした以外は，実施例１と同様の条件で測定した。
［比較例１］

排気ダクトを取り付けていないＫＭ−Ｃ３２３２Ｅを用いた以外は，実施例と同様の条件で測定した。

表１より，実施例１〜３は比較例１に比べてＳＶＯＣ量が明らかに少ないことが分かる。また，実施例１〜３においても，２箇所の屈曲部分の内壁表面を凹凸形状とすることと内壁表面を冷却することを併用する実施例１が最もＳＶＯＣ量が少なく，内壁表面を凹凸形状として冷却しない実施例２，内壁表面を平面として冷却する実施例３の順でＳＶＯＣ量が少なくなっている。

Ａ 装置本体
Ａ１ 装置本体の一側面（左側面）
Ａ２ 装置本体の他側面（背面）
Ｂ 定着装置
４０ 排気ダクト（排気流路）
４０ａ 吸気口
４０ｂ 排気口
４１ ファン
５０，５１ 空気滞留部（変曲部分）
６０ 吸着剤担持部材（ガス吸着手段）

Claims (7)

1. 用紙上に形成されたトナー像を溶融定着する定着装置を備えた画像形成装置において，
   前記定着装置近傍の空気を前記画像形成装置本体外部へ排気する排気流路を備え，前記排気流路は，その内部の少なくとも１箇所に該排気流路内の空気を滞留させる空気滞留部を有するものである画像形成装置。
2. 前記空気滞留部は，空気流の方向が変化する前記排気流路の変曲部分の壁面によって構成されてなるものである請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記壁面が凹凸形状をなす面である請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記空気滞留部を冷却する冷却手段を備えるものである請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記排気流路の前記画像形成装置本体外部への排気口付近にガス吸着手段を備えるものである請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記排気流路の入口部近傍に該排気流路の排気口に向かって空気を吹き込むファンが設けられてなる請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記排気流路が排気ダクトにより構成されてなる請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。