JP2012226018A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホルムアルデヒドに代表される揮発性有害物質を、吸着フィルタによって効果的に除去すると共に、フィルタの交換サイクルを伸ばし、メンテナンス性に優位であると同時に、装置の大型化、コストアップを招くことなく、効率良く、装置内から生ずる発熱を装置外への排出することを可能とする画像形成装置を提供する。
【解決手段】装置本体１０２の内部に存在する、揮発性有害物質を含む部材を有するユニット１０の上部には、該ユニット１０から揮発性有害物質がガス化して拡散するのを防止可能に排気ダクト１２が配置されている。排気ダクト１２には、排気ファン１４と、上記ガスに含まれる有害物質を除去するためのフィルタ１６と、上記ガスを加温するための加熱手段１８が設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真を用いた画像形成装置おいて、トナーに含まれる成分、コート紙等、転写紙の表面に塗布された化学物質、あるいは、機器を構成するシール部材、ゴム部材等から、揮発性物質が発生することが知られている。
かかる揮発性物質は、主に、装置内の高温部となる部位からの熱の影響により気化され、装置外へ排出される。
昨今の環境排出物質に対する関心の向上と共に、使用者に対する環境安全性の維持の観点より、機器（装置）より発生する揮発性物質を抑えることが必要となっている。
揮発性物質の除去方法としては、多孔性の吸着フィルタを用いることが多く、また、揮発性物質の代表的な例として、ホルムアルデヒドが挙げられる。

ホルムアルデヒドは、常温においては分解反応が遅い。そのため、反応促進のためには、高いフィルタ密度が必要となる。しかしながら、フィルタの密度を高くすることにより、気流（排気）効率が低下し、装置内に熱が蓄積されてしまう。
その結果、装置内の温度が上昇してしまい、たとえばトナー固着による異常画像の発生、あるいは、機器からの発火・発煙等安全性に対する問題が生じるといった悪影響を及ぼす可能性がある。
装置内温度の上昇を防ぐためには、密度の粗いフィルタを選定して排気効率を高めることにより解消できるが、反面、フィルタの性能不足により十分にホルムアルデヒドを除去することが困難となる。

また、ホルムアルデヒドを除去するフィルタにおいては、経時での性能の劣化や、温度・湿度など、装置の設置環境により、その分解性能が低下してしまうことがある。そのため、ホルムアルデヒドの除去性能を維持するためには、定期的にフィルタの交換を余儀なくされる。
機器のメンテナンス性向上のためにも、交換部品に対する交換サイクルはできるだけ長い方が望ましい。そのためには、フィルタの性能維持・向上が必要となる。
一方で、画像形成装置内部には、定着装置、電源ユニットや、作像部等、高温となる場所が複数存在するが、それぞれの高温部に対する排熱を効率よく行う必要がある。

特許文献１には、画像形成装置本体内から外部に排出されるオゾンやVOC（揮発性有機化合物）を抑制するとともに、排気装置の交換を延長させ得る技術が開示されている。
具体的には、排気排出路の排気方向の上流側に配置された吸着フィルタによりVOC等の化合物の濃度を低くし、この低い濃度の化合物が触媒フィルタを通過することで、触媒フィルタの通気性が高くても画像形成装置の昇温を防止しつつVOC等の化合物の除去を行うことができる、というものである。

しかしながら、特許文献１記載の発明においては、フィルタを複数有することにより、上記課題を解決するものであり、コスト的に不利な構成を避けえられない。
また、特許文献１には、経時でのフィルタ性能の劣化や、温度・湿度などの装置の設置環境によるホルムアルデヒドの分解性能が低下してしまうことに対する対応については記載されていない。

本発明は、上記のような現状に鑑みてなされたものであり、ホルムアルデヒドに代表される揮発性物質を、吸着フィルタによって効果的に除去すると共に、フィルタの交換サイクルを伸ばし、メンテナンス性に優位であると同時に、装置の大型化、コストアップを招くことなく、効率良く、装置内から生ずる発熱を装置外への排出することを可能とする画像形成装置の提供を、その目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、ホルムアルデヒド等の揮発性物質の分解反応を促進させ、且つフィルタの性能劣化を抑制するための使用条件を最適化することとした。
具体的には、請求項１に記載の発明は、装置内に、揮発性有害物質を含有する部材を有する画像形成装置において、前記揮発性有害物質を含むガスが装置外に排出されるのを防止するための排気ダクトと、前記ガスに含まれる有害物質を除去するためのフィルタとを有し、前記ガスは、前記排気ダクトを経由し、前記フィルタを介して装置外へ排気させる構成を有する画像形成装置であって、前記排気ダクトを加温するための構成を有していることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、像担持体と、該像担持体の近傍に設けられ該像担持体上に帯電を行う帯電手段と、前記像担持体に像露光を行い前記像担持体上に潜像を形成する露光手段と、前記像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該現像手段により前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、該転写手段により前記記録媒体上に転写されたトナー像を加熱定着する定着手段とを有し、前記排気ダクトは、前記定着手段の近傍に位置しているとともに、前記定着手段から発生する熱の排熱用ダクトを兼ねていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記定着手段から発生する熱の排熱用ダクトに対し、装置内から発生する前記定着手段以外の発熱部からの発熱を前記排熱用ダクトとは異なるダクトにより流入させ、集合ダクトとすることにより加温する構成としていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、前記定着手段以外の発熱部からの排熱は、前記記録媒体の搬送経路とは異なる部位から取り込むことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、前記定着手段以外の発熱部は、電源ユニットであることをする。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、前記フィルタは、外気に露出するように装置側面に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、ホルムアルデヒド等の揮発性有害物質の除去性能が劣化することなく、長期間に亘り維持することができ、環境影響物質の排出が少ない、良好な作業環境を得ることができる画像形成装置を提供することができる。
また、装置内の機器の排熱を効率よく行うことができ、高い信頼性を有する画像形成装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。 プロセスカートリッジの概要断面図である。 ホルムアルデヒドの反応式である。 ホルムアルデヒド分解性能を維持、向上させるためのユニットの構成図である。 第２の実施形態に係るホルムアルデヒド分解性能を維持、向上させるためのユニットの構成図である。 第３の実施形態に係るホルムアルデヒド分解性能を維持、向上させるためのユニットの構成図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。図１乃至図４に第１の実施形態を示す。
まず、図１に基づいて本実施形態に係る画像形成装置としてのカラー複写機の概要構成を説明する。
カラー複写機（以下、「画像形成装置」という）１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像、すなわちカラー画像を、記録媒体としての転写紙５０に形成する、中間転写ベルト１２９を用いたタンデム型の構成を有している。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、黒の各色に対応するユニットなどを、以下、符号の末尾に各々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付けて示す。

画像形成装置１００は、装置本体１０２と、給紙ユニット１０３と、レジストローラ対１１０と、中間転写ユニット１０４と、二次転写手段としての二次転写ローラ１２６と、定着手段としての定着ユニット１０５と、露光手段としてのレーザ書き込みユニット１２２と、装置本体１０２に対して着脱自在なプロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋとを少なくとも備えている。
給紙ユニット１０３は、転写紙５０を重ねて収容するとともに装置本体１０２に出し入れ自在な給紙カセット１２３と、給紙ローラ１２４とを備えている。給紙ローラ１２４は、給紙カセット１２３内の一番上の転写紙５０に押し当てられており、図示しない分離部材との協働作用で最上紙を１枚ずつ分離し、レジストローラ対１１０へ送り出す。
レジストローラ対１１０は、給紙ユニット１０３から二次転写部位へ搬送される転写紙５０の搬送経路に設けられており、ローラ間に転写紙５０を挟み込み、中間転写ベルト１２９上の画像を転写させ得るタイミングで送り出す。

中間転写ユニット１０４は、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの上方に設けられている。中間転写ユニット１０４は、駆動ローラ１２８と、従動ローラ１２７と、中間転写ベルト１２９と、一次転写手段としての一次転写ローラ１３０Ｙ、１３０Ｍ、１３０Ｃ、１３０Ｋとを備えている。駆動ローラ１２８は、二次転写ローラ１２６の対向位置に配置されており、駆動源としてのモータなどによって回転駆動される。従動ローラ１２７は、装置本体１０２に回転自在に支持されている。中間転写ベルト１２９は、無端ベルト状に形成されており、駆動ローラ１２８と従動ローラ１２７との双方に掛け渡されている。中間転写ベルト１２９は、駆動ローラ１２８が回転駆動されることで、図中反時計回り方向に循環移動する。

一次転写ローラ１３０Ｙ、１３０Ｍ、１３０Ｃ、１３０Ｋは、それぞれ、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの像担持体としての感光体ドラム１０８の対向位置に中間転写ベルトを挟むように配置されている。
中間転写ユニット１０４では、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋにて形成された各色トナー像が一次転写ローラ１３０Ｙ、１３０Ｍ、１３０Ｃ、１３０Ｋにて中間転写ベルト１２９上でカラーのトナー像として重ね合わせられる。カラートナー像は中間転写ベルト１２９の移動によって二次転写部位へ搬送され、該二次転写部位で二次転写ローラ１２６により転写紙５０へ転写される。
二次転写ローラ１２６はトナー像が転写された転写紙５０を定着ユニット１０５に向けて送り出す。
定着ユニット１０５は、搬送されてきた転写紙５０を加熱・加圧することで、転写紙５０上に転写されたトナー像を、該転写紙５０に定着させる。
定着を終えた転写紙５０は排紙ローラ対１５２により排紙トレイ部１５３へ排出される。図１において、符号１５４は画像読み取り部を示している。

レーザ書き込みユニット１２２は、プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの下部に取り付けられている。レーザ書き込みユニット１２２は、各プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋに対応していおり、後述の帯電ローラ１０９により一様に帯電された感光体ドラム１０８の外表面にレーザ光を照射して、静電潜像を形成する。
プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、中間転写ユニット１０４と、レーザ書き込みユニット１２２との間に設けられており、中間転写ベルト１２９の搬送方向に沿って互いに並設されている。

プロセスカートリッジ１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、図２に示すように、カートリッジケース１１１と、帯電手段としての帯電ローラ１０９と、像担持体としての感光体ドラム１０８と、クリーニング手段としてのクリーニングブレード１１２と、現像手段としての現像装置１１３とを備えている。
帯電ローラ１０９は、感光体ドラム１０８の外表面を一様に帯電する。感光体ドラム１０８は、現像装置１１３の現像ローラ１１５と間隔をおいて配置されている。
クリーニングブレード１１２は、中間転写ベルト１２９にトナー像を転写した後に、感光体ドラム１０８の外表面に残留した転写残トナーを除去する。
現像装置１１３は、現像剤供給部１１４と、現像ケーシングとしてのケース１２５と、現像剤担持体としての現像ローラ１１５と、現像剤規制部材としてのドクタブレード１１６等を備えている。
図２において、符号１１７は収容槽を、１１８は攪拌部材としての一対の攪拌スクリュを、１１９は仕切り壁を、１２０は第１空間を、１２１は第２空間を、１２５ａは開口部を、１３１は現像領域を、１３４は芯金を、１３３はマグネットローラを、１３２は現像スリーブをそれぞれ示している。

次に、図３の反応式に基づいて、ホルムアルデヒドの分解反応のメカニズムについて説明する。
反応式（１）に記載のように、ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）と二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）が化学吸着を起こす。
次に、反応式（２）に記載のように、二酸化マンガンと化学吸着したホルムアルデヒドが酸素と反応し、二酸化マンガンを脱離して、水、二酸化炭素に分解される。
反応式（１）、（２）の反応が、順次繰り返しておきることにより、理論上は、ホルムアルデヒドは、半永久的に分解される。
しかしながら、常温において、反応式（２）における、ホルムアルデヒドの分解反応は非常に遅く、実際は反応式（１）の反応で止まっている場合が多い。すなわち、反応式（１）、（２）の反応において、反応式（１）の反応が優先して起きるため、反応式（２）の反応における、ホルムアルデヒドの分解が遅くなってしまう。
その結果、反応式（１）のホルムアルデヒドと二酸化マンガンの吸着反応のみが進行してしまい、フィルタ性能が劣化してしまうこととなる。

このような状態を解決するためには、ホルムアルデヒドを含む気流を加温（加熱）することが効果的である。すなわち、ホルムアルデヒドの分解に対し、温度を上げてやることにより、反応式（２）の分解反応を促進させることが可能である。
また、反応式（２）において、ホルムアルデヒドの分解反応時に、水と二酸化炭素に分解されるが、反応式（３）で示されるように、湿度が高い状態の場合は、分解された水分子がマンガンと吸着してしまう（Mn・H₂O）。
その結果、反応式（１）に記載の、ホルムアルデヒドと二酸化マンガンの化学吸着反応が妨げられるため、全体としてホルムアルデヒドの分解反応が低下してしまうことになる。

この場合においては、湿度を低下させ、乾燥状態とすることにより、水分子と、マンガンとの吸着（Mn・H₂O）から、水分子の脱離を促進させることができ、反応式（１）、反応式（２）間の反応を活性化させることができる。
さらに、反応式（２）において、二酸化マンガンと吸着したホルムアルデヒドの分解は、酸素を伴って反応するため、酸素を多く取り込むことにより、ホルムアルデヒドの分解性能は向上する。

上記の通り、ホルムアルデヒド分解性能を維持、向上させるためには、
（ａ）加温（温度上昇）
（ｂ）乾燥（低湿度化）
（ｃ）フィルタの装置外への露出（酸素を多く取り込む）
が有効である。

本発明においては、上記ホルムアルデヒド分解性能を維持、向上させるために、ホルムアルデヒドを除去する吸着フィルタにいおいて、フィルタの使用条件を上記（ａ）〜（ｃ）の認識に基づいて最適化したことを特徴としている。

図４に基づいて、本実施形態における「ホルムアルデヒド分解性能を維持、向上させるための構成」を具体的に説明する。
装置本体１０２の内部に存在する、揮発性有害物質を含む部材を有するユニット１０の上部には、該ユニット１０から揮発性有害物質がガス化して拡散するのを防止可能に排気ダクト１２が配置されている。
排気ダクト１２は、装置本体１０２の略上下方向に延びる垂直部１２Ａと、該垂直部１２Ａから略水平に延びる水平部１２Ｂとから構成され、水平部１２Ｂの排気方向下流側には断面積の大きい大径部１２Ｃが設けられている。
大径部１２Ｃには、排気ファン１４と、上記ガスに含まれる有害物質を除去するためのフィルタとしてのホルムアルデヒド除去フィルタ（以下、「除去フィルタ」又は「吸着フィルタ」と略す）１６が配置されている。

大径部１２Ｃの外面には、排気ダクト１２内を流れる上記ガスを加温（加熱）するための加熱手段（加温手段、昇温手段と同義）１８が設けられている。加熱手段１８としては、電熱線、ヒータ、面状ヒータ等種々のものを採用できる。
除去フィルタ１６は、表面にMnO₂などの触媒粉末が付加されており、既述したように、かかるマンガンと揮発性有害物質とが、吸着・分解を繰り返すことにより除去される。
これにより、揮発性有害物質が装置外へ排出されるのを防止することができる。
排気ダクト１２を加温することにより、ホルムアルデヒド分解反応が促進され、効率よく、ホルムアルデヒドを除去することが可能となる。

図５に第２の実施形態を示す。なお上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
本実施形態における排気ダクト１２は、定着ユニット１０５の近傍に配置されており、定着ユニット１０５から発生する熱の排熱用ダクトを兼ねている。
定着ユニット１０５の熱によって昇温した空気は上方に移動するため、排気ダクト１２の下端部は定着ユニット１０５の熱によって上昇する気流を覆うようにスカート部１２Ｄとして広げられている。
上述のようにトナーに含まれる成分には揮発性有害物質が含まれており、トナーに熱を加える定着ユニット１０５は、揮発性有害物質を含むガスを発生させ得る部材である。

定着ユニット１０５はそれ自体が熱源であるため、本実施形態ではその排熱を利用して排気ダクト１２のガスを加温するようになっている。したがって、第１の実施形態のように排気ダクト１２に対して加熱手段を設ける構成とはなっていない。勿論、加熱手段を別途設ける構成としてもよい。
本実施形態では、定着ユニット１０５からの熱により、さらに効率よくホルムアルデヒド分解反応が促進される。また、同時に排気ダクト１２が定着ユニット１０５の熱の排熱用ダクトを兼ねているため、装置内の温度上昇を効率よく低下させることができる。

図６に第３の実施形態を示す。
装置内部には、定着装置以外にも、作像ユニット（像担持体近傍）、電源ユニット等、発熱源となり得る箇所が複数存在する。これらの発熱源からの排熱箇所を集約することにより、装置内の熱を効率よく排熱することができる。さらには、排気経路を統合させることにより、排気口を集約することができ、高温となった気流が排出される箇所を低減することができる。これにより、画像形成装置に近在する使用者に対する不快感を低下できる。
この観点から、本実施形態では、装置本体１０２内に配置された「定着手段以外の発熱部」の一例としての電源ユニット２０から出る熱を排気するためのダクト２２を、排気ダクト１２に合流させ、集合ダクトとしている。
本実施形態では、揮発性有害物質を含むガスは、定着ユニット１０５の排熱と電源ユニット２０の排熱とにより加温され、さらに効率よくホルムアルデヒド分解反応が促進される。
同時に、高い発熱源である電源ユニット２０からの排熱による温度上昇を低減することができ、効率よく装置温度を下げることができる。

また、本実施形態では、定着装置以外からの発熱部の熱は、転写紙の搬送経路とは異なる部位から取り込むことを特徴としている。
既述のように、吸着フィルタは水分の影響により、ホルムアルデヒドの分解反応が阻害されてしまう。フィルタの性能を維持するためには、装置内を乾燥させることが有効である。一方で、転写紙には比較的多くの水分が含まれている。
転写紙の搬送経路とは異なる部位からの発熱源からの発熱を、排気ダクト１２内取り込むことにより、排気ダクト１２内の空気を乾燥状態に維持することができる。
その結果、フィルタ上のホルムアルデヒドの分解反応に対し、水分の影響を少なくすることができる。すなわち、低湿度にすることにより、H₂O離脱を促進し、ホルムアルデヒドの分解反応を促進することができる。

また、本実施形態では、除去フィルタ１６は装置本体１０２の側板１０２ａに先端が外気に露出した状態に配置されている。上述のように、ホルムアルデヒド分解性能を維持、向上させるためには、フィルタを装置外へ露出させ、酸素を多く取り込むことが有効である。
これにより、フィルタが外気に露出しているため、酸素供給によるホルムアルデヒドの分解反応が促進される。

１２ 排気ダクト
１６ フィルタ
５０ 記録媒体
１０２ａ 装置側面
１０５ 定着手段
１０８ 像担持体としての感光体ドラム
１０９ 帯電手段
１１３ 現像手段
１２２ 露光手段
１２６ 転写手段

特開２００６−１１９３１３号公報 特許第４４４００７０号公報 特開２００７−２６４５４９号公報 特開２００４−２０４４６０号公報 特開２００７−２１２５５４号公報 特開平０８−２２０９５２号公報

Claims (6)

1. 装置内に、揮発性有害物質を含有する部材を有する画像形成装置において、
   前記揮発性有害物質を含むガスが装置外に排出されるのを防止するための排気ダクトと、前記ガスに含まれる有害物質を除去するためのフィルタとを有し、前記ガスは、前記排気ダクトを経由し、前記フィルタを介して装置外へ排気させる構成を有する画像形成装置であって、
   前記排気ダクトを加温するための構成を有していることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   像担持体と、該像担持体の近傍に設けられ該像担持体上に帯電を行う帯電手段と、前記像担持体に像露光を行い前記像担持体上に潜像を形成する露光手段と、前記像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該現像手段により前記像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、該転写手段により前記記録媒体上に転写されたトナー像を加熱定着する定着手段とを有し、
   前記排気ダクトは、前記定着手段の近傍に位置しているとともに、前記定着手段から発生する熱の排熱用ダクトを兼ねていることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記定着手段から発生する熱の排熱用ダクトに対し、装置内から発生する前記定着手段以外の発熱部からの発熱を前記排熱用ダクトとは異なるダクトにより流入させ、集合ダクトとすることにより加温する構成としていることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   前記定着手段以外の発熱部からの排熱は、前記記録媒体の搬送経路とは異なる部位から取り込むことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記定着手段以外の発熱部は、電源ユニットであることをする画像形成装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像形成装置において、
   前記フィルタは、外気に露出するように装置側面に設けられていることを特長とする画像形成装置。

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