JP2020012863A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】活性炭フィルタの吸着効率の低下を抑制すること。【解決手段】トナー画像が形成された用紙に前記トナー画像を定着させる定着器と、前記定着器による定着によって発生した気体を捕集する捕集機構と、を備え、前記捕集機構は、前記気体が流入して流れる流入管と、前記流入管に設置された活性炭フィルタと、前記活性炭フィルタよりも上流側で前記流入管に接続し、前記流入管に外部空気を供給する供給管と、を備える、定着装置である。【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

トナーにより形成されたトナー画像を単票用紙又は連続用紙（連続帳票用紙とも称される）などに転写した後、トナー画像を用紙に定着させる画像形成装置が知られている。トナー画像を用紙に定着させる際に、例えば有機系のガスなどが発生することがある。そこで、トナー画像の定着によって発生する気体を除去する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００６−３４９８２６号公報

トナー画像の定着によって発生する気体を除去する方法として、定着によって発生する気体が流入して流れる流入管を設け、この流入管に活性炭フィルタを設置することで、定着によって発生する気体を活性炭フィルタで捕集する方法が考えられる。しかしながら、この場合では、定着によって発生する気体の他、定着器周辺の高温空気も流入管に流入することがある。高温空気が流入管に流入した場合、流入管に設置された活性炭フィルタの温度が上昇し、活性炭フィルタの吸着効率が低下してしまう。

１つの側面では、活性炭フィルタの吸着効率の低下を抑制することを目的とする。

１つの態様では、トナー画像が形成された用紙に前記トナー画像を定着させる定着器と、前記定着器による定着によって発生した気体を捕集する捕集機構と、を備え、前記捕集機構は、前記気体が流入して流れる流入管と、前記流入管に設置された活性炭フィルタと、前記活性炭フィルタよりも上流側で前記流入管に接続し、前記流入管に外部空気を供給する供給管と、を備える、定着装置である。

１つの態様では、トナー画像を用紙に転写する印刷部と、前記トナー画像を前記用紙に定着させる定着装置と、を備え、前記定着装置は、前記トナー画像が形成された前記用紙に前記トナー画像を定着させる定着器と、前記定着器による定着によって発生した気体を捕集する捕集機構と、を備え、前記捕集機構は、前記気体が流入して流れる流入管と、前記流入管に設置された活性炭フィルタと、前記活性炭フィルタよりも上流側で前記流入管に接続し、前記流入管に外部空気を供給する供給管と、を備える、画像形成装置である。

１つの側面として、活性炭フィルタの吸着効率の低下を抑制することができる。

図１は、実施例１に係る定着装置を備える画像形成装置の図である。 図２は、実施例１に係る定着装置を示す図である。 図３は、比較例に係る定着装置を示す図である。 図４は、実施例１の変形例１に係る定着装置を示す図である。 図５は、実施例２に係る定着装置を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

図１は、実施例１に係る定着装置を備える画像形成装置の図である。図１のように、連続用紙用のプリンタである画像形成装置３００は、印刷部２０と、定着装置１００と、を備える。印刷部２０は、感光ドラム２２、感光体帯電器２４、露光器２６、現像ローラー２８、及び転写帯電器３０を備える。定着装置１００は、例えばフラッシュ定着装置であり、フラッシュ定着器４０を備える。なお、定着装置１００は、フラッシュ定着器４０による定着によって発生する気体を捕集する捕集機構を備えるが、図１では図の明瞭化のために図示を省略している。

給紙部（不図示）に折り畳まれて積み重ねられた連続用紙１０は、搬送トラクター１２によって感光ドラム２２に送り込まれる。感光体帯電器２４は、感光ドラム２２の表面に一様な静電荷を与えて、感光ドラム２２の表面を一様に帯電させる。露光器２６は、帯電した感光ドラム２２の表面に、例えばレーザ光又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）光を用いて印刷データのパターンを照射することで、静電潜像を形成する。

現像ローラー２８は、感光ドラム２２の表面にトナーを付着させて、露光器２６で形成した静電潜像を可視化したトナー画像に現像する。転写帯電器３０は、連続用紙１０の裏面側から逆電荷をかけることにより、感光ドラム２２の表面に形成されたトナー画像を連続用紙１０の表面に転写して形成する。フラッシュ定着器４０は、連続用紙１０の表面に転写されたトナー画像を定着させる。

フラッシュ定着器４０によってトナー画像が定着された連続用紙１０は、搬送ローラー１４によって、スイング装置１６を介してスタッカ１８の上面に折り畳まれて積み重ねられる。なお、印刷部２０は、クリーナー３２及び徐電器３４を備えていてもよい。クリーナー３２は、トナー画像を連続用紙１０の表面に転写した後に感光ドラム２２の表面に残存するトナーを除去する。徐電器３４は、感光ドラム２２の表面を除電する。

図２は、実施例１に係る定着装置を示す図である。図２のように、定着装置１００は、フラッシュ定着器４０と、捕集機構５０と、を備える。フラッシュ定着器４０は、例えばキセノンフラッシュランプ４２を内蔵し、連続用紙１０の表面に向けてキセノンフラッシュランプ４２から閃光を照射することで、トナー画像を連続用紙１０に定着させる。

捕集機構５０は、流入管５２、脱煙フィルタ５４、活性炭フィルタ５６、送風機５８、及び供給管６０を備える。流入管５２は、例えばステンレス鋼などの金属で形成されている。流入管５２の入口６６は、矢印９１で示される連続用紙１０の搬送方向におけるフラッシュ定着器４０よりも下流側で、フラッシュ定着器４０近傍に連続用紙１０に対向して配置されている。

送風機５８は、流入管５２に設置され、流入管５２の入口６６から出口６８に向かう方向の気流を発生させる。送風機５８は、例えば吸引ブロワである。送風機５８は、遠心送風機であってもよいし、軸流送風機であってもよいし、その他であってもよい。送風機５８が駆動（例えば一定の回転数で回転）することで、フラッシュ定着器４０によるトナー画像の定着によって発生した気体は、流入管５２内に流入するようになる。定着によって発生する気体としては、例えばトナー溶融時の熱分解によって気化したトナー（有機系のガス）及び煙などが挙げられる。以下において、定着によって発生する気体を熱分解気体と称すこととする。

脱煙フィルタ５４及び活性炭フィルタ５６は、流入管５２に設置されている。脱煙フィルタ５４及び活性炭フィルタ５６は、例えば送風機５８よりも上流側で流入管５２に設置されている。脱煙フィルタ５４及び活性炭フィルタ５６は、例えば流入管５２の上流側から脱煙フィルタ５４、活性炭フィルタ５６の順に設置されているが、反対の順に設置されていてもよい。送風機５８によって流入管５２の入口６６から出口６８に向かう気流が発生していることから、熱分解気体が脱煙フィルタ５４及び活性炭フィルタ５６に向かって流入管５２内を流れる気流が発生している。脱煙フィルタ５４は、例えばＨＥＰＡ（High Efficiency Particulate Air）フィルタであり、流入管５２内に流入した熱分解気体のうちの煙を主に除去する。活性炭フィルタ５６は、流入管５２内に流入した熱分解気体のうちの有機系のガスを主に除去する。

供給管６０は、一端が流入管５２に接続し、他端がエアフィルタ６４を介して定着装置１００の外部に開放されている。供給管６０の一端は、脱煙フィルタ５４及び活性炭フィルタ５６よりも上流側で流入管５２に接続している。供給管６０は、例えばステンレス鋼などの金属で形成されている。

送風機５８は供給管６０が流入管５２に接続する接続部分７０よりも下流側で流入管５２に設置されている。このため、送風機５８が駆動することで、外部空気が供給管６０を介して流入管５２に供給されるようになる。

なお、供給管６０の他端は、エアフィルタ６４を介さずに直接外部に開放されていてもよいが、エアフィルタ６４を介すことでゴミ及び塵埃が除去された外部空気が流入管５２に供給されるようになる。これにより、脱煙フィルタ５４及び活性炭フィルタ５６の寿命が短くなることを抑制できる。

供給管６０に、供給管６０を通過する外部空気の量を調整するための調整弁６２が設置されている。調整弁６２は、例えば電磁弁であり、制御ユニット８０の指示に基づいて開度が変更される。制御ユニット８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などを備えるマイクロコンピュータを含んで構成されている。制御ユニット８０は、例えばフラッシュ定着器４０に備わり、フラッシュ定着器４０の温度を計測する温度センサ１の計測結果に基づき、調整弁６２の開度を制御する。

ここで、実施例１の定着装置１００の効果を説明するにあたり、比較例の定着装置５００について説明する。図３は、比較例に係る定着装置を示す図である。図３のように、比較例の定着装置５００は、フラッシュ定着器４０と捕集機構９０を備える。捕集機構９０は、流入管５２、脱煙フィルタ５４、活性炭フィルタ５６、及び送風機５８を備えるが、供給管６０は備えていない。

比較例の定着装置５００で生じる課題について説明する。フラッシュ定着器４０による定着によって発生する熱分解気体は、送風機５８が駆動することで、流入管５２に流入するようになる。このときに、流入管５２の入口６６はフラッシュ定着器４０近傍に配置されていることから、流入管５２にはフラッシュ定着器４０近傍の高温空気（例えば５０℃〜６０℃程度）も同時に流入するようになる。すなわち、流入管５２には、熱分解気体と高温空気とが流入するようになる。図３では、熱分解気体と高温空気とが流入管５２内を流れる流れを矢印９２で示している。

熱分解気体と高温空気とは、流入管５２内を流れて、脱煙フィルタ５４及び活性炭フィルタ５６に流入する。高温空気が脱煙フィルタ５４及び活性炭フィルタ５６に流入することで、脱煙フィルタ５４及び活性炭フィルタ５６の温度が高くなることがある。脱煙フィルタ５４の性能は温度が高くなっても大きな変化はないが、活性炭フィルタ５６は温度が高くなるとガスの吸着効率が低下してしまう。例えば、活性炭フィルタ５６は、３０℃以下の温度では良好な吸着効率を有するが、５０℃以上のような高温では吸着効率が低下してしまう。したがって、比較例の定着装置５００では、活性炭フィルタ５６の温度が高くなって吸着効率の低下が生じることがある。吸着効率の低下を補うために、活性炭フィルタ５６の活性炭量を増量することが考えられるが、この場合、コスト及び設置スペースの増大を招いてしまう。

これに対し、実施例１の定着装置１００によれば、図２のように、活性炭フィルタ５６よりも上流側で流入管５２に接続し、流入管５２に外部空気を供給する供給管６０を備えている。図２では、供給管６０から流入管５２に供給される外部空気の流れを矢印９４で示している。供給管６０を備えていることで、供給管６０が接続する接続部分７０よりも下流側の流入管５２では、熱分解気体とフラッシュ定着器４０近傍の高温空気とに加えて、供給管６０から供給された外部空気が流れる。図２では、熱分解気体と高温空気と外部空気とが流入管５２内を流れる流れを矢印９６で示している。

外部空気は、季節によって多少の変化はあるが、例えば１０℃〜３０℃程度である。このため、熱分解気体とフラッシュ定着器４０近傍の高温空気とに加えて、供給管６０から供給された外部空気が活性炭フィルタ５６に流入することで、活性炭フィルタ５６が高温になることが抑制される。よって、活性炭フィルタ５６の吸着効率の低下を抑制できる。吸着効率の低下が抑制されるため、活性炭の増量も不要となり、コスト及び設置スペースの増大を抑制できる。

図２のように、熱分解気体が活性炭フィルタ５６に向かって流入管５２内を流れる気流を発生させる送風機５８は、供給管６０が接続する接続部分７０よりも下流側で流入管５２に設置されていることが好ましい。これにより、定着によって発生した熱分解気体と供給管６０を介して供給される外部空気との両方を送風機５８によって流入管５２に流入させることができる。

図２のように、供給管６０を通過する外部空気の量を調整する開度が可変な調整弁６２が供給管６０に設置されている場合が好ましい。これにより、流入管５２への外部空気の供給量を調整することを可能となる。例えば、フラッシュ定着器４０近傍の空気の温度があまり高くない場合、流入管５２への外部空気の供給量がそれほど多くなくても、活性炭フィルタ５６に流入する気体が高温とならず、活性炭フィルタ５６が高温になることを抑制できる。したがって、供給管６０に調整弁６２を設置することで、フラッシュ定着器４０近傍の空気の温度に応じた適切な量の外部空気を流入管５２に供給できるようになる。例えば、送風機５８が供給管６０の接続部分７０よりも下流側で流入管５２に設置されている場合、送風機５８は定着によって発生した熱分解気体と供給管６０からの外部空気との両方を吸い込むことになる。したがって、供給管６０からの外部空気の吸込み量が多くなるほど、熱分解気体の吸込み量は少なくなってしまう。上述したように、フラッシュ定着器４０近傍の空気の温度があまり高くない場合では、流入管５２への外部空気の供給量を抑えても、活性炭フィルタ５６が高温になることを抑制できる。したがって、フラッシュ定着器４０近傍の空気の温度に応じて流入管５２への外部空気の供給量を調整することで、流入管５２への熱分解気体の流入量を適切にすることができる。

調整弁６２の開度は、例えば制御ユニット８０によって制御される。この場合、制御ユニット８０は、フラッシュ定着器４０に備わる温度センサ１で計測されたフラッシュ定着器４０の温度に基づいて、調整弁６２の開度を制御してもよい。温度センサ１で計測された温度は、フラッシュ定着器４０近傍の空気の温度と相関があるためである。

流入管５２に流入する熱分解気体とフラッシュ定着器４０近傍の高温空気の総量と、供給管６０から供給される外部空気と、の割合（熱分解気体＋高温空気：外部空気）は、６：４であってもよいし、７：３であってもよい。８：２であってもよいし、９：１であってもよいし、１０：０であってもよい。つまり、（熱分解気体＋高温空気）：外部空気は、１０：０〜６：４の間の値としてもよい。これにより、流入管５２への熱分解気体の流入量の低下を抑えつつ、活性炭フィルタ５６が高温になることを抑制することができる。

図４は、実施例１の変形例１に係る定着装置を示す図である。図４のように、実施例１の変形例１の定着装置１１０における捕集機構５０ａは、流入管５２ａの表面が凹凸形状をしている。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例１の変形例１のように、流入管５２ａの表面が凹凸形状となっていることで、流入管５２ａ内を流れる気体の冷却が促進される。したがって、活性炭フィルタ５６の温度が高くなることを効果的に抑制でき、吸着効率の低下を効果的に抑制することができる。

なお、実施例１の変形例１では、流入管５２ａの全体で表面が凹凸形状となっている場合を例に示したが、少なくとも一部が凹凸形状となっている場合でもよい。供給管６０が接続する接続部分７０よりも上流側での流入管５２ａに高温の気体が流れ易いことから、接続部分７０よりも上流側での流入管５２ａの表面が凹凸形状となっていてもよい。

図５は、実施例２に係る定着装置を示す図である。図５のように、実施例２の定着装置２００における捕集機構５０ｂでは、供給管６０は脱煙フィルタ５４と活性炭フィルタ５６の間で流入管５２に接続している。また、供給管６０には、調整弁６２が設置されてなく、代わりに送風機７２が設置されている。送風機７２は、例えば吸引ファンである。送風機７２は、遠心送風機であってもよいし、軸流送風機であってもよいし、その他であってもよい。送風機７２が駆動することによって、供給管６０内を外部空気が流入管５２に向かって流れる気流が発生する。制御ユニット８０は、フラッシュ定着器４０に備わる温度センサ１での計測結果に基づいて、送風機７２の回転数を制御する。これにより、供給管６０から流入管５２への外部空気の供給量を調整することができる。その他の構成は、実施例１と同じであるため説明を省略する。

実施例２によれば、外部空気が供給管６０内を流入管５２に向かって流れる気流を発生させる送風機７２が供給管６０に設置されている。これにより、流入管５２に設置された送風機５８の負荷を低減させることができる。

送風機７２の回転数は、一定に固定されている場合でもよいが、可変となっていることが好ましい。これにより、流入管５２への外部空気の供給量を調整することが可能となる。よって、実施例１における調整弁６２と同様に、フラッシュ定着器４０近傍の空気の温度に応じて流入管５２への外部空気の供給量を調整することができ、流入管５２への熱分解気体の流入量を適切にすることができる。送風機７２の回転数は、例えば制御ユニット８０によって制御される。この場合、制御ユニット８０は、フラッシュ定着器４０に備わる温度センサ１で計測された温度に基づいて、送風機７２の回転数を制御してもよい。

実施例２において、供給管６０に、送風機７２に加えて、実施例１の調整弁６２が設置されていてもよい。これにより、流入管５２に設置された送風機５８の負荷を低減させつつ、流入管５２への外部空気の供給量を調整することが可能となる。例えば、供給管６０に設置された送風機７２の回転数が一定に固定されている場合、供給管６０に開度が可変の調整弁６２が設置されていることが好ましい。

供給管６０は、実施例１のように、脱煙フィルタ５４よりも上流側で流入管５２に接続してもよいし、実施例２のように、脱煙フィルタ５４と活性炭フィルタ５６との間で流入管５２に接続してもよい。脱煙フィルタ５４は活性炭フィルタ５６に比べて交換頻度が高い。実施例２の構成では、脱煙フィルタ５４がフラッシュ定着器４０側に近づいて設けられる。フラッシュ定着器４０側はトナーなどが格納された箇所に近いため、脱煙フィルタ５４がフラッシュ定着器４０側に近づいて設けられることで、脱煙フィルタ５４の交換の作業性が良好になり易い。

実施例１及び実施例２において、定着装置は、フラッシュ定着器４０を備えるフラッシュ定着装置である場合を例に示したが、熱定着装置の場合でもよい。しかしながら、フラッシュ定着装置では、連続用紙１０にキセノンフラッシュランプ４２から閃光を照射するため、フラッシュ定着器４０近傍の空気が高温になり易い。したがって、フラッシュ定着装置の場合に、実施例１及び実施例２で説明した捕集機構を備える場合が好ましい。

実施例１及び実施例２において、制御ユニット８０は、定着装置専用の制御ユニットであってもよいし、定着装置が備わる画像形成装置全体を制御する制御ユニットであってもよい。また、定着装置は、プリンタに備わる場合に限られず、プリンタ以外の例えば複写機又はファクシミリ、若しくはこれらの機能を有する画像形成装置など、その他の装置に備わる場合でもよい。また、画像形成装置は、連続用紙に印刷する場合に限られず、単票用紙に印刷する場合であってもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１）トナー画像が形成された用紙に前記トナー画像を定着させる定着器と、前記定着器による定着によって発生した気体を捕集する捕集機構と、を備え、前記捕集機構は、前記気体が流入して流れる流入管と、前記流入管に設置された活性炭フィルタと、前記活性炭フィルタよりも上流側で前記流入管に接続し、前記流入管に外部空気を供給する供給管と、を備える、定着装置。
（付記２）前記流入管に設置され、前記気体が前記流入管内を前記活性炭フィルタに向かって流れる気流を発生させる第１送風機を備え、前記第１送風機は、前記供給管が前記流入管に接続する接続部分よりも下流側で前記流入管に設置されている、付記１記載の定着装置。
（付記３）前記供給管に設置され、前記供給管を通過する前記外部空気の量を調整する開度が可変な調整弁を備える、付記１または２記載の定着装置。
（付記４）前記供給管に設置され、前記外部空気が前記供給管内を前記流入管に向かって流れる気流を発生させる第２送風機を備える、付記１から３のいずれか一項記載の定着装置。
（付記５）前記第２送風機の回転数は可変である、付記４記載の定着装置。
（付記６）前記流入管は、少なくとも一部の表面で凹凸形状をしている、付記１から５のいずれか一項記載の定着装置。
（付記７）前記定着器は、前記トナー画像が形成された前記用紙に光を照射することで前記トナー画像を定着させるフラッシュ定着器である、付記１から６のいずれか一項記載の定着装置。
（付記８）前記捕集機構は、前記活性炭フィルタよりも上流側で前記流入管に設置された脱煙フィルタを備え、前記供給管は、前記脱煙フィルタよりも上流側で前記流入管に接続している、付記１から７のいずれか一項記載の定着装置。
（付記９）前記捕集機構は、前記活性炭フィルタよりも上流側で前記流入管に設置された脱煙フィルタを備え、前記供給管は、前記脱煙フィルタと前記活性炭フィルタとの間で前記流入管に接続している、付記１から７のいずれか一項記載の定着装置。
（付記１０）前記脱煙フィルタは、ＨＥＰＡフィルタである、付記８または９記載の定着装置。
（付記１１）トナー画像を用紙に転写する印刷部と、前記トナー画像を前記用紙に定着させる定着装置と、を備え、前記定着装置は、前記トナー画像が形成された前記用紙に前記トナー画像を定着させる定着器と、前記定着器による定着によって発生した気体を捕集する捕集機構と、を備え、前記捕集機構は、前記気体が流入して流れる流入管と、前記流入管に設置された活性炭フィルタと、前記活性炭フィルタよりも上流側で前記流入管に接続し、前記流入管に外部空気を供給する供給管と、を備える、画像形成装置。

１０ 連続用紙
１２ 搬送トラクター
１４ 搬送ローラー
１６ スイング装置
１８ スタッカ
２０ 印刷部
２２ 感光ドラム
２４ 感光体帯電器
２６ 露光器
２８ 現像ローラー
３０ 転写帯電器
３２ クリーナー
３４ 徐電器
４０ フラッシュ定着器
４２ キセノンフラッシュランプ
５０、５０ａ、５０ｂ、９０ 捕集機構
５２ 流入管
５４ 脱煙フィルタ
５６ 活性炭フィルタ
５８ 送風機
６０ 供給管
６２ 調整弁
６４ エアフィルタ
６６ 入口
６８ 出口
７０ 接続部分
７２ 送風機
８０ 制御ユニット
１００、１１０、２００、５００ 定着装置
３００ 画像形成装置

Claims (8)

1. トナー画像が形成された用紙に前記トナー画像を定着させる定着器と、
   前記定着器による定着によって発生した気体を捕集する捕集機構と、を備え、
   前記捕集機構は、
   前記気体が流入して流れる流入管と、
   前記流入管に設置された活性炭フィルタと、
   前記活性炭フィルタよりも上流側で前記流入管に接続し、前記流入管に外部空気を供給する供給管と、を備える、定着装置。
2. 前記流入管に設置され、前記気体が前記流入管内を前記活性炭フィルタに向かって流れる気流を発生させる第１送風機を備え、
   前記第１送風機は、前記供給管が前記流入管に接続する接続部分よりも下流側で前記流入管に設置されている、請求項１記載の定着装置。
3. 前記供給管に設置され、前記供給管を通過する前記外部空気の量を調整する開度が可変な調整弁を備える、請求項１または２記載の定着装置。
4. 前記供給管に設置され、前記外部空気が前記供給管内を前記流入管に向かって流れる気流を発生させる第２送風機を備える、請求項１から３のいずれか一項記載の定着装置。
5. 前記第２送風機の回転数は可変である、請求項４記載の定着装置。
6. 前記流入管は、少なくとも一部の表面で凹凸形状をしている、請求項１から５のいずれか一項記載の定着装置。
7. 前記定着器は、前記トナー画像が形成された前記用紙に光を照射することで前記トナー画像を定着させるフラッシュ定着器である、請求項１から６のいずれか一項記載の定着装置。
8. トナー画像を用紙に転写する印刷部と、
   前記トナー画像を前記用紙に定着させる定着装置と、を備え、
   前記定着装置は、前記トナー画像が形成された前記用紙に前記トナー画像を定着させる定着器と、前記定着器による定着によって発生した気体を捕集する捕集機構と、を備え、
   前記捕集機構は、
   前記気体が流入して流れる流入管と、
   前記流入管に設置された活性炭フィルタと、
   前記活性炭フィルタよりも上流側で前記流入管に接続し、前記流入管に外部空気を供給する供給管と、を備える、画像形成装置。

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