JP2023055424A - 排気装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成の排気装置によって排気ガスから化学汚染物質を除去する。【解決手段】排気装置（４１）は、画像形成装置の機内から排気ガスを排出する。排気装置には、機内から機外に排気ガスを案内するダクト（４２）と、ダクトに機外に向かう気流を発生するファン（４３）と、ダクトの途中に回転可能に配置された回転体（４５）と、が設けられている。回転体はダクト内の気流を受ける複数の羽根（４７）を有し、羽根が受ける風圧が一定以上になったときに回転体が回転する。【選択図】図２

Description

本発明は、排気装置、画像形成装置に関する。

一般に、画像形成装置を稼働させる際に、様々な化合物が機外に排出されることが知られている。揮発性有機化合物（VOC：Volatile Organic Compounds）や固体粉塵等に対する対策はなされてきたが、近年では１００［ｎｍ］の超微小粒子（UFP：Ultrafine Particle）の排出による健康上の問題が指摘されている。各国の環境ラベルにてＵＦＰやＶＯＣの排出量を規制する動きがあるが、ＶＯＣよりも揮発性が低い準揮発性有機化合物（SVOC：Semi-Volatile Organic Compounds）の排出量については明確に基準値が設定されていない。

画像形成装置において、画像形成済みのシートが定着装置を通過する際にもＳＶＯＣが排出される。画像形成装置として、排気ガス中のＳＶＯＣを捕集する排気装置を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の排気装置の排気通路には複数の羽根を持った捕集部材が配置されている。捕集部材にはモーターが連結されており、複数の羽根が冷却器によって冷却されている。捕集部材がモーターに回転されてＳＶＯＣが複数の羽根に当たることで、冷却と衝撃によって複数の羽根によってＳＶＯＣが捕集される。

特許第５６４００２４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の排気装置は、ＵＦＰ、ＶＯＣ、ＳＶＯＣ等の化学汚染物質を除去することができるが、捕集部材に冷却器やモーターを接続しなければならず、装置構成が複雑になるという問題があった。

そこで、本発明は、簡易な構成の排気装置によって排気ガスから化学汚染物質を除去することを目的とする。

本発明の一態様の排気装置は、画像形成装置の機内から排気ガスを排出する排気装置であって、機内から機外に排気ガスを案内するダクトと、前記ダクトに機外に向かう気流を発生するファンと、前記ダクトの途中に回転可能に配置された回転体と、を備え、前記回転体は前記ダクト内の気流を受ける複数の羽根を有し、前記羽根が受ける風圧が一定以上になったときに前記回転体が回転する。

前記排気装置では、前記複数の羽根の表面が凹凸面である。

前記排気装置では、前記回転体の停止状態では、前記羽根が前記ダクトの排気通路を塞ぐ閉塞位置で前記回転体が保持されている。

前記排気装置では、前記回転体が回転状態から停止される際には、前記回転体が閉塞位置に位置合わせされる。

前記排気装置では、前記回転体に制動力を付与する制動機構を備え、前記制動機構は前記羽根が受ける風圧が一定以上になったときに前記回転体が回転するように制動力を付与する。

前記排気装置では、前記回転体の回転軸の対向位置がＮ極とＳ極に着磁されており、
前記制動機構には軸受けが設けられており、当該軸受けの径方向外側には前記回転軸を挟んだ対向位置にＳ極とＮ極が着磁されたマグネットが設けられ、前記回転体が回転状態から停止される際には、前記回転軸が前記マグネットからの磁力を受けて、前記羽根が前記ダクトの排気通路を塞ぐ閉塞位置に前記回転体が位置合わせされる。

本発明の一態様の画像形成装置は、シートに対してトナー像を形成する画像形成ユニットと、上記の排気装置と、を備えている。

本発明によれば、ファンによってダクトに気流が起きると、ダクト内の回転体の羽根が気流を受ける。羽根が受ける風圧が一定以上になるまでは回転体が回転しないため、排気ガスが羽根に衝突して排気ガス中の化学汚染物質が羽根に捕集される。また、回転体が回転し始めるまではダクト内で排気ガスが滞留しており、化学汚染物質の粒子同士の衝突によって粒子が成長して捕集され易くなっている。このように、簡易な構成で排気ガス中の化学汚染物質を効率的に除去することができる。

本実施形態の画像形成装置の模式図である。 本実施形態の定着装置及び排気装置の模式図である。 本実施形態の制動機構の一例を示す模式図である。 本実施形態の排気装置の排気動作の一例を示す図である。 本実施形態の排気装置の排気動作の一例を示す図である。 揮発性物質及び超微小粒子のエミッション率の測定結果である。

以下、図面を参照しつつ、本実施形態の排気装置を備えた画像形成装置について説明する。図１は、本実施形態の画像形成装置の模式図である。画像形成装置は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、ファクシミリ機能のような複数の機能を備えた複合機である。なお、各図に適宜付される矢印Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｌｏは、画像形成装置を正面から見たときに左側、右側、上側、下側を示している。

図１に示すように、画像形成装置１０は箱型形状のハウジング１１を備えている。ハウジング１１の右側面にはシート束がセットされる給紙カセット１２が配置され、ハウジング１１の左側面には画像形成済みのシートが積み重ねられる排紙トレイ１３が設けられている。ハウジング１１内には、複数のローラー等によって給紙カセット１２から排紙トレイ１３にシートを搬送する搬送経路が形成されている。給紙カセット１２の先端付近には、給紙カセット１２のシート束からシートを取り出して、搬送経路の上流端に送り出すピックアップローラー１４が配置されている。

ピックアップローラー１４の下流側には画像形成ユニット１５が配置されている。画像形成ユニット１５にはシートに転接する感光体ドラム１６が回転可能に設けられており、感光体ドラム１６の周囲には帯電装置１７と、現像装置１８と、転写装置１９と、クリーニング装置２１とが転写のプロセス順に配置されている。現像装置１８にはトナーコンテナ（不図示）が接続されており、クリーニング装置２１には廃トナーボックス（不図示）が接続されている。画像形成ユニット１５の上方には、感光体ドラム１６に向けてレーザー光を照射する露光装置２２が配置されている。

画像形成ユニット１５の下流には搬送ベルト２３が配置されており、搬送ベルト２３の下流には未定着のトナー像をシートに熱定着する定着装置３１が配置されている。定着装置３１には、搬送経路を挟んで対向する定着ローラー３２と加圧ローラー３３が設けられている。定着ローラー３２には熱源としてヒートランプ（不図示）が内蔵されている。定着装置３１の上方には、定着時に発生した排気ガスをハウジング１１外に排出する排気装置４１が配置されている。排気装置４１のダクト４２には、定着装置３１付近の排気ガスをダクト４２内に引き込むファン４３が設けられている。

画像形成装置１０の画像形成時には、帯電装置１７によって感光体ドラム１６の表面が帯電された後、露光装置２２からのレーザー光によって感光体ドラム１６の表面に静電潜像が形成される。現像装置１８から感光体ドラム１６の表面の静電潜像にトナーが付着されてトナー像が形成される。一方で、ピックアップローラー１４によって給紙カセット１２からシートが取り込まれ、画像形成動作に合わせて転写装置１９に向けてシートが搬送されて、転写装置１９によって感光体ドラム１６の表面からシートの表面にトナー像が転写される。感光体ドラム１６に残留した廃トナーはクリーニング装置２１によって除去される。

転写済みのシートは転写装置１９から搬送ベルト２３に受け渡され、搬送ベルト２３によって定着装置３１に向けて搬送される。定着装置３１では、定着ローラー３２の熱によって未定着のトナー像が溶融されて、定着ローラー３２及び加圧ローラー３３の圧力によってシートにトナー像が定着される。定着済みのシートは定着ローラー３２及び加圧ローラー３３によって排紙トレイ１３に送り出される。シートの定着時には排気ガスが発生しており、排気装置４１のファン４３によって排気ガスがダクト４２に引き込まれて、ダクト４２を通じてハウジング１１外に排気ガスが排出される。

画像形成装置１０の排気ガスには、固体粉塵だけでなく、超微小粒子、揮発性有機化合物、準揮発性有機化合物等の化学汚染物質が含まれており、排気ガス中の化学汚染物質の排出量を低減することが求められている。化学汚染物質は、沸点が高いため、衝撃を受けて液化し易いという性質がある。そこで、本実施形態の排気装置４１のダクト４２に複数の羽根４７を持った回転体４５を配置して、化学汚染物質に衝撃を与えると共に、排気ガスを滞留させて化学汚染物質の粒子同士を衝突させて粒子成長を促すことで、排気ガスから化学汚染物質を除去している。

次に、図２及び図３を参照して、定着装置及び排気装置について説明する。図２は、本実施形態の定着装置及び排気装置の模式図である。図３は、本実施形態の制動機構の一例を示す模式図である。

図２に示すように、搬送ベルト２３の下流には、定着装置３１の定着ローラー３２及び加圧ローラー３３が配置されている。上記したように、定着ローラー３２及び加圧ローラー３３は搬送経路を挟んで対向しており、定着ローラー３２と加圧ローラー３３の間に定着ニップ３４が形成されている。定着ローラー３２の上方には、定着ローラー３２の外周面をウェブ３５によって清掃するクリーニング装置３６が設けられている。クリーニング装置３６のウェブ３５が定着ローラー３２の外周面に押し付けられることで、シートから定着ローラー３２に乗り移ったトナーが取り除かれる。

排気装置４１は、画像形成装置１０の機内から排気ガスを排出するように構成されている。排気装置４１には、機内から機外に排気ガスを案内するダクト４２が設けられている。ダクト４２は、定着装置３１の上方からハウジング１１の左側面に略Ｌ字状に延びている。ダクト４２の入口４４は定着装置３１に近づくにつれて傘状に広がっており、定着装置３１付近の排気がダクト４２の入口４４に流れ込み易くなっている。ダクト４２の入口４４付近には機外に向かう気流を発生するファン４３が配置されており、気流によって定着装置３１付近の排気ガスがダクト４２内に引き込まれる。

ダクト４２の途中には、排気ガス中の化学汚染物質を捕集する回転体４５が回転可能に配置されている。回転体４５には、ダクト４２に軸支された回転軸４６と、ダクト４２内の気流を受ける複数（本実施形態では４つ）の羽根４７と、が設けられている。ダクト４２には回転体４５を配置するための開口４８が形成されている。開口４８を横切るように回転軸４６が配置され、回転軸４６の外周面には複数の羽根４７が放射状に取り付けられている。回転体４５の停止状態では、左右２つの羽根４７によって開口４８が塞がれ、上方に突き出した羽根４７によってダクト４２の排気通路が塞がれている。

ダクト４２の排気通路が羽根４７に塞がれた状態では、排気ガスが羽根４７に衝突することで、排気ガス中の化学汚染物質が羽根４７に捕集される。羽根４７の表面には回転軸４６に沿って多数の溝４９が平行に形成されている。多数の溝４９によって複数の羽根４７と排気ガスが接触する表面積が広くなり、羽根４７によって排気ガス中の化学汚染物質が効果的に捕集される。また、ダクト４２の排気通路が羽根４７に塞がれることで、ダクト４２に排気ガスが滞留して化学汚染物質の粒子の成長が促されて、排気ガス中の化学汚染物質が捕集され易くなっている。

図３に示すように、回転軸４６には制動機構５１が連結されており、羽根４７が受ける風圧が一定以上になったときに回転体４５が回転するように、回転軸４６に対する制動機構５１の制動力が設定されている。制動機構５１には軸受け５２が設けられており、軸受け５２の支持面上の摩擦パッド５３によって回転軸４６に制動力が付与されている。回転軸４６の径方向の対向位置がＮ極とＳ極に着磁されており、軸受け５２の径方向外側には回転軸４６を挟んだ対向位置にＳ極とＮ極が着磁されたマグネット５４が設けられている。マグネット５４は回転体４５の位置合わせに用いられる。

回転体４５が回転状態から停止される際には、回転軸４６がマグネット５４からの磁力を受けて、羽根４７がダクト４２の排気通路を塞ぐ閉塞位置に回転体４５が位置合わせされる。これにより、回転体４５が停止される際に、簡易な構成によって回転体４５の羽根４７によってダクト４２の排気通路を塞ぐことができる。また、回転体４５の停止状態では、制動機構５１の制動力によって閉塞位置で回転体４５が保持されている。閉塞位置で回転体４５を停止させることで、回転体４５の羽根４７によってダクト４２の排気通路を塞いで排気ガスを滞留させることができる。

図４及び図５を参照して、排気装置の排気動作について説明する。図４及び図５は、本実施形態の排気装置の排気動作の一例を示す図である。

図４に示すように、定着装置３１の駆動時にはファン４３の回転によってダクト４２内に気流が発生し、定着装置３１の定着動作で生じた排気ガスが気流によってダクト４２の入口４４に引き込まれる。回転体４５の羽根４７によってダクト４２の排気通路が塞がれており、ダクト４２に引き込まれた排気ガスが羽根４７に吹き付けられている。羽根４７に対する風圧が一定以上になるまでは、制動機構５１の制動力によって回転体４５が停止状態で保持されている。制動機構５１の制動力は、上記した摩擦パッド５３と回転軸４６の摩擦力及びマグネット５４と回転軸４６の吸引力によって形成されている（図３参照）。

このとき、排気ガス中の化学汚染物質が羽根４７の表面に衝突することで、化学汚染物質が衝撃によって液化して羽根４７に付着される。また、羽根４７によってダクト４２の排気通路が塞がることで、ダクト４２内で排気ガスが滞留されて化学汚染物質の粒子同士の衝突やダクト４２の壁面への付着が促される。化学汚染物質の粒子同士の衝突によって粒子が成長（凝集）して化学汚染物質が捕集され易くなっている。このように、羽根４７を用いてダクト４２内で排気ガスを一時的に滞留させることで、簡易な構成で効率的に化学汚染物質を排気ガスから捕集することができる。

図５に示すように、羽根４７に対する風圧が一定以上になると、制動機構５１の制動力に抗して回転体４５が回転し始める。回転体４５の羽根４７の位置が変わることで、ダクト４２に滞留していた排気ガスが機外に排出される。排気ガス中から化学汚染物質が捕集されているため、画像形成装置１０の化学汚染物質の排出量が低減されている。なお、排気ガス中の化学汚染物質を除去可能な滞留時間を作り出せるように、羽根４７に対する一定の風圧が実験的、経験的、理論的に求められ、この一定の風圧以上で回転するように回転体４５及び制動機構５１が設計されている。

そして、定着装置３１の定着動作が終了すると、ダクト４２内のファン４３の回転が停止される。羽根４７に対する風圧が弱まって、制動機構５１の制動力によって回転体４５が回転状態から停止される。このとき、回転体４５の回転軸４６がマグネット５４からの磁力を受けて、羽根４７がダクト４２の排気通路を塞ぐ閉塞位置に回転体４５が位置合わせされる（図３参照）。これにより、定着装置３１によって次回の定着動作が実施される際には、回転体４５の羽根４７によってダクト４２の排気通路が塞がれた初期状態から排気装置４１の排気動作を再開することができる。

（実験例）
実験例１－３の画像形成装置、比較例の画像形成装置について、揮発性物質及び超微小粒子のエミッション率を測定した。図６は、揮発性物質及び超微小粒子のエミッション率の測定結果である。

実験例１では、画像形成装置として京セラドキュメントソリューションズ社製のＴＡＳＫａｌｆａ７５５０ｃｉのダクトに回転体を取り付けて改造したものを使用した。回転体の羽根が受ける風圧が０．３［Ｐａ］を越えたときに、回転体が回転し始めるように設定された。この画像形成装置を５［ｍ^３］の容積のＳＵＳ製のチャンバ内に設置し、５［ｍ^３／ｈ］で２時間のチャンバの換気を行った後に１０分間の印刷動作を行った。そして、マシンから発生する揮発性物質及び超微小粒子のサンプリングを印刷と同時に開始し、印刷終了後にも引き続きサンプリングを実施した。

サンプリングポンプとしてＳＩＢＡＴＡ社製のミニポンプＭＰ－Σ３０Ｎを１００［ｍｌ／ｍｉｎ］で駆動してＴｅｎａｘ管を用いてサンプリングを行った。サンプリング後にＧＣ－ＭＳによって揮発性物質の発生量を測定し、ブルーエンジェルマークで定められた計算式にて全揮発性物質量（TVOC：Total Volatile Organic Compounds）のエミッション率を算出した。また、米国ＴＳＩ社製の高速応答型モビリティーパーティクルサイザーＭｏｄｅｌ３０９１で粒子径分布を測定し、ブルーエンジェルマークで定められた計算式にて超微小粒子のエミッション率を算出した。

実験例２では、回転体の羽根が受ける風圧が０．６［Ｐａ］を超えたときに、回転体が回転し始めるように設定した点を除いて、実験例１と同様にして揮発性物質及び超微小粒子のエミッション率を測定した。実験例３では、回転体の羽根の表面に複数の溝を付した点を除いて、実験例１と同様にして揮発性物質及び超微小粒子のエミッション率を測定した。比較例１では、画像形成装置として未改造のＴＡＳＫａｌｆａ７５５０ｃｉを用いた点を除いて、実験例１と同様にして揮発性物質及び超微小粒子のエミッション率を測定した。

図８に示すように、実験例１－３の揮発性物質及び超微小粒子のエミッション率が比較例の揮発性物質及び超微小粒子のエミッション率よりも明らかに少ないことが判明した。また、実験例１と実験例２では回転体が回転し始める風圧が異なり、回転体が回転し始める風圧を高くすることで、揮発性物質及び超微小粒子のエミッション率を少なくできることが判明した。さらに、実験例１と実験例３では回転体の羽根の表面の溝の有無が異なり、羽根の表面に溝を付けることで、揮発性物質及び超微小粒子のエミッション率を少なくできることが判明した。

以上、本実施形態によれば、ファン４３によってダクト４２に気流が起きると、ダクト４２内の回転体４５の羽根４７が気流を受ける。羽根４７が受ける風圧が一定以上になるまでは回転体４５が回転しないため、排気ガスが羽根４７に衝突して排気ガス中の化学汚染物質が羽根４７に捕集される。また、回転体４５が回転し始めるまではダクト内で排気ガスが滞留しており、化学汚染物質の粒子同士の衝突によって粒子が成長して捕集され易くなっている。このように、簡易な構成で排気ガス中の化学汚染物質を効率的に除去することができる。

さらに、画像形成装置に本実施形態の排気装置を適用することで、画像形成時に生じた排気ガスから化学汚染物質を除去して、排気ガス中の化学汚染物質の排出量を低減することができる。

なお、本実施形態において、羽根の凹凸面が多数の溝によって形成されているが、羽根の凹凸面が多数の窪みや突起等の他の形状によって形成されていてもよい。また、複数の羽根の表面は凹凸面ではなく平坦面になっていてもよい。

また、本実施形態において、回転体の停止状態では羽根がダクトの排気通路を塞いでいるが、回転体の停止状態で羽根がダクトの排気通路を塞いでいなくてもよい。例えば、一部の排気ガスを機外に排出可能なように、羽根とダクトの間に隙間が空けられていてもよい。

また、本実施形態において、回転体が回転状態から停止される際には、磁力によって回転体が閉塞位置に位置合わせされたが、他の構成によって回転体が閉塞位置に位置合わせされてもよい。

また、本実施形態において、排気装置が定着装置付近の排気ガスを機外に排出したが、排気装置は画像形成装置の機内から排気ガスを排出する構成であればよく、定着装置以外の装置の排気ガスを機外に排出してもよい。

また、本実施形態において、シートは、画像の形成対象となるシート状のものであればよく、例えば、普通紙、コート紙、トレーシングペーパー、ＯＨＰ（Over Head Projector）シートでもよい。

また、本実施形態では、画像形成装置として、複合機を例示したが、この構成に限定されない。画像形成装置は、プリンター、コピー機、ファクシミリ、スキャナー等でもよい。

なお、本実施形態を説明したが、他の実施形態として、上記実施形態及び変形例を全体的又は部分的に組み合わせたものでもよい。

また、本発明の技術は上記の実施形態に限定されるものではなく、技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、技術的思想を別の仕方によって実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

１０：画像形成装置
１５：画像形成ユニット
４１：排気装置
４２：ダクト
４３：ファン
４５：回転体
４７：羽根

Claims (7)

1. 画像形成装置の機内から排気ガスを排出する排気装置であって、
   機内から機外に排気ガスを案内するダクトと、
   前記ダクトに機外に向かう気流を発生するファンと、
   前記ダクトの途中に回転可能に配置された回転体と、を備え、
   前記回転体は前記ダクト内の気流を受ける複数の羽根を有し、
   前記羽根が受ける風圧が一定以上になったときに前記回転体が回転することを特徴とする排気装置。
2. 前記複数の羽根の表面が凹凸面であることを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
3. 前記回転体の停止状態では、前記羽根が前記ダクトの排気通路を塞ぐ閉塞位置で前記回転体が保持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の排気装置。
4. 前記回転体が回転状態から停止される際には、前記回転体が閉塞位置に位置合わせされることを特徴とする請求項３に記載の排気装置。
5. 前記回転体に制動力を付与する制動機構を備え、
   前記制動機構は前記羽根が受ける風圧が一定以上になったときに前記回転体が回転するように制動力を付与することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の排気装置。
6. 前記回転体の回転軸の対向位置がＮ極とＳ極に着磁されており、
   前記制動機構には軸受けが設けられており、当該軸受けの径方向外側には前記回転軸を挟んだ対向位置にＳ極とＮ極が着磁されたマグネットが設けられ、
   前記回転体が回転状態から停止される際には、前記回転軸が前記マグネットからの磁力を受けて、前記羽根が前記ダクトの排気通路を塞ぐ閉塞位置に前記回転体が位置合わせされることを特徴とする請求項５に記載の排気装置。
7. シートに対してトナー像を形成する画像形成ユニットと、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の排気装置と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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