JP4908783B2

JP4908783B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4908783B2
Application number: JP2005173737A
Authority: JP
Inventors: 浩二野島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2005-06-14
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2025-06-14
Also published as: JP2006349826A

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ装置およびプリンタなどの画像形成装置に関し、さらに詳しくは、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）ガス除去機能を備えた画像形成装置に関するものである。

用紙などの記録シート上にトナー画像を転写して記録する電子写真方式の画像形成装置は、ヒータ内蔵の加熱ロ−ラと加圧ロ−ラとの接触ニップ部に記録シートを挟み込み、トナー画像を転写して未定着状態の記録シートを熱定着装置に送ることで熱定着処理が行われる。熱定着装置に装備された加熱ローラは２００℃近くまで加熱されるため、熱定着装置から揮発性有機化合物を総称するＶＯＣガスを発生することがある。例えば、熱定着装置の形成部材や接着剤から発生する。常温でのＶＯＣガスの発生は殆どみられないが、５０℃以上の環境下に置かれるとＶＯＣガスを発生する。また、近年、熱定着装置に送り込まれる記録シートも多種多様化しており、例えばコート紙などの場合、熱定着装置にて加熱されるＶＯＣガスを発生することがある。人体には影響を与えない範囲で法規制で排出量を制限されるものがあるので、ＶＯＣガス除去を目的としたエアフィルタが提案されている（特許文献１参照）。

図５（ａ）〜（ｃ）および図６は、かかるＶＯＣガス除去用エアフィルタの従来例を示す。図５（ａ）に示すプリーツ型エアフィルタ７０は、ＶＯＣガスを除去処理する処理剤（吸着剤、触媒）を担持する図５（ｂ）に示す襞状濾過材７１によって構成されている。また、図５（ｃ）に示す波状部材７２と平板を積層した図６のハニカム型エアフィルタ７３の場合、多数の小さな貫通孔をエアが通過する間に孔壁面に塗布された処理剤（吸着剤、触媒）がＶＯＣを除去する。前者のプリーツ型の場合、処理対象のエアが通過する面積を増やせて処理能力を高め易いという特性がある。後者のハニカム型の場合、処理対象のエアが通過する際の通気抵抗を低く抑えられるという特性がある。

複写機などに用いられるエアフィルタは上記特性を考慮して適宜選択され、エアフィルタに担持させるガス除去処理剤についても、その選択はフィルタの特性を決定づけるうえで極めて重要である。ガス除去処理剤の種類は、ＶＯＣガスを吸着方式で除去する吸着剤と、分解方式で除去する触媒との二種類に分類できる。

吸着剤の代表的なものは、表面の微細孔にＶＯＣガス成分を閉じ込めるようにして吸着する活性炭である。この活性炭のように微細孔にＶＯＣガス成分を捉える吸着剤は物理吸着剤とも呼ばれ、他にゼオライトといった鉱物系材料も広く用いられている。極性を有するＶＯＣガス成分は物理吸着剤では処理しにくいとされており、化学結合力によってＶＯＣガス成分を除去処理する化学吸着剤も提案されている（特許文献２参照）。ＶＯＣガスを分解する化学吸着剤としては尿素が一般的である。したがって、複写機などに用いられるエアフィルタを好適に設計すれば、発生したＶＯＣガスの大半を上記高い処理能力を有する吸着剤でもって有効に除去することができる。

一方、触媒については、ＶＯＣガス成分を触媒反応で分解する素材として光触媒（酸化チタン）やマンガン系素材および白金などが挙げられる。それらの分解素材はＶＯＣガス成分を処理しても変質せず、吸着剤のように吸着容量に限界がないので、吸着剤と比べて格段に長寿命という利点がある。

特開平１１−１６１１２２号公報特開２０００−３２５４４８号公報

しかしながら、上記吸着剤ならびに触媒にあってはそれぞれ長短所があり、エアフィルタとして複写機などに用いるには以下の点に問題がある。

（１）吸着剤の場合、高い除去能力を有する反面、吸着量に限界があることから寿命が短い。すなわち、一定量までしかＶＯＣガス成分を処理できず、また、所定のＶＯＣ用の化学吸着剤を設けても他のＶＯＣにも反応してしまうため、寿命が極めて短い。

（２）触媒の場合、長寿命が期待できる半面、機能させるための何らかのエネルギーを付与するための紫外線照射装置や加熱装置といった手段を必要とする。また、触媒の処理能力（除去能力）は吸着剤に劣る。すなわち、光触媒は紫外線を照射しなければ機能せず、マンガン系素材や白金は一定温度以上に加熱する必要がある。さらに、複写機などの画像形成装置に紫外線照射装置を備えることはスペース的にも困難であり、加熱装置を設置することも電力消費の観点から困難である。

したがって、本発明の目的は、定着装置などから発生するＶＯＣ（揮発性有機化合物）ガスを有効に除去できる機能を備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、トナー像を記録材上に形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって記録材上に形成されたトナー像を定着する定着装置と、記録材搬送方向に沿って前記定着装置の下流側に配置され、前記定着装置通過後の記録材に最初に接触して記録材を挟持搬送する搬送部材と、前記定着装置で記録材を加熱することによって生じるガス成分を除去するフィルタと、記録材搬送方向において前記定着装置の下流側かつ前記搬送部材の上流側で、前記定着装置によってトナーが定着された記録材の面に空気を吹き付ける第一のファンと、記録材搬送方向において前記定着装置の下流側かつ前記搬送部材の上流側で、前記定着装置によってトナーが定着された記録材の面の裏面に空気を吹き付ける第二のファンと、記録材の両面に吹き付けられた空気を前記フィルタへと導く第三のファンと、を有し、前記第一のファンにより記録材へと吹きつけられる空気は、前記画像形成手段を冷却したものであり、かつ、機外から記録材面へと前記第一のファンに空気が導かれる長さは機外から記録材面へと前記第二のファンにより空気が導かれる長さよりも長いことを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、第１の冷却エア発生手段は冷却エアとして第１の気流を発生させて定着装置や記録シートに吹き付ける。定着装置や記録シートから発生したガス成分は第１の気流に吸引されて載せられ、ガス除去手段を通過中に除去される。ガス成分が除去された第１の気流は排気手段によって画像形成装置本体外に排出されるので、そうしたガス成分が画像形成装置本体の内部に滞留したり充満することはない。

以下、本発明による画像形成装置の好適な実施形態について図を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、カラー複写機などにおける原稿リーダユニット５０は、原稿読取装置５２から送られてきた原稿をプラテン５０ｅ上で読み取って電子データ化し、第１のミラーユニット５０ａ、第２のミラーユニット５０ｂ、レンズ５０ｃ、ＣＣＤ５１およびプラテン５０ｅなどから構成される。得られた電子データを印字するプリンタユニット６０は、給紙部４０と給紙部４０から送られてきた用紙など記録シート上に画像を形成する画像形成部６２（画像形成手段）、画像形成部６２から送られてきた記録シートに熱と圧力を加えて画像を定着させる熱定着部６５、熱定着部６５で定着処理を終えた記録シートを排出に臨んで積載する排紙トレイ４５などから構成されている。

給紙部４０は、給紙カセット４２内に積載収納された図示しない記録シートを積載束から１枚ずつ分離して画像形成部６２に向けて送り出すための給紙ローラ対４１を有する。画像形成部６２は、図示しない駆動源から回転動力を受けて回転する感光体ドラム３０、このドラム周辺に配置されている回転現像体３４（マゼンタ現像器３４ｄ、シアン現像器３４ｃ、イエロー現像器３４ｂ、ブラック現像器３４ａを内蔵する）、中間転写ベルト３５、ベルトクリーナ３５ａ、クリーナ３１、帯電ローラ３２、レーザービーム３３を感光ドラム３０に照射する光走査装置６などから構成される。

（第１の実施形態）
図２の拡大図を参照して、本実施形態の要部であるガス除去処理構造は、熱定着部６５に関連する以下の各部材および装置によって構成される。熱定着部６５の構成については、ここでは加熱ローラ３６ａと加圧ローラ３６ｂからなる熱定着装置３６が示されている。以下、ガス除去処理構造の構成部材として、画像形成装置本体の側板に取り付けられて取り込んだ外気を第１の気流として形成し、熱定着装置３６に冷却エア６７ａとして供給する電動回転式の空冷ファン（第１の冷却エア発生手段）６１（第一のファン）を有し、冷却エア６７ａの風路を形成するガイド部材１７ａ，１７ｂを有している。また、熱定着装置３６で発生した熱を画像形成装置本体外に排出する排気ファン（排気手段）１０（第三のファン）を有し、この排気ファン手前側の近傍にガス除去手段を形成する触媒エアフィルタ１２（触媒フィルタ）と吸着エアフィルタ１１（吸着フィルタ）が積層状態で配置されている。すなわち、触媒エアフィルタ１２と吸着エアフィルタ１１はこの順に、上記空冷ファン６１で発生させた第１の気流を冷却エア６７ａとする風路最下流で上記排気ファン１０の直近上流側に設けられている。さらに、熱定着装置３６を通過した記録シートＰを冷却するための冷却エア６７ｂを第２の気流として発生させる空冷ファン（第２の冷却エア発生手段）１３（第二のファン）を有し、冷却エア気流を案内して風路を形成するためのガイド部材１６を有し、以上の各部材をもってガス除去処理構造が構成される。

そこで、記録シートＰへのフルカラーによる画像形成の段階においては以下のように作動し、その作動中に発生したＶＯＣガスを上記ガス除去処理構造によって除去処理する。

まず、フルカラー画像形成の段階にあっては、原稿が原稿トレイ５２ａ上に載置され、原稿リーダユニット５０のスタートキー（図示せず）を押してカラー複写機を起動させる。起動したカラー複写機は、原稿をプラテン５０ｅ上面に送り込んでその全面を左から右に移動する第１ミラーユニット５０ａによって走査し、原稿を排紙トレイ５２ｂに排出する。第１ミラーユニット５０ａで走査された像は第２ミラーユニット５０ｂとレンズ５０ｃを経由してＣＣＤ５１へ導かれ、そこで電子データに変換されてからプリンタユニット６０へ送られる。次に、プリンタユニット６０は電子データの色情報に基づいて、マゼンタトナー、イエロートナー、シアントナー、ブラックトナーの中から必要な色のトナーを給紙部４０から送られてきた記録シートＰに重ねて転写し、そのようにして４色カラー画像を形成する。

プリンタユニット６０は、回転現像体３４を回転させてマゼンタ現像器３４ｄを感光ドラム３０に対向させる。感光ドラム３０と中間転写ベルト３５は駆動源から回転動力を受けて、一定かつ同一周速にて回転駆動される。感光ドラム３０は帯電ローラ３２で表面を一様に帯電された後、光走査装置６からのレーザビーム３３を受光してマゼンタ色用の静電潜像をその表面に形成する。この静電潜像はマゼンタ現像器３４ｄからマゼンタトナーを受けてマゼンタトナー像として現像され、中間転写ベルト３５へ転写される。中間転写ベルト３５に転写されずに感光ドラム３０上に残ったマゼンタトナーはクリーナ３１に清掃される。このようにしてマゼンタ現像を終了した後、回転現像体３４は回転して感光ドラム３０と対向する位置にシアン現像器３４ｃを配置する。そしてマゼンタトナー像と同様な手順で、シアントナー像はマゼンタトナー像の上に重ねるようにして中間転写ベルト３５へ転写される。以降イエロー現像器３４ｂ、ブラック現像器３４ａの順番で各現像器は感光ドラム３０と対向させられ、それぞれの色のトナー像を先に転写したトナー像に重ねる形で中間転写ベルト３５に形成していく。マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色の画像を転写された中間転写ベルト３５は、転写部３５ｂで給紙部４０から送られてきた用紙にトナー像を転写した後、ベルトクリーナー３５ａによって残ったトナーを掻き落とされる。このようにしてカラー画像を記録シートＰに転写にした後、プリンタユニット６０は熱定着装置３６で用紙のトナー像を定着してから記録シートＰを排紙トレイ４５上に排出し、動作を終了する。

かくして、記録シートＰへのかかるフルカラー画像形成中、熱定着装置３６および定着済み記録シートＰから発生したＶＯＣガスに対しては、ガス除去処理構造が次のように機能して対処する。

熱定着装置３６および定着後の記録シートＰは、冷却ファン６１が回転駆動して送ってきた第１の気流の冷却エア６７ａによって冷却されるとともに、冷却ファン１３から記録シートＰの搬送方向に対して斜め方向から吹き付ける第２の気流の冷却エア６７ｂによって冷却される。そうした冷却エア６７ａ，６７ｂでもって熱定着装置３６の熱が画像形成部３４に拡散するのを防ぎ、記録シートＰが弓なりに湾曲してカールするのを防ぐ。また、冷却エア６７ａ，６７ｂは熱定着装置３６や記録シートＰから発生したＶＯＣガスを吸引して回収し、順番に触媒エアフィルタ１２から吸着エアフィルタ１１へと誘導する役目も果たす。図４に示すように、記録シートＰが通過中であっても、冷却エア６７ａが加熱ローラ３６ａの端部を迂回可能に加熱ローラ３６ａの端部付近にも風路が形成されている。

吸着エアフィルタ１１および触媒エアフィルタ１２は、通気抵抗低減を重視した場合、図６で示されたハニカム型を選定することができる。また、吸着エアフィルタ１１と触媒エアフィルタ１２がそれぞれ担持するガス除去処理剤としては、触媒エアフィルタ１２には熱定着装置３６からの排熱を受けて活性化されるマンガン系または白金を担持させ、吸着エアフィルタ１１には尿素を主成分とする化学吸着剤を担持させることができる。ガス除去処理剤の種類はＶＯＣガスの成分に対応させて適宜選択される。

したがって、ＶＯＣガスが特定の主成分であるときには、まず第１の除去段階で熱定着装置３６の排熱を受けて活性化される触媒エアフィルタ１２によって触媒分解され、この第１の除去段階で完全に分解し切れずに触媒エアフィルタ１２を通過したＶＯＣガス成分は、次の第２の除去段階で吸着エアフィルタ１１によって吸着除去される。

なお、本実施形態の場合、記録シートＰの非画像面側（図中左側のシート面がトナーの付着した画像面、右側が非画像面となる）を冷却しているが、熱定着ローラ３６ａの回転速度や温度、記録シート種類によっては画像面を冷却する場合もある。そのような場合であっても、本実施形態では記録シートＰを冷却した空冷エア６７ｂと熱定着装置３６を冷却する空冷エア６７ａを合流させ、フィルタに導くことができる。

したがって、この第１の実施形態では以下の効果を奏する。

（ａ）第１の除去段階で触媒エアフィルタ１２によってＶＯＣガスを分解するとともに、未分解で通過したＶＯＣガスに対しては、次の第２の除去段階で吸着エアフィルタ１１によって吸着処理することで除去できるので、信頼性の高いガス除去能力を発揮できる。また、直前の触媒エアフィルタ１２による処理で吸着エアフィルタ１１に流入するＶＯＣガス量が減る分だけ、吸着エアフィルタ１１の寿命を延ばすことができる。さらに、熱定着装置３６からの排熱で触媒エアフィルタ１２の温度が一定以上になるまでの間（触媒効果が生じるまでの間）、吸着エアフィルタ１１でＶＯＣガスを処理することができるので、互助機能で効果が倍加する。

（ｂ）冷却エア６７ａ，６７ｂがシート進行方向とは逆方向から吹き付けられるため、記録シートＰに接触した冷却エアは案内される格好で熱定着装置３６の方向に誘導される。その結果、記録シートＰに接触した冷却エアと熱定着装置３６を冷却する冷却エアが合流するため、記録シートＰに接触した冷却エアを触媒エアフィルタ１２と吸着エアフィルタ１１に導く風路の形成に確実性が増し、かつ容易になる。

（第２の実施形態）
図３を参照し、第２の実施形態について説明する。本実施形態の場合、上記第１の実施形態で示された触媒エアフィルタ１２と吸着エアフィルタ１１の間に活性炭エアフィルタ１５を設けて３層の積層構造とした点だけが異なる。このように、活性炭エアフィルタ１５を介在させることで、吸着エアフィルタ１１に担持される特定のＶＯＣガスを吸着除去する処理剤としての吸着剤としては、この特定ＶＯＣとは異なる消耗ガス成分を活性炭エアフィルタ１５の活性炭で除去するので、それだけ吸着エアフィルタ１１の寿命を延ばすことができる。なお、この場合触媒エアフィルタ１２に活性炭を担持させて、活性炭エアフィルタ１５を省いた変形例も可能である。また、電子写真方式画像形成部の帯電装置から発生するオゾンが排熱経路に入り込んだような場合、活性炭エアフィルタ１５の代わりにオゾン分解用触媒フィルタを配置することもでき、触媒エアフィルタ１２の処理剤（触媒剤）にオゾン分解能を兼ねた種類を使用することができる。

したがって、この第２の実施形態においては以下の効果を奏する。活性炭エアフィルタ１５に担持された活性炭は特定ＶＯＣガス用吸着剤を消耗させるこの特定ＶＯＣガスとは異なるガス成分を除去するため、吸着剤の寿命を延ばす効果がある。

以上、各実施形態について説明されたが、本発明はそれら各実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であればその他の実施形態、応用例および変形例も可能であり、またそれらの組み合わせも可能である。

本発明による画像形成装置の実施形態としてカラー複写機を示す図。第１の実施形態によるガス除去処理構造を拡大して示す図。第２の実施形態によるガス除去処理構造を拡大して示す図。第１，第２の実施形態におけるエアフローを模式的に示す図。同図（ａ）〜（ｃ）は一般例としてプリーツ型プエアフィルタを示す図。同じく一般例としてハニカム型エアフィルタを示す図。

符号の説明

１０空冷ファン（第１の冷却エア発生手段）
１３空冷ファン（第２の冷却エア発生手段）
１２触媒エアフィルタ（ガス除去手段）
１１吸着エアフィルタ（ガス除去手段）
１５活性炭エアフィルタ（ガス除去手段）
３６熱定着装置（定着装置）
５０原稿リーダユニット
６０プリンタユニット
６７ａ第１の気流の冷却エア
６７ｂ第２の気流の冷却エア

Claims

トナー像を記録材上に形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によって記録材上に形成されたトナー像を定着する定着装置と、
記録材搬送方向に沿って前記定着装置の下流側に配置され、前記定着装置通過後の記録材に最初に接触して記録材を挟持搬送する搬送部材と、
前記定着装置で記録材を加熱することによって生じるガス成分を除去するフィルタと、
記録材搬送方向において前記定着装置の下流側かつ前記搬送部材の上流側で、前記定着装置によってトナーが定着された記録材の面に空気を吹き付ける第一のファンと、
記録材搬送方向において前記定着装置の下流側かつ前記搬送部材の上流側で、前記定着装置によってトナーが定着された記録材の面の裏面に空気を吹き付ける第二のファンと、
記録材の両面に吹き付けられた空気を前記フィルタへと導く第三のファンと、を有し、
前記第一のファンにより記録材へと吹きつけられる空気は、前記画像形成手段を冷却したものであり、かつ、機外から記録材面へと前記第一のファンに空気が導かれる長さは機外から記録材面へと前記第二のファンにより空気が導かれる長さよりも長いことを特徴とする画像形成装置。
前記フィルタは、前記定着装置で記録材を加熱することによって生じるガス成分を分解する触媒を含む触媒フィルタと、前記触媒フィルタの下流側に配置され、前記触媒フィルタで分解されずに通過したガス成分を吸着する吸着フィルタと、からなり、前記触媒フィルタは前記定着装置と対向するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。