JP5538304B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置周辺の空気に含まれる準揮発性有機化合物（ＳＶＯＣ）を冷却によって除去する複写機やプリンター等の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式によって用紙等の記録材に画像を形成する複写機やプリンター等の画像形成装置においては、感光ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像装置によって現像してトナー像として顕像化し、このトナー像を記録材上に転写することが行われる。そして、トナー像が転写された記録材は、定着装置へと搬送され、該定着装置によって加熱及び加圧されてトナー像の定着を受けた後に機外に排出され、これによって一連の画像形成動作が完了する。

ところで、斯かる画像形成装置を稼動すると種々の化合物が機外に排出されることが知られており、その排出量は各国において基準値が設定されて規制の対象とされている。画像形成装置から排出される化合物の中には揮発性有機化合物（以下、ＶＯＣと称する）があるが、このＶＯＣは、ヘキサン（Ｃ６）からヘキサデカン（Ｃ１６）が検出可能な領域の成分を含んでおり、これらが規制の対象とされているものの、準揮発性有機化合物（以下、ＳＶＯＣと称する）については明確に基準化されていないのが実情である。

上記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るとの報告が数多くなされている。

ところが、画像形成装置に関しては、ＶＯＣに対する対策は種々なされているが、ＳＶＯＣに対する対策はなされてはいない。例えば、特許文献１，２には、機外に排出される排気に含まれるＶＯＣを吸着剤担持部材によって選択的に吸着除去する提案がなされている。

特開平４−２２１９６８号公報 特開２００５−３３８５３９号公報

画像形成装置から排出される排気に含まれる揮発性物質の解析を行うと、ヘキサデカン（Ｃ１６）以上のＳＶＯＣが含まれていることが分かっているが、前述のように従来はこのＳＶＯＣに対する対策は行われていない。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、排気中に含まれる準揮発性有機化合物（ＳＶＯＣ）を除去することができる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、請求項１記載の発明は、機内の定着装置周辺の空気を機外へと排出する排気ダクトを備える画像形成装置において、前記排気ダクト内に、ヒートポンプの蒸発器及びこれに取り付けられたヒートシンクで構成される冷却手段を設け、前記ヒートポンプの凝縮器から放出される熱を前記定着装置の加熱に供することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記冷却手段の設定温度を前記定着装置の定着設定温度に連動させることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記定着装置の定着温度が設定値を超え、その状態が所定時間以上継続すると、前記冷却手段の設定温度を下げることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記定着装置が第１の設定時間以上駆動されて定着温度が設定値以下の間に前記冷却手段をＯＮし、前記定着装置の停止後に定着温度が設定温度以下に低下してから第２の設定時間経過した後に前記冷却手段をＯＦＦすることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、機内の定着装置周辺の空気に含まれる沸点の高いＳＶＯＣは排気ダクト内に配置された冷却手段によって凝縮温度以下に冷却されることによって液化（物質よっては固化）して排気ダクトの壁面に付着して除去されるため、画像形成装置からのＳＶＯＣの排出が抑えられる。又、ヒートポンプの凝縮器から放出される熱を定着装置の加熱に供するようにしたため、エネルギーの有効利用が図られ、定着装置の消費電力を低く抑えて省電力を実現することができる。

請求項２及び３記載の発明によれば、冷却手段の設定温度を定着装置の定着設定温度に連動させ、例えば定着装置の定着温度が設定値を超え、その状態が所定時間以上継続すると、冷却手段の設定温度を下げることによって、ＳＶＯＣを液化（又は固化）するために必要なエネルギー（冷却手段の駆動エネルギー）を低く抑えて省エネ化を図ることができる。

請求項４記載の発明によれば、定着装置周囲の空気が加熱されることによってＳＶＯＣが発生する以前に冷却手段をＯＮし、該冷却手段が一旦ＯＮされると、定着装置が停止した後、定着温度が設定温度以下に低下してＳＶＯＣが発生しなくなるまで冷却手段をＯＮし続けるようにしたため、ＳＶＯＣの排出を確実に抑えることができる。

本発明に係る画像形成装置の断面図である。 図１のＡ部拡大詳細図である。 本発明に係る画像形成装置の冷却手段を構成するヒートパイプのシステム構成図である。 本発明に係る画像形成装置の排気ダクト内に設置された冷却手段を示す斜視図である。 本発明に係る画像形成装置の定着設定温度と冷却設定温度との関係を示す図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る画像形成装置の断面図、図２は図１のＡ部拡大詳細図であり、図示の画像形成装置１は、装置本体１Ａの上部に光走査装置２を備えており、装置本体１Ａの内部中央には画像形成部３が配されている。尚、光走査装置２は、ポリゴンモーター４によって高速で回転駆動される偏向手段としてもポリゴンミラー５、該ポリゴンミラー５によって偏向された光を下方へと折り返す折り返しミラー６等を備えている。

上記画像形成部３は、電子写真方式によって画像を形成するものであって、回転可能に配された像担持体としての感光ドラム７と、その周囲に配された帯電器８、現像装置９、転写装置１０及びクリーニング装置１１を備えている。そして、装置本体１Ａの一側部には着脱可能な給紙カセット１２が装着され、同装置本体１Ａの他側部には排紙トレイ１３が設けられており、給紙カセット１２の近傍には給紙ローラー１４が配置されている。

装置本体１Ａ内の前記画像形成部３の下方には、前記給紙ローラー１４から前記排紙トレイ１３に向かって略水平に延びる搬送路Ｓが形成されており、この搬送路Ｓには排紙トレイ１３に向かってレジストローラー対１５、前記転写装置１０、搬送ベルト１６及び定着装置１７が順次配置されている。

上記定着装置１７は、互いに圧接された状態で回転する定着ローラー１７ａと加圧ローラー１７ｂを備えており、定着ローラー１７ｃの内部には加熱手段としてヒーター１７ｃ（図２参照）が配置されている。又、装置本体１Ａ内の定着装置１７の上方には排気ダクト１８が配置されている。ここで、排気ダクト１８は、定着装置１７の上方を垂直に延びた後、直角に折り曲げられ、装置本体１Ａの側部上方に開口する排気口１ａに接続されており、その内部にはファン１９と冷却手段２０が配置されている。

次に、上記冷却手段２０の構成の詳細を図３及び図４に基づいて以下に説明する。

図３は冷却手段を構成するヒートパイプのシステム構成図、図４は排気ダクト内に設置された冷却手段を示す斜視図である。

本実施の形態では、排気ダクト１８内に設置された冷却手段２０は、図３にその回路構成を示すヒートパイプ２１の蒸発器２２とこれに取り付けられたヒートシンク２３及び冷却ファン２４（図４参照）によって構成されており、ヒートシンク２３は熱伝導率の高い金属で構成され、その内部には排気が通過する複数の流路２３ａが形成されている。

ヒートパイプ２１は、圧縮機２５、凝縮器２６、膨張弁２７及び前記蒸発器２２を冷媒配管によって接続して閉回路として構成されており、凝縮器２６は定着装置１７に設置されている。尚、ヒートパイプ２１の内部には状態変化を繰り返すことによって熱を授受する冷媒が充填されている。

次に、以上のように構成された画像形成装置１の画像形成動作について説明する。

画像形成動作が開始されると、画像形成部３においては感光ドラム７が不図示の駆動手段によって図１の矢印方向（時計方向）に回転駆動され、その表面が帯電器８によって所定の電位に一様に帯電される。そして、パソコン等から送信される電気信号に基づくレーザー光が光走査装置２のポリゴンミラー５に入射され、ポリゴンモーター４によって高速で回転するポリゴンミラー５によって反射することによって偏向されたレーザー光が折り返しミラー６によって折り返されて感光ドラム７上に照射されて該感光ドラム７の表面が露光走査されると、該感光ドラム７上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、この感光ドラム７上に形成された静電潜像は、現像装置９によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として可視像化される。

他方、給紙カセット１２内に収容されている用紙は、給紙ローラー１４によって最上位のものから搬送路Ｓへと送り出され、搬送路Ｓをレジストローラー対１５へと搬送される。そして、レジストローラー対１５においては、用紙は、一時待機状態とされた後、感光ドラム７上のトナー像に同期する所定のタイミングで画像形成部３へと供給される。

画像形成部３においては、感光ドラム７と転写装置１０との間の転写ニップへと供給された用紙は、転写装置１０の作用によって表面に感光ドラム７上のトナー像の転写を受ける。そして、トナー像が転写された用紙は、定着装置１７へと搬送され、この定着装置１７の定着ローラー１７ａと加圧ローラー１７ｂ間の定着ニップを通過する過程で加熱及び加圧されてトナー像の定着を受ける。尚、用紙へのトナー像の転写後に感光ドラム７の表面に残留するトナー（転写残トナー）はクリーニング装置１１によって除去され、表面が清掃された感光ドラム７は次の画像形成動作に備えられる。

而して、定着装置１７にて表面にトナー像が定着された用紙は、搬送ベルト１６によって搬送路Ｓを排紙トレイ１３に向かって搬送され、排紙トレイ１３へと排出されて一連の画像形成動作が終了する。

ところで、上記画像形成動作中に定着装置１７からはＳＶＯＣが発生し、この定着装置１７の周囲のＳＶＯＣを含んだ空気は、ファン１９によって排気ダクト１８へと吸引され、排気ダクト１８から冷却手段２０を通過して排気口１ａから排気として装置本体１Ａ外へ排出されるが、この空気は排気ダクト１８を流れる過程で冷却手段２０によって冷却される。

即ち、図３に示すヒートポンプ２１において圧縮機２５が駆動されると、該圧縮機２５によって冷媒が圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、このガス冷媒は凝縮器２６において定着装置１７に放熱して凝縮して液化し、凝縮器２６から放出される凝縮熱は定着装置１７の定着ローラー１７ａの加熱に供される。

上述のように凝縮器２６において液化した高圧の液冷媒は、膨張弁２７によって減圧されて沸点が下がり、この沸点が下がった液冷媒が蒸発器２２において排気ダクト１８を流れる空気から蒸発熱を奪って蒸発することによって空気が冷却される。具体的には、空気の熱はヒートシンク２３を伝導して蒸発器２２の液冷冷媒に供給され、この熱によって液冷媒が蒸発するために排気ダクト１８を流れる空気が冷却される。ここで、空気に含まれるＳＶＯＣの沸点は比較的高いため、空気を冷却することによってＳＶＯＣの温度が沸点以下に下がって該ＳＶＯＣが液化（又は物質によって固化）し、液化（又は固化）したＳＶＯＣは排気ダクト１８の壁面に付着して除去され、画像形成装置１からのＳＶＯＣの排出が抑えられる。

尚、蒸発器２２において蒸発して気化した低圧ガス冷媒は、圧縮機２５に吸引されて再び圧縮され、以下、前記と同様の状態変化を順次繰り返すことによって定着装置１７に凝縮熱を供給するとともに、蒸発器２２において空気から蒸発熱を奪って該空気を冷却する。

ところで、本実施の形態における定着装置１７の定着設定温度と冷却設定温度（空気の冷却温度）との関係を図５に示すが、本実施の形態では冷却設定温度（空気の冷却温度）を定着装置の定着設定温度に連動させるようにしている。具体的には、定着設定温度の上昇と共に冷却設定温度が低くなるよう制御している。

そして、本実施の形態では、前記定着装置１７の定着温度が設定値を超え、その状態が所定時間以上継続すると、冷却手段２０の設定温度を下げるようにしている。又、定着装置１７が第１の設定時間以上駆動されて定着温度が設定値以下の間に冷却手段２０（ヒートポンプ２１）をＯＮし、定着装置１７の停止後に定着温度が設定温度以下に低下してから第２の設定時間経過した後に冷却手段２０（ヒートポンプ２１）をＯＦＦするようにしている。

次に、本発明に実施例について説明する。

本実施例では、画像形成装置（京セラミタ社製ＫＭ−Ｃ３２３２Ｅ）１を改造してこれにヒートポンプ２１を組み込み、排気ダクト１８内に冷却手段２０を図３及び図４に示すように配置した。そして、この画像形成装置１８をＳＵＳ製の容積５ｍ３のチャンバー内に設置し、風量１５ｍ３で換気を行うようにした。そして、約１時間の換気を行った後、１０分間だけプリントを行い、発生するＳＶＯＣを排気ダクト１８近傍からＴｅｎａｘ管で１００ｍｌ／ｍｉｎの量だけサンプリングした。その後、サンプリングしたＴｅｎａｘ管を加熱脱着装置で脱着し、ＧＣ−ＭＳにて測定してＳＯＶＣの発生量を算出した。その結果を表１に示す。

尚、本実施例では、定着装置１７が加熱された状態が連続して５分間以上になると判断される場合に定着装置１７の定着温度が１７０℃以下の間に冷却手段２０をＯＮし、定着装置１７の停止後に定着温度が１７０℃以下となってから５分間は冷却手段２０をそのまま動作させ（ＯＮし）続け、５分経過後に冷却手段２０をＯＦＦするようにした。

本実施例では、冷却手段２０が連続して１５分間以上動作する場合にヒートポンプ２１を駆動する以外は前記実施例１と同じ条件でＳＶＯＣの発生量を算出した。その結果を表１に示す。尚、表１には、本発明を適用しない画像形成装置（京セラミタ社製ＫＭ−Ｃ３２３２Ｅ）について算出したＳＶＯＣの発生量を比較例として示している。

以上のように、本発明によれば、機内の定着装置１７周辺の空気に含まれる沸点の高いＳＶＯＣは排気ダクト１８内に配置された冷却手段２０によって凝縮温度以下に冷却されることによって液化（物質よっては固化）して排気ダクト１８の壁面に付着して除去されるため、画像形成装置１からのＳＶＯＣの排出が抑えられる。

そして、本実施の形態では、ヒートポンプ２１の凝縮器２６から放出される熱を定着装置１７の加熱に供するようにしたため、エネルギーの有効利用が図られ、定着装置１７のヒーター１７ｃの消費電力を低く抑えて省電力を実現することができる。

又、本実施の形態では、冷却手段２０の設定温度を定着装置１７の定着設定温度に連動させ、例えば定着装置１７の定着温度が設定値を超え、その状態が所定時間以上継続すると、冷却手段２０の設定温度を下げるようにしたため、ＳＶＯＣを液化（又は固化）するために必要なエネルギー（冷却手段２０の駆動エネルギー）を低く抑えて省エネ化を図ることができる。

更に、本実施の形態では、定着装置１７周囲の空気が加熱されることによってＳＶＯＣが発生する以前に冷却手段２０をＯＮし、該冷却手段２０が一旦ＯＮされると、定着装置１７が停止した後、定着温度が設定温度以下に低下してＳＶＯＣが発生しなくなるまで冷却手段２０をＯＮし続けるようにしたため、ＳＶＯＣの排出を確実に抑えることができるという効果が得られる。

尚、以上は本発明をモノクロの画像形成装置に対して適用した形態について説明したが、本発明は、カラー画像形成装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１ 画像形成装置
１Ａ 画像形成装置本体
１ａ 画像形成装置本体の排気口
２ 光走査装置
３ 画像形成部
４ ポリゴンモーター
５ ポリゴンミラー
６ 折り返しミラー
７ 感光ドラム
８ 帯電器
９ 現像装置
１０ 転写装置
１１ クリーニング装置
１２ 給紙カセット
１３ 排紙トレイ
１４ 給紙ローラー
１５ レジストローラー対
１６ 搬送ベルト
１７ 定着装置
１７ａ 定着ローラー
１７ｂ 加圧ローラー
１７ｃ ヒーター
１９ 排気ダクト
２０ 冷却手段
２１ ヒートポンプ
２２ 蒸発器
２３ ヒートシンク
２３ａ ヒートシンクの流路
２４ 冷却ファン
２５ 圧縮機
２６ 凝縮器
２７ 膨張弁
Ｓ 搬送路

Claims (2)

1. 機内の定着装置周辺の空気を機外へと排出する排気ダクトを備える画像形成装置において、
   前記排気ダクト内に、ヒートポンプの蒸発器及びこれに取り付けられたヒートシンクで構成される冷却手段を設け、前記ヒートポンプの凝縮器から放出される熱を前記定着装置の加熱に供すると共に、
   前記冷却手段の設定温度を前記定着装置の定着設定温度に連動させ、前記定着装置の定着温度が設定値を超え、その状態が所定時間以上継続すると、前記冷却手段の設定温度を下げることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記定着装置が第１の設定時間以上駆動されて定着温度が設定値以下の間に前記冷却手段をＯＮし、前記定着装置の停止後に定着温度が設定温度以下に低下してから第２の設定時間経過した後に前記冷却手段をＯＦＦすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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