JP6016823B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、シートに転写されたトナーを定着させる定着装置が搭載される。定着装置は、予め定められた定着温度まで加熱される加熱ローラーと、その加熱ローラーに圧接しながら回転可能な加圧ローラーとを備える。そして、シートに転写されたトナーは、加熱ローラー及び加圧ローラーのニップ領域を通過する際に溶融されてシートに定着する。

ところで、近年では、定着装置におけるＶＯＣ（揮発性有機化合物：Volatile Organic Compounds）だけでなく、ＵＦＰ（超微粒子：Ultra Fine Particle）の放出個数を抑制することが望まれる。例えば、このＵＦＰは、定着装置の加熱ローラー及び加圧ローラーに用いられるシリコン系の材料を加熱することにより発生することがわかっている。これに対し、定着装置で発生するＵＦＰを静電吸着により除去する構成が知られている（例えば特許文献１参照）。例えば、ＵＦＰが正極性又は負極性のいずれかに帯電された後、そのＵＦＰが逆極性の負電極又は正電極を用いて捕集される構成が考えられる。

特開２０１０−２８０３号公報

しかしながら、ＵＦＰを正極性又は負極性のいずれかに帯電させる構成では、その極性に帯電しにくいＵＦＰを捕集することができない。

本発明の目的は、ＵＦＰの排出個数を抑制することのできる画像形成装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係る画像形成装置は、定着装置と、排気機構と、第１帯電手段と、第２帯電手段と、を備える。前記定着装置は、シートに転写されたトナーを加熱して前記シートに定着させる。前記排気機構は、前記定着装置から排出される空気を分岐させた後に合流させる第１経路及び第２経路を有する。前記第１帯電手段は、前記第１経路を通過する超微粒子を正極性に帯電させる。前記第２帯電手段は、前記第２経路を通過する超微粒子を負極性に帯電させる。

本発明によれば、画像形成装置からのＵＦＰの排出個数を抑制することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の排気機構の構成を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置におけるＵＦＰ及びＶＯＣのエミッション率の抑制結果を示す図である。

以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

［画像形成装置１０の概略構成］
まず、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１０の概略構成について説明する。

図１に、前記画像形成装置１０は、画像形成部３及び給紙部４などを備えるプリンターである。なお、ファクシミリー、コピー機、及び複合機なども本発明に係る画像形成装置の一例である。

前記画像形成部３は、パーソナルコンピューター等の情報処理装置から入力された画像データに基づいてシートに画像を形成する電子写真方式の画像形成部である。具体的に、前記画像形成部３は、感光体ドラム３１、帯電装置３２、光走査装置（ＬＳＵ）３３、現像装置３４、転写ローラー３５、クリーニング装置３６、定着装置３７、排気機構３８、及び排紙トレイ３９を備える。そして、前記画像形成部３では、前記給紙部４に着脱可能な給紙カセット４１から供給されるシートに以下の手順で画像が形成され、画像形成後のシートが前記排紙トレイ３９に排出される。なお、前記シートは、紙、コート紙、ハガキ、封筒、及びＯＨＰシートなどのシート材料である。

まず、前記帯電装置３２によって前記感光体ドラム３１が所定の電位に一様に帯電される。次に、前記光走査装置３３により前記感光体ドラム３１の表面に画像データに基づく光が照射される。これにより、前記感光体ドラム３１の表面に画像データに対応する静電潜像が形成される。そして、前記感光体ドラム３１上の静電潜像は前記現像装置３４によってトナー像として現像（可視像化）される。なお、前記現像装置３４には、前記画像形成部３に着脱可能なトナーコンテナ３４Ａからトナー（現像剤）が補給される。続いて、前記感光体ドラム３１に形成されたトナー像は前記転写ローラー３５によってシートに転写される。その後、シートに転写されたトナーは、そのシートが前記定着装置３７で加熱されて溶融定着する。なお、前記感光体ドラム３１の表面に残存したトナーは前記クリーニング装置３６で除去される。

ここに、前記定着装置３７は、図１に示すように、前記定着装置３７の筐体に回動可能に支持される一対の加熱ローラー３７１及び加圧ローラー３７２を備える。また、前記定着装置３７は、前記加熱ローラー３７１の内部に配置されたハロゲンヒーターなどの加熱部３７３を備える。なお、前記加熱部３７３は、前記加熱ローラー３７１の外部に配置され、前記加熱ローラー３７１を誘導加熱するＩＨヒーターであってもよい。そして、前記加熱ローラー３７１は、前記加熱部３７３によって予め定められた定着温度まで加熱される。前記定着温度は、例えば２００℃〜２２０℃である。

前記加熱ローラー３７１は、外周面がＰＦＡ又はＰＴＦＥなどのフッ素系塗料で覆われている。これにより、シート上のトナーが、前記加熱ローラー３７１に付着することなくシートに定着する。また、前記加熱ローラー３７１は、内周面に変成シリコンの接着剤により金属酸化物による黒色塗装が施されている。これにより、前記加熱部３７３の熱が効率良く前記加熱ローラー３７１に吸収される。

前記加圧ローラー３７２の材料には、弾性を有するシリコンゴムなどの弾性部材が含まれる。また、前記加圧ローラー３７２は、不図示の付勢機構によって前記加圧ローラー３７２側に付勢されており、前記加熱ローラー３７１に圧接した状態で回転可能である。これにより、前記加熱ローラー３７１及び前記加圧ローラー３７２の間にニップ領域が形成される。そして、前記定着装置３７では、モーター（不図示）の駆動力で前記加熱ローラー３７１が回転駆動されることにより、前記加熱ローラー３７１に圧接された前記加圧ローラー３７２が従動して回転する。シートに転写されたトナーは、前記シートが前記加熱ローラー３７１及び前記加圧ローラー３７２の間のニップ領域を通過する際に加熱されて前記シートに定着する。

ところで、前記加熱ローラー３７１の内周面の黒色塗装に用いられる前記変成シリコンは、前記加熱部３７３によって加熱されることにより所定温度以上に達した場合にＵＦＰとなるシロキサン成分を揮発することがある。また、前記加圧ローラー３７２の材料に用いられるシリコンゴムも加熱されることにより所定温度以上に達した場合にＵＦＰとなるシロキサン成分を揮発することがある。これに対し、前記定着装置３７で発生するＵＦＰを正極性又は負極正に帯電させ、それとは逆極性の電極を用いて捕集する構成が考えられる。しかしながら、正極性又は負極性のいずれかに帯電させる構成では、その極性に帯電しにくいＵＦＰを捕集することができない。一方、前記画像形成装置１０では、下記の構成によりＵＦＰの発生個数が抑制される。

［排気機構３８］
続いて、図２を参照しつつ、前記排気機構３８について説明する。

前記排気機構３８は、前記定着装置３７から前記画像形成装置１０の外部に空気を排出可能である。具体的に、前記排気機構３８は、第１経路３８１と、第２経路３８２と、第３経路３８３と、第４経路３８４と、送風ファン３８５と、第１放電電極３８６と、第２放電電極３８７と、電源３８８と、電源３８９と、フィルター部材３９０とを備える。前記排気機構３８では、前記第１経路３８１、第２経路３８２、第３経路３８３、及び第４経路３８４により前記定着装置３７から機外に空気を導く排気ダクトが形成されている。

前記第１経路３８１及び前記第２経路３８２は、前記定着装置３７から排出されて前記第３経路３８３を通過した空気を分岐させた後に前記第４経路３８４で合流させる分岐経路である。前記第３経路３８３は、前記定着装置３７の近傍に設けられた吸気口３８Ａを有する。なお、前記吸気口３８Ａは、前記定着装置３７の主走査方向（図２における奥行き方向）の一端部の近傍に設けられている。また、前記第４経路３８４は、前記画像形成装置１０の外部に空気を排出する排気口３８Ｂを有する。

前記送風ファン３８５は、前記第３経路３８３の前記吸気口３８Ａから吸引した空気を前記排気口３８Ｂに向けて送風する。前記第３経路３８３の前記吸気口３８Ａから吸い込まれた空気は、前記第１経路３８１及び前記第２経路３８２を経て前記第４経路３８４から前記画像形成装置１０の機外に排出される。

前記第１放電電極３８６は、前記第１経路３８１内に設けられた放電ワイヤー又は針電極などである。例えば、前記第１放電電極３８６が放電ワイヤーである場合、前記放電ワイヤーは、前記第１経路３８１の送風方向に沿って長尺状であることが考えられる。そして、前記第１放電電極３８６は、前記電源３８８に接続されており、前記電源３８９から正極性の直流電圧が印加されることにより放電し、前記第１経路３８１のＵＦＰを正極性に帯電させる。前記正極性の直流電圧は、例えば＋１０ｋＶである。なお、前記第１経路３８１内壁には、前記第１放電電極３８６に対応するアース電極が設けられる。ここに、前記第１放電電極３８６が第１帯電手段の一例である。

一方、前記第２放電電極３８７は、前記第２経路３８２内に設けられた放電ワイヤー又は針電極などである。例えば、前記第２放電電極３８７が放電ワイヤーである場合、前記放電ワイヤーは、前記第２経路３８２の送風方向に沿って長尺状であることが考えられる。そして、前記第２放電電極３８７は、前記電源３８９に接続されており、前記電源３８９から負極性の直流電圧が印加されることにより放電し、前記第２経路３８２のＵＦＰを負極性に帯電させる。前記負極性の直流電圧は、例えば−１０ｋＶである。なお、前記第２経路３８２内壁には、前記第２放電電極３８７に対応するアース電極が設けられる。ここに、前記第２放電電極３８７が第２帯電手段の一例である。

そして、前記第４経路３８４の前記排出口３８Ｂには、前記フィルター部材３９０が設けられている。これにより、前記フィルター部材３９０は、前記排気機構３８の送風方向における前記第１経路３８１及び前記第２経路３８２の合流後の位置で空気中のＵＦＰを捕集する。ここに、前記フィルター部材３９０が捕集手段の一例である。なお、前記フィルター部材３９０が、前記電源３８８から供給される直流電圧によって正極性に帯電されること、又は前記電源３８９から供給される直流電圧によって負極性に帯電されることも考えられる。

このように構成された排気機構３８では、前記第１経路３８１から前記第４経路３８４に流入する正極性に帯電したＵＦＰと、前記第２経路３８２から前記第４経路３８４に流入する負極性に帯電したＵＦＰとが前記第４経路３８４で合流する。そして、前記第４経路３８４では、異なる極性に帯電した複数のＵＦＰ同士が吸着して一つのＵＦＰとなる。これにより、前記第４経路３８４から排出されるＵＦＰの個数は、前記第３経路３８３に吸い込まれたＵＦＰの個数に比べて減少し、前記画像形成装置１０から排出されるＵＦＰの個数が抑制される。

さらに、前記第４経路３８４において複数のＵＦＰが吸着した後のＵＦＰのサイズは、前記第３経路３８３に吸い込まれたＵＦＰのサイズに比べて大きくなるため、前記フィルター部材３９０によって捕集されやすくなる。これにより、前記画像形成装置１０から排出されるＵＦＰの個数が抑制される。

ところで、前記フィルター部材３９０の送風方向下流側に、前記第１放電電極３８６を有する前記第１経路３８１、前記第２放電電極３８７を有する前記第２経路３８２、及び前記フィルター部材３９０を有する前記第４経路３８４が更に配置されることが考えられる。即ち、前記排気機構３８が、ＵＦＰを凝縮及び捕集するための構造を複数段備えることが考えられる。これにより、前記排気機構３８から排出されるＵＦＰの個数をより抑制することが可能となる。

また、前記排気機構３８が、前記フィルター部材３９０に代えて、又は前記フィルター部材３９０に加えて、他の手法によってＵＦＰを捕集する捕集部を更に備えることが考えられる。例えば、前記画像形成装置１０が、前記第４経路３８４の空気に旋回によって生じる遠心力を作用させて空気と塵埃とを分離するサイクロン方式の集塵装置を前記捕集部として備える構成が考えられる。また、前記画像形成装置１０が、前記第４経路３８４に設けられ、ＵＦＰを静電吸着するために正極性に帯電された電極と負極性に帯電された電極とのいずれか一方又は両方を前記捕集部として備える構成も考えられる。

［実施例］
以下、前記画像形成装置１０におけるＵＦＰの発生個数の測定結果について説明する。

より具体的に、測定条件として、京セラドキュメントソリューションズ株式会社製のプリンター「ＦＳ−４３００ＤＮ」に前記排気機構３８を装着して構成された前記画像形成装置１０を約５ｍ^３のステンレス製の筐体内に配置する。なお、この筐体の内部空気に対して、ブロアーなどによって６７Ｌ／ｍｉｎの流速で換気を行う。また、前記送風機構３８の前記送風ファン３８５は、前記第３経路３８３への吸気流量が１０Ｌ／ｍｉｎとなるように駆動する。さらに、前記電源３８８から前記第１放電電極３８６に＋１０ｋＶの直流電圧を印加し、前記電源３８９から前記第２放電電極３８７に−１０ｋＶの直流電圧を印加する。そして、１時間の換気後に１０分間の連続印刷を実行し、その１０分間に発生するＵＦＰの個数を前記ＦＭＰＳによって測定した。かかる測定は、ドイツ連邦環境庁が定める環境ラベル制度「ブルーエンジェル」の新認定基準ＲＡＬ−ＵＺ１７１に従って行った。また、比較例として、前記画像形成装置１０に前記排気機構３８が装着されていない状態についても測定を行った。

なお、ＵＦＰの個数の測定には、ＴＳＩ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ製のＦＭＰＳ（高速応答型モビリティーパーティクルサイザー Ｍｏｄｅｌ ３０９１）を用いた。前記ＦＭＰＳでは、入力される空気中の粒子が荷電され、その粒子が、ＵＦＰに対応する予め定められた移動距離の位置に配置された電極に付着することにより流れる電流値に基づいてＵＦＰの発生個数が計測される。なお、ＵＦＰの個数の計測手法としては、前記画像形成装置１０から排出される空気を撮像素子で撮影した結果に基づいて、予め定められたサイズ以下の粒子の個数をカウントする方式が用いられることも考えられる。

また、ＵＦＰの個数の測定と共に、前記画像形成装置１０で発生するＶＯＣを、活性炭系の吸着剤が収容された吸着管により１００ｍｌ／ｍｉｎでサンプリングした。さらに、ＶＯＣについては、前記画像形成装置１０の停止後も引き続き５０分間のサンプリングを行った。そして、サンプリングした吸着管を加熱脱着装置で脱着し、ガスクロマトグラフ質量分析計（ＧＣＭＳ）でＶＯＣの発生量を測定した。なお、ＶＯＣ量は、ドイツ連邦環境庁が定める環境ラベル制度「ブルーエンジェル」のエミッション率の計算式に従って算出した。

ここに、図３は、前記画像形成装置１０から排出されるＵＦＰ及びＶＯＣ各々のエミッション率を示す図であって、実施例１及び実施例２は前記排気機構３８が装着された場合を示し、比較例は前記排気機構３８が装着されていない場合を示す。また、実施例２は、前記排気機構３８のうち前記フィルター部材３９０を備えていない場合を示す。

図３を参照すれば、前記排出機構３８を備える実施例１及び実施例２の前記画像形成装置１０におけるＵＦＰのエミッション率は、前記排出機構３８を備えていない比較例の前記画像形成装置１０に比べて抑制されていることがわかる。また、前記フィルター部材３９０を備える実施例１の前記画像形成装置１０におけるＵＦＰのエミッション率は、前記フィルター部材３９０を備えていない実施例２の前記画像形成装置１０に比べて抑制されている。特に、ドイツ連邦環境庁が定める環境ラベル制度「ブルーエンジェル」において、ＵＦＰのエミッション率の基準値が３．５×１０^１１個に設定されているところ、実施例１及び実施例２では、ＵＦＰのエミッション率が前記基準値以下に抑制されている。

また、図３に示されているように、前記排出機構３８を備える実施例１及び実施例２の前記画像形成装置１０におけるＶＯＣのエミッション率も、前記排出機構３８を備えていない比較例の前記画像形成装置１０に比べて抑制される。特に、前記フィルター部材３９０を備える実施例１の前記画像形成装置１０におけるＶＯＣのエミッション率は、前記フィルター部材３９０を備えていない実施例２の前記画像形成装置１０に比べて抑制される。

１ ：制御部
２ ：表示入力装置
３ ：画像形成部
４ ：給紙部
１０：画像形成装置
３７：定着装置
３７１：加熱ローラー
３７２：加圧ローラー
３７３：加熱部
３８：排気機構
３８Ａ：吸気口
３８Ｂ：排気口
３８１：第１経路
３８２：第２経路
３８３：第３経路
３８４：第４経路
３８５：送風ファン
３８６：第１放電電極
３８７：第２放電電極
３８８：電源
３８９：電源
３９０：フィルター部材

Claims (1)

1. 圧接した状態で配置される加熱ローラー及び加圧ローラーと前記加熱ローラーを２００℃〜２２０℃の定着温度まで加熱する加熱部とを備え、シートに転写されたトナーを加熱して前記シートに定着させる定着装置と、
   前記定着装置の直上に設けられた吸気口から上方に延びて直角に曲折する第３経路と、前記第３経路を経て前記定着装置から排出される空気を分岐させた後に合流させる第１経路及び第２経路と、前記第１経路及び前記第２経路の合流後の経路であって前記第１経路及び前記第２経路の分岐前の前記第３経路の延長線上に形成された第４経路とを有する排気機構と、
   前記第１経路を通過する超微粒子を正極性に帯電させる第１帯電手段と、
   前記第２経路を通過する超微粒子を負極性に帯電させる第２帯電手段と、
   前記第１経路及び前記第２経路の合流後の前記第４経路上の位置で前記超微粒子を捕集するフィルター部材と、
   を備え、
   前記加圧ローラーは、所定温度以上に達した場合にシロキサン成分を揮発するシリコンゴムを含み、
   前記加熱ローラーは、フッ素系塗料で外周面が覆われており、所定温度以上に達した場合にシロキサン成分を揮発する変成シリコンの接着剤により金属酸化物による黒色塗装が内周面に施されており、
   前記フィルター部材が、前記第１帯電手段から供給される直流電圧によって正極性に帯電され、又は前記第２帯電手段から供給される直流電圧によって負極性に帯電され、
   前記第１帯電手段が放電ワイヤーであり、前記放電ワイヤーが前記第１経路の送風方向に沿って長尺状である画像形成装置。

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