JPH0729010B2 - 電子写真装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 記録紙上のトナー像を定着するのにフラッシュランプを
用いる電子像記録装置における煙とトナー粉塵除去用の
エアーフイルタである。本発明では帯電性特性をもつ繊
維状材料よりなる第１のフイルタユニットを流入するエ
アーの入口側に配置したことを特徴とし、複数のフイル
タユニットよりなる。この第１のフイルタユニットは比
較的大きい開口孔をもち、反対の極性を持つトナー粒子
を吸引する。従ってトナー粒子の大部分は第１のフイル
タユニットで除去され、エアーは容易に次段のフイルタ
ユニットに流入して煙が除去される。これによりエアー
フイルタの耐用期間が著しく延長可能となった。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電子写真記録装置或いは静電記録装置等のトナ
ー像を記録紙上に形成し、フラッシュランプにより定着
する装置において、定着時に発生する煙をトナー粉塵と
共に除去するエアーフイルタに関する。

〔従来の技術〕

プリンタ、複写機等の電子像記録装置においては静電的
な潜像が光感光性ドラム上に形成され、潜像は現像器に
よりトナー像に変換現像される。次いでトナー像は記録
紙に転写された後定着手段で定着される。

定着手段は通常二つのヒートローラよりなり、記録紙を
二つのローラ間を通すことによりトナー像はローラの圧
力のもとで加熱されることにより定着される。然しなが
ら記録速度の向上と共にヒートローラを用いずにフラッ
シュランプを用い加熱定着する手段が導入されて来た。
この方法は定着プロセスで煙を発生するので、煙と共に
他のトナー粒子のような粉塵も除去するエアーフイルタ
を定着器と排気ブロワとの間の排気ダクトに設置するこ
とを必要とする。

通常、顔料および樹脂材料を含むトナー粒子は定着工程
で溶融すると数種類のガスとなって蒸発しこれが煙とな
る。

従来このようにして発生した煙はエアーフイルタで除去
している。このようなエアーフイルタはガラス繊維或い
は合成繊維等よりなり、異なった開口孔を持つ一つ、或
いは複数のフイルタユニットにより構成される。フイル
タユニットは流出する排気エアーの通路に縦接して配置
され、エアーの流れの上流側には最も大きい開口孔のフ
イルタユニットを配置し、開口孔の大きさに従って順次
積層される。

第12（ａ）図、及び第12（ｂ）図は電子像記録装置の原
理を説明するためのものでエアーフイルタの設置場所を
説明するためのレーザプリンタの模式的断面図を示す。
第12（ａ）図は連続紙を用いる構造を示し、第12（ｂ）
図はカット紙を用いる場合の構造を示すもので基本的な
印刷の原理は変わらない。

第12（ａ）図において、その表面に光感光性材料を塗布
せる光感光性のドラム１が設置され、ドラムは矢印の方
向に回転する。レーザ光線、レンズ系、反射系（これら
は図示せず）等を含む光学系２は光４をドラムの表面上
の一端より他端に照射する。この際光はCPU、或いはこ
れに相当する装置に接続されたバッファユニット３より
の印刷像に応じた信号によって制御される。

光感光性ドラム１は光学系２よりの光４により露光され
る位置に来る前にコロナ帯電器５により電気的に均一に
帯電される。露光工程では帯電せるドラム１の表面には
印刷像に対応せる静電的な潜像が形成される。ドラムが
更に回転するとその表面はトナー粒子を用いた現像器６
に曝されるがこの際静電的な潜像はトナー像に変換され
る。更にドラム１が回転するとトナー像はホッパ８より
転写器９に供給される記録紙７の上に転写される。ドラ
ム１は更に回転すると除電器10に曝され、残っているト
ナー粒子はクリーニングブラシュ11により除去され回収
器12に回収される。

トナー像は転写せる記録紙７は定着器13に移動した後ス
タッカ14に貯蔵される。定着器13は通常低速の電子記録
装置では二つのヒートローラよりなる構造が用いられて
いる。この場合エアーフイルタは必要としない。温度が
高くなったエアーを装置外を排出するだけで充分であ
る。高速の印刷速度が要求されるとフラッシュランプ型
の定着器が使用される。この際には定着工程で発生する
煙を除去するために排気の通路にエアーフイルタを設置
しなければならない。

従来の技術においては、エアーフイルタは第13図、第14
図に示す如き構造を用いる。第13図は日本の公開特許と
して石川等による特開昭56−54467、第14図は伊藤等に
よる特開昭58−83879により開示されたものである。第1
3図は記録紙７はフラッシュランプ21を含む定着器13に
曝され、煙はブロワ22によりダクト23に吸い込まれる。
エアーフイルタ15は縦接してエアーの流路に設置され
る。第14図は円筒形のエアーフイルタ15は定着器13と放
熱器24の上部に配置されて、記録紙７はダクト23の右側
の開口部を通って中に入って下方に垂直に定着器13と放
熱器24の間を走る。小さい煙の粒子はエアーフイルタ15
に捕捉される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記に説明せる如く従来構造のエアーフイルタを用いて
フラッシュランプ方式で定着すると、周辺の雰囲気中に
浮遊している通常煙の粒子よりも大きい多数のトナー粒
子がエアーフイルタに引き寄せられてフイルタの目詰ま
りを起こす。その結果エアーの流れに対して抵抗が増加
してエアーフイルタの機能は短時間で急速に劣化する問
題を生ずる。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕

上記問題点を解決するため本発明では帯電特性をもった
繊維状誘電体材料よりなるフイルタユニットをエアーの
流入側に配置し、粒子の大きい反対の帯電特性をもつト
ナー粒子は、このフイルタユニットで捕捉し、粒子径の
小さい煙の粒子はこのフイルタユニットを容易に通過し
て、開口孔の寸法を小さくした帯電特性のない通常のフ
イルタユニットにより煙を捕捉するエアーフイルタ構造
により解決することが出来る。

帯電特性をもつ繊維状材料の製作には帯電剤を塗布する
方法、或いは繊維の製作工程で静電的に電荷を注入する
方法等が用いられる。

前者の方法は、負の帯電特性を利用する場合には弗化ビ
ニリデンを溶解せるメチールエチールケトン溶液を繊維
状材料に塗布、乾燥させることにより、また正の帯電特
性を利用する場合はスチレンアクリールを溶解せるメチ
ールエチールケトン溶液を繊維状材料に塗布、乾燥さる
ことにより得られる。このような処理を施した繊維状の
材料はフイルタユニットとして動作させるとトナー粒
子、あるいはエアーの粒子との摩擦によりそれぞれ負、
或いは正に帯電する。

又、静電荷を注入する方法は、従来より時には繊維状エ
レクトレット（fibrous electret）とも呼ばれている。
繊維状エレクトレットは通常、誘電体を加熱して、それ
を強電界中に置くことにより帯電したり、或いは分極し
た誘電体材料として定義されている。静電荷を埋め込ん
だ繊維状誘電体材料の製造には多くの方法があり、繊維
状エレクトレットなる名称を用いない場合もある。繊維
状エレクトレットは、例えば日本特許・特開昭No.54−1
13900,55−67313,60−168510,60−168511、及び61−462
15等に述べられている。

従って以後本発明においては、上述の如き帯電特性をも
つ繊維状材料を総合して”帯電性繊維状材料”と呼称す
る。

帯電性の繊維状材料よりなるフイルタユニットがエアフ
イルタの第一段階に配置されると、静電的に反対の極性
に帯電されたトナー粒子を引き寄せる。エアー中のトナ
ー粒子は大部分除去されトナー粒子よりも寸法の小さい
粒子よりなる煙は、それに続くフイルタユニットに流入
し、そこで煙は除去される。

本発明の原理を説明するために第１図、第２（ａ）図、
第２（ｂ）図を用いる。第１図は本発明によるエアーフ
イルタ30の部分断面図である。エアーフイルタ30は５個
のフイルタユニット31〜35よりなる。各積層されたフイ
ルタユニットは平面状とする。煙とトナー粉塵を含んだ
エアーは上面側よりエアーフイルタ30に流入し、フイル
タユニット31〜35を通り抜けて排出される。第２（ａ）
図、第２（ｂ）図はフイルタユニット31の拡大せる断面
図、及び上面図をそれぞれ示す。

エアーフイルタ30の第１フイルタユニット31は広いフイ
ルタ面を得るため帯電性繊維状材料を折り畳んだシート
311と波型に加工せる金属のセパレータ312よりなる。セ
パレータ312は折り畳んだシート311の波型の間に挿入さ
れ、それぞれのセパレータは平行である。第２から第５
迄のフイルタユニット32〜35は通常の繊維状の材料、例
えばグラスファイバ、あるいは合成繊維等よりなり静電
気的な帯電特性はもたない。これらは規定の開口孔の大
きさの順序に従って積み重ねられている。出口側のフイ
ルタユニット、或いは第４図の５番目のフイルタユニッ
ト35の開口孔が最も小さい。

若しトナー粒子が記録装置で正極性に帯電している場合
は第１のフイルタユニット31は負極性の帯電特性の繊維
状材料を用い、若しトナー粒子が負極性に帯電している
場合はフイルタユニット31は正極性の帯電性繊維材料を
用いる。

動作中はトナー粒子の大部分は折り畳んだシート311の
帯電性繊維状材料の広い表面積に引き寄せられ、煙と残
留せるトナーを含むエアーが第２のフイルタユニット32
に流入する。煙の粒子はその粒子の大きさに応じて５番
目のフイルタユニット35迄流れる間に濾過される。

〔実施例〕

第３図は本発明による円筒型のエアーフイルタ30の側面
図を部分的には断面図で示す。第４図は第３図のエアフ
イルタの端面図であり部分断面図も示している。一番外
側のフイルタユニット31は本発明による帯電性繊維状材
料よりなり、動作時にトナー粒子の極性と反対の帯電特
性を示す帯電剤を塗布しているか、或いは初期より静電
荷を埋込んだ繊維状の材料よりなり反対の極性を持つト
ナー粒子が引きつけられる。第２のフイルタユニット32
と第３のフイルタユニット33は通常のガラス繊維或いは
合成繊維よりなる。第２のフイルタユニット32は第１の
フイルタユニット31の内側に隣接して設置され、第３の
フイルタユニット33は第２のフイルタユニット32の内面
に隣接して設置されている。更に、波打ち型に整形され
たシート状の第４のフイルタユニット34がフイルタユニ
ット33の内側に配置されている。これらの４個のフイル
タユニットがエアーフイルタ30を構成して網目の大きい
アルミのラス36,37により支持されている。

現像に平均10ミクロンの大きさのトナーを使用すると、
各フイルタユニットは下記の大きさの開口孔を持つ如く
製作される。即ち第１のフイルタユニット31は10〜20ミ
クロン、第２のフイルタユニット32は５〜10ミクロン、
第３のフイルタユニット33は５ミクロン、第４のフイル
タユニット34は１ミクロン以下となる如く選ばれる。こ
こで云う開口孔寸法とは、この寸法よりも大きい粒子サ
イズの塵埃は大部分が濾過時捕捉される寸法である。

第５図はエアーフイルタ30をフイルタ装置に設置したと
きの模式的装置を示す。エアーフイルタ30は脱臭フイル
タ41と共にケース39に軸方向に直列に配置され、両者で
フイルタ組立体40を形成している。ケース39は開口部42
を持ち、それを通してブロワ43により煙とトナー粉塵を
吸い込む。エアーは円筒形のケース39の下部よりエアー
フイルタ30に流入する。煙とトナー粉塵が除去されて
後、エアーは隣接の脱臭用の部屋に矢印の方向に沿って
流入する。脱臭はエアーを活性炭粒子よりなる脱臭フイ
ルタ41を通すことにより達成する。濾過されたエアーは
ブロワ43の吐出口45より装置の外部に排出される。圧力
センサ44が排気ダクト46の途中に設置され、エアーフイ
ルタ30が煙とトナー粉塵で目詰りを起こしたときに動作
して印刷動作を停止する。

第６図でフイルタ装置が第12（ａ）図、第12（ｂ）図で
器の定着13とどのような配置関係にあるかを示す。記録
紙７は垂直方向に下りてきて左側より定着器13内のフラ
ッシュランプに照射される。加熱された周辺の煙とトナ
ー粉塵を含むエアーは上方に立ち上がり記録紙７の両側
に配置された吸入口47に吸い込まれ、ダクト49を通って
フイルタ組立体40に流入する。

第７図は他の形式のフイルタ組立体50を示す、ここでは
脱臭フイルタは煙とトナー粉塵用のエアフイルタと一体
化している。第８図に円筒形のフイルタ組立体50の壁部
を部分的に断面図でその構造の詳細を示している。アル
ミのラス36と４個のフイルタユニット51〜54の構造は殆
ど第３図と同一である。これらのフイルタユニットの内
部に脱臭フイルタ55が配置されている。

第９図は広いフイルタ表面積を必要とする場合の配置で
平面型のフイルタ組立体60が用いられる。その部分断面
図を第10図に示す。フイルタ組立体60は同様に２個のア
ルミのラス36と37に支持され一体化された形式で、エア
ーフイルタは帯電性繊維状材料よりなるフイルタユニッ
ト61と通常のガラス繊維よりなるフイルタユニット62を
含み、更に平面型の脱臭フイルタ64を含んでいる。フイ
ルタユニット61、62は積層された後、金属のセパレータ
62により折り畳まれた形状となっている。

第５、７、９図の３種類の構造は装置の記録速度によっ
て選択的に使い別けられる。高速記録を要求される時
は、広い表面積を得やすいフイルタ組立体として第９図
の形式のフイルタ組立体が好ましい。これらの３種類の
エアフイルタに用いられる第１のフイルタユニット31,5
1,61はトナー粒子と反対の極性の帯電特性を示す帯電性
繊維状材料で製作されている。フイルタ組立体に吸い込
まれた煙とトナー粉塵を含むエアーはそれぞれ第１のフ
イルタユニット31,51,あるいは61で濾過され、煙の粒子
よりも比較的大きい寸法のトナー粒子は第１のフイルタ
ユニットの静電気の力で引き寄せられそこに付着する。
煙と残存するトナー粒子を含むエアーは、容易に第２
（ａ）図、２（ｂ）図、或いは第10図にそれぞれ示され
る分離金属板313或いは63で形成される隙間を通って第
２のフイルタユニットの表面に到達する。トナー粒子の
大部分は第１のフイルタユニットで集められるのでそれ
に続くフイルタユニットでの目詰まりは著しく緩和され
る。エアフイルタの耐久性は著しく改善される。

本発明のフイルタ組立体を用いた実験結果は第11
（ａ）,11（ｂ）図に示す。第11（ａ）図は印刷紙の枚
数とフイルタ組立体での圧力降下との関係を示し、第11
（ｂ）図は印刷紙の枚数と集塵せる煙とトナー粉塵の重
量との関係を示す。本発明のエアーフイルタを用いて実
験を３回行った結果をそれぞれカーブa,b,cで示す。約1
00万枚の印刷をして、40グラム以上の煙とトナー粉塵を
集塵したとき、圧力降下は250mm水柱より330mm水柱に上
昇した結果を得た。一方従来の通常のフイルタ組立体を
使用した時僅か５万シートの印刷で圧力降下は220mm水
柱より320mm水柱に急激に上昇し、且つ煙とトナー粉塵
の集塵量は僅かである（鎖線と×印で示す）。

フイルタ組立体の僅か３種類の実施例を説明したが、本
発明はその精神あるいは本質から離れることなく、その
他のフイルタユニットと組合せて他の形式にても実施可
能である。本発明は第１のフイルタユニットに静電的に
帯電せる繊維状材料を用いることにより反対の極性を持
つ塵埃をフイルタ組立体の入口で集めることに特徴があ
る。今回開示せる実施例は、あらゆる面で説明の為のも
のでありこれに制約されるものでない。上記の説明以外
にこれに付属せるクレームに示された発明の範囲は、ク
レーム内容と同等の意味内容でのすべての変更を含んで
いるものである。

〔発明の効果〕

本発明のエアーフイルタ構造を用いることによりトナー
像をフラッシュランプで定着する電子像記録装置におい
て煙とトナー粉塵除去用のエアーフイルタの動作寿命を
著しく改善することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を説明するエアーフイルタの部分
断面図、 第２（ａ）図、第２（ｂ）図は本発明による第１図の第
１のフイルタユニットの断面図と上面図をそれぞれ示
す、 第３図は本発明による円筒型エアーフイルタとしての実
施例の側面図で部分的に断面図で示す、 第４図は第３図のエアーフイルタの端面図を部分的断面
図を含めて示す、 第５図は本発明のフイルタ組立体としての構造と配置を
模式的に示す、 第６図はフイルタ組立体の記録装置内での定着器との相
対的な関係を示す、 第７図は本発明の他の実施例として脱臭フイルタを塵埃
除去フイルタと一体化せるフイルタ組立体の配置を示
す、 第８図は第７図のフイルタ組立体の部分断面を示す、 第９図は更に本発明の他の実施例で、ここでは平面型フ
イルタユニットが使用されている、 第10図は第９図フイルタ組立体の部分断面図を示す、 第11（ａ）図、第11（ｂ）図は本発明によるフイルタ組
立体を用いた実験結果を示す、第11（ａ）図は印刷紙の
枚数とフイルタ組立体での圧力差の関係を示し、第11
（ｂ）図は印刷紙の枚数と集塵せる煙と塵埃の重量との
関係を示す、 第12（ａ）図、第12（ｂ）図はは電子像記録装置の原理
を説明するためにレーザプリンタの模式断面図を示す、 第13図、第14図は従来例としてエアーフイルタの使用例
を、特に定着部と排気ダクトとの関係で示す。 図面において、 13は定着器、15,30はエアーフイルタ、31〜35,51〜54,6
1,62はフイルタユニット、40,50,60はフイルタ組立体、
41,55,64は脱臭フイルタ、63,312はセパレータをそれぞ
れ示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録紙上に形成されたトナー像を溶融定着
   させる電子記録装置でトナーの溶融時に発生する煙とト
   ナー粉塵を除去するエアーフイルタ（30）において、 該エアーフイルタ（30）は少なくとも２個のフイルタユ
   ニット（31,32）で構成され、 前記エアーフイルタ（30）のエアーの入口側に第１のフ
   イルタユニット（31）を配置し、前記エアーフイルタ
   （30）のエアーの出口側に第２のフイルタユニット（3
   2）を配置し、 該第１のフイルタユニット（31）は、前記トナー粉塵の
   トナー粒子が正極性に帯電している場合は、負極性の帯
   電特性の繊維状材料を用い、前記トナー粒子が負極性に
   帯電している場合は、正極性の帯電特性の繊維状材料を
   用い、且つ繊維状材料の開口孔の断面積は平均粒径のト
   ナー粒子の断面積よりも大きく保ち、前記トナー粉塵の
   トナー粒子を静電的に捕捉可能とし、 該第２のフイルタユニット（32）は帯電特性のない繊維
   状の材料よりなり、該第１のフイルタユニットよりも小
   さい開口孔を有し、前記第１のフイルタユニットを通過
   した煙を捕捉可能としたことを特徴とする電子写真装
   置。
2. 【請求項２】前記帯電性の繊維状材料は、弗化ビニリデ
   ンを溶解せるメチールエチールケトン溶液を繊維状材料
   に塗布、乾燥させることにより正のトナー粒子を引寄せ
   る特性を持たせたことを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項記載の電子写真装置。
3. 【請求項３】前記帯電せる繊維状材料は、スチレンアク
   リールを溶解せるメチールエチールケトン溶液を繊維状
   材料に塗布、乾燥させることにより負のトナー粒子を引
   寄せる特性を持たせたことを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の電子写真装置。