JPS63264770A - 電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
エアーフィルタである。本発明では帯電性特性をもつ繊
維状材料よりなる第１のフィ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、複数のフィル
タユニットよりなる。この第１のフィルタユニットは比
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のフィル
タユニットで除去され、エアーは容易に次段のフィルタ
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ィ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ィルタに関する。

〔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。然しなか
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ィルタ
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ィルタで除去
している。このようなエアーフィ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
いは複数のフィルタユニットにより構成される。フィル
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
ィ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ィルタの設置
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　ｆａ１図は連続紙を用いる構造を示し、
第１２　Ｃｂ１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　（８１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。レーザ光源、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
面上め一端より他端に照射する。

この陽光は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１）により除去
され回収器１２に回収される。

トナー像を転写せる記録紙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。この場合エアーフィルタは必要としない。

温度が高くなったエアーを装置外に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ィルタを
設置しなければならない。

従来の技術においては、エアーフィルタは第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１
４図は便秘等による特開昭５８−８３８７９により開示
されたものである。第１３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。エアーフィルタ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
のエアーフィルタ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ィルタ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〈従来構造のエアーフィルタを用いて
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
子がエアーフィルタに引き寄せられてフィルタの目詰ま
りを起こす。その結果エアーの流れに対して抵抗が増加
してエアーフィ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
材料よりなるフィ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、
このフィルタユニットで捕捉し、粒子径の小さい煙の粒
子はこのフィ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ィルタユニッ
トにより煙を捕捉するエアーフィ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
材料はフィ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、繊維状エレクトレフトなる名称を用いない
場合もある。繊維状エレクトレフトは、例えば日本特許
・特開昭Ｎｏ。

５４４１３９００、５５−６７３１３．６０−１６８５
１０．６０−１６８５１）、及び６１−４６２１５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ィルタユニットがエアフ
ィ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、それに続くフィルタユニットに流入
し、そこで埋は除去される。

本発明の詳細な説明するために第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
ィルタ３０の部分断面図である。エアーフィルタ３０は
５個のフィルタユニット３１〜３５よりなる。

各積層されたフィ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ィ
ルタ３０に流入し、フィルタユニット３１〜３５を通り
抜けて排出される。第２（ａ）図、第２（ｂ）図はフィ
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。

エアーフィルタ３０の第１フイルタユニツト３１は広い
フィ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３１）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３１）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迄のフィルタユニット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。出口側のフィルタユニット、或いは第４図の５
番目のフィルタユニット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のフィルタユニット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
る場合はフィルタユニット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３１）
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のフィルタユニット
３２に流入する。煙の粒子はその粒子の大きさに応じて
５番目のフィルタユニット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ィルタ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
フィルタの端面図であり部分断面図も示している。一番
外側のフィルタユニット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のフィルタユニッ
ト３２と第３のフィルタユニット３３は通常のガラス繊
維或いは合成繊維よりなりる。フィルタユニット３２は
フィルタユニット３１の内側に隣接して設置され、フィ
ルタユニット３３はフィルタユニット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のフィルタユニット３４がフィルタユニット
３３の内側に配置されている。これらの４個のフィルタ
ユニットがエアーフィルタ３０を構成して綱目の大きい
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
、各フィ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。即ちフィルタユニット３１は１０〜２０
ミクロン、フィルタユニット３２は５〜１０ミクロン、
フィルタユニット３３は５ミクロン、フィルタユニット
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図はエアーフィルタ３０をフィルタ装置に設置した
ときの模式的配置を示す。エアーフィルタ３０は脱臭フ
ィルタ４１と共にケース３９に軸方向に直列に配置され
、両者でフィルタ組立体４０を形成している。ケース３
９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３
９の下部よりエアーフィルタ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
子よりなる脱臭フィルタ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、エアーフィルタ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図でフィルタ装置が第１２（８１図、第１２（ｂ）
図での定着器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４
９を通ってフィルタ組立体４０に流入する。

第７図は他の形式のフィルタ組立体５０を示す、ここで
は脱臭フィルタは煙とトナー粉塵用のエアフィルタと一
体化している。第８図に円筒形のフィルタ組立体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個のフィルタユニット５１〜５４
の構造は殆ど第３図と同一である。これらのフィルタユ
ニットの内部に脱臭フィルタ５５が配置されている。

第９図は広いフィルタ表面積を必要とする場合の配置で
平面型のフィルタ組立体６０が用いられる。

その部分断面図を第１０図に示す。フィルタ組立体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、エアーフィルタは帯電性繊維状材料よ
りなるフィルタユニット６１と通常のガラス繊維よりな
るフィルタユニット６２を含み、更に平面型の脱臭フィ
ルタ６４を含んでいる。フィルタユニット６１．６２は
積層された後、金属のセパレータ６３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ィルタ組立体として第９図の
形式のフィルタ組立体が好ましい。これらの３種類にエ
アフィルタに用いられる第１のフィルタユニット３１，
５１．６１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。フィルタ組立体に
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のフィルタユニット３Ｌ５１．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のフィ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。煙と残存せ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のフィ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のフィルタユニットで集
められるのでそれに続くフィルタユニットでの目詰まり
は著しく緩和される。エアフィルタの耐久性は著しく改
善される。

本発明のフィルタ組立体を用いた実験結果は第１Ｈａ）
、　ＩＨｂ１図に示す。第１）　（ａ）図は印刷紙の枚
数とフィルタ組立体での圧力降下との関係を示し、第１
）　（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。本発明のエアーフィルタを用い
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１００万枚の印刷をして、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２５０１水柱
より３３０ｍｍ水柱に上昇した結果を得た。一方従来の
通常のフィ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Ｘ印で示す）。

フィルタ組立体の僅か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木質から離れることなく、その
他のフィ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のフィ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
つ塵埃をフィ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
いるものでアル。

〔発明の効果〕

本発明のエアーフィ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ィルタの動作寿命を
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図は本発明の詳細な説明するエアーフィルタの部分
断面図、 第２（８）図、第２（ｂ）図は本発明による第１図の第
１のフィ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ィルタとしての実
施例の側面図で部分的に断面図で示す、第４図は第３図
のエアーフィルタの端面図を部分的断面図を含めて示す
、 第５図は本発明のフィルタ組立体としての構造と配置を
模式的に示す、 第６図はフィ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ィルタを塵埃
除去フィルタと一体化せるフィルタ組立体の配置を示す
、 第８図は第７図のフィ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
ィルタユニットが使用されている、第１０図は第９図フ
ィルタ組立体の部分断面図を示す、 第１）　（ａ）図、第１）　（ｂＪ図は本発明によるフ
ィルタ組立体を用いた実験結果を示す、第１）　＋８１
図は印刷紙の枚数とフィルタ組立体での圧力差の関係を
示し、第１）　（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　（ｂ１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ィルタの使
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はエアーフィルタ、３１〜３
５゜５１〜５４．６１．６２はフィルタユニット、４０
，５０．６０はフィルタ組立体、４１，５５．６４は脱
臭フィルタ、６３，３１２はセパレータをそれぞれ示す
。 オ〈発明の！、理交説明するエアーフィルタの部分１斥
面ｍ 第１図 り了のフィルタユニ、７トめ叶２ （Ｇ） 才１のフィルタユニットめ丘面圓 （ｂ） 第２図 田筒型エアーフ、）、タ、礪゛」面図 才３［！］めエアーフィルタの妬面図 第４図 フィルタ泉巨立体／ｌη腎艷口どＴ 第５図 ス几ｌ細立伜 フィルタ釆且立イ参ω定看器しΦ和対的１笑■系第６図 月免臭フィルタと一信イし仕るフィルり釆巨立俸の西改
霞第７図 オフ１！Ｉのフィルり泉ｌ立体力部分まヤ伍■ｚ第８図 千面型、フィルり基ｌ立体の凶己置 オ刃１ｚフィルり東ｌ江イネのＭ面図 第１０図 （ｂ） 第１）図 立ｈ２系詰１めエアーフィルタの西己直第１３図 レーププリ５夕め卆灸」之ｖＭ′Ｔｄｂ圓（廿１鐸し魅
く）Ｉ已のイ芝采末にＬのエアー１ルタの椛１第１４図

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナー像が記録紙上に形成され、該トナー像を溶
   融定着させる方式の電子記録装置に使用される煙とトナ
   ー粉塵を除去するエアーフィルタ（３０）において、 第１のフィルタユニット（３１）が該エアーフィルタの
   エアーの入口側に配置され、少なくとも第２のフィルタ
   ユニット（３２）が該エアーフィルタの出口側に配置さ
   れ、 該第１のフィルタユニット（３１）は、帯電せるトナー
   粒子を引寄せる特性の帯電性の繊維状材料よりなり、且
   つその開口孔は平均トナー粒子の大きさよりも大きく、 該第２のフィルタユニット（３２）は帯電特性のない繊
   維状の材料よりなり、該第１のフィルタユニットよりも
   小さい開口孔を持つことを特徴とする煙及びトナー粉塵
   除去用エアーフィルタ。
2. （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
   記載の煙及びトナー粉塵除去用エアーフィルタ。
3. （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
   ）項記載の煙及びトナー粉塵除去用エアーフィルタ。
4. （４）前記帯電せる繊維状材料は、静電荷を電気的手段
   により埋込むことにより製作されたことを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項記載の煙及びトナー粉塵除去用
   エアーフィルタ。
5. （５）前記第２のフィルタユニット（３２）の出口側に
   更に少なくとも一つの追加フィルタユニット（３３〜３
   ５）が配置され、該追加フィルタユニットは帯電特性の
   ない繊維状材料よりなり、且つ該第２のフィルタユニッ
   トより配置の順序に従って順次開口孔が小さくなること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の煙及びト
   ナー粉塵除去用エアーフィルタ。
6. （６）前記第１のフィルタユニットは波型に整形された
   セパレータ（３１２）により折り畳み構造に形成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   煙及びトナー粉塵除去用エアーフィルタ。
7. （７）前記エアーフィルタは円筒形状に形成され、該各
   フィルタユニットは同軸的に配置され、該第１のフィル
   タユニットは最外周部に配置されて、エアーは該エアフ
   ィルタの最外周部表面より流入し、最内面部表面より排
   出される構造よりなることを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項、第（５）項、或いは第（６）項記載の煙及
   びトナー粉塵除去用エアーフィルタ。
8. （８）前記各フィルタユニットが全て平面構造に形成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項、
   第（５）項、或いは第（６）項記載の煙及びトナー粉塵
   除去用エアーフィルタ。
9. （９）前記エアーフィルタの出口側に、更に活性炭の粒
   子よりなる脱臭フィルタユニット（４１、５５、６４）
   が配置されてフィルタ組立体（４０、５０、６０）を構
   成することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項、第
   （５）項、或いは第（６）項記載の煙及びトナー粉塵除
   去用エアーフィルタ。