(57)【要約】  【課題】  画像形成装置内で発生したオゾン及びＴＶＯＣを、長期間にわたって安定して装置内で分解除去できるようにし、装置外に排出しないようにする。  【解決手段】  光触媒を備えた光触媒シート１４と、紫外線領域の波長を含む光を光触媒シート１４に照射する光源１３と、吸気ファン１２とを有する排気浄化ユニット１を画像形成装置内に設ける。【選択図】      図２
2006039168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒を備えた光触媒保持部材と、紫外線領域の波長を含む光を光触媒保持部材に照射する光源と、吸気ファン及び／又は排気ファンとを有する排気浄化ユニットを備え、この排気浄化ユニットによって装置内で発生したオゾンと揮発性有機成分とを分解することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
オゾン及び／又は揮発性有機成分を含む空気を、オゾン及び／又は揮発性有機成分の発生箇所から前記排気浄化ユニットへ導くダクトをさらに備えた請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記光触媒保持部材が、光触媒層を基材表面に形成したものである請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記光触媒保持部材が、光触媒を繊維に担持させたフィルタである請求項１又は２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複写機やプリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関し、より詳細には装置内で発生するオゾンなどを除去する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静電複写プロセスを利用した画像形成装置では、感光体を一様に帯電させる帯電部、感光体上のトナー画像を転写紙に転写する転写部、感光体上の残留トナーを除電するトナー除電部においてコロナ放電が広く用いられており、このコロナ放電によってオゾンが生成される。オゾンが装置外に排出されると人体などに悪影響を及ぼすことがあり、またその臭気により周囲の人に不快感を与えることがある。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１では、フィルタを設けてオゾンを吸着し、オゾンが機外に排出されないように技術が提案されている。また特許文献２では、コロナ放電を行う帯電部のケーシングに光触媒層を設けておき、生成したオゾンをこの光触媒層で分解除去する技術が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−３０７５２５号公報（特許請求の範囲、（００１３）〜（００１７））
【特許文献２】特開平１１−２８２３１８号公報（特許請求の範囲、（００５２）〜（００６０））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、フィルタによるオゾンの吸着除去では、フィルタの吸着性能がオゾンの吸着によって短期間で落ちてしまい、ユーザやサービスマンがフィルタを頻繁に交換しなければならないという問題があった。また帯電部のケーシングに光触媒層を設け、オゾンを分解除去する方法では、発生したオゾンのほとんどが、光触媒層で分解される前にケーシングの外に放出されてしまい所期の効果が得られないという問題があった。
【０００５】
また、装置内に配設されているＰＣＢ（Polychlorobiphenyl）基板や、加熱定着される際のトナーから揮発性有機成分（「ＴＶＯＣ」：Total Volatile Organic Compounds）が発生する。このＴＶＯＣが装置外に排出されると、オゾンと同様に、人体などに悪影響を及ぼすことがあり、またその臭気により人に不快感を与えることがある。しかし、ＴＶＯＣに関する問題意識はこれまでは高いとはいえず、オゾンを除去するためのフィルタによってＴＶＯＣも同時に除去するといった程度の対策しか取られていなかった。フィルタによる吸着除去方法には、フィルタの吸着性能が短期間で落ちるという本質的問題のあることは前述のとおりである。
【０００６】
そこで本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、装置内で発生したオゾン及びＴＶＯＣを長期間にわたって安定して除去できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は前記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、光触媒を用いてオゾンを分解したときに生成するラジカルイオンが、ＴＶＯＣを分解するのに役立つことを突き止め本発明をなすに至った。すなわち本発明の画像形成装置は、光触媒を備えた光触媒保持部材と、紫外線領域の波長を含む光を光触媒保持部材に照射する光源と、吸気ファン及び／又は排気ファンとを有する排気浄化ユニットを備え、この排気浄化ユニットによって、装置内で発生したオゾンとＴＶＯＣとを分解することを特徴とする。
【０００８】
ここでオゾン及びＴＶＯＣを一層確実に分解除去する観点から、オゾン及び／又はＴＶＯＣを含む空気を、オゾン及び／又はＴＶＯＣの発生箇所から排気浄化ユニットへ導くダクトをさらに設けるのが好ましい。
【０００９】
光触媒保持部材としては、光触媒層を基材表面に形成したものや、光触媒を繊維に担持させたフィルタが推奨される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の画像形成装置では、吸気ファン及び／又は排気ファンによって、オゾンとＴＶＯＣとを含む空気を排気浄化ユニットに吸い込み、そしてユニットに内蔵した光源によって光触媒に紫外線を照射し、光触媒表面において酸化還元反応を生じさせてオゾン及びＴＶＯＣを分解する。このとき、オゾンが分解することによって生成するラジカルイオンがＴＶＯＣを分解するので、オゾンとＴＶＯＣの分解が同時に迅速かつ確実に行える。
【００１１】
ここでオゾン及び／又はＴＶＯＣを含む空気を、オゾン及び／又はＴＶＯＣの発生箇所から排気浄化ユニットへ導くダクトをさらに設けると、発生したオゾンとＴＶＯＣとを排気浄化ユニットに確実に引き込むことができ、オゾン及びＴＶＯＣが装置外へ排出されることを一層完全になくすことができる。
【００１２】
また光触媒保持部材として、光触媒層を基材表面に形成したものや光触媒を繊維に担持させたフィルタを用いると、単位容積当たりの処理能力が高くなりユニットの小型化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の画像形成装置について図に基づいて説明する。なお、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す垂直断面図である。この図の画像形成装置は、いわゆる胴内排紙型画像形成装置である。装置本体２の上下方向略中央部には、正面側が開口した排紙空間３が形成されている。この排紙空間３の底面には、排出される用紙を載置するためのトレイ８７が筺体と一体成形されている。一方、排紙空間３の上側には、原稿を読み取るための読取機構９１が内蔵され、排紙空間３の下側には、画像形成機構が内蔵されている。
【００１５】
画像形成機構について説明する。感光体ドラム７０は帯電装置７１によってその表面が正又は負に一様に帯電される。他方、原稿載置台９０に原稿（不図示）が載置され、その画像データが読取装置９１によって読みとられる。読み取られた画像データはレーザスキャナ（露光装置）７２によって感光体ドラム７０の表面に書き込まれ、感光体ドラム７０の表面に静電潜像が形成される。具体的には反転現像方式の場合には画像に相当する部分の帯電が除去され、正規現像方式の場合は背景に相当する部分の帯電が除去されて、それぞれ静電潜像が形成される。次に現像装置７３によって感光体ドラム７０上の静電潜像をトナーで可視像化する。このときトナーの帯電極性は、反転現像方式の場合には感光体ドラム７０の帯電極性と同極性であり、正規現像の場合は感光体ドラム７０の帯電極性と逆極性である。
【００１６】
一方、給紙カセット８１に収納されている用紙Ｐは、ピックアップローラ８２により引き出され、給紙ローラ８３とさばきローラ８４とで挟持されて搬送路へ送られる。そしてレジストローラ対１１によって、感光体ドラム７０上のトナー画像が転写部に到達するのにタイミングを合わせて、用紙Ｐは転写部へ送り出される。転写部では、感光体ドラム７０と転写ローラ７４との間で用紙Ｐが挟持されている状態で、トナー帯電極性と逆極性の電荷が転写ローラ７４に印加されることにより、感光体ドラム７０上のトナー像が用紙Ｐ上に移動する。用紙Ｐ上に移動せず感光体ドラム７０上に残留したトナーはクリーニングローラ７５によって除去回収される。一方、トナー像を載置した用紙Ｐは定着ローラ対８５へ搬送される。ここでトナー像は定着ローラ対８５によって加熱・加圧されて用紙Ｐに定着する。そして用紙Ｐは排出ローラ対８６に送られ、トレイ８７へ排出される。なお、手差しトレイ８８に載置された用紙Ｐは、給紙ローラ８９によってレジストローラ対１１へ送りだされ、それ以後は前述の搬送経路と同じ経路を通る。
【００１７】
排出ローラ対８６の上方には排気浄化ユニット（以下、単に「ユニット」と記すことがある）１が設けられ、ここでコロナ放電等によって発生したオゾン、及び装置内配設されているＰＣＢ基板や、定着加熱されたトナーから発生するＴＶＯＣを分解し除去している。このユニット１の具体的構成を図２に示す。
【００１８】
図２のユニット１は、直方体形状のケース１１と、ケース１１の底面に設けられた吸気ファン１２と、ケース１１の長手方向に取り付けられた、紫外線領域の波長を含む光を放射する蛍光灯（光源）１３と、ケース１１の右側面下部に、蛍光灯１３からの光が略垂直に照射されるように所定の傾きを持って設置された光触媒シート（光触媒保持部材）１４と、ケース１１の右側面上部に形成された排気口１５とを備える。光触媒シート１４は、光触媒としてのＴｉＯ2を含有する光触媒層１４ｂが、板状の基材１４ａの表面に形成されたものである。
【００１９】
蛍光灯１３から光触媒シート１４に紫外光が照射されると光触媒が励起し、光触媒シート１４に接触したオゾンは下記の化学反応式（１）によって分解される。またこのとき、光触媒シート１４に接触した空気中の水分も下記の化学反応式（２）によって分解される。
２Ｏ3＋Ｈ2Ｏ  →  ・ＯＨ＋２Ｏ2＋ＨＯ2・  −−−（１）
Ｈ2Ｏ  →  ・ＯＨ＋Ｈ・     −−−−−−−−−−（２）
【００２０】
そして、オゾン及び水分の分解によって生成した「・ＯＨ」（以下、「ＯＨラジカル」と記す）は強力な酸化作用を有し、ＴＶＯＣと反応してこれを分解する。特に、ＯＨラジカルはベンゼン環を開環させる反応を起こさせる。
【００２１】
吸気ファン１２によってユニット１内に取り込まれた空気は、上記化学反応によってオゾンとＴＶＯＣとが分解・除去され浄化された後、排気口１５からユニット１の外へ放出される。
【００２２】
本発明で使用する光触媒としては、ＴｉＯ2や、ＷＯ3、ＺｎＯ、ＣｄＳなどが挙げられ、これらを単独または２種以上を混合して使用することができる。中でも反応効率や安全性、照射光波長などの観点からアナターゼ型ＴｉＯ2の使用が推奨される。また、ＰｔやＰｄ、Ｒｈ、Ｎｂなどの金属を混合すると光触媒作用を一層促進させることができる。
【００２３】
基材１４ａ上に光触媒層１４ｂを形成するには、化学的蒸着法や無機金属塩の中和または加水分解、金属アルコキシドの加水分解、ゾルゲル法など従来公知の方法を用いることができる。
【００２４】
もちろん、光触媒保持部材は、基材１４ａ上に光触媒層１４ｂを形成したものに限られるものではなく、光触媒を繊維に担持させてフィルタとしたものであっても構わない。フィルタとすることによって、単位容積当たりの処理能力が高くなりユニットの小型化が図れる。
【００２５】
また図２のユニット１では、オゾンとＴＶＯＣとを含む空気を吸気ファン１２によってユニット１内に取り込み、浄化した後排気口１５から排出しているが、例えば吸気口と排気ファンを設け、ユニット内の空気を排気ファンで外に排出することによって、吸気口からユニット内に空気を吸い込むようにしても構わない。もちろん、吸気ファンと排気ファンとをユニットに設けても構わない。ただしこの場合は、排気ファンによる排気量を吸気ファンの吸気量よりも多くなるように調整し、ユニット内が常に負圧となるようにしておくことが必要である。
【００２６】
ところで、図１の画像形成装置では、ユニット１は、オゾンの発生する帯電装置７１や転写ローラ７４の上方で、しかもトナーが定着加熱されてＴＶＯＣが発生する定着ローラ対８５の上方に配置されている。これによって、オゾンやＴＶＯＣを多く含んだ空気が熱せられ上昇し、ユニット１内に効率的に取り込まれるようになっている。しかしながら、画像形成装置の種類によっては、帯電装置や転写装置と定着ローラ対とが水平に並んでいる場合がある。このような画像形成装置の場合には、ユニット１の設置位置をどこにしようとも、オゾンやＴＶＯＣを多く含んだ空気をユニット１内に効率的に取り込むことは難しい。そこで、このような場合には、オゾンやＴＶＯＣを多く含んだ空気を積極的にユニット１内に取り込むためにダクトを設置することが推奨される。図３に、ダクトを設けた場合の実施形態例を示す。
【００２７】
図３は、帯電装置７１や転写装置７４と定着ローラ対８５とが水平に並んでいる画像形成装置の概略構成図である。給紙カセット８１からピックアップローラ８２で１枚ずつ給紙された用紙は、搬送路を経て、レジストローラ対１１で先端を整えられ待機し、所定のタイミングで感光体ドラム７０へ搬送される。
【００２８】
一方、帯電装置７１によって感光体ドラム７０の表面が一様に帯電された後、露光装置７２によって感光体ドラム７０上に静電潜像が形成される。そして現像装置７３から供給されるトナーによって静電潜像はトナー画像として顕像化され、転写ローラ７４において、送られてきた用紙に転写される。トナー像が載った用紙は定着ローラ対８５へ搬送され、加熱ローラと加圧ローラとによって加熱・加圧されてトナー画像は用紙に定着される。トナー画像が定着した用紙は排出ローラ対８６によって排出トレイ８７上に排出される。
【００２９】
このような構成の画像形成装置において、感光体ドラム７０の近傍および定着ローラ対８５の近傍に吸気口４３ａ，４３ｂが位置するようにダクト４を配設し、装置背面２１（図４に図示）の外側に設けられたユニット１’へ、帯電装置７１や定着ローラ対８５で発生するオゾン及びＴＶＯＣを送給している。ダクト４及びユニット１’の取付状態を示す、切り欠き斜視図を図４に示す。
【００３０】
図４では、画像形成装置の背面壁２１の外側に、不図示の取付手段によってユニット１’が設けられ、このユニット１’の吸気口にダクト４の一方端が接続している。ユニット１’から伸びたダクト４は、背面壁２１を貫通した後、直進して定着ローラ対８５（図３に図示）の近傍に進むダクト４１と、背面壁２１に沿って感光体ドラム７０（図３に図示）の近傍に進むダクト４２とに分岐している。ダクト４１は直進して定着ローラ対８５の近傍を、定着ローラ対８５の前側端と略同位置まで伸びている。そして、ダクト４１の定着ローラ対側の面には、軸方向に細長い吸気口４３ａが形成されている。もう一方のダクト４２は、背面壁２１に沿って感光体ドラム７０の近傍まで進出し、そこから装置前面方向に曲がり、感光体ドラム７０の前側端と略同位置まで伸びている。そして、このダクト４２の感光体ドラム側の面にも、軸方向に細長い吸気口４３ｂが形成されている。
【００３１】
ユニット１’の内部構造は、吸気ファンの取付位置がダクト４の接続部分とした以外は図２の構造と同じである。不図示の吸気ファンを駆動させると、帯電装置７１や転写装置７４（図３に図示）で発生するオゾン、及び定着ローラ対８５で発生するＴＶＯＣが、開口部４３ａ，４３ｂから吸い込まれダクト４１，４２を通ってユニット１’に送られる。そしてユニット１’内で、前述のようにオゾン及びＴＶＯＣが分解され、浄化された空気が排気口１５から外に排出される。
【００３２】
この実施形態の装置では、感光体ドラム７０および定着ローラ対８５の近傍にダクト４を配置しているが、ダクト４の配設位置はこれに限定されるものではなく、その他のオゾンやＴＶＯＣが発生する部分に適宜配設すればよい。
【実施例】
【００３３】
ＢＡＭ規格『ＲＡＬ−ＵＺ６２、ＲＡＬ−ＵＺ８５およびＹＹ1による、事務機器へのエコラベル授与の枠内における、ハードコピー機器からのエミッション決定のための試験方法』（2003年4月版）を参考に、ユニットを搭載した画像形成装置と搭載していないそれとのＴＶＯＣ及びオゾンの機外排出量を測定した。具体的実験方法は次のとおりである。
【００３４】
（ＴＶＯＣの測定）
図５に、測定装置の概略構成図を示す。容積６．５ｍ3のチャンバー内に、図１又は図２に示した画像形成装置を搬入し、「待機モード」と「画像形成モード」＋「後走モード」とに分けて、下記測定条件下で、それぞれのモードのときのＴＶＯＣの排出量を、チャンバー内の空気をサンプリングして測定した。結果を表１に示す。なお、表中、図１に示す画像形成装置を「画像形成装置Ａ」、図３に示す画像形成装置を「画像形成装置Ｂ」と記している。
【００３５】
（測定条件）
画像形成を行っていない「待機モード」の場合は、「待機モード」を６０分間継続し、最後の２０分間、１００ｍＬ／ｍｉｎでサンプリングを行った。「画像形成モード」＋「後走モード」の場合は、画像形成モードと後走モードとを継続して１２０分間行い、その間継続して１００ｍＬ／ｍｉｎでサンプリングを行った。なお、「画像形成モード」は１２０分間のうち画像形成装置Ａの場合は１３分間で、画像形成装置Ｂの場合は１０分間であった。
【００３６】
（捕集方法）
捕集剤：ＴＥＮＡＸ−ＴＡ
加熱脱着装置（ＡＴＤ：パーキンエルマーＴｕｒｂｏ  Ｍａｔｒｉｘ）
ＯＶＥＮ  ＴＥＭＰ：２８０℃（１５分）
ＴＲＡＰ  ＴＥＭＰ：−１０℃  →  ３３０℃（２５．５分）
【００３７】
（ガスクロマト質量分析計）
（ＧＬ：島津製作所  ＧＣ−１７Ａ、ＭＳ：島津製作所ＱＰ−５０５０Ａ）
分離カラム：ＤＢ−５（３０ｍｍ×０．３２ｍｍ）
メソッド：４０℃（４分）→  １０℃/分  →  ３００℃（５分）
【００３８】
（測定物質）
ＴＶＯＣ：ｎ−ヘキサン  〜  ｎ−ヘキサデカン
：２μｇ/ｍ3以上で定量されたすべての値の合計値をトルエン換算にて求め            る。
ベンゼン、スチレンの定量
【００３９】
（オゾン濃度の測定）
オゾンの測定方法は次の通りである。ＵＶ光度式の連続自動オゾン濃度計（日本サーモエレクトロン：ＭＯＤＥＬ４９Ｃ）を用いて、チャンバーの排出口から排出される空気をテフロンチューブで吸引し、オゾン濃度を連続モニターした。測定レンジは、０〜１００ｐｐｂと０〜５００ｐｐｂとし、１５秒毎にデータを記録した。結果を表１に合わせて示す。
【００４０】
（オゾン濃度計）
日本サーモエレクトロン  ＵＶ光度Ｏ3自動分析計「ＭＯＤＥＬ４９Ｃ」
検出限界：１．０ｐｐｂ
応答時間：２０秒
サンプル流量：１〜３Ｌ／ｍｉｎ
レンジ：０−０．０５〜２００ｐｐｍ（０−０．１〜４００ｍｇ／ｍ3）
【００４１】
【表１】
2006039168.tif 000003
【００４２】
表１から明らかなように、ＴＶＯＣについては、画像形成装置Ａおよび画像形成装置Ｂのどちらも、「待機モード」ではユニットの有無で大きな差はなかったものの、「画像形成モード＋後走モード」ではユニットの有る方が無い方に比べて排出量は格段に少なかった。また、オゾンについても、ユニットの有る方が無い方に比べて排出量は格段に少なかった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す垂直断面図である。
【図２】図１の画像形成装置に搭載されたユニットの部分切り欠き斜視図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の他の実施形態を示す垂直断面図である。
【図４】図３のダクトおよびユニットの部分を示す斜視図である。
【図５】測定装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１，１’    ユニット
４    ダクト
１１    ケース
１２    吸気ファン
１３    蛍光灯（光源）
１４    光触媒シート（光触媒保持部材）
１４ａ  基材
１４ｂ  光触媒層
１５    排気口
４１，４２    ダクト
４３ａ，４３ｂ    開口部
【図１】
2006039168.tif 000004
【図２】
2006039168.tif 000005
【図３】
2006039168.tif 000006
【図４】
2006039168.tif 000007
【図５】
2006039168.tif 000008