(57)【要約】【課題】  窒素酸化物などの有害ガスを分解除去でき、長期に亘って有害ガスを含まない清浄な空気を排出することができる排気装置、およびその排気装置を備える画像形成装置を提供する。【解決手段】  排気装置２１に、画像形成装置１００の内部空間と外部空間とを連通する排気ダクト２０１と、排気ダクト２０１の内部空間に設けられ、画像形成装置１００の内部空間から外部空間へ向かう気流を発生させるファン２０２と、排気ダクト２０１の内部空間に設けられ、固体電解質を含む層状の固体電解質層２０３Ａ、該固体電解質層２０３Ａの一方側に積層される金属層２０３Ｂ、および該金属層２０３Ｂの一端部と他端部とに接続される電圧印加部２０３Ｃであって該金属層２０３Ｂに電圧を印加する電圧印加部２０３Ｃを含む有害ガス分解用電気化学素子２０３と、を設ける。【選択図】      図２
2011170292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置の内部空間における空気を、該画像形成装置の外部空間に排気するための排気装置において、
前記内部空間と前記外部空間とを連通する排気ダクトと、
前記排気ダクトの内部空間に設けられるファンであって、前記画像形成装置の内部空間から前記外部空間へ向かう気流を発生させるファンと、
前記排気ダクトの内部空間に設けられる有害ガス分解用電気化学素子であって、酸素イオン導電性を示す固体電解質を含む層状の固体電解質層、該固体電解質層の一方側に積層される金属層、および該金属層の一端部と他端部とに接続される電圧印加部であって該金属層に電圧を印加する電圧印加部を含む有害ガス分解用電気化学素子と、を備えることを特徴とする排気装置。
【請求項２】
前記有害ガス分解用電気化学素子は、前記排気ダクトの内部空間を仕切る仕切り壁として設けられることを特徴とする請求項１に記載の排気装置。
【請求項３】
前記有害ガス分解用電気化学素子は、前記排気ダクトの内壁部に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の排気装置。
【請求項４】
前記有害ガス分解用電気化学素子は、メッシュ状に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の排気装置。
【請求項５】
前記固体電解質は、ジルコニウム系固体電解質またはセリア系固体電解質であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の排気装置。
【請求項６】
前記電圧印加部は、１Ｖ以上１０Ｖ以下の直流電圧を、前記金属層に印加するように構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の排気装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の排気装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気装置およびその排気装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式の画像形成装置として、複写機、プリンタ、ファクシミリなどが知られている。これらの画像形成装置は、帯電装置によって帯電した感光体の表面を露光して、該感光体上に静電潜像を形成し、現像装置によって感光体にトナーを供給することで該静電潜像を現像し、現像によって感光体上に形成されたトナー像を記録用紙などの記録媒体に転写して、定着装置によって記録用紙に該トナー像を定着させることで、画像を形成する。
【０００３】
近年では、上記の帯電装置として、コロナ放電方式の帯電装置（コロナ帯電装置）が採用されている。コロナ帯電装置は、高電圧が印加された放電電極においてコロナ放電を生じることにより被帯電物を帯電させる帯電装置であり、印字速度の高速化に適している。しかしながら、コロナ放電によって被帯電物を帯電させるという構成上、窒素酸化物の発生が避けられない。具体的には、コロナ帯電装置による放電に伴うエネルギーによって、大気中に存在する窒素分子が窒素原子に解離し、それが酸素分子と結合することで、窒素酸化物が生成されてしまう。
【０００４】
特許文献１には、画像形成装置内部の空気を排気用ファンによって画像形成装置外部へ排出する排気ダクトが記載されている。特許文献１に記載の排気ダクト内には、窒素酸化物を吸着するゼオライトフィルタが設けられており、これによって画像形成装置の外部へ排出される窒素酸化物の濃度を下げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２２０７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の排気ダクトは、ゼオライトフィルタによって窒素酸化物を吸着するという機構であるので、ゼオライトフィルタの窒素酸化物吸着能が使用とともに低下する。したがって、長期に亘って窒素酸化物を吸着することができず、定期的にゼオライトフィルタを交換する必要があり、交換に掛かる手間や、交換に伴う費用が発生するという課題がある。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、窒素酸化物などの有害ガスを分解除去でき、長期に亘って有害ガスを含まない清浄な空気を排出することができる排気装置、およびその排気装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、画像形成装置の内部空間における空気を、該画像形成装置の外部空間に排気するための排気装置において、
前記内部空間と前記外部空間とを連通する排気ダクトと、
前記排気ダクトの内部空間に設けられるファンであって、前記画像形成装置の内部空間から前記外部空間へ向かう気流を発生させるファンと、
前記排気ダクトの内部空間に設けられる有害ガス分解用電気化学素子であって、酸素イオン導電性を示す固体電解質を含む層状の固体電解質層、該固体電解質層の一方側に積層される金属層、および該金属層の一端部と他端部とに接続される電圧印加部であって該金属層に電圧を印加する電圧印加部を含む有害ガス分解用電気化学素子と、を備えることを特徴とする排気装置である。
【０００９】
また本発明は、前記有害ガス分解用電気化学素子は、前記排気ダクトの内部空間を仕切る仕切り壁として設けられることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記有害ガス分解用電気化学素子は、前記排気ダクトの内壁部に設けられることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記有害ガス分解用電気化学素子は、メッシュ状に形成されることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記固体電解質は、ジルコニウム系固体電解質またはセリア系固体電解質であることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記電圧印加部は、１Ｖ以上１０Ｖ以下の直流電圧を、前記金属層に印加するように構成されることを特徴とする。
また本発明は、前記排気装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、有害ガス分解用電気化学素子によって、画像形成装置の内部空間で発生した窒素酸化物や揮発性有機化合物などの有害ガスを分解除去することができる。これによって、長期に亘って、画像形成装置の外部空間へ、有害ガスを含まない清浄な空気を排出することができる。
【００１５】
また本発明によれば、排気ダクトの内部空間を仕切る仕切り壁として設けられる有害ガス分解用電気化学素子によって、画像形成装置の内部空間で発生した有害ガスを分解除去することができる。
【００１６】
また本発明によれば、排気ダクトの内壁部に設けられる有害ガス分解用電気化学素子によって、画像形成装置の内部空間で発生した有害ガスを分解除去することができる。
【００１７】
また本発明によれば、メッシュ状に形成された有害ガス分解用電気化学素子は、固体電解質層の比表面積が比較的大きいので、効率良く有害ガスを分解除去することができる。
【００１８】
また本発明によれば、固体電解質がジルコニウム系固体電解質またはセリア系固体電解質であるので、環境変化によらずに安定して機能することができる。これによって、有害ガス分解用電気化学素子は、安定して有害ガスを分解することができる。
【００１９】
また本発明によれば、電圧印加部による直流電圧の大きさが１Ｖ以上１０Ｖ以下の範囲内であるので、効率良く有害ガスを分解除去することができる。
【００２０】
また本発明によれば、上記排気装置によって、長期に亘って、画像形成装置の外部空間へ、有害ガスを含まない清浄な空気を排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】画像形成装置１００の構成を示す模式図である。
【図２】排気装置２１の構成を示す模式図である。
【図３】有害ガス分解用電気化学素子２０３の構成を示す模式図である。
【図４】有害ガス分解用電気化学素子２０６を備える排気装置２１Ｂを示す模式図である。
【図５Ａ】メッシュ状の有害ガス分解用電気化学素子２０３を示す模式図である。
【図５Ｂ】メッシュ状の有害ガス分解用電気化学素子２０３を示す模式図である。
【図６】案内部材２０７を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係る排気装置の実施形態である排気装置２１、および本発明に係る画像形成装置の実施形態である画像形成装置１００について、以下に説明する。
【００２３】
図１は、画像形成装置１００の構成を示す模式図である。画像形成装置１００は、画像データに基づいて、所定の記録媒体（記録用紙など）上に多色または単色の画像を形成する装置である。画像形成装置１００は、装置本体１１０と、自動原稿処理装置１２０とを備える。
【００２４】
装置本体１１０は、その鉛直方向上部に、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台９０を有する。原稿載置台９０の鉛直方向上側には自動原稿処理装置１２０が取り付けられる。自動原稿処理装置１２０は、原稿載置台９０の上に原稿を搬送する装置である。自動原稿処理装置１２０は、原稿載置台９０から離間する方向Ｍに角変位可能に構成され、原稿載置台９０上に原稿を手置きできるように構成されている。
【００２５】
装置本体１１０は、露光ユニット１、現像器２、感光体ドラム３、クリーナユニット４、帯電器５、中間転写ベルトユニット６、転写ローラ１０、定着ユニット７、排気装置２１、給紙カセット８１、手差し給紙カセット８２、排紙トレイ９１、および記録媒体搬送部材Ｓを備える。
【００２６】
画像形成装置１００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。したがって、現像器２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナユニット４は、各色に応じてそれぞれ４つずつ設けられる。
【００２７】
感光体ドラム３は、軸線回りに回転駆動が可能となるように図示しない駆動部によって支持される、円筒状部材である。感光体ドラム３は、図示しない導電性基体と、該導電性基体の表面に形成される感光層とを含む。感光層は、光を照射されることによって導電性を示す部材である。感光体ドラム３の感光層の表面には、帯電器５による帯電、および露光ユニット１による露光により、静電潜像とよばれる電気的な画像が形成される。
【００２８】
帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための部材である。本実施形態では、帯電器５はコロナ放電方式の帯電器であるけれども、接触ローラ型やブラシ型の帯電器であってもよい。
【００２９】
露光ユニット１は、感光体ドラム３に対して光を照射する部材である。露光ユニット１は、帯電した感光体ドラム３を画像データに応じて露光することにより、感光体ドラム３の表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する。露光ユニット１としては、レーザ光出射部および反射ミラーを備えるレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を用いることができる。ＬＳＵは、レーザ光を走査するためのポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラム３に導くためのレンズやミラーなどの光学要素を含む。露光ユニット１としては、ＬＳＵに限られず、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ（
Electro Luminescence）やＬＥＤ（Light Emitting Diode）書込みヘッドであってもよい。
【００３０】
現像器２は、感光体ドラム３上に形成された静電潜像を４色（ＣＭＹＫ）のそれぞれの色のトナーによって顕像化する部材である。現像器２は、静電潜像が形成された状態の感光体ドラム３上にトナーを供給することで、感光体ドラム３上にトナー像を形成する。
【００３１】
クリーナユニット４は、後述する中間転写ベルト６１にトナー像を転写した後において、感光体ドラム３上の表面に残留したトナーを回収する部材である。
【００３２】
中間転写ベルトユニット６は、感光体ドラム３の鉛直方向上方に配置され、中間転写ベルト６１、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、中間転写ローラ６４、および中間転写ベルトクリーニングユニット６５を備える。
【００３３】
中間転写ベルト６１は、各感光体ドラム３に接触するように、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、および中間転写ローラ６４に張架される。中間転写ベルト６１上には、感光体ドラム３上に形成された各色のトナー像が順次的に重ねて転写されて、カラートナー像（多色トナー像）が形成される。中間転写ベルト６１は、たとえば、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成される。
【００３４】
中間転写ベルト駆動ローラ６２および中間転写ベルト従動ローラ６３は、中間転写ベルト６１を回転駆動させる部材である。
【００３５】
中間転写ローラ６４は、ＣＭＹＫの各色に対応して４つ設けられ、各感光体ドラム３上のトナー像を中間転写ベルト６１上に転写させるための転写バイアスを、中間転写ベルト６１に印加する。中間転写ローラ６４は、直径８ｍｍ〜１０ｍｍの金属（たとえばステンレス）軸と、該金属軸の表面を被覆する導電性弾性材（たとえばＥＰＤＭ、発泡ウレタンなど）とを含むローラ状部材である。中間転写ローラ６４は、導電性弾性材によって、中間転写ベルト６１に対して均一に高電圧の転写バイアスを印加することができる。なお、本実施形態ではローラ状の中間転写ローラ６４が用いられるけれども、ブラシ状であってもよい。
【００３６】
転写ローラ１０は、上記のように中間転写ベルト６１上に形成されたカラートナー像を記録媒体上に転写させる部材である。転写ローラ１０は、中間転写ベルト駆動ローラ６２とともに中間転写ベルト６１を挟持するように配置される。転写ローラ１０には、カラートナー像を記録媒体に転写させるための電圧が印加される。転写ローラ１０と中間転写ベルト駆動ローラ６２とによってニップが形成されるように、転写ローラ１０および中間転写ベルト駆動ローラ６２のうちの一方を硬質材料（金属など）で形成し、他方を軟質材料（弾性ゴム、発泡性樹脂など）で形成することが好ましい。
【００３７】
中間転写ベルトクリーニングユニット６５は、カラートナー像が記録媒体に転写した後において中間転写ベルト６１上に残存したトナーを回収する部材である。中間転写ベルトクリーニングユニット６５は、中間転写ベルト６１に接触するクリーニングブレードを備え、該クリーニングブレードは中間転写ベルト従動ローラ６３とともに中間転写ベルト６１を挟持する。
【００３８】
給紙カセット８１および手差し給紙カセット８２は、画像形成に使用する記録媒体を蓄積しておく部材である。排紙トレイ９１は、画像が形成された記録媒体をフェイスダウンで集積するためのトレイである。
【００３９】
記録媒体搬送部材Ｓは、記録媒体を、給紙カセット８１および手差し給紙カセット８２から、転写ローラ１０および定着ユニット７を経由させて、排紙トレイ９１に送る部材である。記録媒体搬送部材Ｓは、ピックアップローラ１１ａ，１１ｂ、搬送ローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ、およびレジストローラ１３を備える。
【００４０】
ピックアップローラ１１ａは、給紙カセット８１の端部近傍に備えられ、給紙カセット８１から記録媒体を１枚ずつピックアップする部材である。ピックアップローラ１１ｂは、手差し給紙カセット８２の端部近傍に備えられ、手差し給紙カセット８２から記録媒体を１枚ずつピックアップする部材である。
【００４１】
搬送ローラ１２ａ〜１２ｄは、記録媒体を搬送するための小型のローラである。レジストローラ１３は、搬送されてきたシートを一旦保持し、中間転写ベルト６１上のカラートナー像の先端と記録媒体の先端とを合わせるタイミングで、記録媒体を転写ローラ１０に搬送する部材である。
【００４２】
定着ユニット７は、ヒートローラ７１と加圧ローラ７２と外部定着ベルト７３とを備える。ヒートローラ７１および加圧ローラ７２は、記録媒体を挟んで回転可能に設けられる。ヒートローラ７１は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて、図示しない制御部によって所定の温度となるように設定される。ヒートローラ７１および加圧ローラ７２は、カラートナー像を構成するトナーを記録媒体に熱圧着することにより、該トナーを溶融させて記録媒体に定着させる。外部定着ベルト７３は、ヒートローラ７１を外側から加熱するための部材である。
【００４３】
排気装置２１は、画像形成装置１００の内部空間の空気を外部空間に排出する装置であって、画像形成装置１００の内部空間において発生した窒素酸化物（ＮＯｘ）や揮発性有機化合物（ＶＯＣ）などの有害ガスの排出を抑える装置である。本実施形態では、排気装置２１は、定着ユニット７の鉛直方向上方に設けられる。他の実施形態としては、帯電器５の近傍に設けられてもよい。
【００４４】
図２は、排気装置２１の構成を示す模式図である。排気装置２１は、排気ダクト２０１とファン２０２と有害ガス分解用電気化学素子２０３とを備える。
【００４５】
排気ダクト２０１は、画像形成装置１００の内部空間と画像形成装置１００の外部空間とを連通する筒状部材である。排気ダクト２０１は、円筒であっても角筒であってもよい。排気ダクト２０１には、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合合成樹脂）などの絶縁性材料が用いられる。
【００４６】
排気ダクト２０１には、画像形成装置１００の内部空間と排気ダクト２０１の内部空間とを連通する吸気開口部２０４と、排気ダクト２０１の内部空間と画像形成装置１００の外部空間とを連通する排気開口部２０５とが設けられる。これによって、画像形成装置１００の内部空間と画像形成装置１００の外部空間とが連通する。
【００４７】
ファン２０２は、排気ダクト２０１の内部空間に設けられる。ファン２０２は、画像形成装置１００の内部空間から画像形成装置１００の外部空間へ向かう方向Ａに、気流を発生させる部材である。ファン２０２は、排気ダクト２０１の内部空間のうち、方向Ａにおける上流側に設けられる。以下では、排気ダクト２０１の内部空間のうち、ファン２０２が設けられる空間をファン部２０１Ａと称し、それ以外の空間をダクト部２０１Ｂと称する。
【００４８】
有害ガス分解用電気化学素子２０３は、排気ダクト２０１の内部空間に設けられる。本実施形態では、同一形状の３つの有害ガス分解用電気化学素子２０３が、排気ダクト２０１の内部空間に設けられる。より詳細には、１つ目の有害ガス分解用電気化学素子２０３は、排気ダクト２０１の内部空間を仕切る仕切り壁として、ファン部２０１Ａの方向Ａにおける下流側に設けられる。２つ目の有害ガス分解用電気化学素子２０３は、排気ダクト２０１の内部空間を仕切る仕切り壁として、ダクト部２０１Ｂの方向Ａにおける上流側に設けられる。３つ目の有害ガス分解用電気化学素子２０３は、排気開口部２０５に設けられる。
【００４９】
有害ガス分解用電気化学素子２０３は、後述する固体電解質層２０３Ａが吸気開口部２０４に対向し、かつ、後述する金属層２０３Ｂが排気開口部２０５に対向するように設けられる。有害ガス分解用電気化学素子２０３は、排気ダクト２０１に、ビス止めされてもよいし、両面テープ、接着剤などで張り付けられてもよい。なお、本実施形態は、有害ガス分解用電気化学素子２０３が仕切り壁として２つ設けられる構成であるけれども、特にこれに限定されず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
【００５０】
図３は、有害ガス分解用電気化学素子２０３の構成を示す模式図である。有害ガス分解用電気化学素子２０３は、固体電解質を含む層状の固体電解質層２０３Ａと、固体電解質層２０３Ａの一方側にのみ積層される金属層２０３Ｂと、金属層２０３Ｂの一端部と他端部とに接続される電圧印加部２０３Ｃであって、該金属層２０３Ｂに電圧を印加する電圧印加部２０３Ｃとを含む。有害ガス分解用電気化学素子２０３は、金属層２０３Ｂに電圧を印加することによって、窒素酸化物（ＮＯｘ）や揮発性有機化合物（ＶＯＣ）などの有害ガスを分解する。
【００５１】
固体電解質層２０３Ａに含まれる固体電解質としては、酸素イオン導電性を示す、公知の固体電解質を用いることができる。酸素イオン導電性を示す固体電解質は、電圧が印加されることによって、空気中の酸素から酸素イオンを生成することができる。上記のように金属層２０３Ｂに電圧が印加されると、固体電解質層２０３Ａにも局所的に電圧が印加されるので、結果として、酸素イオンが生成される。固体電解質層２０３Ａは、たとえば、固体電解質の粉体とバインダーとを含むペーストを、目的とする形状に成形した後、焼結して脱バインダーすることで得られる。
【００５２】
上述したように、ＮＯｘやＶＯＣは、有害ガス分解用電気化学素子２０３によって分解される。より詳細には、固体電解質層２０３Ａによって生成された酸素イオンとＮＯｘとが反応することにより酸素（Ｏ２）と窒素（Ｎ２）とが生成され、該酸素イオンとベンゼンやトルエンなどのＶＯＣとが反応することにより水（Ｈ２Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ２）とが生成される。固体電解質は、この反応において自ら反応するものではないので、損失することがない。また、固体電解質は、ゼオライトのようにＮＯｘを吸着するものでもない。したがって、有害ガス分解用電気化学素子２０３は、長期に亘って有害ガス除去能を維持することができる。
【００５３】
酸素イオン導電性を示す公知の固体電解質の中でも、ジルコニウム系固体電解質またはセリア系固体電解質が好ましい。ジルコニウム系固体電解質としては、ＺｒＯ２−Ｍ２Ｏ３固溶体やＺｒＯ２−ＭＯ固溶体など（一般式中のＭは、Ｙ，Ｙｂ，Ｇｄ，Ｃａ，Ｍｇなどの原子）が挙げられる。セリア系固体電解質としては、ＣｅＯ２−Ｍ２Ｏ３固溶体やＣｅＯ２−Ｍ固溶体など（一般式中のＭは、Ｙ，Ｓｍなどの原子）が挙げられる。これらは、環境変化によらずに安定して酸素イオン生成能を示すことができる。これによって、有害ガス分解用電気化学素子２０３は、安定して有害ガスを分解することができる。
【００５４】
金属層２０３Ｂは、電気伝導性の高い金属であれば特に制限されず、たとえば、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕなどから選ばれる１種、または２種以上の合金を用いることができる。金属層２０３Ｂは、たとえば、固体電解質層２０３Ａに、蒸着やめっきを行うことによって形成される。
【００５５】
金属層２０３Ｂの厚さは、電圧印加部２０３Ｃによる印加電圧によるけれども、１００μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。金属層２０３Ｂの厚さが１００μｍ未満である場合、電圧が印加された際の金属層２０３Ｂの抵抗熱によって、固体電解質層２０３Ａの酸素イオン生成能が低下するおそれがある。金属層２０３Ｂの厚さが２００μｍを超える場合、電圧が印加された際の金属層２０３Ｂにおける電流密度が低下して、固体電解質層２０３Ａによる酸素イオンの生成速度が低下するおそれがある。金属層２０３Ｂの厚さを、１００μｍ以上２００μｍ以下の範囲内にすることで、効率良く有害ガスを分解除去することができる。
【００５６】
電圧印加部２０３Ｃは、直流電源と電線とを含む。電線は金属層２０３Ｂの一端部と他端部とに接続され、直流電源は該一端部と該他端部との間に直流電圧を印加する。より詳細には、電線は、金属層２０３Ｂにおいて距離が最も遠くなる２点に接続される。
【００５７】
電圧印加部２０３Ｃによる直流電圧の大きさは、金属層２０３Ｂの厚さによるけれども、１Ｖ以上１０Ｖ以下であることが好ましい。電圧印加部２０３Ｃによる直流電圧の大きさが１Ｖ未満である場合、電圧が印加された際の金属層２０３Ｂにおける電流密度が低下して、固体電解質層２０３Ａによる酸素イオンの生成速度が低下するおそれがある。電圧印加部２０３Ｃによる直流電圧の大きさが１０Ｖを超える場合、電圧が印加された際の金属層２０３Ｂの抵抗熱によって、固体電解質層２０３Ａの酸素イオン生成能が低下するおそれがある。電圧印加部２０３Ｃによる直流電圧の大きさを、１Ｖ以上１０Ｖ以下の範囲内にすることで、効率良く有害ガスを分解除去することができる。
【００５８】
上記の有害ガス分解用電気化学素子２０３は、固体電解質層２０３Ａと金属層２０３Ｂとからなる２層構造であるけれども、他の実施形態として、３層構造の有害ガス分解用電気化学素子２０６を用いてもよい。
【００５９】
図４は、有害ガス分解用電気化学素子２０６を備える排気装置２１Ｂを示す模式図である。排気装置２１Ｂは、排気ダクト２０１とファン２０２と有害ガス分解用電気化学素子２０３と有害ガス分解用電気化学素子２０６とを備える。有害ガス分解用電気化学素子２０６は、第１層を固体電解質層２０６Ａとし、第２層を金属層２０６Ｂとし、第３層を固体電解質層２０６Ｃとする、３層構造となっている。また、有害ガス分解用電気化学素子２０６は、金属層２０６Ｂの一端部と他端部とに接続され、該金属層２０６Ｂに電圧を印加する図示しない電圧印加部を含む。
【００６０】
有害ガス分解用電気化学素子２０３は、排気ダクト２０１の内部空間を仕切る仕切り壁として、ファン部２０１Ａの方向Ａにおける下流側に設けられる。また、有害ガス分解用電気化学素子２０３は、排気開口部２０５にも設けられる。有害ガス分解用電気化学素子２０６は、排気ダクト２０１の内部空間を仕切る仕切り壁として、ダクト部２０１Ｂの方向Ａにおける上流側に設けられる。有害ガス分解用電気化学素子２０６は、吸気開口部２０４に対向する側に固体電解質層２０６Ａが設けられ、排気開口部２０５に対向する側に固体電解質層２０６Ｃが設けられる。したがって、排気装置２１Ｂは、ダクト部２０１Ｂに滞留する有害ガスを、より効率良く分解除去することができる。
【００６１】
また、排気装置２１Ｂでは、排気ダクト２０１の内壁部にも有害ガス分解用電気化学素子２０３が設けられており、有害ガスの分解除去効率がさらに高められている。有害ガス分解用電気化学素子２０３は、さらに、ファン２０２の表面に設けられてもよい。
【００６２】
有害ガス分解用電気化学素子２０３は、図３に示すように、方向Ａに貫通する複数の貫通孔２０３Ｄが設けられている。有害ガス分解用電気化学素子２０３としては、貫通孔２０３Ｄの設けられない平板状であってもよいけれども、固体電解質層２０３Ａの比表面積が大きい方が、有害ガスの分解除去効率が高い。したがって、有害ガス分解用電気化学素子２０３には、貫通孔２０３Ｄが設けられることが好ましい。
【００６３】
図５Ａおよび図５Ｂは、メッシュ状の有害ガス分解用電気化学素子２０３を示す模式図である。ここで、有害ガス分解用電気化学素子２０３がメッシュ状であるとは、有害ガス分解用電気化学素子２０３に、複数の貫通孔２０３Ｄが一様に設けられているということである。メッシュ状の有害ガス分解用電気化学素子２０３は、複数の貫通孔が設けられたメッシュ状の固体電解質層２０３Ａと、複数の貫通孔が設けられたメッシュ状の金属層２０３Ｂとを含む。メッシュ状の固体電解質層２０３Ａと、メッシュ状の金属層２０３Ｂとは、方向Ａに離間した位置から有害ガス分解用電気化学素子２０３を見たときに互いの貫通孔がすべて重なるように積層されている。
【００６４】
図５Ａ（ａ）に示す有害ガス分解用電気化学素子２０３は、円形状の貫通孔２０３Ｄが設けられた、メッシュ状の有害ガス分解用電気化学素子２０３である。図５Ａ（ｂ）に示す有害ガス分解用電気化学素子２０３は、正方形状の貫通孔２０３Ｄが設けられた、メッシュ状の有害ガス分解用電気化学素子２０３であり、いわゆる格子状の有害ガス分解用電気化学素子２０３である。図５Ａ（ｃ）に示す有害ガス分解用電気化学素子２０３は、直角二等辺三角形状の貫通孔２０３Ｄが設けられた、メッシュ状の有害ガス分解用電気化学素子２０３である。
【００６５】
図５Ｂ（ｄ）に示す有害ガス分解用電気化学素子２０３は、正方形状の貫通孔２０３Ｄが設けられた、メッシュ状の有害ガス分解用電気化学素子２０３である。図５Ｂ（ｄ）に示す有害ガス分解用電気化学素子２０３は、図５Ａ（ｂ）に示す有害ガス分解用電気化学素子２０３と同様に正方形状の貫通孔２０３Ｄが設けられているけれども、貫通孔２０３Ｄの配置位置が異なっている。図５Ｂ（ｅ）に示す有害ガス分解用電気化学素子２０３は、正六角形状の貫通孔２０３Ｄが設けられた、メッシュ状の有害ガス分解用電気化学素子２０３であり、いわゆるハニカム状の有害ガス分解用電気化学素子２０３である。
【００６６】
上記のようなメッシュ状の有害ガス分解用電気化学素子２０３は、固体電解質層２０３Ａの比表面積が１０ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、１５ｍ２／ｇ以上であることが特に好ましい。固体電解質層２０３Ａの比表面積が１０ｍ２／ｇ以上であることにより、有害ガス分解用電気化学素子２０３による有害ガスの分解除去効率は大幅に上昇する。なお、上述した３層構造の有害ガス分解用電気化学素子２０６も、比表面積が１０ｍ２／ｇ以上の固体電解質層２０６Ａを有する、メッシュ状の有害ガス分解用電気化学素子２０６であることが好ましい。
【００６７】
排気装置２１，２１Ｂは、ダクト部２０１Ｂに、排気ダクト２０１の内部空間を流過する空気を案内する案内部材２０７が設けられることが好ましい。図６は、案内部材２０７を示す模式図である。案内部材２０７は、３層構造の有害ガス分解用電気化学素子２０６を複数組み合わせてジグザグ形状に構成される。これによって、案内部材２０７のジグザグ形状の山部においても、ジグザグ形状の谷部においても、有害ガスを分解除去することができる。
【００６８】
図６（ａ）に示す案内部材２０７は、ジグザグ形状の山部と谷部とが方向Ａに繰り返して現れるように構成される。図６（ｂ）に示す案内部材２０７は、ジグザグ形状の山部と谷部とが、図６紙面において方向Ａに垂直な方向に繰り返して現れるように構成される。空気の排出速度を落とさずに有害ガスを分解除去するという観点からは、図６（ａ）に示す案内部材２０７が好ましく、より有害ガスの濃度が低い空気を排出するという観点からは、図６（ｂ）に示す案内部材２０７が好ましい。
【００６９】
上記のような案内部材２０７をダクト部２０１Ｂに設けることで、排気装置２１，２１Ｂの、有害ガスの分解除去効率をさらに高めることができる。なお、上記の案内部材２０７は、３層構造の有害ガス分解用電気化学素子２０６から構成されるけれども、２層構造の有害ガス分解用電気化学素子２０３を用いて案内部材２０７を構成してもよい。
【００７０】
以上のように、排気装置２１，２１Ｂは、画像形成装置１００の内部空間で発生した窒素酸化物（ＮＯｘ）や揮発性有機化合物（ＶＯＣ）などの有害ガスを分解除去することができる。これによって、長期に亘って、画像形成装置１００の外部空間へ、有害ガスを含まない清浄な空気を排出することができる。
【実施例】
【００７１】
以下に、本発明の実施例を示す。
（１）実施例１〜１３、および比較例
（実施例１）
排気ダクト２０１とファン２０２と同一形状の３つの有害ガス分解用電気化学素子２０３とを備える上記排気装置２１において、排気ダクト２０１を、長辺１８ｃｍ、短辺９ｃｍの矩形筒状の排気ダクト２０１とした。また、有害ガス分解用電気化学素子２０３を、長辺８ｃｍ、短辺６ｃｍの図５Ａ（ｂ）に示す格子状の有害ガス分解用電気化学素子２０３とした。また、固体電解質層２０３Ａ中の固体電解質の材質をジルコニウム系固体電解質とし、固体電解質層２０３Ａの比表面積を１５ｍ２／ｇとし、金属層２０３Ｂの厚さを１００μｍとし、電圧印加部２０３Ｃによる直流電圧を１０Ｖとした。
【００７２】
（実施例２）
電圧印加部２０３Ｃによる直流電圧を１Ｖに変更したこと以外は、実施例１と同様に設定した。
【００７３】
（実施例３）
固体電解質層２０３Ａの比表面積を１２ｍ２／ｇに変更し、金属層２０３Ｂの厚さを２００μｍに変更したこと以外は、実施例１と同様に設定した。
【００７４】
（実施例４）
有害ガス分解用電気化学素子２０３を、長辺８ｃｍ、短辺６ｃｍの図５Ａ（ａ）に示すメッシュ状の有害ガス分解用電気化学素子２０３に変更し、固体電解質層２０３Ａの比表面積を１８ｍ２／ｇに変更したこと以外は、実施例１と同様に設定した。
【００７５】
（実施例５）
有害ガス分解用電気化学素子２０３を、長辺８ｃｍ、短辺６ｃｍの図５Ｂ（ｅ）に示すハニカム状の有害ガス分解用電気化学素子２０３に変更し、固体電解質層２０３Ａの比表面積を２０ｍ２／ｇに変更したこと以外は、実施例１と同様に設定した。
【００７６】
（実施例６）
固体電解質層２０３Ａ中の固体電解質の材質をセリア系固体電解質に変更し、固体電解質層２０３Ａの比表面積を１３ｍ２／ｇに変更したこと以外は、実施例１と同様に設定した。
【００７７】
（実施例７）
電圧印加部２０３Ｃによる直流電圧を０．１Ｖに変更したこと以外は、実施例１と同様に設定した。
【００７８】
（実施例８）
電圧印加部２０３Ｃによる直流電圧を４０Ｖに変更したこと以外は、実施例１と同様に設定した。
【００７９】
（実施例９）
固体電解質層２０３Ａの比表面積を１７ｍ２／ｇに変更し、金属層２０３Ｂの厚さを５μｍに変更したこと以外は、実施例１と同様に設定した。
【００８０】
（実施例１０）
固体電解質層２０３Ａの比表面積を１３ｍ２／ｇに変更し、金属層２０３Ｂの厚さを７００μｍに変更したこと以外は、実施例１と同様に設定した。
【００８１】
（実施例１１）
実施例１に係る排気装置２１において、有害ガス分解用電気化学素子２０３をダクト部２０１Ｂの内壁部に１つだけ設けるように変更した。有害ガス分解用電気化学素子２０３は、長辺８ｃｍ、短辺６ｃｍの図５Ａ（ｂ）に示す格子状の有害ガス分解用電気化学素子２０３とした。また、固体電解質層２０３Ａ中の固体電解質の材質をジルコニウム系固体電解質とし、固体電解質層２０３Ａの比表面積を１５ｍ２／ｇとし、金属層２０３Ｂの厚さを１００μｍとし、電圧印加部２０３Ｃによる直流電圧を１０Ｖとした。
【００８２】
（実施例１２）
有害ガス分解用電気化学素子２０３を、長辺８ｃｍ、短辺６ｃｍの、貫通孔２０３Ｄが設けられない平板状の有害ガス分解用電気化学素子２０３に変更し、固体電解質層２０３Ａの比表面積３ｍ２／ｇに変更したこと以外は、実施例１１と同様に設定した。
【００８３】
（実施例１３）
実施例１に係る排気装置２１において、排気ダクト２０１の内部空間を仕切る仕切り壁としてダクト部２０１Ｂの方向Ａにおける上流側に設けられる有害ガス分解用電気化学素子２０３を、有害ガス分解用電気化学素子２０６に変更した。有害ガス分解用電気化学素子２０６は、方向Ａに離間した位置から見たときの形状を実施例１に係る格子状の有害ガス分解用電気化学素子２０３と同一形状とし、固体電解質層２０６Ａ，２０６Ｃ中の固体電解質の材質をジルコニウム系固体電解質とし、固体電解質層２０６Ａ，２０６Ｃの比表面積を１５ｍ２／ｇとし、金属層２０６Ｂの厚さを１００μｍとし、電圧印加部による直流電圧を１０Ｖとした。
【００８４】
（比較例）
排気ダクト２０１とファン２０２と同一形状の３つの有害ガス分解用電気化学素子２０３とを備える上記排気装置２１において、排気ダクト２０１を長辺１８ｃｍ、短辺９ｃｍの矩形筒状の排気ダクト２０１とし、有害ガス分解用電気化学素子２０３の代わりに、市販の格子状のゼオライトフィルタ（長辺８ｃｍ、短辺６ｃｍ、比表面積２５０ｍ２／ｇ）を設けた。
【００８５】
（２）実施例および比較例の評価
実施例１〜１３および比較例に係る排気装置２１を備える画像形成装置１００を用いて、初期のＮＯｘエミッション率と、５０Ｋ枚印刷後のＮＯｘエミッション率とを評価した。
【００８６】
（ＮＯｘエミッション率の評価方法）
画像形成装置１００をＳＵＳ製チャンバー（容積６．５ｍ３、内面電界研磨仕上げ）内に設置し、チャンバーの出口から排出される空気をテフロン（登録商標）チューブで吸引して、ＮＯｘ濃度を連続モニターした。
【００８７】
連続モニターでは、ＮＯｘ濃度計（model42i、穂高電子株式会社製）を用いて、空気の流量を１Ｌ／ｍｉｎ〜３Ｌ／ｍｉｎに設定して、１５秒ごとに約２時間、ＮＯｘ濃度を記録した。得られたデータと下記式とを用いて、ＮＯｘエミッション率を算出した。ＮＯｘエミッション率が低いほど、ＮＯｘが除去されていることになる。
【００８８】
【数１】
2011170292.tif 000003
【００８９】
【数２】
2011170292.tif 000004
【００９０】
ここで、
Ｅ      ：ＮＯｘエミッション率  ［μｇ／ｍｉｎ］
Ｃｍａｘ  ：最大ＮＯｘ濃度  ［μｇｍ−３］
ｋ’    ：比例定数  ［ｍｉｎ−１］
Ｈ’    ：試験条件下でのＮＯｘ半値時間  ［ｍｉｎ］
Ｖ      ：チャンバー容積  ［ｍ３］  （ここでは、６．５ｍ３）
Ｐ      ：大気圧  ［Ｐａ］  （ここでは、１０１，３２５Ｐａ）
Ｔ      ：絶対温度  ［Ｋ］  （ここでは、２７３＋２５Ｋ）
Ｒ      ：気体定数  ３３９．８［ＰａＫ−１］
である。
実施例１〜１３および比較例の各設定とＮＯｘエミッション率とを、表１に示す。
【００９１】
【表１】
2011170292.tif 000005
【００９２】
表１に示すように、比較例に係る排気装置２１は、実施例１〜１３に係る排気装置２１と比較して、５０Ｋ枚印刷後におけるＮＯｘエミッション率が大幅に上昇している。これは、実施例１〜１３に係る有害ガス分解用電気化学素子はＮＯｘを分解除去する素子であるので劣化し難いのに対して、比較例に係るゼオライトフィルタはＮＯｘを吸着除去する素子であるので劣化し易いからである。なお、実施例１〜１３において５０Ｋ枚印刷後のエミッション率が上昇しているのは、帯電器５などの経時劣化に起因していると考えられる。
【００９３】
また、実施例に係る排気装置２１において、金属層に印加される直流電圧が０．１Ｖ（実施例７）や４０Ｖ（実施例８）である場合は、直流電圧が１Ｖ〜１０Ｖ（実施例１〜６）である場合と比較して、ＮＯｘエミッション率の上昇が起こり易いことがわかる。これは、直流電圧の大きさが小さ過ぎると、金属層における電流密度が低下して固体電解質層による酸素イオンの生成速度が低下してしまい、また、直流電圧の大きさが大き過ぎると、金属層の抵抗熱によって固体電解質層の酸素イオン生成能が低下してしまうからである。
【００９４】
また、金属層の厚さが５μｍ（実施例９）や７００μｍ（実施例１０）である場合は、金属層の厚さが１００μｍ〜２００μｍ（実施例１〜６）である場合と比較して、ＮＯｘエミッション率の上昇が起こり易いことがわかる。これは、金属層の厚さが小さ過ぎると、金属層の抵抗熱によって固体電解質層の酸素イオン生成能が低下してしまい、また、金属層の厚さが大き過ぎると、金属層における電流密度が低下して固体電解質層による酸素イオンの生成速度が低下してしまうからである。
【００９５】
さらに、実施例に係る排気装置２１において、比表面積が小さい場合は、比表面積が大きい場合と比較して、ＮＯｘエミッション率の上昇が起こり易いことがわかる。特に、平板状の有害ガス分解用電気化学素子を備える排気装置２１（実施例１２）は、実施例中で最も比表面積が小さいので、実施例中で最もＮＯｘエミッション率が上昇している。これは、比表面積が小さ過ぎると、反応効率が低下してしまうからである。なお、実施例１３の結果から、比表面積が同一であっても、３層構造の有害ガス分解用電気化学素子は、２層構造の有害ガス分解用電気化学素子よりも、ＮＯｘ分解能が高いことがわかる。
【符号の説明】
【００９６】
１  露光ユニット
２  現像器
３  感光体ドラム
４  クリーナユニット
５  帯電器
６  中間転写ベルトユニット
１０  転写ローラ
２１，２１Ｂ  排気装置
８１  給紙カセット
８２  手差し給紙カセット
９１  排紙トレイ
１００  画像形成装置
２０１  排気ダクト
２０２  ファン
２０３，２０６  有害ガス分解用電気化学素子
２０３Ａ，２０６Ａ，２０６Ｃ  固体電解質層
２０３Ｂ，２０６Ｂ  金属層
２０３Ｃ  電圧印加部
２０３Ｄ  貫通孔
２０７  案内部材
【図１】
2011170292.tif 000006
【図２】
2011170292.tif 000007
【図３】
2011170292.tif 000008
【図４】
2011170292.tif 000009
【図５Ａ】
2011170292.tif 000010
【図５Ｂ】
2011170292.tif 000011
【図６】
2011170292.tif 000012