(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無害な気体へと中和可能な好ましくない気体を含む排出気体から埃粒子を予備濾過するための触媒変換ユニットであって、
排出気体を受け入れるための入口と、中和された気体を排出するための出口とを含む細長いハウジングと、
前記ハウジングの内側に、互いに径方向に離れて設けられ、気体を透過可能な内側空気浸透可能スリーブ及び外側空気浸透可能スリーブの間に閉じ込められたオゾン中和触媒床を含む円筒状触媒床要素であって、前記ハウジングの出口側端部に支持され、前記ハウジングの内部の径方向外側から内側に気体を供給するように設けられた円筒状触媒床要素と、
埃フィルタスクリーンスリーブと、を備え、
前記円筒状触媒床要素は、前記ハウジングの内側に、環状空間を介して配置されることにより、前記出口に通じる中心気体排出空間を囲み、かつ、入口側がドーム型キャップにより封をされ、
前記埃フィルタスクリーンスリーブは、埃粒子を濾過及び採取する埃採取メッシュを含み、前記環状空間内に、前記円筒状触媒床要素に対して径方向の隙間をあけるように設けられ、
前記排出気体が、前記入口と前記環状空間と前記埃フィルタスクリーンスリーブとを順に通過することにより、前記排出気体が前記円筒状触媒床要素を通過する前に埃フィルタスクリーンスリーブが埃粒子を除去し、前記排出気体が前記中心気体排出空間に入る前に、前記円筒状触媒床要素が、オゾンを含む気体を無害な気体に変換するように中和し、前記中心気体排出空間から出口を通じて前記排出気体を排出する触媒変換ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の触媒変換ユニットにおいて、
ハウジングの埃フィルタスクリーンスリーブ及び円筒状触媒床要素を囲む部分は、出口を有する前記ハウジングの端部に対し脱着可能であり、かつ、前記埃フィルタスクリーンスリーブは、触媒変換ユニットに対し脱着可能に支持されている触媒変換ユニット。
【請求項３】
請求項１に記載の触媒変換ユニットにおいて、
埃フィルタスクリーンスリーブは、ポリテトラフルオロエチレン製の網目を有するスクリーンを含んでおり、１マイクロメートルまたはそれ以上の大きさの埃粒子を濾過及び採取する触媒変換ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機器による好ましくない有害な又は危険な気体の発生という広く知られた問題に関し  特に、静電写像機械によるオゾンガスの発生に関する。本発明は、便利なフィルタ／触媒変換ユニットを提供し、これにより、予備埃フィルタ要素が必要であれば簡易に洗浄又は交換することを容易にし、気体中和触媒を機械の寿命まで保護する。
【０００２】
【従来の技術】
広く知られているようにオゾンガスは、感光性部材の記録表面に感光性を与える際のコロナ放電の結果として、静電写真複写機器内で発生する。コロナ放電装置を利用する、複写機内のその他のステーションにおいても同様のことが起こる。周囲の機器環境へのオゾン放出は、触媒「濾過」装置によって制御され、この濾過装置は、オゾンを比較的無害な物質へと変換する能力を有し、複写機の排気流上に配置されている。これらのフィルタは、一般的に固定床装置として特徴づけられる。すなわち、触媒が多孔性の基体に含浸され、この基体は、複写機の排気ハウジングに一体化され又はコロナ放出電極構造自体に組み入れられる。前述した各種類のオゾン制御システムは、触媒を含有する素子に対する物理的な制約のために、オゾンを中和する能力が制限されている。
【０００３】
後述から理解できるように、オゾンを含む蒸気の触媒への露出量が、触媒含有素子のオゾン中和容量及び効率を決定する。触媒が多孔性又は繊維性の支持物内に混入され又はそのような支持物に被覆される場合、オゾンを含む蒸気は、この構造に浸透し触媒と接触する能力を有する必要がある。これは、静電複写機によって発生したオゾンを含む排気は、数多くの「埃(dirt)」微粒子又は汚染物質（例えば、トナーや紙片など）も含むので、問題を生じる。これらの微粒子は、オゾンを含む排気と共に、触媒支持物へと通過する場合もあり、比較的短い期間で支持物質に含浸し、触媒含有素子の多孔性を低減させる。支持物の多孔性が低減するに従って、オゾンを含む蒸気が利用できる触媒の量も低減する。これにより、触媒含有素子を頻繁に交換すること又は排気処理の完全性を犠牲にすることが、「濾過」装置の触媒活動を延長するために必要とされる場合がある。
【０００４】
この考察は、一酸化炭素や窒素酸化物やこれらと同様の気体などの好ましくなく有害で危険な他の気体を、既知の触媒床によって中和する場合にも当てはまり、このため、排出物が触媒床に接触する前に埃汚染物質を濾過することが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
米国特許第４，１４３，１１８号には、コロトロン（corotron）と関連する触媒含浸濾過スクリーン及び加熱要素を備える静電複写装置を開示されており、これにより、粒状触媒床フィルタを有するオゾン中和ユニットに排気ガスを送る前に、その場で、オゾンの予備中和を可能にする。しかし、採取された粒子を除去し、ユニットの出口側を妨害しないように、かつ、相当量の気圧降下を作り出さないように、逆洗が必要とされる。
【０００６】
米国特許第４，３１５，８３７号には、ガラスビーズ（glass beads）などの複合支持マトリクスを、装置の排気コンジット内に備える静電複写装置が開示されている。オゾン中和触媒がこの支持マトリクスを被覆し、装置の排気コンジット内にフィルタ要素を形成する。触媒マトリクスは、小孔部材で各端部のその場に保持される。この小孔部材は、かなりの気圧降下を除いて、排気ガスの通過及び複合触媒マトリクスの保持を可能にする。しかし、小孔部材は、複合触媒マトリクスと接触し、洗浄又は交換のために容易に分離することはできず、また、埃フィルタとしては示されていない。
【０００７】
米国特許第４，３８８，２７４号には、オゾンを含むガスを各コロナステーションからオゾン分解触媒の薄い層を複数の小孔スクリーン間に保持したオゾン中和フィルタユニットへ、転送する排気システムを備える静電複写装置が開示されている。しかし、スクリーンは、触媒床を閉じ込め、洗浄または交換の為に分離ができず、更に、埃フィルタとして機能することは開示されていない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、静電複写装置からのオゾンを含む気体排出物などの、好ましくないが中和可能な気体構成要素を含む気体排出物の埃粒子が気体中和触媒床を通過する前に、埃粒子を予備濾過するための新しい便利な触媒変換ユニットを提供する。これにより、埃粒子が触媒床上又は触媒床内へ通過すること及び触媒床の詰まりを除外する。埃粒子は、触媒の汚染又は劣化を招き、触媒床の詰まりは、気体浸透率の低減及びかなりの気圧降下の発生を引き起こし、ユニットを通じての気体の流量を妨げる又は相当に低減させる。
【０００９】
本発明の触媒変換ユニットは、無害な気体へと中和可能な好ましくない気体を含む排出気体から埃粒子を予備濾過するための触媒変換ユニットであって、排出気体を受け入れるための入口と、中和された気体を排出するための出口とを含む細長いハウジングと、前記ハウジングの内側に、互いに径方向に離れて設けられ、気体を透過可能な内側空気浸透可能スリーブ及び外側空気浸透可能スリーブの間に閉じ込められたオゾン中和触媒床を含む円筒状触媒床要素であって、前記ハウジングの出口側端部に支持され、前記ハウジングの内部の径方向外側から内側に気体を供給するように設けられた円筒状触媒床要素と、埃フィルタスクリーンスリーブと、を備え、前記円筒状触媒床要素は、前記ハウジングの内側に、環状空間を介して配置されることにより、前記出口に通じる中心気体排出空間を囲み、かつ、入口側がドーム型キャップにより封をされ、前記埃フィルタスクリーンスリーブは、埃粒子を濾過及び採取する埃採取メッシュを含み、前記環状空間内に、前記円筒状触媒床要素に対して径方向の隙間をあけるように設けられ、前記排出気体が、前記入口と前記環状空間と前記埃フィルタスクリーンスリーブとを順に通過することにより、前記排出気体が前記円筒状触媒床要素を通過する前に埃フィルタスクリーンスリーブが埃粒子を除去し、前記排出気体が前記中心気体排出空間に入る前に、前記円筒状触媒床要素が、オゾンを含む気体を無害な気体に変換するように中和し、前記中心気体排出空間から出口を通じて前記排出気体を排出する触媒変換ユニットである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の、オゾン及びその他の有毒な気体と共に埃を収集し除去するためのフィルタ／触媒変換装置が組入れられた静電写真複写機械の一例の様々な部品を示す概略図である。しかしながら、下述の説明から明らかになるように、埃、オゾン、及びその他の有毒な気体を収集し除去する装置は、広い範囲の装置における使用にも同様に適しており、したがって、ここに示す特定の実施形態のみにその応用法が制限されるものではない。
【００１１】
図１に示すように、静電写真複写機械はベルト１０を使用し、このベルト１０は、感光性表面１２を導電性支持物１４上に置かれる。好適には、感光性表面１２はセレニウム合金によって構成され、併せて導電性支持物１４は、アルミニウム合金によって構成される。ベルト１０は、矢印１６の方向に移動し、感光性表面１２の連続する部分を、移動経路上に配置された様々な処理ステーションへと順次進める。ベルト１０は、剥ぎ取りローラ１８、張力ローラ２０、及び駆動ローラ２２によって運ばれ、駆動ローラ２２はモータ２４で駆動される。
【００１２】
図示された複写機械において使用される様々な処理ステーションを簡潔に説明する。まず、ベルト１０の一部が、帯電ステーションＡを通過する。帯電ステーションＡでは、図中では符号２８で示すコロナ発生又は放電装置が、ベルト１０の感光性表面１２に電荷を与え、比較的に高く実質的に均一の電圧にする。コロナ放電装置２８は、図２〜図４に関して、下に詳しく説明される。
【００１３】
次に、感光性表面１２の電荷を帯びた部分が露光ステーションＢを通して進められる。露光ステーションＢでは、元の文書３０が、表の面を下に向けられ、透明な圧版３２上に配置される。ランプ３４が、光線を元の文書３０にあてる。元の文書３０から反射した光線は、レンズ３６を通じて伝達され、光像を形成する。光像は、感光性表面１２の帯電した部分に投影され、電荷を選択的に散らす。これにより、元の文書３０内に含まれる情報領域に対応した感光性表面１２上の静電的な潜像が記録される。
【００１４】
その後、ベルト１０は、感光性表面１２上に記録された静電潜像を現像ステーションＣへ進める。現像ステーションＣでは、磁気ブラシ現像ローラ３８が、現像混合液を静電潜像に接触するように進める。潜像は、キャリア細粒からトナー粒子を引き寄せ、ベルト１０の感光性表面１２上にトナー粉像を形成する。
【００１５】
ベルト１０は、次に、トナー粉像を転写ステーションＤへ進める。転写ステーションＤでは、支持物質のシート４０が、トナー粉像と接触するよう移動される。支持物質のシート４０は、シート供給装置４２で転写ステーションＤへ進められる。好適には、シート供給装置４２は、スタック４６内のシートに接触する供給ローラ４４を備える。供給ローラ４４は、一番上のシートをスタック４６からシュート４８へと進めるため、回転する。シュート４８は、進む支持物質のシートがベルト１０の感光性表面１２に接触するように、定められた時間間隔で、振り向ける。これにより、転写ステーションＤにおいて、現像されたトナー粉像が進む支持物質のシートに接触する。
【００１６】
転写ステーションＤは、コロナ放電装置５０を備え、コロナ放電装置５０は、シート４０の裏面にイオンを噴射する。これにより、トナー粉像を感光性表面１２からシート４０に引き寄せる。転写後、シート４０は、引き離しステーションＥに進められる。引き離しステーションＥでは、コロナ放電装置２６が、シート４０の裏面に電荷を与え、これにより、感光性表面１２からシート４０及びその上のトナー粉像の分離を容易にする。引き離しステーションＥの後、シート４０は、矢印５２の方向にコンベヤ（図示せず）上へと移動を続け、このコンベヤは、シート４０を融着ステーションＦへ進める。
【００１７】
融着ステーションＦは、符号５４で示す融着アセンブリを有する。融着アセンブリ５４は、シート４０に転写されたトナー粉像を永久的に固着する。好適には、融着アセンブリ５４は、加熱融着ローラ５６と、支援ローラ５８と、を備える。シート４０は、トナー粉像が融着ローラ５６に接触して、融着ローラ５６と支援ローラ５８との間を通過する。このように、トナー粉像は、永久的にシート４０に固着される。融着後、オペレータの複写機械から取り除きのために、シュート６０が進むシート４０を受取りトレイ６２にガイドする。
【００１８】
必然的に、支持物質のシートがベルト１０の感光性表面１２から分離した後に、感光性表面１２にいくらかの残存粒子が吸着して残る。これらの残存粒子は、洗浄ステーションＧにおいて感光性表面１２から除去される。洗浄ステーションＧは、予備洗浄コロナ放電装置６４と、感光性表面１２に接触し、回転可能に取付けられた繊維状のブラシ６６と、を有する。予備洗浄コロナ放電装置６４は、残存粒子によって運ばれる残存する静電電荷を中和する。これらの残存粒子は次に、感光性表面１２に接触するブラシ６６の回転によって、感光性表面１２から除去又は洗浄される。洗浄の後、排出ランプ（図示せず）が、感光性表面１２に光をあて、次に続く写像サイクルにおける帯電の前に、感光性表面１２上に残存する残存静電電荷を散らす。
【００１９】
上述から理解できるように、この静電写真複写機械の例では、コロナ放電装置が使用される４つの分離したステーションが存在し、これらのステーションでは、コロナ放電装置によって発生するオゾン及び他の有毒な気体の収集及び除去が必要とされる。本発明によれば、オゾン及び他の有毒な気体と共に、埃粒子又は汚染物質がこれらのコロナ放電装置において収集され、コンジット（図１では点線で示す）を通じて、本発明による埃予備フィルタ／オゾン触媒変換ユニット６８に送られる。このユニット６８を図２から図４に完全に示す。
【００２０】
図２及び図３を参照すると、図示するユニット６８は、円筒形のハウジング７０である。ハウジング７０は、オゾンを含む汚れた空気を複写機械のコロナ放電ステーションから受け取るための入口取付部品７２と、ユニットの下流端にあり、埃及びオゾン及び他の不純物が除去された後の空気を放出するための排出口７４と、を有する。
【００２１】
ユニット６８は、複写機械の都合のよい位置のフレーム、例えば後部ブラケット７６などの手段によって取付けられ、出口７４は、通風手段に接続されていてもよい。
【００２２】
図４の断面図を参照すると、本発明の触媒変換ユニット６８のハウジング７０は、シェル又はケーシング７０Ａを備える。ケーシング７０Ａは、容易に脱着可能であり、フィルタ／触媒円筒形部材８０を囲う。このフィルタ触媒部材８０は、ユニット６８の端部キャップ８２に固定され、又はそうでなければユニット６８のハウジング７０の内部表面から近くに配置された外部表面に支持される。これにより、フィルタ触媒部材８０とケーシング７０Ａの間に環状の空間又は通路８６を形成する。フィルタ触媒部材８０のユニット入口取付部品７２に隣接する端部は、ドーム型のキャップ８４によって封をされる。このドーム型のキャップ８４は、入口の汚れた気体を径方向の外側に向かって環状通路８６へと均一に分配する空力的な外部表面を有する。環状通路８６においては、汚れた気体の出口７４への唯一の逃げ道は、フィルタ／触媒部材８０を通ることである。ハウジング７０の外部シェル又はケーシング７０Ａは、ネジすじによって又は摩擦によって端部キャップ８２に係合してもよく、これにより、工具無しに容易に着脱でき、フィルタ／触媒部材８０への接触が可能になる。
【００２３】
好適な新しいフィルタ/触媒部材８０は、外部埃フィルタスクリーンスリーブ（埃フィルタスクリーン）８８を備える。外部埃フィルタスクリーンスリーブ８８は、内部及び外部空気浸透可能スリーブ９２を有する囲みユニットの間に閉じ込められた粒状触媒の内部チューブ状床９０を完全に囲む。フィルタスクリーンスリーブ８８は、触媒床９０の外部保持スリーブ９２とは距離を置かれて、端部軸受筒９４（end bushings）の間の閉込めなどの手段で、脱着可能に、支持される。これにより、フィルタスクリーンスリーブ８８を、必要であれば、定期的な洗浄及び交換のために脱着が可能になる。
【００２４】
好適な埃フィルタスクリーンスリーブ８８は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の細かい網目のスクリーンであり、このスクリーンは、触媒に接触及び触媒を汚染する１マイクロメートル又はそれ以上の大きさの埃及び汚染物質の粒子を濾過及び採取する。触媒との接触及び触媒の汚染は、触媒コンバータの故障の主要な原因として広く知られている。本発明の設計は、触媒床を埃及び他の汚染物質との接触から守ることにより、又、フィルタ／触媒部材８０をハウジングベース又は端部キャップ８２から容易に脱着でき、触媒が有効な寿命を保つための定期的な洗浄及び交換のために埃フィルタスリーブ８８の脱着を容易にする外部円筒形ハウジング又はケーシング７０Ａ内に囲うことにより、装置の寿命の間、触媒床の効率を保つことを可能にする。
【００２５】
本発明の好適な実施形態によれば、本発明の触媒床９０は、オゾンガスが接触した際に無害な酸素ガスに変換する細粒状オゾン分解触媒の縮小床を備える。粒状床は、ケーシングユニット又は保持スクリーンアセンブリ９１によって囲まれ、この保持スクリーンアセンブリ９１は、ステンレス鋼で編まれた、１６ｘ１６メッシュ（16x16 mesh）、ワイヤの直径が約０．０５８ｃｍ（０．０２３インチ）、開口部の幅が約０．０９１６ｃｍ（０．０４インチ）、開口部の面積が３９．９％のワイヤ布などの内部及び外部気体浸透可能スリーブ９２を有する。
【００２６】
触媒スクリーンアセンブリ９１の充填は、スクリーンスリーブ９２の間の空間を触媒細粒で充填し、１００から２００サイクル／分で１．３から１．６の振幅で約３０秒間振動させて細粒の縮小又は安定化を引き起こし、この処理を、更なる安定化が起こらなくなるまで繰り返すことにより達成される。
【００２７】
本発明の装置及び方法に使用するために適切な触媒活性粒状物質は、事実上、当業者には広く知られた、オゾン又はその他の危険な気体を比較的無害な生成物に変換できるいずれの物質であってもよい。典型的な、この目的に適した触媒活性オゾン中和物質は、歴史的に「ホプカライト」（hopcalites）と呼ばれる物質を含む。
【００２８】
簡単に述べると、これらの触媒は、金属酸化物又は、より一般的な金属の塩基性硫酸塩、酢酸塩、又は炭酸塩を、単独で又は混合して含む。これらの物質は、細かく分けられた粒状物質を作り出すことを目的とした条件下で調製される。酸化物、塩基性炭酸塩、塩基性酢酸塩、及び塩基性硫酸塩が触媒として活動すると知られている金属は、以下を含む。マンガン、コバルト、銅、鉄、ニッケル、ビスマス、鉛、及び銀。実際には、単一の化合物が機能するよりも、上述の物質の二つ又はそれ以上の混合物が好適である。さらに、これらの化合物又はこれらの化合物の混合物の触媒活動は、非常に少ない数量の細かく分けた金属、特に、白金族の金属（これらの金属は助触媒として知られる）を加えることにより、更に高められる。
【００２９】
好適な二段階フィルタ装置は、オゾンガス触媒コンバータであるが、本発明の設計は、匂い、有毒ガス、及び／又は他の好ましくない又は望まれない気体を除去するための触媒処理の前に、空気／気体を予備フィルタすることが望まれるいずれの二段階空気／気体処理装置において使用してもよいことを理解すべきである。
【００３０】
本発明は、特定の好適な実施形態を参照し詳細に説明されたが、本発明の精神及び範囲から逸脱すること無くこの特定の詳細に様々な変更を加えることができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の触媒変換ユニットを備える静電複写機械の例を示す概略図である。
【図２】本発明による触媒変換ユニットの正面図である。
【図３】図２のユニットの、図中の線３−３に沿った端面図である。
【図４】図２及び図３に示すオゾン触媒変換ユニットの軸方向断面図である。
【符号の説明】
１０  ベルト、１２  感光性表面、１４  導電性支持物、１６，５２  矢印、１８  剥ぎ取りローラ、２０  張力ローラ、２２  駆動ローラ、２４  モータ、２６，２８，５０，６４  コロナ放電装置、３０  元の文書、３２  透明な圧版、３４  ランプ、３５  レンズ、３８  磁気ブラシ現像ローラ、４０  支持物質、４２  シート供給装置、４４  供給ローラ、４６  スタック、４８，６０  シュート、５４  融着アセンブリ、５６  加熱融着ローラ、５８  支援ローラ、６２  受取りトレイ、６６  繊維性ブラシ、６８  埃予備フィルタ／オゾン触媒変換ユニット、７０  ハウジング、７０Ａ  シェル又はケーシング、７２  入口、７４  排出口、７６  後部ブラケット、８０  フィルタ／触媒部材、８２  端部キャップ、８４  ドーム型キャップ、８６  環状通路、８８  外側埃フィルタスクリーンスリーブ、９０  内部チューブ状床、９１  ケーシングユニット、９２内側及び外側空気浸透性スリーブ、９４  端部軸受筒、Ａ  帯電ステーション、Ｂ  露光ステーション、Ｃ  現像ステーション、Ｄ  転写ステーション、Ｅ  引き離しステーション、Ｆ  融着ステーション、Ｇ  洗浄ステーション。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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