(57)【要約】【課題】シートにトナー像を定着させる定着装置から発生するＶＯＣおよびＵＦＰの吸着効率が高く、吸着性能の持続性が高い空気フィルターを提供すること。【解決手段】空気フィルター１は、画像形成装置１０においてトナー像をシートに定着させる定着装置５から吸引された空気の流路に配置されるフィルターであり、多孔体１１と支持体１２とを備える。多孔体１１は、金属有機構造体または多孔性配位高分子の粉体である。支持体１２は、多孔体１１を支持する。多孔体１１の平均細孔径が５オングストローム以上かつ２２オングストローム未満である。【選択図】図２
2017198884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置においてトナー像をシートに定着させる定着装置から吸引された空気の流路に配置される空気フィルターであって、
金属有機構造体または多孔性配位高分子の粉体である多孔体と、
前記多孔体を支持する支持体と、を備え、
前記多孔体の平均細孔径が５オングストローム以上かつ２２オングストローム未満である、空気フィルター。
【請求項２】
前記支持体が、前記多孔体が混合された後に成形された合成樹脂の不織布である、請求項１に記載の空気フィルター。
【請求項３】
前記支持体が、前記多孔体が混合された後に成形された合成樹脂のファンである、請求項１に記載の空気フィルター。
【請求項４】
細孔径が５オングストローム以上かつ２２オングストローム未満の前記多孔体のうち、細孔径が６オングストローム以上かつ１５オングストローム未満の前記多孔体の重量比が７０％以上であり、細孔径が１５オングストローム以上かつ１８オングストローム未満の前記多孔体の重量比が２５％以上である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の空気フィルター。
【請求項５】
前記多孔体は、平均細孔径が異なる複数種類の前記金属有機構造体または前記多孔性配位高分子の粉体の混合物である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の空気フィルター。
【請求項６】
トナー像をシートに定着させる定着装置と、
前記定着装置から吸引された空気の流路に配置される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の空気フィルターと、を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー像をシートに定着させる定着装置から吸引された空気の流路に配置される空気フィルターおよびそれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の画像形成装置は、シートにトナー像を形成する画像形成部と、加熱によって前記シートに前記トナー像を定着させる定着装置とを備える。
【０００３】
また、高温になった前記定着装置からＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）およびＵＦＰ（Ultra Fine Particle）が発生することが知られている。さらに、前記ＵＦＰの飛散を防止するために、前記定着装置から発生した前記ＶＯＣを活性炭のフィルターで捕捉することも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４７８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記活性炭のフィルターは、前記ＶＯＣおよび前記ＵＦＰの吸着効率が十分に高いとはいえず、さらに、比較的短期間のうちに吸着性能が低下しやすい。
【０００６】
本発明の目的は、シートにトナー像を定着させる定着装置から発生するＶＯＣおよびＵＦＰの吸着効率が高く、吸着性能の持続性が高い空気フィルターおよびそれを備え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】
本発明の一の局面に係る空気フィルターは、画像形成装置においてトナー像をシートに定着させる定着装置から吸引された空気の流路に配置されるフィルターであり、多孔体と支持体とを備える。前記多孔体は、金属有機構造体または多孔性配位高分子の粉体である。前記支持体は、前記多孔体を支持する。前記多孔体の平均細孔径が５オングストローム以上かつ２２オングストローム未満である。
【０００８】
本発明の他の局面に係る画像形成装置は、トナー像をシートに定着させる定着装置と、と、前記空気フィルターとを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、シートにトナー像を定着させる定着装置から発生するＶＯＣおよびＵＦＰの吸着効率が高く、吸着性能の持続性が高い空気フィルターおよびそれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】図２は、実施形態に係る画像形成装置における定着装置の排気部の構成図である。
【図３】図３は、第１参考例に係る画像形成装置からサンプリングされた揮発性物質におけるＶＯＣおよびＵＦＰの含有量の測定結果を示すグラフである。
【図４】図４は、第２参考例に係る画像形成装置からサンプリングされた揮発性物質におけるＶＯＣおよびＵＦＰの含有量の測定結果を示すグラフである。
【図５】図５は、第１実施例に係る画像形成装置からサンプリングされた揮発性物質におけるＶＯＣおよびＵＦＰの含有量の測定結果を示すグラフである。
【図６】図６は、第２実施例に係る画像形成装置からサンプリングされた揮発性物質におけるＶＯＣおよびＵＦＰの含有量の測定結果を示すグラフである。
【図７】図７は、第１実施例に係る画像形成装置および第２参考例に係る画像形成装置から排出されるＵＦＰ量の測定結果を示すトレンドグラフである。
【図８】図８は、活性炭の細孔構造を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格を有さない。
【００１２】
［画像形成装置１０の構成］
図１に示されるように、実施形態に係る画像形成装置１０は、電子写真方式でシートに画像を形成する装置である。
【００１３】
画像形成装置１０は、シート供給部２、シート搬送部３、作像部４０、光走査部４６、定着装置５およびトナー補給部４００などを備える。作像部４０は、トナー９を用いて現像処理を行う現像ユニット４を含む。
【００１４】
図１に示される画像形成装置１０は、タンデム式画像形成装置であるため、複数の現像ユニット４と、中間転写ベルト４７と、二次転写部４８とを備える。
【００１５】
シート供給部２は、シートカセットから前記シートを搬送路３０へ送り出す。シート搬送部３は、前記シートを搬送路３０に沿って搬送する。
【００１６】
現像ユニット４各々において、ドラム状の感光体４１が回転し、帯電装置４２が感光体４１の表面を帯電させ、光走査部４６が感光体４１の表面に静電潜像を書き込む。
【００１７】
現像装置４３は、感光体４１上の前記静電潜像をトナー像へ現像し、一次転写部４４は、感光体４１上の前記トナー像を中間転写ベルト４７に転写する。トナー補給部４００は、トナー９を現像装置４３へ補給する。
【００１８】
二次転写部４８は、搬送路３０におおいて、中間転写ベルト４７上の前記トナー像を前記シートに転写する。定着装置５は、前記シートに転写された前記トナー像を加熱することによって前記トナー像を前記シートに定着させる。
【００１９】
定着装置５は、ヒーターによって加熱される回転体である加熱ローラー５１と、加熱ローラー５１に接して回転する加圧ローラー５２とを備える。加熱ローラー５１の外側面には、例えばフッ素系塗料などを含有する塗膜が形成されている。前記塗膜は、前記シート上のトナー９の付着を防ぐ。
【００２０】
定着装置５は、高温になったときに、前記ＶＯＣおよび前記ＵＦＰなどの揮発性物質を発生する。図２に示されるように、画像形成装置１０は、前記ＶＯＣおよび前記ＵＦＰの飛散を防止するために、排気部６および空気フィルター１を備える。
【００２１】
排気部６は、吸引ファン６ａおよび排気ダクト６ｂを備える。排気ダクト６ｂは、定着装置５から画像形成装置１０の本体に形成された排気口までの空気の流路を形成するダクトである。吸引ファン６ａは、排気ダクト６ｂ内に設けられている。
【００２２】
吸引ファン６ａが定着装置５から空気を吸引することにより、定着装置５から発生する揮発性物質を含む空気は、他へ拡散せずに排気ダクト６ｂ内へ流れる。
【００２３】
そして、空気フィルター１が、定着装置５から吸引された空気の流路に配置されている。図２に示される例では、空気フィルター１は、排気ダクト６ｂ内における定着装置５と吸引ファン６ａとの間の位置に設けられている。空気フィルター１の詳細については後述する。
【００２４】
ところで、仮に空気フィルター１として活性炭フィルターが採用される場合を考える。この場合、前記活性炭フィルターは、前記ＶＯＣおよび前記ＵＦＰの吸着効率が十分に高いとはいえず、さらに、比較的短期間のうちに吸着性能が低下しやすい。
【００２５】
画像形成装置１０が備える空気フィルター１は、定着装置５から発生する前記ＶＯＣおよび前記ＵＦＰの吸着効率が高く、吸着性能の持続性が高い。以下、空気フィルター１の詳細について説明する。
【００２６】
［空気フィルター１］
空気フィルター１は、多孔体１１およびその多孔体１１を支持する支持体１２を備える。
【００２７】
多孔体１１は、ＭＯＦ（金属有機構造体：Metal Organic Frameworks）またはＰＣＰ（多孔性配位高分子：Porous Coordination Polymers）の粉体である。ＭＯＦおよびＰＣＰは、活性炭などとは異なり、その細孔径を目的の孔径に調整して製造することが可能な多孔体である。
【００２８】
空気フィルター１において、支持体１２が、多孔体１１を収容する布の袋または多孔体１１の粒径よりも小さな網目状の開口が形成された容器などであることが考えられる。
【００２９】
また、支持体１２が、多孔体１１が混合された後に成形された合成樹脂の不織布であることも考えられる。また、吸引ファン６ａが支持体１２を兼ねることも考えられる。この場合、支持体１２は、多孔体１１が混合された後に成形された合成樹脂のファンである。
【００３０】
前記不織布または前記ファンの材料である合成樹脂が、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ樹脂、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＣ（ポリカーボネート）およびＰＥ（ポリエチレン）などであることが考えられる。なお、これら以外の樹脂が採用されてもよい。
【００３１】
図３に示される測定結果が得られた第１参考例ＲＥＦ１に係る画像形成装置は、画像形成装置１０から空気フィルター１が除かれた装置である。
【００３２】
図３に示されるように、定着装置５から発生するＶＯＣおよびＵＦＰは、Ｄ３〜Ｄ１２の環状シロキサンおよびＭ８の鎖状シロキサンが大部分を占めている。前記環状シロキサン（Ｄ３〜Ｄ１２）および前記鎖状シロキサン（Ｍ８）の粒径は５〜２２オングストローム程度である。
【００３３】
空気フィルター１における多孔体１１の平均細孔径は、５オングストローム以上かつ２２オングストローム未満である。このような多孔体１１は、前記環状シロキサン（Ｄ３〜Ｄ１２）および前記鎖状シロキサン（Ｍ８）の捕捉に適している。
【００３４】
多孔体１１における配位結合用の金属の種類は各種考えられる。例えば、アルミニウムまたは亜鉛などの疎水性の金属が、多孔体１１における配位結合用の金属であることが考えられる。これにより、画像形成装置１０の設置環境における湿度が、多孔体１１のフィルター性能に影響することを回避することができる。
【００３５】
また、多孔体１１が、複数種類の前記ＶＯＣまたは前記ＵＦＰの混合物であることも考えられる。例えば、多孔体１１が、基本骨格を形成する配位子がそれぞれ異なる複数種類の前記ＶＯＣまたは前記ＵＦＰの混合物であることが考えられる。
【００３６】
図４の測定結果が得られた第２参考例ＲＥＦ２に係る画像形成装置は、画像形成装置１０における空気フィルター１が、前記活性炭フィルターに置き換えられた装置である。前記活性炭フィルターの活性炭は、石炭、木材などの天然素材である場合が多い。図８に示されるように、前記活性炭には、マクロ孔、メソ孔およびマイクロ孔が形成されている。前記マイクロ孔は、２０オングストローム未満の細孔も多く含み、前記マイクロ孔の平均孔径は２０オングストローム程度である。前記マイクロ孔の内部に形成された前記メソ孔および前記マイクロ孔が十分に活用される前に、前記マイクロ孔が捕捉対象物によって閉塞してしまうため、前記活性炭フィルターは、吸着性能の持続性が比較的低い。
【００３７】
また、図５の測定結果が得られた第１実施例ＥＸ１に係る画像形成装置は、画像形成装置１０の一例である。前記第１実施例ＥＸ１において、空気フィルター１の多孔体１１は、平均粒径が１０マイクロメートルの前記ＰＣＰである。また、前記第１実施例ＥＸ１の多孔体１１は、平均細孔径がそれぞれ１０オングストロームおよび１７オングストロームである２種類の前記ＰＣＰの粉体を、それぞれ７５％および２５％の重量比で含む。
【００３８】
また、前記第１実施例ＥＸ１において、支持体１２は、粒状の多孔体１１の周囲を覆う不織布である。
【００３９】
また、図６の測定結果が得られた第２実施例ＥＸ２に係る画像形成装置は、画像形成装置１０の他の一例である。第２実施例ＥＸ２に係る画像形成装置において、空気フィルター１の多孔体１１は、平均粒径が１０マイクロメートルの前記ＰＣＰである。また、前記第２実施例ＥＸ２の多孔体１１は、平均細孔径がそれぞれ１０オングストロームおよび１７オングストロームである２種類の前記ＰＣＰを、それぞれ７５％および２５％の重量比で含む。
【００４０】
また、前記第２実施例ＥＸ２において、支持体１２は、多孔体１１が混合された後に成形された合成樹脂の不織布である。即ち、前記第２実施例ＥＸ２において、多孔体１１および支持体１２は一体に形成されている。
【００４１】
前記第２実施例ＥＸ２において、多孔体１１と網目構造の基材である合成樹脂と混合比は、重量比で１対９である前記不織布における前記基材の材質はポリプロピレンである。
【００４２】
また、前記第１実施例ＥＸ１および前記第２実施例ＥＸ２において、多孔体１１における配位結合用の金属はアルミニウムである。
【００４３】
また、前記第２参考例ＲＥＦ２の前記活性炭フィルター、前記第１実施例ＥＸ１の空気フィルター１および前記第２実施例ＥＸ２の空気フィルター１は、排気ダクト６ｂ内の定着装置５と吸引ファン６ａとの間における、定着装置５からの距離Ｌ０が５０ミリメートルの位置に配置された（図２参照）。
【００４４】
また、図３〜７に示される測定結果が得られたときの測定条件は、以下の通りである。まず、測定対象装置が、ステンレス製の５立方メートルの容積のチャンバー内に設置され、前記チャンバー内の換気が、１時間当たり１５立方メートルの均等ペースで１時間継続された後、換気が停止された。
【００４５】
さらに、換気が停止された後、前記測定対象装置が連続して１０分間プリント処理を実行した。そして、前記測定対象装置が前記プリント処理を実行している１０分間および前記プリント処理の終了後の２０分間において、前記測定対象装置から発生する揮発性物質がＴｅｎａｘ管によって１分当たり１００ミリリットルのペースでサンプリングされた。
【００４６】
その後、サンプリングされた前記揮発性物質が、加熱脱着装置によって前記Ｔｅｎａｘ管から脱着され、その揮発性物質が含有する成分ごとのＣＰＳ（count/sec）が、ガスクロマトグラフ質量分析計によって測定された。なお、図３〜７において、グラフの縦軸のＣＰＳは、前記ＶＯＣまたは前記ＵＦＰの１秒当たりのカウント数を表す。
【００４７】
また、前記比較例２および前記第２実施例ＥＸ２については、前記測定対象装置が前記プリント処理を実行している１０分間および前記プリント処理の終了後の５０分間における所定のタイミングで、ＵＦＰの発生量が、東京ダイレック株式会社製のＣＰＣ（Condensation Particle Counter）モデル３００７によって測定された。前記ＣＰＣモデル３００７の検出粒径範囲は、０．０１〜１．００マイクロメートルである。
【００４８】
図５〜７の測定結果からわかるように、細孔径が５オングストローム以上かつ２２オングストローム未満である多孔体１１が採用されることにより、定着装置５から発生する前記ＶＯＣおよび前記ＵＦＰの吸着効率が高い空気フィルター１を提供することができる。
【００４９】
また、前記第２実施例ＥＸ２は、前記第１実施例ＥＸ１と比較するとややフィルター性能が劣る。しかしながら、図６の測定結果におけるＤ４〜Ｄ７の前記環状シロキサンのＣＰＳをトルエン換算した実施例1、2を比較すると、PCPの含有比率に応じてVOC発生量も低くなっている。実施例2では揮発成分は検出されているが、GC-MS結果から算出したトルエン換算のＴＶＯＣ（Total Volatile Organic Compounds）の濃度は、１立方センチメートル当たり８マイクログラムである。この濃度は、画像形成装置に要求される基準値である１立方センチメートル当たり１０マイクログラムよりも低い。
【００５０】
一方、前記活性炭フィルターの前記マクロ孔の孔径は、前記環状シロキサン（Ｄ３〜Ｄ１２）および前記鎖状シロキサン（Ｍ８）の粒径よりも遙かに大きい。従って、図４，７に示されるように、前記活性炭フィルターは、前記環状シロキサンの捕捉性能が低い。
【００５１】
また、排気ダクト６ｂを通過する空気に含まれる物質のうち、除去対象である前記ＶＯＣおよび前記ＵＦＰ以外の水分および揮発成分などの他の物質は、平均細孔径が５オングストローム以上かつ２２オングストローム未満である多孔体１１に吸着されずに空気フィルター１を通過する。
【００５２】
従って、多孔体１１の細孔が、短期間のうちに除去対象以外の物質で詰まることが回避される。その結果、吸着性能の持続性が高い空気フィルター１を提供することが可能である。不図示の実験結果によれば、第１実施例ＥＸ１および第２実施例ＥＸ２において、５０００枚の連続印刷が行われた後においても、図５，６に示される測定結果とほぼ同等の性能が維持されることが分かっている。
【００５３】
図３に示される測定結果によれば、定着装置５から発生する揮発性物質において、粒子経が６〜１４オングストローム程度であるＤ５〜Ｄ７の前記ＶＯＣが重量比で約４０％を占め、粒子経が８〜１８オングストローム程度であるＤ８，Ｄ９，Ｄ１２およびＭ８の前記ＵＦＰが重量比で約３０％を占める。
【００５４】
従って、多孔体１１が、平均細孔径が異なる複数種類の前記ＶＯＣまたは前記ＵＦＰの粉体の混合物であることも考えられる。例えば、多孔体１１が、主としてＤ５〜Ｄ７の前記ＶＯＣの捕捉に適した第１多孔体と、主としてＤ８，Ｄ９，Ｄ１２およびＭ８の前記ＵＦＰの捕捉に適した第２多孔体との混合物であることが考えられる。
【００５５】
上記の場合、前記第１多孔体が、細孔径が６オングストローム以上かつ１５オングストローム未満の前記ＰＣＰまたは前記ＭＯＦであり、前記第２多孔体が、細孔径が１５オングストローム以上かつ１８オングストローム未満の前記ＰＣＰまたは前記ＭＯＦであることが考えられる。そのような前記第１多孔体および前記第２多孔体を含む多孔体１１が採用された例が、前記第１実施例ＥＸ１および前記第２実施例ＥＸ２である。
【００５６】
また、細孔径が５オングストローム以上かつ２２オングストローム未満の多孔体１１のうち、細孔径が６オングストローム以上かつ１５オングストローム未満である前記第１多孔体の重量比が７０％以上であり、細孔径が１５オングストローム以上かつ１８オングストローム未満である前記第２多孔体の重量比が２５％以上であることが考えられる。
【００５７】
前記第１多孔体および前記第２多孔体の上記の重量比は、電子写真方式の画像形成装置から排出されるＤ５〜Ｄ７の前記ＶＯＣの量とＤ８，Ｄ９，Ｄ１２およびＭ８の前記ＵＦＰの量との比に概ね一致する。そのため、多孔体１１が、前記第１多孔体および前記第２多孔体を上記の重量比で含むことにより、空気フィルター１が、前記ＶＯＣおよび前記ＵＦＰを効率的に捕捉することができる。
【００５８】
また、多孔体１１が、不織布である支持体１２に混入されることにより、空気フィルター１の取り扱いが容易になる。また、多孔体１１が、支持体１２を兼ねる吸引ファン６ａに混入されることにより、吸引ファン６ａが空気フィルター１として機能する。これにより、部品点数が少なくなり、画像形成装置１０の組立工数およびコストが低減する。
【符号の説明】
【００５９】
１        ：空気フィルター
２        ：シート供給部
３        ：シート搬送部
４        ：現像ユニット
５        ：定着装置
６        ：排気部
６ａ      ：吸引ファン
６ｂ      ：排気ダクト
９        ：トナー
１０      ：画像形成装置
１１      ：多孔体
１２      ：支持体
１３      ：保持部
３０      ：搬送路
４０      ：作像部
４１      ：感光体
４２      ：帯電装置
４３      ：現像装置
４４      ：一次転写部
４６      ：光走査部
４７      ：中間転写ベルト
４８      ：二次転写部
５１      ：加熱ローラー
５２      ：加圧ローラー
４００    ：トナー補給部
【図１】
2017198884.tif 000003
【図２】
2017198884.tif 000004
【図３】
2017198884.tif 000005
【図４】
2017198884.tif 000006
【図５】
2017198884.tif 000007
【図６】
2017198884.tif 000008
【図７】
2017198884.tif 000009
【図８】
2017198884.tif 000010