(57)【要約】【課題】画像形成装置内において放電手段により発生する窒素酸化物、オゾンなどの放電生成物を効率よく除去することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成動作において対象に対し電荷の付与又は除去処理を行う放電手段３０２を有する画像形成装置において、放電手段３０２は、画像形成動作において放電により前記対象に対し電荷の付与又は除去処理を行う画像形成用放電部と、上記対象とは異なる対向電極２５に対し放電電極からプラズマ放電を発生させるプラズマ放電部と、プラズマ放電の光を受容可能に配置された光触媒２６と、を有し、画像形成用放電部の駆動用とプラズマ放電部の駆動用とで、異なる駆動条件の電力が切り替えられて入力される構成とされる。【選択図】図２
2006350020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成動作において対象に対し電荷の付与又は除去処理を行う放電手段を有する画像形成装置において、
前記放電手段は、画像形成動作において放電により前記対象に対し電荷の付与又は除去処理を行う画像形成用放電部と、前記対象とは異なる対向電極に対し放電電極からプラズマ放電を発生させるプラズマ放電部と、前記プラズマ放電の光を受容可能に配置された光触媒と、を有し、前記画像形成用放電部の駆動用と前記プラズマ放電部の駆動用とで、異なる駆動条件の電力が切り替えられて入力されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記プラズマ放電部は、パルス放電により前記プラズマ放電を生成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記放電手段に電力を入力する電力供給手段は、前記画像形成用放電部と前記プラズマ放電部とに入力する電力を発生する共通の直流電源と、該直流電源の出力をパルス出力とするスイッチング手段と、を有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成用放電部は、前記プラズマ放電部と共通の放電電極において放電を生成することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記プラズマ放電部は、沿面放電により前記プラズマ放電を生成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記放電手段に電力を入力する電力供給手段は、前記放電手段の前記プラズマ放電部と装置本体内の前記放電手段以外の少なくとも１つの被電力供給要素とに入力する電力を発生する共通の交流電源と、前記交流電源の出力の入力対象を切り替える切替手段と、を有することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記プラズマ放電部は、前記放電電極と前記対向電極との間に電気絶縁体を有し、該電気絶縁体上に前記光触媒が配置されることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記光触媒は、前記対向電極上に配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記光触媒は、前記放電電極と前記対向電極との間に配置されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記光触媒は、光触媒物質と多孔性材料とを含有することを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記光触媒は、前記放電電極の長手方向と略平行に延在し、且つ、所定間隔で複数設けられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記光触媒は、電気絶縁体から成る板材の表面に光触媒物質と多孔性材料とを含有する吸着性光触媒塗料が塗布された複数の板材であり、対をなす前記板材の面同士が対向し、且つ、各板材が前記放電電極の長手方向と略平行になるように、前記放電電極と前記対向電極との間に配置されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記対向電極はメッシュ構造とされることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記画像形成用放電部は、コロナ放電を発生することを特徴とする請求項１〜１３のいずれかの項に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、電子写真方式或いは静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものであり、より詳細には、像担持体の帯電工程、像担持体から被転写体への像転写工程などにおける放電生成物を除去する手段を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電子写真方式の画像形成装置は、一般に、表面に感光層を有する円筒型の感光ドラムを備えており、この感光ドラムの表面を帯電する１次帯電手段として、コロナ帯電器が使用されている。コロナ帯電器は、空気中で帯電線や電極などに高電圧を印加し、このときの放電によって発生した正又は負のイオンを感光ドラムの表面に与える、いわゆる、非接触方式の帯電手段である。
【０００３】
コロナ帯電器は、大気中の酸素分子をイオン化して不要なオゾンを発生するとともに、窒素酸化物（ＮＯｘ）なども放電生成物質として生成する。このオゾンは、コロナ放電の電界を弱めて感光ドラムの表面を所望の電位にするのを阻害したり、感光ドラムの表面の感光層の性能を低下させたりして、画像欠陥を誘発する。又、窒素酸化物は感光体の表面に付着して表面抵抗を減少させ、これが画像のながれ現象などの不具合を生じる原因となる。
【０００４】
そこで、従来、活性炭や触媒を塗布したフィルターを利用し、活性炭で吸着したり、触媒で分解したりすることで、コロナ帯電器により発生したオゾンや窒素酸化物などの放電生成物の除去が行われていた。このフィルターは、一般的に、駆動ファンなどの排気装置によりオゾンを含む空気を排出しながら、オゾンフィルターでオゾンを除去するように配置されている。例えば、駆動ファンの駆動により、ダクトを通じて、オゾンを排出する技術が開示されている（特許文献１）。このダクトは、紙等の記録材を転写部位に案内するダクトガイドに一体的に形成されている。又、電子写真方式の画像形成部への適用技術としては、ダクトをコロナ帯電器のシールドケースに連結し、オゾンを効率的に捕集できるようにする技術が開示されている（特許文献２）。
【０００５】
上記のような吸着系フィルター、触媒系フィルター以外のオゾン除去手段としては、帯電装置に発熱体を設け、帯電装置で発生するオゾンを熱分解する技術が開示されている（特許文献３）。
【０００６】
又、窒素酸化物の除去に関するものとしては、排ガス処理関連技術として、一般的に三元触媒（ＨＣ−ＣＯ還元作用）を用いた技術が知られている。更に、アンモニア（ＮＨ３）による選択還元作用を用いたものとして、必要に応じてアンモニアガスを発生させ、このアンモニアガスとＮＯｘとの触媒反応によって燃焼機器から排出される排ガス中のＮＯｘを除去する技術が開示されている（特許文献４）。
【０００７】
前述のような吸着系フィルターとしては、主に活性炭が用いられてきている。しかしながら、これら吸着系フィルターは、その表面の微細孔に分子を取り込むことで作用するため、分子を取り込む能力には制限があった。そのため、フィルターの定期的な点検・交換をする必要があり、逆に交換されなかった場合には、吸着能力が低下する。このような点を改善できるフィルターとして最近では光触媒と呼ばれる典型的には酸化チタンを用いたフィルターなどが利用されることがある。
【０００８】
この光触媒は、光を吸収してエネルギーの高い状態となり、そのエネルギーを反応物質に与えて化学反応を起こさせる物質である。光触媒物質である二酸化チタン（ＴｉＯ２）は、光を吸収すると価電子帯に正孔ができ、それが近接物質の電子と反応する。例えばこの正孔は水や溶存酸素と反応しＯＨラジカルなどを生成し、これが有害物質を分解することになる。現在は酸化分解作用を利用した空気清浄器などへの利用を始め、もう一つの特徴である親水性などの特性を利用したビル外壁や窓ガラスなどの防汚対策などの様々な用途への展開が図られている。
【０００９】
特に、電子写真方式の画像形成装置に限れば、接触帯電部材の表面層に光触媒物質を含有させたり塗布したりして、接触帯電部材と対象との接触部での放電により生成される窒素酸化物やオゾンを、光触媒物質により分解するようにしたものがある（特許文献５）。
【００１０】
更に、電子写真方式の画像形成装置において生成される窒素酸化物の除去に関して、帯電用の放電電極の同一基板上に沿面グロー放電装置を並設させる方法を用いて、放電により生成したＮＯｘを分解する帯電装置が開示されている（特許文献６）。
【００１１】
前述のように、静電複写プロセスを有する画像形成装置において発生するオゾンや窒素酸化物に関しては、高画質化に対する画像への悪影響となる。又、ＷＨＯによる『空気質のガイドライン：Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ  Ｆｏｒ  Ａｉｒ  Ｑｕａｌｉｔｙ』の発表により、より高いレベルでの画像形成装置から排出される空気質の改善が求められている。又、前述の如き高画質化の要求により画像劣化の原因となる窒素酸化物の効果的な除去方法が望まれている。
【００１２】
このように、例えば電子写真方式の画像形成装置において、その心臓部である画像形成部において発生するオゾン、窒素酸化物などの放電生成物の除去が重要な課題となっている。これに対する従来技術としては、前述のようなものがあげられるが、未だ改善が求められる。例えば、特許文献１及び特許文献２で開示されているフィルターによる物理的除去方法では、フィルターの経時変化などによる性能劣化は避けられない。又、特許文献３に開示されるオゾンの熱分解の方法では、例えば現像剤などに対する温度の影響が懸念される。又、特許文献５に開示される接触帯電部材の表層に光触媒物質を含有させたり塗布したりする方法では、帯電手段としての能力と、放電生成物の除去能力との関係などにおいて、適当な条件の設定が難しい。又、特許文献６にて開示されている窒素酸化物の除去方法に関しても、帯電用の放電電極の同一基板上に沿面グロー放電装置を並設させるという複雑な構成を必要とするものである。更に、特許文献６では、放電時に生成されるオゾンに関する除去に関してはなんら考察されていない。
【００１３】
尚、上述では、従来の課題を、特に、感光ドラムを帯電させる１次帯電手段に関連して説明したが、例えば電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置では、１次帯電手段以外にも、放電により対象に対し電荷の付与又は除去処理を行う放電手段が用いられている。例えば、感光ドラム上の帯電したトナー像（トナー）を除電するためのポスト帯電手段、感光ドラム上のトナー像を記録材に転写させるための転写帯電手段、トナー像が転写された記録材を除電して感光ドラムの表面から分離させるための分離帯電手段などがある。これらの放電手段、特に、コロナ帯電器などの対象に非接触にて電荷の付与又は除去処理を行う非接触放電手段からも窒素酸化物、オゾンなどの放電生成物が発生するため、同様の問題がある。
【特許文献１】特開平４−６７１８４号公報
【特許文献２】特開２００３−３０７９１５号公報
【特許文献３】特開平０５−２８１８２９号公報
【特許文献４】特開平１１−１６５０４２号公報
【特許文献５】特開２０００−３５６９３１号公報
【特許文献６】特開平０９−１１４１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、画像形成装置内において放電手段により発生する窒素酸化物、オゾンなどの放電生成物を効率よく除去することのできる画像形成装置を提供することである。
【００１５】
本発明のより詳細な目的の一つは、画像形成装置内において放電手段により発生する窒素酸化物やオゾンなどを、簡易な構成にて、フィルターなどの交換部品の交換時期を気にすることなく、長期にわたって除去することが可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、画像形成動作において対象に対し電荷の付与又は除去処理を行う放電手段を有する画像形成装置において、前記放電手段は、画像形成動作において放電により前記対象に対し電荷の付与又は除去処理を行う画像形成用放電部と、前記対象とは異なる対向電極に対し放電電極からプラズマ放電を発生させるプラズマ放電部と、前記プラズマ放電の光を受容可能に配置された光触媒と、を有し、前記画像形成用放電部の駆動用と前記プラズマ放電部の駆動用とで、異なる駆動条件の電力が切り替えられて入力されることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、画像形成装置内において放電手段により発生する窒素酸化物、オゾンなどの放電生成物を効率よく除去することができる。又、本発明により得られる作用効果の一つとして、画像形成装置内において放電手段により発生する窒素酸化物やオゾンなどを、簡易な構成にて、フィルターなどの交換部品の交換時期を気にすることなく、長期にわたって除去することが可能であることが挙げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１９】
実施例１
［画像形成装置］
先ず、図１を参照して、本実施例の画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１の概略断面を示す。本実施例の画像形成装置１は、電子写真方式を用いた複写機である。
【００２０】
本実施例の画像形成装置１には、折り装置４００と、フィニッシャ５００とが接続されている。又、画像形成装置１は、原稿画像を読取るイメージリーダ２００と、装置本体（プリンタ）３００とを備える。
【００２１】
イメージリーダ２００には、原稿給送装置１００が搭載されている。原稿給送装置１００は、原稿トレイ上に上向きにセットされた所望枚数の原稿を、先頭頁から順に１枚づつ、図中左方向へ給紙する。そして、湾曲したパスを介して、その原稿をプラテンガラス１０２上で図中左から右へと搬送して、原稿の流し読取り位置を通過させ、その後、外部の排紙トレイに向けて排出する。この原稿がプラテンガラス１０２上の流し読取り位置を図中左から右へ向けて通過するとき、この原稿の画像は、流し読取り位置に対応する位置に保持されたスキャナユニット１０４によって読取られる。この読取り方法は、一般に原稿流し読みと呼ばれる。具体的には、原稿が流し読取り位置を通過する際に、原稿の読取り面（画像の記録面）にスキャナユニット１０４のランプ１０３の光が照射され、その原稿からの反射光がミラー１０５、１０６、１０７を介してレンズ１０８に導かれる。このレンズ１０８を通過した光は、イメージセンサ１０９の撮像面に結像する。
【００２２】
このように流し読取り位置を図中左から右へ通過するように原稿を搬送することによって、原稿の搬送方向に対して直交する方向を主走査方向とし、搬送方向を副走査方向とする原稿読取り走査が行われる。すなわち、原稿が流し読取り位置を通過する際に、原稿画像を主走査方向に１ライン毎にイメージセンサ１０９で読取りながら、原稿を副走査方向に搬送することによって、原稿画像全体の読取りが行われる。
【００２３】
そして、光学的に読取られた画像は、イメージセンサ１０９によって画像データに変換されて出力される。イメージセンサ１０９から出力された画像データは、画像信号制御部（図示せず）において所定の処理が施された後に、プリンタ３００が備える露光装置（レーザスキャナ）３０３の露光制御部３０３ｂにビデオ信号として入力される。
【００２４】
なお、原稿給送装置１００により原稿をプラテンガラス１０２上に搬送して所定位置に停止させ、この状態でスキャナユニット１０４を図中左から右へ走査させることにより原稿画像を読取ることも可能である。この読取り方法は、一般に原稿固定読みと呼ばれる。
原稿給送装置１００を使用しないで原稿を読取る場合には、まず、ユーザが原稿給送装置１００を持ち上げて、原稿をプラテンガラス１０２上に載置する。そして、スキャナユニット１０４を図中左から右へ走査させることにより、原稿画像の読取りを行う。したがって、原稿給送装置１００を使用しないで原稿を読取るときには、原稿固定読みが行われる。
【００２５】
プリンタ３００が備える露光手段としてのレーザスキャナ３０３の露光制御部３０３ｂは、入力されたビデオ信号に基づきレーザ光を変調して出力させる。そのレーザ光は、ポリゴンミラー３０３ａにより走査されながら、像担持体としての円筒型の電子写真感光体、即ち、感光ドラム３０１上に照射される。感光ドラム３０１には、走査されたレーザ光に応じた静電像（潜像）が形成される。ここで、露光制御部３０３ｂは、原稿固定読み時には、正しい画像（鏡像でない画像）が形成されるようにレーザ光を出力する。尚、詳しくは後述するように、レーザスキャナ３０３による露光に先立って、感光ドラム３０１の表面は、１次帯電手段としての１次帯電器３０２により略一様に帯電される。本実施例では、１次帯電器３０２は、対象を非接触にて処理する非接触放電手段であるコロナ帯電器である。
【００２６】
感光ドラム３０１上の静電像は、現像手段としての現像器３０４から供給される現像剤のトナーによって現像剤像（トナー像）として可視像化される。
【００２７】
又、レーザ光の照射開始と同期したタイミングで、記録材供給部としての各カセット３０９、３１０、手差給紙部３１１、又は両面搬送パス３１４から記録用紙（シート）などの記録材Ｐが供給される。この記録材Ｐが、感光ドラム３０１と、転写手段としての転写帯電器３０５との間に搬送される。感光ドラム３０１に形成されたトナー像は、供給された記録材Ｐ上に、転写帯電器３０５に印加される転写バイアス電圧により転写される。トナー像が転写された記録材Ｐは、転写帯電器３０５と一体的に感光ドラム３０１に対向して配置された分離帯電器３０６に印加される分離バイアス電圧により感光ドラム３０１上から分離される。尚、詳しくは後述するように、本実施例では、転写帯電器３０５及び分離帯電器３０６は共に、対象を非接触にて処理する非接触放電手段であるコロナ帯電器である。
【００２８】
次いで、記録材Ｐは定着部３０８に搬送される。定着部３０８は、その記録材Ｐを加熱、加圧することによって、その記録材Ｐ上にトナー像を定着させる。定着部３０８を通過した記録材Ｐは、フラッパ３１２及び排出ローラ３１５を経て、プリンタ３００から外部、即ち、本実施例では折り装置４００に向けて排出される。トナー像が記録材Ｐに転写された後に感光ドラム３０１上に残留するトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置３０７により回収される。
【００２９】
ここで、記録材Ｐをその画像形成面が下向きになる状態（フェイスダウン）で排出するときには、定着部３０８を通過した記録材Ｐを、フラッパ３１２の切換動作により、一旦反転パス３１３内に導く。そして、その記録材Ｐの後端がフラッパ３１２を通過した後に、その記録材Ｐをスイッチバックさせて、排出ローラ３１５によりプリンタ３００から排出させる。この排紙形態は、反転排紙と呼ばれる。この反転排紙は、原稿給送装置１００を使用して読取った画像を用紙に形成するとき、又はコンピュータから出力された画像を記録材Ｐに形成するときなどのように、先頭頁から順に画像形成するときに行われ、その排出後の記録材Ｐの順序は正しい頁順になる。
【００３０】
又、手差給紙部３１１からＯＨＰシートなどの硬い記録材Ｐを給紙して、その記録材Ｐに画像を形成したときには、その記録材Ｐを反転パス３１３に導くことなく、その記録材Ｐの画像形成面を上向きにした状態（フェイスアップ）で排出ローラ３１５により排出する。
【００３１】
更に、記録材Ｐの両面に画像形成を行う両面記録モードが設定されている場合には、フラッパ３１２の切換動作により記録材Ｐを反転パス３１３に導いた後に、その記録材Ｐを両面搬送パス３１４へ搬送する。その両面搬送パス３１４へ導かれた記録材Ｐは、上述したタイミングで、感光ドラム３０１と、転写帯電器３０５及び分離帯電器３０６との間に再度給紙される。
【００３２】
プリンタ３００から排出された記録材Ｐは、折り装置４００に送られる。この折り装置４００は、用紙をＺ形に折りたたむ処理を行う。例えば、用紙がＡ３サイズやＢ４サイズであって且つ折り処理が指定されている場合には、折り装置４００にて記録材Ｐの折り処理を行う。それ以外の場合には、プリンタ３００から排出された用紙は折り装置４００を通過してフィニッシャ５００に送られる。このフィニッシャ５００には、画像が形成された記録材Ｐの間に挿入するための表紙、合紙などの特殊用紙（挿入シート）を給送するインサータ５０１が設けられている。フィニッシャ５００は、製本処理、綴じ処理、穴あけなどの各後処理を行う。フィニッシャ５００により処理されるか、又はフィニッシャ５００を単に通過した記録材Ｐは、排出トレイ５０２、５０３上に排出される。
【００３３】
［放電手段］
ところで、上記画像形成装置１において、感光ドラム３０１は、レーザ光を照射して静電像を形成するのに先立ち、１次帯電器３０２によって外周面全体が略均一に帯電される。又、静電像にトナーを付着させて顕像化したトナー像を記録材Ｐへ転写させる際に、記録材Ｐは転写帯電器３０５により帯電される。更に、記録材Ｐにトナー像を転写した後、感光ドラム３０１から記録材Ｐを分離させる際には、記録材Ｐは分離帯電器３０６によって帯電（除電）される。
【００３４】
これら１次帯電器３０２、転写帯電器３０５、及び分離帯電器３０６は、感光ドラム３０１の周囲で対象（感光ドラム３０１、記録材Ｐ）との間にコロナ放電を発生させる。そのため、感光ドラム３０１の周囲に窒素酸化物やオゾンなどの放電生成物を発生させることが一般に知られている。前述したように、これらの生成物は、感光ドラム３０１の周囲に滞留すると感光ドラム３０１にダメージを与える原因となるとともに、画像流れなどの画像劣化を引き起こす原因となる。
【００３５】
そこで、本実施例では、画像形成動作において対象に対し電荷の付与又は除去処理を行う放電手段を有する画像形成装置１は、放電手段が、画像形成動作において放電により対象に対し電荷の付与又は除去処理を行う画像形成用放電部と、上記対象とは異なる対向電極に対して放電電極からプラズマ放電を発生させるプラズマ放電部と、プラズマ放電の光を受容可能に配置された光触媒物質を含有する光触媒（光触媒保持体）と、を有し、上記画像形成用放電部と上記プラズマ放電部とで異なる駆動条件の電力が切り替えられて投入される構成とされる。
【００３６】
画像形成用放電部、プラズマ放電部にそれぞれ入力される電力は、直流電圧でも交流電圧でもよく、又パルス電圧であってもよい。パルス放電によるより高いプラズマ放電エネルギーが得られることから、好ましい一実施態様ではパルス放電によりプラズマ放電が発生される。又、画像形成用放電部、プラズマ放電部へそれぞれ入力される電力の調整、即ち、高圧放電部の駆動条件の設定は、印加電圧レベル、及び／又は発振周波数を調整することにより行うことができる。これにより、高圧放電部の駆動条件を画像形成用仕様と、低温プラズマ生成を目的とした仕様とで異ならせることができる。そして、放電手段を、画像形成動作において対象に対し電荷の付与又は除去処理を行う手段として使用すると共に、プラズマ反応器として使用することができる。好ましい一実施態様では、放電手段をパルス放電式プラズマ反応器として利用する。プラズマ放電部で発生される放電は、パルス放電の他、沿面放電、無声放電などであってもよく、常温、常圧でプラズマ放電（低温プラズマ、大気圧プラズマ）を生成できるものであればよい。
【００３７】
好ましい一実施態様では、画像形成用放電部とプラズマ放電部とで共通の電源から電力が入力される。これにより、電源コストの低減などにおいて極めて有利である。この場合、電力供給手段としての高電圧発生部には、電源から画像形成用放電部とプラズマ放電部とにそれぞれ入力する電力を、画像形成用（処理放電用）の駆動条件とプラズマ放電用の駆動条件とで切り替える手段が設けられる。勿論、画像形成用放電部とプラズマ放電部とで個別の電源から電力を入力することもできる。又、他の実施態様では、少なくともプラズマ放電部と、装置内の他の少なくとも１つの要素（被電力供給要素）とに共通の電源から電力を供給してもよい。好ましい一実施態様では、放電手段は１次帯電器３０２であり、これをパルス放電式プラズマ反応器として使用する。この場合、電源の出力段に、出力電圧を画像形成動作における直流電圧出力から、パルス出力とするスイッチング手段を設ける。
【００３８】
又、二酸化チタン（ＴｉＯ２）などの光触媒物質を含有する光触媒を設けることで、プラズマ放電による活性種の生成と共に、プラズマ放電の光での光触媒の活性化による放電生成物の除去作用とを利用することができる。通常、光触媒は、プラズマ放電部の放電電極と対向電極との間に配置される。又、光触媒を、プラズマ放電部の対向電極上に配置することもできる。そして、好ましい一実施態様では、光触媒は、光触媒物質に加えて、シリカゲル、アパタイトなどの吸着性能に優れた多孔性材料を含んでおり、吸着作用を有するものとする。
【００３９】
上述のような構成とすることにより、画像形成動作において放電手段により発生する窒素酸化物やオゾンなどの放電生成物質を、その発生源にて除去、分解することが可能となる。即ち、上記の如き構成によれば、画像形成時に発生する窒素酸化物やオゾンなどの放電生成物質の生成元である高圧放電部を、典型的には、その高圧放電部に電力を投入する高電圧発生器の駆動条件を変更してプラズマ反応器として利用することができる。そして、プラズマ放電による活性種生成による酸化・還元作用と、電極部におけるプラズマ放電の光による光触媒の酸化・分解作用とを生じさせることで、放電生成物をその発生元で分解、除去することが可能となる。又、吸着作用を有する光触媒を用いることで、反応速度の遅いオゾンと、プラズマ放電の光による分解が進まなかった窒素酸化物を一旦吸着することで、放出量を減少させるとともに、次回以降のプラズマ放電時に分解することが可能となる。
【００４０】
以下更に詳しく説明するが、ここでは、煩雑さを避けるために、本発明に従う放電手段として、特に、１次帯電器３０２を例に詳しく説明する。同様の構成は、例えば、本実施例の画像形成装置１では、転写帯電器３０５、分離帯電器３０６など、その他の放電手段にも適用し得ることは容易に理解されよう。以下、詳しく説明するように、本実施例では、１次帯電器に対してパルス放電式プラズマ反応器の機能が組み合わされる。従って、以下、簡単のために、この１次帯電器とパルス放電式プラズマ反応器との両方の機能を有する放電手段を単に「チャージャ２０」という。
【００４１】
図２は、チャージャ２０の概略断面、及びこのチャージャ２０に電力を入力する高電圧発生部３０を示す。チャージャ２０は、感光ドラム３０１の表面に対して所定のギャップを持ってその長手方向に略平行に配置されている。チャージャ２０は、シールドケース２３内に放電ワイヤ（放電電極）２１とグリッド電極２２を有している。放電ワイヤ２１には、正又は負極性の直流電圧を印加する直流電源である、１次帯電器用高電圧発生電源（１次帯電用高圧電源）３１が、高圧出力断続用スイッチ３２（後述）を介して接続されている。本実施例では、１次帯電用高圧電源３１と高圧出力断続用スイッチ３２とで電力供給手段としての高電圧発生部３０が構成される。
【００４２】
シールドケース２３の感光ドラム３０１側の開口部２３ｃは、グリッド２２により覆われているが、グリッド２２の穴から空気の通過は可能である。又、シールドケース２３の側板２３ｂは、一部、電気絶縁体２４で形成されている。又、グリッド２２には、グリッドバイアス電源（図示せず）が接続されている。
【００４３】
画像形成動作においては、放電ワイヤ２１に１次帯電用高圧電源３１から高電圧を印加するとともに、グリッド２２にグリッドバイアス電源（図示せず）から高電圧を印加する。これにより、感光ドラム３０１の表面を、コロナ放電によって発生するコロナイオンにより所定の極性・電位に略均一に帯電する。本実施例では、放電ワイヤ２１が画像形成用放電部を構成する。
【００４４】
尚、本実施例では、１次帯電器３０２として機能するチャージャ２０は、対象の帯電電位のむらなどを抑制するためにグリッドバイアス電圧が印加されるグリッド２２が設けられたコロナ帯電器、即ち、スコロトロンであるものとして説明する。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、グリッド２２を有しないコロトロンであってもよい。
【００４５】
一方、チャージャ２０は、上記の如き１次帯電器の機能に加えて、パルス放電式プラズマ反応器の機能を有する。本実施例では、放電ワイヤ２１がプラズマ放電部の放電電極を兼ねる。そして、本実施例では、シールドケース２３の天板２３ａの内側に、プラズマ放電部を構成する対向電極２５が設けられている。尚、対向電極２５は、シールドケース２３の天板２３ａの一部又は全部として一体に形成されていてもよい。上述のように、放電ワイヤ２１には、直流電源である１次帯電用高圧電源３１が、スイッチング手段としての高圧出力断続用スイッチ３２を介して接続されている。又、対向電極２５は、高圧出力断続用スイッチ３２を介して接地されている。チャージャ２０をパルス放電式プラズマ反応器として機能させる際には、帯電高圧電源３１の出力を高圧出力断続用スイッチ３２を用いてパルス出力とすることで、放電ワイヤ２１と対向電極２５との間に高電圧パルスを印加する。これにより、放電ワイヤ２１と対向電極２５との間にプラズマ放電を発生させることができる。本実施例では、放電ワイヤ２１と、対向電極２５とにより、プラズマ放電部が構成される。本実施例では、プラズマ放電部は、画像形成用放電部（即ち、帯電処理放電部）とは別に、その対向位置に設けられている。
【００４６】
このように、本実施例によれば、画像形成用帯電器（ここでは、感光ドラムを帯電させる１次帯電器）と、低温プラズマの生成を目的としたパルス放電式プラズマ反応器とが一体的に構成される。本実施例では、放電ワイヤ２１は、１次帯電器用と、パルス放電式プラズマ反応器用とで共用される。これにより、装置コストの低減、構成の簡易化などにおいて極めて有利である。又、放電ワイヤ２１を１次帯電器用とパルス放電式プラズマ反応器用とで共用する時には、図２に示すように、放電ワイヤ２１から対向電極（プラズマ放電用電極）２５までの距離Ｌ２が、画像形成放電距離（即ち、放電ワイヤ２１から帯電対象である感光ドラム３０１の表面までの距離）Ｌ１よりも短くなるように配置する。
【００４７】
そして、チャージャ２０には、本実施例ではＴｉＯ２とされる光触媒物質を含有する光触媒２６が設けられている。光触媒２６は、プラズマ放電の光を受容可能な位置に配置される。典型的には、光触媒２６は、プラズマ放電部を構成する放電ワイヤ（放電電極）２１と対向電極２５との間に配置される。図２に示す例では、対向電極２５の表面上に光触媒２６が配置される。図３はチャージャをシールドケース２３の天板２３ａ方向から見た図を示す。図３に示すように、長尺の光触媒２６を複数条、チャージャ２０の長手方向と略平行に配置した。各光触媒２６は、放電ワイヤ２１の長手方向と略平行、且つ、互いに所定の間隔ｄ１となるように配置される。
【００４８】
尚、この光触媒（光触媒保持体）２６は、電極表面に配置するのであれば、光触媒物質を含有する光触媒塗料を塗布することで設けることができる。又、光触媒２６として、表面に光触媒塗料を塗布した、電気絶縁体を所望の形状として用いることができる。ただし、光触媒作用としては表面積が広い方が、分解対象物質との接触確率の増加により触媒効果は高くなる。このため、光触媒の作用を高めるために、光触媒２６を、グリッド２２と同様にチャージャ２０の長手方向へ縞状に配置又は塗布してもよい。
【００４９】
又、光触媒２６が吸着作用を備えていることが好ましい。即ち、光触媒２６は、光触媒物質と、吸着性の高い多孔性材料とを含有していることが好ましい。これは、詳しくは後述するように、例えば光触媒２６を、光触媒物質と多孔性材料とを含有する複合材で形成したり、或いは電気絶縁体の表面に、光触媒物質と多孔性材料とを含有し吸着作用を有する塗料を塗布したものを使用したりすることで達成できる。更に、光触媒２６は、電極そのものとしてもよい。この場合、電極（例えば、対向電極２５）が光触媒の機能を包含する。
【００５０】
又、光触媒作用を更に利用するために、図４及び図５に示すように光触媒２６を配置することも可能である。図４はチャージャ２０の概略断面、図５はチャージャ２０をシールドケース２３の天板２３ａ方向から見た図を示す。つまり、放電ワイヤ２と対向電極２５との間に、光触媒２６として、表面に光触媒塗料が塗布された、電気絶縁体から成る板材（絶縁板）を複数平行に配置する。即ち、複数の絶縁板から成る光触媒２６の面同士を対向させ、且つ、放電ワイヤ２１の長手方向に対しても光触媒２６を平行に配置する。又、この場合には、対向電極２５をメッシュ構造とすることが好ましい。機内対流を利用することで、又、吸着作用をもつ光触媒塗料を利用することで、光触媒による酸化・還元による窒素酸化物の分解と、分解されきれない窒素酸化物、オゾンなどの吸着をより効率的に行うことが可能となる。
【００５１】
画像形成動作において感光ドラム３０１の表面電位を所定の値に帯電させる、１次帯電器としてのチャージャ２０の駆動条件としては、１次帯電用高電圧電源３１の出力可能な電圧範囲で、０〜最大ＤＣ１０ＫＶ程度である。これによる感光ドラム３０１の表面電位は数百Ｖ〜１ｋＶ程度の範囲で制御されることになる。
【００５２】
一方、パルス放電式プラズマ反応器として利用する場合のチャージャ２０の駆動条件は、分解・除去の対象とする分子によっても必要とされる電圧レベルは変化する。一般に、６ｅＶ以下で分子・原子の励起、フリーラジカルの生成を含む解離・電子付着による負イオンの生成が起き、正イオンの生成には５〜２５ｅＶ程度必要となる。ここでは、ＮＯｘを対象として高圧電源出力設定をＤＣ５〜７ｋＶとする。そして、この電圧を、１μｓ程度のＯＮ期間で断続的に印加することで、パルス放電電極（プラズマ放電部）での放電を数秒間持続させる。
【００５３】
尚、画像形成部においては、１次帯電器３０２以外にも、転写帯電器３０６、現像器３０４、分離帯電器３０６などのそれぞれのために、高圧電源が設けられている。そして、その用途ごとに、高電圧の出力形態も直流出力のもの、交流出力のものなどがある。高電圧の出力レベルも異なるが、主に数百〜数ｋＶであり、交流出力の場合にその出力周波数は数百〜２ｋＨｚ程度となっている。
【００５４】
本実施例における高圧電源の接続概略図を図７に示す。高電圧発生部（高圧電源部）３０では、画像形成装置１のコントローラ部１０からの指令により、駆動条件を画像形成用（処理放電用）とプラズマ放電用（放電生成物の分解・除去用）とで切り替えることができる。この指令に係る情報は、コントローラ１０に内蔵又は接続されたメモリ４０に記憶されている。又、駆動条件又はその駆動条件を指定する情報が該メモリ４０に記憶されている。このとき、高圧電源部３０においては、必要に応じて出力の接続切換も行う。尚、後述するように、プラズマ放電用の電源として１次帯電用高圧電源を利用せず、又パルス放電型でないプラズマ反応器とすることも可能であり、この場合はプラズマ放電用の電源は１次帯電用高圧電源とは別構成とすることができる。
【００５５】
以上説明したように、プラズマ放電による対象物質の電離・励起と、光触媒による活性種の生成に基づく対象物質の分解により、それぞれの相互作用で対象物質である放電生成物の分解・除去が行われる。チャージャ２０（即ち、１次帯電器３０２）の、パルス放電式プラズマ反応器としての動作タイミングは、１次帯電器３０２が画像形成動作に関与しない期間であれば任意に設定することができる。例えば、このプラズマ反応器としての動作タイミングは、画像形成動作（例えば、複写物生成）の過程において、感光ドラム３０１に静電像の形成が行われる前に１次帯電器３０２による表面電位制御が行われた後、且つ、次の静電像の形成のための感光ドラム３０１の帯電動作の前であれば任意に設定することができる。
【００５６】
画像形成装置１のコントローラ部１０では、実装されたソフトウェアにより、画像形成プロセス全体を正確に実行させるために各部動作タイミングは制御されている。そこで、帯電、転写及び現像などに使用される高圧電源の動作タイミング、及び出力レベル制御もされている。そのため、それらの高圧電源の動作を必要に応じて切り替え、出力レベルを変更することは容易に可能である。これにより、高圧電源としては１次帯電用の高圧電源などを含め、各種用途毎の高圧電源の共用が可能となる。
【００５７】
尚、プラズマ放電用の電源を１次帯電用ではない別の用途の高圧電源を用いる場合でも、その高圧電源が画像形成動作に関与しない期間であれば、任意のタイミングでプラズマ放電用に使用して問題ない。
【００５８】
チャージャ２０をパルス放電式プラズマ反応器として利用する場合、高電圧発生部３０に設けられる高圧出力断続用スイッチ３２は、機械式スイッチ、半導体スイッチのいずれを用いても構わない。パルス放電式プラズマ反応器の場合には、簡単な構成で、ターンＯＮ時の電圧立ち上がりが速い、ロータリ式の機械式スイッチの方が多く用いられる。
【００５９】
以上のような構成により、画像形成用の駆動条件での放電により生成された放電生成物で、特に、窒素酸化物を主対象とした場合、より高いプラズマ放電エネルギー（ここではパルス放電により高電圧・短時間での放電の繰り返しエネルギー）を利用して、分子の電離、励起を生じさせる。これと共に、電極部などに設けた光触媒に対しても放電の光を利用した分解作用を生じさせる。これらの相互作用により、窒素酸化物の確実な分解、除去を行うことが可能となる。
【００６０】
尚、上述では、チャージャ２０に、１次帯電器の機能と共に一体に設けられるプラズマ反応器の機能は、パルス放電式プラズマ反応器にて達成されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。パルス放電型だけでなく、例えば沿面放電型などのプラズマ反応器でもよい。又、上述のように、チャージャ２０をプラズマ発生器として機能させる場合に１次帯電用高圧電源３１を用いずに、他の高電圧発生電源を利用することも可能である。
【００６１】
例えば、図６は、チャージャ２０を沿面放電型プラズマ反応器として用いる場合の一例を示す。即ち、図６に示すチャージャ２０は、一対の対向する電極として放電電極２７と対向電極２８とを有する。そして、誘電体として電気絶縁体（絶縁物）２９を放電電極２７と対向電極２８との間に挟む形で放電素子を構成する。
【００６２】
尚、図示の例では、放電電極２７は、シールドケース２３の天板２３ａの一部を形成する。又、絶縁物２９は、シールドケース２３の両方の側板２３ｂ、２３ｂの一部を形成し、又シールドケース２３の天板２３ａの一部も絶縁物２９で形成されている。
【００６３】
そして、対向電極２８としては、グリッド２２の近傍に配置され、シールドケース２３の両方の側板２３ｂ、２３ｂから感光ドラム３０１の長手方向と略直交する方向に開閉可能とされた、２個の対向電極、即ち、第１、第２の対向電極２８ａ、２８ｂが設けられている。
【００６４】
この場合、対向電極２８により、シールドケース２３の感光ドラム３０１側の開口部２３ｃを閉じた状態で、放電電極２７と対向電極２８ａ、２８ｂとの間に交流高圧電圧を印加する。これにより、誘電体である絶縁物２９の表面に電荷が一様に発生して、対向電極２８ａ、２８ｂとの間とで放電が発生する。即ち、本例では、放電電極２７と、対向電極２８ａ、２８ｂと、絶縁物２９とにより、プラズマ放電部が構成される。尚、チャージャ２０が１次帯電器として機能するときの構成は、図２に示すチャージャ２０と同じである。
【００６５】
そして、図６のチャージャ２０では、絶縁物２９の表面に、本例ではＴｉＯ２とされる光触媒物質を含有する光触媒２６として光触媒塗料が塗布されている。つまり、絶縁物２９は、光触媒２６の機能を包含する。
【００６６】
上記開閉型の対向電極２８ａ、２８ｂは、通常の画像形成動作時は開いた状態、プラズマ放電時には閉めた状態とする。これにより、画像形成時に発生したオゾン、窒素酸化物などの放電生成物を閉じこめた状態で、プラズマ放電により窒素酸化物の分解を行うことができる。
【００６７】
尚、この開閉型の対向電極２８ａ、２８ｂとして、その表面上に光触媒２６を有するものを使用してもよい。例えば、対向電極として２８ａ、２８ｂとして、上述のような光触媒物質と多孔性材料とを含有する複合材料とした、吸着作用を有する光触媒２６を使用することができる。更に、図４のチャージャと同様にして、放電電極２７（及び絶縁物２９）と対向電極との間に光触媒２６を配置してもよい。
【００６８】
図６に示すチャージャ２０に電力を投入する高電圧発生部３０は、画像形成用の電源と、プラズマ発生用の電源を別個に有する。即ち、図６に示すチャージャ２０は、上記構成の沿面放電型プラズマ反応器としての機能を有している。従って、放電電極２７と対向電極２８ａ、２８ｂとの間に交流高圧電圧を印加するために、例えば現像器用交流高電圧発生電源（現像高圧電源，ＡＣ高圧電源）の出力を、数ｋＶ、周波数２ｋＨｚ程度として利用することが可能である。つまり、図６に示すように、チャージャ２０の放電電極２７は、高圧出力切替スイッチ３４を介して現像高圧電源３３に接続される。チャージャ２０をプラズマ反応器として機能させる際には、現像高圧電源３３の出力を高圧出力切替スイッチにより放電電極２７側に切り替え、放電電極２７と対向電極２８との間に交流高電圧を印加する。即ち、本例では、１次帯電用高圧電源３１と、現像高圧電源３３と、高圧出力切替スイッチ３４とにより、高電圧発生部３０が構成される。このような沿面放電型のプラズマ反応器とする場合の高圧出力切替スイッチ３４は、上述のパルス放電式プラズマ反応器の場合の高圧出力断続用スイッチ３２と同様に、機械式スイッチ、半導体スイッチのいずれを用いても構わない。
【００６９】
［光触媒］
ここで、光触媒について、更に詳しく説明する。
【００７０】
図８に示すように、ＴｉＯ２に光を照射すると、ＴｉＯ２の表面に電子（ｅ−）と正孔（ｐ＋）が生じる。生じた電子と正孔は、空気中の酸素（Ｏ２）、水（Ｈ２Ｏ）などと反応し、ＯＨラジカル、ＨＯ２ラジカルといった活性な酸化力もつラジカルがＴｉＯ２の表面に生成する。生成したラジカルにより、ＮＯｘ（ＮＯ、ＮＯ２）は、
反応１：ＨＯ２＋ＮＯ  →  ＯＨ＋ＮＯ２
反応２：ＮＯ２＋ＯＨ  →  ＨＮＯ３
により酸化されて二酸化窒素（ＮＯ２）、更に硝酸（ＨＮＯ３）となる。
【００７１】
又、ＴｉＯ２などの半導体物質は、上述のように、光が照射されると、正孔が生成される。そして、この半導体物質中の励起電子は、自由電子となって移動可能な状態となり、還元作用を奏する。これにより、ＴｉＯ２などに生成された励起電子は、その還元作用によりオゾンやＮＯｘを還元分解することができる。
【００７２】
このように、プラズマ放電による活性種の生成と、プラズマ放電の光によるＴｉＯ２などの光触媒での酸化作用、それに伴う還元作用を利用することで、画像形成動作を通じて放電手段により発生されるオゾン、窒素酸化物などの放電生成物を、その発生源にて除去・分解することができる。
【００７３】
オゾンやＮＯｘを分解する光触媒物質としては、上記ＴｉＯ２の他に、ＷＯ３、ＺｎＯ、ＣｄＳなども用いることができる。反応効率などの点でＴｉＯ２が好適である。また、これらの光触媒物質は、上記に例示した物質を単体で用いてもよいが、これらの物質を２種類以上混合したものや、これら物質とＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｂなどとを混合したものを用いてもよい。
【００７４】
又、ＴｉＯ２などの光触媒物質が大気中に浮遊したり水中の分散している処理対象ガス、或いは有機物や細菌などを、その表面に引き寄せたり多量に吸着しておくことはできないことを改善するために、多細孔材料と組み合わせた複合材料を利用することができる。例えば、光触媒物質を、シリカゲルやアパタイトといった吸着性能に優れた多孔性材料と組み合わせることができる。これにより、吸着した物質は、光が当たればＴｉＯ２などの光触媒物質が分解・除去するため、吸着材料の吸着能はその都度再生し、半永久的に使用を続けることができる。このような組み合わせは、例えば光触媒物質と、吸着性を有する多孔性材料とを含有する、吸着性を有した光触媒塗料の形態で使用することができる。
【００７５】
尚、もし分解しきれずに触媒表面に付着・析出した二酸化窒素（ＮＯ２）や硝酸（ＨＮＯ３）が固体化して発生したとしても、クリーニング機構を設けることで容易に回収可能である。例えば、チャージャ２０の長手方向に沿って清掃部材（弾性体、発泡弾性体等）を移動させながら触媒表面を摺擦し、触媒表面に固着した物質を除去する動作を行うことができる。このように、放電電極部における酸化・還元作用により生成された副次的生成物、特に硝酸などを定期的に除去するための清掃機能を設けることも有効である。これにより、半永久的に窒素酸化物を効率的に除去することができる。
【００７６】
又、光触媒による作用過程において、放電生成物の１つであるオゾンは活性酸素種であるものの速度が遅いために、通常、反応への寄与率は低い。しかし、放電生成物の発生空間において光触媒を用いることにより、触媒部での分解作用時の促進剤としての働きが得られる。又、前述したように光触媒が吸着作用を有する場合、その吸着作用部において、反応に寄与できなかった物質も細孔により捕獲される。このため、反応の遅いオゾンや、オゾンと共に捕らわれた物質の分解が、次のプラズマ放電時のプラズマ放電の光により除去されるという効果も得られる。
【００７７】
以上、本実施例によれば、各部高電圧を利用する１次帯電器、転写帯電器、分離帯電器など、特に、コロナ放電動作を行う放電手段において発生するオゾン、窒素酸化物などの放電生成物を、その同じ場所で、又典型的には同じ高圧電源の駆動条件を切り替えることで、分解・除去することが可能である。そのため、感光体の劣化、及び、画像流れなどの高画質化を阻害する要因をの発生を抑制することができる。即ち、本実施例によれば、画像形成装置内において放電手段により発生する窒素酸化物、オゾンなどの放電生成物を効率よく除去することができる。又、画像形成装置内において放電手段により発生する窒素酸化物やオゾンなどを、簡易な構成にて、フィルターなどの交換部品の交換時期を気にすることなく、長期にわたって除去可能である画像形成装置を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明を適用し得る画像形成装置の一例の縦断側面図である。
【図２】本発明に従う１次帯電器及びパルス放電式プラズマ反応器として使用されるチャージャの一実施例の概略断面構成図である。
【図３】図２に示すチャージャの上視断面図である。
【図４】本発明に従う１次帯電器及びパルス放電式プラズマ反応器として使用されるチャージャの他の実施例の概略断面構成図である。
【図５】図４に示すチャージャの上視断面図である。
【図６】本発明に従う１次帯電器及び沿面放電型プラズマ反応器として使用されるチャージャの一実施例の概略断面構成図である。
【図７】本発明に従う画像形成部の概略制御ブロック図である。
【図８】光触媒の作用を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００７９】
２１          放電ワイヤ（放電電極）
２５          対向電極（プラズマ放電用電極（ＧＮＤ側））
２６          光触媒
２７          放電電極
２８          対向電極
２９          絶縁物
３０１        感光ドラム
３０２        １次帯電器（放電手段）
３０４        現像器（現像手段）
３０５        転写帯電器（放電手段）
３０６        分離帯電器（放電手段）
２０１ａ      帯電ワイヤ
【図１】
2006350020.tif 000003
【図２】
2006350020.tif 000004
【図３】
2006350020.tif 000005
【図４】
2006350020.tif 000006
【図５】
2006350020.tif 000007
【図６】
2006350020.tif 000008
【図７】
2006350020.tif 000009
【図８】
2006350020.tif 000010