(57)【要約】  【課題】  光触媒材料を用いた、放電生成物に対して高い除去作用が得られる構成を提案し、画像流れの発生を防止して高い画像品質の維持や、像担持体の長寿命化を図る。  【解決手段】  感光体ドラム２１の近傍には、クリーニング装置６０と除電装置８０との間に、放電生成物除去装置７０が配置される。放電生成物除去装置７０には、感光体ドラム２１に接触する回転体である放電生成物除去ローラ７１が設けられる。放電生成物除去ローラ７１の表面に備えられた光触媒部材層７４は、フッ素系樹脂に、吸着材料であるアパタイトとチタン酸化物との複合材料を混入したもので構成される。吸着材料であるアパタイトは感光体ドラム２１表面の付着物である放電生成物を吸着し、チタン酸化物である二酸化チタンはその放電生成物を分解・除去する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体表面に現像されたトナー像を用紙に転写する画像形成装置において、
前記像担持体表面に接触して像担持体表面の付着物を除去する、表面に光触媒部材層を有する回転体を備え、この回転体表面の光触媒部材層は、前記付着物を吸着する吸着材料と、付着物を分解・除去するチタン酸化物との複合材料で構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記吸着材料は、アパタイトであ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】
前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記回転体は、前記像担持体の回転に従って回転することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１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、複写機やプリンタに代表される電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体として感光体ドラムが広く用いられている。この感光体ドラムの表面が所定電位で一様に帯電せしめられ、その表面にＬＥＤ光等を照射することにより部分的に電位が光減衰して静電潜像が形成される。そして、この静電潜像を現像することによってトナー像が形成される。
【０００３】
このような感光体ドラムにおいて、特にアモルファスシリコン感光体を用いた場合、使用環境が高湿度であると、感光体ドラム表面に付着した放電生成物が水分を吸着し、静電潜像が乱れる画像流れの発生が多いことが知られている。画像流れの発生を防ぐためには、感光体ドラム表面で水分が発生しないようにする、或いは感光体ドラム表面に付着して水分を吸着した放電生成物を除去する必要がある。
【０００４】
このうち、感光体ドラム表面に付着した放電生成物を除去する方法には、従来、研磨剤を混入したトナーを感光体ドラム表面に分散させてその表面を研磨する方法が提案されている。しかしながら、この方法では、研磨を繰り返すことにより感光体ドラム表面の磨耗量が増大するので、感光体ドラムの短寿命化を招く可能性が高い。さらに、トナーを浪費することにもなる。
【０００５】
一方、感光体ドラム表面に付着した放電生成物を除去するための、別の方法として、光触媒部材を用いる方法が提案されている。その一例を、特許文献１に見ることができる。
【特許文献１】特開２００４−５３７３９号公報（第１２−１９頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の画像形成装置では、光の照射によって有機物を酸化還元する光触媒粒子を分散させた多孔質樹脂膜を表面層として備えた回転体により、感光体ドラム表面に付着したオゾン生成物（放電生成物）を除去するようにしている。しかしながら、この方法は、光触媒粒子が回転体表面の多数の細孔に分散されているという構成であって、回転体の表面層そのものを光触媒材料で構成しているわけではない。したがって、光触媒粒子がオゾン生成物を吸着する割合が比較的少ないので、感光体ドラム表面の付着物であるオゾン生成物を除去することに対して大きな効果が得られない。また、多数の細孔に分散された光触媒粒子は、感光体ドラム表面に移動することがあるので、廃トナーとともに徐々に失われていく可能性が高い。これにより、オゾン生成物の除去作用が低下していくとともに、それを補うために光触媒粒子を回転体に補充しなければならない。このように、放電生成物の十分な除去作用が得られない場合は、前述のような感光体ドラム表面の研磨の併用が必要となってくるので、感光体ドラムの短寿命化から逃れることができない。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、光触媒材料を用いた、放電生成物に対して高い除去作用が得られる構成を提案し、放電生成物が原因となる画像流れの発生を防止して高い画像品質を維持することが可能であるとともに、像担持体の長寿命化が図られた高性能な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】
上記の課題を解決するため、本発明は、像担持体表面に現像されたトナー像を用紙に転写する画像形成装置において、前記像担持体表面に接触して像担持体表面の付着物を除去する、表面に光触媒部材層を有する回転体を備え、この回転体表面の光触媒部材層は、前記付着物を吸着する吸着材料と、付着物を分解・除去するチタン酸化物との複合材料で構成されていることとした。
【０００９】
また、前記吸着材料は、アパタイトであることとした。
【００１０】
また、前記像担持体は、アモルファスシリコン感光体であることとした。
【００１１】
また、前記回転体は、前記像担持体の回転に従って回転することとした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構成によれば、像担持体表面に接触して像担持体表面の付着物を除去する、表面に光触媒部材層を有する回転体を備え、この回転体表面の光触媒部材層は、付着物を吸着する吸着材料と、付着物を分解・除去するチタン酸化物との複合材料で構成されていることとしたので、吸着材料の作用により、光触媒材料であるチタン酸化物は、像担持体表面の付着物である放電生成物をより多く吸着することが可能となる。これにより、像担持体表面に付着した放電生成物に対して高い除去作用が得られ、放電生成物が原因となる画像流れの発生を防止することができる。そして、あらためて研磨によって放電生成物を除去する必要がない。したがって、高い画像品質を維持することが可能であるとともに、像担持体の長寿命化が図られた高性能な画像形成装置を得ることができる。
【００１３】
また、上記構成の画像形成装置において、吸着材料はアパタイトであることとした。ここで、像担持体表面の付着物である放電生成物は、放電で発生するオゾンが空気中の水分を分解して生成される窒素酸化物やアンモニウム塩等のイオン性物質である。アパタイトは、これらの窒素酸化物やアンモニア等の吸着機能を有するので、本発明の構成のようにアパタイトを吸着材料として備えることで、さらに多くの放電生成物を吸着することが可能となる。また、回転体に吸着した放電生成物を光触媒物質であるチタン酸化物が分解・除去することにより、アパタイトの吸着能力はその都度回復するので、高い吸着性能を長時間維持することができる。したがって、チタン酸化物による放電生成物の分解・除去作用がより一層向上する。
【００１４】
アモルファスシリコンで構成される感光体は、高硬度であり耐磨耗性に優れているので、たいへん長寿命である。しかしながら一方では、感光体表面の付着物である放電生成物に起因して画像流れが発生し易いという問題もあるが、本発明の画像形成装置に組み合わせることにより、感光体表面への放電生成物の付着を防止することが可能となるので、画像流れが発生しない、さらに長寿命な画像形成装置を得ることができる。
【００１５】
また、前記回転体は、像担持体の回転に従って回転することとしたので、像担持体と回転体は、互いの周面が相対的に移動することがない。また、像担持体の回転の駆動装置に対して負荷が掛かることない。これらのことから、像担持体と回転体は、互いに表面の感光層や光触媒部材層の寿命が延び、また像担持体の駆動装置の寿命が延びて、ひいては画像形成装置の長寿命化をさらに向上させることが可能となる。さらに、回転体に駆動機構を連結して回転させると、その振動が像担持体に伝達され、像担持体の駆動ムラに起因する画像不良が発生する恐れがあるので、本発明によりこれを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図１〜図２に基づき説明する。
【００１７】
最初に、本発明の画像形成装置について、図１を用いてその構造の概略を説明しつつ、画像出力動作を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す模型的垂直断面正面図である。なお、図中の実線矢印は用紙の搬送経路、及び搬送方向を示し、一点鎖線矢印はレーザ光Ｌを示す。
【００１８】
図１に示すように、画像形成装置１の本体２の下部には、給紙部３が配置されている。給紙部３の内部には、印刷前のカットペーパー等の用紙Ｐが積載して収容され、ここから１枚ずつ分離して用紙Ｐが送り出される。
【００１９】
本体２の内部であって、給紙部３の左方には、用紙搬送部４が備えられている。給紙部３から送り出された用紙Ｐは、用紙搬送部４により本体２の側面に沿って垂直上方に搬送され、後述する転写部３０に至る。
【００２０】
一方、画像形成装置１の上面には原稿送り部５が、その下方には原稿画像読み取り部６が備えられている。使用者が原稿の複写を行う場合には、原稿送り部５に、文字や図形、模様等の画像が描かれた原稿を積載する。原稿送り部５では１枚ずつ分離して原稿が送り出され、原稿画像読み取り部６によってその画像データが読み取られる。この画像データの情報は、給紙部３の上方であって、本体２の中央部に配置されたレーザ照射部７に送られる。レーザ照射部７により、画像データに基づいて制御されたレーザ光Ｌが、後述する画像形成部２０に向かって照射される。
【００２１】
用紙搬送部４の上方であって、レーザ照射部７の左方には、画像形成部２０、及び転写部３０が備えられている。画像形成部２０では、レーザ照射部７によって照射されたレーザ光Ｌにより原稿画像の静電潜像が作られる。この静電潜像からトナー像が形成され、トナー像は、前記用紙搬送部４によって同期をとって送られてきた印刷前の用紙Ｐに、転写部３０にて転写される。
【００２２】
転写部３０の上方には、定着部８が備えられている。転写部３０にて未定着トナー像を担持した用紙Ｐは、定着部８へと送られ、熱ローラによりトナー像が加熱、溶融されて定着される。
【００２３】
定着部８の上方には、分岐部９が備えられている。定着部８から排出された用紙Ｐは、両面印刷を行わない場合には、分岐部９から画像形成装置１の胴内に設けられた用紙排出トレイ１０に排出される。
【００２４】
分岐部９から用紙排出トレイ１０に向かって用紙Ｐが排出されるその排出口部分は、スイッチバック部１１としての機能を果たす。両面印刷を行う場合には、このスイッチバック部１１において、定着部８から排出された用紙Ｐの搬送方向が切り替えられる。そして、用紙Ｐは、定着部８、及び転写部３０の左方を通って下方に送られ、再度用紙搬送部４を経て転写部３０へと送られる。
【００２５】
次に、画像形成装置１の画像形成部２０周辺の詳細な構成について、図２を用いて説明する。図２は、画像形成部周辺を示す模型的垂直断面部分拡大図である。なお、図２に描いたの画像形成部２０周辺の構造は、図１に記載のそれを、用紙搬送方向が水平となるように描き直したものであって、発明の内容を説明するにあたって、省略可能な部品については記載を省略している。
【００２６】
図２に示すように、画像形成部２０には、その中心に像担持体である感光体ドラム２１が備えられている。そして、感光体ドラム２１の近傍には、その回転方向に沿って順に、主帯電装置４０、現像装置５０、クリーニング装置６０、放電生成物除去装置７０、及び除電装置８０が配置されている。転写部３０は、感光体ドラム２１の回転方向に沿って、現像装置５０とクリーニング装置６０との間に設けられている。
【００２７】
感光体ドラム２１は、アルミニウム等により構成される直径３０ｍｍの導電性ローラ状基体２２と、その外側に設けられた感光層２３とを備えている。感光層２３には、真空蒸着等によって無機光導電性材料であるアモルファスシリコンを設けている。感光体ドラム２１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙搬送速度（例えば１７５ｍｍ／ｓｅｃ）と同じになるように回転せしめられている。
【００２８】
主帯電装置４０には、感光体ドラム２１に接触する帯電ローラ４１が設けられている。帯電ローラ４１は、芯金４２と、その外側に設けられた導電層４３と、さらにその外側に設けられた抵抗層４４とを備えている。帯電ローラ４１は、所定の圧力で感光体ドラム２１に圧接し、感光体ドラム２１の回転に従って回転する。この帯電ローラ４１により、感光体ドラム２１の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。
【００２９】
現像装置５０には、感光体ドラム２１の近傍に、感光体非接触型の現像ローラ５１が設けられている。現像ローラ５１には、感光体ドラム２１の帯電極性と同極性のバイアスが印加される。この現像ローラ５１により、現像剤であるトナーが帯電せしめられるとともに、感光体ドラム２１の表面の静電潜像に飛翔せしめられ、静電潜像が現像される。トナーとしては、磁性或いは非磁性の一成分系トナーや、磁性キャリアと絶縁性トナーとを混合してなる二成分系トナーを使用する。なお、現像ローラは感光体接触型のものであっても構わない。
【００３０】
転写部３０には、感光体ドラム２１に接触する転写ローラ３１が設けられている。転写ローラ３１は、芯金３２と、その外側に設けられた導電性弾性層３３とを備えている。導電性弾性層３３は、カーボン等の導電性材料を分散させたポリウレタンゴム等で形成されている。この転写ローラ３１が感光体ドラム２１に圧接し、用紙Ｐを挿通させる転写ニップ部を形成する。転写ローラ３１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が感光体ドラム２１の周速度と同じになるように回転せしめられている。また、転写ローラ３１には、必要に応じて転写バイアスが印加される。
【００３１】
クリーニング装置６０は、感光体ドラム２１の回転方向に沿って、転写ニップ部のさらに下流側に配置されている。クリーニング装置６０は、クリーニング部材であるクリーニングブレード６１、ハウジング６２、及びスクリュー（図示せず）を備えている。クリーニングブレード６１は、感光体ドラム２１とほぼ同じ軸線方向長さを有し、感光体ドラム２１に接触するように設けられている。このクリーニングブレード６１によって、転写後、感光体ドラム２１表面に残留したトナーを除去してクリーニングする。感光体ドラム２１表面から除去されたトナーは、ハウジング６２内に回収され、スクリュー（図示せず）によりクリーニング装置６０の外部へと搬送される。
【００３２】
放電生成物除去装置７０には、感光体ドラム２１に接触する回転体である放電生成物除去ローラ７１が設けられている。放電生成物除去ローラ７１は、芯金７２と、その外側に設けられ、シリコンゴムからなる弾性層７３と、さらにその外側の、ローラ表面に設けられた光触媒部材層７４とを備えている。光触媒部材層７４は、フッ素系樹脂に、吸着材料であるアパタイトとチタン酸化物との複合材料を混入したもので構成されている。この複合材料は、例えばアパタイトで被覆した二酸化チタンである。吸着材料であるアパタイトは感光体ドラム２１表面の付着物である放電生成物を吸着し、チタン酸化物である二酸化チタンはその放電生成物を分解・除去する。放電生成物除去ローラ７１は、所定の圧力で感光体ドラム２１に圧接し、感光体ドラム２１の回転に従って回転する。
【００３３】
放電生成物除去ローラ７１の感光体ドラム２１と対向する位置には、照明手段７５が配置されている。照明手段７５は、蛍光灯、紫外線ランプ等で構成され、放電生成物除去ローラ７１に向かって光を照射している。これにより、放電生成物除去ローラ７１表面の光触媒部材層７４において、窒素酸化物やアンモニア等の付着物の分解が促進され、除去される。
【００３４】
除電装置８０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）８１で構成され、感光体ドラム２１に光を照射することによりその表面の除電を行う。ＬＥＤ８１の代わりに、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）光源、蛍光灯等を用いることもできる。
【００３５】
ここで、上記画像形成部２０、及び転写部３０の一連の動作について説明する。
【００３６】
まず、主帯電装置４０により、感光体ドラム２１の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。このときの帯電電位は、通常は２００〜１０００Ｖ程度である。
【００３７】
次に、原稿画像読み取り部６（図１参照）で読み取られた画像データに基づいて、レーザ照射部７（図１参照）により制御されるレーザ光Ｌが感光体ドラム２１に照射され、照射部分の電位が光減衰して原稿画像の静電潜像が作られる。そして、現像装置５０にて帯電せしめられたトナーが、現像ローラ５１によって感光体ドラム２１の表面に供給され、静電潜像からトナー像が形成される。
【００３８】
一方、用紙Ｐは、用紙搬送部４（図１参照）によって感光体ドラム２１表面のトナー像形成と同期がとられ、感光体ドラム２１と転写ローラ３１が接触して形成される転写ニップ部に挿通される。このとき、転写ローラ３１には、感光体ドラム２１やトナーとは逆極性である負極の転写バイアスが印加される。これにより、トナーが感光体ドラム２１から転写ローラ３１へと移動し、トナー像が用紙Ｐに接触転写される。
【００３９】
トナー像転写後、感光体ドラム２１表面に残留したトナーは、クリーニング装置６０に設けられたクリーニングブレード６１により掻き取るように除去される。ハウジング６２内に回収されたトナーは、スクリュー（図示せず）によりクリーニング装置６０の外部へと搬送される。
【００４０】
上記のような画像形成動作の間、放電生成物除去ローラ７１は、常に感光体ドラム２１表面の付着物である放電生成物を吸着し、感光体ドラム２１表面から除去している。放電生成物除去ローラ７１表面の光触媒部材層７４に吸着した放電生成物は、照明手段７５で光を照射されたチタン酸化物により、その分解が促進され、除去される。
【００４１】
感光体ドラム２１表面のトナーがクリーニングされ、放電生成物も除去された後、除電装置８０で感光体ドラム２１表面の除電が行われることにより、次の画像形成動作のための準備が整えられる。
【００４２】
このようにして、像担持体である感光体ドラム２１表面に接触して感光体ドラム２１表面の付着物を除去する、表面に光触媒部材層７４を有する回転体である放電生成物除去ローラ７１を備え、この放電生成物除去ローラ７１表面の光触媒部材層７４は、付着物を吸着する吸着材料と、付着物を分解・除去するチタン酸化物との複合材料で構成されているので、吸着材料の作用により、光触媒材料であるチタン酸化物は、感光体ドラム２１表面の付着物である放電生成物をより多く吸着することが可能となる。これにより、感光体ドラム２１表面に付着した放電生成物に対して高い除去作用が得られ、放電生成物が原因となる画像流れの発生を防止することができる。そして、あらためて研磨によって放電生成物を除去する必要がない。したがって、高い画像品質を維持することが可能であるとともに、感光体ドラム２１の長寿命化が図られた高性能な画像形成装置１を得ることができる。
【００４３】
また、上記構成の画像形成装置１において、吸着材料はアパタイトである。ここで、感光体ドラム２１表面の付着物である放電生成物は、放電で発生するオゾンが空気中の水分を分解して生成される窒素酸化物やアンモニウム塩等のイオン性物質である。アパタイトは、これらの窒素酸化物やアンモニア等の吸着機能を有するので、本発明の構成のようにアパタイトを吸着材料として備えることで、さらに多くの放電生成物を吸着することが可能となる。また、放電生成物除去ローラ７１に吸着した放電生成物を光触媒物質であるチタン酸化物が分解・除去することにより、アパタイトの吸着能力はその都度回復するので、高い吸着性能を長時間維持することができる。したがって、チタン酸化物による放電生成物の分解・除去作用がより一層向上する。
【００４４】
アモルファスシリコンで構成される感光体は、高硬度であり耐磨耗性に優れているので、たいへん長寿命である。しかしながら一方では、感光体表面の付着物である放電生成物に起因して画像流れが発生し易いという問題もあるが、本発明の画像形成装置１に組み合わせることにより、感光体表面への放電生成物の付着を防止することが可能となるので、画像流れが発生しない、さらに長寿命な画像形成装置１を得ることができる。
【００４５】
また、前記回転体である放電生成物除去ローラ７１は、像担持体である感光体ドラム２１の回転に従って回転するので、感光体ドラム２１と放電生成物除去ローラ７１は、互いの周面が相対的に移動することがない。また、感光体ドラム２１の回転の駆動装置に対して負荷が掛かることない。これらのことから、感光体ドラム２１と放電生成物除去ローラ７１は、互いに表面の感光層２３や光触媒部材層７４の寿命が延び、また感光体ドラム２１の駆動装置の寿命が延びて、ひいては画像形成装置１の長寿命化をさらに向上させることが可能となる。さらに、放電生成物除去ローラ７１に駆動機構を連結して回転させると、その振動が感光体ドラム２１に伝達され、感光体ドラム２１の駆動ムラに起因する画像不良が発生する恐れがあるので、本発明によりこれを防止することができる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、感光体ドラムのような像担持体を使用した電子写真方式の画像形成装置全般において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の模型的垂直断面正面図である。
【図２】図１の画像形成部周辺を示す模型的垂直断面部分拡大図である。
【符号の説明】
【００４９】
１    画像形成装置
２０  画像形成部
２１  感光体ドラム
２３  感光層
３０  転写部
６０  クリーニング装置
７０  放電生成物除去装置
７１  放電生成物除去ローラ（回転体）
７４  光触媒部材層
７５  照明手段
【図１】
2006119537.tif 000003
【図２】
2006119537.tif 000004