(57)【要約】【課題】本発明は、オゾンガス又はＶＯＣを効率よく分解・除去することができ、通気抵抗の小さい光触媒フィルターを提供する。【解決手段】本発明の光触媒フィルターは、シート状のフィルター基体と、前記フィルター基体に担持された光触媒層とを備える光触媒フィルターであって、前記光触媒層は、４００ｎｍ以上の波長の光を受光することにより光触媒作用を示し、前記光触媒フィルターの開口率は、３５％以上８０％以下であることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状のフィルター基体と、前記フィルター基体に担持された光触媒層とを備える光触媒フィルターであって、
前記光触媒層は、４００ｎｍ以上の波長の光を受光することにより光触媒作用を示し、
前記光触媒フィルターの開口率は、３５％以上８０％以下であることを特徴とする光触媒フィルター。
【請求項２】
前記フィルター基体は、湾曲した形状を有する請求項１に記載の光触媒フィルター。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光触媒フィルターが複数枚重ねられた光触媒フィルター積層体であって、
前記光触媒フィルター積層体の厚さは、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である光触媒フィルター積層体。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の光触媒フィルター又は請求項３に記載の光触媒フィルター積層体と、前記光触媒フィルター又は前記光触媒フィルター積層体に４００ｎｍ以上の波長の光を照射する第１光源部と、排気口から気体を排出するように設けられた排気ファンとを備え、
前記光触媒フィルター又は前記光触媒フィルター積層体は、前記排気口に配置された排気ユニット。
【請求項５】
前記光触媒フィルター又は前記光触媒フィルター積層体は、湾曲した形状を有し、
第１光源部は、前記光触媒フィルターの凹面又は前記光触媒フィルター積層体の凹面に光を照射するように配置された請求項４に記載の排気ユニット。
【請求項６】
前記光触媒フィルター積層体は、第１光源部からの光を受光する面に配置された第１光触媒フィルターの開口率が中心部分又は反対側の面に配置された第２光触媒フィルターの開口率よりも大きくなるように設けられた請求項５に記載の排気ユニット。
【請求項７】
第１光源部は、発光ダイオードを含み、前記光触媒フィルターの表面又は前記光触媒フィルター積層体の表面を、１０００ルクス以上３０００ルクス以下の照度で照らすように設けられた請求項６に記載の排気ユニット。
【請求項８】
前記光触媒フィルター又は前記光触媒フィルター積層体にオゾンガスを供給するオゾンガス供給部をさらに備える請求項４〜７のいずれか１つに記載の排気ユニット。
【請求項９】
請求項４〜８のいずれか１つに記載の排気ユニットと、帯電、露光、現像、転写及び定着を行う印刷部とを備え、
前記排気ファンは、前記印刷部により加熱された空気を前記排気口から排出することにより放熱するように設けられ、かつ、前記印刷部で発生したオゾンガス及び揮発性有機化合物を前記光触媒フィルター又は前記光触媒フィルター積層体に供給するように設けられた画像形成装置。
【請求項１０】
第１窓部及びイメージスキャナ用の第２光源部をさらに備え、
第１窓部は、第２光源部からの光が前記光触媒フィルター又は前記光触媒フィルター積層体に照射されるように設けられた請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
第２窓部をさらに備え、
第２窓部は、前記画像形成装置の外部の光が前記光触媒フィルター又は前記光触媒フィルター積層体に照射されるように設けられた請求項９又は１０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、光触媒フィルター、光触媒フィルター積層体、排気ユニット及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光体を利用した画像形成装置では、一般的に、帯電器により感光体を帯電させ、露光ユニットにより感光体表面に静電潜像を形成し、現像器により静電潜像にトナーを付着させることにより感光体表面にトナー画像を形成する。そして、トナー画像を感光体から給紙された紙に転写し、定着器によりトナー画像が転写された紙を加熱することによりトナー画像を紙に定着させる。また、クリーニングユニットにより感光体の残留トナーを除去する。
帯電装置などにおいてオゾンガスやＮＯｘが発生する場合があり、また、定着器により加熱されたトナーから揮発性有機化合物（ＶＯＣ）が発生する場合がある。
【０００３】
オゾンガスやＮＯｘを除去するために、帯電装置に隣接して円筒状の有害物質除去装置を設けた画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この有害物質除去装置では、円筒部材の内壁に設けた光触媒層において、オゾンガスやＮＯｘを除去している。
オゾンガスやＶＯＣを除去するために、排気浄化ユニットを設けた画像形成装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この排気浄化ユニットでは、排気口を有するケースの内部において紫外線を光触媒シートに照射することにより、オゾンガスやＶＯＣを分解している。
帯電器又は定着器の近傍の空気を外部に排気するダクトを有する画像形成装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。このダクト内には、光触媒が担持されたフィルターが設けられており、この光触媒によりオゾンガス又はＶＯＣを分解している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２６５１７９号公報
【特許文献２】特開２００６−０３９１６８号公報
【特許文献３】特開２００６−２５１７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の画像形成装置では、オゾンガス又はＶＯＣを効率よく分解できない場合がある。また、従来の画像形成装置では、光触媒を担持したフィルターの通気抵抗が大きく排気が阻害され、画像形成装置の放熱が十分にできない場合がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、オゾンガス又はＶＯＣを効率よく分解・除去することができ、通気抵抗を小さい光触媒フィルターを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、シート状のフィルター基体と、前記フィルター基体に担持された光触媒層とを備える光触媒フィルターであって、前記光触媒層は、４００ｎｍ以上の波長の光を受光することにより光触媒作用を示し、前記光触媒フィルターの開口率は、３５％以上８０％以下であることを特徴とする光触媒フィルターを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の光触媒フィルターはフィルター基体と、前記フィルター基体に担持された光触媒層とを備えるため、光触媒層に光を照射し、フィルターにオゾンガス又はＶＯＣを含む空気を通過させることにより、空気中のオゾンガス又はＶＯＣを効率よく分解・除去することができる。
フィルター基体に担持された光触媒層は、４００ｎｍ以上の波長の光を受光することにより光触媒作用を示すため、可視光を利用してオゾンガス又はＶＯＣを分解・除去することができる。
フィルター基体はシート状であり、光触媒フィルターの開口率は３５％以上８０％以下であるため、光触媒フィルターの通気抵抗を小さくすることができ、かつ、通過させる空気に含まれるオゾンガス又はＶＯＣを効率よく分解・除去することができる。このため、光触媒フィルターを画像形成装置などの排気口に設けた場合でも、光触媒フィルターが排気を阻害し放熱を阻害することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態の光触媒フィルターの概略平面図である。
【図２】図１の破線Ａ−Ａにおける光触媒フィルターの概略断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態の光触媒フィルターの概略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の光触媒フィルター積層体の概略断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態の光触媒フィルター積層体の概略断面図である。
【図６】本発明の一実施形態の排気ユニットの概略断面図である。
【図７】本発明の一実施形態の画像形成装置の概略断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の画像形成装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の光触媒フィルターは、シート状のフィルター基体と、前記フィルター基体に担持された光触媒層とを備える光触媒フィルターであって、前記光触媒層は、４００ｎｍ以上の波長の光を受光することにより光触媒作用を示し、前記光触媒フィルターの開口率は、３５％以上８０％以下であることを特徴とする。
本発明の光触媒フィルターは、湾曲した形状を有することが好ましい。このことにより、光触媒フィルターに均一に光を照射することが可能になり、光触媒フィルターの光触媒活性にムラが発生することを抑制することができる。
本発明は、本発明の光触媒フィルターが複数枚重ねられた光触媒フィルター積層体も提供する。この光触媒フィルター積層体を通過させる空気に含まれるオゾンガス又はＶＯＣを効率よく分解・除去することができる。
本発明の光触媒フィルター積層体の厚さは、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。このことにより、光触媒フィルター積層体を通過させる空気に含まれるオゾンガス又はＶＯＣが光触媒層により分解される確率を高くすることができ、反応性を向上させることができる。
【００１０】
本発明は、本発明の光触媒フィルター又は本発明の光触媒フィルター積層体と、光触媒フィルター又は光触媒フィルター積層体に４００ｎｍ以上の波長の光を照射する第１光源部と、排気口から気体を排出するように設けられた排気ファンとを備え、光触媒フィルター又は光触媒フィルター積層体は、排気口に配置された排気ユニットも提供する。この排気ユニットを設置した機器の内部の空気を排気し放熱することができるとともに、排気ガスに含まれるオゾンガス又はＶＯＣを効率よく分解・除去することができる。
本発明の排気ユニットに含まれる光触媒フィルター又は光触媒フィルター積層体は、湾曲した形状を有することが好ましく、第１光源部は、光触媒フィルターの凹面又は光触媒フィルター積層体の凹面に光を照射するように配置されることが好ましい。このことにより、光触媒フィルター又は光触媒フィルター積層体に均一に光を照射することが可能になり、光触媒フィルターの光触媒活性にムラが発生することを抑制することができる。
【００１１】
本発明の排気ユニットに含まれる光触媒フィルター積層体は、第１光源部からの光を受光する面に配置された第１光触媒フィルターの開口率が中心部分又は反対側の面に配置された第２光触媒フィルターの開口率よりも大きくなるように設けられることが好ましい。このことにより、第２光触媒フィルターの受光量を大きくすることができ、第２光触媒フィルターの光触媒活性を高くすることができる。
本発明の排気ユニットに含まれる第１光源部は、発光ダイオードを含むことが好ましく、光触媒フィルターの表面又は光触媒フィルター積層体の表面を、１０００ルクス以上３０００ルクス以下の照度で照らすように設けられることが好ましい。このことにより、光触媒フィルター又は光触媒フィルター積層体が高い光触媒活性を有することができる。
本発明の排気ユニットは、光触媒フィルター又は光触媒フィルター積層体にオゾンガスを供給するオゾンガス供給部を備えることが好ましい。このことにより、光触媒層においてオゾンガスから活性酸素を発生させることができ、この活性酸素によりＶＯＣを効率よく酸化除去することができる。
【００１２】
本発明は、本発明の排気ユニットと、帯電、露光、現像、転写及び定着を行う印刷部とを備え、前記排気ファンは、前記印刷部により加熱された気体を前記排気口から排出することにより放熱するように設けられ、かつ、前記印刷部で発生したオゾンガス及び揮発性有機化合物を前記光触媒フィルター又は前記光触媒フィルター積層体に供給するように設けられた画像形成装置も提供する。この画像形成装置は、光触媒フィルター又は光触媒フィルター積層体によりオゾンガス及びＶＯＣが分解除去された排気ガスを排出するため、オゾンガスやＶＯＣが装置の外部に排出されることを抑制することができる。
本発明の画像形成装置は、第１窓部及びイメージスキャナ用の第２光源部を備えることが好ましく、第１窓部は、第２光源部からの光が前記光触媒フィルター又は前記光触媒フィルター積層体に照射されるように設けられることが好ましい。このことにより、光触媒フィルター又は光触媒フィルター積層体の受光量を大きくすることができ、光触媒層の光触媒活性を高くすることができる。
本発明の画像形成装置は、第２窓部を備えることが好ましく、第２窓部は、画像形成装置の外部の光が光触媒フィルター又は光触媒フィルター積層体に照射されるように設けられることが好ましい。このことにより、光触媒フィルター又は光触媒フィルター積層体の受光量を大きくすることができ、光触媒層の光触媒活性を高くすることができる。
以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【００１３】
第１実施形態
図１は本実施形態の光触媒フィルターの概略平面図であり、図２は図１の破線Ａ−Ａにおける光触媒フィルターの概略断面図である。
本実施形態の光触媒フィルター５は、シート状のフィルター基体１と、フィルター基体１に担持された光触媒層３とを備える光触媒フィルター５であって、光触媒層３は、４００ｎｍ以上の波長の光を受光することにより光触媒作用を示し、光触媒フィルター５の開口率は、３５％以上８０％以下であることを特徴とする。
本実施形態の光触媒フィルター５の応用として、空気清浄装置、ガス処理装置、脱臭装置、殺菌（抗菌）装置等がある。また、機能追加としての応用商品として、具体的に、掃除機、洗濯機、照明、空調、複写機等に適用できる。なお、第２実施形態の光触媒フィルター５も同様である。
【００１４】
フィルター基体１は、例えば、金網、パンチングメタル、エキスパンドメタル、不織布、布、樹脂成形体、ペーパーハニカムシートなどである。また、フィルター基体１の材料は、光触媒３の光触媒作用により劣化しない材料を用いることができる。
フィルター基体１の開口率は、例えば、３７％以上８２％以下とすることができる。
また、フィルター基体１の材料は、金属であることが好ましい。このことにより、光触媒フィルター５を曲げ加工することが可能になり、光触媒フィルター５に均一に光を照射することが可能になる。
【００１５】
光触媒層３は、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸化タングステン（ＷＯ3）、ガリウムリン（ＧａＰ）などの光触媒材料を含むことができる。また、光触媒材料は、ニッケル（Ni）、白金（Pt）、ルテニウム（Rh)等がドープされた金属イオンドープ型光触媒を用いることが望ましい。この中でも可視光域の活性が高い白金ドープ型の酸化タングステンが好適に用いることができる。
光触媒材料は、粉末であってもよく、厚膜であってもよく、薄膜であってもよい。
また、光触媒層３は、白金を担持した炭素粉末を含んでもよい。さらに光触媒層３は、フェニルメチルシリコーン樹脂などのバインダーを含んでもよい。
【００１６】
ＴｉＯ2やＷＯ3などの光触媒材料に光が当たると電子とホールが生成。電子は空気中の酸素と反応しスーパーヒドロキシラジカル（・Ｏ2-）になる。一方ホールは空気中の水分と反応しヒドロキシラジカル（・ＯＨ）になる。これらは高い酸化力を有するため、ＶＯＣなどを酸化分解することができる。次のようにスーパーオキサイドラジカル及びヒドロキシラジカルは高い酸化力を有する。
酸化力：・ＯＨ＞・Ｏ2‐＞・Ｏ（活性酸素）＞ＨＯ2‐＞Ｏ3＞Ｏ2
【００１７】
光触媒層３は、例えば、光触媒粉末と、白金を担持した炭素粉末と、バインダーと、溶媒とを混合することにより光触媒分散液を調製し、この光触媒分散液をフィルター基体１に塗布し、塗布層を乾燥させることにより形成することができる。また、光触媒層３は、加熱溶融した光触媒粉末をフィルター基体１に高速で当てて溶融固着させる溶射法で形成してもよい。
光触媒フィルター５としては、例えば、金属メッシュ表面に光触媒を担持したものや不織布に光触媒を担持したもの、またペーパーに光触媒を担持しハニカム状にしたもの等が使用できる。
【００１８】
光触媒フィルター５の開口率は、３５％以上８０％以下であり、好ましくは４０％以上７５％以下である。
開口率は、面積当たりの貫通開口の割合であり、画像処理装置により測定することができる。
光触媒フィルター５の開口率が大きすぎると、光触媒フィルター５を通過させる空気に含まれるオゾンガスやＶＯＣが光触媒層で分解されずに通過する確率が高くなるため、オゾンガスやＶＯＣの分解能が低下する。
光触媒フィルター５の開口率が小さすぎると、光触媒フィルター５の通気抵抗が大きくなり、通気量が低下する。このため、機器の排気口に光触媒フィルター５を配置した場合、機器からの排気量が低下し、機器内の温度が上昇する。この結果、機器のオーバーヒートなどが生じる可能性がある。また、画像形成装置の排気口に光触媒フィルター５を設置すると、機内の温度が上昇するためトナーの流動性が低下し画像欠陥となる。
光触媒フィルター５の厚さは、例えば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。
【００１９】
第２実施形態
図３（ａ）、図３（ｂ）は、本実施形態の光触媒フィルター５の概略断面図である。本実施形態の光触媒フィルター５は湾曲した形状を有する。その他の構成は第１実施形態の光触媒フィルター５と同様である。
本実施形態の光触媒フィルター５に含まれるフィルター基体１は、金網、パンチングメタル、エキスパンドメタルとすることができる。これらの金属材料は加工性に富むため、光触媒フィルター５を曲げ加工することが可能になる。
また、光触媒フィルター５は、光触媒フィルター５の凹面に光源部１０からの光が照射されるように曲げ加工することができる。このことにより、光触媒フィルター５の受光量のむらを小さくすることができ、オゾンガスやＶＯＣの分解能を向上させることができる。
光触媒フィルター５は、光源部１０から光触媒フィルター５までの距離が実質的に同じになるような曲面を有することができる。また、光触媒フィルター５は、光源部１０から光触媒フィルター５までの距離とその平均値との差が±１０％以下となる箇所の割合が８０％以上となるような曲面を有することができる。このことにより、光源部１０の光を光触媒フィルター５に均一に照射することができる。
例えば、図３（ａ）のように１つのＬＥＤアレイの発光をむらなく受光するように光触媒フィルター５を曲げ加工してもよく、図３（ｂ）のように並べて配置した２つのＬＥＤアレイの発光をむらなく受光するように光触媒フィルター５を曲げ加工してもよい。
【００２０】
第３実施形態
図４は、本実施形態の光触媒フィルター積層体８の概略断面図である。本実施形態の光触媒フィルター積層体８に含まれる光触媒フィルター５は、第１実施形態の光触媒フィルター５と同様である。
本実施形態の光触媒フィルター積層体８の応用として、空気清浄装置、ガス処理装置、脱臭装置、殺菌（抗菌）装置等がある。また、機能追加としての応用商品として、具体的に、掃除機、洗濯機、照明、空調、複写機等に適用できる。なお、第４実施形態の光触媒フィルター積層体８も同様である。
光触媒フィルター積層体８は、光触媒フィルター５が複数枚重ねられた構造を有する。光触媒フィルター５ａ〜５ｄを重ねることにより、光触媒フィルター積層体８を通過させる空気に含まれるオゾンガス又はＶＯＣが光触媒層３により分解される確率を高くすることができ、反応性を向上させることができる。また、３５％以上８０％以下の開口率を有する光触媒フィルター５を重ねることにより、光触媒フィルター積層体８の通気抵抗が高くなることを抑制することができる。
光触媒フィルター積層体８は、例えば２枚以上１０枚以下の光触媒フィルター５を重ねた構造を有することができる。また、実質的に同じ開口率を有する複数の光触媒フィルター５を重ねて光触媒フィルター積層体８を作製してもよく、異なる開口率を有する複数の光触媒フィルター５を重ねて光触媒フィルター積層体８を作製してもよい。
【００２１】
光触媒フィルター積層体８は、隣接する２つの光触媒フィルター５の間隔が１ｍｍ以上５ｍｍ以下となるように設けることができる。このことにより、光触媒フィルター積層体８の内部に影ができることを抑制することができ、光触媒フィルター積層体８の内部に配置した光触媒フィルター５や、受光面の反対側の面に配置した光触媒フィルター５の光触媒活性が低下することを抑制することができる。また、隣接する２つの光触媒フィルター５の平均間隔（平均すき間）を１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることにより、光触媒フィルター積層体８の通気抵抗が高くなることを抑制することができる。
【００２２】
光触媒フィルター積層体８の厚さは、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下であってもよく、好ましくは２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であってもよい。このことにより、光触媒フィルター積層体８を通過させる空気に含まれるオゾンガス又はＶＯＣが光触媒層３により分解される確率を高くすることができ、反応性を向上させることができる。また、光の照射強度が落ちることを抑制することができ、分解能が頭打ちとなることを抑制することができる。また、光触媒フィルター積層体８の通気抵抗が高くなることを抑制することができる。
なお、光触媒フィルター積層体８の厚さは、重ねる光触媒フィルター５の枚数を変えることにより調整することができる。
【００２３】
光触媒フィルター積層体８は、光源部１０からの光を受光する面に配置された第１光触媒フィルター５ａの開口率が中心部分又は反対側の面に配置された第２光触媒フィルター５ｂ、５ｃ又は５ｄの開口率よりも大きくなるように設けられてもよい。このことにより、光触媒フィルター積層体８の内部に影ができることを抑制することができ、光触媒フィルター積層体８の内部に配置した光触媒フィルター５ｂ、５ｃや、受光面の反対側の面に配置した光触媒フィルター５ｄの光触媒活性が低下することを抑制することができる。
【００２４】
第４実施形態
図５（ａ）、図５（ｂ）は、本実施形態の光触媒フィルター積層体８の概略断面図である。本実施形態の光触媒フィルター積層体８は、湾曲した形状の光触媒フィルター５が複数枚重ねられた構造を有する。その他の構成は第３実施形態の光触媒フィルター積層体８と同様である。また、本実施形態の光触媒フィルター積層体８に含まれる光触媒フィルター５は、第２実施形態の光触媒フィルター５と同様である。
光触媒フィルター積層体８に含まれる光触媒フィルター５は、光源部１０から光触媒フィルター５までの距離が実質的に同じになるような曲面を有することができる。また、光触媒フィルター５は、光源部１０から光触媒フィルター５までの距離とその平均値との差が±１０％以下となる箇所の割合が８０％以上となるような曲面を有することができる。このことにより、光源部１０の光を光触媒フィルター５に均一に照射することができる。
【００２５】
第５実施形態
図６は、本実施形態の排気ユニット２０の概略断面図である。
排気ユニット２０は、第１、第２実施形態の光触媒フィルター５、又は第３、第４実施形態の光触媒フィルター積層体８と、光触媒フィルター５又は光触媒フィルター積層体８に４００ｎｍ以上の波長の光を照射する光触媒用光源部１０と、排気口１４から気体を排出するように設けられた排気ファン１２とを備える。
本実施形態の排気ユニット２０の応用として、空気清浄装置、ガス処理装置、脱臭装置、殺菌（抗菌）装置等がある。また、機能追加としての応用商品として、具体的に、掃除機、洗濯機、照明、空調、複写機等に適用できる。
【００２６】
光触媒フィルター５又は光触媒フィルター積層体８は、排気口１４に配置することができる。このことにより、光触媒フィルター５又は光触媒フィルター積層体８に排気ユニット２０で排気する空気を通過させることができ、空気に含まれるオゾンガスやＶＯＣを光触媒層３の光触媒活性により分解することができる。光触媒フィルター５及び光触媒フィルター積層体８については、実施形態１〜４において説明したため、ここでは省略する。
【００２７】
光触媒用光源部１０は、光触媒フィルター５又は光触媒フィルター積層体８に４００ｎｍ以上の波長の光を照射するように設けられる。このことにより、光触媒層３が受光することができ、光触媒活性を有することができる。
光源部１０は、例えば、発光波長ピークが４００ｎｍ以上であるＬＥＤアレイとすることができる。光源部１０は、図３（ａ）、図５（ａ）のように１つであってもよく、図３（ｂ）、図５（ｂ）のように複数であってもよい。
【００２８】
光源部１０は、光触媒フィルター５の表面又は光触媒フィルター積層体８の表面を、８００ルクス以上３２００ルクス以下の照度で照らすように設けられてもよく、好ましくは１０００ルクス以上２５００ルクス以下、より好ましくは１５００ルクス以上２５００ルクス以下の照度で照らすように設けられてもよい。
オゾンガスやＶＯＣの分解は照度に比例し促進されるため、１０００ルクス以下であるとオゾンガスやＶＯＣが分解しにくくなる。また、高照度にするには光源が大掛かりになりコストが増大するのにも関わらず分解能が頭打ちとなるため３０００ルクス以下が望ましい。
光触媒層３が可視光光触媒を含む場合、４００‐５２０ｎｍの波長領域の可視光を光触媒層３に照射すると光触媒層３が光触媒活性を有するが、より短波長の発光波長ピーク有する光を光触媒層３に照射した場合の方が、光触媒活性が高い。そのため光源部１０としては、白色のＬＥＤだけでなく、青色、緑、橙、赤等のＬＥＤも使用可能であるが、より短波長の青色ＬＥＤを好適に用いることができる。
【００２９】
排気ファン１２は、排気口１４から気体を排出するように設けられる。このことにより、排気ユニット２０を設置した機器の内部の空気を排出口１４から排出することができ、機器内部の熱を放熱することができる。また、機器内部で生じたオゾンガスやＶＯＣなどを排気口１４に設置した光触媒フィルター５又は光触媒フィルター積層体８に供給することができ、オゾンガスやＶＯＣなどを光触媒層３の光触媒活性により分解することができる。また、オゾンガスやＶＯＣが機器外部に排出されることを抑制することができる。
【００３０】
排気ユニット２０は、熱が発生する部分の空気を排気口１４に導くダクト１７を有してもよい。このことにより、排気ユニット２０により効率よく放熱することができる。また、排気ユニット２０は、オゾンガスやＶＯＣなどの発生箇所の空気を排気口１４に導くダクト１７を有してもよい。このことにより、オゾンガスやＶＯＣなどを光触媒層３の光触媒活性により分解することができる。なお、オゾンガスを排気口１４に導くダクト１７は、オゾンガス供給部１６として機能することができる。
【００３１】
排気ユニット２０は、光触媒フィルター５又は光触媒フィルター積層体８にオゾンガスを供給するオゾンガス供給部１６を備えてもよい。このことにより、光触媒層３においてオゾンガスを分解し活性酸素（・Ｏ）を発生させることができる。この活性酸素によりＶＯＣなどを効率よく酸化分解することができる。オゾンガス供給部１６は、機器内部で発生したオゾンガスを排出口１４に導くダクト１７であってもよい。また、オゾンガス供給部１６は、空気に含まれる酸素ガスからオゾンガスを生成する部分であってもよい。
光触媒の反応にオゾンが存在する場合は、オゾンは電子により分解され酸素（Ｏ2）と活性酸素に分解される。活性酸素は水分と反応しヒドロキシラジカルになる。このようにオゾンが存在することで酸素の場合と比較し酸化力の高いヒドロキシラジカルが多く発生する。故に帯電器から発生したオゾンを光触媒を有するフィルターに導入することでＶＯＣを効率よく分解することができる。
【００３２】
第６実施形態
図７は、本実施形態の画像形成装置５０の概略断面図である。
本実施形態の画像形成装置５０は、第５実施形態の排気ユニット２０と、帯電、露光、現像、転写及び定着を行う印刷部２１とを備える。また、本実施形態では、印刷部２１は、モノクロ印刷を行うように構成される。
印刷部２１は、感光体３２を帯電する帯電器２６を備える。帯電器２６により感光体３２を帯電させる際、空気中の酸素ガスからオゾンガスが発生する。このため、帯電器２６の近傍の空気を排気口１４に導くダクト１７を設け排気ファン１２により排気することにより、発生したオゾンガスを光触媒フィルター５又は光触媒フィルター積層体８により分解することができる。このことにより、画像形成装置５０の内部のオゾンガス濃度が高まり、オゾンガスが印刷品質を低下させることを防止することができる。また、光触媒層３においてオゾンガスから活性酸素を発生させることができ、光触媒層３においてＶＯＣなどの酸化活性を向上させることができる。
また、帯電器２６からＮＯｘが発生する場合もある。このＮＯｘも光触媒フィルター５又は光触媒フィルター積層体８により分解することができる。
【００３３】
印刷部２１は、加熱によりトナー画像を紙に定着させる定着器２９を備える。定着器２９によりトナー画像を加熱すると、ＶＯＣが発生する。このため、定着器２９の近傍の空気を排気口１４に導くダクト１７を設け排気ファン１２により排気することにより、ＶＯＣを光触媒フィルター５又は光触媒フィルター積層体８により分解することができる。
また、定着器２９ではトナー画像を加熱するため、定着器２９の周辺はオーバーヒートしやすい。このため、ダクト１７及び排気ファン１２により定着器２９の近傍の空気を排気することにより、オーバーヒートを抑制することができる。また、光触媒フィルター５が低い通気抵抗を有するため、オーバーヒートを抑制することができる。
【００３４】
定着器２９で発生するＶＯＣはトルエンやホルムアルデヒドなど有機物であり、Ｃ−Ｃ結合、Ｃ−Ｈ結合から形成されている。これらの結合エネルギーは80-110kcal/molである。ＶＯＣに、これよりエネルギーの高い酸化性物質が衝突することでこれらの結合が切れ、ＶＯＣは最終的には水と二酸化炭素になる。ヒドロキシラジカル（・ＯＨ）のエネルギーが120kcal/molであるため、光触媒層３においてＶＯＣを酸化分解することが可能である。
【００３５】
排気ユニット２０は、帯電器２６の近傍の空気を排気口１４に導くダクト１７と、定着器２９の近傍の空気を排気口１４に導くダクト１７との両方を有することができる。このことにより、帯電器２６で発生したオゾンガスを光触媒層３で分解し活性酸素を発生させることができ、この活性酸素を利用して定着器２６で発生したＶＯＣを分解することができる。
【００３６】
排気ユニット２０は、定着器２９の上側に設けることができる。このことにより定着器２９で加熱された空気の上昇力を排気に利用することができる。また、定着器２９で発生する熱による上昇気流に乗りＮＯｘとＶＯＣが自然に排気ユニット２０に入り込み効率が良い。さらに、排気ユニット２０内の排気ファン１２の回転は、この流れと相乗効果を生む。また、定着器２９が十分暖まっていない時に気流の動きを助けるので、そのようなときにのみ動かしてもよい。
【００３７】
画像形成装置５０は、第１窓部２４及びイメージスキャナ用光源部２２を備えることができる。第１窓部２４は、光源部２２からの光が光触媒フィルター５又は光触媒フィルター積層体８に照射されるように設けることができる。このことにより、光触媒層３の受光量を多くすることができ、光触媒層３の光触媒活性を高くすることができる。この結果、オゾンガス又はＶＯＣを効率よく分解することができる。第１窓部２４は、透光性部材及び鏡などから構成されてもよい。
排気ユニット２０は、定着器２９とイメージスキャナ部の間に設置することができる。このことにより、イメージスキャナ部からの導光がしやすく、外部照明などの光源に近い位置に明り取りスリットを設けやすいというメリットがある。
【００３８】
画像形成装置５０は、第２窓部２５を備えることができる。第２窓部２５は、画像形成装置５０の外部の光が光触媒フィルター５又は光触媒フィルター積層体８に照射されるように設けることができる。このことにより、光触媒層３の受光量を多くすることができ、光触媒層３の光触媒活性を高くすることができる。この結果、オゾンガス又はＶＯＣを効率よく分解することができる。第２窓部２５は、明り取りスリット、透光性部材及び鏡などから構成されてもよい。
【００３９】
第７実施形態
図８は、本実施形態の画像形成装置の概略断面図である。本実施形態では、印刷部２１はカラー印刷を行うように構成される。その他の構成は、第６実施形態の画像印刷装置５０とほぼ同じである。なお、図８に示した画像形成装置５０は、イメージスキャナを有していないが、本実施形態の画像形成装置５０は、イメージスキャナを備えてもよい。
また、カラー印刷用の画像形成装置は、複数の帯電器２６ａ〜２６ｄを備えるため、排気ユニット２０は、印刷部２１の空気を全体的に排気するように設けることができる。このことにより、複数の帯電器２６で発生したオゾンガスを光触媒フィルター５又は光触媒フィルター積層体８により分解することができる。
【００４０】
実験
１．光触媒分散液の調製
酸化タングステン（キシダ化学社製；製品コード200-81542）粉末100ｇと白金炭素（キシダ化学社製；製品コード200-62735）粒状0.5ｇを混合後ミキサーにて撹拌した後、100メッシュにて粗大粒子を篩った。
バインダーとして信越シリコーン社製フェニルメチルシリコーン樹脂（商品名SILPES KX；有効成分５０％）を用いた。
上記粉末８0重量部とSILPES KX４0重量部（有効成分２0重量部）、キシレン１３０重量部をビーズ分散機で分散し光触媒分散液を得た。
【００４１】
２．光触媒フィルターの作製
表１に示した実施例１〜２２、比較例２〜４に用いた光触媒フィルターを作製した。比較例１では、光触媒の塗布を行っていないフィルター基体を用いた。
調製した光触媒分散液にフィルター基体を浸漬することにより、フィルター基体の表面上に光触媒分散液を塗布し、塗布後のフィルターをハイバックオーブンにて200℃で30分間熱処理することにより塗布液を乾燥させ、図１、２のような光触媒フィルターを作製した。
なお、フィルター基体には、表１、２に示した２．５〜７０メッシュの平織ステンレス金網を用いた。なお、表２にフィルター基体の開口率及び線径を示した。また、２．５メッシュのフィルター基体は株式会社イゲタ金網製のものを用い、その他のフィルター基体は株式会社奥谷金網製作所製のものを用いた。
【００４２】
【表１】
2018004996.tif 000003
【００４３】
【表２】
2018004996.tif 000004
【００４４】
３．開口率及び厚さの測定
画像処理装置を用いて作製した光触媒フィルターの開口率を測定した。また、作製した光触媒フィルターの平均厚みを測定した。
測定結果を表２に示す。
【００４５】
４．光触媒フィルター積層体の作製
作製した光触媒フィルターを図５（ａ）又は図５（ｂ）のように湾曲させた後、湾曲させた光触媒フィルターを３枚重ねて、表１の実施例１〜３、６、７、９〜１４、２０〜２２、比較例２〜４の光触媒フィルター積層体を作製した。また、実施例１５、１６、１８、では光触媒フィルターを２枚重ね、実施例１９では光触媒フィルターを４枚重ね、実施例１７では光触媒フィルターを５枚重ねて光触媒フィルター積層体を作製した。なお、実施例１２以外では同じメッシュ数の光触媒フィルターを重ねて光触媒フィルター積層体を作製した。
実施例４では、光触媒フィルター積層体を作製せずに、１枚の光触媒フィルターを用いた。
実施例５では、湾曲させた光触媒フィルターを９枚重ねて光触媒フィルター積層体を作製した。
【００４６】
実施例８では、光触媒フィルターを湾曲させずに平板の光触媒フィルターを３枚重ねることにより光触媒フィルター積層体を作製した。
実施例１２では、１６メッシュの光触媒フィルターが光源部側に配置され、２０メッシュの光触媒フィルターが中央に位置し、３２メッシュの光触媒フィルターが光源部側と反対側に配置されるように光触媒フィルター積層体を作製した。
比較例１では、光触媒の塗布を行っていないフィルター基体を３枚重ねてフィルター積層体を作製した。
なお、光触媒フィルター積層体の平均厚み及び平均隙間を表１に示す。
また、図５（ａ）に示したような、実施例１〜７、１０〜２１、比較例１〜４の光触媒フィルターの形状に関して、光源部であるＬＥＤアレイからフィルター表面までの距離は２０点測定して８０％以上が距離の平均値との差が±１０％以下であった。一方、実施例２２の光触媒フィルターの形状に関して、光源部であるＬＥＤアレイからフィルター表面までの距離は２０点測定して約７０％が距離の平均値との差が±１０％以下であった。
【００４７】
５．排気ガス浄化実験
シャープ社製モノクロ複合機MX-M264FPに図６に示したような排気ユニットを組み込み、図７のようなプリンタ複合機を作製した。
表１に示した実施例１〜２２、比較例１〜４の光触媒フィルター又は光触媒フィルター積層体を排気ユニットに組み込んで、排気ガス浄化実験を行った。
光源部１０には、ピーク発光波長が４０５ｎｍである光触媒用ＬＥＤアレイを用いた。光照射に関しては、光触媒用ＬＥＤアレイとイメージスキャナ用ＬＥＤからの光取り入れの有無と外光取り入れの有無の組み合わせで光触媒フィルターの照度を変えた。なお、実施例９では、光触媒用ＬＥＤアレイを２つ設置した。
また、帯電器からのＯ3を光触媒フィルターに供給する導入口の開閉をできるように作製した排気ユニットを用いた。
なお、比較例３ではこの導入口を閉めて実験を行った。
また、フィルター部の照度は、照度計ＬＸ−１００（アズワン社製）を使用し光触媒フィルタ中心位置の照度を、フィルターを除去した状態で測定した。
光照射条件などを表３に示す。
【００４８】
【表３】
2018004996.tif 000005
【００４９】
排気ガス浄化実験は次のように行った。
表３に示した条件下において、印字率６％のＡ４原稿の読み取り及び読み取ったデータの紙への印刷を１５分間繰り返すように作製したプリンタ複合機を稼働させ、光触媒フィルター通過直後の排気中のＯ3濃度及びＴＶＯＣ濃度の推移を計測した。Ｏ3濃度測定には、環境用Ｏ3計Model 49i（Thermo Fisher Scientific社製）を使用し、ＴＶＯＣ濃度測定には、揮発性炭化水素濃度計Phochek Tiger（イオンサイエンス社製）を使用した。
【００５０】
測定結果を表４に示す。
Ｏ3削減率は、光触媒フィルターを設置していない未処理排ガス（フィルターに光触媒を塗布せず、光触媒用ＬＥＤアレイをＯＦＦ、外光遮断、イメージスキャナ用ＬＥＤ光遮断、Ｏ3導入口は閉の条件で測定）と比較することにより行った。Ｏ3削減率は、未処理排ガスでのＯ3濃度の測定値をＡ、実施例又は比較例でのＯ3濃度の測定値をＢとした時に、（１‐Ｂ／Ａ）×１００で算出した。また、Ｏ3削減判定は、Ｏ3削減率９０％以上を○とし、Ｏ3削減率７５％以上９０％未満を△とし、Ｏ3削減率７５％未満を×とした。
【００５１】
【表４】
2018004996.tif 000006
【００５２】
ＶＯＣ削減率は、光触媒フィルターを設置していない未処理排ガス（フィルターに光触媒を塗布せず、光触媒用ＬＥＤアレイをＯＦＦ、外光遮断、イメージスキャナ用ＬＥＤ光遮断、Ｏ3導入口は閉の条件で測定）と比較することにより行った。ＶＯＣ削減率は、未処理排ガスでのＶＯＣ濃度の測定値をＣ、実施例又は比較例でのＶＯＣ濃度の測定値をＤとした時に、（１‐Ｄ／Ｃ）×１００で算出した。また、ＶＯＣ削減判定は、ＶＯＣ削減率７５％以上を○とし、ＶＯＣ削減率５０％以上７５％未満を△とし、ＶＯＣ削減率５０％未満を×とした。
【００５３】
総合判定は、Ｏ3削減判定及びＶＯＣ削減判定が共に○であれば◎とし、Ｏ3削減判定及びＶＯＣ削減判定の一方が○で他方が△であれば○とし、Ｏ3削減判定及びＶＯＣ削減判定の両方が△であれば△とし、Ｏ3削減判定及びＶＯＣ削減判定のどちらかが×であれば×とした。また、△以上を実使用上問題ないと判断した。
表４に示したように、実施例１〜２２の総合判定は◎、○又は△であったのに対し、比較例１〜４は×であった。
なお、比較例１は光触媒を塗布していないフィルターを用いたため総合判定が×になったと考えられ、比較例２はＬＥＤアレイで光触媒フィルターを照射していないため総合判定が×になったと考えられ、比較例３ではＯ3導入口を閉じたため総合判定が×になったと考えられ、比較例４では光触媒フィルターの開口率が小さいため通気抵抗が大きくなり総合判定が×になったと考えられる。
【符号の説明】
【００５４】
１： フィルター基体    ３：光触媒    ４：開口    ５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ：光触媒フィルター    ８：光触媒フィルター積層体    １０：光触媒用光源部    １２：排気ファン    １４：排気口    １６：オゾンガス供給部    １７、１７ａ、１７ｂ：ダクト    ２０：排気ユニット    ２１：印刷部    ２２：イメージスキャナ用光源部    ２４：第１窓部    ２５：第２窓部    ２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ：帯電器    ２７、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ：現像器    ２８：転写部    ２９：定着器    ３０：クリーニングユニット    ３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ：感光体    ３４：ＬＳＵ    ３５：露光ユニット    ３６：給紙カセット    ３７：排紙トレイ    ４０：イメージセンサ    ４１：中間転写ベルト    ５０：画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2018004996.tif 000011
【図６】
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【図７】
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【図８】
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