(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素、水素、酸素、窒素、硫黄のうちから選ばれた少なくとも１つの元素を構成元素とする気体状の有機性物質または該有機性物質を含有する気体状混合物、あるいは窒素、硫黄、りんの亜酸化物あるいは酸化物のうちから選ばれた少なくとも１つの気体状物質または該気体状物質を含有する気体状混合物を分解除去することのできる触媒反応用装置であって、（ｉ）光により励起され酸化および還元の化学変化を生起する性質のある触媒あるいは該触媒を含有した層、および電子線により前記触媒を励起する手段を有するものであり、（ii）前記触媒を励起する手段に対し触媒あるいは触媒を含有した層が、導電性を有し、かつ周期的に移動することができるものであることを特徴とする触媒反応用装置。
【請求項２】
感光体の帯電にコロナ放電を用い、コロナ放電ユニット内またはその近傍に、放電生成物質を分解除去することのできる触媒反応用装置を設けた画像形成装置において、前記触媒反応用装置が（ｉ）光により励起され酸化および還元の化学変化を生起する性質のある触媒あるいは該触媒を含有した層、および電子線により前記触媒を励起する手段を有するものであり、（ii）前記触媒を励起する手段に対し触媒あるいは触媒を含有した層が、導電性を有し、かつ周期的に移動することができるものであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱臭、防汚、ＳＯｘ・ＮＯｘ除去等触媒作用を利用して、有害物質により汚染された環境を浄化する技術分野、および従来触媒または光触媒が利用されていた分野での触媒励起エネルギーとして利用されている熱または光エネルギーを代替する技術分野、あるいは、光触媒作用の発現を要求されるが熱または光エネルギーを適用できない技術分野での触媒の励起技術に関する。
【０００２】
【従来技術】
光触媒関連
（１）Ｗ０９６／２９３７５
「基材の表面を光触媒的に超親水性にする方法、超親水性の光触媒性表面を備えた基材、およびその製造方法」
（２）特開平２−２７３５１４
「抗酸化性有害物質の除去剤及び除去方法」
光触媒（０．５〜５ｅＶの禁止帯を有する半導体と表現されている）
に紫外線を照射して有害物質を除去。
【０００３】
放電関連の触媒
（１）実公平６−４５９７５
「コロナ放電装置」
活性炭素紙で形成された段ボール状シートからなる導電性シールドにより、オゾンを除去低滅しようとするもの。また、従来技術として、活性炭素上に、二酸化マンガン、過酸化鉛、パラジウム、白金、ニッケル、ロジウムなどの各金属及び金属酸化物を坦持させたオゾン分解触媒が開示されている。
（２）特公平７−０１５６０２
「コロナ放電装置」
金属または金属酸化物（酸化マンガン）を坦持した活性炭素繊維材料によりシールド部材を形成。
【０００４】
（３）特開平５−０８８５０４
「イオン発生装置」
オゾン発生の少ない帯電装置
オゾン分解触媒は金網上の白金、白金以外は銅酸化物、ニッケルなど一般にオゾン分解触媒として知られているもの。
【０００５】
（４）第２６３７５５６号
「電子写真装置」
エアーフィルターの触媒層に関する。触媒としては、ＣｕＯ、ＭｎＯ２および水溶性ポリマーを含有する触媒が開示されている。
（５）特開平６−３１７９７４
「コロナ放電装置」
電極形状を鋸歯状にし、さらにその周辺に触媒を配したもの。ワイヤー状のものよりオゾンの発生が１／４程度と低い。
【０００６】
（６）特開平８−０６２９２８
「帯電装置、ならびにこの帯電装置が利用される画像形成装置置」
接触帯電部材（ブレード）による帯電を行う。
（７）特開平５−０８８５０７
「帯電部材」
接触帯電部材（ローラ）による帯電を行う。
【０００７】
（８）特開平５−１７３４０２
「帯電ブラシ」
接触帯電部材（ブラシ）による帯電を行う。
（９）特開平５−１１９５８５
「コロナ放電装置」
光触媒という明記が無いが、オゾン分解促進剤をシールドの内周側にに被覆する。オゾン分解促進剤の材料名としでは二酸化マンガン、二酸化鉛、白金などの金属酸化物及び金属から選ばれたもの。バインダーはは導電性樹脂組成物または導電性ゴム組成物。
【０００８】
触媒関連
（１）特開平７−１３４４７３
「コロナ放電装置」
コロナ放電装置シールドケースの被帯電体側開口端あるいはその近傍傍に板状のオゾン分解用絶縁性触媒を設け、シールドケース内でのオゾゾンの発生量を押さえるとともに、イオンの流れを制御し放電を安定させる。
（２）特開平５−２６１２４６
「脱臭器及びそれの運転方法」
悪臭を触媒で吸着し、放電現象にて発生したオゾンにより触媒上に吸吸着したにおい成分を分解することで触媒を再生・活性化する。
（３）特許第２６２５８１１号
「オゾン分解触媒」
活性炭に酸化マンガンおよび難燃化剤を坦持したオゾン分解触媒。コロナ放電シールドの内側に形成。
【０００９】
光触媒は、我が国から酸化チタン光触媒による水の電気分解に関する発表〔Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ．Ａ．Ｈｏｎｄａ．；Ｋ．Ｎａｔｕｒｅ，Ｖｏｌ．２３８，ＪＵＬＹ（１９７２）ｐ３７〜３８〕があって以降、その応用的な展開が広く進められ、実際に製品に利用されるに至っている。
【００１０】
たとえば、抗菌、脱臭、防汚、環境浄化、エネルギー変換、表面改質等多彩な応用分野に展開されている（例えばＷＯ９６／２９３７５）。しかし、励起手段を光に限定して展開してきているため、当然のこととして光が応用できる範囲にその利用が限られている。勿論、屋外ならコストのかからないエネルギー源としで太陽光を利用することはＬＣＡ（Ｌｉｆｅ  Ｃｙｃｌｅ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）の点で好ましい。
【００１１】
しかし、大気汚染浄化を例にとれば、最も頻繁に使われている二酸化チタン光触媒の励起に必要な光は、陽光に４〜５％しか含まれていない４００ｎｍ以下の紫外光である。そのため、１０ｐｐｍレベルの通常の汚染濃度環境下ではＳＯｘやＮＯｘなどの汚染物質の処理が可能だが、１００ｐｐｍ以上といった汚染濃度の進んだ場合では、必ずしも十分な励起工ネルギー量とはいえない〔『工業材料』．Ｖｏ１．４４，ｎｏ．８（１９９６）Ｐ１０７〕。
【００１２】
このように、高濃度の処理には限界が認められる。また、特殊な紫外光を発生する照明を付加して装置化する場合は最終的な機能は得られるが、紫外光の発生および遮蔽など機能発現に付帯するものが大掛かりになり易いなどの欠点がある。また、紫外光を導入できない場所での利用の要求もある。
【００１３】
もし、紫外光以外による励起手段で触媒作用が得られるならば、さらに応用範囲が広がるものと思われる。特に、近年における環境問題に対する関心の高まりに伴い、環境浄化分野でのさらなる応用展開性を提示していくことは重要である。一例として、画像形成装置の環境問題として帯電機構による有害ガスの発生があげられる。すなわち、画像形成装置では多くの場合、コロナ放電を用いて感光体の帯電が行われているが、コロナ放電によりオゾン（Ｏ３）や窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生し、オフイース環境の悪化やＯＰＣ感光体の寿命低下を起こす。対策を講じない場合の帯電器直下でのオゾン濃度は１〜数１０ｐｐｍ、また、窒素酸化物濃度はＮ０２換算で０．０１〜０．１ｐｐｍと言われている。
【００１４】
一方、人体への影響を考慮すると日本産業衛生協会によるオゾン許容濃度勧告値として０．１ｐｐｍという値が示されている。望ましくは０．０２ｐｐｍ以下とする努力がなされている。現段階の技術では、コロナ放電ワイヤーの材質変更や有害ガス用フィルターによる発生低減と除去が行われている〔『電子写真プロセス技術』株式会社トリケップス発行（１９９２）．Ｐ６０〕。
【００１５】
これらのうち、オゾン分解触媒及びフィルタにより放電生成物の低減を図る際に用いられる触媒は、活性炭、白金、銅酸化物、ニッケル（特開平５−０８８５０４）あるいは酸化マンガン（特公平７−０１５６０２）などである。オゾンを発生させない別の技術としては、電極形状を鋸歯状にし、さらにその周辺に触媒を配したもの（特開平６−３１７９７４）あるいはローラ（特開平５−８８５０７）、ブラシ（特開平５−１７３４０２）、フレード（特開平８−６２９２８）など接触帯電部材による帯電を行い放電生成物を減少させようとするものなどがある。しかし、現時点では多くの画像形成装置はコロナ帯電方式が多用されている。
【００１６】
一方、画像形成装置で用いられている感光体には、光により電気的な変化を起こす材料（光導電材料）が使用されているため、画像形成装置内に紫外線光源を導入しで、大気汚染浄化に一般的に光触媒を用いて有害ガスを除去するということは困難である。
【００１７】
次の例として、空気清浄器の例が挙げられる。脱臭器の中にも多くの触媒が利用されているが、オゾナイザーによりオゾンを発生させ、そのオゾンの作用で臭気を分解し脱臭を行い、触媒自体が脱臭に機能するというのではなく、臭い成分を吸着させるものとしての役割である。このような例としては、特開平５−２６１２４６がある。また、有害物質除去技術として光触媒を利用する場合は、太陽光や微弱な蛍光灯中の紫外成分を使う以外は、特開平２−２７３５１０４や特開平３−２３３１０のように紫外線光線を用いている。したがって、光を使える技術の範囲に限られてしまう。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、光により励起され酸化および還元の化学変化を生起する性質のある触媒（以下、光触媒あるいは半導体触媒とも呼称する）を光や熱を用いないで励起する触媒反応用装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、炭素、水素、酸素、窒素、硫黄のうちから選ばれた少なくとも１つの元素を構成元素とする気体状の有機性物質または該有機性物質を含有する気体状混合物、あるいは窒素、硫黄、りんの亜酸化物あるいは酸化物のうちから選ばれた少なくとも１つの気体状物質または該気体状物質を含有する気体状混合物を分解除去することのできる触媒反応用装置であって、（ｉ）光により励起され酸化および還元の化学変化を生起する性質のある触媒あるいは該触媒を含有した層、および電子線により前記触媒を励起する手段を有するものであり、（ii）前記触媒を励起する手段に対し触媒あるいは触媒を含有した層が、導電性を有し、かつ周期的に移動することができるものであることを特徴とする触媒反応用装置および該触媒反応用装置を用いた画像形成装置を提供することにより、前記課題を解決することができた。
また、本発明によると、電子またはイオンの作用により触媒の励起が起こるので、使用状態で常に触媒効果が持続される。
【００２０】
本発明で用いる光触媒は、一般に光触媒として公知になっている光触媒単体、該光触媒をその活性を向上させる物質、例えば金属に坦持させたもの、汚染物質を吸着させることのできる物質、例えば活性炭やゼオライトなどの吸着剤に坦持させ、その触媒効率をアップしたものなどの触媒をあげることができる。
【００２１】
電子線励起の場合は、電子またはイオンの持つ電荷のため、触媒層が次第にチヤージアップしてくるので、その蓄積されてくる電荷を逃がすには触媒層に導電性を持たせることが好ましい。この触媒層に導電性を持たせる具体的な手段としては、はじめから導電性を持った触媒を用いるか、不純物をドープするか、あるいは正確な化学量論比と比較し電子供与成分を余剰に持たせた触媒を用いる手段が挙げられる。
【００２２】
また、これら反応用装置の基材あるいは少なくとも触媒あるいは触媒を含有した層との接触面の基材が、導電性を有していること、例えば基材あるいは基材と触媒との接触面が金属または金属の膜等導電性を有していると、触媒層の帯電をより防ぎ易すく、電荷を逃がし易いので好ましい。
【００２３】
さらに、前記活性照射手段（特に電子線照射手段）は、前記触媒を励起するのに充分なエネルギーを持つ空間的な領域内に設置させることが、前記活性照射手段により生起された電子およびイオンにより効率的に触媒作用を引き出すことができるので好ましい。
【００２４】
前記電子を発生する手段としてはコロナ放電が最も簡単であるが、電子を発生する手段で用いる放電ワイヤの雰囲気ガス（特に酸素や水分）による劣化を防ぐ点から、減圧下の方が有利である。
【００２５】
具体的な使用形態の１つとして、前記のような画像形成装置におけるコロナ放電ユニット内およびその近傍に放電生成物質を分解除去する前記触媒反応装置を設けた使用形態が挙げられる。また、別の具体的な使用形態としては、気体状有害物質分解除去を行う触媒反応用装置が考えられる。このような装置では、異常放電やショートを防ぐために、浮遊粉塵を除去する手段、例えばフィルター等の除去手段を備えることが好ましい。
さらに、本発明の触媒反応用装置を吸着反応が律速となる遅い反応に使用する場合には、触媒反応生起部分と吸着部分とを空間的に機能分離して、周期的に触媒反応生起部分に触媒層が移動するような構成をとるのが好ましい。
【００２６】
また、多くの場合、酸化還元により分解する対象の有害ガス成分はｐｐｍまたはｐｐｂレベルの濃度であるため、大気状態そのままの濃度で処理するよりも濃縮回収して処理する方が有利であり、また、濃縮回収することで減圧下に処理した場合の効率低下も防ぐことができる。
【００２７】
【実施の態様】
以下、本発明の実施の態様を挙げる。
【００２８】
本発明で使用する光触媒
酸化チタン（ＴｉＯ２）酸化亜鉛（ＺｎＯ２）酸化カドミウム（ＣｄＯ）、三酸化タングスでン（ＷＯ３）、三酸化二鉄（Ｆｅ２Ｏ８）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、およびＩｎ２Ｏ３、Ａｇ２Ｏ、ＭｎＯ２、Ｃｕ２Ｏ、Ｖ２Ｏ５などの金属酸化物、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、およびＰｂＳ、Ｉｎ２Ｓ３、Ｃｕ２Ｓ、ＭｏＳ２、ＷＳ２、Ｓｂ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓ３、ＺｎＣｄＳ２、ＷＳｅ２、ＨｇＳｅ、ＰｂＳｅ、ＣｄＴｅなどのカルコゲナイド系化合物。
その他、炭化珪素（ＳｉＣ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、ガリウムりん（ＧａＰ）、珪素Ｓｉ（ｎ型）、ゲルマニウムＧｅ（ｎ型）などの金属及び金属化合物。
前記触媒の中で、触媒自体が導電性を持つ材料としては、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ８）などが好ましい。
【００２９】
また、触媒活性を向上するために坦持する金属としては、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、バラジウム、銀、白金、金などの遷移金属が挙げられる。これらの金属の担持は、特に導電帯に励起した電子による還元反応を引き出す際に有効であると言われている。
【００３０】
触媒の励起方法のうち最も利用しやすい方法として、電子線による励起方法がある。しかし電子線は、マイナスの電荷を持っているため照射を連続して行っていくと次第に触媒層自体がマイナスの電位を持ってしまうという問題があり、前述のよう触媒層が導電性を持っていることが好ましい。
【００３１】
また、触媒に不純物を導入するか、あるいは正確な化学量論比と比較し電子供与成分を余剰に持たせるものとしては、透明導電膜としてもよく知られている材料としての酸化亜鉛（ＺｎＯ）を挙げることができる。また、電子供与物質としては亜鉛よりも原子価が１つ多い周期表III属の元素の中から選ぶことができ、特にＡｌなどが最適である。
【００３２】
混入されたＡｌは、結晶格子中でＡｌ３＋となり、膜中に電子を放出・供与する。また酸化亜鉛の場合は、結晶格子中に入った亜鉛原子またはその酸素空孔により膜の導電性が上がることが知られている。このように形成する不純物準位の濃度は、膜中で動作する有効成分として１０−２〜１０−４（主成分金属に対する原子個数比）である。もともと導電性を持たなかったとしても、この方法により触媒層に導電性を持たせることができる。
【００３３】
さらに、導電性を示す材料群に前記の触媒材料を混合しても導電性を持たせることが可能である。混合する導電材料の量はＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ８、ＺｎＯなどを５〜５０重量％程度が望ましい。あるいは、粒子状の炭素または金属を混入し導電性を持たせてもよい。炭素または金属の場合、前記の導電材料に比較して少なくてよく、その混合量は０．１〜２０重量％が望ましい。また、触媒層の導電性のレベルは、帯電防止用途として必要となる１０８Ω／□以下、より好ましくは、１０５〜１０６Ω／□のレベルの面抵抗率である。
【００３４】
次に触媒反応応用装置について具体的に説明する。
空気中の放電では、コロナワイヤーから発生した電子は、空気中での平均自由行程が０．３４μｍと非常に短いため、電子が電界から得る運動エネルキーは非常に小さいものと見積もられる（たとえは、コロナワイヤーから接地電極までの距離が１０ｍｍ、印加電圧を１０ｋＶとすると単純平均電界は１０６Ｖ／ｍとなり、平均自由行程０．３４μｍで加速されて、約０．３４ｅＶの運動エネルギーである。〔電子１個の運動エネルギー（ｅＶ）＝電界強度（Ｖ／ｍ）×走行距離（ｍ）より計算。〕
【００３５】
しかし、実際には電子なだれ現象により中性分子は次々に電離している。空気中の各中性分子を電離させるのに必要な最低のエネルギーは、酸素分子で１２．０６ｅＶ、窒素分子では１５．５８ｅＶと言われている。一方、本発明により効果を示すと思われる触媒のバントギャップは０．３〜５ｅＶの範囲である。したがって、コロナ放電が起きている以上、その放電の範囲内に配置することにより、空気中において該触媒を励起（あるいは活性化）できるエネルギーは充分あると考えられる。
【００３６】
さらに、一般の環境浄化技術への応用においては、反応物質濃度がｐｐｍあるいはｐｐｂレベルのごく微量の主に難分解性の有害物質である場合が殆どである。したがって、大気環境下でそのまま処理しようとすると非常に効率が悪い。しかも、有害物質を濃縮して処理しようとしても、光エネルギーで励起したのでは触媒の励起密度の下では高濃度になると処理できないという問題を生じる。しかし、本発明によれば、大気中でｐｐｍレベルの濃度を処理するのではなく、汚染物質を濃縮分離し高濃度の有害物質とした後に、減圧中で集中処理することも可能である。効率の点でも、大気圧中ｐｐｍレベルの処理と１０−４Ｔｏｒｒレベルの減圧下での処理とがほぼ等しい物質量となるので、１０−１〜１０−３Ｔｏｒｒレベルの減圧下で処理できれば優位性が有る。
さらに、高濃度汚染物質排気出口付近に、このような浄化設備を設置することで濃縮分離の行程が軽減されるので望ましい。
【００３７】
次に、この発明の画像形成装置における技術内容について説明する。コロナ放電でシールドに流れる電流は１０−４〜１０−６Ａのレベル、シールドにかかる電圧は約５〜１０ｋＶ、シールド部内側の面積は約２．８ｃｍ２（株式会社リコー製の画像形成装置蓑置Ｓｐｉｒｏ７０００での値）なので、シールド面での照射エネルギーは以下の値となる。
（１０−４〜１０−６Ａ）×（５〜１０×１０３Ｖ）／２．８ｃｍ２＝１．８〜３５７ｍＶＡ／ｃｍ２
【００３８】
次に、従来技術により要求される励起強度について述べる。
一般に光触媒として知られている触媒の励起エネルキー（紫外線強度）として、抗菌作用を引き出すためには１μＷ／ｃｍ２の強度が必要である。これは通常の室内光の強度レベルである。また、有害物質の除去では、例えば１ｐｐｍレベルのＮＯＸを除去する場合、必要な紫外線強度は０．１ｍＷ／ｃｍ２あれば十分である、と言われていて、これは冬の曇りの日の屋外に相当する。また、通常の屋外の強度は１ｍＷ／ｃｍ２、晴れた夏の日であれば最大４ｍＷ／ｃｍ２に達する。
したがって、前記触媒の酸化および還元の化学作用を引き出す励起には数ｍＷ／ｃｍ２レベルのエネルギー強度があれば、多くの場合に適用可能であろうと思われる。
【００３９】
上で計算した画像形成装置の場合では、従来技術で概観した励起エネルキーレベル以上に調整可能な範囲であり、十分に放電生成物の酸化還元分解が可能である。さらに、放電電流が増大するとともに放電生成物が増加するが、従来技術と使用されている分解触媒やフィルタでは分解吸収効率が変化しないので能力的に飽和してくるのに対し、本発明による電子線励起の方式では、励起強度が大きくなると励起された状態にある反応サイトが増大するために分解触媒の放電生成物分解効率が増大すると言う利点がある。したがって、プロセスの設定範囲を広げることができる等の利点も出てくる。
【００４０】
分解後の生成物はオゾンに関しては分解されると気体状の酸素となるため、特に問題とはならない。窒素酸化物の場合は触媒表面上にＮＯ２または空気中の水分と結合したかたちのＨＮＯ３として残留して存在する。窒素酸化物の場合は定期的に交換する必要がある。ただし、水で洗い流す程度の洗争と乾燥で十分汚染物質の除去ができるのでリサイクル使用することが可能である。
【００４１】
さらに、画像形成装置以外の触媒反応応用装置について説明する。これらの装置は空気清浄器に相当する。本発明による処理の対象は気体状のものである。
例えば炭素、水素、酸素、窒素、硫黄のうちから選ばれた少なくとも１つの元素を構成元素とする気体状の有機性物質または該有機性物質を含有する気体状混合物、あるいは窒素、硫黄、りんの亜酸化物あるいは酸化物のうちから選ばれた少なくとも１つからなる気体状物質または該気体状物質を含有する気体状混合物を分解除去する触媒反応用装置を挙げることができる。
【００４２】
前記のような触媒反応応用装置は、炭素、水素、酸素、窒素、硫黄などを主成分とする気体状の有機性物質または窒素、硫黄、りんの亜酸化物あるいは酸化物からなる気体状物質のいずれか一つまたはそれらの混合物が搬送される流路の中に設け、該気体状の物質を分解除去することができる。また、前期の物質は人間にとって不快感を及ぼす異臭や刺激臭であったり、人体や環境に対し有害な物質である場合が多い。
【００４３】
また、大気中には、前記のような気体状の有害物質のみではなく、ホコリ・チリなとのハウスダスト類、カビ等の細菌穎や昆虫類などの固体状のものも多く存在する。放電ワイヤーを用いる場合は、これらの大気中の浮遊物による異常放電やショートを起こす可能性がある。非常に清浄な環境下では必要が無い場合もあるが、これら大気中の浮遊物による異常放電やショート防ぐためにはフィルター等の除去手段を備えることが好ましい。
【００４４】
これまで説明してきた装置においては、励起手段直下での反応が生起することを前提としたが、吸着反応が律速となる遅い反応も起こり得る。吸着が律速となる反応では、できるだけ吸着に関与する面積を広く取る方が有効である。そこで、触媒反応生起部分と吸着部分とを時間的あるいは空間上で機能分離して、周期的に触媒反応生起部分に触媒層が移動するような構成をとるのが望ましい。例えば、このような構成のものの１例として、図５に概念的な構成図を示した。形状としては円筒形に限ることはなく、円盤状であってもよいし、螺旋状の形状でもよいし、交換可能なように部分的に切断されていてもよい。また、被処理物質の流れの下流側に該被処理物質の濃度を検知する手段を設けて、触媒層が設けられた基体の移動速度を制御するなどの方法をとることも可能である。
【００４５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示す。
【００４６】
実施例１
電子線による触媒表面の酸化作用でアセトアルデヒトを除去
横３０ｃｍ、縦５ｃｍ、厚さ１ｍｍのアルミ板上に市販の光触媒コーティング剤であるアナターゼ型酸化チタン（比表面積約３００ｍ２／ｇ）と炭素粉末を混合した後に塗布して触媒層を形成した。この触媒層の面積抵抗宰は２×１０７Ω／□、また膜厚は約３μｍであった。この触媒層の上９ｍｍ離れたところに電子放出源となる放電ワイヤーを設置し、周囲と絶縁した。アルミ板はアースと接続され、電子放出源はこのアースに対し−１０ｋＶとなるように電位をかけられるように電装部を組み立てた。次に、この装置の電源部以外のところを容積５リットルとなるように囲む光を遮蔽できる密閉ケースをつくり、濃度検知によりアセトアルデヒドが２５０ｐｐｍなるように充満させた。これらの準備をした上で、電装部の電源をＯＮし放電を開始した。２０分後、アセトアルデヒトの濃度は２０ｐｐｍまで下がっていた。
【００４７】
実施例２
画像形成装置のコロナ帯電器のシールド
画像形成装置のコロナ帯電器のシールド部内面に無機バインダーを含む市販の酸化チタン光触媒材料（例えは、多木化学（株）製タイノックＣＡ−６２あるいはＣＲＡ−６２）を０．３〜０．５μｍの厚さでコーティングした。熱処理をして焼き固めた後画像形成装置に組み込んた。
画像形成装置での諸条件は、放電ワイヤーとの距離は最も近いところで７．８ｍｍであり、最も遠いところでも１２５ｍｍであった。シールド部の全面積は２．８ｃｍ２である。フィラメントと呼ばれる放電ワイヤーに印可する電圧はシールド電圧あるいはアースに対し−５〜−１０ｋＶであり、ワイヤー両端には電子放出のため定電流型インバータ電源によりＰＷＭ（パルス幅変調）方式でコントロールされた矩形波の電圧が印可される。
【００４８】
また、ＯＰＣ感光体の表面電位を−６００〜−８００Ｖに帯電した場合、感光体に流れる電流は数１０μＡであり、一方触媒層を形成したシールドに流れる電流は数１００μＡであった。オゾン分解・除去の改善効果としては、帯電器直下の測定で金属シールドのみのオゾン濃度が１．１ｐｐｍなのに対し、触媒を付けた場合のオゾン濃度は０．１〜０．２ｐｐｍの範囲に検出された。
【００４９】
また、外観的には２３〜２５万枚のコピー枚数に達したところで、シールト部に変色が見られたので、水洗後乾燥し再生した。水洗に使用した水には硝酸イオンが検出され、そのｐＨは６．０の弱酸性を示した。変色は窒素酸化物の吸着によるものと思われる。一方、再生した部品は新品と同じように繰り返し使用が可能であった。
本実施例では、シールド部内例に触媒層を配置した例で示したが、シールド部内例に限らずグリツド部または帯電装置の排気部等、触媒励起に必要なエネルギーを持つ電子またはイオンが及ぶ範囲内であればよい。
【００５０】
実施例３（空気清浄器への利用）
汚染された大気を浄化する装置として空気清浄器がある。未処理の大気を導入し、先ず浮遊粉塵等を除去し、触媒により有害物質を分解して、最終フィルターを通り浄化される。図３に大気導入後の概念的な図を示した。触媒反応装置の部分は、図４に示すように先端が大気の流れを管璧部分に集中するように円錐形に形成した内側部分と円筒形状の外側部分とにより構成した。触媒層は円錐形の部分と連続した円筒形の外壁表面と更にその外側に設けた管状部の内側に形成した。触媒層の材料としては、酸化亜鉛とインジウムスズ酸化物および無機ハインダーを混合したものを壁面に０．３μｍの厚みでコーティング後熱処理乾燥して形成した。電子放出部は内側部分に電気的に絶縁された碍子により固定され、図示していない電源により制御される。
【００５１】
導入された未処理の気体は、内例の円鐘形部分により触媒層のある部分に圧縮され、触媒層の形成されている壁面問をぶつかりながら流路を進み、流れの中で触媒層の酸化還元反応により徐々に分解される。構成としては、浮遊粉塵の量が少ない場合は浮遊粉塵等を除去するフィルターと連結した図５の構成として良い。
【００５２】
触媒層を形成した内側円筒形の外径が３０ｃｍ、外例円筒形の内径が３２ｃｍで、流路方向の触媒層の長さを５０ｃｍとした触媒反応応用装置に、８リットル／分の流速で濃度８ｐｐｍのトルエンを含む気体を導入した。触媒層反応部の出口でトルエンの濃度を測定したところ、０．５ｐｐｍまで濃度が低下していた。このとき電子放出源に印可した電圧は−１５ｋＶ、また電子放出源と触媒層との問で流れた電流は１．２ｍＡであった。
【００５３】
実施例４
実施例３と同形の触媒反装置に、酸化チタンと活性炭を主成分として無機バインダーによりコーティング用剤とした触媒を０．５μｍの厚みとなるように壁面に実施例３と同じ面積だけコーティング後熱処理乾燥して形成した。排気口に油回転ポンプを接続し、油回転ポンプの上流側に電磁弁を設け、１×１０−３Ｔｏｏｒで接点を設け電磁弁を開閉し、反応装置全体が１０−３Ｔｏｏｒ台に保たれるように減圧した。そこに、滅圧状態が保たれた反応装置に読量計に用いて１．５ｃｃ／分の流速で窒素酸化物を５０容積％以上含む気体を反応系内に導入した（通常の大気中の窒素酸化物濃度は数ｐｐｍのオーダーなので１万倍に濃縮されているのと同等レベル）。窒素酸化物の除去速度的には、大気中で処理した場合と大差が無いが、放電ワイヤの劣化が進行し難いため、ワイヤーの交換頻度が１／１００程度に減少した。
【００５４】
実施例５
酸化還元反応よりも触媒層への被反応物質の吸着が律速であるような場合は、触媒層の励起は反応全体の中のポイントで良く、吸着反応を生起する部分を多くとることが望ましい。例えば、図６に示すように触媒層の励起部は回転の中の一部分であり、その他の部分は被反応物質の吸着を目的とした部分である。このような装置では、流路の下流側に被反応物質の検知部（図示せず）を設け、励起条件や触媒層をコートしたドラムの回転数等にフィードハツクをかけるなど、励起部分と吸着部分の最適化を図りながら処理することが可能である。
【００５５】
【発明の作用効果】
従来技術の励起されていない触媒や活性炭シートなどの単なる吸着剤の場合は、雰囲気成分による汚染層の形成による触媒の分解作用の低下や汚染物質の吸着飽和によりその吸着効果が低下するなどの問題点があるのに比較し、光触媒を用いた場合では、動作時に触媒が活性化されるので、放電生成物の除去効果を一層向上することができると共にその効果が持続するという利点がある。
【００５６】
また、効果が低下した時の保守点検に際して、従来のものはリサイクルではなく廃棄することになるのに対し、光触媒の場合は水洗して吸着物質を除去し触媒を再生できるので省資源につながる。
【００５７】
さらに、上記の効果に加えて、各請求項の発明は、下記のような特有の効果を奏することができる。
（１）光触媒の光に限られた使用分野に比較し、光を用いることができない分野でも触媒作用を生起することができる装置が提供される。
（２）触媒層が導電性を有することで、層自体がチヤージアップすることがないため継続的に触媒作用を生起することができる装置が提供される。
（３）大気中に放出されると、人体に対し不快臭や刺激臭となるか、あるいは温暖化など地球環境の悪化につながる物質を無害なものに分解除去できる装置が提供される。
（４）放電生成物を帯電器外に拡散する前に分解除去でき、さらに、放電時の電子またはイオンの作用により触媒の励起が起こるので、使用状態で常に触媒効果が持続される。また、排気の経路の途中にオゾン等分解フィルターを設ける場合でも、フィルターに持ち込まれる際の濃度が低いために分解処理特性を長持ちさせることができる装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明した図である。
【図２】画像形成装置の帯電器に適用した場合の構成図を説明した図である。
【図３】被処理気体の流路の途中に触媒反応装置を組み込んだ場合を説明した図である。
【図４】触媒反応装置の内部構造を説明した図である。
【図５】浮遊粉塵フィルターを組み込んだ触媒反応装置の部分断面図を説明した図である。
【図６】活性照射手段に対し、触媒あるいは触媒を含有した層が周期的に移動することができる触媒反応装置の構成を説明した図である。
【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】
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【図６】
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