JP2006350020A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile using an electrophotographic method or an electrostatic recording method. More specifically, the present invention relates to a charging process of an image carrier, and from an image carrier to a transferred material. The present invention relates to an image forming apparatus having means for removing a discharge product in an image transfer process to the head.
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。 For example, an electrophotographic image forming apparatus generally includes a cylindrical photosensitive drum having a photosensitive layer on the surface, and a corona charger is used as a primary charging means for charging the surface of the photosensitive drum. Yes. The corona charger is a so-called non-contact type charging means that applies a high voltage to a charging wire or an electrode in the air and gives positive or negative ions generated by the discharge at this time to the surface of the photosensitive drum. .
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。 The corona charger ionizes oxygen molecules in the atmosphere to generate unnecessary ozone, and also generates nitrogen oxides (NOx) and the like as discharge generation substances. This ozone weakens the electric field of the corona discharge and inhibits the surface of the photosensitive drum from reaching a desired potential, or deteriorates the performance of the photosensitive layer on the surface of the photosensitive drum, thereby inducing image defects. Nitrogen oxides adhere to the surface of the photoreceptor and reduce the surface resistance, which causes problems such as an image flow phenomenon.
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)。 Therefore, conventionally, using a filter coated with activated carbon or a catalyst, it is adsorbed with activated carbon or decomposed with a catalyst to remove discharge products such as ozone and nitrogen oxides generated by the corona charger. It was broken. This filter is generally disposed so as to remove ozone with an ozone filter while discharging air containing ozone with an exhaust device such as a drive fan. For example, a technique for discharging ozone through a duct by driving a driving fan is disclosed (Patent Document 1). The duct is integrally formed with a duct guide that guides a recording material such as paper to a transfer site. Further, as a technique applied to an electrophotographic image forming unit, a technique is disclosed in which a duct is connected to a shield case of a corona charger so that ozone can be efficiently collected (Patent Document 2). .
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)。 As ozone removing means other than the above-mentioned adsorption-type filters and catalyst-type filters, a technique is disclosed in which a heating element is provided in a charging device to thermally decompose ozone generated in the charging device (Patent Document 3).
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)。 Further, as a technique related to the removal of nitrogen oxides, a technique using a three-way catalyst (HC-CO reduction action) is generally known as an exhaust gas treatment related technique. Furthermore, assuming that the selective reduction action by ammonia (NH 3 ) is used, ammonia gas is generated as necessary, and NOx in the exhaust gas discharged from the combustion equipment is removed by the catalytic reaction of this ammonia gas and NOx. A technique is disclosed (Patent Document 4).
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。 Activated carbon has been mainly used as the adsorption filter as described above. However, these adsorptive filters operate by incorporating molecules into the micropores on the surface, and thus have a limited ability to incorporate molecules. For this reason, it is necessary to periodically inspect and replace the filter. If the filter is not replaced, the adsorption capacity decreases. As a filter capable of improving such a point, a filter using titanium oxide, which is typically called a photocatalyst, is sometimes used.
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。 This photocatalyst is a substance that absorbs light and becomes in a high energy state, and gives the reaction substance a chemical reaction. When titanium dioxide (TiO 2 ), which is a photocatalytic substance, absorbs light, holes are formed in the valence band, and it reacts with electrons of neighboring substances. For example, these holes react with water and dissolved oxygen to generate OH radicals, which decompose harmful substances. Currently, it is used in various applications such as anti-fouling measures for building outer walls and window glass using properties such as hydrophilicity, which is another feature, such as air purifiers that utilize oxidative decomposition. Is planned.
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)。 In particular, in the case of an electrophotographic image forming apparatus, nitrogen oxidation generated by discharge at the contact portion between the contact charging member and the target by adding or applying a photocatalytic substance to the surface layer of the contact charging member. Some products and ozone are decomposed by a photocatalytic substance (Patent Document 5).
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)。 Further, regarding the removal of nitrogen oxides generated in the electrophotographic image forming apparatus, NOx generated by the discharge is decomposed by using a method in which creeping glow discharge devices are arranged in parallel on the same substrate of the discharge electrode for charging. A charging device is disclosed (Patent Document 6).
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。 As described above, ozone and nitrogen oxides generated in an image forming apparatus having an electrostatic copying process adversely affect an image with respect to high image quality. In addition, according to the announcement of “Air Quality Guidelines: Guidelines for Air Quality” by WHO, improvement of the air quality discharged from the image forming apparatus at a higher level is demanded. Also, an effective method for removing nitrogen oxides that cause image deterioration is desired due to the demand for higher image quality as described above.
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。 As described above, for example, in an electrophotographic image forming apparatus, removal of discharge products such as ozone and nitrogen oxides generated in an image forming unit which is the heart of the image forming device is an important issue. As conventional techniques for this, the above-described ones can be mentioned, but improvement is still required. For example, in the physical removal method using a filter disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, performance deterioration due to aging of the filter is inevitable. Moreover, in the method of thermal decomposition of ozone disclosed in Patent Document 3, there is a concern about the influence of temperature on, for example, a developer. Further, in the method of adding or applying a photocatalytic substance to the surface layer of the contact charging member disclosed in Patent Document 5, appropriate conditions are considered in relation to the ability as a charging means and the ability to remove discharge products. Setting is difficult. The nitrogen oxide removal method disclosed in Patent Document 6 also requires a complicated structure in which creeping glow discharge devices are arranged in parallel on the same substrate as the discharge electrode for charging. Furthermore, in Patent Document 6, no consideration is given to the removal of ozone generated during discharge.
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。
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。 An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of efficiently removing discharge products such as nitrogen oxides and ozone generated by discharge means in the image forming apparatus.
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。 One of the more detailed objects of the present invention is to prevent nitrogen oxides and ozone generated by the discharge means in the image forming apparatus with a simple configuration without worrying about the replacement timing of replacement parts such as filters. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can be removed over a long period of time.
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。 The above object is achieved by the image forming apparatus according to the present invention. In summary, the present invention provides an image forming apparatus having discharge means for applying or removing charge to an object in an image forming operation, wherein the discharge means applies charge to the object by discharging in the image forming operation. Alternatively, an image-forming discharge portion that performs a removal process, a plasma discharge portion that generates a plasma discharge from the discharge electrode with respect to a counter electrode that is different from the target, and a photocatalyst that is arranged to receive the light of the plasma discharge. The image forming apparatus is characterized in that electric power under different driving conditions is switched and input for driving the image forming discharge section and driving the plasma discharge section.
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。 According to the present invention, discharge products such as nitrogen oxide and ozone generated by the discharge means in the image forming apparatus can be efficiently removed. In addition, as one of the operational effects obtained by the present invention, nitrogen oxide, ozone, etc. generated by the discharge means in the image forming apparatus are concerned with the replacement timing of replacement parts such as a filter with a simple configuration. Without being able to be removed over a long period of time.
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。 The image forming apparatus according to the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings.
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。
Example 1
[Image forming apparatus]
First, the overall configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a schematic cross section of an image forming apparatus 1 of the present embodiment. The image forming apparatus 1 of this embodiment is a copying machine using an electrophotographic system.
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。
A
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。
A
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。
By transporting the document so that it passes through the flow reading position from the left to the right in the figure, the document is read with the direction perpendicular to the document transport direction as the main scanning direction and the transport direction as the sub-scanning direction. A scan is performed. That is, when the document passes through the flow reading position, the document image is read in the sub-scanning direction while reading the document image by the
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。
The optically read image is converted into image data by the
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。
It is also possible to read a document image by transporting the document onto the
When reading a document without using the
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。
An
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。
The electrostatic image on the
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。
Also, recording material P such as recording paper (sheet) is supplied from each
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。
Next, the recording material P is conveyed to the fixing
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。
Here, when the recording material P is discharged in a state where the image forming surface faces downward (face down), the recording material P that has passed through the fixing
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。
Further, when a hard recording material P such as an OHP sheet is fed from the manual
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。
Further, when the double-sided recording mode in which image formation is performed on both sides of the recording material P is set, the recording material P is guided to the
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。
The recording material P discharged from the
[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。
[Discharge means]
Incidentally, in the image forming apparatus 1, the entire surface of the
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。
These
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。 Therefore, in the present embodiment, the image forming apparatus 1 having the discharge unit that applies or removes the charge to the target in the image forming operation is applied to or removed from the target by the discharge unit in the image forming operation. A photocatalyst containing an image-forming discharge part for processing, a plasma discharge part for generating a plasma discharge from the discharge electrode with respect to a counter electrode different from the above object, and a photocatalyst substance arranged to receive the light of the plasma discharge (Photocatalyst holding body), and the power for driving conditions different between the image forming discharge section and the plasma discharge section is switched on.
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。 The electric power input to the image forming discharge unit and the plasma discharge unit may be a DC voltage, an AC voltage, or a pulse voltage. In a preferred embodiment, plasma discharge is generated by pulse discharge because higher plasma discharge energy is obtained by pulse discharge. Further, the adjustment of the power input to the image forming discharge unit and the plasma discharge unit, that is, the setting of the driving conditions of the high voltage discharge unit can be performed by adjusting the applied voltage level and / or the oscillation frequency. . As a result, the driving conditions of the high-voltage discharge section can be made different between the specifications for image formation and the specifications intended for low-temperature plasma generation. The discharge means can be used as a means for applying or removing a charge to a target in an image forming operation, and can be used as a plasma reactor. In a preferred embodiment, the discharge means is utilized as a pulsed discharge plasma reactor. The discharge generated in the plasma discharge section may be a pulse discharge, a creeping discharge, a silent discharge, or the like, as long as it can generate a plasma discharge (low temperature plasma, atmospheric pressure plasma) at normal temperature and normal pressure. .
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。
In a preferred embodiment, power is input from a common power source for the image forming discharge section and the plasma discharge section. This is extremely advantageous in reducing the power supply cost. In this case, the high voltage generator serving as the power supply means supplies the power input from the power source to the image forming discharge unit and the plasma discharge unit, respectively, for the driving conditions for image formation (for processing discharge) and for plasma discharge. Means for switching between driving conditions is provided. Of course, it is also possible to input power from separate power sources to the image forming discharge section and the plasma discharge section. In another embodiment, power may be supplied from a common power source to at least the plasma discharge unit and at least one other element (powered supply element) in the apparatus. In a preferred embodiment, the discharge means is a
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。 In addition, by providing a photocatalyst containing a photocatalytic substance such as titanium dioxide (TiO 2 ), the generation of active species by plasma discharge and the action of removing discharge products by activation of the photocatalyst by light of plasma discharge are utilized. can do. Usually, a photocatalyst is arrange | positioned between the discharge electrode and counter electrode of a plasma discharge part. Moreover, a photocatalyst can also be arrange | positioned on the counter electrode of a plasma discharge part. In a preferred embodiment, the photocatalyst includes a porous material having excellent adsorption performance such as silica gel and apatite in addition to the photocatalytic substance, and has an adsorption action.
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。 With the above-described configuration, it is possible to remove and decompose the discharge generation material such as nitrogen oxide and ozone generated by the discharge means in the image forming operation at the generation source. That is, according to the configuration as described above, the high-pressure discharge part that is a generation source of discharge generation substances such as nitrogen oxide and ozone generated during image formation is typically connected to the high-pressure discharge part. It can be used as a plasma reactor by changing the driving conditions of the voltage generator. And, by generating oxidation / reduction action by active species generation by plasma discharge and oxidation / decomposition action of photocatalyst by light of plasma discharge at the electrode part, the discharge product can be decomposed and removed at its source. It becomes possible. In addition, by using a photocatalyst having an adsorption action, ozone that has a slow reaction rate and nitrogen oxides that have not been decomposed by light of plasma discharge are once adsorbed, so that the emission amount is reduced and the plasma after the next time is reduced. It can be decomposed during discharge.
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。
Although described in more detail below, in order to avoid complexity, here, the
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。
FIG. 2 shows a schematic cross section of the
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。
The
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。
In the image forming operation, a high voltage is applied to the
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。
In this embodiment, the
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。
On the other hand, the
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。
As described above, according to this embodiment, the image forming charger (here, the primary charger for charging the photosensitive drum) and the pulse discharge plasma reactor for the purpose of generating low temperature plasma are integrated. Configured. In this embodiment, the
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。
The
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。
In addition, if this photocatalyst (photocatalyst holding body) 26 is arrange | positioned on the electrode surface, it can be provided by apply | coating the photocatalyst coating material containing a photocatalyst substance. Further, as the
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。
The
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。
In order to further utilize the photocatalytic action, it is possible to arrange the
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。
The driving condition of the
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。
On the other hand, the driving level of the
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。
In the image forming unit, in addition to the
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。
FIG. 7 shows a schematic connection diagram of the high-voltage power supply in this embodiment. In the high voltage generation unit (high voltage power supply unit) 30, the drive conditions are set for image formation (for processing discharge) and for plasma discharge (for decomposition / removal of discharge products) according to a command from the
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。
As described above, the ionization / excitation of the target substance by plasma discharge and the decomposition of the target substance based on the generation of active species by the photocatalyst decompose and remove the discharge product as the target substance in each interaction. . The operation timing of the charger 20 (that is, the primary charger 302) as a pulse discharge plasma reactor can be arbitrarily set as long as the
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。
In the
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。 Even if a high-voltage power source for plasma discharge is used for another purpose that is not for primary charging, it can be used for plasma discharge at an arbitrary timing as long as the high-voltage power source is not involved in the image forming operation. No problem.
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。
When the
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。 With the above configuration, a discharge product generated by discharge under driving conditions for image formation, particularly when nitrogen oxide is the main target, higher plasma discharge energy (here, high voltage due to pulse discharge)・ Implementation of molecular ionization and excitation using repetitive energy of discharge in a short time). At the same time, the photocatalyst provided in the electrode portion or the like also causes a decomposition action using the discharge light. These interactions make it possible to reliably decompose and remove nitrogen oxides.
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。
In the above description, the function of the plasma reactor provided integrally with the
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。
For example, FIG. 6 shows an example when the
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。
In the illustrated example, the
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。
The
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。
In this case, an AC high voltage is applied between the
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。
In the
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。
The open /
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。
In addition, you may use what has the
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。
The
[光触媒]
ここで、光触媒について、更に詳しく説明する。
[photocatalyst]
Here, the photocatalyst will be described in more detail.
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。
As shown in FIG. 8, when TiO 2 is irradiated with light, electrons (e−) and holes (p +) are generated on the surface of TiO 2 . The generated electrons and holes react with oxygen (O 2 ), water (H 2 O), etc. in the air, and radicals having an active oxidizing power such as OH radicals and HO 2 radicals are generated on the surface of TiO 2 . Due to the generated radicals, NOx (NO, NO 2 ) becomes
Reaction 1: HO 2 + NO → OH + NO 2
Reaction 2: NO 2 + OH → HNO 3
Is oxidized into nitrogen dioxide (NO 2 ) and further nitric acid (HNO 3 ).
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。 In addition, as described above, holes of semiconductor materials such as TiO 2 are generated when irradiated with light. And the excitation electron in this semiconductor substance becomes a free electron, becomes a movable state, and has a reduction action. Thereby, the excited electrons generated in TiO 2 and the like can reduce and decompose ozone and NOx by the reducing action.
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。 In this way, ozone generated by the discharge means through the image forming operation by using the generation of active species by plasma discharge, the oxidation action of photocatalyst such as TiO 2 by the light of plasma discharge, and the accompanying reduction action, Discharge products such as nitrogen oxides can be removed and decomposed at the source.
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。 As a photocatalytic substance for decomposing ozone and NOx, WO 3 , ZnO, CdS and the like can be used in addition to the above TiO 2 . TiO 2 is preferable in terms of reaction efficiency. In addition, these photocatalytic substances may use the substances exemplified above alone, but those obtained by mixing two or more of these substances, or those obtained by mixing these substances with Pt, Pd, Rh, Nb, etc. May be used.
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。 It also improves that photocatalytic substances such as TiO 2 cannot float or adsorb a large amount of gas or organic matter or bacteria that are suspended in the atmosphere or dispersed in water. Therefore, a composite material combined with a multi-pore material can be used. For example, the photocatalytic substance can be combined with a porous material having excellent adsorption performance such as silica gel and apatite. As a result, the adsorbed material is decomposed and removed by a photocatalytic material such as TiO 2 when exposed to light, so that the adsorbing capacity of the adsorbing material is regenerated each time and can be used semipermanently. Such a combination can be used, for example, in the form of an adsorbent photocatalyst paint containing a photocatalytic substance and an adsorbing porous material.
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。
Note that even if nitrogen dioxide (NO 2 ) or nitric acid (HNO 3 ), which cannot be decomposed and adheres and precipitates on the catalyst surface, is solidified and generated, it can be easily recovered by providing a cleaning mechanism. For example, the movement of the cleaning member (elastic body, foamed elastic body, etc.) along the longitudinal direction of the
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。 In addition, in the process of action by the photocatalyst, ozone, which is one of the discharge products, is an active oxygen species, but the rate of contribution to the reaction is usually low because of its slow speed. However, by using a photocatalyst in the discharge product generation space, it is possible to obtain a function as an accelerator during the decomposition action in the catalyst portion. Further, as described above, when the photocatalyst has an adsorbing action, substances that could not contribute to the reaction are also captured by the pores in the adsorbing action portion. For this reason, there is also obtained an effect that the slow reaction of ozone or the decomposition of the substance trapped with the ozone is removed by the light of the plasma discharge at the next plasma discharge.
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。 As described above, according to the present embodiment, discharge generation such as ozone and nitrogen oxides generated in the discharge means for performing the corona discharge operation such as the primary charger, the transfer charger, the separation charger, etc. using the high voltage of each part. Objects can be disassembled and removed at the same location, and typically by switching the drive conditions of the same high voltage power source. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of factors that hinder the deterioration of the photoreceptor and the high image quality such as image flow. That is, according to the present embodiment, discharge products such as nitrogen oxides and ozone generated by the discharge means in the image forming apparatus can be efficiently removed. An image forming apparatus that can remove nitrogen oxides, ozone, and the like generated by the discharge means in the image forming apparatus over a long period of time without worrying about the replacement time of replacement parts such as filters. Is to provide.
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
21 Discharge wire (discharge electrode)
25 Counter electrode (Plasma discharge electrode (GND side))
26
304 Developing device (developing means)
305 Transfer charger (discharge means)
306 Separating charger (discharge means)
201a Charging wire
Claims (14)
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。 In an image forming apparatus having a discharge means for applying or removing charges to a target in an image forming operation,
The discharge means includes an image forming discharge unit that applies or removes a charge to the target by discharge in an image forming operation, and a plasma discharge unit that generates a plasma discharge from the discharge electrode to a counter electrode different from the target. And a photocatalyst disposed so as to be able to receive the light of the plasma discharge, and the electric power under different driving conditions is switched for driving the image forming discharge unit and driving the plasma discharge unit. An image forming apparatus characterized by being input.
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JP2005176626A JP2006350020A (en) | 2005-06-16 | 2005-06-16 | Image forming apparatus |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010122584A (en) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Ricoh Co Ltd | Corona charging device, process cartridge, and image forming device |
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2005
- 2005-06-16 JP JP2005176626A patent/JP2006350020A/en active Pending
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