JP2005266277A - 画像形成装置及び放電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クリーニングブレードの耐久性および感光ドラムの耐久性を共に改良した画像形成装置の提供。
【解決手段】 光触媒をクリーニングブレード表面、クリーニング支持部材およびクリーナーケーシングの少なくとも一つの部分に配設し、該光触媒を、感光ドラム上の画像形成に悪影響のないタイミングで、感光ドラムの周囲に設置された光照射手段からの特定の波長の光で照射し、感光ドラムの帯電の際に発生するクリーニングブレードを劣化させる主要因である放電生成物を分解除去する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、プリンタ，複写機，ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、感光体およびクリーニング部材の耐久性を向上させるための手段を有する画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置において、一様に帯電された感光体上を像露光して静電潜像を形成し、それを現像剤で現像して最終的に紙などの記録材に転写した後に、熱や圧力などを利用して紙上に転写されたトナー画像を定着する一方で、転写の際に感光体に残る現像剤をクリーニングすることにより、感光ドラム上を清掃し、再び帯電行程へ移行し画像形成を行う画像形成装置が知られている。このような画像形成装置においては、上記感光体を一様に帯電する一様帯電手段として、コロナ放電やローラと感光ドラムの接触部近傍の微小ギャップ間の放電現象を利用するものがある。また、潜像担持体や中間転写体等の像担持体上に形成されたトナー像を紙や中間転写体等の転写材に転写する転写手段としても、上記放電現象を利用するものがある。このような放電手段によって行われる放電では、窒素酸化物（以下、「ＮＯ_Ｘ」という。）やオゾンなどの放電生成物が発生する。
そして、その一部は感光体表面に付着したり或いは、画像形成装置内に拡散しその一部が、感光体のクリーニングブレード近傍に移動する。

このような従来の画像形成装置構成で長期耐久を行うとクリーニングブレードは長期間オゾン又は、ＮＯ_Ｘと接触することとなり、クリーニングブレードとしての材質劣化を引き起こす。このクリーニングブレードとしての材質劣化を簡単に説明すると、放電生成物の一成分であるオゾンはクリーニングブレードを酸化させ、ブレード材質を脆くすることによりクリーニングブレードのエッジ部を欠けさせクリーニング不良を引き起こしやすい状態にする。又、放電生成物の一成分であるＮＯ_Ｘは空気中等の水分と反応して硝酸を生成することにより、クリーニングブレードの材質を変質させ、ブレード材質を脆くすることによりクリーニングブレードのエッジ部を欠けさせクリーニング不良を引き起こしやすい状態にする。従来の技術ではこのように劣化しクリーニング不良を起こしたクリーニングブレードは交換せざるを得ず、装置の長寿命化の妨げとなっていた。

又、近年では感光ドラムを長寿命化するために、有機感光体に熱、光、放射線のいずれかによって硬化される保護層を有し、感光ドラムの耐削れ性を向上させた感光体の使用が試みられている。ここで、通常の有機感光体を使用した場合は感光ドラム表面に付着する放電生成物はクリーニングの際感光ドラム表層が極微量削り取られることで感光ドラム表層から除去されていた、しかし、前述のような表層が硬化された感光ドラムを採用した場合、感光ドラム表層のクリーニング部での削れ量が激減するため、感光ドラム表層に付着した放電生成物も除去しにくくなる。そして、このように感光ドラム表層に吸着し、残存した放電生成物のうち、ＮＯ_Ｘは、空気中等の水分と反応して硝酸を生成し、また金属と反応して金属硝酸塩を生成する。このように生成された硝酸又は硝酸塩が上記感光体表面に薄い膜となって形成されると、これら硝酸又は硝酸塩の吸湿作用によって感光ドラムの吸着性が増大する。（ここで、この感光ドラムの吸着性は感光ドラム表層の水の接触角によって測定される（接触角計：FASE自動接触角計CA−X型：協和界面科学株式会社製）。感光ドラムの吸湿性が大きくなると感光ドラム上に垂らした水滴の感光ドラム表層との界面での張力が増大する。よって水滴が球形では存在できずに広がりその結果水の接触角が低くなる。逆に吸湿性が低い場合は水滴が球形に近くなるため、水の接触角が大きく測定される。）このように、吸湿性が増大した状態では、ウレタンゴム等の弾性体からなるクリーニングブレードの感光ドラムへの接着性も増大し、クリーニングブレード・感光感光ドラム間の摺擦トルクが増大する結果、クリーニングブレードの欠けによるブレードの短命化が問題となる。

以上をまとめると、従来の装置では、放電の際に発生する放電生成物は、その一成分であるオゾンによる強力な酸化、及びＮＯ_Ｘが硝酸へ変化した場合の酸による侵食により化学的にクリーニングブレード材質を劣化させる。又、従来はこれに対する対策は殆どなく、ブレード劣化によりブレード欠け等が発生した場合にはクリーニングブレードを交換することで対処してきた。
また、硬化表面層を有する感光ドラムを採用して感光ドラムを長寿命化させようとすると、感光ドラム表層が削にくくなることによって感光ドラム表層に残存してしまう放電生成物が感光ドラムの表面吸湿性を増大させるため、クリーニングブレード・感光ドラム間の摺擦トルク増によるブレード欠けが発生しやすくなり、クリーニングブレードの寿命が短くなるという問題が発生する。そして、感光ドラムとクリーニングブレードとが一体化された感光ドラムカートリッジ等では、感光ドラム寿命とクリーニングブレード寿命との両立が難しく、カートリッジとしての寿命を延ばすことが困難であった。
従って、放電生成物を分解或いは排除処理することがクリーニングブレードの長寿命化及び感光ドラムカートリッジの系としての長寿命化のために最重要な課題であった。

そこで、上記放電生成物によって生じる問題を解決する方法が種々提案されている。例えば、放電により生成された放電生成物を排気手段によって機外に排出する方法が開示されている（特許文献１参照）。また、には、感光体上に結露が生じるのを防止する結露防止用加熱手段を設ける方法を用いて、放電により生じたＮＯ_Ｘが硝酸になるのを防ぐ画像形成装置が開示されている（特許文献２参照）。更に、では、コロナ発生装置のケーシングにオゾンやＮＯ_Ｘなどの放電生成物を分解可能な光触媒物質を多孔質体構造の形で付与したコロナ発生装置が開示されている（特許文献３参照）。

特開平１０−３４００３０号公報 特開平５−３０３２４４号公報 特開２００２−６２７７２号公報

上述のように、放電生成物の分解或いは、処理がクリーニングブレードの長寿命化及び、感光ドラムカートリッジの系としての長寿命化のために最重要な課題であった。従来、この課題を解決する種々の方法は提案されてきたが、上記特許文献１の方法では、放電生成物を完全に排気することは難しかった。何故ならば、例えば一次帯電器の帯電行為においては、放電により発生した電荷をもつ荷電粒子が感光体表面に降り積もることにより、感光体は一様に帯電されるが、この荷電粒子こそ放電生成物であり、排気ファン等によりこの放電生成物から本件で問題としているオゾンとＮＯ_Ｘを選択的に排気することは不可能だからである。つまり、上記特許文献１の方法は帯電に寄与しない（感光体表層方向に向かわない）放電生成物を排気する点では非常に有効だが、帯電に寄与している放電生成物まで完全に排気することは不可能なのでどうしても感光ドラムに付着した放電生成物のうちのオゾンとＮＯ_Ｘ成分がクリーニングブレードに悪影響を与えてしまうのである。

また、特許文献２の方法では、ＮＯ_Ｘが硝酸になるのを防ぐため、クリーニングブレードの硝酸による侵食は一時的には防げるが、オゾンによるクリーニングブレードの酸化劣化はさけられない。又、画像形成装置のメインスイッチをOFFにした場合や省エネルギーのため結露防止用加熱手段の電源を落とすような場合においては、結露防止用加熱手段が機能しなくなり、装置内に残存していたＮＯ_Ｘが硝酸になる結果、クリーニングブレードの硝酸による侵食が発生してしまう。又、硬化感光ドラムを採用した場合は結露防止用加熱手段の電源を落とすような状況になると、感光ドラム上に残存していたＮＯ_Ｘが硝酸になる結果、放電生成物が感光ドラムの表面吸着性を増大させるため、クリーニングブレード・感光ドラム間の摺擦トルク増によるブレード欠けが発生しやすい状態となり、好ましくない。

更に、特許文献３のように、コロナ発生装置のコロナ帯電器ケーシング部に光触媒物質を付与し、コロナ放電による紫外光で光触媒物質を活性化させ、放電生成物を分解することを目的とする装置においても、コロナ帯電器の放電部分に電導体ではない物質を付与することは、放電効率を下げる結果となり、帯電性能が向上しないという不具合が生じる虞がある。一方、光触媒物質をより活性化させるため紫外光の波長を発するランプを光触媒物質に近接配置する場合においては、充分な光触媒効果を得ようとして、紫外光ランプの光量を増大させると、紫外線による感光ドラム劣化の虞が生じる。又、このような光触媒活性化のためのランプに感光ドラムに感度がある波長成分（例えば可視光）が含まれていた場合、帯電しながら露光してしまうことになり帯電効率が落ちたり、均一な帯電そのものがうまくいかない虞がある。

従って、本発明は上述した技術的背景に基づいてなされたものであり、その目的は主として、
・ クリーニングブレード近傍に存在する放電生成物によるクリーニングブレードの劣化を防止すること、および
・ 感光ドラムの長寿命化のために硬化感光ドラムを採用した場合に発生する、放電生成物起因によるブレード・感光ドラム間摺擦トルク増によるクリーニングブレード欠けを防止すること、
であり、これら目的を総合すると、機内拡散或いは感光ドラム表層部に付着しクリーニング部に移動する放電生成物を除去しクリーニングブレードの長寿命化及び、感光ドラムカートリッジの系としての長寿命化が達成できる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、電子写真感光体に対し少なくとも主帯電（一次帯電）、画像露光、現像、転写、およびクリーニング行程を繰り返し行うことによって連続して画像形成を行う電子写真画像形成装置において、帯電行程の際発生する放電生成物のうちクリーニングブレード近傍に移動しクリーニングブレードのクリーニング性を劣化させる物質を分解或いは排除処理するための放電生成物処理手段が、クリーニングブレード表面、クリーニングブレード支持部材或いは、クリーナーケーシングの少なくとも一つの部分に配設されていることを特徴とする。

第２の態様は、第１の態様の画像形成装置において、放電生成物処理手段が放電生成物分解可能な光触媒を有する放電生成物分解手段であることを特徴とする。

第３の態様は、第１または２の態様の画像形成装置において、光触媒を有する放電生成物分解手段を励起させ放電生成物分解能力を活性化させる波長を有する光を照射する光照射手段を有することを特徴とする。

第４の態様は、第３の態様の画像形成装置において、光照射手段が、帯電、露光、現像、および転写に関わる感光ドラム周りの一連の画像形成工程が終わった後で感光ドラムへの光照射による潜像、画像への影響が少ない転写以降かつ帯電以前の感光ドラムの周囲で、且つ前記放電生成物分解手段の少なくとも一部に光を照射できる位置に配設されていることを特徴とする。

第５の態様は、第３または４の態様の画像形成装置において、光照射手段として発光体を用いたことを特徴とする。

第６の態様は、第２乃至５の態様のいずれか１態様の画像形成装置において、光触媒を有する放電生成物分解手段がｎ型半導体光触媒物質からなることを特徴とする。

第７の態様は、第６の態様の画像形成装置において、放電生成物を分解可能なn型半導体光触媒物質が少なくとも酸化チタンを含むことを特徴とする。

第８の態様は、第７の態様の画像形成装置において、放電生成物を分解可能なn型半導体光触媒物質が波長λが４００≦λ≦５００ｎｍの範囲にある光を吸収して光触媒機能を発揮する窒素ドープ酸化チタンを含むことを特徴とする。

第９の態様は、第８の態様の画像形成装置において、窒素ドープ酸化チタンを含む放電生成物を分解可能なn型半導体光触媒物質を励起させる光照射手段としての発光体として、発光中心波長が４７０μmの青色LEDを使用することを特徴とする。

第１０の態様は、第９の態様の画像形成装置において、窒素ドープ酸化チタンを含む放電生成物を分解可能なn型半導体光触媒物質を励起させる光照射手段としての発光体として、感光ドラム上の潜像形成用に使用する発光中心波長が４７０μmの青色レーザー光を利用し、該青色レーザー光の少なくとも一部をプリズム、ミラー、および偏向板のいずれか一つの手段を用いて、その光束が窒素ドープ酸化チタンを含む放電生成物を分解可能なn型半導体光触媒物質に照射されることを特徴とする。

第１１の態様は、第５乃至１０の態様のいずれか１態様の画像形成装置において、発光体による光触媒の光照射の照度が１００Lx（ルクス）以上であることを特徴とする。

第１２の態様は、第１乃至１１の態様のいずれか１態様の画像形成装置において、感光体が感光層及び保護層を有することを特徴とする。

第１３の態様は、第１２の態様の画像形成装置において、感光体の保護層が、硬化性樹脂を含有し、少なくとも熱、光、放射線のいずれかによって硬化されることを特徴とする。

第１４の態様は、第１２または１３の態様の画像形成装置において、感光体の保護層は厚さが２μｍ以上１０μｍ以下であり、テーパ摩擦量が０．１〜１．０ｍｇ／１０００回転であることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によると、クリーニングブレード、クリーニングブレード支持部材或いは、クリーナーケーシングの各部位に放電生成物を分解可能な可視光応答型光触媒物質及びそれを活性化させる光源（青色LED）を設けることにより、機内拡散しクリーニング部に移動する放電生成物を効率的に分解できる。従って、クリーニングブレードの化学的変質を防止でき、従来構成におけるブレードよりも欠けの発生を抑制することができる。
又、従来、硬化型感光ドラムの長寿命化はブレード寿命とトレードオフの関係にあったが、上記構成を用いると、機内拡散による放電生成物、及び感光ドラム表層部に付着してクリーニング部に移動する放電生成物の両者を効率的に分解できるので、クリーニングブレードの化学的変質及び、物理的負荷増を同時に回避できるため、感光ドラム寿命とブレード寿命の長寿命化を両立することができる。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略する。

＜実施の形態１＞
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例として実施の形態１に係る画像形成装置を示す。同図に示す画像形成装置は、中間転写ベルト（中間転写体）を使用した電子写真方式の４色フルカラーの複写機であり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。なお、同図に示す複写機は、複写機能の外に、プリンタ機能，ファクシミリ機能を有するデジタル複合機として構成されている。
図１に示す複写機（以下「画像形成装置」という。）は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という。）を備えている。感光ドラム１は、アルミニウム等の導電性のドラム基体（支持体）１ｂと、その外周面に形成された膜厚は略２６μｍの有機光導電層（感光層）１ａとを有しており、外径６０ｍｍの円筒状に形成されている。

感光ドラム１は、矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）、例えば２８５ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転駆動される。
この感光ドラム１に対して、帯電部材としてのスコロトロン式帯電部材２が対向配置されている。
このスコロトロン式放電装置２は放電対象に向けて開口する方形又は円筒形状の開口部を有するケーシング２ａと、該ケーシング内部の中央付近に配置された放電ワイヤ２ｂと、該放電ワイヤに所定の高電圧を印加する高圧電源４とスコロトロン式放電装置２の開口部に設けられたグリッド２ｃから構成される。このグリッド２ｃには、バリスタ３から所定の電圧が印加されている。上記ケーシング２ａは、アルミニウムやステンレスなどの金属で形成されており、放電対象に向かう開口部以外の部分をシールドしている。これにより、上記スコロトロン式放電装置２の放電安定性を向上させている。尚、上記放電ワイヤ２ｂとしては、例えばタングステンを使用することができる。このスコロトロン式放電装置２は、上記放電ワイヤ２ｂで発生するコロナ放電によるイオン流を上記グリッド２ｃで制御することができ、放電ムラを防止することができるとともに、放電対象の電位を制御することができる。

上述のように帯電処理された感光ドラム１は、露光装置（露光手段）６によって、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置７によって現像される。現像装置７は、回転自在なロータリ８と、これに搭載された４個の現像器、すなわちイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）のトナーをそれぞれ収納した現像器９，１０，１１，１２とを備えている。感光ドラム１上に形成された静電潜像の現像に供される色の現像器が、ロータリ８の回転によって、感光ドラム１表面に対向する現像位置Ｄに配置されるようになっている。各色の現像器９，１０，１１，１２には、例えば、粉砕法で作られた各色のトナーとキャリヤとを有する非磁性の二成分現像剤が収納されており、上述の静電潜像にトナーを付着させることで、静電潜像をトナー像として現像している。

上述の現像装置７によって感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向に回転に伴って一次転写位置（一次転写部）Ｔ１に搬送され、ここで他部材としての中間転写ベルト（中間転写体）１３に転写される。中間転写ベルト１３は、ポリイミド(ＰＩ)，ポリフッ化ビニリデン（ＰＤＶＦ）等の合成樹脂によって形成された無端状のベルトであり、駆動ローラ１５、従動ローラ１６、二次転写対向ローラ１７に掛け渡され、駆動ローラ１５の回転によって矢印Ｒ１３方向に回転駆動されている。中間転写ベルト１３は、一次転写ローラ１４によって感光ドラム１表面に当接され、この当接部が一次転写位置Ｔ１となる。一次転写ローラ１４には、一次転写バイアス印加電源（不図示）によって、感光ドラム１上のトナー像とは逆極性の一次転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト１３上に一次転写される。

以上の、スコロトロンによる帯電、露光装置６による露光、現像装置７による現像を、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの各色について繰り返し、感光ドラム１上に形成された各色のトナー像を順次に、中間転写ベルト（中間転写体）１３上に一次転写する。これにより中間転写ベルト１３上で４色のトナー像を重ねあわせる。

こうして中間転写ベルト１３上に形成された４色のトナー像は、二次転写位置（二次転写部）Ｔ２において、二次転写される。中間転写ベルト１３のうちの二次転写対向ローラ１７に掛け渡された部分には、二次転写ローラ１８が当接されて、中間転写ベルト１３と二次転写ローラ１８との間に二次転写位置Ｔ２が形成される。この二次転写位置Ｔ２には、給紙カセット（不図示）から記録材Ｐが供給される。給紙カセット内に収納された記録材Ｐは、給紙ローラ、搬送ローラ、レジストローラ（いずれも不図示）等によって中間転写ベルト１３上のトナー像とタイミングをあわせるようにして二次転写位置Ｔ２に供給される。このとき、二次転写バイアス電源（不図示）によって二次転写ローラ１８に二次転写バイアスが印加され、これにより、中間転写ベルト１３上の４色のトナー像は、記録材Ｐ上に一括で二次転写される。

トナー像転写後の記録材Ｐは、中間転写ベルト１３から分離されて定着器（不図示）に搬送され、ここで加熱・加圧を受けて表面にトナー像が定着される。トナー像定着後の記録材Ｐは、片面画像形成の場合は、画像形成装置本体外部に排出され、両面画像形成の場合は、定着器から再給送手段に搬送され、ここから再度、二次転写位置Ｔ２に供給されて、裏面にも画像形成が行われて定着後、画像形成装置の外部に排出される。

上述のトナー像の一次転写時に中間転写ベルト１３に転写されないで感光ドラム１表面に残ったトナー（残留トナー、外添剤）は、クリーニングブレード５ａにより強制的に感光ドラム１表面から剥ぎ取られる。

ここで、本件で問題としているクリーニングブレードにダメージを与える放電生成物について、そのクリーニングブレードへダメージを与えるメカニズム、従来の処理方法、処理をしても従来解決できなかった課題とその解決策に関して説明する。
上述の画像形成装置構成で長期耐久を行うとクリーニングブレードは長期間帯電装置から発生し機内に拡散しているオゾン又は、ＮＯ_Ｘと接触することとなり、クリーニングブレードとしての材質劣化を引き起こす。このクリーニングブレードとしての材質劣化を説明すると、放電生成物の一成分であるオゾンはクリーニングブレードを酸化させ、ブレード材質を脆くすることによりクリーニングブレードのエッジ部を欠けさせクリーニング不良を引き起こしやすい状態にする。又、放電生成物の一成分であるＮＯ_Ｘは空気中等の水分と反応して硝酸を生成することにより、クリーニングブレードの材質を変質させ、ブレード材質を脆くすることによりクリーニングブレードのエッジ部を欠けさせクリーニング不良を引き起こしやすい状態にする。従来の技術ではこのように劣化したクリーニングブレードは交換せざるを得ず、装置の長寿命化の妨げとなっていた。

表1は耐久前と耐久後のクリーニングブレードの各種物性値であり、耐久後ブレード材質が脆くなって、感光ドラムとの摺擦時の物理的力がかかると欠けが生じやすいことが確認される。
そこで、本発明者は機内拡散或いは感光ドラム表層部に付着しクリーニング部に移動する放電生成物をクリーニング部近傍にて除去しクリーニングブレードの長寿命化を図ることを想到した。

図２は放電生成物をクリーニング部近傍にて除去することができる構成の模式図である。
ここでは、クリーニングブレード５ａ、クリーニングブレード支持部材５ｂ或いは、クリーナーケーシング５ｃの各部位に放電生成物を分解可能な光触媒物質Ｃが付与されている。
このような光触媒物質Ｃを、上述した各構成部材に付与する方法としては、化学的蒸着法、無機金属塩の中和や加水分解、金属アルコキシドの加水分解及びゾルゲル法などを用いることができる。
また、これら構成部材とは別体の基板上に光触媒物質Ｃからなる膜を形成し、その基板を上述した各構成部材に付与してもよい。
更に、市販されている光触媒微粉末を、上述した各構成部材に接着するようにしてもよい。
更にまた、上記構成部材として、その材料中に上記光触媒物質が混合されたものを使用することにより、その構成部材そのものに光触媒物質のもつ還元作用を持たせることも可能である。

この光触媒物質Ｃは、光が照射された状態において、上記放電により生成される放電生成物であるオゾン又はＮＯ_Ｘに接触するとこれらを分解する作用を有している。この光触媒物質Ｃとしては、ＴｉＯ_２等の半導体物質を用いることができる。
本実施形態で使用するＴｉＯ_２等の半導体物質は、その物質のもつバンドギャップに相当する波長の光が照射されると、価電子帯に存在していた電子が伝導帯に励起され、該価電子帯に正孔が生成される。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、例えば該半導体物質が金属と接触している場合にはその励起電子が価電子帯から金属中に流れるので、その金属に対して還元作用を奏する。これと同様に、上記半導体物質に適当な波長の光を照射することにより、励起電子は、その還元作用によりオゾンやＮＯ_Ｘを還元分解する。

このようにオゾンやＮＯ_Ｘを還元分解する光触媒物質Ｃとしては、上記ＴｉＯ_２の他に、ＷＯ_３、ＺｎＯ、ＣｄＳなども用いることができる。ここで、アナターゼ型ＴｉＯ_２は、反応効率、安全性及び利用可能波長帯域の点から好適である。また、これらの光触媒物質５０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ることで、光触媒作用をさらに促進させることも可能である。

本実施例ではこの中でも特に有効な光触媒物質としてｎ型半導体に酸化チタン（ＴｉＯ₂）の改良である窒素ドープ酸化チタン（Ｔｉ−Ｏ−Ｎ）（（株）豊田中央研究所製）を使用した。該窒素ドープ酸化チタンは可視光（４００≦λ≦５００ｎｍ）を吸収し光触媒機能を発揮する。
又、本実施例としては上記窒素ドープ酸化チタン（Ｔｉ−Ｏ−Ｎ）を活性化するための発光体Ｌとして、市販の青色ＬＥＤ（（日亜化学工業（株）製）（発光中心波長４７０μｍ））を用いこれを上記光触媒物質としての窒素ドープ酸化チタン（Ｔｉ−Ｏ−Ｎ）に隣接配置して高い放電生成物分解性能を得ている。ただし照射ランプはこれに限定されるものではなく例えば露光用のレーザーが青色のものを使用していた場合は、該青色レーザー光の少なくとも一部をプリズム、ミラー、偏向板等のいずれか一つの手段を用いて、その光束が窒素ドープ酸化チタンを含む放電生成物を分解可能なn型半導体光触媒物質に照射されるようにして、例えば画像形成時以外のタイミングで照射してもよい。

本実施例のようにクリーナー部で可視光応答型光触媒である窒素ドープ酸化チタン（Ｔｉ−Ｏ−Ｎ）とこれを活性化させる青色ＬＥＤを使用することは、次のメリットがある。
１． 従来、のアナターゼ型ＴｉＯ２に必要な紫外光を使用しないので、感光体ドラムの紫外光によるダメージを回避することができる。
２． 帯電、露光、現像、転写、という感光体ドラム周りの一連の画像形成プロセスが終わった後のクリーナー部で光を照射するため、潜像、画像への影響が少ない。
（画像形成プロセス中に帯電、露光、現像、転写、という感光体ドラム周りの一連の画像形成部位で放電生成物除去のための光照射を行うと画像に影響が出るので、放電生成物分解用の別プロセスが必要となる。一方、本実施形態のように、転写以後且つ帯電前の位置であるクリーニング部位で光を照射するので、画像形成に影響がなく生産性の低減を回避することができる） ３． 潜像、画像への影響が少ない部位で光照射ができるため、光照射パワーを上げることができ（例えば、１００Lx（ルクス）以上）高い光触媒効果を得ることが可能である。
４．従来のアナターゼ型ＴｉＯ_２に必要な紫外光ランプにくらべ、青色ＬＥＤは安価且つ長寿命で安定な発光を確保することができる。

表２は、上述のようにクリーナー部に放電生成物分解光触媒及びこれを活性化させる光源ランプを設けた構成を採用して耐久前と耐久後のクリーニングブレードの各種物性値を比較したものである。これによりブレードの材質の物性値変化が非常に少なくなり、耐久後も安定したクリーニング性を確保することを確認できた。

＜実施の形態２＞
図３に、実施の形態２に係る画像形成装置の概略構成を示す。なお、上述の実施の形態１と同様の機能・構成を有する部材等については、同一の符合を付して重複説明は適宜省略するものとする。
本実施の形態の特徴は、実施の形態１に示した、感光ドラムを長寿命化のために改良した系に関するものである。
この感光体ドラムの光導電層１ａの膜厚は約２６μｍであり、最上層の保護層１ｃは２μｍ以上１０μｍ以下の層厚に形成されている。保護層１ｃは、硬化性樹脂と電荷輸送化合物とのうちの少なくとも一方（硬化性樹脂及び／又は電荷輸送化合物）を含有し、少なくとも熱，光，放射線の何れかにより硬化された層である。
保護層１ｃのテーパ摩耗量は０．１〜１．０（ｍｇ／１０００回転）である。テーパ摩耗の試験は、テーパ摩耗試験機（Ｙ．Ｓ．Ｓ．Ｔａｂｅｒ 安田製作所製）の試料台にサンプルを装着し、２個の、表面にラッピングテープ（冨士写真フィルム製 品名：Ｃ２０００）を装着したゴム製の摩耗輪（ＣＳ−０）に各々荷重５００ｇをかけ、１０００回転後のサンプルの重量減少を精密天秤にて測定することによって行った。

本実施の形態は、感光ドラムを長寿命化（１００ｋ枚以上目標）するために、有機感光体上に熱、光、放射線のいずれかによって硬化される保護層を施与し、耐削れ性を向上させた感光ドラムを使用した一例である。通常の有機感光体を使用した場合は、感光ドラム表面に付着した放電生成物はクリーニング行程において、感光ドラム表層が極微量削り取られることで除去されていた（ただし、感光ドラム削れによる寿命は比較的短い（３０ｋ枚程度））。しかし、前述のような表層が硬化された感光ドラムを採用した場合は、感光ドラム表層のクリーニング部での削れ量が激減するため、感光ドラム表層に付着した放電生成物も除去しにくくなる。そして、このように感光ドラム表層に吸着し、残存した放電生成物のうち、ＮＯ_Ｘは、空気中等の水分と反応して硝酸を生成し、また金属と反応して金属硝酸塩を生成する。このように生成された硝酸又は硝酸塩が上記感光体表面に薄い膜となって形成されると、これら硝酸又は硝酸塩の吸湿作用によって感光ドラム表面の水の吸着性が増大する。（ここで、この感光ドラム表面の吸着性は図４に示されるように感光ドラム表面に対する水の接触角によって測定される（接触角計：FASE自動接触角計CA−X型：協和界面科学株式会社製）。感光ドラム表面の水の吸着性が大きくなると感光ドラム上に垂らした水滴と感光ドラム表層との界面での水滴の表面張力が減少する。よって、水滴が球形では存在できずに広がりその結果水の接触角が小さくなる。逆に、その吸着性が小さい場合は、水滴が球形に近くなるため、水の接触角が大きく測定される。）このように、吸着性が増大した状態では、ウレタンゴム等の弾性体からなるクリーニングブレードの感光ドラムへの吸着性も増大し、クリーニングブレード・感光ドラム間の摺擦トルクが増大する結果、クリーニングブレードの欠けによるブレード寿命の短命化が問題となる。

つまり、感光ドラム寿命を延ばそうとするとブレード寿命が縮むことにほかならず、感光ドラムとクリーニングブレードが一体化された感光ドラムカートリッジ等では、感光ドラム寿命とクリーニングブレード寿命の両立が難しいことを示している。
上述の課題は硬化型感光体上に付着した放電生成物の分解或いは何等かの排除処理をしない限り解決されないため、いかにこれを行うかが課題解決の重要なポイントである。

そこで、本実施形態において使用されるこのような放電装置では、該装置から発生する放電生成物を処理するために、不図示のファン等による帯電器内のエアフローを作り出し、該放電生成物を帯電器から排気し、不図示のエアフィルターにて放電生成物を処理している。また、感光体には不図示の感光体ドラムヒータが感光体内部に内蔵されており、感光体の表面温度を３７℃（画像流れの発生状況によっては４０℃、又は４２℃に設定可能なサービスモードが付加されている）に保たれる。これにより、高湿度の環境下においても感光体に結露が生じるのを防止すると同時に感光体表面あるいは近傍で放電により生じたＮＯ_Ｘが硝酸になるのを防止している。

しかし、エアフローを作り出し、該放電生成物を帯電器から排気しようとする方法では、帯電器から機外へのエアフローから脱離し画像形成装置内に拡散してしまう放電生成物がどうしても発生し、その一部はクリーニングブレード部に達していた。又、エアフローを改善し画像形成装置内に拡散してしまう放電生成物を低減したとしても、放電生成物からクリーニングブレードを完全に保護することは難しい。何故ならば、例えば一次帯電器の帯電行為においては、放電により発生した荷電粒子が感光体表面に降り積もることにより、感光体は一様に帯電されるが、この荷電粒子こそ放電生成物であり、ファン等によりこの帯電に寄与する放電生成物から本件で問題としているオゾンとＮＯ_Ｘを選択的に排気することは不可能だからである。
つまり、エアフローを作り出し、該放電生成物を帯電器から排気しようとする方法は帯電に寄与しない（感光体表層方向に向かわない）放電生成物を排気する点では非常に有効であるが、帯電に寄与している放電生成物まで完全に排気することは不可能なのでどうしても感光ドラムに付着した放電生成物のうちのオゾンとＮＯ_Ｘ成分がクリーニングブレードに悪影響を与えてることになる。

また、ヒーターを定着器内に内蔵する方法では、ＮＯ_Ｘが硝酸になるのを防ぐため、クリーニングブレードの硝酸による侵食は一時的には防げるが、オゾンによるクリーニングブレード酸化がもたらす劣化はさけられない。又、画像形成装置のメインスイッチをOFFにした場合や省エネルギーのため結露防止用加熱手段の電源を落とすような場合においては、結露防止用加熱手段が機能しなくなり、装置内に残存していたＮＯ_Ｘが硝酸になる結果、クリーニングブレードの硝酸による侵食が発生する。
そこで、機内拡散或いは硬化感光ドラム表層部に付着しクリーニング部に移動する放電生成物をクリーニング部近傍にて除去しクリーニングブレードの長寿命化を図ることを試みた。

図５は上述の放電生成物をクリーニング部近傍にて除去することができる構成の模式図である。
基本的には実施の形態1と同様の形態を採用しており、放電生成物分解可能な光触媒とこれを活性化させる発光体としての青色LEDを配設した構成である。よって詳細な説明は省略する。
ただし、本実施の形態の効果は、実施の形態1のように、クリーナーブレードの酸化或いは、酸による侵食からの回避だけではなく、硬化感光ドラムを使用したがために表層部に付着したまま、従来のクリーナー部構成では削り取ることのできなくなってしまった放電生成物を分解できる点にある。

表３は耐久前後の感光体の接触角とそのときの感光体駆動トルクに関してまとめたものである。
放電生成物分解光触媒がある場合は耐久後も接触角が維持され、駆動トルクも増加しない。これは即ちクリーニングブレードが耐久により極端な負荷を受けることを回避できたということである。
従って本実施例の構成では実施の形態１で説明したクリーニングブレードの化学的変質及び、実施の形態２で説明した物理的負荷増を回避できるため、表５に示すように硬化感光ドラムを用いた際にでも、従来構成におけるブレードよりも欠けの発生を抑制することができる。

実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。 実施の形態１の画像形成装置において放電生成物をクリーニング部近傍にて除去することができる構成の模式図である。 実施の形態２の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。 感光ドラムの吸着性を測定する水の接触角測定を説明する模式図である。 実施の形態２の画像形成装置において放電生成物をクリーニング部近傍にて除去することができる構成の模式図である。

符号の説明

１ 感光体（感光ドラム）
１ａ 感光層（光導電層）
１ｂ ドラム基体
１ｃ 保護層
２ スコロトロン（一次帯電器）
２ａ ケーシング
２ｂ 放電ワイヤ
２ｃ グリッド
３ バリスタ
４ 一次高圧電源
５ クリーナー
５ａ クリーニングブレード（感光体清掃部材）
５ｂ クリーニングブレード支持部材
５ｃ クリーナ−ケーシング
６ 露光手段（露光装置）
７ 現像装置
８ ロータリー
９ Y現像器
１０ Ｍ現像器
１１ Ｃ現像器
１２ Ｋ現像器
１３ 中間転写体（中間転写ベルト）
Ｔ１ 一次転写部
Ｔ２ 二次転写部
１７ 二次転写対向ローラ
１８ 二次転写ローラ
Ｃ 光触媒
Ｐ 記録材
Ｌ 発光体

Claims (14)

1. 電子写真感光体に対し少なくとも主帯電、画像露光、現像、転写、およびクリーニング行程を繰り返し行うことによって連続して画像形成を行う電子写真画像形成装置において、帯電行程の際に発生する放電生成物のうちクリーニングブレード近傍に移動しクリーニングブレードのクリーニング性を劣化させる物質を分解或いは排除処理するための放電生成物処理手段が、クリーニングブレード表面、クリーニングブレード支持部材、およびクリーナーケーシングの少なくとも一つの部分に配設されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記放電生成物処理手段が、放電生成物分解可能な光触媒を有する放電生成物分解手段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。
3. 前記光触媒を有する放電生成物分解手段を励起させ放電生成物分解能力を活性化させる波長を有する光を照射する光照射手段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。
4. 前記光照射手段が、帯電、露光、現像、および転写に関わる感光ドラム周りの一連の画像形成工程が終わった後で感光ドラムへの光照射による潜像、画像への影響が少ない転写以降かつ帯電以前の感光ドラムの周囲で、且つ前記放電生成物分解手段の少なくとも一部に光を照射できる位置に配設されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 上記光照射手段として発光体を用いたことを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
6. 前記光触媒を有する放電生成物分解手段がｎ型半導体光触媒物質からなることを特徴とする請求項２乃至５項のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記放電生成物を分解可能なn型半導体光触媒物質が酸化チタンを含むことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 上記放電生成物を分解可能なn型半導体光触媒物質が、波長λが４００≦λ≦５００ｎｍの範囲にある光を吸収して光触媒機能を発揮する窒素ドープ酸化チタンを含むことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記窒素ドープ酸化チタンを含む放電生成物を分解可能なn型半導体光触媒物質を励起させる光照射手段としての発光体として、発光中心波長が４７０μmの青色LEDを使用することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記窒素ドープ酸化チタンを含む放電生成物を分解可能なn型半導体光触媒物質を励起させる光照射手段としての発光体として、感光体上の潜像形成用に使用する発光中心波長が４７０μmの青色レーザー光を利用し、該青色レーザー光の少なくとも一部をプリズム、ミラー、および偏向板のいずれか一つの手段を用いて、その光束が窒素ドープ酸化チタンを含む放電生成物を分解可能なn型半導体光触媒物質に照射されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記発光体による前記光触媒の光照射の照度が１００ルクス以上であることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 上記感光体は感光体層及び保護層を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記感光体の前記保護層は、硬化性樹脂を含有し、少なくとも熱、光、放射線のいずれかによって硬化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。
14. 前記感光体の前記保護層は厚さが２μｍ以上１０μｍ以下であり、テーパ摩擦量が０．１〜１．０ｍｇ／１０００回転であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の画像形成装置。
    

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