JP4041621B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、放電対象に対して放電を行う放電手段を備えたカラー画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のカラー画像形成装置としては、光導電性物質を有する潜像担持体である感光体を帯電装置により均一帯電させ、該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、熱や圧力などを用いて紙上に転写されたトナー画像を定着することにより、カラー画像形成を行うものが知られている。このようなカラー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、コロナ放電等の放電を利用したの放電手段を用いるものがある。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、上記放電手段を用いるものがある。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、「ＮＯｘ」という。）やオゾンなどの放電生成物が発生する。
【０００３】
この放電生成物のうち、ＮＯｘ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像担持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、該像担持体表面の抵抗値が低くなる。これにより、像担持体である感光体ドラム上に形成された静電潜像が破壊され、形成画像の品質が低下してしまうという問題がある。特に、高湿環境下では、画像が流れたような異常画像が発生してしまう。
【０００４】
一方、上記放電生成物のうちオゾンは、放電の安定性を著しく低下させるという問題がある。また、このオゾンは、相手の物質を酸化させる能力が強く、像担持体に付着して静電特性を劣化させ、形成画像の品質を低下させる原因にもなるという問題もある。更には、このオゾンによって環境が悪化してしまうという問題もある。
【０００５】
特に、潜像担持体上に形成されたトナー像を転写材に１色ずつ重ねながら転写するカラー画像形成装置では、この転写材にトナーを重ねて転写していくときに、該転写材上に存在するトナー像のクーロン反発力に打ち勝つ必要があるため、その転写電界を段々と大きくしていく必要がある。このため、その転写電界を形成する放電手段による転写電流が次第に大きくなり、その放電生成物の発生量はモノクロ画像形成装置よりも多くなる。すなわち、このようなカラー画像形成装置においては、モノクロ画像形成装置よりも放電生成物による不具合が大きいものとなる。
【０００６】
また、各色のトナー像を形成するための潜像担持体をそれぞれ備え、記録材を搬送する搬送部材である転写ベルトで該記録材を搬送しながら該記録材に各潜像担持体上のトナー像を順次転写するカラー画像形成装置では、各潜像担持体を一様に帯電させる一様帯電手段が複数存在する。また、各潜像担持体から上記記録材にトナー像を転写する転写手段も複数存在する。更には、転写後に上記搬送ベルト上から上記記録材を分離させるための分離手段や、該搬送ベルトを除電する搬送部材除電手段などを存在する。従って、これらの手段にコロナチャージャ等の放電手段を用いた場合には、より多くの放電生成物が発生するため、その放電生成物による不具合がより大きいものとなる。
【０００７】
従来、上記放電生成物のうちＮＯｘに関しては、像担持体上に形成された硝酸又は硝酸塩の膜を、該像担持体上に残留した転写残トナーを回収するためのクリーニング手段を構成するブレードやブラシ等のクリーニング部材によって該像担持体を機械的に摺擦して削り取っていた。これにより、ＮＯｘによる異常画像の発生をある程度抑制することができていた。しかし、このようにクリーニング部材で像担持体表面上の膜を削り取る場合、該像担持体の寿命を低下させるという不具合がある。また、感光体のように表面に光導電層を有する像担持体においては、その光導電層の層厚が厚すぎると、像露光時に生じる光キャリアの拡散が多くなり、解像力が低下するという問題がある。この場合、高画質化を維持しつつ、像担持体の長寿命化を図ることができないという不具合も生じる。
【０００８】
一方で、このようなクリーニング手段を設けず、潜像担持体上に残留した転写残トナーを現像装置等を用いて回収するクリーナーレスシステムが提案されている。このクリーナーレスシステムでは、クリーニング装置を省いた分だけ装置を簡略化し、装置の小型化を図ることができる。また、このクリーナーレスシステムでは、ブレードやブラシ等のクリーニング部材で潜像担持体表面を削ってしまうこともないため、高画質化を維持しつつ、該潜像担持体の長寿命化を図ることもできる。このようなクリーナーレスシステムを適用した画像形成装置は、特開平１１−３０８９８号公報に開示されている。
【０００９】
しかし、このクリーナーレスシステムを適用した画像形成装置においては、従来硝酸又は硝酸塩の膜を削り取る機能も有していたクリーニング部材が存在しない。従って、このような硝酸又は硝酸塩の膜を他の方法により除去する必要性が生じる。その方法としては、上記潜像担持体周囲に配置された帯電装置、現像装置、転写装置のいずれかの装置に、硝酸又は硝酸塩の膜を削り取る機能を持たせる方法が考えられる。しかし、帯電装置及び転写装置の場合は、硝酸又は硝酸塩の膜を削るために該潜像担持体をかなり強い押圧力で押圧する接触式の帯電装置又は転写装置を使用しなければならない。このため、潜像担持体と接触する接触部材のトナーによる汚れや装置の寿命が短くなるという問題が生じる。また、現像装置の場合には、一成分現像剤又は二成分現像剤のいずれを用いるときであっても、現像機能、転写残トナーの回収機能、像担持体上の膜を削り取る機能をすべて満足させる成立条件が必要となる。しかし、この成立条件の設定は非常に困難であるという問題がある。また、この現像装置の場合においても装置の寿命が短くなるという問題が生じる。
【００１０】
また、硝酸又は硝酸塩の膜を除去する方法としては、上記潜像担持体上の硝酸又は硝酸塩の膜を削り取る新たな装置を設ける方法が考えられる。しかし、この方法では、その装置自体の機構、耐久性が新たな課題になり、かつ、その分のスペースが必要となる。従って、クリーナーレスシステムの本来の目的である装置の簡略化に反する結果になる。また、カラー画像形成装置においては、像担持体表面に形成された硝酸又は硝酸塩の膜を削り取ることがモノクロ画像形成装置以上に重要となるが、回収したトナーが混色してしまうという問題が生じるため、事実上、クリーナーレスシステムを採用することができない。
【００１１】
ところで、上述のように潜像担持体表面を削り取る方法ではない他の方法により、上記放電生成物による不具合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オゾンを排気手段によって機外に排気する方法を用いて、オゾンによる帯電特性の低下を防止する画像形成装置が特開平１０−３４００３０号公報に開示されている。また、特開平５−３０３２４４号公報には、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ＮＯｘが硝酸になるのを防ぐ画像形成装置が開示されている。更に、特開平９−１１４１９１号公報には、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。更にまた、特公平８−２３７１５号公報には、コロナ発生装置の構成部材であるシールド等にＮＯｘを中和するアルカリ性皮膜を被覆する方法を用いて、ＮＯｘを吸収するコロナ発生装置が開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、放電生成物であるオゾンは像担持体を酸化させて形成画像の品質を低下させる不具合を生じさせ、またＮＯｘは像担持体上に硝酸又は硝酸塩の膜を形成して形成画像の品質を低下させるという不具合を生じさせる。従来、これらの不具合を解決する種々の方法は提案されてきたが、上記特開平１０−３４００３０号公報の方法では、放電により生成された放電生成物であるオゾンを完全には排出しきれず、その一部は装置内に拡散してしまうため、オゾンによる問題を解決するための十分な効果が得られなかった。
【００１３】
また、ＮＯｘによる問題を解決する従来の方法において、上記特開平５−３０３２４４号公報の方法では、放電により生成された放電生成物が装置内に拡散してしまうため、硝酸又は硝酸塩の膜が像担持体上に形成されるのを防ぐための十分な効果が得られないという不具合がある。更に、この公報には、定着部のヒータによる暖気を利用する構成が開示されているが、この構成ではその暖気による熱によって現像装置内のトナーが凝集しやすくなり、このトナーが現像剤担持体に固着してしまうおそれがある。また、上記特開平９−１１４１９１号公報の方法では、放電装置の構造が複雑化してしまうという不具合がある。また、上記特公平８−２３７１５号公報の方法では、上記アルカリ性皮膜がＮＯｘを中和するときに消耗されてしまうため、十分な寿命が得られないという不具合がある。
【００１４】
一方で、従来では、ＮＯｘにより像担持体上に形成される硝酸又は硝酸塩の膜をクリーニング部材によって削り取ることで、該ＮＯｘによる問題を解決していたが、この方法では像担持体の寿命を低下させてしまうという不具合がある。
【００１５】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、第１の目的は、モノクロ画像形成装置よりも放電により生成される放電生成物を多く発生させるカラー画像形成装置において、その放電生成物を除去して、カラー画像の品質の向上及び像担持体の長寿命化を図ることができる新規なカラー画像形成装置を提案することである。第２の目的は、簡易な構成で、放電により生成される放電生成物を除去することができるカラー画像形成装置を提案することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１の発明は、放電対象に対して放電手段を備え、複数色の現像剤を用いて現像を行いカラー画像を形成するカラー画像形成装置において、上記放電手段の放電により生成された放電生成物を分解可能な光触媒物質を有する放電生成物分解手段と、該放電の際に、該光触媒物質を励起させる波長成分を有する光を該放電生成物分解手段に対して照射する発光体で構成された光照射手段とを設け、該放電生成物分解手段は、該放電手段の構成部材及び該発光体の表面に該光触媒物質をコーティングしたものであることを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、放電において発生する放電生成物を光触媒物質の作用によって分解することができる。すなわち、その放電生成物であるＮＯｘが、空気中等の水分と反応して硝酸を生成する前あるいは金属と反応して金属硝酸塩を生成する前に、またオゾンが像担持体と接触して酸化させる前に、該ＮＯｘ及びオゾンを除去することができる。従って、像担持体上に硝酸又は硝酸塩の膜が形成されたり、該像担持体が酸化したりするのを事前に防止することができる。また、このように像担持体上に硝酸又は硝酸塩の膜が形成されるのを防止することができるので、この膜を従来のように像担持体表面を機械的に摺擦して削り取る方法で除去する必要がなくなる。しかも、発光体によって上記光触媒物質中の電子を励起させるのに必要な光を該光触媒物質に照射するので、使用する光触媒物質に最も適した波長の光を選択することが可能となり、該光触媒物質に照射することができ、該光触媒物質に放電生成物を効率よく分解させることができる。
特に、請求項２の発明は、潜像担持体上に形成された潜像を現像する現像手段を備えた請求項１のカラー画像形成装置において、上記現像手段に、上記潜像担持体上に残留した転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段としての機能を付加したことを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、いわゆるクリーナーレスシステムを採用しているので、クリーニング手段としてのクリーニング装置を省いた分だけ装置を簡略化し、装置の小型化を図ることができる。また、このクリーナーレスシステムの場合、クリーニング部材によって潜像担持体表面を削ってしまうことがないため、該潜像担持体の表面劣化の心配はなくなる。尚、放電生成物であるＮＯｘは、上述のように光触媒物質によって事前に除去されるため、従来クリーナーレスシステムが有していた該ＮＯｘによる硝酸又は硝酸塩に関する問題を解消することができる。
上記第２の目的を達成するために、請求項３の発明は、請求項１又は２のカラー画像形成装置において、上記放電手段として発光を伴って放電を行う放電手段を用いたことを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、上記光触媒物質中の電子を励起させる光を照射する部材や装置を設ける必要がなくなる。
上記第２の目的を達成するために、請求項４の発明は、請求項１、２又は３のカラー画像形成装置において、上記放電手段を構成する構成部材に該放電手段の放電により生成された放電生成物を分解可能な光触媒物質を付与し、上記放電生成物分解手段は該構成部材を含むことを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、上記放電手段の放電により生成された放電生成物を分解可能な光触媒物質を有する放電生成物分解手段として、新たな部材や装置を設ける必要がない。また、上記放電手段を構成する構成部材を放電生成物分解手段として利用することで、その放電生成物を迅速に効率よく除去することが可能となる。
特に、請求項５の発明は、上記放電手段が、放電電極と、該放電電極を包囲して該放電を放電対象に対して行うための開口部を有するケーシングとを備えた放電装置である請求項４のカラー画像形成装置において、上記構成部材が該ケーシングであることを特徴とすることを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、コロナ放電器のような放電装置におけるケーシングに光触媒物質を有しているので、その放電生成物を該ケーシング内において迅速に除去することが可能となる。従って、その放電生成物がそのケーシングの外部に流出する前に該放電生成物を除去することができ、該放電生成物が上記放電装置の外部にある装置や部材等に及ぼす影響を更に低減することができる。
また、請求項６の発明は、上記放電手段が、放電電極と、該放電電極を包囲して該放電を放電対象に対して行うための開口部を有するケーシングとを備えた放電装置である請求項４又は５のカラー画像形成装置において、上記構成部材が該放電電極であることを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、放電装置の放電電極が光触媒物質を有しているので、その放電生成物を迅速に効率よく除去することが可能となる。従って、その放電生成物がそのケーシングの外部に流出する前に該放電生成物を除去することができ、該放電生成物が上記放電装置の外部にある装置や部材等に及ぼす影響を更に低減することができる。
また、請求項７の発明は、上記放電手段が、放電電極と、該放電電極を包囲して該放電を放電対象に対して行うための開口部を有し、該開口部にグリッドが形成されたケーシングとを備えた放電装置である請求項４、５又は６のカラー画像形成装置において、上記構成部材が該グリッドであることを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、スコロトロン式放電装置のような開口部にグリッドを有する放電装置を用い、そのグリッドに光触媒物質を有しているので、その放電生成物を迅速に効率よく除去することが可能となる。従って、その放電生成物がそのケーシングの外部に流出する前に該放電生成物を効率よく除去することができ、該放電生成物が上記放電装置の外部にある装置や部材等に及ぼす影響を更に低減することができる。
また、請求項８の発明は、上記潜像担持体を一様に帯電する一様帯電手段を備えた請求項４、５、６又は７のカラー画像形成装置において、上記放電手段が上記一様帯電手段がであることを特徴とするものである。
上述のように、放電生成物は、像担持体に対して悪影響を及ぼし、形成画像の品質の低下の原因となる。従って、この像担持体に近接した放電を伴う装置が、該像担持体に最も悪影響を及ぼし、画像形成の品質を低下させることになる。そこで、本請求項に係るカラー画像形成装置においては、像担持体である感光体等の潜像担持体に対向する一様帯電手段を構成する構成部材に光触媒物質を与え、該像担持体に最も悪影響を及ぼす可能性が高い部分の放電生成物を除去して、その悪影響を効率よく軽減することができる。
また、請求項９の発明は、像担持体上のトナー像を転写した後に該像担持体を除電する除電手段を備えた請求項４、５、６、７又は８のカラー画像形成装置において、上記放電手段が上記除電手段がであることを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、感光体や中間転写体等の像担持体に対向する除電手段を構成する構成部材に光触媒物質を与え、該像担持体に最も悪影響を及ぼす可能性が高い部分の放電生成物を除去して、その悪影響を効率よく軽減することができる。
また、請求項１０の発明は、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段を備えた請求項４、５、６、７、８又は９のカラー画像形成装置において、上記放電手段が上記転写手段であることを特徴とするものである。
像担持体に近接した放電を伴う装置だけでなく、該像担持体から離れた放電を伴う装置であっても、その放電により生成された放電生成物が機内に分散して、該像担持体に悪影響を及ぼすことになる。そこで、本請求項に係るカラー画像形成装置においては、転写手段を構成する構成部材に光触媒物質を与え、該像担持体に悪影響を及ぼす可能性がある部分の放電生成物を除去して、その悪影響を軽減することができる。
また、請求項１１の発明は、像担持体上に形成されたトナー像を記録材上に転写した後に、該記録材を搬送する搬送部材から該記録材を分離させる分離手段を備えた請求項４、５、６、７、８、９又は１０のカラー画像形成装置において、上記放電手段が上記転写手段であることを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、分離手段を構成する構成部材に光触媒物質を与え、該像担持体に悪影響を及ぼす可能性がある部分の放電生成物を除去して、その悪影響を軽減することができる。
また、請求項１２の発明は、像担持体上に形成されたトナー像を、搬送部材によって搬送されてきた記録材上に転写した後に、該搬送部材を除電する搬送部材除電手段を備えた請求項４、５、６、７、８、９、１０又は１１のカラー画像形成装置において、上記放電手段が上記搬送部材除電手段であることを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、搬送部材除電手段を構成する構成部材に光触媒物質を与え、該像担持体に悪影響を及ぼす可能性がある部分の放電生成物を除去して、その悪影響を軽減することができる。
また、請求項１３の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２のカラー画像形成装置において、上記光触媒物質が酸化チタンであることを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、放電生成物との反応効率、安全性及び利用可能波長帯域の点から好適である酸化チタンを光触媒物質として用いることにより、該放電生成物を迅速に効率よく除去することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
以下、本発明をカラー画像形成装置であるカラー電子写真複写機（以下、単に「複写機」という。）に適用した一実施形態（以下、本実施形態を「実施形態１」という。）について説明する。
まず、本実施形態に係る複写機全体の構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る複写機の概略構成図である。この複写機は、画像読取部（以下、「スキャナ部」という。）１と画像形成部（以下、「プリンタ部」という。）２とから構成されている。
【００３４】
上記スキャナ部１では、コンタクトガラス３上に載せられた原稿４の画像を、図示しない照明ランプ、ミラー群５及びレンズ６を介してＣＣＤ７に結像し、該原稿のカラー画像情報を、例えばＢｌｕｅ（以下、「Ｂ」という。）、Ｇｒｅｅｎ（以下、「Ｇ」という。）、Ｒｅｄ（以下、「Ｒ」という。）の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。これにより得たＢ、Ｇ、Ｒの各画像信号は、その強度レベルに基づいて、図示しない画像処理部で色変換処理が行われる。この色変換処理によって、イエロー（以下、「Ｙ」という。）、シアン（以下、「Ｃ」という。）、マゼンタ（以下、「Ｍ」という。）、ブラック（以下、「Ｂｋ」という。）のカラー画像データが得られる。
【００３５】
上記プリンタ部２では、上記プリンタ部１で得られたカラー画像データに基づいて画像形成が行われる。本実施形態では、潜像担持体として、４つの感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）が設けられており、給紙部１５側からＹ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋに対応する感光体ドラムが同一平面上に配列している。各感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）は、それぞれに対して設けられた一様帯電手段としての帯電装置（１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋ）により、その表面を負極性に均一に帯電される。本実施形態の帯電においては、コロナ放電により電荷を発生させて上記感光体ドラム表面に散布する方式のものが用いられており、この帯電装置としては、コロトロン帯電装置やスコロトロン帯電装置などを用いることができる。
【００３６】
このように均一に帯電された各感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）は、Ｙ、Ｃ、Ｍ及びＢｋの各色で現像すべき画像データに基づいて、各感光体ドラムのそれぞれに対して設けられた光書込ユニット（１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｂｋ）によって、各画像データに対応した光書込が行われる。これにより、各感光体ドラム上に形成された静電潜像は、該感光体ドラムのそれぞれに対して設けられた現像手段としての現像装置（１３Ｙ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｂｋ）によって、負極性に帯電された各色トナーにより反転現像される。
【００３７】
このように現像されて各感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）上に形成された各色トナー像は、給紙部１５からレジストローラ１６を経て、各感光体ドラムと転写ユニット２０との間に形成される各転写領域に給紙供給される転写材としての記録材である記録紙１００に転写される。
【００３８】
この転写において、給紙された記録紙１００は、複数の支持部材である支持ローラによって張架された搬送部材としての転写ベルト２１に静電的に吸着し、該転写ベルトの移動に伴って搬送される。この転写ベルト２１は、ポリエステルフィルムなどの誘電体から形成されている。各感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）上に形成されたそれぞれのトナー像は、各感光体ドラムと対向するように転写ベルト２１の裏面側にそれぞれ配置された転写手段としての転写装置（２２Ｙ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｂｋ）によって、上記記録紙１００上に重ね合わされて転写される。具体的には、各転写装置（２２Ｙ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｂｋ）によって、上記転写ベルト２１が正極性に帯電されることにより、各感光体ドラム上の負帯電トナーが該転写ベルト側に静電力により引き寄せられ、上記記録紙１００に転写される。
【００３９】
このように各色トナー像が転写された記録紙１００は、上記転写ベルト２１表面に対向するように設けられ、定着手段としての定着装置２６側に端部に配置された分離手段としての分離装置２３によって、該転写ベルト上から分離させる。この分離装置２３は、上記転写ベルト２１によって搬送されてきた記録紙１００の上面側すなわちトナー画像が転写された面側から、負極性のＡＣコロナ放電を行う。これにより、上記記録紙１００に蓄積された電荷を除電して中和し、該記録紙が上記転写ベルト２１から分離する際に発生する剥離放電によるトナーのチリを防止する。
【００４０】
このようにして、上記転写ベルト２１から分離された記録紙１００は、上記定着装置２６に入り込み、該記録紙上のトナー画像が定着されることによりカラー画像が得られる。尚、上記記録紙１００の分離後、上記転写ベルト２１は、搬送部材除電手段としてのベルト除電装置２４により除電されて初期化される。このベルト除電装置２４は、上記転写ベルト２１の両面から負極性のＡＣコロナ放電を行い、該転写ベルトの蓄積電荷を除電して中和する。そして、このように除電された転写ベルト２１は、クリーニング手段としてのクリーニングユニット２５により、該転写ベルト上に残留した残留トナーがクリーニングされる。
【００４１】
また、転写後に各感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）上に残留した転写残トナーは、各感光体ドラムに対して設けられたクリーニング手段としてのクリーニング装置（１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｂｋ）により除去される。このクリーニング装置には、クリーニング部材としてのクリーニングブレードが設けられており、該クリーニングブレードは上記感光体ドラム上の転写残トナーを削り取ることにより、該感光体ドラム表面をクリーニングする。そして、クリーニングされた感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）は、上記帯電装置（１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋ）によってその表面を再び均一に帯電され、次の画像形成工程に移行する。
【００４２】
次に、本発明の特徴部分である帯電装置（１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋ）、転写装置（２２Ｙ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｂｋ）、分離装置２３及びベルト除電装置２４として用いられる放電手段としての放電装置の構成について説明する。これらの装置としては、コロトロン方式やスコロトロン方式の放電装置などを利用することができる。
【００４３】
図２は、コロトロン式放電装置の概略構成図である。このコロトロン式放電装置３０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３１と、該ケーシング内部の中央付近に配置された放電電極としての放電ワイヤ３２と、該放電ワイヤに所定の高電圧を印加する高圧電源３３とから構成されている。このコロトロン式放電装置３０は、上記高圧電源３３が上記放電ワイヤ３２に電圧を印加することにより、該放電ワイヤでコロナ放電を発生させる。上記ケーシング３１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、上記コロトロン式放電装置３０の放電安定性を向上させている。尚、上記放電ワイヤ３２としては、例えばタングステンを使用することができる。
【００４４】
図３は、スコロトロン式放電装置の概略構成図である。このスコロトロン式放電装置４０も、上記コロトロン式放電装置３０と同様に、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４１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４２と、該放電ワイヤに所定の高電圧を印加する高圧電源４３とから構成されている。しかし、このスコロトロン式放電装置４０の開口部には、グリッド４４が設けられている点で上記コロトロン式放電装置３０と異なる。このグリッド４４には、バリスタ４５から所定の電圧が印加されている。尚、ケーシング４１及び放電ワイヤ４２の材質などは上記コロトロン式放電装置３０の場合と同様である。このスコロトロン式放電装置４０は、上記放電ワイヤ４２で発生するコロナ放電によるイオン流を上記グリッド４４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。
【００４５】
本実施形態において使用されるこのような放電装置は、その構成部材のうちの少なくとも１つに、その放電により生成されるオゾンやＮＯｘなどの放電生成物を分解可能な光触媒物質５０が与えられている。この光触媒物質５０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ＮＯｘ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５０としては、ＴｉＯ２等の半導体物質を用いることができる。
【００４６】
上記光触媒物質５０は、上述した放電装置の放電電極で発生する放電により生成される放電生成物を分解するためにあるので、この放電電極に近接した領域に配置するのが好ましい。具体的には、上記放電装置としてコロトロン式放電装置３０を適用する場合、上記光触媒物質を少なくとも放電ワイヤ３２に対向するケーシング３１面に与えるのがよい。また、上記放電装置として上記スコロトロン式放電装置４０を適用する場合には、上記光触媒物質を少なくとも放電ワイヤ４２に対向するケーシング４１面及びグリッド４４面に与えるのがよい。また、放電を発生させる放電ワイヤ（３２，４２）の材料中にも上記光触媒物質を混入してもよい。この構成によれば、その放電生成物を更に効率よく除去することが可能となる。
【００４７】
尚、本実施形態では、上記帯電装置（１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋ）及び転写装置（２２Ｙ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｂｋ）として、上記コロトロン式放電装置３０又はスコロトロン式放電装置４０を用い、これらのうちの少なくとも１つの装置の構成部材を放電生成物除去手段として使用する。また、上記分離装置２３及びベルト除電装置２４としては、コロトロン式放電装置３０を用いる。尚、本発明は、これら放電装置に限定されるものではない。
【００４８】
次に、上記光触媒物質の作用について説明する。
本実施形態で使用するＴｉＯ２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ＮＯｘを還元分解する。
【００４９】
このようにオゾンやＮＯｘを還元分解する光触媒物質５０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。この中でも特に、アナターゼ型ＴｉＯ２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。
【００５０】
このような光触媒物質５０を、上述した放電装置の構成部材に与える方法としては、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。これらの方法を用いることにより、上記構成部材である、ケーシング（３１，４１）や放電ワイヤ（３２，４２）、スコロトロン式放電装置の場合にはグリッド４４の表面上の一部又は全部に直接形成することができる。
【００５１】
また、これら構成部材とは別体の基板上に光触媒物質５０からなる膜が形成し、その基板を上記ケーシング（３１，４１）や上記グリッド４４に接着するようにしてもよい。更に、市販されている光触媒微粉末を、上記ケーシング（３１，４１）、上記放電ワイヤ（３２，４２）、上記グリッド４４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。
【００５２】
本実施形態のように放電装置の構成部材に光触媒物質を与えた構成の場合、ケーシング（３１，４１）の内部でその放電生成物を分解することができる。従って、この放電生成物がその放電装置外にある感光体ドラム１０等の部材や他の装置に接触する前に該放電生成物を除去することができる。これにより、この放電生成物がこれら部材や装置に及ぼす悪影響を、未然に防止することができる。尚、本実施形態では、このように放電を行う放電装置の構成部材に光触媒物質を与えた構成について説明したが、このような構成部材に与えるのではなく、光触媒物質が与えられた他の部材を別途設けるようにしてもよい。尚、このような部材は、放電を行う装置に近接して配置するのが好ましい。
【００５３】
このような光触媒物質は、上述したように、該光触媒物質中における価電子帯の電子が伝導帯に励起される波長成分を有する光が照射されないと放電生成物を分解することはできない。そこで、上記光触媒物質が与えられた構成部材に光を照射するための光照射手段が必要となる。本実施形態では、紫色に近い発光を伴ってコロナ放電を行う放電装置を使用しており、このコロナ放電では紫外線も放射される。そこで、本実施形態では、この紫外線を光照射手段として使用している。この構成により、上記放電装置でコロナ放電が発生すると、その放電により紫外線が放射されて該放電装置の構成部材に与えられた光触媒物質５０中の電子が励起する。そして、その励起した電子の作用により放電生成物が分解される。
【００５４】
本実施形態では、上記光照射手段としてコロナ放電の際に放射される紫外線を利用したが、他の構成例として、図４に示すように、当該光触媒物質に適用可能な光を放射する光照射手段としての発光体であるランプ３４を別途設けてもよい。尚、図４では、上記ランプ３４をケーシング３１の内部に配置した構成としたが、該ランプは必ずしも該ケーシング内部にある必要はなく、該ケーシングの外部に配置してもよい。この場合、上記ランプ３４によって上記ケーシング３１内部の電界分布が乱されることがないので、上記放電ワイヤ３２からの放電を安定させることができる。更に、このようにランプ３４をケーシング３１外部に配置すれば、該ランプの大きさや形状に関する制限が緩和され、低コスト化を図ることができる。
【００５５】
上記ランプ３４としては、例えば光触媒物質としてｎ型半導体のＴｉＯ2を使用している場合には、４００ｎｍ以下の波長を有する光を照射するものを利用することができる。このようなランプ３４としては、通常の蛍光灯、ハロゲンランプ、紫外線ランプなどを用いることができる。特に、紫外線ランプを用いるとより高い効果を得ることができる。また、上記発光体の表面にｎ型半導体の光触媒物質をコーティングすると、該発光体にコーティングされた光触媒物質によって、該発光体に接触した放電生成物を分解することもできる。このような発光体を利用した場合、使用する発光体を適宜選択することにより、光触媒物質に照射する光の波長を選択することが可能となるので、光触媒物質の材料特性などの条件によって最適な波長の光を選択することができる。
【００５６】
以上、本実施形態においては、放電装置の構成部材に与えられた光触媒物質５０が該放電装置で発生したコロナ放電により光が照射されると、該光触媒物質が活性化して還元作用を発揮し、オゾンやＮＯｘ等の放電生成物を分解することができる。従って、このような放電装置を適用した帯電装置（１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋ）、転写装置（２２Ｙ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｂｋ）、分離装置２３及びベルト除電装置２４のケーシング（３１，４１）内で発生した放電生成物は、該ケーシング内部からその外部に流出する前に、該ケーシング内で上記光触媒物質５０によって効率的に分解される。
【００５７】
この結果、放電生成物であるオゾンが、例えば、上記感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）表面を酸化して形成画像の画質を悪化させたり、当該複写機の外部に流出して環境を悪化させる等の問題を防止することができる。また、放電生成物であるＮＯｘによる硝酸又は硝酸塩が、上記感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）表面に付着し、高湿環境下での画像流れ等の異常画像の発生を防止することができる。また、低湿環境化の場合、上記放電ワイヤ（３２，４２）の表面抵抗が大きくなり、偶発的に大きい放電が発生してしまうおそれがあるが、上述のようにＮＯｘを除去することで、その放電ムラも防止することもできる。
【００５８】
また、本実施形態では、上記感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）表面に硝酸又は硝酸塩が付着する量を、従来に比べて少なくすることができるか、あるいはほとんどなくすことができる。従って、その感光体ドラム表面をクリーニングするクリーニング装置（１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｂｋ）は、硝酸又は硝酸塩の膜を削り取る必要があった従来のクリーニング装置に比べて、そのクリーニングブレードの押圧力を低下させることができ、上記感光体ドラムの寿命を長くすることが可能となる。
【００５９】
〔実施形態２〕
次に、本発明を上記実施形態１と同様の複写機に適用した他の実施形態（以下、本実施形態を「実施形態２」という。）について説明する。
上記実施形態の構成では、各感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）上に残留した転写残トナーを、クリーニング装置（１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｂｋ）のクリーニングブレードによって削り取っていた。この場合、従来よりも感光体ドラムの寿命を長くすることができるが、それでも該感光体ドラムに対して転写残トナーを削り取る分の押圧力を加えなければならない。そこで、実施形態２では、上記クリーニング装置を設けずに、上記感光体ドラム上の転写残トナーを回収するクリーナーレスシステムを適用した複写機について説明する。
【００６０】
図５は、本実施形態に係る複写機に設けられた４つの感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）のうちの１つの概略構成図である。この複写機は、感光体ドラム１０Ｙの周囲にクリーニング装置が設けられていない点を除いて、上記実施形態に係る複写機とほぼ同様の構成である。この複写機は、転写後に上記感光体ドラム１０Ｙ上に残留した転写残トナーをそのまま該感光体ドラムの回転に従って移動させ、現像手段としての現像装置１１３Ｙで回収される。そして、その現像装置１１３Ｙで回収された転写残トナーは、再び現像に寄与する。
【００６１】
ここで、クリーナーレスシステムにおいて、上記残留トナーが受ける物理的作用について説明する。
図６は、上記転写残トナーに与えられる物理的作用を説明する説明図である。上記現像装置１１３Ｙの現像により形成された上記感光体ドラム１０Ｙ上のトナー像６０ａは、上記転写装置２２Ｙによってそのトナーと逆極性の電荷が付与された記録紙１００上にクーロン力により転写される。また、記録紙１００上に転写されなかったトナーは、上記感光体ドラム１０Ｙ上に転写残トナー６０ｂとして残留する。この転写の際、上記記録材１００に付与された電荷の一部がトナーに注入されることがある。従って、上記転写残トナー６０ｂの中には、正規の電荷を有するトナーと、その転写によって極性が転換したトナーとを含むことになる。
【００６２】
上記転写後、上記転写残トナー６０ｂは感光体ドラム１０Ｙの回転に伴って搬送されて、該感光体ドラム表面を均一な電位に揃えるための帯電装置１１Ｙにより電荷が与えられる。これにより、正負の両極性を有していた転写残トナー６０ｂの極性が同じ極性に揃えられる。尚、本実施形態におけるクリーナーレスシステムでは、感光体ドラム１０Ｙ表面の帯電極性と、トナーの正規帯電極性とが同じ極性となっている。
【００６３】
尚、本実施形態では、上記感光体ドラム１０Ｙ表面が上記帯電装置１１Ｙにより負極性に帯電され、上記現像装置１１３Ｙ中のトナーは負極性に帯電されている。このとき、記録紙１００は、上記転写装置２２Ｙによって正極性の電荷が付与される。従って、転写の際に極性が正極性に反転した転写残トナー６０ｂは、上記帯電装置１１Ｙの帯電領域を通過することにより正規極性である負極性に戻される。
【００６４】
このようにして上記感光体ドラム１０Ｙを１周して上記現像装置１１３Ｙに達した転写残トナー６０ｃは、該感光体ドラムの表面電位と該現像装置により与えられた現像バイアスとの差に従って、該現像装置に回収されるか或いはそのまま該感光体ドラム上に残留する。この感光体ドラム１０Ｙ上に残留したトナーは、トナー像の一部となって次の画像形成工程の画像形成に寄与する。
【００６５】
図７は、上記現像装置１１３Ｙの現像領域における電位ポテンシャルを説明する図である。この図において、現像領域中の感光体ドラム１０Ｙの表面における静電潜像が形成されない非露光部の電位をＶＨ、静電潜像が形成される露光部の電位をＶＬ、上記現像装置１１３Ｙにより与えられる現像バイアスをＶＢで示している。
【００６６】
例えば、上記ＶＨを−５００Ｖとし、ＶＬを−１００Ｖとし、ＶＢを−３５０Ｖとした場合について説明すると、上記転写残トナー６０ｃのうち図７中Ａで示す非露光部にあるトナーＡは、上記帯電装置１１ＹによってＶＨと同じ−５００Ｖに帯電している。従って、このトナーＡには、|ＶＨ−ＶＢ|＝１５０Ｖだけ、ポテンシャルの低い現像装置１１３Ｙ側に移動しようとするクーロン力が働き、該現像装置に回収される。一方、上記転写残トナー６０ｃのうち図７中Ｂで示す露光部にあるトナーＢも、上記トナーＡと同様に−５００Ｖに帯電されているが、このトナーＢには、|ＶＢ−ＶＬ|＝２５０Ｖだけ、ポテンシャルの低い感光体ドラム１０Ｙ側に留まろうとするクーロン力が働き、上記現像装置１１３Ｙから現像されるトナーＣとともにトナー像を形成する。
【００６７】
以上のようにして、実施形態２では、クリーナーレスシステムを採用することによりクリーニング装置を設ける必要がなくなるので、そのクリーニングブレードによって感光体ドラム表面を劣化させることがなくなる。従って、上記感光体ドラムの寿命を大幅に延ばすことが可能となる。また、クリーニング装置を省いた分だけ、低コスト化、作像エンジン又はカートリッジの小型化を実現することができる。
【００６８】
上述した実施形態１及び２において使用される現像装置は、一成分現像であっても二成分現像であってもよい。上記実施形態２のようにクリーナーレスシステムを採用した複写機では、一成分現像又は二成分現像のいずれの場合でも、感光体ドラム上の転写残トナーを現像装置で回収する際にクーロン力を利用するが、その効果を高めるために、その現像剤あるいはトナーを該感光体ドラム表面に接触させながら現像を行なう接触現像方式を採用するのが好ましい。この現像の際には、ＤＣ成分だけでなく、様々な波形を有するＡＣ成分を含む現像バイアスを印加してもよい。
【００６９】
図８は、二成分現像剤を用いた現像装置の一例を示す概略構成図である。
この現像装置２００には、現像スリーブ２０１が設けられている。この現像スリーブ２０１は、アルミニウムやステンレスなどの非磁性導電性部材で形成されており、その表面はサンドブラストなどで適度な凹凸が設けられている。また、この現像スリーブ２０１の内部に複数の固定磁石２０３が設けられている。この現像スリーブには、図示しない電源から現像バイアスが印加されるようになっている。この現像装置２００の内部に形成された現像剤溜りＡには、現像剤を互いに逆方向に移動させながら撹拌する２本の撹拌部材２０４が設けられている。また、上記現像スリーブ２０１に担持された現像剤を規制するためのドクターブレード２０２も設けられている。
【００７０】
この現像装置２００において、現像によりトナーが消費されると、それに相当する量のトナーがトナーボトル２０５から補給される。補給されたトナーは上記撹拌部材２０４によって上記現像剤溜りＡ内の現像剤と混合される。そして、２本の撹拌部材２０４によって撹拌・搬送された現像剤が上記現像スリーブ２０１近傍に到達したら、その現像剤は上記固定磁石２０３の作用により該現像スリーブに汲み上げられる。この汲み上げられた現像剤は、上記ドクターブレード２０２の下流側で対流して、そのトナーとキャリアとが混合し、該トナーは十分かつ均一に帯電される。
【００７１】
上記ドクターブレード２０２により規制された現像剤は、上記感光体ドラム１０と対向する現像領域で固定磁石２０３により穂立ち状態となり、その穂が該感光体ドラム１０に接触する。そして、トナーは、上記現像スリーブ２０１と上記感光体ドラム１０上に形成された静電潜像との間の電界によって、該静電潜像側に移動し、現像が行われる。
【００７２】
この二成分現像剤としては、例えば、粒径５０μｍのフェライト粒子を芯材とし、その表面をシリコン樹脂でコートしたキャリアと、質量平均粒径が７．５μｍであってカーボンブラックで着色されている熱可塑性樹脂を主成分とするトナーとを、トナー濃度５ｗｔ％で混合したものを用いることができる。
【００７３】
図９は、一成分現像剤を用いた現像装置の一例を示す概略構成図である。
この現像装置３００には、現像スリーブ３０１が設けられている。この現像スリーブ３０１は、適度な弾性を有するゴムなどの導電性部材で形成されている。また、この現像スリーブには、図示しない電源から現像バイアスが印加されるようになっている。この現像スリーブ３０１に接触するようにトナー供給ローラ３０４が配置されている。この接触部分において、トナーと上記現像スリーブ３０１との接触帯電や電荷注入により、該トナーに電荷が付与される。そして、このトナーと現像スリーブ３０１との間にクーロン力が発生し、該トナーが該現像スリーブ上に担持される。このとき、必要に応じて、上記トナー供給ローラ３０４にもバイアスを印加してもよい。
【００７４】
また、上記現像スリーブ３０１に担持されたトナーは、トナー層形成ブレード３０２により規制され、該現像スリーブ上に薄層化されてトナー層を形成し、上記感光体ドラム１０と対向する現像領域に搬送される。そして、この現像領域において、上記トナー層が上記感光体ドラム１０表面に接触し、該現像スリーブと該感光体ドラム上に形成された静電潜像との間の電界によって、そのトナーが該静電潜像側に移動し、現像が行われる。
【００７５】
この一成分現像剤としては、例えば、質量平均粒径が７．５μｍであってカーボンブラックで着色されている熱可塑性樹脂を主成分とするトナーを利用いることができる。尚、トナーに磁性体を含有させ、上記現像スリーブに磁石を内包させてた構成とし、磁気力を利用してトナー層の形成・搬送するものも利用することができる。
【００７６】
尚、上述した２つの実施形態では、放電ワイヤを放電電極とするコロトロン式あるいはスコロトロン式の放電装置について説明したが、これに限らず、放電対象に端部が向いた構造の針状電極を有する放電装置や、微細構造で構成された電極を有する放電装置、あるいは放電対象に近接したローラ状、板状、ブラシ状等の電極を有する装置なども適用することができる。尚、ローラ状電極を有する放電装置を上記帯電装置に適用したものを図１０に例示する。この帯電装置１１１は、上記放電対象である感光体ドラム１０に近接して配された帯電ローラにより、該帯電ローラと該感光体ドラムとの間の微小間隙において放電を発生して該感光体ドラムを帯電する。
また、これら放電装置は、電極にＤＣ成分のみを印加して放電させるものでもよいが、ＤＣ成分だけではなくＡＣ成分をも含むバイアスを印加してもよい。
【００７７】
また、上述した実施形態では、複数の潜像担持体である感光体ドラムを設けて、各感光体ドラムで形成された各色トナー像を記録材である記録紙に直接転写するカラー複写機について説明したが、本発明は、単一の潜像担持体を用いて、該潜像担持体上に順次形成される各色トナー像を転写材としての中間転写体に重ねて転写して最終的に記録材に転写するものなどに対しても適用することができる。
【００７８】
〔実施例〕
次に、本発明に係る光触媒物質を用いた複写機と、該光触媒物質を用いない従来の複写機とについて行った比較実験について説明する。双方の複写機は、光触媒物質を有するか否かの構成以外は同じ構成となっている。尚、双方の一様帯電手段としてはコロトロン帯電装置が使用され、転写手段としてはコロトロン転写装置が使用されている。本実験においては、これら複写機を、高温、高湿環境下に設置して約１万枚のコピーを行い、コピー後にこれら複写機を停止させてその環境下に一晩置いた。そして、翌朝、これら複写機を動作を再開して、そのコピー画像について観察した。
【００７９】
この観察の結果、従来の複写機においては画像が流れたような状態のコピー画像が得られた。これは、機内のＮＯｘが感光体ドラム上に降り積もり、そのＮＯｘが空気中の水分と反応して、ＨＮＯ３や、ＮＨ４ＮＯ３などの硝酸又は硝酸塩の化合物に変化したためと考えられる。このように感光体ドラム表面に硝酸又は硝酸塩の化合物が形成されると、該感光体ドラム表面の抵抗を低下させてしまう。この結果、上記感光体ドラム表面に電荷が与えられても、その電荷を該感光体ドラム上の所定位置に維持することができず、その電荷により形成される静電潜像が壊されてしまうことによるものと推測される。一方、これに対して光触媒物質を用いた本発明に係る複写機においては、画像が流れたような状態のコピー画像は現れず、高品質の画像が得られた。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、光触媒物質の還元作用により放電生成物を除去することができるので、画像が流れたような異常画像は発生せず、画像品質を向上させることができる新規なカラー画像形成装置を提供することができるという優れた効果がある。更に、ＮＯｘによる硝酸又は硝酸塩の膜を従来のように機械的に摺擦して削り取る必要がなくなり、像担持体の長寿命化を図ることができるという優れた効果もある。また、使用する光触媒物質に最適な波長の光を照射することができるので、該光触媒物質による放電生成物の分解効率を向上させ、より高い画像品質をえることができるという優れた効果もある。
特に、請求項２の発明によれば、クリーニング部材によって潜像担持体表面を劣化させることがないので、潜像担持体の寿命をより長くすることができるという優れた効果がある。
請求項２乃至１２の発明によれば、新たな部材や装置を設けることなく、放電により生成される放電生成物を除去することができるので、簡易な構成のカラー画像形成装置を提供することができるという優れた効果がある。更には、このように構成を簡易化することができるので、そのメンテナンス作業も軽減することができるという優れた効果もある。
特に、請求項３の発明によれば、光触媒物質に光を照射するための新たな部材や装置を設ける必要がなく、簡易な構成のカラー画像形成装置を提供することができるという優れた効果がある。
また、請求項４の発明によれば、放電発生箇所に最も近接した位置で放電生成物を除去することができるので、該放電生成物を効率よく分解でき、より高い画像品質をえることができるという優れた効果がある。
特に、請求項５乃至７の発明によれば、放電生成物を放電手段のケーシング外部に流出する前に該放電生成物を除去することができるので、より高い画像品質をえることができるという優れた効果がある。
また、請求項８乃至１２の発明によれば、より効率よく放電生成物を除去することができるので、より高い画像品質をえることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る複写機全体の概略構成図。
【図２】コロトロン式放電装置の概略構成図。
【図３】スコロトロン式放電装置の概略構成図。
【図４】同コロトロン式放電装置の他の構成例を示す概略構成図。
【図５】実施形態２に係る複写機の要部を示す概略構成図。
【図６】クリーナーレスシステムにおいて転写残トナーに与えられる物理的作用を説明する説明図。
【図７】クリーナーレスシステムにおいて現像領域の電位ポテンシャルを示す説明図。
【図８】二成分現像装置の概略構成図。
【図９】一成分現像装置の概略構成図。
【図１０】帯電装置の他の構成例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１ スキャナ部
２ プリンタ部
１０ 感光体ドラム
１１，１１１ 帯電装置
１２ 光書込ユニット
１３，１１３ 現像装置
１４ クリーニング装置
２０ 転写ユニット
２１ 転写ベルト
２２ 転写装置
２３ 分離装置
２４ ベルト除電装置
３０ コロトロン式放電装置
４０ スコロトロン式放電装置
３１，４１ ケーシング
３２，４２ 放電ワイヤ
３３，４３ 高圧電源
３４ 発光体
４４ グリッド
５０ 光触媒物質
６０ トナー
１００ 記録紙
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、放電対象に対して放電を行う放電手段を備えたカラー画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のカラー画像形成装置としては、光導電性物質を有する潜像担持体である感光体を帯電装置により均一帯電させ、該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、熱や圧力などを用いて紙上に転写されたトナー画像を定着することにより、カラー画像形成を行うものが知られている。このようなカラー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、コロナ放電等の放電を利用したの放電手段を用いるものがある。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、上記放電手段を用いるものがある。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、「ＮＯｘ」という。）やオゾンなどの放電生成物が発生する。
【０００３】
この放電生成物のうち、ＮＯｘ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像担持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、該像担持体表面の抵抗値が低くなる。これにより、像担持体である感光体ドラム上に形成された静電潜像が破壊され、形成画像の品質が低下してしまうという問題がある。特に、高湿環境下では、画像が流れたような異常画像が発生してしまう。
【０００４】
一方、上記放電生成物のうちオゾンは、放電の安定性を著しく低下させるという問題がある。また、このオゾンは、相手の物質を酸化させる能力が強く、像担持体に付着して静電特性を劣化させ、形成画像の品質を低下させる原因にもなるという問題もある。更には、このオゾンによって環境が悪化してしまうという問題もある。
【０００５】
特に、潜像担持体上に形成されたトナー像を転写材に１色ずつ重ねながら転写するカラー画像形成装置では、この転写材にトナーを重ねて転写していくときに、該転写材上に存在するトナー像のクーロン反発力に打ち勝つ必要があるため、その転写電界を段々と大きくしていく必要がある。このため、その転写電界を形成する放電手段による転写電流が次第に大きくなり、その放電生成物の発生量はモノクロ画像形成装置よりも多くなる。すなわち、このようなカラー画像形成装置においては、モノクロ画像形成装置よりも放電生成物による不具合が大きいものとなる。
【０００６】
また、各色のトナー像を形成するための潜像担持体をそれぞれ備え、記録材を搬送する搬送部材である転写ベルトで該記録材を搬送しながら該記録材に各潜像担持体上のトナー像を順次転写するカラー画像形成装置では、各潜像担持体を一様に帯電させる一様帯電手段が複数存在する。また、各潜像担持体から上記記録材にトナー像を転写する転写手段も複数存在する。更には、転写後に上記搬送ベルト上から上記記録材を分離させるための分離手段や、該搬送ベルトを除電する搬送部材除電手段などを存在する。従って、これらの手段にコロナチャージャ等の放電手段を用いた場合には、より多くの放電生成物が発生するため、その放電生成物による不具合がより大きいものとなる。
【０００７】
従来、上記放電生成物のうちＮＯｘに関しては、像担持体上に形成された硝酸又は硝酸塩の膜を、該像担持体上に残留した転写残トナーを回収するためのクリーニング手段を構成するブレードやブラシ等のクリーニング部材によって該像担持体を機械的に摺擦して削り取っていた。これにより、ＮＯｘによる異常画像の発生をある程度抑制することができていた。しかし、このようにクリーニング部材で像担持体表面上の膜を削り取る場合、該像担持体の寿命を低下させるという不具合がある。また、感光体のように表面に光導電層を有する像担持体においては、その光導電層の層厚が厚すぎると、像露光時に生じる光キャリアの拡散が多くなり、解像力が低下するという問題がある。この場合、高画質化を維持しつつ、像担持体の長寿命化を図ることができないという不具合も生じる。
【０００８】
一方で、このようなクリーニング手段を設けず、潜像担持体上に残留した転写残トナーを現像装置等を用いて回収するクリーナーレスシステムが提案されている。このクリーナーレスシステムでは、クリーニング装置を省いた分だけ装置を簡略化し、装置の小型化を図ることができる。また、このクリーナーレスシステムでは、ブレードやブラシ等のクリーニング部材で潜像担持体表面を削ってしまうこともないため、高画質化を維持しつつ、該潜像担持体の長寿命化を図ることもできる。このようなクリーナーレスシステムを適用した画像形成装置は、特開平１１−３０８９８号公報に開示されている。
【０００９】
しかし、このクリーナーレスシステムを適用した画像形成装置においては、従来硝酸又は硝酸塩の膜を削り取る機能も有していたクリーニング部材が存在しない。従って、このような硝酸又は硝酸塩の膜を他の方法により除去する必要性が生じる。その方法としては、上記潜像担持体周囲に配置された帯電装置、現像装置、転写装置のいずれかの装置に、硝酸又は硝酸塩の膜を削り取る機能を持たせる方法が考えられる。しかし、帯電装置及び転写装置の場合は、硝酸又は硝酸塩の膜を削るために該潜像担持体をかなり強い押圧力で押圧する接触式の帯電装置又は転写装置を使用しなければならない。このため、潜像担持体と接触する接触部材のトナーによる汚れや装置の寿命が短くなるという問題が生じる。また、現像装置の場合には、一成分現像剤又は二成分現像剤のいずれを用いるときであっても、現像機能、転写残トナーの回収機能、像担持体上の膜を削り取る機能をすべて満足させる成立条件が必要となる。しかし、この成立条件の設定は非常に困難であるという問題がある。また、この現像装置の場合においても装置の寿命が短くなるという問題が生じる。
【００１０】
また、硝酸又は硝酸塩の膜を除去する方法としては、上記潜像担持体上の硝酸又は硝酸塩の膜を削り取る新たな装置を設ける方法が考えられる。しかし、この方法では、その装置自体の機構、耐久性が新たな課題になり、かつ、その分のスペースが必要となる。従って、クリーナーレスシステムの本来の目的である装置の簡略化に反する結果になる。また、カラー画像形成装置においては、像担持体表面に形成された硝酸又は硝酸塩の膜を削り取ることがモノクロ画像形成装置以上に重要となるが、回収したトナーが混色してしまうという問題が生じるため、事実上、クリーナーレスシステムを採用することができない。
【００１１】
ところで、上述のように潜像担持体表面を削り取る方法ではない他の方法により、上記放電生成物による不具合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オゾンを排気手段によって機外に排気する方法を用いて、オゾンによる帯電特性の低下を防止する画像形成装置が特開平１０−３４００３０号公報に開示されている。また、特開平５−３０３２４４号公報には、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ＮＯｘが硝酸になるのを防ぐ画像形成装置が開示されている。更に、特開平９−１１４１９１号公報には、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。更にまた、特公平８−２３７１５号公報には、コロナ発生装置の構成部材であるシールド等にＮＯｘを中和するアルカリ性皮膜を被覆する方法を用いて、ＮＯｘを吸収するコロナ発生装置が開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、放電生成物であるオゾンは像担持体を酸化させて形成画像の品質を低下させる不具合を生じさせ、またＮＯｘは像担持体上に硝酸又は硝酸塩の膜を形成して形成画像の品質を低下させるという不具合を生じさせる。従来、これらの不具合を解決する種々の方法は提案されてきたが、上記特開平１０−３４００３０号公報の方法では、放電により生成された放電生成物であるオゾンを完全には排出しきれず、その一部は装置内に拡散してしまうため、オゾンによる問題を解決するための十分な効果が得られなかった。
【００１３】
また、ＮＯｘによる問題を解決する従来の方法において、上記特開平５−３０３２４４号公報の方法では、放電により生成された放電生成物が装置内に拡散してしまうため、硝酸又は硝酸塩の膜が像担持体上に形成されるのを防ぐための十分な効果が得られないという不具合がある。更に、この公報には、定着部のヒータによる暖気を利用する構成が開示されているが、この構成ではその暖気による熱によって現像装置内のトナーが凝集しやすくなり、このトナーが現像剤担持体に固着してしまうおそれがある。また、上記特開平９−１１４１９１号公報の方法では、放電装置の構造が複雑化してしまうという不具合がある。また、上記特公平８−２３７１５号公報の方法では、上記アルカリ性皮膜がＮＯｘを中和するときに消耗されてしまうため、十分な寿命が得られないという不具合がある。
【００１４】
一方で、従来では、ＮＯｘにより像担持体上に形成される硝酸又は硝酸塩の膜をクリーニング部材によって削り取ることで、該ＮＯｘによる問題を解決していたが、この方法では像担持体の寿命を低下させてしまうという不具合がある。
【００１５】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、第１の目的は、モノクロ画像形成装置よりも放電により生成される放電生成物を多く発生させるカラー画像形成装置において、その放電生成物を除去して、カラー画像の品質の向上及び像担持体の長寿命化を図ることができる新規なカラー画像形成装置を提案することである。第２の目的は、簡易な構成で、放電により生成される放電生成物を除去することができるカラー画像形成装置を提案することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、請求項１の発明は、放電対象に対して放電手段を備え、複数色の現像剤を用いて現像を行いカラー画像を形成するカラー画像形成装置において、上記放電手段の放電により生成された放電生成物を分解可能な光触媒物質を有する放電生成物分解手段と、該放電の際に、該光触媒物質を励起させる波長成分を有する光を該放電生成物分解手段に対して照射する発光体で構成された光照射手段とを設け、該放電生成物分解手段は、該放電手段の構成部材及び該発光体の表面に該光触媒物質をコーティングしたものであることを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、放電において発生する放電生成物を光触媒物質の作用によって分解することができる。すなわち、その放電生成物であるＮＯｘが、空気中等の水分と反応して硝酸を生成する前あるいは金属と反応して金属硝酸塩を生成する前に、またオゾンが像担持体と接触して酸化させる前に、該ＮＯｘ及びオゾンを除去することができる。従って、像担持体上に硝酸又は硝酸塩の膜が形成されたり、該像担持体が酸化したりするのを事前に防止することができる。また、このように像担持体上に硝酸又は硝酸塩の膜が形成されるのを防止することができるので、この膜を従来のように像担持体表面を機械的に摺擦して削り取る方法で除去する必要がなくなる。しかも、発光体によって上記光触媒物質中の電子を励起させるのに必要な光を該光触媒物質に照射するので、使用する光触媒物質に最も適した波長の光を選択することが可能となり、該光触媒物質に照射することができ、該光触媒物質に放電生成物を効率よく分解させることができる。
特に、請求項２の発明は、潜像担持体上に形成された潜像を現像する現像手段を備えた請求項１のカラー画像形成装置において、上記現像手段に、上記潜像担持体上に残留した転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段としての機能を付加したことを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、いわゆるクリーナーレスシステムを採用しているので、クリーニング手段としてのクリーニング装置を省いた分だけ装置を簡略化し、装置の小型化を図ることができる。また、このクリーナーレスシステムの場合、クリーニング部材によって潜像担持体表面を削ってしまうことがないため、該潜像担持体の表面劣化の心配はなくなる。尚、放電生成物であるＮＯｘは、上述のように光触媒物質によって事前に除去されるため、従来クリーナーレスシステムが有していた該ＮＯｘによる硝酸又は硝酸塩に関する問題を解消することができる。
上記第２の目的を達成するために、請求項３の発明は、請求項１又は２のカラー画像形成装置において、上記放電手段として発光を伴って放電を行う放電手段を用いたことを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、上記光触媒物質中の電子を励起させる光を照射する部材や装置を設ける必要がなくなる。
上記第２の目的を達成するために、請求項４の発明は、請求項１、２又は３のカラー画像形成装置において、上記放電手段を構成する構成部材に該放電手段の放電により生成された放電生成物を分解可能な光触媒物質を付与し、上記放電生成物分解手段は該構成部材を含むことを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、上記放電手段の放電により生成された放電生成物を分解可能な光触媒物質を有する放電生成物分解手段として、新たな部材や装置を設ける必要がない。また、上記放電手段を構成する構成部材を放電生成物分解手段として利用することで、その放電生成物を迅速に効率よく除去することが可能となる。
特に、請求項５の発明は、上記放電手段が、放電電極と、該放電電極を包囲して該放電を放電対象に対して行うための開口部を有するケーシングとを備えた放電装置である請求項４のカラー画像形成装置において、上記構成部材が該ケーシングであることを特徴とすることを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、コロナ放電器のような放電装置におけるケーシングに光触媒物質を有しているので、その放電生成物を該ケーシング内において迅速に除去することが可能となる。従って、その放電生成物がそのケーシングの外部に流出する前に該放電生成物を除去することができ、該放電生成物が上記放電装置の外部にある装置や部材等に及ぼす影響を更に低減することができる。
また、請求項６の発明は、上記放電手段が、放電電極と、該放電電極を包囲して該放電を放電対象に対して行うための開口部を有するケーシングとを備えた放電装置である請求項４又は５のカラー画像形成装置において、上記構成部材が該放電電極であることを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、放電装置の放電電極が光触媒物質を有しているので、その放電生成物を迅速に効率よく除去することが可能となる。従って、その放電生成物がそのケーシングの外部に流出する前に該放電生成物を除去することができ、該放電生成物が上記放電装置の外部にある装置や部材等に及ぼす影響を更に低減することができる。
また、請求項７の発明は、上記放電手段が、放電電極と、該放電電極を包囲して該放電を放電対象に対して行うための開口部を有し、該開口部にグリッドが形成されたケーシングとを備えた放電装置である請求項４、５又は６のカラー画像形成装置において、上記構成部材が該グリッドであることを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、スコロトロン式放電装置のような開口部にグリッドを有する放電装置を用い、そのグリッドに光触媒物質を有しているので、その放電生成物を迅速に効率よく除去することが可能となる。従って、その放電生成物がそのケーシングの外部に流出する前に該放電生成物を効率よく除去することができ、該放電生成物が上記放電装置の外部にある装置や部材等に及ぼす影響を更に低減することができる。
また、請求項８の発明は、上記潜像担持体を一様に帯電する一様帯電手段を備えた請求項４、５、６又は７のカラー画像形成装置において、上記放電手段が上記一様帯電手段がであることを特徴とするものである。
上述のように、放電生成物は、像担持体に対して悪影響を及ぼし、形成画像の品質の低下の原因となる。従って、この像担持体に近接した放電を伴う装置が、該像担持体に最も悪影響を及ぼし、画像形成の品質を低下させることになる。そこで、本請求項に係るカラー画像形成装置においては、像担持体である感光体等の潜像担持体に対向する一様帯電手段を構成する構成部材に光触媒物質を与え、該像担持体に最も悪影響を及ぼす可能性が高い部分の放電生成物を除去して、その悪影響を効率よく軽減することができる。
また、請求項９の発明は、像担持体上のトナー像を転写した後に該像担持体を除電する除電手段を備えた請求項４、５、６、７又は８のカラー画像形成装置において、上記放電手段が上記除電手段がであることを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、感光体や中間転写体等の像担持体に対向する除電手段を構成する構成部材に光触媒物質を与え、該像担持体に最も悪影響を及ぼす可能性が高い部分の放電生成物を除去して、その悪影響を効率よく軽減することができる。
また、請求項１０の発明は、像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段を備えた請求項４、５、６、７、８又は９のカラー画像形成装置において、上記放電手段が上記転写手段であることを特徴とするものである。
像担持体に近接した放電を伴う装置だけでなく、該像担持体から離れた放電を伴う装置であっても、その放電により生成された放電生成物が機内に分散して、該像担持体に悪影響を及ぼすことになる。そこで、本請求項に係るカラー画像形成装置においては、転写手段を構成する構成部材に光触媒物質を与え、該像担持体に悪影響を及ぼす可能性がある部分の放電生成物を除去して、その悪影響を軽減することができる。
また、請求項１１の発明は、像担持体上に形成されたトナー像を記録材上に転写した後に、該記録材を搬送する搬送部材から該記録材を分離させる分離手段を備えた請求項４、５、６、７、８、９又は１０のカラー画像形成装置において、上記放電手段が上記転写手段であることを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、分離手段を構成する構成部材に光触媒物質を与え、該像担持体に悪影響を及ぼす可能性がある部分の放電生成物を除去して、その悪影響を軽減することができる。
また、請求項１２の発明は、像担持体上に形成されたトナー像を、搬送部材によって搬送されてきた記録材上に転写した後に、該搬送部材を除電する搬送部材除電手段を備えた請求項４、５、６、７、８、９、１０又は１１のカラー画像形成装置において、上記放電手段が上記搬送部材除電手段であることを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、搬送部材除電手段を構成する構成部材に光触媒物質を与え、該像担持体に悪影響を及ぼす可能性がある部分の放電生成物を除去して、その悪影響を軽減することができる。
また、請求項１３の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２のカラー画像形成装置において、上記光触媒物質が酸化チタンであることを特徴とするものである。
このカラー画像形成装置においては、放電生成物との反応効率、安全性及び利用可能波長帯域の点から好適である酸化チタンを光触媒物質として用いることにより、該放電生成物を迅速に効率よく除去することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
以下、本発明をカラー画像形成装置であるカラー電子写真複写機（以下、単に「複写機」という。）に適用した一実施形態（以下、本実施形態を「実施形態１」という。）について説明する。
まず、本実施形態に係る複写機全体の構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る複写機の概略構成図である。この複写機は、画像読取部（以下、「スキャナ部」という。）１と画像形成部（以下、「プリンタ部」という。）２とから構成されている。
【００３４】
上記スキャナ部１では、コンタクトガラス３上に載せられた原稿４の画像を、図示しない照明ランプ、ミラー群５及びレンズ６を介してＣＣＤ７に結像し、該原稿のカラー画像情報を、例えばＢｌｕｅ（以下、「Ｂ」という。）、Ｇｒｅｅｎ（以下、「Ｇ」という。）、Ｒｅｄ（以下、「Ｒ」という。）の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。これにより得たＢ、Ｇ、Ｒの各画像信号は、その強度レベルに基づいて、図示しない画像処理部で色変換処理が行われる。この色変換処理によって、イエロー（以下、「Ｙ」という。）、シアン（以下、「Ｃ」という。）、マゼンタ（以下、「Ｍ」という。）、ブラック（以下、「Ｂｋ」という。）のカラー画像データが得られる。
【００３５】
上記プリンタ部２では、上記プリンタ部１で得られたカラー画像データに基づいて画像形成が行われる。本実施形態では、潜像担持体として、４つの感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）が設けられており、給紙部１５側からＹ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋに対応する感光体ドラムが同一平面上に配列している。各感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）は、それぞれに対して設けられた一様帯電手段としての帯電装置（１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋ）により、その表面を負極性に均一に帯電される。本実施形態の帯電においては、コロナ放電により電荷を発生させて上記感光体ドラム表面に散布する方式のものが用いられており、この帯電装置としては、コロトロン帯電装置やスコロトロン帯電装置などを用いることができる。
【００３６】
このように均一に帯電された各感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）は、Ｙ、Ｃ、Ｍ及びＢｋの各色で現像すべき画像データに基づいて、各感光体ドラムのそれぞれに対して設けられた光書込ユニット（１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｂｋ）によって、各画像データに対応した光書込が行われる。これにより、各感光体ドラム上に形成された静電潜像は、該感光体ドラムのそれぞれに対して設けられた現像手段としての現像装置（１３Ｙ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｂｋ）によって、負極性に帯電された各色トナーにより反転現像される。
【００３７】
このように現像されて各感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）上に形成された各色トナー像は、給紙部１５からレジストローラ１６を経て、各感光体ドラムと転写ユニット２０との間に形成される各転写領域に給紙供給される転写材としての記録材である記録紙１００に転写される。
【００３８】
この転写において、給紙された記録紙１００は、複数の支持部材である支持ローラによって張架された搬送部材としての転写ベルト２１に静電的に吸着し、該転写ベルトの移動に伴って搬送される。この転写ベルト２１は、ポリエステルフィルムなどの誘電体から形成されている。各感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）上に形成されたそれぞれのトナー像は、各感光体ドラムと対向するように転写ベルト２１の裏面側にそれぞれ配置された転写手段としての転写装置（２２Ｙ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｂｋ）によって、上記記録紙１００上に重ね合わされて転写される。具体的には、各転写装置（２２Ｙ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｂｋ）によって、上記転写ベルト２１が正極性に帯電されることにより、各感光体ドラム上の負帯電トナーが該転写ベルト側に静電力により引き寄せられ、上記記録紙１００に転写される。
【００３９】
このように各色トナー像が転写された記録紙１００は、上記転写ベルト２１表面に対向するように設けられ、定着手段としての定着装置２６側に端部に配置された分離手段としての分離装置２３によって、該転写ベルト上から分離させる。この分離装置２３は、上記転写ベルト２１によって搬送されてきた記録紙１００の上面側すなわちトナー画像が転写された面側から、負極性のＡＣコロナ放電を行う。これにより、上記記録紙１００に蓄積された電荷を除電して中和し、該記録紙が上記転写ベルト２１から分離する際に発生する剥離放電によるトナーのチリを防止する。
【００４０】
このようにして、上記転写ベルト２１から分離された記録紙１００は、上記定着装置２６に入り込み、該記録紙上のトナー画像が定着されることによりカラー画像が得られる。尚、上記記録紙１００の分離後、上記転写ベルト２１は、搬送部材除電手段としてのベルト除電装置２４により除電されて初期化される。このベルト除電装置２４は、上記転写ベルト２１の両面から負極性のＡＣコロナ放電を行い、該転写ベルトの蓄積電荷を除電して中和する。そして、このように除電された転写ベルト２１は、クリーニング手段としてのクリーニングユニット２５により、該転写ベルト上に残留した残留トナーがクリーニングされる。
【００４１】
また、転写後に各感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）上に残留した転写残トナーは、各感光体ドラムに対して設けられたクリーニング手段としてのクリーニング装置（１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｂｋ）により除去される。このクリーニング装置には、クリーニング部材としてのクリーニングブレードが設けられており、該クリーニングブレードは上記感光体ドラム上の転写残トナーを削り取ることにより、該感光体ドラム表面をクリーニングする。そして、クリーニングされた感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）は、上記帯電装置（１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋ）によってその表面を再び均一に帯電され、次の画像形成工程に移行する。
【００４２】
次に、本発明の特徴部分である帯電装置（１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋ）、転写装置（２２Ｙ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｂｋ）、分離装置２３及びベルト除電装置２４として用いられる放電手段としての放電装置の構成について説明する。これらの装置としては、コロトロン方式やスコロトロン方式の放電装置などを利用することができる。
【００４３】
図２は、コロトロン式放電装置の概略構成図である。このコロトロン式放電装置３０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３１と、該ケーシング内部の中央付近に配置された放電電極としての放電ワイヤ３２と、該放電ワイヤに所定の高電圧を印加する高圧電源３３とから構成されている。このコロトロン式放電装置３０は、上記高圧電源３３が上記放電ワイヤ３２に電圧を印加することにより、該放電ワイヤでコロナ放電を発生させる。上記ケーシング３１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、上記コロトロン式放電装置３０の放電安定性を向上させている。尚、上記放電ワイヤ３２としては、例えばタングステンを使用することができる。
【００４４】
図３は、スコロトロン式放電装置の概略構成図である。このスコロトロン式放電装置４０も、上記コロトロン式放電装置３０と同様に、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４１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４２と、該放電ワイヤに所定の高電圧を印加する高圧電源４３とから構成されている。しかし、このスコロトロン式放電装置４０の開口部には、グリッド４４が設けられている点で上記コロトロン式放電装置３０と異なる。このグリッド４４には、バリスタ４５から所定の電圧が印加されている。尚、ケーシング４１及び放電ワイヤ４２の材質などは上記コロトロン式放電装置３０の場合と同様である。このスコロトロン式放電装置４０は、上記放電ワイヤ４２で発生するコロナ放電によるイオン流を上記グリッド４４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。
【００４５】
本実施形態において使用されるこのような放電装置は、その構成部材のうちの少なくとも１つに、その放電により生成されるオゾンやＮＯｘなどの放電生成物を分解可能な光触媒物質５０が与えられている。この光触媒物質５０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ＮＯｘ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５０としては、ＴｉＯ２等の半導体物質を用いることができる。
【００４６】
上記光触媒物質５０は、上述した放電装置の放電電極で発生する放電により生成される放電生成物を分解するためにあるので、この放電電極に近接した領域に配置するのが好ましい。具体的には、上記放電装置としてコロトロン式放電装置３０を適用する場合、上記光触媒物質を少なくとも放電ワイヤ３２に対向するケーシング３１面に与えるのがよい。また、上記放電装置として上記スコロトロン式放電装置４０を適用する場合には、上記光触媒物質を少なくとも放電ワイヤ４２に対向するケーシング４１面及びグリッド４４面に与えるのがよい。また、放電を発生させる放電ワイヤ（３２，４２）の材料中にも上記光触媒物質を混入してもよい。この構成によれば、その放電生成物を更に効率よく除去することが可能となる。
【００４７】
尚、本実施形態では、上記帯電装置（１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋ）及び転写装置（２２Ｙ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｂｋ）として、上記コロトロン式放電装置３０又はスコロトロン式放電装置４０を用い、これらのうちの少なくとも１つの装置の構成部材を放電生成物除去手段として使用する。また、上記分離装置２３及びベルト除電装置２４としては、コロトロン式放電装置３０を用いる。尚、本発明は、これら放電装置に限定されるものではない。
【００４８】
次に、上記光触媒物質の作用について説明する。
本実施形態で使用するＴｉＯ２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ＮＯｘを還元分解する。
【００４９】
このようにオゾンやＮＯｘを還元分解する光触媒物質５０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。この中でも特に、アナターゼ型ＴｉＯ２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。
【００５０】
このような光触媒物質５０を、上述した放電装置の構成部材に与える方法としては、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。これらの方法を用いることにより、上記構成部材である、ケーシング（３１，４１）や放電ワイヤ（３２，４２）、スコロトロン式放電装置の場合にはグリッド４４の表面上の一部又は全部に直接形成することができる。
【００５１】
また、これら構成部材とは別体の基板上に光触媒物質５０からなる膜が形成し、その基板を上記ケーシング（３１，４１）や上記グリッド４４に接着するようにしてもよい。更に、市販されている光触媒微粉末を、上記ケーシング（３１，４１）、上記放電ワイヤ（３２，４２）、上記グリッド４４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。
【００５２】
本実施形態のように放電装置の構成部材に光触媒物質を与えた構成の場合、ケーシング（３１，４１）の内部でその放電生成物を分解することができる。従って、この放電生成物がその放電装置外にある感光体ドラム１０等の部材や他の装置に接触する前に該放電生成物を除去することができる。これにより、この放電生成物がこれら部材や装置に及ぼす悪影響を、未然に防止することができる。尚、本実施形態では、このように放電を行う放電装置の構成部材に光触媒物質を与えた構成について説明したが、このような構成部材に与えるのではなく、光触媒物質が与えられた他の部材を別途設けるようにしてもよい。尚、このような部材は、放電を行う装置に近接して配置するのが好ましい。
【００５３】
このような光触媒物質は、上述したように、該光触媒物質中における価電子帯の電子が伝導帯に励起される波長成分を有する光が照射されないと放電生成物を分解することはできない。そこで、上記光触媒物質が与えられた構成部材に光を照射するための光照射手段が必要となる。本実施形態では、紫色に近い発光を伴ってコロナ放電を行う放電装置を使用しており、このコロナ放電では紫外線も放射される。そこで、本実施形態では、この紫外線を光照射手段として使用している。この構成により、上記放電装置でコロナ放電が発生すると、その放電により紫外線が放射されて該放電装置の構成部材に与えられた光触媒物質５０中の電子が励起する。そして、その励起した電子の作用により放電生成物が分解される。
【００５４】
本実施形態では、上記光照射手段としてコロナ放電の際に放射される紫外線を利用したが、他の構成例として、図４に示すように、当該光触媒物質に適用可能な光を放射する光照射手段としての発光体であるランプ３４を別途設けてもよい。尚、図４では、上記ランプ３４をケーシング３１の内部に配置した構成としたが、該ランプは必ずしも該ケーシング内部にある必要はなく、該ケーシングの外部に配置してもよい。この場合、上記ランプ３４によって上記ケーシング３１内部の電界分布が乱されることがないので、上記放電ワイヤ３２からの放電を安定させることができる。更に、このようにランプ３４をケーシング３１外部に配置すれば、該ランプの大きさや形状に関する制限が緩和され、低コスト化を図ることができる。
【００５５】
上記ランプ３４としては、例えば光触媒物質としてｎ型半導体のＴｉＯ2を使用している場合には、４００ｎｍ以下の波長を有する光を照射するものを利用することができる。このようなランプ３４としては、通常の蛍光灯、ハロゲンランプ、紫外線ランプなどを用いることができる。特に、紫外線ランプを用いるとより高い効果を得ることができる。また、上記発光体の表面にｎ型半導体の光触媒物質をコーティングすると、該発光体にコーティングされた光触媒物質によって、該発光体に接触した放電生成物を分解することもできる。このような発光体を利用した場合、使用する発光体を適宜選択することにより、光触媒物質に照射する光の波長を選択することが可能となるので、光触媒物質の材料特性などの条件によって最適な波長の光を選択することができる。
【００５６】
以上、本実施形態においては、放電装置の構成部材に与えられた光触媒物質５０が該放電装置で発生したコロナ放電により光が照射されると、該光触媒物質が活性化して還元作用を発揮し、オゾンやＮＯｘ等の放電生成物を分解することができる。従って、このような放電装置を適用した帯電装置（１１Ｙ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｂｋ）、転写装置（２２Ｙ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｂｋ）、分離装置２３及びベルト除電装置２４のケーシング（３１，４１）内で発生した放電生成物は、該ケーシング内部からその外部に流出する前に、該ケーシング内で上記光触媒物質５０によって効率的に分解される。
【００５７】
この結果、放電生成物であるオゾンが、例えば、上記感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）表面を酸化して形成画像の画質を悪化させたり、当該複写機の外部に流出して環境を悪化させる等の問題を防止することができる。また、放電生成物であるＮＯｘによる硝酸又は硝酸塩が、上記感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）表面に付着し、高湿環境下での画像流れ等の異常画像の発生を防止することができる。また、低湿環境化の場合、上記放電ワイヤ（３２，４２）の表面抵抗が大きくなり、偶発的に大きい放電が発生してしまうおそれがあるが、上述のようにＮＯｘを除去することで、その放電ムラも防止することもできる。
【００５８】
また、本実施形態では、上記感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）表面に硝酸又は硝酸塩が付着する量を、従来に比べて少なくすることができるか、あるいはほとんどなくすことができる。従って、その感光体ドラム表面をクリーニングするクリーニング装置（１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｂｋ）は、硝酸又は硝酸塩の膜を削り取る必要があった従来のクリーニング装置に比べて、そのクリーニングブレードの押圧力を低下させることができ、上記感光体ドラムの寿命を長くすることが可能となる。
【００５９】
〔実施形態２〕
次に、本発明を上記実施形態１と同様の複写機に適用した他の実施形態（以下、本実施形態を「実施形態２」という。）について説明する。
上記実施形態の構成では、各感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）上に残留した転写残トナーを、クリーニング装置（１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｂｋ）のクリーニングブレードによって削り取っていた。この場合、従来よりも感光体ドラムの寿命を長くすることができるが、それでも該感光体ドラムに対して転写残トナーを削り取る分の押圧力を加えなければならない。そこで、実施形態２では、上記クリーニング装置を設けずに、上記感光体ドラム上の転写残トナーを回収するクリーナーレスシステムを適用した複写機について説明する。
【００６０】
図５は、本実施形態に係る複写機に設けられた４つの感光体ドラム（１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｂｋ）のうちの１つの概略構成図である。この複写機は、感光体ドラム１０Ｙの周囲にクリーニング装置が設けられていない点を除いて、上記実施形態に係る複写機とほぼ同様の構成である。この複写機は、転写後に上記感光体ドラム１０Ｙ上に残留した転写残トナーをそのまま該感光体ドラムの回転に従って移動させ、現像手段としての現像装置１１３Ｙで回収される。そして、その現像装置１１３Ｙで回収された転写残トナーは、再び現像に寄与する。
【００６１】
ここで、クリーナーレスシステムにおいて、上記残留トナーが受ける物理的作用について説明する。
図６は、上記転写残トナーに与えられる物理的作用を説明する説明図である。上記現像装置１１３Ｙの現像により形成された上記感光体ドラム１０Ｙ上のトナー像６０ａは、上記転写装置２２Ｙによってそのトナーと逆極性の電荷が付与された記録紙１００上にクーロン力により転写される。また、記録紙１００上に転写されなかったトナーは、上記感光体ドラム１０Ｙ上に転写残トナー６０ｂとして残留する。この転写の際、上記記録材１００に付与された電荷の一部がトナーに注入されることがある。従って、上記転写残トナー６０ｂの中には、正規の電荷を有するトナーと、その転写によって極性が転換したトナーとを含むことになる。
【００６２】
上記転写後、上記転写残トナー６０ｂは感光体ドラム１０Ｙの回転に伴って搬送されて、該感光体ドラム表面を均一な電位に揃えるための帯電装置１１Ｙにより電荷が与えられる。これにより、正負の両極性を有していた転写残トナー６０ｂの極性が同じ極性に揃えられる。尚、本実施形態におけるクリーナーレスシステムでは、感光体ドラム１０Ｙ表面の帯電極性と、トナーの正規帯電極性とが同じ極性となっている。
【００６３】
尚、本実施形態では、上記感光体ドラム１０Ｙ表面が上記帯電装置１１Ｙにより負極性に帯電され、上記現像装置１１３Ｙ中のトナーは負極性に帯電されている。このとき、記録紙１００は、上記転写装置２２Ｙによって正極性の電荷が付与される。従って、転写の際に極性が正極性に反転した転写残トナー６０ｂは、上記帯電装置１１Ｙの帯電領域を通過することにより正規極性である負極性に戻される。
【００６４】
このようにして上記感光体ドラム１０Ｙを１周して上記現像装置１１３Ｙに達した転写残トナー６０ｃは、該感光体ドラムの表面電位と該現像装置により与えられた現像バイアスとの差に従って、該現像装置に回収されるか或いはそのまま該感光体ドラム上に残留する。この感光体ドラム１０Ｙ上に残留したトナーは、トナー像の一部となって次の画像形成工程の画像形成に寄与する。
【００６５】
図７は、上記現像装置１１３Ｙの現像領域における電位ポテンシャルを説明する図である。この図において、現像領域中の感光体ドラム１０Ｙの表面における静電潜像が形成されない非露光部の電位をＶＨ、静電潜像が形成される露光部の電位をＶＬ、上記現像装置１１３Ｙにより与えられる現像バイアスをＶＢで示している。
【００６６】
例えば、上記ＶＨを−５００Ｖとし、ＶＬを−１００Ｖとし、ＶＢを−３５０Ｖとした場合について説明すると、上記転写残トナー６０ｃのうち図７中Ａで示す非露光部にあるトナーＡは、上記帯電装置１１ＹによってＶＨと同じ−５００Ｖに帯電している。従って、このトナーＡには、|ＶＨ−ＶＢ|＝１５０Ｖだけ、ポテンシャルの低い現像装置１１３Ｙ側に移動しようとするクーロン力が働き、該現像装置に回収される。一方、上記転写残トナー６０ｃのうち図７中Ｂで示す露光部にあるトナーＢも、上記トナーＡと同様に−５００Ｖに帯電されているが、このトナーＢには、|ＶＢ−ＶＬ|＝２５０Ｖだけ、ポテンシャルの低い感光体ドラム１０Ｙ側に留まろうとするクーロン力が働き、上記現像装置１１３Ｙから現像されるトナーＣとともにトナー像を形成する。
【００６７】
以上のようにして、実施形態２では、クリーナーレスシステムを採用することによりクリーニング装置を設ける必要がなくなるので、そのクリーニングブレードによって感光体ドラム表面を劣化させることがなくなる。従って、上記感光体ドラムの寿命を大幅に延ばすことが可能となる。また、クリーニング装置を省いた分だけ、低コスト化、作像エンジン又はカートリッジの小型化を実現することができる。
【００６８】
上述した実施形態１及び２において使用される現像装置は、一成分現像であっても二成分現像であってもよい。上記実施形態２のようにクリーナーレスシステムを採用した複写機では、一成分現像又は二成分現像のいずれの場合でも、感光体ドラム上の転写残トナーを現像装置で回収する際にクーロン力を利用するが、その効果を高めるために、その現像剤あるいはトナーを該感光体ドラム表面に接触させながら現像を行なう接触現像方式を採用するのが好ましい。この現像の際には、ＤＣ成分だけでなく、様々な波形を有するＡＣ成分を含む現像バイアスを印加してもよい。
【００６９】
図８は、二成分現像剤を用いた現像装置の一例を示す概略構成図である。
この現像装置２００には、現像スリーブ２０１が設けられている。この現像スリーブ２０１は、アルミニウムやステンレスなどの非磁性導電性部材で形成されており、その表面はサンドブラストなどで適度な凹凸が設けられている。また、この現像スリーブ２０１の内部に複数の固定磁石２０３が設けられている。この現像スリーブには、図示しない電源から現像バイアスが印加されるようになっている。この現像装置２００の内部に形成された現像剤溜りＡには、現像剤を互いに逆方向に移動させながら撹拌する２本の撹拌部材２０４が設けられている。また、上記現像スリーブ２０１に担持された現像剤を規制するためのドクターブレード２０２も設けられている。
【００７０】
この現像装置２００において、現像によりトナーが消費されると、それに相当する量のトナーがトナーボトル２０５から補給される。補給されたトナーは上記撹拌部材２０４によって上記現像剤溜りＡ内の現像剤と混合される。そして、２本の撹拌部材２０４によって撹拌・搬送された現像剤が上記現像スリーブ２０１近傍に到達したら、その現像剤は上記固定磁石２０３の作用により該現像スリーブに汲み上げられる。この汲み上げられた現像剤は、上記ドクターブレード２０２の下流側で対流して、そのトナーとキャリアとが混合し、該トナーは十分かつ均一に帯電される。
【００７１】
上記ドクターブレード２０２により規制された現像剤は、上記感光体ドラム１０と対向する現像領域で固定磁石２０３により穂立ち状態となり、その穂が該感光体ドラム１０に接触する。そして、トナーは、上記現像スリーブ２０１と上記感光体ドラム１０上に形成された静電潜像との間の電界によって、該静電潜像側に移動し、現像が行われる。
【００７２】
この二成分現像剤としては、例えば、粒径５０μｍのフェライト粒子を芯材とし、その表面をシリコン樹脂でコートしたキャリアと、質量平均粒径が７．５μｍであってカーボンブラックで着色されている熱可塑性樹脂を主成分とするトナーとを、トナー濃度５ｗｔ％で混合したものを用いることができる。
【００７３】
図９は、一成分現像剤を用いた現像装置の一例を示す概略構成図である。
この現像装置３００には、現像スリーブ３０１が設けられている。この現像スリーブ３０１は、適度な弾性を有するゴムなどの導電性部材で形成されている。また、この現像スリーブには、図示しない電源から現像バイアスが印加されるようになっている。この現像スリーブ３０１に接触するようにトナー供給ローラ３０４が配置されている。この接触部分において、トナーと上記現像スリーブ３０１との接触帯電や電荷注入により、該トナーに電荷が付与される。そして、このトナーと現像スリーブ３０１との間にクーロン力が発生し、該トナーが該現像スリーブ上に担持される。このとき、必要に応じて、上記トナー供給ローラ３０４にもバイアスを印加してもよい。
【００７４】
また、上記現像スリーブ３０１に担持されたトナーは、トナー層形成ブレード３０２により規制され、該現像スリーブ上に薄層化されてトナー層を形成し、上記感光体ドラム１０と対向する現像領域に搬送される。そして、この現像領域において、上記トナー層が上記感光体ドラム１０表面に接触し、該現像スリーブと該感光体ドラム上に形成された静電潜像との間の電界によって、そのトナーが該静電潜像側に移動し、現像が行われる。
【００７５】
この一成分現像剤としては、例えば、質量平均粒径が７．５μｍであってカーボンブラックで着色されている熱可塑性樹脂を主成分とするトナーを利用いることができる。尚、トナーに磁性体を含有させ、上記現像スリーブに磁石を内包させてた構成とし、磁気力を利用してトナー層の形成・搬送するものも利用することができる。
【００７６】
尚、上述した２つの実施形態では、放電ワイヤを放電電極とするコロトロン式あるいはスコロトロン式の放電装置について説明したが、これに限らず、放電対象に端部が向いた構造の針状電極を有する放電装置や、微細構造で構成された電極を有する放電装置、あるいは放電対象に近接したローラ状、板状、ブラシ状等の電極を有する装置なども適用することができる。尚、ローラ状電極を有する放電装置を上記帯電装置に適用したものを図１０に例示する。この帯電装置１１１は、上記放電対象である感光体ドラム１０に近接して配された帯電ローラにより、該帯電ローラと該感光体ドラムとの間の微小間隙において放電を発生して該感光体ドラムを帯電する。
また、これら放電装置は、電極にＤＣ成分のみを印加して放電させるものでもよいが、ＤＣ成分だけではなくＡＣ成分をも含むバイアスを印加してもよい。
【００７７】
また、上述した実施形態では、複数の潜像担持体である感光体ドラムを設けて、各感光体ドラムで形成された各色トナー像を記録材である記録紙に直接転写するカラー複写機について説明したが、本発明は、単一の潜像担持体を用いて、該潜像担持体上に順次形成される各色トナー像を転写材としての中間転写体に重ねて転写して最終的に記録材に転写するものなどに対しても適用することができる。
【００７８】
〔実施例〕
次に、本発明に係る光触媒物質を用いた複写機と、該光触媒物質を用いない従来の複写機とについて行った比較実験について説明する。双方の複写機は、光触媒物質を有するか否かの構成以外は同じ構成となっている。尚、双方の一様帯電手段としてはコロトロン帯電装置が使用され、転写手段としてはコロトロン転写装置が使用されている。本実験においては、これら複写機を、高温、高湿環境下に設置して約１万枚のコピーを行い、コピー後にこれら複写機を停止させてその環境下に一晩置いた。そして、翌朝、これら複写機を動作を再開して、そのコピー画像について観察した。
【００７９】
この観察の結果、従来の複写機においては画像が流れたような状態のコピー画像が得られた。これは、機内のＮＯｘが感光体ドラム上に降り積もり、そのＮＯｘが空気中の水分と反応して、ＨＮＯ３や、ＮＨ４ＮＯ３などの硝酸又は硝酸塩の化合物に変化したためと考えられる。このように感光体ドラム表面に硝酸又は硝酸塩の化合物が形成されると、該感光体ドラム表面の抵抗を低下させてしまう。この結果、上記感光体ドラム表面に電荷が与えられても、その電荷を該感光体ドラム上の所定位置に維持することができず、その電荷により形成される静電潜像が壊されてしまうことによるものと推測される。一方、これに対して光触媒物質を用いた本発明に係る複写機においては、画像が流れたような状態のコピー画像は現れず、高品質の画像が得られた。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、光触媒物質の還元作用により放電生成物を除去することができるので、画像が流れたような異常画像は発生せず、画像品質を向上させることができる新規なカラー画像形成装置を提供することができるという優れた効果がある。更に、ＮＯｘによる硝酸又は硝酸塩の膜を従来のように機械的に摺擦して削り取る必要がなくなり、像担持体の長寿命化を図ることができるという優れた効果もある。また、使用する光触媒物質に最適な波長の光を照射することができるので、該光触媒物質による放電生成物の分解効率を向上させ、より高い画像品質をえることができるという優れた効果もある。
特に、請求項２の発明によれば、クリーニング部材によって潜像担持体表面を劣化させることがないので、潜像担持体の寿命をより長くすることができるという優れた効果がある。
請求項２乃至１２の発明によれば、新たな部材や装置を設けることなく、放電により生成される放電生成物を除去することができるので、簡易な構成のカラー画像形成装置を提供することができるという優れた効果がある。更には、このように構成を簡易化することができるので、そのメンテナンス作業も軽減することができるという優れた効果もある。
特に、請求項３の発明によれば、光触媒物質に光を照射するための新たな部材や装置を設ける必要がなく、簡易な構成のカラー画像形成装置を提供することができるという優れた効果がある。
また、請求項４の発明によれば、放電発生箇所に最も近接した位置で放電生成物を除去することができるので、該放電生成物を効率よく分解でき、より高い画像品質をえることができるという優れた効果がある。
特に、請求項５乃至７の発明によれば、放電生成物を放電手段のケーシング外部に流出する前に該放電生成物を除去することができるので、より高い画像品質をえることができるという優れた効果がある。
また、請求項８乃至１２の発明によれば、より効率よく放電生成物を除去することができるので、より高い画像品質をえることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係る複写機全体の概略構成図。
【図２】コロトロン式放電装置の概略構成図。
【図３】スコロトロン式放電装置の概略構成図。
【図４】同コロトロン式放電装置の他の構成例を示す概略構成図。
【図５】実施形態２に係る複写機の要部を示す概略構成図。
【図６】クリーナーレスシステムにおいて転写残トナーに与えられる物理的作用を説明する説明図。
【図７】クリーナーレスシステムにおいて現像領域の電位ポテンシャルを示す説明図。
【図８】二成分現像装置の概略構成図。
【図９】一成分現像装置の概略構成図。
【図１０】帯電装置の他の構成例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１ スキャナ部
２ プリンタ部
１０ 感光体ドラム
１１，１１１ 帯電装置
１２ 光書込ユニット
１３，１１３ 現像装置
１４ クリーニング装置
２０ 転写ユニット
２１ 転写ベルト
２２ 転写装置
２３ 分離装置
２４ ベルト除電装置
３０ コロトロン式放電装置
４０ スコロトロン式放電装置
３１，４１ ケーシング
３２，４２ 放電ワイヤ
３３，４３ 高圧電源
３４ 発光体
４４ グリッド
５０ 光触媒物質
６０ トナー
１００ 記録紙
Claims (13)
- 放電対象に対して放電手段を備え、
複数色の現像剤を用いて現像を行いカラー画像を形成するカラー画像形成装置において、
上記放電手段の放電により生成された放電生成物を分解可能な光触媒物質を有する放電生成物分解手段と、
該放電の際に、該光触媒物質を励起させる波長成分を有する光を該放電生成物分解手段に対して照射する発光体で構成された光照射手段とを設け、
該放電生成物分解手段は、該放電手段の構成部材及び該発光体の表面に該光触媒物質をコーティングしたものであることを特徴とするカラー画像形成装置。 - 潜像担持体上に形成された潜像を現像する現像手段を備えた請求項１のカラー画像形成装置において、
上記現像手段に、上記潜像担持体上に残留した転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段としての機能を付加したことを特徴とするカラー画像形成装置。 - 請求項１又は２のカラー画像形成装置において、
上記放電手段として発光を伴って放電を行う放電手段を用いたことを特徴とするカラー画像形成装置。 - 請求項１、２又は３のカラー画像形成装置において、
上記放電手段を構成する構成部材に該放電手段の放電により生成された放電生成物を分解可能な光触媒物質を付与し、
上記放電生成物分解手段は該構成部材を含むことを特徴とするカラー画像形成装置。 - 上記放電手段が、放電電極と、該放電電極を包囲して該放電を放電対象に対して行うための開口部を有するケーシングとを備えた放電装置である請求項４のカラー画像形成装置において、
上記構成部材が該ケーシングであることを特徴とするカラー画像形成装置。 - 上記放電手段が、放電電極と、該放電電極を包囲して該放電を放電対象に対して行うための開口部を有するケーシングとを備えた放電装置である請求項４又は５のカラー画像形成装置において、
上記構成部材が該放電電極であることを特徴とするカラー画像形成装置。 - 上記放電手段が、放電電極と、該放電電極を包囲して該放電を放電対象に対して行うための開口部を有し、該開口部にグリッドが形成されたケーシングとを備えた放電装置である請求項４、５又は６のカラー画像形成装置において、
上記構成部材が該グリッドであることを特徴とするカラー画像形成装置。 - 上記潜像担持体を一様に帯電する一様帯電手段を備えた請求項４、５、６又は７のカラー画像形成装置において、
上記放電手段が上記一様帯電手段がであることを特徴とするカラー画像形成装置。 - 像担持体上のトナー像を転写した後に該像担持体を除電する除電手段を備えた請求項４、５、６、７又は８のカラー画像形成装置において、
上記放電手段が上記除電手段がであることを特徴とするカラー画像形成装置。 - 像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段を備えた請求項４、５、６、７、８又は９のカラー画像形成装置において、
上記放電手段が上記転写手段であることを特徴とするカラー画像形成装置。 - 像担持体上に形成されたトナー像を記録材上に転写した後に、該記録材を搬送する搬送部材から該記録材を分離させる分離手段を備えた請求項４、５、６、７、８、９又は１０のカラー画像形成装置において、
上記放電手段が上記転写手段であることを特徴とするカラー画像形成装置。 - 像担持体上に形成されたトナー像を、搬送部材によって搬送されてきた記録材上に転写した後に、該搬送部材を除電する搬送部材除電手段を備えた請求項４、５、６、７、８、９、１０又は１１のカラー画像形成装置において、
上記放電手段が上記搬送部材除電手段であることを特徴とするカラー画像形成装置。 - 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１又は１２のカラー画像形成装置において、
上記光触媒物質が酸化チタンであることを特徴とするカラー画像形成装置。
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