JP5016939B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
<画像形成装置の説明>
図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を概略的に示す図である。ここでは、画像形成装置の一例として、電子写真方式のカラーレーザービームプリンタ100を取り上げる。
図5は、図4における濃度センサの構成図である。
光触媒フィルムとは、特開平10−278168号公報に記載されているような、有機系の基層とバリアー層、光触媒層とで構成される、一般的な光触媒フィルムである。
基層:ポリエチレンテレフタレート
蒸着層(バリアー層):アルミニウム
光触媒層:酸化チタン+シリカ(シリカゾル)
を主原料にした、光触媒フィルムである。このとき、透過率の目安は90%以上であると望ましい。
光触媒は、建築、自動車、もちろん画像形成装置等で多数採用されており、公知の技術なので詳細は省略するが、本実施の形態での光触媒効果をここでは説明する。
上記光触媒フィルムは、以下の特性を持つ。
(1)有機物を分解する。
(2)超親水性。
センサに付着する不要物として、トナー、シリコーンオイルやワックス、紙粉、塵やほこり等が挙げられる。トナー、紙粉、塵やほこりは静電気で付着し、シリコーンオイルは揮発されたオイルが冷えたセンサに付着することで固着する。
各社、製品安全データシート(MSDS)に記載されているように、トナーに含有している成分とその重量%が記載されている。
光触媒反応で分解可能な材料は、有機物(有機化合物)に限られる。有機物とは、その成分にC(カーボン)を含む化合物や酸化還元反応を起こす物質と言われるが、一酸化炭素や二酸化炭素といった炭素化合物、炭酸塩等の単純な化合物は有機物に分類されない。よって、カーボンブラックは分子式でCであり、無機物である。
O2 + e− → O2−
次に、正孔と反応される(酸化反応)。
生成された酸素原子Oは、別の励起したマイナスの電荷を帯びた電子(e−)と反応する。
さらに、原子状酸素は空気中の酸素と反応する。
上記 O−、O2−、O3−は活性酸素種と呼ばれ、非常に不安定であり、化学反応を起こしやすい。上記と特性を強い酸化力ともいう。この酸化力によって、有機物を分解し、最終的には無機物にまで分解する。
トナーの含有量の最も多い、ポリエステル樹脂(ここではポリエチレンテレフタレートで考える)は、テレフタル酸と、エチレングリコールの重縮合によって得られることが知られている。分子式では以下のようになり、有機物であることが理解できよう。
正確な分解時間は把握しにくいが、酸化チタンを用いて利用効率を高めるためには、バンドキャップに適した波長の多く光を酸化チタンに当てるべきである。多くの光とは、放射束(ワット)が高いことを意味する。光密度を高め、多くの酸化チタンに光子を与えることが重要である。
光触媒効果を得るためには、多くの紫外線を酸化チタンに照射しなければならない。図7は、図5の濃度センサにおいて、紫外線を中間転写体に当てたときの概略反射特性を示す図である。
濃度センサ111として、2種類のセンサを用意した。保護シート502のみが違っており、ひとつは上記光触媒フィルム、もうひとつは光触媒フィルムと同じ基材であるポリエチレンテレフタレートのみの構成である。この2つのセンサを主走査方向中央部に並べて配置し、実験を行った。両者ともに清掃部材をシャッター404に取り付けている。
光触媒フィルムも万能ではなく、センサ光量が初期値である1.5Vで安定していない理由として、汚れに対して分解力が追いついていないことが言える。また、どちらも清掃部材(シャッター404に取り付けられている)を有していることから、シリコーンオイル等、清掃部材では取りきれない汚れが付着していると考えられる。従来、このような汚れはエタノールで落としていたが、耐薬品性の弱いセンサ部品や保護部材等では白濁化が問題となる。サービスマン等から水での清掃を要望されていた。
図9は、図1の画像形成装置における初期の通常連続画像形成動作と一定時間経過後の連続画像形成動作のタイミング図である。
以上説明したように、濃度センサ111の汚れを防止するために光触媒フィルムを用いた画像形成装置において、受光部401の窓に正反射光が結像される位置にミラーを配置し、汚れ分解時間並びに汚れ移動時間を短縮させることができた。
第1の実施の形態では、受光部401の汚れを考慮し、シャッター404にミラーを配置して光触媒反応をさせたが、スペース的な問題やコスト面等でシャッター404が入らない場合がある。
上記変形例1で述べたスペース的な問題であるが、金属シャッターではなくフィルムタイプの遮蔽部材を使用してもよい。フィルムタイプの遮蔽部材は、曲がりやうねり等により、狙った受光部401の部分に正反射光を結像できない場合が多い。
第1の実施の形態では、シャッター404が閉まっているときに、紫外線を照射させるか否かを決定するために、受光部401の検出結果を用いて判断していた。光触媒効果は瞬時に発揮できるわけではないので、LEDを照射し続けてもよい。LEDの温度上昇は他の光源と比べ低いが、周りの部材に影響がないか、LEDの累積発光時間に問題はないか等を考慮した上で採用することが重要である。
さらに、変形例1で述べたように、閾値A以下であったとしてもUV LEDの照射は超親水力を維持し、汚れの防止に効果的である。本体の寿命(ここでは年数)とLEDの寿命を考慮して問題が無ければ、メイン電源が切られたとき、入力ジョブが一定時間来ないとき等に実行される低電力モード(スリープモードともいう)のとき等でもLEDの照射を実行し続けることで汚れ防止効果が高い。
LEDを照射し続けることで汚れ防止効果が高くなるが、ユーザーの中には待機電力の消費的な問題からコンセントを抜いている場合がある。通常ではコンセントを抜かれた場合LEDを照射できないが、特開2006−262681号公報に示されるように、キャパシタと呼ばれる蓄電装置を用いればLEDをオンできる。
図13は、濃度センサの第2の実施の形態に係る光学的な配置図である。
上記第2の実施の形態ではハーフミラーを用いて説明を行った。ハーフミラーで初期の光量は減ってしまう(分割される)。
ここでは、センサのコストアップが少ない、簡易な構成を示す。
本実施の形態では、第3の実施の形態で使用したセンサを使用して、別の方法で受光窓に正反射光を照射させる。
以上の実施の形態では、トナー濃度センサと呼ばれる中間転写体、もしくはドラム上のトナー載り量を検出するセンサで説明を行ってきた。画像形成装置のなかで光学センサは多数使用されており、その他の光学センサにおいて上記実施の形態の構成を取っても十分効果が発揮され、本発明の範疇である。
102 出力光
102 スキャナ部
103 感光ドラム
104 ロータリ現像器
105 黒色の現像器
106 中間転写体
107 用紙カセット
108 給紙部
109 転写部
110 定着ユニット
111 濃度センサ(光検出手段)
112 ブレードクリーニング装置
113 ローラ帯電装置
200 コントローラ
201 CPU
202 ROM
203 RAM
205 インターフェース部
206 ハーフトーン判別部
207 RIP部
208 色変換部
209 表示部
210 プリンタインターフェース制御部
300 エンジン制御部
301 ビデオインターフェース
310 メイン制御部
311 メイン制御CPU
312 画像処理ゲートアレイ
313 画像形成部
320 メカ制御CPU
350 プリンタエンジン部
351 駆動部
352 第1のセンサ部
353 給紙制御部
354 高圧制御部
355 第2のセンサ部
400 発光部
401 受光部
402 LED光量制御部
403 シャッター駆動制御部
404 シャッター
405 蓄電装置
406 電源装置
411 センサ駆動制御部
502 保護シート
Claims (10)
- 照射対象物に対して光を照射する発光部と、前記照射対象物からの反射光を受光する受光部とを備え、前記発光部及び前記受光部が光触媒層で覆われてなる光検出手段を有する画像形成装置において、
前記照射対象物からの反射光の非検出時に前記照射対象物からの反射光の検出時よりも前記受光部への入射光量が増加するように設けられた反射体を有し、
前記発光部は、前記光触媒層のバンドギャップ幅に適合した波長帯の光を発光し、かつ前記受光部は、前記発光部から発光される光の前記波長帯に感度を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記光触媒層は、光触媒フィルムで構成され、又は、光触媒コート剤を塗布することにより形成されていることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記光触媒層は少なくともTiO2を含み、前記発光部は387nm以下の波長帯の光を発光できることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
- 前記反射体は、拡散反射体又は鏡面反射体であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記光検出手段は、前記照射対象物からの反射光の非検出時に、前記発光部に前記反射体に対して光を照射させることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記反射体は、前記照射対象物からの反射光の検出時は前記発光部からの光が照射されない位置に移動し、前記照射対象物からの反射光の非検出時には前記発光部からの光が照射される位置に移動することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記光検出手段は、前記発光部からの光を前記反射体に照射させる際、前記照射対象物からの反射光の検出時の位置とは異なる位置に移動することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記光検出手段は、前記照射対象物からの反射光の非検出時に前記発光部を発光させるか否かの判断を行う非検出時発光判断部をさらに有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記非検出時発光判断部が前記発光部を発光させると判断したときに、前記発光部は、通常画像形成時以上の光量にて発光することを特徴とする請求項8記載の画像形成装置。
- 前記照射対象物からの反射光の検出時に前記光検出手段への電力供給に使用されている電源が停止したときに、前記発光部からの光の照射を継続できるように前記光検出手段への電力供給を行う蓄電器をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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