(57)【要約】【課題】帯電ムラの発生の少ない構造で効率良く電子放射をし、オゾンや窒素酸化物の生成が少なく帯電電位を付与する表面構造と異常放電を抑制する構造を持った量産生に適したローラー式非接触近接帯電部材を実現すること。【解決手段】金属ナノ細線７を皮膜表面５の微細孔から突状に二次電解形成した場合、部分的に金属ナノ細線７が島構造１６を形成される（Ａ）。島構造１６の電析金属が他の金属ナノ細線７の先端を強く変形させることが少ないように研摩剤を使用しないバフ研摩布１７で、ローラー式非接触近接帯電部材２の表面を回転させて研摩除去し、次に、砥粒メッシュ４０００〜１５０００番の研摩フィルム１８を用いてローラー式非接触近接帯電部材２を回転させて研摩し、ナノサイズで多孔質陽極酸化皮膜表面に独立した先端形状を持つ金属ナノ細線７の平坦化した電子放射表面構造１９を得る。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置の感光体表面にコロナ放電により帯電電位を付与するためのローラー式非接触近接帯電部材であって、
コロナ放電を起こすための複数の金属ナノ細線が、多孔質陽極酸化皮膜の孔に充填され、かつ表面が平坦化加工処理されて形成されたものであることを特徴とするローラー式非接触近接帯電部材。
【請求項２】
請求項１記載のローラー式非接触近接帯電部材において、
前記多孔質陽極酸化皮膜の硬度はＨｖ２５０〜４００であることを特徴とするローラー式非接触近接帯電部材。
【請求項３】
請求項１または２記載のローラー式非接触近接帯電部材において、
前記多孔質陽極酸化皮膜はアルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とするローラー式非接触近接帯電部材。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のローラー式非接触近接帯電部材において、
前記金属ナノ細線は、前記多孔質陽極酸化皮膜の硬度より軟質金属鍍金で、銅、ニッケル、錫、コバルト、または金の単体、あるいはこのうちの２つ以上の成分を含んだ合金からなることを特徴とするローラー式非接触近接帯電部材。
【請求項５】
請求項４記載のローラー式非接触近接帯電部材において、
前記金属ナノ細線を形成する軟質金属鍍金の硬度は、Ｈｖ１００〜２５０の範囲であることを特徴とするローラー式非接触近接帯電部材。
【請求項６】
画像形成装置の感光体表面にコロナ放電により帯電電位を付与するためのローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法であって、
基体上に多孔質陽極酸化皮膜を形成する工程と、二次電解により前記多孔質陽極酸化皮膜の孔および表面に凸状になるようにコロナ放電を起こすための複数の金属ナノ細線を形成する工程と、表面を平坦化加工処理する工程を有することを特徴とするローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法。
【請求項７】
請求項６記載のローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法において、
前記平坦化加工処理は、バフ研摩処理、または、バフ研摩処理および砥粒メッシュ４０００〜１５０００番の研摩フィルムを用いた研摩加工からなることを特徴とするローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法。
【請求項８】
請求項６または７記載のローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法において、
前記金属ナノ細線は、前記多孔質陽極酸化皮膜表面から凹状に二次電解形成された後、平坦化加工処理されることを特徴とするローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法。
【請求項９】
請求項６記載のローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法において、
前記平坦化加工処理は、砥粒メッシュ４０００〜１５０００番の研摩フィルムを用いた研摩加工で行なうことを特徴とするローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法。
【請求項１０】
請求項７または９記載のローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法において、
前記研摩フィルムを用いた研摩加工は、ゴム硬度ＨＳ２０〜５０度のバックアップゴムローラーを使用して平坦化加工処理することを特徴とするローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法。
【請求項１１】
請求項６から１０のいずれかに記載の記載のローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法において、
前記多孔質陽極酸化皮膜を形成する前の基体表面粗さが、０．１μｍＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４）以下の鏡面であることを特徴とするローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法。
【請求項１２】
請求項６記載のローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法において、
二次電解により前記金属ナノ細線を形成する前の多孔質陽極酸化皮膜厚みが、６〜８μｍであることを特徴とするローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法。
【請求項１３】
請求項６から１２のいずれかに記載のローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法において、
前記金属ナノ細線の平坦化加工処理後、さらに電解金メッキを施すことを特徴とするローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置の感光体表面にコロナ放電により帯電電位を付与するためのローラー式非接触近接帯電部材に係り、特に多孔質陽極酸化皮膜の孔の中にコロナ放電を起こすための複数の金属ナノ細線を充填して形成したローラー式非接触近接帯電部材およびその表面形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機やレーザープリンターなどの画像形成装置に使用される有機感光体への帯電は、接触式帯電器と非接触式帯電器が使用されている。
【０００３】
接触式帯電器としては、弾性ローラーを用いたローラー帯電器、ファーブラシ、磁気ブラシ、ブレード等を用いたものが実用化されている。一方、非接触式帯電器としては、５０μｍ程度のワイヤーを用いたコロナ帯電器、鋸刃状ブレードを用いたコロナ帯電器、また、有機感光体に近接して配置される非接触ブレード帯電器、非接触ローラー帯電器等があげられる。
【０００４】
非接触式のコロナ帯電器では、有機感光体と放電部材であるワイヤーや鋸刃状ブレード先端との間隔が１〜１０ｍｍと広いため、４〜７ＫＶの高電圧でコロナ帯電させる必要がある。
【０００５】
そのため、放電で生じたオゾン濃度が帯電器内で１〜２ｐｐｍと非常に多くなり、画像形成装置の外に飛散し０．１ｐｐｍ程度の濃度になり不快臭の原因になっている。また、同時に、帯電器内に窒素酸化物が生成されて有機感光体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等の不具合を生じる原因となっている。
【０００６】
一方、接触式帯電器では、有機感光体と弾性体のローラー表面が直接接触して帯電させるため、記録紙の紙紛が弾性ローラー表面に付着し、感光体への帯電電位が不均一となって画像ムラの原因となり耐久性を低下させている。また、ファーブラシ、磁気ブラシを用いた帯電器では、トナーや紙紛がブラシに固着し、同じく帯電電位が不均一となり、スジ状の画像ムラの原因となって耐久性を低下させている。
【０００７】
さらに、接触式のブレードを用いた帯電器では、感光体に傷やトナーのフィルミングが起き易く耐久性の面で問題となっている。
【０００８】
これらの問題を解消する目的で非接触での近接式帯電器の要求があり、感光体への所望の電位を帯電ムラの発生の少ない構造で、低電圧で効率良く電子放射をし、オゾンや窒素酸化物の生成が少なく帯電電位を付与する表面構造と、感光体表面への異常放電を抑制する構造を持ったローラー式非接触近接帯電部材が強く望まれている。
【０００９】
帯電部材や電子放出素子、そのためのナノ細線などに関する従来の技術として次のような文献が知られている。
【００１０】
（ａ）特開平０７−１９９５９７号公報「電子写真用帯電部材」（特許文献１）に記載されたものは、アモルファスシリコンを主体とする感光体を帯電するための電子写真用帯電部材であって、アルミニウムまたはアルミニウム合金よりなる支持体表面を陽極酸化することで形成された多孔質陽極酸化アルミニウム皮膜の孔中に金属を充填、または遷移金属の酸素酸塩より形成された導電物または純水を付着させ、その上に導電性の微粉末または研磨剤を分散した有機または無機高分子からなる表面保護層を有することを特徴とするものである。
【００１１】
（ｂ）特開平０７−１９９５９９号公報「帯電部材およびこれを用いた画像形成装置」（特許文献２）に記載されたものは、帯電部材の両端部の放電量を抑制して、両端部に対応する感光体の非画像領域の局所的な削れを防止するもので、芯金に弾性層、抵抗調整層を設け、さらに両端部（感光体の非画像領域に対応する非画像領域相当部）に絶縁層を設けて、帯電部材を構成する。これにより、帯電部材の中央部（画像領域相当部）よりも両端部の電気抵抗値が高くなり、多くなりがちな両端部の放電量を抑制するものである。
【００１２】
（ｃ）特開２００１−２５０４６７号公報「カーボンナノチューブを用いた電子放出素子、帯電器および画像記録装置」（特許文献３）に記載されたものは、電圧印加による電子放出素子において、大気圧中でも素子の劣化がなく、低電圧で、安定した電子放出が可能な電子放出素子で、オゾンやＮＯｘの発生の少ない非接触型帯電器を提供するもので、先端部分に金属または合金、あるいは金属を含む窒化物、炭化物、ケイ化物またはホウ化物の少なくとも１種で被覆されたカーボンナノチューブを構成要素として有することを特徴とする電子放出素子、帯電器および画像記録装置である。
【００１３】
（ｄ）特開平１０−２８８８８１号公報「近接帯電装置」（特許文献４）に記載されたものは、帯電部材と感光体とが非接触である近接帯電装置において、帯電部材を移動（回転）させた場合の帯電むら発生の防止をするもので、感光体ドラムの表面に対向して、回転する帯電ローラまたはベルトを、非接触で近接配置する。
【００１４】
最近接部の距離は０．１ｍｍ以上で放電停止距離以下とする。帯電ローラに電圧を印加して、感光体表面との間に放電を発生させて感光体表面を帯電する。最近接部よりも上流側で、帯電ローラの帯電面に非接触に対向する位置に、予備放電部材を備える。必要に応じて予備放電部材に表面被覆を施し、また、予備放電部材で帯電ローラをクリーニングする。
【００１５】
（ｅ）特開平０９−３０５００２号公報「平面型固体放電装置」（特許文献５）に記載されたものは、放電時に発生するオゾンガス、ＮＯｘガスを同時に減少させるもので、放電基板の第２の電極は低仕事関数、低スパッタ率を有する素材（ＬａＢ６、Ｗ，Ｔｉ等）で形成すると共に、第２電極開口部の主走査方向の長さ寸法を７０μｍ以下とすることにより、放電電圧を下げて発生ＮＯｘガスを減らし、放出面積を減少させて放出量を減少する。さらに、狭い放電域での電界容量が大きくなり、開口部近辺での温度上昇、オゾンの熱分解反応が促進され、オゾンガス、ＮＯｘガス共に機外排出基準を満足させた平面型固体放電装置を提供するものである。
【００１６】
（ｆ）特開２００１−９８００号公報「ナノ構造体およびその製造方法」（特許文献６）に記載されたものは、発光デバイス、光デバイス、磁性デバイス、マイクロデバイスなどの機能材料として、広い範囲で利用可能な細孔を有するナノ構造体を提供するもので、アルミニウムを陽極酸化することで作成される細孔体を具備するナノ構造体において、細孔径の異なる少なくとも２種類以上の細孔を有することを特徴とするものである。
【００１７】
（ｇ）特開平１１−２４６３００号公報「チタンナノ細線、チタンナノ細線の製造方法、構造体および電子放出素子」（特許文献７）に記載されたものは、基体上に特定の方向を有し、細線径が均一なチタンナノ細線を等間隔に配したチタンナノ細線の製造方法を提供するもので、チタンを含む表面を有する基体上に該表面に対して伸びる細孔を有する層を備えた構造体を用意する第１の工程、および構造体を熱処理して該細孔内にチタンを含む細線を形成する第２の工程を有するチタンナノ細線の製造方法である。
【００１８】
【特許文献１】
特開平０７−１９９５９７号公報（特許文献１）
【特許文献２】
特開平０７−１９９５９９号公報（特許文献２）
【特許文献３】
特開２００１−２５０４６７号公報（特許文献３）
【特許文献４】
特開平１０−２８８８８１号公報（特許文献４）
【特許文献５】
特開平０９−３０５００２号公報（特許文献５）
【特許文献６】
特開２００１−９８００号公報（特許文献６）
【特許文献７】
特開平１１−２４６３００号公報（特許文献７）
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、次のような問題がある。
特許文献１〜７に記載されたものは全て、上記従来望まれているような、非接触近接式帯電部材で、感光体へ所望の電位を付与するために帯電ムラの少ない構造であって、コロナ放電のための電子放射を低電位で行なえ、オゾンや窒素酸化物の生成の少ない帯電電位付与表面構造のローラー式非接触近接帯電部材を開示していない。
【００２０】
さらに特許文献３に記載されたものは、カーボンナノチューブは単層タイプで直径が僅か１〜２ｎｍであって、多層タイプで５〜５０ｎｍ、長さが１０μｍ程度であり、真空中での電子放射素子としては良好であるが、現在の技術では取扱上や製造コスト上で画像形成装置の帯電器としても量産性が非常に低いという問題を有している。
【００２１】
そこで本発明は、上記問題点を解消し、感光体への所望の電位を帯電ムラの発生の少ない構造で、低電圧で効率良く電子放射をし、オゾンや窒素酸化物の生成が少なく帯電電位を付与する表面構造と、感光体表面への異常放電を抑制する構造を持った量産生に適したローラー式非接触近接帯電部材（請求項１〜５）とその表面形成方法（請求項６〜１３）を提供することを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、次のような構成を採用する。
（ａ）請求項１記載の発明は、画像形成装置の感光体表面にコロナ放電により帯電電位を付与するためのローラー式非接触近接帯電部材であって、コロナ放電を起こすための複数の金属ナノ細線が、多孔質陽極酸化皮膜の孔に充填され、かつ表面が平坦化加工処理されて形成されたものであることを特徴としている。
【００２３】
（ｂ）請求項２記載の発明は、多孔質陽極酸化皮膜の硬度がＨｖ２５０〜４００であることを、請求項３記載の発明は、多孔質陽極酸化皮膜はアルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴としている。
【００２４】
（ｃ）請求項４記載の発明は、金属ナノ細線は、多孔質陽極酸化皮膜の硬度より軟質金属鍍金で、銅、ニッケル、錫、コバルト、または金の単体、あるいはこのうちの２つ以上の成分を含んだ合金からなることを特徴とし、請求項５記載の発明は、金属ナノ細線を形成する軟質金属鍍金の硬度は、Ｈｖ１００〜２５０の範囲であることを特徴としている。
【００２５】
（ｄ）請求項６記載の発明は、画像形成装置の感光体表面にコロナ放電により帯電電位を付与するためのローラー式非接触近接帯電部材の表面形成方法であって、基体上に多孔質陽極酸化皮膜を形成する工程と、二次電解により前記多孔質陽極酸化皮膜の孔および表面に凸状になるようにコロナ放電を起こすための複数の金属ナノ細線を形成する工程と、表面を平坦化加工処理する工程を有することを特徴としている。
【００２６】
請求項７記載の発明は、平坦化加工処理が、バフ研摩処理、または、バフ研摩処理および砥粒メッシュ４０００〜１５０００番の研摩フィルムを用いた研摩加工からなることを特徴としている。
【００２７】
請求項８記載の発明は、金属ナノ細線は、多孔質陽極酸化皮膜表面から凹状に二次電解形成された後、平坦化加工処理されることを特徴とし、請求項９記載の発明は、その平坦化加工処理が、砥粒メッシュ４０００〜１５０００番の研摩フィルムを用いた研摩加工で行なうことを特徴としている。
【００２８】
請求項１０記載の発明は、研摩フィルムを用いた研摩加工が、ゴム硬度ＨＳ２０〜５０度のバックアップゴムローラーを使用して平坦化加工処理するものであることを特徴としている。
【００２９】
請求項１１記載の発明は、多孔質陽極酸化皮膜を形成する前の基体表面粗さが、０．１μｍＲｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４）以下の鏡面であることを、請求項１２記載の発明は、二次電解により金属ナノ細線を形成する前の多孔質陽極酸化皮膜厚みが、６〜８μｍであることを特徴としている。
【００３０】
請求項１３記載の発明は、上記において、金属ナノ細線の平坦化加工処理後、さらに電解金メッキを施すことを特徴としている。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、画像形成装置の有機感光体１の表面に、コロナ放電により帯電電位を付与する際に、オゾン発生量を低減するための表面構造を持ったローラー式非接触近接帯電部材２の配置とその表面構成図である。
【００３２】
オゾン発生量を低減するための表面構造を持ったローラー式非接触近接帯電部材２の帯電電位付与面３は、アルミまたはアルミ合金を用いた多孔質陽極酸化皮膜４の皮膜表面５に、無数に形成された微細孔の底部のバリヤー層６から、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｃｏ、またはＡｕなどの単体金属、あるいはそのうちの２つ以上の合金を二次電解し、皮膜表面５に１０〜１００ｎｍのナノサイズで、多孔質陽極酸化皮膜４の絶縁体により、先端が各々独立した電子放射表面構造８を持った金属ナノ細線７を形成させる。
【００３３】
この皮膜表面５のナノサイズで、先端が各々独立した金属ナノ細線７の電子放射表面構造８を形成させるには、多孔質陽極酸化皮膜形成後の二次電解で形成される金属ナノ細線７の先端位置を皮膜表面５に二次電解の電析のみで一定して形成するのはやや困難なため、形成された金属ナノ細線７の先端を加工して平坦化するほうが、ナノサイズで多孔質陽極酸化皮膜４により、先端が各々独立した金属ナノ細線７の電子放射表面構造８を容易に得ることができる。
【００３４】
二次電解で電析される金属ナノ細線７は、バリヤー層６から皮膜表面５までは微細孔の径内に拘束されて成長するが、皮膜表面５を越えるようになると電析電流は微細孔に拘束されなくなるため、部分的に電流の集中するところが発生し易くなり、金属ナノ細線７の先端の径方向が拡大し、周囲の金属ナノ細線７が集合するように島構造が形成されてしまい、低電圧で電子放出可能なナノサイズの先端形状を持つ電子放射表面構造８が失われてしまうようになる。
【００３５】
この島構造が形成されると、電子放射を容易にする放電電極としては不均一な表面となってしまうため、島構造が形成された部分およびその皮膜表面５全体を研摩して平坦化加工処理することで、金属ナノ細線７の先端が皮膜表面５でナノサイズに多孔質陽極酸化皮膜４で絶縁されて各々独立した電子放射表面構造８となり、この独立した金属ナノ細線７の先端からは容易に電子が放射され易くなり、低電圧で火花放電を伴わないコロナ放電の持続が可能となって、画像形成時に発生する人体に有害なオゾンや画像ながれを発生させる窒素酸化物の発生量を抑制することができるようになる。
【００３６】
このローラー式非接触近接帯電部材２を画像形成装置の有機感光体１に配置する場合は、ローラー式非接触近接帯電部材２の帯電ギャップ形成端９および１０を、有機感光体１の両端に接触させて、有機感光体１の帯電面１１の範囲に帯電ギャップａを２０〜１００μｍ形成し、その帯電ギャップａの幅の変動を５μｍ以下の精度で形成するように、ローラー式非接触近接帯電部材２の帯電ギャップ形成端９および１０の同軸精度を、帯電電位付与面３の加工時に同時加工により５μｍ以下の高精度に形成したものを使用する。
【００３７】
この金属ナノ細線７の先端を平坦化加工処理したローラー式非接触近接帯電部材２の電子放射表面構造８は、低電位で電子放射を容易にするナノサイズの先端形状を持ち、皮膜表面５に絶縁性の陽極酸化皮膜４で各々独立した金属ナノ細線７が配置されて、コロナ放電電極１２となり、有機感光体表面１３への所望の帯電電位与えるため、直流および交流を重畳した電源１４からスリップ電極１５を介して負電圧０．８〜１．５Ｋｖが供給されて使用される。
【００３８】
図２は、帯電電位付与面３の表面に形成された金属ナノ細線７の表面平坦化加工の方法を示し、金属ナノ細線７を皮膜表面５の微細孔から突状に二次電解形成した場合、微細孔の全ては金属ナノ細線７で充填されるものの、部分的に金属ナノ細線７が島構造１６を形成し、低電圧で電子放射を容易とするナノサイズの先端形状から逸脱するものが発生する（Ａ）。
【００３９】
この微細な島構造１６の状態では、まだ、軽く擦ることで容易に除去可能であるため、島構造１６の電析金属が他の金属ナノ細線７の先端を強く変形させることが少ないように布を用いたバフ研摩法を用いて、研摩剤を使用しないバフ研摩布１７で、ローラー式非接触近接帯電部材２の表面を回転させて研摩除去する。
【００４０】
次に、砥粒メッシュ４０００〜１５０００番の研摩フィルム１８を用いてローラー式非接触近接帯電部材２を回転させて研摩し、ナノサイズで多孔質陽極酸化皮膜表面に各々独立した先端形状を持つ金属ナノ細線７の平坦化した電子放射表面構造１９を得る。
【００４１】
金属ナノ細線７を皮膜表面５の微細孔から凹状に二次電解形成した場合には、島構造１６は発現し難いが、一部の金属ナノ細線７が突状金属ナノ細線２０となり、皮膜表面５から飛び出し、電子放射の核を形成するため除去を必要とする（Ｂ）。
【００４２】
除去を必要とする突状金属ナノ細線２０は僅かであるため、バフ研摩は行なわず、砥粒メッシュ４０００〜１５０００番の研摩フィルム１８を用い、突状金属ナノ細線２０の除去と同時に、ローラー式非接触近接帯電部材２の皮膜表面５を１μｍの範囲で研摩除去し、同じく平坦化した電子放射表面構造１９を得る（Ｃ）。
【００４３】
砥粒メッシュ４０００〜１５０００番の研摩フィルム１８を用いてローラー式非接触近接帯電部材２を回転させて研摩する場合には、硬度ＨＳ２０〜５０のゴム製バックアップローラー２１を研摩フィルム裏面より押し当てて、ローラー式非接触近接帯電部材２に荷重１００〜３００ｇで押圧しながら研摩すると、研摩フィルム１８が表面に馴染んで、研摩ムラなく平坦化加工処理でき、平坦化した電子放射表面構造１９を得ることができる（Ｃ）。
【００４４】
次に、具体的実施例を説明する。
＜実施例１＞
実施例１では、外径φ１６ｍｍのマグネシウム系アルミ合金材料で荒加工形成された非接触近接帯電部材２の帯電電位付与面３を、フラットバイト用いて０．１μｍＲｚ（ＪＩＳＢ０６０１−１９９４）以下の鏡面加工をし、取り外さずに同時加工において帯電ギャップ形成端９と１０を旋削加工し、同軸度を５μ以下に形成した後、溶剤で脱脂洗浄し、硫酸１０〜１５容量％の電解液で硬度Ｈｖ２５０〜４００の多孔質陽極酸化皮膜６〜８μｍを形成した。
【００４５】
多孔質陽極酸化皮膜６〜８μｍ形成直後に硫酸ニッケル２４０ｇ／ｌ、液温２０〜２５℃で、陰極電流密度０．１〜１Ａ／ｄｍ２、処理時間５〜２０分で金属ナノ細線７が島構造１６となる表面構造を形成する。
【００４６】
この非接触近接帯電部材２の帯電電位付与面３を、φ１００ｍｍの研磨剤無しの布バフ１７を３０００〜５０００ｒｐｍで回転させ、３００〜５００ｇで非接触近接帯電部材２の帯電付与表面に押し付けて研摩加工する。
【００４７】
その後、砥粒メッシュ４０００〜１５０００番の研摩フィルムを用いて、非接触近接帯電部材２を回転数１００〜３００ｒｐｍ回転させ、硬度ＨＳ２０〜５０のゴム製バックアップローラー２１を研摩フィルム裏面から１００〜３００ｇで押し付けて研摩し、平坦化した電子放射表面構造１９を得た。
【００４８】
＜実施例２＞
実施例２では、外径φ１６ｍｍのマグネシウム系アルミ合金材料で荒加工形成された非接触近接帯電部材２の帯電電位付与面３をフラットバイト用いて０．１μｍＲｚ（ＪＩＳＢ０６０１−１９９４）以下の鏡面加工をし、取り外さずに同時加工において帯電ギャップ形成端９と１０を旋削加工し、同軸度を５μ以下に形成したのち、溶剤で脱脂洗浄し、硫酸１０〜１５容量％の電解液で硬度Ｈｖ２５０〜４００の多孔質陽極酸化皮膜６〜８μｍを形成した。
【００４９】
多孔質陽極酸化皮膜６〜８μｍ形成直後に硫酸ニッケル２４０ｇ／ｌ、液温２０〜２５℃、陰極電流密度０．１〜１Ａ／ｄｍ２、処理時間５〜２０分で金属ナノ細線７が微細孔にほぼ充填される状態の一部の金属ナノ細線７が突状金属ナノ細線２０を形成した表面構造を形成する。
【００５０】
この非接触近接帯電部材２の帯電電位付与面３を砥粒メッシュ４０００〜１５０００番の研摩フィルムを用いて非接触近接帯電部材２を回転数１００〜３００ｒｐｍで回転させ、硬度ＨＳ２０〜５０のゴム製バックアップローラー２１を研摩フィルム裏面から１００ｇ〜３００ｇで押し付けて研摩し、平坦化した電子放射表面構造１９を得た。
【００５１】
図３は、上記実施例１および２で形成された平坦化した電子放射表面構造１９に帯電付与電位を与えた際の説明図である。
【００５２】
同図に示すように、アルミまたはアルミ合金の基体２２に、多孔質陽極酸化皮膜４が形成され、多孔質陽極酸化皮膜４が誘電体であるため電子放射表面構造１９の表面が負極に分極する。
【００５３】
多孔質陽極酸化皮膜４の垂直方向に形成された金属ナノ細線７は多孔質陽極酸化皮膜４に形成されたバリヤー層６を介してコロナ放電のための電子２３の供給路となる。
【００５４】
金属ナノ細線７の表面積は、多孔質陽極酸化皮膜４の表面の全表面積の２０〜５０％であり、負電源２４から印加された電圧に対し、先端が平坦化されている金属ナノ細線７は、一部の金属ナノ細線７に電界が集中するということがなく、各々の先端に２〜５倍で電界が高まり、低電圧で電子放射を可能とすることができ、火花放電を伴わないコロナ放電が可能となる。
【００５５】
このため、金属ナノ細線７を形成しないステンレス等の金属表面や、アルマイト表面、ゴムや樹脂などの高分子表面を持つ非接触近接帯電器でのコロナ放電の電子エネルギー１２．３ｅＶよりも、放射電子２５のエネルギーを低くでき、電子衝突で発生する酸素分子２６の解離からのオゾン２７の生成、および派生して生成する窒素酸化物２８を少なくして有機感光体１の表面を負イオンで帯電することができる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の効果を請求項毎に述べる。
ａ）請求項１記載の発明における効果
多孔質陽極酸化皮膜表面に無数に形成されるナノサイズの微細孔底部のバリヤー層から金属ナノ細線を電析させ、コロナ放電電極として感光体表面を帯電させるための非接触近接帯電部材の形成工程では、電析される金属ナノ細線がバリヤー層から多孔質陽極酸化皮膜表面までは微細孔の径内に拘束されて成長するが、多孔質陽極酸化皮膜表面を越えるようになると電析電流は微細孔に拘束されなくなるため、部分的に電流集中するところが発生し易くなり、金属ナノ細線の径方向が拡大して島構造が形成されてしまい低電圧で電子放出可能なナノサイズの先端形状を持つ表面構造を失ってしまう。
【００５７】
この島構造が形成されるとコロナ放電電極としては不均一な表面構造となってしまうため、島構造が形成された部分およびその多孔質陽極酸化皮膜表面全体を研摩し平坦化加工処理することで、金属ナノ細線は先端が多孔質陽極酸化皮膜表面でナノサイズに各々独立した表面構造となり、この独立した金属ナノ細線の先端からは容易に電子が放射され易くなって低電圧で火花放電を伴わないコロナ放電の持続が可能となり、画像形成時に発生する人体に有害なオゾンや画像ながれを発生させる窒素酸化物の発生量を抑制することができる。
【００５８】
ｂ）請求項２および３記載の発明における効果
多孔質陽極酸化皮膜を電解形成する際に電解液の温度を１５〜２０℃の範囲で調整し、多孔質陽極酸化皮膜の硬度をＨｖ２５０〜４００（アルミニウムまたはアルミニウム合金）にすることにより、キズが付き難く、また、後処理での研摩加工でもスクラッチ等のキズの発生がし難く、平坦化加工しやすくなる。
【００５９】
ｃ）請求項４記載の発明における効果
２次電解で形成される金属ナノ細線を多孔質陽極酸化皮膜の硬度Ｈｖ２５０〜４００より軟質金属鍍金可能な、銅、ニッケル、錫、コバルト、または金の単体、あるいはこのうちの２つ以上の成分の合金で形成することにより、選択的に金属ナノ細線先端が除去され平坦化加工しやすくなる。
【００６０】
ｄ）請求項５記載の発明における効果
鍍金液に添加する光沢剤等の添加量を少なくし、金属ナノ細線の硬度Ｈｖ１００〜２５０の範囲で形成することにより、多孔質陽極酸化皮膜表面で選択的に金属ナノ細線先端が除去され平坦化加工しやすくなる。
【００６１】
ｅ）請求項６記載の発明における効果
多孔質陽極酸化皮膜は電析電流に対して障壁層として形成されるためその皮膜形成時の厚さは非常に均一であり、皮膜表面に無数に形成されるナノサイズの微細孔の深さも一定して形成されているが、二次電解で微細孔の底部のバリヤー層から金属ナノ細線を電析させると、表面に近くなるに従い金属イオンの動きは容易となり、電析条件のムラを拾って、金属ナノ細線の集合した島構造が表面に突状に出来易くなる。
【００６２】
多孔質陽極酸化皮膜を金属ナノ細線より硬度を高くし、多孔質陽極酸化皮膜表面全体を研摩し平坦化加工処理する場合に、表面に突状に形成された金属ナノ細線は先に除去されて平坦化されるため加工処理しやすくなり、平坦化された多孔質陽極酸化皮膜表面は金属ナノ細線の先端がナノサイズに各々独立した表面構造となり、この独立した金属ナノ細線の先端からは容易に電子が放射され易く、低電圧で火花放電を伴わないコロナ放電の持続が可能となり、画像形成時に発生する人体に有害なオゾンや画像ながれを発生させる窒素酸化物の発生量を抑制できる。
【００６３】
ｇ）請求項７記載の発明における効果
表面に突状に形成された金属ナノ細線を平坦化加工処理する場合には、あらかじめ研摩剤を使用しないバフ布を高速回転させて多孔質陽極酸化皮膜表面を研摩すると、外径表面を変化させることなく突状となった金属ナノ細線は容易に折れて除去されてしまう。
【００６４】
請求項７記載の発明では、砥粒メッシュ４０００〜１５０００番の研摩フィルムを用いて加工することにより、平坦化加工の研摩代を非常に少なくでき、短時間で多孔質陽極酸化皮膜表面はより平坦化され、金属ナノ細線の先端がナノサイズに各々独立した表面構造となり、この独立した金属ナノ細線の先端からは容易に電子が放射され易く、低電圧で火花放電を伴わないコロナ放電の持続が可能となり、画像形成時に発生する人体に有害なオゾンや画像ながれを発生させる窒素酸化物の発生量を抑制できる
【００６５】
ｈ）請求項８記載の発明における効果
金属ナノ細線を多孔質陽極酸化皮膜の微細孔底部のバリヤー層から表面まで二次電解して形成する場合に、金属ナノ細線が多孔質陽極酸化皮膜表面を越えると島構造を形成するため、表面から１μｍの範囲で電析を停止し、多孔質陽極酸化皮膜表面を１μｍの範囲で除去して、金属ナノ細線の先端を多孔質陽極酸化皮膜表面に平坦化することにより、余剰の金属ナノ細線を電析すること無く金属ナノ細線の先端がナノサイズに各々独立した表面構造で平坦化でき、この金属ナノ細線の先端からは低電圧で容易に電子が放射され易く、火花放電を伴わないコロナ放電の持続が可能となり、画像形成時に発生する人体に有害なオゾンや画像ながれを発生させる窒素酸化物の発生量を抑制できる。
【００６６】
ｉ）請求項９記載の発明における効果
多孔質陽極酸化皮膜の表面から１μｍの範囲で凹状に二次電解形成された金属ナノ細線であれば、バフ研摩による処理をすることなく、砥粒メッシュ４０００〜１５０００番の研摩フィルムを用いて皮膜表面を研摩加工することにより、先端がナノサイズの金属ナノ細線を容易に形成平坦化でき、この金属ナノ細線の先端からは低電圧で容易に電子が放射され易く、火花放電を伴わないコロナ放電の持続が可能となり、画像形成時に発生する人体に有害なオゾンや画像ながれを発生させる窒素酸化物の発生量を抑制できる
【００６７】
ｊ）請求項１０記載の発明における効果
金属ナノ細線を形成した多孔質陽極酸化皮膜表面は、多孔質陽極酸化皮膜表面形成前に基体表面粗さを０．１Ｒｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４）の鏡面とするが、ローラー式非接触近接帯電部材としての帯電電位付与表面長さがＡ４横サイズの長さとして３００ｍｍ以上有るため、直線性において０．１μｍ程度のうねりを生じているため、研摩フィルムを密着させて研摩するには硬度ＨＳ２０〜５０のゴム製のバックアップローラーで、荷重１００〜３００ｇで押圧しながら研摩すると研摩フィルムが表面に馴染んで、研摩ムラなく平坦化加工処理できる。
【００６８】
ｋ）請求項１１記載の発明における効果
金属ナノ細線を形成する帯電電位付与部の基体表面粗さをＲｚ０．１μｍ以下の鏡面加工を施して多孔質陽極酸化皮膜を形成することにより、平面精度はほぼそのまま維持でき、二次電解で形成される金属ナノ細線の平坦化加工の処理であるバフ研摩処理および研摩フィルム加工処理で帯電電位付与部の表面に加工ムラが発生し難く、容易に平坦化加工が可能となる。
【００６９】
ｌ）請求項１２記載の発明における効果
金属ナノ細線の二次電解形成では、電解液は主に硫酸１０〜１５容量％を使用して行なうため形成された多孔質陽極酸化皮膜の表面は全体的に数μｍ溶解してしまうため、多孔質陽極酸化皮膜の電気絶縁性の安定膜厚５μｍを維持するため、金属ナノ細線の二次電解形成前の膜厚を１〜３μｍ厚く形成しておく、すなわち６〜８μｍにしておくことにより、平坦化処理を行なっても電気絶縁性の安定膜厚５μｍを維持することができ、垂直に形成された金属ナノ細線の軸方向と先端周囲を各々独立して絶縁した表面構造とすることができる。
【００７０】
ｍ）請求項１３記載の発明における効果
金属ナノ細線を平坦化し、その平坦化された金属ナノ細線の先端に電解金鍍金を施すことにより、コロナ放電で生じるオゾンや窒素酸化物などの生成物に対し、金属ナノ細線の先端の微細な範囲の鍍金で酸化物に対して安定し、非常に耐久性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の有機感光体表面に、コロナ放電により帯電電位を付与する際に、オゾン発生量を低減するための表面構造を持ったローラー式非接触近接帯電部材の配置とその表面構成図である。
【図２】帯電電位付与面表面に形成された金属ナノ細線の表面平坦化加工の方法を説明するための図である。
【図３】実施例１および２で形成された平坦化した電子放射表面構造に帯電付与電位を与えた際の説明図である。
【符号の説明】
１：有機感光体、２：非接触近接帯電部材、３：帯電付与表面、４：多孔質陽極酸化皮膜、５：多孔質陽極酸化皮膜表面、６：バリヤー層、７：金属ナノ細線、８：電子放射表面構造、９，１０：帯電ギャップ形成端、１１：帯電面、１２：コロナ放電電極、１３：有機感光体表面、１４：電源、１５：スリップ電極、１６：島構造、１７：バフ布、１８：研摩フィルム、１９：平坦化した電子放射表面構造、２０：突状金属ナノ細線、２１：バックアップローラー、２２：基体、２３：電子、２４：負電源、２５：放射電子、２６：：酸素分子、２７：オゾン、２８：窒素酸化物。
【図１】
2004271823.tif 000003
【図２】
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【図３】
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