(57)【要約】【課題】オゾンや窒素酸化物など残存イオンによる電子写真装置内、外部への漏れ出しや、感光体への劣化などの問題が無く、更にコロナ放電で発生したイオンの利用効率を向上して感光体表面へのイオン流量を増加させ、電子写真の高速化に対応でき、かつ均一で安定した帯電が可能な感光体帯電装置を提供する。【解決手段】開口部を設けたコの字型のシールド体と、該シールド体内に放電ワイヤと、前記開口部に制御グリッド電極と、前記放電ワイヤと前記シールド体との間に前記制御グリッド電極と対面するように平板のイオンデフレクター電極とを設け、該シールド体の外側に放電ワイヤに平行で両極が対向するように電磁石を配備する。【選択図】　　　図６
2004109428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部が設けられたシールド体と、該シールド体内長手方向に伸張された放電ワイヤと、該開口部に設けられた制御グリッド電極と、更に該シールド体の外側に放電ワイヤと平行でシールド体幅方向に両極が対向するように配備された電磁石とから構成され、前記開口部が感光体と対面するように配置されて前記感光体表面を相対的に移動しながら一定の電圧に帯電させることを特徴とする感光体帯電装置。
【請求項２】
開口部が設けられたシールド体と、該シールド体内長手方向に伸張された放電ワイヤと、該開口部に設けられた制御グリッド電極と、更に該シールド体の外側に放電ワイヤと平行でシールド体幅方向に両極が対向するように配備された電磁石とから構成され、前記開口部が感光体と対面するように配置されて前記感光体表面を相対的に移動しながら一定の電圧に帯電させる感光体帯電装置であって、
前記放電ワイヤのコロナ放電で発生したイオンを前記制御グリッド電極により流量を制御して放射するとともに、前記電磁石の形成磁場により前記シールド体内に残存するイオンに対してローレンツ力を付与し、前記シールド体内長手方向にイオンを運動させることを特徴とする感光体帯電装置。
【請求項３】
前記放電ワイヤと前記シールド体との間に、前記制御グリッド電極と対面するように平板のイオンデフレクター電極を配備したことを特徴とする請求項１または２に記載の感光体帯電装置。
【請求項４】
前記平板のイオンデフレクター電極が放物面を有し、放電ワイヤにより発生したイオンが制御グリッド電極に対して垂直に反跳されるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の感光体帯電装置。
【請求項５】
前記平板のイオンデフレクター電極が楕円面を有し、その焦点に放電ワイヤが位置するように配備されたことを特徴とする請求項３に記載の感光体帯電装置。
【請求項６】
前記シールド体の開口部が感光体に対して直交方向に面するように配置され、前記平板のイオンデフレクター電極が感光体に対して４５〜６０゜の傾斜を有するように配備されて前記感光体表面を相対的に移動しながら一定の電圧に帯電させることを特徴とする請求項３に記載の感光体帯電装置。
【請求項７】
開口部を有するとともに内壁に金属ナノ細線からなる針電極が形成された多数のポアーを有するシールド体と、該開口部に設けられた制御グリッド電極と、更に該シールド体の外側にシールド体幅方向と平行で両極が対向するように配備された電磁石とから構成され、前記開口部が感光体と対面するように配置されて前記感光体表面を相対的に移動しながら一定の電圧に帯電させることを特徴とする感光体帯電装置。
【請求項８】
開口部を有するとともに内壁に金属ナノ細線からなる針電極が形成された多数のポアーを有するシールド体と、該開口部に設けられた制御グリッド電極と、更に該シールド体の外側にシールド体幅方向と平行で両極が対向するように配備された電磁石とから構成され、前記開口部が感光体と対面するように配置されて前記感光体表面を相対的に移動しながら一定の電圧に帯電させる感光体帯電装置であって、
前記金属ナノ細線からなる針電極のコロナ放電で発生したイオンを前記制御グリッド電極により流量を制御して放射するとともに、前記電磁石の形成磁場により前記シールド体内に残存するイオンに対してローレンツ力を付与し、前記シールド体内長手方向にイオンを運動させることを特徴とする感光体帯電装置。
【請求項９】
前記シールド体を構成する材料がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記内壁が厚さ３００〜５０００ｎｍの多孔質陽極酸化皮膜から形成されたことを特徴とする請求項７または８に記載の感光体帯電装置。
【請求項１０】
前記金属ナノ細線が銅または銅合金であり、前記多数のポアのバリア層から凸形状で５μｍ以下に形成されたことを特徴とする請求項７または８に記載の感光体帯電装置。
【請求項１１】
前記感光体の進行方向に対して上流側となる前記シールド体幅方向の側面に高硬度および低硬度のゴム状弾性体で複合構成されたクリーニングブレードを感光体表面と接触摺動するように配したことを特徴とする請求項１〜１０に記載の感光体帯電装置。
【請求項１２】
前記ローレンツ力によりイオンが運動する向きのシールド体長手方向一端の外側に吸気口を、他端の外側にシールド体内部電界に影響を及ぼさないようにイオンフィルターを配し、これを介して排気口を設けたことを特徴とする請求項１〜１１に記載の感光体帯電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体帯電装置に関し、特に高速電子写真装置において、感光体ドラムの感光体表面電位を均一かつ安定に帯電させるとともに耐環境性を考慮した感光体帯電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から電子写真装置においては、感光体ドラムの表面（光導電層、電荷輸送層、保護層表面等）を帯電させる方法としてコロナ放電が用いられている。このコロナ放電を行う装置としては、一般にコロトロンおよびスコロトロンが良く知られている。コロトロンおよびスコロトロンの構造および帯電方法の概要は以下のようでありそれぞれ一長一短がある。
【０００３】
コロトロンは、例えば図１（ａ）の平面図に示す概略構成の帯電装置構造となっており、図１（ｂ）の断面模式図に示すように感光体ドラム表面、いわゆる感光体に帯電が施される。
すなわち、図１に示すコロトロン１０は、一面に開口部を有するコの字型の金属板製のシールド体１１と放電ワイヤ１２とで構成される。放電ワイヤ１２は、シールド体１１内に予め定めた間隔を有して張られ（伸張）、シールド体１１とは絶縁されている。感光体ドラム１３表面の感光体１４への帯電は、図１（ｂ）のように放電ワイヤ１２を電極として備え開口部を感光体１４に向けて設置されたシールド体１１を対向電極とするようにして行われる。すなわち、両極間に数ｋＶ〜数十ｋＶの直流高圧電圧を印加すると、これにより放電ワイヤ１２から感光体ドラム１３表面の感光体１４に向かってイオンが放射されて帯電が行われる。
【０００４】
上記コロトロン１０によれば、高電圧印加によって発生したイオンを直接感光体ドラム１３表面の感光体１４に放射して帯電させるため、高速な帯電が可能である。しかし、イオン流量が一定とならずにばらつくため帯電安定性に欠け、感光体１４に均一な帯電を行うことが困難である。また、このばらつきにより、感光体１４の鏡面の一部分だけが過剰帯電されて表面電位が高くなり過ぎたり、そのためにピンホール等の破壊が発生したりする問題がある。
【０００５】
上記問題を解決するために、スコロトロンが考案され使用されている。
スコロトロンは、例えば図２（ａ）の平面図に示す概略構成の帯電装置構造となっており、図２（ｂ）の断面模式図に示すようにして感光体ドラム表面の感光体に帯電が施される。
すなわち、図２に示すスコロトロン２０は、図２（ａ）のように、一面に開口部を有するコの字型のシールド体２１と放電ワイヤ２２と、更にグリッド電極２３とで構成される。グリッド電極２３は、放電ワイヤ２２、シールド体２１の双方から絶縁されている。グリッド電極２３の形状としては、一般的に図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の概略平面図に示すようなスリット３１や抜き穴３２、３３のようなイオン透過部を形成した金属板が用いられている。
【０００６】
スコロトロン２０における感光体ドラム２４表面の感光体２５の帯電は、図２（ｂ）に示すように基本的には前記コロトロンと同様であるが、グリッド電極２３に予め定めた高電圧を印加して行われる。これにより、放電ワイヤ２２により発生したイオンがグリッド電極２３を通過して感光体２５に向かって放射されて帯電が行われる。スコロトロン２０では、感光体ドラム２４表面に過剰帯電する部分が発生しても感光体ドラム２４表面に存在する過剰イオンがグリッド電極２３に吸収される。また、放射されるイオンの流量をグリッド電極２３の電圧により制御することが可能となる。
【０００７】
上記スコロトロン２０は前記コロトロン１０に較べてより均一に感光体ドラム２４表面の感光体２５を帯電させることが可能である。しかし、感光体ドラム２４表面を帯電させるために放射される単位時間辺りのイオン流量が少なく、所定の帯電量とするためには時間を要するという難点がある。このため、電子写真装置の高速化要求に伴う感光体ドラム２４の回転数の増加に追随することが難しいという問題がある。
【０００８】
スコロトロンの問題を改善するため、グリッド電極有りと無しを複合させた開口部形状によりグリッド電極側への電流を規制する方法（特開平５−３４９９９号公報）、グリッド電極の開口面積の比を疎から蜜に変えて帯電能力を高める方法（特開平１０−２７４８７３号公報）、複数のスコロトロンを用いて帯電時間短縮する方法（特開２０００−１３７３６８号公報）、あるいはＮＯｘの発生を抑制する方法（特開平８−１５２７６２号公報）、帯電時間の制御（特開平８−１１０６７７号公報）など工夫がされている。
しかし、電子写真装置の高速化要求に対して、上記方法は充分とはいえず、更に改善が望まれている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、スコロトロンにおいては電子写真装置の高速化に伴い感光体ドラム表面の感光体に放射、到達するイオンの流量を増加させる必要がある。
この要請に応えるには、スコロトロンにおける以下の課題を解決する必要がある。
すなわち、コロナ放電により発生したイオンは、開口部方向のみならずシールド体内の多方向に運動しており、グリッド電極から感光体へのイオン照射利用効率は必ずしも高くない。また、発生したイオンの２０〜５０％（概算値）がグリッド電極に捕捉されてしまうため、コロナ放電によるイオンの発生量を多くする必要がある。更に、発生したイオンの中でスコロトロンから放射されない残存イオン（オゾン、窒素酸化物などを含む）が残っている。あるいは、帯電工程前にクリーニング工程を経由するとはいえ、感光体表面には残余のトナーが付着していたり、均一な感光体の再表面形成が不足していたりする。これによって、均一な帯電が阻害される要因となる。
【００１０】
本発明は、前記のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、オゾンや窒素酸化物（ＮＯＸ）などを含む残存イオンによる感光体の劣化や、前記残存イオンの電子写真装置内部あるいは外部への漏れ出しによる問題などが無く（環境対応）、コロナ放電によって発生したイオンの利用効率を向上して、グリッド電極（制御グリッド電極）から感光体表面へのイオン流量を増加させた電子写真の高速化に対応でき、かつ均一で安定した帯電が可能な感光体帯電装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願発明者らが鋭意検討した結果、スコロトロン型放電器のシールド体の外側に、電磁石をシールド体幅方向と平行で両極が対向するよう配備することにより、オゾンや窒素酸化物（ＮＯＸ）などの残存イオンを移動させて排除し、感光体に劣化などの悪影響を与えず、また電子写真装置の内、外部への漏れ出しを抑止することが可能であることを見した。また、放電ワイヤとシールド体との間に制御グリッド電極と対面するように平板のイオンデフレクター電極を設けることによって、コロナ放電によって発生したイオンの利用効率を向上することができることを見出した。更に、前記シールド体開口部を感光体に対して直交方向に面し、前記イオンデフレクター電極を感光体に対して４５〜６０゜の傾斜を有するように配備することにより、イオンの加速、電子流の抑止などの制御がしやすくなることを見出した。更にまた、放電ワイヤに代えてシールド体内壁に金属ナノ細線からなる針電極を有する多数の孔（ポアー）を形成することにより、低電圧で感光体表面に帯電させることができることを見出した。加えて、シールド体幅方向の側面に高硬度および低硬度のゴム状弾性体で複合構成されたクリーニングブレードを設けることにより、残留トナーを除去し、均一な帯電に有効な再表面を形成することができることを見出した。上記により本発明に至った。以下、本発明について具体的に説明する。
【００１２】
請求項１に係る発明は、開口部が設けられたシールド体と、該シールド体内長手方向に伸張された放電ワイヤと、該開口部に設けられた制御グリッド電極と、更に該シールド体の外側に放電ワイヤと平行でシールド体幅方向に両極が対向するように配備された電磁石とから構成され、前記開口部が感光体と対面するように配置されて前記感光体表面を相対的に移動しながら一定の電圧に帯電させることを特徴とする感光体帯電装置である。
【００１３】
請求項２に係る発明は、開口部が設けられたシールド体と、該シールド体内長手方向に伸張された放電ワイヤと、該開口部に設けられた制御グリッド電極と、更に該シールド体の外側に放電ワイヤと平行でシールド体幅方向に両極が対向するように配備された電磁石とから構成され、前記開口部が感光体と対面するように配置されて前記感光体表面を相対的に移動しながら一定の電圧に帯電させる感光体帯電装置であって、
前記放電ワイヤのコロナ放電で発生したイオンを前記制御グリッド電極により流量を制御して放射するとともに、前記電磁石の形成磁場により前記シールド体内に残存するイオンに対してローレンツ力を付与し、前記シールド体内長手方向にイオンを運動させることを特徴とする感光体帯電装置である。
【００１４】
請求項１または２の感光体帯電装置によれば、コロナ放電によって発生したイオンを制御グリッド電極により、その流量を制御して放射し、感光体ドラム表面（感光体：電荷輸送層表面等）を帯電させることができるため、均一で安定した帯電が可能である。
また、高電圧を印加する放電ワイヤに平行で、両極が対向する電磁石を配備してあるため、その形成する磁場によって、イオンに対して開口部と直行する方向のローレンツ力を与え、ワイヤと平行な方向にイオンを運動させる。これによって、制御グリッド電極により開口部方向に加速されずに残る重イオン（残存イオン：オゾン、窒素酸化物を含む）を取り除くことができる。このため、感光体に対し劣化などの影響を与えることが少ない。
【００１５】
請求項３に係る発明は、前記放電ワイヤと前記シールド体との間に、前記制御グリッド電極と対面するように平板のイオンデフレクター電極を配備したことを特徴とする請求項１または２に記載の感光体帯電装置である。
【００１６】
請求項３の感光体帯電装置によれば、放電ワイヤとシールド体との間に、制御グリッド電極と対面する平板のイオンデフレクター電極（生成イオンを反跳させる極性）が配備されているため、放電ワイヤから開口部側、いわゆる制御グリッド電極側と反対の方向に飛翔するイオンを平板のイオンデフレクター電極によって、制御グリッド電極方向へ方向を転換して放射させることができ、イオンの利用効率が向上する。
【００１７】
請求項４に係る発明は、前記平板のイオンデフレクター電極が放物面を有し、放電ワイヤにより発生したイオンが制御グリッド電極に対して垂直に反跳されるようにしたことを特徴とする請求項３に記載の感光体帯電装置である。
【００１８】
請求項４の感光体帯電装置によれば、平板のイオンデフレクター電極が放物面を有するため、放電ワイヤにより発生したイオンが開口部面、すなわち制御グリッド電極に垂直な方向に反跳され、制御グリッド電極の電界に再突入する際に電界と平行な運動量成分を主成分としてを持つようになるため、イオンの利用効率が向上する。
【００１９】
請求項５に係る発明は、前記平板のイオンデフレクター電極が楕円面を有し、その焦点に放電ワイヤが位置するように配備されたことを特徴とする請求項３に記載の感光体帯電装置である。
【００２０】
請求項５の感光体帯電装置によれば、平板のイオンデフレクター電極が楕円面を有し、その焦点位置に放電ワイヤが位置するように配備されているため、開口部とは別の異なる方向に飛翔するイオンを再度放電ワイヤ方向に反跳させることが可能となり、これによって放電ワイヤ周辺領域で行われているイオン化反応を効率よく促進することができる。
【００２１】
請求項６に係る発明は、前記シールド体の開口部が感光体に対して直交方向に面するように配置され、前記平板のイオンデフレクター電極が感光体に対して４５〜６０゜の傾斜を有するように配備されて前記感光体表面を相対的に移動しながら一定の電圧に帯電させることを特徴とする請求項３に記載の感光体帯電装置である。
【００２２】
請求項６の感光体帯電装置によれば、シールド体の開口部が感光体に対して直交するように配置する、いわゆる横型構造とし、感光体面に対して４５〜６０゜の傾斜を持つ平面型のイオンデフレクター電極を設けたことにより、感光体表面に起因する帯電装置への汚染などの影響を受けにくくなる。また、制御グリッド電極面が感光体と直接対向していないため、加速電極としての機能を発揮しやすくなり、イオンの加速、電子流の抑止などの制御がしやすくなる。
【００２３】
請求項７に係る発明は、開口部を有するとともに内壁に金属ナノ細線からなる針電極が形成された多数のポアーを有するシールド体と、該開口部に設けられた制御グリッド電極と、更に該シールド体の外側にシールド体幅方向と平行で両極が対向するように配備された電磁石とから構成され、前記開口部が感光体と対面するように配置されて前記感光体表面を相対的に移動しながら一定の電圧に帯電させることを特徴とする感光体帯電装置である。
【００２４】
請求項８に係る発明は、開口部を有するとともに内壁に金属ナノ細線からなる針電極が形成された多数のポアーを有するシールド体と、該開口部に設けられた制御グリッド電極と、更に該シールド体の外側にシールド体幅方向と平行で両極が対向するように配備された電磁石とから構成され、前記開口部が感光体と対面するように配置されて前記感光体表面を相対的に移動しながら一定の電圧に帯電させる感光体帯電装置であって、
前記金属ナノ細線からなる針電極のコロナ放電で発生したイオンを前記制御グリッド電極により流量を制御して放射するとともに、前記電磁石の形成磁場により前記シールド体内に残存するイオンに対してローレンツ力を付与し、前記シールド体内長手方向にイオンを運動させることを特徴とする感光体帯電装置である。
【００２５】
請求項９に係る発明は、前記シールド体を構成する材料がアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記内壁が厚さ３００〜５０００ｎｍの多孔質陽極酸化皮膜から形成されたことを特徴とする請求項７または８に記載の感光体帯電装置である。
【００２６】
請求項１０に係る発明は、前記金属ナノ細線が銅または銅合金であり、前記多数のポアのバリア層から凸形状で５μｍ以下に形成されたことを特徴とする請求項７または８に記載の感光体帯電装置である。
【００２７】
請求項７〜１０の感光体帯電装置によれば、シールド体内壁の多数のポアー内部に形成された金属ナノ細線からなる無数の針電極によりコロナ放電を発生させることができるため、感光体表面に所望の帯電電位を低電圧で付与することができる。また、ポアー内部の針電極が形成されるバリアー層が抵抗となって異常放電が抑制される。これによって、画像欠陥の発生が防止され、更にオゾンや窒素酸化物の発生は、前記放電ワイヤを電極とした場合のコロナ放電の１／５以下に低減できる。
【００２８】
また、金属ナノ細線の電極材料を銅あるいは銅合金とすることにより、金属ナノ細線は磁化されず、例えば微細な磁性体を含む磁性トナーを使用しても帯電装置への汚染は少ない。更に、陽極酸化被膜表面から５μｍ以下の範囲で突出（凸形状）するように形成することにより、感光体表面への帯電付与時の放電開始電圧を低下させ、オゾンや窒素酸化物の発生を抑制することができる。
【００２９】
請求項１１に係る発明は、前記感光体の進行方向に対して上流側となる前記シールド体幅方向の側面に高硬度および低硬度のゴム状弾性体で複合構成されたクリーニングブレードを感光体表面と接触摺動するように配したことを特徴とする請求項１〜１０に記載の感光体帯電装置である。
【００３０】
請求項１１の感光体帯電装置によれば、感光体帯電装置の汚染の起因となる残トナーの排除や、感光体のブレード研磨による再表面生成がより効率的に行われる。また、クリーニングブレードを高硬度と低硬度とのゴム状弾性体（ウレタンゴム、シリコンゴムなど）からなる複合構成としたため、例えば、通常単数のラバーブレードではクリーニングが困難とされている球形トナー粒子（重合トナーなど）に対するクリーニングも有効に行える。これによって、均一な帯電に有効な再表面を形成することができる。
更に、クリーニングブレードが感光体表面と接触摺動するようにシールド体の側面に配備されているため、感光体の回転に伴って発生する感光体表面上の気流（空気の流れ）を抑制することができ、イオン流に対しての気流の阻害を防止することが可能となる。
【００３１】
請求項１２に係る発明は、前記ローレンツ力によりイオンが運動する向きのシールド体長手方向一端の外側に吸気口を、他端の外側にシールド体内部電界に影響を及ぼさないようにイオンフィルターを配し、これを介して排気口を設けたことを特徴とする請求項１〜１１に記載の感光体帯電装置である。
【００３２】
請求項１２の感光体帯電装置によれば、ローレンツ力によりイオンが運動する向きのシールド体長手方向のシールド体一端（外側）に吸気口が設けられ、対向する他端（外側）にイオンフィルターとこれを介して排気口が設けられるため、余剰のオゾンや窒素酸化物など残留イオンが帯電装置内の構造体中に蓄積したり、電子写真装置内部あるいは外部に漏れ出すことが抑止できる。なお、イオンフィルターはシールド体内部電界影響を及ぼさないように配設させるので均一な帯電が行われる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の感光体帯電装置に係る実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、感光体帯電装置は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他の構成が取り得る。
【００３４】
本発明の感光体帯電装置は、図４（ａ）の平面図に示す概略構成を備え、図４（ｂ）の断面模式図に示すようにして感光体ドラム表面の感光体に帯電が施される。
すなわち、図４に示す感光体帯電装置４０は、開口部が設けられたシールド体４１と、該シールド体４１内の長手方向伸張された放電ワイヤ４２と、該開口部に設けられた制御グリッド電極４３と、更に該シールド体４１の外側に放電ワイヤ４２に平行で、かつシールド体４１幅方向において両極（Ｎ、Ｓ）が対向するように配備された電磁石４４とから構成されている。そして、開口部に設けられた制御グリッド電極４３が感光体ドラム４５表面の感光体４６と対面するように配置され、コロナ放電により誘起され発生したイオンにより感光体４６に帯電が施される。
【００３５】
シールド体４１は、アルミニウムあるいは導電性プラスチックで形成されるため、外部に電磁石４４を配備してもシールド体４１内部への磁力線の透過は遮られないようになっている。このため、シールド体４１内部の狭い領域に電磁石を設置する必要がない。
【００３６】
上記のような構成とした場合、シールド体４１内でコロナ放電により発生し、電荷ｑ、速度ｖで運動するイオン（荷電粒子）は、図５の模式図に示すように、電磁石４４によって形成される磁場Ｂにより、シールド体長手方向にローレンツ力を受け、その力の大きさは下記式（１）で表される。
【００３７】
【数１】
2004109428.tif 000003
【００３８】
つまり、この場合イオン（荷電粒子）５１は放電ワイヤ４２の長手方向への力を受ける。
電磁石４４による磁場Ｂの形成に関しては、制御グリッド電極４３を含め、制御グリッド電極４３グリッド周辺のイオンの運動、すなわち感光体４６方向への運動を阻害しないように電磁石４４により形成される平行磁場領域を調整するようにして行われる。
例えば、電磁石４４は平行磁場領域を１００ガウス〜６００ガウス程度の磁界を形成するように調整して用いられる。図４において、放電ワイヤ４２と制御グリッド電極４３の間隔を１０ｍｍ程度とすると、平行磁場領域は、放電ワイヤ４２上部から１〜５ｍｍ程度制御グリッド電極４３寄りの距離に形成されるように調整される。原理的には永久磁石の使用も可能であるがイオン流量の挙動に応じて最適な磁場を形成するためには、電磁石が好適である。
【００３９】
すなわち、上記電磁石によれば、イオンの発生効率や所定の感光体表面電位を得るために変動させる放電ワイヤの印加電圧に応じて、磁場の強さを好適に制御形成することができて、オゾンや窒素酸化物など滞留イオンによる放電ワイヤの汚染、あるいは周囲環境への逸脱を抑止することができる。
なお、磁界が１００ガウスよりも小さ過ぎると充分なローレンツ力が得られず、一方６００ガウスよりも大きくなり過ぎると近接する現像部が二成分現像器であった場合に、現像プロセスに悪影響を与えるため好ましくない。
【００４０】
また、コロナ放電は、制御グリッド電極４３が設けられたことによって異方性があり、開口部方向に大部分は集中する。しかし、コロナ放電は、開口部方向（制御グリッド電極側４３）とは別な方向の空間とシールド体４１面に対しても発生する。制御グリッド電極側４３方向以外の別方向の放電により発生したイオンの電荷は、通常シールド体に吸収されてしまい本来の目的とされる感光体帯電のためのイオンとして関与していない。
【００４１】
このような、イオンを有効に利用する方法として図６（ａ）の平面図に示す構成および（ｂ）の断面模式図に示すように、放電ワイヤ６２とシールド体６１との間に、発生したイオンと同極性を有する平板のイオンデフレクター電極６３（平板）を配備することにより、開口部とは別な方向に飛翔するイオンを開口部方向に方向転換させて再加速することができ、これによってイオン流量を増加することを可能とした。
なおこの場合、制御グリッド電極６４と平板のイオンデフレクター電極６３間の電位差は、開口部方向へのイオンの運動が阻害されない程度に平板のイオンデフレクター電極６３側に低い電圧を印加することが望ましい。
【００４２】
上記平板のイオンデフレクター電極６３による場合、反跳させるイオンの方向性を必ずしも所望通りに選択できず、予定したイオン流とすることができない場合もある。このような観点から、平板のイオンデフレクター電極６３の形状を図７に示すような放物面７１とし、放電ワイヤ７２から平板のイオンデフレクター電極６３に飛来するイオンの反跳方向をなるべく開口部の制御グリッド電極６４面（図６）に垂直にし、イオン流量を増加することを可能にした。
【００４３】
更に、スコロトロン方式による放電の場合、放電ワイヤ近傍にイオンが不在しやすく、放電ワイヤに平行な中央部での帯電が不均一になりやすい傾向がある。
そこで、図６の平板のイオンデフレクター電極６３の形状を図８に示すような楕円面８１とし、放電ワイヤ８２をその焦点に配備することにより、放電ワイヤ８２から発生し、開口部に対向する面に運動するほとんど全てのイオンを開口部の制御グリッド電極６４面（図６）に垂直な運動に変換し、イオン流量を増加することを可能にした。この方法によるイオン流量増加は約５〜１８％程度である。前述のようにスコロトロン方式では、２０〜５０％がグリッドに捕捉されることを考えると効果は大きい。
【００４４】
前記図４あるいは図６に示したように、本発明の感光体帯電装置の制御グリッド電極面である開口部を感光体ドラム表面の感光体に対面するように配置した場合、制御グリッド電極を加速電極として用いることにより、イオンの引き出しが行える。しかし、このような配置の場合、加速されたイオンが直接感光体に放射されて感光体にダメージを与える心配がある。
【００４５】
そこで、図９（ａ）、（ｂ）に示すように感光体帯電装置９０の制御グリッド電極９３面であるシールド体９１の開口部を感光体ドラム９６の感光体９５に対して横方向（直交方向）に向けて配置し、シールド体９１内部に４５〜６０゜の傾斜を設けた平板のイオンデフレクター電極９２を設けることにより、加速されたイオンの減速と制御グリッド電極９３の影のできない均一な帯電を可能とした。
【００４６】
このような配置によって、制御グリッド電極９３面が感光体９５と直接対向していないため、加速電極としての機能を発揮しやすくなり、イオンの加速、電子流の抑止などの制御がしやすくなる。また、感光体帯電装置９０に対して、感光体９５表面に起因する汚染などの影響を受けにくすることが可能となる。、
【００４７】
更に、本発明の感光体帯電装置の形態として、前記放電ワイヤを無数（多数）の針電極に代えてコロナ放電を発生させる方式とすることが可能である。
例えば、図１０の断面模式図（ａ）〜（ｃ）に示すようにシールド体１０１の材質をアルミニウムまたはアルミニウム合金１０１ａとし、このシールド体１０１の内壁に陽極酸化処理を施して多孔質陽極酸化被膜１０２ａを形成し、多孔質の微細な孔（ポアー１０６）に金属ナノ細線からなる針電極１０８を形成するものである。
【００４８】
このような針電極の形成方法としては、例えば、まずアルミニウムまたはアルミニウム合金（Ａｌ５０５２等）製のシールド体１０１の内壁だけを残して他の部分はビニル樹脂等で被覆し、所定の形状範囲に陽極酸化処理を施す。
陽極酸化処理により、電気抵抗率１×１０１０Ω・ｃｍ以上、厚さ３００〜５０００ｎｍの多孔質陽極酸化被膜（１０２ａ）を形成する。図１０（ｂ）および（ｃ）の要部断面拡大図のように、形成された多孔質陽極酸化被膜１０２ａの表面には、ナノ構造を有する１０〜５０ｎｍのポアー１０６が、５０〜２００ｎｍ間隔程度にて多数ランダムに形成される。なお、多孔質陽極酸化被膜（１０２ａ）の厚さが３００ｎｍよりも薄いと所望のポアーが形成されず、一方５０００ｎｍよりも厚いとポアーが封じられ消滅するので好ましくない。
【００４９】
多孔質陽極酸化被膜１０２ａを形成した後、ナノ構造の多数形成されたポアー１０６が封孔処理されないように常温で電解液を水洗し、乾燥後に銅単体、または銅合金を二次電解して所望の放電面を形成する。放電面は、二次電解法によって、ナノ構造を有する口径１０〜５０ｎｍ程度のポアー１０６のバリア層１０７から、金属ナノ細線（針電極）１０８（銅または銅合金）を多数形成することによって得られる。
この金属ナノ細線１０８は、図１０（ｃ）に示すように多孔質陽極酸化被膜１０２ａの表面から凸上に５μｍ以下の範囲で形成する。５μｍよりも大きくなるとポアーが封孔され針状の金属ナノ細線の形成ができなくなることがあるので好ましくない。また、金属ナノ細線の太さが５０ｎｍを超すと同様にポアーが封孔されやすく好ましくない。
【００５０】
このような壁面１０２に多数の金属ナノ細線からなる金属ナノ細線（針電極）１０８が設けられた構成により、シールド体１０１内側全てが放電面となり、ナノ細線の先端に印加電圧の電界が集中してコロナ放電を容易にし、感光体１０５表面への帯電電位の付与が容易となる。
また、放電ワイヤの場合であれば通常φ０．１〜０．５＊＊のタングステン線を用いるが、その表面積比に較べると遙かに大きな放電面を有することになるため、発生するイオン量もそれに比例して増加する。従って、これを放電グリッド電極によって制御することで高速の均一帯電が可能となる。更に、印加する電圧も通常のスコロトロンでは数ｋＶであるが、この場合は１〜２ｋＶで十分な帯電電位（６００〜８００Ｖ）が達成される。
【００５１】
上記のように、シールド体内壁の多数のポアー内部に形成された金属ナノ細線からなる多数の針電極によりコロナ放電を発生させることができるため、感光体表面に所望の帯電電位を低電圧で付与することができる。また、ポアー内部の針電極が形成されるバリアー層が抵抗となって異常放電が抑制される。これによって、画像欠陥の発生が防止され、更にオゾンや窒素酸化物の発生は、前記放電ワイヤを電極とした場合のコロナ放電の１／５以下に低減できる。
【００５２】
また、金属ナノ細線の電極材料を銅あるいは銅合金とすることにより、金属ナノ細線は磁化されず、例えば微細な磁性体を含む磁性トナーを使用しても帯電装置への汚染は少ない。更に、陽極酸化被膜表面から５μｍ以下の範囲で突出（凸形状）するように形成することにより、感光体表面への帯電付与時の放電開始電圧を低下させ、オゾンや窒素酸化物の発生を抑制することができる。
【００５３】
次に、電子写真装置では一般に、帯電、画像露光、現像、転写、クリーニング、除電をサイクルとした各工程を経て次のサイクルに入るが、前記クリーニング工程後であっても感光体ドラムの表面（感光体）上に残余のトナーが存在したり、疲労物質が蓄積した状態のままで、帯電工程に入る場合がある。
【００５４】
例えば、近年高画質が得られるとして多く用いられている重合トナー、あるいは球形化トナーの場合には、一般にブレードクリーニングとファーブラシロールやスポンジブラシロールとの併用でクリーニングを行っている。しかし、一枚のクリーニングブレードの場合、ブレードと感光体の当接面からトナーがブレードをくぐり抜けてくる様子が観察されている。
このため、感光体の再表面形成が均一に行われていないことが多々あり、この場合には単なる帯電不良のみならず、画像欠陥にまで発展してしまうことが珍しくない。
【００５５】
そこで、均一で安定した帯電を行うため、図１１に示すように、感光体の進行方向に対して上流側となるシールド体１１０幅方向側、すなわちシールド体側面１１１に、低硬度ゴム状弾性体１１２ａと高硬度ゴム状弾性体１１２ｂとで複合構成されたクリーニングブレード１１２を配備し、感光体１１３の表面汚染を帯電直前で捕捉するようにした。なお、クリーニングブレード１１２は、感光体ドラム１１４の表面と接触摺動するようにシールド体側面１１１に配備される。
【００５６】
上記のように、クリーニングブレード１１２は、感光体の進行方向側前段が低硬度ゴム状弾性体１１２ａであり、後段が高硬度ゴム状弾性体１１２ｂから複合構成されている。低硬度および高硬度のゴム状弾性体としては、例えばウレタンゴムあるいはシリコンゴムなどを使用することができ、これらを組み合わせて用いることができる。このようなクリーニングブレード１１２の構成によって、残余のトナーが確実にクリーニングされ、感光体１１３表面の再表面形成が効果的に行われ、均一で安定した帯電を施すことが可能となる。
【００５７】
また、クリーニングブレード１１２を設けたことによって、感光体ドラム１１４の回転に伴って発生する感光体ドラム１１４表面上の空気の流れ（気流）を抑制することができる。このため、開口部の制御グリッド電極１１５から放射されるイオン流に対して気流が及ぼす阻害を防止することが可能となる。
【００５８】
本発明の感光体帯電装置においては、前記のように磁石を配置してオゾンや窒素酸化物などの滞留イオンをローレンツ力によって放電ワイヤと平行な方向に運動させるが、更にイオンが運動する向きのシールド体長手方向一端の外側に吸気口を、他端の外側にシールド体内部電界に影響を及ぼさないようにイオンフィルターを配し、これを介して排気口を設けることにより、コロナ放電方式のネックとなっていた多量のオゾンや窒素酸化物の電子写真装置内、外部への漏出を抑止することを可能とした。
【００５９】
例えば、図１２の模式図に示したように残存イオンの運動方向にイオンフィルター１２１を介して排気口１２２を設けるとともに、対向する側に吸気口１２３を設けることによって、前記ローレンツ力によって放電ワイヤの長手方向に運動する残留イオンを排除することができる。なお、イオンフィルター１２１は、均一な帯電が損なわれないようにシールド体内部電界に影響を及ぼさない位置に設けられる。
【００６０】
【発明の効果】
請求項１または２によれば、制御グリッド電極により感光体の均一で安定した帯電が可能である。また、電磁石により残存イオンを感光体に対し影響を与えることなく取り除くことが可能となる。
【００６１】
請求項３によれば、平板のイオンデフレクター電極によって、イオンの利用効率が向上する。
【００６２】
請求項４によれば、放物面を有する平板のイオンデフレクター電極によって、イオンの利用効率が更に向上する。
【００６３】
請求項５によれば、楕円面を有する平板のイオンデフレクター電極によって、放電ワイヤ周辺領域で行われているイオン化反応を効率よく促進できる。
【００６４】
請求項６によれば、感光体に対してシールド体の開口部が横型構造であるため、感光体表面に起因する帯電装置への汚染を受けにくくなる。また、イオンの加速、電子流の抑止など制御がしやすくなる。
【００６５】
請求項７〜１０によれば、シールド体内壁の無数の金属ナノ細線からなる針電極により、感光体表面に所望の帯電電位を低電圧で付与することができる。また、異常放電が抑制され画像欠陥の発生が防止される。更にオゾンや窒素酸化物の発生が放電ワイヤの１／５以下に低減する。
【００６６】
請求項１１によれば、クリーニングブレードにより、感光体帯電装置の汚染の起因となる残トナーの排除や、感光体のブレード研磨による再表面生成がより効率的に行われる。また、クリーニングブレードが感光体表面と当接し感光体表面上の気流を抑制するため、イオン流に対しての気流の阻害を防止することができる。
【００６７】
請求項１２によれば、ローレンツ力によりイオンが運動する方向の、シールド体の一端と他端に吸気口と、イオンフィルターを介して排気口が対向するように設けられるため、残存イオンの装置内、外部への漏れ出しを抑止することができ対環境性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】コロナ放電に用いられている従来型のコロトロンの概略構成を示す平面図（ａ）と感光体へのイオン照射の様子を示す断面模式図（ｂ）である。
【図２】コロナ放電に用いられている従来型のスコロトロンの概略構成を示す平面図（ａ）と感光体へのイオン照射の様子を示す断面模式図（ｂ）である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は従来型スコロトロンに用いられているスリット形状あるいは抜き穴形状のイオン透過部を有するグリッド電極を示す概略平面図である。
【図４】本発明の電磁石が配備された感光性帯電装置の概略構成を示す平面図（ａ）と感光体へのイオン照射の様子を示す断面模式図（ｂ）である。
【図５】本発明の電磁石配備構成によりイオンにローレンツ力が付与されて、シールド体長手方向にイオンが運動する様子を示す模式図である。
【図６】本発明の平板のイオンデフレクター電極を備えた帯電装置の概略構成を示す平面図（ａ）と感光体へのイオン照射の様子を示す断面模式図（ｂ）である。
【図７】本発明の平板のイオンデフレクター電極の形状が放物面を有する場合を示す断面模式図である。
【図８】本発明の平板のイオンデフレクター電極の形状が楕円面を有する場合を示す断面模式図である。
【図９】本発明のシールド体の開口部が感光体に対して直交方向に面し、イオンデフレクター電極が４５〜６０゜の傾斜で配置された構成を示す断面模式図である。
【図１０】本発明の放電手段としてシールド体内壁に多数の金属ナノ細線からなる針電極が設けられた構成を示す断面模式図（ａ）と要部断面拡大図（ｂ）、（ｃ）である。
【図１１】本発明の低硬度ゴム状弾性体と高硬度ゴム状弾性体の複合構成からなるクリーニングブレードをシールド体側面に装着した構成を示す断面模式図である。
【図１２】本発明の残存イオン漏出防止用としてシールド体一端に設けられた吸気口と他端にイオンフィルターを介して設けられた排気口を示す断面模式図である。
【符号の説明】
１０　コロトロン、
１１　シールド体、
１２　放電ワイヤ、
１３　感光体ドラム、
１４　感光体、
２０　スコロトロン、
２１　シールド体、
２２　放電ワイヤ、
２３　グリッド電極、
２４　感光体ドラム、
２５　感光体、
３１　スリット、
３２　抜き穴、
３３　抜き穴、
４０　感光体帯電装置、
４１　シールド体、
４２　放電ワイヤ、
４３　制御グリッド電極、
４４　電磁石、
４５　感光体ドラム、
４６　感光体、
５１　イオン（荷電粒子）、
６０　感光体帯電装置、
６１　シールド体、
６２　放電ワイヤ、
６３　平板のイオンデフレクター電極、
６４　制御グリッド電極、
６５　電磁石、
６６　感光体ドラム、
６７　感光体、
７１　放物面、
７２　放電ワイヤ、
８１　楕円面、
８２　放電ワイヤ、
９０　感光体帯電装置、
９１　シールド体、
９２　平板のイオンデフレクター電極、
９３　制御グリッド電極、
９４　電磁石、
９５　感光体、
９６　感光体ドラム、
１０１　シールド体、
１０１ａ　アルミニウムまたはアルミニウム合金
１０２　内壁、
１０２ａ　多孔質陽極酸化被膜、
１０３　制御グリッド電極、
１０４　電磁石、
１０５　感光体、
１０６　ポアー、
１０７　バリア層、
１０８　金属ナノ細線（針電極）、
１１０　シールド体、
１１１　シールド体側面、
１１２　クリーニングブレード、
１１２ａ　低硬度ゴム状弾性体、
１１２ｂ　高硬度ゴム状弾性体、
１１３　感光体、
１１４　感光体ドラム、
１１５　制御グリッド電極、
１１６　電磁石、
１２１　イオンフィルター、
１２２　排気口、
１２３　吸気口、
１２４　電磁石、
１２５　シールド体、
１２６　放電ワイヤ、
【図１】
2004109428.tif 000004
【図２】
2004109428.tif 000005
【図３】
2004109428.tif 000006
【図４】
2004109428.tif 000007
【図５】
2004109428.tif 000008
【図６】
2004109428.tif 000009
【図７】
2004109428.tif 000010
【図８】
2004109428.tif 000011
【図９】
2004109428.tif 000012
【図１０】
2004109428.tif 000013
【図１１】
2004109428.tif 000014
【図１２】
2004109428.tif 000015