(57)【要約】【課題】  複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される帯電装置に備えられる帯電部材であって、特に、小径であるとともに高精度な加工が可能な帯電部材、かかる帯電部材の製造方法、かかる帯電装置及びかかる画像形成装置の提供。【解決手段】金属製の芯材３３と、芯材３３を覆うアルミニウム又はアルミニウム合金製の管状の部材８２によって形成される層３４とを有する帯電部材３１、帯電部材３１の製造方法、帯電部材３１を備えた帯電装置及びこの帯電装置を備えた画像形成装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の芯材と、この芯材を覆うアルミニウム又はアルミニウム合金製の管状の部材によって形成される層とを有する帯電部材。
【請求項２】
請求項１記載の帯電部材において、上記層の厚さが０．５〜１ｍｍであることを特徴とする帯電部材。
【請求項３】
請求項１または２記載の帯電部材において、上記層が継目無し管であることを特徴とする帯電部材。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れか１つに記載の帯電部材において、上記層の表面粗さが０．５〜１．５μｍＲｚであることを特徴とする帯電部材。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか１つに記載の帯電部材において、上記芯材の引張り強さが４５０〜７８０Ｎ／ｍｍ２であることを特徴とする帯電部材。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか１つに記載の帯電部材において、上記芯材の、上記層に覆われている部分の外径が１０〜１２ｍｍであることを特徴とする帯電部材。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか１つに記載の帯電部材において、上記層上に形成され、その表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜を有することを特徴とする帯電部材。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか１つに記載の帯電部材において、上記皮膜の厚さが３〜６μｍであることを特徴とする帯電部材。
【請求項９】
請求項１ないし８の何れか１つに記載の帯電部材において、帯電対象の帯電すべき位置に対して離間して配設されることを特徴とする帯電部材。
【請求項１０】
請求項１ないし９の何れか１つに記載の帯電部材の製造方法であって、上記層を形成する工程として、アルミニウム又はアルミニウム合金製の管状の部材を用いて、しごき絞り成形方法で上記芯金を被覆する工程を有することを特徴とする帯電部材の製造方法。
【請求項１１】
請求項１ないし９の何れか１つに記載の帯電部材の製造方法、又は請求項１０記載の帯電部材の製造方法のうち、上記層が継ぎ目無し管である帯電部材の製造方法において、上記層を形成する工程として、押出し又は引き抜き加工方法でアルミニウム又はアルミニウム合金製の継目無し管を形成し、この継目無し管を用いて上記芯材を被覆する工程を有することを特徴とする帯電部材の製造方法。
【請求項１２】
請求項１ないし９の何れか１つに記載の帯電部材の製造方法、又は、請求項１０又は請求項１１記載の帯電部材の製造方法において、上記層を形成する工程として、刃先面粗さ０．１５μｍ以下、ノーズＲ０．５〜１ｍｍ、スクイ角１０〜１５°のバイトを用いた削り加工により形成する工程を有することを特徴とする帯電部材の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の帯電部材の製造方法において、上記バイトによる加工面の表面粗さを０．５〜１．５μｍＲｚとすることを特徴とする帯電部材の製造方法。
【請求項１４】
請求項１ないし９の何れか１つに記載の帯電部材の製造方法、又は請求項１０ないし１３の何れか１つに記載の帯電部材の製造方法のうち、上記層上に形成された、その表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜を有する帯電部材の製造方法において、上記金属線を上記皮膜の表面より凸状に形成した後、平坦化処理する工程を有することを特徴とする帯電部材の製造方法。
【請求項１５】
請求項１０ないし１４記載の帯電部材の製造方法により製造した帯電部材。
【請求項１６】
請求項１ないし９の何れか１つに記載の帯電部材、又は、請求項１５記載の帯電部材を有する帯電装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の帯電装置を有する画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の画像形成装置において、上記帯電装置を複数有し、カラー画像を形成可能であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置等に搭載される帯電装置に備えられる帯電部材であって、特に、小径であるとともに高精度な加工が可能な帯電部材、かかる帯電部材の製造方法、かかる帯電装置及びかかる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置であって、感光体等の像担持体を有するものにあっては、像担持体等の被帯電部材を帯電させるための帯電装置が備えられている。帯電装置としては、被帯電部材に対向して配設される帯電ローラー等の帯電部材を用いるタイプがある。このタイプの帯電装置においては、装置を小型化して省スペース化したり、オゾン発生量を低減させたりするため、帯電部材を、被帯電部材に近接した位置に配設したり、被帯電部材に接触して配設したりすることが行われている。
【０００３】
帯電部材が被帯電部材に近接して配設される帯電装置は、近接式ローラー帯電器などといわれ、また、帯電部材が被帯電部材に接触して配設される帯電装置は、接触式ローラー帯電器などといわれている。このように、帯電部材を用いる帯電装置としては、近接式ローラー帯電器、接触式ローラー帯電器等が開発され使用されている。
【０００４】
帯電ローラーは通常、芯材とその周囲を被覆する導電性ゴム等の導電性部材とを有しており、特に、接触式の場合は、導電性部材の柔軟性を増して被帯電部材と密着するようになっており、また、近接式の場合は、導電性部材の最外周に導電性材料を分散したセラミック等の薄膜を被覆して形成している。帯電ローラーはこのように弾性体層を有する弾性ローラーであることが一般的である。近接式ローラー帯電器にあっては、帯電ローラーを像担持体に近接して配設するにあたり、低電圧で帯電を行うために像担持体との距離を例えば１００μｍ以下としたり、上述のようにその最表面層に導電性を付与した３〜５μｍのセラミック層を形成したりすることが行われている。
【０００５】
弾性ローラーは、外径８〜１２ｍｍの金属性軸部材である芯金の周面上に、導電性を付与したゴム層を、０．５〜１．５ｍｍの厚さで被覆して形成される。なおゴム層の被覆位置は、帯電電位付与面形成部すなわち帯電の対象である像担持体の画像形成領域に対応した部分である。したがって、最外径の部分を加工して帯電電位付与面を形成する場合には、表面に位置するゴム材を加工することとなる。ゴム材はもともと軟質材であるが、ゴム材を冷却して硬化させて加工すれば、加工負荷を低く抑えつつ、高精度に加工することができる。
【０００６】
よって、加工を行うために芯金の外径を太くするなどして、研削加工時のための機械強度を上げることを行わなくても、研削加工方法等を用いた加工によって、加工面のビビリや芯振れ等の問題なく、高精度に加工することが可能であるとともに、外径軸ぶれ等の回転精度や表面粗さを高精度に加工することが可能である。したがって、最外層がゴム層であれば、機械強度を上げる必要がないから、帯電電位付与面となる最外径を１１〜１３ｍｍの範囲で小径化することが可能であり、帯電器、帯電装置を小型とし、省スペース化できるとともに、高精度の加工により高精度の帯電が可能となる。
【０００７】
近接式ローラー帯電器については、出願人が先に行った出願に関する技術がある。この技術は、非接触の帯電ローラーにおいて、帯電電位付与面として、多孔質陽極酸化皮膜を表面に形成し、皮膜に無数に形成された細孔に、皮膜の表面に対し凸状又は凹状に金属ナノ細線を形成し放電電極することを提案したものである。
【０００８】
近接式ローラー帯電器、接触式ローラー帯電器、及び、陽極酸化皮膜と金属ナノ細線とを用いたナノ構造体に関する技術を開示するものとして、〔特許文献１〕ないし〔特許文献５〕が挙げられる。
〔特許文献１〕には、移動する感光体の表面に近接して設けられた、表面が１０４〜１０１０Ωｃｍの比抵抗を有する物質で被覆された導電体を用い、感光体との間に所望の極性の電圧を加えることによって感光体の表面に均一な電荷を与えるようにした帯電器に関する技術が記載されている。
【０００９】
具体的には、導電体の表面を、ポリフェニルアセチレン、ＣＨ2ＣＮポリマー、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリアミド等の単体及びシリコーン、テフロン(登録商標)、アクリル、ナイロン、ポリエステル等の樹脂に、導電化剤のカーボンブラック、銀粉、アルミ粉、ヨウ素イオン、第４級アミン等を混合して、比抵抗を１０４〜１０１０Ωｃｍに抵抗率調節した物質で被覆し、この導電体を移動する感光体の表面に近接して設け、同導電体と感光体との間に、所望の極性の電圧を加えることによって感光体の表面に均一な電荷を与えるようにした帯電器で、比較的低い電圧１．５〜３ＫＶを発生する電源を用いることができ、感光体の帯電電圧−４００Ｖ±１０Ｖに均一な帯電が得られ、オゾンの発生が少なく感光体の寿命を長くすることが可能であるとするものである。
【００１０】
〔特許文献２〕には、外部より電圧を印加した導電性部材を被帯電体に当接させて帯電を行なう接触帯電方法において、帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を有する脈流電圧を導電性部材に印加することにより被帯電体と導電性部材との間に振動電界を形成させて帯電を行なう接触帯電方法に関する技術が記載されている。
【００１１】
〔特許文献３〕には、潜像保持部材と潜像保持部材に接近して保持された帯電手段との間に電圧を印加し、潜像保持部材を帯電させる帯電装置において、潜像保持部材が表面を陽極酸化処理したアルミニウム基体上に光電導層を設けてなる帯電装置に関する技術が記載されている。この技術は、潜像保持部材である感光体のアルミニウム基体表面を陽極酸化処理し、この処理された皮膜が無処理のアルミニウム基体より高抵抗であることを利用して、帯電を阻害する基体側からの電荷注入のバリヤー層として機能させ、帯電を有効に行なわせようとするものである。
【００１２】
〔特許文献４〕には、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、帯電部材を回転により移動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ー又はベルトを、非接触で近接配置する近接帯電装置に関する技術が記載されている。最近接部の距離は０．１ｍｍ以上で放電停止距離以下とし、帯電ローラーに電圧を印加して、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ものである。最近接部よりも上流側で、帯電ローラー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ている。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ーをクリーニングするものである。
【００１３】
〔特許文献５〕には、陽極酸化膜の微細孔の状態が極めて均一であり、より一層の高機能性デバイスに応用可能なナノ構造体を提供するもので、導電性表面を備えた基体のその導電性表面に細孔を有する陽極酸化膜を具備し、細孔の底部と導電性表面との間に酸化物層を有し、その酸化物層はその細孔の低部とその導電性表面とを繋ぎ、その導電性表面に含まれる材料を含む経路を有しているナノ構造体及びその製造方法に関する技術が記載されている。
【００１４】
具体的には、陽極酸化膜の微細孔の状態が極めて均一であり、より一層の高機能性デバイスに応用可能なナノ構造体及びその製造方法を提供するもので、陽極酸化膜の微細孔を利用し、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ及びＭｏから選ばれる少なくとも１つの元素を含む導電性表面を備えた基体の導電性表面にアルミニウムを含有する薄膜を形成する工程、アルミニウムを陽極酸化する工程を有し、陽極酸化電流を検知しつつ陽極酸化を行ない、陽極酸化がその導電性表面に到達したことを示す電流の変化を検出した後に陽極酸化を停止する工程を含む。またその後、還元雰囲気で３００℃に加熱する工程を含み、またこの加熱処理後、微細孔に充填する金属及び半導体がＩｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｇａ、Ｓｂ、Ｂｉ2Ｔｅ3及びＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｇｅから選ばれる少なくとも１種である工程を含む。ナノ構造体としての構造は、細孔の底部と導電性表面との間に酸化物層を有し、その酸化物層はその細孔の低部と、その導電性表面とを還元雰囲気３００℃に加熱する工程により還元された金属で繋ぐ事でより低抵抗化されているものである。
【００１５】
【特許文献１】特開昭５８−７６８５１号公報
【特許文献２】特開昭６３−１４９６６９号公報
【特許文献３】特開平０５−９４０３３号公報
【特許文献４】特開平１０−２８８８８１号公報
【特許文献５】特開平１１−２０００９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、出願人が先に行った出願に関する上記技術を採る場合は、陽極酸化の容易なアルミニウム又はアルミニウム合金を用いてその面上にかかる帯電電位付与面を形成することが考えられるが、帯電電位付与面となるアルミニウム及びアルミニウム合金は軟材質であり、その機械強度は、金属製軸部材を使用してゴム層を形成する接触式ローラー帯電器や近接式ローラー帯電器に比して通常半減する。
【００１７】
一方、陽極酸化皮膜と金属ナノ細線とを形成して帯電電位付与面とする場合には、前処理として、表面の旋削加工が必要である。アルミニウム又はアルミニウム合金管材を用いビビリ振動等の無い状態での加工を可能とするには、その外径は１６ｍｍ以上であることを要し、外径１３ｍｍ以下となると軸方向の機械強度が低下し、撓みを起こしてビビリ振動が発生してしまい旋削加工は困難となる。
【００１８】
したがって帯電電位付与面を備えたかかる帯電ローラーの外径を、最外径をゴム層とした帯電ローラーと同じ外径の１１〜１３ｍｍに形成しようとすると、ビビリや芯振れ等が発生してしまい、帯電電位付与面を高精度に加工することが困難であった。特に、帯電ローラーを画像形成装置のＡ４横サイズに使用可能とするため、その全長を約３２０ｍｍ程度とした場合には、軸方向の機械強度が低下し、旋削加工時にビビリ振動が発生し易く、表面を鏡面加工のように精度良く加工することは非常に困難であった。
【００１９】
このように、陽極酸化皮膜と金属ナノ細線とを形成して帯電電位付与面を形成する場合には、アルミニウム又はアルミニウム合金を用い、前処理としてその表面の旋削加工が必要であるが、この加工時の強度を考慮すると、アルミニウム又はアルミニウム合金のみを用い、帯電電位付与面の外径を１１〜１３ｍｍとすることはできず、よって帯電電位付与面の外径が１１〜１３ｍｍである小径の帯電ローラーを高精度で形成することは極めて難しく、画像形成装置の帯電器、帯電装置を高性能かつ小径にして省スペース化し小型化することは困難であった。
【００２０】
また、〔特許文献１〕ないし〔特許文献５〕に記載された技術は何れも、帯電ローラーを小径にしつつ帯電電位付与面を高精度に加工する技術を提案するものではない。なお、〔特許文献１〕に記載された技術には、母材となる樹脂及び導電化剤が湿度の影響を受け易いという問題、導電化剤の混合に時間を要し、分散の不均一が発生し易く帯電時の点欠陥が発生しやすいという問題などがある。〔特許文献２〕に記載された技術には、外部より電圧を印加した導電性部材の帯電体表面が、非帯電体である感光体の表面に付着残留する現像剤紛や紙紛が転写し、接触帯電であるため付着しやすく、帯電ムラが生じやすいと言う大きな問題が有り、導電性部材表面のメンテナンス周期が短く欠かせないものとなる問題を有している。
【００２１】
〔特許文献３〕に記載された技術は、潜像保持部材である感光体のアルミニウム基体表面を陽極酸化処理するものであり、帯電装置に関する技術ではない。〔特許文献４〕に記載された技術は、帯電ムラの解消を目的として予備帯電部材を用いるものであり、帯電部材自体の構成に特徴を有するものではない。〔特許文献５〕に記載された技術は、ナノ構造体をローラー形状化して帯電電位付与部材とすることを示唆するものではない。
【００２２】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載される帯電装置に備えられる帯電部材であって、特に、小径であるとともに高精度な加工が可能な帯電部材、かかる帯電部材の製造方法、かかる帯電装置及びかかる画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、金属製の芯材と、この芯材を覆うアルミニウム又はアルミニウム合金製の管状の部材によって形成される層とを有する帯電部材にある。
【００２４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の帯電部材において、層の厚さが０．５〜１ｍｍであることを特徴とする。
【００２５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の帯電部材において、層が継目無し管であることを特徴とする。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の帯電部材において、層の表面粗さが０．５〜１．５μｍＲｚであることを特徴とする。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の帯電部材において、芯材の引張り強さが４５０〜７８０Ｎ／ｍｍ２であることを特徴とする。
【００２８】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の帯電部材において、芯材の、層に覆われている部分の外径が１０〜１２ｍｍであることを特徴とする。
【００２９】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載の帯電部材において、層上に形成され、その表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜を有することを特徴とする。
【００３０】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７の何れか１つに記載の帯電部材において、皮膜の厚さが３〜６μｍであることを特徴とする。
【００３１】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８の何れか１つに記載の帯電部材において、帯電対象の帯電すべき位置に対して離間して配設されることを特徴とする。
【００３２】
請求項１０記載の発明は、請求項１ないし９の何れか１つに記載の帯電部材の製造方法であって、層を形成する工程として、アルミニウム又はアルミニウム合金製の管状の部材を用いて、しごき絞り成形方法で上記芯金を被覆する工程を有することを特徴とする。
【００３３】
請求項１１記載の発明は、請求項１ないし９の何れか１つに記載の帯電部材の製造方法、又は請求項１０記載の帯電部材の製造方法のうち、層が継ぎ目無し管である帯電部材の製造方法において、層を形成する工程として、押出し又は引き抜き加工方法でアルミニウム又はアルミニウム合金製の継目無し管を形成し、この継目無し管を用いて芯材を被覆する工程を有することを特徴とする。
【００３４】
請求項１２記載の発明は、請求項１ないし９の何れか１つに記載の帯電部材の製造方法、又は、請求項１０又は請求項１１記載の帯電部材の製造方法において、層を形成する工程として、刃先面粗さ０．１５μｍ以下、ノーズＲ０．５〜１ｍｍ、スクイ角１０〜１５°のバイトを用いた削り加工により形成する工程を有することを特徴とする。
【００３５】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の帯電部材の製造方法において、バイトによる加工面の表面粗さを０．５〜１．５μｍＲｚとすることを特徴とする。
【００３６】
請求項１４記載の発明は、請求項１ないし９の何れか１つに記載の帯電部材の製造方法、又は請求項１０ないし１３の何れか１つに記載の帯電部材の製造方法のうち、層上に形成された、その表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜を有する帯電部材の製造方法において、上記金属線を上記皮膜の表面より凸状に形成した後、平坦化処理する工程を有することを特徴とする。
【００３７】
請求項１５記載の発明は、請求項１０ないし１４記載の帯電部材の製造方法により製造した帯電部材にある。
【００３８】
請求項１６記載の発明は、請求項１ないし９の何れか１つに記載の帯電部材、又は、請求項１５記載の帯電部材を有する帯電装置にある。
【００３９】
請求項１７記載の発明は、請求項１６記載の帯電装置を有する画像形成装置にある。
【００４０】
請求項１８記載の発明は、請求項１７記載の画像形成装置において、帯電装置を複数有し、カラー画像を形成可能である画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４１】
本発明は、金属製の芯材と、この芯材を覆うアルミニウム又はアルミニウム合金製の管状の部材によって形成される層とを有する帯電部材にあるので、小径であるとともに、削り加工が可能となり高精度な加工が可能であり、またこれによりその表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜を良好に形成可能であり、均質で安定した良好な帯電を行う構成であることが可能となる帯電部材を提供することができる。
【００４２】
層の厚さが０．５〜１ｍｍであることとすれば、しごき絞り形成方法で層を形成することが可能であり層を良好に形成することが可能な帯電部材を提供することができる。
【００４３】
層が継目無し管であることとすれば、溶接管等を用いてその表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜を形成する場合に発生する、接続部における皮膜の形成ムラや空孔等の不具合が生じることが極めて少なくなり、かかる皮膜を良好に形成可能であり、均質で安定した良好な帯電を行う構成であることが可能となる帯電部材を提供することができる。
【００４４】
層の表面粗さが０．５〜１．５μｍＲｚであることとすれば、その表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜を良好に形成可能であり、均質で安定した良好な帯電を行う構成であることが可能となる帯電部材を提供することができる。
【００４５】
芯材の引張り強さが４５０〜７８０Ｎ／ｍｍ２であることとすれば、小径であっても大きな強度が得られ、例えばＡ４横サイズの画像形成装置に搭載するのに十分な長さとした場合においても、削り加工を良好に行うことが可能となり高精度な加工が可能であり、またこれによりその表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜を良好に形成可能であり、均質で安定した良好な帯電を行う構成であることが可能となる帯電部材を提供することができる。
【００４６】
芯材の、層に覆われている部分の外径が１０〜１２ｍｍであることとすれば、小径であっても大きな強度が得られ、例えばＡ４横サイズの画像形成装置に搭載するのに十分な長さとした場合においても、削り加工を良好に行うことが可能となり高精度な加工が可能であり、またこれによりその表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜を良好に形成可能であり、均質で安定した良好な帯電を行う構成であることが可能となる帯電部材を提供することができる。
【００４７】
層上に形成され、その表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜を有することとすれば、均質で安定した良好な帯電を行うことができる帯電部材を提供することができる。
【００４８】
皮膜の厚さが３〜６μｍであることとすれば、印加電圧を抑制しつつ十分な帯電能力を発揮し、低消費電力に寄与できるとともに、オゾン発生量を低減できるため、オゾンフィルターがある場合にはその寿命を延ばしたりその小型化を可能としたりすることが可能であり、さらに、帯電対象の劣化を抑制することができる帯電部材を提供することができる。
【００４９】
帯電対象の帯電すべき位置に対して離間して配設されることとすれば、放電による帯電対象を帯電させる帯電部材を提供することができる。
【００５０】
本発明は、請求項１ないし９の何れか１つに記載の帯電部材の製造方法であって、層を形成する工程として、アルミニウム又はアルミニウム合金製の管状の部材を用いて、しごき絞り成形方法で上記芯金を被覆する工程を有するので、管状の部材を芯材状に隙間なく密着して被覆することができ、削り加工を良好に行うことが可能となり高精度な加工が可能であり、またこれによりその表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜を良好に形成可能であり、均質で安定した良好な帯電を行う帯電部材を構成することが可能となる帯電部材の製造方法を提供することができる。
【００５１】
本発明は、請求項１ないし９の何れか１つに記載の帯電部材の製造方法、又は請求項１０記載の帯電部材の製造方法のうち、層が継ぎ目無し管である帯電部材の製造方法において、層を形成する工程として、押出し又は引き抜き加工方法でアルミニウム又はアルミニウム合金製の継目無し管を形成し、この継目無し管を用いて芯材を被覆する工程を有するので、溶接管等を用いてその表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜を形成する場合に発生する、接続部における皮膜の形成ムラや空孔等の不具合が生じることが極めて少なくなり、かかる皮膜を良好に形成可能であり、均質で安定した良好な帯電を行う帯電部材を構成することが可能となる帯電部材の製造方法を提供することができる。
【００５２】
本発明は、請求項１ないし９の何れか１つに記載の帯電部材の製造方法、又は、請求項１０又は請求項１１記載の帯電部材の製造方法において、層を形成する工程として、刃先面粗さ０．１５μｍ以下、ノーズＲ０．５〜１ｍｍ、スクイ角１０〜１５°のバイトを用いた削り加工により形成する工程を有するので、削り加工時の抵抗が低い状態で一定し、切り込み変動が抑制され、削り加工により発生しやすいササクレ状突起欠陥を抑制することができ、その表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜を良好に形成することが可能となり、均質で安定した良好な帯電を行う帯電部材を構成することが可能となる帯電部材の製造方法を提供することができる。
【００５３】
バイトによる加工面の表面粗さを０．５〜１．５μｍＲｚとすることとすれば、その表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜を良好に形成することが可能となり、均質で安定した良好な帯電を行う帯電部材を構成することが可能となる帯電部材の製造方法を提供することができる。
【００５４】
本発明は、請求項１ないし９の何れか１つに記載の帯電部材の製造方法、又は請求項１０ないし１３の何れか１つに記載の帯電部材の製造方法のうち、層上に形成された、その表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜を有する帯電部材の製造方法において、上記金属線を上記皮膜の表面より凸状に形成した後、平坦化処理する工程を有するので、金属線の先端が揃い、放電面を一定にして、均質で安定した良好な帯電を行う帯電部材を構成することができる帯電部材の製造方法を提供することができる。
【００５５】
本発明は、請求項１０ないし１４記載の帯電部材の製造方法により製造した帯電部材にあるので、均質で安定した良好な帯電を行う構成であることが可能な帯電部材を提供することができる。
【００５６】
本発明は、請求項１ないし９の何れか１つに記載の帯電部材、又は、請求項１５記載の帯電部材を有する帯電装置にあるので、均質で安定した良好な帯電を行う構成であることが可能となり、また小型化することが可能であって省スペース化することが可能な帯電装置を提供することができる。
【００５７】
本発明は、請求項１６記載の帯電装置を有する画像形成装置にあるので、均質で安定した良好な帯電を行うことで良好な画像形成を行う構成であることが可能となり、また小型化することが可能であって省スペース化することが可能であり、また低消費電力に寄与でき得るとともに、さらには、像担持体等の帯電対象の劣化を抑制することができ長寿命化が可能な画像形成装置を提供することができる。
【００５８】
帯電装置を複数有し、カラー画像を形成可能であるので、一般的には電力消費量の多いカラー画像形成装置であっても、低消費電力に寄与でき、また、オゾン発生量を大きく低減することが可能であるため、オゾンフィルターがある場合にはその寿命を延ばしたりその小型化を可能としたりすることができる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
図１に、本発明を適用した、白黒画像またはカラー画像を形成可能な画像形成装置の概略を示す。画像形成装置１は、複写機であるが、ファクシミリ、カラーレーザプリンタ等のプリンタ、複写機とプリンタとの複合機等、他の画像形成装置であっても良い。画像形成装置１は、読み取った画像情報または外部から入力される画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。これは画像形成装置１がファクシミリの機能を有する場合にファクシミリとして用いられる場合も同様である。
【００６０】
画像形成装置１は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体として画像形成を行なうことが可能である。画像形成装置１は、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色に対応する像としての画像を形成可能な画像ステーションとして、赤色形成ユニットたる画像形成ユニット１０Ｍと、青色形成ユニットたる画像形成ユニット１０Ｃと、黄色形成ユニットたる画像形成ユニット１０Ｙと、黒色形成ユニットたる画像形成ユニット１０ＢＫとを有している。
【００６１】
図１において、画像形成装置１内の、太線の丸で囲んだ部分に、ブラック色の像を形成する画像形成ユニット１０ＢＫが位置しており、図１における右側の細線の丸で囲んだ部分に、画像形成ユニット１０ＢＫを拡大して示している。画像形成ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０ＢＫの構成は互いに同様であるから、これらの構成については、画像形成ユニット１０ＢＫの構成を代表して、図１における右側の細線の丸で囲んだ部分に示すに留める。また、符号の末尾にＭ、Ｃ、Ｙ、ＢＫの文字がある部材はそれぞれ、画像形成ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０ＢＫに備えられているものであり、Ｍ、Ｃ、Ｙ、ＢＫの文字の前にある数字が同じ場合は互いに同様の部材であることを示す。したがって、末尾にＭ、Ｃ、Ｙの文字がある符号を、図示することなく、本明細書中において使用した場合には、画像形成ユニット１０ＢＫに備えられた、対応する部材を参照されたい。
【００６２】
画像形成装置１は、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色に対応する像を形成可能な複数の像担持体としての有機感光体たる感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫを並設したタンデム構造を採用しており、各感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫに形成された可視像が、各感光体２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な中間転写体としての中間転写ベルトである転写ベルト１１上を搬送される転写紙に対しそれぞれ重畳転写されるようになっている。
【００６３】
感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫは、Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫは、図示を省略するが、円筒状アルミ基体上に、熱硬化性のメラミン、アルキド樹脂と光分散剤の含有された厚さ３μｍの下引き層と、ブチラール樹脂にチタニルフタロシアニンを含有する厚さ０．５μｍの電荷発生層と、ポリカーボネート樹脂をバインダーとする厚さ２５μｍの電荷輸送層とを備えた外径φ３０ｍｍの機能分離型有機感光体である。
【００６４】
転写紙に対する重畳転写は、転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫに形成された可視像が、転写紙の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫに対向して配設された転写手段１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙ、１２ＢＫによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
【００６５】
画像形成装置１は、かかる４つの画像ステーションと、各感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫの上方に対向して配設され、転写ベルト１１及び転写手段１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙ、１２ＢＫを備えた転写ベルトユニット１４と、かかる４つの画像ステーションの上方に対向して配設された光書き込み装置としての光走査装置８とを有している。
【００６６】
画像形成装置１はまた、感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫと転写ベルト１１との間に向けて搬送される転写紙を積載した給紙カセットとしてのシート給送装置６１と、画像形成装置１の本体外部に位置し転写紙を積載可能な手差しトレイ６２と、シート給送装置６１または手差しトレイ６２または後述する後処理装置６３から搬送されてきた記録紙を、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫと転写ベルト１１との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対４と、転写紙の先端がレジストローラ対４に到達したことを検知する図示しないセンサとを有している。
【００６７】
画像形成装置１はまた、トナー像を転写された転写紙に同トナー像を定着させるための定着ユニットとしての定着装置６と、画像形成装置本体１の外部に設けられ、定着済みの転写紙を、そのままあるいはステープルしあるいはソートしあるいは反転させて排出するか、反転させてサイドレジストローラ対４に向けて送り出す排紙部たる後処理装置６３と、後処理装置６３の側方に配設され後処理装置６３から排出された転写紙を積載する排紙トレイ１７と、画像形成装置１本体上部に位置し原稿を読み取る読取装置６４と、原稿を積載され積載された原稿を読取装置６４に向けて送り出す自動原稿給紙装置６５と、画像形成装置１本体内部の光走査装置８に対向する位置に配設され画像形成装置１本体内部の空気を外部に排出する排気装置６６とを有している。
【００６８】
シート給送装置６１は、画像形成装置１の本体下部に配設されており、最上位の転写紙の上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ３を有しており、給送ローラ３が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の転写紙をレジストローラ対４に向けて給送するようになっている。排気装置６６は、排気中に含まれているオゾンを除去するオゾンフィルター６７を有している。光走査装置８は、感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫにレーザービームとしてのレーザー光Ｌを照射するものである。
【００６９】
画像形成ユニット１０ＢＫは、感光体ドラム２０ＢＫの周囲に、図中時計方向であるその回転方向Ｂ１に沿って、転写手段１２ＢＫと、クリーニング手段としてのクリーニング装置４０ＢＫと、帯電部たる帯電装置３０ＢＫと、現像手段としての現像ユニットである現像部たる現像装置５０ＢＫとを有している。
【００７０】
クリーニング装置４０ＢＫは、感光体ドラム２０ＢＫに対向する部分に開口部を有するクリーニングケース４３ＢＫと、基端部がクリーニングケース４３ＢＫに固定され先端部が感光体ドラム２０ＢＫに当接し感光体ドラム２０ＢＫ上の残留トナーを掻き取ってクリーニングするためのクリーニングブレード４１ＢＫと、感光体ドラム２０ＢＫ表面を摺擦して感光体ドラム２０ＢＫ上の残留トナーを掻き取ってクリーニングするためのクリーニングブラシ４２ＢＫ等を有している。
【００７１】
現像装置５０ＢＫは、感光体ドラム２０ＢＫに対向する部分に開口部を有する現像ケース５５ＢＫと、かかる開口部から感光体ドラム２０ＢＫに臨むよう感光体ドラム２０ＢＫに近接対向して配設された現像ローラ５１ＢＫと、現像ケース５５Ｙの下部に互いに対向するように配設され、現像剤を攪拌するとともに現像ローラ５１ＢＫに現像剤を供給するための第１搬送スクリュ５３ＢＫ及び第２攪拌スクリュ５４ＢＫ等を有している。
【００７２】
現像装置５０ＢＫにおいては、現像剤を担持した現像ローラ５１Ｙが、その矢印Ｃ１方向への回転により、現像ローラ５１ＢＫと感光体ドラム２０ＢＫとの間の現像領域に現像剤を運び、現像剤中のトナー粉としてのブラックトナーが感光体ドラム２０ＢＫの表面に形成された静電潜像に静電的に移行して、静電潜像をブラックトナー像として可視像化するようになっている。現像ケース５５ＢＫ内においては、第１搬送スクリュ５３ＢＫ及び第２攪拌スクリュ５４ＢＫによって現像剤が攪拌混合され、攪拌混合された現像剤が現像ローラ５１ＢＫ供給される。
【００７３】
光走査装置８は、感光体ドラム２０ＢＫにおける帯電領域と現像領域との間の領域に、光変調されたレーザー光Ｌを照射して帯電装置ＢＫにより帯電された後の感光体ドラム２０ＢＫの表面を露光し、現像装置５０ＢＫによってブラックトナー像として可視像化される静電潜像を形成するようになっている。
【００７４】
帯電装置３０ＢＫは、感光体ドラム２０ＢＫに対向する部分に開口部を有する帯電ケース３３ＢＫと、帯電対象であり被帯電部材である感光体ドラム２０ＢＫに対向して配設された帯電部材としての帯電ローラー３１ＢＫと、帯電ローラー３１ＢＫ表面を摺擦して帯電ローラー３１ＢＫ上の残留トナーを掻き取ってクリーニングするためのクリーニングブラシ３２ＢＫ等を有している。帯電ローラー３１ＢＫは、感光体ドラム２０ＢＫの画像形成領域に対応する、帯電すべき位置に対しては、５０μｍの距離で離間して配設されているが、後述する他の部分において感光体ドラム２０ＢＫの表面に当接しており、感光体ドラム２０ＢＫに従動回転する。帯電ローラー３１ＢＫには、直流に交流成分のバイアスを重畳印加する図示しない電圧印加手段が接続されており、感光体ドラム２０ＢＫの画像形成領域の表面を除電すると同時に、所定の極性に帯電するようになっている。なお、画像形成領域における帯電ローラー３１ＢＫと感光体ドラム２０ＢＫとの離間距離すなわち帯電ギャップは、３０〜１００μｍの範囲で予め設定される。
【００７５】
このような構成において、感光体ドラム２０ＢＫは、Ｂ１方向への回転に伴い、帯電ローラー３１ＢＫにより表面を−８００〜−８５０Ｖの電位に帯電され、光走査装置８からのレーザー光Ｌの露光走査によりブラック色に対応した静電潜像を形成され、この静電潜像を現像装置５０ＢＫによりブラック色のトナーにより現像される。現像により得られたブラック色のトナー像は転写手段１２ＢＫによりＡ１方向に移動する転写ベルト１１上を搬送される転写紙に転写され、転写後に残留したトナー等の異物をクリーニング装置４０ＢＫにより除去されて帯電ローラー３１ＢＫによる次の除電、帯電に供される。
【００７６】
他の感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙにおいても同様に各色のトナー像が形成される等し、形成された各色のトナー像は、転写手段１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙにより、Ａ１方向に移動する転写ベルト１１上を搬送される転写紙の同じ位置に順次転写され、この上に上述したようにブラック色のトナー像が転写される。
【００７７】
転写ベルト１１上を搬送されてきた転写紙は、シート給送装置６１から給送ローラ３によって繰り出されてフィードされ、または手差しトレイ６２または後処理装置６３からフィードされ、レジストローラ対４によって、センサによる検出信号に基づいて、感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫ上にトナー像が形成されるタイミングに合わせて送り出されたものである。
【００７８】
転写紙は、すべての色のトナー像を順次転写され、担持すると、転写ベルト１１のＡ１方向の回転に伴い、定着装置６に進入し、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を定着され、転写紙上にカラー画像が形成される。定着装置６を通過した定着済みの転写紙は、後処理装置６３を経て、排紙トレイ１７上にスタックされる等の処理が行われる。
【００７９】
ここで、帯電装置３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０ＢＫに備えられている帯電ローラー３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｙ、３１ＢＫについて説明する。帯電ローラー３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｙ、３１ＢＫの構成は互いに同様であるから、以下、帯電ローラー３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｙ、３１ＢＫを、単に「帯電ローラー３１」と記す。
【００８０】
従来より、像担持体等の被帯電部材に、所望の帯電電位を、低電圧で放電して付与することで、放電により発生するオゾン量を低減することや、帯電装置を小型にし、省スペース化することが行われている。これは、帯電ローラーを被帯電部材の帯電すべき位置と接触させるか、又は、かかる位置に３０〜１００μｍの帯電ギャップを設け近接させ低電圧で帯電させることにより行われている。帯電ローラー３１も、かかる位置に３０〜１００μｍの帯電ギャップを設けた構成を採用している。
【００８１】
ここで、低電圧で被帯電部を帯電させる、既存の、接触式帯電ローラー又は近接式帯電ローラーとして、図１２に示されるような構成を採っているものがある。この既存の帯電ローラー７１は、金属製芯材としての芯金７２と、芯金７２の周面を覆ったゴム製の弾性部材７３とを有することを基本的な構成としている。芯金７２は、弾性部材７３によって覆われている外径９〜１０ｍｍの弾性部材被覆部７２ａと、弾性部材被覆部７２ａの一方の端部に位置する軸受け部７２ｂと、弾性部材被覆部７２ａの他方の端部に位置する電圧印加用軸受け部７２ｃとを一体に有している。軸受け部７２ｂと電圧印加用軸受け部７２ｃとは何れも図中鎖線で示す軸受け７６によって回転自在に支持され、電圧印加用軸受け部７２ｃは電圧印加手段に接続された部分となっている。
【００８２】
弾性部材７３は１〜１．５ｍｍの厚さで加硫成形され、カーボンブラック等で導電性が付与されている。帯電ローラー７１が接触式帯電ローラーである場合には、弾性部材７３の外周面全体が帯電電位付与面７５とされ、帯電電位付与面７５が被帯電部材と接触するよう配設される。帯電ローラー７１が近接式帯電ローラーである場合には、３０〜１００μｍの帯電ギャップを形成するため、弾性部材７３の外周面の両端部を、絶縁部材７４で被覆し、両絶縁部材７４が被帯電部材と接触するよう配設され、両絶縁部材７４で挟まれた領域を帯電電位付与面７５とし、この部分が帯電ギャップを形成するようになっている。弾性部材７３の外周面に、最表面層として、導電性を付与した３〜５μｍのセラミック層が被覆されることがある。
【００８３】
弾性部材７３の外径は、所望の精度に研削する仕上加工により決定されるようになっている。弾性部材７３が軟質なゴム材であるため、帯電電位付与面７５となる弾性部材７３の外径を研削加工する場合、通常の状態では、帯電電位付与面７５としての性能を発揮する上で必要な表面性や寸法精度を出すことは難しい。そこで、研削加工を行う場合には、ゴム材を冷却して硬化させることが行われており、これにより、表面加工することで所望の精度の加工を可能としている。
【００８４】
また、弾性部材７３がゴム材であるため、切削加工時に弾性部材被覆部７２ａに加わる加工負荷は低く、加工の為に弾性部材被覆部７２ａの外径を太くするなどして機械強度を上げることは不要であり、研削加工方法により、帯電電位付与面７５の機能を果たす上で有害な加工面のビビリや芯振れ等が発生することはなく、高精度に加工することが可能で、帯電電位付与面７５となる最外径を１１〜１３ｍｍの範囲とすることができ、帯電ローラー７１は小径化が達成されている。この小径化された帯電ローラー７１を組込んだ帯電器等の帯電装置は小型となり、省スペース化されるとともに、帯電時に発生するオゾンがコロナワイヤー等を用いた帯電装置の１／１０〜１／１００にまで低減可能となっているため、多くの帯電装置において使用されている。
【００８５】
一方、均一かつ安定した帯電を行う観点から、帯電電位付与面を、その表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜により形成した帯電ローラーが提案されている。図１１に、このような帯電ローラーとして従来考えられるものの一例を示す。帯電ローラー８１は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の管状の部材８８と、部材８８の一方の端部に位置する軸受け部８３と、部材８８の他方の端部に位置する電圧印加用軸受け部８４と、図示を省略するが、部材８８を覆う、その表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜と、３０〜１００μｍの帯電ギャップを形成するため、部材８８の両端部に位置する、絶縁部材８５とを有している。
【００８６】
両絶縁部材８５は被帯電部材と接触するよう配設され、両絶縁部材８５で挟まれた領域が帯電電位付与面８６となっており、この部分が帯電ギャップを形成するようになっている。軸受け部８３と電圧印加用軸受け部８４とは何れも図中鎖線で示す軸受け８７によって回転自在に支持され、電圧印加用軸受け部８４は電圧印加手段に接続された部分となっている。軸受け部８３と電圧印加用軸受け部８４とは何れもＳＵＳ材又は黄銅材等であり、部材８８の内径に圧入したものである。このように、帯電ローラー８１は、芯金でなく軸受け部８３と電圧印加用軸受け部８４とを有している。
【００８７】
このような構成の帯電ローラー８１は、帯電電位付与面８６を形成する部材８８がアルミニウム又はアルミニウム合金製の軟質材の部材であり、機械強度が、上述した帯電ローラー７１に比べ、通常半減するため、外径を、帯電ローラー７１と同様に１１〜１３ｍｍとすると、部材の表面に研削加工や旋削加工を行う際に、ビビリや芯振れ等が発生してしまう。したがって、帯電電位付与面８６部分の外径が１６ｍｍ以上でないと、かかる皮膜を形成するために必要な平滑な鏡面を高精度に形成する事は困難であった。
【００８８】
特に、Ａ４横サイズの帯電を行うためには、帯電電位付与面８６の幅を約３２０ｍｍとすることが必要であるが、帯電電位付与面８６を形成する準備として、部材８８の表面を、旋削加工を用いて鏡面に形成する加工は、部材８８が軟質材であることに加え、幅が大きく、剛性が低いため、非常に難しい。したがって、加工の際の剛性を考慮すると、帯電電位付与面８６の部分の外径を１１〜１３ｍｍに小径とすることができず、これに起因して帯電装置を小型にすることはきわめて困難であった。また、アルミニウム又はアルミニウム合金をめっき等の皮膜により形成した場合には、かかるめっき等の皮膜の厚さを、かかる多孔質の皮膜を形成するのに十分な厚さとすることが困難であった。
【００８９】
そこで、図２に示すように、帯電ローラー３１は、金属製の芯材としての芯金３３と、この芯金３３を覆う帯電電位付与面形成部材としてのアルミニウム又はアルミニウム合金製の管状の部材８２によって形成される層３４と、この層３４の表面に、陽極酸化と金属ナノ細線を用いて形成された厚さ３〜６μｍの図７（ｃ）に示す皮膜１００と、５０μｍの帯電ギャップを形成するため、皮膜１００の外周面の両端部を被覆した絶縁部材３６とを有している。皮膜１００の表面によって帯電電位付与面３５が形成されている。
【００９０】
両絶縁部材３６が被帯電部材たる感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫと接触するよう配設されており、両絶縁部材３６で挟まれた領域が、帯電の対象たる感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫの画像形成領域に対応する帯電すべき位置に対向し、帯電ギャップを形成しており、この領域が、実質的な帯電電位付与面３５となっている。良好な帯電を行う観点から、すでに述べたとおり、帯電ギャップは３０〜１００μｍの範囲とすることができ、このギャップは絶縁部材３６の厚さにより設定できるものである。
【００９１】
芯金３３は、層３４によって覆われている部分である被覆用芯材としての被覆部３３ａと、被覆部３３ａの一方の端部に位置する軸受け部３３ｂと、被覆部３３ａの他方の端部に位置する電圧印加用軸受け部３３ｃとを一体に有している。軸受け部３３ｂと電圧印加用軸受け部３３ｃとは何れも図中鎖線で示す軸受け３７によって回転自在に支持され、電圧印加用軸受け部３３ｃは電圧印加手段に接続された部分となっている。
【００９２】
芯金３３はＳＵＳ材であり、その機械強度は引張り強さにおいて４８０Ｎ／ｍｍ２（ＪＩＳ Ｚ ２２４１−１９９８）以上とされている。かかる引っ張り強さは、小径であっても大きな強度を得るという観点から、４５０〜７８０Ｎ／ｍｍ２（ＪＩＳ Ｚ ２２４１−１９９８）の間で設定することが好ましい。芯金３３の材質は鉄であっても良いが、さび防止の観点からはＳＵＳが望ましい。被覆部３３ａの外径は１０〜１２ｍｍであり、軸受け部３３ｂ及び電圧印加用軸受け部３３ｃの外径は５〜８ｍｍである。
【００９３】
層３４は厚さ０．５〜１ｍｍのアルミニウム又はアルミニウム合金の継目無し管である。層３４の表面粗さは、１．５μｍＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４）であり、皮膜１００は、層３４上に、その表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜として形成されている。層３４の表面粗さは、皮膜１００を良好に形成する観点から、１．５μｍＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４）以下、特に０．５〜１．５μｍＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４）とすることが好ましい。
【００９４】
帯電ローラー３１の製造方法を以下説明する。
図３に示すように、軸受け部３３ｂを心材固定台としての芯金固定台８１を取り付けて芯金３３を固定し、外径１０〜１２ｍｍの被覆部３３ａの周面上に、押出しまたは引き抜き加工方法で形成した厚さ０．６〜１．２ｍｍのアルミニウム又はアルミニウム合金の加工管材である管状の部材たる継目無し管（ＪＩＳ Ｈ ４０８０−１９８８）８２を被せ、外径を１１〜１３ｍｍ程度とする。しごき絞り代０．１〜０．３ｍｍを付けた成形用ダイス８３を、矢印Ｄで示す、電圧印加用軸受け部３３ｃ側から軸受け部３３ｂ側に向けた方向に油圧シリンダー装置で加圧スライドさせ、しごき絞り加工を行ない継目無し管８２を被覆形成する。
【００９５】
このようにして、継目無し管８２は、しごき絞り成形方法により、被覆部３３ａの周面上に密着形成される。この状態で、管状の部材すなわち継目無し管８２は、０．２〜０．３ｍｍの切削加工代を持っている。このように、本明細所及び特許請求の範囲において、管状の部材、継目無し管とは、しごき絞り加工が可能なようなある程度の厚さを持った部材を意味し、めっき等によって形成された薄膜のようなものを指すものではない。なお、被覆部３３ａの外径を１０〜１２ｍｍとしたのは、できるだけ小型にしつつ、上述の絞り加工時や後述する削り加工時における強度を保つためであって、かかる値より大きな場合は大型化してしまう。なお例えば外径が１６ｍｍ以上になれば強度が大きくなって芯金が不要となりアルミニウム又はアルミニウム合金のみで構成することが可能となる。
【００９６】
図４に示すように、継目無し管８２を被覆部３３ａに密着した後、主軸９４とテール軸９５との両軸が同期して回転する両軸同期型旋盤９６に藤井精密製の無摺動式エアーバルーンチャック９７及び９８を取り付け、無摺動式エアーバルーンチャック９７、９８にそれぞれ電圧印加用軸受け部３３ｃ、軸受け部３３ｂを取り付けて芯金３３及び継目無し管８２を固定する。刃物台８９に、刃先の面粗さ０．１５μｍ以下、ノーズＲ０．５〜１ｍｍ、スクイ角１０〜１５°に研磨した、鏡面旋削加工用のＲバイト９０を固定し、主軸回転数５０００ｒｐｍ、切り込み量０．０３ｍｍ、送り速度を０．１〜０．２ｍｍの範囲で旋削加工する。
【００９７】
この旋削加工により、図５に示すように、継目無し管８２の表面に、表面粗さ１．５μｍＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４）以下の、帯電電位付与面３５形成用の処理前表面としての電解前表面９１を形成することができる。すでに述べたように、層３４の表面粗さは、皮膜１００を良好に形成する観点から、１．５μｍＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４）以下、特に０．５〜１．５μｍＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４）とすることが好ましく、かかる旋削加工によりこれが所期の大きさで形成される。図５における右側の楕円内は、電解前表面９１を拡大して示しており、電解前表面９１は、Ｒバイト９０の刃先Ｒが転写されて形成される転写面９２と、表面粗さ１．５μｍＲｚ以下、特に０．５〜１．５μｍＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９９４）の初期の大きさの送り面９３とで構成されている。
【００９８】
転写面９２は、機械の回転時の振動等により刃先の面粗さの１．５倍程度の粗さとなるが、スクイ角１０〜１５°のＲバイトは非常に切れ味が良く、切削液を充分に供給して加工すれば構成刃先はでき難く、ササクレ状の突起をもった面の形成は非常に少なく、また、電解前表面９１を陽極酸化処理前洗浄にナイロン等の樹脂材を用いてブラッシング洗浄を行なえば異常放電を起こす突起をほとんど除去した状態とすることができる。このようにして、陽極酸化と金属ナノ細線の形成とを行い、帯電ローラー３１の帯電電位付与面３５を形成するのに必要な処理前加工が旋削加工により行われる。
【００９９】
電解前表面９１に陽極酸化皮膜を形成するため、図６に示すように、軸受け部３３ｂ、電圧印加用軸受け部３３ｃをそれぞれ樹脂シール部材９２、９３で被覆する。この状態で、蓚酸、りん酸、硫酸等の電解液を用い、蓚酸、りん酸、硫酸浴等により陽極酸化を行う。これにより、図６又は図７（ａ）に示されているように、厚み３〜６μｍの多孔質陽極酸化皮膜面９４を有する陽極酸化皮膜９５が形成される。図７（ａ）に示すように、陽極酸化皮膜９５には微細孔９６が形成されている。微細孔９６の口径は１０〜５０ｎｍの範囲で得ることができる。実施例として、１０〜１５Ｗ％硫酸浴、液温１８〜２２℃、電源電圧１０〜１５Ｖ、通電電流０．０２Ａ／ｃｍ２、処理時間約１０〜３０分で陽極酸化を行ない膜厚として３〜１０μｍの多孔質陽極酸化皮膜を得た。微細孔の口径は１０〜３０ｎｍの範囲であった。
【０１００】
陽極酸化皮膜９５を形成した後、微細孔９６に、図７（ｂ）に示すように、金属ナノ細線９７を二次電解で形成した。電解形成される金属ナノ細線９７は、化学的に安定なニッケル、コバルト単体金属又はその合金で、多孔質陽極酸化皮膜面９４に対して凸状になるまで微細孔９６に充填し、多孔質陽極酸化皮膜面９４に対して不揃いの状態で形成された金属ナノ細線９７の先端９８をバフやラッピングペーパーで研摩して平坦化処理し、図７（ｃ）に示すように平坦化処理面９９を形成する。平坦化処理面９９は帯電電位付与面３５に等しい。これにより、厚さ０．５〜１ｍｍの層３４と、この層３４の表面に形成された厚さ３〜６μｍの皮膜１００が得られた。外径は１１〜１３ｍｍとなっている。
【０１０１】
図８に示すように、平坦化処理して形成された帯電電位付与面３５に感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫとの帯電ギャップを形成して近接式の帯電ローラー３１を完成させるため、平坦化処理された帯電電位付与面３５の両端外周に、フッ素樹脂、塩化ビニル、ポリオレフィン、エチレンプロピレン等の材質の、厚み３０〜１００μｍ、膜厚分布５μｍ以下の熱収縮チューブ製の樹脂シール部材を絶縁部材３６、３６として被覆形成してＡ４横幅約３００ｍｍに対応した実質的な帯電電位付与面３５を形成する。
【０１０２】
これにより、陽極酸化の容易なアルミニウム及びアルミニウム合金の管材すなわち管状の部材８２を芯金３３に被覆して層３４を形成し、その外径が１１〜１３ｍｍであって小径であるとともに、陽極酸化と金属ナノ細線の形成とにより形成された均質な皮膜１００を備えた帯電ローラー３１を得る。
【０１０３】
帯電ローラー３１の特性を、既存のゴム製近接式帯電ローラーと比較して明らかにするため、図９に示すように、帯電ローラー３１に相当する帯電ローラ３８、３９及び既存のゴム製近接式の帯電ローラー２６を感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫと同様の構成の感光体２０に対して配設し、感光体２０の帯電電位を−８００Ｖとするよう帯電を行ったときの印加電圧とオゾン発生量とを比較測定した。
【０１０４】
感光体２０は、線速２３５ｍｍ／ｓｅｃで回転させた。帯電ローラー３８、３９、２６には、高圧電源２１よって−ＤＣ５００〜−ＤＣ１８００Ｖまでの電圧を印加し、感光体２０の帯電電位が−８００Ｖとなる電位を表面電位計２２により確認し、そのときの高圧電源２１による印加電圧を保って連続して電圧印加を行った。感光体２０の回転方向における、感光体２０と帯電ローラー３８、３９、２６との対向位置である帯電ギャップ部２３より９０°上流側には除電ブラシ２４を当接させ、放電を行うようになっている。オゾン吸引口２５を、帯電ギャップ部２３における感光体２０の接線方向に、同帯電ギャップ部２３から距離１５ｍｍ離した位置に配設した。
【０１０５】
感光体２０の帯電電位を−８００Ｖに必要な、高圧電源２１による印加電位は、帯電ローラー２６では−１６００Ｖ付近であり、陽極酸化皮膜３μｍにＮｉを二次電解した帯電ローラー３８では−１２３０Ｖ、多孔質陽極酸化皮膜６μｍにＮｉを二次電解した帯電ローラー３９では−１３７０Ｖであったので、その値の電圧を連続で印加した。帯電ギャップは何れも５０μｍである。この条件の下、各帯電ローラー３８、３９、帯電ローラー２６のそれぞれを用いたときのオゾン発生量を測定したところ、図１０に示すようになった。
【０１０６】
図１０に示すオゾン発生量比較グラフから分かるように、帯電ローラー２６によるオゾン発生量曲線４６は、測定時間７０秒付近でオゾン発生濃度が０．０８ｐｐｍまで立ち上がっている。帯電ローラー３８によるオゾン発生量曲線４８と、帯電ローラー３９によるオゾン発生量曲線４９とでは、５０秒付近までは、オゾン濃度が０．０４〜０．０６ｐｐｍの範囲となるまでオゾン発生量が立ち上がり、帯電ローラー２６による場合に比して、０．０２〜０．０３ｐｐｍ低減されている。また、帯電ローラー３８によるオゾン発生量曲線４８と、帯電ローラー３９によるオゾン発生量曲線４９とでは、５０〜６０秒を越えると、暗箱内にオゾンが蓄積するためか、濃度はまた上昇傾向となったが、帯電ローラー２６による場合に比して、オゾン発生量は０．０１〜０．０２ｐｐｍ低減されている。このように、３〜６μｍの多孔質陽極酸化皮膜に二次電解処理を行って金属ナノ細線を形成すると、低電圧で放電を生じさせるため、有機感光体表面への帯電電位の付与が容易となり、オゾン量が低減されることが確認できた。
【０１０７】
したがって、かかる帯電ローラー３１を有する帯電装置３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０ＢＫを備えた画像形成装置１は、帯電ローラー３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｙ、３１ＢＫの外径が１１〜１３ｍｍであり、小径であるため、帯電装置３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０ＢＫ、画像形成ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｙ、１０ＢＫが小型化され、さらには画像形成装置１も小型化されている。また各帯電装置３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０ＢＫによるオゾン発生量を低減できるため、オゾンフィルター６７の寿命を延ばす、また小型化を可能とする点においても有効であり、オゾンフィルター６７を小型化する場合には画像形成装置１をよりいっそう小型化可能となる。さらに、低電圧での帯電電位付与が可能であるから低消費電力化できるとともに、有機感光体塗布膜のコロナ放電による損傷が低減される。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の概略を示す正面図とその一部拡大図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に搭載された帯電ローラーを示す側断面図である。
【図３】図２に示した帯電ローラーの製造工程を示す図である。
【図４】図３に示した帯電ローラーの製造工程に続く製造工程を示す図である。
【図５】図４に示した帯電ローラーの製造工程によって製造された中間物とその一部を拡大して示す図である。
【図６】図４に示した帯電ローラーの製造工程に続く製造工程を示す図である。
【０１０９】
【図７】図６に示した帯電ローラーの製造工程によって製造された中間物の一部を拡大して示すとともに、この一部の状態がかかる製造工程に続く製造工程により変化していく様子を示す図である。
【図８】図７に示した帯電ローラーの製造工程に続く製造工程により得られる、最終製造物を示す図である。
【図９】本発明を適用した帯電ローラーによるオゾンの発生量と従来の帯電ローラーによるそれとを比較するための測定装置の概略を示す図である。
【図１０】図９に示した測定装置により測定されたオゾンの発生量を各帯電ローラー毎に比較するための、測定時間とオゾンの発生量との相関図である。
【図１１】表面の孔に金属線を有する多孔質の皮膜を備えた帯電ローラーの構成として考えられるものを示す側断面である。
【図１２】従来の帯電ローラーの構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１    画像形成装置
２０、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫ    帯電対象
３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｙ、３０ＢＫ    帯電装置
３１、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｙ、３１ＢＫ    帯電部材
３３    芯材
３４    層
３８、３９    帯電部材
８２    管状の部材、継目無し管
９０    バイト
９４    皮膜の表面
９６    孔
９７    金属線
１００    皮膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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