(57)【要約】【課題】この発明は、高電圧で被帯電体を帯電させ、オゾンが多く発生するという課題を解決しようとするものである。【解決手段】この発明は、被帯電体の両端部と当接し、この被帯電体の帯電面となる範囲に帯電ギャップを形成し、被帯電体の表面に帯電電位を付与するための近接帯電部材において、ローラ形状に形成され、帯電電位付与面に微細孔を有する陽極酸化皮膜を具備し、この陽極酸化皮膜に形成された微細孔の底部10とその内部の金属９との間の酸化物層を増厚し、その増厚された微細孔の底部を含む多孔質陽極酸化皮膜の表面を帯電電位付与面17としたもの18である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体の両端部と当接し、この被帯電体の帯電面となる範囲に帯電ギャップを形成し、前記被帯電体の表面に帯電電位を付与するための近接帯電部材において、ローラ形状に形成され、帯電電位付与面に微細孔を有する陽極酸化皮膜を具備し、この陽極酸化皮膜に形成された微細孔の底部とその内部の金属との間の酸化物層を増厚し、その増厚された微細孔の底部を含む多孔質陽極酸化皮膜の表面を帯電電位付与面としたことを特徴とする近接帯電部材。
【請求項２】
請求項１記載の近接帯電部材において、前記帯電電位付与面の材質がアルミニウム又はアルミニウム合金であって、前記微細孔を有する多孔質陽極酸化皮膜の厚さが３〜６μｍで、前記増厚した酸化物層の厚みが100〜500ｎｍの範囲である前記帯電電位付与面を持つことを特徴とする近接帯電部材。
【請求項３】
請求項１記載の近接帯電部材を製造する近接帯電部材製造方法において、前記酸化物層の増厚は電解質溶液を用いた電解法で形成することを特徴とする近接帯電部材製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の近接帯電部材製造方法において、前記電解法はバリヤ型陽極酸化皮膜形成用電解液を用いることを特徴とする近接帯電部材製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の近接帯電部材製造方法において、前記バリヤ型陽極酸化皮膜形成用電解液はホウ酸及びホウ酸アンモニウムを溶解混合したｐＨ3〜4の液を用いることを特徴とする近接帯電部材製造方法。
【請求項６】
請求項４記載の近接帯電部材製造方法において、前記バリヤ型陽極酸化皮膜形成用電解液はアジピン酸及びアジピン酸アンモニウムを溶解混合したｐＨ6〜7の液を用いることを特徴とする近接帯電部材製造方法。
【請求項７】
請求項１記載の近接帯電部材において、前記帯電電位付与面の外径両端に厚み20〜100μｍで膜厚分布５μｍ以下の樹脂性熱収縮チューブを被覆して帯電ギャップを形成したことを特徴とする近接帯電部材。
【請求項８】
請求項１記載の近接帯電部材において、前記帯電電位付与面の外径両端に厚み20〜100μｍで膜厚分布１μｍ以下の樹脂膜を被覆して帯電ギャップを形成したことを特徴とする近接帯電部材。
【請求項９】
請求項２記載の近接帯電部材において、前記アルミニウム又はアルミニウム合金材の陽極酸化皮膜形成前外周面表面粗さを0.2μｍ以下の鏡面に加工形成したことを特徴とする近接帯電部材。
【請求項１０】
被帯電体の両端部と当接し、この被帯電体の帯電面となる範囲に帯電ギャップを形成し、前記被帯電体の表面に帯電電位を付与するための近接帯電部材を有する帯電装置において、前記近接帯電部材が請求項１〜９のいずれか１つに記載の近接帯電部材であることを特徴とする帯電装置。
【請求項１１】
感光体の表面を帯電する帯電装置を有する画像形成装置において、前記帯電装置が請求項１０記載の帯電装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の画像形成装置において、前記帯電装置が請求項１０記載の帯電装置を複数有し、単色画像及びカラー画像を形成す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】
本発明は被帯電体を帯電させる近接帯電部材、近接帯電部材製造方法、帯電装置及び、複写機,プリンタ,ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やレーザプリンタなどの画像形成装置に使用される有機感光体を帯電させる帯電方法は接触式帯電器と非接触式帯電器とが使用され、接触式帯電器は弾性ローラを用いたローラ帯電器、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、非接触式帯電器は50μｍ程度のワイヤ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、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、非接触ローラ帯電器等があげられる。
【０００３】
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、表面が10４〜10１０Ωｃｍの比抵抗を有する、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た物質で被覆された導電体からなり、感光体との間に所望の極性の電圧を加える事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事を特徴とする帯電器が記載されている。
【０００４】
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ことを特徴とした接触帯電方法が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、潜像保持部材と該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て、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が記載されている。
【０００６】
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、感光体の表面に対向して回転する帯電ロ−ラ又はベルトを非接触で近接配置し、その最近接部の距離は０．１ｍｍ以上で放電停止距離以下とし、帯電部材に電圧を印加して、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、最近接部よりも上流側で、帯電部材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、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部材をクリ−ニングするものが記載されている。
【０００７】
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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や鋸刃状ブレード先端との間隔が5〜15ｍｍと広いために４〜７ＫＶの高電圧で有機感光体をコロナ帯電させるので、放電で生じたオゾンが帯電器内で1〜2ｐｐｍと非常に多く、オゾンが画像形成装置外に飛散して不快臭となったり、又、窒素酸化物が同時に生成し、有機感光体の表面に窒素酸化物が付着して画像のながれ現象等の不具合を生じたりする原因となっている。
【０００９】
接触式帯電器では、有機感光体と弾性ローラの表面が直接に接触するため、記録紙の紙紛が弾性ローラの表面に付着し、有機感光体の帯電電位が不均一となって画像ムラの原因となり、また、有機感光体と弾性ローラの表面との間に間隙ができはじめてオゾンが多く発生し易い状態となり、耐久性を低下させる状況となる。
【００１０】
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、有機感光体の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る。接触式のブレードを用いた帯電器では、有機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。
【００１１】
これらの問題を解消する目的から、感光体の帯電ムラの発生の少ない構造で、低電圧で感光体を帯電させ、オゾンの発生が少なく感光体に帯電電位を付与できる表面構造を持ち、感光体表面への異常放電を抑制し、感光体塗膜表面の放電による損耗をも少なくすることができる帯電部材と、それを組込んだ帯電装置及び画像形成装置が望まれている。
【００１２】
特許文献１記載の帯電器は、移動する感光体の表面に近接して設けられ、表面が10４〜10１０Ωｃｍの比抵抗を有する、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た物質で被覆された導電体からなり、感光体との間に所望の極性の電圧を加える事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ものであり、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事が可能であるとするが、母材となる樹脂及び導電化剤が湿度の影響を受け易く、その比抵抗の変化が大きくなり、帯電電位を変動させ易い。また、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など生産性に問題がある。
【００１３】
特許文献２記載の接触帯電方法は、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ものであり、外部より電圧を印加した導電性部材の表面に、被帯電体である感光体の表面に付着する現像剤紛や紙紛が転写して付着しやすく、帯電ムラが生じやすい大きな欠点が有り、導電性部材の帯電体表面のメンテナンスが欠かせないものとなる。
【００１４】
特許文献３記載の近接帯電装置は、潜像保持部材と該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て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であって、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り、感光体基体を陽極酸化処理するもので、帯電部材の表面を陽極酸化処理して使用する構成のものではない。
【００１５】
特許文献４記載の近接帯電装置は、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、感光体の表面に対向して回転する帯電ロ−ラ又はベルトを、非接触で近接配置し、その最近接部の距離は０．１ｍｍ以上で放電停止距離以下とし、帯電部材に電圧を印加して、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、および、最近接部よりも上流側で、帯電部材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、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部材をクリ−ニングするものであり、帯電部材を陽極酸化処理してコロナ放電面とし、感光体に帯電電位を付与するものではない。
【００１６】
本発明の目的は、低電圧放電が可能となってオゾンの発生量を抑制することができ、帯電電位付与時の放電量を抑制することができ、帯電過剰による黒ポチ等の画像欠陥の発生を防止することができる近接帯電部材を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明の他の目的は、微細孔を有する酸化皮膜を容易に形成することができ、帯電電位付与時の印加電圧に対して耐圧の有る表面とすることができ、帯電電位付与面全体の均一性ができて安定した帯電電位付与面となる近接帯電部材を提供することを目的とする。
【００１８】
本発明の他の目的は、酸化物層全体の均一性ができ、安定した帯電電位付与面を形成することができる近接帯電部材製造方法を提供することを目的とする。  
本発明の他の目的は、多孔質酸化皮膜層を変化させずに微細孔内部の酸化皮膜のみを増厚することができ、安定した帯電電位付与面を形成することができる近接帯電部材製造方法を提供することを目的とする。
【００１９】
本発明の他の目的は、微細孔部分で異常放電が起き難くなり、帯電電位付与時の印加電圧に対して耐圧の有る表面となり、帯電電位付与面全体の均一性ができ、安定した帯電電位付与面となる近接帯電部材製造方法を提供することを目的とする。
【００２０】
本発明の他の目的は、帯電ギャップ変動精度を小さくすることができ、安定した帯電電位を付与することができる近接帯電部材を提供することを目的とする。  
本発明の他の目的は、微小部分からの異常放電の少ない安定した帯電電位を付与することができる近接帯電部材を提供することを目的とする。
【００２１】
本発明の他の目的は、安定した帯電電位を付与することができ、帯電電位付与電圧を低電圧化することができ、オゾン発生量を低減することができ、感光体の塗布膜に対してコロナ放電劣化となる膜の損耗を低減できる帯電装置を提供することを目的とする。
【００２２】
本発明の他の目的は、感光体への帯電用電源を低電圧化でき、電源のコストダウンが可能となり、帯電装置からのオゾン発生量が少なくなってオゾンフィルタの長寿命化又は小型化を図ることができ、感光体の塗布膜に対してコロナ放電劣化が少なくなって長寿命化を図ることができ、画像形成装置としての品質を向上させることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２３】
本発明の他の目的は、帯電用電源を低電圧化でき、帯電装置からのオゾン発生量を少なくでき、画像形成装置としての品質を向上させることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、被帯電体の両端部と当接し、この被帯電体の帯電面となる範囲に帯電ギャップを形成し、前記被帯電体の表面に帯電電位を付与するための近接帯電部材において、ローラ形状に形成され、帯電電位付与面に微細孔を有する陽極酸化皮膜を具備し、この陽極酸化皮膜に形成された微細孔の底部とその内部の金属との間の酸化物層を増厚し、その増厚された微細孔の底部を含む多孔質陽極酸化皮膜の表面を帯電電位付与面としたものである。
【００２５】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の近接帯電部材において、前記帯電電位付与面の材質がアルミニウム又はアルミニウム合金であって、前記微細孔を有する多孔質陽極酸化皮膜の厚さが３〜６μｍで、前記増厚した酸化物層の厚みが100〜500ｎｍの範囲である前記帯電電位付与面を持つものである。
【００２６】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の近接帯電部材を製造する近接帯電部材製造方法において、前記酸化物層の増厚は電解質溶液を用いた電解法で形成することを特徴とする。  
請求項４に係る発明は、請求項１記載の近接帯電部材を製造する近接帯電部材製造方法において、前記酸化物層の増厚は電解質溶液を用いた電解法で形成することを特徴とする。
【００２７】
請求項５に係る発明は、請求項４記載の近接帯電部材製造方法において、前記バリヤ型陽極酸化皮膜形成用電解液はホウ酸及びホウ酸アンモニウムを溶解混合したｐＨ3〜4の液を用いることを特徴とする。
【００２８】
請求項６に係る発明は、請求項４記載の近接帯電部材製造方法において、前記バリヤ型陽極酸化皮膜形成用電解液はアジピン酸及びアジピン酸アンモニウムを溶解混合したｐＨ6〜7の液を用いることを特徴とする。
【００２９】
請求項７に係る発明は、請求項１記載の近接帯電部材において、前記帯電電位付与面の外径両端に厚み20〜100μｍで膜厚分布５μｍ以下の樹脂性熱収縮チューブを被覆して帯電ギャップを形成したものである。
【００３０】
請求項８に係る発明は、請求項１記載の近接帯電部材において、前記帯電電位付与面の外径両端に厚み20〜100μｍで膜厚分布１μｍ以下の樹脂膜を被覆して帯電ギャップを形成したものである。
【００３１】
請求項９に係る発明は、請求項２記載の近接帯電部材において、前記アルミニウム又はアルミニウム合金材の陽極酸化皮膜形成前外周面表面粗さを0.2μｍ以下の鏡面に加工形成したものである。
【００３２】
請求項１０に係る発明は、被帯電体の両端部と当接し、この被帯電体の帯電面となる範囲に帯電ギャップを形成し、前記被帯電体の表面に帯電電位を付与するための近接帯電部材を有する帯電装置において、前記近接帯電部材が請求項１〜９のいずれか１つに記載の近接帯電部材であるものである。
【００３３】
請求項１１に係る発明は、感光体の表面を帯電する帯電装置を有する画像形成装置において、前記帯電装置が請求項１０記載の帯電装置であるものである。  
請求項１２に係る発明は、請求項１１記載の画像形成装置において、前記帯電装置が請求項１０記載の帯電装置を複数有し、単色画像及びカラー画像を形成するものである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、低電圧放電が可能となってオゾンの発生量を抑制することができ、帯電電位付与時の放電量を抑制することができ、帯電過剰による黒ポチ等の画像欠陥の発生を防止することができる。
【００３５】
本発明によれば、微細孔を有する酸化皮膜を容易に形成することができ、帯電電位付与時の印加電圧に対して耐圧の有る表面とすることができ、帯電電位付与面全体の均一性ができて安定した帯電電位付与面となる。
【００３６】
本発明によれば、酸化物層全体の均一性ができ、安定した帯電電位付与面を形成することができる。  
本発明によれば、多孔質酸化皮膜層を変化させずに微細孔内部の酸化皮膜のみを増厚することができ、安定した帯電電位付与面を形成することができる。
【００３７】
本発明によれば、微細孔部分で異常放電が起き難くなり、帯電電位付与時の印加電圧に対して耐圧の有る表面となり、帯電電位付与面全体の均一性ができ、安定した帯電電位付与面となる。
【００３８】
本発明によれば、帯電ギャップ変動精度を小さくすることができ、安定した帯電電位を付与することができる。  
本発明によれば、微小部分からの異常放電の少ない安定した帯電電位を付与することができる。
【００３９】
本発明によれば、安定した帯電電位を付与することができ、帯電電位付与電圧を低電圧化することができ、オゾン発生量を低減することができ、感光体の塗布膜に対してコロナ放電劣化となる膜の損耗を低減できる。
【００４０】
本発明によれば、感光体への帯電用電源を低電圧化でき、電源のコストダウンが可能となり、帯電装置からのオゾン発生量が少なくなってオゾンフィルタの長寿命化又は小型化を図ることができ、感光体の塗布膜に対してコロナ放電劣化が少なくなって長寿命化を図ることができ、画像形成装置としての品質を向上させることができる。
【００４１】
本発明によれば、帯電用電源を低電圧化でき、帯電装置からのオゾン発生量を少なくでき、画像形成装置としての品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
図１は本発明を適用した近接帯電部材の一実施例と、その製造方法（帯電電位付与表面の形成方法）の例を説明するための図である。この近接帯電部材は、被帯電体としての有機感光体の表面に所望の帯電電位を低電圧で付与し、放電により発生するオゾン量を低減するためのローラ形状の近接帯電部材である。
【００４３】
図１（ａ）は、画像形成装置における有機感光体の両端表面に接触して回転し、有機感光体とローラ形状の近接帯電部材との間に帯電ギャップを形成するための拡径部形成端１、２と、有機感光体の表面に帯電電位を付与するための帯電電位付与面３をアルミニウム又はアルミニウム合金材で形成し、有機感光体の軸線と平行して取付けるよう構成するための軸受け部４、５とで形成されたローラ形状近接帯電部材の陽極酸化皮膜形成前の外観及びその一部を示す。
【００４４】
拡径部形成端１、２の外径は、帯電電位付与面３の外径と同径で有っても異径で有っても帯電電位付与面３の外径加工時にこれと同時に拡径部形成端１、２を加工して同軸精度を上げ、帯電ギャップが高精度になるようにする。
【００４５】
また、帯電電位付与面３の表面は、微小な突起形成の少ない0.2μｍ以下の鏡面加工とすることで異常放電を引き起こす突起の発生を抑制する方式とし、その表面を洗浄する際にブラッシング洗浄すれば、さらに異常放電を引き起こす突起の発生を抑制することができる。
【００４６】
図１（ｂ）に示すように、帯電電位付与面３の外径加工後、軸受け部４、５を樹脂塗料被覆６、７で絶縁し、帯電電位付与面３及び拡径部形成端１、２の外径面に厚み3〜6μｍの絶縁性皮膜で多孔質陽極酸化皮膜面８を形成する。
【００４７】
多孔質陽極酸化皮膜面８を形成する電解液は、10〜15Ｗ％硫酸浴、液温18〜22℃、電源電圧10〜15Ｖ、時間約10〜20分で電解処理を行ない、３〜６μｍの膜厚の絶縁性皮膜を得る。また、多孔質陽極酸化皮膜面８の微細孔の口径を選定する場合は、硫酸浴の代わりに蓚酸、りん酸を用いれば、10〜100ｎｍ範囲の口径を持つ微細孔を得ることができる。
【００４８】
絶縁性皮膜である多孔質陽極酸化皮膜面８は、図（ｂ）’に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金９の上に10〜50ｎｍの厚みの酸化物層底部10を有する微細孔を形成し、その上に絶縁性皮膜である多孔質陽極酸化皮膜11を形成し、口径10〜100ｎｍの範囲の微細孔12を無数に形成する。
【００４９】
このままの絶縁性皮膜である多孔質陽極酸化皮膜11を帯電電位付与面としてこれに1〜1.5KVの電圧を印加して感光体を帯電させるために使用すると、微細孔の酸化物層底部10から過剰な放電が起き、画像形成時の黒ポチ等の欠陥を生ずることになるため、微細孔の酸化物層底部10の厚みを増加させて放電量を抑制することが必要となる。
【００５０】
図１（ｃ）（ｃ）’に示すように、多孔質陽極酸化皮膜形成直後に電流を止めて処理液中で微細孔の開口部13を拡大処理し、その開口度を増して次工程処理を容易にしておく。
【００５１】
図１（ｄ）（ｄ）’に示すように、バリヤ型陽極酸化皮膜形成用電解液で多孔質陽極酸化皮膜面８を再度陽極酸化処理し、酸化物層底部10を100〜500ｎｍの膜厚とした増厚酸化物層14を形成し、この陽極酸化処理は多孔質陽極酸化皮膜８をほとんど溶解することなく酸化物層底部10を強化するように働き、微小な材料欠陥部分、及び、多孔質陽極酸化皮膜８形成時に発生する皮膜のヒビ割れの修復も可能となる。
【００５２】
バリヤ型陽極酸化皮膜を形成する電解液は、ホウ酸100〜120ｇ／Ｌ、ホウ酸アンモニウム0.5〜1.5ｇ／Ｌ、ｐＨ3〜4、液温50〜80℃、電源電圧100〜500Ｖ、時間約10〜20分で処理を行ない、100〜500ｎｍの範囲で帯電電位付与電圧を考慮した任意の膜厚を得る。または、バリヤ型陽極酸化皮膜を形成する電解液は、アジピン酸アンモニウム100〜150ｇ／Ｌ、アジピン酸5〜10ｇ／Ｌ、ｐＨ6〜7、液温50〜60℃、電源電圧100〜500Ｖ、時間約10〜20分で処理を行ない、100〜500ｎｍの範囲で帯電電位付与電圧を考慮した任意の膜厚を得る。  
アジピン酸アンモニウム及びアジピン酸の混合液を使用すると、これが中性に近い液であるため、多孔質陽極酸化皮膜８の表面をほとんど溶解することなく処理が可能となる。
【００５３】
図１（ｅ）に示すように、増厚酸化物層14を形成した後にこれを湯洗乾燥し、その後、拡径部形成端１、２の外径に、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、厚み20〜100μｍで、膜厚分布5μｍ以下の熱収縮チューブ15、16を被覆して形成し、または、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、厚み20〜100μｍで、膜厚分布1μｍ以下の樹脂膜を浸漬塗布又はスプレー塗布で被覆して形成すれば、有機感光体に対する帯電電位付与領域17での帯電ギャップが一定し、安定した放電が行なえるローラー形状の近接帯電部材18となる。
【００５４】
図２は、図１（ｅ）で50μｍの帯電ギャップが形成されて完成されたローラ形状の近接帯電部材18を、帯電電位付与面形成材料の電気抵抗が108〜109Ωｃｍに形成された既存ゴム製帯電ローラと比較のために機能分離型有機感光体19上に近接して近接帯電部材18または既存ゴム製帯電ローラを近接して配置し、この感光体19への帯電電位を−800Vとしたときの近接帯電部材18、既存ゴム製帯電ローラの印加電圧とオゾン発生量を比較測定するための装置を示す図である。
【００５５】
機能分離型有機系感光体19は、アルミニウムの円筒状基体上に下引き層3μｍ、電荷発生層0.5μｍ、帯電電位を確保するためにポリカーボネート樹脂をバインダーとする電荷輸送層25μｍを形成して外径φ30ｍｍに構成し、線速235ｍｍ/secで回転させ、ローラ形状の近接帯電部材18に高圧電源20より電圧を−DC1000V〜−DC1800Vの範囲で可変しながら印加し、感光体19への帯電電位が−800Vとなる時の高圧電源20の出力電圧を表面電位計21及び記録計22を用いて確認し、オゾン発生量の測定ではその高圧電源20の出力電圧を設定して近接帯電部材18に連続的に印加するようにする。表面電位計21は感光体19の帯電電位を測定し、記録計22は表面電位計21の測定電位を記録する。
【００５６】
オゾン発生量測定時には、感光体19の表面に帯電した電位はローラ形状の近接帯電部材18の90度手前で除電ブラシ23から放電するようにし、オゾン測定装置24の吸引口25を帯電ギャップ26に平行に距離15ｍｍ離した位置で、既存ゴム製帯電ローラとローラー形状の近接帯電部材18とのオゾン発生量をオゾン測定装置24及び記録計27で比較測定した。オゾン測定装置24は感光体19上に近接して近接帯電部材18または既存ゴム製帯電ローラが配置されたときのオゾン発生量を測定し、記録計27はオゾン測定装置24の測定値を記録する。
【００５７】
図３は、帯電電位付与面形成材料の電気抵抗が108〜109Ωｃｍに形成された既存ゴム製帯電ローラと、上記の多孔質陽極酸化皮膜を３μｍ、６μｍ形成した後にバリヤ型陽極酸化皮膜処理して形成したローラ形状の近接帯電部材18との機能分離型有機系感光体19への帯電電位付与量を比較するための帯電電位曲線を示す。
【００５８】
既存ゴム製帯電ローラの帯電電位曲線25は、機能分離型有機系感光体19を帯電電位−800Ｖに帯電させるのに必要な既存ゴム製帯電ローラの印加電位が−1600Ｖ付近であり、微細孔の酸化物層底部10を厚くして増厚酸化物層14とした多孔質陽極酸化皮膜６μｍを有する近接帯電部材18の帯電電位曲線26と、同じく微細孔の酸化物層底部10を厚くして増厚酸化物層14とした多孔質陽極酸化皮膜３μｍを有する近接帯電部材18の帯電電位曲線27は、機能分離型有機系感光体19を帯電電位−800Ｖに帯電させるの必要な近接帯電部材18の印加電位が−1200Ｖ〜−1400Ｖ付近であって、既存ゴム製帯電ローラより帯電電位付与電圧が−200〜−400Ｖ低電位化されたことがわかる。
【００５９】
図４は、機能分離型有機系感光体19を−800Ｖに帯電させる電圧が印加された時の既存ゴム製帯電ローラと、微細孔の酸化物底部10を厚くして増厚酸化物層14とした多孔質陽極酸化皮膜３μｍ、６μｍを有するローラ形状の近接帯電部材18とのオゾン発生量を比較するためのオゾン発生量曲線である。
【００６０】
−1600Ｖの電圧を連続で印加した時の既存ゴム製帯電ローラのオゾン発生量曲線28は、測定時間60秒付近でオゾン発生濃度が0.08ｐｐｍまで立ち上がっている。微細孔の酸化物底部10を厚くして増厚酸化物層14とした多孔質陽極酸化皮膜３μｍを有する近接帯電部材18の−1230Ｖの電圧を連続で印加した時のオゾン発生量曲線29と、微細孔の酸化物層底部10を厚くして増厚酸化物層14とした多孔質陽極酸化皮膜６μｍを有する近接帯電部材18の−1370Ｖの電圧を連続で印加した時のオゾン発生量曲線30は、50秒付近までの立ち上がりであって、オゾン濃度が0.04〜0.06ｐｐｍの範囲に低減されている。近接帯電部材18では、50〜60秒を越えると、暗箱内にオゾンが蓄積するためにオゾン濃度は上昇傾向となる。
【００６１】
このように、３〜６μｍの多孔質陽極酸化皮膜を、バリヤ型陽極酸化皮膜を形成する電解液を用いて再度、陽極酸化皮膜処理して多孔質陽極酸化皮膜の微細孔の酸化物層底部10を厚くし、100〜500ｎｍの増厚酸化物層14を形成すれば、放電点となる酸化物層が強化され、黒ポチや白ポチの発生し難い面となり、低電圧でも安定した放電を生じるため、機能分離型有機系感光体表面への帯電電位の付与を一定とすることができ、オゾン量を低減することができる。また、多孔質陽極酸化皮膜全体で絶縁性の不安定な部分が強化されるため、微小な点欠陥の発生がないローラ形状の近接帯電部材とすることができる。
【００６２】
図５は本発明を適用した画像形成装置の一実施例を示す。この実施例は、上記ローラ形状の近接帯電部材18を組み込んで帯電装置31とし、この帯電装置31を組み込んだ、白黒画像及びカラー画像を形成する画像形成装置32である。この画像形成装置32では、複数色の画像をそれぞれ形成する画像形成手段としての赤色形成ユニット33、青色形成ユニット34、黄色形成ユニット35、黒色形成ユニット36が順に配置されている。画像読み取り装置３７は、自動原稿送り装置38により原稿が読み取り位置に給紙され、その原稿が画像読み取り後に排紙される。この画像読み取り装置37は、読み取り位置に給紙された原稿の画像を複数色例えば赤色、青色、緑色に色分解して読み取り、赤色、青色、緑色の各色の画像信号を図示しない画像処理装置に出力する。この画像処理装置は、画像読み取り装置37からの各色の画像信号に対して所定の処理を施して複数の記録色例えば赤色、青色、黄色、黒色の各色の画像信号に変換し、この各色の画像信号を露光手段としてのレーザ書き込み装置39へ送る。
【００６３】
黒色形成ユニット36では、図５（ｂ）に示すように、ローラ形状の近接帯電部材18は被帯電体としての有機感光体40に近接して配置され、つまり有機感光体40の両端部に熱収縮チューブ15、16が当接され、帯電電位付与領域17と有機感光体40の帯電面となる範囲との間に帯電ギャップを形成して図示しない電源から所定の電圧が印加され、有機感光体40を所望の帯電電位である600〜800Ｖに一様に帯電させる。有機感光体40は、図示しない駆動部により回転駆動されて上記のように近接帯電部材18により一様に帯電され、露光手段としてのレーザ書き込み装置39にて上記画像処理装置からの黒色の画像信号により変調されたレーザービーム41が照射されて画像書き込みが行なわれることにより静電潜像が形成される。この有機感光体40上の静電潜像は現像部42で現像されて黒色画像が形成される。
【００６４】
赤色形成ユニット33、青色形成ユニット34及び黄色形成ユニット35は、黒色形成ユニット36とほぼ同様に構成されてほぼ同様に動作するが、有機感光体がレーザ書き込み装置39により上記画像処理装置からの赤色の画像信号、青色の画像信号、黄色の各画像信号によりそれぞれ変調されたレーザービームが照射されて画像書き込みが行なわれることにより静電潜像が形成され、この有機感光体上の静電潜像が現像部でそれぞれ現像されて赤色画像、青色画像及び黄色画像が形成される。
【００６５】
一方、図５（ａ）に示すように、給紙装置４3〜４5のいずれかより転写材としての転写紙が給紙されてレジストローラ４6のところで一時的に停止し、レジストローラ46は転写紙を所定のタイミングで転写ベルト47へ送り出す。転写ベルト47は図示しない駆動源により回転駆動されてレジストローラ46からの転写紙を担持して搬送し、この転写紙は転写装置48〜51により赤色形成ユニット33、青色形成ユニット34、黄色形成ユニット35及び黒色形成ユニット36の有機感光体上の赤色画像、青色画像、黄色画像及び黒色画像が順次に重ね合わせて転写されることによりフルカラー画像が形成される。このフルカラー画像が形成された転写紙は、定着装置52によりフルカラー画像が定着され、排紙部53に送られる。また、赤色形成ユニット33、青色形成ユニット34、黄色形成ユニット35及び黒色形成ユニット36の各有機感光体40…は画像転写後にクリーニング装置54によりクリーニングされ、排気ファン55は画像形成装置32内の空気をオゾンフィルタ56を通して排気する。
【００６６】
以上の画像形成装置32の動作はフルカラー画像を転写紙に形成するカラーモードが設定された時の動作であり、単色画像例えば黒色画像を転写紙に形成するモードが設定された時には、赤色形成ユニット33、青色形成ユニット34及び黄色形成ユニット35が動作せずに黒色形成ユニット36のみが動作して転写紙に黒色画像が形成される。
【００６７】
上記ローラ形状の近接帯電部材18を組み込んだ帯電装置31は、感光体に所望の帯電電位を付与するが、低電圧での帯電電位付与が可能となる帯電装置となり、白黒画像及びカラー画像を形成する画像形成装置の帯電装置とすれば、各色彩毎の帯電装置でのオゾン発生量を低減できるため、オゾンフィルタ56の寿命を延ばすことができ、また、小型化も可能となり、有効な帯電装置となってオゾンによるオフィス環境の汚染を抑制することが可能となる。また、有機系感光体塗布膜への帯電付与時の放電による膜削れの少ない帯電装置となる。
【００６８】
ところで、非接触帯電部材において、表面に多孔質陽極酸化皮膜を形成し、無数に形成された細孔内部のバリヤ層から表面に凸状又は凹状に金属ナノ細線を形成して放電電極としたものが提案されている。
【００６９】
図６は、上記非接触帯電部材と上記近接帯電部材18の帯電電位付与面の構成を示す。図６(ａ)に示す上記非接触帯電部材は、多孔質の陽極酸化皮膜で形成された酸化物層底部57に、なにも処理せずそのまま金属ナノ細線58を電解形成し、この金属ナノ細線58の先端59を放電電極としたもので、基体60上の有機感光体層61に帯電電位を付与する場合、金属ナノ細線58に総電流としてμＡ程度の電流が流れ、金属ナノ細線58の先端59は電子放射効率が良いことから容易に放電62が行なわれるため、帯電電位付与量が過剰となり易く、また、金属ナノ細線58が600〜800度の高温となって劣化し易く、耐久性に問題が生じることとなる。
【００７０】
図６(ｂ)に示す上記近接帯電部材18は、上記のような帯電電位付与面の構成で、ホウ酸アンモニウム及びアジビン酸アンモニウム液を用いて陽極酸化処理を施した増厚酸化物層14は、その膜厚を100〜500ｎｍの範囲で調整することができ、基体60上の有機感光体層61に帯電電位を付与する場合、増厚酸化物層14の表面63からの放電64になり、放電電流が抑制されるために帯電電位付与量は過剰とならず、また、表面63の放電面がアルミ酸化物となるために高温に耐えて劣化もし難く、耐久性のある帯電電位付与面となる。
【００７１】
上記近接帯電部材18によれば、ローラ形状とし、両端部を感光体と当接することで帯電ギャップを一定に確保することができ、帯電電位付与面を微細孔を有する多孔質陽極酸化皮膜にすることで、微細孔を放電点とする帯電電位付与面となり、低電圧放電が可能となってオゾンの発生量を抑制することができ、その微細孔底部の酸化物層の厚みを増厚することで帯電電位付与時の放電量を抑制することができ、帯電過剰による黒ポチ等の画像欠陥の発生を防止することができる。
【００７２】
上記近接帯電部材18によれば、帯電電位付与面の材質をアルミニウム又はアルミニウム合金とすることにより、10〜100ｎｍの微細孔を有する酸化皮膜の厚さ３〜６μｍを多孔質陽極酸化皮膜形成用電解液を用いて容易に電解形成することができ、帯電電位付与時の印加電圧1000〜2000Ｖに対して耐圧の有る表面となる。また、微細孔底部の酸化物層を100〜500ｎｍの範囲で増厚すれば帯電電位付与面全体の均一性ができ、安定した帯電電位付与面となる。
【００７３】
上記近接帯電部材18の製造方法（帯電電位付与表面の形成方法）によれば、微細孔底部の酸化物層の増厚を電解法で形成することにより、多孔質酸化皮膜形成時の酸化物層厚みのムラは電気抵抗のムラでもあるため、電気抵抗の低い部分が先に増厚されて電気抵抗が均一化するよう働き、酸化物層が形成されて、全体の均一性ができ、安定した帯電電位付与面を形成することができる。
【００７４】
上記近接帯電部材18の製造方法（帯電電位付与表面の形成方法）によれば、バリヤ型陽極酸化皮膜形成用電解液を用いて電解形成することにより、多孔質酸化皮膜層を変化させずに微細孔内部の酸化皮膜のみを増厚することができ、安定した帯電電位付与面を形成することができる。
【００７５】
上記近接帯電部材18では、微細孔底部の絶縁性皮膜は通常の多孔質陽極酸化皮膜では20〜50ｎｍと薄く、高電界となる電圧が印加されると破壊されやすく、帯電電位付与部材としてそのまま使用すると電気絶縁性に欠け、微小部分での異常放電が起き易く、画像形成時の黒ポチ白ポチ等の微小な欠陥となりやすい。上記近接帯電部材18の製造方法（帯電電位付与表面の形成方法）によれば、バリヤー型陽極酸化皮膜形成用電解液にｐＨ3〜4のホウ酸及びホウ酸アンモニウム混合液を用いて微細孔底部の酸化皮膜層を増厚電解形成することにより、多孔質陽極酸化皮膜表面を溶解する量も少なく、微細孔部分では異常放電が起き難くなり、画像形成時の微小な画像欠陥を防止できるようになる。また、帯電電位付与時の印加電圧1000〜2000Ｖに対して耐圧の有る表面となり、帯電電位付与面全体の均一性ができ、安定した帯電電位付与面となる。
【００７６】
上記近接帯電部材18の製造方法（帯電電位付与表面の形成方法）によれば、バリヤ型陽極酸化皮膜形成用電解液にｐＨ6〜7の中性に近いアジビン酸アンモニウム及びアジビン酸混合液を用いることにより、ホウ酸及びホウ酸アンモニウム混合液より液温を10〜20℃に低下させた50〜60℃で処理可能となって熱効率が良くなり、この液を用いて微細孔底部の酸化皮膜層を増厚電解形成すれば、多孔質陽極酸化皮膜表面を全く溶解することなく処理でき、微細孔部分の異常放電が起き難くなり、画像形成時の微小な画像欠陥を防止できるようになる。また、帯電電位付与時の印加電圧1000〜2000Ｖに対して耐圧の有る表面となり、帯電電位付与面全体の均一性ができ、安定した帯電電位付与面となる。
【００７７】
上記近接帯電部材18によれば、帯電電位付与面の外径両端の拡径部に厚み20〜100μｍで膜厚分布５μｍ以下の樹脂性熱収縮チューブを被覆して帯電ギャップを形成することにより、帯電ギャップ変動精度を小さくすることができ、安定した帯電電位を付与する近接帯電部材となる。
【００７８】
上記近接帯電部材18によれば、帯電電位付与面の外径両端の拡径部に厚み20〜100μｍで膜厚分布1μｍ以下の樹脂膜を浸漬塗布又はスプレー塗布で被覆して帯電ギャップを形成することにより、帯電ギャップ変動精度を最小とすることができ、安定した帯電電位を付与するローラー状近接帯電部材となる。
【００７９】
上記近接帯電部材18によれば、アルミニウム又はアルミニウム合金外周面の絶縁性皮膜形成前の表面粗さを0.2μｍ以下の鏡面加工とすることにより、ササクレ状の突起物の少ない面が形成できるので、微小部分からの異常放電の少ない安定した帯電電位を付与する近接帯電部材となる。
【００８０】
被帯電体である感光体の両端部と当接し、感光体の帯電面となる範囲に帯電ギャップを形成して電圧を印加し、感光体表面に帯電電位を付与するためのローラ形状の近接帯電部材を有する帯電装置において、上記近接帯電部材18を使用すれば、安定した帯電電位を付与することができ、帯電電位付与電圧を低電圧化することができ、オゾン発生量を低減することができ、感光体の塗布膜に対してコロナ放電劣化となる膜の損耗を低減できる帯電装置となる。
【００８１】
このような帯電装置を使用して画像形成装置を構成すれば、帯電用電源を低電圧化できて電源のコストダウンが可能となり、帯電装置からのオゾン発生量が少なくなるためにオゾンフィルタの長寿命化又は小型化を図ることができ、感光体の塗布膜に対してコロナ放電劣化が少なくなって感光体の長寿命化を図ることができ、画像形成装置としての品質が向上する。
【００８２】
帯電装置を複数配置した白黒画像及びカラー画像を形成する画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写、クリーニングを行う画像形成ユニットが、赤色、青色、黄色、黒色各色毎に配置されて動作するために発生するオゾン量も多くなる。このため、上記のような効果を奏する帯電装置を組み込めば、帯電用電源を低電圧化でき、帯電装置からのオゾン発生量を少なくでき、画像形成装置としての品質が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は被帯電体を帯電させる近接帯電部材、近接帯電部材製造方法、帯電装置及び、複写機,プリンタ,ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明を適用した近接帯電部材の一実施例と、その製造方法（帯電電位付与表面の形成方法）の例を説明するための図である。
【図２】同近接帯電部材、既存ゴム製帯電ローラの印加電圧とオゾン発生量を比較測定するための装置を示す図である。
【図３】既存ゴム製帯電ローラと上記近接帯電部材の帯電電位曲線を示す図である。
【図４】既存ゴム製帯電ローラと上記近接帯電部材のオゾン発生量曲線を示す図である。
【図５】本発明を適用した画像形成装置の一実施例及びその一部を示す断面図である。
【図６】従来の非接触帯電部材と上記近接帯電部材の帯電電位付与面の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１、２  拡径部形成端
３  帯電電位付与面
４、５  軸受け部
６、７  樹脂塗料被覆
８  多孔質陽極酸化皮膜面
９  アルミニウム又はアルミニウム合金
10  酸化物層底部
11  多孔質陽極酸化皮膜
12  微細孔
13  微細孔の開口部
14  増厚酸化物
15、16  熱収縮チューブ
17  帯電電位付与領域
18  近接帯電部材
【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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