JP4554293B2

JP4554293B2 - 放電制御電極一体型帯電部材

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Publication number: JP4554293B2
Application number: JP2004211556A
Authority: JP
Inventors: 正二石渡
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2024-07-20
Also published as: JP2006030774A

Description

本発明は、帯電部材及びその形成方法に関するものであり、画像形成装置の帯電装置に応用される。

特許文献１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の発生を防止するものであって、感光体ドラムの表面に対向して回転する帯電ローラ又はベルトを非接触で近接配置する帯電装置が記載されている。これは、最近接部の距離が０．１ｍｍ以上で放電停止距離以下であり、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ものである。また、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、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ものである。
しかし、この帯電装置においては、被帯電体となる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し、帯電ローラ又はベルトの感光体との最近接部よりも上流側で、帯電ローラ又はベルト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、予備放電部材により予め感光体に帯電を与え、主帯電部材での放電を抑制して帯電ムラの発生を抑制するものであるので、予備放電部材により予め与える帯電電位により主帯電部材による放電が抑制され、完全電離による光を発するコロナ放電領域とならなくなり、被帯電体の移動速度の高速域での帯電量不足が発生しやすい構成となる。また、予備放電部材の配置及び取付け精度を出すことが容易でなく予備放電部材による帯電ムラが形成しやすい構成となる。

また、特許文献２には、帯電器における各ギャップを機械的に許容可能な間隔に定め、放電電流を減らしてオゾン発生量を減らし、かつ均一な帯電を実現し、低コストで帯電器を実現するもので、針状の電極を一定のピッチで多数並べて構成された放電電極であって、中抵抗のゴムシートを放電電極と電源の電極との間に介在させ、放電電極と被帯電体との間にグリッド電極を設置し、放電電極の先端とグリッド電極とのギャップをｇとする場合に、ｇ≦０．５ｐ＋１（ｐ≦２ｍｍ），ｇ≦ｐ（ｐ≧２ｍｍ）の関係が満足されるように構成され、放電電極の先端とグリッド電極とのギャップを０．５ｍｍ以上、４ｍｍ以下にし、ゴム層の膜厚を、１ｍｍ以上、１０ｍｍ以下の範囲内にした帯電装置が記載されている。この帯電装置は、電子写真方式や静電記録方式を用いる複写機、プリンタ、ファクシミリ等の記録装置に用いることができる。
しかし、針状の電極を一定のピッチで多数並べた微細な放電電極構造を容易に形成することはできない。

また、特許文献３には、帯電装置及び帯電方法及び画像形成装置として、オゾンの発生を低減できる新規な構成の帯電装置を提供することを目的とし、被帯電物に対向して配設される電極部と、電極部に放電用電圧を印加する放電用電源と、電極部と被帯電物との間にバイアスを印加するバイアス電源とを備え、電極部には、誘電体を介して対向した少なくとも一対の放電電極ａ，ｂを有し、その一対の放電電極ａ，ｂの少なくとも一端側がイオン又は電子の放出用開口部となるように該放電電極の周囲に誘電体の壁を有し、上記電極部の断面形状は、隣接した放電電極同士が非平行であるように構成した帯電装置が記載され、また、この構成により、低電圧で放電が発生し、イオン又は電子を放出することができるので、オゾンの発生を抑えることができることが記載されている。
同特許文献は、周囲に誘電体を介してイオン又は電子を放出するための放電電極を構成するための電極形成方法として、電極と誘電体の貼り合せによる方法、フォトレジストとエッチングを用いるパターン形成法、スパッタリング等による薄膜形成法など公知の手段を適宜用いることで形成できる旨説明しているが、しかし、同特許文献が列挙しているような電極形成方法は、前記構造の放電電極が容易に形成できるようなものであるとは考え難い。また、この放電電極は、各放電電極毎にイオン又は電子の放出量を抑制するための抵抗層（バリヤー層）の形成が無く、オゾンの発生は低減可能と判断できるが、各放電電極の被帯電体への帯電電位制御が困難な構成でもある。

また、特許文献４には、帯電装置及び電子写真装置として、被帯電物を帯電させる帯電装置、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真装置で多くのオゾンを発生するという課題を解決することを目的として、誘電体間に電極を挟んで形成した空間をイオン発生部とする帯電装置において、隣接する電極２、３を互いに異なる形状とした部位を有するものとすることが記載されている。
しかし、この特許文献４記載の放電電極面の形態は、周囲に誘電体を介してイオン又は電子を放出するための放電電極を構成する放電電極面の形態において、隣接する電極を互いに異なる形状とし、電界を高めることなどにより低電圧で帯電可能とし、オゾンの発生を低減するものであるが、放電電極面は容易に形成できるような構造、構成ものではない。また、オゾン発生は低減可能であるとしても、各放電電極毎にイオン又は電子の放出量を抑制するための抵抗層の形成が無く、画像形成上で各放電電極の被帯電体への帯電電位制御を困難にする構成であり、また、イオン又は電子の放出量を抑制するためグリッド電極を設けていて、帯電器構成上分離した複雑な構成となっている。
電極の厚さは１０μｍ〜数ｍｍが適当とされ、この帯電器の構成は電極と誘電体の貼り合せによる方法、フォトレジストとエッチングを用いるパターン形成法、スパッタリング等による薄膜形成法など公知の手段を適宜用いることで形成できるとしているが、放電電極は、容易に形成できる構造にはなっていない。また、各放電電極毎にイオン又は電子の放出量を抑制するための抵抗層（バリヤー層）の形成が無く、画像形成上で各放電電極の被帯電体への帯電電位制御を困難にする構成でもある。

また、特許文献５には、帯電部材・帯電部材の表面形成方法・帯電装置・画像形成装置として、非接触式帯電において、製造コストの上昇、取扱の困難性を来たすことなくオゾン量の低減と印加電圧の低下を実現できるようにすることを目的として、ローラ状に形成された帯電部材の両端部には段部が設けられ、感光体との間に帯電ギャップが形成された帯電部材が記載されている。帯電部材の表面（帯電面）はアルミニウム材で形成され、そのアルミニウム材の表面には多孔質の陽極酸化皮膜が３００〜５０００ｎｍの厚さで形成されている。陽極酸化皮膜の表面に５０〜２００ｎｍの間隔で形成された無数の細孔内部のバリヤー層から二次電解して、太さ１０〜５０ｎｍの放電電極としての金属ナノ細線が細孔の表面から凸状に又は凹状に形成されていることが記載されている。
しかし、この特許文献５記載の帯電部材の表面を多孔質の陽極酸化皮膜で形成し、細孔内部のバリヤー層から二次電解して、太さ１０〜５０ｎｍの放電電極としての金属ナノ細線が細孔の表面から凸状に又は凹状に形成され放電電極とし、低電圧で被帯電体へ帯電可能となるとされているものは、陽極酸化皮膜の表面に第二電極を持たない構成のため、金属ナノ細線が細孔の表面から凹状に形成された放電電極では陽極酸化皮膜の誘電分極による皮膜表面電位が放電開始電位以上と成り易く金属ナノ細線からの放電より皮膜表面からの放電により被帯電体を帯電させてしまい易く細孔内部からの安定な放電が行なわれない欠点がある。また、被帯電体の帯電量を調整する電極を持たない構成のため被帯電体への帯電電位制御を困難にする構成のものである。

特開平１０−２８８８８１号公報平８−１６０７１１号公報特開２００１−１４３８４９号公報特開２００１−２２１６１号公報特開２００３−２９５５８３号公報

本発明の課題は、微細孔を有する陽極酸化皮膜で形成した表面を帯電部材として用いる場合に、帯電部材への印加電圧により陽極酸化皮膜表面が誘電分極し、誘電分極された電位によりその表面からコロナ放電することを抑制して、陽極酸化皮膜の微細孔内部からのコロナ放電となるように第二電極を設け、低電圧でコロナ放電が形成され、コロナ放電に伴なうオゾンの発生を微細孔内部に封じ込めて飛散を防止し、被帯電体への帯電量を調整できる第二電極構造をもつ帯電部材とし、被帯電体への過剰放電を抑制しようとするものである。

上記課題は、本発明の（１）「被帯電体に帯電電位を付与するための帯電部材表面をナノサイズに開口した微細孔を有する陽極酸化皮膜で形成し、該陽極酸化皮膜の微細孔底部から開口方向に放電空間を設けるよう金属を電解充填し、前記陽極酸化皮膜の微細孔底部と陽極酸化皮膜形成金属母材との間のバリヤー層を介し微細孔に充填した金属の表面を第一電極面とし、前記微細孔を有する陽極酸化皮膜の表面に金属又は導電性金属酸化物皮膜を被覆してこの表面を第二電極とし、前記金属母材に電圧を印加して第一電極面を被帯電体への帯電電位付与可能電位とし、前記金属又は導電性金属酸化物皮膜の第二電極に電圧を印加して被帯電体への帯電量を制御可能とすることを特徴とする帯電部材」、（２）「被帯電体に帯電電位を付与するための帯電部材表面をナノサイズに開口した微細孔を有する陽極酸化皮膜で形成し、該陽極酸化皮膜の微細孔底部と陽極酸化皮膜形成金属母材との間のバリヤー層を電解増厚し、電解増厚されたバリヤー層を持つ微細孔底部から開口方向に放電空間を設けるよう金属を電解充填し、電解増厚されたバリヤー層を介して微細孔底部に充填した金属面を第一電極とし、前記微細孔を有する陽極酸化皮膜の表面に金属又は導電性金属酸化物皮膜を被覆してこれを第二電極とし、前記金属母材に電圧を印加して第一電極面を被帯電体への帯電電位付与可能電位とし、前記金属又は導電性金属酸化物皮膜の第二電極に電圧を印加して被帯電体への帯電量を制御可能とすることを特徴とする帯電部材」、（３）「前記陽極酸化皮膜表面上に形成される金属又は導電性金属酸化物皮膜の第二電極は、前記第一電極より低電位に設定された電極であり、これを用いて被帯電体への帯電量を制御可能とし帯電量電位を付与することを特徴とする前記第（１）項又は第（２）項に記載の帯電部材」、（４）「前記ナノサイズに開口した微細孔を有する陽極酸化皮膜の第一電極面への印加電圧はコロナ放電開始電圧以上の電圧であって、陽極酸化皮膜形成金属母材に印加し、これを用いて被帯電体へ放電させ帯電電位を付与することを特徴とする前記第（１）項乃至第（３）項のいずれかに記載の帯電部材」、（５）「前記陽極酸化皮膜表面上に形成される金属又は導電性金属酸化物皮膜は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏの中から選ばれるいずれか一の金属又はその合金、及びＳｎあるいはＩｎの金属酸化物の中から選ばれるいずれかの金属又は導電性金属酸化物で形成されていることを特徴とする前記第（１）項乃至第（４）項のいずれかに記載の帯電部材」によって解決される。

本発明の請求項１に対する作用効果としては、被帯電体に帯電電位を付与するための部材表面をナノサイズに開口した微細孔を有する陽極酸化皮膜で形成し、その陽極酸化皮膜の表面に金属又は導電性金属酸化物で電極（第一電極）を形成し電圧を印加することで、陽極酸化皮膜の表面が誘電分極による放電面と成らず、誘電分極が形成される微細孔底部を放電点とすることができ、微細孔内での安定なコロナ放電が可能となる。また、放電により発生するオゾンを微細な三次元空間に封じ込め、三次元空間を形成する誘電体が陽極酸化で形成される金属酸化物であるため触媒機能を持ち発生するオゾンの分解性を高める。また、微細孔はナノサイズであるため、放電面は微小面となって電界を高め低電圧での放電が可能となり、オゾンの発生量を抑制することができる。また、微細孔を有する陽極酸化皮膜の（例えば表面のうちの孔部以外の）表面に金属又は導電性金属酸化物を被覆して電極とすることで放電量を制御するグリッド電極を形成することが可能となり、帯電量を抑制することが可能となる。
また、帯電電位を付与する部材の表面形成においては従来技術である陽極酸化による皮膜形成により、放電点を囲む三次元空間を誘電体層で容易に形成することができることから生産性を容易にした構成構造とする帯電器となる。
また、微細孔の底部の厚みは陽極酸化皮膜形成時の電圧により決定し、電解電圧１Ｖ当たり約２ｎｍの厚みで形成される。通常、電解電圧は１０〜１００Ｖで形成され、その厚みは２０〜２００ｎｍであり放電時のスパッタ作用により減厚するため、金属を底部から開口方向に放電空間を設けるように電解充填（部分充填で可）すれば、金属面が放電電極となって耐久性の向上が図れる。
本発明の請求項２に対する作用効果としては、微細孔の底部の厚みは陽極酸化皮膜形成時の電圧により決定し、電解電圧１Ｖ当たり約２ｎｍの厚みで形成される。通常、電解電圧は１０〜１００Ｖで形成され、その厚みは２０〜２００ｎｍ程度であって帯電部材とした場合に放電電流のバリヤー層として作用するが、陽極酸化皮膜を形成する母材に欠陥が有ると部分的に放電電流の過剰な点が発生し易くなる。
特に陽極酸化皮膜形成時の電解電圧が１０〜２０Ｖの低電圧で形成された場合は、バリヤーとなる層が２０〜４０ｎｍ程度で形成されるため耐久性はやや劣るため、バリヤー層厚みを再度陽極酸化して増厚し、放電電極とすることで微細孔底部電極面の耐久性の向上が図れるようになり、部分的な放電電流の過剰な点が発生し難くなる。
また、バリヤー層厚みを再度陽極酸化して増厚し、放電電極とすることで、部分的な放電電流の過剰な点が発生し難くなり、電極面の耐久性の向上が図れるようになり、尚且つ、微細孔の底部に金属を底部から開口方向に放電空間を設けるように電解充填すれば、金属面が放電電極となり、より耐久性の向上が図れるようになる。
本発明の請求項３に対する作用効果としては、陽極酸化皮膜表面上に形成された金属又は導電性金属酸化物皮膜の第二電極の電圧を表面が開口したナノサイズの微細孔を有する陽極酸化皮膜を具備した第一電極より低電位に設定することで、微細孔の底部より安定した放電が可能となり、また、第二電極が制御電極的に働き、過剰な放電を抑制するため、被帯電体への帯電電位を任意に調整することも可能となる。
本発明の請求項４に対する作用効果としては、第一電極を放電開始電圧以上に設定すれば、表面が開口した微細孔の底部がコロナ放電電極となって放電し、コロナ放電によって発生したイオンにより被帯電体へ帯電電位を付与するため被帯電体を２００ｍｍ／ｓｅｃ以上の高速度で移動しても効率良く帯電することができるようになる。
本発明の請求項５に対する作用効果としては、陽極酸化皮膜表面上に形成される金属又は導電性金属酸化物皮膜をＣｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏの中から選ばれるいずれか一の金属又はその合金、及び、酸化インジウム、ＩＴＯ膜等の導電性金属酸化物すれば蒸着やスパッタコート法で１０〜１００ｎｍの非常に薄い薄膜が得られ、ナノサイズの微細孔の開口部を埋めることなく、制御効果が得られるように電極を形成することができる。
本発明では、微細孔底部に充填する金属をＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏ等の金属又はその合金とすれば電解析出が可能となり、陽極酸化皮膜形成後に湿式処理で連続して構成することができ、形成が容易となり、高融点金属Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏを最表面に積層することもでき、耐久性を向上することができる。
さらに、表面が開口した微細孔の底部と内部金属とのバリヤー層の増厚を硼酸又及び硼酸アンモニウムを数％調合した電解液を用いて陽極酸化すれば、その処理電圧を１００〜２５０Ｖと高電圧とすることができ、そのｐＨが３〜５であるため、先に形成した陽極酸化皮膜を溶解することなく処理することができ、微細孔の底部に再度電解可能な金属を充填する際、微細孔中に残留した電解液がその電解液に混入しても不安定にすることがない。
また、帯電部材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で陽極酸化処理を行なう電解液の条件、選択幅が広がり、表面が開口した微細孔の口径、バリヤー層厚み等を広い範囲で形成することが容易となる。また、陽極酸化皮膜の厚さを１〜１０μｍとすれば皮膜の機械的強度が高まり、陽極酸化皮膜に形成され易いヒビ割れ等の発生を抑制できる。
また、陽極酸化皮膜の微細孔の底部と内部金属とのバリヤー層の厚みを陽極酸化により増厚し、５０〜５００ｎｍの範囲で調整すれば、電解液及びその形成条件で左右されるバリヤー層の厚みを任意に調整することができ、放電電流を抑制するコロナ放電電極とすることができる。

図１（ａ）は誘電体である被帯電体（１）の表面に帯電電位を付与するため、対向して配置した帯電部材（２）に放電開始電圧以上の電圧を印加してコロナ放電により正又は負イオンを形成させ、被帯電体が印加電圧により、例えば誘電分極することを利用してその表面に正又は負イオンを吸着させて帯電させるものである。
被帯電体（１）に対向して配置した帯電部材（２）の表面を、比誘電率９〜１１の高誘電体であるナノサイズに開口した微細孔を持つ陽極酸化皮膜（３）を形成する。
この陽極酸化皮膜（３）のナノサイズに開口した微細孔（４）の底部（５）は、周囲の陽極酸化皮膜より形成される膜厚が薄くその誘電分極率は高くなるため、陽極酸化皮膜（３）を形成する金属母材（６）に電源（７）より、放電開始電圧以上の直流又は直流に交流成分を重畳した電圧を印加すると、陽極酸化皮膜（３）のバリヤー層（８）を介して微細孔（４）の底部（５）が効率良く放電可能電位となり、低い放電開始電圧でコロナ放電を行なうことが可能となる。
この微細孔（４）の底部（５）を被帯電体（１）の表面に帯電電位を付与するための第一電極面とする。
陽極酸化皮膜（３）の表面には金属又は導電性金属酸化物（９）を被覆し、これを第二電極面とし、コロナ放電開始電圧以下の印加電圧を電源（１０）により設定供給する。
対向して配置した被帯電体（１）と非接触となる帯電ギャップ（１２）を５０〜１００μｍ形成し、微細孔（４）の底部（５）の第一電極面を放電開始電圧以上の−１０５０〜−１２００Ｖとすると青白い光を放つコロナ放電が開始され、被帯電体（１）の表面に正又は負イオン（１３）が吸着され帯電電位が上昇する。
被帯電体（１）を連続して移動させれば、第一電極面への印加電圧に比例して被帯電体（１）の帯電電位は連続して上昇するが、微細孔（４）底部（５）の第一電極面からの放電量は、バリヤー層（８）の厚み分の抵抗を介して供給される放電電流に左右された帯電電位となる。
この帯電電位は、陽極酸化処理条件により形成されるバリヤー層（８）の厚みによって変化し、第一電極面への印加電圧だけでは被帯電体（１）の帯電電位を調整するのは困難となりやすい欠点があり、また、陽極酸化皮膜を１０μｍ以下の薄膜とした場合は、陽極酸化皮膜を形成する金属母材（６）に放電開始電圧以上の電圧を印加すると、陽極酸化皮膜表面の誘電分極された電圧が放電開始電圧以上となり易く、陽極酸化皮膜表面全面でコロナ放電が可能となって、陽極酸化皮膜形成時の膜厚ムラ等による電位差の大きい部分で過剰なコロナ放電が起こり易くなったりして被帯電体（１）の帯電電位に電位ムラが発生し易くなる。
そこで、陽極酸化皮膜の表面に誘電分極による表面電位が形成されないように、陽極酸化皮膜（３）の表面に金属又は導電性金属酸化物（９）を被覆し、この面を第二電極面として放電開始電圧以下の電圧を電源（１０）より印加するようにすれば、微細孔（４）の底部（５）の第一電極面が確実に放電開始電圧以上とすることができ、微細孔（４）の底部（５）から放電が効果的に行なわれるようになる。また、第二電極面の開口部（１４）の金属又は導電性金属酸化物（９）がグリッド電極となって、その印加される電圧により放電量が抑制され、被帯電体に過剰な帯電電位を付与することがなくなる。

図１（ｂ）は、微細孔（４）の底部（５）に二次電解を行ない、電解可能な金属（１５）を底部（５）より開口部（１４）に向かって放電空間（１６）を設けるように部分充填し、充填された金属表面を第一電極面としたものである。この充填された金属（１５）によりバリヤー層（８）はコロナ放電時のイオンによるスパッタ作用を直接受けることなく安定となり耐久性を増すことができる。

図１（ｃ）は、陽極酸化皮膜形成時に生成されるバリヤー層（８）を増厚して強化し、増厚されたバリヤー層（１７）を介して微細孔（４）の底部（５）を第一電極としたものである。
増厚の方法はバリヤー型陽極酸化皮膜形成電解液で再度電解するものであり、これにより微細孔が形成される陽極酸化皮膜形成時のバリヤー層の欠陥からの異常放電が抑制され、尚且つ、コロナ放電時のイオンによるスパッタ作用による耐久性を増すことができる。
また、増厚されたバリヤー層を介しての放電となるため放電電流が抑制されて過剰な放電を起さないようになる。

図１（ｄ）は、増厚されたバリヤー層（１７）を持つ微細孔の底部に二次電解を行ない電解可能な金属（１８）を底部より開口部に向かって放電空間を設けるように充填（部分充填）し、充填された金属表面を第一電極面としたものである。これにより図１（ｃ）より一層耐久性を増し安定な放電が可能となる。

参考例１
陽極酸化皮膜（３）を形成する金属母材（６）をアルミ及びアルミ合金とし、被帯電体への帯電電位付与表面となるその表面を０．１μｍ以下の鏡面加工を行ない、洗浄後、ナノサイズの微細孔を形成する硫酸、蓚酸、燐酸等の電解液で陽極酸化処理を行なう。
例えば、蓚酸を用いる場合は、その濃度を蓚酸１００ｇ／ｌ、液温２０〜２５℃、電解電流１．０〜２．０Ａ／ｄｍ^２、電解時間３〜３０分とし、陽極酸化皮膜の膜厚１〜１０μｍを形成し、必要に応じ微細孔の開口部の口径を拡径する場合は１０％硫酸溶液を用いてエッチングする。
陽極酸化皮膜形成後に微細孔中の処理液を除去洗浄するため純水超音波洗浄し、メタノール又はエタノールで置換し減圧乾燥する。
乾燥後、陽極酸化皮膜の表面に、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏ等の金属及び酸化インジウムやＩＴＯ膜を蒸着又はスパッタリング等のコーティング方法を用いて１０〜１０００ｎｍの範囲の膜厚を被覆形成することで図１（ａ）の形態の第二電極面をもつ帯電部材形成する。

実施例１
参考例１と同様に陽極酸化皮膜（３）を形成する金属母材（６）をアルミ及びアルミ合金とし、帯電電位付与表面となるその表面を０．１μｍ以下の鏡面加工を行ない、洗浄後、ナノサイズの微細孔を形成する硫酸、蓚酸、燐酸等の電解液で陽極酸化処理を行なう。
例えば、蓚酸を用いる場合は、その濃度を蓚酸１００ｇ／ｌ、液温２０〜２５℃、電解電流１．０〜２．０Ａ／ｄｍ^２、電解時間３〜３０分とし、陽極酸化皮膜の膜厚１〜１０μｍを形成し、必要に応じ微細孔の開口部の口径を拡径する場合は１０％硫酸溶液を用いてエッチングする。
陽極酸化皮膜形成後に微細孔中の処理液を除去洗浄するため純水超音波洗浄したあと、電解析出可能な金属又はその合金として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏ等の電解液をもちいて、微細孔底部へ上記金属又はその合金、及びＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏ等を先に電解した後にロジウム（Ｒｈ）を積層するよう電析させる。
蓚酸を用いて陽極酸化皮膜６μｍを形成した場合の微細孔底部へ電析条件は、電解液として硫酸ニッケル２５０ｇ／ｌ、液温４０℃、電解電流０．１Ａ／ｄｍ^２では微細孔底部〜開口部までの充填時間は８分程度であり放電空間を設ける為には２〜３分を目安として電析することで図１（ｂ）の形態の第一電極面を形成することができる。
第一電極面を形成した後、微細孔中の処理液を除去洗浄するため純水超音波洗浄し、メタノール又はエタノールで置換し減圧乾燥する。
乾燥後、陽極酸化皮膜の表面に、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏ等の金属及び酸化インジウムやＩＴＯ膜を蒸着又はスパッタリング等のコーティング方法を用いて１０〜１０００ｎｍの範囲の膜厚を被覆形成することで第二電極面を形成する。

参考例２
参考例１と同様に陽極酸化皮膜（３）を形成する金属母材（６）をアルミ及びアルミ合金とし、帯電電位付与表面となるその表面を０．１μｍ以下の鏡面加工を行ない、洗浄後、ナノサイズの微細孔を形成する硫酸、蓚酸、燐酸等の電解液で陽極酸化処理を行なう。
例えば、蓚酸を用いる場合は、その濃度を蓚酸１００ｇ／ｌ、液温２０〜２５℃、電解電流１．０〜２．０Ａ／ｄｍ^２、電解時間３〜３０分とし、陽極酸化皮膜の膜厚１〜１０μｍを形成し、必要に応じ微細孔の開口部の口径を拡径する場合は１０％硫酸溶液を用いてエッチングする。
バリヤー層の増厚は硼酸又は硼酸に硼酸アンモニウムを混合した電解液５ｇ／ｌ、液温２０〜２５℃とし、電解電圧は陽極酸化皮膜を形成する最終電圧の１．５〜２倍とし、電解電流が０になるまで処理する。蓚酸を電解液とした陽極酸化の最終電圧が５０Ｖであるので７５〜１００Ｖを印加して処理する。通常、微細孔を形成しないバリヤー型の陽極酸化では電圧１Ｖ当たり２ｎｍ程度の酸化皮膜が生成され、図１（ｃ）のバリヤー層が１５０〜２００ｎｍに増厚された形態の第一電極面となる。
バリヤー型の陽極酸化では先に形成した陽極酸化皮膜はほとんど溶解することなく、微細孔底部５を強化するように働き、微小な材料欠陥部分、及び、陽極酸化皮膜形成時に発生する皮膜のヒビ割れ等の修復も可能となる。

実施例２
参考例２と同様に陽極酸化皮膜を形成する金属母材をアルミ及びアルミ合金とし、帯電電位付与表面となるその表面を０．１μｍ以下の鏡面加工を行ない、洗浄後、ナノサイズの微細孔を形成する硫酸、蓚酸、燐酸等の電解液で陽極酸化処理を行なう。
例えば、蓚酸を用いる場合は、その濃度を蓚酸１００ｇ／ｌ、液温２０〜２５℃、電解電流１．０〜２．０Ａ／ｄｍ^２、電解時間３〜３０分とし、陽極酸化皮膜の膜厚１〜１０μｍを形成し、必要に応じ微細孔の開口部の口径を拡径する場合は１０％硫酸溶液を用いてエッチングする。
バリヤー層の増厚は硼酸又は硼酸に硼酸アンモニウムを混合した電解液５ｇ／ｌ、液温２０〜２５℃とし、電解電圧は陽極酸化皮膜を形成する最終電圧の１．５〜３倍とし、電解電流が０になるまで処理する。蓚酸を電解液とした上記の場合には最終電圧が５０Ｖ程度であるので７５〜１５０Ｖを印加して処理する。通常、微細孔を形成しないバリヤー型の陽極酸化では電圧１Ｖ当たり２ｎｍ程度の皮膜が生成されるため、バリヤー層膜厚を３００ｎｍ上限として１５０Ｖの電圧印加とする。これ以上の印加電圧でバリヤー層を増厚すると、次工程の微細孔底部への金属電析電圧が高くなり過ぎて水素ガスが過大に発生し金属充填が困難となり易くなる。
バリヤー層の皮膜増厚形成後に微細孔中の処理液を除去洗浄するため純水超音波洗浄したあと、電解析出可能な金属又はその合金として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏ等の電解液をもちいて、微細孔底部へ上記金属又はその合金、又はＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏ等を先に電解した後にロジウム（Ｒｈ）を積層するよう電析させる。
蓚酸を用いて陽極酸化皮膜６μｍを形成した場合の微細孔底部へ電析条件は、電解液として硫酸ニッケル２５０ｇ／ｌ、液温４０℃、電解電流０．１Ａ／ｄｍ^２では、微細孔底部〜開口部までの金属充填時間は８分程度であり放電空間を設ける為には２〜３分を目安として電析することで図１（ｄ）の形態の第一電極面を形成することができる。
第一電極面を形成した後、微細孔中の処理液を除去洗浄するため純水超音波洗浄し、メタノール又はエタノールで置換し減圧乾燥する。

乾燥後、陽極酸化皮膜の表面に、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏ等の金属及び酸化インジウムやＩＴＯ膜を蒸着又はスパッタリング等のコーティング方法を用いて１０〜１０００ｎｍの範囲の膜厚を被覆形成することで第二電極面を形成し、図１（ｄ）の形態の帯電部材とする。

図２はその測定装置の構成図で、アルミ基材上にポリカーボネート皮膜で形成した被帯電体（１９）を移動台（２０）上に取付け、所定の帯電ギャップ（２１）を保って移動させる。
表面電位計（２２）のプローブ（２３）に規定の測定ギャップ（２４）を形成し、帯電部材（２５）の通過直後に帯電量を計測するように配置し、第一電源（２６）により陽極酸化皮膜形成金属母材に放電開始電圧以上の電圧を、第二電源（２７）に放電開始電圧以下の電圧を印加し、その帯電量を記録計（２８）に記録計測する。
通常、被帯電体に安定な帯電が成される光を発する放電が開始される電圧は、アルミ等の金属電極表面では５０μｍの帯電ギャップで１０５０Ｖ付近の印加電圧であり、陽極酸化皮膜を１〜３μｍ形成すると誘電分極により陽極酸化皮膜表面での放電は１５０Ｖ程度上昇して約１２００Ｖとなるため、図１（ａ）、（ｄ）の帯電部材の陽極酸化皮膜形成金属母材に第一電源より１２００Ｖ印加し、陽極酸化皮膜表面の金属又は導電性金属酸化物の第二電極に第二電源より、放電開始電圧以下の電圧２００〜６００Ｖを印加し、被帯電体の帯電状態を測定した。

・被帯電体帯ポリカーボネート皮膜：膜厚３０μｍ
基体材質：Ａｌ（Ａ５０５６）
皮膜誘電率：３〜４
帯電ギャップ：５０μｍ
被帯電体移動速度：２００ｍｍ／Ｓｅｃ
放電条件：２０〜２５℃大気中
・帯電部材第一電極：陽極酸化皮膜のまま
図１（ａ）第二電極：Ａｕ（イオンスパッタコート２０ｎｍ）
バリヤー層：蓚酸１００ｇ／ｌ陽極酸化皮膜（電解電圧３０〜５０Ｖ）
陽極酸化膜厚：５〜６μｍ
・帯電部材第一電極：Ｎｉ（ＮｉＳＯ_４１００ｇ／ｌ、２分間電解析出）
図１（ｄ）第二電極：Ａｕ（イオンスパッタコート２０ｎｍ）
バリヤー層：ＤＣ１５０Ｖ陽極酸化増厚（硼酸１００ｇ／ｌ）
陽極酸化膜厚：５〜６μｍ

図１（ａ）構成の帯電部材での被帯電体帯電電位

図１（ｄ）構成の帯電部材での被帯電体帯電電位

図１（ａ）、（ｄ）に示す構成の帯電部材による被帯電体帯電電位の結果から第二電極に電圧を印加することで被帯電体の帯電電位が抑制され、コロナ放電領域での帯電電位を調整することが可能となることがわかる。

本発明の帯電部材例を説明する図である。本発明の帯電部材による被帯電体帯電状態を測定するための測定装置の１例の構成図である。

符号の説明

１被帯電体
２帯電部材
３陽極酸化皮膜
４微細孔
５底部
６金属母材
７電源
８バリヤー層
９金属又は導電性金属酸化物
１０電源
１２帯電ギャップ
１３正又は負イオン
１４開口部
１５電解可能な金属
１６放電空間
１７バリアー層
１８電解可能な金属
１９被帯電体
２０移動台
２１帯電ギャップ
２２表面電位計
２３プローブ
２４測定ギャップ
２５帯電部材
２６第一電源
２７第二電源
２８記録計

Claims

被帯電体に帯電電位を付与するための帯電部材表面をナノサイズに開口した微細孔を有する陽極酸化皮膜で形成し、該陽極酸化皮膜の微細孔底部から開口方向に放電空間を設けるよう金属を電解充填し、前記陽極酸化皮膜の微細孔底部と陽極酸化皮膜形成金属母材との間のバリヤー層を介し微細孔に充填した金属の表面を第一電極面とし、前記微細孔を有する陽極酸化皮膜の表面に金属又は導電性金属酸化物皮膜を被覆してこの表面を第二電極とし、前記金属母材に電圧を印加して第一電極面を被帯電体への帯電電位付与可能電位とし、前記金属又は導電性金属酸化物皮膜の第二電極に電圧を印加して被帯電体への帯電量を制御可能とすることを特徴とする帯電部材。
被帯電体に帯電電位を付与するための帯電部材表面をナノサイズに開口した微細孔を有する陽極酸化皮膜で形成し、該陽極酸化皮膜の微細孔底部と陽極酸化皮膜形成金属母材との間のバリヤー層を電解増厚し、電解増厚されたバリヤー層を持つ微細孔底部から開口方向に放電空間を設けるよう金属を電解充填し、電解増厚されたバリヤー層を介して微細孔底部に充填した金属面を第一電極とし、前記微細孔を有する陽極酸化皮膜の表面に金属又は導電性金属酸化物皮膜を被覆してこれを第二電極とし、前記金属母材に電圧を印加して第一電極面を被帯電体への帯電電位付与可能電位とし、前記金属又は導電性金属酸化物皮膜の第二電極に電圧を印加して被帯電体への帯電量を制御可能とすることを特徴とする帯電部材。
前記陽極酸化皮膜表面上に形成される金属又は導電性金属酸化物皮膜の第二電極は、前記第一電極より低電位に設定された電極であり、これを用いて被帯電体への帯電量を制御可能とし帯電量電位を付与することを特徴とする請求項１又は２に記載の帯電部材。
前記ナノサイズに開口した微細孔を有する陽極酸化皮膜の第一電極面への印加電圧はコロナ放電開始電圧以上の電圧であって、陽極酸化皮膜形成金属母材に印加し、これを用いて被帯電体へ放電させ帯電電位を付与することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の帯電部材。
前記陽極酸化皮膜表面上に形成される金属又は導電性金属酸化物皮膜は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｗ、Ｍｏの中から選ばれるいずれか一の金属又はその合金、及びＳｎあるいはＩｎの金属酸化物の中から選ばれるいずれかの金属又は導電性金属酸化物で形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の帯電部材。