JP4091730B2 - 接触型帯電器及び画像記録装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像記録装置などに用いられる接触型帯電器及び画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像記録装置に用いられる帯電器は、コロナ放電により被帯電体としての感光体を帯電させるコロトロン、スコロトロンや、ローラ帯電器等の接触型帯電器などがあり、従来はコロトロン、スコロトロンが主流であった。
ローラ帯電器とは、帯電ローラとしての導電性ゴムローラを感光体と接触させ，感光体と帯電ローラの微小空隙で放電を起こして感光体表面を帯電させる帯電器であり、コロトロンと比較してオゾンが著しく低減（１／１００〜１／５００に低減）される。
【０００３】
電子写真学会誌ｐｐ４８−５３（１９９１）では、帯電ローラを図１０に示すように３層構成とすることが提案されている。この帯電ローラ１０１０は、芯材１０１１を保護層１０１４、中抵抗層１０１３及び導電性弾性層１０１２の３層で被覆した構成であり、直流と交流が重畳された電圧を芯材１０１１に印加する電源１００３が設けられる。この帯電ローラ１０１０が感光体のピンホールと接触した場合、中抵抗層１０１３によってピンホールでの過電流による電源１００３の電圧降下が防止される。
【０００４】
特許第２６３１６８号公報においては、図１１に示すように、電源１１０３に接続され、基板１１０１と感光層１１０２で構成された感光体１１００の表面を帯電させる接触型帯電器１１１０において、感光体１１００とアースとの間にコイル１１２０を設けることが提案されている。この接触型帯電器１１１０は、感光層１１０２の表面を帯電する際に、感光層１１０２のピンホールによって過電流が生じると、コイル１１２０のインピーダンスが非常に大きくなり、感光体１１００に過電流が流れ込むことを防止する。
特許第２７８８８２４号公報においては，転写装置ではあるが、転写装置とアースの間にチョークコイルを設けることが提案されている。
【０００５】
コロトロン、スコロトロンやローラ帯電器はオゾンを発生するので、オゾンが全く発生しない帯電器が強く望まれ，最近では電荷注入方式の接触型帯電器が注目されている。電荷注入方式の接触型帯電器とは、放電を起こさないで、直接電荷を感光層に注入する方式であり、原理的にオゾンを発生しない。電荷注入方式の接触型帯電器では、感光体との接触抵抗や微小空隙の容量が電荷を感光体に注入する際の注入速度に影響を与えるため、接触抵抗は低いほど良い。そのため、特開平６−７５４５９号公報記載の電荷注入方式の接触型帯電器では、帯電ローラの導電性ゴムを全体に導電性が付与された高分子材料で構成している。
また、特開平７−１４０７２９号公報記載の電荷注入方式の接触型帯電器では、吸水性のスポンジローラを用いて感光体に電荷を注入している。
【０００６】
特開平８−２９７３９４号公報記載の電荷注入方式の接触型帯電器では、中抵抗（抵抗値１０4〜１０7Ω）の部材を感光体に接触させて電荷注入を行っている。このように中抵抗の部材で感光体に電荷注入を行うと、その注入速度が非常に遅くなるが、特開平８−２９７３９４号公報記載のものでは、更に感光層表面に導電性微粒子を分散させ、フローティングの容量を作り込むことによって電荷注入速度の低下を抑制している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
コロナ放電により被帯電体を帯電させるコロトロン、スコロトロンは、空気中に電界をかけることからオゾンやNOxなど有害物質を大量に発生し、帯電効率が低いために消費電力が多く、４〜６ｋVの高圧電源が必要であるためにコストが高く、更に人体に対して危険性があるといった欠点があった。近年の環境に対する配慮から、このような帯電器を改善することは急務であり，ローラ帯電器へと移行されつつある。
【０００８】
ローラ帯電器は、帯電ローラと感光体が接触しているので，感光体にピンホールがあると、帯電ローラと感光体の接触部（ニップ）において帯電ローラからピンホールに過電流が流れ込んで電源電圧が低下し、十分な感光体の帯電ができなくなり、帯電の面内均一性が低かった。最悪の場合は過電流により感光体に損傷を与えてしまうことが起きていた。
【０００９】
電子写真学会誌ｐｐ４８−５３（１９９１）や特許第２６３１６８号公報に記載されているローラ帯電器では、帯電ローラは感光体と帯電ローラとの間の微小空隙に電圧を加えコロナ放電を起こすことから，原理的にオゾン発生をゼロにはできない。また、オゾンが感光体近傍で発生するため、オゾンによる感光体の劣化は依然として課題として残る。
【００１０】
特開平６−７５４５９号公報や特開平７−１４０７２９号公報に記載されている電荷注入方式の接触型帯電器では、抵抗の低い接触型帯電器が感光体のピンホールと接触すると電荷の集中が起き、感光体の均一な帯電ができなくなるという問題がある。この問題は、電荷注入方式の接触型帯電器では感光体と接触型帯電器の接触部（ニップ）で直接電荷の授受を行うために、コロナ放電を利用する帯電ローラと違って致命的な影響を画像記録装置に与え、帯電の不均一な部分が画像としては白抜けとなってしまう。また、感光体のピンホールで過電流が流れて感光体の損傷も考えられる。
【００１１】
特開平８−２９７３９４号公報記載の電荷注入方式の接触型帯電器では、中抵抗の部材で感光体に電荷注入を行うので、その注入速度が非常に遅くなる。また、特開平８−２９７３９４号公報記載のものでは、感光層表面に導電性微粒子を分散させるので，導電性微粒子での光の吸収や散乱が避けられず、画像記録装置の解像度や階調を低下させる一因となっていた。また、従来の有機感光層を用いる有機感光体（ＯＰＣ）をそのまま流用することができず、画像記録装置自体としてはコストアップの要因になっていた。
【００１２】
他に上記帯電ローラで用いられた技術を電荷注入方式の接触型帯電器に転用することが考えられるが、感光体や接触型帯電器にコイルを外付けする場合、接触型帯電器と感光体との接触部（ニップ）に感光層のピンホールが来ると過電流が発生し、コイルの自己インダクタンスＬ、接触型帯電器の抵抗Ｒによる時定数によって徐々に感光体に電圧が印加されると思われるが、実際はピンホールの大きさが非常に小さい（一般的にピンホールはμｍオーダーである）ためにピンホール上を接触型帯電器が摺動する間は感光体にほとんど電圧が印加されず、感光体への電荷注入が起こらない。そのため、やはり画像にライン状の白抜けが発生してしまう。
【００１３】
また、中抵抗層を内部に持つ接触型帯電器を用いる場合は、接触型帯電器自体の抵抗が中抵抗層で決まり低抵抗にならないので、電荷注入速度が非常に遅くなる。これを避けるためには、特開平８−２９７３９４号公報記載のもののように感光層表面に導電性微粒子を分散させる必要が生じ、高解像，高階調の画像が得られないといった問題があった。
【００１４】
本発明は、被帯電体にピンホールがあった場合でも均一に被帯電体を帯電でき、被帯電体を削るといった物理的損傷を被帯電体に与えず、更に安価に製造でき、加えて良好な画像が得られる接触型帯電器及び画像記録装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、被帯電体の表面と接触し、この被帯電体に所定の表面電位を与える接触型帯電器において、前記被帯電体と接触する面に並列に配置された複数のインダクタンス素子を有するものである。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の接触型帯電器において、前記インダクタンス素子がコイルであるものである。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の接触型帯電器において、接触型帯電器は帯電ブラシであって、前記インダクタンス素子が帯電ブラシの導電性繊維であるものである。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１または２記載の接触型帯電器において、接触型帯電器は帯電ブラシであって、前記インダクタンス素子が帯電ブラシの導電性繊維に接続された微細構造であるものである。
【００１９】
請求項５に係る発明は、請求項１または２記載の接触型帯電器において、接触型帯電器は磁気ブラシであって、前記インダクタンス素子が磁気ブラシの磁性導電粒子であるものである。
【００２０】
請求項６に係る発明は、請求項１または２記載の接触型帯電器において、接触型帯電器は磁気ブラシであって、前記インダクタンス素子が磁気ブラシの磁性導電粒子に接続された微細構造であるものである。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１つに記載の接触型帯電器を搭載したことを特徴とする画像記録装置である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例を示す。この第１実施例は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像記録装置に用いられる接触型帯電器の例である。この第１実施例は図１（ａ）に示すように帯電ブレード１１０を有するものであり、図１（ｂ）は帯電ブレード１１０をその表面のうち被帯電体としての有機感光体（ＯＰＣ）１００と接触する面（以後接触面と記述する）Ｃ側から斜めに見た拡大斜視図である。
【００２５】
ＯＰＣ１００は、ドラム形状のＡｌからなる導電性基体１０１と有機感光層からなる感光層１０２から構成されているが、必要に応じてＡｌ基体１０１と有機感光層１０２との間に注入阻止層を設けても良い。帯電ブレード１１０は、金属基板１１１が絶縁性ゴム１１２で被覆され、この絶縁性ゴム１１２の接触面Ｃに複数の平面コイル状の金属配線１２０が並列に配置された構成であり、金属配線１２０がインダクタンスを有するインダクタンス素子となっている。尚、金属配線１２０は、図示されていないが、絶縁性ゴム１１２を貫通する導電性ゴムあるいは導電粒子、又は帯電ブレード１１０の側面に設けられた配線や導電性ゴムからなる接続部により金属基板１１１と導通している。
【００２６】
また、帯電ブレード１１０の金属基板１１１は直流電源１０３に接続されて直流電源１０３から金属基板１１１、上記接続部を介して金属配配線１２０に直流電圧が印加され、金属配配線１２０がＯＰＣ１００と接触してＯＰＣ１００に直接電子を注入し（つまり負帯電の電荷を注入し）、有機感光層１０２の表面を所定の電位に帯電させる。
【００２７】
ここで、有機感光層１０２にピンホールＰがある場合の本実施例及びＯＰＣの簡略化した等価回路を図２に示す。図２においては、金属配線１２０を除く帯電ブレード１１０の抵抗をＲｂ、金属配線１２０の抵抗をＲｃ、金属配線１２０の自己インダクタンスをＬｃ、電源１０３の電圧をＶａ、ＯＰＣ１００の容量をＣｄで表し、並列な金属配線１２０のうち金属配線１２０ａは有機感光層１０２と接触するが、右端の金属配線１２０ｂは有機感光層１０２のピンホールＰと接触するものとする。
【００２８】
金属配線１２０ａには各々のＯＰＣ１００の容量Ｃｄを充電するための電流が流れるが、有機感光層１０２のピンホールＰが帯電ブレード１１０の接触面Ｃに来ると、金属配線１２０ｂには充電されるべきＯＰＣ１００の容量Ｃｄが存在しないため、通常の充電電流よりも遥かに大きな電流が流れようとする。しかしながら、金属配線１２０ｂは自己インダクタンスＬｃを持つためにインピーダンスが急激に大きくなり、金属配線１２０ｂにほとんど電流を流さないように作用する。その結果、Ｖａの低下が防止される。
【００２９】
また、Ｖａが低下しないためにピンホールＰと接触しない金属配線１２０ａには通常と同じ電圧が印加され、金属配線１２０ａが接触する領域（つまりピンホールＰのない領域）の有機感光層１０２は通常と同じように帯電される。その結果、ＯＰＣ１００は、ピンホールＰによる極小さいスポット状の帯電不良は残るが、その他は一様な帯電がなされる。ここで、ある径以下のスポット状の帯電不良は画像認識上許容され、本実施例では、ピンホールによる帯電不良はほとんど許容限界内であるため、実質的にＯＰＣ１００の均一帯電がなされたと考えて良い。
【００３０】
よって、本実施例の帯電ブレード１１０を用いると、有機感光層１０２にピンホールがあった場合もＯＰＣ１００の均一な帯電がなされ、接触型帯電器として本実施例の帯電ブレード１１０を組み込んだ電子写真方式の画像記録装置はライン状の白抜けが発生せず良好な画像が得られる。また、ＯＰＣ１００としては従来用いられたＯＰＣ（導電性微粒子が分散されていない有機感光層を使用したＯＰＣ）をそのまま転用でき、導電性微粒子による光の吸収や散乱がないので画像記録装置としては画質の劣化が起こらない。
【００３１】
尚、厳密にはＯＰＣ１００は容量と抵抗が並列した形で記述され、接触型帯電器１１０及びＯＰＣ１００の等価回路が図２に示す等価回路とは異なるが、図２のモデルは接触型帯電器１１０やＯＰＣ１００を簡略化して本実施例の効果を定性的に説明するために用いたに過ぎず、本発明を何ら制限するものではない。当然のこととして接触型帯電器１１０及びＯＰＣ１００の等価回路が図２の等価回路より複雑なモデルで記述される場合も、本質的には本実施例と同じ効果が期待されるので、本発明に含まれるものである。
【００３２】
次に、帯電ブレード１１０の作製方法の実施例を図３に従って詳細に述べる。この実施例は、本発明の第２実施例である。
（ａ）帯電ブレード１１０の金属基板１１１としてはアルミ，ＳＵＳ，リン青銅等を用いる。
（ｂ）金属基板１１１の片面をシリコーンゴム，ウレタンゴム，ＥＰＤＭゴム等の絶縁性ゴム１１２で０．５〜５ｍｍの厚さに被覆する。尚、絶縁性ゴム１１２の硬度は十分なニップ幅が取れるように調整する必要がある。また、金属基板１１１と絶縁性ゴム１１２の側面のうち一面には金属配線１２０と金属基板１１１を導通するための接続部としての導電性ゴム１２１を被覆する。この導電性ゴム１２１としてはシリコーンゴム，ウレタンゴム，ＥＰＤＭゴム等にカーボンブラックを分散させて導電性を付加したゴムか、上記の絶縁性ゴムにテトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）等の電子受容性化合物とテトラチアフルバレン（ＴＴＦ）等の電子供与性化合物から構成される電荷移動錯体を高分子ネットワークに置換したゴムが良い。
（ｃ）その後、絶縁性ゴム１１２上にＡｌまたはＡｌ合金からなる金属層１３０を真空蒸着によって１〜１０μｍの厚さで成膜する。金属層１３０とし用いることができる他の金属，合金としてはＣｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗ等の金属，合金があり、これらの場合は厚さを１μｍ以下にするのが良い。
（ｄ）その後、ポジ型レジストをスピンナーやロールコーターによって１〜３μｍ塗布し，プリベーク後マスクアライナーによって平面コイルのパターンを露光し、現像液により光を照射した領域のレジストを溶解し、ポストベークによって平面コイルのレジストパターン１３１を完成させる。尚、個々の平面コイル１３１を接続する配線のためのレジストパターンも同時に作り込んでおく。
（ｅ）最後に、ウエットエッチング液を用いて金属層１３０をエッチングして金属配線１２０とする。金属層１２０をＡｌから構成した場合はリン酸／酢酸系エッチング液を使うのが良い。また、平面コイル１２０を接続する配線も平面コイル１２０と同時に作ることによって金属配線１２０と金属基板１１１を接続する。
【００３３】
これにより、複数の金属配線１２０が形成されるが、感光層１０２のピンホールと接触する金属配線１２０ｂは感光体１００の帯電に寄与しないため、見かけ上感光体１００の均一帯電を行うためには個々の金属配線１２０の大きさ（つまり平面コイルの大きさ）を極微小に作らなければならない。画像認識の点から１０〜２０μｍ角よりも小さな平面コイルが望ましく、金属配線１２０の幅としては１〜５μｍが良い。これらのデザインルールは通常のアライナーを用いたフォトリソグラフィー、エッチングで十分に実用的な値である。
【００３４】
また、帯電ブレード１１０が有機感光層１０２を削らないためには帯電ブレード１１０の有機感光層１０２に対する良好な摺動性を確保する必要がある。そのためには帯電ブレード１１０に大きな突起を設けないようにする必要があり、金属配線１２０の厚さを１０μｍ以下にするのが良い。尚、帯電ブレード１１０とＯＰＣ１００との摺動性を向上させるため、絶縁性ゴム１１２の接触面に予めテフロン等の低摩擦微粒子を分散させても良い。
【００３５】
次に、上記実施例に用いられるＯＰＣ１００について述べる。
ドラム形状のＡｌ基体１０１上に酸化チタン微粒子をバインダー樹脂に分散させたホール注入阻止層をディップコーティング法により厚さ１〜５μｍで形成し，その上に電荷発生層（ＣＧＬ）と電荷輸送層（ＣＴＬ）からなる積層の有機感光層１０２を形成した。ＣＧＬは、電荷発生材料（ＣＧＭ）をプチラール樹脂，熱硬化型の変性アクリル樹脂，フェノール樹脂などのバインダー樹脂に分散させたものからなり、ディッピングコーティング法により厚さ０．１〜１μｍで形成した。
【００３６】
ＣＧＭとしては、波長７４０〜７８０ｎｍ付近に感度を持つスクエアリリウム色素，無金属フタロシアニン，金属フタロシアニン，アズレニウム塩色素，及びアゾ顔料等、６３５〜６５０ｎｍ付近に感度のあるチアピリリウム塩や多環キノン系，ペリレン系又はアゾ顔料系等が使用できる。
【００３７】
ＣＴＬは、ホールのキャリア輸送材料（ＣＴＭ）をビスフェノール系ポリカーボネイト樹脂等のバインダー樹脂に分散させたものからなり、膜厚が１０〜４０μｍ程度でディッピングコーティング法によって形成した。ＣＴＭとしては、オキサジアゾール誘導体，ピラリゾン誘導体，トリフェニルメタン誘導体，オキサゾール誘導体，トリアリールアミン誘導体，ブタジエン誘導体などが用いられる。
【００３８】
尚、本例は光によって発生するキャリアのうちホールを用いるＯＰＣ１００であるが、電子を発生するＣＧＭ、電子を輸送するＣＴＭも若干ではあるが開発されており、ＯＰＣ１００は光生成キャリアのうち電子を用いるＯＰＣであっても何ら構わない。その場合は直流電源１０３の正負が逆となり、ＯＰＣが正帯電のものとして使用されるが、帯電ブレードとしては上記実施例がそのまま使用できる。
【００３９】
また、本例は機能分離型のＯＰＣを例に取り説明を行ったが、本発明で帯電させるＯＰＣは、機能分離型に限定されるわけではなく、単層型のＯＰＣであっても何ら構わない。また、本例はドラム形状のＯＰＣであるが、本発明で帯電させるＯＰＣはＡｌ基体の代わりに表面に導電層を形成したベルトを採用してベルト状のＯＰＣとしても良い。また、本発明で帯電させるＯＰＣはシート状のＯＰＣでも良い。
【００４０】
更に、本発明はＯＰＣの帯電に用いられる接触型帯電器に限定されるわけではなく、Ｓｅ系，ａ−Ｓｉ，ＺｎＯ等の無機感光体であっても同じ接触型帯電器が使用できるので、感光体の種類が本発明の範囲を限定するものではない。加えて図１の帯電ブレード１１０は直流電源１０３に接続されているが、電源１０３は、直流電源に限定されるものではなく、直流と交流が重畳された電圧を出力する電源でも構わないものとする。
【００４１】
図３に従って作製された帯電ブレード１１０を用い、実際にＣＴＬ／ＣＧＬ／ホール注入阻止層からなるＯＰＣの帯電を行ったところ、ＯＰＣの有機感光層にピンホールがあった場合もライン状の帯電不良はほとんど発生せず、スポット状の帯電不良も画像認識上で気になるものではなかった。
【００４２】
このように、第１実施例によれば、被帯電体としてのＯＰＣ１００の表面と接触し、この被帯電体１００に所定の表面電位を与える接触型帯電器において、前記被帯電体１００と接触する面に並列に配置された複数のインダクタンス素子としての金属配線１２０を有するので、被帯電体にピンホールがある場合、ピンホールと接触したインダクタンス素子のみのインピーダンスが急激に大きくなり、このインダクタンス素子にはほとんど電流が流れず、印加電圧は低下しない。一方並列に配置された他のインダクタンス素子には通常の電圧が印加されるので、均一な帯電が実現できる。
【００４３】
また、この第１実施例によれば、インダクタンス素子１２０がコイルであるので、被帯電体にピンホールがある場合でも上記均一な帯電作用を確実に実現できる。
【００４６】
図４は本発明の第３実施例を示す。この第３実施例は、帯電ブラシの例である。この帯電ブラシ４１０はＳＵＳからなる金属芯４１１にコイル４２０状になっている導電性繊維４１２が複数植えられた構造である。導電性繊維４１２としては直径が５〜２０μｍの導電性レーヨン，導電性ナイロン，導電性ポリエステル等が使用でき、コイル４２０の径としては画像認識上はできるだけ小さい方が望ましいが、導電性繊維の太さから２０〜５０μｍ程度にするのが良い。
【００４７】
導電性繊維４１２の植毛の密度としては一般的な帯電ブラシと同様に５０〜３００本／ｍｍ2程度にするのが良い。導電性繊維４１２でコイル４２０を形成する方法は、種々あるが、例えば次のような方法が用いられる。すなわち、図５に示すように、直径１０〜３０μｍ程度のナイロンやレーヨン，ポリエステル等からなる絶縁性繊維５３０に、直径５〜２０μｍの導電性繊維５１２を巻き付け、その後これらを導電性繊維５１２または絶縁性繊維５３０の軟化温度以上に加熱して両方の繊維を融着させ、コイル５２０状の導電性繊維５１２を得る。
【００４８】
特に、コイル５２０の自己インダクタンスＬを大きくするため、絶縁性繊維５３０の中に表面を絶縁処理したＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の金属ないし合金の微粒子を分散させても良い。この絶縁性繊維５３０の中に分散された微粒子は表面が絶縁処理されているため、帯電部材としては導電性繊維５１２のみが寄与するが、コイル５２０の芯材である絶縁性繊維５３０の透磁率が向上するため、コイル５２０のＬが大きくなる。その結果、コイル５２０の径を小さくできるので、より望ましい。
【００４９】
その後、必要に応じて、コイル５２０の一部に可撓性を有する絶縁性樹脂５３１を薄く塗布し、加熱によって絶縁性樹脂５３１を硬化させ、次工程の切断によってコイル５２０の両端でのみ導通が取れるようにする。
上記の方法でコイル５２０に形成された導電性繊維５１２を１〜２ｍｍの長さに切断し、電気植毛により金属芯４１１に植え付けることによって、帯電ブラシが作られる。
また、上記の方法でコイル５２０に形成された導電性繊維５１２をパイル地にしてテープ状に切断したのち、金属芯４１１に巻き付けて帯電ブラシを作製しても良い。
【００５０】
このようにして作られた帯電ブラシ４１０は第１実施例のように金属芯４１１に電源１０３から電圧を印加してＯＰＣ１００の帯電に用いた結果、第１実施例と同様に有機感光層１０２にピンホールがあってもＯＰＣ１００の均一帯電を実現できた。また、ＯＰＣ１００と導電性繊維５１２が接触するため、帯電ブレードよりも摩擦係数が小さくなり、接触型帯電器が有機感光層１０２を削ってしまうような不具合が発生しにくかった。更に、フォトリソグラフィーやエッチング等の微細加工を用いなかったため、第１実施例の帯電ブレードよりも安価に製造することができた。
【００５１】
この第３実施例のロール状帯電ブラシは、回転自在に設けられ、図示しない駆動部により回転駆動され、若しくはＯＰＣ１００に従動して回転する。尚、第３実施例はロール状の帯電ブラシであるが、本発明を適用した固定ブラシであっても第３実施例と同様な効果が得られ、帯電ブラシの形状は何ら問わないものとする。
【００５２】
この第３実施例によれば、インダクタンス素子が帯電ブラシの導電性繊維５１２であるので、帯電ブラシにおいて第１実施例と同様に被帯電体にピンホールがある場合でも均一な帯電作用を確実に実現できる。また、帯電ブレードよりも摩擦係数を小さくでき、接触型帯電器が有機感光層を削ってしまうような不具合を起こさない。また、フォトリソグラフィーやエッチング等の微細加工を用いないため、安価に製造することができる。
【００５３】
図６は本発明の第４実施例を示す。この第４実施例は、帯電ブラシの例である。この帯電ブラシ６１０は微細構造６２０が接続された導電性繊維６１２がＳＵＳの金属芯６１１に植え付けられた構造をしている。ここで、導電性繊維６１２に接続された微細構造６２０がインダクタンス素子となっている。
【００５４】
導電性繊維６１２としては直径が５〜１００μｍの導電性レーヨン，導電性ナイロン，導電性ポリエステル等が使用される。微細構造６２０は、第３実施例と同様にしてコイルを作製しても良いが、その他には カーボンファイバー，カーボンウイスカー，カーボンナノチューブによってインダクタンス素子を作製することができる。特に、アセチレンやベンゼン等を用いた化学気相成長法（ＣＶＤ）によって作製されたカーボンファイバー，カーボンウイスカー，カーボンナノチューブは、直径がμｍオーダー以下となり、コイル径の小さなインダクタンス素子を作ることができる。そのため、有機感光層上においてピンホールと接触したインダクタンス素子の占める面積（つまり帯電されない面積）が小さくなり、より均一な帯電が実現できる。
【００５５】
また、カーボンファイバー，カーボンウイスカー，カーボンナノチューブは、引っ張り強度が高く、ＯＰＣと接触した場合も破断する心配がなく、接触型帯電器の寿命を向上させることができる。
実際にアセチレンを用いて１０００〜１５００℃の温度でＣＶＤ法により カーボンファイバーを作製し、直径が０．３〜０．５μｍのカーボンファイバーのみを選別した。これらのカーボンファイバーをコイル状にした後に可撓性を有する絶縁性樹脂を含浸させ、比較的低温の加熱によりその絶縁性樹脂を半硬化させ、カーボンファイバーを固定して微細なコイルとした。
【００５６】
その後、このカーボンファイバーからなる微細なコイルを長さ１００〜２００μｍで切断し、この微細なコイルの両端を有機溶剤に浸漬して絶縁性樹脂を剥離した。そして、この微細なコイルを１２０℃で加熱して絶縁性樹脂を完全に硬化させ、有機溶剤に不溶化させた後、カーボンブラックを分散させた直径１０μｍの導電性レーヨンに電気植毛により植え付け、その後導電性レーヨンをパイル地にしてテープ状に切断したのち、ＳＵＳ製の金属芯に巻き付けて帯電ブラシを作製した。
【００５７】
このようにして作られた帯電ブラシは第１実施例のように金属芯６１１に電源１０３から電圧を印加してＯＰＣ１００の帯電に用いた結果、有機感光層１０２にピンホールがあった場合、第１実施例よりも均一な帯電が実現できた。また、ＯＰＣ１００の寿命に相当する帯電時間（Ａ４ ＰＰＣ用紙で２万枚相当の画像記録時間）の耐久試験を行ったが、試験後においてもＯＰＣ１００を正常に帯電し、カーボンファイバーに外観上の異常は見られなかった。
【００５８】
この第４実施例のロール状帯電ブラシは、回転自在に設けられ、図示しない駆動部により回転駆動され、若しくはＯＰＣ１００に従動して回転する。尚、第４実施例はロール状の帯電ブラシであるが、本発明を適用した固定ブラシであっても第４実施例と同様な効果が得られ、帯電ブラシの形状は何ら問わないものとする。
【００５９】
第４実施例によれば、インダクタンス素子が帯電ブラシ６１０の導電性繊維６１２に接続された微細構造６２０であるので、より小さなインダクタンスを作ることができる。その結果、感光層上においてピンホールと接触するインダクタンス素子の占める面積を更に小さくでき、より均一帯電が実現できる。
【００６０】
図７は本発明の第５実施例を示す。この第５実施例は、磁気ブラシの例である。この磁気ブラシ７１０は、磁界発生手段としてのマグネットロール７１１と、このマグネットロール７１１を囲む非磁性の導電性スリーブ７１２と、帯電部材である磁性導電粒子７１３から構成される。
【００６１】
ここで、磁性導電粒子７１３は、コイル７２０の形状をしているため、インダクタンス素子となる。磁性導電微粒子７１３としては、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の強磁性の金属や合金が用いられ、コイル７２０状に作られる。
【００６２】
導電性スリーブ７１２は、図示しない駆動部により回転駆動され、マグネットロール７１１による磁界で磁性導電微粒子７１３を磁気的に吸引して担持する。導電性スリーブ７１２には電源から電圧が印加され、導電性スリーブ７１２上の磁性導電微粒子７１３がＯＰＣの表面に接触してＯＰＣの表面を所定の電位に帯電させる。
【００６３】
磁性導電微粒子７１３をコイル７２０にする方法としては、種々あるが、例えば次のような方法がある。
すなわち、図８に示すように、直径１０〜２０μｍ程度のナイロンやレーヨン，ポリエステル等からなる絶縁性繊維８３０に、直径５〜１０μｍの強磁性の金属あるいは合金の磁性導電細線８３１を巻き付け、その後これらを絶縁性繊維８３０の軟化温度以上に加熱し、絶縁性繊維８３０と磁性導電細線８３１を融着してコイル８２０を得る。
【００６４】
特に、コイル８２０の自己インダクタンスＬを大きくするため、絶縁性繊維８３０の中に表面を絶縁処理したＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の金属ないし合金の微粒子を分散させても良い。絶縁性繊維８３０の中に分散された微粒子は表面が絶縁処理されているため、帯電部材としては磁性導電細線８３１のみが寄与するが、コイル８２０の芯材である絶縁性繊維８３０の透磁率が向上するため、コイル８２０のインダクタンスが大きくなる。その結果、コイル８２０の径を小さくできるので、より望ましい。
その後、必要に応じて、コイル８２０の一部に絶縁性樹脂８３２を薄く塗布し、次工程の切断によってコイル８２０の両端でのみ導通が取れるようにする。
【００６５】
上記の方法で作製されたコイル８２０を１０〜１００μｍの長さに切断して磁性導電粒子８１３を得る。
また、本例では、コイルの芯材は、可撓性を持つ必要がないので、例えば表面を絶縁処理した強磁性の金属ないし合金自体が使用でき、更に大きなインダクタンスを実現できる。その結果、有機感光層のピンホールによる過渡電流を遮断し易くなり、有機感光層の表面のより均一な帯電が可能となる。
【００６６】
尚、コイルの芯材として強磁性の金属ないし合金を使用する場合、コイルの芯材に磁性導電細線を巻いたのち、これを絶縁性樹脂で被覆して磁性導電細線を固定化し、このコイルを切断した後に芯材の両端を絶縁処理することが望ましい。
このようにして作られた磁気ブラシ７１０は第１実施例のように導電性スリーブ７１２に電源１０３から電圧を印加してＯＰＣ１００の帯電に用いた結果、第１実施例と同様に有機感光層にピンホールがあっても均一な帯電が実現できた。更に、ＯＰＣと磁性導電粒子が接触するため、帯電ブレードよりも摩擦係数を小さくでき、有機感光層を削ってしまうような不具合が発生しにくかった。更に、帯電ブレードや帯電ブラシよりもニップ幅を大きくでき、ＯＰＣとの接触面積が増加し、より効率的なＯＰＣへの電荷注入が可能あった。
【００６７】
第５実施例によれば、インダクタンス素子が磁気ブラシ７１０の磁性導電粒子７１３であるので、磁気ブラシにおいて第１実施例と同様に被帯電体にピンホールがある場合でも均一な帯電作用を確実に実現できる。また、有機感光層と磁性導電粒子が接触するため、帯電ブレードよりも摩擦係数を小さくでき、有機感光層を削ってしまうような不具合を起こしにくい。更に、帯電ブレードや帯電ブラシよりもニップ幅を大きくでき、感光層との接触面積を広くでき、より効率的な電荷注入が行える。
【００６８】
図９は本発明の第６実施例を示す。この第６実施例は、磁気ブラシの別の例である。この磁気ブラシ９１０は、磁界発生手段としてのマグネットロール９１１と、このマグネットロール９１１を囲む非磁性の導電性スリーブ９１２と、帯電部材である磁性導電粒子９１３から構成される。ここで、磁性導電粒子９１３は、微細構造９２０が接続されており、この微細構造９２０がインダクタンス素子である。
【００６９】
導電性スリーブ９１２は、図示しない駆動部により回転駆動され、マグネットロール９１１による磁界で磁性導電微粒子９１３を磁気的に吸引して担持する。導電性スリーブ９１２には電源から電圧が印加され、導電性スリーブ９１２上の磁性導電微粒子９１３に接続された微細構造９２０がＯＰＣの表面に接触してＯＰＣの表面を所定の電位に帯電させる。
【００７０】
磁性導電微粒子９１３は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の強磁性の金属や合金が用いられ、大きさとしては１０〜１００μｍである。微細構造９２０は、第５実施例と同様にしてコイルを作製しても良いが、その他には カーボンファイバー，カーボンウイスカー，カーボンナノチューブによってインダクタンス素子を作製することができる。特に、微細構想（微細なコイル）６２０として、アセチレンやベンゼン等を用いた化学気相成長法（ＣＶＤ）によって作製されたカーボンファイバー，カーボンウイスカー，カーボンナノチューブを用いた場合には、第４実施例で述べたように、より均一な帯電、寿命向上といった利点がある。
【００７１】
実際にベンゼンとアセチレンを用いて８００〜１６００℃の温度でＣＶＤ法により カーボンファイバーを作製し、直径が０．２〜０．４μｍのカーボンファイバーのみを選別した。これらのカーボンファイバーをコイル状にした後、これに可撓性を有する絶縁性樹脂を含浸させ、比較的低温の加熱によりその絶縁性樹脂を半硬化させ、カーボンファイバーを固定して微細なコイルとした。
【００７２】
その後、このカーボンファイバーからなる微細なコイルを長さ１００μｍ以下に切断し、この微細なコイルの両端を有機溶剤に浸漬し、絶縁性樹脂を剥離した。その後、この微細なコイルを１２０℃で加熱して絶縁性樹脂を完全に硬化させ、有機溶剤に不溶化させた後、Ｆｅ2Ｏ3系の直径４０μｍの磁性導電粒子に導電性接着剤で接着した。
【００７３】
このような磁性導電粒子を用いた磁気ブラシ９１０は第１実施例のように導電性スリーブ９１２に電源１０３から電圧を印加してＯＰＣ１００の帯電に用いた結果、有機感光層１０２にピンホールがあった場合、第１実施例よりも均一な帯電を実現できた。また、ＯＰＣの寿命に相当する帯電時間（Ａ４ ＰＰＣ用紙で２万枚相当の画像記録時間）の耐久試験を行ったが、試験後においても正常の帯電がなされ、カーボンファイバーに外観上の異常は見られなかった。
【００７４】
この第６実施例によれば、インダクタンス素子が磁気ブラシ９１０の磁性導電粒子９１３に接続された微細構造９２０であるので、より小さなインダクタンスを作ることができる。その結果、感光層上においてピンホールと接触するインダクタンス素子の占める面積を更に小さくでき、より均一帯電を実現できる。
【００７５】
次に、本発明の他の各実施例について説明する。これらの実施例は、従来のコロトロンを搭載した電子写真方式の複写機からなる画像記録装置において、それぞれコロトロンの代りに上記第１実施例〜第６実施例をそれぞれ搭載したものである。これらの複写機では、それぞれ感光体が上記第１実施例〜第６実施例の接触型帯電器により均一に帯電された後に光書き込み装置などの露光手段で露光されて静電潜像が形成され、この感光体上の静電潜像が現像装置で現像されて転写手段により転写紙等の転写材に転写される。
【００７６】
これらの複写機において、テストチャートを用紙に複写した結果、複写した全ての用紙において、ライン状の白抜けは発生せず、コロトロンを用いた従来の複写機と同等の解像度、階調を有していた。よって、これらの複写機は、良好な画像記録が行えることが確認された。尚、プリンタ、ファクシミリ等の画像記録装置においても、帯電器として上記第１実施例〜第６実施例の接触型帯電器のいずれかを搭載することにより同様の効果が期待できる。
【００７７】
上記第１実施例〜第６実施例及び上記他の実施例においては帯電は電荷注入によって行われたが、比較的大きな帯電電圧（６００Ｖ〜１ｋＶ程度）が必要とされる場合はＯＰＣの帯電は主に感光体と接触型帯電器の微小空隙でのコロナ放電によってなされる。
【００７８】
本発明の別の実施例は、従来のコロトロンを搭載した電子写真方式の複写機からなる画像記録装置において、それぞれコロトロンの代りに上記第１実施例〜第６実施例の接触型帯電器をそれぞれ搭載して該接触型帯電器により微小空隙でのコロナ放電によってＯＰＣを帯電させるものである。これらの複写機では、それぞれ感光体が上記第１実施例〜第６実施例の接触型帯電器により微小空隙でのコロナ放電によって均一に帯電された後に光書き込み装置などの露光手段で露光されて静電潜像が形成され、この感光体上の静電潜像が現像装置で現像されて転写手段により転写紙等の転写材に転写される。
【００７９】
接触型帯電器により微小空隙でのコロナ放電によってＯＰＣを帯電させる場合においても、上記第１実施例〜第６実施例の接触型帯電器を用いると、有機感光層のピンホールが接触型帯電器とＯＰＣとのニップに来ると、ピンホールに接触したインダクタンス素子にのみ電流が流れず、その他のインダクタンス素子には通常と同じ電圧が印加される。その結果、ＯＰＣと接触型帯電器の間のコロナ放電は維持され続け、ＯＰＣの均一な帯電が実現できる。よって、帯電電圧が異なる複数の複写機に同じ接触型帯電器を搭載でき、量産効果により接触型帯電器を安価に製造できる。
【００８０】
上記本発明の他の実施例である複写機及び本発明の別の実施例である複写機によれば、上記第１実施例〜第６実施例の接触型帯電器のいずれかを搭載したので、均一な帯電ができる。また、従来の導電性微粒子が分散されていない有機感光層をそのまま転用でき、導電性微粒子による光の吸収や散乱がないので、画像記録装置としては画質の劣化が起こらない。また、帯電電圧が大きく異なる画像記録装置にも同じ接触型帯電器を搭載することができ、接触型帯電器のコストが低下して画像記録装置を安価に製造できる。
【００８１】
以上のように、本発明は電荷注入やコロナ放電といった帯電方式に制限されるものではなく、本発明の構造が含まれる全ての接触型帯電器は本発明に含まれる。また、本発明は感光体以外の被帯電体を帯電する接触型帯電器に適用することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、被帯電体にピンホールがある場合、ピンホールと接触したインダクタンス素子のみのインピーダンスが急激に大きくなり、このインダクタンス素子にはほとんど電流が流れず、印加電圧は低下しない。一方、並列に配置された他のインダクタンス素子には通常の電圧が印加されるので、均一な帯電が実現できる。
【００８３】
請求項２に係る発明によれば、被帯電体にピンホールがある場合でも請求項１記載の接触型帯電器の均一な帯電作用を確実に実現できる。
【００８６】
請求項３に係る発明によれば、帯電ブラシにおいて請求項１記載の接触型帯電器と同様に被帯電体にピンホールがある場合でも均一な帯電作用を確実に実現できる。また、帯電ブレードよりも摩擦係数を小さくでき、接触型帯電器が被帯電体を削ってしまうような不具合を起こさない。また、フォトリソグラフィーやエッチング等の微細加工を用いないため、安価に製造することができる。
【００８７】
請求項４に係る発明によれば、より小さなインダクタンスを作ることができる。その結果、被帯電体上においてピンホールと接触するインダクタンス素子の占める面積を更に小さくでき、より均一帯電が実現できる。
【００８８】
請求項５に係る発明によれば、磁気ブラシにおいて請求項１記載の接触型帯電器と同様に被帯電体にピンホールがある場合でも均一な帯電作用を確実に実現できる。また、被帯電体と磁性導電粒子が接触するため、帯電ブレードよりも摩擦係数を小さくでき、被帯電体を削ってしまうような不具合を起こしにくい。更に、帯電ブレードや帯電ブラシよりもニップ幅を大きくでき、被帯電体との接触面積を広くでき、より効率的な電荷注入が行える。
【００８９】
請求項６に係る発明によれば、より小さなインダクタンスを作ることができる。その結果、感光層上においてピンホールと接触するインダクタンス素子の占める面積を更に小さくでき、より均一帯電を実現できる。
【００９０】
請求項７に係る発明によれば、均一な帯電ができる。また、従来の導電性微粒子が分散されていない有機感光層をそのまま転用でき、導電性微粒子による光の吸収や散乱がないので、画像記録装置としては画質の劣化が起こらない。また、帯電電圧が大きく異なる画像記録装置にも同じ接触型帯電器を搭載することができ、接触型帯電器のコストが低下して画像記録装置を安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す断面図及び斜視図である。
【図２】有機感光層にピンホールＰがある場合の同第１実施例及びＯＰＣの簡略化した等価回路を示す回路図である。
【図３】本発明の第２実施例の各工程を示す図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す断面図である。
【図５】導電繊維でコイルを形成する方法の例を説明するための図である。
【図６】本発明の第４実施例を示す及びその一部を示す断面図である。
【図７】本発明の第５実施例を示す断面図である。
【図８】磁性導電微粒子をコイルにする方法の例を説明するための図である。
【図９】本発明の第６実施例を示す断面図である。
【図１０】従来の帯電ローラの例を示す断面図である。
【図１１】従来の接触型帯電器の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１００ ＯＰＣ
１０１ 導電性基体
１０２ 感光層
１０３ 電源
１１０ 帯電ブレード
１１１ 金属基板
１１２ 絶縁性ゴム
１２０ 金属配線
１２１ 導電性ゴム
１３０ 金属層
１３１ 平面コイル
４１０ 帯電ブラシ
４１１ 金属芯
４１２ 導電性繊維
４２０ コイル
６１０ 帯電ブラシ
６１１ 金属芯
６１２ 導電性繊維
６２０ 微細構造
７１０ 磁気ブラシ
７１１ マグネットロール
７１２ 導電性スリーブ
７１３ 磁性導電粒子
７２０ コイル
９１０ 磁気ブラシ
９１１ マグネットロール
９１２ 導電性スリーブ
９１３ 磁性導電粒子
９２０ 微細構造
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像記録装置などに用いられる接触型帯電器及び画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像記録装置に用いられる帯電器は、コロナ放電により被帯電体としての感光体を帯電させるコロトロン、スコロトロンや、ローラ帯電器等の接触型帯電器などがあり、従来はコロトロン、スコロトロンが主流であった。
ローラ帯電器とは、帯電ローラとしての導電性ゴムローラを感光体と接触させ，感光体と帯電ローラの微小空隙で放電を起こして感光体表面を帯電させる帯電器であり、コロトロンと比較してオゾンが著しく低減（１／１００〜１／５００に低減）される。
【０００３】
電子写真学会誌ｐｐ４８−５３（１９９１）では、帯電ローラを図１０に示すように３層構成とすることが提案されている。この帯電ローラ１０１０は、芯材１０１１を保護層１０１４、中抵抗層１０１３及び導電性弾性層１０１２の３層で被覆した構成であり、直流と交流が重畳された電圧を芯材１０１１に印加する電源１００３が設けられる。この帯電ローラ１０１０が感光体のピンホールと接触した場合、中抵抗層１０１３によってピンホールでの過電流による電源１００３の電圧降下が防止される。
【０００４】
特許第２６３１６８号公報においては、図１１に示すように、電源１１０３に接続され、基板１１０１と感光層１１０２で構成された感光体１１００の表面を帯電させる接触型帯電器１１１０において、感光体１１００とアースとの間にコイル１１２０を設けることが提案されている。この接触型帯電器１１１０は、感光層１１０２の表面を帯電する際に、感光層１１０２のピンホールによって過電流が生じると、コイル１１２０のインピーダンスが非常に大きくなり、感光体１１００に過電流が流れ込むことを防止する。
特許第２７８８８２４号公報においては，転写装置ではあるが、転写装置とアースの間にチョークコイルを設けることが提案されている。
【０００５】
コロトロン、スコロトロンやローラ帯電器はオゾンを発生するので、オゾンが全く発生しない帯電器が強く望まれ，最近では電荷注入方式の接触型帯電器が注目されている。電荷注入方式の接触型帯電器とは、放電を起こさないで、直接電荷を感光層に注入する方式であり、原理的にオゾンを発生しない。電荷注入方式の接触型帯電器では、感光体との接触抵抗や微小空隙の容量が電荷を感光体に注入する際の注入速度に影響を与えるため、接触抵抗は低いほど良い。そのため、特開平６−７５４５９号公報記載の電荷注入方式の接触型帯電器では、帯電ローラの導電性ゴムを全体に導電性が付与された高分子材料で構成している。
また、特開平７−１４０７２９号公報記載の電荷注入方式の接触型帯電器では、吸水性のスポンジローラを用いて感光体に電荷を注入している。
【０００６】
特開平８−２９７３９４号公報記載の電荷注入方式の接触型帯電器では、中抵抗（抵抗値１０4〜１０7Ω）の部材を感光体に接触させて電荷注入を行っている。このように中抵抗の部材で感光体に電荷注入を行うと、その注入速度が非常に遅くなるが、特開平８−２９７３９４号公報記載のものでは、更に感光層表面に導電性微粒子を分散させ、フローティングの容量を作り込むことによって電荷注入速度の低下を抑制している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
コロナ放電により被帯電体を帯電させるコロトロン、スコロトロンは、空気中に電界をかけることからオゾンやNOxなど有害物質を大量に発生し、帯電効率が低いために消費電力が多く、４〜６ｋVの高圧電源が必要であるためにコストが高く、更に人体に対して危険性があるといった欠点があった。近年の環境に対する配慮から、このような帯電器を改善することは急務であり，ローラ帯電器へと移行されつつある。
【０００８】
ローラ帯電器は、帯電ローラと感光体が接触しているので，感光体にピンホールがあると、帯電ローラと感光体の接触部（ニップ）において帯電ローラからピンホールに過電流が流れ込んで電源電圧が低下し、十分な感光体の帯電ができなくなり、帯電の面内均一性が低かった。最悪の場合は過電流により感光体に損傷を与えてしまうことが起きていた。
【０００９】
電子写真学会誌ｐｐ４８−５３（１９９１）や特許第２６３１６８号公報に記載されているローラ帯電器では、帯電ローラは感光体と帯電ローラとの間の微小空隙に電圧を加えコロナ放電を起こすことから，原理的にオゾン発生をゼロにはできない。また、オゾンが感光体近傍で発生するため、オゾンによる感光体の劣化は依然として課題として残る。
【００１０】
特開平６−７５４５９号公報や特開平７−１４０７２９号公報に記載されている電荷注入方式の接触型帯電器では、抵抗の低い接触型帯電器が感光体のピンホールと接触すると電荷の集中が起き、感光体の均一な帯電ができなくなるという問題がある。この問題は、電荷注入方式の接触型帯電器では感光体と接触型帯電器の接触部（ニップ）で直接電荷の授受を行うために、コロナ放電を利用する帯電ローラと違って致命的な影響を画像記録装置に与え、帯電の不均一な部分が画像としては白抜けとなってしまう。また、感光体のピンホールで過電流が流れて感光体の損傷も考えられる。
【００１１】
特開平８−２９７３９４号公報記載の電荷注入方式の接触型帯電器では、中抵抗の部材で感光体に電荷注入を行うので、その注入速度が非常に遅くなる。また、特開平８−２９７３９４号公報記載のものでは、感光層表面に導電性微粒子を分散させるので，導電性微粒子での光の吸収や散乱が避けられず、画像記録装置の解像度や階調を低下させる一因となっていた。また、従来の有機感光層を用いる有機感光体（ＯＰＣ）をそのまま流用することができず、画像記録装置自体としてはコストアップの要因になっていた。
【００１２】
他に上記帯電ローラで用いられた技術を電荷注入方式の接触型帯電器に転用することが考えられるが、感光体や接触型帯電器にコイルを外付けする場合、接触型帯電器と感光体との接触部（ニップ）に感光層のピンホールが来ると過電流が発生し、コイルの自己インダクタンスＬ、接触型帯電器の抵抗Ｒによる時定数によって徐々に感光体に電圧が印加されると思われるが、実際はピンホールの大きさが非常に小さい（一般的にピンホールはμｍオーダーである）ためにピンホール上を接触型帯電器が摺動する間は感光体にほとんど電圧が印加されず、感光体への電荷注入が起こらない。そのため、やはり画像にライン状の白抜けが発生してしまう。
【００１３】
また、中抵抗層を内部に持つ接触型帯電器を用いる場合は、接触型帯電器自体の抵抗が中抵抗層で決まり低抵抗にならないので、電荷注入速度が非常に遅くなる。これを避けるためには、特開平８−２９７３９４号公報記載のもののように感光層表面に導電性微粒子を分散させる必要が生じ、高解像，高階調の画像が得られないといった問題があった。
【００１４】
本発明は、被帯電体にピンホールがあった場合でも均一に被帯電体を帯電でき、被帯電体を削るといった物理的損傷を被帯電体に与えず、更に安価に製造でき、加えて良好な画像が得られる接触型帯電器及び画像記録装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、被帯電体の表面と接触し、この被帯電体に所定の表面電位を与える接触型帯電器において、前記被帯電体と接触する面に並列に配置された複数のインダクタンス素子を有するものである。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の接触型帯電器において、前記インダクタンス素子がコイルであるものである。
【００１７】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の接触型帯電器において、接触型帯電器は帯電ブラシであって、前記インダクタンス素子が帯電ブラシの導電性繊維であるものである。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１または２記載の接触型帯電器において、接触型帯電器は帯電ブラシであって、前記インダクタンス素子が帯電ブラシの導電性繊維に接続された微細構造であるものである。
【００１９】
請求項５に係る発明は、請求項１または２記載の接触型帯電器において、接触型帯電器は磁気ブラシであって、前記インダクタンス素子が磁気ブラシの磁性導電粒子であるものである。
【００２０】
請求項６に係る発明は、請求項１または２記載の接触型帯電器において、接触型帯電器は磁気ブラシであって、前記インダクタンス素子が磁気ブラシの磁性導電粒子に接続された微細構造であるものである。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか１つに記載の接触型帯電器を搭載したことを特徴とする画像記録装置である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施例を示す。この第１実施例は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像記録装置に用いられる接触型帯電器の例である。この第１実施例は図１（ａ）に示すように帯電ブレード１１０を有するものであり、図１（ｂ）は帯電ブレード１１０をその表面のうち被帯電体としての有機感光体（ＯＰＣ）１００と接触する面（以後接触面と記述する）Ｃ側から斜めに見た拡大斜視図である。
【００２５】
ＯＰＣ１００は、ドラム形状のＡｌからなる導電性基体１０１と有機感光層からなる感光層１０２から構成されているが、必要に応じてＡｌ基体１０１と有機感光層１０２との間に注入阻止層を設けても良い。帯電ブレード１１０は、金属基板１１１が絶縁性ゴム１１２で被覆され、この絶縁性ゴム１１２の接触面Ｃに複数の平面コイル状の金属配線１２０が並列に配置された構成であり、金属配線１２０がインダクタンスを有するインダクタンス素子となっている。尚、金属配線１２０は、図示されていないが、絶縁性ゴム１１２を貫通する導電性ゴムあるいは導電粒子、又は帯電ブレード１１０の側面に設けられた配線や導電性ゴムからなる接続部により金属基板１１１と導通している。
【００２６】
また、帯電ブレード１１０の金属基板１１１は直流電源１０３に接続されて直流電源１０３から金属基板１１１、上記接続部を介して金属配配線１２０に直流電圧が印加され、金属配配線１２０がＯＰＣ１００と接触してＯＰＣ１００に直接電子を注入し（つまり負帯電の電荷を注入し）、有機感光層１０２の表面を所定の電位に帯電させる。
【００２７】
ここで、有機感光層１０２にピンホールＰがある場合の本実施例及びＯＰＣの簡略化した等価回路を図２に示す。図２においては、金属配線１２０を除く帯電ブレード１１０の抵抗をＲｂ、金属配線１２０の抵抗をＲｃ、金属配線１２０の自己インダクタンスをＬｃ、電源１０３の電圧をＶａ、ＯＰＣ１００の容量をＣｄで表し、並列な金属配線１２０のうち金属配線１２０ａは有機感光層１０２と接触するが、右端の金属配線１２０ｂは有機感光層１０２のピンホールＰと接触するものとする。
【００２８】
金属配線１２０ａには各々のＯＰＣ１００の容量Ｃｄを充電するための電流が流れるが、有機感光層１０２のピンホールＰが帯電ブレード１１０の接触面Ｃに来ると、金属配線１２０ｂには充電されるべきＯＰＣ１００の容量Ｃｄが存在しないため、通常の充電電流よりも遥かに大きな電流が流れようとする。しかしながら、金属配線１２０ｂは自己インダクタンスＬｃを持つためにインピーダンスが急激に大きくなり、金属配線１２０ｂにほとんど電流を流さないように作用する。その結果、Ｖａの低下が防止される。
【００２９】
また、Ｖａが低下しないためにピンホールＰと接触しない金属配線１２０ａには通常と同じ電圧が印加され、金属配線１２０ａが接触する領域（つまりピンホールＰのない領域）の有機感光層１０２は通常と同じように帯電される。その結果、ＯＰＣ１００は、ピンホールＰによる極小さいスポット状の帯電不良は残るが、その他は一様な帯電がなされる。ここで、ある径以下のスポット状の帯電不良は画像認識上許容され、本実施例では、ピンホールによる帯電不良はほとんど許容限界内であるため、実質的にＯＰＣ１００の均一帯電がなされたと考えて良い。
【００３０】
よって、本実施例の帯電ブレード１１０を用いると、有機感光層１０２にピンホールがあった場合もＯＰＣ１００の均一な帯電がなされ、接触型帯電器として本実施例の帯電ブレード１１０を組み込んだ電子写真方式の画像記録装置はライン状の白抜けが発生せず良好な画像が得られる。また、ＯＰＣ１００としては従来用いられたＯＰＣ（導電性微粒子が分散されていない有機感光層を使用したＯＰＣ）をそのまま転用でき、導電性微粒子による光の吸収や散乱がないので画像記録装置としては画質の劣化が起こらない。
【００３１】
尚、厳密にはＯＰＣ１００は容量と抵抗が並列した形で記述され、接触型帯電器１１０及びＯＰＣ１００の等価回路が図２に示す等価回路とは異なるが、図２のモデルは接触型帯電器１１０やＯＰＣ１００を簡略化して本実施例の効果を定性的に説明するために用いたに過ぎず、本発明を何ら制限するものではない。当然のこととして接触型帯電器１１０及びＯＰＣ１００の等価回路が図２の等価回路より複雑なモデルで記述される場合も、本質的には本実施例と同じ効果が期待されるので、本発明に含まれるものである。
【００３２】
次に、帯電ブレード１１０の作製方法の実施例を図３に従って詳細に述べる。この実施例は、本発明の第２実施例である。
（ａ）帯電ブレード１１０の金属基板１１１としてはアルミ，ＳＵＳ，リン青銅等を用いる。
（ｂ）金属基板１１１の片面をシリコーンゴム，ウレタンゴム，ＥＰＤＭゴム等の絶縁性ゴム１１２で０．５〜５ｍｍの厚さに被覆する。尚、絶縁性ゴム１１２の硬度は十分なニップ幅が取れるように調整する必要がある。また、金属基板１１１と絶縁性ゴム１１２の側面のうち一面には金属配線１２０と金属基板１１１を導通するための接続部としての導電性ゴム１２１を被覆する。この導電性ゴム１２１としてはシリコーンゴム，ウレタンゴム，ＥＰＤＭゴム等にカーボンブラックを分散させて導電性を付加したゴムか、上記の絶縁性ゴムにテトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）等の電子受容性化合物とテトラチアフルバレン（ＴＴＦ）等の電子供与性化合物から構成される電荷移動錯体を高分子ネットワークに置換したゴムが良い。
（ｃ）その後、絶縁性ゴム１１２上にＡｌまたはＡｌ合金からなる金属層１３０を真空蒸着によって１〜１０μｍの厚さで成膜する。金属層１３０とし用いることができる他の金属，合金としてはＣｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗ等の金属，合金があり、これらの場合は厚さを１μｍ以下にするのが良い。
（ｄ）その後、ポジ型レジストをスピンナーやロールコーターによって１〜３μｍ塗布し，プリベーク後マスクアライナーによって平面コイルのパターンを露光し、現像液により光を照射した領域のレジストを溶解し、ポストベークによって平面コイルのレジストパターン１３１を完成させる。尚、個々の平面コイル１３１を接続する配線のためのレジストパターンも同時に作り込んでおく。
（ｅ）最後に、ウエットエッチング液を用いて金属層１３０をエッチングして金属配線１２０とする。金属層１２０をＡｌから構成した場合はリン酸／酢酸系エッチング液を使うのが良い。また、平面コイル１２０を接続する配線も平面コイル１２０と同時に作ることによって金属配線１２０と金属基板１１１を接続する。
【００３３】
これにより、複数の金属配線１２０が形成されるが、感光層１０２のピンホールと接触する金属配線１２０ｂは感光体１００の帯電に寄与しないため、見かけ上感光体１００の均一帯電を行うためには個々の金属配線１２０の大きさ（つまり平面コイルの大きさ）を極微小に作らなければならない。画像認識の点から１０〜２０μｍ角よりも小さな平面コイルが望ましく、金属配線１２０の幅としては１〜５μｍが良い。これらのデザインルールは通常のアライナーを用いたフォトリソグラフィー、エッチングで十分に実用的な値である。
【００３４】
また、帯電ブレード１１０が有機感光層１０２を削らないためには帯電ブレード１１０の有機感光層１０２に対する良好な摺動性を確保する必要がある。そのためには帯電ブレード１１０に大きな突起を設けないようにする必要があり、金属配線１２０の厚さを１０μｍ以下にするのが良い。尚、帯電ブレード１１０とＯＰＣ１００との摺動性を向上させるため、絶縁性ゴム１１２の接触面に予めテフロン等の低摩擦微粒子を分散させても良い。
【００３５】
次に、上記実施例に用いられるＯＰＣ１００について述べる。
ドラム形状のＡｌ基体１０１上に酸化チタン微粒子をバインダー樹脂に分散させたホール注入阻止層をディップコーティング法により厚さ１〜５μｍで形成し，その上に電荷発生層（ＣＧＬ）と電荷輸送層（ＣＴＬ）からなる積層の有機感光層１０２を形成した。ＣＧＬは、電荷発生材料（ＣＧＭ）をプチラール樹脂，熱硬化型の変性アクリル樹脂，フェノール樹脂などのバインダー樹脂に分散させたものからなり、ディッピングコーティング法により厚さ０．１〜１μｍで形成した。
【００３６】
ＣＧＭとしては、波長７４０〜７８０ｎｍ付近に感度を持つスクエアリリウム色素，無金属フタロシアニン，金属フタロシアニン，アズレニウム塩色素，及びアゾ顔料等、６３５〜６５０ｎｍ付近に感度のあるチアピリリウム塩や多環キノン系，ペリレン系又はアゾ顔料系等が使用できる。
【００３７】
ＣＴＬは、ホールのキャリア輸送材料（ＣＴＭ）をビスフェノール系ポリカーボネイト樹脂等のバインダー樹脂に分散させたものからなり、膜厚が１０〜４０μｍ程度でディッピングコーティング法によって形成した。ＣＴＭとしては、オキサジアゾール誘導体，ピラリゾン誘導体，トリフェニルメタン誘導体，オキサゾール誘導体，トリアリールアミン誘導体，ブタジエン誘導体などが用いられる。
【００３８】
尚、本例は光によって発生するキャリアのうちホールを用いるＯＰＣ１００であるが、電子を発生するＣＧＭ、電子を輸送するＣＴＭも若干ではあるが開発されており、ＯＰＣ１００は光生成キャリアのうち電子を用いるＯＰＣであっても何ら構わない。その場合は直流電源１０３の正負が逆となり、ＯＰＣが正帯電のものとして使用されるが、帯電ブレードとしては上記実施例がそのまま使用できる。
【００３９】
また、本例は機能分離型のＯＰＣを例に取り説明を行ったが、本発明で帯電させるＯＰＣは、機能分離型に限定されるわけではなく、単層型のＯＰＣであっても何ら構わない。また、本例はドラム形状のＯＰＣであるが、本発明で帯電させるＯＰＣはＡｌ基体の代わりに表面に導電層を形成したベルトを採用してベルト状のＯＰＣとしても良い。また、本発明で帯電させるＯＰＣはシート状のＯＰＣでも良い。
【００４０】
更に、本発明はＯＰＣの帯電に用いられる接触型帯電器に限定されるわけではなく、Ｓｅ系，ａ−Ｓｉ，ＺｎＯ等の無機感光体であっても同じ接触型帯電器が使用できるので、感光体の種類が本発明の範囲を限定するものではない。加えて図１の帯電ブレード１１０は直流電源１０３に接続されているが、電源１０３は、直流電源に限定されるものではなく、直流と交流が重畳された電圧を出力する電源でも構わないものとする。
【００４１】
図３に従って作製された帯電ブレード１１０を用い、実際にＣＴＬ／ＣＧＬ／ホール注入阻止層からなるＯＰＣの帯電を行ったところ、ＯＰＣの有機感光層にピンホールがあった場合もライン状の帯電不良はほとんど発生せず、スポット状の帯電不良も画像認識上で気になるものではなかった。
【００４２】
このように、第１実施例によれば、被帯電体としてのＯＰＣ１００の表面と接触し、この被帯電体１００に所定の表面電位を与える接触型帯電器において、前記被帯電体１００と接触する面に並列に配置された複数のインダクタンス素子としての金属配線１２０を有するので、被帯電体にピンホールがある場合、ピンホールと接触したインダクタンス素子のみのインピーダンスが急激に大きくなり、このインダクタンス素子にはほとんど電流が流れず、印加電圧は低下しない。一方並列に配置された他のインダクタンス素子には通常の電圧が印加されるので、均一な帯電が実現できる。
【００４３】
また、この第１実施例によれば、インダクタンス素子１２０がコイルであるので、被帯電体にピンホールがある場合でも上記均一な帯電作用を確実に実現できる。
【００４６】
図４は本発明の第３実施例を示す。この第３実施例は、帯電ブラシの例である。この帯電ブラシ４１０はＳＵＳからなる金属芯４１１にコイル４２０状になっている導電性繊維４１２が複数植えられた構造である。導電性繊維４１２としては直径が５〜２０μｍの導電性レーヨン，導電性ナイロン，導電性ポリエステル等が使用でき、コイル４２０の径としては画像認識上はできるだけ小さい方が望ましいが、導電性繊維の太さから２０〜５０μｍ程度にするのが良い。
【００４７】
導電性繊維４１２の植毛の密度としては一般的な帯電ブラシと同様に５０〜３００本／ｍｍ2程度にするのが良い。導電性繊維４１２でコイル４２０を形成する方法は、種々あるが、例えば次のような方法が用いられる。すなわち、図５に示すように、直径１０〜３０μｍ程度のナイロンやレーヨン，ポリエステル等からなる絶縁性繊維５３０に、直径５〜２０μｍの導電性繊維５１２を巻き付け、その後これらを導電性繊維５１２または絶縁性繊維５３０の軟化温度以上に加熱して両方の繊維を融着させ、コイル５２０状の導電性繊維５１２を得る。
【００４８】
特に、コイル５２０の自己インダクタンスＬを大きくするため、絶縁性繊維５３０の中に表面を絶縁処理したＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の金属ないし合金の微粒子を分散させても良い。この絶縁性繊維５３０の中に分散された微粒子は表面が絶縁処理されているため、帯電部材としては導電性繊維５１２のみが寄与するが、コイル５２０の芯材である絶縁性繊維５３０の透磁率が向上するため、コイル５２０のＬが大きくなる。その結果、コイル５２０の径を小さくできるので、より望ましい。
【００４９】
その後、必要に応じて、コイル５２０の一部に可撓性を有する絶縁性樹脂５３１を薄く塗布し、加熱によって絶縁性樹脂５３１を硬化させ、次工程の切断によってコイル５２０の両端でのみ導通が取れるようにする。
上記の方法でコイル５２０に形成された導電性繊維５１２を１〜２ｍｍの長さに切断し、電気植毛により金属芯４１１に植え付けることによって、帯電ブラシが作られる。
また、上記の方法でコイル５２０に形成された導電性繊維５１２をパイル地にしてテープ状に切断したのち、金属芯４１１に巻き付けて帯電ブラシを作製しても良い。
【００５０】
このようにして作られた帯電ブラシ４１０は第１実施例のように金属芯４１１に電源１０３から電圧を印加してＯＰＣ１００の帯電に用いた結果、第１実施例と同様に有機感光層１０２にピンホールがあってもＯＰＣ１００の均一帯電を実現できた。また、ＯＰＣ１００と導電性繊維５１２が接触するため、帯電ブレードよりも摩擦係数が小さくなり、接触型帯電器が有機感光層１０２を削ってしまうような不具合が発生しにくかった。更に、フォトリソグラフィーやエッチング等の微細加工を用いなかったため、第１実施例の帯電ブレードよりも安価に製造することができた。
【００５１】
この第３実施例のロール状帯電ブラシは、回転自在に設けられ、図示しない駆動部により回転駆動され、若しくはＯＰＣ１００に従動して回転する。尚、第３実施例はロール状の帯電ブラシであるが、本発明を適用した固定ブラシであっても第３実施例と同様な効果が得られ、帯電ブラシの形状は何ら問わないものとする。
【００５２】
この第３実施例によれば、インダクタンス素子が帯電ブラシの導電性繊維５１２であるので、帯電ブラシにおいて第１実施例と同様に被帯電体にピンホールがある場合でも均一な帯電作用を確実に実現できる。また、帯電ブレードよりも摩擦係数を小さくでき、接触型帯電器が有機感光層を削ってしまうような不具合を起こさない。また、フォトリソグラフィーやエッチング等の微細加工を用いないため、安価に製造することができる。
【００５３】
図６は本発明の第４実施例を示す。この第４実施例は、帯電ブラシの例である。この帯電ブラシ６１０は微細構造６２０が接続された導電性繊維６１２がＳＵＳの金属芯６１１に植え付けられた構造をしている。ここで、導電性繊維６１２に接続された微細構造６２０がインダクタンス素子となっている。
【００５４】
導電性繊維６１２としては直径が５〜１００μｍの導電性レーヨン，導電性ナイロン，導電性ポリエステル等が使用される。微細構造６２０は、第３実施例と同様にしてコイルを作製しても良いが、その他には カーボンファイバー，カーボンウイスカー，カーボンナノチューブによってインダクタンス素子を作製することができる。特に、アセチレンやベンゼン等を用いた化学気相成長法（ＣＶＤ）によって作製されたカーボンファイバー，カーボンウイスカー，カーボンナノチューブは、直径がμｍオーダー以下となり、コイル径の小さなインダクタンス素子を作ることができる。そのため、有機感光層上においてピンホールと接触したインダクタンス素子の占める面積（つまり帯電されない面積）が小さくなり、より均一な帯電が実現できる。
【００５５】
また、カーボンファイバー，カーボンウイスカー，カーボンナノチューブは、引っ張り強度が高く、ＯＰＣと接触した場合も破断する心配がなく、接触型帯電器の寿命を向上させることができる。
実際にアセチレンを用いて１０００〜１５００℃の温度でＣＶＤ法により カーボンファイバーを作製し、直径が０．３〜０．５μｍのカーボンファイバーのみを選別した。これらのカーボンファイバーをコイル状にした後に可撓性を有する絶縁性樹脂を含浸させ、比較的低温の加熱によりその絶縁性樹脂を半硬化させ、カーボンファイバーを固定して微細なコイルとした。
【００５６】
その後、このカーボンファイバーからなる微細なコイルを長さ１００〜２００μｍで切断し、この微細なコイルの両端を有機溶剤に浸漬して絶縁性樹脂を剥離した。そして、この微細なコイルを１２０℃で加熱して絶縁性樹脂を完全に硬化させ、有機溶剤に不溶化させた後、カーボンブラックを分散させた直径１０μｍの導電性レーヨンに電気植毛により植え付け、その後導電性レーヨンをパイル地にしてテープ状に切断したのち、ＳＵＳ製の金属芯に巻き付けて帯電ブラシを作製した。
【００５７】
このようにして作られた帯電ブラシは第１実施例のように金属芯６１１に電源１０３から電圧を印加してＯＰＣ１００の帯電に用いた結果、有機感光層１０２にピンホールがあった場合、第１実施例よりも均一な帯電が実現できた。また、ＯＰＣ１００の寿命に相当する帯電時間（Ａ４ ＰＰＣ用紙で２万枚相当の画像記録時間）の耐久試験を行ったが、試験後においてもＯＰＣ１００を正常に帯電し、カーボンファイバーに外観上の異常は見られなかった。
【００５８】
この第４実施例のロール状帯電ブラシは、回転自在に設けられ、図示しない駆動部により回転駆動され、若しくはＯＰＣ１００に従動して回転する。尚、第４実施例はロール状の帯電ブラシであるが、本発明を適用した固定ブラシであっても第４実施例と同様な効果が得られ、帯電ブラシの形状は何ら問わないものとする。
【００５９】
第４実施例によれば、インダクタンス素子が帯電ブラシ６１０の導電性繊維６１２に接続された微細構造６２０であるので、より小さなインダクタンスを作ることができる。その結果、感光層上においてピンホールと接触するインダクタンス素子の占める面積を更に小さくでき、より均一帯電が実現できる。
【００６０】
図７は本発明の第５実施例を示す。この第５実施例は、磁気ブラシの例である。この磁気ブラシ７１０は、磁界発生手段としてのマグネットロール７１１と、このマグネットロール７１１を囲む非磁性の導電性スリーブ７１２と、帯電部材である磁性導電粒子７１３から構成される。
【００６１】
ここで、磁性導電粒子７１３は、コイル７２０の形状をしているため、インダクタンス素子となる。磁性導電微粒子７１３としては、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の強磁性の金属や合金が用いられ、コイル７２０状に作られる。
【００６２】
導電性スリーブ７１２は、図示しない駆動部により回転駆動され、マグネットロール７１１による磁界で磁性導電微粒子７１３を磁気的に吸引して担持する。導電性スリーブ７１２には電源から電圧が印加され、導電性スリーブ７１２上の磁性導電微粒子７１３がＯＰＣの表面に接触してＯＰＣの表面を所定の電位に帯電させる。
【００６３】
磁性導電微粒子７１３をコイル７２０にする方法としては、種々あるが、例えば次のような方法がある。
すなわち、図８に示すように、直径１０〜２０μｍ程度のナイロンやレーヨン，ポリエステル等からなる絶縁性繊維８３０に、直径５〜１０μｍの強磁性の金属あるいは合金の磁性導電細線８３１を巻き付け、その後これらを絶縁性繊維８３０の軟化温度以上に加熱し、絶縁性繊維８３０と磁性導電細線８３１を融着してコイル８２０を得る。
【００６４】
特に、コイル８２０の自己インダクタンスＬを大きくするため、絶縁性繊維８３０の中に表面を絶縁処理したＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の金属ないし合金の微粒子を分散させても良い。絶縁性繊維８３０の中に分散された微粒子は表面が絶縁処理されているため、帯電部材としては磁性導電細線８３１のみが寄与するが、コイル８２０の芯材である絶縁性繊維８３０の透磁率が向上するため、コイル８２０のインダクタンスが大きくなる。その結果、コイル８２０の径を小さくできるので、より望ましい。
その後、必要に応じて、コイル８２０の一部に絶縁性樹脂８３２を薄く塗布し、次工程の切断によってコイル８２０の両端でのみ導通が取れるようにする。
【００６５】
上記の方法で作製されたコイル８２０を１０〜１００μｍの長さに切断して磁性導電粒子８１３を得る。
また、本例では、コイルの芯材は、可撓性を持つ必要がないので、例えば表面を絶縁処理した強磁性の金属ないし合金自体が使用でき、更に大きなインダクタンスを実現できる。その結果、有機感光層のピンホールによる過渡電流を遮断し易くなり、有機感光層の表面のより均一な帯電が可能となる。
【００６６】
尚、コイルの芯材として強磁性の金属ないし合金を使用する場合、コイルの芯材に磁性導電細線を巻いたのち、これを絶縁性樹脂で被覆して磁性導電細線を固定化し、このコイルを切断した後に芯材の両端を絶縁処理することが望ましい。
このようにして作られた磁気ブラシ７１０は第１実施例のように導電性スリーブ７１２に電源１０３から電圧を印加してＯＰＣ１００の帯電に用いた結果、第１実施例と同様に有機感光層にピンホールがあっても均一な帯電が実現できた。更に、ＯＰＣと磁性導電粒子が接触するため、帯電ブレードよりも摩擦係数を小さくでき、有機感光層を削ってしまうような不具合が発生しにくかった。更に、帯電ブレードや帯電ブラシよりもニップ幅を大きくでき、ＯＰＣとの接触面積が増加し、より効率的なＯＰＣへの電荷注入が可能あった。
【００６７】
第５実施例によれば、インダクタンス素子が磁気ブラシ７１０の磁性導電粒子７１３であるので、磁気ブラシにおいて第１実施例と同様に被帯電体にピンホールがある場合でも均一な帯電作用を確実に実現できる。また、有機感光層と磁性導電粒子が接触するため、帯電ブレードよりも摩擦係数を小さくでき、有機感光層を削ってしまうような不具合を起こしにくい。更に、帯電ブレードや帯電ブラシよりもニップ幅を大きくでき、感光層との接触面積を広くでき、より効率的な電荷注入が行える。
【００６８】
図９は本発明の第６実施例を示す。この第６実施例は、磁気ブラシの別の例である。この磁気ブラシ９１０は、磁界発生手段としてのマグネットロール９１１と、このマグネットロール９１１を囲む非磁性の導電性スリーブ９１２と、帯電部材である磁性導電粒子９１３から構成される。ここで、磁性導電粒子９１３は、微細構造９２０が接続されており、この微細構造９２０がインダクタンス素子である。
【００６９】
導電性スリーブ９１２は、図示しない駆動部により回転駆動され、マグネットロール９１１による磁界で磁性導電微粒子９１３を磁気的に吸引して担持する。導電性スリーブ９１２には電源から電圧が印加され、導電性スリーブ９１２上の磁性導電微粒子９１３に接続された微細構造９２０がＯＰＣの表面に接触してＯＰＣの表面を所定の電位に帯電させる。
【００７０】
磁性導電微粒子９１３は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の強磁性の金属や合金が用いられ、大きさとしては１０〜１００μｍである。微細構造９２０は、第５実施例と同様にしてコイルを作製しても良いが、その他には カーボンファイバー，カーボンウイスカー，カーボンナノチューブによってインダクタンス素子を作製することができる。特に、微細構想（微細なコイル）６２０として、アセチレンやベンゼン等を用いた化学気相成長法（ＣＶＤ）によって作製されたカーボンファイバー，カーボンウイスカー，カーボンナノチューブを用いた場合には、第４実施例で述べたように、より均一な帯電、寿命向上といった利点がある。
【００７１】
実際にベンゼンとアセチレンを用いて８００〜１６００℃の温度でＣＶＤ法により カーボンファイバーを作製し、直径が０．２〜０．４μｍのカーボンファイバーのみを選別した。これらのカーボンファイバーをコイル状にした後、これに可撓性を有する絶縁性樹脂を含浸させ、比較的低温の加熱によりその絶縁性樹脂を半硬化させ、カーボンファイバーを固定して微細なコイルとした。
【００７２】
その後、このカーボンファイバーからなる微細なコイルを長さ１００μｍ以下に切断し、この微細なコイルの両端を有機溶剤に浸漬し、絶縁性樹脂を剥離した。その後、この微細なコイルを１２０℃で加熱して絶縁性樹脂を完全に硬化させ、有機溶剤に不溶化させた後、Ｆｅ2Ｏ3系の直径４０μｍの磁性導電粒子に導電性接着剤で接着した。
【００７３】
このような磁性導電粒子を用いた磁気ブラシ９１０は第１実施例のように導電性スリーブ９１２に電源１０３から電圧を印加してＯＰＣ１００の帯電に用いた結果、有機感光層１０２にピンホールがあった場合、第１実施例よりも均一な帯電を実現できた。また、ＯＰＣの寿命に相当する帯電時間（Ａ４ ＰＰＣ用紙で２万枚相当の画像記録時間）の耐久試験を行ったが、試験後においても正常の帯電がなされ、カーボンファイバーに外観上の異常は見られなかった。
【００７４】
この第６実施例によれば、インダクタンス素子が磁気ブラシ９１０の磁性導電粒子９１３に接続された微細構造９２０であるので、より小さなインダクタンスを作ることができる。その結果、感光層上においてピンホールと接触するインダクタンス素子の占める面積を更に小さくでき、より均一帯電を実現できる。
【００７５】
次に、本発明の他の各実施例について説明する。これらの実施例は、従来のコロトロンを搭載した電子写真方式の複写機からなる画像記録装置において、それぞれコロトロンの代りに上記第１実施例〜第６実施例をそれぞれ搭載したものである。これらの複写機では、それぞれ感光体が上記第１実施例〜第６実施例の接触型帯電器により均一に帯電された後に光書き込み装置などの露光手段で露光されて静電潜像が形成され、この感光体上の静電潜像が現像装置で現像されて転写手段により転写紙等の転写材に転写される。
【００７６】
これらの複写機において、テストチャートを用紙に複写した結果、複写した全ての用紙において、ライン状の白抜けは発生せず、コロトロンを用いた従来の複写機と同等の解像度、階調を有していた。よって、これらの複写機は、良好な画像記録が行えることが確認された。尚、プリンタ、ファクシミリ等の画像記録装置においても、帯電器として上記第１実施例〜第６実施例の接触型帯電器のいずれかを搭載することにより同様の効果が期待できる。
【００７７】
上記第１実施例〜第６実施例及び上記他の実施例においては帯電は電荷注入によって行われたが、比較的大きな帯電電圧（６００Ｖ〜１ｋＶ程度）が必要とされる場合はＯＰＣの帯電は主に感光体と接触型帯電器の微小空隙でのコロナ放電によってなされる。
【００７８】
本発明の別の実施例は、従来のコロトロンを搭載した電子写真方式の複写機からなる画像記録装置において、それぞれコロトロンの代りに上記第１実施例〜第６実施例の接触型帯電器をそれぞれ搭載して該接触型帯電器により微小空隙でのコロナ放電によってＯＰＣを帯電させるものである。これらの複写機では、それぞれ感光体が上記第１実施例〜第６実施例の接触型帯電器により微小空隙でのコロナ放電によって均一に帯電された後に光書き込み装置などの露光手段で露光されて静電潜像が形成され、この感光体上の静電潜像が現像装置で現像されて転写手段により転写紙等の転写材に転写される。
【００７９】
接触型帯電器により微小空隙でのコロナ放電によってＯＰＣを帯電させる場合においても、上記第１実施例〜第６実施例の接触型帯電器を用いると、有機感光層のピンホールが接触型帯電器とＯＰＣとのニップに来ると、ピンホールに接触したインダクタンス素子にのみ電流が流れず、その他のインダクタンス素子には通常と同じ電圧が印加される。その結果、ＯＰＣと接触型帯電器の間のコロナ放電は維持され続け、ＯＰＣの均一な帯電が実現できる。よって、帯電電圧が異なる複数の複写機に同じ接触型帯電器を搭載でき、量産効果により接触型帯電器を安価に製造できる。
【００８０】
上記本発明の他の実施例である複写機及び本発明の別の実施例である複写機によれば、上記第１実施例〜第６実施例の接触型帯電器のいずれかを搭載したので、均一な帯電ができる。また、従来の導電性微粒子が分散されていない有機感光層をそのまま転用でき、導電性微粒子による光の吸収や散乱がないので、画像記録装置としては画質の劣化が起こらない。また、帯電電圧が大きく異なる画像記録装置にも同じ接触型帯電器を搭載することができ、接触型帯電器のコストが低下して画像記録装置を安価に製造できる。
【００８１】
以上のように、本発明は電荷注入やコロナ放電といった帯電方式に制限されるものではなく、本発明の構造が含まれる全ての接触型帯電器は本発明に含まれる。また、本発明は感光体以外の被帯電体を帯電する接触型帯電器に適用することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、被帯電体にピンホールがある場合、ピンホールと接触したインダクタンス素子のみのインピーダンスが急激に大きくなり、このインダクタンス素子にはほとんど電流が流れず、印加電圧は低下しない。一方、並列に配置された他のインダクタンス素子には通常の電圧が印加されるので、均一な帯電が実現できる。
【００８３】
請求項２に係る発明によれば、被帯電体にピンホールがある場合でも請求項１記載の接触型帯電器の均一な帯電作用を確実に実現できる。
【００８６】
請求項３に係る発明によれば、帯電ブラシにおいて請求項１記載の接触型帯電器と同様に被帯電体にピンホールがある場合でも均一な帯電作用を確実に実現できる。また、帯電ブレードよりも摩擦係数を小さくでき、接触型帯電器が被帯電体を削ってしまうような不具合を起こさない。また、フォトリソグラフィーやエッチング等の微細加工を用いないため、安価に製造することができる。
【００８７】
請求項４に係る発明によれば、より小さなインダクタンスを作ることができる。その結果、被帯電体上においてピンホールと接触するインダクタンス素子の占める面積を更に小さくでき、より均一帯電が実現できる。
【００８８】
請求項５に係る発明によれば、磁気ブラシにおいて請求項１記載の接触型帯電器と同様に被帯電体にピンホールがある場合でも均一な帯電作用を確実に実現できる。また、被帯電体と磁性導電粒子が接触するため、帯電ブレードよりも摩擦係数を小さくでき、被帯電体を削ってしまうような不具合を起こしにくい。更に、帯電ブレードや帯電ブラシよりもニップ幅を大きくでき、被帯電体との接触面積を広くでき、より効率的な電荷注入が行える。
【００８９】
請求項６に係る発明によれば、より小さなインダクタンスを作ることができる。その結果、感光層上においてピンホールと接触するインダクタンス素子の占める面積を更に小さくでき、より均一帯電を実現できる。
【００９０】
請求項７に係る発明によれば、均一な帯電ができる。また、従来の導電性微粒子が分散されていない有機感光層をそのまま転用でき、導電性微粒子による光の吸収や散乱がないので、画像記録装置としては画質の劣化が起こらない。また、帯電電圧が大きく異なる画像記録装置にも同じ接触型帯電器を搭載することができ、接触型帯電器のコストが低下して画像記録装置を安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す断面図及び斜視図である。
【図２】有機感光層にピンホールＰがある場合の同第１実施例及びＯＰＣの簡略化した等価回路を示す回路図である。
【図３】本発明の第２実施例の各工程を示す図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す断面図である。
【図５】導電繊維でコイルを形成する方法の例を説明するための図である。
【図６】本発明の第４実施例を示す及びその一部を示す断面図である。
【図７】本発明の第５実施例を示す断面図である。
【図８】磁性導電微粒子をコイルにする方法の例を説明するための図である。
【図９】本発明の第６実施例を示す断面図である。
【図１０】従来の帯電ローラの例を示す断面図である。
【図１１】従来の接触型帯電器の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１００ ＯＰＣ
１０１ 導電性基体
１０２ 感光層
１０３ 電源
１１０ 帯電ブレード
１１１ 金属基板
１１２ 絶縁性ゴム
１２０ 金属配線
１２１ 導電性ゴム
１３０ 金属層
１３１ 平面コイル
４１０ 帯電ブラシ
４１１ 金属芯
４１２ 導電性繊維
４２０ コイル
６１０ 帯電ブラシ
６１１ 金属芯
６１２ 導電性繊維
６２０ 微細構造
７１０ 磁気ブラシ
７１１ マグネットロール
７１２ 導電性スリーブ
７１３ 磁性導電粒子
７２０ コイル
９１０ 磁気ブラシ
９１１ マグネットロール
９１２ 導電性スリーブ
９１３ 磁性導電粒子
９２０ 微細構造
Claims (7)
- 被帯電体の表面と接触し、この被帯電体に所定の表面電位を与える接触型帯電器において、前記被帯電体と接触する面に並列に配置された複数のインダクタンス素子を有することを特徴とする接触型帯電器。
- 請求項１記載の接触型帯電器において、前記インダクタンス素子がコイルであることを特徴とする接触型帯電器。
- 請求項１または２記載の接触型帯電器において、接触型帯電器は帯電ブラシであって、前記インダクタンス素子が帯電ブラシの導電性繊維であることを特徴とする接触型帯電器
- 請求項１または２記載の接触型帯電器において、接触型帯電器は帯電ブラシであって、前記インダクタンス素子が帯電ブラシの導電性繊維に接続された微細構造であることを特徴とする接触型帯電器
- 請求項１または２記載の接触型帯電器において、接触型帯電器は磁気ブラシであって、前記インダクタンス素子が磁気ブラシの磁性導電粒子であることを特徴とする接触型帯電器
- 請求項１または２記載の接触型帯電器において、接触型帯電器は磁気ブラシであって、前記インダクタンス素子が磁気ブラシの磁性導電粒子に接続された微細構造であることを特徴とする接触型帯電器
- 請求項１〜６のいずれか１つに記載の接触型帯電器を搭載したことを特徴とする画像記録装置。
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