JP4523355B2

JP4523355B2 - 帯電装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び帯電装置の製造方法

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Publication number: JP4523355B2
Application number: JP2004226686A
Authority: JP
Inventors: 晃広布施
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2024-08-03
Also published as: JP2006047551A

Description

本発明は、複写機や、レーザプリンタ等の電子写真技術を用いた画像形成装置に用いられる帯電装置に関するものである。詳細には、微粒子をマスクとして導電性材料、または、半導体材料を基板上に形成し、その後、微粒子と共に微粒子表面上に付着した導電性材料、または、半導体材料を基板上から除去して得られる規則的な微細突起を有する帯電装置、その帯電装置を搭載したプロセスカートリッジ、画像形成装置、及び、その帯電装置の製造方法に関するものである。

一般的に、電子写真方式を用いた画像形成装置においては、その電子潜像形成のプロセスで、コロナ放電を用いるものが多く用いられている。この電子潜像形成のプロセスでは、感光体の表面を均一に帯電する必要があるため、ワイヤ電極と、シールド電極と、を構成部材とするコロトロン方式や、スコロトロン方式などといったコロナ帯電器が多く用いられている。

しかしながら、コロナ帯電器は、高圧電源を必要とする上に、空中放電現象により、オゾンや、ＮＯｘといった放電物が生成されるという問題がある。特に、オゾンは、人体に対して有害であるばかりか、画像形成装置内に滞留すると、感光体表面を酸化し、感光体の感度の低下や、帯電能力の劣化を生じさせ、結果的に、画像品質の低下と、製品寿命の劣化をもたらすことになる。

このため、上記のような問題を解決すべく、画像形成装置内で発生したオゾンを強制的に装置外へ排出し、その装置外へオゾンを排出する途中に、オゾンフィルターと呼ばれる機器を設置し、そのオゾンフィルターにオゾンを吸着させて、装置外へ排出するオゾンの濃度を問題のないレベルまで低減させる方法が採用されている。

しかしながら、上記のような対策を講じても、オゾンフィルターがオゾンの吸着によって徐々に性能が劣化することになり、長期間の使用では適切にオゾンを除去することができなくなる。また、この問題を解決するために、吸着能力の大きいオゾンフィルターを設けたり、大容量の排気ファンを設けたりすることも考えられるが、この場合は、画像形成装置の大型化や、コストの上昇を招くといった新たな問題の発生を生む原因となってしまう。

なお、上記の問題を解決すべく、本発明より先に出願された技術文献として、収束イオンビームなどの高エネルギービームやエッチングなどを用いて、基板表面上に規則的に配列された微小突起物を設け、該微小突起物に接触するように電子放材料からなる微粒子を配置し、規則的パターンを有する導電性微粒子の島状構造を形成して電子放出部とし、放出部領域における島状構造の素子毎にばらつきをなくすことによって、ばらつきの小さい安定した電子放出が可能な電子放出素子がある（例えば、特許文献１参照）。

また、Ｓｉ基板上にＳｉ酸化膜、タングステン（Ｗ）膜を順に形成し、通常のフォトエッチ工程によりＳｉ酸化膜及びＷ膜の一部を直径約０．８μｍの円柱状にエッチしてＳｉ基板の一部を露出させる。そして、その露出したＳｉ基板の中央部分に金（Ａｕ）粒子を設置し、ＡｕとＳｉ基板の一部を反応させてＡｕＳｉ合金を形成する。ＳｉＣｌ４と水素の混合気体をＳｉ基板に約２５分接触させ、Ｓｉエピタキシャル成長により８００ｎｍの高さのＳｉ柱を形成した後Ｓｉ基板を王水等に浸すことにより、ＡｕＳｉ合金を除去し、微小径の柱状構造を形成し、低電圧化のためにゲート口径が微小な電界放出型電子源を提供するものがある（例えば、特許文献２参照）。

また、アルミニウム基板の一面側を陽極酸化してなる細孔を備えた表面膜と、陽極酸化されずに残ったカソード電極層との重層構造体、並びにカーボンナノチューブなどの微細繊維状物質から構成された電子源アレイの構成があり、その電子源アレイの表面層であるアルミナ膜に形成される複数の細孔は規則的で、その伸長方向が揃っており、微細繊維状物質はいずれもこの細孔の伸長方向に沿って配列されている。また、微細繊維状物質の分散液中に重層構造体を浸漬し、所定の磁界を印加することで、微細繊維状物質を配向させ、細孔内に誘引することができるものがある（例えば、特許文献３参照）。

また、像形成体に対向配置された帯電部材の周面に絶縁性材料からなる微小な高さの凸条形状をなす絶縁部材を設け、かつ絶縁部材の凸条相互の谷部分に放電用の電極体を設け、その電極体に電源を接続し、交流電圧を重畳させずに直流電圧印可のみで、均一な帯電を達成することで、帯電部材からのオゾンの発生量を、極限まで減少させるようにした帯電装置がある（例えば、特許文献４参照）。

また、感光体にブラシ帯電器を接触させ、分割抵抗を電源とブラシ帯電器との間に取り付け、電圧を低下させることで、帯電器からコロナ放電によって発生するオゾン量を減少させる画像形成装置がある（例えば、特許文献５参照）。
特開平９−３５６２１号公報特開平９−２７４８４９号公報特開２００２−１００２８０号公報特開平８−２３４５３８号公報特開平９−２２１６４号公報

しかしながら、上記特許文献１は、微細突起の発生が収束イオンビームなどの高エネルギービームやエッチングなどの技術を用いているため、微細突起の大きさや配列位置について制御できない場合がある。

また、上記特許文献２は、制御された位置に、微小な突起物を形成することは可能であるが、上記特許文献２は、２種類の膜の成膜工程、フォトリソグラフィー工程、ドライエッチング工程、金粒子設置工程、エピタキシャル工程、ウェットエッチング工程と、複雑な工程を経ないと実現することができない。さらに、規則性及び、その微細寸法を決定する主要因は、フォトリソグラフィー工程とエッチング工程の実力と言うことになり、微細なパターンを形成するためには、設備投資もかなり高額にならざるをえない。

また、上記特許文献３は、細孔の形成技術として、アルミニウムの陽極酸化を利用している。アルミニウムの陽極酸化技術は、フォトリソグラフィー工程やエッチング工程を用いることなく、規則的な細孔を容易に得られる技術である。しかしながら、大面積に応用するためには、均一性の確保など、まだまだ解決しなければならない課題を多くかかえている技術であることは否定できない。さらに、上記特許文献３は、電子放出材料としてカーボンナノチューブを用いることを特徴としているが、カーボンナノチューブは、高価な材料である。さらに、カーボンナノチューブを磁界の印加で配向させることは、技術的な検討はされているが、細孔に入れた状態で配向させることは、歩留まりが期待できない。

また、上記特許文献４は、電極体における微小な高さの凸条形状を均一に、尚且つ、ばらつきのない状態で形成する必要があるが、それを実現するためには、高精度の機械加工装置が必要となり、精度の確保が難しくなることに加え、コストの上昇も避けられない。

また、上記特許文献５は、大気中の放電現象を利用することはないので、確かにオゾン発生量の低減は期待できるものの、感光体に接触した径の細いブラシは、長期間の使用において、ブラシそのものが破断され、その破断されたものが異物となって、感光体の周囲を構成する機構部品に悪影響を及ぼすばかりか、破断されたブラシが消失した領域で帯電不良を発生させることになり、感光体全体の均一帯電を行なうことができなくなり、画像品質に大きな影響を及ぼすことになる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低電圧駆動が可能となる帯電装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置及び帯電装置の製造方法を提供することを目的とするものである。

かかる目的を達成するために、本発明は以下の特徴を有することとする。

本発明にかかる帯電装置は、像担持体上の表面を一様に帯電する帯電装置であって、帯電装置は、表面形状が同一形状で設計された凹部が規則的に配列されており、且つ凹部の形状が半球状であることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる帯電装置は、規則的に配列された半球状の凹部が互いに連結した構造であることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる帯電装置において、半球状の凹部は、帯電装置の母材となる基板上に、第一の材料からなる微粒子を規則的に２次元配列させ、該配列させた微粒子と基板とにより形成される空隙に、第二の材料からなる物質を充填し、第一の材料からなる微粒子を基板から除去し、基板上に露出した第二の材料からなる物質の表面に、導電性材料または半導体材料からなる膜を形成してなることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる帯電装置において、第一の材料からなる微粒子は、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、酸化ガドリニウム、酸化イットリウム、ポリスチレンの何れか１つであることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる帯電装置において、基板と微粒子とにより形成される空隙に充填した第二の材料からなる物質の厚さは、第一の材料からなる微粒子の半径程度の厚さであることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる帯電装置において、半球状の凹部は、酸またはアルカリを用いた化学的エッチング手法、または、有機溶媒を用いた手法、熱エネルギーを用いた手法、の何れかの手法を用いて、第一の材料からなる微粒子を基板から除去してなることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる帯電装置において、導電性材料または半導体材料は、金、白金、シリコン、窒化チタン、アモルファスカーボンの何れか１つであることを特徴とするものである。

また、本発明にかかるプロセスカートリッジは、上記記載の帯電装置を具備することを特徴とするものである。

また、本発明にかかる画像形成装置は、上記記載のプロセスカートリッジを搭載した画像形成装置であって、プロセスカートリッジは画像形成装置と着脱可能であることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる画像形成装置は、上記記載の帯電装置を具備することを特徴とするものである。

また、本発明にかかる帯電装置の製造方法は、帯電装置の母材となる基板上に第一の材料からなる微粒子を規則的に２次元配列させる配列工程と、配列工程により基板上に２次元配列させた微粒子と、基板と、により形成される空隙に、第二の材料からなる物質を充填する充填工程と、第一の材料からなる微粒子を基板から除去する除去工程と、除去工程により微粒子を除去し、基板上に露出した第二の材料からなる物質の表面に、導電性材料または半導体材料からなる膜を形成する形成工程と、を行い、帯電装置を形成することを特徴とするものである。

また、本発明にかかる帯電装置の製造方法は、空隙に充填した第二の材料からなる物質を硬化する工程を行うことを特徴とするものである。

また、本発明にかかる帯電装置の製造方法において、第一の材料からなる微粒子は、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、酸化ガドリニウム、酸化イットリウム、ポリスチレンの何れか１つであることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる帯電装置の製造方法において、基板と微粒子とにより形成される空隙に充填した第二の材料からなる物質の厚さは、第一の材料からなる微粒子の半径程度の厚さであることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる帯電装置の製造方法において、除去工程は、酸またはアルカリを用いた化学的エッチング手法、または、有機溶媒を用いた手法、熱エネルギーを用いた手法、の何れかの手法を用いて、第一の材料からなる微粒子を基板から除去することを特徴とするものである。

また、本発明にかかる帯電装置の製造方法において、導電性材料または半導体材料は、金、白金、シリコン、窒化チタン、アモルファスカーボンの何れか１つであることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる帯電装置の製造方法において、形成工程は、導電性材料または半導体材料からなる膜をスパッタリング法により形成することを特徴とするものである。

また、本発明にかかる帯電装置の製造方法において、形成工程は、導電性材料または半導体材料からなる膜をＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成することを特徴とするものである。

また、本発明にかかる帯電装置の製造方法において、配列工程は、微粒子を分散させた分散液を基板に供給する供給工程を行うことで、微粒子を基板上に２次元に配列させることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる帯電装置の製造方法において、供給工程は、分散液のｐＨ値を、基板および微粒子に応じて制御し、微粒子を分散させた分散液を基板に供給することを特徴とするものである。

本発明は、像担持体上の表面を一様に帯電する帯電装置であり、帯電装置は、表面形状が同一形状で設計された凹部が規則的に配列されており、且つ凹部の形状が半球状であることを特徴とするものである。これにより、電子放出効率が向上することになり、低電圧での帯電が可能となり、その結果、オゾンの発生が低減され、画像品質の劣化防止、像担持体の長寿命化、及び、オゾン除去装置の不要化、または小型化を図ることが可能となる。

まず、図７、図９を参照しながら、本発明の帯電装置について説明する。

本発明にかかる帯電装置は、像担持体上の表面を一様に帯電する帯電装置であって、帯電装置は、表面形状が同一形状で設計された凹部（２０５）が規則的に配列されており、且つ凹部（２０５）の形状が半球状であることを特徴とするものである。これにより、電子放出効率が向上することになり、低電圧での帯電が可能となり、その結果、オゾンの発生が低減され、画像品質の劣化防止、像担持体の長寿命化、及び、オゾン除去装置の不要化、または小型化を図ることが可能となる。なお、像担持体としては、感光体ドラム、中間転写ベルト等が挙げられ、感光体ドラムが像担持体として好適である。

（第１の実施形態）
以下、添付図面を参照しながら、本実施形態における画像形成装置について説明する。

まず、図１を参照しながら、本実施形態における画像形成装置の具備する画像形成部の構成について説明する。なお、図１は、本実施形態における画像形成装置構成の構成を模式的に示唆したものである。

本実施形態における画像形成装置は、図１に示唆するように、感光体（１０１）と、帯電器（１０２）と、露光部（１０３）と、現像部（１０４）と、給紙部（１０５）と、転写部（１０７）と、定着部（１０８）と、クリーニングブレード（１０９）と、除電部（１１０）と、を有して構成される。以下、図１を参照しながら、本実施形態の画像形成装置における画像形成処理について説明する。

本実施形態における画像形成装置は、感光体（１０１）の表面を帯電器（１０２）により一様に帯電し、露光部（１０３）から画像データに基づいた光信号により書き込みが行なわれ、感光体（１０１）の表面に静電潜像が形成されることになる。その後、現像部（１０４）からトナーなどが感光体（１０１）の表面に供給され、感光体（１０１）の表面に静電的に吸着することになる。そして、給紙部（１０５）から用紙（１０６）が給紙され、その給紙された用紙（１０６）が感光体（１０１）と転写部（１０７）上で接触し、転写部（１０７）が、トナーと逆極性の電荷を印加することで、感光体（１０１）上に吸着されたトナーが用紙（１０６）に転写し、定着部（１０８）で、用紙（１０６）上にトナーが画像として定着することになる。そして、用紙（１０６）に転写しきれずに感光体（１０１）上に残ったトナーは、クリーニングブレード（１０９）により、クリーニングされ、除電部（１１０）により、感光体（１０１）上の残留電位がキャンセルされ、感光体（１０１）が初期状態に戻り、再び、次の画像形成プロセスが行なわれることになる。

本実施形態における画像形成装置は、電子写真方式を用いた画像形成装置の具備する帯電器（１０２）が周期性を持つ微細な突起形状を有することを特徴とするものである。基本的には、オゾンフィルターが小型化できる、帯電器（１０２）の電源が低電圧タイプで済むと言ったメリットを除けば、帯電器（１０２）以外の構成は、一般的な画像形成装置と同様である。

次に、図２を参照しながら、本発明の特徴となる帯電器（１０２）について説明する。なお、図２は、本実施形態における帯電器（１０２）の製造方法の概略を模式的に示唆したものである。

図２は、導電性基板（２０１）上に微粒子（２０２）を規則正しく配列した様子を示唆している。なお、図２に示唆するように、微粒子（２０２）を導電性基板（２０１）上に規則正しく２次元配列する技術は、すでに提案されている公知の技術を用いれば容易に実現できるものである。例えば、登録特許第２８２８３７４号には、微粒子の液状分散媒体を基板表面に展開して液体薄膜を形成し、液状分散媒体を減少制御し、液厚を粒子径サイズと同等かそれより小さくし、液が蒸発する際の横方向に働く表面張力により微粒子を２次元で凝集させて配列を行なう技術が開示されている。

なお、微粒子（２０２）を導電性基板（２０１）上に規則正しく配列した構成を図３に示唆する。なお、図３は、微粒子（２０２）が導電性基板（２０１）上に規則正しく２次元に配列した断面図を示唆するものである。

図３に示唆するように、微粒子（２０２）を導電性基板（２０１）上に規則正しく２次元配列することで、導電性基板（２０１）と微粒子（２０２）との間に、空隙（２０３）が形成されることになる。

次に、図４に示唆するように、導電性基板（２０１）と微粒子（２０２）とによって形成された空隙（２０３）に対し、第二の材料からなる物質を充填することになる。

なお、第二の材料からなる物質を空隙（２０３）に充填する際に、液体状の原料を用いて、粘度が十分に低いもの（例えば、粘度＝２０ｍＰａ・ｓ程度）を選択すれば、図３に示唆する、導電性基板（２０１）と微粒子（２０２）とによって形成されたわずかな空隙（２０３）に、第二の材料からなる物質を容易に充填することが可能となる。その後、必要に応じて第二の材料からなる物質を硬化する工程を行なうことになる。

なお、必要に応じて第二の材料からなる物質を硬化する工程を行なうのは、例えば、接着剤などのように、放置するだけで硬化してしまうような材料を第二の材料からなる物質として使用する場合には、特に、上述する第二の材料からなる物質を硬化する工程を行なう必要がないためである。しかしながら、一般的には、図４に示唆するように、空隙（２０３）に第二の材料からなる物質を充填した後、その第二の材料からなる物質に適した硬化工程を行なうことが多い。

例えば、第二の材料からなる物質として、紫外線硬化型樹脂を用いた場合には、紫外線硬化型樹脂を硬化させるのに必要な波長、エネルギーをもった紫外光を照射する必要がある。また、ゾルゲル法の成膜技術において用いられる、金属酸化物のゾル液を用いた場合には、加熱、焼結工程により、第二の材料からなる物質を硬化させる必要がある。なお、上述した工程により、導電性基板（２０１）上に微粒子（２０２）を配列した基板（２０１）上に形成された空隙（２０３）に対して、第二の材料からなる物質を成膜した様子を、図４に示唆する。

なお、図４に示唆するように、基板（２０１）と微粒子（２０２）とにより形成される空隙（２０３）に対して、第二の材料からなる物質を充填する際に、重要なことは、基板（２０１）と微粒子（２０２）によって形成された空隙（２０３）に充填した第二の材料からなる物質の厚さが、第一の材料からなる微粒子（２０２）の半径程度となる点である。当然、第二の材料からなる物質の厚さが、微粒子（２０２）の半径以下の場合であっても、本実施形態における図１に示唆する帯電器（１０２）として機能するが、電子放出効率が高くなるように微細な突起の先端を鋭利にするためには、第二の材料からなる物質の厚さが、微粒子（２０２）の半径程度にすることが好ましい。

このように、第二の材料からなる物質の厚さが、微粒子（２０２）の半径程度になるような条件は、体積を計算することにより求めることも可能であり、また、予備実験を行って、実際に形成される膜厚を評価して、最適条件を求めることも可能である。

次に、図４に示唆する基板（２０１）上に配置された微粒子（２０２）を、図５に示唆するように、選択的に除去することになる。なお、ここで重要な点は、微粒子（２０２）を構成する材料と、空隙（２０３）に充填される第二の材料からなる物質と、をどのように選択するかということである。即ち、微粒子（２０２）を除去する工程は、選択的に微粒子（２０２）のみを基板（２０１）上から除去できる方法であることが要求され、この微粒子（２０２）の除去において、基板（２０１）や空隙（２０３）に充填された物質に損傷を与えてはならないことになる。そのため、微粒子（２０２）を構成する材料と、空隙（２０３）に充填する物質と、を構成する材料は同じであってはならないことになる。そこで、基板（２０１）上に配置される第一の材料からなる微粒子（２０２）と、空隙（２０３）に充填される第二の材料からなる物質と、は、異なる材料からなる物質であることが条件となる。

つまり、基板（２０１）としてシリコンウエハを用い、微粒子（２０２）としてシリカ微粒子を用い、空隙（２０３）に充填する物質として紫外線硬化樹脂を用いれば、微粒子（２０２）を除去する際にフッ酸（ＨＦ）を用いることで、基板（２０１）や、空隙（２０３）に充填する物質に対し何ら損傷を与えることなくシリカ微粒子（２０２）のみを選択的に基板（２０１）上から除去することが可能となる。

また、基板（２０１）として石英ガラスを用い、微粒子（２０２）としてポリスチレン微粒子を用い、空隙（２０３）に充填する物質として酸化チタンゾル液を用いれば、１００℃程度の酸化チタンゾル液が乾燥した後、微粒子（２０２）を除去する際にトルエンを用いることで、上述した例と同様に基板（２０１）や、空隙（２０３）に充填する物質に対し何ら損傷を与えることなくポリスチレン微粒子（２０２）のみを選択的に基板（２０１）上から除去することが可能となる。

また、上述した空隙（２０３）に充填する酸化チタンゾル液の乾燥工程において、温度を徐々に上昇させることで、ポリスチレン微粒子（２０２）は焼失してしまうことから、空隙（２０３）に充填する酸化チタンゾル液の硬化と、微粒子（２０２）の除去と、を同時に行なうことも可能となる。

このように、基板（２０１）上に微粒子（２０２）を規則正しく配列することで、基板（２０１）と、その基板（２０１）上に規則正しく配列した微粒子（２０２）と、により形成される隙間（２０３）も当然規則正しく形成されることになり、隙間（２０３）に対して第二の材料からなる物質を充填し、微粒子（２０２）を基板（２０１）上から除去することで、隙間（２０３）により基板（２０１）上に形成される微細な突起（２０５）（図７参照）も、非常に規則正しく、また、形状や大きさも非常に揃ったものとなる。

なお、非常に規則正しく、また、形状や大きさも非常に揃った微細な突起（２０５）を基板（２０１）上に形成する従来技術としては、フォトリソグラフィー技術と、エッチング技術と、を組み合わせた技術があるが、このような従来技術では、フォトリソグラフィー技術における、フォトレジストの膜厚のバラツキ、露光、現像後の膜厚、および形状のバラツキ、さらに、エッチング工程ではエッチングレートの面内分布などの問題が発生することが避けられず、大面積になるほどその問題が顕著となる。

しかしながら、本実施形態においては、入手が容易な粒径の揃った微粒子（２０２）を用いて基板（２０１）上に規則正しく配列することで、規則正しい配列構造を基板（２０１）上に容易に形成することが可能となる。更に、基板（２０１）と、微粒子（２０２）と、により形成された互いに連通した空隙（２０３）に充填する物質を、温度や粘度などの条件を基に適切に選択することで、厳密な制御を行なわずとも、均一な膜厚を基板（２０１）上に容易に形成することが可能となる。

次に、図５に示唆するように、基板（２０１）上に露出した微細な突起のアレイ全面（２０３）に対し、図６に示唆するように、導電性材料または半導体材料からなる膜（２０４）を形成することになる。このときの微細な突起（２０５）のアレイの様子を図７に示唆する。この図７に示唆する構成は、図３に示唆するように、微粒子配列構造が三角格子を基本構造となっていることに対応して、微細な突起の側面は、３面で構成されることになる。

これに対し、図８に示唆するように、微粒子（２０２）の配列構造が、正方格子（四角格子）の構造を取ることもある。このような構造の場合には、基板（２０１）と微粒子（２０２）と、により形成される空隙（２０３）の形状が、上述した三角格子の基本構造の場合と異なる構造となるため、図９に示唆するように、微細な突起（２０５）の側面が４面で構成されることになる。

なお、微細な突起（２０５）のアレイに対し、導電性材料または半導体材料からなる膜を形成するのに適している成膜手法は、半導体製造プロセスで一般的に用いられているスパッタリングやＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等が挙げられる。

これらの成膜手法は、大面積成膜が可能で、且つ、均一性が良好で、薄い膜厚であっても膜厚制御性に優れているので、形成する導電性材料または半導体材料の種類に応じて、適した成膜手法を用いることが可能となる。例えば、金や白金を形成する際には、金や白金をターゲットとするスパッタリングを行なえばよいし、タングステンや、アモルファスカーボンを形成する際には、ＣＶＤ法を用いれば容易に実現することが可能となる。

なお、本実施形態における成膜方法は、スパッタリング法、ＣＶＤ法以外の成膜手法を用いることも可能である。例えば、真空蒸着、イオンビームスパッタリング、熱ＣＶＤ、ＥＣＲ−ＣＶＤなどのように、形成する物質に合わせて適宜選択して用いればよいことになる。また、今まで述べたようなドライプロセスだけではなく、メッキなどのウェットプロセスを用いることも可能である。

以上の工程の後に、微細な突起上に形成された導電性材料または半導体材料からなる膜に電界を印加するための電極を設け、外部電源、制御回路など必要な機器と接続することにより、帯電器（１０２）として機能させることが可能となる。

以上の工程を経て形成された帯電器（１０２）は、その帯電器（１０２）に電圧を印加することで、基板（２０１）上に形成された微細な突起（２０５）から、容易に電子が放出されることになる。また、基板（２０１）上に形成された微細な突起（２０５）は、形状や大きさが非常に揃っており、また、その配置位置も規則正しく配置されているため、大面積の帯電器（１０２）であっても、素子全面の電子放出特性が均一で、信頼性および耐久性に優れた帯電器（１０２）を構築することになる。

なお、上述したように、基板（２０１）上に微細な突起（２０５）を規則正しく形成することは、当然、従来の技術である、フォトリソグラフィー工程、ドライエッチング工程を駆使すれば、実現することは可能である。しかしながら、微細な突起のサイズを非常に微細にしようと試みると、高解像度のフォトリソグラフィー工程と同時に、微細パターンを実現するドライエッチング工程が必要となり、どちらの技術がかけても実現することはできず、技術的な困難さが増加するばかりでなく、非常に高価な製造装置が必要になる。

さらに、プロセスそのものがエネルギーを多く消費するものとなるばかりか、ドライエッチングプロセスにおいては、いわゆるＰＦＣなどの地球温暖化ガスを排出することになり、地球環境負荷の面からも問題のあるプロセスである。

これに対し、本実施形態における帯電器（１０２）は、その製造工程においてどの程度微細なパターンを形成できるかは、その帯電器（１０２）を形成する際に用いる微粒子（２０２）のサイズで決定することになり、現状では、数１００ｎｍ程度の球状微粒子は、容易に取得することが可能であるため、その取得可能な微粒子（２０２）を基板（２０１）上に規則正しく配列させることも容易である。このような微粒子配列体をマスクとして用いる本実施形態では、微粒子配列の隙間が重要な寸法決定要因となるため、数１００ｎｍ程度の球状微粒子配列体の隙間となると、数１０ｎｍ程度の規則的パターンは容易に得られることになる。

このような極微細なパターンを従来のフォトリソグラフィー工程で実現しようと試みると非常に困難で、高コストにならざるを得ないものとなる。従って、本実施形態は、入手しやすい材料を用いて、且つ、実現容易な技術を用いて、非常に簡単なプロセスで、規則正しく配列した微細な突起を制御性良く形成することができるため、非常に有効な技術となる。さらには、地球環境に与える負荷も充分小さいプロセスとなり、時代の要求に応えたものとなる。

さらに、本実施形態は、高品質の微粒子配列を、分散液を用いることで帯電器を形成することが可能なことも特徴の１つである。すなわち、乾燥状態では、凝集しやすくなる超微粒子であっても、分散液という状態の利点を最大限に利用し、分散性を向上させることにより凝集を防ぎ、ｐＨの制御、例えば、添加するイオン種を適切に選択、制御することで、等電点の関係を利用することが可能となる。その結果、高品質の微粒子配列を基板上に形成することが可能となる。この点について、以下の詳細に説明する。

一般に、金属酸化物からなる微粒子を水中に浸漬すると、微粒子は、正または負の電荷を持ち、電界が存在すると、対向する電場の有する方向へ移動することになる。この現象が電気泳動現象である。この電気泳動現象により、微粒子の水中における荷電、すなわち、界面電位（ゼータ電位）の存在を知ることができる。この界面電位は、微粒子−水系のｐＨによって大きく変化する。

一般に、横軸に水系のｐＨを、縦軸に界面電位、をとると、界面電位は、水系のｐＨによって変化し、界面電位「０」を切る点の水系のｐＨを「等電点」と定義する。この現象から、一般的に金属酸化物微粒子表面の界面電位は、酸性側では正、アルカリ側では負の極性を取ることになる。しかし、この等電点は、材料によって大きく異なり、例えば、コロイダルシリカでは「２．０」、酸化チタン（合成ルチル）では「６．７」、α−アルミナでは「９．０」という値が紹介されている。

つまり、等電点から離れるほど界面電位が大きくなり、酸性側にいくほど界面電位の値は正の大きい方に向かい、また逆に、アルカリ側にいくほど界面電位の値は負の大きい方に向かうことになる。

これは、ｐＨで制御することができるものである。ｐＨの制御は、酸やアルカリの添加で、制御性よくコントロールできるものである。本実施形態では、この現象を積極的に利用するものであり、分散液の状態で微粒子の凝集を効果的に防ぐことができるものである。この結果、分散液を基板に供給した際にも、微粒子が凝集しない状態で存在するために、その後の配列の工程において、高品質の配列状態を容易に実現できるものである。この現象は、乾式プロセスでは得られない利点といえる。

（実施例）
次に、上述した処理工程を、以下の実施例を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態は、帯電器（１０２）自体に大きな特徴を有しているものであるので、帯電器（１０２）の製造方法について詳細に説明する。

（実施例１）
まず、第１の実施例について説明する。

（１：２次元微粒子集積体の形成）
基板として、４インチＰ型単結晶シリコンウエハ、微粒子として、粒径が５μｍのシリカを用いた。シリカを５％の濃度で純水中に分散させて、それを４インチＰ型単結晶シリコンウエハ上に全面に滴下し、室温２４℃、湿度８０％の雰囲気で乾燥させた。この条件で、２次元に最密充填したシリカの集積体が得られることは、事前の実験で確認している。

（２：空隙への物質充填）
第１の実施例では、基板と微粒子とによって形成された空隙に充填する材料として、紫外線硬化樹脂を用いた。紫外線硬化樹脂は、アクリル系で粘度が２０ｍＰａ・ｓのものである。この樹脂を、マイクロシリンジを用いて、空隙に静かに注入し、３０分放置して、すべての空隙に樹脂が行き渡るようにした。ここまでの工程は、紫外線を遮断したブースで行なった。その後、一般的な紫外線照射装置を用いて総照射エネルギーが７Ｊとなるように設定し、紫外線を照射した。

（３：２次元微粒子集積体の除去）
上記の工程に続いて、サンプルを１５％フッ酸に３０分間浸漬し、微粒子集積体を完全に除去した。

（４：帯電器の形成）
第１の実施例においては、導電性材料として白金を用いた。形成法は、白金をターゲットとするスパッタリング法を用いた。この成膜法により、平坦部の膜厚が１μｍとなるように白金膜を形成した。このようにして帯電器を作成した。

（５：実機での評価）
一般的な電子写真方式の画像形成装置のスコロトロン帯電器をはずし、以上の工程により得られた帯電器を実装して実際に画像の出力を行なった。スコロトロン帯電器を用いた場合の約１／５の印加電圧で、所望の電位まで感光体表面を帯電させることができた。また、オゾンの発生は、スコロトロン帯電器を用いた場合の約１／１０に減少していた。

（実施例２）
次に、第２の実施例について説明する。

（１：２次元微粒子集積体の形成）
第２の実施例は、第１の実施例と同様に、導電性基板として４インチＰ型単結晶シリコンウエハ、微粒子として粒径が５μｍのシリカを用いた。シリカを５％の濃度で純水中に分散させて、それを４インチＰ型単結晶シリコンウエハ上に全面に滴下し、室温２４℃、湿度８０％の雰囲気で乾燥させた。この条件で、２次元に最密充填したシリカの集積体が得られることは、事前の実験で確認している。

（２：空隙への物質充填）
第１の実施例と同様に、充填する物質として、粘度が２０ｍＰａ・ｓのアクリル系紫外線硬化樹脂を用いた。この樹脂を、マイクロシリンジを用いて、空隙に静かに注入し、３０分放置して、すべての空隙に樹脂が行き渡るようにした。ここまでの工程は、紫外線を遮断したブースで行なった。その後、一般的な紫外線照射装置を用いて総照射エネルギーが７Ｊとなるように設定し、紫外線を照射した。

（３：２次元微粒子集積体の除去）
第１の実施例と同様に上記の工程に続いて、サンプルを１５％フッ酸に３０分間浸漬して、微粒子集積体を完全に除去した。

（４：帯電器の形成）
第２の実施例では、第１の実施例とは異なり、窒化シリコンを形成した。形成方法は、公知の手段であるスパッタリング法を用いた。平坦部の膜厚が１μｍとなるように窒化シリコン膜を形成した。このようにして帯電器を作成した。

（５：実機での評価）
一般的な電子写真方式の画像形成装置のスコロトロン帯電器をはずし、以上の工程により得られた帯電器を実装して実際に画像の出力を行なった。スコロトロン帯電器を用いた場合の約１／５の印加電圧で所望の電位まで感光体表面を帯電させることができた。また、オゾンの発生は、スコロトロン帯電器を用いた場合の約１／１０に減少していた。

（実施例３）
次に、第３の実施例について説明する。

（１：２次元微粒子集積体の形成）
第３の実施例は、第１、第２の実施例とは異なり、微粒子として酸化チタンを用い、かつ、分散液を酸性とした。以下に詳細に説明する。

純水５００ｍＬに酸化チタン微粒子（平均粒径＝５μｍ）を１５ｍｇ液中に分散させ、更に、液性を酸性に制御するために、塩酸を２００μＬ添加した。分散液のｐＨは「２．５５」であった。

このようにする理由は、酸化チタン微粒子の等電点は一般的に「６．７」といわれているので、純水のように、中性（ｐＨ＝７．０）の溶液では界面電位はほとんど「０」に近い。従って、酸化チタン微粒子を制御性良くマイグレーションさせるには、液性を酸性側、もしくは、アルカリ性側にして、界面電位を大きくすることが有効である。本実施例のごとく、溶液系を用いることで、液性も制御が可能となり、幅広い材料への応用が可能となるものである。

また、第１の実施例とは異なり、導電性基板として５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのチタンを用いた。また、微粒子として粒径が２μｍの酸化チタンを用いた。酸化チタン微粒子を分散させた分散液を５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのチタン基板上に全面に滴下し、室温２４℃、湿度８０％の雰囲気で乾燥させた。この条件で、２次元に最密充填した酸化チタンの集積体が得られることは、事前の実験で確認している。

（２：空隙への物質充填）
第３の実施例は、これまでの実施例と同様に、充填する物質として、粘度が２０ｍＰａ・ｓのアクリル系紫外線硬化樹脂を用いた。この樹脂を、マイクロシリンジを用いて、空隙に静かに注入し、３０分放置して、すべての空隙に樹脂が行き渡るようにした。ここまでの工程は、紫外線を遮断したブースで行なった。その後、一般的な紫外線照射装置を用いて総照射エネルギーが７Ｊとなるように設定し、紫外線を照射した。

（３：２次元微粒子集積体の除去）
第３の実施例では、導電性基板であるチタンや、電子放出材料である窒化チタンに損傷を与えることなく、酸化チタン微粒子のみを除去する手法として、アルカリエッチングの手法を用いた。すなわち、１規定の水酸化カリウム水溶液に、１２時間浸漬し、酸化チタン微粒子の全部を除去した。

（４：帯電器の形成）
第３の実施例では、ＣＯ₂とＣＨ₄を原料としたＥＣＲ−ＣＶＤ法によって得られるアモルファスカーボンを電子放出材料として用いた。この成膜手法を用いれば、基板温度が１００℃以下の条件でも、良好なアモルファスカーボン膜を形成することが可能となるので、微細な突起を形成している紫外線硬化樹脂に損傷を与えることはない。このようにして帯電器を作成した。

（実施例４）
次に、第４の実施例について説明する。

（１：２次元微粒子集積体の形成）
第４の実施例では、導電性基板として４インチＰ型単結晶シリコンウエハ、微粒子として粒径が５μｍのポリスチレンを用いた。ポリスチレンを６％の濃度で純水中に分散させて、それを４インチＰ型単結晶シリコンウエハ上に全面に滴下し、室温２４℃、湿度８０％の雰囲気で乾燥させた。この条件で、２次元に最密充填したシリカの集積体が得られることは、事前の実験で確認している。

（２：空隙への物質充填）
第４の実施例では、基板と微粒子とにより形成された空隙に充填する材料として酸化チタンのアルコキシド溶液を用いた。濃度は５ｗｔ％である。また、粘度は４０ｍＰａ・ｓのものである。この酸化チタンのアルコキシド溶液を、マイクロシリンジを用いて、空隙に静かに注入し、３０分放置して、すべての空隙に酸化チタンのアルコキシド溶液が行き渡るようにした。その後１００℃の環境に１０時間保持し、十分に乾燥を行った。

（３：２次元微粒子集積体の除去）
第４の実施例においては、加熱工程を用いることで２次元微粒子集積体の除去と酸化チタンゾル液の焼結を同時に行なった。つまり、上記（２）の工程を経たサンプルをマッフル炉中に保持し、１分間に１０℃の昇温速度で８００℃まで加熱し、そのまま３時間保持し、その後自然冷却した。この工程により、ポリスチレン微粒子は完全に焼失し、同時に酸化チタンの焼結も完了した。

（４：帯電器の形成）
第４の実施例では、電子放出材料として、ＷＦ₆とＨ₂を原料とするＣＶＤ法を用いてタングステン膜を形成した。この成膜手法は、段差被覆性に優れた手法であるので、本実施例のような微細な突起形状を有するものに対しても良好な膜形成ができることになる。このようにして帯電器を作成した。

（実施例５）
次に、第５の実施例について説明する。

（１：２次元微粒子集積体の形成）
第５の実施例では、導電性基板として４インチＰ型単結晶シリコンウエハ、微粒子として粒径が１μｍのポリスチレンを用いた。ポリスチレンを６％の濃度で純水中に分散させて、それを４インチＰ型単結晶シリコンウエハ上に全面に滴下し、室温２４℃、湿度８０％の雰囲気で乾燥させた。この条件で、２次元に最密充填したシリカの集積体が得られることは、事前の実験で確認している。

（２：空隙への物質充填）
第５の実施例では、第４の実施例と同様に、基板と微粒子とにより形成された空隙に充填する材料として酸化チタンのアルコキシド溶液を用いた。濃度は５ｗｔ％である。また、粘度は４０ｍＰａ・ｓのものである。この酸化チタンのアルコキシド溶液を、マイクロシリンジを用いて、空隙に静かに注入し、３０分放置して、すべての空隙に酸化チタンのアルコキシド溶液が行き渡るようにした。その後１００℃の環境に１０時間保持し、十分に乾燥を行った。

（３：２次元微粒子集積体の除去）
上述した第４の実施例においては、ポリスチレン２次元微粒子集積体の除去と酸化チタンの焼結を同時に行なったが、第５の実施例では、それぞれ別の工程で行なった。つまり、酸化チタンのアルコキシド溶液の乾燥が完了した後に、サンプルをトルエンに浸漬して、ポリスチレン微粒子を溶解させた。浸漬時間を３時間としたところ、ポリスチレン微粒子が完全に除去されていることが確認された。

（４：帯電器の形成）
第４の実施例と同様に、電子放出材料として、ＷＦ₆とＨ₂を原料とするＣＶＤ法を用いてタングステン膜を形成した。この成膜手法は、段差被覆性に優れた手法であるので、本実施例のように微細な突起形状を有するものに対しても良好な膜形成ができる。このようにして帯電器を作成した。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態は、本発明の特徴となる帯電器を、図１に示唆するような画像形成装置に搭載したが、第２の実施形態は、本発明の特徴となる帯電器を、プロセスカートリッジに搭載したことを特徴とするものである。以下、図１０〜図１２を参照しながら、第２の実施形態におけるプロセスカートリッジについて説明する。

第２の実施形態におけるプロセスカートリッジ（１）は、図１０〜図１２に示唆するように、プロセスカートリッジ枠体（２ａ、２ｂ）に、潜像担持体である感光体ドラム（３）と、各プロセス手段を構築する帯電手段である帯電モジュール（本発明の特徴となる帯電器）（４）と、現像手段である現像モジュール（５）と、クリーニング手段であるクリーニングモジュール（６）と、を有して構成されている。なお、プロセスカートリッジ（１）は、感光体ドラム（３）と、帯電モジュール（４）と、現像モジュール（５）と、クリーニングモジュール（６）と、をモジュール単位で新しいものと交換可能となるように構築されている。

なお、プロセスカートリッジ枠体（２ａ、２ｂ）は、第１のプロセスカートリッジ枠体（２ａ）と、第２のプロセスカートリッジ枠体（２ｂ）と、が係合部（２ｃ）を軸として、開放位置と閉塞位置との間を回転可能に係合している。なお、閉塞位置のときには、感光体ドラム（３）が取り外せないように、第１のプロセスカートリッジ枠体（２ａ）と、第２のプロセスカートリッジ枠体（２ｂ）と、が感光体ドラム（３）を囲むように構築している。係合部（２ｃ）は、突起部と穴部とを、第１のプロセスカートリッジ枠体（２ａ）と第２のプロセスカートリッジ枠体（２ｂ）とに設け、穴部に突起部を挿入して係合させ、突起部にＣリングで抑えて抜けないように構築している。更に、閉塞位置において、第１のプロセスカートリッジ枠体（２ａ）と、第２のプロセスカートリッジ枠体（２ｂ）と、がオーバーラップしている個所に設けられた穴部に対して、枠体位置決部材（７４）（図１２参照）に植立された２本のピンで貫通させることで、第１のプロセスカートリッジ枠体（２ａ）、または、第２のプロセスカートリッジ枠体（２ｂ）を位置決めすると同時に固定することになる。これにより、第１のプロセスカートリッジ枠体（２ａ）と第２のプロセスカートリッジ枠体（２ｂ）とを一体に形成することなくプロセスカートリッジを組み立てることで、容易にプロセスカートリッジを分離することが可能となり、感光体ドラム（３）と、帯電モジュール（４）と、現像モジュール（５）と、クリーニングモジュール（６）と、の各ユニットを個別に交換可能となるように構築することが可能となる。

また、プロセスカートリッジ（１）は、検知手段を設けるように構成することも可能であり、図１１に示唆するように、検知手段として、プロセスカートリッジ（１）内の温湿度を検知するための温湿度センサ（２１）と、感光体ドラム（３）の電位を検知する電位センサ（２２）と、現像後の感光体ドラム（３）上の現像されたトナー量を検知するトナー濃度センサ（２３）と、を配設することも可能である。

温湿度センサ（２１）は、第２プロセスカートリッジ枠体（２ｂ）に配置され、正の温度特性を有する、例えば、白金、タングステン、ニクロム、カンタル、または、負の湿度特性を有する、例えば、Ｓｉｃ（炭化ケイソ）、ＴａＮ（窒化タンタル）等の微細線もしくは、薄膜、サーミスタ等の微小感温素子による検出素子により検知することになる。なお、本実施形態における温湿度センサ（２１）は、図１１に示唆するように、第２枠体（２ｂ）の上部に配設することとしたが、この位置に限定するものではなく、種々変更して配置することは可能である。

電位センサ（２２）は、第２のプロセスカートリッジ枠体（２ｂ）に配置され、電位検知部と制御部とで構成されている。電位センサ（２２）は、被測定物の感光体ドラム（３）の表面から１〜３ｍｍの間隔に配設することで、感光体ドラム（３）の表面電位を検知することが可能となるものである。なお、電位センサ（２２）は、図１１に示唆するように、第１のプロセスカートリッジ枠体（２ａ）の上部で、尚且つ、帯電モジュール（４）と、現像モジュール（５）との間であり、且つ、感光するレーザ光の下流側になるように配設することとする。この位置で、パッチ状のベタ黒部になる潜像を形成した感光体ドラム（３）の電位を検知し、その検知した信号が信号線を通じて画像形成装置本体に送信されることになり、画像形成装置本体の具備する制御部にて現像モジュール（５）が印加する現像バイアスの大きさを決定し、電源を制御して電圧を印加することになる。なお、この電位センサ（２２）は、白地背景部となる感光体ドラム（３）の電位を検知して、ベタ黒部を形成するレーザ光の光量、露光時間を制御するように構築することも可能である。

トナー濃度センサ（２３）は、第１のプロセスカートリッジ枠体（２ａ）に配置され、感光体ドラム（３）上の画像形成領域外に形成されたベタ黒部の潜像をトナーで可視像化し、このベタ黒部のトナー付着量を画像濃度として光学的に検知し、検知結果を信号として、画像形成装置本体の具備する制御部に送信することになる。なお、トナー濃度センサ（２３）は、発光素子（例えば、ＬＥＤ）と受光素子とで構成されており、ベタ黒部から反射した発光素子の光量を受光素子が受信し、感光体ドラム（３）上のトナー量を検出することになる。そして、トナー濃度センサ（２３）は、感光体ドラム（３）上のトナー量を検出し、画像形成装置本体の具備する制御部に記録されているテーブルから、現像モジュール（５）内に収容されている現像剤のトナー濃度を決定することになる。なお、本実施形態におけるトナー濃度センサ（２３）は、現像モジュール（５）内の下流側に設けることになる。

なお、感光体ドラム（３）に関連する各センサは、プロセスカートリッジ枠体（２ａ、２ｂ）に配置することで、各プロセス手段の交換を容易にすることが可能となる。また、交換可能な各プロセス手段を安価にすることも可能となる。

また、本発明にかかるプロセスカートリッジ（１）は、図１１に示唆するように、転写前除電装置（２５）と、クリーニング前除電装置（２６）と、を配設することも可能である。転写前除電装置（２５）は、転写領域の上流側に、クリーニング前除電装置（２６）は、転写領域から下流側でクリーニング装置の上流側に設け、感光体ドラム（３）上の電荷を滅衰させることで、転写、または、クリーニングが容易となる。特に、クリーニング前除電装置（２６）は、感光体ドラム（３）上に転写されなかった残留トナーをクリーニングしやすくすることになる。なお、転写前除電装置（２５）と、クリーニング前除電装置（２６）とは、発行手段として、発光ダイオード（ＬＤ）、ＬＥＤ、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）、蛍光灯等を配設しており、いずれも、感光体ドラム（３）を露光して感光体ドラム（３）上の電荷を滅衰させることになる。発行手段としては、ＥＬ、または、ＬＤが好ましい。更に、構造が簡単であり、ＥＬを用いることがより好ましい。また、帯電装置の上流側に帯電前除電装置を設けることも可能である。これにより、感光体ドラム（３）の残留電位を消去して、感光体ドラム（３）を一様に帯電させることが可能となる。

なお、プロセスカートリッジ（１）は、感光体ドラム（３）と、帯電モジュール（４）と、現像モジュール（５）と、クリーニングモジュール（６）と、の何れのサブユニットを取り外して分離し、交換することが可能となるように構成されている。また、特に、帯電モジュール（４）と、現像モジュール（５）と、クリーニングモジュール（６）と、のいずれもが、他のモジュールとは独立して取り外し、装着を行なうことができるように構築されている。

このように、本実施形態にかかる帯電器は、プロセスカートリッジに搭載することも可能である。このプロセスカートリッジを画像形成装置に搭載することで、第１の実施形態と同様な効果を得ることが可能となる。

なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。例えば、本発明は、周期性を持つ微細な突起形状を有する帯電器に最大の特徴があるものであり、この帯電器を画像形成装置内に搭載することで、オゾンフィルターの小型化を図ることが可能となる。また、帯電器の電源が低電圧タイプで済むと言ったメリットを除けば、帯電器以外の部分の構成は、通常の画像形成装置に搭載される構成を適用することが可能である。また、上記実施形態で説明した帯電器は、上述した画像形成装置に限定するものではなく、様々な画像形成装置に搭載することが可能である。

本発明による帯電装置は、全面均一でかつ高効率で電子を放出できることから、プロセスカートリッジや、複写機、プリンターなどの画像形成装置に適用可能である。

本発明の特徴となる帯電器を搭載した画像形成装置の構成を示唆する図である。導電性基板上に微粒子を規則正しく二次元細密状に配列させた状態を示唆する図である。導電性基板上に微粒子を規則正しく二次元細密状に配列させた状態を示唆する断面図である。微粒子上に、導電性材料または半導体材料を成膜した後の構成を示唆する断面図である。図４に示唆する状態から微粒子のみを除去した後の状態を示唆する断面図である。導電性材料または半導体材料からなる膜（２０４）を形成した状態を示唆する断面図である。導電性材料または半導体材料からなる膜（２０４）を形成した状態の微細な突起部（２０５）の構成を示唆する側面図である。微粒子（２０２）の配列構造が、正方格子（四角格子）の構造を取る場合を示唆する図である。図８に示唆する配列構造から形成された微細な突起（２０５）の構成を示唆する側面図である。本発明の特徴となる帯電器を搭載した場合のプロセスカートリッジの構成を示唆する図である。本発明の特徴となる帯電器を搭載した場合のプロセスカートリッジの構成を示唆する概略断面図である。本発明の特徴となる帯電器を搭載した場合のプロセスカートリッジを構成する各サブユニットをプロセスカートリッジ枠体から開放する際の状態を示唆する図である。

符号の説明

１プロセスカートリッジ
２ａ、２ｂプロセスカートリッジ枠体
２ｃ係合部
３感光体ドラム（感光体）
４帯電モジュール（帯電器）
５現像モジュール（現像器）
６クリーニングモジュール（クリーニングブレード）
２１温湿度センサ
２２電位センサ
２３トナー濃度センサ
２５転写前除電装置
２６クリーニング前除電装置
１０１感光体
１０２帯電器
１０３露光部
１０４現像部
１０５給紙部
１０６用紙
１０７転写部
１０８定着部
１０９クリーニングブレード
１１０除電部
２０１導電性基板
２０２微粒子
２０３空隙
２０４導電性材料または半導体材料からなる膜
２０５微少な突起

Claims

像担持体上の表面を一様に帯電する帯電装置であって、
前記帯電装置は、表面形状が同一形状で設計された凹部が規則的に配列されており、且つ、前記凹部の形状が半球状であり、
前記半球状の凹部は、
前記帯電装置の母材となる基板上に、第一の材料からなる微粒子を規則的に２次元配列させ、該配列させた微粒子と前記基板とにより形成される空隙に、第二の材料からなる物質を充填し、前記第一の材料からなる微粒子を前記基板から除去し、前記基板上に露出した第二の材料からなる物質の表面に、導電性材料または半導体材料からなる膜を形成してなることを特徴とする帯電装置。
前記規則的に配列された半球状の凹部が互いに連結した構造であることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
前記第一の材料からなる微粒子は、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、酸化ガドリニウム、酸化イットリウム、ポリスチレンの何れか１つであることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の帯電装置。
前記基板と前記微粒子とにより形成される空隙に充填した第二の材料からなる物質の厚さは、前記第一の材料からなる微粒子の半径程度の厚さであることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の帯電装置。
前記半球状の凹部は、
酸またはアルカリを用いた化学的エッチング手法、または、有機溶媒を用いた手法、熱エネルギーを用いた手法、の何れかの手法を用いて、前記第一の材料からなる微粒子を前記基板から除去してなることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の帯電装置。
前記導電性材料または半導体材料は、金、白金、シリコン、窒化チタン、アモルファスカーボンの何れか１つであることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の帯電装置。
請求項１〜６の何れか１項に記載の帯電装置を具備することを特徴とするプロセスカートリッジ。
請求項７記載のプロセスカートリッジを搭載した画像形成装置であって、前記プロセスカートリッジは前記画像形成装置と着脱可能であることを特徴とする画像形成装置。
請求項１〜６の何れか１項に記載の帯電装置を具備することを特徴とする画像形成装置。
帯電装置の母材となる基板上に第一の材料からなる微粒子を規則的に２次元配列させる配列工程と、
前記配列工程により前記基板上に２次元配列させた微粒子と、前記基板と、により形成される空隙に、第二の材料からなる物質を充填する充填工程と、
前記第一の材料からなる微粒子を前記基板から除去する除去工程と、
前記除去工程により前記微粒子を除去し、前記基板上に露出した第二の材料からなる物質の表面に、導電性材料または半導体材料からなる膜を形成する形成工程と、
を行い、帯電装置を形成することを特徴とする帯電装置の製造方法。
前記空隙に充填した第二の材料からなる物質を硬化する工程を行うことを特徴とする請求項１０記載の帯電装置の製造方法。
前記第一の材料からなる微粒子は、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、五酸化タンタル、酸化ガドリニウム、酸化イットリウム、ポリスチレンの何れか１つであることを特徴とする請求項１０記載の帯電装置の製造方法。
前記基板と前記微粒子とにより形成される空隙に充填した第二の材料からなる物質の厚さは、前記第一の材料からなる微粒子の半径程度の厚さであることを特徴とする請求項１０記載の帯電装置の製造方法。
前記除去工程は、
酸またはアルカリを用いた化学的エッチング手法、または、有機溶媒を用いた手法、熱エネルギーを用いた手法、の何れかの手法を用いて、前記第一の材料からなる微粒子を前記基板から除去することを特徴とする請求項１０記載の帯電装置の製造方法。
前記導電性材料または半導体材料は、金、白金、シリコン、窒化チタン、アモルファスカーボンの何れか１つであることを特徴とする請求項１０記載の帯電装置の製造方法。
前記形成工程は、
前記導電性材料または半導体材料からなる膜をスパッタリング法により形成することを特徴とする請求項１０記載の帯電装置の製造方法。
前記形成工程は、
前記導電性材料または半導体材料からなる膜をＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成することを特徴とする請求項１０記載の帯電装置の製造方法。
前記配列工程は、
前記微粒子を分散させた分散液を前記基板に供給する供給工程を行うことで、
前記微粒子を前記基板上に２次元に配列させることを特徴とする請求項１０記載の帯電装置の製造方法。
前記供給工程は、
前記分散液のｐＨ値を、前記基板および前記微粒子に応じて制御し、前記微粒子を分散させた分散液を前記基板に供給することを特徴とする請求項１８記載の帯電装置の製造方法。