带电装置及图像形成装置的制作方法

专利名称：带电装置及图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带电装置及图像形成装置。
背景技术：
在复印机、打印机、传真机等电子照相方式的图像形成装置中，作为图像载体，使用在表面上形成有含有光导电性物质的感光层的感光体，将电荷施加到感光体表面并使其均匀带电后，通过各种成像工序，形成与图像信息相对应的静电潜影，由从显影部供给且含有色粉的显影剂将该静电潜影显影成为可视图像，将该可视图像转印到纸等记录材料上后，由定影辊进行加热及加压，使之定影到记录材料上，从而在记录纸张上形成图像。
在这种图像形成装置中，使感光体表面带电时，使用带电装置。带电装置包括放电电极，用于对感光体进行电晕放电；栅极，被设在感光体表面与电极之间，被施加适当的电压，对由放电电极施加到感光体表面上的电荷量及感光体表面的带电电位进行控制；以及支撑部件，支撑放电电极及栅极。栅极基本可以准确地对感光体表面的带电电位进行控制，因此现在设有栅极的带电装置逐渐成为主流。
作为带电装置用的放电电极，使用金属丝电极、具有多个针状部的金属板电极(以下称为“针状电极”)等。其中，优选使用针状电极，上述针状电极具有构成部件少、寿命长、臭氧产生量少、以及因不产生断线而故障少的优点。针状电极，主要通过在由不锈钢等铁类金属材料构成的金属板上实施刻蚀形成多个针状部而制得。通过刻蚀制造的针状电极，还称为刻蚀加工的电极。由于该针状电极的刻蚀加工剖面不够光滑，在针状部的尖端部分存在多个用于进行放电的边缘部，并且位于多个针状部的尖端部分的边缘部的形状不齐，因此各针状部的放电不均匀。其结果，无法充分控制感光体表面的带电电位，感光体表面的带电电位不均匀。
此外，作为针状电极的材料的不锈钢等铁类金属材料，具有高耐久性，另一方面，具有容易因高湿环境下的水分、带电动作时的电晕放电产生的臭氧等而氧化的缺点。而且，长时间使用针状电极时，无法避免高湿环境下的使用、与臭氧的接触等。因此，由不锈钢等金属材料构成的针状电极，因空气中的水分、臭氧等而产生腐蚀，其耐久性下降。并且，存在如下应解决的课题为从针状部电晕放电而施加在针状电极上的高压的控制能力下降，感光体表面的带电电位不均匀，无法将期望的带电电位始终稳定地施加在感光体表面上。此外，在使用金属丝电极时，也存在与针状电极相同的应解决的课题，即、因电晕放电产生的臭氧等而氧化或产生腐蚀，使感光体表面的带电电位不均匀。
考虑带电装置中的上述课题，例如提出了如下带电装置在包括被张设在一面开放的防护罩内的金属丝电极、和被配置在金属丝电极与感光体之间的板状栅网电极的带电装置中，板状栅极，在不锈钢制多孔板的表面形成厚度约1μm的镀镍层，进而在其上形成厚度约0.3μm的镀金层(例如参照特开平11-40316号公报)。特开平11-40316号公报的板状栅极，夹着镀镍层形成有镀金层，因此镀金层不易剥离，耐腐蚀性及感光体表面的带电电位的控制性比较好。
然而，该板状栅极的制造，需要经过镀镍及镀金这2次电镀工序，因此存在制造工序繁杂且成本上升的缺点。此外，使该板状栅极充分发挥上述理想特性时，需要镀金层的厚度在0.3μm以上。进而，板状栅网是尺寸与感光体大致相同的比较大的部件，因此镀层必须加厚，并且金的使用量必然增加。然而，这样大量使用金，使带电装置及图像形成装置的价格不必要地上升，会影响图像形成装置的优点之一即依赖于较低价格的广泛使用性。因此，优选如下带电装置不使用金等高价材料，耐久性及感光体表面带电电位的控制性优良的针状电极和板状栅极。
此外，与特开平11-40316号公报相同地提出了如下带电装置具有金属丝电极和板状栅极，该栅极在不锈钢制金属板的表面上，通过使用脉冲电流的电解镀法直接形成镀金层(例如参照特开2001-166569号公报)。该板状栅极的镀金层也难以剥离，与特开平11-40316号公报的板状栅极相同地，耐腐蚀性高，感光体表面的带电电位的控制性也良好。然而，该板状栅极中的镀金层的厚度也必须在0.3μm以上，因此存在与特开平11-40316号公报的带电装置相同的缺点。
另一方面，还提出了在放电电极一侧覆盖金的方案(例如参照特开2004-4334号公报)。特开2004-4334号公报的带电装置包括如下针状电极在其表面上通过镀工序形成有由金、铂、铜、镍、或铬构成的覆盖层。在特开2004-4334号公报中，虽然使用刻蚀、精密冲压等方法形成针状电极，但如上所述，通过这种方法得到的针状电极的剖面不够光滑，产生微小的凹凸。因此，即使实施了电镀工序，但也仍然残留剖面的微小凹凸，扰乱电晕放电的均衡，从而使感光体表面的带电电位不均匀。此外，在该微小凹凸上容易附着色粉等污染物质。即，在长期使用特开2004-4334号公报的针状电极时会附着有色粉等污染物质，因此存在感光体表面的带电电位更加不均匀的缺点。
作为栅极使用下述电极等金属丝栅极，由不锈钢、钨等构成的金属丝栅极；多孔性板状栅极，在由不锈钢等构成的金属板(栅网基体材料)上形成有多个贯通孔。另外，在制造多孔性板状栅极时，可以采用刻蚀等方法在金属板上开出贯通孔。通过刻蚀制造的多孔性板状栅极，称为刻蚀栅网。在这些栅极中，存在如下问题色粉等污染物质容易附着在金属丝栅极上，由于附着这些污染物质，缺乏对感光体表面的带电电位进行控制的功能，感光体表面的带电电位不均匀。
另一方面，多孔性板状栅极，与金属丝栅极相比，具有相对较大的面积，因此可以将感光体表面的带电电位控制在适当的范围内，进而，无论附着多少污染物质，带电电位的控制性下降都较少。此外，如上所述，多孔性板状栅极，由不锈钢等铁类金属材料形成，因此具有高耐久性，即使长期使用也不会引起变形等不良情况，伴随变形等而产生的带电电位控制性的变化也很少。因此，这种多孔性板状栅极，可以长期将感光体表面的带电电位大致控制为恒定。
然而，虽然作为多孔性板状栅极材料的不锈钢等铁类金属材料，通常具有高耐久性，但具有容易因高湿环境下的水分、带电动作时的电晕放电所产生的臭氧等而发生氧化的缺点。长时间使用多孔性板状栅极时，无法避免高湿环境下的使用、与臭氧的接触等。因此，由不锈钢等金属材料构成的多孔性板状栅极，因空气中的水分、臭氧等而产生锈等腐蚀，氮氧化物附着在其表面上，从而其耐久性下降。并且，存在如下问题缺乏对感光体表面的带电电位的控制能力，感光体表面的带电电位不均匀，无法将期望的带电电位始终稳定地施加在感光体表面上。
考虑到多孔性板状栅极的这种问题，提出了如下电晕带电装置具有在由不锈钢构成的金属板(栅网基体材料)的表面上，依次覆盖镀镍层和镀金层而形成的栅极(例如参照特开平11-40316号公报)。虽然认为该栅极在耐腐蚀性这一点上确实有某种程度的提高，但仍然存在主要用于提高耐腐蚀性的镀金层容易产生剥离的缺点。在特开平11-40316号公报中，为了防止镀金层的剥离，在金属板与镀金层之间形成了镀镍层，但其效果不明显。
此外，提出了如下带电装置具有栅极，该栅极在不锈钢制金属板(栅网基体材料)的表面上，通过使用脉冲电流的电解镀法，不夹持镀镍层地直接形成镀金层(例如参照特开2001-166569号公报)。该带电装置，使用在下述图像形成装置中，该图像形成装置包括有机感光体，用于形成静电图像；带电装置，使有机感光体带电；显影器，将形成在有机感光体上的静电潜影显影成色粉图像；转印部，将色粉图像转印到记录材料上；以及定影装置，使转印到记录材料上的色粉图像定影到记录材料上。在该带电装置中，由于镀金层难以剥离，因此栅极的耐腐蚀性及感光体表面的带电电位的控制性好。但是，为了使该栅极充分发挥上述理想特性，镀金层的厚度必须在0.3μm以上。进而，栅极是尺寸与感光体大致相同的比较大的部件，因此镀层必须要加厚，并且金的使用量必然增加。然而，这样大量使用金，使带电装置及图像形成装置的价格不必要地上升，会影响图像形成装置的优点之一即依赖于较低价格的广泛使用性。因此，优选如下带电装置不使用金等高价材料，耐久性及感光体表面的带电电位控制性优良的栅极。

发明内容
本发明的目的在于提供一种廉价的带电装置、及包括该带电装置的图像形成装置，上述带电装置具有高耐久性，无论附着多少色粉等污染物质，也几乎不会影响其带电电位的控制性，可以长期将感光体的带电电位稳定地控制在适当的范围内，上述图像形成装置可以长期记录高画质图像。
本发明是一种带电装置，在包括感光体的电子照相方式的图像形成装置中，以面对感光体表面的方式进行安装，其特征在于，包括放电电极，具有多个尖锐状突起部，对感光体表面施加电压，从而使感光体表面带电；和栅极，被设在放电电极与感光体之间，对感光体表面的带电电位进行控制，在放电电极的至少一个面上，形成有含有聚四氟乙烯的2次凝聚体的含聚四氟乙烯镍层；并且包含在含聚四氟乙烯镍层中的聚四氟乙烯2次凝聚体的短轴长度，是含聚四氟乙烯镍层的层厚的2倍以下。
根据本发明，在包括具有多个尖锐状突起部的放电电极和栅极的带电装置中，放电电极的至少一个面被含聚四氟乙烯镍层(以下称为“镍PTFE复合层”)覆盖，并且使包含在镍PTFE复合层中的聚四氟乙烯的2次凝聚体(以下称为“PTFE 2次凝聚体”)的短轴长度在镍PTFE复合层的层厚的2倍以下。由此，几乎没有如下情况主要由PTFE2次凝聚体的脱落而产生的镍PTFE复合层表面的气孔对放电电极的电晕放电带来不良影响，因此放电电极对感光体表面的电晕放电性显著提高，可以将感光体表面的带电电位均匀地控制在适当的范围内。此外，该放电电极具有高耐久性，可以长期稳定地发挥优异的电晕放电性。
此外，由镍PTFE复合层覆盖的放电电极，主要因PTFE 2次凝聚体从镍PTFE复合层表面脱落而产生的气孔的短轴，在镍PTFE复合层的层厚的2倍以下，从而很少因氧化而被腐蚀，也难以附着色粉等污染物质。特别是，用于应对图像形成速度的高速化而广泛使用的、含有作为添加剂的脱水性硅石的色粉(以下称为“脱水性硅石”)容易附着在放电电极上，使放电电极的放电性能逐渐降低的情况较多。但是，通过形成具有上述结构的镍PTFE复合层，即使使用脱水性色粉，也很少附着在放电电极表面上。此外，即使附着上脱水性色粉，也可以由简单的清洁部容易去除。因此，具有包括该放电电极的带电装置的图像形成装置，即使高速地形成图像，也可以长期稳定地记录具有高水准画质且画质变动幅度很小的图像。进而，几乎不需要带电装置的维护管理工作。进而，该放电电极，在基体材料的表面上未形成如现有技术那样的镀金层，而只是形成有镍PTFE复合层，因此与形成有镀金层的放电电极相比，还具有廉价的优点。
根据上述结构，推断可以得到优异效果的理由如下。例如，对通过无电解镀形成镍PTFE复合层的情况进行观察。无电解镀对镀层的生长没有方向性，因此生长方式为，覆盖PTFE 1次粒子或PTFE 2次凝聚体表面。但是，若PTFE 2次凝聚体的短轴长度大于镍PTFE复合层的层厚的2倍，则该2次凝聚体露出镍PTFE复合层表面，PTFE 2次凝聚体因水洗处理等而脱落，从而产生气孔，并且PTFE含量减少，从而含有PTFE的效果降低。此外，在2次凝聚体的短轴长度接近镍PTFE复合层的2倍时，由于2次凝聚体的中心部分的镍PTFE复合层的层厚小，机械强度低，即使覆盖2次凝聚体表面，PTFE 2次凝聚体也会因水洗处理等而容易脱落，产生对放电电极的电晕放电带来不良影响的气孔，并且PTFE含量减少，从而因含有PTFE而得到的效果降低。
此外，本发明的特征在于，含聚四氟乙烯镍层形成在放电电极或镍层的表面上，该镍层形成在放电电极的表面上；由含聚四氟乙烯镍层覆盖的放电电极或镍层表面上的缺陷部分的短轴长度，在含聚四氟乙烯镍层的层厚的2倍以下。
根据本发明，镍PTFE复合层形成在放电电极或镍层的表面上，该镍层形成在放电电极的表面上，使由镍PTFE复合层覆盖的放电电极或镍层表面上的缺陷部分的短轴长度，在含聚四氟乙烯镍层的层厚的2倍以下，从而放电电极的电晕放电性能进一步提高，不仅是电晕放电性能提高，还可以长期保持在高水准。因此，感光体表面上的带电电位不均的幅度很小，例如即使复印或印刷10万张，也能始终得到具有均匀画质的图像。在本说明书中，“缺陷部分”是指，与其他物体接触等而产生的凹处、因清洗不良等而残留的杂质、以及附着有氧化膜等的部分。
推断出可以根据这种结构得到优异效果的理由如下。通常，通过电镀工序难以得到对缺陷部分具有足够的层厚和机械强度的镀层。而且，在与缺陷部分相邻的良好被镀面上，形成有具有足够的层厚和机械强度的镀层。无电解镀对镀层的生长没有方向性，因此与缺陷部分相邻的良好被镀面的镀层，在缺陷部分的上部以外伸状生长。在此，若缺陷部分的短轴长度远小于镀层厚度的2倍，则以外伸状生长的镀层将缺陷部分覆盖成圆顶状，镀层的表面变得均匀。但是，若缺陷部分的短轴长度变大到超过镀层的层厚的2倍，则即使以外伸状生长，也不能覆盖缺陷部分，而残留为气孔，缺陷部分露出镀层表面。此外，由于在缺陷部分的短轴长度大于镀层的层厚的2倍时，即使外伸部分以圆顶状覆盖，缺陷部分中心的镀层也较薄且强度低，所以即使缺陷部分的短轴长度接近镀层的层厚的2倍，也会因水洗处理等剥离成气孔，露出缺陷部分。若形成这种气孔，则以气孔为起点进行氧化腐蚀，并且该部分存在微小的凹凸，因此容易牢固附着色粉、氮氧化物等，成为带电不均的原因。
进而本发明是一种带电装置，在包括感光体的电子照相方式的图像形成装置中，以面对感光体表面的方式进行安装，其特征在于，包括放电电极，具有多个尖锐状突起部，对感光体表面施加电压，从而使该表面带电；和栅极，被设在放电电极与感光体之间，包括多孔性板状基体材料、和形成在其表面的一部分或整个面上的含聚四氟乙烯镍层，并且包含在含聚四氟乙烯镍层中的聚四氟乙烯2次凝聚体的短轴长度，在含聚四氟乙烯镍层的层厚的2倍以下。
根据本发明，在包括具有多个尖锐状突起部的放电电极、和栅极的带电装置中，进而，使包含在镍PTFE复合层中的聚四氟乙烯的2次凝聚体的短轴长度在镍PTFE复合层的层厚的2倍以下，上述栅极包括多孔性板状基板、和形成在其表面的一部分或整个面上的含聚四氟乙烯镍层(以下无特殊说明时称为“镍PTFE复合层”)。由此，几乎没有如下情况主要由PTFE 2次凝聚体的脱落而产生的镍PTFE复合层表面的气孔对栅极的带电控制性能带来不良影响，因此栅极对感光体表面的带电控制性显著提高。因此，栅极对感光体表面的带电电位的控制顺利且稳定地进行，可以将感光体表面的带电电位长期维持在适当的范围内。
此外，若使用上述栅极，则可以更加切实地防止色粉等异物附着在放电电极的尖锐状突起部上。特别是，用于应对图像形成速度的高速化而广泛使用的、含有作为添加剂的脱水性硅石的色粉(以下称为“脱水性硅石”)容易附着在放电电极的尖锐状突起部上，使放电电极的放电性能逐渐降低的情况较多。但是，通过使用具有上述结构的栅极，即使使用脱水性硅石，也能防止色粉的附着，以高水准长期稳定地保持放电电极的放电性能。进而，该栅极，在栅网基体材料的表面上，未形成如现有技术的镀金层，而只是形成有镍PTFE复合层，因此与现有技术的栅极相比，具有廉价的优点。因此，包括具有上述栅极的带电装置的图像形成装置，无需大幅增加制造成本，即可长期记录高画质图像。
根据上述结构，推断可以得到优异效果的理由如下。例如，对通过无电解镀形成镍PTFE复合层的情况进行关察。无电解镀对镀层的生长没有方向性，因此生长成覆盖PTFE 1次粒子或PTFE 2次凝聚体表面。但是，若PTFE 2次凝聚体的短轴长度大于镍PTFE复合层的层厚的2倍，则该2次凝聚体露出镍PTFE复合层表面，PTFE 2次凝聚体因水洗处理等而脱落，从而产生气孔，并且PTFE含量减少，从而含有PTFE的效果降低。此外，在2次凝聚体的短轴长度接近镍PTFE复合层的2倍时，由于2次凝聚体的中心部分的镍PTFE复合层的层厚小，机械强度低，即使覆盖2次凝聚体表面，PTFE 2次凝聚体也容易因水洗处理等而脱落，产生对栅极的带电控制性能带来不良影响的气孔，并且PTFE含量减少，从而因含有PTFE而得到的效果降低。
此外，本发明的特征在于，含聚四氟乙烯镍层形成在栅极或镍层的表面上，该镍层形成在栅极的表面上；由含聚四氟乙烯镍层覆盖的栅极或镍层表面上的缺陷部分的短轴长度，在含聚四氟乙烯镍层的层厚的2倍以下。
根据本发明，镍PTFE复合层形成在栅极或镍层的表面上，该镍层形成在栅极的表面上，使由镍PTFE复合层覆盖的栅极或镍层表面上的缺陷部分的短轴长度，在含聚四氟乙烯镍层的层厚的2倍以下，从而栅极对感光体表面的带电控制性能进一步提高，不仅带电控制性能提高，还可长期保持在高水准。因此，即使长时间高速连续地形成图像，感光体表面的带电电位的变动幅度也小。其结果，例如即使连续复印数百张相同图像，也能稳定地得到具有恒定或其以上高画质的图像。推测可以根据这种结构得到优异效果的理由与放电电极的情况相同。
此外，本发明的特征在于，含聚四氟乙烯镍层，通过无电解镀法形成。
根据本发明，通过无电解镀法形成放电电极或栅极的镍PTFE复合层，从而与通过直流电流的普通电解镀法得到的镍PTFE复合层相比，其组织致密而硬，且气孔少，虽然层厚薄但均匀，得到对放电电极基体材料具有高紧贴性的镍PTFE复合层，从而放电电极的电晕放电性、栅极的带电控制性以及耐久性进一步提高。进而，防止脱水性色粉附着在放电电极上。若使用无电解镀法，通过选择电镀的条件，也容易使镍PTFE复合层上的PTFE 2次凝聚体的粒子直径在上述规定范围内。
进而，本发明的特征在于，包含在含聚四氟乙烯镍层中的聚四氟乙烯的1次粒子直径在0.7μm以上。
根据本发明，使包含在镍PTFE复合层中的聚四氟乙烯的1次粒子直径在0.7μm以上，从而防止因PTFE 1次粒子及/或PTFE 2次凝聚体从镍PTFE复合层表面脱落而产生气孔。由此，放电电极的电晕放电性能、栅极对感光体表面的带电控制性能以及耐用性进一步提高，并且电晕放电的偏差及感光体表面的带电电位的偏差很少。其结果，感光体表面的带电电位始终稳定，即使连续形成数百张以上的图像，所形成的图像的画质也不会产生偏差，从而得到高画质图像。
进而，本发明的特征在于，含聚四氟乙烯镍层的层厚大于聚四氟乙烯的1次粒子直径。
根据本发明，使镍PTFE复合层形成为其层厚大于PTFE 1次粒子的粒子直径，从而进一步防止因PTFE 1次粒子及/或PTFE 2次凝聚粒子从镍PTFE复合层表面脱落而产生气孔。由此，放电电极的电晕放电性能及栅极对感光体表面的带电控制性能进一步提高，并且电晕放电性的偏差及感光体表面的带电电位的偏差进一步减少。其结果，感光体表面的带电电位始终稳定，即使连续形成数百张以上的图像，所形成的图像的画质也不会产生偏差，从而得到高画质图像。
进而，本发明的特征在于，在放电电极与含聚四氟乙烯镍层之间，还形成有镀镍层。
进而，本发明的特征在于，在多孔性板状基体材料与含聚四氟乙烯镍层之间，还形成有镀镍层。
根据本发明，在放电电极或多孔性板状基体材料与镍PTFE复合层之间，形成有镀镍层，从而可切实防止镍PTFE复合层从放电电极上剥离，放电电极或栅极的长期耐用性进一步提高。因此，得到可以更长期稳定地控制感光体表面的带电电位的带电装置。
进而，本发明的特征在于，含聚四氟乙烯镍层，含有镍和磷。
根据本发明，镍PTFE复合层含有镍及PTFE和磷，从而该层对放电电极或多孔性板状基体材料的紧贴性提高，放电电极或栅极的耐用性进一步提高。
进而，本发明的特征在于，多孔性板状基体材料是多孔性不锈钢板或多孔性铜板。
根据本发明，作为多孔性板状基体材料，优选多孔性不锈钢板及多孔性铜板。若使用多孔性不锈钢板，则感光体表面上的带电电位的控制性很好，并且很少产生锈等腐蚀及附着氮氧化物，因此耐久性进一步提高。另一方面，虽然多孔性铜板较廉价，但具有缺乏耐腐蚀性的缺点。但是，通过形成镍PTFE复合层，提高到了可以满足耐腐蚀性的程度。而且多孔性铜板与镍PTFE复合层的紧贴性好，无需夹着镍层形成镍PTFE复合层，因此制造时的工序数减少，能实现制造成本的降低。因此，若使用多孔性铜板，则很少产生锈等腐蚀及附着氮氧化物，耐久性优异，感光体表面上的带电电位的控制性好，并且可以得到廉价的栅极。
此外，本发明是一种图像形成装置，其特征在于，包括感光体，在其表面上形成有静电图像；带电部，用于使感光体的表面带电；曝光部，向处于带电状态的感光体表面照射基于图像信息的光信号，从而形成静电图像；显影部，将色粉供给到感光体表面的静电图像上，从而形成色粉图像；转印部，将色粉图像转印到记录材料上；以及定影部，使转印到记录材料上的色粉图像定影，其中，带电部为上述带电装置。
根据本发明，在包括感光体、带电部、曝光部、显影部、转印部以及定影部的图像形成装置中，作为带电部，使用在放电电极的至少一个面上形成有具有上述结构的镍PTFE复合层的本发明的带电装置，或使用具有在多孔性板状基体材料的表面上形成有镍PTFE复合层的栅极的本发明的带电装置，从而在形成静电潜影时，可以将感光体表面的带电电位稳定地维持在适当范围内，因此可以长期记录高画质图像，并且不像现有技术具有镀金层，因此能得到价格较低的图像形成装置。
进而，本发明的特征在于，色粉含有作为添加剂的脱水性硅石。
根据本发明，通过在图像形成装置中使用脱水性色粉，可以长时间地无损于带电装置上的放电电极的电晕放电性能，从而可以实现图像形成速度的高速化。
进而，本发明的图像形成装置，其特征在于，还包括清洁部，将色粉图像转印到记录材料上后，去除残留在感光体表面上的色粉，带电部，被配置在显影部或清洁部的铅垂方向下方。
根据本发明，在图像形成装置还包括用于去除残留在感光体表面上的色粉的清洁部的情况下，将带电部配置在显影部或清洁部的铅垂方向下方，从而感光体表面上产生的带电不良显著降低。例如，若将带电部同时配置在显影部及清洁部的铅垂方向上方，则容易引起感光体的带电不良。


本发明的目的、特色以及优点，可以通过下述详细说明和附图进一步理解。
图1是大致地表示本发明的一个实施方式的图像形成装置的结构的剖面图。
图2是大致地表示在本发明的一个实施方式的图像形成装置中使用的带电装置的基本结构的透视图。
图3是图2所示的带电装置的正视图。
图4是大致地表示在本发明的第1实施方式的带电装置中使用的带电电极的结构的剖面图。
图5是大致地表示在本发明的第2实施方式的带电装置中使用的栅极的结构的剖面图。
图6是表示感光体表面的带电电位不均(V)与印刷张数的关系的图表。
图7是表示感光体表面的带电电位不均(V)与印刷张数的关系的图表。
具体实施例方式
以下，参考附图，对本发明的具体实施方式
进行详细说明。
图1是大致地表示本发明的一个实施方式的图像形成装置20的结构的剖面图。图像形成装置20是同时具有复印功能、打印功能以及传真功能的复合机，根据所传达的图像信息，在记录纸张等记录介质上形成全色或黑白图像。即，在图像形成装置20中，包括复印机模式、打印机模式以及FAX模式这3种印刷模式，根据来自未图示的操作部的操作输入、来自个人计算机等外部主机装置的印刷任务的接收等，通过控制单元60，选择印刷模式。图像形成装置20包括色粉图像形成部21、转印部22、定影部23、记录介质供给部24以及排出部25。构成色粉图像形成部21的各部件及包含在转印部22中的一部分部件，为了对应于彩色图像信息中包含的黑色(b)、青色(c)、品红色(m)以及黄色(y)的各色图像信息，分别设置4个。在此，与各色相对应地分别设置4个的各部件，将表示各色的字母标在参照标号的末尾加以区别，在统称时仅以参照标号表示。
图像形成部21包括感光鼓30、带电装置1、曝光单元31、显影部32以及清洁单元33。带电装置1、显影部32以及清洁单元33，在感光鼓30的周围，向着感光鼓30的旋转方向下游侧以该顺序配置。带电装置1被配置在清洁单元33的铅垂方向下方。
感光鼓30，由未图示的驱动机构支撑，且可通过该驱动机构驱动其围绕轴线旋转，该感光鼓30包括导电性基体、和形成在导电性基体的表面上的感光层。导电性基体可以采用各种形状，例如包括圆筒状、圆柱状以及薄膜片状等。其中优选圆筒状。导电性基体由导电性材料形成。作为导电性基体，可以使用在该领域常用的材料，例如包括铝、铜、黄铜、锌、镍、不锈钢、铬、钼、钒、铟、钛、金、铂等金属；这些金属的2种以上的合金；在合成树脂薄膜、金属薄膜、纸等薄膜状基体上形成有由铝、铝合金、氧化锡、金、氧化铟等1种或2种以上合金构成的导电层的导电性薄膜；以及含有导电性粒子及/或导电性聚合物的树脂合成物等。此外，作为用于导电性薄膜的薄膜状基体，优选合成树脂薄膜，特别优选聚酯薄膜。此外，作为导电性薄膜上的导电层的形成方法，优选蒸镀、涂敷等。
感光层，例如通过将含有电荷产生物质的电荷产生层、和含有电荷输送物质的电荷输送层层叠而形成。此时，优选在导电性基体和电荷产生层之间或电荷输送层之间设置底涂层。通过设置底涂层，可以得到如下优点覆盖存在于导电性基体的表面上的缺陷及凹凸而使感光层表面平滑、在反复使用时防止感光层带电性的劣化、以及在低温及/或低湿环境下使感光层的带电特性提高。
电荷产生层，以通过光照而产生电荷的电荷产生物质为主要成分，根据需要含有公知的粘结剂树脂、增塑剂以及敏化剂等。作为电荷产生物质，可以使用在该领域常用的材料，例如包括二萘嵌苯酰亚胺、二萘嵌苯酸酐等二萘嵌苯类颜料；喹吖酮、蒽醌等多环醌类颜料；金属及非金属酞菁、卤化非金属酞菁等酞菁类颜料；以及方酸(squarylium)染料、アズレニウム(azlenium)染料、噻喃(thiapyrylium)染料、具有咔唑骨架、苯乙烯基茋(Styryl stilbene)骨架、三苯胺骨架、二苯并噻吩骨架、噁二唑骨架、芴酮骨架、双均二苯代乙烯(Bisstilbene)骨架、二苯乙烯基噁二唑(Distyryl oxadiazole)骨架或二苯乙烯基咔唑(Distyryl carbazole)骨架的偶氮颜料等。其中，非金属酞菁颜料、酞菁氧钛(Oxotitanylphthalocyanine)颜料、具有芴环及/或芴酮环的双偶氮颜料、包含芳香胺的双偶氮颜料、以及三偶氮颜料等具有高的电荷产生能力，适合于得到高灵敏度的感光层。电荷产生物质可以单独使用1种，也可以同时使用2种以上。电荷产生物质的含量并无特别限制，但对于电荷产生层中的粘结剂树脂100重量分，优选5～500重量分，更优选10～200重量分。
作为电荷产生层用的粘结剂树脂，也可以使用在该领域常用的材料，例如包括三聚氰胺树脂、环氧树脂、硅树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、氯乙烯-醋酸乙烯共聚树脂、聚碳酸酯、苯氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛、聚芳酯、聚酰胺以及聚酯等。粘结剂树脂可以单独使用1种，也可以根据需要同时使用2种以上。
电荷产生层如下形成根据电荷产生物质及粘结剂树脂和需要，将各自适量的增塑剂、敏化剂等在能够溶解或分散这些成分的适当的有机溶剂中溶解或分散，从而调制电荷产生层涂液，将该电荷产生层涂液在导电性基体表面上涂敷并干燥。这样得到的电荷产生层的膜厚并无特别限制，但优选0.05～5μm，更优选0.1～2.5μm。
层叠在电荷产生层上的电荷输送层，以电荷输送物质及电荷输送层用的粘结剂树脂为必要成分，并根据需要含有公知的抗氧化剂、增塑剂、敏化剂以及润滑剂等，上述电荷输送物质具有接收并输送从电荷产生物质中产生的电荷的能力。作为电荷输送物质可以使用在该领域常用的材料，例如包括聚-N-乙烯基咔唑及其衍生物、聚-γ-咔唑基乙基谷氨酸酯及其衍生物、芘-甲醛缩合物及其衍生物、聚乙烯基芘(Polyvinyl pyrene)、聚乙烯基菲(Polyvinyl phenanthrene)、噁唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、9-(对-二乙基氨基苯乙烯基)蒽、1，1-双(4-二苄氨基苯基)丙烷、苯乙烯基蒽、苯乙烯基吡唑啉、吡唑啉衍生物、苯腙类、腙衍生物、三苯胺类化合物、四苯二胺类化合物、三苯甲烷类化合物、均二苯代乙烯类化合物、以及具有3-甲基-2-苯并噻唑啉环的吖嗪化合物等给电子物质；芴酮衍生物、二苯并噻吩衍生物、茚并噻吩衍生物、菲醌衍生物、茚并吡啶衍生物、噻吨酮衍生物、苯并[c]噌啉衍生物、叶枯净衍生物、四氰乙烯、四氰基醌二甲烷、四溴代对苯醌(promanyl)、四氯化苯醌(chloranyl)、苯醌等受电子物质。电荷输送物质可以单独使用1种，也可以同时使用2种以上。电荷输送物质的含量并无特别限制，但对于电荷输送物质中的粘结剂树脂100重量分，优选10～300重量分，更优选30～150重量分。
作为电荷输送层用的粘结剂树脂，可以使用在该领域常用且能够将电荷输送物质均匀分散的材料，例如包括聚碳酸酯、聚芳酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚酰胺、聚酯、聚酮、环氧树脂、聚氨酯、聚乙烯酮、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、苯酚树脂、苯氧树脂、聚砜树脂以及它们的共聚树脂等。其中，考虑成膜性能、所得到的电荷输送层的耐磨损性能以及电特性等，优选将含有双酚Z作为单体成分的聚碳酸酯(以后称为“双酚Z型聚碳酸酯”)；和双酚Z型聚碳酸酯与其他聚碳酸酯的混合物等。粘结剂树脂可以单独使用1种，也可以同时使用2种以上。
优选在电荷输送层中含有电荷输送物质及电荷输送层用的粘结剂树脂和抗氧化剂。作为抗氧化剂也可以使用在该领域常用的材料，例如包括维他命E、氢醌、受阻胺、受阻酚、对本二胺、芳基烷及它们的衍生物、有机硫磺化合物以及有机磷化合物等。抗氧化剂可以单独使用1种，也可以同时使用2种以上。抗氧化剂的含量并无特别限制，但应该是构成电荷输送层的成分的总量的0.01～10重量％，优选0.05～5重量％。
电荷输送层如下形成根据电荷输送物质及粘结剂树脂和需要，将各自适量的增塑剂、敏化剂等在能够溶解或分散这些成分的适当的有机溶剂中溶解或分散，从而调制电荷输送层用涂液，将该电荷输送层用涂液在电荷产生层表面上涂敷并干燥。这样得到的电荷输送层的膜厚并无特别限制，但优选10～50μm，更优选15～40μm。
另外，也可以形成电荷产生物质和电荷输送物质存在于1个层上的感光层。此时，电荷产生物质及电荷输送物质的种类、含量，粘结剂树脂的种类以及其他添加剂等，可以与电荷产生层及电荷输送层分别形成时相同。在本实施方式中，如上所述，使用形成有有机感光层的感光鼓，但也可以使用形成有无机感光层的感光鼓来代替，上述有机感光层使用电荷产生物质及电荷输送物质，上述无机感光层使用硅酮等。
带电装置1如图2及图3所示。带电装置1，面对感光鼓30，沿着感光鼓30的长度方向配置。图2是大致地表示本发明第1实施方式的带电装置1的基本结构的透视图。图3是图2所示的带电装置1的正视图。带电装置1，在色粉图像形成部21中，面对感光鼓30沿着感光鼓30的长度方向配置，并包括具有多个尖锐状突起部10的放电电极2(以后称为“针状电极2”)；保持部件3；清洁部件4a、4b；支撑部件5；移动用部件6；防护罩7；以及栅极8。另外，带电装置1，与显影部32、清洁单元33等一起配置在感光鼓30的周围，但优选在图像形成装置20中，主要为了切实地防止产生感光鼓30的带电不良，将带电装置1配置到显影部32或清洁单元33的任何一个或两个的铅垂方向下方。在本实施方式中，带电装置1被配置在清洁单元33的铅垂方向下方。
针状电极2是薄板状部件，包括平板部9和尖锐状突起部10。平板部9向一个方向延长而形成。尖锐状突起部10，从平板部9的宽度方向的一个断面向宽度方向突出而形成。针状电极2，例如由不锈钢形成。在本实施方式中，平板部9的宽度方向的长度L1为10mm，尖锐状突起部10的突出方向的长度L2为2mm，尖锐状突起部10的尖端的曲率半径R为40μm，尖锐状突起部10形成的间距TP为2mm。针状电极2与未图示的电源连接。针状电极2接受电源施加的电压，尖锐状突起部10向感光鼓30表面进行电晕放电，使感光鼓30表面带电。在本实施方式中，在针状电极2上施加5kV的电压。
如图4所示，在本发明的第1实施方式的带电装置中，在针状电极2的至少一个面上，形成有镍PTFE复合层53。镍PTFE复合层53是表面覆盖层，在镍层中分散有PTFE的1次粒子及/或PTFE的2次凝聚粒子。有时在镍PTFE复合层53的表面上露出PTFE 1次粒子及/或PTFE 2次凝聚体。本发明人通过研究得出这些粒子及/或凝聚体从镍PTFE复合层53表面上脱落，从而在该表面上产生气孔，有时露出针状电极2的电极底涂层(放电电极基体材料)51。电极底涂层51的露出，成为针状电极2的电晕放电性能下降，或感光鼓30表面的带电电位产生偏差的原因。因此，在本发明中，通过将包含在镍PTFE复合层53中的PTFE 2次凝聚体的短轴长度设为镍PTFE复合层的层厚的2倍以下，优选设为镍PTFE复合层的层厚的1倍以下，可以得到如下针状电极2防止电极底涂层51的露出，长期且稳定地显示出高电晕放电性能，且感光体表面的带电电位的偏差也少。
若包含在镍PTFE复合层53中的PTFE 2次凝聚体的短轴长度大于镍PTFE复合层53的层厚的2倍，则PTFE 2次凝聚体的脱落增多，使电极底涂层51露出的气孔数量增加。其结果，针状电极2的电晕放电性能上容易产生偏差，感光鼓30表面的带电电位的均匀化会不充分。
此外，优选镍PTFE复合层53的层厚大于PTFE 1次粒子的粒子直径。优选镍PTFE复合层53上的PTFE 1次粒子的粒子直径在0.7μm以上。如上所述，在镍PTFE复合层53中，含有PTFE 1次粒子及PTFE2次凝聚体，因此优选的是，作为PTFE的粒子直径，作为1次粒子直径在0.7μm以上，作为二次凝聚体的短轴长度在镍PTFE复合层53的层厚的2倍以下。在本说明书中，PTFE 2次凝聚体是由多个PTFE 1次粒子凝聚而形成的粒子，也称为PTFE 2次凝聚粒子。此外，PTFE 2次凝聚体的短轴长度，通过由扫描电子显微镜(SEM，商品名リアルサ一フエスビユ一，キ一エンス(基恩士)株式会社制造)观察镍PTFE复合层53表面来求得。即，通过扫描电子显微镜，以500倍的倍率对镍PTFE复合层53表面进行观察，观察1个视野中有无PTFE 2次凝聚体，在存在PTFE 2次凝聚体时，将倍率设为3000倍来测定PTFE2次凝聚体的短轴。在此，短轴指PTFE 2次凝聚体的宽度最小的部分。在20个视野上进行该观察并求出平均值，设为PTFE 2次凝聚体的短轴长度。
针状电极2，可以通过公知的方法制造。作为其一例的制造法包括化学研磨工序、水洗工序、酸浸渍工序、水洗工序、纯水浸渍工序、镀镍工序、镍PTFE复合镀工序、水洗处理以及干燥处理。在这些工序中，镀镍工序不是必要的工序，而是根据需要来实施。在化学研磨工序中，在金属板上进行掩蔽及刻蚀。掩蔽可以通过公知的方法实施。刻蚀也可以通过公知的方法实施。例如包括将氯化亚铁水溶液等刻蚀液喷洒在金属板上的方法等。在此，作为金属板的材料的金属，可以使用接受施加电压从而引起电晕放电的材料，例如包括不锈钢、铝、镍、铜以及铁等。其中，从提高针状电极2的耐久性的观点出发，特别优选不锈钢。作为不锈钢的具体例，例如包括SUS 304、SUS 309、以及SUS 316等，其中优选SUS 304。此外，从提高与镍PTFE复合层53的紧贴性、降低制造成本等观点出发，特别优选铜。在使用铜时，与镍PTFE复合层53的紧贴性非常高，因此也可以不形成镀镍层52。金属板的厚度并无特别限制，但优选0.05～1mm，更优选0.05～0.3mm。
在水洗工序、酸浸渍工序、水洗工序以及纯水浸渍工序中，对在化学研磨工序中形成有多个尖锐状突起部的金属板实施水洗、酸清洗或纯水清洗，从其表面去除异物，从而得到放电电极基体材料51。另外，有时在放电电极基体材料51的表面上存在如下缺陷部分与其他物体接触而形成的凹处；进行掩蔽、刻蚀等时使用的化学物质、氧化膜等附着残留的部分等。优选这种缺陷部分的短轴长度在由后述的镍PTFE复合镀工序中形成的镍PTFE复合层的层厚的2倍以下。在此，缺陷部分的短轴长度指，由扫描电子显微镜(リアルサ一フエスビユ一)在3000倍下对缺陷部分进行观察时，缺陷部分的最小宽度。为了使缺陷部分的短轴在上述预定范围内，可以反复实施水洗、酸清洗以及纯水清洗等。通过这种方法最终得到的针状电极的电晕放电性能进一步提高。
如上所述，镀镍工序虽然不是必要工序，但为了提高镍PTFE复合层53与放电电极基体材料51的紧贴性，优选实施该工序。在此，镀镍工序可以通过通常实施的方法来进行，但考虑接下来形成镍PTFE复合层53，优选电镀。此外，由镀镍而形成的镀镍层52的层厚也没有特别限制，但优选0.03～3μm，更优选0.5～1.5μm，特别优选1μm左右。另外，有时在镀镍层52的表面上，与放电电极基体材料51的表面相同地存在如下缺陷部分凹处；附着化学物质、氧化膜等的部分。在镀镍层52表面上，也优选缺陷部分的短轴长度在由后述的镍PTFE复合镀工序中形成的镍PTFE复合层53的层厚的2倍以下。为了使缺陷部分的短轴在上述预定范围内，可以反复实施水洗、酸清洗以及纯水清洗等。通过这种方法最终得到的针状电极的电晕放电性能进一步提高。
镍PTFE复合镀工序，例如可以通过催化镀镍法(Kanigen法)等无电解镀镍法实施。在此，作为镀液，例如可以使用在含有次亚磷酸或次亚磷酸盐及镍盐的水溶液中，进一步添加有聚四氟乙烯的镀液。镀液的pH，通常调整在5～5.5的范围内。在此使用的聚四氟乙烯是粒子状，其粒子直径小于待形成的镀层厚度即可，并无特别限制，但优选在1μm以下，更优选100～500nm。聚四氟乙烯在镀液中的添加量也并无特别限制，但优选镀液总重量的0.01～10重量％，更优选0.1～1.0重量％。作为镀液的具体例，例如包括日本Kanigen公司制造的商品名“カニフロンS”、上村工业株式会社制造的商品名“ニムフロン”以及奥野制药工业株式会社制造的商品名“トツプニコジツト”系列等。
在具有上述组成及pH的镀液中浸渍放电电极基体材料51，进行无电解镀，从而在该基体材料的表面上形成镍PTFE复合层53。所形成的镍PTFE复合层53中的PTFE的含量，优选3～30体积％，更优选10～20体积％。所形成的镍PTFE复合层53的层厚并无特别限制，但优选在PTFE粒子的粒子直径以上，更优选PTFE粒子的粒子直径的2倍～20μm，特别优选PTFE粒子的粒子直径的2倍～10μm。若厚度小于PTFE粒子的粒子直径，则容易因PTFE粒子脱落而产生气孔，因而造成厚度不均匀，放电电极基体材料51通过气孔被腐蚀，容易导致感光体的局部放电电位不稳定。另一方面，若远远超过20μm，则镀皮膜会因应力而产生剥离。另外，镍PTFE复合层53的厚度，与镀的时间长度大致成比例，因此可以适当变更放电电极基体材料51在镀液中的浸渍时间，以获得期望的层厚。
通过无电解镀形成的镍PTFE复合层53，由于包含在镀液中的液剂均匀地附着在放电电极基体材料51的表面上，因此具有如下理想的特性即使在厚度为PTFE粒子的粒子直径左右地非常薄的情况下，也不存在层厚的偏差，而很均匀。进而，所镀的组织致密，对放电电极基体材料51的表面的紧贴性高，即使长时间使用，也不会引起剥离等。
在镍PTFE复合镀工序中，为了得到本发明规定的镍PTFE复合层53，可以适当变更PTFE粒子的含量(体积％)、镀液的镀液温度、电镀时间以及其他电镀条件。例如优选在即将进行电镀处理之前对镀液进行减压，对溶解的氧等进行排气，防止在电镀处理中的镀液中产生气泡，并且将镀液的镀液温度保持在90～92℃，且电镀时间为5～60分钟即可。除减压处理之外，还可以进行超声波振动，在电镀处理的镀液温度下搅拌预定时间而进行排气处理。此外，镍PTFE复合镀工序，可以通过电镀实施。作为镀液，可以使用与无电解镀的镀液相同的镀液。电镀的条件，与普通的电镀镍相同。在通过电镀进行的镍PTFE复合镀中，存在电镀特有的倾向，即如下倾向在边缘部分容易镀上，另一方面，在形成有多孔性板状栅网基体材料的贯通孔的部分不容易镀上。因此，为了使镀层的层厚均匀，需要增大层厚，优选有必要将层厚设为3μm以上。另外，在形成镍PTFE复合层53时，可以根据各个镀法的特征和成本来确定选择无电解镀还是电镀。
保持部件3，与针状电极2同样地向一个方向延长，与长度方向正交的剖面为倒“T”字状，并保持针状电极2。保持部件3，例如由合成树脂形成。通过螺钉部件11，针状电极2的长度方向的两端部附近被螺钉固定在保持部件3的突出部分的一侧面上。
清洁部件4a、4b是板状部件，被设置成可相对针状电极2移动，在移动时擦过针状电极2，从而清洁针状电极2的表面。具体而言，清洁部件4a、4b，其平面投影形状具有“T”字状，由厚度t为20～40μm的金属原料或高分子材料的弹性体构成。在厚度t小于20μm时，虽然与针状电极2抵接时容易变形，但伴随变形所产生的反作用力即对针状电极2的推压力减弱，因此无法充分去除附着在针状电极2上的污染物质。在厚度t超过40μm时，虽然能够充分去除附着在针状电极2上的污染物质，但刚性变高，对针状电极2的推压力过强，因此针状电极2会使突起部10变形破损。其结果，若厚度t在20～40μm范围之外，则有可能因带电不良引起图像不均等。
构成清洁部件4a、4b的金属原料，可以使用磷青铜、普通钢以及不锈钢等。其中，考虑到在由电晕放电产生的臭氧氛围中使用清洁部件4a、4b，从基于抗氧化性的耐久寿命的观点出发，优选不锈钢。作为不锈钢可以使用公知的不锈钢，例如包括日本工业规格(JIS)G4305规定的奥氏体类不锈钢SUS 304、铁素体类不锈钢SUS 430等。
清洁部件4a、4b，被设置成在相对针状电极2移动的方向上具有间隔L3。如下选择间隔L3，使得在一个清洁部件4a与针状电极2抵接变形时，另一个清洁部件4b不会碰上已变形的清洁部件4a；间隔L3可以由所安装的支撑部件5的梁状部分的厚度进行调整。该间隔L3，由于根据构成清洁部件4a、4b的原料，其变形状态发生变化，因此优选事先进行试验并确定该原料的变形状态。在清洁部件4a、4b例如由厚度t＝30μm的不锈钢构成时，优选间隔L3为2mm。将2个清洁部件4a、4b的间隔设为L3，从而在一个清洁部件4a擦过针状电极2期间，另一个清洁部件4b可以维持适当范围的推压力，而不会阻碍其变形，因此可以不使针状电极2的尖端部变形破损地充分进行清洁。
优选清洁部件4a、4b的硬度在美国材料试验协会(ASTM)规格D785规定的罗克韦尔硬度M标度的115以上。若罗克韦尔硬度小于115，则过于软，因此在与针状电极2抵接而擦过时，清洁部件4a、4b变形超过所需程度，因而得不到清洁效果。虽然即使清洁部件4a、4b的硬度高也不会特别出现功能上的问题，所以无需设置上限，但罗克韦尔硬度M标度的上限值为130，因此暂且将上限设为130。
优选清洁部件4a、4b的与针状电极2抵接的部分的T字的纵棒部分的宽度尺寸w，即与清洁部件4a、4b的移动方向垂直的方向、且与突起部10延伸的方向垂直的方向上的清洁部件4a、4b的尺寸w，优选在3.5mm以上。若宽度尺寸w小于3.5mm，则推压针状电极2变形时产生的每单位面积的力的值变大，因此反复变形时容易引起疲劳破坏，耐久寿命降低。通过将宽度尺寸w设为3.5mm以上，减小上述单位面积的力的值，从而可以延长相对于反复变形的耐久寿命，但过宽时刚性过强，并且装置也大型化，因此优选上限设定为10mm左右。
另外，优选将清洁部件4a、4b和针状电极2配置成，针状电极2的突起部10相对清洁部件4a、4b的切入量d为0.2～0.8mm。在此，进入量d指，在将清洁部件4a、4b和突起部10投影到与清洁部件4a、4b相对针状电极2移动的方向垂直的假想平面上的状态下，清洁部件4a、4b与突起部10在突起部10延长的方向上重叠的长度。若进入量d小于0.2mm，则伴随清洁部件4a、4b的变形所产生的反作用力、即对针状电极2的推压力减弱，因此无法充分去除附着在针状电极2上的污染物质。若进入量d超过0.8mm，则虽然可以充分去除附着在针状电极2上的污染物质，但伴随清洁部件4a、4b的变形所产生的反作用力(对针状电极2的推压力)过强，所以有可能使针状电极2的突起部10的尖端变形破损。其结果是，进入量d在0.2～0.8mm范围之外时，有可能因带电不良引起图像不均等。
支撑部件5，具有支撑清洁部件4a、4b的倒“L”字状，在其梁状部分上安装有具有“T”字状的清洁部件4a、4b的臂部。在支撑部件5的柱状部分上，与针状电极2的延伸方向平行地形成有贯通孔12，并且插通贯通孔12设有移动用部件6。移动用部件6，在插通贯通孔12的部位上由支撑部件5固定，因此通过在针状电极2的延伸方向上拉伸移动用部件6，使支撑部件5相对槽部14滑动，并且在槽部14的引导下，在针状电极2的延伸方向上移动。即，可以使由支撑部件5支撑的清洁部件4a、4b与针状电极2抵接着擦过。移动用部件6是线状或丝状部件，插通形成在支撑部件5的柱状部分上的贯通孔12，与针状电极2的延伸方向平行地设置，从形成在后述防护罩7上的孔或间隙向防护罩7的外方延伸，其端部经由设在防护罩7的外面或图像形成装置20的机体上的滑轮16a、16b下垂。另外，在图2中省略了滑轮16a、16b和移动用部件6的端部。
优选移动用部件6的端部延长至图像形成装置20的机体外方。由此，无需将带电装置1从图像形成装置20中拆下或打开图像形成装置20，就可以对针状电极2进行清洁。通过拉伸移动用部件6而使清洁部件4a、4b与针状电极2抵接并进行清洁时，优选将清洁部件4a、4b对针状电极2的推压力调整为10～30gf。若推压力小于10gf，则无法充分去除附着在针状电极2上的色粉、纸粉等污染物质，若超过30gf，则针状电极2的突起部10的尖端有可能会变形破损。此外，可以由移动用部件6调整清洁部件4a、4b对针状电极2的推压力。在移动用部件6的一个端部上吊挂锭子的状态下，测量清洁部件4a或4b上的负荷力的大小。例如，在清洁部件4a或4b上连接弹簧秤来进行测量。而且，在选择清洁部件4a或4b上的负荷力为10～30gf的锭子，对针状电极2进行清洁时，将预先选定的锭子吊挂在移动用部件6的端部上，从而能以预定的推压力进行清洁。此外，也可以在移动用部件6的端部上连接已调整旋转转矩的电动机，从而产生预定推压力的负荷。
防护罩7是容器状的部件，例如用不锈钢制造，其外观形状为立方体，具有内部空间，并且在面对上述感光鼓30的一个面上具有开口部。防护罩7，在其内部空间至少容纳针状电极2；保持部件3；清洁部件4a、4b；以及支撑部件5。此外，防护罩7，在与针状电极2相同的方向上延长，与长度方向正交的方向的剖面形状大致为“U”字状。防护罩7的底面15上安装有保持部件3。此外，在由防护罩7的内侧面13和保持部件3形成的槽部14中，可滑动地插入支撑部件5的柱状部分的端部。
栅极8是薄板状部件，被设在针状电极2与感光鼓30之间，接受施加电压，对感光鼓30表面的带电状态的偏差进行调整，使带电电位更加均匀。栅极8可以通过公知的方法制造。例如通过包括化学研磨工序、水洗工序、酸浸渍工序、水洗工序以及纯水浸渍工序的制造方法，对金属板进行加工，从而制造栅极8。金属板，例如由不锈钢、铝、镍、铜以及铁等与针状电极2相同的金属材料构成。此外，在化学研磨工序中，进行掩蔽及刻蚀，以便在金属板上形成多个贯通孔。也可以根据需要，在栅极8上实施与针状电极2相同的镀镍、镍PTFE复合镀等。
根据带电装置1，由于通过在针状电极2上施加电压而产生电晕放电，使感光鼓30的表面带电，并且通过在栅极8上施加预定的栅极电压而使感光鼓30的表面的带电状态均匀，因此可以使感光鼓30的表面带上预定的电位及极性。在本实施方式的带电装置1中，作为电晕放电用电极使用了针状电极2，但并不限于此，也可以使用带电丝。作为带电丝，可以使用在该领域常用的任何材料，例如包括对线径为0.06mm的钨丝实施镀金的材料。
在此返回图1，曝光单元31被配置成，从曝光单元31射出的各色信息的光穿过带电装置1与显影部32之间照射到感光鼓30的表面上。曝光单元31，根据图像信息在该单元内将来自光源的光分支为b、c、m、y的各色信息的光，利用各色信息的光对通过带电装置1带上相同电位的感光鼓30表面进行曝光，在其表面上形成静电潜影。在曝光单元31中，例如可以使用具有激光照射部及多个反射镜的激光扫描单元。
显影部32，包括显影槽34和色粉箱35。显影槽34被配置成面对感光鼓30表面，对形成在感光鼓30的表面上的静电潜影供给色粉，从而进行显影，形成可视图像的色粉图像。在显影槽34的内部，在显影槽34的开口部的面对感光鼓30的位置上设有显影辊，可驱动显影辊旋转。显影辊是辊状部件，对感光鼓30上的静电潜影供给色粉。此外，与显影辊一同设有供给辊及搅拌辊。供给辊是面对显影辊设置的辊状部件，可驱动供给辊旋转，向显影辊周边供给色粉。搅拌辊是面对供给辊设置的辊状部件，可驱动搅拌辊旋转，向供给辊周边输送从色粉箱35向显影槽34内新供给的色粉。色粉箱35被设置成设在其铅垂方向下部的色粉补给口(未图示)、与设在显影槽34的垂直方向上部的色粉接收入口(未图示)连通，根据显影槽34内的色粉消耗状况补给色粉。作为在这里使用的色粉，可以使用在该领域常用的任一种。例如使用包括粘结树脂、着色剂、电荷控制剂以及脱模剂等的色粉。
作为粘结树脂可以使用在该领域常用的材料，例如包括苯乙烯类聚合体、聚氯乙烯、苯酚树脂、天然改性苯酚树脂、天然改性马来酸树脂、丙烯酸树脂、甲醛丙烯酸树脂、聚醋酸乙烯、硅树脂、聚酯、聚氨酯、聚酰胺树脂、呋喃树脂、环氧树脂、二甲苯树脂、聚乙烯醇缩丁醛、萜烯树脂、苯并呋喃-茚树脂以及石油类树脂等。
作为着色剂，可以使用在该领域常用的着色剂，例如包括黄色色粉用着色剂、品红色色粉用着色剂、青色色粉用着色剂以及黑色色粉用着色剂等。
作为黄色色粉用着色剂，例如包括根据《染料索引》而分类的C.I.颜料黄1、C.I.颜料黄5、C.I.颜料黄12、C.I.颜料黄15、以及C.I.颜料黄17等偶氮类颜料；黄色氧化铁、黄土等无机类颜料；C.I.酸性黄1等硝基类染料；C.I.溶剂黄2、C.I.溶剂黄6、C.I.溶剂黄14、C.I.溶剂黄15、C.I.溶剂黄19、C.I.溶剂黄21等油溶性染料。
作为品红色色粉用着色剂，例如包括根据《染料索引》而分类的C.I.颜料红49、C.I.颜料红57、C.I.颜料红81、C.I.颜料红122、C.I.溶剂红19、C.I.溶剂红49、C.I.溶剂红52、C.I.碱性红10、C.I.分散红15等。
作为青色色粉用着色剂，例如包括根据《染料索引》而分类的C.I.颜料蓝15、C.I.颜料蓝16、C.I.溶剂蓝55、C.I.溶剂蓝70、C.I.直接蓝25、C.I.直接蓝86等。
作为黑色色粉用着色剂，例如包括槽法炭黑、滚筒炭黑、盘法炭黑、炉法炭黑、油料炉黑、热炭黑以及乙炔黑等炭黑。从这些各种炭黑中，根据所需色粉的设计特性，可以适当选择合适的炭黑。
着色剂可以单独使用1种，也可以同时使用2种以上。此外，可以使用2种以上同色系的着色剂，也可以分别使用1种或2种以上不同色系的着色剂。着色剂的使用量并无特别限制，但优选对于粘结树脂100重量分，为5～20重量分。通过在该范围内使用着色剂，可以无损色粉的各种物理性能地形成具有高图像浓度且画质品质非常好的图像。
作为电荷控制剂可以使用在该领域常用的正电荷控制用及负电荷控制用的电荷控制剂。作为正电荷控制用的电荷控制剂，例如包括碱性染料、季铵盐、氨基比林、嘧啶化合物、多核聚氨基化合物、氨基硅烷、苯胺黑染料等。作为负电荷控制用的电荷控制剂，包括油溶黑、Spiron black等油溶性染料、含金属偶氮化合物、环烷酸金属盐、水杨酸金属盐、脂肪酸皂、以及树脂酸皂等。电荷控制剂可以单独使用1种或根据需要同时使用2种以上。电荷控制剂的使用量，并无特别限制，可以在较宽的范围内适当选择，但优选对于粘结树脂100重量分，为0.5～3重量分。
作为脱模剂可以使用在该领域常用的脱模剂，例如包括石蜡及其衍生物、微晶蜡及其衍生物等石油系蜡；费-托蜡及其衍生物、聚烯烃蜡及其衍生物、低分子量聚丙烯蜡及其衍生物、低分子量聚乙烯蜡及其衍生物等烃基合成蜡；巴西棕榈蜡及其衍生物、米糖蜡及其衍生物、小烛树蜡及其衍生物、浊蜡等植物类蜡；蜂蜡、鲸蜡等动物类蜡；脂肪酸酰胺、酚类脂肪酸酯等脂和油基合成蜡；长链羧酸及其衍生物、长链醇及其衍生物等。另外，衍生物包括氧化物、乙烯类单体与蜡的嵌段共聚物、乙烯类单体与蜡的接枝改性衍生物等。蜡的使用量，并无特别限制，可以在较宽的范围内适当选择，但优选对于粘结树脂100重量分，为0.2～20重量分。
进而，作为外添剂可以包括流动性改良剂。将色粉和流动性改良剂混合，使流动性改良剂附着在色粉表面上，从而发挥其效果。作为流动性改良剂可以使用在该领域常用的流动性改良剂，例如包括硅石、氧化钛、碳化硅、氧化铝等。也可以是实施脱水处理的流动性改良剂。
例如通过将流动性改良剂和脱水剂混合来对流动性改良剂进行脱水处理。实施脱水处理的流动性改良剂，主要用于应对形成高速图像，用作色粉的添加剂。在实施脱水处理的流动性改良剂中，优选实施脱水处理的硅石。脱水处理过的硅石，一般附着在带电装置的电极等上，从而使该感光鼓带电能力下降，产生带电不良的情况较多。然而，根据本发明的带电装置1，即使使用含有脱水处理过的硅石形成图像，也不会引起带电不良及图像不良。
作为脱水剂可以使用在该领域常用的脱水剂，例如包括三甲基硅烷、三甲基甲硅烷基硫醇、六甲基二硅氮烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、三甲基硅烷、三甲基氯硅烷、三甲基乙氧基硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基三氯硅烷、烯丙基二甲基氯硅烷、烯丙基苯基硅烷、苄基二甲基氯硅烷、溴甲基二甲基氯硅烷、α-氯乙基三氯硅烷、β-氯乙基三氯硅烷、氯甲基二甲基氯硅烷、三有机甲硅烷基硫醇、三甲基甲硅烷基硫醇、三有机甲硅烷基丙烯酸酯、乙烯基甲基乙酰氧基硅烷、二甲基乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、1，3-二乙烯基四甲基二硅氧烷、1，3-二苯基四甲基二硅氧烷、以及具有三甲基甲硅烷基的聚有机硅氧烷等。流动性改良剂可以单独使用1种，也可以同时使用2种以上。流动性改良剂的使用量并无特别限制，但优选对于色粉粒子100重量分，为0.1～3.0重量分。
清洁单元33，将通过后述的中间转印辊39把色粉图像转印到后述的转印带36上后残留在感光鼓30的表面上的色粉去除，净化感光鼓30的表面。在清洁单元33上，例如使用清洁刮板等板状部件。另外，在本发明的图像形成装置中，作为感光鼓30，主要使用有机感光鼓，有机感光鼓的表面以树脂成分为主体，因此容易因带电装置的电晕放电产生的臭氧的化学作用而使表面产生劣化。但是，发生劣化的表面部分受到清洁单元33的擦拭作用而磨损，虽然很缓慢但被切实地去除。因此，实际上解决了由臭氧等引起的表面劣化的问题，可以长时间稳定地维持基于带电动作的带电电位。
根据色粉图像形成部21，从曝光单元31将与图像信息相对应的信号光照射到通过带电装置1而处于均匀带电状态下的感光鼓30的表面上，从而形成静电潜影，从显影部32对其表面供给色粉，形成色粉图像，将该色粉图像转印到转印带36上之后，用清洁单元33去除残留在感光鼓30表面上的色粉。反复执行这一系列图像形成动作。
转印部22，被配置在感光鼓30的上方，包括转印带36；驱动辊37；从动辊38；中间转印辊39b、39c、39m、39y；转印带清洁单元40以及转印辊41。转印带36是环形带状部件，架设在驱动辊37和从动辊38上，从而形成环状的移动路径，并被驱动向箭头B的方向旋转。在转印带36与感光鼓30接触着穿过感光鼓30时，经由转印带36，从与感光鼓30相对配置的中间转印辊39施加极性与感光鼓30表面的色粉带电极性相反的转印偏压，从而将在感光鼓30的表面上形成的色粉图像转印到转印带36上。在形成全色图像时，由各感光鼓30形成的各色色粉图像依次重叠转印到转印带36上，从而形成全色色粉图像。
驱动辊37被设置成可通过未图示的驱动机构驱动其绕轴线旋转，通过该旋转驱动，驱动转印带36向箭头B方向旋转。从动辊38被设置成，可随着驱动辊37的旋转驱动而从动旋转，对转印带36施加一定的张力，以防止转印带36松弛。中间转印辊39被设置成，夹着转印带36与转印辊30压接，并且可通过未图示的驱动机构驱动其绕着轴线旋转。中间转印辊39，与上述施加偏压的未图示的电源连接，具有将感光鼓30表面上的色粉图像转印到转印带36上的功能。
转印带清洁单元40被设置成，隔着转印带36与从动辊38相对，与转印带36的外周面接触。与感光鼓30接触而附着在转印带36上的色粉，会成为污染记录介质背面的原因，因此由转印带清洁单元40将转印带36表面上的色粉去除并回收。转印辊41被设置成，夹着转印带36与驱动辊37压接，可通过未图示的驱动机构驱动其绕着轴线旋转。在转印辊41与驱动辊37的压接部(转印夹持部)，由转印带36承载传送来的色粉图像，被转印到从后述记录介质供给部24输送的记录介质上。承载色粉图像的记录介质，被输送到定影部23中。根据转印部22，通过驱动转印带36向箭头B方向旋转，将在感光鼓30与中间转印辊39的压接部从感光鼓30转印到转印带36上的色粉图像传送到转印夹持部，在此被转印到记录介质上。
定影部23，与转印部22相比，被设在记录介质的传送方向下游侧，包括加热辊47和加压辊48，进而包括下述部件等加热辊47的加热源；传感器，检测加热辊47的温度；控制电路，控制加热源的动作，以使加热辊47达到预定的温度。加热辊47和加压辊48被设置成，相互压接并可通过未图示的驱动机构驱动其旋转，利用该压接部(定影夹持部)夹压并传送记录介质。定影部23，在从转印部22传送来的色粉图像承载记录介质穿过定影夹持部时，对色粉图像进行加热及加压，从而使其定影到记录介质上，形成牢固的记录图像。根据定影部23，在承载色粉图像的记录介质穿过压接部时，受到加热及加压，色粉图像被定影到记录介质上，从而形成图像。
记录介质供给部24包括自动供纸盘42、拾取辊43、传送辊44、定位辊45以及手动供纸盘46。自动供纸盘42被设在图像形成装置20的铅垂方向下部，是储存记录介质的容器状部件。记录介质包括普通纸、彩色复印专用纸、涂层纸、高架投影仪(OHP)用纸张以及明信片等。记录介质的尺寸，例如有JIS P 0138或JIS P 0202规定的A3、A4、B4、B5，还有明信片尺寸等。此外，并不限于这些尺寸，还可以容纳不定形的记录介质。
拾取辊43，将储存在自动供纸盘42中的记录介质一张一张取出，并输送到纸张传送路径S1上。传送辊44是被设置成相互压接的一对辊部件，将记录介质向定位辊45传送。定位辊45是被设置成相互压接的一对辊部件，与将承载在转印带36上的色粉图像传送到转印夹持部同步地，将从传送辊44传送来的记录介质输送到转印夹持部。手动供纸盘46是通过手动动作将记录介质取入到图像形成装置20内的装置，从手动供纸盘46取入的记录介质，通过传送辊44在纸张传送路径S2内穿过，输送到定位辊45。根据记录介质供给部24，与将承载在转印带36上的色粉图像传送到转印夹持部同步地，将从自动供纸盘42或手动供纸盘46一张一张供给的记录介质输送到转印夹持部。
排出部25包括传送辊44、排出辊49以及排出盘50。传送辊44，在纸张传送方向上被设在定影夹持部的下游侧，将已通过定影部23使图像定影的记录介质向排出辊49传送。排出辊49，将已使图像定影的记录介质排出到设在图像形成装置20的铅垂方向上面的排出盘50中。排出盘50，储存已使图像定影的记录介质。
在图像形成装置20上，设有控制单元60。控制单元60是下述处理电路，例如被设在图像形成装置20的内部空间中的上部，包括控制部、运算部以及存储部等，由具有中央处理装置(CPU)的微型计算机等实现。在控制单元60的存储部中输入图像形成命令，经由配置在图像形成装置20的上面的未图示的操作面板而输入；检测结果，来自配置在图像形成装置20内部的各处的未图示的传感器等；以及来自外部设备的图像信息等。在运算部中，根据所输入的各种数据(图像形成命令、检测结果、图像信息等)进行各种判断。根据运算部的判断结果，从控制部发送控制信号，从而控制图像形成装置20的整体动作。存储部，可以使用在该领域常用的存储器，例如包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及硬盘驱动器(HDD)等。外部设备，可以使用能形成或获取图像信息、并且能与图像形成装置20电连接的电气/电子设备，例如包括计算机、数码相机、电视、录像机、DVD录像机以及传真装置等。控制单元60，包括上述处理电路和电源，电源不仅向控制单元60，还向图像形成装置20内部的各装置供给电力。
根据图像形成装置20，将在色粉图像形成部21中形成的色粉图像转印到转印部22的转印带36上，进而将转印带36上的色粉图像转印到记录介质上，由定影部23使色粉图像定影到记录介质上，从而形成图像，将该图像形成结束的记录介质经由排出部25排出到排出盘50中。
如图5所示，在本发明的第2实施方式的带电装置1中，栅极8包括多孔性板状基体材料55；和镍PTFE复合层57，形成在多孔性板状基体材料55的一部分或整个面上。多孔性板状基体材料55，例如由不锈钢、铝、镍、铜以及铁等金属形成。镍PTFE复合层57是表面覆盖层，在镍层中分散有PTFE的1次粒子及/或PTFE的2次凝聚粒子而形成的。有时在镍PTFE复合层57的表面上会露出PTFE 1次粒子及/或PTFE 2次凝聚体。本发明人通过研究得知这些PTFE 1次粒子及/或PTFE 2次凝聚体从镍PTFE复合层57表面上脱落，从而在该表面上产生气孔，露出栅极8的电极底涂层(多孔性板状基体材料55)。电极底涂层的露出，成为栅极8的带电控制性能性能下降，或带电控制性能产生偏差的原因。因此，在本发明中，通过将包含在镍PTFE复合层57中的PTFE 2次凝聚体的短轴长度设为镍PTFE复合层57的膜厚的2倍以下，优选设为镍PTFE复合层57的层厚的1倍以下，可以得到如下栅极8防止电极底涂层露出，长期且稳定地显示出高带电控制性能，且带电控制性能的偏差也少。
若包含在镍PTFE复合层57中的PTFE 2次凝聚体的短轴长度大于镍PTFE复合层57的层厚的2倍，则PTFE 2次凝聚体的脱落增多，使电极底涂层露出的气孔数量增加。其结果，栅极8的带电控制性能容易产生偏差，感光鼓30表面的带电电位的均匀化会不充分。
此外，优选镍PTFE复合层57的层厚大于PTFE 1次粒子的粒子直径。优选镍PTFE复合层57上的PTFE 1次粒子的粒子直径在0.7μm以上。如上所述，在镍PTFE复合层57中，含有PTFE 1次粒子及PTFE2次凝聚体，因此优选的是，关于PTFE的粒子直径，作为1次粒子直径在0.7μm以上，作为2次凝聚体的短轴长度在镍PTFE复合层57的层厚的2倍以下。此外，PTFE 2次凝聚体的短轴长度，通过由扫描电子显微镜(SEM，商品名リアルサ一フエスビユ一，キ一エンス(基恩士)株式会社制造)观察镍PTFE复合层57表面来求得。即，通过扫描电子显微镜，以500倍的倍率对镍PTFE复合层57表面进行观察，观察1个视野中有无PTFE 2次凝聚体，在存在PTFE 2次凝聚体时，将倍率设为3000倍来测定PTFE 2次凝聚体的短轴。在此，短轴指PTFE2次凝聚体的宽度最小的部分。在20个视野上进行该观察并求出平均值，设为PTFE 2次凝聚体的短轴长度。
栅极8，可以通过公知的方法制造。作为其一例的制造法包括化学研磨工序、水洗工序、酸浸渍工序、水洗工序、纯水浸渍工序、镀镍工序、镍PTFE复合镀工序、水洗处理以及干燥处理。在这些工序中，镀镍工序不是必要的工序，而是根据需要来实施。在化学研磨工序中，通过在金属板上进行掩蔽及刻蚀，在金属板上形成多个贯通孔。刻蚀可以通过公知的方法实施，例如包括将氯化亚铁水溶液等刻蚀液喷洒在金属板上的方法等。在此，作为金属板材料的金属，可以使用能加工出栅网形状并且能镀层的材料，例如包括不锈钢、铝、镍、铜以及铁等。其中，从提高栅极8的耐久性的观点出发，特别优选不锈钢。作为不锈钢的具体例，例如包括SUS 304、SUS 309以及SUS316等，其中优选SUS 304。此外，从提高与镍PTFE复合层57的紧贴性、降低制造成本等观点出发，特别优选铜。在使用铜时，与镍PTFE复合层57的紧贴性非常高，因此也可以不形成镀镍层56。金属板的厚度并无特别限制，但优选0.05～1mm，更优选0.05～0.3mm。在水洗工序、酸浸渍工序、水洗工序以及纯水浸渍工序中，对在化学研磨工序中形成贯通孔的金属板实施水洗、酸清洗或纯水清洗，从其表面去除异物，从而得到多孔性板状基体材料55。
如上所述，镀镍工序虽然不是必要工序，但为了提高镍PTFE复合层57与多孔性板状基体材料的紧贴性，优选实施该工序。在此，镀镍工序可以通过通常实施的方法来进行，但考虑接下来形成镍PTFE复合层57，优选电镀。此外，对镀镍层56的层厚也没有特别限制，但优选0.03～3μm，更优选0.5～1.5μm，特别优选1μm左右。另外，有时在多孔性板状基体材料及镀镍层56的表面上存在如下缺陷部分与其他物体接触而形成的凹处；附着并残留掩蔽、刻蚀等时使用的化学物质、氧化膜等的部分。优选这种缺陷部分的短轴长度在由后述的镍PTFE复合镀工序中形成的镍PTFE复合层57的层厚的2倍以下。在此，缺陷部分的短轴长度指，由扫描电子显微镜(リアルサ一フエスビユ一)在3000倍下对缺陷部分进行观察时，缺陷部分的最小宽度。为了使缺陷部分的短轴处于上述预定范围内，可以反复实施水洗、酸清洗以及纯水清洗等。通过这种方法最终得到的栅极8的带电控制性能进一步提高。
镍PTFE复合镀工序，例如可以通过催化镀镍法(Kanigen法)等无电解镀镍法实施。在此，作为镀液，例如可以使用在含有次亚磷酸或次亚磷酸盐及镍盐的水溶液中，进一步添加有聚四氟乙烯的镀液。镀液的pH，通常调整在5～5.5的范围内。在此使用的聚四氟乙烯是粒子状，其粒子直径小于待形成的镀层厚度即可，则并无特别限制，但优选在1μm以下，更优选100～500nm。聚四氟乙烯在镀液中的添加量液并无特别限制，但优选镀液总重量的0.01～10重量％，更优选0.1～1.0重量％。作为镀液的具体例，例如包括日本Kanigen公司制造的商品名“カニフロンS”、上村工业株式会社制造的商品名“ニムフロン”、以及奥野制药工业株式会社制造的商品名“トツプニコジツト”系列等。
在具有上述组成及pH的镀液中，在90℃以上的镀液温度下，浸渍多孔性板状基体材料55，进行无电解镀，从而在该基体材料的表面上形成镍PTFE复合层57。所形成的镍PTFE复合层57中的PTFE的含量，优选3～30体积％，更优选10～20体积％。所形成的镍PTFE复合层57的层厚并无特别限制，但优选在PTFE粒子的粒子直径以上，更优选PTFE粒子的粒子直径的2倍～20μm，特别优选PTFE粒子的粒子直径的2倍～10μm。若厚度小于PTFE粒子的粒子直径，则容易因PTFE粒子脱落而产生气孔，并造成不均匀，栅网基体材料通过气孔被腐蚀，容易导致感光体的局部放电电位不稳定。另一方面，若远超过20μm，则镀皮膜会因压力而剥离。另外，镍PTFE复合层57的厚度，与电镀时间长度大致成比例，因此可以适当变更多孔性板状基体材料在镀液中的浸渍时间，以获得期望的层厚。
由于镀液的液剂均匀地附着在多孔性板状基体材料55的表面上，因此通过无电解镀形成的镍PTFE复合层57具有如下理想特性即使镀层的层厚为PTFE粒子的粒子直径左右地非常薄，也不存在层厚偏差，因而层厚均匀。进而，所镀的组织致密，对多孔性板状基体材料55的表面的紧贴性高，即使长时间使用，也不会引起剥离等。
在镍PTFE复合镀工序中，为了得到本发明规定的镍PTFE复合层57，可以适当变更PTFE粒子的含量(体积％)、镀液的镀液温度、电镀时间以及其他电镀条件。例如优选在即将进行电镀处理之前对镀液进行减压，对溶解的氧等进行排气，防止在电镀处理过程中的镀液中产生气泡，并且将镀液的镀液温度保持在90～92℃，且电镀时间为5～60分钟即可。除减压处理之外，还可以进行超声波振动，或在电镀处理的镀液温度下搅拌预定时间来进行排气处理。此外，镍PTFE复合镀工序，可以通过电镀实施。作为镀液，可以使用与无电解镀的镀液相同的镀液。电镀的条件，与普通的电镀镍相同。在通过电镀进行的镍PTFE复合镀中，存在电镀特有的下述倾向在边缘部分容易镀上，另一方面，在形成有多孔性板状基体材料55的贯通孔的部分不容易镀上。因此，为了使镀层的层厚均匀，需要增大层厚，优选有必要将层厚设为3μm以上。另外，在形成镍PTFE复合层57时，可以根据各自镀法的特征和成本来确定选择无电解镀还是电镀。
根据带电装置1，通过在针状电极2上施加电压而引起电晕放电，使感光鼓30的表面带电，并且通过在栅极8上施加预定的栅极电压而使感光鼓30的表面的带电状态均匀，因此可以使感光鼓30的表面带上预定的电位及极性。在本实施方式的带电装置1中，作为电晕放电用电极使用了针状电极2，但并不限于此，也可以使用带电丝。作为带电丝，可以使用在该领域常用的任何材料，例如包括对线径为0.06mm的钨丝实施镀金的材料。
实施例以下列举实施例，对本发明进行具体说明。
实施例1在由不锈钢(SUS 304)构成的金属板(尺寸20mm×310mm×厚度0.1mm)上进行掩蔽处理及刻蚀处理，从而制造放电电极基体材料。另外，通过在不锈钢的金属板上喷洒2个小时镀液温度90℃的30重量％氯化亚铁水溶液而进行刻蚀。刻蚀后，将该金属板从刻蚀液中取出，通过进行水洗及纯水清洗，从而制造出放电电极基体材料。
在如上得到的放电电极基体材料的表面上，通过电镀形成厚度为0.5μm的Ni镀层。接下来，作为镀层加工，将该形成有Ni镀层的放电电极基体材料在分散有粒子直径为1μm的PTFE粒子且已进行排气处理(减压1/10气压；排气时间10分钟)的镍PTFE复合镀液中(镀液温度90℃)浸渍30分钟，以使PTFE粒子含量达到18体积％，从而制造出表面上形成有平端部厚度为10μm的镍PTFE复合层的针状电极。另外，作为镍PTFE镀液，使用对上村工业株式会社制造的ニムフロン(商品名)如上所述地实施了PTFE粒子含量的调整及排气处理的镀液。通过扫描电子显微镜(リアルサ一フエスビユ一)，以500倍及3000倍的倍率，对所形成的镍PTFE复合层的表面进行观察，未发现短轴长度超过10μm的PTFE 2次凝聚体。并且也未发现气孔。
比较例1使用粒子直径为0.2μm的PTFE粒子，代替粒子直径为1.0μm的PTFE粒子，在镀层加工过程中使PTFE粒子含量从18体积％变为23体积％，并且不进行排气处理，除此之外与实施例1相同，制造出在表面上形成有厚度为3μm的镍PTFE复合层的针状电极。通过扫描电子显微镜(リアルサ一フエスビユ一)，以500倍及3000倍的倍率，对所形成的镍PTFE复合层的表面进行观察，观察到短轴长度超过2μm的PTFE 2次凝聚体，PTFE粒子的分散也不均匀。此外，也观察到气孔。
比较例2在由不锈钢(SUS 304)构成的金属板(尺寸20mm×310mm×厚度0.1mm)上进行掩蔽处理及刻蚀处理，从而制造放电电极基体材料。另外，通过在不锈钢的金属板上喷洒2个小时镀液温度90℃的30重量％氯化亚铁水溶液而进行刻蚀。刻蚀后，将该金属板从刻蚀液中取出，通过进行水洗及纯水清洗，从而制造出放电电极基体材料，并将其用作针状电极。将在实施例1及比较例1～2中得到的针状电极，与市场上销售的图像形成装置(商品名AR625，夏普株式会社制造)中的带电装置的针状电极进行更换，从而制造本发明的带电装置及图像形成装置。利用该针状电极、带电装置以及图像形成装置，实施以下试验。
放电试验作为苛刻的试验，在低湿条件(10％以下)下，在不使纸张通过的条件下进行老化测试。AR625是70张机，因此相当于24小时复印张数(10万张)。在该测试中，感光体表面的带电电位初始设定为-630V。在使用实施例1的针状电极时，在复印10万张后，半色调图像的画质仍然均匀，也未产生不均。在使用比较例1的针状电极时，在复印10万张后发现了图像不均的产生。在比较例2的情况下，在复印20000张的阶段，在半色调图像上产生了白条纹、黑条纹等图像不良，从而判断出需要清洁针状电极。此外，对使用实施例1及比较例1的针状电极的情况，在图6中显示了感光体表面的带电电位不均与印刷张数(复印张数)的关系。图6是表示感光体表面的带电电位不均(V)与印刷张数的关系的图表。在图6中，横轴的印刷张数(张)上的“K”表示“1000”。因此，在图6中印刷张数为0～10万张。从图6可知，在使用实施例1的针状电极时，即使印刷10万张，带电电位不均的幅度也很小。与此相对，在使用比较例1的针状电极时，从印刷4万张后开始带电电位不均的幅度变大。即，在实施例1中印刷10万张后的带电电位不均在30V以内，与此相对，在比较例1中印刷3万张时上升至56V，印刷6万张时超过了140V。
氮氧化物及锈的检测锈、氮氧化物的检测，通过用显微镜观察放电后的针状电极而进行。在实施例1及比较例1的已实施电镀的针状电极上，未发现生锈等。与此相对，在比较例2的针状电极上发现生锈等。此外，通过使用实施例1及比较例1的针状电极可以得知由于具有作为镍PTFE复合层特征的表面平滑性，因而与比较例2的直接将不锈钢原料用作针状电极相比，具有空气中的灰尘等附着物少的特征，在进行清洁时可简单地去除。
此外，判断出在使用1次粒子直径为1μm的PTFE粒子的实施例1中，不存在超过镍PTFE复合层的层厚的2倍的2次凝聚体，得到了无凝聚的良好的分散状态。与此相对，在使用1次粒子直径为0.2μm的PTFE粒子的比较例1中，通过显微镜观察确认了PTFE粒子的显著的凝聚。和粒子直径的2次方成比例的范德瓦耳斯力与微小粒子的凝聚力有关，根据这一点，从实施例1和比较例1的结果可知通过使用1次粒子直径在0.7μm以上的PTFE粒子，防止了短轴长度超过镍PTFE复合层层厚的2倍的PTFE 2次凝聚体的生成。
实施例2在由不锈钢(SUS 304)构成的栅网基体材料(尺寸30mm×370mm×厚度0.1mm)上进行刻蚀处理，制造多孔性板状基体材料。另外，通过在栅网基体材料上喷洒2个小时镀液温度90℃的30重量％氯化亚铁水溶液而进行刻蚀。刻蚀后，对栅网基体材料进行水洗及纯水清洗，从而制造出多孔性板状基体材料。在该多孔性板状基体材料的表面上，通过电镀形成厚度为0.5μm的Ni镀层。接下来，作为镀层加工，将该形成有Ni镀层的多孔性板状基体材料在分散有粒子直径为1μm的PTFE粒子且已进行排气处理(减压1/10气压；排气时间10分钟)的镍PTFE复合镀液中(镀液温度90℃)浸渍15分钟，以使PTFE粒子含量达到18体积％，从而制造出表面上形成有厚度为3μm的镍PTFE复合层的栅极。另外，作为镍PTFE镀液，使用对上村工业株式会社制造的ニムフロン(商品名)如上所述地实施了PTFE粒子含量调整及排气处理的镀液。通过扫描电子显微镜(リアルサ一フエスビユ一)，以500倍及3000倍的倍率，对所形成的镍PTFE复合层的表面进行观察，未发现短轴长度超过3μm的PTFE 2次凝聚体。并且，也未观察到气孔。
比较例3使用粒子直径为0.2μm的PTFE粒子，代替粒子直径1μm的PTFE粒子，在镀层加工过程中使PTFE粒子含量从18体积％变为23体积％，并且不进行排气处理，除此之外与实施例1相同，制造出在表面上形成有厚度为3μm的镍PTFE复合层的栅极。通过扫描电子显微镜(リアルサ一フエスビユ一)，在倍率500倍及3000倍下，对所形成的镍PTFE复合层的表面进行观察，观察到短轴长度超过2μm的PTFE 2次凝聚体，PTFE粒子的分散也不均匀。此外，也观察到气孔。
比较例4在由不锈钢(SUS 304)构成的栅网基体材料(尺寸30mm×370mm×厚度0.1mm)上进行刻蚀处理，从而制造多孔性板状基体材料。另外，通过在栅极上喷洒2个小时镀液温度90℃的30重量％氯化亚铁水溶液而进行刻蚀。刻蚀后，通过对栅极基体材料进行水洗及纯水清洗，从而制造出多孔性板状基体材料，并将其用作栅极。将在实施例2及比较例3～4中得到的栅极，与市场上销售的图像形成装置(商品名AR625，夏普株式会社制造)中的带电装置的栅极进行更换，从而制造包括本发明的带电装置的图像形成装置。利用该栅极、带电装置以及图像形成装置，实施以下试验。
放电试验作为苛刻的试验，在低湿条件(10％以下)下，在不使纸张通过的条件下进行老化测试。AR625是70张机，因此相当于24小时复印张数为(10万张)。在该测试中，感光体表面的带电电位初始设定为-630V。在使用实施例2的栅极时，在复印10万张后，半色调图像的画质仍然均匀，也未产生不均。在使用比较例3的栅极时，在复印10万张后发现了产生少量图像不均。在比较例4的情况下，在复印5万张的阶段，在半色调的图像上产生了白条纹、黑条纹等图像不良。此外，对使用实施例2及比较例3的栅极的情况，在图7中显示了感光体表面的带电电位不均(V)与印刷张数(复印张数)的关系。图7是表示感光体表面的带电电位不均(V)与印刷张数的关系的图表。在图7中，横轴的印刷张数(张)上的“K”表示“1000”。因此，在图7中印刷张数为0～10万张。从图7可知，在使用实施例2的栅极时，即使印刷10万张，带电电位不均的幅度也很小。与此相对，在使用比较例3的栅极时，从印刷4万张后开始带电电位不均的幅度变大。即，在实施例2中印刷10万张后的带电电位不均在30V以内，与此相对，在比较例3中印刷5万张时上升至45V，印刷10万张时达到了98V。
氮氧化物及锈的检测锈、氮氧化物的检测，通过用显微镜观察放电后的栅极表面而进行。在使用实施例2的栅极时，未发现生锈等。与此相对，在使用比较例4的栅极时，发现了生锈等。此外，通过使用实施例2及比较例3的栅极可知，具有作为镍PTFE复合层特征的表面平滑性，因而与比较例4的直接将不锈钢原料用作针状电极相比，具有来自空气中的灰尘等附着物少的特征，并且进行清洁时可简单地去除。
此外，可知在使用1次粒子直径为1μm的PTFE粒子的实施例2中，不存在超过镍PTFE复合层层厚的2倍的2次凝聚体，得到了无凝聚的良好分散状态。与此相对，在使用1次粒子直径为0.2μm的PTFE粒子的比较例3中，通过显微镜观察确认了PTFE粒子的显著凝聚。和粒子直径的2次方成比例的范德瓦耳斯力与微小粒子的凝聚力有关，根据这一点，从实施例2和比较例3的结果可知通过使用1次粒子直径在0.7μm以上的PTFE粒子，可以防止生成短轴长度超过镍PTFE复合层层厚的2倍的PTFE 2次凝聚体。
本发明在不脱离其思想或主要特征的前提下，可以通过其他各种方式实施。因此，上述实施方式不过是很多方式中的示例，本发明的范围是权利要求所示的范围，不受说明书正文的任何约束。进而，属于权利要求的范围的变形或变更都在本发明的范围内。
权利要求
1.一种带电装置，在包括感光体的电子照相方式的图像形成装置中，以面对感光体表面的方式进行安装，其特征在于，包括放电电极，具有多个尖锐状突起部，对感光体表面施加电压，从而使感光体表面带电；和栅极，被设在放电电极与感光体之间，对感光体表面的带电电位进行控制，在放电电极的至少一个面上，形成有含有聚四氟乙烯的2次凝聚体的含聚四氟乙烯镍层；并且包含在含聚四氟乙烯镍层中的聚四氟乙烯2次凝聚体的短轴长度，是含聚四氟乙烯镍层层厚的2倍以下。
2.根据权利要求1所述的带电装置，其特征在于，含聚四氟乙烯镍层形成在放电电极或镍层的表面上，该镍层形成在放电电极的表面上；由含聚四氟乙烯镍层覆盖的放电电极或镍层表面上的缺陷部分的短轴长度，是含聚四氟乙烯镍层层厚的2倍以下。
3.根据权利要求1所述的带电装置，其特征在于，含聚四氟乙烯镍层，通过无电解镀法形成。
4.根据权利要求1所述的带电装置，其特征在于，包含在含聚四氟乙烯镍层中的聚四氟乙烯的1次粒子直径在0.7μm以上。
5.根据权利要求1所述的带电装置，其特征在于，含聚四氟乙烯镍层的层厚大于聚四氟乙烯的1次粒子直径。
6.根据权利要求1所述的带电装置，其特征在于，在放电电极与含聚四氟乙烯镍层之间，还形成有镀镍层。
7.根据权利要求1所述的带电装置，其特征在于，含聚四氟乙烯镍层，含有镍和磷。
8.一种图像形成装置，其特征在于，包括感光体，在其表面上形成有静电图像；带电部，用于使感光体的表面带电；曝光部，向处于带电状态的感光体表面照射基于图像信息的信号光，从而形成静电图像；显影部，将色粉供给到感光体表面的静电图像上，从而形成色粉图像；转印部，将色粉图像转印到记录材料上；以及定影部，使转印到记录材料上的色粉图像定影，其中，带电部为权利要求1所述的带电装置。
9.根据权利要求8所述的图像形成装置，其特征在于，色粉含有作为添加剂的脱水性硅石。
10.根据权利要求8所述的图像形成装置，其特征在于，还包括清洁部，将色粉图像转印到记录材料上后，去除残留在感光体表面上的色粉，带电部，被配置在显影部或清洁部的铅垂方向下方。
11.一种带电装置，在包括感光体的电子照相方式的图像形成装置中，以面对感光体表面的方式进行安装，其特征在于，包括放电电极，具有多个尖锐状突起部，对感光体表面施加电压，从而使该表面带电；和栅极，被设在放电电极与感光体之间，包括多孔性板状基体材料、和形成在其表面的一部分或整个面上的含聚四氟乙烯镍层，并且包含在含聚四氟乙烯镍层中的聚四氟乙烯2次凝聚体的短轴长度，是含聚四氟乙烯镍层层厚的2倍以下。
12.根据权利要求11所述的带电装置，其特征在于，含聚四氟乙烯镍层形成在栅极或镍层的表面上，该镍层形成在栅极的表面上；由含聚四氟乙烯镍层覆盖的栅极或镍层表面上的缺陷部分的短轴长度，是含聚四氟乙烯镍层层厚的2倍以下。
13.根据权利要求11所述的带电装置，其特征在于，含聚四氟乙烯镍层，通过无电解镀法形成。
14.根据权利要求11所述的带电装置，其特征在于，包含在含聚四氟乙烯镍层中的聚四氟乙烯的1次粒子直径在0.7μm以上。
15.根据权利要求11所述的带电装置，其特征在于，含聚四氟乙烯镍层的层厚大于聚四氟乙烯的1次粒子直径。
16.根据权利要求11所述的带电装置，其特征在于，在多孔性板状基体材料与含聚四氟乙烯镍层之间，还形成有镀镍层。
17.根据权利要求11所述的带电装置，其特征在于，含聚四氟乙烯镍层，含有镍和磷。
18.根据权利要求11所述的带电装置，其特征在于，多孔性板状基体材料是多孔性不锈钢板或多孔性铜板。
19.一种图像形成装置，其特征在于，包括感光体，在其表面上形成有静电图像；带电部，用于使感光体的表面带电；曝光部，向处于带电状态的感光体表面照射基于图像信息的信号光，从而形成静电图像；显影部，将色粉供给到感光体表面的静电图像上，从而形成色粉图像；转印部，将色粉图像转印到记录材料上；以及定影部，使转印到记录材料上的色粉图像定影，其中，带电部为权利要求11所述的带电装置。
20.根据权利要求19所述的图像形成装置，其特征在于，色粉含有作为添加剂的脱水性硅石。
21.根据权利要求19所述的图像形成装置，其特征在于，还包括清洁部，将色粉图像转印到记录材料上后，去除残留在感光体表面上的色粉，带电部，被配置在显影部或清洁部的铅垂方向下方。
全文摘要
提供一种廉价的带电装置，具有高耐久性，不产生锈等，并且即使不论附着多少色粉等污染物质，也可以几乎不影响其带电电位的控制性能地将感光体的带电电位长时间地稳定控制在适当的范围内。带电装置(1)包括针状电极(2)；保持部件(3)；2个清洁部件(4a、4b)；支撑部件(5)；移动用部件(6)；防护罩(7)；以及栅极(8)。形成在针状电极(2)的表面上的含聚四氟乙烯镍层中所包含的聚四氟乙烯的2次凝聚体的短轴长度，在该镍层层厚的2倍以下。
文档编号G03G15/08GK101042552SQ20071008814
公开日2007年9月26日 申请日期2007年3月20日 优先权日2006年3月20日
发明者出口正信, 藤田庄一 申请人:夏普株式会社