(57)【要約】【課題】  コロナ放電により被帯電体を帯電する帯電器であって、低電圧で効率が良く、オゾン発生量が少ない帯電器及び該帯電器を有する画像記録装置を提供すること。【解決手段】  帯電器と被帯電体との間に電圧を印加し、コロナ放電により該被帯電体を帯電する帯電器であって、  突起を複数配設する櫛歯状帯電器又は列状に突起を有する鋸歯状帯電器であり、該突起の先端部分に導電性繊維を有することを特徴とする帯電器、  及び該帯電器を有する画像記録装置。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電器と被帯電体との間に電圧を印加し、コロナ放電により該被帯電体を帯電する帯電器であって、
突起が複数配設された櫛歯状帯電器であり、該突起の先端部分に導電性繊維を有することを特徴とする帯電器。
【請求項２】
帯電器と被帯電体との間に電圧を印加し、コロナ放電により該被帯電体を帯電する帯電器であって、
列状に突起を有する鋸歯状帯電器であり、該突起の先端部分に導電性繊維を有することを特徴とする帯電器。
【請求項３】
前記導電性繊維が、カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の帯電器。
【請求項４】
前記導電性繊維を保持する接着層を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の帯電器。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の帯電器を有することを特徴とする画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像記録装置に用いる帯電器に関し、特にオゾンの発生が少ない帯電器、及び該帯電器を有する画像記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被帯電体の表面を帯電させる帯電方式は、コロナ放電を行うコロトロン、スコロトロンが主流であったが、コロナ放電では空気中に電界をかけることから、オゾンやＮＯｘなどの有害物質を大量に発生する。また、帯電効率が低いために消費電力が多くなり、４〜６ｋＶの高圧電源を必要とする。近年の環境に対する配慮から、これらの点を改善することは急務であり、ローラ帯電方式へと移行されつつある。
【０００３】
ローラ帯電方式は、導電性ゴムローラーを被帯電体と接触させ、被帯電体と帯電ローラーの微小空隙で放電を起こし被帯電体表面を帯電させる方法であり、コロトロンと比較し１／１００〜１／５００程度にオゾン発生量が低減される（例えば、特許文献１〜特許文献３参照。）。しかしながら、ローラ帯電方式でも、感光体と帯電ローラとの微小空隙に電圧を加えてコロナ放電を起すことから、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に、発生したオゾンによって感光体が劣化しやすい。
【０００４】
そこで、オゾンを全く発生しない帯電方式が強く望まれ、最近では電荷注入方式が注目されている。電荷注入方式は、放電を起さず、接触型帯電器から直接に被帯電体に電荷を注入して被帯電体を帯電させる方式であり、原理的にオゾンは発生しない。電荷注入方式においては、接触型帯電器と感光体との接触抵抗や微小空間の容量が電荷を注入する際の注入速度に影響を与えるため、接触型帯電器と感光体との接触抵抗が低いほど良い。
【０００５】
そのため、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、全体に導電性を付与した高分子材料からなる導電性ゴムで帯電ローラを作製した接触型帯電器が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００６】
ところが、電荷注入方式においては、８０％ＲＨの高温下では有機感光体（以後ＯＰＣと略す）は十分な帯電電圧が得られるが、３０〜５０％ＲＨの温度下では印加電圧の半分までしか感光体が帯電されず、注入速度が遅いことが判明した。これは、感光体と帯電ローラの接触面積（ニップ幅）が小さいことと、帯電ローラを構成する導電性ゴムが十分に低抵抗化していないためと予想される。
【０００７】
また、低抵抗の導電性ゴムを得るには電荷移動錯体を多量にドーピングする必要があるが、そのドーピング量が多くなると、高分子自体のネットワークの柔軟性が減少し、導電性ゴムのゴム硬度が大きくなるため、適度なゴム硬度を維持しながら導電性ゴムを低抵抗化することは高分子材料の選択の点から容易ではないと予想される。
【０００８】
さらに、全体に導電性を付与した高分子材料からなる導電性ゴムでは、帯電電位が湿度に敏感であるため、環境を厳密に制御する必要があり、装置の構造が複雑になる。
【０００９】
他の電荷注入方式として、吸水性のスポンジローラを用いて感光体に電荷を注入する方法が提案されている（例えば、特許文献５参照。）。しかし、吸水性のスポンジローラを用いる場合、スポンジローラの含水率がローラ抵抗や電荷の注入速度に大きな影響を与えるので、スポンジローラからの水分蒸発によって帯電電位が変動する恐れがある。帯電電位の変動を抑えるためには、スポンジローラからの水分蒸発を長期に渡って厳密に制御する必要があり、接触帯電部材の構造が複雑となる。
【００１０】
更に、金属芯上に導電性繊維を植毛してなる帯電ブラシを用いる接触型帯電器において、導電性繊維をエッチング繊維ないし分割繊維にすることによって導電性繊維と感光体との接触面積を増加させ、電荷注入の速度を向上させる方法も提案されている（例えば、特許文献６参照。）。
ここに、エッチング繊維とは導電性繊維の成分の一部を薬液で溶解し、１本の導電性繊維を太さ方向で複数本に分割した繊維である。また、分割繊維とは加熱時における各部の熱収縮の差を利用し、１本の導電性繊維を太さ方向で分割した繊維である。これらの処理により形成したエッチング繊維ないし分割繊維を用いることにより、細い径の導電性繊維を用いたことになり、導電性繊維と感光体との接触面積を増加させることができる。
しかしながら、エッチング繊維ないし分割繊維とすると、分割された繊維の引っ張り強度は分割前の繊維と比較して、分割された分だけ小さくなる。その結果、導電性繊維は、感光体と接触した場合に切断しやすくなり、長期の使用では帯電電位のバラツキを起し、接触型帯電器の寿命を低下させる原因となり得る。逆に長寿命の接触型帯電器を得ようとすると、導電性繊維の分割数を多くできないため、導電性繊維と感光体との接触面積の著しい増加は期待できない。
【００１１】
また、導電性繊維として、カーボンナノチューブを用いる方法が提案されている（例えば、特許文献７参照。）。しかし、いずれにせよ接触型であるため、非接触型帯電器よりも寿命が短い。
【００１２】
接触型帯電器の別の構造として磁気ブラシが挙げられる。一般に、磁気ブラシは、磁性導電粒子の直径を大きくすると、マグネットロールからの規制力が大きくなり、帯電ブラシや帯電ブレード、帯電ローラよりも大きなニップ幅を形成できる。しかしながら、磁性導電粒子の直径が大きくなると、逆に感光体との接触面積が減少する。そのため、磁性導電粒子の大きさを制御することが重要となる。
磁性導電粒子の形状については、表面が平滑な磁性導電粒子と表面に凹凸のある磁性導電粒子とを混合したものを用いたり（例えば、特許文献８参照。）、２つの粒径分布を持つ磁性導電粒子を用いたりして（例えば、特許文献９参照。）、マグネットロールの規制力を維持し大きなニップ幅を確保しながら感光体と磁性導電粒子の接触面積を増加させる試みがなされている。
感光体との接触面積の増加に寄与する磁性導粒子は、用いた磁性導電粒子のうち凹凸のある磁性導電粒子と粒径の小さな磁性導電粒子だけであるので、磁性導電粒子と感光体との接触面積の著しい増加は期待できず、高速の画像記録装置においては十分な帯電電位が得えられにくかった。
【００１３】
このように、帯電方式ではオゾン発生の問題があり、帯電ローラ方式では、帯電方式に比べオゾンの発生量は減少するものの原理的にオゾン発生をゼロにはできない。また、帯電ローラ方式では帯電方式に比べ、はるかにオゾンの発生位置が被帯電体の近傍であるため、オゾンによる被帯電体の劣化が課題として残る。なお、電子写真技術を用いた画像形成装置から発生するオゾン量を規制することを目的とした規格が、国際連合をはじめとする各国，各種団体によって設定されている。例えば、ＵＬ規格，ＴＵＶ，ＢＡＭ規格等である。このようにオゾン発生量の低減は、必須の課題である。
また、電荷注入方式では、寿命が短い傾向にあり、かつ装置が複雑になりやすい。
これらの事実に加え、帯電の高速化が要求される高速の電子写真画像形成装置には、依然としてタングステンワイヤを用いたコロナ放電方式の帯電器が多く採用されている。
【００１４】
コロナ放電方式の帯電器において問題とされるオゾン発生を低減するため、コロナ放電電極のワイヤ径を小さくする方法が提案されている（例えば、特許文献１０及び特許文献１１参照。）これによれば、ワイヤ直径を従来の１／３〜１／５と細くすると、オゾン発生量を従来の５０％以下まで低減することが可能である。
しかし、このワイヤ径を小さくする手段でもオゾンは７ｐｐｍ程度発生するため、オゾン吸着材をハウスシールドなどに塗布しオゾンを吸着させたり、活性炭等を塗布したオゾンフィルターを取り付ける等のオゾン発生量に対する低減対策が必要である。この方法では、オゾン吸着材，オゾンフィルターの経年劣化によるオゾン吸着能力の低下という課題を抱えており、オゾン吸着材，オゾンフィルターの定期交換なしには、製品の環境衛生に対する信頼性を長期間維持できないという問題点や、ワイヤの細線化による寿命の低下といった問題点が存在する。
【００１５】
また、列状に多数の先端突起を有する鋸歯状帯電器や、鋭利な歯先を長さ方向によって複数配設した櫛歯状帯電器は、ワイヤ状帯電器に比べ、オゾン発生量を減少させることができる（例えば、特許文献１２及び特許文献１３参照。）。
ワイヤの表面にカーボンナノチューブなどの微小突起を設ける非接触型の帯電器も、オゾン発生量を低減させることができる（例えば、特許文献１４参照。）。
しかしながら、近年の環境問題への社会的対応や人体への影響を考慮すると、オゾン発生量の減少について、更なる改善が必要であった。
【特許文献１】特開平７−９２６１７号公報
【特許文献２】特開昭６４−７３３６５号公報
【特許文献３】特開昭６４−５４４７１号公報
【特許文献４】特開平６−７５４５９号公報
【特許文献５】特開平７−１４０７２９号公報
【特許文献６】特開平９−１０１６４９号公報
【特許文献７】特開２０００−３４７４７８号公報
【特許文献８】特開平８−６３５５号公報
【特許文献９】特開平８−６９１４９１号公報
【特許文献１０】特開平８−３００６９号公報
【特許文献１１】特開平９−１１４１９２号公報
【特許文献１２】特開昭６３−１５２７２号公報
【特許文献１３】特開２００２−３２８５０５号公報
【特許文献１４】特開２００２−２５８５８２号公報
【非特許文献１】香川、古川、新川ら、Ｊａｐａｎ Ｈａｒｄｃｏｐｙ  １９９２，ｐｐ２８７〜２９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記技術背景を鑑み、本発明の課題は、コロナ放電により被帯電体を帯電する帯電器であって、低電圧で効率が良く、オゾン発生量が少ない帯電器、及び該帯電器を有する画像記録装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
以下の発明によって前記課題を解決するに至った。すなわち、本発明は、
＜１＞  帯電器と被帯電体との間に電圧を印加し、コロナ放電により該被帯電体を帯電する帯電器であって、
突起が複数配設された櫛歯状帯電器であり、該突起の先端部分に導電性繊維を有することを特徴とする帯電器である。
【００１８】
＜２＞  帯電器と被帯電体との間に電圧を印加し、コロナ放電により該被帯電体を帯電する帯電器であって、
列状に突起を有する鋸歯状帯電器であり、該突起の先端部分に導電性繊維を有することを特徴とする帯電器である。
【００１９】
＜３＞  前記導電性繊維が、カーボンナノチューブであることを特徴とする前記＜１＞又は＜２＞に記載の帯電器である。
【００２０】
＜４＞  前記導電性繊維を保持する接着層を有することを特徴とする前記＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の帯電器である。
【００２１】
＜５＞  前記＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の帯電器を有することを特徴とする画像記録装置。
【００２２】
このように、突起が複数配設された櫛歯状帯電器や列状に突起を有する鋸歯状帯電器としたことにより、先端に強電界を成形でき、電子放出能を高めることが可能であるが、さらに、突起の先端部分に導電性繊維を有させることで、電子放出を極微小箇所に集中させて電子放出能をより高めることができる。よって、帯電電圧の低電圧化が可能となり、オゾン発生量を著しく抑えることができる。
特に、カーボンナノチューブはその形状、すなわち微細であるため先端の曲率半径が極めて小さくなることから、高い電子放出能を有するため、導電性繊維として用いると低電圧での帯電が可能となる。
また、導電性繊維を保持する接着層を有することで、強固な固着力により導電性繊維を保持できるだけでなく、安定した電子放出を実現できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によって、コロナ放電により被帯電体を帯電する帯電器であって、低電圧で効率が良く、オゾン発生量が少ない帯電器、及び該帯電器を有する画像記録装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
１．櫛歯状帯電器
図１は本発明の帯電器の一例を示す。図１の帯電器は、櫛歯状の形状を有する。ここで、櫛歯状とは、等間隔で配置された鋭利な歯先をその長さ方向に沿って複数配設したものをいう。櫛歯状帯電器については、米国特許第５，５２１，３８３号を参照できる。
【００２５】
櫛歯状帯電器１０は、複数個の櫛歯帯電電極１２と、絶縁基板１４と、複数個のチップ抵抗器１６と、共通電極１８とを含む。櫛歯帯電電極１２と共通電極１８は、絶縁基板１４に取付けられる。共通電極１８には、対応するチップ抵抗器１６を介して櫛歯帯電電極１２のそれぞれに接続される。
【００２６】
複数個の櫛歯帯電電極１２は、材質として特に限定されるものではなく、ステンレススチール（ＳＵＳ）、鉄、銅、アルミニウム、モリブデン、タンタル等の金属や、導電性を付与した炭素繊維，セラミックス等、及びりん青銅等の合金で形成される。好ましくは、りん青銅またはステンレスで形成する場合である。櫛歯帯電電極１２の肉厚は、約０．１ｍｍとすることができる。
【００２７】
櫛歯帯電電極１２は、例えば、ステンレス板やりん青銅板を、エッチング、プレス加工、放電加工、研削、又はレーザ処理することによって形成することができる。微細加工を施す場合にはエッチングにより形成することが好ましい。櫛歯帯電電極１２は、約１〜１０ｍｍのピッチｐで、絶縁基板１４上に配列されている。各櫛歯帯電電極１２の先端は、絶縁基板１４から突出しているが、その突出長さｄは、約０．５〜５ｍｍが好適である。
絶縁基板１４は、導電性基板に置き換えることも可能であるが、絶縁基板とすることで放電特性が安定化する。
【００２８】
図２は、櫛歯帯電電極１２の先端部分を拡大した図である。
櫛歯帯電電極１２の先端部分に導電性繊維２２を有する。本発明における先端部分とは、曲率Ｒを有する部分（図２の太線で示した部分）をいう。曲率Ｒは４０μｍ以下であることが好ましい。少なくとも先端部分に導電性繊維２２を有すれば、先端部分以外であって絶縁基板１４から突出している櫛歯帯電電極１２の部分に導電性繊維２２を有してもよい。
【００２９】
導電性繊維２２としては、カーボンナノチューブや導電性レーヨン、導電性ナイロン、導電性ポリエステル等、種々の高分子材料が使用できる。
レーヨン、ナイロン、ポリエステル等の繊維に導電性を与える方法としては、カーボンブラックや金属微粒子を高分子の中に分散させる方法もあるが、この方法は比抵抗値を制御することが難しいため、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高分子繊維全体に導電性を付与する方法が好ましい。後者の方法では、ポリアセチレン、ポリ−ρ−フェニレン、ポリピロール、ポリチオフェン等を用いることができる。
【００３０】
導電性繊維は５〜２０μｍの径で使用することが好ましく、植毛の密度としては５０〜３００本／ｍｍ2程度にするのが良い。
【００３１】
これら導電性繊維の中でも、電子放出能、剛性、摺動性、化学安定性等に優れていることから、カーボンナノチューブの使用が好適である
カーボンナノチューブには単層カーボンナノチューブと多層カーボンナノチューブが存在するが、本発明では単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブのいずれか一方又は両方を用いることができる。単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブともアスペクト比が非常に大きい極細の繊維形状を有する。
本発明で用いるカーボンナノチューブは、直径が０．１〜５００ｎｍ、より好ましくは０．５〜２００ｎｍ、長さが１〜１００μｍ、より好ましくは１０〜２０μｍ程度が好適であり、単繊維比抵抗で１×１０-2〜１×１０-5Ωｃｍ程度の導電性を有することが好ましい。
【００３２】
カーボンナノチューブは、シームレス構造であるため、非常に高い弾性率と、チューブの軸方向に対しての大きな引っ張り強度を有するため、先端部分に付着させる本発明に好適である。また、カーボンナノチューブは、極細の直径を持つため、歯先に密集して配置することが可能である。カーボンナノチューブを歯先に配置する場合、植毛の密度としては５０〜３００本／ｍｍ2程度、好ましくは、１００〜２００本／ｍｍ2程度にするのが良い。
なお、本発明に使用するカーボンナノチューブは、チューブの先端がカーボンの５員環などを含んで閉管していても、そのまま開管していても、どちらでも構わない。
更に導電量を向上（制御）する為に、異種物質を混合しても良い。例えば、カーボンナノチューブを複層とする場合、その中心部に、異種（金属）チューブを配置する例を図７に示す。また、カーボンナノチューブの炭素原子を異種元素に代変えさせる例を図８に示す。図８において、黒丸は炭素原子、四角は異種元素（金属など）、三角は異種元素（シリコンなど）を表す。
【００３３】
次に、カーボンナノチューブの作製法を述べる。
カーボンナノチューブは、レーザー蒸発法、プラズマＣＶＤ法、ＳｉＣ結晶の熱酸化法、アーク放電法等によって合成できる。
レーザー蒸発法は、減圧下の不活性なガス雰囲気中に、触媒となる金属（コバルトやニッケルなど）を含むグラファイトのターゲットを置き、レーザ照射を施して炭素を蒸発させ、冷却した針状物の上にカーボンナノチューブを成長させる方法である。アーク放電法は、炭素棒を電極に用いて、減圧下の不活性ガス雰囲気中においてアーク放電を施して、炭素棒の上にカーボンナノチューブを成長させる方法である。
単層カーボンナノチューブ、多層ナノチューブは、これらの製法の製造条件を調整・変更することで合成することが可能である。
【００３４】
本発明に用いるカーボンナノチューブは、上記いずれの方法によって作製されたものであってもよいが、アーク放電法は、Ｃ60フラーレンの大量合成法と認知されて以来、カーボンナノチューブの合成法にも転用され、広く用いられているため好適である。
【００３５】
合成後は種々の不純物が含まれるため、有機溶媒や界面活性剤が添加された水溶液に分散した後、遠心分離法や限外ろ過法によって高純度に精製することが好ましい。尚、カーボンナノチューブは一般的に炭素原子のみで構成されているが、構成原子の一部が他の原子、例えばＢ，Ｎ，Ｓｉ等で置換されていても、金属性、半導体性の導電性を持つ限り本発明に含まれる。また、カーボンナノチューブの中空チューブ内似たの原子、例えば金属原子やIII族、Ｖ族のドーパント等が封入されていても何ら構わない。
【００３６】
次に、カーボンナノチューブを植毛した櫛歯状帯電器１０の作製法の一例を述べる。
（１）静電植毛による方法
ステンレス板やりん青銅等板から形成した櫛形状板に導電性繊維２２を静電植毛によって植え付ける。静電植毛は、ギャップ２５ｍｍ〜３５ｍｍで、電圧１０，０００〜３０，０００Ｖを印加し、歯先に集中させることによって、選択部分的に櫛歯先端に導電性繊維２２を植毛できる。
【００３７】
静電植毛の前に、数μｍ〜数十μｍ厚の接着層を櫛歯状板に形成しておくことが好ましい。接着層は、めっき層とすることが好ましい。めっきは特に限定されるものでなく、銅、クロム、亜鉛、カドミウム、錫、鉄、鉛、及びこれらの合金を適用でき、鉛−錫合金めっき、錫−亜鉛合金めっき等が好適である。
静電植毛後、又は植毛と同時に、２００℃程度にめっき層を加熱することで、導電性繊維２２を櫛歯状板に固定することができる。その後、さらに銀、ニッケル、銅、または白金等を数μｍ厚でめっきしてもよい。
【００３８】
（２）導電性繊維をめっき浴に分散させめっきする方法
導電性繊維をニッケル浴に分散させて櫛歯状板の歯先を共析めっきし、導電性繊維を歯先に設ける。めっき中、めっき浴に超音波を印加し、導電性繊維の凝集を防止することも好適である。
めっきした櫛歯状板の歯先の表面をアルミナ研磨剤で機械研磨し、導電性繊維をさらに表面に突出させることは好適な方法である。
【００３９】
（３）金属微粒子から導電性繊維を形成する方法
導電性繊維の誘起材料である金属微粒子をニッケル浴に分散させて櫛歯状板の歯先を共析めっきし、その後、研磨により金属微粒子の一部を表面に露出させ、この金属微粒子から導電性繊維を形成する。
例えば、鉄微粒子をニッケル浴に分散し、櫛歯状板の歯先をめっきした後、研磨により鉄微粒子の一部を表面に露出させる。電気炉で囲んだＣＶＤ装置に、この櫛歯状板を挿入し、非活性ガスで置換して温度を上昇させた後に、アセチレンガスを導入し、鉄微粒子からカーボンナノチューブを成長させる。
【００４０】
いずれの方法で、櫛歯状板に導電性繊維を植え付けても良いが、櫛歯状板表面からの導電性繊維の突出状態が良好なことから、静電植毛の方法が好適である。
【００４１】
２．鋸歯状帯電器
図３は、本発明の帯電器の他の一例を示す。図３は、鋸歯状部材（鋸歯状電極）を有する帯電器の各部材の展開斜視図である。ここで、鋸歯状とは、列状に鋭利な歯先を複数有する形状のものをいう。例えば、等長の尖頭部を一定間隔（ピッチ）で複数有する電極板を有する帯電器である。
図３では、支持部材２４に形成した溝２８に鋸歯状電極２３を挿入して固定配置する鋸歯状帯電器２９を示している。また、支持部材２４の周囲の台部分２７に、グリッド電極が取り付けられる。サイドプレート２５と絶縁部材２６とは、支持部材２４を左右から挟むような位置に取り付けられる。絶縁部材２６を導電性基板に置き換えることも可能であるが、絶縁基板とすることで放電特性が安定化する。
【００４２】
鋸歯状電極２３の拡大斜視図を図３−１及び図３−２に示す。
図３−１の鋸歯状電極２３は、先端突起２３ａの部分が、厚み方向に若干角度を与えて、「く」の字状に折り曲げられている。図３−２の鋸歯状電極２３は、先端突起２３ａの部分を含め平板となっている。
先端突起２３ａは、等長の歯先を持ち、３〜５ｍｍ等の一定ピッチで複数配置される。鋸歯状電極３０は、材質として特に限定されるものではなく、ステンレススチール（ＳＵＳ）、鉄、銅、アルミニウム、モリブデン、タンタル等の金属や、導電性を付与した炭素繊維，セラミックス等、及びりん青銅等の合金で形成される。好ましくは、りん青銅またはステンレスで形成する場合である。鋸歯状電極２３の肉厚は、約０．０５〜０．３ｍｍ（０．１ｍｍ）とすることができる。
【００４３】
鋸歯状電極２３は、例えば、ステンレス板やりん青銅板を、エッチング、プレス加工、放電加工、研削、又はレーザ処理することによって形成することができる。微細加工を施す場合にはエッチングにより形成することが好ましい。
【００４４】
鋸歯状電極２３の先端部分は、上記櫛歯帯電電極１２の先端部分と同様、導電性繊維２２を有する。本発明における鋸歯状電極２３の先端部分とは、曲率Ｒを有する部分（図２参照。）をいう。曲率Ｒは４０μｍ以下であることが好ましい。少なくとも先端部分に導電性繊維２２を有すれば、先端部分以外の先端突起２３ａの部分に導電性繊維２２を有してもよい。
ここで、鋸歯状帯電器に用いることのできる導電性繊維２２、好適な導電性繊維２２、導電性繊維２２の合成方法、及び、導電性繊維２２を先端部分に有する帯電器の作製方法については、櫛歯状帯電器で説明したものと同様である。
【００４５】
３．電子写真装置
図４に櫛歯状帯電器１０又は鋸歯状帯電器２９を有する電子写真装置の概略の一例を示す。
電子写真装置は、作像体としての感光ドラム３０と、現像器３２と、転写シート３４と、定着器３６と、クリーナ３８と、消去ランプ４０と、帯電器としてのコロナ帯電システム４２と、転写器としてのコロナ帯電システム４４とを含む。
【００４６】
帯電器としてのコロナ帯電システム４２は、帯電器としてのコロナ帯電器４６と、シールドケース４８、グリッド電極５０と、高圧電源５２および５４とを含んでいる。帯電器としてのコロナ帯電システム４２のシールドケース４８は、感光ドラム３０に近接して配置され、例えば一側方が開放した矩形断面を有している。グリッド電極５０は、例えば、板厚０．１ｍｍのステンレス板をエッチング加工して作られたメッシュ幅１ｍｍの制御グリッドである。
【００４７】
転写器としてのコロナ帯電システム４４は、転写器としてのコロナ帯電器５６と、シールドケース５８と、高圧電源６０とを含んでいる。また、転写器としてのコロナ帯電システム４４のシールドケース５８は、例えば一側方が開放した矩形断面を有している。
【００４８】
帯電器としてのコロナ帯電器４６及び転写器としてのコロナ帯電器５６のいずれにも櫛歯状帯電器１０又は鋸歯状帯電器２９を用いることができる。但し、転写器としてのコロナ帯電システム４４は、グリッド電極を含まない。
【００４９】
感光ドラム３０は、基材としてアルミニウムのような導電性材料で形成されている。ドラム３０の外周面には、例えばＯＰＣ（有機感光体）の感光層が形成されていてもよい。感光ドラム３０は、ドラムの軸を中心として矢印Ａで示す方向に回転するように駆動されている。
【００５０】
共通電極１８又は鋸歯状電極２３に接するサイドプレート２５は、高圧電源５２に接続される。櫛歯帯電電極１２又は鋸歯状電極２３に高圧電源５２から電圧を印加することによって、櫛歯帯電電極１２又は鋸歯状電極２３の先端部分に存在する導電性繊維２２からコロナ電荷が生成され、感光ドラム３０の表面を帯電する。鋭利な歯先に極細の導電性繊維が存在するため、放電部位が鋭利な歯先の更に極微小部分に集中することで、放電開始電圧が格段に引き下がり、放電電流を大幅に増加させることができる。
【００５１】
グリッド電極５０は、コロナ帯電器４６と感光ドラム３０との間に配置され、例えば約−９００Ｖの電圧が高圧電源５４から印加される。グリッド電極５０は、感光ドラム３０の静電電位が規定の電位（例えば、約−９００Ｖ）となるように制御される。
【００５２】
帯電器としてのコロナ帯電器４６により感光ドラム３０の表面が規定の電位に帯電された後、矢印６２で示す露光により静電潜像が感光ドラム３０の表面に形成される。そして、この静電潜像は現像器３２により現像される。
【００５３】
トナーＴにより形成される画像が転写器としてのコロナ帯電器５６へ向かって送られると、感光ドラム３０の移動に合わせて、転写シート３４が矢印Ｂの方向に転写器としてのコロナ帯電器５６に向かって送られる。
【００５４】
転写器としてのコロナ帯電器５６は、転写シート３４の裏面を帯電することによって感光ドラム３０上のトナー像を転写シート３４に転写するものである。トナー像が転写された転写シート３４は、定着器３６に送られる。一方、感光ドラム３０に残ったトナーＴはクリーナ３８により除去され、感光ドラム３０の残留電荷は消去ランプ４０により除去される。その後、感光ドラム３０は、再び帯電器としてのコロナ帯電器４６により帯電され、次の作像プロセスを準備する。
【００５５】
図４では、帯電器としてのコロナ帯電器４６及び転写器としてのコロナ帯電器５６は、それぞれシールドケース４８及び５８内に１つずつ挿入された形となっているが、コロナ帯電位をそれぞれ２つ又はそれ以上を並設してもよい。
【００５６】
図５は、感光ドラム３０を帯電する改良コロナカートリッジ７０の実施形態を示している。このコロナカートリッジ７０は、帯電器としてのコロナ帯電器４６の複数個と、シールドケース４８と、グリッド電極５０と、高圧電源５２および５４（図４に図示）と、シャフト７２とを含んでいる。
【００５７】
シールドケース４８は、一側方が開放した矩形断面を有し、感光ドラム３０と共に動作するように電子的に接続されるコロナ帯電器４６の一つは、矩形状のシールドケース４８の内部に配置され、支持されている。コロナ帯電器４６は、上記櫛歯状帯電器１０又は鋸歯状帯電器２９を用いることができる。グリッド電極５０は、電子的に接続されるコロナ帯電器 ４６と感光ドラム３０との間に配置されており、感光ドラム３０の静電電位を規定の電位となるよう制御している。
【００５８】
シャフト７２は、十字形、星形またはその他放射形対称形状を取り、必要に応じて引き上げ、回転させることが可能となっている。このシャフト７２には、複数のコロナ帯電器４６が配置されて取付けられている。
【００５９】
センサ７４は、コロナ帯電器４６と電子的に接続可能であり、この電子的に接続されるコロナ帯電器４６のコロナ機能の劣化を検出するものである。このセンサ７４は、感光ドラム３０に近接して配置され、かつ電子的に接続されるコロナ帯電器４６と現像器３２との間に配置されている。コロナ機能の劣化を検出するために使用されるセンサ７４は公知の技術を適用できる。例えば、センサ７４は、感光体電圧を連続的に監視する静電電圧計（ＥＶＭ）とし、プロセッサ７６およびソフトウェア７８と併用して、電子的に接続されるコロナ帯電器４６の交換時期を計算する。
【００６０】
電子的に接続されるコロナ帯電器４６が大幅に劣化し、コロナ機能が所定のしきい値以下に低下したことが検出されると、プロセッサ７６は、カム（図示せず）およびギア８０における適当な運動をモータ８２に促すことで、未使用のコロナ帯電器４６を担持したシャフト７２がカムにより引き上げられ、かつギア８０により回転し、未使用の櫛歯状コロナ帯電器４６の１個をシールドケース４８に挿入するため、複写等を継続できる。
【００６１】
図６は、感光ドラム３０を帯電するコロナカートリッジ９０の別の実施形態を示している。このコロナカートリッジ９０は、帯電器としてのコロナ帯電器４６と、シールドケース４８と、グリッド電極５０と、高圧電源５２および５４（以上、図５に図示せず）と、ディスペンサ９２と、複数個のコロナ帯電器４６とを含んでいる。
【００６２】
シールドケース４８は、一側方が開放した矩形断面を有し、感光ドラム３０と共に動作するように電子的に接続されるコロナ帯電器４６は、矩形状のシールドケース４８の内部に配置され、支持されている。コロナ帯電器４６は、上記櫛歯状帯電器１０又は鋸歯状帯電器２９を用いることができる。グリッド電極５０は、電子的に接続されるコロナ帯電器４６と感光ドラム３０との間に配置され、感光ドラム３０の静電電位を規定の電位となるように制御されている。
【００６３】
ディスペンサ９２は、シールドケース４８の真上に配置され、電子的に接続されていないコロナ帯電器４６を格納している。センサ７４は、コロナ帯電器４６と電子的に接続可能であり、この電子的に接続されるコロナ帯電器４６のコロナ機能の劣化を検出するものである。センサ７４は、感光ドラム３０に近接して配置され、かつ電子的に接続されるコロナ帯電器４６と現像器３２との間に配置されている。
【００６４】
図５に示す実施形態と同様に、電子的に接続されるコロナ帯電器４６が大幅に劣化したと検出されると、コロナ帯電器４６は、シールドケース４８から自動的に引き上げられ、例えば、ディスペンサ９２の左端に移動させられる。ディスペンサ９２は、例えば左方向にシフトし、例えばディスペンサ９２の右端に配置された未使用のコロナ帯電器４６の１個をシールドケース４８に挿入して、これを動作するために電子的に接続される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の櫛歯状帯電器の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の櫛歯状帯電器の歯先を拡大した図である。
【図３】本発明の鋸歯状帯電器の一例を示す斜視図である。
【図３−１】本発明の鋸歯状帯電器の鋸歯状電極について一例を示す斜視図である。
【図３−２】本発明の鋸歯状帯電器の鋸歯状電極について他の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の帯電器を備える電子写真装置の一例を示す概略図である。
【図５】本発明の帯電器を有する帯電システムの一例を示す簡略図である。
【図６】本発明の帯電器を有する帯電システムの他の一例を示す簡略図である。
【図７】本発明にかかる複層カーボンナノチューブの中心部に、異種（金属）を配置する一例図である。
【図８】本発明にかかるカーボンナノチューブの炭素原子を異種元素に代変えさせる一例例である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  櫛歯状帯電器
１２  櫛歯帯電電極
１４  絶縁基板
１６  チップ抵抗器
１８  共通電極
２２  導電性繊維
２３  鋸歯状電極
２３ａ  先端突起
２４  支持部材
２５  サイドプレート
２６  絶縁部材
２７  台部分
２８  溝
２９  鋸歯状帯電器
３０  感光ドラム
３２  現像器
３４  転写シート
３６  定着器
３８  クリーナ
４０  消去ランプ
４２  帯電器としてのコロナ帯電システム
４４  転写器としてのコロナ帯電システム
４６  帯電器としてのコロナ帯電器
４８  シールドケース
５０  グリッド電極
５２，５４  高圧電源
５６  転写器としてのコロナ帯電器
５８  シールドケース
６０  高圧電源
７０  改良コロナカートリッジ
７２  シャフト
７４  センサ
７６  プロセッサ
７８  ソフトウェア
８０  ギア
８２  モータ
９０  コロナカートリッジ
９２  ディスペンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図７】
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