(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺擦帯電部材を備え、該摺擦帯電部材を被帯電体の表面に摺擦接触させながら、該被帯電体・摺擦帯電部材間に電位差を印加することによって、前記被帯電体を所定の表面電位に帯電させる接触型帯電器を製造する方法であって、基材樹脂とカーボンナノチューブを混合し、該混合物を所定形状に成形し、該成形物を延伸処理して導電性樹脂成形物とした後、該導電性樹脂成形物を支持体に貼り付け、該導電性樹脂成形物を機械研磨および／または裁断することにより、前記カーボンナノチューブの長手方向の一部を前記導電性樹脂成形物外に突出させて前記摺擦帯電部材として設けることを特徴とする接触型帯電器の製造方法。
【請求項２】
摺擦帯電部材を備え、該摺擦帯電部材を被帯電体の表面に摺擦接触させながら、該被帯電体・摺擦帯電部材間に電位差を印加することによって、前記被帯電体を所定の表面電位に帯電させる接触型帯電器を製造する方法であって、基材樹脂とカーボンナノチューブを混合し、該混合物を所定形状に成形し、該成形物を延伸処理して導電性樹脂成形物とし、該導電性樹脂成形物を機械研磨および／または裁断することにより、前記カーボンナノチューブの長手方向の一部を前記導電性樹脂成形物外に突出させた後、これを支持体に、前記摺擦帯電部材として設けることを特徴とする接触型帯電器の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法によって得られた帯電器が帯電ローラーであることを特徴とする接触型帯電器。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の方法によって得られた帯電器が帯電ブレードであることを特徴とする接触型帯電器。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の方法によって得られた帯電器が帯電ベルトであることを特徴とする接触型帯電器。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の方法によって得られた帯電器が帯電ブラシであることを特徴とする接触型帯電器。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれかに記載の接触型帯電器を用いて被帯電体を所定の表面電位に帯電させることを特徴とする帯電方法。
【請求項８】
請求項３〜６のいずれかに記載の接触型帯電器を備えたことを特徴とする画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は接触型帯電器の製造方法、該方法によって得られる接触型帯電器、該接触型帯電器を用いる帯電方法および、この接触型帯電器を搭載した複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の帯電方式はコロナ放電を用いたコロトロン、スコロトロンが主流であった。しかし、コロナ放電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ことや、消費電力が多いといった欠点があった。したがって、近年の環境に対する配慮から、環境への影響の少ないローラー帯電へと移行しつつある。
【０００３】
ローラー帯電とは、その帯電ローラー（導電性ゴムローラー）を感光体と接触させ、感光体・帯電ローラー間の微小空隙で放電を起こして感光体表面を帯電させる方法であり、この方法により、コロトロンと比較しオゾン発生量が著しく低減（１／１００〜１／５００に低減）されている。
【０００４】
しかしながら、帯電ローラーも感光体・帯電ローラー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量をゼロにすることはできない。また、感光体の劣化はコロトロンと同程度か、又はこれよりも悪化する傾向にある。そこで、オゾンが全く発生せず、かつ感光体の劣化の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。
【０００５】
電荷注入方式とは放電を起こさないで、接触型帯電器から直接電荷を感光層に注入する方法で、原理的にオゾンは発生せず、感光体の劣化も少ないことが予想される。
【０００６】
電荷注入においては，接触型帯電器と感光体との接触抵抗が電荷を注入する際の注入速度に影響を与えるため、接触抵抗は低いほど良いと考えられる。そのため特開平６−７５４５９号公報に記載の技術では、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ーを作製している。
【０００７】
しかしながら香川、古川、新川らによるＪａｐａｎ  Ｈａｒｄｃｏｐｙ‘９２、ｐｐ．２８７〜２９０には、８０％ＲＨの高湿下では有機感光体（以後ＯＰＣと略す）は十分な帯電電圧が得られるが、３０〜５０％ＲＨの湿度下では印加電圧の半分までしか帯電されず、注入速度が遅いことが報告されている。しかし、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考えらえる。
【０００８】
一方、特開平７−１４０７２９号公報に記載の技術では、吸水性のスポンジローラーを用いて感光体に電荷を注入している。吸水性のスポンジローラーを用いる場合、ローラーの含水率がローラー抵抗や電荷の注入速度に大きな影響を与えるので、ローラー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、ローラー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、接触型帯電器の構造が複雑になり、安価に製造することができない。
【０００９】
また、特開平９−１０１６４９号公報には、帯電ブラシの導電性繊維をエッチング繊維または分割繊維とすることによって、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ことが提案されている。導電性繊維をエッチング繊維または分割繊維としたことで、実質的により細い径の導電性繊維を用いたことになり、感光体との接触面積を増加することができる。しかしながら、分割された繊維の引張り強度は分割前の導電性繊維と比較し、分割された分だけ低くなる。その結果、感光体と接触した場合、分割された繊維は切断しやすくなり、長期の使用では帯電電位のバラツキを起こし、接触型帯電器の寿命を低下させる原因となってしまう。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接触面積の大幅な増加は期待できず、電荷注入速度向上の著しい改善はできない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術の上記問題点に鑑みなされたもので、その第１の目的は、低電圧で被帯電体に十分、かつ均一な帯電電圧を与えることができ、オゾンやＮＯX が発生せず、初期特性が長期間にわたって維持され、かつ被帯電体に機械的ダメージを与えにくい接触型帯電器を安価に製造することのできる方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、上記製造方法によって得られる接触型帯電器を提供すること、第３の目的は、この接触型帯電器を用いる帯電方法を提供すること、第４の目的は、この接触型帯電器を備えた画像記録装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の接触型帯電器の製造方法は、摺擦帯電部材を備え、該摺擦帯電部材を被帯電体の表面に摺擦接触させながら、該被帯電体・摺擦帯電部材間に電位差を印加することによって、前記被帯電体を所定の表面電位に帯電させる接触型帯電器を製造する方法であって、基材樹脂とカーボンナノチューブを混合し、該混合物を所定形状に成形し、該成形物を延伸処理して導電性樹脂成形物とした後、該導電性樹脂成形物を支持体に貼り付け、該導電性樹脂成形物を機械研磨および／または裁断することにより、前記カーボンナノチューブの長手方向の一部を前記導電性樹脂成形物外に突出させて前記摺擦帯電部材として設けることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の接触型帯電器の製造方法は、摺擦帯電部材を備え、該摺擦帯電部材を被帯電体の表面に摺擦接触させながら、該被帯電体・摺擦帯電部材間に電位差を印加することによって、前記被帯電体を所定の表面電位に帯電させる接触型帯電器を製造する方法であって、基材樹脂とカーボンナノチューブを混合し、該混合物を所定形状に成形し、該成形物を延伸処理して導電性樹脂成形物とし、該導電性樹脂成形物を機械研磨および／または裁断することにより、前記カーボンナノチューブの長手方向の一部を前記導電性樹脂成形物外に突出させた後、これを支持体に、前記摺擦帯電部材として設けることを特徴とする。
【００１３】
本発明の接触型帯電器の製造方法においては、前記導電性樹脂成形物をフィルム状またはシート状とすることができる。
【００１４】
本発明の接触型帯電器の製造方法においては、前記導電性樹脂成形物を繊維状とすることができる。
【００１５】
接触型帯電器は、請求項１又は２に記載の方法によって得ることができる。
【００１６】
請求項３記載の接触型帯電器は、請求項１又は２に記載の方法によって得られた帯電器が帯電ローラーであることを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の接触型帯電器は、請求項１又は２に記載の方法によって得られた帯電器が帯電ブレードであることを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の接触型帯電器は、請求項１又は２に記載の方法によって得られた帯電器が帯電ベルトであることを特徴とする。
【００１９】
請求項６記載の接触型帯電器は、請求項１又は２に記載の方法によって得られた帯電器が帯電ブラシであることを特徴とする。
【００２０】
請求項７記載の帯電方法は、請求項３〜６のいずれかに記載の接触型帯電器を用いて被帯電体を所定の表面電位に帯電させることを特徴とする。
【００２１】
請求項８記載の画像記録装置は、請求項３〜６のいずれかに記載の接触型帯電器を備えたことを特徴とする。
【００２２】
本発明の接触型帯電器の製造方法によれば、基材樹脂とカーボンナノチューブを混合し、この混合物を成形・延伸することで、カーボンナノチューブを配列（配向）させて構成した摺擦帯電部材を備える接触型帯電器を容易に、かつ低コストで提供することができる。
【００２３】
また、この方法で得られる接触型帯電器は、低電圧動作が可能で、かつ接触抵抗を低減できるため短時間で十分な帯電電圧を被帯電体に与えることができる。しかもカーボンナノチューブは、化学的・機械的に安定で導電性の接点の安定性が高いため環境による変動が少なく、十分な強度をもつ。
【００２４】
さらに、本発明の接触型帯電器によれば、オゾンやＮＯX の発生を抑え、帯電ムラをなくすことができ、摺動性（自己潤滑性）が高いため被帯電体に傷をつけるなどの不具合が少なくなる。また本発明の接触型帯電器は、除電についても同様の効果を持つものである。
【００２５】
カーボンナノチューブは、グラファイト状炭素原子面を丸めた円筒の１個または数個〜数十個が、入れ子状に配列した繊維状構造を有し、その直径がナノメートルオーダーのきわめて微細な物質である。カーボンナノチューブは、その構造によって金属から半導体までの幅広い電気特性を持つ。また、微小でありながな表面積が大きい、アスペクト比（長さ／直径比）が大きい、中空であるといった独特の形状を有する。さらに、形状に由来する特殊な特性をもつことから、新しい炭素材料として産業上への種々の応用が期待されている。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あり、グラファイト状炭素原子面を丸めた円筒が１個のものを単層カーボンナノチューブ、複数個のものを多層カーボンナノチューブという。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明の範囲はこの実施例により限定されるものではない。
＜実施例１＞
本発明に係る接触型帯電器の製造方法では、基材樹脂とカーボンナノチューブとを混合し、該混合物を所定形状に成形し、次いで該成形物を延伸処理して導電性樹脂成形物とした後、該導電性樹脂成形物を支持体に前記摺擦帯電部材として設ける。そこでまず、上記導電性樹脂成形物の作製方法、および上記成形物の延伸処理によるカーボンナノチューブの配列（配向）について図１をもとに説明する。
【００２７】
まず、公知技術によってカーボンナノチューブを作製した。雰囲気ガスにヘリウムを用い、５００Ｔｏｒｒ（６．６５×１０4 Ｐａ）の圧力で陽極、陰極ともグラファイト棒を用いたＤＣアーク放電法により合成した。電流量は約１００Ａで、電極径は１ｃｍ、電極間距離は約１ｍｍとした。その結果、陰極の先端に約１ｃｍ径の円柱状堆積物が生成し、多層カーボンナノチューブが束になったものが観察された。合成後の多層カーボンナノチューブには種々の不純物が含まれるため、これを有機溶媒や、界面活性剤が添加された水溶液に分散させた後、遠心分離法や限外ろ過法によって高純度に精製した。
【００２８】
精製した多層カーボンナノチューブを、粉末状のポリエチレン（融点１２０℃）と混合し、ポリエチレンの融点以上（１４０℃）に加熱し、融解・均一分散を行い、これをフィルムに成形した。このフィルムをポリエチレンのガラス転移温度以上、融点以下の温度（１００℃）に加熱しながら一方向に引っ張ることで、フィルムの延伸処理を行った（１軸延伸）。延伸処理することによって、カーボンナノチューブの長手方向が延伸方向に揃うようになる。図１（ａ）は、延伸処理前のフィルム（基材樹脂１０２、すなわちポリエチレン）におけるカーボンナノチューブ１０１の配列状態を、図１（ｂ）は延伸処理後のフィルムにおけるカーボンナノチューブ１０１の配列状態をそれぞれ示す模式図である。
なお、図１（ｂ）の「摺動方向Ａ」および「摺動方向Ｂ」は、被帯電体（図略）に対する摺擦帯電部材の摺擦接触方向の具体例を示すもので、上記延伸処理後のフィルムを用いた摺擦帯電部材によれば、摺動方向Ａ，Ｂのどちらにしても、優れた帯電結果が得られる効果がある。
【００２９】
フィルムの延伸率（％）
＝［（延伸後のフィルム長さ）／（延伸前のフィルム長さ）］×１００
と定義し、図２に示す延伸方向とカーボンナノチューブ１０１の長手方向のなす角をθとして、フィルム中のカーボンナノチューブの配列の程度を示すパラメータＳ（オーダーパラメーター）を
Ｓ＝（１／２）＜３ｃｏｓ2 θ−１＞  ……（＜＞は、統計平均を示す）。
と定義すると、図１（ａ）のような延伸処理をしない場合、配列はランダムで、その時のオーダーパラメーターＳは０であり、全てのカーボンナノチューブが延伸方向と一致した場合にはＳ＝１となる。
【００３０】
図３に示すように、延伸率を大きくするに従いオーダーパラメーターＳが増大し、やがて飽和する。したがって安定した配列、ひいては特性が安定した帯電器を作製するには、上記Ｓが飽和した範囲の延伸率を用いることが好ましい。
【００３１】
図４は帯電ローラー４０１の構造および、これによるＯＰＣ４０５の帯電方法を示す模式図である。この帯電ローラー４０１の作製では、直径１０ｍｍのＳＵＳ金属芯４０４の外周面を、カーボンブラックを分散させた厚さ５ｍｍの導電性シリコーンゴム４０３で被覆し、その表面に、上記カーボンナノチューブを含むポリエチレンフィルムの延伸物（延伸フィルム）４０２を貼り付けた。この場合、フィルムの延伸方向Ｃを帯電ローラー４０１の回転方向に直交させた。
【００３２】
さらに、延伸フィルム４０２の表面を、粒径３μｍのアルミナ砥粒等により研磨することにより、カーボンナノチューブの長手方向の一部をローラー表面から突出させて帯電ローラー４０１とした。なお、この実施例１では、上記延伸フィルム４０２が上記摺擦帯電部材に、上記金属芯４０４が支持体にそれぞれ該当する。また、延伸フィルム４０２の抵抗範囲は、ピンホール対策から１０2 〜１０10Ω・ｃｍに制御することが好ましく、そのため、延伸フィルム４０２のカーボンナノチューブ配合率は４ｗｔ％とした。
【００３３】
一方、ＯＰＣ４０５を公知技術によって作製した。すなわち、Ａｌ基体４０７上に、酸化チタン微粒子からなるホール注入阻止層をディップコート法により厚さ５μｍで形成し、その上に電荷発生層と電荷輸送層が積層する有機感光層４０６を形成した。
【００３４】
回転周速２５０ｍｍ／ｓのＯＰＣ４０５の有機感光層４０６に、上記帯電ローラー４０１をニップ幅２ｍｍで接触させて従動回転させることにより帯電を行った。この場合、直流電源４０８により延伸フィルム４０２・有機感光層４０６間に−５００Ｖの電位差を印加した。その結果、−４４０Ｖの表面電位が測定され、帯電ローラー４０１が十分な帯電能力を持つことが確認された。また、カスケード現像によりムラのない帯電が確認され、さらに、連続的に帯電したところ、ＮＯX は殆ど検出されなかった。また、上記のように延伸した樹脂フィルムによりカーボンナノチューブを保持したことで感光体の機械的ダメージが、カーボンナノチューブのないフィルムに比べて格段に低下し、また単に樹脂でカーボンナノチューブを保持（未延伸樹脂フィルムで保持）した場合よりも軽減されることが判った。
【００３５】
この実施例１では、カーボンナノチューブとして多層カーボンナノチューブを用いたが、単層カーボンナノチューブを用いることもできる。また、これらのカーボンナノチューブは開管、閉管のどちらにしても、本発明の所期の目的が達成される。
【００３６】
また、カーボンナノチューブの製造ではＤＣアーク放電法を用いたが、他の方法として、（１）ベンゼン、エチレン、アセチレン等の炭化水素を、Ｈ2 ガスをキャリアガスとして流過させながら１０００〜１５００℃で熱分解する多層カーボンナノチューブの作製方法、（２）グラファイトにＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｌａ，Ｙ等の金属触媒を混合したコンポジット棒を陽極として用い、陰極としてグラファイト棒を用い、１００〜７００Ｔｏｒｒ（１．３３×１０4 〜９．３１×１０4 Ｐａ）のＨｅまたはＨ2 雰囲気でのアーク放電により合成する単層カーボンナノチューブの作製方法、（３）前記のコンポジット棒を電気炉中で１０００〜１４００℃に加熱し、５００Ｔｏｒｒ（６．６５×１０4 Ｐａ）のＡｒ雰囲気で、Ｎｄ：ＹＡＧパルスレーザーを照射する単層カーボンナノチューブの作製方法など、公知の方法が採用できる。
【００３７】
また、延伸する樹脂としてポリエチレンを用いたが、ポリテレフタル酸エチレン（ＰＥＴ）やポリテレフタル酸ブチレン（ＰＢＴ）などのポリエステル、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリウレタン、エチレン−ビニルアルコール共重合体など、加熱や溶媒によって軟化する種々の樹脂を採用することができる。
【００３８】
さらに、上記帯電ローラー４０１では、金属芯４０４上に樹脂導通部分を２重構造で設けたが、カーボンナノチューブを含む樹脂単層でも良いし、３層以上の多層構造としても良い。また抵抗のコントロールは、カーボンナノチューブ単体だけではなく、金属フィラーやカーボンブラック、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併用することもできる。
【００３９】
さらに、カーボンナノチューブを延伸樹脂表面から突出させる方法として研磨を用いたが、化学的な薬液による方法やドライエッチング、アッシングなどを用いることもできる。また、ＯＰＣを用いる負帯電を示したが、これに限定されるわけではなく、Ｓｅ系やａ−Ｓｉ、ＺｎＯ等の無機感光体や、その他の被帯電体および正帯電にも、同じ帯電器が使用できる。また、電圧として直流電圧を印加したが、交流との重畳でも何ら問題ない。
【００４０】
また、フィルムの延伸方向を帯電ローラー４０１の回転方向に直交させたが、平行の場合には、より固体潤滑材の機能が発揮され、摩擦が小さく、０°を超え９０°未満の角度をつけた場合でも、十分な帯電電位と、ムラのない帯電結果が得られる。さらに、ＯＰＣ（被帯電体）を駆動ローラー、帯電ローラーを従動ローラーとしたが、帯電時間を長くして更に十分な帯電電位を与えるために帯電ローラーを駆動ローラー、ＯＰＣを従動ローラーとすることもできる。
【００４１】
＜実施例２＞
図５は帯電ブレード（ブレード型接触帯電器）の構造およびその製造方法を示す模式図である。図５（ａ）に示すように、実施例１と同様の方法で、延伸によってカーボンナノチューブ５０１を配列させた延伸シート５０２（ポリエチレンシート：厚さ０．４ｍｍ）を成形した。カーボンナノチューブ５０１の配合分散量は４ｗｔ％とした。このシート５０２を図５（ａ）のように５層積層し、貼り合わせた後、カーボンナノチューブ５０１の配列方向（延伸方向）に垂直に裁断することにより、図５（ｂ）のように、カーボンナノチューブ５０１の長手方向の一部を裁断面５０４から、これに垂直に突出させた。この積層裁断物をＳＵＳ基体５０６に導電性接着剤を用いて貼り付け、裁断面５０４を実施例１と同様にして研磨することにより、カーボンナノチューブの配列が上記裁断で一部失われているダメージ層を取り除いた。この研磨によって、図５（ｃ）に示すように、内部のカーボンナノチューブ５０１が、帯電ブレード５００の帯電面５０７から垂直に突出した。
【００４２】
上記帯電ブレード５００を、実施例１と同じようして作製したＯＰＣに接触させて帯電を行った。帯電ブレード５００のニップ幅は２ｍｍとした。−５００Ｖの直流電圧を印加し、ＯＰＣの回転周速を２００ｍｍ／ｓとしたときの表面電位は−４６０Ｖであり、十分な帯電能力を持つことが確認された。また、カスケード現像によりムラのない帯電が確認された。さらに、連続的に帯電したところ、オゾンやＮＯX は殆ど検出されなかった。また、帯電ブレード５００の摩擦係数は、カーボンナノチューブのないブレードの１／２〜１／１０に低減しており、カーボンナノチューブを単に樹脂で保持した場合よりも更に小さくなっており、感光体の機械的ダメージも軽減されていることが判った。
【００４３】
実施例２では、延伸によってカーボンナノチューブを配列させた樹脂シートを複数枚積層したが、単層でも（上記樹脂シートを１枚用いる）何ら問題ない。また、カーボンナノチューブの配列方向が帯電面５０７に垂直の場合を示したが、カーボンナノチューブの配列面が帯電面内にあるように、かつ、その配列方向をＯＰＣの回転方向に垂直または平行にした場合や、カーボンナノチューブの配列方向とＯＰＣの回転方向のなす角を０°を超え、９０°未満とした場合でも十分な帯電電位が得られ、帯電ムラのないことが判った。
【００４４】
＜実施例３＞
図６は、帯電ブラシ（ブラシ型接触帯電器）の要部である帯電ブラシ本体を構成する、延伸処理後の導電性繊維６０２（ブラシの毛）を示す模式図である。この帯電ブラシの製造方法について説明する。まず公知技術によって単層カーボンナノチューブを作製した。ここでは、陽極としてグラファイトにＦｅ−Ｎｉ金属触媒を混合したコンポジット棒を、陰極としてグラファイト棒をそれぞれ用い、５００Ｔｏｒｒ（６．６５×１０4 Ｐａ）のＨｅ雰囲気でのアーク放電により、単層カーボンナノチューブを作製した。この単層カーボンナノチューブを遠心分離法及び限外ろ過を用いて精製した。この単層カーボンナノチューブをナイロン樹脂に分散（分散量は４ｗｔ％）させて溶融紡糸した後、延伸処理することにより、延伸導電性繊維を得た。
【００４５】
この延伸導電性繊維をウレタンのパッドで挟んで１〜５００ｇ／ｃｍ2 の荷重を印加し、その間に粒径１μｍのアルミナを供給し、上記延伸繊維を片側から引き出して表面を機械的に研磨し、カーボンナノチューブを繊維表面から突出させた。この対角線に配置したウレタンパッドを２段直交するように配置し、繊維の表面全てでカーボンナノチューブが突出するようにした。その結果図６に示すように、分散したカーボンナノチューブ６０１が延伸導電性繊維６０２の延伸方向に配向した。なお、荷重や引出し速度等によっては１段でも良いし、複数段でも良い。
【００４６】
ここでは溶融紡糸を用いたが、乾式紡糸や湿式紡糸、エマルション紡糸、ゲル紡糸、急速加熱紡糸などを採用することもできる。また、紡糸と延伸を２工程で行ったが、（１）紡糸と延伸を連続して行う直延法、（２）紡糸時の速度を速くすることにより半延伸状態の半延伸糸（ＰＯＹ：Partially  Oriented Yarn) を得た後、延伸する方法、（３）超高速紡糸で紡糸と延伸を１工程で同時に行う方法を用いることもできる。さらに、これら紡糸・延伸・研磨工程を一貫プロセスとしても良い。
【００４７】
この様にしてカーボンナノチューブを突出させた延伸導電性繊維６０２を保持部材（支持体）７０３に植毛して、図７に示す帯電ブラシ７０１を作製した。植毛密度は、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。図７に示すように、実施例１と同じようにして作製したＯＰＣ７０４に接触させて帯電を行った。この図において符号７０５は有機感光層、符号７０６はＡｌ基体である。帯電ブラシ７０１のニップ幅は４ｍｍとした。直流電源７０７を用いて−５００Ｖの直流電圧を印加し、ＯＰＣ７０４の回転周速を２５０ｍｍ／ｓとした場合の表面電位は−４５０Ｖであり、十分な帯電能力を持つことが確認された。また、カスケード現像によりムラのない帯電が得られることが確認された。さらに、連続的に帯電したところオゾンやＮＯX は殆ど検出されなかった。
【００４８】
ここでは固定ブラシの例を示したが、金属芯に電気植毛で導電性繊維を植毛した円柱状の回転ブラシとしても良い。この場合、強制回転される被帯電体に従動させたときでも、帯電時間を長くすることができる。また、更に十分な帯電電位を得るために、回転ブラシを被帯電体と逆方向に回転させても良い。また、導電性繊維用の繊維としては、実施例１で列挙した樹脂からなるもの以外に、レーヨンやアクリル繊維などを採用することもできる。
【００４９】
＜実施例４＞
図８は、帯電ベルト８０１（ベルト型接触式帯電器）の構造および、これによる帯電方法を示す模式図である。この無端状帯電ベルト８０１を以下の方法で作製した。実施例１と同様に延伸によって、カーボンナノチューブが配列した延伸シート８０２（ポリエチレンシート：厚さ０．１ｍｍ）を成形した。カーボンナノチューブの分散量は４ｗｔ％とした。このシートを、カーボンブラックで導電性を付与したシリコーンゴムベルト８０３（厚さ３ｍｍ）に、帯電ベルト８０１の走行方向が上記延伸の方向に直交するように貼り合わせて帯電ベルト８０１を作製した。この帯電ベルト８０１では、上記延伸シート８０２と、これを保持する保持部材（支持体）であるシリコーンゴムベルト８０３とからなる２層構造としたが、延伸シート単体でも良いし、また３層以上の積層ベルトでも良い。
【００５０】
実施例１と同じようにして作製したＯＰＣ８０４に、上記帯電ベルト８０１を接触させて帯電を行った。帯電ベルト８０１のニップ幅（ＯＰＣとの接触幅）を４ｍｍとし、帯電ベルト８０１はＯＰＣ８０４に従動走行させた。図８において符号８０６はＡｌ基体、符号８０５は有機感光層である。
【００５１】
直流電源８０７により−５００Ｖの電圧を印加した場合、ＯＰＣ８０４の周速を２５０ｍｍ／ｓのとき、−４３０Ｖの表面電位が測定され、十分な帯電能力を持つことが確認された。また、カスケード現像によりムラのない帯電が確認された。さらに、連続的に帯電した場合、オゾンやＮＯX は殆ど検出されなかった。また、この帯電ベルト８０１では、延伸した樹脂でカーボンナノチューブを保持したことにより、感光体の機械的ダメージが、カーボンナノチューブを含まない帯電ベルトに比べ格段に低下し、しかも、単に樹脂でカーボンナノチューブを保持した場合よりも軽減されていることが判った。
【００５２】
図８の帯電ベルト８０１は被帯電体に従動させたが、帯電時間を長くし、更に十分な帯電をするために被帯電体の回転方向と逆方向に走行させても良い。また、ポリエチレンシートの延伸方向は、被帯電体の回転方向に垂直の場合を示したが、平行の場合には固体潤滑材の機能が、より的確に発揮されて摩擦が小さくなり、０°を超え、９０°未満の角度を付けた場合でも、十分な帯電電位が得られ、帯電ムラのないことが確認された。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば以下の効果が得られる。
（１）請求項１及び２記載の接触型帯電器の製造方法による効果：この製造方法によれば、基材樹脂とカーボンナノチューブを混合し、この混合物を成形・延伸することで、カーボンナノチューブを配列させて構成した摺擦帯電部材を備える接触型帯電器を容易に、かつ低コストで提供することができる。また、この製造方法においては、カーボンナノチューブの配列処理を、基材樹脂の延伸により行うため、該配列処理がラビングなどを用いる方法に比べて容易であり、摺擦帯電部材を大量に作製することができる。
【００５４】
とくに、カーボンナノチューブの長手方向の一部を導電性樹脂成形物の表面から突出させる方法として、導電性樹脂成形物を機械研磨、裁断の少なくとも一方を用いるので、上記摺擦帯電部材を簡便な工程で、安価・大量に作製することができる。
【００５５】
（２）請求項１又は２記載の接触型帯電器による効果：上記製造方法で得られた接触型帯電器の摺擦帯電部材では、延伸処理した基材樹脂中に配列したカーボンナノチューブが含まれている。したがって、この接触型帯電器では、被帯電体（または被除電体）と接触する面にカーボンナノチューブがあるため、従来のコロトロンやスコロトロン帯電器に比べて格段に、また従来の接触型帯電器に比べて、より低電圧で被帯電体に十分な帯電電圧を与える（被除電体を十分に除電する）ことができるうえ、オゾンやＮＯX の発生量を非常に少なくすることができる。
【００５６】
また、上記接触型帯電器では、摺擦帯電部材の表面層に摩耗等が発生しても、基材樹脂内部（導電性樹脂成形物の内部）のカーボンナノチューブが表面に突出するため、初期特性を維持することができて、安定な帯電（除電）が可能となる。さらに、カーボンナノチューブは摩擦係数が小さいため、被帯電体（または被除電体）に機械的ダメージを与えにくく、オゾンやＮＯX が発生しないことと併せて感光体の長寿命化が可能となる。さらに、上記接触型帯電器では、カーボンナノチューブを配列させてあるため帯電ムラもない。
【００５７】
（３）請求項３記載の接触型帯電器による効果：この接触型帯電器は、被帯電体（または被除電体）と主にカーボンナノチューブで接触する帯電ローラーである。カーボンナノチューブはダングリングボンドを持たないため化学的に安定であり、かつシームレス構造のため機械的強度が非常に高い。そのため、導電性の接点の安定性が非常に良く、全体に導電性が付与された、従来の導電性ゴムや吸水性のスポンジローラーと比較し、環境による変動が少なく、長期に渡って安定した帯電（除電）能力を維持できる。また、被帯電体（または被除電体）と主にカーボンナノチューブで接触するさせることで十分な帯電電位を与える（除電する）ことができる。
【００５８】
さらに、摺擦帯電部材の表面層に摩耗等が発生しても、基材樹脂内部のカーボンナノチューブが表面から突出するため、初期特性を維持することができて、安定な帯電（除電）が可能となる。さらに、従来の帯電ローラーと違ってオゾンやＮＯX が発生しないため、これらに起因する感光体劣化が低減し、長寿命化が可能となる。さらに、延伸を行った樹脂でカーボンナノチューブを保持しているため機械的ダメージが低減し、帯電ムラもない。さらに、カーボンナノチューブの配列処理を、基材樹脂の延伸により行うため、該配列処理がラビングなどを用いる方法に比べて容易であり、摺擦帯電部材を大量に作製できるので、低コストで提供することができる。
【００５９】
（４）請求項４記載の接触型帯電器による効果：この接触型帯電器は、被帯電体（または被除電体）と主にカーボンナノチューブで接触する帯電ブレードである。カーボンナノチューブは固体潤滑材としての機能を持ち、カーボンナノチューブのない従来の帯電ブレードと比較し、帯電ブレード・感光層間の摩擦係数を低減でき、被帯電体（または被除電体）に機械的ダメージを与えにくく、感光層、特に有機感光層の寿命を向上させることができる。また、被帯電体（または被除電体）と主にカーボンナノチューブで接触するさせることで、十分な帯電電位を与える（除電する）ことができる。また、摺擦帯電部材の表面層に摩耗等が発生しても、基材樹脂内部のカーボンナノチューブが表面から突出するため、初期特性を維持することができて、安定な帯電（除電）が可能となる。さらに、延伸を行った樹脂でカーボンナノチューブを保持することで機械的ダメージを低減でき、帯電ムラもない。さらに、樹脂を延伸してカーボンナノチューブを配列させてあるため、ラビングなどを用いる方法に比べて容易で、大量に作製できるため、低コストで作製できる。
【００６０】
（５）請求項５記載の接触型帯電器による効果：この接触型帯電器は、被帯電体（または被除電体）と主にカーボンナノチューブで接触する帯電ベルトである。カーボンナノチューブは固体潤滑材としての機能を持ち、カーボンナノチューブのない従来の帯電ベルトと比較し、帯電ベルト・被帯電物間の摩擦係数を低減でき、被帯電体（または被除電体）及びベルト自身に機械的ダメージを与えにくく、感光層、特に有機感光層の寿命を向上させることができる。また、被帯電体（または被除電体）と主にカーボンナノチューブで接触することで、従来の帯電ベルトに比べ、十分な帯電電位を与える（除電する）ことができる。また、カーボンナノチューブの保持体であるフィルムまたはシートに摩耗等が発生しても、内部のカーボンナノチューブが表面から突出するため初期特性を維持でき、安定な帯電が可能となる。さらに、カーボンナノチューブを延伸樹脂で保持しているので、機械的ダメージを低減でき、帯電ムラもない。樹脂を延伸してカーボンナノチューブを配向させてあるため、ラビングなどを用いる方法に比べて容易で、大量に作製できるため、低コストで作製できる。
【００６１】
（６）請求項６記載の接触型帯電器による効果：この接触型帯電器は、カーボンナノチューブが導電性繊維で保持された構造の帯電ブラシである。被帯電体（または除電体）と主にカーボンナノチューブで接触させることで、導電性繊維がエッチング繊維、分割繊維からなる従来の帯電ブラシと比較し、十分な帯電電位を与える（除電する）ことができ、強度も十分である。また、導電性繊維の表面に摩耗等が発生しても内部のカーボンナノチューブが表面から突出するため、初期特性を維持でき、安定な帯電（除電）が可能となる。さらに、カーボンナノチューブを延伸樹脂で保持してあるので、帯電ムラもない。樹脂を延伸してカーボンナノチューブを配列させてあるため、ラビングなどを用いる方法に比べて容易で、大量に作製できるため、低コストで作製できる。
【００６２】
（７）請求項７記載の帯電方法による効果：この帯電方法では、請求項３〜６のいずれかに記載の接触型帯電器を用いるので、これらの接触型帯電器による上記効果が得られる。
【００６３】
（８）請求項８に記載の画像記録装置による効果：この画像記録装置では、請求項３〜６のいずれかに記載の接触型帯電器を用いるので、これらの接触型帯電器による上記効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基材樹脂の延伸による、カーボンナノチューブの配列（配向）を示す模式図であって、（ａ）は未延伸の基材樹脂を、（ｂ）は延伸後の基材樹脂をそれぞれ示す。
【図２】基材樹脂の延伸方向とカーボンナノチューブの長手方向のなす角θの説明図である。
【図３】基材樹脂の延伸率と、カーボンナノチューブの配列の程度との関係を定性的に示すグラフである。
【図４】本発明の実施例１に係る帯電ローラーの構造および、これによる帯電方法を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例２に係る帯電ブレードの構造および、その作製方法を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例３に係る導電性繊維（帯電ブラシ本体：帯電ブラシの毛）を示す斜視図である。
【図７】図６の導電性繊維を用いて構成した帯電ブラシの構造および、これによる帯電方法を示す説明図である。
【図８】本発明の実施例４に係る帯電ベルトの構造および、これによる帯電方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１０１    カーボンナノチューブ
１０２    基材樹脂
４０１    帯電ローラー
４０２    延伸フィルム
４０３    導電性シリコーンゴム
４０４    金属芯
４０５    ＯＰＣ
４０６    有機感光層
４０７    Ａｌ基体
４０８    直流電源
５００    帯電ブレード
５０１    カーボンナノチューブ
５０２    延伸シート
５０４    裁断面
５０６    ＳＵＳ基体
５０７    帯電面
６０１    カーボンナノチューブ
６０２    導電性繊維（延伸繊維）
７０１    帯電ブラシ
７０３    保持部材（支持体）
７０４    ＯＰＣ
７０５    有機感光層
７０６    Ａｌ基体
７０７    直流電源
８０１    帯電ベルト
８０２    延伸シート
８０３    保持部材（支持体）
８０４    ＯＰＣ
８０５    有機感光層
８０６    Ａｌ基体
８０７    直流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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