(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被帯電体の表面と接触し、被帯電体に電圧を印加することによって被帯電体を所定の表面電位に帯電させる接触型帯電器において、被帯電体と接触する帯電部材の先端にカーボンナノチューブを接続したことを特徴とする接触型帯電器。
【請求項２】
請求項１記載の接触型帯電器において、前記カーボンナノチューブが主に
Ｃh＝ｎａ1＋ｍａ2
ｎ−ｍ＝３ｋ
ａ1，ａ2：二次元六角格子の基本並進ベクトル
ｎ，ｍ，ｋ：整数
なる式のカイラルベクトルＣhで記述される単層カーボンナノチューブであることを特徴とする接触型帯電器。
【請求項３】
請求項１記載の接触型帯電器において、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブであることを特徴とする接触型帯電器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の接触型帯電器であって帯電ブラシからなり、この帯電ブラシの導電性繊維の表面に前記カーボンナノチューブがあることを特徴とする接触型帯電器。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の接触型帯電器であって帯電ローラからなることを特徴とする接触型帯電器。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の接触型帯電器であって帯電ブレードからなることを特徴とする接触型帯電器。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれかに記載の接触型帯電器であって磁気ブラシからなり、この磁気ブラシの磁性導電粒子の表面に前記カーボンナノチューブがあることを特徴とする接触型帯電器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の接触型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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像記録装置の接触型帯電器、及び接触型帯電器を有する画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、ローラ帯電方式へと移行されつつある。ローラ帯電方式は、導電性ゴムローラからなる帯電ローラを被帯電体としての感光体と接触させ、この感光体と帯電ローラとの微小空隙で放電を起して感光体の表面を帯電させる方式であり、コロトロンと比較してオゾンが著しく低減される（１／１００〜１／５００に低減される）。また、最近では電荷注入方式が注目されている。
【０００３】
電荷注入方式は、放電を起さないで、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と考えられる。
【０００４】
そのため、特開平６−７５４５９号公報記載の接触型帯電器では、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を作っている。
【０００５】
特開平７−１４０７２９号公報記載のもでは、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。特開平９−１０１６４９号公報には、図１１に示すように、金属芯１１１１上に導電性繊維１１１２を植毛してなる帯電ブラシ１１１０の金属芯１１１１に直流電源１１０３から帯電バイアスを印加して帯電ブラシ１１１０により、基体１１０１上に感光層１１０２を形成してなる感光体１１００を帯電する接触型帯電器において、帯電ブラシ１１１０の導電性繊維１１１２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１１１２と感光体１１００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記載されている。
【０００６】
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の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。
【０００７】
また、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、最適な磁性導電粒子の大きさが存在した。
【０００８】
磁性導電粒子の形状については、図１２に示すように、表面が平滑な磁性導電粒子１２１３と表面に凹凸のある磁性導電粒子１２１４を混合したものを用い（特開平８−６３５５号公報参照）、また図１３に示すように、２つの粒径分布を持つ磁性導電粒子（粒径の大きな磁性導電粒子１２１５と、粒径の小さな磁性導電粒子１２１６）を用いて（特開平８−６９１４９１号公報参照）、マグネットロール１２１１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。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
コロトロン、スコロトロンでは、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、帯電効率が低いために消費電力が多く、また４〜６ｋＶの高圧電源が必要であるためにコストが高く、かつ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、このようなコロトロン、スコロトロン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。
【００１０】
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。よって、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。
【００１１】
ところが、香川、古川、新川らによるＪａｐａｎ  Ｈａｒｄｃｏｐｙ  ‘９２，ｐｐ２８７〜２９０の報告によれば、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る（図１０参照）。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。
【００１２】
つまり、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のではないかと思われる。例えば、特開平６−７５４５９号公報記載の接触型帯電器では、導電性ゴムの抵抗は１０6Ω・ｃｍとなっており、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。
【００１３】
また、図１０に示すよう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、構造が複雑になる。
【００１４】
特開平７−１４０７２９号公報記載のもでは、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が、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になり、安価に製造することができない。
【００１５】
特開平９−１０１６４９号公報記載の接触型帯電器では、帯電ブラシ１１１０の導電性繊維１１１２をエッチング繊維ないし分割繊維にしているが、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分割された繊維が切断されやすくなり、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、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ず、電荷の注入速度の向上の著しい改善はできない。
【００１６】
特開平８−６３５５号公報、特開平８−６９１４９１号公報記載のものでは、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１２１３〜１２１６のうち凹凸のある磁性導電粒子１２１４と粒径の小さな磁性導電粒子１２１６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。
【００１７】
本発明は、電荷注入によって被帯電体を帯電させる接触型帯電器の場合には、注入速度が速いため被帯電体に十分な帯電電圧を与えることができ、かつ湿度等の環境変動に対して耐性があり、さらに長期の使用では帯電電圧の変動を小さくでき、また被帯電体との微小空隙でのコロナ放電を利用する接触型帯電器の場合には、オゾンやＮＯｘの発生を低減でき、かつ外部電源の低電圧化を実現できる接触型帯電器を提供することを目的とする。
【００１８】
さらに、本発明は、オゾンやＮＯｘを発生せず、かつ接触帯電器の外部電源を低電圧化することができ、良好な画像を得ることができる画像記録装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【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、被帯電体に電圧を印加することによって被帯電体を所定の表面電位に帯電させる接触型帯電器において、被帯電体と接触する帯電部材の先端にカーボンナノチューブを接続したものである。
【００２０】
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、前記カーボンナノチューブが主に
Ｃh＝ｎa1＋ｍa2
ｎ−ｍ＝３ｋ
a1，a2：二次元六角格子の基本並進ベクトル
ｎ，ｍ，ｋ：整数
なる式のカイラルベクトルＣhで記述される単層カーボンナノチューブであるものである。
【００２１】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の接触型帯電器において、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブであるものである。
【００２２】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の接触型帯電器であって帯電ブラシからなり、この帯電ブラシの導電性繊維の表面に前記カーボンナノチューブがあるものである。
【００２３】
請求項５に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の接触型帯電器であって帯電ローラからなるものである。
【００２４】
請求項６に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の接触型帯電器であって帯電ブレードからなるものである。
【００２５】
請求項７に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の接触型帯電器であって磁気ブラシからなり、この磁気ブラシの磁性導電粒子の表面に前記カーボンナノチューブがあるものである。
【００２６】
請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の接触型帯電器を有するものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例（以下実施例１という）を示す。この実施例１は接触型帯電器の形状として帯電ブラシを用いたものである。帯電ブラシ１１０は、金属芯１１１と導電性繊維１１２が接続され、さらに各々の導電性繊維１１２にはカーボンナノチューブ１２０が接続される構造を持つ。そして、帯電ブラシ１１０は、主にカーボンナノチューブ１２０で被帯電体としての感光体１００の表面と接触している。ニップ部の一部では導電性繊維１１２が直接に感光体１００の表面と接触していても何ら構わない。
【００２８】
感光体１００は、ドラム形状のＡｌからなる基体１０１と、この基体１０１の上に形成された有機感光層１０２からなる有機感光体（ＯＰＣ）で構成されており、必要に応じて基体１０１と有機感光層１０２との間に電荷注入阻止層が設けられる。帯電ブラシ１１０の金属芯１１１は外部の直流電源１０３に接続されて直流電源１０３から電圧が印加され、主にカーボンナノチューブ１２０から有機感光層１０２に直接に電子を注入（つまり負帯電の電荷を注入）することで感光体１００を帯電させる。なお、一部の電荷は有機感光層１０２と直接に接触する導電性繊維１１２から注入してもよく、またカーボンナノチューブ１２０から電子が電界放出によって引き出されて有機感光層１０２を帯電しても構わない。
【００２９】
電荷注入では接触帯電器と有機感光層との接触部で直接に電荷の授受を行うため、実用的な注入速度を得るためには接触帯電器と有機感光層との接触面積を大きくしなければならない。しかしながら、一般的には帯電ブラシの導電性繊維の直径は１０〜２０μｍ程度であり、ＯＰＣが高速回転する高速な画像記録装置では接触帯電器と有機感光層との接触面積を十分に確保することができなかった。また、導電性繊維をエッチング繊維ないし分割繊維にした場合、接触帯電器と有機感光層との接触面積を数倍程度に拡大することは実現できるが、導電性繊維の引っ張り強度が小さいため長寿命化できないという問題があった。
【００３０】
実施例１の帯電ブラシ１１０は、主にカーボンナノチューブ１２０で有機感光層１０２と接触する。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、カーボンナノチューブ１２０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は、触媒によって大きさが異なり、直径が０．７〜５０ｎｍ、軸方向の長さ（以後長さと略す）は１０ｎｍ〜１ｍｍであり、より合成しやすい大きさとしては直径が０．７〜５ｎｍ、長さが３０ｎｍ〜１００μｍである。
【００３１】
一方、多層カーボンナノチューブは、直径が１〜５００ｎｍで、長さが１０ｎｍ〜１ｍｍであり、より合成しやすい大きさとしては直径が２〜５０ｎｍで、長さが１μｍ以上であり、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している。なお、本発明で用いるカーボンナノチューブは、上記大きさの範囲に限定されるものではなく、直径が１μｍ未満のカーボンナノチューブであれば本発明に含まれるものとする。また、カーボンナノチューブ１２０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持つ。
【００３２】
カーボンナノチューブ１２０は、極細の直径を持つため、軸方向で導電性繊維１１２に密集して配置することが可能である。また、カーボンナノチューブ１２０は、大きな弾性を持つため、有機感光層１０２と接触すると撓ることができ、カーボンナノチューブ１２０の先端のみではなく、側面でも有機感光層１０２と接触することができる。
【００３３】
ここで、カーボンナノチューブ１２０は半導体性や金属性の（つまりオーミック接触をしている）導電特性を持つため、カーボンナノチューブ１２０から電荷を直接に有機感光層１０２へ注入することが可能である。そのため、導電性繊維１１２にカーボンナノチューブ１２０を接続した帯電ブラシ１１０においては、導電性繊維１１２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、有機感光層１０２と帯電ブラシ１１０との間で電荷の授受を行える面積、つまり実質的な有機感光層１０２と帯電ブラシ１１０との接触面積（以後導電性の接点と記述する）を著しく大きくでき、その結果電荷の注入速度を向上させることができる。そのため、高速の画像記録装置においても、十分な帯電電圧が得られる。
【００３４】
また、カーボンナノチューブ１２０は軸方向に対して大きな引っ張り強度を持つため、極細でも有機感光層１０２との接触において破断することが非常に少なく、長期的には帯電電圧のバラツキが非常に少なく、帯電ブラシ１１０の長寿命化を実現できる。上述のようにカーボンナノチューブ１２０は、半導体性あるいは金属性の電気伝導を示すが、帯電ブラシ１１０に用いる場合には帯電ブラシ１１０と有機感光層１０２との接触抵抗を小さくすることから金族性の電気伝導がより好ましい。
【００３５】
図２は単層カーボンナノチューブを切り開いて広げた六員環の模式図を示す。六員環の二次元六角格子の基本並進ベクトルをa1、a2とすると、単層カーボンナノチューブのカイラルベクトルＣhは以下のように記述される。なお、図２に示す単層カーボンナノチューブのＣhは（ｎ，ｍ）＝（３，０）を示している。
【００３６】
Ｃh＝ｎa1＋ｍa2
a1、a2：二次元六角格子の基本並進ベクトル
ｎ，ｍ：整数
単層カーボンナノチューブで金属性の導電性を示す条件として既に以下のことが判っている。
【００３７】
ｎ−ｍ＝３ｋ
ｋ：整数
よって、単層カーボンナノチューブを帯電ブラシ１１０に用いる場合、以下の（１），（２）式を満たすと、帯電ブラシ１１０と有機感光層１０２との接触抵抗を低減でき、より好ましい。
【００３８】
Ｃh＝ｎa1＋ｍa2          （１）
ｎ−ｍ＝３ｋ                （２）
a1、a2：二次元六角格子の基本並進ベクトル
ｎ，ｍ，ｋ：整数
なお、図２中に（１），（２）式を満たすＣhを○で示した。
【００３９】
一方、多層カーボンナノチューブの場合、各層のグラフェン間での相互作用が小さいため各層の導電性が混合されたものとなり、概ね金属性の導電性を示すが、帯電ブラシにより適した構造は一意には定められない。しかしながら、単層カーボンナノチューブは１枚のグラフェンのみが電気伝導に寄与するが、多層カーボンナノチューブは各層のグラフェンが電気伝導に寄与するため、帯電ブラシ１１０に多層カーボンナノチューブ１２０を用いると、より多くの電荷を有機感光層１０２に注入できる利点がある。
【００４０】
次に、カーボンナノチューブの作製法を述べる。
単層カーボンナノチューブは、陽極としてグラファイトにＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｌａ，Ｙ等の金属媒体を混合したコンポジット棒を用い、陰極としてグラファイトを用い、１００〜７００ＴｏｒｒのＨｅないしＨ2の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は金属触媒の種類によってチャンバー内壁の煤（チャンバー煤）か、陰極表面の煤（陰極煤）の中に存在する。
【００４１】
また、上記コンポジット棒を電気炉中で１０００〜１４００℃に加熱し、５００ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気で、Ｎｄ：ＹＡＧパルスレーザから光を照射して単層カーボンナノチューブを合成してもよい。合成した単層カーボンナノチューブは、種々の不純物を含むため、水熱法、遠心分離法、限外ろ過法等によって８０％以上の純度に精製するのが良い。
【００４２】
一方、多層カーボンナノチューブは、陰極、陽極ともグラファイト棒を用い、１００〜７００ＴｏｒｒのＨｅ雰囲気でのアーク放電を用いて合成する。多層カーボンナノチューブは陰極上の円柱状堆積物の中心に存在する。また、ベンゼン、エチレン、アセチレン等の炭化水素をＨ2ガス流下で１０００〜１５００℃で熱分解することによっても多層カーボンナノチューブが得られる。
【００４３】
多層カーボンナノチューブも、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のが良い。
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ものとする。また、カーボンナノチューブの中空チューブ内に他の原子、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ものとする。
【００４４】
なお、カーボンナノチューブの先端は閉管、開管のどちらでもよい。
【００４５】
次に、カーボンナノチューブが接続された帯電ブラシ１１０の作製法の一例を述べる。図３は帯電ブラシ１１０の作製法の一例を示す。なお、図３は帯電ブラシの断面の一部を示し、帯電ブラシ１１０は円柱構造をしており、導電性繊維１１２は金属芯１１１の側面全てに接続されているものとする。
（ａ）ＳＵＳ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｕ等の金属や合金からなる金属芯１１１に導電性繊維１１２を電気植毛によって植え付ける（図３（ａ）参照）。導電性繊維１１２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、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。
【００４６】
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、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してもよい。
【００４７】
導電性繊維１１２は元々５〜２０μｍの径で使用するため、従来の導電性ゴムと異なり適度な弾性を維持する必要がない。そのため、種々の高分子材料が使用でき、容易に低抵抗の導電性繊維が得られる。
また、導電性繊維１１２をパイル地にして、テープ状に切断した後、金属芯１１１に巻き付けても良い。
（ｂ）その後、導電性繊維１１２の先端にのみ導電性接着剤１３０を厚さ２〜１０μｍで塗布し（図３（ｂ）参照）、
（ｃ）静電力を利用して、カーボンナノチューブ１２０を導電性繊維１１２に吸い上げて接触させ（図３（ｃ）参照）、
（ｄ）その後、導電性接着剤１３０を熱硬化させ、カーボンナノチューブ１２０を固定し、帯電ブラシ１１０を完成させる（図３（ｄ）参照）。
【００４８】
また、導電性接着剤１３０の代りに導電性繊維１１２自体を加熱し、カーボ
ナノチューブ１２０を導電性繊維１１２に融着させて固定してもよい。また、１本の長い導電性繊維１１２にカーボンナノチューブ１２０を導電性接着剤で接着した後、導電性繊維１１２を１〜２ｍｍに切断し、この導電性繊維１１２を電気植毛によって金属芯１１１に植え付けて帯電ブラシ１１０としても良い。更に、カーボンナノチューブ１２０が接着された長い導電性繊維１１２をパイル地にして、テープ状に切断した後、この導電性繊維１１２を金属芯１１１に巻き付けて帯電ブラシ１１０としても良い。
【００４９】
図４は帯電ブラシ１１０の別の作製法を示す。なお、図４は帯電ブラシ１１０の断面の一部を示している。帯電ブラシ１１０は円柱構造をしており、導電性繊維１１２は金属芯１１１の側面全てに接続されているものとする。
（ａ）ＳＵＳ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｕ等の金属や合金からなる金属芯１１１に導電性繊維１１２を電気植毛によって植え付ける（図４（ａ）参照）。また、導電性繊維１１２をパイル地にして、テープ状に切断した後、金属芯１１１に巻き付けても良い。
（ｂ）その後、導電性繊維１１２の先端にのみポリメチルフェニルシラン１４０を厚さ０．１〜３μｍで塗布し（図４（ｂ）参照）、
（ｃ）その後、超高圧水銀灯により波長４００ｎｍ程度の光を照射し、ポリメチルフェニルシラン１４０のＳｉ−Ｓｉ結合を切断する（図４（ｃ）参照）。
（ｄ）その後、図４（ｄ）に示すように、イソプロピルアルコール中にカーボンナノチューブを分散させた溶液（ＩＰＡ溶液と略す）１４１に導電性繊維１１２を浸漬し、Ａｌ電極を対向電極１４２として金属芯１１１に外部電源１４３を接続して外部電源１４３から金属芯１１１に負電圧を印加して、電気泳動によりカーボンナノチューブ１２０を導電性繊維１１２に接触させる。
【００５０】
カーボンナノチューブ１２０は、印加された電界と平行な方向に移動し、導電性繊維１１２に接触してＳｉ−Ｓｉ結合の切れたポリメチルフェニルシラン１４０に突き刺さり固定化される（今後電気泳動法と略す）。なお、金属芯１１１の側面にある全ての導電性繊維１１２にカーボンナノチューブ１２０を固定化するためには、ＩＰＡ溶液１４１中で金属芯１１１の長さ方向を円周方向に回転させればよい。
（ｅ）その後、導電性繊維１１２をＩＰＡ溶液１４１から引き上げ、イソプロピルアルコールを蒸発させ、帯電ブラシ１１０を完成する。
また、図３で述べたように、１本の長い導電性繊維１１２にカーボンナノチューブ１２０を電気泳動法によって固定化してから、導電性繊維１１２を１〜２ｍｍに切断し、その後導電性繊維１１２を電気植毛によって金属芯１１１に植え付けて帯電ブラシとしても良い。更に、カーボンナノチューブ１２０が電気泳動法により固定化された長い導電性繊維１１２をパイル地にして、テープ状に切断した後、この導電性繊維１１２を金属芯１１１に巻き付けて帯電ブラシ１１０としても良い。
【００５１】
次に、被帯電体としての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、その後電荷発生層（以後ＣＧＬと略す）と電荷輸送層（以後ＣＴＬと略す）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（以後ＣＧＭと略す）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。
【００５２】
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、及びアゾ顔料等や、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等が使用できる。
【００５３】
ＣＴＬは、ホールのキャリア輸送材料（以下ＣＴＭと略す）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デ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。
【００５４】
なお、本例では、光によって発生するキャリアのうちホールを用いるＯＰＣ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、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の正負が逆となり正帯電を行うものとして使用されるが、帯電ブラシとしては上記のものがそのまま使用できる。
【００５５】
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、本例は感光体がドラム形状のＯＰＣであるが、Ａｌ基体１１１の代りに表面に導電層を形成したベルトを採用し、ベルト状のＯＰＣとしても良い。また、感光体はシート状のＯＰＣでも良い。更に、本発明はＯＰＣ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接触型帯電器を限定するものではない。
【００５６】
なお、本例は回転可能なロール状の帯電ブラシであるが、固定ブラシであっても同様に本発明の効果が得られ、帯電ブラシの形状は何ら問わないものとする。更に、上記帯電ブラシ１１０は直流電源１０３に接続されているが、電源は直流に限定されるものではなく、直流と交流が重畳されていても構わないものとする。
【００５７】
実際に図３の作製法に従って帯電ブラシ１１０を作製した。その構成を以下に示す。
帯電ブラシ１１０    ニップ幅：３．５ｍｍ、ＯＰＣ１００への押し込み：０．７ｍｍ、周速：駆動手段によりＯＰＣ１００の周速の４．４倍で逆方向に回転
金属芯１１１    直径：１０ｍｍ、材質：ＳＵＳ
導電性繊維１１２    直径：１０μｍ、長さ：２ｍｍ、密度：１２０本／ｍｍ2、材質：ＴＣＮＱとＴＴＦをドープしたナイロン繊維
カーボンナノチューブ１２０    直径：１０〜２５ｎｍ、長さ：２０〜１００μｍ、、材質：多層カーボンナノチューブ、合成法：アーク放電、精製：遠心分離法と限外ろ過法の併用
導電性接着剤１３０    材質：熱硬化型エポキシ系導電性接着剤
上記の帯電ブラシ１１０を−５００Ｖの直流電源１０３に接続し、ＣＴＬ／ＣＧＬ／ホール注入阻止層／Ａｌ基体からなるＯＰＣ１００に接触させて帯電を行った。
【００５８】
なお、ＯＰＣ１００の周速は３００ｍｍ／ｓであるので、帯電ブラシ１１０とＯＰＣ１００との接触時間は０．０５１ｓとなる。ＯＰＣ１００は帯電ブラシ１１０と接触する間に−４４０Ｖまで帯電され、導電性繊維１１２にカーボンナノチューブ１２０を接続した帯電ブラシ１１０が十分な帯電能力を持つことが確認された。また、ＯＰＣ１００の長手方向での帯電電圧のバラツキは５％以内であり、十分な均一性が得られた。
【００５９】
図５は本発明の別の接触型帯電器の例（以下実施例２という）を示す。この実施例２は接触型帯電器の形状として帯電ローラを用いたものである。
実施例２の帯電ローラ５１０は、金属芯５１１が導電性ゴム５１２で被覆されており、さらに導電性ゴム５１２にはカーボンナノチューブ５２０が植え付けられている構造を持つ。そして、帯電ローラ５１０は主にカーボンナノチューブ５２０でＯＰＣ５００の表面と接触している。なお、ニップ部の一部の導電性ゴム５１２はＯＰＣ５００の表面と直接に接触しても良いものとする。
【００６０】
ＯＰＣ５００は、ドラム形状のＡｌからなる基体５０１と、この基体５０１の上に形成された有機感光層５０２からなる有機感光体（ＯＰＣ）で構成されており、必要に応じて基体５０１と有機感光層５０２との間に電荷注入阻止層が設けられる。帯電ローラ５１０の金属芯５１１は外部の直流電源５０３に接続されて直流電源５０３から電圧が印加され、主にカーボンナノチューブ５２０から有機感光層５０２に直接に電子を注入（つまり負帯電の電荷を注入）することでＯＰＣ５００を帯電させる。なお、一部の電荷は有機感光層５０２と直接に接触する導電性ゴム５１２から注入してもよく、またカーボンナノチューブ５２０から電子が電界放出によって引き出されて有機感光層５０２を帯電しても構わない。
【００６１】
この実施例２の帯電ローラ５１０は有機感光層５０２と帯電ローラ５１０との導電性の接点がカーボンナノチューブ５２０で構成される。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であるため機械的強度が非常に強い。そのため、導電性の接点の安定性が非常に良く、カーボンナノチューブを用いた帯電ローラは従来の全体に導電性が付与された導電性ゴムや吸水性のスポンジローラと比較し、環境による変動がなく、長期に渡って安定した帯電能力を維持できる。
【００６２】
また、カーボンナノチューブ５２０は、極細の直径を持つため、導電性ゴム５１２に密集して配置することが可能である。また、カーボンナノチューブ５２０は、大きな弾性を持つため、有機感光層５０２と接触すると撓ることができ、カーボンナノチューブ５２０の先端のみではなく側面でも有機感光層５０２と接触することができる。そのため、導電性ゴム５１２にカーボンナノチューブ５２０を接続した帯電ローラ５１０においては、カーボンナノチューブを帯電ブラシに用いた場合程著しくないが、有機感光層５０２との導電性の接点を大きくでき、電荷の注入速度を向上できる。
【００６３】
次に、この実施例２の帯電ローラ５１０の作製法の一例を述べる。
（ａ）ＳＵＳ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｕからなる金属芯５１１を導電性ゴム５１２でモールド工法により被覆する。導電性ゴム５１２の厚さとしては１〜３０ｍｍが良い。ゴム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粒子を高分子中に分散させる方法もあるが、電子受容性化合物と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全体に導電性を付与しても良い。なお、ゴムとしては、ＥＰＤＭ、ポリウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴム等が使用できる。
（ｂ）その後、導電性ゴム５１２の表面に導電性接着剤をロールコーターやスプレーによって厚さ１〜２μｍで塗布し、
（ｃ）その後、静電力を利用して、カーボンナノチューブ５２０を導電性ゴム５１２に吸い上げて接触させ、
（ｄ）その後、導電性接着剤を熱硬化させ、カーボンナノチューブ５２０を固定し、帯電ローラ５１０を完成させる。
【００６４】
また、実施例１と同様に電気泳動法によってカーボンナノチューブ５２０を導電性ゴム５１２に固定し、帯電ローラ５１０としても良い。また、実施例２の帯電ローラ５１０は直流電源５０３に接続されているが、電源は直流に限定さるものではなく、直流と交流が重畳されていても構わないものとする。
実際に上記作製方法によって帯電ローラ５１０を作製した。その構成を以下に示す。
【００６５】
帯電ローラ５１０    ニップ幅：２．０ｍｍ、周速：ＯＰＣ１００に従動して回転
金属芯５１１    直径：１０ｍｍ、材質：ＳＵＳ
導電性ゴム５１２    厚さ：５ｍｍ、材質：カーボンブラックを分散したシリコーンゴム
カーボンナノチューブ５２０    直径：０．７〜２ｎｍ、長さ：最大２０μｍ、材質：単層カーボンナノチューブ、合成法：Ｆｅ−Ｎｉ触媒を用いたアーク放電、精製：限外ろ過法
導電性接着剤    材質：熱硬化型エポキシ系導電性接着剤
上記の帯電ローラ５１０を−５００Ｖの直流電源５０３に接続し、ＣＴＬ／ＣＧＬ／ホール注入阻止層／Ａｌ基体からなるＯＰＣ５００に接触させて帯電を行った。
【００６６】
なお、ＯＰＣ５００の周速は１５０ｍｍ／ｓであるので、帯電ローラ５１０とＯＰＣ５００との接触時間は０．０１３ｓとなる。ＯＰＣ５００は帯電ローラ５１０と接触する間に−３７０Ｖまで帯電され、導電性ゴム５１２にカーボンナノチューブ５２０を接続した帯電ローラ５１０が十分な帯電能力を持つことが確認された。また、湿度３０〜８０％ＲＨで同様の帯電試験を行ったが、ＯＰＣ５００の帯電電圧のバラツキは１０％以内であり、環境変動に対し十分な耐性を持つことが判った。
【００６７】
図６は本発明の別の接触型帯電器の例（以下実施例３という）を示す。この実施例３は接触型帯電器の形状として帯電ブレードを用いたものである。
実施例３の帯電ブレード６１０は金属板６１１の一面に導電性ゴム６１２が貼り付けられ、さらに導電性ゴム６１２にはカーボンナノチューブ６２０が植え付けられている構造を持つ。そして、帯電ブレード６１０は主にカーボンナノチューブ６２０でＯＰＣ６００の表面と接触している。なお、ニップ部の一部の導電性ゴム６１２はＯＰＣ６００の表面と直接に接触しても良いものとする。
【００６８】
ＯＰＣ６００は、ドラム形状のＡｌからなる基体６０１と、この基体６０１の上に形成された有機感光層６０２からなる有機感光体（ＯＰＣ）で構成されており、必要に応じて基体６０１と有機感光層６０２との間に電荷注入阻止層が設けられる。帯電ブレード６１０の金属板６１１は外部の直流電源６０３に接続されて直流電源６０３から電圧が印加され、主にカーボンナノチューブ６２０から有機感光層６０２に直接に電子を注入（つまり負帯電の電荷を注入）することでＯＰＣ６００を帯電させる。なお、一部の電荷は有機感光層６０２と直接に接触する導電性ゴム６１２から注入してもよく、またカーボンナノチューブ６２０から電子が電界放出によって引き出されて有機感光層６０２を帯電しても構わない。
【００６９】
カーボンナノチューブ６２０は固体潤滑材としての機能を持つ。この実施例３の帯電ブレード６１０は有機感光層６０２と主にカーボンナノチューブ６２０で接触するため、従来のカーボンナノチューブのない帯電ブレードと比較し、帯電ブレード６１０とＯＰＣ６００との摩擦係数を低減でき、長期の使用においては「ＯＰＣ６００を削る」、「ＯＰＣ６００を摩耗させる」等の機械的ダメージを与えにくく、ＯＰＣ６００の寿命を向上させることができる。
【００７０】
また、カーボンナノチューブ６２０は、大きな弾性を持つため、有機感光層６０２と接触すると撓ることができ、カーボンナノチューブ６２０の先端のみならず側面でも有機感光層６０２と接触することができる。そのため、導電性ゴム６１２にカーボンナノチューブ６２０を接続した帯電ブレード６１０においては、帯電ブラシに用いた場合程著しくはないが、有機感光層６０２との導電性の接点を大きくでき、電荷の注入速度を向上できる。
【００７１】
次に、この実施例３の帯電ブレード６１０の作製法の一例を述べる。
（ａ）ＳＵＳ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｕからなる金属板６１１の一面に導電性ゴム６１２を貼り付ける。導電性ゴム６１２の厚さとしては１〜３０ｍｍが良い。ゴム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粒子を高分子中に分散させる方法もあるが、電子受容性化合物と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全体に導電性を付与しても良い。なお、ゴムとしては、ＥＰＤＭ、ポリウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴム等が使用できる。
（ｂ）その後、導電性ゴム６１２の表面に導電性接着剤をロールコーターやスプレーによって厚さ１〜２μｍで塗布し、
（ｃ）その後、静電力を利用して、カーボンナノチューブ６２０を導電性ゴム６１２に吸い上げて接触させ、
（ｄ）その後、導電性接着剤を熱硬化させ、カーボンナノチューブ６２０を固定し、帯電ブレード６１０を完成させる。
【００７２】
また、実施例１と同様に電気泳動法によってカーボンナノチューブ６２０を導電性ゴム６１２に固定し、帯電ブレード６１０としても良い。
帯電ブレード６１０は図７に示す作製方法によっても作ることができる。すなわち、
（ａ）ｎ+Ｓｉ基板６５０を５０％ＨＦ水溶液に浸漬し、この基板６５０の裏面に光を照射しながら電界エッチングを行い、基板６５０の表面にポーラスＳｉ層６５１を形成する（図７（ａ）参照）。
（ｂ）その後、ＨＦ水溶液から基板６５０を取り出し、水洗／乾燥を行った後、ポーラスＳｉ層６５１上に電子線を用いた真空蒸着法によってＦｅ層６５２を５ｎｍの厚さで成膜する（図７（ｂ）参照）。
（ｃ）その後、３００℃でアニールを行い、Ｆｅ層６５２の表面を酸化する（図７（ｃ）参照）。
（ｄ）そして、図７（ｄ）に示すように基板６５１を化学的気相成長（以後ＣＶＤと略す）装置６５３に置き、ＡｒとＣ2Ｈ2を流しながら７００℃でＣ2Ｈ2を熱分解し、Ｆｅ層６５２上に多層カーボンナノチューブ６２０を合成する。このとき、多層カーボンナノチューブ６２０はＦｅ層６５２上に垂直に形成される。
（ｅ）図７（ｅ）に示すようにＣＶＤ装置６５３から基板６５１を取り出す。  一方、ＳＵＳ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｕ等の金属、合金からなる金属板６１１の一面に導電性ゴム６１２を貼り付け、その後導電性ゴム６１２の表面にスピンコーターによって熱硬化型導電性接着剤６５４を１〜３μｍの厚さで塗布する。ゴム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粒子を高分子中に分散させる方法もあるが、電子受容性化合物と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全体に導電性を付与しても良い。なお、ゴムとしては、ＥＰＤＭ、ポリウレタン、ＮＢＲ、シリコーンゴム等が使用できる。その後、導電性接着剤６５４の塗布された導電性ゴム６１２を多層カーボンナノチューブ６２０に押し当て
（ｆ）加熱により導電性接着剤６５４を硬化させ、多層カーボンナノチューブ６２０を導電性ゴム６１２に固定し、Ｆｅ層６５２から多層カーボンナノチューブ６２０を引き剥がし、帯電ブレード６１０を完成させる。
【００７３】
なお、多層カーボンナノチューブ６２０はＦｅ層６５２と強固の接着はしていないため、金属板６１１と基板６５０を両側に引き剥がすように引っ張ると多層カーボンナノチューブ６２０は帯電ブレード６１０側に残る。
この作製方法によると、カーボンナノチューブが任意の方向に並んで合成できるので、精製する必要がなく、簡便に帯電ブレード６１０が得られる。
【００７４】
実際に図７の作製法に従って帯電ブレード６１０を作製した。その構成を以下に示す。
帯電ブレード６１０    ニップ幅：４．０ｍｍ
金属板６１１    幅：４ｍｍ、材質：ＳＵＳ
導電性ゴム６１２    厚さ：３ｍｍ、材質：ＴＣＮＱとＴＴＦをドープしたポリウレタンナイロン
カーボンナノチューブ６２０    直径：１４〜１８ｎｍ、長さ：最大２５０μｍ、材質：多層カーボンナノチューブ、合成法：ＡｒとＣ2Ｈ2を用いた熱ＣＶＤ法、精製：なし
導電性接着剤    材質：熱硬化型エポキシ系導電性接着剤
上記の帯電ブレード６１０を−５００Ｖの直流電源６０３に接続し、ＣＴＬ／ＣＧＬ／ホール注入阻止層／Ａｌ基体からなるＯＰＣ６００に接触させて帯電を行った。
【００７５】
尚、図６の帯電ブレード６１０は直流電源６０３に接続されているが、電源は直流に限定されるものではなくも直流と交流が重畳されていても構わない。
【００７６】
なお、ＯＰＣ６００の周速は２００ｍｍ／ｓであるので、帯電ブレード６１０とＯＰＣ６００との接触時間は０．０２ｓとなる。ＯＰＣ６００は帯電ブレード６１０と接触する間に−３９０Ｖまで帯電され、導電性ゴム６１２にカーボンナノチューブ６２０を接続した帯電ブレード６１０が十分な帯電能力を持つことが確認された。また、ＯＰＣ６００と帯電ブレード６１０の摩擦係数を測定したところ、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、実施例３の帯電ブレード６１０は押圧の条件により摩擦係数が１／２〜１／１０に低減していることが確認された。
【００７７】
図８は本発明の別の接触型帯電器の例（以下実施例４という）を示す。この実施例４は接触型帯電器の形状として磁気ブラシを用いたものである。実施例４の磁気ブラシ８１０は、磁界発生手段としてのＳ極とＮ極からなる非回転のマグネットロール８１１と、このマグネットロール８１１を囲んで回転する非磁性の導電スリーブ８１２と、帯電部材である磁性導電粒子８１３から構成され、磁性導電粒子８１３にカーボンナノチューブ８２０が植え付けられた構造となっている。そして、磁気ブラシ８１０は主にカーボンナノチューブ８２０でＯＰＣ８００の表面と接触している。なお、一部の磁性導電粒子８１３はＯＰＣ８００の表面と直接に接触しても良いものとする。
【００７８】
次に、ＯＰＣ８００について述べる。
ＯＰＣ８００は、ドラム形状のＡｌからなる基体８０１と、この基体８０１の上に形成された有機感光層８０２からなる有機感光体（ＯＰＣ）で構成されており、必要に応じて基体８０１と有機感光層８０２との間に電荷注入阻止層が設けられる。磁気ブラシ８１０の導電スリーブ８１２は外部の直流電源８０３に接続されて直流電源８０３から電圧が印加され、主にカーボンナノチューブ８２０から有機感光層８０２に直接に電子を注入（つまり負帯電の電荷を注入）することでＯＰＣ８００を帯電させる。なお、一部の電荷は有機感光層８０２と直接に接触する磁性導電粒子８１３から注入してもよく、またカーボンナノチューブ８２０から電子が電界放出によって引き出されて有機感光層８０２を帯電しても構わない。
【００７９】
実施例４の磁気ブラシ８１０は有機感光層８０２と磁気ブラシ８１０との導電性の接点がカーボンナノチューブ８２０で構成される。カーボンナノチューブ８２０は、極細の直径を持つため、磁性導電粒子８１３に密集して配置することが可能である。また、カーボンナノチューブ８２０は、大きな弾性を持つため、有機感光層８０２と接触すると撓ることができ、カーボンナノチューブ８２０の先端のみではなく側面でも有機感光層８０２と接触することができる。そのため、磁性導電粒子８１３にカーボンナノチューブ８２０を接続した磁気ブラシ８１０においては、従来の磁性導電粒子と比較し有機感光層８０２との導電性の接点を著しく大きくでき、電荷の注入速度を大幅に向上できる。
【００８０】
また、磁性導電粒子８１３の直径は、導電性の接点の大きさにほとんど影響を与えないため、マグネットロール８１１の磁力のみを考慮して決めることができる。その結果、導電性の接点を大きくしたままでニップ幅を大きくでき、更に電荷の注入速度を向上できる。
【００８１】
次に、この実施例４の磁気ブラシ８１０の作製法の一例を述べる。
（ａ）Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の金属や合金からなる磁性導電粒子８１３の表面に導電性接着剤をスプレーによって厚さ１〜２μｍで塗布し、
（ｂ）その後、静電力を利用して、カーボンナノチューブ８２０を磁性導電粒子８１３に吸い上げて接触させ、
（ｃ）その後、導電性接着剤を熱硬化させ、カーボンナノチューブ８２０を磁性導電粒子８１３に固定し、
（ｄ）マグネットロール８１１を囲む非磁性のＳＵＳからなる導電スリーブ８１２に（ｃ）で完成した磁性導電粒子８１３を接触させ、磁気ブラシ８１０を完成させる。
【００８２】
なお、磁性導電粒子８１３の大きさは一般的な磁気ブラシと同様に５〜１００μｍとするのが良い。また、電気泳動法によって磁性導電粒子８１３にカーボンナノチューブ８２０を固定しても良い。
更に、図９に示す作製方法でカーボンナノチューブ８２０を磁性導電粒子８１３に固定しても良い。
（ａ）Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の金属や合金からなる磁性導電粒子８１３の表面にスパッタ法によりＮｉ層８６０を成膜する（図９（ａ）参照）。
（ｂ）その後、図９（ｂ）に示すようにプラズマエンハンストホットフィラメントＣＶＤ（以後ＰＥ−ＨＦ−ＣＶＤと略す）装置８６１に磁性導電粒子８１３を置き、ＮＨ3を流しながらプラズマエッチングによりＮｉ層８６０の膜厚を４０ｎｍ以下にする。
（ｃ）その後、図９（ｃ）に示すようにＣ2Ｈ2とＮ2を流し７００℃以下でプラズマを生成してカーボンナノチューブ８２０を合成する。なお、カーボンナノチューブ８２０は磁性導電粒子８１３から垂直に成長する。
（ｄ）そして、図９（ｄ）に示すようにＰＥ−ＨＦ−ＣＶＤ装置８６１からカーボンナノチューブ８２０が、接続された磁性導電粒子８１３を取り出す。
【００８３】
この作製方法によると、カーボンナノチューブ８２０は磁性導電粒子８１３に直接に結合した状態で合成できるので、カーボンナノチューブ８２０を精製する工程や磁性導電粒子８１３とカーボンナノチューブ８２０を接触させる工程を省くことができ、簡便に磁気ブラシ８１０が得られる。なお、図８の磁気ブラシ８１０は直流電源８０３に接続されているが、電源は直流に限定されるものではなく、直流に交流が重畳されていても構わない。
【００８４】
実際に図９の作製方法によって磁気ブラシ８１０を作製した。その構成を以下に示す。
【００８５】
磁気ブラシ８１０    ニップ幅：５．０ｍｍ、周速：ＯＰＣ８００の周速の２倍でＯＰＣ８００とは逆方向に回転
マグネットロール８１１    磁束密度：８００×１０-4Ｔ（導電スリーブ８１２上で）
導電スリーブ８１２    直径：２０ｍｍ、材質：ＳＵＳ
磁性導電粒子８１３    直径：１０〜２０μｍ、材質：Ｆｅ−Ｃｏ合金
カーボンナノチューブ８２０    直径：約１００ｎｍ、長さ：約２０μｍ、、材質：多層カーボンナノチューブ、合成法：Ｃ2Ｈ2とＮ2を用いたＰＥ−ＨＦ−ＣＶＤ法、精製：なし
上記の磁気ブラシ８１０を−５００Ｖの直流電源８０３に接続し、ＣＴＬ／ＣＧＬ／ホール注入阻止層／Ａｌ基体からなるＯＰＣ８００に接触させて帯電を行った。
【００８６】
なお、ＯＰＣ８００の周速は３００ｍｍ／ｓであるので、磁気ブラシ８１０とＯＰＣ８００との接触時間は０．０３３ｓとなる。ＯＰＣ８００は磁気ブラシ８１０と接触する間に−４７０Ｖまで帯電され、磁性導電粒子８１３にカーボンナノチューブ８２０を接続した磁気ブラシ８１０は十分な帯電能力を持つことが確認された。また、ＯＰＣ８００の長手方向での帯電電圧のバラツキは５％以内であり、十分な均一性が得られた。
【００８７】
次に、本発明の別の画像記録装置の実施例（以下実施例５という）について説明する。この実施例５は上記実施例１〜４で作製した各々の接触型帯電器１１０、５１０、６１０、８１０と−５００Ｖの直流電源１０３、５０３、６０３、８０３を電子写真方式の複写機からなる画像記録装置に帯電システムとして搭載し、テストチャートの複写を行った。なお、現像装置は低電位現像（白黒の２値現像）を行う現像装置を用い、階調はドット数で表示した。
【００８８】
ここに、実施例５の複写機においては、ドラム型ＯＰＣが駆動手段により回転されて上記実施例１〜４の接触型帯電器によりＯＰＣが均一に帯電された後に露光装置によりＯＰＣが露光されることで静電潜像が形成され、このＯＰＣ上の静電潜像が現像装置で現像されてトナー像となる。このＯＰＣ上のトナー像が給紙装置から給送された転写紙等の転写材へ転写手段により転写され、この転写材上のトナー像が定着装置で定着されて転写材が外部へ排出される。
【００８９】
リファレンスは、５ｋＶの電源とコロトロンとを帯電システムとして搭載した複写機を用いた。このリファレンスは、帯電電圧が８００Ｖであったため低電位現像を行わず、階調はアナログで表示した。
実施例５の複写機で複写を行った結果、全て良好な画像が得られた。特に実施例１の帯電ブラシ１１０、実施例４の磁気ブラシ８１０を用いた場合にはリファレンスの複写機で得られた画像より多くの階調表示が可能で、解像度も向上していた。
【００９０】
なお、実施例２の帯電ローラ５１０、実施例３の帯電ブレード６１０を搭載した場合に得られた画像は、実施例１の帯電ブラシ１１０、実施例４の磁気ブラシ８１０を用いた場合に得られた画像と比較して若干劣化していたのは、低電位現像に起因するものであり、今後現像が更に低電位化された際には同等の画像が得られると推定される。
【００９１】
また、実施例１〜４の接触型帯電器を搭載した実施例５の複写機では感光体の帯電プロセス中にはオゾンやＮＯｘがほとんど検出されなかった。
よって、本発明の接触型帯電器を搭載した複写機の実施例では、オゾンやＮＯｘを発生しないで、かつ帯電システムの外部電源を低電圧化しつつ良好な画像記録を行えることが確認された。また、実施例１〜４の接触型帯電器を搭載した実施例５の複写機全てについて寿命試験を行ったところ、長期に渡って良好な画像が得られ、実施例１〜４の接触型帯電器の長期信頼性が優れていることが判った。また、これにより実施例１〜４の接触型帯電器の交換頻度を少なくできた。
【００９２】
更に、実施例１〜４の接触型帯電器を搭載した実施例５の複写機全てにおいて、接触型帯電器がＯＰＣを削ることはほとんど観察されず、従来の帯電ローラや帯電ブレードを搭載した複写機と比較し、ＯＰＣの寿命を格段に延ばすことができた。
以上の結果から考えると、今後カーボンナノチューブの製造コストを低減できれば複写機のトータルコストを低減できる可能性がある。なお、プリンタ、ファクシミリ等の画像記録装置においても、本発明を適用して同様の効果が得られることが期待できる。
【００９３】
次に、本発明の別の実施例（以下実施例６という）について説明する。実施例６の接触型帯電器は、実施例２の接触型帯電器において、カーボンナノチューブ５２０とＯＰＣ５００との間の微小空隙に放電開始電圧Ｖｔｈ以上の電圧を印加するようにしたものである。
【００９４】
実施例１〜５において帯電は主に電荷注入によって行われていた。一般に大きな帯電電圧（６００Ｖ〜１ｋＶ程度）が必要とされる場合、ＯＰＣの帯電は主にＯＰＣと接触型帯電器との微小空隙でのコロナ放電によって行われる。本発明の接触型帯電器においても、カーボンナノチューブとＯＰＣとの間の微小空隙に放電開始電圧Ｖｔｈ以上の電圧が印加されると、ＯＰＣと接触型帯電器との微小空隙でのコロナ放電が発生しＯＰＣが帯電される。特に、カーボンナノチューブは極細の針状をしているため、カーボンナノチューブの先端での不平等電界が強くなり、Ｖｔｈを下げることができる。
【００９５】
実際に実施例６のカーボンナノチューブ５２０がＯＰＣ５００に接触した帯電ローラ５１０でＶｔｈを測定したところ、そのＶｔｈがカーボンナノチューブのない帯電ローラのＶｔｈよりも低下していることが確認された。よって、カーボンナノチューブ先端でのコロナ放電を用いてＯＰＣを帯電する場合、従来のローラ帯電方式（帯電ローラを用いてコロナ放電を利用する帯電方式）と比較し印加する電圧を小さくできた。
【００９６】
また、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発生するオゾンやＮＯｘを測定したところ、カーボンナノチューブが接続された帯電ローラはカーボンナノチューブのない従来の帯電ローラよりもオゾンやＮＯｘの発生が少なかった。
これは、カーボンナノチューブの先端のみでコロナ放電が起きるため、カーボンナノチューブの接続された帯電ローラでは放電空間が小さくかつ印加電圧が小さいため、オゾンやＮＯｘの発生が抑えられたためと考えられる。
【００９７】
よって、帯電部材の先端にカーボンナノチューブを接続した帯電ローラは、コロナ放電によってＯＰＣを帯電させる場合も、オゾンやＮＯｘの低減や外部電源の低電圧化といった利点がある。
なお、実施例６は帯電ローラからなるが、上記実施例１、３、４の帯電ブラシ、帯電ブレード、磁気ブラシにおいてもカーボンナノチューブとＯＰＣとの間の微小空隙に放電開始電圧Ｖｔｈ以上の電圧を印加するようにすれば同様な効果がある。
【００９８】
以上のように、本発明は、電荷注入や電界放出、微小空間での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に適用することができる。また、上記実施例では帯電ブラシ、帯電ローラ、帯電ブレード、磁気ブラシの実施例であるが、本発明は上記実施例の形状に限定されるものではなく、本発明には帯電部材の先端にカーボンナノチューブが接続された全ての接触型帯電器が含まれる。
【００９９】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、被帯電体とカーボンナノチューブで接触する。電荷注入によって被帯電体を帯電させる場合、カーボンナノチューブは極細の直径を持つため、被帯電体との接触面に密集して配置することが可能であり、かつカーボンナノチューブは大きな弾性を持つため被帯電体と接触すると撓ることができ、カーボンナノチューブの先端のみではなく側面でも被帯電体と接触することができ、実質的に接触型帯電器と被帯電体との接触面積を大きくでき、電荷の注入速度を向上できる。その結果、被帯電体に十分な帯電電圧を与えることができる。
【０１００】
また、被帯電体と接触型帯電器との微小空隙でのコロナ放電で被帯電体を帯電させる場合には、カーボンナノチューブが極細の針状をしているため、カーボンナノチューブ先端での不平等電界が強くなり、放電開始電圧を下げることができる。そのため、従来のローラ帯電方式と比較し印加する電圧を小さくでき、かつコロナ放電空間を小さくできる。その結果、放電空間で発生するオゾンやＮＯｘを低減できる。
【０１０１】
また、カーボンナノチューブは軸方向に対して大きな引っ張り強度を持つため、極細でも被帯電体との接触において破断することが非常に少なく、長期的には帯電電圧のバラツキが非常に少なく、接触型帯電器の長寿命化を実現できる。
【０１０２】
請求項２に係る発明によれば、カーボンナノチューブが主に
Ｃh＝ｎa1＋ｍa2
ｎ−ｍ＝３ｋ
a1，a2：二次元六角格子の基本並進ベクトル
ｎ，ｍ，ｋ：整数
なる式のカイラルベクトルＣhで記述される単層カーボンナノチューブであるため、単層カーボンナノチューブは金属性の電導性を持ち、接触型帯電器と被帯電体との接触抵抗を小さくすることができる。その結果、より効率的な電荷注入が可能になる。
【０１０３】
請求項３に係る発明によれば、カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブであるため、概ね金属性の電導性を持ち、かつ多層カーボンナノチューブを構成する各層のグラフェンが電気伝導に寄与するため、より多くの電荷を被帯電体に注入できる。
【０１０４】
請求項４に係る発明によれば、導電性繊維の表面にカーボンナノチューブがある帯電ブラシであり、カーボンナノチューブは極細の直径を持つため軸方向で導電性繊維に密集して配置することが可能である。また、カーボンナノチューブは大きな弾性を持つため、被帯電体と接触すると撓ることができ、カーボンナノチューブの先端のみではなく側面でも被帯電体と接触することができる。そのため、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、被帯電体と帯電ブラシとの間で接触面積を著しく大きくできる。その結果、電荷注入の速度を向上できる。
【０１０５】
請求項５に係る発明によれば、被帯電体と帯電ローラとの導電性の接点がカーボンナノチューブで構成され、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であるため機械的強度が非常に強い。そのため、導電性の接点の安定性が非常に良く、従来の全体に導電性が付与された導電性ゴムや吸水性のスポンジローラと比較し、環境による変動が少なく、長期に渡って安定した帯電能力を維持できる。
【０１０６】
また、カーボンナノチューブは極細の直径を持つため導電性ゴムなどに密集して配置することが可能である。また、カーボンナノチューブは大きな弾性を持つため、被帯電体と接触すると撓ることができ、カーボンナノチューブの先端のみではなく側面でも被帯電体と接触することができる。そのため、被帯電体との導電性の接点を大きくでき、電荷の注入速度を向上できる。
【０１０７】
請求項６に係る発明によれば、被帯電体と主にカーボンナノチューブで接触し、カーボンナノチューブは、固体潤滑材としての機能を持つため、従来のカーボンナノチューブのない帯電ブレードと比較し、帯電ブレードと被帯電体との摩擦係数を低減でき、長期の使用においては「被帯電体を削る」、「被帯電体を摩耗させる」等の機械的ダメージを与えにくく、被帯電体の寿命を向上できる。また、カーボンナノチューブは大きな弾性を持つため、被帯電体と接触すると撓ることができ、カーボンナノチューブの先端のみならず側面でも被帯電体と接触することができる。そのため、被帯電体との導電性の接点を大きくでき、電荷の注入速度を向上できる。
【０１０８】
請求項７に係る発明によれば、磁性導電粒子の表面にカーボンナノチューブがあり、カーボンナノチューブは極細の直径を持つため磁性導電粒子に密集して配置することが可能である。また、カーボンナノチューブは大きな弾性を持つため、被帯電体と接触すると撓ることができ、カーボンナノチューブの先端のみではなく側面でも被帯電体と接触することができる。そのため、従来の磁性導電粒子と比較し被帯電体との導電性の接点を著しく大きくでき、電荷の注入速度を向上できる。また、磁性導電粒子の直径は導電性の接点の大きさにほとんど影響を与えないため、磁界発生手段の磁力のみを考慮して決めることができる。その結果、導電性の接点を大きくしたままでニップ幅を大きくでき、更に電荷の注入速度を向上できる。
【０１０９】
請求項８に係る発明によれば、請求項１〜７のいずれかに記載の接触型帯電器を有するため、電荷注入で被帯電体を帯電させる場合も、被帯電体と接触型帯電器との微小空隙のコロナ放電で被帯電体を帯電させる場合でも、被帯電体に十分な帯電電圧を与えることができ、引き続き現像を行うことによって良好な画像が得られる。特に帯電ブラシ、磁気ブラシを搭載した場合には階調性の優れた画像が得られる。
【０１１０】
また、電荷注入で被帯電体を帯電させる場合は帯電プロセス中でオゾンやＮＯｘが発生せず、また微小空隙でのコロナ放電で被帯電体を帯電させる場合はコロナ放電空間を小さくでき、かつ放電空間で発生するオゾンやＮＯｘを低減できる。また、電荷注入、微小空隙でのコロナ放電でそれぞれ被帯電体を帯電させる各方式の両方で帯電効率が良くなるため、画像記録装置に搭載する帯電用の外部電源を低電圧化できる。更に、接触型帯電器の長期信頼性が向上し、被帯電体特にＯＰＣの寿命が延びることによって、接触型帯電器や被帯電体特にＯＰＣの交換頻度を少なくできる。よって、将来的にはカーボンナノチューブの製造コストを更に下げることによって画像記録装置のトータルコストを低減できる可能性もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を示す断面図である。
【図２】単層カーボンナノチューブの六員環を示す模式図である。
【図３】上記実施例１の作製方法の一例を示す図である。
【図４】上記実施例１の作製方法の別の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施例２を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例３を示す断面図である。
【図７】上記実施例３の作製方法の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施例４を示す断面図である。
【図９】上記実施例４の磁性導電粒子の作製方法の一例を示す図である。
【図１０】従来の導電性ゴムローラの印加電圧と帯電電圧との関係を示す特性を示す図である。
【図１１】従来の帯電ブラシを示す断面図である。
【図１２】従来の磁気ブラシを示す断面図である。
【図１３】従来の別の磁気ブラシを示す断面図である。
【符号の説明】
１００、５００、６００、８００      ＯＰＣ
１０３、５０３、６０３、８０３      直流電源
１１０      帯電ブラシ
１１１、５１１      金属芯
１１２      導電性繊維
１２０、５２０、６２０、８２０      カーボンナノチューブ
５１０      帯電ローラ
５１２      導電性ゴム
６１０      帯電ブレード
６１１      金属板
６１２      導電性ゴム
８１０      磁気ブラシ
８１１      マグネットロール
８１２      導電スリーブ
８１３      磁性導電粒子
【図１】
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【図２】
0003778724.tif 000003
【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】
0003778724.tif 000009
【図９】
0003778724.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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