JP2001281965A

JP2001281965A - 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、帯電方法および画像記録装置

Info

Publication number: JP2001281965A
Application number: JP2000098951A
Authority: JP
Inventors: Yukie Suzuki; 幸栄鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-10
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP4089122B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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ＮＯ_Xが発生ぜず、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提供す
る。【解決手段】帯電ブレード５００を以下の手順で作製
した。基材樹脂であるポリエチレンにカーボンナノチュ
ーブ（ＣＮＴ）５０１を混合・分散させ、この混合物を
成形・延伸することにより、ＣＮＴが延伸方向に配列し
た延伸シート５０２を得た。この延伸シートを５層積層
し貼り合わせた後、ＣＮＴの配向方向に垂直に裁断する
ことにより、ＣＮＴ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、裁断面を研磨することによ
り、ＣＮＴ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、ＣＮＴの長手方
向の一部が帯電ブレード５００の帯電面５０７から、こ
れに垂直に突出した。

Description

【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ＮＯ
_X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（１／１００〜１／５０
０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Ｊ
ａｐａｎＨａｒｄｃｏｐｙ‘９２、ｐｐ．２８７〜２
９０には、８０％ＲＨの高湿下では有機感光体（以後Ｏ
ＰＣと略す）は十分な帯電電圧が得られるが、３０〜５
０％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ＮＯ_X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（ＣＮＴ）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、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、請求項１において、前記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
に突出させることを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の接触型帯電器の製造方法
は、請求項１において、前記導電性樹脂成形物がフィル
ム状またはシート状であることを特徴とする。

【００１４】請求項４記載の接触型帯電器の製造方法
は、請求項１において、前記導電性樹脂成形物が繊維状
であることを特徴とする。

【００１５】請求項５記載の接触型帯電器は、請求項１
〜４のいずれかに記載の方法によって得られたものであ
ることを特徴とする。

【００１６】請求項６記載の接触型帯電器は、請求項５
において帯電ローラーであることを特徴とする。

【００１７】請求項７記載の接触型帯電器は、請求項５
において帯電ブレードであることを特徴とする。

【００１８】請求項８記載の接触型帯電器は、請求項５
において帯電ベルトであることを特徴とする。

【００１９】請求項９記載の接触型帯電器は、請求項５
において帯電ブラシであることを特徴とする。

【００２０】請求項１０記載の帯電方法は、請求項５〜
９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１１記載の画像記録装置は、請求項
５〜９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ＮＯ_X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、５００
Ｔｏｒｒ（６．６５×１０⁴Ｐａ）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１
ｃｍ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）＜３ｃｏｓ²θ−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１０²〜１０ ¹⁰Ω・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、ＮＯ_X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Ｄ
Ｃ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１０００〜１５
００℃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，Ｒ
ｈ，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．
３３×１０⁴〜９．３１×１０⁴Ｐａ）のＨｅまたはＨ
₂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、５００Ｔｏ
ｒｒ（６．６５×１０⁴Ｐａ）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５
０４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５０
１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。−５０
０Ｖの直流電圧を印加し、ＯＰＣの回転周速を２００ｍ
ｍ／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ＮＯ_X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５
０７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Ｆ
ｅ−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
（６．６５×１０⁴Ｐａ）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）７０
３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５０〜３
００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−４５
０Ｖ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ＮＯ_X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８０
１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８０
２（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８
０３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ＯＰＣ
８０４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ＮＯ_X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１〜４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、請求項２に記載の製造方法におい
ては、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５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ＮＯ_X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ＮＯ_X
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６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ＮＯ_X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７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８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さ
せることで、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９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
するさせることで、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１０記載の帯電方法による効
果：この帯電方法では、請求項５〜９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１１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５〜９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４０５ＯＰＣ４０６有機感光層４０７Ａｌ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５０６ＳＵＳ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）７０４ＯＰＣ７０５有機感光層７０６Ａｌ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）８０４ＯＰＣ８０５有機感光層８０６Ａｌ基体８０７直流電源

Claims

【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、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】前記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
せることを特徴とする請求項１記載の接触型帯電器の製
造方法。
【請求項３】前記導電性樹脂成形物は、フィルム状ま
たはシート状であることを特徴とする請求項１記載の接
触型帯電器の製造方法。
【請求項４】前記導電性樹脂成形物は、繊維状である
ことを特徴とする請求項１記載の接触型帯電器の製造方
法。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の方法に
よって得られたことを特徴とする接触型帯電器。
【請求項６】帯電器が帯電ローラーであることを特徴
とする請求項５記載の接触型帯電器。
【請求項７】帯電器が帯電ブレードであることを特徴
とする請求項５記載の接触型帯電器。
【請求項８】帯電器が帯電ベルトであることを特徴と
する請求項５記載の接触型帯電器。
【請求項９】帯電器が帯電ブラシであることを特徴と
する請求項５記載の接触型帯電器。
【請求項１０】請求項５〜９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１１】請求項５〜９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。