JP2002268328A - Charger, charging method, and imaging device using them - Google Patents

Charger, charging method, and imaging device using them

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JP2002268328A
JP2002268328A JP2001066678A JP2001066678A JP2002268328A JP 2002268328 A JP2002268328 A JP 2002268328A JP 2001066678 A JP2001066678 A JP 2001066678A JP 2001066678 A JP2001066678 A JP 2001066678A JP 2002268328 A JP2002268328 A JP 2002268328A
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幸栄 鈴木
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浩義 庄子
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a charger which extends life time of a CNT. SOLUTION: With respect to a charger 1, carbon nanotubes 4 are held on its charger surface 2a facing a body 3 to be charged, and the body 3 is charged through electric field emission, and the current quantity flowing to each of carbon nanotubes 4 is <=10<-12> A, and a density C1 (the number of tubes per cm<2> ) and a resistance Rb of carbon nanotubes 4 satisfy the condition C1×Rb> Va/10<-12> , where Va is the difference (V) of potential by charging applied to the body to be charged and Rb is the total resistance value (Ωcm<2> ) applied to a circuit of charging per unit area to be charged.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、ファクシミ
リ、プリンターなどの画像形成装置用の帯電器及びその
帯電方法及びこれを利用した画像形成装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charger for an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, a printer, and the like, a charging method thereof, and an image forming apparatus using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ファクシミリ、プリンターなどの画像形
成装置には帯電器が用いられている。この帯電器とし
て、カーボンナノチューブ(CNT)を利用したもの
が、オゾンレス、低ハザードなどのメリットから利用さ
れつつある。
2. Description of the Related Art An image forming apparatus such as a facsimile or a printer uses a charger. As the charging device, a device using carbon nanotubes (CNT) is being used because of its merits such as ozonelessness and low hazard.

【0003】例えば、特許第9902937号には、カーボン
ナノチューブ(CNT)を用いた帯電器が開示されてい
る。この帯電器の帯電器本体の形状としてブラシ型のも
のが開示され、また、放電方式として電荷注入方式のも
のが開示され、そのCNTの電荷注入に対する優位な点
についても記述されている。
[0003] For example, Japanese Patent No. 9902937 discloses a charger using carbon nanotubes (CNT). A brush type is disclosed as the shape of the charger main body of this charger, and a charge injection type is disclosed as a discharge method, and the superiority of the CNT with respect to charge injection is also described.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このCNTを用
いた帯電器には、現状多くの課題が残っている。 (1)寿命 従来のCNTを用いた帯電器は、大気中で電圧を印加する
ことにより急速にその機能が低下することが知られてい
る。これは、大気中での電界放出により、CNTが劣化す
ることが原因になっていると考えられている。寿命が短
いと帯電器としての機能が果たせなくなる。 (2)帯電むら 直流電圧駆動では、被帯電体と帯電器とのギャップの不
均一さによって、帯電むらが発生することが知られてい
る。また、特にパルス駆動にすることにより、帯電むら
は増長される。これは、パルスによって、電圧を印加し
ていない時間帯が存在するため、直流電圧に比べると、
帯電むらになる可能性が高いことが予想されるからであ
る。帯電むらは画像品質を低下させる。
However, many problems still remain in the charger using this CNT. (1) Lifetime It is known that the function of a conventional charger using CNTs rapidly deteriorates when a voltage is applied in the atmosphere. This is thought to be due to the fact that CNTs are degraded due to field emission in the atmosphere. If the life is short, the function as a charger cannot be performed. (2) Charging Unevenness It is known that in DC voltage driving, charging unevenness occurs due to non-uniformity of a gap between an object to be charged and a charger. In particular, by using pulse driving, uneven charging is increased. This is because there is a time zone where no voltage is applied due to the pulse,
This is because it is expected that uneven charging is likely to occur. Uneven charging reduces image quality.

【0005】また、CNTの大気中電界放出を調べた報告
がある(Japan Hard Copy 97予稿集P221)。ここでは、
CNT1本に対して、電流値は10-12A、電圧値300V程度で破
壊することが記載されている。
[0005] In addition, there has been a report on the field emission of CNTs into the atmosphere (Japan Hard Copy 97 Proceedings P221). here,
It is described that a single CNT is destroyed at a current value of 10 −12 A and a voltage value of about 300 V.

【0006】本発明の目的は、寿命を延ばして帯電むら
の低減を図ることのできる帯電器及び帯電方法及びこれ
を利用した画像形成装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a charger, a charging method, and an image forming apparatus using the same, which can extend the life and reduce the uneven charging.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の帯電器
は、被帯電体に対向する帯電器表面にカーボンナノチュ
ーブが保持され、電界放出を介して帯電を施す帯電器に
おいて、カーボンナノチューブ1本当たりに流れる電流
量が10-12A以下であり、前記カーボンナノチューブ
の密度C1(本/cm2)及び抵抗Rbが以下の条件を満た
すことを特徴とする。 C1×Rb > Va/10-12 Va:被帯電体にかける帯電電位差(V) Rb:帯電する単位面積当たりに対する帯電の回路にか
かる総抵抗値(Ωcm2) 請求項1に記載の発明によれば、CNTの劣化を防止し
て、帯電器の信頼性と安定性の向上を図ることができ
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a charger, wherein a carbon nanotube is held on a surface of a charger facing a member to be charged, and is charged via electric field emission. The amount of current flowing per tube is 10 −12 A or less, and the density C1 (lines / cm 2 ) and the resistance Rb of the carbon nanotube satisfy the following conditions. C1 × Rb> Va / 10 −12 Va: charging potential difference applied to the member to be charged (V) Rb: total resistance value (Ωcm 2 ) applied to the charging circuit per unit area to be charged according to the invention according to claim 1. For example, it is possible to prevent the CNT from deteriorating and improve the reliability and stability of the charger.

【0008】請求項2に記載の帯電器は、請求項1に記
載の帯電器において、被帯電体に対して段階的に電圧を
上昇させることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the charging device of the first aspect, the voltage is gradually increased with respect to the member to be charged.

【0009】請求項2に記載の発明によれば、抵抗、密
度だけでは完全に制限できない場合でも、CNTの劣化
を防止して、帯電器の信頼性と安定性の向上を図ること
ができる。
According to the second aspect of the present invention, even when the resistance and the density cannot be completely limited, deterioration of the CNTs can be prevented, and the reliability and stability of the charger can be improved.

【0010】請求項3に記載の帯電器は、請求項1又は
請求項2に記載の帯電器において、帯電器本体の形状が
ブレード型又はブラシ型であることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the charger of the first or second aspect, the shape of the charger main body is a blade type or a brush type.

【0011】請求項4に記載の帯電器は、請求項1又は
請求項2に記載の帯電器において、帯電器本体の表面を
研磨する研磨部材を有することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the charger according to the first or second aspect, further comprising a polishing member for polishing a surface of the charger main body.

【0012】請求項5に記載の帯電器は、請求項4に記
載の帯電器において、帯電器本体の形状がローラー型で
あることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the charger of the fourth aspect, the shape of the charger main body is a roller type.

【0013】請求項4、5に記載の発明によれば、常時
帯電器の表面に劣化の少ない清浄なCNTを露出させる
ことができるので、帯電器の信頼性、安定性がより一層
向上する。
According to the fourth and fifth aspects of the present invention, it is possible to constantly expose clean CNTs with little deterioration on the surface of the charger, so that the reliability and stability of the charger are further improved.

【0014】請求項6に記載の画像形成装置は、請求項
1ないし請求項5のいずれか1項に記載の帯電器を用い
ることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus using the charging device according to any one of the first to fifth aspects.

【0015】請求項6に記載の画像形成装置によれば、
感光体にダメージを与えない帯電方式であり、低コスト
化を図ることができると共に、オゾン、NOx等の発生を
極めて少ない長寿命で信頼性の高い帯電器を搭載した画
像形成装置を提供できる。
According to the image forming apparatus of the sixth aspect,
It is a charging system that does not damage the photoreceptor, can reduce costs, and can provide an image forming apparatus equipped with a long-life and highly reliable charger that generates very little ozone and NOx.

【0016】請求項7に記載の画像形成装置は、請求項
1に記載のカーボナノチューブを備えた帯電器を用い
て、被帯電体に電圧を直接印加して静電潜像を形成する
ことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus for forming an electrostatic latent image by directly applying a voltage to an object to be charged by using a charger provided with the carbon nanotube according to the first aspect. Features.

【0017】請求項7に記載の画像形成装置によれば、
画像形成装置の寿命を決定している主要素である感光体
の劣化を避けることができ、感光体を用いずに直接静電
潜像を形成することにより、画像形成装置の長寿命化を
図ることができる。
According to the image forming apparatus of the present invention,
Deterioration of the photoreceptor, which is the main element determining the life of the image forming apparatus, can be avoided, and the life of the image forming apparatus can be extended by directly forming an electrostatic latent image without using the photoreceptor. be able to.

【0018】請求項8に記載の帯電器の帯電方法は、被
帯電体に対向する帯電器表面にカーボンナノチューブが
保持され、電界放出を介して帯電を施し、カーボンナノ
チューブ1本当たりに流れる電流量が10-12A以下であ
り、カーボナノチューブの密度C1(本/cm2)及び抵
抗Rbが以下の条件を満たす条件のもとで、駆動電圧をパ
ルス状に印加するようにしたことを特徴とする。 C1×Rb > Va/10-12 Va:被帯電体にかかる電位差(印加電圧)(V) Rb:帯電する単位面積当たりに対する帯電の回路にか
かる総抵抗値(Ωcm2) 請求項8に記載の発明の構成とした理由を以下に説明す
る。
[0018] In the charging method of the charging device according to the present invention, the carbon nanotube is held on the surface of the charging device facing the member to be charged, is charged via field emission, and the amount of current flowing per carbon nanotube. There is less 10 -12 a, and wherein the density of the carbon nanotubes C1 (present / cm 2) and the resistor Rb is to be applied under the following condition is satisfied conditions, the driving voltage in pulses I do. C1 × Rb> Va / 10 −12 Va: potential difference (applied voltage) applied to the member to be charged (V) Rb: total resistance value (Ωcm 2 ) applied to the charging circuit per unit area to be charged. The reason for adopting the configuration of the present invention will be described below.

【0019】抵抗と密度とだけを規定した帯電器では、
同時に全面積のCNTに電圧がかかり、全てのCNTに同時に
電流が流れることを仮定し、その抵抗値と密度を設定し
ている。
In a charger in which only the resistance and the density are specified,
At the same time, it is assumed that a voltage is applied to CNTs in all areas and a current flows through all the CNTs at the same time, and the resistance value and the density are set.

【0020】同時に電圧がかからない場合には、その電
圧がかかった数少ないCNTに大きな電流が流れ、破壊さ
れる。その理由を図10により説明する。
If no voltage is applied at the same time, a large current flows through the few CNTs to which the voltage is applied, and the CNTs are destroyed. The reason will be described with reference to FIG.

【0021】CNTの密度C1と抵抗値Rbを設定した時
には、図10(a)に示したようにCNT(1)−CNT(10)
のそれぞれのCNTに対して、均等に電流が流れることを
仮定している。
When the density C1 of the CNT and the resistance value Rb are set, as shown in FIG. 10A, CNT (1) -CNT (10)
It is assumed that current flows evenly through each CNT.

【0022】しかし、実際は図10(b)に示すように
CNT(1)−CNT(3)にしか電圧がかからない場合があ
る。これは例えば、被帯電体が帯電している場合等に起
きる。
However, there is a case where a voltage is actually applied only to CNT (1) -CNT (3) as shown in FIG. This occurs, for example, when the member to be charged is charged.

【0023】特にDCで電圧を印加している場合には、常
に電圧がかかっており、帯電器のCNTが帯電されていな
い領域に移動した時にのみ、電流が流れる。
In particular, when a voltage is applied by DC, a voltage is always applied, and a current flows only when the CNT of the charger moves to an uncharged area.

【0024】このような場合、図13(b)に示すCN
T(1)−CNT(3)のように、被帯電体の移動方向の先端
部分がこのような状況になり、大電流が流れると共にCN
Tは破壊する。
In such a case, the CN shown in FIG.
As in the case of T (1) -CNT (3), the leading end of the member to be charged in the moving direction is in such a state, and a large current flows and CN
T destroys.

【0025】通常の帯電器では、被帯電体が連続的に移
動している。帯電していない被帯電体面も連続して、電
圧印加エリアに入ってくる。同時に全てのCNTに電圧が
印加されることは無い。
In a normal charger, the member to be charged moves continuously. The surface of the uncharged object continuously enters the voltage application area. No voltage is applied to all CNTs at the same time.

【0026】そこで、駆動方法をパルス状にすることに
よって、同時に電圧がかかる状態を形成できる。これ
は、先にCNTの各1本、1本に別々に電圧が印加されてい
たのに対し、その電圧印加の“同期”を合わせると言っ
たイメージである。
Therefore, by making the driving method pulse-shaped, it is possible to form a state in which a voltage is simultaneously applied. This is an image in which the voltage is separately applied to each one of the CNTs, and the "synchronization" of the voltage application is adjusted.

【0027】つまり、連続的に移動する被帯電体がある
程度移動した時に、パルスによる電圧を印加し、全ての
CNTに同時に電圧がかかるようにする。これによって、
数本にのみ電圧がかかること無く、平均した電流が全て
のCNTに流れることになる。これによって、上記式を
設定する時に仮定した状態を作り出すことができる。CN
Tの劣化を防ぐことが可能になる。
That is, when the continuously moving charged body moves to some extent, a pulse voltage is applied,
Apply voltage to CNT at the same time. by this,
An average current flows through all the CNTs without applying a voltage to only a few of them. This makes it possible to create the state assumed when setting the above equation. CN
It is possible to prevent the deterioration of T.

【0028】また、同時に、パルス駆動によって、冷却
時間を作り出すことができ、発熱も抑える効果もある。
At the same time, a cooling time can be created by pulse driving, and there is also an effect of suppressing heat generation.

【0029】請求項9に記載の帯電器の帯電方法は、パ
ルスの立ち上がりに傾斜を付けた駆動波形で帯電させる
ことを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a charging method for a charging device, wherein charging is performed with a drive waveform in which the rising of a pulse is inclined.

【0030】請求項9に記載の発明の構成とした理由を
以下に説明する。
The reason for adopting the configuration of the ninth aspect of the present invention will be described below.

【0031】電圧印加によるCNTが劣化する原因とし
て、通電による発熱、及び酸化がある。これを防ぐ方法
として、電流値又は電圧値を低減する方法がある。
The causes of the deterioration of the CNT due to the application of voltage include heat generation due to energization and oxidation. As a method of preventing this, there is a method of reducing a current value or a voltage value.

【0032】CNTに電圧を300V印加すると破壊すること
が従来技術で記載したとおり知られている。そこで、被
帯電体と帯電器との電位差が常に小さくなるように工夫
する。その方法として、図11に示すように駆動波形P
のパルス立ち上がりに傾斜P1を設ける。この波形であ
れば、初期の立ち上がり点(a)で、被帯電体と帯電器と
の間の電位差を小さくすることができる。 徐々に電圧
が上げられていくと点(b)で示すようにCNTから電界放出
がなされ、被帯電体は帯電電位を上昇させる。
It is known that a CNT is destroyed when a voltage of 300 V is applied thereto, as described in the prior art. Therefore, a device is devised so that the potential difference between the member to be charged and the charger is always small. As a method, as shown in FIG.
Is provided with a slope P1 at the rising edge of the pulse. With this waveform, the potential difference between the charged object and the charger can be reduced at the initial rising point (a). When the voltage is gradually increased, field emission is performed from the CNT as shown by a point (b), and the charged body increases the charged potential.

【0033】つまり、帯電器と被帯電体との電位差はあ
る一定(二点鎖線P2参照)に保たれたまま、点(c)
で示すようにパルスの終期を迎えることができる。この
期間では大きな電位差が形成されず、CNTが破壊される
ような大きな電流値は流れない。このように駆動波形P
に傾斜をつけることで、帯電器と被帯電体の電位差を一
定に抑えることができ、CNTの劣化を抑えることが可能
になる。
That is, the point (c) is maintained while the potential difference between the charger and the member to be charged is kept constant (see the two-dot chain line P2).
The end of the pulse can be reached as shown by. During this period, a large potential difference is not formed, and a large current value that would destroy the CNT does not flow. Thus, the driving waveform P
By making the inclination of the CNT, the potential difference between the charger and the member to be charged can be kept constant, and the deterioration of the CNT can be suppressed.

【0034】請求項10に記載の帯電器の帯電方法は、
前記駆動波形の傾斜が以下の式を満足することを特徴と
する。 K < C1×10-12/Ca Ca:被帯電体の単位面積当たりの容量(C/cm2) K=dVa/dt:傾斜(単位時間当たりの電圧増加率) 請求項9に記載の発明ではパルスの立ち上がりに傾斜を
付け、大きな電位差を作らない駆動波形とした。しか
し、この傾斜が急峻であると、大電流が流れ、CNTが劣
化する。そこで、この傾斜をCNTが破壊しないように規
定する必要がある。CNTに流れる電流値と傾斜P1の関
係を以下に調べる。
The charging method of the charging device according to the tenth aspect is characterized in that:
The inclination of the driving waveform satisfies the following expression. K <C1 × 10 -12 / Ca Ca: unit volume per area (C / cm 2) K = dVa / dt of the member to be charged: In the invention described in claim 9 (voltage increase rate per unit time) inclined The rise of the pulse was inclined to provide a drive waveform that did not produce a large potential difference. However, if the slope is steep, a large current flows, and the CNT deteriorates. Therefore, it is necessary to define this inclination so that the CNT is not broken. The relationship between the current flowing through the CNT and the slope P1 will be examined below.

【0035】被帯電体が単位面積に貯える電荷量Q(V
a)(C/cm2)は被帯電体の表面電位Vsの電位差に依存し
ている。これは被帯電体を容量Ca(F/cm2)とみたてた
場合、 Q(Va)=Ca×Vs と書くことができる。
The charge amount Q (V
a) (C / cm 2 ) depends on the potential difference of the surface potential Vs of the member to be charged. This when resemble the a member to be charged capacity Ca (F / cm 2), can be written as Q (Va) = Ca × Vs .

【0036】電圧Vsがある増加量で増加する場合、それ
に伴って必要な電荷も増加する。電荷の増加量をΔQa(V
s)とし、増加電位量をΔVsと書くと、 ΔQa(Vs)=Ca×ΔVs・…(a) と書くことができる。
When the voltage Vs increases by a certain amount, the required charge also increases accordingly. The amount of charge increase is ΔQa (V
s) and the amount of increase potential is written as ΔVs, it can be written as ΔQa (Vs) = Ca × ΔVs... (a).

【0037】ここで、増加電位量を時間に対し、増加と
すると、その増加量Kを、 K=ΔVs/Δt=dVs/dt・…(b) と書くことができる。
Here, assuming that the amount of increased potential is increased with respect to time, the amount of increase K can be expressed as K = ΔVs / Δt = dVs / dt (b).

【0038】また、表面Vsは図11から判るように印加
電圧Vaから閾値電圧Vthを引いたものである。 Vs=Va−Vth これを先の式に代入する。そして、両辺をΔtで割る
と、 ΔQa(Va-Vth)/Δt=Ca×Δ(Va-Vth)/Δt・・…(c) dQa(Va)/dt=Ca×dVa/dt=Ca×K・・…(d) (ここで、Vthは一定だから、微分すると消去され
る。) ここで一定時間の電荷の増量dQa(Va)/dtは電流であ
るから、 Ia=dQa(Va)/dt・…(e) と書くことができる。
As can be seen from FIG. 11, the surface Vs is obtained by subtracting the threshold voltage Vth from the applied voltage Va. Vs = Va−Vth This is substituted into the above equation. Then, when both sides are divided by Δt, ΔQa (Va−Vth) / Δt = Ca × Δ (Va−Vth) / Δt (c) dQa (Va) / dt = Ca × dVa / dt = Ca × K ... (D) (Here, since Vth is constant, it is eliminated by differentiation.) Since the charge increase dQa (Va) / dt for a certain time is a current, Ia = dQa (Va) / dt・… (E) can be written.

【0039】但しIa(A /cm2)は単位面積に流れる電
流値とした。単位面積当たり、CNTの本数がC1であると
すると、CNTの各1本に流れる電流値はIaaは、 Iaa=Ia/C1・・…(f) と書くことができる。
[0039] However Ia (A / cm 2) was the value of the current flowing through a unit area. Assuming that the number of CNTs per unit area is C1, the current value flowing through each one of the CNTs can be expressed as Iaa = Iaa = Ia / C1... (F).

【0040】ここで、CNTの劣化条件はCNT各1本に対
し、10-12A以上流れると破壊することが知られている
ので、それ以下に抑える必要がある。 Iaa < 10-12A・…(d) (f)の式を代入して、Iaaを消去する。 Iaa=Ia/C1 < 10-12…・(h) (e)の式を代入して、Iaを消去する。 dQa(Va)/dt/C1 < 10-12…・(i) (d)式を代入し、dQa(Va)/dtを消去する。 Ca×dVa/dt/C1 = Ca×K/C1 < 10-12…・(j) よって、 K < C1×10-12/Ca…・(k) この式を満足することによって、CNTを劣化させる電流
値は流れない。
[0040] Here, the deterioration condition of the CNT for each one CNT, since it destroys the flow 10 -12 A or more are known, it is necessary to suppress the less. Iaa <10 −12 A... (D) Substitute the expression (f) to eliminate Iaa. Iaa = Ia / C1 <10 −12 (h) The equation of (e) is substituted to eliminate Ia. dQa (Va) / dt / C1 <10 -12 ... (i) Substituting equation (d), dQa (Va) / dt is deleted. Ca × dVa / dt / C1 = Ca × K / C1 <10 −12 ... (J) Therefore, K <C1 × 10 −12 / Ca... (K) By satisfying this expression, the CNT is deteriorated. No current flows.

【0041】請求項11に記載の帯電器の帯電方法は、
前記パルスの間隔が以下の条件を満たすことを特徴とす
る。 T1 < 10-5/S1 S1:被帯電体対する帯電器の相対速度(m/sec) T1:パルスの間隔 (sec) パルスによって帯電を施すと、帯電むらが現れる。この
帯電むらは、帯電した個所と帯電していない個所とが混
在することに起因して発生する。帯電していない個所が
現れないように、パルス間隔を小さくする必要がある。
CNTが電界放出する距離は10μmである。このことは実
験的にも確かめられている。実験結果を図12に示す。
図12は横軸に帯電器と被帯電体との距離をとってい
る。
The charging method of the charging device according to the eleventh aspect is characterized in that:
The pulse interval satisfies the following condition. T1 <10 −5 / S1 S1: relative speed of the charger to the member to be charged (m / sec) T1: pulse interval (sec) When charging is performed by a pulse, charging unevenness appears. This uneven charging is caused by a mixture of charged portions and uncharged portions. It is necessary to reduce the pulse interval so that a portion that is not charged does not appear.
The field emission distance of the CNT is 10 μm. This has been confirmed experimentally. The experimental results are shown in FIG.
In FIG. 12, the horizontal axis indicates the distance between the charger and the member to be charged.

【0042】縦軸に印加電圧E=−500Vでの帯電電
位を示している。この図12から、距離を10μm以上離
すことによって、電界放出による帯電は起きなくなるこ
とが判る。このことから、CNTから距離10μm内が帯電で
きるエリアである。1度のパルス電圧で半径10μmの円
内は帯電が完了していることになる。
The vertical axis shows the charging potential at an applied voltage E of -500 V. It can be seen from FIG. 12 that when the distance is 10 μm or more, charging due to field emission does not occur. For this reason, the area within 10 μm from the CNT is a chargeable area. In a circle having a radius of 10 μm with one pulse voltage, charging is completed.

【0043】次にパルス電圧が必要になるのは、被帯電
体が10μm移動した時である。これに合わせて、上記式
のパルス電圧を印加すれば良い。
Next, a pulse voltage is required when the member to be charged moves by 10 μm. In accordance with this, the pulse voltage of the above equation may be applied.

【0044】ここで、10-5は10μmを示し、10-5
/S1は被帯電体が10μm移動するのにかかる時間であ
る。つまり、10μm移動する前に次のパルスが印加され
れば良く、それをパルス間隔として規定できる。つま
り、上記式を満足することによって、被帯電体が10μm
移動する毎にパルスを印加できていることになる。
Here, 10 −5 indicates 10 μm, and 10 −5.
/ S1 is the time required for the member to be charged to move by 10 μm. In other words, the next pulse may be applied before moving by 10 μm, which can be defined as the pulse interval. That is, by satisfying the above expression, the object to be charged is 10 μm
This means that a pulse can be applied each time the robot moves.

【0045】この条件を満たすことによって、パルス間
隔が十分短く、帯電を施していない領域は無くなる。よ
って、帯電むらもなくなる。
By satisfying this condition, the pulse interval is sufficiently short and there is no uncharged area. Therefore, there is no uneven charging.

【0046】請求項12に記載の帯電器の帯電方法は、
前記パルスのピーク値を放電開始電圧以下に抑えること
を特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a method for charging a charger,
The peak value of the pulse is suppressed to a discharge starting voltage or less.

【0047】帯電器にはパルス状に電圧が印加される。
このパルスによって被帯電体は帯電され、その帯電電位
はパルス電圧によって決まる。これは、図13に示すよ
うに、CNTの帯電器のVa/Vs(印加電圧/表面電位)のグ
ラフより理解できる。
A voltage is applied to the charger in a pulsed manner.
The object to be charged is charged by this pulse, and the charged potential is determined by the pulse voltage. This can be understood from the graph of Va / Vs (applied voltage / surface potential) of the CNT charger as shown in FIG.

【0048】このグラフはCNT帯電器の特性を示してお
り、電界放出により、負の側では低閾値で帯電が起き
る。それに対し、正側では、電界放出が起きないので、
放電が起きる電圧が閾値となる。その閾値は600V程度で
ある。今回は被帯電体を負に帯電させる。
This graph shows the characteristics of the CNT charger. In the negative side, charging occurs at a low threshold value due to field emission. On the other hand, on the positive side, no field emission occurs,
The voltage at which discharge occurs becomes the threshold. The threshold is about 600V. This time, the member to be charged is negatively charged.

【0049】例えば、電圧を−500V印加すると、−300V
程度帯電することになる。被帯電体が−300V帯電してお
り、帯電器にパルス電圧がかからない場合、被帯電体と
帯電器とは300Vの電位差が存在する。この時に図13に
より放電開始電圧が600Vであるから、放電は起きない。
For example, when a voltage of -500 V is applied, -300 V
Charge to some degree. When the object to be charged is charged at -300 V and no pulse voltage is applied to the charger, there is a potential difference of 300 V between the object to be charged and the charger. At this time, since the discharge starting voltage is 600 V according to FIG. 13, no discharge occurs.

【0050】逆に例えば、帯電電圧を−1000Vにしてし
まうと、パルス電圧が0Vになった時に、被帯電体と帯
電器の電圧差が800Vとなり、放電が起きてしまう。この
放電は、所々に起き、これは帯電均一性に大きな影響を
与える。
Conversely, if the charging voltage is set to -1000 V, for example, when the pulse voltage becomes 0 V, the voltage difference between the charged object and the charger becomes 800 V, and discharge occurs. This discharge occurs in places, which has a great influence on the charge uniformity.

【0051】[0051]

【発明の実施の形態】(発明の実施の形態1) (実施例1)帯電器1の概要図を図1に示す。帯電器1
と被帯電体3は平行に均一のギャップGを介して向き合
っている。そのギャップGは約10ミクロンに保たれてい
る。帯電器1の表面にはCNT4が保持されている。
(Embodiment 1) (Embodiment 1) A schematic diagram of a charger 1 is shown in FIG. Charger 1
And the member to be charged 3 face each other in parallel via a uniform gap G. The gap G is kept at about 10 microns. The CNT 4 is held on the surface of the charger 1.

【0052】以下にその作成方法を含めて詳細な構成を
述べる。
Hereinafter, a detailed configuration including a method of making the same will be described.

【0053】帯電器1は基板2から構成され、その基板
2はSUS製プレートであり、その厚みは約10mm程度で
ある。その基板2は被帯電体3の曲率にあわせて、その
表面2aが研削加工されている。その基板2は導電性で
あり、その端部から配線5’がされており、電圧Eが基
板2に印加されるようになっている。
The charger 1 comprises a substrate 2, which is a plate made of SUS and has a thickness of about 10 mm. The surface 2a of the substrate 2 is ground in accordance with the curvature of the member 3 to be charged. The substrate 2 is conductive, and a wiring 5 ′ is provided from an end thereof, so that a voltage E is applied to the substrate 2.

【0054】基板(SUS製プレート)2の表面2aに
はCNT4が保持されている。CNT4はCVD(化学
的気相成長法)によって合成されている。CVDによる
合成によれば、CNT4の長さとして10ミクロンを超
えるものを作成でき、今回は5ミクロン程度とした。CVD
でCNT4を合成することにより、高密度化が可能とな
る。今回は100本/μm2(108本/cm2)とした。
The CNT 4 is held on the surface 2a of the substrate (SUS plate) 2. CNT4 is synthesized by CVD (chemical vapor deposition). According to the synthesis by CVD, a CNT4 having a length of more than 10 μm can be formed, and this time, the length was set to about 5 μm. CVD
By synthesizing the CNTs 4 in the above, it is possible to increase the density. This time was 100 / μm 2 (10 8 this / cm 2).

【0055】帯電器1には外部抵抗(105Ωcm2)R
bを設けた。そのCNT4の密度C1と外部抵抗Rbと
の関係は以下に記載する条件を満足するものとした。 C1×Rb > Va/10-12 すなわち、108×105> 300/10-12 とした。
The charger 1 has an external resistor (10 5 Ωcm 2 ) R
b was provided. The relationship between the density C1 of the CNT 4 and the external resistance Rb satisfied the following conditions. C1 × Rb> Va / 10 −12, that is, 10 8 × 10 5 > 300/10 −12 .

【0056】印加電圧EをVa=300Vとして、動作試験
を行ったところ、A4版、50×1000枚の動作が可能で
あることが確認された。 (比較例1)帯電器1の形状、作成方法は全て実施例1
と同様とした。ここでは、帯電器1の総抵抗として、外
部抵抗Rbを変えてみた。実施例1での外部抵抗Rbの
値は105Ωであったが、今回は103Ωとした。する
と、この条件で動作試験をしたところ、帯電器1の帯電
電位が連続動作1時間程度で半減した。 (実施例2)図2は帯電器1の形状をローラー型とした
ものである。帯電器1の表面は被帯電体3に接触してい
る箇所もあるが、大部分は非接触であり、その非接触箇
所で電界放出が起きている。また、クリーナーを備えて
も良く、選択的にCNT4以外の樹脂を研磨することによ
って、新鮮なCNT4を絶えず表面に突出させることがで
きる。以下、その詳細を説明する。
An operation test was conducted with the applied voltage E set to Va = 300 V. As a result, it was confirmed that the operation of A4 size, 50 × 1000 sheets was possible. (Comparative Example 1) The shape and the manufacturing method of the charger 1 were all the same as those in Example 1.
The same as above. Here, the external resistance Rb was changed as the total resistance of the charger 1. The value of the external resistance Rb in Example 1 was 10 5 Ω, but was set to 10 3 Ω this time. Then, when an operation test was performed under these conditions, the charging potential of the charger 1 was reduced by half in about one hour of continuous operation. (Embodiment 2) FIG. 2 shows a case where the shape of the charger 1 is a roller type. Although the surface of the charger 1 is in contact with the member 3 to be charged in some places, most of the surface is non-contact, and field emission occurs in the non-contact part. Further, a cleaner may be provided, and by selectively polishing a resin other than CNT4, fresh CNT4 can be constantly projected on the surface. Hereinafter, the details will be described.

【0057】帯電器1はローラ型であり、その表面にCN
T4を備えている。すなわち、図3に示すように電圧印
加装置(帯電器)はローラ状であり、電圧Eを被帯電体
3に印加する機能を有する。この帯電器1は、導電性の
円筒基体5と導電性弾性体6と表面層としてのCNT4の
含有中抵抗層7との積層構造となっている。
The charger 1 is of a roller type and has a CN
Equipped with T4. That is, as shown in FIG. 3, the voltage applying device (charging device) is a roller, and has a function of applying the voltage E to the member 3 to be charged. The charger 1 has a laminated structure of a conductive cylindrical substrate 5, a conductive elastic body 6, and a medium resistance layer 7 containing CNT 4 as a surface layer.

【0058】円筒基体5はアルミ製、SUS製、Fe製等の
金属導体、若しくはアクリル樹脂製、プラスチック製の
絶縁体の表面に導体膜を形成したものが良い。体積抵抗
が10-2Ωcm以下であれば、各種の導電剤を配合した樹
脂やゴムも使用することができる。
The cylindrical substrate 5 is preferably formed of a metal conductor made of aluminum, SUS, Fe, or the like, or a conductor film formed on the surface of an insulator made of acrylic resin or plastic. If the volume resistance is 10 −2 Ωcm or less, resins and rubbers containing various conductive agents can be used.

【0059】今回は製造工程の製造コスト等からアルミ
製のものを採用した。アルミニウムを20mmΦ厚み2mmの
円筒状に加工後、その表面の密着性が良くなるように、
グラインダーで0.1mmオーダーのラフネス(粗面)をつ
ける。この円筒基体5に図3に示すその厚みが5mmの導
電性弾性体6を設ける。
In this case, aluminum was used because of the manufacturing cost of the manufacturing process. After processing aluminum into a cylindrical shape with a thickness of 20mmΦ and a thickness of 2mm, to improve the adhesion of the surface,
Use a grinder to give a roughness of 0.1 mm order. A conductive elastic body 6 having a thickness of 5 mm as shown in FIG.

【0060】導電性弾性体6は弾性を有する母材に導電
性の粒子を分散させたものである。その母材にはポリエ
ステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポ
リウレタン系エラストマー、軟質塩化ビニル樹脂、スチ
レン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体エラスト
マー、アクリル系エラストマー等の各種熱可塑性エラス
トマーが好適であるが、他にナイロン6、ナイロン6,6
、ナイロン6−ナイロン6,6 共重合体、ナイロン6,6
−ナイロン6,10共重合体や、メトキシメチル化ナイロン
等のアルコキシメチル化ナイロンの如きポリアミド、コ
ポリアミド或いはそれらの変性体、シリコーン樹脂、ポ
リビニルブチラール等のアセタール樹脂、ポリ酢酸ビニ
ル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アイオノマー等も
使用できる。
The conductive elastic body 6 is obtained by dispersing conductive particles in a base material having elasticity. As the base material, various thermoplastic elastomers such as polyester-based elastomer, polyamide-based elastomer, polyurethane-based elastomer, soft vinyl chloride resin, styrene-butadiene-styrene block copolymer elastomer, and acrylic elastomer are preferable. Nylon 6, Nylon 6,6
, Nylon 6-nylon 6,6 copolymer, nylon 6,6
Polyamides, copolyamides or modified products thereof such as nylon 6,10 copolymers, alkoxymethylated nylons such as methoxymethylated nylons, silicone resins, acetal resins such as polyvinyl butyral, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate Copolymers, ionomers and the like can also be used.

【0061】ゴムとしては、天然ゴム、ブタジエンゴ
ム、スチレンゴム、ブタジエン−スチレンゴム、ニトリ
ル−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴ
ム、エチレン−プロピレン−非共役ジエン共重合体ゴ
ム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、
ウレタンゴム、アクリルゴム等が好ましい。今回はシリ
コーン樹脂を採用した。
As the rubber, natural rubber, butadiene rubber, styrene rubber, butadiene-styrene rubber, nitrile-butadiene rubber, ethylene-propylene copolymer rubber, ethylene-propylene-nonconjugated diene copolymer rubber, chloroprene rubber, butyl rubber ,silicone rubber,
Urethane rubber, acrylic rubber and the like are preferred. This time, we adopted silicone resin.

【0062】分散導電性粒子としては、導電性カーボン
ブラックや、銀、金、銅、黄銅、ニッケル、アルミニウ
ム、ステンレススチール等の金属粉や、酸化スズ系導電
剤等の粉末導電剤を用いることができ、他に、非イオン
系、陰イオン系、陽イオン系、両性系等の有機導電剤
や、有機スズ系導電剤を用いることもできる。また、導
電剤の均一分散を有効に行うためには、アクリル酸、メ
タクリル酸、無水マレイン酸等のエチレン系不飽和カル
ボン酸等を共重合させた酸変性樹脂やゴムを一部使用す
ることも有効である。今回は導電性カーボンブラックを
採用した。
As the dispersed conductive particles, conductive carbon black, metal powders such as silver, gold, copper, brass, nickel, aluminum and stainless steel, and powdered conductive agents such as tin oxide-based conductive agents can be used. Alternatively, non-ionic, anionic, cationic, amphoteric or other organic conductive agents, or organic tin-based conductive agents can also be used. Further, in order to effectively perform uniform dispersion of the conductive agent, it is also possible to partially use an acid-modified resin or rubber obtained by copolymerizing an ethylenically unsaturated carboxylic acid such as acrylic acid, methacrylic acid, and maleic anhydride. It is valid. This time, conductive carbon black was used.

【0063】導電性粒子カーボンブラックは熱で溶融さ
れた母材のシリコーン樹脂の中に分散され、これを型に
はめ、冷却することによって所望の形状の固体を得るこ
とができる。このようにして得られたものは、その材料
比によって、導電性を適当に調節することができる。今
回は10Ωcm程度の抵抗に調節した。
The conductive particle carbon black is dispersed in a heat-melted base silicone resin, which is molded and cooled to obtain a solid having a desired shape. The conductivity of the material obtained in this manner can be appropriately adjusted depending on the material ratio. This time, the resistance was adjusted to about 10Ωcm.

【0064】このように形成された導電性の表面にCNT
を含有した中抵抗層7を1層成膜し、表面に突起状の形
状を形成する。導電性弾性体6上に設けられる中抵抗層
7としては、導電剤の配合と層厚により適当な抵抗値を
有するように調整された樹脂やゴムが使用される。この
樹脂、ゴムの種類は、前述したものと同様のものであっ
てよいが、これら以外にも、フッ素系の樹脂またはゴ
ム、例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテ
トラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエ
チレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PTFE
・HFP)、パーフルオロアルコキシ系フッ素樹脂等が
好適に使用される。
The CNT is formed on the conductive surface thus formed.
Is formed as a single layer, and a projection is formed on the surface. As the medium resistance layer 7 provided on the conductive elastic body 6, a resin or rubber adjusted to have an appropriate resistance value by the combination of the conductive agent and the layer thickness is used. The types of the resin and rubber may be the same as those described above, but other than these, a fluorine-based resin or rubber such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), Fluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (PTFE
• HFP), perfluoroalkoxy-based fluororesins and the like are preferably used.

【0065】特にこれらフッ素系の樹脂やゴムを使用す
ると、不活性でしかも摩擦係数が小さいため、被帯電体
3として感光体やローラ型の帯電器1の寿命の点で大き
なメリットがある。今回はPVDFを採用した。PVDFの機械
強度は被帯電体3に比べて、小さくなるように調整す
る。なお、中抵抗層7の抵抗値は、10 〜1011Ωc
m、特に107〜108Ωcmのものである。この樹脂の中
にCNT4を含有する。このCNT4もフィラーとして作用す
ることから、このCNT4とカーボンブラックによって抵
抗を制御した。CNT4の濃度は10wt%、カーボンブラック
は5wt%程度で所望の抵抗値108Ωcmを得た。
In particular, when these fluorine-based resins and rubbers are used, they are inactive and have a small coefficient of friction. Therefore, there is a great merit in terms of the life of the photosensitive member or the roller type charger 1 as the member to be charged 3. This time, PVDF was adopted. The mechanical strength of the PVDF is adjusted to be smaller than that of the member 3 to be charged. The resistance value of the middle resistance layer 7 is 10 to 10 11 Ωc
m, especially 10 7 to 10 8 Ωcm. The resin contains CNT4. Since the CNT 4 also acts as a filler, the resistance was controlled by the CNT 4 and carbon black. The desired resistance value of 10 8 Ωcm was obtained when the concentration of CNT 4 was about 10 wt% and carbon black was about 5 wt%.

【0066】CNT4はアーク放電方法、CVD方法、レーザ
ーアブレーション方法などで作成される。今回はアーク
放電方法で作成されたCNT4を用いた(多層カーボンナ
ノチューブ( BU201(Bucky USA製))。入手したCNT4
はカーボンブラックとほぼ同様の粉末状であるから、こ
れを同様に樹脂に混入し、攪拌する。このあと、先ほど
の低抵抗シリコーンローラーの表面にディッピング法に
よって、表面に厚さ1mmの膜を形成した。
The CNT 4 is formed by an arc discharge method, a CVD method, a laser ablation method, or the like. In this case, CNT4 prepared by the arc discharge method was used (multi-walled carbon nanotube (BU201, manufactured by Bucky USA)).
Is in the form of powder similar to carbon black, and this is similarly mixed into a resin and stirred. Thereafter, a film having a thickness of 1 mm was formed on the surface of the low-resistance silicone roller by the dipping method.

【0067】次に、このように樹脂に分散されたCNT4
を表面から露出突出させる。その方法としてアッシング
方法や研磨などによる方法などが考案されている。今回
は研磨による方法を選択した。研磨にはシリカの研磨粒
子を用いた。樹脂の表面荒さはミクロンオーダーになる
ように研磨を施す。これによって、CNT4は1ミクロン程
度の長さで露出し突出する。そのCNT4の突出密度は、
先に樹脂に分散した量により、1本/μm2程度となるこ
とを確認した。また、樹脂の表面荒さをミクロンオーダ
ーにすることにより、被帯電体3とのギャップ領域が安
定に形成される。このギャップGにおいて、非接触の帯
電が施される。
Next, the CNT4 thus dispersed in the resin
Is exposed from the surface. Ashing methods, polishing methods, and the like have been devised as such methods. This time, the method by polishing was selected. For polishing, abrasive particles of silica were used. Polishing is performed so that the surface roughness of the resin is on the order of microns. Thereby, the CNT 4 is exposed and protrudes with a length of about 1 micron. The protrusion density of CNT4 is
It was confirmed that the amount was about 1 line / μm 2 depending on the amount dispersed in the resin. Further, by setting the surface roughness of the resin to the order of microns, a gap region between the resin and the charged member 3 can be formed stably. In this gap G, non-contact charging is performed.

【0068】クリーナー8はローラー型の帯電器1に接
触して設置され、このクリーナー8は帯電器1の研磨を
行うのに用いられる。このクリーナー8は帯電器1の表
面を常時研磨し、表面2aを適当なラフネス(粗面)に
維持し、かつ表面2aから未劣化なCNT4を突出させる
ことにある。
The cleaner 8 is installed in contact with the roller type charger 1, and the cleaner 8 is used for polishing the charger 1. This cleaner 8 is intended to constantly polish the surface of the charger 1, maintain the surface 2a at an appropriate roughness (rough surface), and project undegraded CNTs 4 from the surface 2a.

【0069】このため、既述の研磨行程をこのクリーナ
ー8で施せるようにする。クリーナー8は機械強度高
く、常に適当な突起状態を維持できる部材を用いる。そ
の材料にはAl、SUS、Fe、等の金属又は合金、若しくは
アクリルやエポキシなど機械強度な高い樹脂、シリカや
ガラスその他の酸化物等の無機物が適している。
Therefore, the above-mentioned polishing step can be performed by the cleaner 8. The cleaner 8 is made of a member having high mechanical strength and capable of always maintaining an appropriate projection state. Suitable materials include metals or alloys such as Al, SUS and Fe, resins having high mechanical strength such as acryl and epoxy, and inorganic substances such as silica, glass and other oxides.

【0070】今回はSUSを用いた。このクリーナー8も
ローラー形状であり、SUS表面に帯電器1の樹脂が付着
したときに除去できるようにされいる。SUSの表面はミ
クロンオーダーのラフネス(粗面)が設けられ、このSU
S製のローラー形状のクリーナー8がローラ型の帯電器
1とは異なる回転スピードで接触回転されることによ
り、帯電器1の表面2aが研磨される。帯電器1へのク
リーナー2への押し圧を調節することにより、その帯電
器1の表面2aの削れ量を制御でき、中抵抗層7の厚さ
が1mm程度であるから、500×1000枚程度の寿命を持
たせるために、削れ量が1nm/回転程度になるように調
節した。
This time, SUS was used. The cleaner 8 is also in the form of a roller, and can be removed when the resin of the charger 1 adheres to the SUS surface. The surface of SUS is provided with roughness on the order of microns (rough surface).
The surface 2a of the charger 1 is polished by rotating the roller-shaped cleaner 8 made of S in contact with the roller-type charger 1 at a different rotation speed. By adjusting the pressing pressure of the charger 2 to the cleaner 2, the amount of shaving of the surface 2a of the charger 1 can be controlled. Since the thickness of the medium resistance layer 7 is about 1 mm, about 500 × 1000 sheets In order to have a long life, the amount of shaving was adjusted to be about 1 nm / rotation.

【0071】被帯電体3には感光体を用いた。その被帯
電体3は図4に示すように表面から表面保護層9、電荷
輸送層10、電荷発生層11、下引き層12、円筒基体
13からなっている 表面保護層9には透明で機械強度
の高いものを利用する。材料として、市販のポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリウレタン、アクリル、エポ
キシ、シリコーン、アルキド、塩化ビニル−酢酸ビニル
共重合体等の樹脂を用いることができる。
A photosensitive member was used as the member 3 to be charged. As shown in FIG. 4, the charged body 3 is composed of a surface protective layer 9, a charge transport layer 10, a charge generating layer 11, an undercoat layer 12, and a cylindrical substrate 13 from the surface. Use a strong one. As a material, commercially available resins such as polyester, polycarbonate, polyurethane, acrylic, epoxy, silicone, alkyd, and vinyl chloride-vinyl acetate copolymer can be used.

【0072】更に、強度及び分散性を向上させるための
検討を行なった結果、アクリロイル基を1分子中に3個
以上もった光硬化型アクリル系モノマー中に導電性粒子
を分散させ、これを感光体の感光層上に塗布、光硬化さ
せることによって形成した表面保護層9を用いることに
よって、膜強度が飛躍的に向上した。
Further, as a result of studying to improve strength and dispersibility, conductive particles were dispersed in a photocurable acrylic monomer having three or more acryloyl groups in one molecule, and this was exposed to light. By using the surface protective layer 9 formed by coating and photo-curing on the photosensitive layer of the body, the film strength was dramatically improved.

【0073】電荷輸送層10には、従来から用いられて
いるホール輸送用の材料を用いた。電荷輸送剤としては
オキサジアゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ヒドラゾ
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、ジフェニルメタン誘
導体、スチルベン誘導体、ブタジエン誘導体、ポリビニ
ルカルバゾール、ポリシラン誘導体などである。バイン
ダーとしてはポリカーボネイト樹脂、ポリエステル樹脂
を利用した。移動剤の濃度は50%程度とした。電荷輸送
層10の膜厚は20ミクロン程度でディッピングコーテ
ィング法によって形成した。
For the charge transport layer 10, a conventionally used material for hole transport was used. Examples of the charge transport agent include oxadiazole derivatives, pyrazoline derivatives, hydrazone derivatives, triphenylmethane derivatives, oxazole derivatives, triarylamine derivatives, diphenylmethane derivatives, stilbene derivatives, butadiene derivatives, polyvinylcarbazole, and polysilane derivatives. As the binder, a polycarbonate resin or a polyester resin was used. The concentration of the transfer agent was about 50%. The thickness of the charge transport layer 10 was about 20 microns, and was formed by dipping coating.

【0074】電荷発生層11には従来のデジタル用に用
いられてきた長波長(780nm)のものを用いた。CG
M(電荷キャリア発生材料:charge carrier generation
material)として、スクエアリリウム色素、無金属フ
タロシアニン系、金属フタロシアニン系、アズレニウム
塩色素、チアピリリウム塩や多環キノン系、ペリレン系
又はアゾ顔料系及びアゾ顔料等である。これらをポリビ
ニルプチラール樹脂などのバインダー材料に入れた。膜
厚は1ミクロンから10ミクロン程度で、スプレー塗工
によって電荷発生層11を形成した。
The charge generation layer 11 has a long wavelength (780 nm) which has been conventionally used for digital. CG
M (charge carrier generation material)
Examples of the material include a squarylium dye, a metal-free phthalocyanine dye, a metal phthalocyanine dye, an azulenium salt dye, a thiapyrylium salt, a polycyclic quinone dye, a perylene dye, an azo pigment dye, and an azo pigment. These were put into a binder material such as polyvinyl butyral resin. The charge generation layer 11 was formed by spray coating with a thickness of about 1 to 10 μm.

【0075】下引き層12は感光体の帯電性を改善し、
また、円筒基体13に対する感光層(電荷発生層11)
の接着性や塗布性を向上することを目的としている。
The undercoat layer 12 improves the chargeability of the photoreceptor,
Further, the photosensitive layer (charge generation layer 11) for the cylindrical substrate 13
The purpose of the present invention is to improve the adhesiveness and applicability of the rubber.

【0076】この下引き層12に用いられる材料として
は、例えば、単層構成ではポリエチレン、ポリスチレ
ン、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、
ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリエステル、メラニン
樹脂、シリコン樹脂、ポリビニルブチラール、ポリイミ
ドなど樹脂、又はそれらの共重合体などが挙げられる。
The material used for the undercoat layer 12 is, for example, polyethylene, polystyrene, acrylic resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin,
Resins such as polyurethane, epoxy resin, polyester, melanin resin, silicone resin, polyvinyl butyral, and polyimide, and copolymers thereof, and the like can be given.

【0077】また、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルア
ルコールおよびエチルセルロース等も用いられる。ま
た、Ag,Cu,Ni、Au,Biなどの金属やカーボンで実現され
る導電性粒子を接着剤に分散させた膜も有効である。酸
化スズ又はアルミナによって表面処理された酸化チタン
を含有する層も有効である。また、アルミナで被覆され
た酸化チタン微粒子やチタンネート系カップカップリン
グ剤によって表面処理された酸化チタン、シラン化合
物、フッ素含有シラン化合物によって表面処理された金
属酸化物粒子を接着剤に分散した層などが用いられる。
In addition, casein, gelatin, polyvinyl alcohol, ethyl cellulose and the like are also used. Further, a film in which conductive particles realized by a metal such as Ag, Cu, Ni, Au, and Bi or carbon are dispersed in an adhesive is also effective. A layer containing titanium oxide surface-treated with tin oxide or alumina is also effective. Also, titanium oxide fine particles coated with alumina, titanium oxide surface-treated with a titanate-based coupling agent, a layer in which metal oxide particles surface-treated with a silane compound or a fluorine-containing silane compound are dispersed in an adhesive, etc. Is used.

【0078】円筒基体13には導電性があり、機械強度
高く、低製造コスト、膜の密着性が良い等の特性を有す
るものが良い。そこで、一般的な金属が用いられ、例え
ば、Al,SUS、Fe、Ni、Cu,Mg,Ag,などが挙げられるが、
今回はAlを用いた。また、アクリル等の絶縁性材料の上
に金属膜を形成することによって代替品として用いるこ
ともできる。
It is preferable that the cylindrical substrate 13 has characteristics such as conductivity, high mechanical strength, low production cost, and good film adhesion. Therefore, a general metal is used, for example, Al, SUS, Fe, Ni, Cu, Mg, Ag, etc.
This time, Al was used. Alternatively, a metal film can be formed on an insulating material such as acrylic to be used as a substitute.

【0079】このローラー型の帯電器1を用いた画像形
成装置の駆動方法を以下に説明する。
A method of driving an image forming apparatus using the roller type charger 1 will be described below.

【0080】駆動方法は通常のローラー型の帯電器に準
ずる。電圧EはDCとし、その印加電圧EはVa=−300V
とした。通常の放電は起きることなく、オゾンの発生も
防止できている。このことはオゾン検知機等で調べるこ
とができる。被帯電体(感光体)3の回転速度は60cpm
に対応できるように設計した。
The driving method is in accordance with a normal roller type charger. The voltage E is DC, and the applied voltage E is Va = −300 V
And Normal discharge does not occur, and generation of ozone can be prevented. This can be checked with an ozone detector or the like. The rotation speed of the member to be charged (photoconductor) 3 is 60 cpm
Designed to be compatible with

【0081】本実施例では、このスピードでも満足でき
る帯電能力を得た。既述したように、CNT4の密度C1
は1本/μm2になように規定した。また、樹脂に十分に
分散させることによって、均一性も高い。この状態で抵
抗値は108Ωcmとなっている。厚み(1mm)を考慮す
ることによって、単位面積(1cm2)当たりの抵抗値
Rbは、 Rb=108/10(厚み)=107Ωcm2 となっている。
In this embodiment, satisfactory charging ability was obtained even at this speed. As described above, the density C1 of CNT4
Was defined as 1 line / μm 2 . In addition, uniformity is high by sufficiently dispersing the resin. Resistance value in this state has become a 10 8 Ωcm. By considering the thickness (1 mm), the resistance value Rb per unit area (1 cm 2) has a Rb = 10 8/10 (thickness) = 10 7 Ωcm 2.

【0082】すなわち、10-12 > I/c1=V /(c
1×Rb)=300/(108×106)=3×10-13 (C1=108本/cm2、Va=300) という条件を満たしている。この条件では帯電器1の寿
命はA4版を50×1000枚であり、十分に駆動するこ
とを確認できた。
That is, 10 −12 > I / c1 = V / (c
1 × Rb) = 300 / (10 8 × 10 6 ) = 3 × 10 −13 (C1 = 10 8 lines / cm 2 , Va = 300) Under these conditions, the life of the charger 1 was 50 × 1000 A4 plates, and it was confirmed that the charger 1 was sufficiently driven.

【0083】なお、その図2において、14は記録紙、
15は転写装置、16は現像装置、17は定着装置、1
8は除電装置である。 (比較例2)帯電器1、被帯電体3、クリーナー8の形
状、作成方法は全て実施例2と同様である。作成上異な
る点はCNT4の濃度を変えた点にある。CNT4の濃度をエ
ポキシに対して2wt%とし、抵抗値RbはCB(カーボ
ンブラック)よって実施例2と同様になるようにコント
ロールした。これによって、研磨した後の表面を観察し
たところ、CNT密度が0.01本/μm2となった。こ
の条件では、 10-12 > I/c1=V /(c1×Rb)=300/(1
6×106)=3×10 -11 となっている。これを用いて帯電評価を行ったところ、
時間とともに帯電電位が低下することが分かった。これ
は、後述の実施例3と比較しても明らかであった。 (実施例3)ここでは、帯電器1にはブレード形式を採
用した。ブレード形式の帯電器1の場合、その端部が被
帯電体3と接触する。マクロ的には接触していると考え
られるが、ミクロ的には被接触領域が多数存在してお
り、その領域では電界放出がおきる。つまり、実施例1
に挙げたように微細なギャップGは不要であり、製造コ
ストを低減できる。ニップは2mmになるように設計し、
抵抗値、厚み、表面のラフネス等も実施例2に準ずるも
のとした。ローラー型の帯電器1と同様にブレードの表
面にCNT4が突出するように加工した。CNT4の密度C
1、帯電器1の抵抗値Rbは実施例2と同様であり、動
作試験においても同様な結果を得た。 (実施例4)ここでは、帯電器1を感光体の帯電だけで
はなく、転写プロセスにも採用した。転写プロセスでは
感光体上に現像された画像を記録紙13上に移動させ
る。この時、記録紙13の裏面に、トナーが帯電してい
る電極の逆極性電荷を帯電させる。従来のコロナ型の帯
電器に比べ、その帯電エリアを微少にすることができ
る。今回はニップ2mmとして、それ以外の領域では電
圧がかからないようにブレード形状にした。そのため、
トナーが散乱することなく、ボケの少ない画像形成がで
きた。 (実施例5)図5はブラシ型の帯電器1を示している。
帯電器1は基体2と支持細線2Bと細線(CNT4)か
らなっている。この基本要素の構成、製造方法は先に詳
細を述べた。
In FIG. 2, reference numeral 14 denotes recording paper;
15 is a transfer device, 16 is a developing device, 17 is a fixing device, 1
Reference numeral 8 denotes a static eliminator. Comparative Example 2 Shapes of Charger 1, Charged Member 3, and Cleaner 8
The state and the preparation method are all the same as in the second embodiment. Different in creation
The point is that the concentration of CNT4 was changed. CNT4 concentration
2 wt% with respect to epoxy, and the resistance value Rb is CB (Carbo
Control) so that it is the same as in the second embodiment.
Rolled. This allows you to observe the surface after polishing
As a result, the CNT density was 0.01 lines / μmTwoIt became. This
In the condition of, 10-12 > I / c1 = V / (c1 × Rb) = 300 / (1
06× 106) = 3 × 10 -11 It has become. When the charging was evaluated using this,
It was found that the charging potential decreased with time. this
Was clear even when compared with Example 3 described later. (Embodiment 3) Here, a blade type is adopted for the charger 1.
Used. In the case of the blade type charger 1, its end is covered.
It comes into contact with the charged body 3. I think they are in macro contact
However, microscopically, there are many contact areas.
In this region, field emission occurs. That is, the first embodiment
The fine gap G is unnecessary as described in
The strike can be reduced. The nip is designed to be 2mm,
The resistance value, thickness, surface roughness, etc. are also the same as in Example 2.
And As with the roller type charger 1, the blade table
The surface was processed so that CNT4 protruded. Density C of CNT4
1. The resistance value Rb of the charger 1 is the same as in the second embodiment.
Similar results were obtained in the crop test. (Embodiment 4) Here, the charger 1 is used only for charging the photosensitive member.
Instead, it was adopted for the transfer process. In the transfer process
The image developed on the photoconductor is moved onto the recording paper 13 and
You. At this time, the toner is charged on the back surface of the recording paper 13.
Charge of the opposite polarity. Conventional corona belt
The charging area can be made smaller compared to electric appliances.
You. In this case, the nip is 2 mm, and
The blade was shaped so that pressure was not applied. for that reason,
Image formation with less blurring without toner scattering
Came. (Embodiment 5) FIG. 5 shows a brush type charger 1.
The charger 1 is composed of a base 2, a support fine wire 2B and a fine wire (CNT4).
It has become. The structure and manufacturing method of these basic elements are described in detail above.
He said the details.

【0084】基体2は通常の複写機などの筐体で行われ
ているように鋳型に流し込み成形する。樹脂の材料には
ABS(アクリロニトリル−ブラジエンスチレン共号重合
体)を用い、リサイクルを可能にした。その基体2の形
状は固定層2Aの成形面を300×10mmとし、裏面に
は機械強度を強化するために柱になるような形状を付け
加えた。これにより厚みは10mm程度に抑えることができ
る。
The substrate 2 is cast into a mold and molded as in a normal case of a copying machine or the like. The resin material
Recycling was made possible using ABS (acrylonitrile-bradiene styrene copolymer). The shape of the substrate 2 was such that the molding surface of the fixed layer 2A was 300 × 10 mm, and a shape such as a pillar was added to the back surface to enhance the mechanical strength. Thereby, the thickness can be suppressed to about 10 mm.

【0085】樹脂で形成された基体2に固定層2Aを形
成する。固定層2Aの膜厚は500μm程度で、コータ
ーによって塗布する。固定層2Aは先に述べたナイロン
性の樹脂を用いた。今回用いたナイロン樹脂は低融点の
もので、約100℃程度で融解する。ナイロンにはTCN
QとTTFをそれぞれドープしており、バルク抵抗で1
02Ωcm程度に調節した。塗布した面のラフネスは50μ
mレベルになるように、基体2の樹脂及び塗布する条件
を選んだ。このように塗布されたナイロンは雰囲気が10
0℃であれば、十分溶融状態を保っている。ここで、基
体2の裏にホットプレートを設置し、基体2の樹脂から
130℃で加熱する。雰囲気は80℃程度に保ち、固定層2
Aの表面は粘性を高めるが、硬化はしないぎりぎりの状
態になる。このような半溶融状態であるナイロン膜に、
個別に作られたナイロン繊維を植毛する。植毛するナイ
ロン繊維は直径10μm、長さ2mmに揃えられている。
The fixed layer 2A is formed on the base 2 made of resin. The fixed layer 2A has a thickness of about 500 μm and is applied by a coater. For the fixing layer 2A, the above-mentioned nylon resin was used. The nylon resin used this time has a low melting point and melts at about 100 ° C. TCN for nylon
Q and TTF are doped respectively, and the bulk resistance is 1
It was adjusted to about 02Ωcm. The roughness of the coated surface is 50μ
The resin of the substrate 2 and the conditions for application were selected so as to obtain the m level. Nylon coated in this way has an atmosphere of 10
At 0 ° C., the molten state is sufficiently maintained. Here, a hot plate is installed on the back of the base 2 and the resin of the base 2 is
Heat at 130 ° C. The atmosphere is maintained at about 80 ° C and the fixed layer 2
The surface of A increases in viscosity, but is almost in a state of being hardened. In such a semi-molten nylon film,
Flocking individually made nylon fibers. Nylon fibers to be planted are 10 μm in diameter and 2 mm in length.

【0086】このナイロン繊維一本の抵抗値は3×10
3Ωに規定している。これにより、支持細線2Bが120
本/mm2の密度を持っているとすると、帯電器1とし
て1×109Ωの抵抗を持つことが予想される。これは
先程と同じようにTCNQとTTFのドープ量で調節できる。
また、固定層2Aと支持細線2Bであるナイロン繊維は
オーミックコンタクトがとれ、ほぼ接触抵抗が無いこと
を確かめた。これは同種類の材料を用いることで行うメ
リットである。植毛は静電気による方法を採用した。植
毛後に、ホットプレートから外し、室温冷却することに
よってナイロンは硬化し、固形物となる。この時、支持
細線2Bは融解することなく、初期の形状を保ったま
ま、固定層2Aに固定される。固定層2Aと支持細線2
Bの界面では多少融解していることが考えられるが、電
気抵抗などは問題なく、強固に固定できる。
The resistance value of one nylon fiber is 3 × 10
It is specified as 3Ω. As a result, the supporting fine wire 2B becomes 120
Assuming that the charger 1 has a density of 1 / mm 2, the charger 1 is expected to have a resistance of 1 × 10 9 Ω. This can be adjusted by the doping amount of TCNQ and TTF as before.
Further, it was confirmed that the fixing layer 2A and the nylon fiber as the supporting fine wire 2B could make ohmic contact and had almost no contact resistance. This is an advantage of using the same type of material. Hair transplantation adopted a method by static electricity. After flocking, the nylon is hardened by removing it from the hot plate and cooling at room temperature to become a solid. At this time, the supporting fine wire 2B is fixed to the fixing layer 2A without melting and keeping the initial shape. Fixed layer 2A and supporting fine wire 2
Although it is conceivable that the interface B is slightly melted, it can be firmly fixed without any problem in the electric resistance.

【0087】この時に植毛される密度は、120本/mm2に
規定する。植毛された支持細線2Bの先端を均一になる
ようにそろえる。揃え方は120℃程度に加熱している金
属面に、ゆっくりと接触させ、他より長い支持細線2B
だけ溶融させ、変形させることによって、長さが均一に
なる。これによって植毛された支持細線2Bは、0.1mm
程度のバラツキで、均一の長さになる。
At this time, the density at which the hairs are planted is specified to be 120 fibers / mm 2. The tips of the implanted support fine wires 2B are aligned to be uniform. To align, slowly contact the metal surface heated to about 120 ° C, and use a longer supporting fine wire 2B than the other.
Only by melting and deforming, the length becomes uniform. The support fine wire 2B planted by this is 0.1 mm
It has a uniform length with a little variation.

【0088】このようにできた支持細線2Bが形成され
た状態で電気伝導度及び接触抵抗を測定する。測定方法
はこの状態で金属電極に接触させてIVカーブもしくはCV
測定を行う。これによって、支持細線2Bが持つ電気抵
抗を測定することができる。今回の抵抗は300×10
mm角で1×109Ωとなった。支持細線2Bのドープ
量などを変えて、この値を変えることによって、この条
件をコントロールできる。
With the support wire 2B thus formed, the electric conductivity and the contact resistance are measured. In this condition, the IV curve or CV
Perform the measurement. Thereby, the electric resistance of the supporting fine wire 2B can be measured. This time resistance is 300 × 10
It was 1 × 109Ω in mm square. This condition can be controlled by changing the value by changing the doping amount of the supporting fine wire 2B and the like.

【0089】これを被帯電体(感光体)3に接触させ
て、被帯電体(感光体)3と帯電器1との間に電圧Eを
印加し、表面電位と印加電圧及びその時定数を評価す
る。これによって、支持細線2Bと被帯電体(感光体)
3との接触抵抗を評価できる。今回得られた接触抵抗は
1×1010Ωである。
This is brought into contact with the member to be charged (photosensitive member) 3, a voltage E is applied between the member to be charged (photosensitive member) 3 and the charger 1, and the surface potential, the applied voltage and its time constant are evaluated. I do. Thereby, the support fine wire 2B and the member to be charged (photoreceptor)
3 can be evaluated. The contact resistance obtained this time is 1 × 10 10 Ω.

【0090】このように形成されている支持細線2Bに
カーボンナノチューブ(細線)4を植毛する。植毛方法
として、今回は電気泳動法及びエポキシ樹脂による固定
化を採用した。この方法はカーボンナノチューブ4をク
ーロン力によって配列することができる利点がある。エ
ポキシ樹脂には導電性があり、90℃程度で硬化し、弾性
のあるタイプのものを利用した。
The carbon nanotubes (fine wires) 4 are implanted in the supporting fine wires 2B thus formed. This time, as the flocking method, electrophoresis and immobilization with an epoxy resin were adopted. This method has an advantage that the carbon nanotubes 4 can be arranged by Coulomb force. The epoxy resin has conductivity, is cured at about 90 ° C., and has elasticity.

【0091】カーボンナノチューブ4にはアーク放電、
CVD法による多層タイプのもので、長さが100〜150μm、
直径は10〜25nmに揃えたものを利用した。カーボンナノ
チューブ4は遠心分離によって分級され、ほぼ同様な形
状のものを選んだ。
The carbon nanotube 4 has an arc discharge,
Multilayer type by CVD method, length is 100 ~ 150μm,
The diameter was adjusted to 10 to 25 nm. The carbon nanotubes 4 were classified by centrifugation, and those having substantially the same shape were selected.

【0092】先ほどの固定層2Aに固定された支持細線
2Bにエポキシ樹脂を塗布する。エポキシはこの様態で
は粘性が低いので支持細線2Bを濡らす。また、このエ
ポキシは導電性を持たせているので電極として、支持細
線2Bを利用できる。
An epoxy resin is applied to the supporting fine wire 2B fixed to the fixing layer 2A. The epoxy wets the supporting wire 2B because of its low viscosity in this mode. In addition, since this epoxy is made conductive, the supporting fine wire 2B can be used as an electrode.

【0093】カーボンナノチューブ4を5wt%程度IPA
(イロプロピルアルコール)に分散させて、300×15m
m、深さが2.1mmの容器に入れる。容器の底は導電性の金
属によって作られており、裏面から電極を取ってある。
この容器の上に先に作成したエポキシを塗布した支持細
線2Bを入れる。支持細線2Bの長さは2mmに均一であ
るから、下の電極とは接しない。
About 5 wt% of carbon nanotubes 4 are IPA
(Iropropyl alcohol), 300x15m
m, placed in a 2.1 mm deep container. The bottom of the container is made of conductive metal and has electrodes from the back.
The support fine wire 2B coated with the epoxy prepared above is put on the container. Since the length of the supporting fine wire 2B is uniform to 2 mm, it does not come into contact with the lower electrode.

【0094】この状態で電圧Eを印加し、カーボンナノ
チューブ4を電気泳動で支持細線2Bに接触させる。十
分時間をかけ、実際に移動し、接触している状態でIPA
を加熱蒸発させ、ベークによってエポキシを硬化させ
る。カーボンナノチューブ4の密度C1はIPAの分散液
おける濃度や印加時間と印加電圧によって制御できる。
これによって、CNT4の密度C1は1本/μm2程度とな
った。この条件下では抵抗値Rbが先の109Ωであ
る。その支持細線2Bとカーボンナノチューブ4によっ
て帯電ブラシが形成される。
In this state, a voltage E is applied to bring the carbon nanotubes 4 into contact with the supporting fine wires 2B by electrophoresis. Take enough time to actually move and be in contact with IPA
Is heated and evaporated, and the epoxy is cured by baking. The density C1 of the carbon nanotubes 4 can be controlled by the concentration in the IPA dispersion, the application time and the applied voltage.
As a result, the density C1 of the CNT 4 became about 1 / μm 2 . Under these conditions the resistance value Rb is previously 10 9 Omega. The support brush 2B and the carbon nanotubes 4 form a charging brush.

【0095】このブラシ型の帯電器1をVa=−300
Vの直流電源Eに接続し、電荷輸送層10、電荷発生層
11、下引き層(ホール注入阻止層)12、Al製の基
体13からなる被帯電体(感光体OPC)3に接触させ
て帯電を行った。なお、感光体の周速は300mm/s
なので,ブラシ型帯電器1と被帯電体(感光体)3の接
触時間は0.1sとなる。
This brush-type charger 1 is set to Va = −300
A DC power source E of V. The charge transport layer 10, the charge generation layer 11, the undercoating layer (hole injection blocking layer) 12, and an object to be charged (photoconductor OPC) 3 composed of an Al substrate 13 are brought into contact with each other. Charging was performed. The peripheral speed of the photoreceptor is 300 mm / s
Therefore, the contact time between the brush charger 1 and the member to be charged (photoconductor) 3 is 0.1 s.

【0096】その感光体はブラシ型の帯電器1と接触す
る間に、−280Vまで帯電され,導電性繊維にカーボ
ンナノチューブ4を接続した帯電ブラシが十分な帯電能
力を持つことが確認された。また感光体の長手方向での
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。また、寿命も50×1000枚をクリアしてお
り満足行くものであった。 (実施例6)図6は、印加電圧Eを段階的に別けて被帯
電体3に印加する構成の帯電器1の構成を示している。
帯電器1は3つのブロック1E、1F、1Gに別けら
れ、各ブロック間には絶縁物19、19が挿入され、電
気的に接触しないようにされている。
The photosensitive member was charged to -280 V while it was in contact with the brush type charger 1, and it was confirmed that the charging brush in which the carbon nanotubes 4 were connected to the conductive fibers had sufficient charging ability. Further, the variation of the charging voltage in the longitudinal direction of the photoreceptor was within 5%, and sufficient uniformity was obtained. In addition, the service life was satisfied with 50 × 1000 sheets. (Embodiment 6) FIG. 6 shows the configuration of a charger 1 configured to apply an applied voltage E to a member to be charged 3 in steps.
The charger 1 is divided into three blocks 1E, 1F, and 1G, and insulators 19, 19 are inserted between the blocks to prevent electrical contact.

【0097】絶縁物19、19は柔軟性のあるPETフィ
ルムで作り込み、厚さ0.5mmのものを利用した。長さは
支持細線2Bとほぼ同様になるようにし、かつ被帯電体
(感光体)3には振れないように設計した。固定層2A
を塗布する時にパターニングし、各部分の間に0.5mm程
度の隙間を形成しておく。絶縁物(PETフィルム)10
は固定層2Aに支持細線2Bを植毛した後に、その隙間
に設置する。各固定層2Aの部分から電極2C、2C、
2Cをとり、これによって各ブロック1E、1F、1G
に独立に電圧Eを印加することが可能となる。
The insulators 19 and 19 were made of a flexible PET film, and had a thickness of 0.5 mm. The length was designed to be almost the same as that of the supporting fine wire 2B, and was designed not to swing on the member to be charged (photosensitive member) 3. Fixed layer 2A
Is patterned at the time of application, and a gap of about 0.5 mm is formed between each part. Insulator (PET film) 10
After the support fine wire 2B is implanted in the fixing layer 2A, it is set in the gap. From the portion of each fixed layer 2A, the electrodes 2C, 2C,
2C so that each block 1E, 1F, 1G
Can be independently applied with the voltage E.

【0098】各電極2C、2C、2Cは被帯電体(感光
体)3の裏面電極をアースとして、抵抗Rb、Rb’、
Rb”を用いて、−200、−400、−500Vに設定した。放
電の有無はオゾン量で観測した。オゾンに関しては全く
検出されず、効果があることが確認できた。また、寿命
も50×1000枚をクリアしており満足行くものであっ
た。 (実施例7)図7は被誘電体3に帯電器1を用いて静電
潜像を形成する画像形成装置を示している。この画像形
成装置は、帯電、現像、転写、除電のプロセスからなっ
ている。通常の画像形成装置は、露光プロセス(露光工
程)があり、この露光工程で静電潜像を形成するが、こ
の画像形成装置では、帯電プロセスで潜像が形成され
る。これは、選択的に任意の領域にのみ帯電することに
よって実現する。また、帯電及び除電以外は通常の電子
写真プロセスと同様なのでここでは割愛する。
Each of the electrodes 2C, 2C and 2C is connected to a resistor Rb, Rb ',
Using Rb ″, the voltage was set at −200, −400, and −500 V. The presence or absence of discharge was observed by the amount of ozone. Ozone was not detected at all, and it was confirmed that the ozone was effective. (Embodiment 7) Fig. 7 shows an image forming apparatus for forming an electrostatic latent image on the dielectric 3 using the charger 1. An image forming apparatus is composed of processes of charging, developing, transferring, and removing static electricity, and a normal image forming apparatus has an exposure process (exposure step), in which an electrostatic latent image is formed. In the forming apparatus, a latent image is formed by a charging process, which is realized by selectively charging only an arbitrary area, and is omitted here because it is the same as a normal electrophotographic process except for charging and discharging. I do.

【0099】この帯電器1の概要を図8に示す。この帯
電器1は電気伝導体で形成された帯電ドット20、この
帯電ドット20に接続された配線21、絶縁膜(SiO
2)22、コネクター部23、基体24からなる。帯電
ドット20は導体であれば良く、例えば、金属や導電性
の有機物、無機の半導体、絶縁物に導電性フィラーを添
付したものなどを用いることができる。今回はその製造
工程の簡便性から金属特にCuを用いた。
FIG. 8 shows an outline of the charger 1. The charger 1 includes a charged dot 20 formed of an electric conductor, a wiring 21 connected to the charged dot 20, an insulating film (SiO 2).
2 ) Consists of 22, connector section 23 and base 24. The charged dot 20 may be a conductor, and may be, for example, a metal, a conductive organic substance, an inorganic semiconductor, an insulating substance to which a conductive filler is attached, or the like. This time, metal, especially Cu, was used because of its simple manufacturing process.

【0100】この帯電ドット20の電極部25にはCNT
4が配列されている。CNT4はCu上に形成されてFe微粒
子を触媒にして熱CVDによって作られる。CNT4は触媒の
無いところからは生成されないので、電極部25の部分
にしか生成されていない。CNT4の長さは数十μmで均
一に形成される。また接触している場合はその押し圧に
よって、若干撓む。これによって、多少そのギャップが
ずれても、その撓みによって接触は常に行われている。
これによって、多少のギャップのずれは問題でなくな
る。なお、製造方法はこれに限るものではなく、アーク
放電で製造されたCNT4を樹脂分散し、電極部25に塗
布し、表面を研磨することによってCNT4を突出形成す
る方法もある。
The electrode portion 25 of the charged dot 20 has CNT
4 are arranged. The CNTs 4 are formed on Cu and made by thermal CVD using Fe fine particles as a catalyst. Since CNTs 4 are not generated from a place where there is no catalyst, they are generated only at the electrode portion 25. The length of the CNTs 4 is several tens of μm and formed uniformly. If they are in contact, they are slightly bent by the pressing pressure. Thereby, even if the gap slightly shifts, the contact is always performed due to the bending.
In this way, slight gap displacement is no longer a problem. Note that the manufacturing method is not limited to this, and there is also a method in which the CNTs 4 produced by arc discharge are dispersed in a resin, applied to the electrode unit 25, and the surface is polished to project the CNTs 4.

【0101】各帯電ドット20を30μm程度、配線2
1は5μmとした。ドット間隔は15μmとして、縦には
6行ならべた(ただし、図8では、模式的に帯電ドット
20を大きく描いているので、その縮尺は正しくないの
で留意されたい)。これによって、実質、3000dpiレベ
ルの画素数を得ることができる。また、LEDアレーのよ
うな高価な光学系が必要でなくなり、安価に行数を増や
すことができ、より高い画素数を簡便に得ることができ
る。
Each of the charged dots 20 is set to about 30 μm,
1 was 5 μm. Dot spacing is 15μm, vertical
The six rows are arranged (note that FIG. 8 schematically shows the charged dots 20 large, so the scale is not correct). As a result, it is possible to substantially obtain the number of pixels of the 3000 dpi level. Further, an expensive optical system such as an LED array is not required, the number of rows can be increased at a low cost, and a higher number of pixels can be easily obtained.

【0102】絶縁基体24にはSi基板を使用し、配線2
1にはCu金属を用いた。作製方法はスパッタで成膜し、
配線(Cu)21、絶縁膜(SiO2)22はそれぞれ500n
m、1μmとした。
The insulating substrate 24 is made of Si substrate, and the wiring 2
1 used Cu metal. The manufacturing method is to form a film by sputtering,
Wiring (Cu) 21 and insulating film (SiO2) 22 are each 500n
m and 1 μm.

【0103】通常の接触型の帯電器1の場合、感光体の
寿命等の点から、接触摩擦により感光体が削れることが
問題となっている。この実施例では感光体の代わりに、
一般的な誘電体を被帯電体3として用いており、削れな
どの不具合には耐性がある。そのため、帯電器1の硬度
には規制が少なく、Cu、SiO2などの硬いものでも問題な
い。
In the case of a normal contact-type charger 1, there is a problem that the photosensitive member is scraped by contact friction in view of the life of the photosensitive member. In this embodiment, instead of the photoconductor,
A general dielectric material is used as the member to be charged 3, and is resistant to defects such as scraping. Therefore, there are few restrictions on the hardness of the charger 1, and there is no problem even with a hard material such as Cu or SiO2.

【0104】作製方法はデュアルダマシン法を採用し
た。絶縁膜(SiO2)22にスルーホールを開けると共
に、帯電ドット20になる領域にも溝をウェットエッチ
ングによって形成する。その領域にCuをスパッタリング
して配線21を形成し、段差はCMPで除去してフラット
な面を形成した。これによって図8に示す形状の帯電器
1が得られる。
The manufacturing method employed a dual damascene method. A through hole is formed in the insulating film (SiO 2) 22, and a groove is also formed in a region to be the charged dot 20 by wet etching. The wiring 21 was formed by sputtering Cu in the region, and the step was removed by CMP to form a flat surface. As a result, the charger 1 having the shape shown in FIG. 8 is obtained.

【0105】配線21は、絶縁膜22の下を縦方向に通
っており、その配線21はコネクタ部(ヒートシールコ
ネクタ)23によって、データをメモリした集積回路
(IC)26に繋がっている。この集積回路(IC)26か
らは数百Vという電圧Eが帯電ドット20に印加できる
ようになっている。
The wiring 21 passes under the insulating film 22 in the vertical direction. The wiring 21 is connected to an integrated circuit (IC) 26 storing data by a connector (heat seal connector) 23. A voltage E of several hundred volts can be applied to the charged dots 20 from the integrated circuit (IC) 26.

【0106】その電圧Eを画像形成に必要なドットに印
加する。これによって、必要なところのみに帯電をする
ことになる。配線21間に大きな電圧がかかるため、こ
れによる不具合がでないように、配線21間をできるだ
け取れるようにデザインした。
The voltage E is applied to dots required for image formation. As a result, charging is performed only where necessary. Since a large voltage is applied between the wirings 21, the wiring 21 is designed so that the wirings 21 can be separated as much as possible so as not to cause a problem.

【0107】これ加えて、保護ダイオードをそれぞれの
配線21に設けた。保護ダイオードはCu配線を施す時と
同時に形成することができる。Si基体24を選択したた
め、通常の半導体工程をそのまま利用できる。本実施例
では、実際には行わなかったが、Si基体24上にICを設
けることも可能である。
In addition, a protection diode was provided on each wiring 21. The protection diode can be formed at the same time as the Cu wiring is applied. Since the Si base 24 is selected, the usual semiconductor process can be used as it is. Although not actually performed in the present embodiment, an IC can be provided on the Si base 24.

【0108】被帯電体3には通常感光体を用いるが、本
実施例では静電気を保持することが可能な部材であれば
かまわない。また、膜厚も通常の感光体のようにシビア
な均一性も必要なく、2値書き込みのデジタルの場合は
特にこのことが言える。
The photosensitive member is usually used as the charged member 3, but in this embodiment, any member can be used as long as it can hold static electricity. Also, the film thickness does not need to be severely uniform as in the case of a normal photoconductor, and this is particularly true in the case of binary writing digital.

【0109】被帯電体3の構成は表面3Aに誘電体の薄
膜100μm程度のものとそれを保持する基体3Bで導電
性のあるものを用いる。この基体3Bをアースに落とす
ことによって、帯電時に電圧を印加できる。
The structure of the member 3 to be charged is a thin film of a dielectric material having a thickness of about 100 μm on the surface 3A and a conductive member 3B holding the thin film. By dropping the base 3B to ground, a voltage can be applied during charging.

【0110】基体3Bは通常の感光体と同様で、一般的
な金属を用いることができ、今回はAlを用いた。Alを円
筒に成形し、表面のラフネスを抑える。その上に、誘電
体膜を形成する。作製の簡便性からディッピング法を採
用し、誘電体はホットメルト式のものを利用する。材料
としては誘電体であればよく、その選択は製造方法の簡
便性から選択される。例えば、PET(ポリエチレンテレ
フタレート)、PVA(ポリビニルアルコール)等の有機
化合物がこれに当たる。また、SiO2やa-Si、SiNなども
半導体で用いられた実績から、製造し易いやすい。本実
施例ではPETを用いた。PETは多くの利用例があり、コス
ト的に魅力があり、製造上の物性値も良く知れている。
The substrate 3B is the same as a normal photoreceptor, and can be made of a general metal. In this case, Al was used. Al is formed into a cylinder to suppress surface roughness. A dielectric film is formed thereon. A dipping method is adopted for simplicity of production, and a hot melt type dielectric is used. Any material may be used as long as it is a dielectric, and its choice is selected from the simplicity of the manufacturing method. For example, organic compounds such as PET (polyethylene terephthalate) and PVA (polyvinyl alcohol) correspond to this. In addition, SiO2, a-Si, SiN, etc. are easy to manufacture because of their track record of being used in semiconductors. In this example, PET was used. PET has many uses, is attractive in terms of cost, and has well-known physical properties in production.

【0111】除電装置18には、通常、感光体を用いて
いるので露光を行うことで除電を行っている。しかし、
本実施例では導伝材料を接触させることによって、表面
の電荷を逃がす方法を採用した。しかし、これに限られ
るものではない。また、導体は固体に限らず、例えば水
のような液体も採用できる。
Since the photoreceptor is usually used for the static eliminator 18, the static elimination is performed by performing exposure. But,
In this embodiment, a method of releasing the electric charge on the surface by contacting the conductive material is employed. However, it is not limited to this. Further, the conductor is not limited to a solid, and for example, a liquid such as water can be adopted.

【0112】今回、通常のクリーニング工程に除電機能
を付加することによって実施した。これにより、従来、
除電とクリーニングの2工程が1工程になり、簡便にな
った。クリーニングは従来、PC(ポリカーボネイト)や
シリコーンゴムのような硬度の低く弾性の高い素材を感
光体に押し付けることによって、感光体表面にあるトナ
ーを削り取っている。また感光体(OPC)で問題になっ
ている表面の劣化もこの工程で表面を削るによって、新
しい表面を絶えず出すような工夫されていた。
This time, the present embodiment was carried out by adding a static elimination function to the ordinary cleaning process. As a result,
The two steps of static elimination and cleaning become one step, which is simple. Conventionally, the toner on the surface of the photoconductor is scraped off by pressing a material having low hardness and high elasticity such as PC (polycarbonate) or silicone rubber against the photoconductor. Degradation of the surface, which is a problem with photoreceptors (OPCs), has been devised so that a new surface is constantly produced by shaving the surface in this process.

【0113】本実施例ではこのクリーニングブレードを
導電性にし、アースに落とすことによって、除電装置1
8に兼用させることを可能にしている。ブレードを導伝
性にする方法は通常用いられている樹脂に導電性のフィ
ラーを入れることによって実現する。
In the present embodiment, the cleaning blade is made conductive and dropped to the ground, so that the static eliminator 1 is removed.
8 can be shared. The method of making the blade conductive is realized by adding a conductive filler to a commonly used resin.

【0114】フィラーは樹脂の弾性を損なうこと無く、
大きな導電性を得たいことからカーボン粒子であるケッ
チェンブラックを利用した。濃度は5wt%程度で十分
な体積抵抗を得ることができる。本実施例では、通常の
クリーニングブレードを導電性にするだけで、他のイコ
ライザー機能などはそのまま転用した。この状態で接触
幅(ニップ幅)を2mm程度にすることによって、60cpmレ
ベルの除電が可能であることは実機で確かめた。 (実施例8)本実施例では、実施例7と同様に帯電器1
による帯電プロセスで静電潜像を形成することとしたも
ので、作像プロセスは図7と同様である。
The filler is used without impairing the elasticity of the resin.
Ketjen black, which is carbon particles, was used to obtain a large conductivity. A sufficient volume resistance can be obtained at a concentration of about 5 wt%. In this embodiment, other equalizer functions and the like were diverted as they were simply by making the normal cleaning blade conductive. In this state, it was confirmed by the actual machine that the static electricity removal at the 60 cpm level was possible by setting the contact width (nip width) to about 2 mm. (Embodiment 8) In this embodiment, the charging device 1
In this case, an electrostatic latent image is formed by a charging process according to the present invention, and the image forming process is the same as that in FIG.

【0115】本実施例では、潜像形成の領域選択に光を
用いていることに特徴がある。
The present embodiment is characterized in that light is used to select a latent image forming area.

【0116】この帯電器1は、図9に示すように、LED
アレー25、光学系26、透明導電体27、光半導体2
8、カーボナノチューブ4から構成されている。
As shown in FIG. 9, the charger 1 has an LED
Array 25, optical system 26, transparent conductor 27, optical semiconductor 2
8. It is composed of carbon nanotubes 4.

【0117】LEDアレー25によって光を任意の領域
に当てる。光半導体28は光が当たった領域についての
み抵抗値を下げる特性がある。従って、選択的に光を照
射することによって、領域を選択し、静電潜像を形成で
きる。帯電器1はローラー部およびLED光源部からなっ
ている。
Light is applied to an arbitrary area by the LED array 25. The optical semiconductor 28 has a characteristic of lowering the resistance value only in a region irradiated with light. Therefore, by selectively irradiating light, an area can be selected and an electrostatic latent image can be formed. The charger 1 includes a roller section and an LED light source section.

【0118】光源部には、ランプ光や、レーザー光を用
いることも考えられるが、本実施例ではLEDを複数なら
べたLEDアレー25を採用した。LEDアレー25は近年複
写機等の高密度書き込み系として応用されており、技術
的な蓄積も多い。
It is conceivable to use lamp light or laser light for the light source section. In this embodiment, an LED array 25 having a plurality of LEDs is used. In recent years, the LED array 25 has been applied as a high-density writing system for a copying machine or the like, and has a great deal of technical accumulation.

【0119】そのLEDは直径30μm程度でLEDとLEDの間
には20μmの間隔を置いた。また、LEDは縦方向に6列、
やはり20μm間隔で設置する。LEDの波長は650nmとし
た。LEDと被帯電体3の間にLEDの光が効率よく被帯電体
3を照査するようにレンズ機能を持った光学系26を組
み込んだ。光学系26には通常使われているマクロレン
ズアレーをならべた。この時、干渉縞等が出ないように
工夫することが必要である。これを先の透明基体24の
ローラー内部に固定し、常に被帯電体3を照射するよう
にする。
The LED had a diameter of about 30 μm, and a space of 20 μm was provided between the LEDs. In addition, LED has 6 rows in the vertical direction,
Again, they are installed at intervals of 20 μm. The wavelength of the LED was 650 nm. An optical system 26 having a lens function is incorporated between the LED and the charged body 3 so that the LED light efficiently illuminates the charged body 3. The optical system 26 has a commonly used macro lens array. At this time, it is necessary to take measures to prevent interference fringes and the like from appearing. This is fixed inside the roller of the transparent substrate 24 so that the charged member 3 is always irradiated.

【0120】電圧印加ローラー部は以下のようにして構
成した。
The voltage applying roller was constructed as follows.

【0121】透明基体24の表面に導電性の透明膜を形
成し、及びその上に光半導体薄膜28を形成する。ま
た、下の層にある導電性膜から電極を取れるようにす
る。透明基体24にはガラスやプラスチック等が考えら
れるが、その汎用性や機械強度などからアクリル性の樹
脂を採用し、円筒に成形した。この円筒の基体24の直
径は20mmΦに設計し、厚さは十分な強度を得られる2mm
とした。円筒とその支持体との間の摩擦は小さくし、自
由に回転できるようにする。また、円筒支持体に可動性
をもたせ、被帯電体3と帯電器1が常に十分な圧力で接
触するようにする。
A conductive transparent film is formed on the surface of the transparent substrate 24, and the optical semiconductor thin film 28 is formed thereon. In addition, an electrode can be removed from a conductive film in a lower layer. The transparent substrate 24 may be made of glass, plastic, or the like. However, acrylic resin is used for its versatility and mechanical strength, and the transparent substrate 24 is formed into a cylinder. The diameter of the cylindrical base 24 is designed to be 20 mmΦ, and the thickness is set to 2 mm to obtain sufficient strength.
And The friction between the cylinder and its support should be small and free to rotate. In addition, the cylindrical support is provided with mobility so that the charged body 3 and the charger 1 are always in contact with a sufficient pressure.

【0122】基体1上の表面には透明で導電性があり、
かつ適当な弾性がある透明導電体27を作り込む。この
透明伝導体27は、今回は透明導電性微粒子を弾性透明
母体に分散する方法を取った。これは、微粒子で導電性
を保持し、母材で弾性を保つと言うものである。本実施
例ではITO、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アンチモン、
酸化イリジウム、アンチモンやタンタルをドープした酸
化スズ酸化ジリコニウムなどの透明導電性材料を粉砕
し、ミクロンオーダーの微粒子にし、これを透明なポリ
カーボネイト、ポリウレタン、アクリル、エポキシ、シ
リコーン、アルキド、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体
などの母材に十分に分散した。導電性は1x104Ωcm程
度あれば良い。また、透明性もそれほど要求されていな
いので、膜厚を10μmとした。
The surface on the substrate 1 is transparent and conductive,
In addition, a transparent conductor 27 having appropriate elasticity is formed. In this case, the transparent conductor 27 employs a method in which transparent conductive fine particles are dispersed in an elastic transparent matrix. This means that the fine particles maintain conductivity and the base material maintains elasticity. In this embodiment, ITO, zinc oxide, titanium oxide, antimony oxide,
Pulverize transparent conductive materials such as iridium oxide, antimony and tantalum-doped tin oxide zirconium oxide into micron-order fine particles, which are then made of transparent polycarbonate, polyurethane, acrylic, epoxy, silicone, alkyd, vinyl chloride-vinyl acetate It was sufficiently dispersed in a base material such as a copolymer. The conductivity may be about 1 × 10 4 Ωcm. Since the transparency is not so required, the film thickness was set to 10 μm.

【0123】その上の層、被帯電体3に接触する層には
光半導体28を形成する。光半導体28は光を当てた領
域にのみ抵抗が低下する機能を有している。これは光に
よって電気導電性を担うキャリアを発生することによっ
ている。
The optical semiconductor 28 is formed on the upper layer, that is, the layer in contact with the member 3 to be charged. The optical semiconductor 28 has a function of reducing the resistance only in the region where light is applied. This is based on the generation of carriers having electrical conductivity by light.

【0124】このような性質を持つ物質には無機物では
Si,ZnO、a-Si、GaAs、Ge、TiO2など多くの物が知られ
る。また、有機物では通常感光体に用いられているよう
なスクエアリリウム色素、無金属フタロシアニン系、金
属フタロシアニン系、アズレニウム塩色素、スクワリン
酸誘導体、トリスアゾ顔料、チアピリリウム塩や多環キ
ノン系、ペリレン系、インジゴ誘導体又はビスアゾ顔料
系などが用いられる。また、これらをポリビニルプチラ
ール樹脂などのバインダー材料に入れることで層を構成
することができる。本実施例では有機半導体である金属
フタロシアニン系を用いた。これをバインダー樹脂に混
ぜて、この層を形成する。膜厚は20μm程度にした。最
表面層はCNT4によって形成される。CNT4の特徴、
形成方法などは実施例2で説明したのでここでは割愛す
る。 (発明の実施の形態2) (実施例9)帯電器、被帯電体等には、実施例2のもの
を用いた。すなわち、今回は実施例2のローラー型を採
用した。ただし、ブレード型等の他の形状であっても、
CNT4の劣化する傾向は変わらず、今回の結果は形状に
依存しない。ここでは、駆動方法のみ記述する。
Materials having such properties include inorganic substances.
Many substances are known, such as Si, ZnO, a-Si, GaAs, Ge, and TiO2. In organic substances, squarylium dyes, metal-free phthalocyanine-based, metal phthalocyanine-based, azulenium salt-based dyes, squalic acid derivatives, trisazo pigments, thiapyrylium salts and polycyclic quinone-based, perylene-based, and indigo, which are usually used for photoreceptors, are used. Derivatives or bisazo pigments are used. Further, a layer can be formed by putting these in a binder material such as polyvinyl butyral resin. In this embodiment, a metal phthalocyanine-based organic semiconductor is used. This is mixed with a binder resin to form this layer. The film thickness was about 20 μm. The outermost surface layer is formed by CNT4. Features of CNT4,
Since the formation method and the like have been described in the second embodiment, they are omitted here. (Embodiment 2) (Example 9) The charger, the member to be charged and the like used in Example 2 were used. That is, the roller type of Example 2 was employed this time. However, even with other shapes such as blade type,
The tendency of the CNTs 4 to degrade remains unchanged, and the results this time do not depend on the shape. Here, only the driving method will be described.

【0125】本実施例では駆動波形をパルス状にする。
その波形を図14に示す。パルスPは矩形波とし、その
周波数は10kHzとした。電圧のピーク時は−500V、ディ
ップ時は0Vとなるようにした。CNT4の寿命の評価はそ
の特性劣化から判断する。通常のCNT4の帯電器1であ
れば、−500V印加でその8割、約−400Vの帯電が見込め
る。しかし、CNT4が劣化すると、その電位が落ちる。
今回の判断ではその値が半減−200Vになった段階で寿命
がきたと判断した。連続運転してその寿命を測定した。
その結果、約10時間であることが分かった。これによっ
て、比較例1の直流駆動に比べ、帯電器の寿命が、遥か
に長くなったことがわかる。 (比較例1)帯電器1、及び被帯電体3の構成は実施例
9に準ずる。この比較例1では印加電圧を直流電圧−5
00Vとする。結果、寿命は2分程度と、非常に短期間で
帯電器は劣化する。 (実施例10)本実施例での駆動波形は図15に示すよ
うにした。印加電圧をピーク時で−500V、傾斜の変化率
は5×106(V/sec)とした。
In this embodiment, the driving waveform is pulsed.
FIG. 14 shows the waveform. The pulse P was a rectangular wave, and its frequency was 10 kHz. The voltage was set to -500 V at the peak and 0 V at the time of dip. The evaluation of the life of the CNT 4 is determined from its characteristic deterioration. In the case of the normal CNT 4 charger 1, charging of about 80%, or about -400V, can be expected by applying -500V. However, when the CNT 4 deteriorates, its potential drops.
In this judgment, it was judged that the life was over when the value was reduced by half to -200V. The service life was measured by continuous operation.
As a result, it was found that the time was about 10 hours. This indicates that the life of the charger is much longer than that of the DC drive of Comparative Example 1. Comparative Example 1 The configurations of the charger 1 and the member to be charged 3 are the same as those in the ninth embodiment. In Comparative Example 1, the applied voltage was changed to DC voltage −5.
00V. As a result, the charger deteriorates in a very short period of time, about 2 minutes. (Embodiment 10) The driving waveform in this embodiment is as shown in FIG. The applied voltage was -500 V at the peak, and the rate of change of the slope was 5 × 10 6 (V / sec).

【0126】ここでは、駆動波形の変化率K(傾斜)を
以下のようにした。 K < C1×10-12/Ca Ca:被帯電体の単位面積当たりの容量(C/cm2) C1:CNT密度:単位面積当たりのCNTの本数(本/cm2) K=dVa/dt:傾斜(単位時間当たりの電圧増加率) 被帯電体3には感光体を用いており、膜厚25μm、比誘
電率3.4、これより、一定面積(cm2)当たりの容量Caは
約100pF(10-10F)程度になる。 CNT4の密度はその
作成方法によるが、例えば、樹脂に混合する方法であれ
ば、その濃度によって制御することができる。またCVD
によって、後から形成する場合は、そのパターニングな
どによって濃度を制御する。CNTの密度は、SEM(電子顕
微鏡)観察することによって評価する。今回は、10本/
μm2(109本/cm2)となるように制御した。これによ
り上式右辺は 右辺=C1×10-12/Ca=109×10-12/10-10=1
7 となる。
Here, the change rate K (inclination) of the drive waveform was set as follows. K <C1 × 10 −12 / Ca Ca: capacity per unit area of the member to be charged (C / cm 2 ) C1: CNT density: number of CNTs per unit area (books / cm 2 ) K = dVa / dt: Inclination (voltage increase rate per unit time) A photosensitive member is used as the charged member 3, the film thickness is 25 μm, the relative dielectric constant is 3.4, and the capacitance Ca per fixed area (cm 2 ) is about 100 pF (10 -10 F). The density of the CNTs 4 depends on the method of its production. For example, if it is a method of mixing with the resin, it can be controlled by its concentration. Also CVD
When forming later, the concentration is controlled by patterning or the like. The density of the CNT is evaluated by observing with an SEM (electron microscope). This time, 10 /
It was controlled to be μm 2 (10 9 lines / cm 2 ). Thus, the right side of the above equation is the right side = C1 × 10 −12 / Ca = 10 9 × 10 −12 / 10 −10 = 1
0 7 to become.

【0127】つまり、左辺の傾斜Kは107以下であれば
良い。
That is, the inclination K on the left side may be 10 7 or less.

【0128】今回の場合は、左辺はK=dVa/dtであ
り、今、印加する電圧は500V(符号は負であるがこ
こではその大きさについて議論する)であるから、傾斜
を決める時間Tcは以下の条件を満足すれば良い。 500/Tc < 107 Tc > 500×10-7 Tc > 5×10-5=50μsec このように作成された駆動波形Pで帯電評価を行った。
その結果、帯電器1の寿命は千時間近くと更に向上し
た。 (比較例2)実施例10とすべて同じ条件で作成、その
傾斜を5×107(V/sec)とした。
In this case, the left side is K = dVa / dt, and the applied voltage is 500 V (the sign is negative, but the magnitude is discussed here). Should satisfy the following conditions. 500 / Tc <10 < 7 >Tc> 500 * 10 < -7 >Tc> 5 * 10 < -5 > = 50 [mu] sec The charging evaluation was performed using the driving waveform P thus created.
As a result, the life of the charger 1 was further improved to nearly 1,000 hours. (Comparative Example 2) All were prepared under the same conditions as in Example 10, and the inclination was set to 5 × 10 7 (V / sec).

【0129】その結果、寿命は10時間と低減し、実用レ
ベルではないことが分かった。 (比較例3)実施例10とすべて同じ条件で作成、その
傾斜を5×108(V/sec)とした。
As a result, it was found that the life was reduced to 10 hours, which was not a practical level. Prepared in Comparative Example 3 and Example 10, all the same conditions, and the inclined 5 × 10 8 (V / sec ).

【0130】その結果、寿命は5時間と低減し、実用レ
ベルではないことが分かった。 (比較例4)実施例10とすべて同じ条件で作成、その
傾斜を1×106(V/sec)とした。
As a result, it was found that the life was reduced to 5 hours, which was not a practical level. (Comparative Example 4) All were prepared under the same conditions as in Example 10, and the inclination was 1 × 10 6 (V / sec).

【0131】寿命は2千時間と上昇し、実用レベルであ
ることが分かった。 (実施例11)帯電器1の構成等は実施例9に示したも
のと同じであり、ここではその駆動方法のみ記述する。
パルスに傾斜を付けるのは実施例11に示したものと、
同等にしK=5×106(V/sec)とした。また、図16
に示すようにパルスとパルスとの間隔を100μsecと
した。
The service life was increased to 2,000 hours, which proved to be a practical level. (Embodiment 11) The configuration and the like of the charger 1 are the same as those shown in Embodiment 9, and only the driving method will be described here.
The slope of the pulse is the same as that shown in Embodiment 11,
K was set to 5 × 10 6 (V / sec). FIG.
As shown in the figure, the interval between the pulses was 100 μsec.

【0132】すなわち、下記の条件を満足させるものと
した。 T1 < 10-5/S1 S1:被帯電体対する帯電器の相対速度(m/sec) T1:パルスの間隔 (sec) 今回は10cpm(A4版を1分間に10枚)程度の複写機を考
え、被帯電体の速度を80mm/sec(8×10-2m/sec)とし
た。ここで、上式の左辺は 左辺=10-5/S1=10-5/8×10-2=1.25×10-4(sec) となり、 右辺=T1 < 10-4(sec) = 125(μsec) つまり、この条件では、パルス間隔を125μsec以下
にすることによって、むらを低減することができる。本
実施例ではパルス間隔を100μsecにした。
That is, the following conditions were satisfied. T1 <10 -5 / S1 S1: Relative speed of the charger to the object to be charged (m / sec) T1: Pulse interval (sec) This time, consider a copy machine of about 10 cpm (10 A4 plates per minute) The speed of the member to be charged was 80 mm / sec (8 × 10 -2 m / sec). Here, the left side of the above equation is: left side = 10 −5 / S1 = 10 −5 / 8 × 10 −2 = 1.25 × 10 −4 (sec), and right side = T1 <10 −4 (sec) = 125 (μsec) That is, under this condition, the unevenness can be reduced by setting the pulse interval to 125 μsec or less. In this embodiment, the pulse interval is set to 100 μsec.

【0133】この条件で帯電むらの評価を行う。これは
通常の複写機のハーフトーン画像において、観察することがで
きる。結果、帯電むらが無いことが確認された。 (比較例5)実施例11と同じ条件で、パルス間隔を2
00μsecとした。その結果、若干の帯電むらが観測さ
れた。 (比較例6)実施例11と同じ条件で、パルス間隔を1
25μsecとした。結果、かなり程度はいいが帯電むら
が観測された。 (比較例7)実施例11と同じ条件で、パルス間隔を4
00μsecとした。結果、帯電むらが観測された。 (比較例8)実施例11に準じ、印加電圧を−800V
とした。図13からこの電圧では放電が起きる可能性が
あり、予想通り、若干の帯電むらを観測した。 (比較例9)実施例11に準じ、印加電圧を−1000
Vとした。図13からこの電圧では放電が起きる可能性
があり、予想通り、帯電むらを観測した。
Evaluation of uneven charging is performed under these conditions. This can be observed in a halftone image of a normal copying machine. As a result, it was confirmed that there was no uneven charging. (Comparative Example 5) Under the same conditions as in Example 11, the pulse interval was set to 2
00 μsec. As a result, some uneven charging was observed. (Comparative Example 6) Under the same conditions as in Example 11, the pulse interval was set to 1
25 μsec. As a result, charging unevenness was observed to a considerable extent. (Comparative Example 7) Under the same conditions as in Example 11, the pulse interval was set to 4
00 μsec. As a result, uneven charging was observed. (Comparative Example 8) The applied voltage was -800 V according to Example 11.
And From FIG. 13, discharge may occur at this voltage, and as expected, slight uneven charging was observed. (Comparative Example 9) According to Example 11, the applied voltage was -1000.
V. From FIG. 13, discharge may occur at this voltage, and uneven charging was observed as expected.

【0134】下記の表はその実験結果の一覧表である。The following table is a list of the experimental results.

【0135】[0135]

【表1】 [Table 1]

【0136】−:未評価 寿命:特性値が半減した時間をさす むら:ハーフトーン画像での目視評価-: Not evaluated Life: Indicates the time when the characteristic value is reduced by half Unevenness: Visual evaluation with halftone image

【0137】[0137]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、CNT
1本に流れる電流量を制限すると共に、CNTの密度と
帯電器の総抵抗を制限したので、CNTに多く電流が流
れ、劣化することなく、帯電器の寿命が伸びる。
According to the first aspect of the present invention, CNT
Since the amount of current flowing through one line is limited and the density of the CNTs and the total resistance of the charger are limited, a large amount of current flows through the CNTs, and the life of the charger is extended without deterioration.

【0138】請求項2に記載の発明によれば、段階的に
帯電を施すことで、それぞれの段階での電位差は低減で
きる。電位差を制限できることで、電流値も制限が自動
的にできることになる。抵抗で制限する方法と、電圧で
制限する方法とを併用することにより、確実にCNTの
劣化を防ぐことができる。
According to the second aspect of the present invention, by performing the charging stepwise, the potential difference at each step can be reduced. Because the potential difference can be limited, the current value can also be automatically limited. By using both the method of limiting with a resistance and the method of limiting with a voltage, it is possible to reliably prevent the CNT from deteriorating.

【0139】請求項3に記載の発明によれば、ブレード
型にすることで、接触する部分と非接触部分が自然に形
成される。この非接触部分では被帯電体と帯電器との距
離が数ミクロン以下となり、適当なギャップを非常に簡
便に形成できる。
According to the third aspect of the present invention, the contact portion and the non-contact portion are naturally formed by using the blade type. In this non-contact portion, the distance between the member to be charged and the charger is several microns or less, and an appropriate gap can be formed very easily.

【0140】また、帯電器表面をブラシ状にすること
で、帯電器表面の面積が格段に向上することになる。こ
れにより、被帯電体の単位面積あたり対するCNTの本
数を増加することができる。CNTの本数が増加するこ
とで、1本に流れる電流量を低減でき、劣化を防ぐこと
ができる。
By making the surface of the charger a brush, the area of the surface of the charger is remarkably improved. Thereby, the number of CNTs per unit area of the member to be charged can be increased. By increasing the number of CNTs, the amount of current flowing through one CNT can be reduced, and deterioration can be prevented.

【0141】請求項4、5に記載の発明によれば、ロー
ラー形状とすることで、被帯電体とは接触していない部
分ができ、その部分で、表面研磨およびクリーニングを
することで、常に未劣化のCNTを選択的突出すること
ができる。これにより、帯電器の寿命を延ばすことがで
きる。
According to the fourth and fifth aspects of the present invention, by forming a roller, a portion that is not in contact with the member to be charged is formed. Undegraded CNTs can be selectively projected. As a result, the life of the charger can be extended.

【0142】請求項6に記載の発明によれば、感光体に
ダメージを与えない帯電方式であり、低コスト化を図る
ことができると共に、オゾン、NOx等の発生を極めて少
ない長寿命で信頼性の高い帯電器を搭載した画像形成装
置を提供できる。
According to the sixth aspect of the present invention, a charging system that does not damage the photoreceptor can be achieved, and the cost can be reduced, and the generation of ozone, NOx and the like is extremely small, the reliability is long, and the reliability is low. Image forming apparatus equipped with a high-charger.

【0143】請求項7に記載の発明によれば、画像形成
装置の寿命を決定している主要素である感光体の劣化を
避けることができ、感光体を用いずに直接静電潜像を形
成することにより、画像形成装置の長寿命化、低コスト
化を図ることができる。
According to the seventh aspect of the invention, it is possible to avoid deterioration of the photosensitive member, which is a main factor determining the life of the image forming apparatus, and to directly form an electrostatic latent image without using a photosensitive member. By forming, the life of the image forming apparatus can be prolonged and the cost can be reduced.

【0144】請求項8に記載の発明によれば、パルス駆
動させることにしたので、同時に全てのCNTに電流が流
れるように同期を合わせることができることになり、か
つ、外部抵抗によりCNTの各1本に流れる電流値を規定す
ることにしたので、更にCNTの劣化を防止でき、これに
より、長期にわたり安定した帯電を施すことができる。
According to the eighth aspect of the present invention, since pulse driving is performed, it is possible to synchronize so that current flows to all CNTs at the same time. Since the value of the current flowing through the book is determined, the deterioration of the CNT can be further prevented, and thus, stable charging can be performed over a long period.

【0145】請求項9に記載の発明によれば、パルスの
駆動波形の傾斜を規定することによって、大電流が流れ
るのを防止でき、CNTの劣化が抑えられる。
According to the ninth aspect of the invention, by defining the slope of the driving waveform of the pulse, it is possible to prevent a large current from flowing and to suppress the deterioration of the CNT.

【0146】請求項10に記載の発明によれば、CNTの
各1本に流れる電流値を規定したので、更にCNTの劣化を
防止できる。
According to the tenth aspect of the present invention, since the value of the current flowing through each one of the CNTs is defined, the deterioration of the CNTs can be further prevented.

【0147】請求項11に記載の発明によれば、パルス
間隔を十分に小さくすることによって、帯電していない
領域をなくすことが可能になり、帯電むらの防止を図る
ことができる。
According to the eleventh aspect, by making the pulse interval sufficiently small, it is possible to eliminate a non-charged area, thereby preventing uneven charging.

【0148】請求項12に記載の発明によれば、パルス
電圧を放電開始電圧以下に抑えることにより、帯電むら
を低減できる。
According to the twelfth aspect, by controlling the pulse voltage to be equal to or lower than the discharge starting voltage, it is possible to reduce uneven charging.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 発明の実施の形態1の実施例1の帯電器の概
要を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a charger of Example 1 of Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 発明の実施の形態1の実施例2の画像形成装
置の概要を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an outline of an image forming apparatus according to a second embodiment of the first embodiment of the present invention;

【図3】 発明の実施の形態1の実施例2の帯電器の概
要を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an outline of a charger of Example 2 of Embodiment 1 of the present invention.

【図4】 発明の実施の形態1の実施例2の被帯電体の
要部部分拡大断面図である。
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part of a member to be charged according to a second embodiment of the first embodiment of the present invention;

【図5】 発明の実施の形態1の実施例5の帯電器の要
部拡大断面図である。
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a main part of the charger of Example 5 of Embodiment 1 of the present invention.

【図6】 発明の実施の形態1の実施例6の帯電器の概
要を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an outline of a charger of Example 6 of Embodiment 1 of the present invention.

【図7】 発明の実施の形態1の実施例7の画像形成装
置の概要を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an outline of an image forming apparatus according to a seventh embodiment of the first embodiment of the present invention;

【図8】 発明の実施の形態1の実施例7の帯電器の概
要を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an outline of a charger of Example 7 of Embodiment 1 of the present invention.

【図9】 発明の実施の形態1の実施例8の帯電器の概
要を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an outline of a charger of Example 8 of Embodiment 1 of the present invention.

【図10】 CNTに加わる印加電圧とCNTの劣化と
の関係を説明するための等価回路図であって、(a)は
CNTに均等に電圧が印加されている場合の説明図を示
し、(b)はCNTの一部にのみ電圧が印加されている
場合の説明図を示す。
FIG. 10 is an equivalent circuit diagram for explaining a relationship between an applied voltage applied to the CNT and deterioration of the CNT. FIG. 10A is an explanatory diagram when a voltage is uniformly applied to the CNT. (b) is an explanatory diagram in the case where a voltage is applied to only a part of the CNT.

【図11】 CNTに加わる印加電圧の駆動波形の説明
図であって、三角波(鋸歯)状の駆動波形を示す図であ
る。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a drive waveform of an applied voltage applied to the CNT, showing a triangular (sawtooth) drive waveform.

【図12】 被帯電体と帯電器との距離に対する被帯電
体の表面電位の変化をプロットした図である。
FIG. 12 is a diagram in which a change in a surface potential of a charged body with respect to a distance between the charged body and a charger is plotted.

【図13】 印加電圧に対する被帯電体の表面電位の関
係を示す説明図であって、CNTの帯電特性を示す図で
ある。
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a relationship between a surface potential of a member to be charged and an applied voltage, and is a diagram illustrating charging characteristics of a CNT.

【図14】 発明の実施の形態2の実施例9のパルス状
の駆動波形を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a pulse-like drive waveform of Example 9 of the second embodiment of the present invention.

【図15】 発明の実施の形態2の実施例10の鋸刃状
の駆動波形を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a sawtooth-shaped drive waveform of Example 10 of Embodiment 2 of the present invention.

【図16】 発明の実施の形態2の実施例11の鋸刃状
の駆動波形を示す図であって、鋸刃状駆動波形の発生間
隔を密にした状態を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a sawtooth drive waveform of Example 11 of Embodiment 2 of the present invention, showing a state in which the intervals between the generation of the sawtooth drive waveforms are close.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…帯電器 3…被帯電体 4…CNT Rb…外部電圧 E(Va)…印加電圧 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Charger 3 ... Charged object 4 ... CNT Rb ... External voltage E (Va) ... Applied voltage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 幸栄 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 庄子 浩義 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 村上 明繁 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 2H200 FA07 GA23 HA02 HA13 HA29 HB07 HB08 HB12 HB14 HB45 HB48 MA06 NA08 NA09 NA11 NA23 PA02 PA09 PA11  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yukie Suzuki 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Company (72) Inventor Hiroyoshi Shoko 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Stock Ricoh Company (72) Inventor Akiyoshi Murakami 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo F-term (reference) 2R200 FA07 GA23 HA02 HA13 HA29 HB07 HB08 HB12 HB14 HB45 HB48 MA06 NA08 NA09 NA11 NA23 PA02 PA09 PA11

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被帯電体に対向する帯電器表面にカーボ
ンナノチューブが保持され、電界放出を介して帯電を施
す帯電器において、カーボンナノチューブ1本当たりに
流れる電流量が10-12A以下であり、前記カーボンナ
ノチューブの密度C1(本/cm2)及び抵抗Rbが以下の
条件を満たすことを特徴とする帯電器。 C1×Rb > Va/10-12 Va:被帯電体にかける帯電電位差(V) Rb:帯電する単位面積当たりに対する帯電の回路にか
かる総抵抗値(Ωcm2
1. A charging device in which carbon nanotubes are held on the surface of a charger facing a member to be charged and charge is performed via field emission, the amount of current flowing per carbon nanotube is 10 -12 A or less. And a density C1 (lines / cm 2 ) and a resistance Rb of the carbon nanotube satisfy the following conditions. C1 × Rb> Va / 10 −12 Va: Difference in charging potential applied to the member to be charged (V) Rb: Total resistance value (Ωcm 2 ) applied to the charging circuit per unit area to be charged
【請求項2】 請求項1に記載の帯電器において、被帯
電体に対して段階的に電圧を上昇させることを特徴とす
る帯電器。
2. The charging device according to claim 1, wherein the voltage of the object to be charged is increased stepwise.
【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の帯電器に
おいて、帯電器本体の形状がブレード型又はブラシ型で
あることを特徴とする帯電器。
3. The charging device according to claim 1, wherein a shape of the charging device body is a blade type or a brush type.
【請求項4】 請求項1又は請求項2に記載の帯電器に
おいて、帯電器本体の表面を研磨する研磨部材を有する
ことを特徴とする帯電器。
4. The charger according to claim 1, further comprising a polishing member for polishing a surface of the charger main body.
【請求項5】 請求項4に記載の帯電器において、帯電
器本体の形状がローラー型であることを特徴とする帯電
器。
5. The charger according to claim 4, wherein the shape of the charger main body is a roller type.
【請求項6】 請求項1ないし請求項5のいずれか1項
に記載の帯電器を用いることを特徴とする画像形成装
置。
6. An image forming apparatus using the charger according to claim 1. Description:
【請求項7】 請求項1に記載のカーボナノチューブを
備えた帯電器を用いて、被帯電体に電圧を直接印加して
静電潜像を形成することを特徴とする画像形成装置。
7. An image forming apparatus, wherein an electrostatic latent image is formed by directly applying a voltage to a member to be charged, using the charger provided with the carbon nanotube according to claim 1.
【請求項8】 被帯電体に対向する帯電器表面にカーボ
ンナノチューブが保持され、電界放出を介して帯電を施
し、カーボンナノチューブ1本当たりに流れる電流量が
10-12A以下であり、カーボナノチューブの密度C1
(本/cm2)及び抵抗Rbが以下の条件を満たす条件のも
とで、駆動電圧をパルス状に印加するようにしたことを
特徴とする帯電器の帯電方法。 C1×Rb > Va/10-12 Va:被帯電体にかかる電位差(印加電圧)(V) Rb:帯電する単位面積当たりに対する帯電の回路にか
かる総抵抗値(Ωcm2
8. A carbon nanotube is held on a surface of a charger facing a member to be charged, charged by electric field emission, and the amount of current flowing per carbon nanotube is 10 -12 A or less. Density C1
(Charging / cm 2 ) and a resistance Rb satisfying the following conditions, and a driving voltage is applied in a pulsed manner. C1 × Rb> Va / 10 −12 Va: potential difference (applied voltage) applied to the member to be charged (applied voltage) (V) Rb: total resistance value (Ωcm 2 ) applied to the charging circuit per unit area to be charged
【請求項9】 請求項8に記載の帯電器の帯電方法にお
いて、パルスの立ち上がりに傾斜を付けた駆動波形で帯
電させることを特徴とする帯電器の帯電方法。
9. The charging method for a charging device according to claim 8, wherein the charging is performed with a drive waveform having an inclined rising edge of the pulse.
【請求項10】 請求項9に記載の帯電器の帯電方法に
おいて、前記駆動波形の傾斜が以下の式を満足すること
を特徴とする帯電器の帯電方法。 K < C1×10-12/Ca Ca:被帯電体の単位面積当たりの容量(C/cm2) K=dVa/dt:傾斜(単位時間当たりの電圧増加率)
10. The charging method for a charging device according to claim 9, wherein the slope of the driving waveform satisfies the following expression. K <C1 × 10 −12 / Ca Ca: capacity per unit area of charged body (C / cm 2 ) K = dVa / dt: slope (voltage increase rate per unit time)
【請求項11】 請求項9ないし請求項10のいずれか
1項に記載の帯電器の帯電方法において、前記パルスの
間隔が以下の条件を満たすことを特徴とする帯電器の帯
電方法。 T1 < 10-5/S1 S1:被帯電体対する帯電器の相対速度(m/sec) T1:パルスの間隔 (sec)
11. The charging method for a charger according to claim 9, wherein the interval between the pulses satisfies the following condition. T1 <10 -5 / S1 S1: relative speed of the charger to the object to be charged (m / sec) T1: pulse interval (sec)
【請求項12】 請求項9ないし請求項11のいずれか
1項に記載の帯電器の帯電方法において、前記パルスの
ピーク値を放電開始電圧以下に抑えることを特徴とする
帯電器の帯電方法。
12. The charging method for a charging device according to claim 9, wherein a peak value of the pulse is suppressed to a discharge starting voltage or less.
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