JP2002278219A - Body to be electrified, device and method for image forming and method for manufacturing electrifying device - Google Patents

Body to be electrified, device and method for image forming and method for manufacturing electrifying device

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JP2002278219A
JP2002278219A JP2001073939A JP2001073939A JP2002278219A JP 2002278219 A JP2002278219 A JP 2002278219A JP 2001073939 A JP2001073939 A JP 2001073939A JP 2001073939 A JP2001073939 A JP 2001073939A JP 2002278219 A JP2002278219 A JP 2002278219A
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charged
charger
image forming
forming apparatus
layer
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JP2001073939A
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Japanese (ja)
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Toshihiro Ishii
稔浩 石井
Yukie Suzuki
幸栄 鈴木
Akishige Murakami
明繁 村上
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a body to be electrified by which electrifying efficiency is improved, an image forming device using the body to be electrified and using a transfer device having an electric charge imparting material by which the deterioration of an image such as transfer scattering and image blurring is reduced while reducing a load to environment, the manufacturing method of an electrifying device and an image forming method. SOLUTION: In a system to perform electrification by directly or indirectly moving an electric charge from the surface of the electrifying device 5 to the surface of the body to be electrified 3, the number N (1/cm<2> ) of the trap level of the body to be electrified 3 per unit-area satisfies the condition of N>CV/q when C means a capacity (1/cm<2> ) per the unit area of the body to be electrified and V means desired voltage and q means an element electric charge.

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、電子写真方式の複
写機、プリンター、ファクシミリ等の画像記録装置に用
いる被帯電体、画像形成装置、帯電器作製方法及び画像
形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a member to be charged, an image forming apparatus, a method for manufacturing a charger, and an image forming method used in an image recording apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, and a facsimile.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子写真式の画像形成装置は、図
29に示すように、画像担持体である感光体ドラム10
00の表面に配備した被帯電体を帯電手段1100によ
って均一帯電し、帯電された被帯電体に、露光手段12
00から光学的な画像情報を照射することにより静電潜
像を形成し、その静電潜像を現像手段(この場合は、現
像ローラー)1300から供給されるトナーによって現
像し、トナー像を形成する。更に、導電性ゴムを用いた
導電ローラーや導電ゴム上に誘電体層を設けた誘電ロー
ラーからなる転写ローラー1400にバイアス印加して
なる転写装置1500を用い、搬送ローラー1600よ
り送られる転写材p(この場合は記録紙)にトナー像を
転写する。その後、除電装置1700により、感光体ド
ラム1000上から転写材pを分離する。分離された転
写材は定着装置1800に搬送されてトナー像を定着
し、図示しない排紙トレイ等に収納され、感光体ドラム
1000はクリーニング装置1900でクリーニングさ
れる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 29, an electrophotographic image forming apparatus employs a photosensitive drum 10 as an image carrier.
00 is uniformly charged by the charging unit 1100, and the charged unit is charged with the exposure unit 12
An electrostatic latent image is formed by irradiating optical image information from 00, and the electrostatic latent image is developed with toner supplied from a developing unit (a developing roller in this case) 1300 to form a toner image. I do. Further, using a transfer device 1500 formed by applying a bias to a transfer roller 1400 made of a conductive roller using a conductive rubber or a dielectric roller having a dielectric layer provided on the conductive rubber, a transfer material p ( In this case, the toner image is transferred to recording paper. After that, the transfer material p is separated from the photosensitive drum 1000 by the charge removing device 1700. The separated transfer material is conveyed to a fixing device 1800 to fix the toner image, is stored in a discharge tray (not shown), and the photosensitive drum 1000 is cleaned by a cleaning device 1900.

【0003】ところで感光体ドラム1000上の被帯電
体に均一帯電を施す帯電手段1100は、コロナ放電を
用いたコロトロン、スコロトロンの帯電方式を用いるの
が主流であった。しかしコロナ放電は空気中に電界をか
けることから、オゾンやNOxなど有害物質を発生す
る。また、帯電効率が低いため消費電力が多く、また4
〜6kVの高圧電源が必要なため、その高圧電源装置を
回路内に必要とし、コストが高くなり、かつこのような
高電圧をオフィスなど、身近に置くことは、人体に対し
好ましくないといった問題があった。近年の環境に対す
る配慮からこのような帯電方式を改善することは急務で
あり、ローラー帯電などへと移行されつつある。
[0003] The charging means 1100 for uniformly charging a member to be charged on the photosensitive drum 1000 generally uses a corotron or scorotron charging method using corona discharge. However, corona discharge generates harmful substances such as ozone and NOx because an electric field is applied to air. In addition, power consumption is high due to low charging efficiency.
Since a high-voltage power supply of up to 6 kV is required, the high-voltage power supply device is required in the circuit, and the cost is high. there were. It is an urgent need to improve such a charging system in consideration of environmental considerations in recent years, and it is being shifted to roller charging or the like.

【0004】ローラー帯電とは、導電性ゴムローラーを
被帯電体と接触させ、被帯電体と帯電ローラーの微小空
隙で放電を起こし被帯電体表面を帯電させる方法であ
り、コロトロンと比較しオゾンが著しく低減(1/10
0〜1/500に低減)されている(特開平7−926
17号公報、特開昭64−73365号公報、特開昭6
4−54471号公報、特許第2584873公報、特
許第2744264公報)。
[0004] Roller charging is a method in which a conductive rubber roller is brought into contact with a member to be charged, and discharge is caused in a minute gap between the member to be charged and the charging roller to charge the surface of the member to be charged. Significant reduction (1/10
0 to 1/500) (JP-A-7-926).
No. 17, JP-A-64-73365, JP-A-6-73365
4-54471, Japanese Patent No. 2584873, Japanese Patent No. 2744264).

【0005】しかしながら帯電ローラーも被帯電体と帯
電ローラー間の微小空隙に電圧を加えコロナ放電を起こ
すことから、原理的にオゾン発生をゼロにはできない。
被帯電体の劣化の原因は諸説あるが、その1つとして放
電による不用生成物(オゾンやNOx)などが被帯電体
表面と化学結合することによっているという説がある。
これはオゾンの強い酸化力やNOxなどが作る窒化物な
どが考えられている。このようなことからも、帯電にお
いてできるだけ不要物を生成しないことが望まれる。ま
たローラーはコロナに比べ、はるかにオゾンの発生位置
が被帯電体の近傍であるため、オゾンによる被帯電体の
劣化は依然として課題として残る。また、近年、感光体
を劣化させる要因として、感光体近傍の高電界などが疑
われている。このような懸念事項を払拭する上でも、低
電圧での帯電方式が望まれている。また、原理上、放電
の場合はある閾値が存在し、それ以上に電圧を印可しな
ければ帯電を施すことができない。このため、例えば1
00Vに帯電したい場合などは、電荷注入では150V
であるのに対し、放電では数百Vの印加が必要となる。
今後の低電圧現像が実現したとしても、閾値以上の電圧
を印加しなければならず、メリットが薄れる。可能であ
るならば、必要な表面電位と同程度の印加電圧で満足す
る方法が望まれる。
However, the charging roller also applies a voltage to the minute gap between the member to be charged and the charging roller to cause corona discharge, so that the generation of ozone cannot be reduced to zero in principle.
Although there are various theories as to the cause of deterioration of the member to be charged, one of them is that unnecessary products (ozone and NOx) due to discharge are chemically bonded to the surface of the member to be charged.
This is considered to be a strong oxidizing power of ozone or a nitride formed by NOx or the like. Also from such a thing, it is desired that unnecessary matter is not generated as much as possible in charging. Further, since the roller generates the ozone much closer to the member to be charged than the corona, the deterioration of the member to be charged by ozone still remains as a problem. Further, in recent years, a high electric field near the photoconductor has been suspected as a factor that deteriorates the photoconductor. In order to eliminate such concerns, a charging method at a low voltage is desired. Further, in principle, there is a certain threshold in the case of discharge, and charging cannot be performed unless a voltage is applied more than that. Therefore, for example, 1
If you want to charge to 00V, 150V for charge injection
On the other hand, discharge requires application of several hundred volts.
Even if future low-voltage development is realized, a voltage higher than the threshold must be applied, and the merit is diminished. If possible, a method that satisfies the condition with an applied voltage that is almost equal to the required surface potential is desired.

【0006】なお、公知技術としてフィルム状のブレー
ド型帯電器が知られている。これは、ブレードと感光体
との空隙において、やはり放電を起こすものである。こ
れの特徴はフィルムの柔軟性である。これにより、その
密着性を向上することができ、感光体のラフネスによる
帯電むらを低減できると考えられる。しかし、フィルム
の柔軟性はその耐久性とはトレードオフの関係となり、
実用上は課題が残る。
Incidentally, a film-type blade-type charger is known as a known technique. This also causes a discharge in the gap between the blade and the photoconductor. A feature of this is the flexibility of the film. Thereby, it is considered that the adhesiveness can be improved and uneven charging due to roughness of the photoreceptor can be reduced. However, film flexibility is a trade-off with its durability,
Practical issues remain.

【0007】その様な背景の元、電荷注入法による帯電
器が注目を集めている。ここで、電荷注入とは帯電器表
面から電荷が直接もしくは間接的に被帯電体表面に移動
することである。この電荷注入法によれば放電を起こさ
ないで接触型帯電器から直接電荷を感光層に注入するた
め、原理的にオゾンは発生しない。電荷注入において
は、接触型帯電器と被帯電体との接触抵抗や微小空隙の
容量が電荷を注入する際の注入速度に影響を与えるた
め、接触抵抗は低いほど良いと考えられる。
[0007] Under such a background, a charger based on a charge injection method has attracted attention. Here, the charge injection means that the charges move directly or indirectly from the surface of the charger to the surface of the member to be charged. According to this charge injection method, ozone is not generated in principle because charges are directly injected into the photosensitive layer from the contact charger without causing discharge. In charge injection, the lower the contact resistance, the better the contact resistance between the contact-type charger and the member to be charged and the capacity of the minute voids.

【0008】そのため特開平6−75459号公報の技
術ではテトラシアノキノジメタン(TCNQ)等の電子
受容性化合物とテトラチアフルバレン(TTF)等の電
子供与性化合物から構成される電荷移動錯体を高分子ネ
ットワークに置換し、全体に導電性を付与した高分子材
料からなる導電性ゴムで帯電ローラーを作っている。
For this reason, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-75459 discloses a high charge transfer complex composed of an electron accepting compound such as tetracyanoquinodimethane (TCNQ) and an electron donating compound such as tetrathiafulvalene (TTF). The charging roller is made of a conductive rubber made of a polymer material that has been entirely replaced with a molecular network and has conductivity.

【0009】しかしながら香川、古川、新川らによる
「Japan Hardcopy‘92、pp287〜
290」の報告では、80%RHの高湿下では有機感光
体(以後OPCと略す)は十分な帯電電圧が得られる
が、30〜50%RHの湿度化では印加電圧の半分まで
しか帯電されず注入速度が遅いことが判っている。これ
は帯電ローラーの接触面積(ニップ幅)が小さいこと
と、導電性ゴムが十分低抵抗化していないためと予想さ
れる。
[0009] However, Kagawa, Furukawa, Shinkawa et al., "Japan Hardcopy '92, pp287-
290 ", an organic photoreceptor (hereinafter abbreviated as OPC) can obtain a sufficient charging voltage under a high humidity of 80% RH, but can be charged to only half of the applied voltage at a humidity of 30 to 50% RH. It has been found that the injection speed is low. This is presumably because the contact area (nip width) of the charging roller is small and the resistance of the conductive rubber is not sufficiently reduced.

【0010】つまり低抵抗の導電性ゴムを得るには電荷
移動錯体を多量にドーピングする必要があるが、ドーピ
ング量が多くなると高分子自体のネットワークの柔軟性
が減少し、ゴム硬度が大きくなるのではないかと思われ
る。例えば特開平6−75459号公報での導電性ゴム
の抵抗は10Ωcmとなっており、適度なゴム硬度を
維持しながら導電性ゴムを低抵抗化することは高分子材
料の選択の点から容易ではないと予想される。また全体
に導電性を付与した高分子材料からなる導電性ゴムでは
帯電電位が湿度に敏感であるため、環境を厳密に制御す
る必要があり、接触型帯電器構造が複雑になる。
That is, in order to obtain a conductive rubber having a low resistance, it is necessary to dope a large amount of the charge transfer complex. However, as the doping amount increases, the flexibility of the network of the polymer itself decreases and the rubber hardness increases. I think it is. For example, the resistance of conductive rubber in JP-A-6-75459 is 10 6 Ωcm, and lowering the resistance of conductive rubber while maintaining an appropriate rubber hardness is necessary from the viewpoint of selecting a polymer material. Not expected to be easy. In addition, since the charging potential of a conductive rubber made of a polymer material having conductivity as a whole is sensitive to humidity, it is necessary to strictly control the environment, and the structure of the contact-type charger becomes complicated.

【0011】一方、特開平7−140729号公報の技
術では吸水性のスポンジローラーを用いて感光体(被帯
電体)に電荷を注入している。吸水性のスポンジローラ
ーを用いる場合、ローラーの含水率がローラー抵抗や電
荷の注入速度に大きな影響を与えるので、ローラーから
の水分蒸発によって帯電電位が変動する恐れがある。帯
電電位の変動を抑えるためにはローラーからの水分蒸発
を長期に渡って厳密に制御する必要があり、接触型帯電
器の構造は複雑になり、安価に製造することができな
い。
On the other hand, in the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-140729, a charge is injected into a photosensitive member (charged member) using a water-absorbing sponge roller. When a water-absorbing sponge roller is used, the water content of the roller has a large effect on the roller resistance and the charge injection speed, so that the charging potential may fluctuate due to evaporation of water from the roller. In order to suppress the fluctuation of the charging potential, it is necessary to strictly control the evaporation of water from the roller over a long period of time, and the structure of the contact-type charger becomes complicated and cannot be manufactured at low cost.

【0012】また特開平9−101649号公報におい
ては、帯電ブラシの導電性繊維をエッチング繊維ないし
分割繊維にすることによって導電性繊維と感光体との接
触面積を増加させ、電荷注入の速度を向上させることが
提案されている。エッチング繊維とは導電性繊維の成分
の一部を薬液で溶解し、1本の導電性繊維を太さ方向で
複数本に分割した繊維である。また分割繊維とは加熱時
の各部の熱収縮の差を利用し、1本の導電性繊維を太さ
方向で分割した繊維である。これらの処理によって実質
的により細い径の導電性繊維を用いたことになり、感光
体(被帯電体)との接触面積を増加することができる。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-101649, the contact area between the conductive fiber and the photosensitive member is increased by changing the conductive fiber of the charging brush into an etching fiber or a split fiber, thereby improving the charge injection speed. It has been proposed to do so. The etching fiber is a fiber obtained by dissolving a part of the conductive fiber component with a chemical solution and dividing one conductive fiber into a plurality of fibers in the thickness direction. In addition, the split fiber is a fiber obtained by splitting one conductive fiber in the thickness direction by utilizing a difference in heat shrinkage of each part at the time of heating. By these treatments, the conductive fibers having a substantially smaller diameter are used, and the contact area with the photoconductor (the object to be charged) can be increased.

【0013】しかしながら分割された繊維の引っ張り強
度は分割前の導電性繊維と比較し分割された分だけ小さ
くなる。その結果感光体と接触した場合分割された繊維
は切断されやすくなり、長期の使用では帯電電位のバラ
ツキを起こし、接触型帯電器の寿命を低下させる原因と
なってしまう。逆に、長寿命の接触型帯電器を得ようと
すると、導電性繊維の分割数を多くできないため接触面
積の著しい増加は期待できず、電荷注入速度が顕著に向
上するとは思えない。このように電荷注入方式にもいく
つかの課題が残されており、実機への採用例は多くな
い。
However, the tensile strength of the split fiber is smaller than that of the conductive fiber before the split by the split amount. As a result, when the fiber comes into contact with the photoreceptor, the split fibers are easily cut, and if used for a long period of time, the charging potential varies, which causes a reduction in the life of the contact charger. Conversely, if a long-life contact-type charger is to be obtained, a significant increase in the contact area cannot be expected because the number of conductive fibers cannot be increased, and it is unlikely that the charge injection speed is significantly improved. As described above, some problems still remain in the charge injection method, and there are not many examples of application to an actual device.

【0014】なお、本出願人による特開2000−34
7478号公報記載の技術では、カーボンナノチューブ
を用いることで、被帯電体に十分な帯電電圧を与えるこ
とができ、オゾンやNOxの発生を低減できる接触型帯
電器を開示したが、ここでは被帯電体への電荷注入効率
の規定に言及していない。更に、接触型帯電器において
は、帯電ローラーと被帯電体からなる感光体が接触して
いるため、感光体にピンホールがあると帯電ローラーと
感光体の接触部(ニップ)において帯電ローラーからピ
ンホールに過電流が流れ込み、電源電圧が低下し、十分
な帯電ができなくなり、帯電の面内均一性が低下した。
最悪の場合は過電流により感光体に損傷を与えてしまう
ことが起きていた。
Incidentally, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-34 by the present applicant.
In the technology described in Japanese Patent No. 7478, a contact-type charger capable of giving a sufficient charging voltage to a member to be charged by using carbon nanotubes and reducing generation of ozone and NOx is disclosed. It does not mention the definition of the efficiency of charge injection into the body. Furthermore, in the contact type charger, since the charging roller and the photoconductor composed of the charged object are in contact with each other, if there is a pinhole in the photoconductor, the charging roller contacts the photoconductor at the contact portion (nip) between the charging roller and the photoconductor. Overcurrent flowed into the holes, the power supply voltage was lowered, sufficient charging could not be performed, and in-plane uniformity of charging was reduced.
In the worst case, the overcurrent may damage the photoconductor.

【0015】これらの対策として、電子写真学会誌pp
48−53(1991)では帯電ローラーを3層構成
(図27参照)とすることが提案されている。帯電ロー
ラー2010は芯材2011を保護層2014/中抵抗
層2013/導電性弾性層2012の3層で被覆した構
成であり、直流と交流が重畳された電源2003が設け
られている。感光体のピンホールと帯電ローラー201
0が接触した場合、中抵抗層2013によってピンホー
ルでの過電流による電源2003の電圧降下を防止す
る。
As a countermeasure against these problems, the journal of the Institute of Electrophotography, pp.
48-53 (1991) proposes that the charging roller has a three-layer configuration (see FIG. 27). The charging roller 2010 has a configuration in which a core material 2011 is covered with three layers of a protective layer 2014 / a middle resistance layer 2013 / a conductive elastic layer 2012, and a power supply 2003 in which DC and AC are superimposed is provided. Photoconductor pinhole and charging roller 201
When 0 contacts, the medium resistance layer 2013 prevents the voltage drop of the power supply 2003 due to the overcurrent in the pinhole.

【0016】また特許第263168号公報(図28参
照)においては感光体2100(基板2101と感光層
2102で構成)とアースの間にコイル2120を設け
ることが提案されている。電源2103に接続された接
触型帯電器2110によって感光層2102表面を帯電
する際、感光層2102のピンホールによって過電流が
生じるとコイル2120のインピーダンスが非常に大き
くなり、感光体2100に過電流が流れ込むことを防止
する。
In Japanese Patent No. 263168 (see FIG. 28), it is proposed to provide a coil 2120 between a photoreceptor 2100 (composed of a substrate 2101 and a photosensitive layer 2102) and ground. When the surface of the photosensitive layer 2102 is charged by the contact-type charger 2110 connected to the power supply 2103, if an overcurrent occurs due to a pinhole in the photosensitive layer 2102, the impedance of the coil 2120 becomes very large, and the overcurrent is applied to the photosensitive member 2100. Prevents inflow.

【0017】同様に特許第2788824号公報の転写
装置においては、転写装置とアースの間にチョークコイ
ルを設けることが提案されている。しかし帯電ローラー
は感光体と帯電ローラー間の微小空隙に電圧を加えコロ
ナ放電を起こすことから、原理的にオゾン発生をゼロに
はできない。またオゾンが感光体近傍で発生するためオ
ゾンによる感光体の劣化は依然として課題として残る。
このような観点から、オゾンが発生しない帯電方式であ
る電荷注入方式が注目されている。
Similarly, in the transfer device of Japanese Patent No. 2788824, it has been proposed to provide a choke coil between the transfer device and ground. However, since the charging roller applies a voltage to the minute gap between the photoconductor and the charging roller to cause corona discharge, the generation of ozone cannot be reduced to zero in principle. In addition, since ozone is generated near the photoconductor, deterioration of the photoconductor due to ozone still remains as a problem.
From such a viewpoint, a charge injection method that is a charging method that does not generate ozone has attracted attention.

【0018】電荷注入方式を採る技術である上述の特開
平6−75459号公報では帯電ローラーの導電性ゴム
を導電性が付与された高分子材料で構成しており、特開
平7−140729号公報では吸水性のスポンジローラ
ーを用いて感光体(被帯電体)に電荷を注入している。
しかしながら上述のような低抵抗な接触型帯電器がピン
ホールと接触すると電荷の集中が起き、均一な帯電がで
きなくなる。特に電荷注入では感光体と接触型帯電器の
接触部(ニップ)で直接電荷の授受を行うため、コロナ
放電を利用する帯電ローラーと違い致命的な影響を与
え、画像としては白抜けとなってしまう。また過電流に
よる感光体の損傷も考えられる。
In the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-75459, which is a technique employing a charge injection method, the conductive rubber of the charging roller is made of a polymer material having conductivity. In this example, electric charges are injected into a photosensitive member (charged member) using a water-absorbing sponge roller.
However, when the low-resistance contact charger as described above comes into contact with the pinhole, charge concentration occurs, and uniform charging cannot be performed. Especially in charge injection, since the charge is directly transferred at the contact portion (nip) between the photoconductor and the contact type charger, it has a fatal effect unlike the charging roller using corona discharge, and the image becomes blank I will. In addition, the photoconductor may be damaged by the overcurrent.

【0019】これを防ぐため特開平8−297394公
報では中抵抗の部材(抵抗値10〜10Ω)を感光
体に接触させて電荷注入を行っている。中抵抗の部材で
電荷注入を行うと注入速度が非常に遅くなるが、特開平
8−297394号公報では更に感光層表面に導電性微
粒子を分散させ、フローティングの容量を作り込むこと
によって注入速度の低下を抑制している。しかしながら
感光層表面に導電性微粒子を分散させるため、導電性微
粒子での光の吸収や散乱が避けられず、画像記録装置の
解像度や階調を低下させる一因となっていた。また従来
の有機感光層を用いる有機感光体(OPC)をそのまま
流用することができず、画像記録装置自体としてはコス
トアップの要因になっていた。
In order to prevent this, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-297394, charge is injected by bringing a medium-resistance member (resistance value 10 4 to 10 7 Ω) into contact with the photosensitive member. When charge injection is performed with a medium-resistance member, the injection speed becomes extremely slow. However, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-297394, conductive fine particles are further dispersed on the surface of the photosensitive layer to create a floating capacity, thereby reducing the injection speed. The decline is suppressed. However, since the conductive fine particles are dispersed on the surface of the photosensitive layer, the absorption and scattering of light by the conductive fine particles are inevitable, which has been a factor in lowering the resolution and gradation of the image recording apparatus. Further, an organic photoconductor (OPC) using a conventional organic photoconductive layer cannot be used as it is, which has caused a cost increase for the image recording apparatus itself.

【0020】他に上述の帯電ローラーで用いられた技術
を電荷注入に転用することが考えられるが、感光体や接
触型帯電器にコイルを外付けする場合、接触型帯電器の
接触部(ニップ)に感光層のピンホールが来ると過電流
が発生し、コイルの自己インダクタンスL、帯電器の抵
抗Rによる時定数によって徐々に感光体に電圧が印加さ
れると思われるが、実際はピンホールの大きさが非常に
小さい(一般的にピンホールはμmオーダーである)た
めピンホール上を接触型帯電器が摺動する間は感光体に
ほとんど電圧が印加されず、電荷注入が起こらない。そ
のためやはり画像にライン状の白抜けが発生してしま
う。
Alternatively, the technique used for the charging roller described above may be diverted to charge injection. However, when a coil is externally attached to a photoreceptor or a contact type charger, a contact portion (nip) of the contact type charger is used. When a pinhole in the photosensitive layer comes in ()), an overcurrent is generated, and it is considered that a voltage is gradually applied to the photoconductor by a time constant due to the self-inductance L of the coil and the resistance R of the charger. Since the size is very small (generally, the pinhole is on the order of μm), almost no voltage is applied to the photoconductor while the contact-type charger slides on the pinhole, and charge injection does not occur. Therefore, a line-like white spot occurs in the image.

【0021】また中抵抗層を内部に持つ接触型帯電器を
用いる場合は、接触型帯電器自体の抵抗が中抵抗層で決
まり低抵抗にならないので、電荷注入速度が非常に遅く
なる。これを避けるため特開平8−297394号公報
のように感光層表面に導電性微粒子を分散させる必要が
生じ、高解像、高階調の画像が得られないといった問題
があった。
When a contact-type charger having a medium-resistance layer inside is used, the resistance of the contact-type charger itself is determined by the medium-resistance layer and does not become low, so that the charge injection speed becomes very slow. In order to avoid this, it is necessary to disperse conductive fine particles on the surface of the photosensitive layer as disclosed in JP-A-8-297394, and there has been a problem that a high-resolution and high-gradation image cannot be obtained.

【0022】次に、電子写真式の画像形成装置は画像担
持体の被帯電体上に形成されたトナー像を転写材上に転
写するに当たり、帯電器と同様に空気中に電界をかける
静電転写方式の転写装置を用いている。この転写装置
は、図30に示すようなホルダ2330内に設けられた
コロナワイヤ2331の転写器2332を用いている。
しかし、コロナ放電を用いた転写器2332は高電圧を
印加することより比較的大きな電流を必要とし、消費電
力が大きくなるばかりでなく、大量のオゾン(O3)やノッ
クス(NOx)などが発生し、環境に大きな付加をかけるこ
とがわかっている。オゾンを除去するためにはフィルタ
ーなどを付加するなど、これら環境に影響する物質を除
去するため、装置は大きくなり、コストの増大を招く。
このため、近年では、コロナ放電を用いない転写器が実
用化されている。
Next, an electrophotographic image forming apparatus applies an electric field to air in the same manner as a charger when transferring a toner image formed on a member to be charged of an image carrier onto a transfer material. A transfer type transfer device is used. This transfer device uses a transfer device 2332 of a corona wire 2331 provided in a holder 2330 as shown in FIG.
However, the transfer device 2332 using corona discharge requires a relatively large current by applying a high voltage, which not only increases the power consumption but also generates a large amount of ozone (O 3 ) and knock (NOx). And have a significant impact on the environment. In order to remove these substances that affect the environment, such as adding a filter to remove ozone, the size of the apparatus is increased and the cost is increased.
For this reason, in recent years, a transfer device that does not use corona discharge has been put to practical use.

【0023】その一例として、特開平11−15391
6号公報に公知技術として知られているローラー転写器
(図29参照)1500がある。ローラー転写器150
0は導電性ゴムを用いた導電ローラーもしくは、導電ゴ
ム上に誘電体層を設けた誘電ローラーからなる転写ロー
ラー1400にバイアス印加して、搬送ローラー160
0より送られる転写材p(この場合は記録紙)にトナー
像を転写する。
As one example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-15391
No. 6 discloses a roller transfer device 1500 (see FIG. 29) known as a known technique. Roller transfer unit 150
No. 0 applies a bias to a transfer roller 1400 made of a conductive roller using conductive rubber or a dielectric roller having a dielectric layer provided on the conductive rubber, and the transfer roller 160
The toner image is transferred to a transfer material p (recording paper in this case) fed from 0.

【0024】また、特開平9−179413号公報に公
知技術と知られている転写ブラシも先と同様のプロセス
で、感光体ドラムの被帯電体上にトナー像が形成され
る。一方、固有の体積抵抗を持った厚さ数100μm程
度のフィルム状部材から構成されている搬送ベルトは、
ループ状に配置され、感光体ドラムに摺接し、順次移動
する。この搬送ベルトに記録材を静電吸着し、感光体ド
ラムとの接触部(以下ニップ部)に搬送する。感光体ド
ラムに対して反対側の搬送ベルトの背面には、転写ブラ
シが圧接している。この転写ブラシはトナーと反対極性
にバイアス印加しており、これにより感光体ドラム上の
トナーが転写体である記録紙に転写される。
A transfer brush known as a known technique in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-179413 also forms a toner image on a charged body of a photosensitive drum by the same process as described above. On the other hand, a transport belt composed of a film-like member having a thickness of about 100 μm and having a specific volume resistance,
They are arranged in a loop, slide on the photosensitive drum, and move sequentially. The recording material is electrostatically attracted to the transport belt and transported to a contact portion (hereinafter, a nip portion) with the photosensitive drum. A transfer brush is in pressure contact with the rear surface of the conveyor belt opposite to the photosensitive drum. The transfer brush is applied with a bias having a polarity opposite to that of the toner, so that the toner on the photosensitive drum is transferred to a recording sheet as a transfer body.

【0025】これら転写ローラーや転写ブラシは、対向
する感光体ドラムや搬送ベルトに微小空間が存在する。
この転写ローラーやブラシに転写するのに十分な高圧を
印加するため、パッシェン則に従った微小エリアでの放
電がさけられず、従来のコロナ放電よりは少ないものの
オゾンやNOxが発生する。このオゾンやNOxは、感
光体や転写ベルト、中間転写ベルトに付着し、その表面
抵抗を変化させる物質に変化することが懸念されてい
る。例えば、特開平11−231661号公報において
は、未使用時の転写ベルトと100hr使用後の転写ベ
ルトの表面抵抗を計測し、未使用時においては、1.5
×1015Ωcmであった表面抵抗が、電圧を印加しつ
づけた100hr後には、1.0×1011Ωcmと、
経時的に表面抵抗が下がることが報告されている。これ
は電荷印加時に放電によって発生するNOxなどのイオ
ン化物質の付着と確認されている。このベルト裏面の抵
抗低下によって、本来転写ベルトの特定領域に保持され
ていた電荷が拡散し、ニップ部の電位低下が発生し、ニ
ップ部外では逆に電位の上昇がおこり、プレ転写などい
わるゆ“転写チリ”が増大する。また、フルカラーなど
YMCK(イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック)の
トナーを一度中間転写体に転写するタイプにおいては、
その中間転写体の抵抗が変化するため、トナーの保持が
低下したり転写チリが増大することは容易に想像でき
る。
In these transfer rollers and transfer brushes, a minute space exists on the opposing photosensitive drum and conveyance belt.
Since a sufficient high pressure is applied to transfer to the transfer roller or brush, discharge in a small area in accordance with the Paschen rule cannot be avoided, and ozone and NOx are generated although the amount is smaller than that of the conventional corona discharge. It is feared that the ozone and NOx adhere to the photoreceptor, the transfer belt and the intermediate transfer belt and change into a substance that changes the surface resistance. For example, in JP-A-11-231661, the surface resistance of the transfer belt when not used and the surface resistance of the transfer belt after use for 100 hours are measured.
The surface resistance, which was × 10 15 Ωcm, became 1.0 × 10 11 Ωcm after 100 hours from when the voltage was continuously applied,
It has been reported that the surface resistance decreases over time. This has been confirmed as the attachment of an ionized substance such as NOx generated by discharge when applying electric charge. Due to the lowering of the resistance on the back side of the belt, the electric charge originally held in a specific area of the transfer belt is diffused, causing a decrease in the potential of the nip portion. Yu "Transfer dust" increases. In a type in which a YMCK (yellow, magenta, cyan, black) toner such as full color is once transferred to an intermediate transfer member,
It is easy to imagine that the resistance of the intermediate transfer member changes, so that the toner retention decreases and the transfer dust increases.

【0026】この様な“転写チリ”を防止するために、
特開平11−153916号公報においては、転写材の
進入側を覆うよう設置された電界シールドをもうけるこ
とや特開平11−231661号公報においてはニップ
部の電荷を規制する電荷規制部材を設けることが提案さ
れている。しかし、これら各転写装置の電荷付与材とし
ては、コロナ放電を用いるコロナワイヤや転写ローラ
ー、転写ブラシを用いており、オゾンやNOxが発生
し、それによって生じる画質の低下を防止することが不
十分である。
In order to prevent such “transfer dust”,
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-153916, it is possible to provide an electric field shield installed so as to cover the entrance side of the transfer material. Proposed. However, as a charge imparting material for each of these transfer devices, a corona wire using a corona discharge, a transfer roller, and a transfer brush are used, and it is not enough to prevent ozone and NOx from being generated, thereby preventing deterioration in image quality caused by the generation. It is.

【0027】[0027]

【発明が解決しようとする課題】このような画像形成装
置の帯電器が、表面から電荷が直接もしくは間接的に被
帯電体表面に移動することで帯電を施す注入帯電システ
ムを採る場合、その効率が十分ではなかった。ここで、
効率というのは印加電圧に対し、表面電位がどの程度上
がるかを調べた指標である。例えば、非常に効率が良い
場合はその傾きnが1となる。この効率を決めている要
因は様々あると考えられている。今回、その様々な要因
の中で、トラップ準位がその大きな役割を果たしている
ことを突き止めた。注入型の帯電は、従来から行われて
いるワイヤーのコロナ帯電器やローラー帯電器のような
放電を用いる帯電とはその物理現象が異なる。放電を用
いるタイプでは空気中の気体を電離しイオン化する。こ
のイオンを被帯電体に降り注ぐ。被帯電体に到達したイ
オンは、その地点で吸着する。被帯電体は絶縁物である
から、電気伝導を起こすことがない。つまり、イオンは
中性化されることなくそこに電荷を貯え、帯電を呈する
ことができる。ここでは、被帯電体は絶縁物であれば、
特に必要な物性値は存在しない。
When the charging device of such an image forming apparatus employs an injection charging system for charging by directly or indirectly transferring charges from the surface to the surface of the member to be charged, the efficiency of the charging device is increased. Was not enough. here,
The efficiency is an index for examining how much the surface potential increases with respect to the applied voltage. For example, when the efficiency is very high, the slope n is 1. There are various factors that determine this efficiency. This time, we have found that trap levels play a major role among the various factors. Injection-type charging is different in physical phenomena from conventional charging using discharge such as a corona charger or a roller charger for wires. In the type using electric discharge, gas in the air is ionized by ionization. These ions fall onto the member to be charged. The ions that have reached the member to be charged are adsorbed at that point. Since the member to be charged is an insulator, no electric conduction occurs. That is, the ions can store the charge therein without being neutralized, and can exhibit the charge. Here, if the member to be charged is an insulator,
There is no particularly required physical property value.

【0028】それに対して、注入型での帯電は移動する
ものが電子である。電子が移動するにはその居場所、つ
まり、準位が必要となる。これはトンネル現象が起きる
場合、必要であることも分かる。本発明における帯電に
おいても、接触帯電において良く知られているように、
その電子の移動はトンネル現象を利用している(参照:
静電気ハンドブック)。帯電器側のフェルミレベルから
被帯電体のトラップ準位へのトンネルである。この場
合、被帯電体にトラップ準位がなければ、トンネル電流
は流れ得ない。これはよく知られている現象であり、こ
れはSTM(Scanning Tunnneling
Microscope)などでも利用されている。こ
のような議論は近年盛んに行われており、特に静電気学
会などでは多くの研究者がこのようなモデルを支持して
いる。(村田(東京理科大)、竹内(茨城大))。この
ようなことを省みて、本発明では帯電効率を高める上
で、トラップ準位の状態がどのようにかかわるかを考慮
するものである。
On the other hand, in the case of injection type charging, electrons are moved. For an electron to move, its location, or level, is required. It can be seen that this is necessary when a tunnel phenomenon occurs. In the charging in the present invention, as well known in contact charging,
The movement of the electrons utilizes the tunnel phenomenon (see:
Static Handbook). This is a tunnel from the Fermi level on the charger side to the trap level of the member to be charged. In this case, if there is no trap level in the member to be charged, no tunnel current can flow. This is a well-known phenomenon, which is called STM (Scanning Tunneling).
Microscope). Such discussions have been actively conducted in recent years, and many researchers especially support such a model in the Electrostatics Society of Japan and the like. (Murata (Tokyo University of Science), Takeuchi (Ibaraki Univ.)). Taking this into consideration, the present invention takes into consideration how the state of the trap level is involved in increasing the charging efficiency.

【0029】トラップ準位は1つに対し電荷を1つ留め
る。つまり、トラップ準位の数に素電荷qをかけた値
が、その被帯電体が貯えることができる電荷量Qとな
る。ただし、このトラップ準位にはその深さという性質
がある。この深さ、及びその環境の温度によって、その
トラップ時間が規定される。このため、本発明でのトラ
ップ準位は十分深いものを示すことにする。このため、
1つのトラップ準位は1つの電荷を留め、意図的に与え
た刺激がない限り、その状態を保持すると考える。通常
の電子写真プロセスでは、その時間は数秒であり、室温
で用いることより、それに対応した深さ以上のものをト
ラップ準位と示す。トラップ準位の数で決められた被帯
電体の蓄積電荷量は、その被帯電体を用いる上で必要な
ものでなければならない。必要なトラップ準位がなけれ
ばいくら電圧を印加しても効率の良い帯電は起こり得な
い。
The trap level keeps one electric charge per one. That is, the value obtained by multiplying the number of trap levels by the elementary charge q is the charge amount Q that can be stored in the charged body. However, this trap level has the property of its depth. The depth and the temperature of the environment define the trap time. For this reason, the trap levels in the present invention are shown to be sufficiently deep. For this reason,
It is considered that one trap level retains one charge and maintains that state unless a stimulus is intentionally applied. In a normal electrophotographic process, the time is a few seconds, and when used at room temperature, a trap level higher than the corresponding depth is indicated as a trap level. The accumulated charge amount of the charged body determined by the number of trap levels must be necessary for using the charged body. If there is no necessary trap level, no matter how much voltage is applied, efficient charging cannot occur.

【0030】以上より、トラップ準位を被帯電体の帯電
効率の向上に寄与させることを第1の課題とする。な
お、従来の報告でトラップ準位を扱っている技術は特開
平5−173391号公報、特開平6−186766号
公報、特開平6−266136号公報、特開平6−27
3958号公報などに挙げられるが、これらは準位がも
たらす光メモリー効果を低減することを目的としたもの
である。つまり、トラップ準位が帯電効率を司ってお
り、それに必要な準位の数(密度)を扱ったのはない。
As described above, the first object is to make the trap level contribute to the improvement of the charging efficiency of the member to be charged. Incidentally, the techniques dealing with trap levels in conventional reports are disclosed in JP-A-5-173391, JP-A-6-186766, JP-A-6-266136, and JP-A-6-27.
No. 3958, these are intended to reduce the optical memory effect caused by the level. In other words, the trap level governs the charging efficiency, and the number (density) of levels required for the trap level has not been dealt with.

【0031】次に、被帯電体は帯電した電荷を適当な時
間保持していなくてはならない。このためには、適当な
絶縁性が必要となってくる。しかし、先のトラップ準位
が多く存在していると、そのトラップ間を電子(ホー
ル)が移動し始め、絶縁性が低下する。この伝導機構は
一般的にホッピング伝導と考えられている。プールフレ
ンケル伝導も考えられるが、この場合は非常に小さく、
無視できる範囲である。ホッピング伝導は、半導体など
でも良く調べられており、その現象を多くの場面で利用
している。このような知見のもと、ホッピング伝導が起
こらないように、トラップ準位の数を制御することを第
2の課題とする。
Next, the member to be charged must hold the charged charge for an appropriate time. For this purpose, appropriate insulation is required. However, if there are many trap levels, electrons (holes) start to move between the traps, and the insulating property is reduced. This conduction mechanism is generally considered hopping conduction. Pool Frenkel conduction is also conceivable, but in this case it is very small,
It can be ignored. Hopping conduction has been well studied in semiconductors and the like, and its phenomenon is used in many situations. Based on such knowledge, a second task is to control the number of trap levels so that hopping conduction does not occur.

【0032】次に、被帯電体に負帯電を施すには、表面
近傍に電子をトラップさせる必要がある。また、逆に被
帯電体を正帯電させるには、表面にホールのトラップ準
位が必要である。このことを無視して、トラップ準位の
数(密度)を所定の範囲に規定しても、それだけでは十
分な帯電が施せるとは限らない。つまり、十分な帯電を
施す上で、印加電圧の極性にあわせて必要なトラップの
種類と数(密度)とを設定することを第3の課題とす
る。
Next, in order to apply a negative charge to the member to be charged, it is necessary to trap electrons near the surface. On the other hand, in order to positively charge the member to be charged, a hole trap level is required on the surface. Neglecting this, even if the number (density) of trap levels is specified within a predetermined range, sufficient charge is not always sufficient. In other words, the third task is to set the type and number (density) of traps required in accordance with the polarity of the applied voltage in performing sufficient charging.

【0033】次に、注入帯電を起こす帯電器としてはG
aや、含水ローラーなどの報告例がある。しかし、この
ような帯電器ではその帯電器の構成物質が被帯電体に付
着するなど問題があった。Gaや水銀は導電性がありか
つ液体であることから帯電器として利用されている。こ
の液体である特性を維持しないがら、付着するような不
具合を発生させない物質が求められる。そこで、このよ
うな条件を満足するような構造として、微少突起を高密
度に生成した表面形状体がある。表面に微少突起物があ
り、これが自由に折れ曲がることによって、液体のよう
に接触し、かつ、付着しない。このような構造体を備え
た帯電器表面は被帯電体との接触など、機械的衝撃を受
ける。また、被帯電体表面を滑るような構造も考えられ
ることから、摺動性も必要となる。さまざまな状態を考
えると、帯電器で用いる突起物に対する要求として、 細さ(高アスペクト比) 導電性 耐摩擦性(機械的強度) 可撓性 化学的安定性 コスト 摺動性 が挙げられる。このような要求を満たす突起物を見つ
け、同突起物からなる帯電器を用いた画像形成装置を提
供することを第4の課題とする。
Next, as a charger for causing injection charging, G
a and examples of reports on hydrous rollers. However, such a charger has a problem in that constituent materials of the charger adhere to a member to be charged. Ga and mercury are used as a charger because they are conductive and liquid. There is a demand for a substance that does not maintain the properties of this liquid but does not cause a problem such as adhesion. Therefore, as a structure that satisfies such a condition, there is a surface shape body in which minute projections are formed at a high density. There are microprojections on the surface, which freely bend so that they contact and do not adhere like liquid. The surface of the charger provided with such a structure is subjected to mechanical shock such as contact with the member to be charged. In addition, since a structure that slides on the surface of the member to be charged is conceivable, slidability is also required. Considering various conditions, the requirements for protrusions used in the charger include fineness (high aspect ratio), conductivity, friction resistance (mechanical strength), flexibility, chemical stability, and cost, and slidability. A fourth object of the present invention is to find a projection that satisfies such a requirement and to provide an image forming apparatus using a charger including the projection.

【0034】次に、従来のローラー型の帯電器では帯電
器側表面の任意の点は被帯電体のある決まった1点との
み接することになる。その点が接触領域であれば、接触
点の領域となるし、ギャップのある領域であれば、ギャ
ップ領域となる。ギャップ領域でも、そのギャップの大
きさによっては表面電位が異なる。つまり滑ることなく
帯電器と被帯電体が接触する場合は、ギャップの大きさ
で、電位むらが発生する。電位むらはそのまま画像むら
となることより、このような画像むらを排除できる帯電
器を用いた画像形成装置を提供することを第5の課題と
する。
Next, in the conventional roller-type charger, an arbitrary point on the charger-side surface comes into contact with only one fixed point on the member to be charged. If the point is a contact area, it is a contact point area, and if it is a gap area, it is a gap area. Even in the gap region, the surface potential varies depending on the size of the gap. That is, when the charger and the member to be charged come into contact with each other without slipping, unevenness in potential occurs due to the size of the gap. A fifth object of the present invention is to provide an image forming apparatus using a charger which can eliminate such image unevenness because potential unevenness becomes image unevenness as it is.

【0035】次に、ブレード型ではクリーナー装置がな
いため、トナーやその他微少なごみなどが帯電体と被帯
電体との間に入る可能性がある。このような状態では均
一のギャップ形成に支障をきたし、画像形成上大きな問
題となる。できるだけ、そのようような汚れに強いプロ
セス設計が必要である。また、ブレード表面にCNTを
設置したとしても、その摩耗は避けられない。ブレード
の場合も被帯電体との接触によって、CNTを固定して
ある樹脂が削れ、CNTを絶えず露出することは可能で
ある。しかし、その制御は被帯電体と固定樹脂によって
のみ決定されることより、このような帯電体と被帯電体
との間の磨耗による経時変化を抑えて制御しやすい構成
の帯電器を用いた画像形成装置を提供することを第6の
課題とする。
Next, since the blade type does not have a cleaner device, there is a possibility that toner or other small dust may enter between the charged body and the charged body. In such a state, formation of a uniform gap is hindered, which is a serious problem in image formation. Wherever possible, a process design that is resistant to such contamination is required. Also, even if CNTs are installed on the blade surface, their wear cannot be avoided. Also in the case of a blade, the resin fixing the CNT is scraped by contact with the member to be charged, and the CNT can be constantly exposed. However, since the control is determined only by the member to be charged and the fixed resin, an image using a charger having a configuration which is easy to control by suppressing such a change over time due to abrasion between the member to be charged and the member to be charged. A sixth object is to provide a forming apparatus.

【0036】従来ではブレード型、もしくはローラー型
の帯電器が考えられている。このような形状の帯電器で
は、トナーなどの微少異物などがその帯電器と被帯電体
との間に入った時は、帯電器と被帯電体の間にギャップ
ができ帯電が困難になる。このため、ローラー型であれ
ば、常にクリーニングできるような装置を備えたり、被
帯電体にもクリーナーを設置するなどの対策が考えられ
る。しかし、ブレード型の帯電器ではそのような対策も
原理上困難である。また、研磨ローラーのようなクリー
ナーだけでは完全なトナーなどの異物除去は不可能であ
る。従来のクリーナーは大量の残トナーなどを低減する
というスタンスの機能でしかない。それに比べ、ここで
必要とされる異物除去のレベルははるかに高い。ブレー
ド型に関して言えば、トナーが1つでも残っている場
合、ブレード型帯電器と被帯電体との間に、トナーがあ
る分、ギャップが生成してしまう。必要なギャップ制御
は数ミクロンオーダーであるのに対し、トナーの粒径は
十ミクロン程度と、非常に大きい。そのため、このよう
な残トナーが存在する部分は十分な帯電ができなくな
る。また、ローラー型の帯電器に関してもほぼ同様なこ
とが言える。ブレード型に対して、被帯電体と同一周期
で回さないローラーであれは、若干の改善は期待できる
が、根本的な改善とはならない。トナーなどの異物が存
在していても十分な帯電が行える構成の帯電器を用いた
画像形成装置を提供することを第7の課題とする。
Conventionally, a blade type or roller type charger has been considered. In the charger having such a shape, when a minute foreign substance such as toner enters between the charger and the member to be charged, a gap is formed between the charger and the member to be charged, making charging difficult. For this reason, in the case of the roller type, countermeasures such as providing a device that can always be cleaned or installing a cleaner on the member to be charged can be considered. However, such measures are difficult in principle with a blade-type charger. Further, it is impossible to completely remove foreign matters such as toner by using only a cleaner such as a polishing roller. The conventional cleaner has only a stance function of reducing a large amount of residual toner and the like. In comparison, the level of foreign matter removal required here is much higher. With respect to the blade type, if even one toner remains, a gap is generated between the blade type charger and the member to be charged, as much as there is toner. Necessary gap control is on the order of several microns, whereas the particle size of the toner is as large as about 10 microns. Therefore, the portion where such residual toner exists cannot be sufficiently charged. The same can be said for the roller type charger. A roller that does not rotate in the same cycle as the member to be charged with respect to the blade type can be expected to have a slight improvement, but not a fundamental improvement. A seventh object is to provide an image forming apparatus using a charger configured to perform sufficient charging even when foreign matter such as toner is present.

【0037】次に、従来の電荷注入によって感光体を帯
電させる接触型の帯電器において、被帯電体である感光
体にピンホールが存在した場合においても、ピンホール
以外の領域では感光体に均一な帯電電圧を与えることが
可能な帯電器の構造を提供することを第8の課題とす
る。また上述の機能を有する接触型の帯電器の作製方法
を提供することを第9の課題とする。加えて、ピンホー
ルが存在する感光体を用いた場合も、良好な画像を出力
できる画像形成装置を提供することを第10の課題とす
る。
Next, in a conventional contact-type charger for charging a photoreceptor by charge injection, even if a pinhole is present in the photoreceptor to be charged, the photoreceptor is uniformly applied to areas other than the pinhole. An eighth object is to provide a structure of a charger capable of giving a proper charging voltage. A ninth object is to provide a method for manufacturing a contact-type charger having the above functions. In addition, a tenth object is to provide an image forming apparatus capable of outputting a good image even when a photoconductor having a pinhole is used.

【0038】更に、画像形成装置の転写装置が画像担持
体上に形成されたトナー像を電荷付与材を用いることで
転写体に転写するシステムを用いている場合、オゾンや
NOxの発生、磨耗の発生が問題となっていた。そこで、
CNT(カーボンナノチューブ)を表面に突出させた電
荷付与材を用いることによって、オゾンやNOxの発生を
抑制し、環境への負荷を低減しつつ、転写チリや画像ボ
ケなどの画像劣化を低減することができる画像形成装置
を提供することを第11の課題とする。また、カーボン
ナノチューブは、化学的機械的に安定で環境による変動
が少なく、摺動性が高いため、これを用いた電荷付与材
は転写材の磨耗が少なく、特に転写ベルトや中間転写ベ
ルトの磨耗を抑制することを第12の課題とする。
Further, when the transfer device of the image forming apparatus uses a system for transferring the toner image formed on the image carrier to the transfer member by using a charge providing material, ozone or
The generation of NOx and the generation of wear were problems. Therefore,
By using a charge-imparting material with CNTs (carbon nanotubes) protruding from the surface, it suppresses the generation of ozone and NOx, reduces the burden on the environment, and reduces image deterioration such as transfer dust and image blur. It is an eleventh object to provide an image forming apparatus capable of performing the above. In addition, carbon nanotubes are chemically and mechanically stable, have little fluctuation due to the environment, and have high slidability. Therefore, the charge-imparting material using the carbon nanotube has little wear of the transfer material, particularly wear of the transfer belt and the intermediate transfer belt. The twelfth problem is to suppress the above.

【0039】本発明は、以上のような各課題に基づき、
第1に、注入型帯電器において、帯電効率を向上させる
被帯電体を提供することを目的とする。第2に、帯電効
率を向上させる被帯電体を用いた画像形成装置を提供す
ることを目的とする。第3に、感光体にピンホールが存
在した場合においても、ピンホール以外の領域では感光
体に均一な帯電電圧を与えることが可能な帯電器を有し
た画像形成装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made based on the above-mentioned problems,
Firstly, it is an object of the present invention to provide a charging member that improves charging efficiency in an injection type charger. Second, it is an object of the present invention to provide an image forming apparatus using a member to be charged which improves charging efficiency. Third, it is an object of the present invention to provide an image forming apparatus having a charger capable of applying a uniform charging voltage to a photoconductor in a region other than the pinhole even when a pinhole exists in the photoconductor. I do.

【0040】第4に、ピンホール以外の領域では感光体
に均一な帯電電圧を与えることが可能な帯電器を作成で
きる帯電器作製方法を提供することを目的とする。第5
に、電荷付与材を有した転写装置を用いる場合に、環境
への負荷を低減しつつ、転写チリや画像ボケなどの画像
劣化を低減できる画像形成装置を提供することを目的と
する。第6に、電荷付与材を有した転写装置を用いる場
合に、環境への負荷を低減しつつ、転写チリや画像ボケ
などの画像劣化を低減できる画像形成方法を提供するこ
とを目的とする。
Fourth, it is an object of the present invention to provide a charger manufacturing method capable of manufacturing a charger capable of applying a uniform charging voltage to a photosensitive member in a region other than a pinhole. Fifth
It is another object of the present invention to provide an image forming apparatus that can reduce image deterioration such as transfer dust and image blur while reducing a load on an environment when a transfer device having a charge imparting material is used. Sixth, it is an object of the present invention to provide an image forming method that can reduce image deterioration such as transfer dust and image blur while reducing a load on an environment when a transfer device having a charge imparting material is used.

【0041】[0041]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、帯電
器表面から電荷が直接もしくは間接的に被帯電体表面に
移動することで、帯電を行うシステムにおいて、その被
帯電体がもつ単位面積当たりのトラップ準位の数N(1
/cm)が以下の条件を満たすことを特徴としてい
る。 N > CV/q ただし、C:被帯電体単位面積あたりの容量(1/cm
)、V:所望の電圧、q:素電荷とする。ここで、N
は表面からトンネル電流が流れ込める範囲とすることが
好ましい。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a system for performing charging by transferring charge directly or indirectly from the surface of a charger to a surface of a member to be charged. The number of trap levels per area N (1
/ Cm 2 ) satisfies the following condition. N> CV / q, where C: capacity per unit area of the member to be charged (1 / cm)
2 ), V: desired voltage, q: elementary charge. Where N
Is preferably in a range where a tunnel current can flow from the surface.

【0042】このように、従来の放電による帯電と比
べ、注入型の帯電においては、その電子(ホール)が保
持される準位が必要であることより、請求項1の発明で
は必要な帯電電位に対し、必要なトラップ準位の数を規
定し、それ以上あるような材質を作製した。トラップ準
位が必要な数以上あることによって、帯電の効率が向上
する。
As described above, the injection type charging requires a level at which the electrons (holes) are retained, as compared with the conventional discharging charging. On the other hand, the number of necessary trap levels was defined, and a material having more than that was prepared. When the number of trap levels is equal to or more than the required number, charging efficiency is improved.

【0043】請求項2の発明は、請求項1記載の被帯電
体において、単位体積当たりのトラップ準位の数n(ア
クセプター:na、ドナー:nd)が以下の条件を満た
すことを特徴としている。 n < { 4πεkT/q*log(σ’/σ)}
ただし、σ:所望の被帯電体暗中導電率(1/Ωc
m)、σ’:トラップ準位がないときの導電率、k:ボ
ルツマン定数、T:温度(K)、ε:誘電率、n:n
a、ndの小さい方(個/cm)とする。ここでは、
プールフレンケル伝導による暗減衰が、所望の範囲に成
るように、これを支配するトラップ準位の数が規定され
ている。
According to a second aspect of the present invention, in the charged body according to the first aspect, the number n of trap levels per unit volume (acceptor: na, donor: nd) satisfies the following condition. . n <{4πεkT / q 2 * log (σ ′ / σ)}
3. However, σ: desired electric conductivity in the dark of the member to be charged (1 / Ωc
m), σ ': conductivity without trap level, k: Boltzmann constant, T: temperature (K), ε: dielectric constant, n: n
It is assumed that a and nd are smaller (pieces / cm 3 ). here,
The number of trap levels that govern dark decay due to pool Frenkel conduction is specified so that it falls within a desired range.

【0044】ここでのトラップ準位が多く存在しすぎる
と、トラップ準位間のホッピング伝導現象が起きる。こ
の伝導により抵抗値は下がり、帯電状態を維持できなく
なる。そこで、トラップ準位はホッピング伝導が問題に
ならない程度の量に規定することが必要となる。ホッピ
ング伝導は以下の式によって与えられる。
If there are too many trap levels, a hopping conduction phenomenon occurs between the trap levels. Due to this conduction, the resistance value decreases and the charged state cannot be maintained. Therefore, it is necessary to define the trap level to such an amount that hopping conduction does not matter. Hopping conduction is given by:

【0045】σ=σ’exp(−E1/kT)、E1=
/(4πεR)、R=1/n /3 ただし、σ:ホッピング伝導によって支配される伝導率
(1/Ωcm)、σ’:トラップ準位がないときの導電
率、k:ボルツマン定数、T:温度(K)、ε:誘電
率、R:トラップ間の平均距離(cm)、n:na、n
dの小さい方(個/cm)このσが所望の被帯電体暗
中導電率であれば良い。この式を書きかえることで、 n < { 4πεkT/q*log(σ’/σ)}
という式になる。この式を満たすトラップ準位数であれ
ば、ホッピングによる抵抗低下は避けられる。
Σ = σ′exp (−E1 / kT), E1 =
q 2 / (4πεR), R = 1 / n 1/3 However, sigma: conductivity is dominated by the hopping conduction (1 / Ωcm), σ ' : the conductivity of the absence trap level, k: Boltzmann's constant , T: temperature (K), ε: dielectric constant, R: average distance between traps (cm), n: na, n
The smaller the value of d (number / cm 3 ), the σ may be a desired electrical conductivity in the dark of the member to be charged. By rewriting this equation, n <{4πεkT / q 2 * log (σ ′ / σ)}
The formula is 3 . As long as the trap level satisfies this equation, a decrease in resistance due to hopping can be avoided.

【0046】請求項3の発明は、請求項1のトラップ準
位として、電子をトラップする準位をNd、ホールをト
ラップする準位をNaとしたとき、以下の条件を満たす
ことを特徴としている。 V>0のとき Na>CV/q V<0のとき Nd>CV/q これにより、正帯電及び、負帯電ともに十分な帯電を施
すことができる。
According to a third aspect of the present invention, the following conditions are satisfied when the level for trapping electrons is Nd and the level for trapping holes is Na as the trap level of the first aspect. . When V> 0 Na> CV / q When V <0 Nd> CV / q As a result, sufficient charging can be performed for both positive charging and negative charging.

【0047】請求項4の発明は、請求項1乃至3の被帯
電体を用いた画像形成装置において、帯電器としてCN
T(カーボンナノチューブ)を用いることを特徴として
いる。カーボンナノチューブはその形状から非常に細い
ことが知られている。また、その構造から機械強度が高
いと同時にそのアスペクトの大きさから十分に撓ること
が知られている。また、鋭利に曲がっても、簡単には破
断しないことが知られている(M.R.Falovo
NATURE389(1997)p582 )。作成方
法を近年、非常に簡便に作ることができ、他の細線に比
べ、容易に入手できるようになった。また、カーボンナ
ノチューブはカーボン単体でできていることから、貴金
属でできているようなウイスカーのような細線に比べ、
環境にやさしい。構造上グラファイトを筒状にしている
ことから、表面にダングリングボンドが存在しない。こ
れによって化学的に安定であり、酸化物などを表面に形
成しない。このような特徴を持っていることから、電界
放出素子部材として多くの実施例が報告されており、安
定性にも長けている。また、固体潤滑材として用いられ
るグラファイトの性質を持ちあわせており、潤滑性にも
長けているので、帯電器として有効利用できる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus using the object to be charged according to any of the first to third aspects, wherein
It is characterized by using T (carbon nanotube). It is known that carbon nanotubes are very thin due to their shape. In addition, it is known that the structure has high mechanical strength and is sufficiently bent from the size of the aspect. Also, it is known that even if it is sharply bent, it does not easily break (MR Farovo).
NATURE 389 (1997) p582). In recent years, the production method can be made very easily, and it has become easier to obtain than other thin wires. Also, since carbon nanotubes are made of carbon alone, compared to thin wires like whiskers made of precious metals,
Environmentally Friendly. Since the graphite is cylindrical in structure, there is no dangling bond on the surface. Thereby, it is chemically stable and does not form an oxide or the like on the surface. Because of these features, many examples have been reported as field emission element members, and they have excellent stability. In addition, it has the properties of graphite used as a solid lubricant and has excellent lubricity, so that it can be effectively used as a charger.

【0048】請求項5の発明は、請求項4記載の画像形
成装置において、帯電器をブレード状にしたことを特徴
とする。ブレード型にすることで、帯電器表面が被帯電
体表面を滑ることになる。これによって、被帯電体表面
の任意の点は帯電器表面の複数領域と接触することにな
る。つまり、従来のローラーでは帯電器側の任意の接触
点は、その点と同等の大きさの領域としか接触しない。
それに対し、ブレード型の各接触点を滑らせることで、
任意の点が接触する領域は大きく広がる。これによっ
て、その表面ラフネスで接触領域、非接触領域を形成し
ても、表面を滑ることで、それぞれの領域が交互に入れ
替わる。つまり、均一帯電が可能となる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the fourth aspect, the charger is formed in a blade shape. By using the blade type, the surface of the charger slides on the surface of the member to be charged. As a result, an arbitrary point on the surface of the member to be charged comes into contact with a plurality of regions on the surface of the charger. That is, in the conventional roller, an arbitrary contact point on the charger side contacts only an area having the same size as that point.
On the other hand, by sliding each contact point of the blade type,
The area where any point contacts is greatly expanded. Thereby, even if the contact area and the non-contact area are formed by the surface roughness, the respective areas are alternately replaced by sliding on the surface. That is, uniform charging becomes possible.

【0049】請求項6の発明は、請求項4記載の画像形
成装置において、帯電器をローラー状にしたことを特徴
とする。帯電器をローラ型にすることで被帯電体と接触
している部分とそれ以外の部分とが形成され、その両部
分が回転することで相互に入れ替わることになる。これ
により、被帯電体と接していない部分ではクリーニング
を行うことが可能である。このクリーンニング工程は簡
便なブレード型のクリーナーで良く、十分にその効果を
発揮することができる。またこれと同時にクリーナーに
よって帯電器表面を研磨することもできる。ローラー帯
電器の表面はCNTが表面に突出しているが、この製造
工程は先に述べたように研磨工程によって行っている。
この工程を帯電プロセス内に組み込むことで、常に帯電
器表面を研磨し、新鮮な表面を作ることができ、絶えず
CNTを突出することができる。これによって、動作に
よるCNTの劣化などを防ぐことができる。また、ロー
ラの厚みに余裕を持たせた設計をすることで、長寿命に
耐え得る。また、従来のローラ型のように被帯電体と同
一スピードで回転させるのでなく、回転スピードを違
え、相互の表面を滑らせることで、ブレード型と同様の
効果を得ることができる。これによって、通常のローラ
ー帯電器での不具合である、接触面積の不足を補うこと
ができる。帯電むらなどの不具合も問題なくなる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the fourth aspect, the charger is formed in a roller shape. By making the charger a roller type, a portion in contact with the member to be charged and a portion other than the portion are formed, and the two portions are interchanged by rotation. Thus, it is possible to perform cleaning on a portion not in contact with the member to be charged. This cleaning step may be performed with a simple blade-type cleaner, and the effect can be sufficiently exhibited. At the same time, the surface of the charger can be polished by a cleaner. Although the CNT protrudes from the surface of the roller charger, this manufacturing process is performed by the polishing process as described above.
By incorporating this step into the charging process, the charger surface can be constantly polished, a fresh surface can be created, and the CNTs can be constantly projected. This can prevent the CNT from deteriorating due to the operation. Further, by designing the roller to have a sufficient thickness, a long service life can be endured. Also, instead of rotating at the same speed as the member to be charged as in the conventional roller type, the rotation speed is changed and the mutual surfaces are slid, whereby the same effect as the blade type can be obtained. This makes it possible to compensate for the shortage of the contact area, which is a problem in a normal roller charger. Problems such as uneven charging can be eliminated.

【0050】請求項7の発明は、請求項4記載の画像形
成装置において、帯電器をブラシ状にしたことを特徴と
する。帯電器の表面をブラシにすることで、トナーが混
入してギャップが大きく変動することを排除できる。し
かも、ブラシの製造方法などを転用できる。これは、単
なる凹凸を作成する方法に比べ、製造の歴史が長く、技
術的に熟達している。このような方法を転用すること
で、製造コストを低減できる。また、ブラシは帯電器な
どでの応用例もあり、その材質、形状などさまざまな条
件を実績の上で、選択することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fourth aspect, the charger is formed in a brush shape. By using a brush as the surface of the charger, it is possible to prevent the gap from being largely fluctuated due to mixing of toner. In addition, the brush manufacturing method and the like can be diverted. This has a long manufacturing history and is technically proficient compared to a method of simply forming irregularities. By diverting such a method, manufacturing costs can be reduced. In addition, the brush has an application example in a charger and the like, and various conditions such as a material and a shape thereof can be selected based on a track record.

【0051】請求項8の発明は、請求項4の帯電器を有
した画像形成装置において、前記被帯電体と対抗する面
に抵抗層を有し、かつ抵抗層上にCNT(カーボンナノ
チューブ)が保持されていることを特徴とする。感光体
と対抗する面に抵抗層を有し、かつ抵抗層上にカーボン
ナノチューブが保持される構造となっている。そのため
感光体にピンホールがあった場合、接触型帯電器はカー
ボンナノチューブでピンホールと接触する。その結果カ
ーボンナノチューブに過電流が流れ、カーボンナノチュ
ーブの先端が発熱し、空気中の酸素によって酸化されて
消耗し、感光体のピンホールからカーボンナノチューブ
が瞬時に離れてしまう。また過電流の大きさも、抵抗層
が保護抵抗となって抑制される。その結果直流電源の電
圧が低下しない。よってピンホールがあった場合も、感
光体を均一に帯電できる。
According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus having the charger of the fourth aspect, a resistance layer is provided on a surface facing the member to be charged, and CNTs (carbon nanotubes) are formed on the resistance layer. It is characterized by being held. It has a resistance layer on the surface facing the photoreceptor, and has a structure in which carbon nanotubes are held on the resistance layer. Therefore, if there is a pinhole in the photoreceptor, the contact charger contacts the pinhole with carbon nanotubes. As a result, an overcurrent flows through the carbon nanotube, and the tip of the carbon nanotube generates heat, is oxidized and consumed by oxygen in the air, and is instantaneously separated from the pinhole of the photoconductor. Also, the magnitude of the overcurrent is suppressed by the resistance layer serving as a protection resistor. As a result, the voltage of the DC power supply does not decrease. Therefore, even when there is a pinhole, the photoconductor can be charged uniformly.

【0052】請求項9の発明は、請求項4の帯電器を有
した画像形成装置において、前記抵抗層の抵抗値が10
〜10Ωであることを特徴とする。この場合も請求
項8の発明と同様の作用効果が得られる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus having the charger of the fourth aspect, the resistance value of the resistance layer is 10%.
Characterized in that it is a 4 to 10 8 Omega. In this case, the same operation and effect as the eighth aspect can be obtained.

【0053】請求項10の発明は、請求項8または9に
記載の帯電器を有した画像形成装置において、前記抵抗
層が導電性粒子を分散させた高分子樹脂からなることを
特徴とする。高分子樹脂からなる抵抗層に導電性粒子を
分散させているので、導電性粒子の分散量と抵抗層の膜
厚によって抵抗値の制御が容易に行える。
According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus having the charger according to the eighth or ninth aspect, the resistance layer is made of a polymer resin in which conductive particles are dispersed. Since the conductive particles are dispersed in the resistive layer made of a polymer resin, the resistance value can be easily controlled by the amount of the conductive particles dispersed and the thickness of the resistive layer.

【0054】請求項11の方法発明は、請求項8、9ま
たは10に記載の帯電器の作製方法において、前記抵抗
層上にカーボンナノチューブを含有した高分子樹脂から
なる保持層を形成する工程と、前記保持層を研磨してカ
ーボンナノチューブの先端を保持層から突出させる工程
を含むことを特徴とする。接触型帯電器の作製方法が保
持層を形成する工程とカーボンナノチューブの先端を保
持層から突出させる工程からなるで、静電吸着や電気泳
動法等のカーボンナノチューブを配向させるプロセスが
不要になり、接触型帯電器の製造コストを抑えることが
できる。またカーボンナノチューブが保護層の高分子樹
脂に埋め込まれた構造になっているため、カーボンナノ
チューブが保持層に強く保持される。その結果接触型帯
電器が被帯電体を摺動している間に抵抗層からカーボン
ナノチューブが剥離しにくく、帯電器の長期安定性が向
上する。
A method according to an eleventh aspect of the present invention is the method for manufacturing a charger according to the eighth, ninth or tenth aspect, further comprising the step of forming a holding layer made of a polymer resin containing carbon nanotubes on the resistance layer. Polishing the holding layer to project the tip of the carbon nanotube from the holding layer. Since the method of manufacturing the contact type charger includes the step of forming the holding layer and the step of projecting the tip of the carbon nanotube from the holding layer, the process of orienting the carbon nanotube such as electrostatic adsorption or electrophoresis becomes unnecessary. The manufacturing cost of the contact charger can be reduced. In addition, since the carbon nanotube has a structure embedded in the polymer resin of the protective layer, the carbon nanotube is strongly held by the holding layer. As a result, the carbon nanotubes are hardly peeled off from the resistance layer while the contact-type charger slides on the member to be charged, and the long-term stability of the charger is improved.

【0055】請求項12の発明は、請求項8または9に
記載の帯電器作製方法において、前記抵抗層上に少なく
てもFe、Co、Niの1つを含む金属、合金、または
化合物からなる触媒層を形成する工程と、前記の触媒層
上に少なくてもアセチレン、エチレン、メタン等の炭化
水素ガスの1つを用いた化学的気相成長法によってカー
ボンナノチューブを形成する工程を含むことを特徴とす
る。抵抗層上に少なくてもFe、Co、Niの1つを含
む金属、合金、または化合物からなる触媒層を形成する
工程と、前記触媒層上に少なくてもアセチレン、エチレ
ン、メタン等の炭化水素ガスの1つを用いた化学的気相
成長法によってカーボンナノチューブを形成する工程か
らなる。そのため抵抗層から直接カーボンナノチューブ
を成長させることができ、カーボンナノチューブの分離
精製プロセスが不要になる。その結果接触型帯電器の製
造コストを抑えることができる。また比較的長いカーボ
ンチューブが得られるので、導電性の接点が増加し、電
荷の注入速度が向上する。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a charger according to the eighth or ninth aspect, the resistive layer is made of a metal, alloy, or compound containing at least one of Fe, Co, and Ni. Forming a carbon nanotube by a chemical vapor deposition method using at least one of a hydrocarbon gas such as acetylene, ethylene and methane on the catalyst layer. Features. Forming a catalyst layer made of a metal, alloy, or compound containing at least one of Fe, Co, and Ni on the resistance layer, and forming at least a hydrocarbon such as acetylene, ethylene, or methane on the catalyst layer; Forming carbon nanotubes by chemical vapor deposition using one of the gases. Therefore, the carbon nanotubes can be grown directly from the resistance layer, and the process of separating and purifying the carbon nanotubes becomes unnecessary. As a result, the manufacturing cost of the contact charger can be reduced. Further, since a relatively long carbon tube can be obtained, the number of conductive contacts increases, and the charge injection speed improves.

【0056】請求項13の発明は、請求項4の帯電器を
有した画像形成装置において、前記被帯電体と対抗する
面に抵抗層を有し、かつ抵抗層中に保持されたカーボン
ナノチューブの先端が抵抗層から突出していることを特
徴とする。被帯電体にピンホールがあった場合、接触型
帯電器はカーボンナノチューブでピンホールと接触す
る。その結果カーボンナノチューブに過電流が流れ、カ
ーボンナノチューブの先端が発熱し、空気中の酸素によ
って酸化されて消耗し、被帯電体のピンホールからカー
ボンナノチューブが瞬時に離れてしまう。また過電流の
大きさも、抵抗層が保護抵抗となって抑制される。その
結果直流電源の電圧が低下しない。よってピンホールが
あった場合も、被帯電体を均一に帯電できる。更にカー
ボンナノチューブが抵抗層に埋め込まれた構造になって
いるため、カーボンナノチューブが抵抗層に強く保持さ
れる。その結果接触型帯電器が被帯電体を摺動している
間に抵抗層からカーボンナノチューブが剥離しにくく、
帯電器の長期安定性が向上する。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus having the charger of the fourth aspect, a carbon nanotube held in the resistive layer, the resistive layer being provided on a surface facing the member to be charged is provided. The tip is protruded from the resistance layer. If the object to be charged has a pinhole, the contact charger contacts the pinhole with carbon nanotubes. As a result, an overcurrent flows through the carbon nanotube, the tip of the carbon nanotube generates heat, is oxidized and consumed by oxygen in the air, and the carbon nanotube is instantaneously separated from the pinhole of the member to be charged. Also, the magnitude of the overcurrent is suppressed by the resistance layer serving as a protection resistor. As a result, the voltage of the DC power supply does not decrease. Therefore, even when there is a pinhole, the member to be charged can be uniformly charged. Further, since the carbon nanotube is embedded in the resistance layer, the carbon nanotube is strongly held in the resistance layer. As a result, the carbon nanotubes are less likely to peel from the resistance layer while the contact charger is sliding on the member to be charged,
The long-term stability of the charger is improved.

【0057】請求項14の発明は、請求項13に記載の
帯電器を有した画像形成装置において、前記抵抗層の抵
抗値が10〜10Ωであることを特徴とする。この
場合も請求項13の発明と同様の作用効果が得られる。
According to a fourteenth aspect, in the image forming apparatus having the charger according to the thirteenth aspect, the resistance value of the resistance layer is 10 4 Ω to 10 8 Ω. In this case, the same operation and effect as the invention of claim 13 can be obtained.

【0058】請求項15の発明は、請求項13または1
4に記載の帯電器を有した画像形成装置において、前記
抵抗層が導電性粒子を分散させた高分子樹脂からなるこ
とを特徴とする。高分子樹脂からなる抵抗層に導電性粒
子を分散させているので、抵抗層の表面から突出するカ
ーボンナノチューブの数と抵抗層の抵抗値を独立に制御
でき、抵抗層の抵抗値を最適化しやすい。
The invention of claim 15 is the invention of claim 13 or 1
5. The image forming apparatus having the charger according to 4, wherein the resistance layer is made of a polymer resin in which conductive particles are dispersed. Since conductive particles are dispersed in the resistive layer made of a polymer resin, the number of carbon nanotubes protruding from the surface of the resistive layer and the resistance of the resistive layer can be controlled independently, making it easy to optimize the resistance of the resistive layer .

【0059】請求項16の発明は、請求項13、14ま
たは15に記載の帯電器作製方法において、前記カーボ
ンナノチューブを含有した抵抗層を被帯電体と対抗する
面に形成する工程と、前記抵抗層を研磨してカーボンナ
ノチューブの先端を抵抗層から突出させる工程を含むこ
とを特徴とする帯電器作製方法。カーボンナノチューブ
を含有した抵抗層を感光体と対抗する面に形成する工程
と、前記抵抗層を研磨してカーボンナノチューブの先端
を抵抗層から突出させる工程からなる。そのためカーボ
ンナノチューブの配向プロセスや固定化プロセスが不要
になり、接触型帯電器の低コスト化が期待される。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the method for producing a charger according to the thirteenth, fourteenth, or fifteenth aspect, a step of forming a resistance layer containing the carbon nanotube on a surface opposing a member to be charged; A method for manufacturing a charger, comprising a step of polishing a layer to project a tip of a carbon nanotube from a resistance layer. Forming a resistive layer containing carbon nanotubes on the surface opposite to the photoreceptor; and polishing the resistive layer so that the tips of the carbon nanotubes protrude from the resistive layer. Therefore, the process of aligning and fixing the carbon nanotubes becomes unnecessary, and the cost reduction of the contact type charger is expected.

【0060】請求項17の発明は、請求項11、12ま
たは16の前記帯電器を搭載した画像形成装置。請求項
11、12または16の帯電器を搭載しているため、被
帯電体にピンホールがある場合においても被帯電体に帯
電ムラは発生せず、良好な画像が得られる。また電荷注
入によって被帯電体を帯電させる場合は、オゾンやNO
xが発生しない。更にコロナ放電で被帯電体を帯電させ
る場合も、従来の接触型の帯電器より低電圧で帯電が可
能であり、オゾンやNOxも減らすことができる。
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus equipped with the charging device according to the eleventh, twelfth or sixteenth aspect. Since the charging device according to claim 11, 12, or 16 is mounted, even when the charging target has a pinhole, charging unevenness does not occur on the charging target, and a good image can be obtained. In the case where the member to be charged is charged by charge injection, ozone or NO
x does not occur. Further, even when the member to be charged is charged by corona discharge, charging can be performed at a lower voltage than that of a conventional contact-type charger, and ozone and NOx can be reduced.

【0061】請求項18の発明は、被帯電体からなる画
像担持体上に形成されたトナー像を、所定の転写ニップ
領域にて近接または接触するように配置された記録材に
転写して画像を形成する画像形成装置において、CNT
(カーボンナノチューブ)が表面に突出した電荷付与材
を転写装置に用いることを特徴とする。CNT(カーボ
ンナノチューブ)が表面に突出した電荷付与材を用いる
ことによって、より低電圧で転写が可能で、オゾンやN
Oxが低減し、“転写チリ”などによる画像の劣化も低
減できる。また、CNTの摩擦係数が小さいことから、
対向する像担持体や転写部材の磨耗を抑制できる。
According to an eighteenth aspect of the present invention, an image is formed by transferring a toner image formed on an image carrier made of a member to be charged onto a recording material arranged so as to be close to or in contact with a predetermined transfer nip area. In an image forming apparatus for forming a CNT,
It is characterized in that a charge imparting material having (carbon nanotubes) protruding from the surface is used for a transfer device. By using a charge imparting material having CNTs (carbon nanotubes) protruding from the surface, transfer can be performed at a lower voltage, and ozone and N
Ox is reduced, and deterioration of an image due to “transfer dust” can be reduced. Also, since the coefficient of friction of CNT is small,
Wear of the opposing image carrier and transfer member can be suppressed.

【0062】請求項19の方法発明は、被帯電体からな
る画像担持体上に形成されたトナー像を、所定の転写ニ
ップ領域にて近接または接触するように配置された記録
材に転写して画像を形成する画像形成方法において、C
NT(カーボンナノチューブ)が表面に突出した電荷付
与材を転写装置に用いることを特徴としている。CNT
(カーボンナノチューブ)が表面に突出した電荷付与材
を用いる画像形成方法によれば、より低電圧で転写が可
能で、オゾンやNOxが低減し、転写チリなどによる画
像の劣化も低減できる。また、CNTの摩擦係数が小さ
いことから、対向する像担持体や転写部材の磨耗を抑制
できる。
According to a nineteenth aspect of the present invention, a toner image formed on an image carrier made of a member to be charged is transferred to a recording material arranged so as to be close to or in contact with a predetermined transfer nip area. In an image forming method for forming an image, C
It is characterized in that a charge imparting material having NT (carbon nanotubes) protruding from the surface is used for a transfer device. CNT
According to the image forming method using a charge-imparting material in which (carbon nanotubes) protrude from the surface, transfer can be performed at a lower voltage, ozone and NOx can be reduced, and image deterioration due to transfer dust and the like can be reduced. Further, since the coefficient of friction of the CNT is small, abrasion of the image carrier and the transfer member facing each other can be suppressed.

【0063】請求項20の発明は、請求項19の被帯電
体が請求項1、2又は3の被帯電体であることを特徴と
する。このように、帯電の効率を向上させる被帯電体を
用い、しかも、CNT(カーボンナノチューブ)が表面
に突出した電荷付与材を用いることによって、より低電
圧で転写が可能で、オゾンやNOxが低減し、転写チリ
などによる画像の劣化も低減できる。また、CNTの摩
擦係数が小さいことから、対向する被帯電体を成す像担
持体や転写部材の磨耗を抑制できる。
A twentieth aspect of the present invention is characterized in that the charged body of the nineteenth aspect is the charged body of the first, second or third aspect. As described above, by using the charged object for improving the charging efficiency and using the charge imparting material having CNTs (carbon nanotubes) protruded on the surface, transfer can be performed at a lower voltage, and ozone and NOx are reduced. In addition, it is possible to reduce the deterioration of the image due to the transfer dust and the like. Further, since the coefficient of friction of the CNT is small, it is possible to suppress the wear of the image carrier and the transfer member forming the object to be charged.

【0064】請求項21の発明は、請求項18の画像形
成装置において、上記転写装置は記録体を搬送すること
を兼ねるベルトであることを特徴とする。CNT(カー
ボンナノチューブ)が表面に突出した電荷付与材を用い
ることによって、オゾンやNOxが低減し、転写ベルト
の表面抵抗が経時変化によって低減せず、転写チリなど
による画像の劣化も低減できる。また、CNTの摩擦係
数が小さいことから、ベルトの磨耗を抑制でき、ベルト
の長寿命化がおこなえ、製品のメンテナンスフリー、コ
スト低減につながる。
According to a twenty-first aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the eighteenth aspect, the transfer device is a belt that also serves to convey a recording medium. By using a charge-imparting material having CNTs (carbon nanotubes) protruding from the surface, ozone and NOx are reduced, the surface resistance of the transfer belt is not reduced over time, and image deterioration due to transfer dust and the like can be reduced. In addition, since the friction coefficient of the CNT is small, the wear of the belt can be suppressed, the life of the belt can be extended, and the maintenance of the product is free and the cost is reduced.

【0065】請求項22の発明は、請求項18の画像形
成装置において、上記転写材もしくは像担持体は、中間
転写体であることを特徴とする。カーボンナノチューブ
(以下CNT)が表面に突出した電荷付与材を用いるこ
とによって、オゾンやNOxが低減し、中間転写ベルト
の表面抵抗が経時変化によって低減せず、画像ボケや転
写チリなどによる画像の劣化も低減できる。また、CN
Tの摩擦係数が小さいことから、ベルトの磨耗を抑制で
き、ベルトの長寿命化がおこなえ、製品のメンテナンス
フリー、コスト低減につながる。
According to a twenty-second aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the eighteenth aspect, the transfer material or the image bearing member is an intermediate transfer member. The use of a charge-imparting material with carbon nanotubes (CNTs) protruding from the surface reduces ozone and NOx, the surface resistance of the intermediate transfer belt does not decrease over time, and image deterioration due to image blur or transfer dust Can also be reduced. Also, CN
Since the friction coefficient of T is small, the wear of the belt can be suppressed, the service life of the belt can be extended, and the maintenance of the product is free and the cost is reduced.

【0066】請求項23の発明は、請求項18の画像形
成装置において、上記電荷付与材はブレード形状である
ことを特徴とする。カーボンナノチューブ(以下CNT)
が表面に突出したブレード状の電荷付与材を用いること
によって、低電圧で転写が可能で、オゾンやNOxが低減
し、転写チリなどによる画像の劣化も低減できる。更に
特定領域にのみ電荷を供給でき、ニップ入口に電荷を与
えることがないため、プレ転写を抑制でき、転写チリに
よる画像の劣化を低減できる。
According to a twenty-third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the eighteenth aspect, the charge applying material has a blade shape. Carbon nanotube (CNT)
By using a blade-shaped charge imparting material having a protruding surface, transfer can be performed at a low voltage, ozone and NOx can be reduced, and image deterioration due to transfer dust and the like can be reduced. Furthermore, since electric charge can be supplied only to a specific area and electric charge is not applied to the nip entrance, pre-transfer can be suppressed, and image deterioration due to transfer dust can be reduced.

【0067】請求項24の発明は、請求項18の画像形
成装置において、上記電荷付与材はローラー形状である
ことを特徴とする。カーボンナノチューブ(以下CN
T)が表面に突出したローラー状の電荷付与材を用いる
ことによって、低電圧で転写が可能で、オゾンやNOx
が低減し、搬送ベルトなどの付加的な搬送手段を必要と
せず、転写チリによる画像の劣化を低減できる。
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the eighteenth aspect, the charge imparting material has a roller shape. Carbon nanotubes (hereinafter CN)
By using a roller-shaped charge imparting material whose T) protrudes from the surface, transfer can be performed at a low voltage, and ozone and NOx
And the need for additional transporting means such as a transporting belt is eliminated, and image degradation due to transfer dust can be reduced.

【0068】請求項25の発明は、請求項18の画像形
成装置において、上記電荷付与材はブラシ形状であるこ
とを特徴とする。カーボンナノチューブ(以下CNT)
が表面に突出したローラー状の電荷付与材を用いること
によって、低電圧で転写が可能で、オゾンやNOxが低
減し、転写チリによる画像の劣化を低減できる。また、
対向するものの磨耗を低減できる。
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the eighteenth aspect, the charge applying material has a brush shape. Carbon nanotube (hereinafter CNT)
By using a roller-shaped charge imparting material having a surface protruding from the surface, transfer can be performed at a low voltage, ozone and NOx can be reduced, and deterioration of an image due to transfer dust can be reduced. Also,
Abrasion of opposing parts can be reduced.

【0069】[0069]

【発明の実施の形態】図1に本発明の適用された電子写
真プロセスを用いた画像形成装置の画像形成部の概略図
を示す。画像形成装置1は複写機であり、その画像形成
部2はドラム状基体の外周面を被帯電体(感光体)3で
覆ってなる像担持体としての感光体ドラム4と、被帯電
体3を帯電させ初期化するための帯電器5と、静電潜像
を形成するための露光装置6と、静電潜像を顕像化させ
る現像装置7と、その静電潜像を記録材pに転写する転
写装置8と、記録材pの除電を行い感光体ドラム4より
記録材の分離を促す除電装置9と、被帯電体3上に残っ
たトナーをLEDアレイを用いての光照射により除去す
るクリーニング装置11と、分離された記録材pが搬送
されてくると記録材pにトナー像を定着する定着装置1
2、等から構成される。なお、転写装置8は記録材pを
搬送する転写ベルト13と、転写ベルトに転写電荷を供
給する電荷付与材14及び電源15から構成されてい
る。
FIG. 1 is a schematic diagram of an image forming section of an image forming apparatus using an electrophotographic process to which the present invention is applied. The image forming apparatus 1 is a copying machine. The image forming unit 2 includes a photosensitive drum 4 as an image carrier having an outer peripheral surface of a drum-shaped base covered with a charged body (photosensitive body) 3, and a charged body 3. Charger 5 for charging and initializing, an exposure device 6 for forming an electrostatic latent image, a developing device 7 for developing the electrostatic latent image, and a recording material p A transfer device 8 for transferring the recording material p to the recording material p, and a charge removing device 9 for removing the recording material from the photosensitive drum 4 to promote the separation of the recording material, and irradiating the toner remaining on the charged member 3 with light using an LED array. A cleaning device 11 for removing, and a fixing device 1 for fixing a toner image to the recording material p when the separated recording material p is conveyed.
2, etc. The transfer device 8 includes a transfer belt 13 that conveys the recording material p, a charge applying material 14 that supplies transfer charges to the transfer belt, and a power supply 15.

【0070】感光体ドラム4は、金属ローラ16と、そ
の表面を一様に覆った例えばOPCのような有機光導
体、あるいは、Seやa−Siのような無機光導電体で
なる被帯電体(感光体)3とを備え、金属ローラ部16
は接地されている。帯電器5は、高圧電源によりマイナ
スの高電圧を感光体ドラム4に印加するものでよく、帯
電ローラーあるいは帯電ブラシ等が採用される。帯電器
5による印加により感光体ドラム4の周表面の被帯電体
(感光体)3はマイナス高電位に一様に帯電する。露光
装置である書込みヘッド6はレーザーヘッド又はLED
ヘッドから成り、感光体ドラム4のマイナス高電位に帯
電した周表面を画像情報に応じて選択的に露光する。こ
の露光によりマイナス高電位部の内の露光部が低電位部
に減衰して静電潜像が形成される。
The photosensitive drum 4 is a charged member made of a metal roller 16 and an organic light guide such as OPC, which uniformly covers the surface thereof, or an inorganic photoconductor such as Se or a-Si. (Photoconductor) 3 and a metal roller unit 16
Is grounded. The charger 5 may apply a negative high voltage to the photosensitive drum 4 by a high-voltage power supply, and employs a charging roller or a charging brush. The charged member (photosensitive member) 3 on the peripheral surface of the photosensitive drum 4 is uniformly charged to a negative high potential by the application by the charger 5. The writing head 6 as an exposure device is a laser head or an LED.
A peripheral surface of the photosensitive drum 4 charged to a negative high potential is selectively exposed according to image information. By this exposure, the exposed portion of the negative high potential portion is attenuated to the low potential portion, and an electrostatic latent image is formed.

【0071】現像装置7は内部に非磁性のトナーを収容
した現像器701を備え、その現像器は下部開口に現像
ローラ702を支持する。現像ローラ702は電源70
3からのマイナスの現像バイアスを印加され、トナーは
摩擦による弱いマイナス電位に帯電し、一定の層厚で現
像ローラ702の表面に付着する。このトナーを現像ロ
ーラ702が回転しながら感光体ドラム4との対向部に
搬送する。現像ローラ702と感光体ドラム4上の被帯
電体(感光体)3との対向部では、静電潜像の低電位部
と現像ローラ702との間に電位差が形成され、静電潜
像の低電位部は現像ローラ702に対して相対的にプラ
ス極性の電位を形成する。この電位差による電界によ
り、マイナス極性に帯電している非磁性トナーが被帯電
体(感光体)3のプラス極性の静電潜像低電位部に転移
してトナー像を形成する。この現像されたトナー像は感
光体ドラム4の回転によって感光体ドラム4と転写装置
8との対向部に搬送される。
The developing device 7 includes a developing device 701 containing a non-magnetic toner therein, and the developing device supports a developing roller 702 at a lower opening. The developing roller 702 is connected to a power supply 70
3, the toner is charged to a weak negative potential due to friction and adheres to the surface of the developing roller 702 with a constant layer thickness. The toner is conveyed to the portion facing the photosensitive drum 4 while the developing roller 702 rotates. At a portion where the developing roller 702 and the member to be charged (photosensitive member) 3 on the photosensitive drum 4 are opposed to each other, a potential difference is formed between the low potential portion of the electrostatic latent image and the developing roller 702, and The low potential portion forms a positive potential relative to the developing roller 702. Due to the electric field due to the potential difference, the non-magnetic toner charged to the negative polarity is transferred to the low potential portion of the electrostatic latent image of the positive polarity of the charged body (photoconductor) 3 to form a toner image. The developed toner image is conveyed to the opposing portion between the photoconductor drum 4 and the transfer device 8 by the rotation of the photoconductor drum 4.

【0072】感光体ドラム4と転写装置8との対向部に
は、転写ベルト13が張設されている。転写ベルト13
は水平方向に偏平なループ状に配置され、駆動ローラ1
7と従動ローラ18に保持されて、図1の矢印rで示す
反時計回り方向に循環移動する。搬送ベルト17は従動
ローラ19とこれに転写ベルト13を介して圧接する補
助ローラ21とで、図外の給紙部から給送されてくる記
録材pを挟持して、その記録材を感光体ドラム4に接触
させるべく搬送する。転写装置8の電荷付与材14は転
写ベルト13の上循環部内側に当接し、感光体ドラム4
と対向する位置に、転写ベルト13を挟み込むように配
置されている。電荷付与材14は、転写ベルト13に正
極性の電荷を印加し、この電荷は転写ベルト13の誘電
効果によって記録材に印加される。この電荷による電界
により、感光体ドラムに接触中の記録材pに感光体ドラ
ム上の負極性のトナー像が転写される。
A transfer belt 13 is stretched between the photoreceptor drum 4 and the transfer device 8. Transfer belt 13
Are arranged in the form of a flat loop in the horizontal direction.
7, and circulates in a counterclockwise direction indicated by an arrow r in FIG. The conveying belt 17 sandwiches a recording material p fed from a paper feeding unit (not shown) between a driven roller 19 and an auxiliary roller 21 which presses the recording material via the transfer belt 13, and transfers the recording material to a photosensitive member. It is transported so as to come into contact with the drum 4. The charge providing material 14 of the transfer device 8 contacts the inside of the upper circulating portion of the transfer belt 13 and the photosensitive drum 4
Are arranged so as to sandwich the transfer belt 13 at a position opposed to. The charge applying material 14 applies a positive charge to the transfer belt 13, and the charge is applied to the recording material by the dielectric effect of the transfer belt 13. Due to the electric field generated by the electric charges, the negative toner image on the photosensitive drum is transferred to the recording material p in contact with the photosensitive drum.

【0073】トナー像を転写された記録材pは、転写ベ
ルト13により図の左方に搬送されて定着装置12にお
いてトナー像を熱定着され、図示しないトレイに排出さ
れる。以下、図1の画像形成装置1の主要部材である感
光体ドラム4上の被帯電体3と、感光体ドラム4と対設
される帯電器5及び転写装置8の各実施例を、以下、
[1]、[2]、[3]の順に説明する。
The recording material p to which the toner image has been transferred is conveyed to the left in the figure by the transfer belt 13 and the toner image is heat-fixed in the fixing device 12 and discharged to a tray (not shown). Hereinafter, each embodiment of the charged member 3 on the photosensitive drum 4 which is a main member of the image forming apparatus 1 of FIG.
[1], [2], and [3] will be described in this order.

【0074】[1]被帯電体3について説明する。被帯
電体3のトラップ準位の数はその被帯電体材料によっ
て、または、その形成方法によっても大きく異なる。こ
の良い例に、半導体材料のSi、GaAsなどがある。
GaAsでは例えば液体成長の引き上げ法で作られる場
合は、バンドギャップ中央にEL2と呼ばれている深い
準位が大量に入っていることが知られている。これは気
相成長ではあまり入らないことが知られている。このE
L2は半絶縁体のGaAsを形成する時に有効に利用さ
れている。図1に示した第1実施例では被帯電体3を無機
感光体として構成し、a−Si(アモルファスシリコ
ン)を採用した。
[1] The member to be charged 3 will be described. The number of trap levels of the member to be charged 3 greatly differs depending on the material to be charged or the method of forming the same. Good examples include semiconductor materials such as Si and GaAs.
It is known that, for example, when GaAs is formed by a liquid growth pulling method, a large amount of a deep level called EL2 enters the center of the band gap. It is known that this does not occur very much in vapor phase growth. This E
L2 is effectively utilized when forming semi-insulating GaAs. In the first embodiment shown in FIG. 1, the member to be charged 3 is constituted as an inorganic photosensitive member, and a-Si (amorphous silicon) is employed.

【0075】a−Siは半導体であり、光導電性を示す
ことから、電子写真での感光体としても盛んに研究さ
れ、実機に搭載された実績もある。また、本発明のよう
にトラップ準位を取り扱う場合において、その制御が比
較的に簡便になされ、かつその評価方法など、多くの知
見があり、取り扱いやすい。通常、a−Siはスパッタ
法で成膜される。この時のターゲットはSiを用い、ガ
スにはArが用いられる。Arのみでのスパッタで形成
されるa−Siはトラップ準位(ダングリンングボン
ド)を多く含んでいる。スパッタを行うときに、Arに
を混ぜることによって、a−Si内部にHが混入す
る。このHはa−Si内部でパッシベーションを起こ
し、トラップ準位の数を低減する役割を果たす。つま
り、成膜スパッタ時にHの混入量によって、トラップ
準位の数を制御できる。通常、Hを含まない場合は非常
に多くのトラップ準位を持ち、そのの数は1020/c
程度である、それに対し、Hによるパッシベーショ
ンを行うことで、その準位は1*1015/cmまで
低減できることが知られている。また、表面準位に関し
ても、Si半導体技術により、表面準位をパッシベーシ
ョンする方法が開発されている。その方法を用いること
で表面準位も低減できる。
Since a-Si is a semiconductor and exhibits photoconductivity, it has been actively studied as a photoreceptor for electrophotography, and has been used in actual machines. In the case where the trap level is handled as in the present invention, the control is relatively easily performed, and there are many findings such as an evaluation method thereof, and the handling is easy. Usually, a-Si is formed by a sputtering method. At this time, Si is used as a target, and Ar is used as a gas. A-Si formed by sputtering only with Ar contains many trap levels (dangling bonds). When sputtering is performed, H is mixed into Ar by mixing H 2 with Ar. The H causes passivation inside the a-Si and plays a role of reducing the number of trap levels. That is, the mixing amount of H 2 in deposition sputtering, can control the number of trap levels. Usually, when H is not included, there are a large number of trap levels, and the number of trap levels is 10 20 / c.
m is about 3, whereas, by performing the passivation by H, the level is known to be reduced to 1 * 10 15 / cm 3. Regarding the surface state, a method of passivating the surface state has been developed by the Si semiconductor technology. By using that method, the surface state can also be reduced.

【0076】a−Si:Hではそのバンドギャップが狭
すぎで、高抵抗化及び波長感度が合わないという問題も
ある。そこで、先ほどのHのように、CO、O
、NOなどを混ぜる方法がある。これによってa
−Si内部にOやCが入り、a−Si:O:Hやa−S
i:C:Hになる。この時にC,Oが入ることによっ
て、バンドギャップが大きくなる。この制御もその混入
量によって行うことができる。バンドギャップが広がる
ことで、トラップ準位のエネルギー深さが増大し、プー
ルフレンケル伝導などが低減できる。プールフレンケル
伝導は電子写真プロセスなどの高い電圧を扱う際には重
要な役割を果たしており、これによる低抵抗化は避けな
ければ成らない。このため、C,Oを入れるなどして、
高抵抗化を図る。
In a-Si: H, there is also a problem that the band gap is too narrow to increase the resistance and the wavelength sensitivity. Therefore, as in the previous H 2, CO 2, O 2 ,
There is a method of mixing N 2 , NO 2 and the like. This gives a
-Si contains O and C, a-Si: O: H and a-S
i: C: H. At this time, the band gap becomes large due to the entry of C and O. This control can also be performed based on the mixing amount. When the band gap is widened, the energy level of the trap level is increased, and pool Frenkel conduction and the like can be reduced. Pool Frenkel conduction plays an important role in handling high voltages such as electrophotography processes, and it is necessary to avoid low resistance due to this. For this reason, put C, O, etc.
Increase resistance.

【0077】バンドギャップは光学測定で行うことがで
き、トラップ準位は以下の方法で定量化した。
The band gap can be measured by optical measurement, and the trap level was quantified by the following method.

【0078】ここで、「トラップ準位の数評価法」につ
いて説明する。上述したトラップ準位は、表面準位を多
く含んでいる。このため従来のDLTS(Deep L
evel Transient Spectrosco
py)などの金属を蒸着して測定する方法は採用できな
い。そこで、本実施形態では、創意工夫し、表面準位を
含んだ形のトラップ準位を定量できる方法を試みた。表
面準位を定量する方法として、STM(走査トンネル顕
微鏡)などに用いられているトンネル電流を利用した。
トンネル電流は評価材料の表面に準位がないと流れな
い。また、流れた先で電荷が溜まっていき、帯電してし
まうとそれを越えて電流を流すことはできなくなる。つ
まり、準位が埋まってしまうと電流が流れない。このこ
とから表面にある準位を定量化することができる。この
評価はSTMを用いたため、大きな面積を定量化するこ
とはできないが、ある小さな領域から平均化した。印加
電圧は実施例及び比較例での印加電圧に準じ、その電圧
でのトラップ準位とした。
Here, the “method of evaluating the number of trap levels” will be described. The above trap levels include many surface states. For this reason, the conventional DLTS (Deep L
evel Transient Spectrosco
py) or the like and a method of measuring by vapor deposition of a metal cannot be adopted. Therefore, in the present embodiment, a method was devised in which the trap level including the surface level can be quantified. As a method of quantifying the surface state, a tunnel current used in an STM (scanning tunnel microscope) or the like was used.
The tunnel current does not flow unless there is a level on the surface of the evaluation material. In addition, the electric charge accumulates at the point where the electric current flows, and when the electric charge is made, it becomes impossible to flow the electric current beyond the electric charge. That is, no current flows when the level is buried. From this, the level on the surface can be quantified. In this evaluation, since the STM was used, a large area could not be quantified, but was averaged from a small area. The applied voltage was the trap level at that voltage in accordance with the applied voltage in the examples and comparative examples.

【0079】ここで、「請求項1のトラップ準位規制式
(1)の計算」について説明する。帯電に必要な単位面
積当たりの電荷数(N=Q/q)(トラップ準位の数)
を、4.3*1011/cm 程度と設定する。ただ
し、C,Vを以下の条件である、とした時、 Q=CV=7/10C ・ ・ ・(1) C=140pF/cm、 V=500V、 q=1.
6/1019C 被帯電体厚み:50μ、誘電率:8*8.8/1012
(F/m) とする。これによって、請求項1の条件内、即ち、帯電
効率を良好に保持できるか否かを判断できる。
Here, "calculation of trap level regulation formula (1) of claim 1" will be described. Number of charges per unit area required for charging (N = Q / q) (number of trap levels)
Is set to about 4.3 * 10 11 / cm 2 . Here, when C and V are assumed to be the following conditions, Q = CV = 7/10 8 C (1) C = 140 pF / cm 2 , V = 500 V, q = 1.
6/10 19 C Thickness of charged body: 50 μ, Dielectric constant: 8 * 8.8 / 10 12
(F / m). Thereby, it can be determined whether the condition of claim 1 is satisfied, that is, whether the charging efficiency can be maintained satisfactorily.

【0080】次に、「請求項2のトラップ準位規制式
(2)の計算」について説明する。トラップ準位の数N
が多く存在しすぎると、トラップ準位間のホッピング伝
導現象が起きる。この伝導により抵抗値は下がり、帯電
状態を維持できなくなる。
Next, the "calculation of the trap level regulation formula (2) of claim 2" will be described. Number of trap levels N
If there is too much, hopping conduction phenomenon between trap levels occurs. Due to this conduction, the resistance value decreases and the charged state cannot be maintained.

【0081】そこで、トラップ準位はホッピング伝導が
問題にならない程度の量に規定することが必要となる。
ホッピング伝導は以下の式によって与えられる。 σ=σ’exp(−E1/kT) E1=q/(4πεR)、R=1/n1/3 ただし、σ:ホッピング伝導によって支配される伝導率
(1/Ωcm)、σ’:トラップ準位がないときの導電
率、k:ボルツマン定数、T:温度(K)、ε:誘電
率、R:トラップ間の平均距離(cm)、n:na、n
dの小さい方(個/cm)このσが所望の被帯電体暗
中導電率であれば良い。この式を書きかえることで、 n < { 4πεkT/q*log(σ’/σ)}・ ・ ・(2) という式になる。ここで単位体積当たりのトラップ準位
の数n(アクセプター:na、ドナー:nd)(密度)
がこの条件を満たすものであれば、ホッピングによる抵
抗値の低下は避けられる。ここでは、プールフレンケル
伝導による暗減衰が、所望の範囲に成るように、これを
支配する単位体積当たりのトラップ準位の数nが規定さ
れている。
Therefore, it is necessary to define the trap level in such an amount that hopping conduction does not matter.
Hopping conduction is given by: σ = σ ′ exp (−E1 / kT) E1 = q 2 / (4πεR), R = 1 / n 1/3 where σ: conductivity (1 / Ωcm) governed by hopping conduction, σ ′: trap Conductivity without level, k: Boltzmann constant, T: temperature (K), ε: dielectric constant, R: average distance between traps (cm), n: na, n
The smaller the value of d (number / cm 3 ), the σ may be a desired electrical conductivity in the dark of the member to be charged. By rewriting this equation, the following equation is obtained: n <{4πεkT / q 2 * log (σ ′ / σ)} 3 ··· (2) Here, the number n of trap levels per unit volume (acceptor: na, donor: nd) (density)
If this satisfies this condition, a decrease in resistance value due to hopping can be avoided. Here, the number n of trap levels per unit volume that governs dark decay due to Poole-Frenkel conduction is defined so as to fall within a desired range.

【0082】次に、「被帯電体の実施例1」として帯電
効率を良好に保持できる特性を持つa−Siの被帯電体
を作製した。基板はAl素缶を用いた。ここでのトラッ
プ準位の数Nは1013(1/cm)、体積抵抗は1
13Ωcmで抵抗値低下が抑えられた。
Next, an a-Si member to be charged having characteristics capable of maintaining good charging efficiency was manufactured as "Example 1 of member to be charged". The substrate used was an aluminum element can. Here, the number N of trap levels is 10 13 (1 / cm 2 ), and the volume resistance is 1
At 13 Ωcm, a decrease in resistance was suppressed.

【0083】帯電器5にはGaをボートに入れて用い
た。Gaは導電性が高い金属であり、また、常温で液体
であることから、被帯電体3との密着性が高い。このよ
うな理由から帯電電極として頻繁に使われている。ボー
トは樹脂で形作り、その内部にAl膜を形成し導電性を
持たせてある。AlとGaはオーミックがとれており、
Gaには電圧がかかっている。この帯電器5と被帯電体3
とを図1に示すように配置し、電圧を印加する。これに
よって被帯電体表面の帯電電位を表面電位計で評価す
る。 <評価方法> 温湿度 : 20℃ 50% 回転速度:200mm/sec 印加電圧:−500V として、表面電位を測り、その平均値を記録する。 <結果>−500V(V<0)印加に対し、−480V
の表面電位が示され(表1参照)、十分必要な電位を得
ることができた。次に、このような「被帯電体の実施例
1」に対しての比較例を記載する。
Ga was used in the charger 5 in a boat. Ga is a metal having high conductivity, and is a liquid at normal temperature, and therefore has high adhesion to the member 3 to be charged. For these reasons, they are frequently used as charging electrodes. The boat is made of a resin, and an Al film is formed inside the boat to have conductivity. Al and Ga are ohmic,
Voltage is applied to Ga. The charger 5 and the charged object 3
Are arranged as shown in FIG. 1 and a voltage is applied. Thus, the charged potential on the surface of the member to be charged is evaluated by a surface voltmeter. <Evaluation method> Temperature / humidity: 20 ° C, 50% Rotation speed: 200 mm / sec Applied voltage: −500 V Measure the surface potential, and record the average value. <Result> -480V with respect to -500V (V <0) application
(See Table 1), and a sufficient necessary potential could be obtained. Next, a comparative example with respect to the “Example 1 of the member to be charged” will be described.

【0084】比較例1 「被帯電体の実施例1」と同様の方法でa−Siの被帯
電体を形成した。この場合、帯電器及び評価方法等はす
べて実施例1と同じにした。ここでは、 トラップ準位の数 1013/cm 膜厚 10ミクロン 抵抗値 1013Ωcm であった。
Comparative Example 1 An a-Si member to be charged was formed in the same manner as in "Example 1 of member to be charged". In this case, the charger and the evaluation method were all the same as in Example 1. Here, the number of trap levels was 10 13 / cm 2, the film thickness was 10 μm, and the resistance value was 10 13 Ωcm.

【0085】比較例2 「被帯電体の実施例1」と同様の方法でa−Siの被帯
電体を形成した。この場合、帯電器及び評価方法等はす
べて実施例1と同じにした。ここでは、 トラップ準位の数 1013/cm 膜厚 20ミクロン 抵抗値 1013Ωcm であった。
Comparative Example 2 An a-Si member to be charged was formed in the same manner as in "Example 1 of member to be charged". In this case, the charger and the evaluation method were all the same as in Example 1. Here, the number of trap levels was 10 13 / cm 2, the film thickness was 20 microns, and the resistance value was 10 13 Ωcm.

【0086】比較例3 「被帯電体の実施例1」と同様の方法でa−Siの被帯
電体を形成した。この場合、帯電器及び評価方法等はす
べて実施例1と同じにした。ここでは、 トラップ準位の数 1013/cm 膜厚 30ミクロン 抵抗値 1013Ωcm であった。
Comparative Example 3 An a-Si member to be charged was formed in the same manner as in "Example 1 of member to be charged". In this case, the charger and the evaluation method were all the same as in Example 1. Here, the number of trap levels was 10 13 / cm 2, the film thickness was 30 μm, and the resistance value was 10 13 Ωcm.

【0087】比較例4 「被帯電体の実施例1」と同様の方法でa−Siの被帯
電体を形成した。この場合、帯電器及び評価方法等はす
べて実施例1と同じにした。ここでは、 トラップ準位の数 1013/cm 膜厚 0.1ミクロン 抵抗値 1013Ωcm であり、この場合、膜厚が0.1ミクロンとなること
で、帯電に必要なトラップ順位の数Nは8.3*10
13/cmとなっており、請求項1を満たさなかっ
た。
Comparative Example 4 An a-Si charged body was formed in the same manner as in "Example 1 of a charged body". In this case, the charger and the evaluation method were all the same as in Example 1. Here, the number of trap levels is 10 13 / cm 2, the film thickness is 0.1 μm, and the resistance value is 10 13 Ωcm. In this case, when the film thickness is 0.1 μm, the number of trap orders required for charging is determined. N is 8.3 * 10
13 / cm 2 , which did not satisfy claim 1.

【0088】比較例5 「被帯電体の実施例1」と同様の方法でa−Siの被帯
電体を形成した。この場合、帯電器及び評価方法等はす
べて実施例1と同じにした。ここでは、 トラップ準位の数 1013/cm 膜厚 0.01ミクロン 抵抗値 1013Ωcm であり、この場合、膜厚が0.01ミクロンとなること
で、帯電に必要なトラップ順位の数Nは8.3*10
13/cmとなっており、請求項1を満たさなかっ
た。
Comparative Example 5 An a-Si charged body was formed in the same manner as in "Example 1 of a charged body". In this case, the charger and the evaluation method were all the same as in Example 1. Here, the number of trap levels is 10 13 / cm 2, the film thickness is 0.01 μm, and the resistance value is 10 13 Ωcm. In this case, when the film thickness is 0.01 μm, the number of trap orders required for charging is determined. N is 8.3 * 10
13 / cm 2 , which did not satisfy claim 1.

【0089】比較例6 「被帯電体の実施例1」と同様の方法でa−Siの被帯
電体を形成した。この場合、帯電器及び評価方法等はす
べて実施例1と同じにした。ここでは、 トラップ準位の数 1010/cm 膜厚 50ミクロン 抵抗値 1015Ωcm であり、帯電に必要なトラップ順位の数Nは4.3*1
13/cmとなっており、請求項1を満たさなかっ
た。
Comparative Example 6 An a-Si charged body was formed in the same manner as in "Example 1 of a charged body". In this case, the charger and the evaluation method were all the same as in Example 1. Here, the number of trap levels is 10 10 / cm 2, the film thickness is 50 microns, and the resistance value is 10 15 Ωcm, and the number N of trap orders required for charging is 4.3 * 1.
0 13 / cm 2 , which did not satisfy Claim 1.

【0090】比較例7 「被帯電体の実施例1」と同様の方法でa−Siの被帯
電体を形成した。この場合、帯電器及び評価方法等はす
べて実施例1と同じにした。ここでは、 トラップ準位の数 1011/cm 膜厚 50ミクロン 抵抗値 1014Ωcm であり、帯電に必要なトラップ順位の数Nは4.3*1
13/cmとなっており、請求項1を満たさなかっ
た。
Comparative Example 7 An a-Si member to be charged was formed in the same manner as in "Example 1 of member to be charged". In this case, the charger and the evaluation method were all the same as in Example 1. Here, the number of trap levels is 10 11 / cm 2, the film thickness is 50 microns, and the resistance value is 10 14 Ωcm, and the number N of trap orders required for charging is 4.3 * 1.
0 13 / cm 2 , which did not satisfy Claim 1.

【0091】比較例8 「被帯電体の実施例1」と同様の方法でa−Siの被帯
電体を形成した。この場合、帯電器及び評価方法等はす
べて実施例1と同じにした。ここでは、 トラップ準位の数 1014/cm 膜厚 50ミクロン 抵抗値 1011Ωcm であった。
Comparative Example 8 An a-Si member to be charged was formed in the same manner as in "Example 1 of member to be charged". In this case, the charger and the evaluation method were all the same as in Example 1. Here, the number of trap levels was 10 14 / cm 2, the film thickness was 50 μm, and the resistance value was 10 11 Ωcm.

【0092】比較例9 「被帯電体の実施例1」と同様の方法でa−Siの被帯
電体を形成した。この場合、帯電器及び評価方法等はす
べて実施例1と同じにした。ここでは、 トラップ準位の数 1015/cm 膜厚 50ミクロン 抵抗値 1010Ωcm であり、トラップ準位の数が多くなりホッピング伝導が
増大し、抵抗値が比較的下がる。しかし、これは、請求
項2の規定を逸脱していない。
Comparative Example 9 An a-Si member to be charged was formed in the same manner as in "Example 1 of member to be charged". In this case, the charger and the evaluation method were all the same as in Example 1. Here, the number of trap levels is 10 15 / cm 2, the film thickness is 50 microns, and the resistance value is 10 10 Ωcm. The number of trap levels increases, hopping conduction increases, and the resistance value decreases relatively. However, this does not depart from the provisions of claim 2.

【0093】比較例10 「被帯電体の実施例1」と同様の方法でa−Siの被帯
電体を形成した。この場合、帯電器及び評価方法等はす
べて実施例1と同じにした。ここでは、 トラップ準位の数 1017/cm 膜厚 50ミクロン 抵抗値 10Ωcm であり、ここでは単位体積当たりのトラップ準位の数が
多くなり(表1には体積面積当たりの値を示すが単位体
積当たりの値も同様に増加)、ホッピング伝導が増大
し、抵抗値が下がっている。これは、請求項2の規定
(請求項2のトラップ準位規制式)を逸脱している。
Comparative Example 10 An a-Si member to be charged was formed in the same manner as in "Example 1 of member to be charged". In this case, the charger and the evaluation method were all the same as in Example 1. Here, the number of trap levels is 10 17 / cm 2, the film thickness is 50 microns, and the resistance value is 10 9 Ωcm. Here, the number of trap levels per unit volume increases (Table 1 shows the values per As shown, the value per unit volume also increases), the hopping conduction increases, and the resistance value decreases. This deviates from the provisions of claim 2 (the trap level regulation formula of claim 2).

【0094】比較例11 「被帯電体の実施例1」と同様の方法でa−Siの被帯
電体を形成した。この場合、帯電器及び評価方法等はす
べて実施例1と同じにした。ここでは、 トラップ準位の数 1018/cm 膜厚 50ミクロン 抵抗値 10Ωcm であり、ここでは単位体積当たりのトラップ準位の数が
多くなり(表1には体積面積当たりの値を示すが単位体
積当たりの値も同様に増加)、ホッピング伝導が増大
し、抵抗値下がっている。これは、請求項2の規定(請
求項2のトラップ準位規制式)を逸脱している。
Comparative Example 11 An a-Si member to be charged was formed in the same manner as in "Example 1 of member to be charged". In this case, the charger and the evaluation method were all the same as in Example 1. Here, the number of trap levels is 10 18 / cm 3, the film thickness is 50 microns, and the resistance value is 10 8 Ωcm. Here, the number of trap levels per unit volume increases (Table 1 shows the values per As shown, the value per unit volume also increases), hopping conduction increases, and resistance decreases. This deviates from the provisions of claim 2 (the trap level regulation formula of claim 2).

【0095】比較例12 「被帯電体の実施例1」と同様の方法でa−Siの被帯
電体を形成した。この場合、帯電器及び評価方法等はす
べて実施例1と同じにした。ここでは、 トラップ準位の数 1013/cm 膜厚 50ミクロン 抵抗値 1013Ωcm である。ただし、本比較例では印加電圧を+500V
(V>0)として行った。トラップ準位測定でも+50
0Vとした。
Comparative Example 12 An a-Si member to be charged was formed in the same manner as in "Example 1 of member to be charged". In this case, the charger and the evaluation method were all the same as in Example 1. Here, the number of trap levels is 10 13 / cm 2, the film thickness is 50 μm, and the resistance value is 10 13 Ωcm. However, in this comparative example, the applied voltage was +500 V
(V> 0). +50 in trap level measurement
0 V was applied.

【0096】比較例13 「被帯電体の実施例1」と同様の方法でa−Siの被帯
電体を形成した。この場合、帯電器及び評価方法等はす
べて実施例1と同じにした。ここでは、 トラップ準位の数 1011/cm 膜厚 50ミクロン 抵抗値 1013Ωcm である。ただし、本比較例では印加電圧を+500V
(V>0)として行った。トラップ準位測定でも+50
0Vとした。請求項1を満たさなかった。
Comparative Example 13 An a-Si member to be charged was formed in the same manner as in "Example 1 of member to be charged". In this case, the charger and the evaluation method were all the same as in Example 1. Here, the number of trap levels is 10 11 / cm 2, the film thickness is 50 μm, and the resistance value is 10 13 Ωcm. However, in this comparative example, the applied voltage was +500 V
(V> 0). +50 in trap level measurement
0 V was applied. Claim 1 was not satisfied.

【0097】比較例14 「被帯電体の実施例1」と同様の方法でa−Siの被帯
電体を形成した。この場合、帯電器及び評価方法等はす
べて実施例1と同じにした。ここでは、 トラップ準位の数 1010/cm 膜厚 50ミクロン 抵抗値 1013Ωcm である。ただし、本比較例では印加電圧を+500V
(V>0)として行った。トラップ準位測定でも+50
0Vとした。請求項1を満たさなかった。
Comparative Example 14 An a-Si member to be charged was formed in the same manner as in "Example 1 of member to be charged". In this case, the charger and the evaluation method were all the same as in Example 1. Here, the number of trap levels is 10 10 / cm 2, the film thickness is 50 μm, and the resistance value is 10 13 Ωcm. However, in this comparative example, the applied voltage was +500 V
(V> 0). +50 in trap level measurement
0 V was applied. Claim 1 was not satisfied.

【0098】[0098]

【表1】 [Table 1]

【0099】被帯電体3の実施例1ではトラップ準位の
数の制御という観点から無機材料を選択し比較例等の実
験を行った。「被帯電体の実施例2」では有機感光体へ
の展開を考えて、高分子材料への適用を考えた。高分子
材料と無機材料とは、帯電現象に対して大きな現象論的
な相違はない。ただし、高分子材料の方がトラップ準
位、特に表面準位が多い可能性がある。そこで、表面準
位を考慮して以下のような比較実験を行い。請求項1の
結果が高分子にも当てはまることを証明した。実験の方
法としては被帯電体3の厚さを制御することで、被帯電
体3の容量成分をコントロールする。これによって、請
求項1の規定が必要であることを示す。
In Example 1 of the member 3 to be charged, an inorganic material was selected from the viewpoint of controlling the number of trap levels, and an experiment such as a comparative example was performed. In "Example 2 of Charged Member", application to a polymer material was considered in consideration of application to an organic photosensitive member. There is no major phenomenological difference between the polymer material and the inorganic material with respect to the charging phenomenon. However, there is a possibility that the polymer material has more trap levels, particularly surface levels. Therefore, the following comparative experiment was performed in consideration of the surface state. It has been proved that the results of claim 1 also apply to polymers. As a method of the experiment, the capacitance component of the charged body 3 is controlled by controlling the thickness of the charged body 3. This indicates that the provisions of claim 1 are necessary.

【0100】「被帯電体の実施例2」ではPC(ポリカー
ボネイト)を利用した。PCフィルムは金属表面に溶媒に
溶かしたPCを塗布し、乾燥硬化させることで成膜した。
膜厚は成膜方法で制御した。トラップ準位の数nは同じ
材料であれば、ほぼ同じであるとして実験を行った。本
実施例を行う際にPCのトラップ準位の数を測定した。ち
なみに先の評価方法で求めたPCにおけるトラップ準位の
数は約1.7*1014個/cm程度である。
In "Example 2 of the member to be charged", PC (polycarbonate) was used. The PC film was formed by applying a PC dissolved in a solvent to a metal surface and drying and curing the PC.
The film thickness was controlled by a film forming method. The experiment was performed on the assumption that the number n of the trap levels is almost the same if the material is the same. When performing this example, the number of trap levels of the PC was measured. Incidentally, the number of trap levels in the PC obtained by the above evaluation method is about 1.7 * 10 < 14 > / cm < 2 >.

【0101】ここで、請求項1のトラップ準位の数式
(1)について説明する。帯電に必要な単位面積当たり
の電荷数(N=Q/q)を 8*1011/cm
度と設定する。ただし、C,Vを以下の条件とした時、 Q=CV=1.3/10C :C=260pF/cm
、 V=500V、q=1.6/1019C 被帯電体厚み:10μm、誘電率ε:3*8.8/10
12(F/m)、面積S:1/10とする。これ
によって、請求項1の条件内にあるか否かを判断でき
る。
Here, the trap level expression of claim 1
(1) will be described. Per unit area required for charging
The number of charges (N = Q / q) is 8 * 1011/ Cm 2 About
Set the degree. However, when C and V are set as follows, Q = CV = 1.3 / 107C: C = 260 pF / cm
2, V = 500V, q = 1.6 / 1019C Thickness of charged body: 10 μm, dielectric constant ε: 3 * 8.8 / 10
12(F / m), area S: 1/104m2And this
It is possible to judge whether or not the condition of claim 1 is satisfied.
You.

【0102】評価システムは「被帯電体(無機)の実施
例1」で示した通りなので、ここでは割愛する。 比較例2−1 「被帯電体(有機)の実施例2」の膜厚を代える。これ
によって C=εS/d よりCが変化する。dを1ミクロンとした。本比較例で
は印加電圧を+500V(V>0)として行った。必要
なトラップ準位の数は8*1012/cmであった。 比較例2−2 「被帯電体の実施例2」における被帯電体(有機)の膜
厚を0.1ミクロンとする。本比較例では印加電圧を+5
00V(V>0)として行った。必要なトラップ準位の
数は8*1013/cmであった。 比較例2−3 「被帯電体の実施例2」における被帯電体(有機)の膜
厚を10nmとした。本比較例では印加電圧を+500V
(V>0)として行った。必要なトラップ準位の数は8
*1014/cmであり、トラップ準位の数が多くな
りホッピング伝導が増大し、抵抗値が下がる。これは請
求項2を満足していない。
The evaluation system is as described in "Example 1 of Charged Body (Inorganic)", and is omitted here. Comparative Example 2-1 The film thickness of “Example 2 of a member to be charged (organic)” was changed. This changes C from C = εS / d. d was 1 micron. In this comparative example, the applied voltage was set to +500 V (V> 0). The number of trap levels required was 8 * 10 12 / cm 2 . Comparative Example 2-2 The film thickness of the member to be charged (organic) in “Example 2 of member to be charged” is 0.1 μm. In this comparative example, the applied voltage is +5
The test was performed at 00 V (V> 0). The number of trap levels required was 8 * 10 < 13 > / cm < 2 >. Comparative Example 2-3 The film thickness of the member to be charged (organic) in “Example 2 of member to be charged” was 10 nm. In this comparative example, the applied voltage is +500 V
(V> 0). The number of trap levels required is 8
* 10 14 / cm 2 , the number of trap levels increases, hopping conduction increases, and the resistance value decreases. This does not satisfy claim 2.

【0103】[0103]

【表2】 [Table 2]

【0104】次に、「被帯電体(有機)の実施例2」に
おける被帯電体3の断面構成について説明する。この有
機感光体は図5に示すように表面から表面保護層A1、
電荷発生層A2、電荷輸送層A3、下引き層A4及び基
体A5からなる。以下に順に説明する。
Next, the cross-sectional structure of the charged body 3 in the "charged body (organic) embodiment 2" will be described. As shown in FIG. 5, the organic photoreceptor is formed from the surface to a surface protective layer A1,
It comprises a charge generation layer A2, a charge transport layer A3, an undercoat layer A4, and a substrate A5. This will be described below in order.

【0105】表面保護層A1 表面保護層A1は透明で機械強度の高いものを利用す
る。材料としては、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。本実施例では電荷発生層や電
荷輸送層で、バインダーとして用いられているポリカー
ボネイトを利用した。ポリカーボネイトは実施例2で示
したPETと類似した骨格を持っており、帯電特性的に類
似している。これは先の説明で言うトラップ準位の分布
状態が類似していることによっている。更に後述のトラ
ップ準位の評価により、請求項1及び2,3を満足する
結果を得ている。また、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、これを感光体の感光層上に塗
布形成した表面層を用いることで、膜強度が飛躍的に向
上した。
Surface Protective Layer A1 The surface protective layer A1 is transparent and has high mechanical strength. As the material, commercially available resins such as polyester, polycarbonate, polyurethane, acrylic, epoxy, silicone, alkyd, and vinyl chloride-vinyl acetate copolymer can be used. In this example, polycarbonate used as a binder in the charge generation layer and the charge transport layer was used. Polycarbonate has a skeleton similar to PET shown in Example 2 and is similar in charging characteristics. This is because the distribution states of the trap levels referred to in the above description are similar. Further, the evaluation of the trap level described later has obtained the results satisfying claims 1, 2 and 3. In addition, as a result of a study for improving the strength and the dispersibility, the use of a surface layer formed by coating this on the photosensitive layer of the photoreceptor greatly improved the film strength.

【0106】電荷発生層A2 電荷発生層A2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。CGM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。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形成
した。
Charge Generation Layer A2 The charge generation layer A2 used was of a long wavelength (780 nm) conventionally used for digital. Examples of the CGM include a squarylium dye, a metal-free phthalocyanine type, a metal phthalocyanine type, an azulenium salt color, a thiapyrylium salt, a polycyclic quinone type, a perylene type, an azo pigment type, and an azo pigment. These were put into a binder material such as polyvinyl butyral resin. These were put into a binder material such as polyvinyl butyral resin. The film thickness was about 1 to 10 microns, and was formed by spray coating.

【0107】電荷輸送層A3 本実施例の電荷輸送層A3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。膜厚は2
0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。
Charge Transporting Layer A3 For the charge transporting layer A3 of this example, 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 film thickness is 2
It was formed by dipping coating at about 0 microns.

【0108】下引き層A4 下引き層A4は感光体の帯電性を改善し、また、基体に
対する感光層の接着性や塗布性を向上することを目的と
している。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。また、カゼイン、ゼラチ
ン、ポリビニルアルコール及びエチルセルロースなども
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。
Undercoat Layer A4 The purpose of the undercoat layer A4 is to improve the chargeability of the photoreceptor and to improve the adhesiveness and coatability of the photosensitive layer to the substrate. As the material used, for example, in a single-layer configuration, polyethylene, polystyrene, acrylic resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, polyurethane, epoxy resin, polyester, melanin resin, silicone resin, polyvinyl butyral, resin such as polyimide, or a resin thereof And copolymers. 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.

【0109】基体A5 基体A5は導電性があり、機械強度高く、低製造コス
ト、膜の密着性が良いなど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、SU
S、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。
Substrate A5 The substrate A5 preferably has characteristics such as conductivity, high mechanical strength, low production cost, and good film adhesion.
Therefore, a general metal is used, for example, Al, SU
Examples include S, Fe, Ni, Cu, Mg, and Ag. In this case, Al was used. Alternatively, a metal film can be formed on an insulating material such as acrylic to be used as a substitute.

【0110】[2]帯電器5、について[2−A]乃至
[2−H]の各実施例を順に説明する。 [2−A]帯電器の実施例1 「帯電器の実施例1」としてのローラ帯電器5aは、図
2、図3に示すように、ローラ型であり、画像形成装置
としての複写機1aの被帯電体に電圧を印加する機能を
有し、導電性の円筒基体20とその外周を覆う弾性体か
らなる導電性弾性体21と表面のCNT(カーボンナノ
チューブ)含有の中抵抗層22からなる積層構成を採
る。 ローラ帯電器5aの基体を説明する。
[2] Regarding the charger 5, the embodiments [2-A] to [2-H] will be described in order. [2-A] Example 1 of Charger The roller charger 5a as “Example 1 of the charger” is a roller type as shown in FIGS. 2 and 3, and is a copying machine 1a as an image forming apparatus. And has a function of applying a voltage to the member to be charged. Adopt a laminated configuration. The base of the roller charger 5a will be described.

【0111】円筒基体20である導電性基体はAl、S
US、Feなどの金属導体や、もしくはアクリル樹脂、
プラスチック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1/10Ωcm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。今回は製造工程の製造コスト等からアルミを採用し
た。アルミを20mmΦで厚み2mmの円筒状に加工し
た後、表面を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をつける。この上に図3
に見られるように厚みが5mmの導電性弾性体21をつ
ける。
The conductive substrate which is the cylindrical substrate 20 is made of Al, S
US, Fe and other metal conductors or acrylic resin,
It is preferable that a conductor film is formed on the surface of a plastic insulator. If the volume resistance is 1/10 2 Ωcm or less, resins and rubbers containing various conductive agents can be used. This time, aluminum was adopted because of the manufacturing costs of the manufacturing process. After processing aluminum into a cylindrical shape having a thickness of 2 mm and a diameter of 20 mm, the surface is roughened to the order of 0.1 mm with a grinder so as to improve adhesion. Figure 3 on this
, A conductive elastic body 21 having a thickness of 5 mm is attached.

【0112】基体樹脂を説明する。導電性弾性体21
は弾性を有する母材に導電性の粒子を分散したものであ
る。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。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。分散
した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。図3の導電性弾性体21は導電性粒子としてカー
ボンブラックを採用した。
The base resin will be described. Conductive elastic body 21
Is obtained by dispersing conductive particles in a base material having elasticity. 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 suitable for the base material. 6, polyamides such as nylon 6,6, nylon 6-nylon 6,6 copolymer, nylon 6,6-nylon 6,10 copolymer, and alkoxymethylated nylon such as methoxymethylated nylon; Modified products, silicone resins, acetal resins such as polyvinyl butyral, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymers, ionomers and the like can also be used. Examples of the rubber include 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, and silicone rubber. , Urethane rubber, acrylic rubber and the like are preferable. This time, we adopted silicone resin. As 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. In addition, nonionic, anionic, and cationic types can be used. Alternatively, an amphoteric or other organic conductive agent or an organic tin-based conductive agent can 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. The conductive elastic body 21 of FIG. 3 employs carbon black as conductive particles.

【0113】この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、
冷却することで所望の形状の固体を得ることができる。
この様に得られたものは、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。 このように形成された導電性弾性体21の表面を覆う
表面樹脂を説明する。
This carbon black is dispersed in a heat-melted silicone resin of a base material.
By cooling, a solid having a desired shape can be obtained.
The conductivity of the material thus obtained can be appropriately adjusted depending on the material ratio. This time, the resistance was adjusted to about 10Ωcm. The surface resin that covers the surface of the conductive elastic body 21 formed as described above will be described.

【0114】表面樹脂は、CNT(カーボンナノチュー
ブ)を含有した中抵抗の層22を1層成膜し、表面に突
起状の形状を形成する。上記導電性弾性体上に設けられ
る中抵抗の膜としては、導電剤の配合と層厚により適当
な抵抗値を有する様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(P
TFE・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。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(感光体)3や帯電ローラ5a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に比べ、小さくなるよう
に調整する。なお、、中抵抗層22の抵抗値は、1x1
0 〜1x1010Ωcm、特に1x10〜1x10Ω
cmのものである。この樹脂の中にCNTを含有する。こ
のCNTもフィラーとして作用することから、このCNTとカ
ーボンブラックによって抵抗を制御した。CNTの濃度は
10wt%、カーボンブラックは5wt%程度で所望の
抵抗値を得た。
As the surface resin, a single layer 22 of medium resistance containing CNTs (carbon nanotubes) is formed to form a projection on the surface. As the medium-resistance film provided on the conductive elastic body, 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 in addition to these, a fluorine-based resin or rubber such as polyvinylidene fluoride (PVDF),
Polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (P
TFE / HFP), perfluoroalkoxy-based fluororesins and the like are preferably used. In particular, when these fluorine-based resins and rubbers are used, they are inactive and have a small coefficient of friction, so that there is a great merit in terms of the life of the charged member (photosensitive member) 3 and the charging roller 5a. This time, PVDF was adopted.
The mechanical strength of PVDF is adjusted so as to be smaller than that of the member to be charged. Note that the resistance value of the medium resistance layer 22 is 1 × 1
0 to 1 × 10 10 Ωcm, especially 1 × 10 6 to 1 × 10 7 Ω
cm. This resin contains CNT. Since this CNT also acts as a filler, the resistance was controlled by the CNT and carbon black. A desired resistance value was obtained at a CNT concentration of about 10 wt% and carbon black of about 5 wt%.

【0115】この抵抗制御には以下のようにピンホール
対策としての計算をもとにした。 <計算>ピンホール面積と帯電面積の比=1:10
(但し、ピンホール面積100μm、帯電面積2*
300mm)(つまり図4の等価回路で「Rb’=Rb
*10」とする。) ショートによる影響を1割減で抑えたいのならば、10
*(Rb+Rc+Ropc)=Rb’とすれば良い。 「Rb’=Rb*10」を代入してRb+Rc+Ro
pc=Rb*10 Ropc=Rb*10 OPC体積抵抗率1012Ωcm(暗抵抗)、厚さ50
ミクロンとして Rb=5*10Ωcm(厚さ1mm程度) なお、このピンホール対策を施した帯電器の他の実施例
を帯電器の実施例4〜6として後述する。
This resistance control is based on a calculation as a measure against pinholes as follows. <Calculation> Ratio of pinhole area to charged area = 1: 10
5 (however, the pinhole area is 100 μm 2 , the charging area is 2 *
300 mm) (that is, “Rb ′ = Rb
* 10 5 ". 10) If you want to reduce the effects of short circuits by 10%,
* (Rb + Rc + Ropc) = Rb ′. By substituting “Rb ′ = Rb * 10 5 ”, Rb + Rc + Ro
pc = Rb * 10 4 Ropc = Rb * 10 4 OPC volume resistivity 10 12 Ωcm (dark resistance), thickness 50
Rb = 5 * 10 < 6 > [Omega] cm (approximately 1 mm in thickness) In addition, other embodiments of the charger that take measures against the pinhole will be described later as embodiments 4 to 6 of the charger.

【0116】表面部材(導電性弾性体の表面を覆う表
面樹脂)に必要な特性を説明する。本実施例での表面部
剤には微少突起物を用いた。微少突起とは基体樹脂の表
面もしくはその内部によって強固に固定されている極細
い線を指している。この微少突起によって接触確率を向
上させることをねらっている。この微少突起は帯電を施
す時に、直接被帯電体(感光体)3に触れ、もしくは空
中を介して、電荷の授受を行う。主な電荷の授受は接触
して、電荷を注入すると考えている。そのため、できる
だけ頻度が高く接触することが望まれる。また非接触に
おける電界放出も同時に起きていると考えている。この
場合、できる限り短い距離で、微少突起と被帯電体とが
対面することが望まれる。これによって効率よく電荷を
被帯電体に送り出すことができる。
The characteristics required for the surface member (surface resin covering the surface of the conductive elastic body) will be described. Fine protrusions were used as the surface agent in this example. The microprojection refers to an extremely thin line firmly fixed by the surface of or inside the base resin. The aim is to improve the contact probability by these minute projections. The microprojections directly transfer or receive electric charges to or from the charged member (photosensitive member) 3 when charging is performed. It is thought that the transfer of the main charge is in contact and the charge is injected. Therefore, it is desired that the contact be made as frequently as possible. It is also believed that non-contact field emission is occurring at the same time. In this case, it is desired that the minute projection and the member to be charged face each other at a distance as short as possible. As a result, charges can be efficiently sent to the member to be charged.

【0117】微少突起は被帯電体3に直接触れることが
あることから、できるだけ摩擦の少ない材質が望まれ
る。通常接触帯電器の場合、被帯電体3より柔らかい材
質で表面を加工し、できるだけ被帯電体を傷つけないよ
うに工夫している。実機に良く使われるている有機系の
被帯電体は特に表面が柔らかく、このような配慮は重要
である。特に近年、高精細化を実現する感光体層の薄膜
化が進んでいる。現在は数十ミクロン程度の膜厚である
が、今後数ミクロンになるのは必至である。また、現在
のクリーニングブレードにより削れる厚さがやはり数ミ
クロンといわれ、今後このような機能をも変える必要が
ある。また、市場からは感光体の高寿命化が要求されて
おり、この帯電器による感光体へのダメージを低減する
機能への要求は高くなっている。
Since the minute projections may come into direct contact with the member to be charged 3, a material having as little friction as possible is desired. In the case of a normal contact charger, the surface is processed with a material softer than the member to be charged 3 so that the member to be charged is not damaged as much as possible. The surface of an organic charging member often used in actual machines is particularly soft, and such consideration is important. In particular, in recent years, photoreceptor layers for achieving higher definition have been made thinner. At present, the thickness is about several tens of microns, but it is inevitable that the thickness will be several microns in the future. In addition, the thickness that can be cut by the current cleaning blade is also said to be several microns, and it is necessary to change such a function in the future. In addition, the market demands a longer life of the photoconductor, and a demand for a function of reducing damage to the photoconductor by the charger has been increased.

【0118】このように感光体(被帯電体)3(図5参
照)にダメージを与えないように、帯電器5a側に潤滑
性を持たせる必要がある。通常の潤滑剤はオイルなどの
液体状のものが多く、感光体3においてもシリコーンオ
イルなどを利用した定着プロセスなどは有名である。本
プロセスでも、帯電器と感光体間にオイルなどの液体状
のものを利用することは不可能ではない。しかし、オイ
ルが感光体側に残ることによって起きる画像流れ、帯電
不良、露光不良、転写不良などが考えられる。そこで、
本発明では帯電器側に固体潤滑性を持たせることとし
た。この固体潤滑剤としてはグラファイトやMoS2、
テフロン(登録商標)などで見られる層状の効果でも構
わない。層状の潤滑性のメカニズムは全てが明らかにな
ったとは言い難いが、このような層状の効果によるもの
でも感光体に対する悪影響はない。微少突起も被帯電体
3に直接触れることから、その材質として潤滑性を有し
たものが望まれる。
In order to prevent the photosensitive member (charged member) 3 (see FIG. 5) from being damaged as described above, it is necessary to provide lubrication to the charger 5a side. Many ordinary lubricants are liquids such as oils, and the photoreceptor 3 is well known for a fixing process using silicone oil or the like. In this process, it is not impossible to use a liquid material such as oil between the charger and the photoconductor. However, image deletion, charging failure, exposure failure, transfer failure, and the like caused by the oil remaining on the photoconductor side are considered. Therefore,
In the present invention, the charger is provided with solid lubricity. As this solid lubricant, graphite, MoS2,
A layered effect such as Teflon (registered trademark) may be used. Although it is hard to say that the layered lubricating mechanism has been completely clarified, even such a layered effect has no adverse effect on the photoreceptor. Since the minute projections also directly touch the member 3 to be charged, a material having lubricity is desired.

【0119】CNT(カーボンナノチューブ)はグラフ
ァイト同様に潤滑性を有することが期待される。先の報
告では、理論計算ではあるが、ナノオーダーで起きる現
象により、転がり摩擦より、滑り摩擦のほうが小さいと
いう報告もある。当帯電器に用いる固体潤滑剤の場合、
転がり現象を用いる訳にはいかない。つまり、滑り摩擦
が起きることは避けることができないが、このように、
微少突起をより細くすることで、このような潤滑性を増
強できる可能性を示している。つまり、微少突起を細く
することは接触面積を稼ぐだけではなく、摩擦係数を下
げることが可能であることをも示している。
CNTs (carbon nanotubes) are expected to have lubricity like graphite. In previous reports, although it is theoretical calculation, there is also a report that sliding friction is smaller than rolling friction due to phenomena that occur on the nano order. For solid lubricants used in this charger,
We cannot use the rolling phenomenon. In other words, sliding friction cannot be avoided, but in this way,
The possibility that such lubricity can be enhanced by making the fine projections thinner is shown. In other words, it is shown that making the fine projections thin not only increases the contact area but also reduces the friction coefficient.

【0120】微少突起には帯電する時に電荷を流すため
の導電性が必要である。帯電器トータルの抵抗値は先に
示した式にも現れているがより小さい方が帯電能力の向
上からは好ましい。また、ピンホールに対する対抗策と
して、帯電器側の抵抗値を上げる必要がある。これは先
に述べたように、被帯電体に近い側、微少突起でのコン
トロールがより望ましい。しかし、今回、このコントロ
ールは固定樹脂によって行い、微少突起はできるだけ抵
抗を小さくするように設計した。電界放出においては、
微少突起物として、先端ができるだけ鋭利に尖ってお
り、表面の仕事関数は小さいほうが望まれる。また、本
発明は大気中で用いることから、酸化膜などによる仕事
関数の増大は大きな問題となる。例えば、抵抗値の低く
安価なAlなどの金属では、通常最表面には金属酸化物
ができることが知られており、本発明には採用しがた
い。
[0120] The minute projections need to have conductivity for flowing electric charges when charged. Although the total resistance value of the charger also appears in the above equation, a smaller value is preferable from the viewpoint of improving the charging ability. Also, as a countermeasure against pinholes, it is necessary to increase the resistance value on the charger side. As described above, it is more desirable to control the micro projections on the side close to the member to be charged. However, this time, this control was carried out with a fixing resin, and the microprojections were designed to minimize the resistance. In field emission,
It is desirable that the tip is as sharp as possible and the work function of the surface is small as the minute projection. Further, since the present invention is used in the atmosphere, an increase in work function due to an oxide film or the like poses a serious problem. For example, it is known that a metal oxide such as Al, which has a low resistance value and is inexpensive, is usually formed on the outermost surface.

【0121】細いほうが良いことを先に述べたが、この
細さへの要求と強度に対する要求とはトレードオフの関
係になるかもしれない。この関係においても十分な細さ
と強度を兼ね備えた材料を探し出すことが非常に重要で
ある。微少突起を構成する材料として、必要な要素とし
て製造コストがある。極細い材料としてはいくつか研究
レベルで考えられているが、実際に本発明で用いるよう
な生産レベルに達している材料は少ない。しかし、本発
明では通常のコロナ帯電器などの代用を考えると、同レ
ベルのコストパフォーマンスが望まれる。
As mentioned earlier, thinner is better, but there is a possibility that there is a trade-off between the demand for fineness and the demand for strength. In this connection, it is very important to find a material having both sufficient thinness and strength. As a material constituting the microprojections, a necessary factor is a manufacturing cost. Although some ultrafine materials are considered at the research level, few materials have actually reached the production level used in the present invention. However, in the present invention, the same level of cost performance is desired in consideration of a substitute for a normal corona charger or the like.

【0122】以上に示してきたように、微少突起に対す
る要求として、(a)細さ(ナノオーダー)、(b)導
電性、(c)耐摩擦性(機械的強度)、(d)可撓性、
(e)化学的安定性、(f)コスト、(g)潤滑性、を
兼ね備える材料が必要である。このような条件をいくつ
か満たす材料には金属製のウィスカーやWS2のナノチ
ューブやCBのナノチューブなどさまざまなものが考え
られる。しかし、全ての面でバランス良く、このような
特性を持っているものはCNTだと思われる。
As described above, the requirements for the fine projections include (a) fineness (nano order), (b) conductivity, (c) friction resistance (mechanical strength), and (d) flexibility. sex,
A material having both (e) chemical stability, (f) cost, and (g) lubricity is required. Various materials such as metal whiskers, WS2 nanotubes, and CB nanotubes can be considered as materials satisfying some of these conditions. However, it is considered that CNT is well balanced in all aspects and has such characteristics.

【0123】ここで帯電器5aに用いるCNT(カー
ボンナノチューブ)について説明する。帯電器5aの表
面部材はその加工の優位性から樹脂、ゴムなどを用いる
のが一般的である。本発明でもそのような優位性を必要
とすることから、そのような部材が望まれる。また、微
少突起は被帯電体3に接触するなど、機械的摩擦に耐性
があることが望まれる。そのような要請からCNT(カ
ーボンナノチューブ)を利用することが最適である。
Here, CNT (carbon nanotube) used for the charger 5a will be described. In general, resin, rubber, or the like is used for the surface member of the charger 5a because of its superior processing. Since such an advantage is also required in the present invention, such a member is desired. Further, it is desired that the minute projections have resistance to mechanical friction such as contact with the member to be charged 3. From such a demand, it is optimal to use CNT (carbon nanotube).

【0124】CNTはその名の通り、ナノオーダーの径
をもち、かつミクロンオーダーの長さを持つことで知ら
れ、近年1991年NEC基礎研究所の飯島澄男氏によ
って発見された。材質はカーボンのグラファイト層をシ
ームレスに筒状にしたもので、その層も単層から数百層
の多層まで様々な種類がある。また、先端はカーボンの
5員環などを含んで閉管しているものや、そのまま開管
しているものと様々である。その生成方法は、当初、ア
ーク放電法によるものであったが、より高効率の金属触
媒を用いたCVD法やレーザーアブレーション法などに
よって、大量に作られれるようになり、身近な材料にな
りつつある。
As its name suggests, CNT is known to have a nano-order diameter and a micron-order length, and was recently discovered in 1991 by Sumio Iijima of the NEC Research Laboratory. The material is made of a carbon graphite layer that is seamlessly formed into a cylindrical shape, and the layer also has various types from a single layer to several hundred layers. Further, there are various types, such as a closed end including a five-membered ring of carbon or the like, and an open end as it is. Initially, its production method was based on the arc discharge method, but it has been made in large quantities by the CVD method or laser ablation method using a more efficient metal catalyst, and it has become a familiar material. is there.

【0125】基礎物性に対する研究もその特異な形状か
ら発見当初より精力的になされ、特にその電気的特性が
金属的であったり、半導体的であったりすることは、第
一原理計算から予想された。その他にもその機械強度が
非常に高いことや鋭利に屈曲しても破断せずに元に戻る
ことなど、サイズが小さく評価が困難であるにも関わら
ず、様々なことが判ってきた。また、表面がグラファイ
ト層で形成されていることから、非常に化学的に安定で
あることが知られる。その反面、エポキシ樹脂に等には
適当に分散し、その界面での密着性はかなり高く、硬く
固定できようになってきている。このため、ナノサイズ
ではあるが樹脂に埋め込むなどして、ハンドリングなど
も容易にできるようになってきている。また、その材料
がグラファイトに近いことから固体潤滑剤としてのポテ
ンシャルをも持ち合わせている。その上、先の報告では
ナノオーダーでの摩擦係数は転がり摩擦より滑り摩擦の
方が小さいというものもある。まだ、カーボンナノチュ
ーブの潤滑性については多くの報告はなされていない
が、潤滑剤としてのポテンシャルは高いことが期待され
ている。
Research on basic physical properties has also been made vigorously since the discovery since its discovery of its unique shape. In particular, it was expected from first-principles calculations that its electrical properties were metallic or semiconductive. . In addition, various things have been found in spite of its small size and difficult evaluation, such as its extremely high mechanical strength and its ability to return to its original state without breaking even when bent sharply. Further, since the surface is formed of a graphite layer, it is known that the surface is very chemically stable. On the other hand, they are appropriately dispersed in an epoxy resin or the like, and have very high adhesion at the interface, so that they can be fixed firmly. For this reason, handling, etc., has become easy, for example, by embedding in a resin although it is nano-sized. In addition, since the material is close to graphite, it has a potential as a solid lubricant. In addition, some previous reports indicate that the friction coefficient on the nano order is smaller for sliding friction than for rolling friction. Although many reports have not yet been made on the lubricity of carbon nanotubes, their potential as lubricants is expected to be high.

【0126】応用面ではそのアスペクトの大きさと導電
性から、高い不平等電界を生成することができ、フィー
ルドエミッション型ディスプレーの電界放出源として注
目されている。また、その表面性の高さから、従来活性
炭などが用いられていた電池の電極や、ガス吸着物質と
しても注目を集めている。機械強度を利用した例として
は、樹脂強化のために樹脂に分散させたり(O.Lou
rie A.P.L.73(1998)3527)、ミ
クロ世界でのアクチュエータへの応用の報告(Ray
H. Baughman SCIENCE 284
(1999)1340)がされている。
On the application side, a high non-uniform electric field can be generated due to the size of the aspect and the conductivity, and it is attracting attention as a field emission source of a field emission type display. In addition, due to its high surface properties, it has also attracted attention as an electrode of a battery in which activated carbon or the like has been used and a gas adsorbing substance. Examples of using mechanical strength include dispersing the resin in a resin to strengthen the resin (O. Lou
rie A. P. L. 73 (1998) 3527), a report on application to actuators in the micro world (Ray)
H. Baughman SCIENCE 284
(1999) 1340).

【0127】以上、述べてきたようにカーボンナノチュ
ーブは先の微少突起に対する要件を概ね満たしており、
本発明ではこの材料が最適であると考えている。しか
し、本発明では上の要件をすべてクリアしなければなら
ないわけではないので、カーボンナノチューブに限ら
ず、その他の炭素繊維、WSナノチューブ、CBナノチ
ューブ、SiCナノチューブ、金属ウィスカー、などの
極細い繊維であれば、適用することができる。
As described above, the carbon nanotube almost satisfies the requirements for the above-described microprojections.
The present invention considers this material to be optimal. However, not all of the above requirements have to be satisfied in the present invention. If applicable.

【0128】CNT製造方法について説明する。CN
Tを用いた帯電器の製造方法としては以下のような方法
が考えられる。 (a)樹脂分散型 (b)電気泳動式植毛型 (c)CVDによる表面成長型 なおCNTの生成法、接合法については特開2000−
347478号公報の実施例に詳細が記述されている。
[0128] The CNT manufacturing method will be described. CN
The following method can be considered as a method for manufacturing a charger using T. (A) Resin dispersion type (b) Electrophoretic flocking type (c) Surface growth type by CVD
Details are described in Examples of 347478.

【0129】CNTはアーク放電法及びCVD法などで
合成できることは先に述べた。今回はアーク放電法によ
って形成したものを用いた(Bukky−USA製)。
これを乳鉢などで適当に粉砕し、先のブラシ素材である
ナイロン溶液に混ぜ込ませる。この時にナイロンはドー
ピングによって抵抗値を制御しておく。CNTの濃度は
10wt%程度になるように混ぜた。これは突出密度と
ナイロンブラシ強度とのトレードオフによって調節して
いる。このように混ぜ合わせたナイロン樹脂を噴出法に
よって繊維化する。この時にナイロン繊維の直径は15
ミクロン程度に制御した。この後、パイルによってブラ
シ化する。一本一本のブラシは固定布によって、固定化
される。この時の密度は120本/mmとした。長さ
は2mm程度とする。この状態で、ブラシを酸素プラズ
マに暴露する。酸素プラズマはナイロン樹脂を酸化させ
る。CNTも若干酸化するが、その速度が大きく異なる
ことで、選択的にエッチングできる。このプラズマ暴露
を30分ほど施し、ブラシ径を15ミクロンから10ミ
クロン程度まで細線化する。この時、CNTがブラシ表
面から微少突起として露出することになる。この密度は
1本/μm程度となる。突出長さは1μm(ミクロ
ン)程度である。この後に、このブラシ布を基体に固定
することで完成する。
It has been described above that CNTs can be synthesized by an arc discharge method, a CVD method, or the like. This time, the one formed by the arc discharge method was used (manufactured by Bukky-USA).
This is crushed appropriately in a mortar or the like, and mixed with the nylon solution as the brush material. At this time, the resistance value of nylon is controlled by doping. The CNTs were mixed so that the concentration became about 10 wt%. This is controlled by a trade-off between the protrusion density and the strength of the nylon brush. The nylon resin mixed in this way is formed into fibers by a jetting method. At this time, the diameter of the nylon fiber is 15
It was controlled to about a micron. After that, it is brushed with a pile. Each brush is fixed by a fixing cloth. The density at this time was 120 lines / mm 2 . The length is about 2 mm. In this state, the brush is exposed to oxygen plasma. The oxygen plasma oxidizes the nylon resin. Although the CNTs are slightly oxidized, the CNTs can be selectively etched because of their greatly different rates. This plasma exposure is performed for about 30 minutes, and the brush diameter is reduced from 15 microns to about 10 microns. At this time, the CNTs are exposed as minute projections from the brush surface. This density is about 1 wire / μm 2 . The protrusion length is about 1 μm (micron). Thereafter, the brush cloth is fixed to the substrate to complete the brush cloth.

【0130】ローラ帯電器5aの研磨工程を行うクリ
ーナーを説明する。図2に2点鎖線で示すように、ロー
ラ帯電器5aに設置されるクリーナー19の役割はロー
ラ帯電器5aの表面を常に研磨し、表面を適当なラフネ
スに維持し、かつ表面から新鮮なCNTを突出することで
ある。このため、先に述べた研磨工程をこのクリーナー
19で施せるようにする。クリーナー19は機械強度が
高く、常に適当な突起状態を維持できる部材を用いる。
その用途にはAl、SUS、Fe、などの金属または合
金か、もしくはアクリルやエポキシなど機械強度が高い
樹脂、シリカやガラスその他の酸化物など無機物が適し
ている。今回はSUSを用いた。このクリーナー19も
ローラー状になっており、SUS表面に帯電器の樹脂が
付着した時に取り外せるようにしてある。SUSの表面
はミクロンオーダーのラフネスを設けており、このSU
Sがローラー帯電器5aとは異なる回転スピードで接触
することで帯電器のローラー表面を研磨する。押し圧を
調節することで、その削れ量を制御でき、ローラーの厚
さが1mm程度であるから、500*10枚程度の寿
命を持たせるために、1nm/回転程度になるように調
節した。
The cleaner for performing the polishing step of the roller charger 5a will be described. As shown by a two-dot chain line in FIG. 2, the role of the cleaner 19 installed in the roller charger 5a is to constantly polish the surface of the roller charger 5a, maintain the surface at an appropriate roughness, and to obtain fresh CNT from the surface. Is to protrude. Therefore, the above-mentioned polishing step can be performed by the cleaner 19. As the cleaner 19, a member having high mechanical strength and capable of always maintaining an appropriate projection state is used.
Metals or alloys such as Al, SUS, Fe, etc., resins having high mechanical strength such as acryl and epoxy, and inorganic substances such as silica, glass and other oxides are suitable for the use. This time, SUS was used. The cleaner 19 is also in the form of a roller, and can be removed when the resin of the charger adheres to the SUS surface. The surface of SUS has roughness on the order of microns, and this SU
S contacts the roller charger 5a at a different rotation speed to polish the roller surface of the charger. By adjusting the pressing pressure, the shaving amount can be controlled, and since the thickness of the roller is about 1 mm, the roller is adjusted to about 1 nm / rotation in order to have a life of about 500 * 10 3 sheets. .

【0131】上述のローラ帯電器5aの駆動方法を説
明する。動作方法は通常のローラー帯電器5aに準ず
る。電圧はDCとして、その印加電圧は300Vとし
た。この値により、請求項2は満足している。このた
め、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などで調べること
ができる。感光体の回転速度は60cpmに対応できる
ように設計した。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。 [2−B]帯電器の実施例2 図2の複写機1aの帯電器5a(実施例1)はローラ帯
電器5aであったが、これに代えて「帯電器の実施例
2」としてブレード形式を採用しても良い。図6のブレ
ード形状のブレード帯電器5bは、図2の複写機1aの
帯電器5aに代えて採用される。図12(a)、(b)
に示すように、ローラ帯電器5aの接触面積s1に比べ
表面で滑ることで、接触面積s2を増大させることがで
きる。このブレード形状部位外は図2のローラ帯電器5
aで述べたとほぼ同じ構成を採り、各部材も同様で良
い。ニップnpは2mmになるように設計し、抵抗値、
厚み、表面ラフネスなども図2のローラ帯電器5aに準
ずる。ローラ帯電器5aと同様にブレード表面にはCN
Tが突出しているように加工した。
The driving method of the roller charger 5a will be described. The operation method is based on the ordinary roller charger 5a. The voltage was DC and the applied voltage was 300V. Claim 2 satisfies this value. Therefore, 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 photoreceptor was designed to be compatible with 60 cpm. In this embodiment, satisfactory charging ability was obtained even at this speed. [2-B] Second Embodiment of Charger The charger 5a (Example 1) of the copying machine 1a shown in FIG. 2 was a roller charger 5a. A format may be adopted. The blade-shaped blade charger 5b of FIG. 6 is employed in place of the charger 5a of the copying machine 1a of FIG. FIGS. 12A and 12B
As shown in (2), the contact area s2 can be increased by sliding on the surface as compared with the contact area s1 of the roller charger 5a. Outside the blade-shaped portion, the roller charger 5 of FIG.
It has almost the same configuration as described in a, and each member may be the same. The nip np is designed to be 2 mm, and the resistance value,
The thickness, surface roughness, and the like are the same as those of the roller charger 5a in FIG. As with the roller charger 5a, the surface of the blade has CN
It processed so that T might protrude.

【0132】[2−C]帯電器の実施例3 図2の帯電器はローラー帯電器5aであったが、これに
代えて「帯電器の実施例3」としてブラシ型を採用して
も良い。ブラシ型帯電器5cの基本構成を図7、8、9
に示す。ブラシ型帯電器5cはブラシを固定する基体2
2とブラシ23及びそのブラシに固定化されているCN
T24(図8参照)からなる。それぞれの部分は他の帯
電器でも必要な共通の要素であるから、はじめにそれら
の要素について説明する。
[2-C] Third Embodiment of Charger Although the charger of FIG. 2 is the roller charger 5a, a brush type may be adopted as “third embodiment of the charger” instead. . The basic structure of the brush type charger 5c is shown in FIGS.
Shown in The brush-type charger 5c is a base 2 for fixing a brush.
2, brush 23 and CN fixed to the brush
T24 (see FIG. 8). Since each part is a common element required for other chargers, these elements will be described first.

【0133】ブラシ型帯電器5cの基体22を説明す
る。基体22の機能は、導電性で電流を流し、かつブラ
シを均一に強硬に固定することである。また、基体と被
帯電体3の間にはある一定の圧力がかけられ、これによ
って、ブラシ23は被帯電体3に接触している部分でそ
の弾性を持って曲がり、規定の押し圧になるようにてい
る。この圧力も被帯電体の長手方向に均一になるように
する必要がある。基体は長手方向の末端2点で支持され
ていることから、その支持されている点とそこから離れ
た位置での押し圧が大きく変わらないように、基体22
自体の機械強度がある程度必要となる。
The base 22 of the brush type charger 5c will be described. The function of the base 22 is to conduct the electric current with conductivity and to fix the brush uniformly and hardly. In addition, a certain pressure is applied between the base and the member to be charged 3, whereby the brush 23 bends with its elasticity at a portion in contact with the member to be charged 3, and a predetermined pressure is applied. Like that. This pressure also needs to be uniform in the longitudinal direction of the member to be charged. Since the base is supported at the two end points in the longitudinal direction, the base 22 is pressed so that the pressing pressure at the supported point and at a position distant therefrom does not change significantly.
Some mechanical strength of itself is required.

【0134】図8に示すように、基体22には、導電性
及び強度が必要なことから、樹脂層221に機械強度と
固定層222による導電性と機能分離した形の構成をと
った。樹脂を選んだ理由は適当な強度を得られ、かつ軽
量で安価であり、複写機1の筐体にも用いられ、リサイ
クルの観点などから考えても、メリットがあると判断し
たからである。樹脂の材料はそのような観点から見て
も、PC、ABSなどリサイクルしやすいように、複写
機の筐体などと同様の材料が好まれる。また、その必要
な強度及び軽量化から、その形状は工夫した。ただし、
このような樹脂に限ることなく、機械強度や、コストの
面からSUS、鉄、その他金属、合金、樹脂などとの複
合材料なども、基体材料としては様々なものが利用でき
る。
As shown in FIG. 8, since the substrate 22 needs to have conductivity and strength, the resin layer 221 has a structure in which the mechanical strength and the conductivity of the fixed layer 222 are separated from the function. The reason why the resin was selected was that it was determined that there was a merit from the viewpoint of recycling, because it was possible to obtain appropriate strength, to be lightweight and inexpensive, to be used for the casing of the copying machine 1 and the like. From such a viewpoint, it is preferable to use the same resin material as that of the housing of the copier, for example, from the viewpoint of ease of recycling such as PC and ABS. The shape was devised from the required strength and weight reduction. However,
Not limited to such resins, various materials can be used as the base material, such as SUS, iron, and other composite materials with metals, alloys, resins, and the like in terms of mechanical strength and cost.

【0135】この基体22の下側(被帯電体3側)には
導電性があり、かつブラシを固定することができる固定
層222を形成する。樹脂基体221との密着性が必要
であるため、樹脂基体の接着表面は適当に荒らしたよう
に形成した。固定層222の長手方向の末端からオーミ
ックコンタクトをとり、配線を繋ぐ。配線は固定層22
2の両端からとり、できるだけ固定層222による電圧
低下の影響が帯電状態にでないように工夫した。配線に
よって、被帯電体3と固定層222との間に電圧が印加
できるようになる。固定層の材料はその製造方法からく
る制約で決められているところが大きい。ブラシ23と
の接触がオーミックでありできるだけ接触抵抗を下げら
れようにする。そのため、今回はブラシ23に用いられ
ている、導電性樹脂を塗布することによって用いた。た
だし、この固定層は導電性があり、ブラシを固定できれ
ば、AlやCu、Au、Inなどの低融点金属、その他
導電性樹脂なども利用することができる。
On the lower side of the substrate 22 (on the side of the member 3 to be charged), a fixing layer 222 having conductivity and capable of fixing a brush is formed. Since adhesion to the resin substrate 221 is required, the bonding surface of the resin substrate was formed so as to be appropriately roughened. An ohmic contact is made from the longitudinal end of the fixed layer 222 to connect the wiring. Wiring is fixed layer 22
2 from both ends, it was devised so that the effect of the voltage drop by the fixed layer 222 is not in the charged state as much as possible. The wiring makes it possible to apply a voltage between the charged object 3 and the fixed layer 222. The material of the fixed layer is largely determined by the constraints of the manufacturing method. The contact with the brush 23 is ohmic so that the contact resistance can be reduced as much as possible. Therefore, this time, the conductive resin used for the brush 23 was used by applying. However, this fixing layer has conductivity, and if the brush can be fixed, a low-melting-point metal such as Al, Cu, Au, or In, or another conductive resin can also be used.

【0136】ブラシ型帯電器5cのブラシを説明する。
ブラシ23は基体22に固定され、また、その先端にお
いて微少突起を固定し、かつ基体と被帯電体との間にか
かる応力をその弾性によって支持しなければならない。
ブラシが機能している状態を図7にイメージとして示し
ているが、応力によって適当に撓る必要がある。これに
よって、被帯電体と微少突起との距離ができるだけ短か
くなるように調節できる。この場合、ブラシは被帯電体
に1部接し、その応力を支持していればよく、ブラシが
被帯電体と積極的に大きな面積を接している必要はな
い。接触面積が大きくなれば、それだけ接触抵抗を低減
でき、注入による帯電能力が向上する。電界放出など非
接触型の帯電現象はその空間ギャップにより大きく影響
するので、できるだけ微少突起と被帯電体との距離は短
い方がよい。そのために先に示した図7のようにブラシ
23は撓っていることが必要である。ブラシ23が上述
のように撓るために、押し圧とブラシ23の密度及びブ
ラシの強度(弾性力)を最適化する必要がある。また、
その機械強度は被帯電体3を削らないように調節する必
要がある。ブラシの弾性はその長さ、細さ、材質など決
められる。今回はナイロンを用いた。この他にも繊維形
状にし易いものであれば、PET、PES、弾性のある
エポキシ樹脂、ポリビニルアルコール、塩化ビニル系、
などが適当だと考えらる。また、このような材質に限ら
ず、本発明の帯電器5cは形成することができる。
The brush of the brush charger 5c will be described.
The brush 23 must be fixed to the base 22, fix the microprojections at the tip thereof, and support the stress applied between the base and the member to be charged by its elasticity.
The state in which the brush is functioning is shown in FIG. 7 as an image, but it is necessary that the brush be appropriately bent by stress. Thereby, it is possible to adjust the distance between the member to be charged and the minute projections to be as short as possible. In this case, the brush only needs to be partially in contact with the member to be charged and support the stress, and it is not necessary that the brush actively contact the member to be charged with a large area. The larger the contact area, the lower the contact resistance, and the better the charging ability by injection. Since non-contact type charging phenomena such as field emission greatly affect the space gap, the distance between the minute projection and the member to be charged should be as short as possible. For this purpose, the brush 23 needs to be bent as shown in FIG. In order for the brush 23 to bend as described above, it is necessary to optimize the pressing pressure, the density of the brush 23, and the strength (elastic force) of the brush. Also,
Its mechanical strength needs to be adjusted so as not to scrape the charged body 3. The elasticity of the brush is determined by its length, fineness, material and the like. This time, nylon was used. In addition, if it is easy to make a fiber shape, PET, PES, elastic epoxy resin, polyvinyl alcohol, vinyl chloride,
I think that is appropriate. Further, the charger 5c of the present invention is not limited to such a material, and can be formed.

【0137】このように、ブラシ23は導電性をもち、
かつ固定層222及び微少突起との間に大きな接触抵抗
を持たないように工夫する必要がある。ブラシ23の材
料としては導電性のナイロン樹脂を用いる。樹脂に導電
性を持たせる方法として、カーボンブラックや金属粒子
を分散させる方法がある。今回は高分子のネットワーク
にTCNQとTTFなどの不純物をいれる方法を取っ
た。この方法の方がより微細に均一に導電性を得ること
ができる。前者の方法では導電性微粒子の分散の不均一
性や、少なくともその粒子以下の均一性を得ることがで
きない。これによって、固定化した微少突起のなかで、
この導電性粒子からの距離如何によっては、基体との導
電性を得られないものが出てくる。画像での帯電ではミ
クロン以下程度のオーダーは無視できるが、本発明での
微少突起は1桁から2桁近く細いものをも考えているの
で、このオーダーでの不均一性は、十分に考慮しなけれ
ばならない。
As described above, the brush 23 has conductivity,
In addition, it is necessary to take measures so as not to have a large contact resistance between the fixed layer 222 and the minute projection. The brush 23 is made of a conductive nylon resin. As a method of imparting conductivity to a resin, there is a method of dispersing carbon black or metal particles. This time, we took a method of adding impurities such as TCNQ and TTF to the polymer network. According to this method, conductivity can be more finely and uniformly obtained. In the former method, it is impossible to obtain non-uniformity of dispersion of the conductive fine particles or at least uniformity of the particles or less. As a result, among the fixed microprojections,
Depending on the distance from the conductive particles, some particles may not have conductivity with the base. In image charging, the order of micron order or less can be neglected, but in the present invention, minute protrusions in the present invention are considered to be as thin as one to two orders, so non-uniformity in this order should be carefully considered. There must be.

【0138】ブラシ23の抵抗値は、被帯電体3の抵抗
値に比べ、大きいことが望まれる。これは被帯電体3の
ピンホール対策として必要なものであり、これによっ
て、被帯電体3のピンホールに微少突起やブラシが接触
しても、そこへの電荷集中を避けることができる。帯電
器5cの抵抗値は基体22でコントロールすることよ
り、ブラシ23でコントロールされていた方が、ピンホ
ールに接した時に起きる電圧低下する領域が小さくてす
む。例えば帯電器5cの根元でコントロールしている場
合は、1部がショートすることで、帯電器全体での電圧
降下を引き起こす。それに対し、ブラシ23で抵抗をコ
ントロールしている場合は、そのショートしている微少
突起を支持しているブラシ1本分以外は影響を受けな
い。また、帯電能力としては、抵抗値はより小さい方が
望まれる。それは、その抵抗値が直列的に等価回路には
いることを考えると判断が付く。このようにブラシ23
の抵抗値はこの2つの観点から最適化することが望まれ
る。ドープしたTCNQとTTFの量を変化させること
で、ブラシの抵抗をコントロールすることができる。
It is desired that the resistance value of the brush 23 is larger than the resistance value of the member 3 to be charged. This is necessary as a countermeasure against pinholes of the member 3 to be charged, and even if a minute protrusion or a brush contacts the pinhole of the member 3 to be charged, it is possible to avoid concentration of electric charges there. When the resistance value of the charger 5c is controlled by the base 22, the area where the voltage is reduced when the brush 23 is in contact with the pinhole is smaller when the resistance is controlled by the brush 23. For example, when the control is performed at the base of the charger 5c, a short circuit in one part causes a voltage drop in the entire charger. On the other hand, when the resistance is controlled by the brush 23, there is no effect except for one brush supporting the short projection. In addition, a smaller resistance value is desired for the charging ability. This can be determined by considering that the resistance value enters the equivalent circuit in series. Thus, the brush 23
It is desired to optimize the resistance value of the above from these two viewpoints. By changing the amount of doped TCNQ and TTF, the resistance of the brush can be controlled.

【0139】ブラシ23の形状は、帯電器5cの帯電能
力という観点から考えると、微少突起を高密度にするこ
とが望まれる。そのために、ブラシを細くし、高密度化
を図る必要がある。微少突起からの帯電は微少突起と被
帯電体3との距離に大きく依存し、できるだけ、距離は
小さいほうが良い。この微少突起化及び高密度化のスペ
ックをできる限り満足し、製造が可能なものが、現実的
に作製できる帯電器となる。製造方法としては、より低
コストになるように、簡便な方法が望まれる。また、寿
命、機械的耐性なども念頭において、適当な形状になる
ものを設計しなければならない。
The shape of the brush 23 is desired to have a high density of minute projections from the viewpoint of the charging ability of the charger 5c. Therefore, it is necessary to make the brush thinner and to increase the density. The electrification from the microprojections greatly depends on the distance between the microprojections and the member 3 to be charged. The smaller the distance, the better. A charger that satisfies the specifications of miniaturization and high density as much as possible and can be manufactured is a charger that can be actually manufactured. As a manufacturing method, a simple method is desired so as to lower the cost. In addition, a product having an appropriate shape must be designed in consideration of the service life, mechanical resistance, and the like.

【0140】微少突起及びCNTについては図1、2の
ローラ帯電器5aにおいて記述したものでよく、重複説
明を略す。このような「帯電器の実施例3」としてのブ
ラシ式帯電器5cの仕様を図9に示した横からの概要図
とともに説明する。本実施例3は先に示した各要素をそ
れぞれ組み合わせることで構成している。製造方法等は
先に述べたのでここでは重複説明を略す。 <基本仕様> 基体 材質:ABS樹脂 幅:3mm 被帯電体への押し込み:0.5mm 固定層 TCNQとTTFをドープしたナイロン樹脂 ブラシ 直径:10μm、長さ:2mm、密度:120本/mm 材質:TCNQとTTFをドープしたナイロン繊維 CNT 直径:10〜25nm、長さ:10μm以上 材質:多層カーボンナノチューブ 合成法:アーク放電 突出方法:酸素プラズマアッシング法 導電性接着剤 材質:熱硬化型エポキシ系導電性接着剤 印加電圧 −500V 帯電能力 30cpm 次に、ブラシ式帯電器5cの印加電圧を3ブロック5c
−1、5c−2、5c−3に分けた(3段ブレードブラ
シ型)仕様の概要を図10に示した。
The minute projections and CNTs may be the same as those described in the roller charger 5a of FIGS. 1 and 2, and redundant description will be omitted. The specification of such a brush-type charger 5c as “Embodiment 3 of the charger” will be described with reference to the schematic side view shown in FIG. The third embodiment is configured by combining the respective components described above. Since the manufacturing method and the like have been described above, a repeated description is omitted here. <Basic specifications> Substrate Material: ABS resin Width: 3 mm Pushing into charged object: 0.5 mm Fixed layer Nylon resin doped with TCNQ and TTF Brush Diameter: 10 μm, Length: 2 mm, Density: 120 / mm 2 materials : Nylon fiber CNT doped with TCNQ and TTF Diameter: 10 to 25 nm, Length: 10 μm or more Material: Multi-walled carbon nanotube Synthesis method: Arc discharge Projection method: Oxygen plasma ashing method Conductive adhesive Material: Thermosetting epoxy-based conductive material Next, the applied voltage of the brush type charger 5c is reduced to three blocks 5c.
FIG. 10 shows an outline of specifications (three-stage blade brush type) divided into -1, 5c-2 and 5c-3.

【0141】図10には3段ブレードブラシ型仕様の帯
電器5c’を横から見た概要を示す。それぞれのブロッ
クの間にはPETフィルム25を挟み、それぞれのブロ
ック間でのショートを防いでいる。それぞれの電位を−
200,−400,−500Vとした。これによって放
電することなく帯電した。 <基本仕様> 基体 材質:ABS樹脂 幅:2mmのものを3ブロック 被帯電体への押し込み:0.5mm 絶縁フィルム PETフィルム:0.5mm 固定層 TCNQとTTFをドープしたナイロン樹脂 ブラシ 直径:10μm、長さ:2mm、密度:120本/mm2 材質:TCNQとTTFをドープしたナイロン繊維 CNT 直径:10〜25nm、長さ:10μm以上、 材質:多層カーボンナノチューブ 合成法:アーク放電、精製:遠心分離法と限外ろ過法の併用 突出方法:酸素プラズマアッシング法 導電性接着剤 材質:熱硬化型エポキシ系導電性接着剤 印加電圧 −200V,−400V,−500V 帯電能力 30cpm 次に、ブラシ式帯電器(ブラシローラー型5c”)仕様
の概要図を図11に示した。
FIG. 10 shows an outline of the charger 5c 'of the three-stage blade brush type as viewed from the side. A PET film 25 is interposed between the blocks to prevent short circuit between the blocks. Each potential is-
200, -400, and -500 V. Thereby, it was charged without discharging. <Basic specifications> Substrate Material: ABS resin Width: 3 blocks of 2 mm indentation into the object to be charged: 0.5 mm Insulation film PET film: 0.5 mm Fixed layer Nylon resin doped with TCNQ and TTF Brush Diameter: 10 μm, length Length: 2 mm, Density: 120 fibers / mm2 Material: Nylon fiber doped with TCNQ and TTF CNT Diameter: 10 to 25 nm, Length: 10 μm or more Material: Multi-walled carbon nanotube Synthesis method: arc discharge, purification: centrifugal separation method Combined use of ultrafiltration method Projection method: Oxygen plasma ashing method Conductive adhesive Material: Thermosetting epoxy-based conductive adhesive Applied voltage -200 V, -400 V, -500 V Charging capacity 30 cpm Next, a brush type charger (brush) FIG. 11 shows a schematic view of the roller type 5c ″) specification.

【0142】図11に示すようにここでのブラシ式帯電
器5c”はブラシローラー型とし、ローラ基体27には
先に述べたブラシ布、即ち、CNT24付のナイロン繊
維製の各ブラシ29を固定布によって固定してなるブラ
シ布を巻きつけてある。ローラ基体27の回転数は被帯
電体3の回転数の3倍としてその回転方向は逆向きとし
た。これによって60cpmの帯電能力を得た。 <基本仕様> 基体 材質:SUS 半径:10mm 被帯電体への押し込み:0.5mm 固定層 TCNQとTTFをドープしたナイロン樹脂 ブラシ 直径:10μm、長さ:2mm、密度:120本/mm2 材質:TCNQとTTFをドープしたナイロン繊維 CNT 直径:10〜25nm、長さ:10μm以上 材質:多層カーボンナノチューブ 合成法:アーク放電、精製:遠心分離法と限外ろ過法の併用 突出方法:酸素プラズマアッシング法 導電性接着剤 材質:熱硬化型エポキシ系導電性接着剤 印加電圧 −500V 帯電ローラ動作 被帯電体回転数の3倍 帯電能力 60cpm [2−D]帯電器及び被帯電体の他の実施例 次に、被帯電体3のピンホールの帯電影響を考慮した
「帯電器」及び「被帯電体」の他の実施例について説明
を追加する。
As shown in FIG. 11, the brush-type charger 5c ″ here is of a brush roller type, and the brush cloth described above, that is, each brush 29 made of nylon fiber with CNT 24 is fixed to the roller base 27. The rotation speed of the roller base 27 is set to three times the rotation speed of the member to be charged 3 and the rotation direction is reversed, thereby obtaining a charging ability of 60 cpm. <Basic specifications> Base material: SUS Radius: 10 mm Pushing into charged object: 0.5 mm Fixed layer NCN resin doped with TCNQ and TTF Brush Diameter: 10 μm, Length: 2 mm, Density: 120 / mm2 Material: Nylon fiber CNT doped with TCNQ and TTF Diameter: 10 to 25 nm, Length: 10 μm or more Material: Multi-walled carbon nanotube Synthesis method: Arc Electricity and purification: Combination of centrifugal separation method and ultrafiltration method Projection method: Oxygen plasma ashing method Conductive adhesive Material: Thermosetting epoxy-based conductive adhesive Applied voltage -500V Charging roller operation Charged object rotation speed 3 Double charging ability 60 cpm [2-D] Another embodiment of charger and charged object Next, another embodiment of the "charging device" and the "charged object" in consideration of the charging effect of the pinhole of the charged object 3 Add an explanation for the example.

【0143】図13は実施例4としての接触型であるブ
ラシ式帯電器(ブラシローラー型)5dを用いたもので
あり、ブラシ式帯電器5dに用いられる電性繊維がカー
ボンナノチューブで構成されている。本発明のブラシ式
帯電器5dは金属芯31上に抵抗層32が形成され、更
に抵抗層32上にカーボンナノチューブ30が保持され
る構造となっている。そしてブラシ式帯電器5dは主に
カーボンナノチューブ30で被帯電体であるOPC3a
の表面と接触している。
FIG. 13 shows the use of a contact type brush type charger (brush roller type) 5d as Embodiment 4, wherein the conductive fibers used in the brush type charger 5d are made of carbon nanotubes. I have. The brush-type charger 5d of the present invention has a structure in which the resistance layer 32 is formed on the metal core 31 and the carbon nanotube 30 is held on the resistance layer 32. The brush-type charger 5d is mainly composed of the carbon nanotubes 30 and the OPC 3a to be charged.
In contact with the surface.

【0144】「被帯電体の実施例3」としてのOPC3
aはドラム形状のAl基体3a1と有機感光層3a2か
ら構成されており、必要に応じてAl基体3a1と有機
感光層3a2の間に電荷注入阻止層が設けられている。
図示されてはいないが、ブラシ式帯電器5dの金属芯3
1は外部の直流電源に接続され、主にカーボンナノチュ
ーブ30から有機感光層3a2に直接電子を注入(つま
り負帯電の電荷注入)することでOPC3aを帯電させ
ている。なお、一部の電荷はカーボンナノチューブ30
から電子が電界放出によって引き出され有機感光層3a
2を帯電しても構わない。
OPC3 as “Embodiment 3 of Charged Member”
“a” includes a drum-shaped Al substrate 3a1 and an organic photosensitive layer 3a2, and a charge injection blocking layer is provided between the Al substrate 3a1 and the organic photosensitive layer 3a2 as necessary.
Although not shown, the metal core 3 of the brush-type charger 5d is not shown.
Numeral 1 is connected to an external DC power supply, and charges the OPC 3a mainly by directly injecting electrons (that is, negatively charged charges) from the carbon nanotubes 30 into the organic photosensitive layer 3a2. Note that some of the charges are
Electrons are extracted from the organic photosensitive layer 3a by field emission.
2 may be charged.

【0145】電荷注入は接触型帯電器5dと有機感光層
3aの接触部で直接電荷の授受を行うため、実用的な注
入速度を得るためには接触型帯電器5dと有機感光層3
aの接触面積を大きくしなければならない。しかしなが
ら一般的には帯電ブラシの導電性繊維の直径は10〜2
0μm程度であり、OPC3aが高速回転する高速な画
像形成装置では十分な接触面積を確保することはできな
かった。また注入速度の向上の他に、実際のOPC3a
の有機感光層3a2にはピンホールがあることが多く、
有機感光層のピンホールと接触型帯電器が接触した場合
の過電流によって生じる直流電源の電圧低下を抑制する
必要があった。
The charge injection is performed directly at the contact portion between the contact-type charger 5d and the organic photosensitive layer 3a. Therefore, in order to obtain a practical injection speed, the contact-type charger 5d and the organic photosensitive layer 3a are charged.
The contact area of a must be increased. However, in general, the diameter of the conductive fiber of the charging brush is 10 to 2
A high-speed image forming apparatus in which the OPC 3a rotates at a high speed cannot secure a sufficient contact area. In addition to improving the injection speed, the actual OPC3a
The organic photosensitive layer 3a2 often has a pinhole,
It is necessary to suppress a voltage drop of the DC power supply caused by an overcurrent when the pinhole of the organic photosensitive layer comes into contact with the contact type charger.

【0146】本発明者は上記の問題を鋭意検討を重ねた
結果、以下の発明に至った。ここではOPC3aと極細
い構造を持つカーボンナノチューブ30が接触すること
と、カーボンナノチューブ30と金属芯の間に抵抗層3
2を介在させたことにある。ブラシ式帯電器5dでは有
機感光層3a2とカーボンナノチューブ30が接触する
構造となるため、有機感光層3a2のピンホールともカ
ーボンナノチューブ30で接触する。カーボンナノチュ
ーブ30は極細い径を持つため、有機感光層3a2のピ
ンホールから流れ込む電流はカーボンナノチューブ1本
当たりでは大きな電流密度になる。カーボンナノチュー
ブは大気中で1本当たり10−8〜― A以上の電流を
流すと発熱し、空気中の酸素によって酸化され先端が消
耗してしまうので、ピンホールと接触したカーボンナノ
チューブ30は瞬時に先端が短くなり、有機感光層3a
2のピンホールから離れる。つまり有機感光層3a2の
ピンホールと接触したカーボンナノチューブ30の先端
が消耗することによって、ブラシ式帯電器5dが有機感
光層3a2のピンホールを除く表面と接触する状況を自
動的にかつ瞬時に作り出すことができる。
The inventors of the present invention have conducted intensive studies on the above problems, and as a result, have reached the following invention. Here, the OPC 3a is in contact with the carbon nanotube 30 having a very fine structure, and the resistance layer 3 is located between the carbon nanotube 30 and the metal core.
2 intervening. In the brush-type charger 5d, the organic photosensitive layer 3a2 and the carbon nanotube 30 have a structure in which the carbon nanotube 30 is in contact with the organic photosensitive layer 3a2. Since the carbon nanotube 30 has an extremely small diameter, the current flowing from the pinhole of the organic photosensitive layer 3a2 has a large current density per carbon nanotube. Carbon nanotubes are heated when passing a one per 10 -8~- 9 A more current in the atmosphere, since the distal end is oxidized by oxygen in the air will be exhausted, the carbon nanotubes 30 in contact with the pinhole instantaneous The tip becomes short, and the organic photosensitive layer 3a
Leave pinhole 2. That is, when the tip of the carbon nanotube 30 in contact with the pinhole of the organic photosensitive layer 3a2 is consumed, a situation in which the brush type charger 5d contacts the surface excluding the pinhole of the organic photosensitive layer 3a2 is automatically and instantaneously created. be able to.

【0147】なお、カーボンナノチューブ30はSP2
混成軌道の炭素原子からのみ構成されているので、先端
が消耗しても新たに生じる先端はやはり炭素原子の6員
環であり、何ら構造に変化はなく帯電特性には変化が生
じない。また有機感光層3a2のピンホールとカーボン
ナノチューブ30が接触し過電流が生じた場合でも、抵
抗層32が保護抵抗となり過電流の大きさを抑制するた
め、直流電源の電圧低下を防止できる。
Incidentally, the carbon nanotube 30 is formed of SP2
Even if the tip is worn out, the newly formed tip is still a six-membered ring of carbon atoms because it is composed only of the carbon atoms of the hybrid orbitals, and there is no change in the structure and no change in the charging characteristics. Further, even when the pinhole of the organic photosensitive layer 3a2 comes into contact with the carbon nanotube 30 and an overcurrent occurs, the resistance layer 32 serves as a protective resistor to suppress the magnitude of the overcurrent, so that a voltage drop of the DC power supply can be prevented.

【0148】上記の2つの効果によって、外付けコイル
や中抵抗部材を用いた従来の接触型帯電器(図27参
照)と比較してピンホールの影響を更に小さくでき、O
PCを均一に帯電できる。また有機感光層3a2表面に
導電性微粒子を分散させていないため、導電性微粒子で
の光の吸収や散乱がなく、画像記録装置の解像度や階調
が低下しない。さらに従来のOPC有機感光層を用いO
PCをそのまま流用することができ、画像記録装置自体
としてはコストアップを抑制することができる。
By the above two effects, the influence of the pinhole can be further reduced as compared with the conventional contact type charger using an external coil and a medium resistance member (see FIG. 27).
PC can be charged uniformly. In addition, since the conductive fine particles are not dispersed on the surface of the organic photosensitive layer 3a2, the conductive fine particles do not absorb or scatter light, and the resolution and gradation of the image recording apparatus do not decrease. Further, the conventional OPC organic photosensitive layer is used to
The PC can be diverted as it is, and the cost of the image recording apparatus itself can be suppressed.

【0149】電荷注入の速度に関しては、カーボンナノ
チューブ30は極細の直径を持つため、抵抗層32に密
集して配置することが可能である。またカーボンナノチ
ューブは大きな弾性を持つため、有機感光層3a2と接
触すると撓ることができ、カーボンナノチューブ30の
先端のみではなく、側面でも有機感光層3a2と接触す
ることができる。
Regarding the charge injection speed, since the carbon nanotubes 30 have an extremely small diameter, they can be densely arranged on the resistance layer 32. In addition, since the carbon nanotube has great elasticity, it can bend when it comes into contact with the organic photosensitive layer 3a2, and can contact the organic photosensitive layer 3a2 not only at the tip of the carbon nanotube 30 but also at the side surface.

【0150】ここでカーボンナノチューブ30は半導体
性や金属性(つまりオーミック接触をしている)の導電
特性を持つため、カーボンナノチューブから電荷を直接
有機感光層3a2へ注入することが可能である。そのた
め金属芯31に抵抗層32を介してカーボンナノチュー
ブ30を接続したブラシ式帯電器5dにおいては、導電
性繊維からなる従来の帯電ブラシと比較し、有機感光層
とブラシ式帯電器の間で電荷の授受が行える面積、つま
り実質的な接触面積(以後導電性の接点と記述する)を
著しく大きくでき、その結果電荷の注入速度を著しく向
上できる。
Since the carbon nanotubes 30 have semiconductive or metallic (that is, ohmic contact) conductive properties, it is possible to inject charges directly from the carbon nanotubes into the organic photosensitive layer 3a2. Therefore, in the brush-type charger 5d in which the carbon nanotubes 30 are connected to the metal core 31 via the resistance layer 32, the charge between the organic photosensitive layer and the brush-type charger is smaller than that of the conventional charging brush made of conductive fibers. , That is, a substantial contact area (hereinafter referred to as a conductive contact) can be significantly increased, and as a result, the charge injection speed can be significantly improved.

【0151】なお、抵抗層32を設けた場合でも、カー
ボンナノチューブ30が有機感光層102と接触するた
め、導電性繊維からなる従来の帯電ブラシと比較して有
機感光層3a2とブラシ式帯電器5dの間で電荷の授受
が行える導電性の接点を著しく大きくできるので、電荷
の注入速度は低下せず、OPCへ十分な帯電電圧を与え
ることができる。
Even when the resistance layer 32 is provided, since the carbon nanotubes 30 are in contact with the organic photosensitive layer 102, the organic photosensitive layer 3a2 and the brush type charger 5d are compared with a conventional charging brush made of conductive fibers. In this case, the size of the conductive contact capable of transferring charges can be significantly increased, so that the charge injection speed does not decrease and a sufficient charging voltage can be applied to the OPC.

【0152】次に、ブラシ式帯電器5dの構成部材につ
いて説明する。金属芯31はFe、Al、Cu、ステン
レス等の金属や合金から構成され、外部の直流電源と接
続され、抵抗層32を介してOPC3a2を帯電させる
ための電荷をカーボンナノチューブ30へ供給する働き
をしている。抵抗層32としては有機感光層3a2のピ
ンホールによる過電流の大きさを制限するために、抵抗
値は10〜10Ωが望ましい。抵抗値が10Ω以
下ではピンホールによる過電流が大きくなり、直流電源
の電圧が低下し、帯電電圧の不均一を招く。また抵抗値
が10Ω以上の場合では、帯電ブラシ全体の抵抗が大
きくなり、電荷注入速度が小さくなり、OPCの帯電電
圧が低下してしまう。
Next, components of the brush charger 5d will be described. The metal core 31 is made of a metal or an alloy such as Fe, Al, Cu, or stainless steel, is connected to an external DC power supply, and has a function of supplying a charge for charging the OPC 3a2 via the resistance layer 32 to the carbon nanotube 30. are doing. The resistance value of the resistance layer 32 is desirably 10 4 to 10 8 Ω in order to limit the magnitude of the overcurrent due to the pinhole of the organic photosensitive layer 3a2. If the resistance value is 10 3 Ω or less, the overcurrent due to the pinhole increases, the voltage of the DC power supply decreases, and the charging voltage becomes non-uniform. If the resistance value is 10 9 Ω or more, the resistance of the entire charging brush increases, the charge injection speed decreases, and the charging voltage of the OPC decreases.

【0153】抵抗層32は上述の抵抗値を持つ無機材料
を金属芯上に形成することによって作ることができる。
例えばポーラスシリコンやFe、Ni、Co、Al、A
u、Ag、Pt等の金属や合金等の導電性粒子を添加し
て抵抗率を制御したアルミナ、シリカ、ゼオライト等の
セラミックス等が使用できる。これらの材料は耐熱温度
が高く、抵抗層上にカーボンナノチューブ30を直接熱
CVD(化学的気相成長)法によって形成できるため、
帯電ブラシの作製プロセスを簡略化できる。
The resistance layer 32 can be formed by forming an inorganic material having the above-described resistance value on a metal core.
For example, porous silicon, Fe, Ni, Co, Al, A
Ceramics such as alumina, silica, zeolite, etc., whose resistivity is controlled by adding conductive particles such as metals or alloys such as u, Ag and Pt, can be used. Since these materials have a high heat-resistant temperature and can form the carbon nanotubes 30 directly on the resistance layer by a thermal CVD (chemical vapor deposition) method,
The manufacturing process of the charging brush can be simplified.

【0154】また抵抗層32はポリカーボネート、ポリ
アクリレート、ポリテレフタレート、エポキシ樹脂等の
高分子樹脂に、Fe、Ni、Co、Al、Au、Ag、
Pt等の金属や合金、またはグラファイト、フラーレ
ン、カーボンナノチューブの導電性無機材料、または表
面にNi、Co、Al等の金属薄膜を形成して導電処理
した高分子樹脂等の導電性粒子を添加して抵抗率を制御
した材料を金属芯上に形成して作製しても良い。上述の
材料を用いる場合、抵抗値が導電性粒子の添加量と抵抗
層32の膜厚によって決まるため、抵抗値制御が非常に
簡単にでき、所望の抵抗値を持つ抵抗層を容易に得るこ
とができる。
The resistance layer 32 is formed by adding a resin such as Fe, Ni, Co, Al, Au, Ag, or a polymer resin such as polycarbonate, polyacrylate, polyterephthalate, or epoxy resin.
Addition of conductive particles such as metals or alloys such as Pt, or conductive inorganic materials such as graphite, fullerene, or carbon nanotubes, or polymer resin or the like that has been subjected to conductive treatment by forming a metal thin film such as Ni, Co, or Al on the surface. Alternatively, a material having a controlled resistivity may be formed on a metal core. When the above-described material is used, the resistance value is determined by the amount of the conductive particles added and the thickness of the resistance layer 32, so that the resistance value can be controlled very easily, and a resistance layer having a desired resistance value can be easily obtained. Can be.

【0155】また、金属芯31に上述の抵抗層32の材
料を塗付または吹き付けによって、あるいは金属芯31
を抵抗層の材料にディップすることによって抵抗層を形
成できるため、抵抗層32の作製コストを抑えることが
できる。なお導電性粒子の大きさは作製しやすい大きさ
であれば良く、金属、合金、高分子樹脂、グラファイト
等であれば数μm〜数100μmが適当であり、フラー
レン、カーボンナノチューブであれば数nm〜1μmが
良い。
Further, the material of the above-described resistance layer 32 is applied or sprayed onto the metal core 31 or the metal core 31 is coated.
Is dipped in the material of the resistance layer to form the resistance layer, so that the manufacturing cost of the resistance layer 32 can be reduced. The size of the conductive particles may be any size as long as it is easy to produce, and several μm to several hundred μm is appropriate for metal, alloy, polymer resin, graphite, etc., and several nm for fullerene or carbon nanotube. 11 μm is good.

【0156】カーボンナノチューブ30には単層カーボ
ンナノチューブと多層カーボンナノチューブがあり、単
層カーボンナノチューブは直径が0.7〜50nm、軸
方向の長さ(以後長さと略す)は10nm〜1mmであ
り、より合成しやすい大きさとしては直径が0.7〜5
nm、長さは30nm〜100μmである。一方多層カ
ーボンナノチューブは直径が1〜500nmで、長さは
10nm〜1mmであり、より合成しやすい大きさとし
ては直径が2〜50nmで、長さは1μm以上であり、
単層、多層カーボンナノチューブともアスペクト比が非
常に大きい極細の繊維形状をしている。ここでのカーボ
ンナノチューブ30は上述の大きさの範囲に限定される
ものではなく、直径が1μm未満のカーボンナノチュー
ブ30であれば本発明に含まれるものとする。
The carbon nanotubes 30 include single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes. The single-walled carbon nanotube has a diameter of 0.7 to 50 nm and an axial length (hereinafter abbreviated as length) of 10 nm to 1 mm. The size that can be easily synthesized is 0.7 to 5 in diameter.
nm, and the length is 30 nm to 100 μm. On the other hand, the multi-walled carbon nanotube has a diameter of 1 to 500 nm and a length of 10 nm to 1 mm.
Both single-walled and multi-walled carbon nanotubes are in the form of very fine fibers having an extremely large aspect ratio. Here, the carbon nanotubes 30 are not limited to the size range described above, and any carbon nanotubes 30 having a diameter of less than 1 μm are included in the present invention.

【0157】次に上述のようなカーボンナノチューブの
作製法を[a]、[b]に、同カーボンナノチューブを用い
たブラシ式帯電器の作製法を[c]、[d]に沿って述べ
る。 [a]単層カーボンナノチューブは、陽極としてグラファ
イトにFe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、I
r、Pt、La、Y等の金属触媒を混合したコンポジッ
ト棒を用い、陰極としてグラファイト棒を用い、100
〜700TorrのHeないしH2雰囲気でのアーク放
電により合成する。単層カーボンナノチューブは金属触
媒に種類によってチャンバー内壁の煤(チャンバー煤)
か、陰極表面の煤(陰極煤)の中に存在する。また前記
のコンポジット棒を電気炉中で1000〜1400℃に
加熱し、500TorrのAr雰囲気で、Nd:YAG
パルスレーザーを照射して単層カーボンナノチューブを
合成しても良い。合成された単層カーボンナノチューブ
は種々の不純物を含むため、水熱法、遠心分離法、限外
ろ過法等によって80%以上の純度に精製されるのが良
い。
[0157] Next, a method for producing the above-described carbon nanotube will be described along [a] and [b], and a method for producing a brush-type charger using the carbon nanotube will be described along [c] and [d]. [a] Single-walled carbon nanotubes are made of Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, I
Using a composite rod mixed with a metal catalyst such as r, Pt, La, Y, etc., using a graphite rod as a cathode, 100
It is synthesized by arc discharge in a He or H2 atmosphere of about 700 Torr. Single-walled carbon nanotubes are soot on the inner wall of the chamber depending on the type of metal catalyst (chamber soot)
Or it is present in the soot on the cathode surface (cathode soot). Further, the composite rod was heated to 1000 to 1400 ° C. in an electric furnace, and Nd: YAG was applied in an Ar atmosphere of 500 Torr.
Single-walled carbon nanotubes may be synthesized by irradiating a pulsed laser. Since the synthesized single-walled carbon nanotube contains various impurities, it is preferable to purify the single-walled carbon nanotube to a purity of 80% or more by a hydrothermal method, a centrifugal separation method, an ultrafiltration method, or the like.

【0158】[b]一方多層カーボンナノチューブは、陽
極、陰極ともグラファイト棒を用い、100〜700T
orrのHe雰囲気でのアーク放電を用いて合成する。
多層カーボンナノチューブは陰極上の円柱状堆積物の中
心に存在する。またベンゼン、エチレン、アセチレン等
の炭化水素をH2ガス流下で1000〜1500℃で熱
分解することによっても得られる。多層カーボンナノチ
ューブも合成後は種々の不純物が含まれるため、有機溶
媒や界面活性剤が添加された水溶液に分散された後、遠
心分離法や限外ろ過法によって高純度に精製するのが良
い。またカーボンナノチューブの先端は閉管、開管のど
ちらの形状でも良い。さらに抵抗層上に触媒層を形成
し、熱CVD法によって抵抗層上にカーボンナノチュー
ブを直接形成しても良い。
[B] On the other hand, for the multi-walled carbon nanotubes, graphite rods were used for both
It synthesize | combines using arc discharge in He atmosphere of orr.
The multi-walled carbon nanotube is located at the center of the columnar deposit on the cathode. It can also be obtained by thermally decomposing hydrocarbons such as benzene, ethylene and acetylene at 1000 to 1500 ° C. under a H 2 gas flow. Since the multi-walled carbon nanotubes also contain various impurities after synthesis, it is preferable that the multi-walled carbon nanotubes be dispersed in an aqueous solution to which an organic solvent or a surfactant is added, and then purified to high purity by a centrifugation method or an ultrafiltration method. The tip of the carbon nanotube may be either a closed tube or an open tube. Further, a catalyst layer may be formed on the resistance layer, and carbon nanotubes may be directly formed on the resistance layer by a thermal CVD method.

【0159】[c]次にブラシ式帯電器5dの作製法を述
べる。なお図14(a)〜(d)はブラシ式帯電器5d
の一部の概要を示している。ブラシ式帯電器5dは円柱
構造をしており、カーボンナノチューブ30は金属芯3
1の側面全てに保持されているものとする。 (a)SUS、Al、Fe、Cu等の金属や合金からな
る金属芯31をFe、Ni、Co、Al、Au、Ag、
Pt等の金属や合金、またはグラファイト、フラーレ
ン、カーボンナノチューブの導電性無機材料、または表
面にNi、Co、Al等の金属薄膜を形成して導電処理
した高分子樹脂等の導電性粒子を添加して抵抗率を制御
したポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリテレフ
タレート、エポキシ樹脂等の高分子樹脂にディップし
て、所定の膜厚の抵抗層32を形成する。
[C] Next, a method of manufacturing the brush type charger 5d will be described. FIGS. 14A to 14D show the brush type charger 5d.
The outline of a part of is shown. The brush-type charger 5d has a columnar structure, and the carbon nanotube 30 is a metal core 3d.
It is assumed that it is held on all the side surfaces. (A) A metal core 31 made of a metal or an alloy such as SUS, Al, Fe, Cu, or the like is formed of Fe, Ni, Co, Al, Au, Ag,
Add conductive particles such as metals or alloys such as Pt, or conductive inorganic materials such as graphite, fullerene, or carbon nanotubes, or polymer resin or the like that has been subjected to conductive treatment by forming a metal thin film such as Ni, Co, or Al on the surface. Then, the resistive layer 32 having a predetermined thickness is formed by dipping in a polymer resin such as polycarbonate, polyacrylate, polyterephthalate, and epoxy resin whose resistivity is controlled.

【0160】なお、抵抗層32の抵抗値は前述の通り、
導電性粒子の添加量と抵抗層の膜厚によって制御する。 (b)その後、抵抗層32に導電性接着剤33を厚さ2
〜10μmで塗布し、 (c)静電力を利用してカーボンナノチューブ30を抵
抗層32に吸い上げて接触させ、 (d)さらに導電性接着剤33を熱硬化させ、カーボン
ナノチューブ30を抵抗層32に固定し、ブラシ式帯電
器5dを完成させる。
The resistance value of the resistance layer 32 is as described above.
It is controlled by the amount of conductive particles added and the thickness of the resistance layer. (B) Then, a conductive adhesive 33 is applied to the resistance layer 32 to a thickness of 2
(C) The carbon nanotubes 30 are sucked up and brought into contact with the resistance layer 32 by using electrostatic force, and (d) the conductive adhesive 33 is further thermally cured, so that the carbon nanotubes 30 are formed on the resistance layer 32. Then, the brush charger 5d is completed.

【0161】[d]ブラシ式帯電器5dの別の作製方法を
図15に示す。なお、図15はブラシ式帯電器5dの断
面の一部を示しており、ブラシ式帯電器5dは円柱構造
をしており、カーボンナノチューブ30は金属芯31の
側面全てに保持されているものとする。 (a)SUS、Al、Fe、Cu等の金属や合金からな
る金属芯111をFe、Ni、Co、Al、Au、A
g、Pt等の金属や合金、またはグラファイト、フラー
レン、カーボンナノチューブの導電性無機材料、または
表面にNi、Co、Al等の金属薄膜を形成して導電処
理した高分子樹脂等の導電性粒子を添加して抵抗率を制
御したポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリテレ
フタレート、エポキシ樹脂等の高分子樹脂にディップし
て、所定の膜厚の抵抗層32を形成する。
[D] Another method of manufacturing the brush-type charger 5d is shown in FIG. FIG. 15 shows a part of the cross section of the brush-type charger 5d. The brush-type charger 5d has a columnar structure, and the carbon nanotubes 30 are held on all side surfaces of the metal core 31. I do. (A) A metal core 111 made of a metal or an alloy such as SUS, Al, Fe, Cu, or the like is made of Fe, Ni, Co, Al, Au, A
g, Pt or other metal or alloy, or graphite, fullerene, conductive inorganic material such as carbon nanotubes, or conductive particles such as polymer resin that has been subjected to conductive treatment by forming a metal thin film of Ni, Co, Al, etc. on the surface. The resistive layer 32 having a predetermined thickness is formed by dipping in a polymer resin such as polycarbonate, polyacrylate, polyterephthalate, and epoxy resin which has been added to control the resistivity.

【0162】(b)その後抵抗層34にポリメチルフェ
ニルシラン34を厚さ0.1〜3μmで塗布し、超高圧
水銀灯により波長400nm程度の光を照射し、ポリメ
チルフェニルシラン34のSi−Si結合を切断する。 (c)その後イソプロピルアルコール中にカーボンナノ
チューブを分散させた溶液(IPA溶液と略す)35に
抵抗層32を浸漬し、Al電極を対向電極36として金
属芯31を外部電源37に接続し負電圧を印加して、電
気泳動によりカーボンナノチューブ30を抵抗層32に
接触させる。
(B) Thereafter, polymethylphenylsilane 34 is applied to the resistance layer 34 to a thickness of 0.1 to 3 μm, and irradiated with light having a wavelength of about 400 nm by an ultra-high pressure mercury lamp. Break the bond. (C) Then, the resistance layer 32 is immersed in a solution (abbreviated as an IPA solution) 35 in which carbon nanotubes are dispersed in isopropyl alcohol, and the metal core 31 is connected to an external power supply 37 using the Al electrode as the counter electrode 36 to apply a negative voltage. By applying the voltage, the carbon nanotubes 30 are brought into contact with the resistance layer 32 by electrophoresis.

【0163】カーボンナノチューブ30は印加された電
界と平行な方向に移動し、抵抗層32に接触してSi−
Si結合の切れたポリメチルフェニルシランに突き刺さ
り、固定化される(今後電気泳動法と略す)。なお、金
属芯31の側面にある全ての抵抗層32にカーボンナノ
チューブ30を固定化するためには、IPA溶液中で金
属芯31をの長さ方向円周方向に回転させればよい。
The carbon nanotubes 30 move in a direction parallel to the applied electric field, and come into contact with the
It is pierced and immobilized in polymethylphenylsilane with broken Si bonds (hereinafter abbreviated as electrophoresis). In order to fix the carbon nanotubes 30 to all of the resistance layers 32 on the side surfaces of the metal core 31, the metal core 31 may be rotated in the IPA solution in the lengthwise circumferential direction.

【0164】(d)その後抵抗層32をIPA溶液35
から引き上げ、イソプロピルアルコールを蒸発させ、ブ
ラシ式帯電器5dを完成させる。
(D) After that, the resistance layer 32 is made IPA solution 35
And the isopropyl alcohol is evaporated to complete the brush-type charger 5d.

【0165】[e]またブラシ式帯電器5dは図16
(a)〜(d)の方法によっても作製できる。なお、図
16はブラシ式帯電器5dの一部の概要を示しており、
ブラシ式帯電器5dは円柱構造をしており、カーボンナ
ノチューブ30は金属芯31の側面全てに保持されてい
るものとする。
[E] The brush type charger 5d is shown in FIG.
It can also be produced by the methods (a) to (d). FIG. 16 shows an outline of a part of the brush-type charger 5d.
The brush-type charger 5d has a columnar structure, and the carbon nanotubes 30 are held on all side surfaces of the metal core 31.

【0166】(a)SUS、Al、Fe、Cu等の金属
や合金からなる金属芯31をFe、Ni、Co、Al、
Au、Ag、Pt等の金属や合金、またはグラファイ
ト、フラーレン、カーボンナノチューブの導電性無機材
料、または表面にNi、Co、Al等の金属薄膜を形成
して導電処理した高分子樹脂等の導電性粒子を添加して
抵抗率を制御したポリカーボネート、ポリアクリレー
ト、ポリテレフタレート、エポキシ樹脂等の高分子樹脂
にディップして、所定の膜厚の抵抗層32を形成する。
(A) A metal core 31 made of a metal or alloy such as SUS, Al, Fe, Cu, etc. is made of Fe, Ni, Co, Al,
Conductivity of metals and alloys such as Au, Ag and Pt, or conductive inorganic materials such as graphite, fullerene, and carbon nanotubes, or conductive polymers such as polymer resin formed by forming a metal thin film such as Ni, Co, or Al on the surface The resistive layer 32 having a predetermined thickness is formed by adding the particles and dipping in a polymer resin such as polycarbonate, polyacrylate, polyterephthalate, or epoxy resin whose resistivity is controlled.

【0167】なお、抵抗層32の抵抗値は前述の通り、
導電性粒子の添加量と抵抗層の膜厚によって制御する。 (b)その後、抵抗層32上に導電性接着剤33を介
し、カーボンナノチューブ30を含有した高分子樹脂か
らなる保持層38を形成する。保護層38の材料として
は一般的な高分子樹脂が用いられ、例えばポリカーボネ
ート、ポリアクリレート、ポリテレフタレート、エポキ
シ樹脂等が良く、これらの高分子樹脂にカーボンナノチ
ューブ30分散させた後、抵抗層32上に保護層38を
塗付ないしディップによって形成するのが良い。
The resistance value of the resistance layer 32 is as described above.
It is controlled by the amount of conductive particles added and the thickness of the resistance layer. (B) Thereafter, a holding layer 38 made of a polymer resin containing the carbon nanotubes 30 is formed on the resistance layer 32 via the conductive adhesive 33. As a material of the protective layer 38, a general polymer resin is used. For example, polycarbonate, polyacrylate, polyterephthalate, epoxy resin, and the like are preferably used. The protective layer 38 is preferably formed by coating or dipping.

【0168】なお、保護層38の表面にカーボンナノチ
ューブ30は露出していても、露出していなくても良
い。 (c)その後保持層38を機械的に研磨してカーボンナ
ノチューブ30の先端を保持層38から突出させ、ブラ
シ式帯電器5dを完成させる。保護層38をアルミナ等
の砥粒で機械的に研磨すると、比較的柔らかい高分子樹
脂のみが選択的に研磨され、カーボンナノチューブ30
は研磨されない。その結果最終的には保護層150の表
面からカーボンナノチューブ30が突出した構造が得ら
れる。
Note that the carbon nanotubes 30 may or may not be exposed on the surface of the protective layer 38. (C) Thereafter, the holding layer 38 is mechanically polished so that the tips of the carbon nanotubes 30 protrude from the holding layer 38, thereby completing the brush-type charger 5d. When the protective layer 38 is mechanically polished with abrasive grains such as alumina, only the relatively soft polymer resin is selectively polished, and the carbon nanotube 30 is polished.
Is not polished. As a result, a structure in which the carbon nanotubes 30 protrude from the surface of the protective layer 150 is finally obtained.

【0169】なお保護層38から突出するカーボンナノ
チューブ30の長さは0.1μm以上あれば、ブラシ式
帯電器として十分な帯電能力が確保できる。本方法によ
ると、静電吸着や電気泳動法等のカーボンナノチューブ
30の配向プロセスが不要になるため、ブラシ式帯電器
5dの製造コストを抑えることができる。またカーボン
ナノチューブ30が保護層38の高分子樹脂に埋め込ま
れた構造になっているため、カーボンナノチューブが抵
抗層32に強く保持され、ブラシ式帯電器5dがOPC
3aを摺動する間にカーボンナノチューブ30が抵抗層
32から剥離しにくく、ブラシ式帯電器の長期安定性が
向上する。
If the length of the carbon nanotubes 30 protruding from the protective layer 38 is 0.1 μm or more, sufficient charging ability as a brush type charger can be secured. According to this method, since the alignment process of the carbon nanotubes 30 such as electrostatic adsorption or electrophoresis is not required, the manufacturing cost of the brush charger 5d can be reduced. Since the carbon nanotubes 30 are embedded in the polymer resin of the protective layer 38, the carbon nanotubes are strongly held by the resistance layer 32, and the brush type charger 5d is
The carbon nanotubes 30 are less likely to be separated from the resistance layer 32 while sliding on 3a, and the long-term stability of the brush-type charger is improved.

【0170】[f]またブラシ式帯電器5dは図17の方
法によっても作製できる。本方法は抵抗層32上に熱C
VD法によって直接カーボンナノチューブ30を形成す
る方法であり、ブラシ式帯電器5dの作製コストを抑制
できる。例えばFeを触媒層39とする場合は、 (a)SUS,Al,Fe,Cu等の金属や合金からな
る金属芯31にFe、Ni、Co、Al、Au、Ag、
Pt等の金属や合金等の導電性粒子を添加したTEOS
溶液を塗付し、その後450℃で加熱して金属芯31上
に所望の抵抗値を持つシリコン酸化膜からなる抵抗層3
2を形成する。
[F] The brush charger 5d can also be manufactured by the method shown in FIG. This method uses heat C on the resistance layer 32.
This is a method in which the carbon nanotubes 30 are directly formed by the VD method, and the manufacturing cost of the brush-type charger 5d can be suppressed. For example, when Fe is used as the catalyst layer 39, (a) Fe, Ni, Co, Al, Au, Ag,
TEOS to which conductive particles such as metals and alloys such as Pt are added
The solution is applied and then heated at 450 ° C. to form a resistance layer 3 made of a silicon oxide film having a desired resistance value on the metal core 31.
Form 2

【0171】また抵抗層32としてはポーラスシリコン
や導電性粒子を添加して抵抗率を制御したアルミナやゼ
オライト等のセラミックスも使用できる。 (b)その後抵抗層32上にFeを真空蒸着法またはス
パッタリング法によって膜厚が2〜40nmで成膜し、
触媒層39を形成する。なお、金属芯31が円柱構造の
場合は金属芯を回転させながら成膜し、触媒層39を抵
抗層32上の全ての表面に成膜する。 (c)その後触媒層32が形成された金属芯31を石英
管41に挿入し、Heガスを導入して電気炉42を用い
700〜800℃で10分間アニールを行い、触媒層3
9を大きさが数十nmの粒子に微粒子化する。その後石
英管41にC2H2ガスを導入し、基板温度を650〜
750℃としてC2H2を熱分解して、触媒層39上に
カーボンナノチューブ30を成長させる。またC2H2
ガスと同時にHe、Ar等の不活性ガスや、H2ガスを
導入しても良く、CVDは減圧ないし大気圧のどちらで
行っても良い。また石英管41内にプラズマを発生させ
C2H2の熱分解を促進させても良い。なお650℃の
成長温度ではカーボンナノチューブ30は抵抗層32上
にランダムな方向に成長するが、675〜750℃では
抵抗層32からほぼ垂直な方向にカーボンナノチューブ
30は成長する。 (d)触媒層39上に所望の長さのカーボンナノチュー
ブ30が成長できたら、石英管41内のC2H2ガスを
He、Ar等の不活性ガスで置換し、室温まで冷却して
金属芯31を取り出しブラシ式帯電器5dを完成させ
る。
As the resistance layer 32, ceramics such as alumina and zeolite whose resistivity is controlled by adding porous silicon or conductive particles can be used. (B) Then, Fe is formed on the resistance layer 32 by a vacuum evaporation method or a sputtering method so as to have a thickness of 2 to 40 nm,
The catalyst layer 39 is formed. When the metal core 31 has a columnar structure, the catalyst layer 39 is formed while rotating the metal core, and the catalyst layer 39 is formed on all surfaces on the resistance layer 32. (C) After that, the metal core 31 on which the catalyst layer 32 is formed is inserted into the quartz tube 41, He gas is introduced, and annealing is performed at 700 to 800 ° C. for 10 minutes using the electric furnace 42 to thereby form the catalyst layer 3
9 into fine particles of several tens of nm in size. After that, C2H2 gas is introduced into the quartz tube 41, and the substrate temperature is set to 650 to 650.
C 2 H 2 is thermally decomposed at 750 ° C. to grow the carbon nanotubes 30 on the catalyst layer 39. Also C2H2
An inert gas such as He or Ar or an H2 gas may be introduced at the same time as the gas, and CVD may be performed at any of reduced pressure or atmospheric pressure. Further, plasma may be generated in the quartz tube 41 to promote thermal decomposition of C2H2. At a growth temperature of 650 ° C., the carbon nanotubes 30 grow on the resistance layer 32 in random directions, but at 675 to 750 ° C., the carbon nanotubes 30 grow in a direction substantially perpendicular to the resistance layer 32. (D) After the carbon nanotubes 30 of a desired length have been grown on the catalyst layer 39, the C2H2 gas in the quartz tube 41 is replaced with an inert gas such as He or Ar, and cooled to room temperature to cool the metal core 31. The take-out brush charger 5d is completed.

【0172】また帯電ブラシを水またはエチルアルコー
ル、イソプロピルアルコール、アセトン、トルエン等の
有機溶媒が満たされ、超音波発振器の付いた超音波洗浄
槽に浸積して、超音波振動を加え、バンドルを形成して
いるカーボンナノチューブ30を個々のカーボンナノチ
ューブに分割しても良い。さらにカーボンナノチューブ
30を成長させた後、酸化雰囲気で600〜700℃で
加熱し、僅かに析出するカーボンパーティクル等を除去
しても良く、また必要に応じて低粘度の接着剤を触媒層
39の上に薄く広げ、接着剤を硬化させカーボンナノチ
ューブ30と触媒層39との固着強度や触媒層39と抵
抗層32との密着強度を向上させても良い。なお触媒層
39としてはFe以外にNiやCo、Fe合金、Ni合
金、Co合金、Fe酸化物、Ni酸化物、Co酸化物が
使用でき、またFe化合物、Ni化合物、Co化合物を
溶媒に溶かし抵抗層32に塗付し、その後溶媒を蒸発さ
せて触媒層39としても良い。また上記の金属、合金、
酸化物、化合物は単独で用いても良いが、数種の触媒を
混合して使用しても何ら構わない。
Further, the charging brush is filled with water or an organic solvent such as ethyl alcohol, isopropyl alcohol, acetone, and toluene, immersed in an ultrasonic cleaning tank equipped with an ultrasonic oscillator, and ultrasonic vibration is applied thereto to form a bundle. The formed carbon nanotubes 30 may be divided into individual carbon nanotubes. After the carbon nanotubes 30 are further grown, they may be heated at 600 to 700 ° C. in an oxidizing atmosphere to remove slightly precipitated carbon particles and the like. It may be spread thinly on top, and the adhesive may be cured to improve the fixing strength between the carbon nanotube 30 and the catalyst layer 39 and the adhesion strength between the catalyst layer 39 and the resistance layer 32. As the catalyst layer 39, other than Fe, Ni, Co, Fe alloy, Ni alloy, Co alloy, Fe oxide, Ni oxide, Co oxide can be used, and Fe compound, Ni compound, Co compound can be dissolved in a solvent. The catalyst layer 39 may be formed by coating the resistance layer 32 and then evaporating the solvent. In addition, the above metals, alloys,
The oxides and compounds may be used alone, but a mixture of several kinds of catalysts may be used.

【0173】また本例では触媒層39を抵抗層32の全
面に形成したが、比較的長いカーボンナノチューブを用
いるブラシ式帯電器5dの場合は、触媒層39を離散し
て配置し、カーボンナノチューブ30を離散して形成し
ても良い。その場合はカーボンナノチューブの撓りの程
度や長さを考慮して、触媒層39の距離を決めるのが良
い。更にCガスの代わりC等の不飽和炭化
水素ガスやCH等の飽和炭化水素ガスを用いても同様
に触媒層112上にカーボンナノチューブ30が成長す
る。
In this embodiment, the catalyst layer 39 is formed on the entire surface of the resistance layer 32. However, in the case of the brush-type charger 5d using a relatively long carbon nanotube, the catalyst layer 39 is arranged discretely and the carbon nanotube 30 is formed. May be formed discretely. In that case, it is preferable to determine the distance of the catalyst layer 39 in consideration of the degree and length of bending of the carbon nanotube. Further, the carbon nanotubes 30 are similarly grown on the catalyst layer 112 by using an unsaturated hydrocarbon gas such as C 2 H 4 or a saturated hydrocarbon gas such as CH 4 instead of the C 2 H 2 gas.

【0174】なおCガス、Cガス、CH
ガス等は単独で用いられても良いが、混合して使用して
も良く、またAr,He等の不活性ガスで希釈して用い
ても構わない。なお、触媒層39や炭化水素ガスの種類
によってカーボンナノチューブ30が抵抗層32から成
長する温度範囲は変化する。
C 2 H 2 gas, C 2 H 4 gas, CH 4
The gas or the like may be used alone, but may be used as a mixture, or may be used after being diluted with an inert gas such as Ar or He. Note that the temperature range in which the carbon nanotubes 30 grow from the resistance layer 32 varies depending on the type of the catalyst layer 39 and the type of the hydrocarbon gas.

【0175】本方法によると、抵抗層32から直接カー
ボンナノチューブを成長させることができるので、カー
ボンナノチューブの分離精製プロセスが不要になり、ブ
ラシ式帯電器5dのコストを抑えることができる。また
比較的長いカーボンチューブが得られるので、導電性の
接点が増加し、電荷の注入速度が向上する。なお、本例
はロール状のブラシ式帯電器5dについて説明したが、
固定ブラシであっても本発明の効果は同様に実現でき、
帯電ブラシの形状は何ら問わないものとする。加えてブ
ラシ式帯電器5dは直流電源に接続されているが、電源
は直流に限定されるものではなく、直流と交流が重畳さ
れていても構わないものとする。
According to this method, the carbon nanotubes can be grown directly from the resistance layer 32, so that the process of separating and purifying the carbon nanotubes is not required, and the cost of the brush charger 5d can be reduced. Further, since a relatively long carbon tube can be obtained, the number of conductive contacts increases, and the charge injection speed improves. In addition, although this example demonstrated the brush-type charger 5d of a roll shape,
Even with a fixed brush, the effects of the present invention can be realized similarly,
The shape of the charging brush is not limited. In addition, the brush type charger 5d is connected to a DC power supply, but the power supply is not limited to DC, and DC and AC may be superimposed.

【0176】次に、図13を参照して、ここで用いられ
る被帯電体(感光体)であるOPC3aについて述べ
る。ドラム形状のAl基体3a1酸化チタン微粒子をバ
インダー樹脂に分散させたホール注入阻止層をディップ
コーティング法により厚さ1〜5μmで形成し、その後
電荷発生層(以後CGLと略す)と電荷輸送層(以後C
TLと略す)からなる積層の有機感光層3a2を形成し
た。CGLは電荷発生材料(以後CGMと略す)をプチ
ラール樹脂、熱硬化型の変性アクリル樹脂、フェノール
樹脂などのバインダー樹脂に分散させたものからなり、
ディッピングコーティング法により厚さ0.1〜1μm
で形成した。
Next, with reference to FIG. 13, the OPC 3a as a member to be charged (photosensitive member) used here will be described. A hole injection blocking layer in which a drum-shaped Al substrate 3a1 titanium oxide fine particles are dispersed in a binder resin is formed with a thickness of 1 to 5 μm by dip coating, and thereafter, a charge generation layer (hereinafter abbreviated as CGL) and a charge transport layer (hereinafter abbreviated as CGL) C
(Abbreviated as TL) to form a laminated organic photosensitive layer 3a2. CGL is made by dispersing a charge generating material (hereinafter abbreviated as CGM) in a binder resin such as a petital resin, a thermosetting modified acrylic resin, or a phenol resin.
0.1-1μm thickness by dipping coating method
Formed.

【0177】CGMとしては波長740〜780nm付
近に感度を持つスクエアリリウム色素、無金属フタロシ
アニン、金属フタロシアニン、アズレニウム塩色素、及
びアゾ顔料等が、635〜650nm付近に感度のある
チアピリリウム塩や多環キノン系、ペリレン系又はアゾ
顔料系等が使用できる。CTLはホールのキャリア輸送
材料(以後CTMと略す)をビスフェノール系ポリカー
ボネイト樹脂等のバインダー樹脂に分散させたものから
なり、膜厚は10〜40μm程度でディッピングコーテ
ィング法によって形成した。CTMとしてはオキサジア
ゾール誘導体、ピラリゾン誘導体、トリフェニルメタン
誘導体、オキサゾール誘導体、トリアリールアミン誘導
体、ブタジエン誘導体などが用いられる。
As CGM, squarylium dye, metal-free phthalocyanine, metal phthalocyanine, azulenium salt dye, azo pigment and the like having a sensitivity around the wavelength of 740 to 780 nm are available. System, perylene system, azo pigment system or the like can be used. The CTL is formed by dispersing a hole carrier transport material (hereinafter abbreviated as CTM) in a binder resin such as a bisphenol-based polycarbonate resin, and has a film thickness of about 10 to 40 μm and is formed by a dipping coating method. As the CTM, oxadiazole derivatives, pyrarizone derivatives, triphenylmethane derivatives, oxazole derivatives, triarylamine derivatives, butadiene derivatives and the like are used.

【0178】なお、本実施例では光によって発生するキ
ャリアのうちホールを用いるOPC3a2であるが、電
子を発生するCGM、電子を輸送するCTMも若干では
あるが開発されており、光生成キャリアのうち電子を用
いるOPCであっても何ら構わない。その場合は直流電
源の正負が逆となり正帯電で使用されるが、ブラシ式帯
電器5dとしては前記のものがそのまま使用できる。ま
た本例は機能分離型のOPC3aを例に取り説明を行っ
たが、本発明は機能分離型に限定されるわけではなく、
単層型のOPCであっても何ら構わない。また本例はド
ラム形状のOPC3aであるが、Al基体の代わりに表
面に導電層を形成したベルトを採用し、ベルト状のOP
Cとしても良い。またシート状のOPCでも良い。
In this embodiment, the OPC 3a2 using holes among carriers generated by light is used. However, CGMs for generating electrons and CTMs for transporting electrons have been developed to some extent. OPC using electrons does not matter. In this case, the positive and negative DC power supplies are used in reverse, and the DC power supply is used for positive charging. In this example, the description has been made by taking the function-separated type OPC 3a as an example, but the present invention is not limited to the function-separated type.
A single-layer type OPC may be used. In this example, the drum-shaped OPC 3a is used, but instead of the Al base, a belt having a conductive layer formed on the surface is employed, and the belt-shaped OPC 3a is used.
C may be used. Also, a sheet-like OPC may be used.

【0179】更にここでの接触型帯電器はOPC3aに
用いられるものに限定されるわけではなく、Se系、a
−Si、ZnO等の無機感光体であっても同じ接触型帯
電器が使用できるので、感光体の種類が本発明の接触型
帯電器の請求の範囲を限定するものではない。
Further, the contact-type charger here is not limited to the one used for the OPC 3a, but may be a Se-based charger, a
Since the same contact type charger can be used even with inorganic photoreceptors such as -Si, ZnO, etc., the type of the photoreceptor does not limit the claims of the contact type charger of the present invention.

【0180】[2−E]本発明の他の接触型帯電器であ
る「帯電器の実施例5」を図18に従って述べる。図1
8は接触型帯電器の形状としてブラシ式帯電器5eを用
いたものであり、電性繊維43にカーボンナノチューブ
44が結合した構造となっている。実施例5のブラシ式
帯電器5eは金属芯41上に抵抗層42が形成され、更
に抵抗層42上にカーボンナノチューブ44が結合した
導電性繊維43が保持される構造となっている。
[2-E] Another contact-type charger of the present invention, "Embodiment 5 of the charger" will be described with reference to FIG. Figure 1
Reference numeral 8 denotes a brush-type charger 5e as a contact-type charger, which has a structure in which carbon nanotubes 44 are bonded to conductive fibers 43. The brush-type charger 5e of the fifth embodiment has a structure in which a resistance layer 42 is formed on a metal core 41, and a conductive fiber 43 to which carbon nanotubes 44 are bonded is held on the resistance layer 42.

【0181】そしてブラシ式帯電器5eは主にカーボン
ナノチューブ44でOPC3aの表面と接触している。
なお、抵抗層42の抵抗値としては抵抗値が10〜1
Ωであることが望ましい。被帯電体としてのOPC
3aはドラム形状のAl基体3a1と有機感光層3a2
から構成されており、必要に応じてAl基体3a1と有
機感光層3a2の間に電荷注入阻止層が設けられてい
る。
The brush charger 5e is mainly in contact with the surface of the OPC 3a by the carbon nanotubes 44.
Note that the resistance value of the resistance layer 42 is 10 4 to 1
It is desirable that the 0 8 Ω. OPC as an object to be charged
3a is a drum-shaped Al base 3a1 and an organic photosensitive layer 3a2.
A charge injection blocking layer is provided between the Al base 3a1 and the organic photosensitive layer 3a2 as required.

【0182】図示されてはいないが、ブラシ式帯電器5
eの金属芯41は外部の直流電源に接続され、主にカー
ボンナノチューブ44から有機感光層3a2に直接電子
を注入することでOPC3を帯電させている。なお、一
部の電荷はカーボンナノチューブ620から電子が電界
放出によって引き出され有機感光層3a2を帯電しても
構わない。実施例5においても、有機感光層3a2のピ
ンホールともカーボンナノチューブ44で接触すると、
カーボンナノチューブ44に流れる過電流によってカー
ボンナノチューブ44の先端が発熱し、空気中の酸素に
よって酸化され先端が消耗して、ピンホールと接触した
カーボンナノチューブ44は瞬時に先端が短くなり、有
機感光層3a2のピンホールから離れる。
Although not shown, the brush type charger 5
The metal core 41 of e is connected to an external DC power supply, and charges the OPC 3 mainly by directly injecting electrons from the carbon nanotubes 44 into the organic photosensitive layer 3a2. Note that a part of the charge may charge the organic photosensitive layer 3a2 by extracting electrons from the carbon nanotube 620 by field emission. Also in Example 5, when the carbon nanotubes 44 contact the pinholes of the organic photosensitive layer 3a2,
The tip of the carbon nanotube 44 generates heat due to an overcurrent flowing through the carbon nanotube 44, is oxidized by oxygen in the air, and the tip is consumed. Move away from the pinhole.

【0183】また有機感光層3a2のピンホールとカー
ボンナノチューブ44が接触し過電流が生じた場合で
も、抵抗層42が保護抵抗となり過電流の大きさを抑制
するため、直流電源の電圧低下を防止できる。上記の2
つの効果によって、ピンホールの影響を更に小さくで
き、OPCを均一に帯電できる。また有機感光層表面に
導電性微粒子を分散させていないため、導電性微粒子で
の光の吸収や散乱がなく、画像記録装置の解像度や階調
が低下しない。さらに従来のOPC有機感光層3a2を
用いOPCをそのまま流用することができ、画像記録装
置自体としてはコストアップを抑制することができる。
Further, even when the pinholes of the organic photosensitive layer 3a2 come into contact with the carbon nanotubes 44 and an overcurrent occurs, the resistance layer 42 serves as a protective resistor and suppresses the magnitude of the overcurrent, thereby preventing a voltage drop of the DC power supply. it can. 2 above
By the two effects, the influence of the pinhole can be further reduced, and the OPC can be uniformly charged. In addition, since the conductive fine particles are not dispersed on the surface of the organic photosensitive layer, light is not absorbed or scattered by the conductive fine particles, and the resolution and gradation of the image recording apparatus are not reduced. Further, the OPC can be diverted as it is by using the conventional OPC organic photosensitive layer 3a2, and the cost increase of the image recording apparatus itself can be suppressed.

【0184】電荷注入の速度に関しては、本例において
もカーボンナノチューブ44は極細の直径を持つため、
抵抗層42に密集して配置することが可能である。また
カーボンナノチューブ44は大きな弾性を持つため、有
機感光層3a2と接触すると撓ることができ、カーボン
ナノチューブ44の先端のみではなく、側面でも有機感
光層3a2と接触することができる。そのため、抵抗層
42を設けた場合でも有機感光層3a2とブラシ式帯電
器5eの間で電荷の授受が行える導電性の接点を著しく
大きくでき、電荷の注入速度を著しく向上できる。その
結果、OPC100へ十分な帯電電圧を与えることがで
きる。
Regarding the charge injection speed, also in this example, since the carbon nanotubes 44 have a very small diameter,
It is possible to arrange them densely on the resistance layer 42. Further, since the carbon nanotubes 44 have great elasticity, they can bend when they come into contact with the organic photosensitive layer 3a2, and can contact the organic photosensitive layer 3a2 not only at the tip but also at the side surfaces of the carbon nanotubes 44. Therefore, even when the resistive layer 42 is provided, the conductive contact between the organic photosensitive layer 3a2 and the brush-type charger 5e that can transfer charges can be significantly increased, and the charge injection speed can be significantly improved. As a result, a sufficient charging voltage can be applied to the OPC 100.

【0185】次に実施例5のブラシ式帯電器5eの構成
部材について説明する。金属芯41、抵抗層42、カー
ボンナノチューブ44は実施例[2−D]と同様のもの
が使用できる。導電性繊維43としては、カーボンブラ
ックや金属微粒子をレーヨン樹脂やナイロン樹脂、アク
リル樹脂、ポリエステル樹脂等に分散させた後、紡糸し
て繊維形状にしたものや、あるいはテトラシアノキノジ
メタン(TCNQ)等の電子受容性化合物とテトラチア
フルバレン(TTF)等の電子供与性化合物から構成さ
れる電荷移動錯体を高分子ネットワークに置換した高分
子樹脂を紡糸したものが用いられる。
Next, components of the brush-type charger 5e according to the fifth embodiment will be described. As the metal core 41, the resistance layer 42, and the carbon nanotubes 44, the same ones as in Example [2-D] can be used. As the conductive fibers 43, carbon black or metal fine particles are dispersed in rayon resin, nylon resin, acrylic resin, polyester resin, or the like, and then spun into a fiber shape, or tetracyanoquinodimethane (TCNQ) A polymer resin obtained by spinning a polymer resin in which a charge transfer complex composed of an electron-accepting compound such as the above and an electron-donating compound such as tetrathiafulvalene (TTF) is substituted by a polymer network is used.

【0186】次にブラシ式帯電器5eの作製法の一例を
図18、図19(a)〜(e)を参照して述べる。な
お、図18はブラシ式帯電器5eの一部の概略を示して
おり、ブラシ式帯電器5eは円柱構造をしており、導電
性繊維43は抵抗層42の表面全てに接続されているも
のとする。 (a)SUS、Al、Fe、Cu等の金属や合金からな
る金属芯41をFe、Ni、Co、Al、Au、Ag、
Pt等の金属や合金、またはグラファイト、フラーレ
ン、カーボンナノチューブの導電性無機材料、または表
面にNi、Co、Al等の金属薄膜を形成して導電処理
した高分子樹脂等の導電性粒子を添加して抵抗率を制御
したポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリテレフ
タレート、エポキシ樹脂等の高分子樹脂にディップし
て、所定の膜厚の抵抗層42を形成する。
Next, an example of a method of manufacturing the brush type charger 5e will be described with reference to FIGS. 18, 19 (a) to 19 (e). FIG. 18 schematically illustrates a part of the brush-type charger 5e. The brush-type charger 5e has a columnar structure, and the conductive fibers 43 are connected to the entire surface of the resistance layer 42. And (A) A metal core 41 made of a metal or alloy such as SUS, Al, Fe, Cu or the like is formed by Fe, Ni, Co, Al, Au, Ag,
Addition of conductive particles such as metals or alloys such as Pt, or conductive inorganic materials such as graphite, fullerene, or carbon nanotubes, or polymer resin or the like that has been subjected to conductive treatment by forming a metal thin film such as Ni, Co, or Al on the surface. Then, the resistive layer 42 having a predetermined thickness is formed by dipping in a polymer resin such as polycarbonate, polyacrylate, polyterephthalate, and epoxy resin whose resistivity is controlled.

【0187】(b)その後抵抗層42上に導電性繊維4
3を電気植毛によって植え付ける。導電性繊維43とし
ては直径が5〜20μmの導電性レーヨン、導電性ナイ
ロン、導電性ポリエステル等が使用でき、植毛の密度と
しては一般的な帯電ブラシと同様に50〜300本/m
m2程度にするのが良い。また導電性繊維42をパイル
地にして、テープ状に切断したのち、抵抗層42に巻き
付けても良い。 (c)その後導電性繊維43の先端にのみ導電性接着剤
45を厚さ2〜10μmで塗布し、 (d)静電力を利用して、カーボンナノチューブ44を
導電性繊維43に吸い上げて接触させ、 (e)その後導電性接着剤45を熱硬化させ、カーボン
ナノチューブ44を固定し、ブラシ式帯電器5eを完成
させる。
(B) Then, the conductive fibers 4 are formed on the resistance layer 42.
3 is planted by electric flocking. As the conductive fiber 43, conductive rayon, conductive nylon, conductive polyester, or the like having a diameter of 5 to 20 μm can be used.
It is better to be about m2. Alternatively, the conductive fiber 42 may be made into a pile ground, cut into a tape shape, and then wound around the resistance layer 42. (C) Then, a conductive adhesive 45 is applied only to the tip of the conductive fiber 43 with a thickness of 2 to 10 μm. (E) Thereafter, the conductive adhesive 45 is thermally cured to fix the carbon nanotubes 44, thereby completing the brush type charger 5e.

【0188】また導電性接着剤の替わりに導電性繊維自
体を加熱し、カーボンナノチューブと融着させて固定し
ても良い。また1本の長い導電性繊維43にカーボンナ
ノチューブ44を導電性接着剤45で接着した後、導電
性繊維を1〜2mmに切断し、導電性繊維43を電気植
毛によって抵抗層42に植え付けてブラシ式帯電器5e
としても良い。更にカーボンナノチューブ44が接着さ
れた長い導電性繊維をパイル地にして、テープ状に切断
したのち、抵抗層に巻き付けてブラシ式帯電器5eとし
ても良い。
Instead of the conductive adhesive, the conductive fibers themselves may be heated and fused with the carbon nanotubes to fix them. Further, after bonding the carbon nanotubes 44 to one long conductive fiber 43 with a conductive adhesive 45, the conductive fiber is cut into 1 to 2 mm, and the conductive fiber 43 is planted on the resistance layer 42 by electric flocking to form a brush. Type charger 5e
It is good. Further, the long conductive fiber to which the carbon nanotubes 44 are bonded may be made into a pile, cut into a tape shape, and then wound around a resistance layer to form a brush charger 5e.

【0189】また実施例5のブラシ式帯電器5eの別の
作製方法を図20(a)〜(e)に従って述べる。な
お、図20はブラシ式帯電器5eの一部の概略を示して
おり、ブラシ式帯電器5eは円柱構造をしており、導電
性繊維43は抵抗層42の表面全てに接続されているも
のとする。
Another method of manufacturing the brush-type charger 5e of the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 20 schematically shows a part of the brush charger 5e. The brush charger 5e has a columnar structure, and the conductive fibers 43 are connected to the entire surface of the resistance layer 42. And

【0190】(a)SUS、Al、Fe、Cu等の金属
や合金からなる金属芯41をFe、Ni、Co、Al、
Au、Ag、Pt等の金属や合金、またはグラファイ
ト、フラーレン、カーボンナノチューブの導電性無機材
料、または表面にNi、Co、Al等の金属薄膜を形成
して導電処理した高分子樹脂等の導電性粒子を添加して
抵抗率を制御したポリカーボネート、ポリアクリレー
ト、ポリテレフタレート、エポキシ樹脂等の高分子樹脂
にディップして、所定の膜厚の抵抗層42を形成する。
(A) A metal core 41 made of a metal or alloy such as SUS, Al, Fe, Cu, etc., is made of Fe, Ni, Co, Al,
Conductivity of metals and alloys such as Au, Ag and Pt, or conductive inorganic materials such as graphite, fullerene, and carbon nanotubes, or conductive polymers such as polymer resin formed by forming a metal thin film such as Ni, Co, or Al on the surface Particles are added and dipped in a polymer resin such as polycarbonate, polyacrylate, polyterephthalate, epoxy resin or the like whose resistivity is controlled to form a resistance layer 42 having a predetermined thickness.

【0191】(b)その後抵抗層42上に導電性繊維4
3を電気植毛によって植え付ける。導電性繊維43とし
ては直径が5〜20μmの導電性レーヨン、導電性ナイ
ロン、導電性ポリエステル等が使用でき、植毛の密度と
しては一般的な帯電ブラシと同様に50〜300本/m
m2程度にするのが良い。また導電性繊維43をパイル
地にして、テープ状に切断したのち、抵抗層42に巻き
付けても良い。 (c)その後導電性繊維43の先端にのみポリメチルフ
ェニルシラン46を厚さ0.1〜3μmで塗布し、超高
圧水銀灯により波長400nm程度の光を照射し、ポリ
メチルフェニルシラン46のSi−Si結合を切断する (d)その後イソプロピルアルコール中にカーボンナノ
チューブを分散させた溶液(IPA溶液と略す)47に
導電性繊維43を浸漬し、Al電極を対向電極48とし
て金属芯41に外部電源に接続し負電圧を印加して、電
気泳動によりカーボンナノチューブ44を導電性繊維4
3に接触させる。カーボンナノチューブ44は印加され
た電界と平行な方向に移動し、導電性繊維43に接触し
てSi−Si結合の切れたポリメチルフェニルシラン4
6に突き刺さり、固定化される。
(B) Then, the conductive fibers 4 are formed on the resistance layer 42.
3 is planted by electric flocking. As the conductive fiber 43, conductive rayon, conductive nylon, conductive polyester, or the like having a diameter of 5 to 20 μm can be used.
It is better to be about m2. Alternatively, the conductive fiber 43 may be made into a pile ground, cut into a tape shape, and then wound around the resistance layer 42. (C) After that, polymethylphenylsilane 46 is applied to the tip of the conductive fiber 43 only at a thickness of 0.1 to 3 μm, and irradiated with light having a wavelength of about 400 nm by an ultra-high pressure mercury lamp, and the Si- (D) Then, the conductive fiber 43 is immersed in a solution (abbreviated as an IPA solution) 47 in which carbon nanotubes are dispersed in isopropyl alcohol, and the Al electrode is used as a counter electrode 48 to connect the metal core 41 to an external power supply. By connecting and applying a negative voltage, the carbon nanotubes 44
Touch 3 The carbon nanotubes 44 move in a direction parallel to the applied electric field, come into contact with the conductive fibers 43, and break the Si-Si bond.
6 is pierced and fixed.

【0192】(e)その後導電性繊維43をIPA溶液
47から引き上げ、イソプロピルアルコールを蒸発さ
せ、ブラシ式帯電器5eを完成させる。また上述したよ
うに、1本の長い導電性繊維43にカーボンナノチュー
ブ44を電気泳動法によって固定化してから、導電性繊
維を1〜2mmに切断し、その後導電性繊維を電気植毛
によって抵抗層に植え付けてブラシ式帯電器5eとして
も良い。
(E) Thereafter, the conductive fiber 43 is pulled up from the IPA solution 47, and isopropyl alcohol is evaporated to complete the brush type charger 5e. Further, as described above, the carbon nanotubes 44 are fixed to one long conductive fiber 43 by electrophoresis, and then the conductive fiber is cut into 1 to 2 mm. It is good also as a brush type charger 5e by planting.

【0193】更にカーボンナノチューブを電気泳動法に
より固定化した長い導電性繊維をパイル地にして、テー
プ状に切断したのち、抵抗層に巻き付けてブラシ式帯電
器5eとしても良い。なお、本例で使用されるOPCは
[2−D]で説明した「被帯電体の実施例3」と同様の
OPC3aが使用できる。
Further, it is also possible to use a long conductive fiber in which carbon nanotubes are immobilized by an electrophoresis method as a pile ground, cut it into a tape shape, and wind it around a resistance layer to form a brush charger 5e. As the OPC used in this example, the same OPC 3a as that of “Example 3 of the member to be charged” described in [2-D] can be used.

【0194】[2−F]本発明の接触型の帯電器の実施
例6を図21に従って述べる。本例の接触型帯電器は帯
電ローラーの形状をしている。図21の実施例6として
の帯電ローラー5fは金属芯51上に抵抗層52が形成
され、かつ抵抗層52中に保持されたカーボンナノチュ
ーブ50の先端が抵抗層52から突出している構造を持
つ。そして帯電ローラー5fは主にカーボンナノチュー
ブ50で被帯電体をなすOPC3aの表面と接触してい
る。OPC3aはドラム形状のAl基体3a1と有機感
光層3a2から構成されており、「被帯電体の実施例
3」と同様のOPC3aと同様のものが使用されてい
る。
[2-F] Embodiment 6 of the contact-type charger of the present invention will be described with reference to FIG. The contact-type charger of this example has a shape of a charging roller. The charging roller 5f according to the sixth embodiment shown in FIG. 21 has a structure in which a resistance layer 52 is formed on a metal core 51, and the tips of the carbon nanotubes 50 held in the resistance layer 52 project from the resistance layer 52. The charging roller 5f is mainly in contact with the surface of the OPC 3a serving as a member to be charged by the carbon nanotube 50. The OPC 3a is composed of a drum-shaped Al base 3a1 and an organic photosensitive layer 3a2, and the same OPC 3a as in "Example 3 of a member to be charged" is used.

【0195】図示されてはいないが、帯電ローラー5f
の金属芯51は外部の直流電源に接続され、主にカーボ
ンナノチューブ50から有機感光層3a2に直接電子を
注入することでOPC3aを帯電させている。なお、一
部の電荷はカーボンナノチューブ50から電子が電界放
出によって引き出され有機感光層3a2を帯電しても構
わない。本例においても、有機感光層3a2のピンホー
ルともカーボンナノチューブ50で接触すると、カーボ
ンナノチューブ50に流れる過電流によってカーボンナ
ノチューブ50の先端が発熱し、空気中の酸素によって
酸化され先端が消耗して、ピンホールと接触したカーボ
ンナノチューブ50は瞬時に先端が短くなり、有機感光
層3a2のピンホールから離れる。
Although not shown, the charging roller 5f
The metal core 51 is connected to an external DC power supply, and charges the OPC 3a mainly by directly injecting electrons from the carbon nanotube 50 into the organic photosensitive layer 3a2. Some of the charges may be such that electrons are extracted from the carbon nanotubes 50 by field emission to charge the organic photosensitive layer 3a2. Also in this example, when the pinhole of the organic photosensitive layer 3a2 also comes into contact with the carbon nanotube 50, the tip of the carbon nanotube 50 generates heat due to an overcurrent flowing through the carbon nanotube 50, is oxidized by oxygen in the air, and the tip is consumed. The tip of the carbon nanotube 50 in contact with the pinhole is instantaneously shortened and separates from the pinhole of the organic photosensitive layer 3a2.

【0196】また有機感光層3a2ピンホールとカーボ
ンナノチューブ50が接触し過電流が生じた場合でも、
抵抗層52が保護抵抗となり過電流の大きさを抑制する
ため、直流電源の電圧低下を防止できる。
Further, even when the pinholes of the organic photosensitive layer 3a2 come into contact with the carbon nanotubes 50 to cause an overcurrent,
Since the resistance layer 52 serves as a protection resistor and suppresses the magnitude of the overcurrent, a voltage drop of the DC power supply can be prevented.

【0197】上記の2つの効果によって、ピンホールの
影響を更に小さくでき、OPC3aを均一に帯電でき
る。また有機感光層表面に導電性微粒子を分散させてい
ないため、導電性微粒子での光の吸収や散乱がなく、画
像記録装置の解像度や階調が低下しない。さらに従来の
OPC有機感光層用いOPC3aをそのまま流用するこ
とができ、画像記録装置自体としてはコストアップを抑
制することができる。
With the above two effects, the influence of the pinhole can be further reduced, and the OPC 3a can be uniformly charged. In addition, since the conductive fine particles are not dispersed on the surface of the organic photosensitive layer, light is not absorbed or scattered by the conductive fine particles, and the resolution and gradation of the image recording apparatus are not reduced. Further, the OPC 3a using the conventional OPC organic photosensitive layer can be diverted as it is, and the cost increase of the image recording apparatus itself can be suppressed.

【0198】電荷注入の速度に関しては、本例において
もカーボンナノチューブ50は極細の直径を持つため、
抵抗層52に密集して配置することが可能である。また
カーボンナノチューブ50は大きな弾性を持つため、有
機感光層3a2と接触すると撓ることができ、カーボン
ナノチューブ50の先端のみではなく、側面でも有機感
光層3a2と接触することができる。そのため、抵抗層
52を設けた場合でも有機感光層3a2とブラシ式帯電
器5f間で電荷の授受が行える導電性の接点を著しく大
きくでき、電荷の注入速度を著しく向上できる。
Regarding the charge injection speed, also in this example, since the carbon nanotube 50 has a very small diameter,
It is possible to arrange them densely on the resistance layer 52. Further, since the carbon nanotube 50 has large elasticity, the carbon nanotube 50 can bend when it comes into contact with the organic photosensitive layer 3a2, and can contact the organic photosensitive layer 3a2 not only at the tip but also at the side surface of the carbon nanotube 50. Therefore, even when the resistive layer 52 is provided, the conductive contact between the organic photosensitive layer 3a2 and the brush-type charger 5f that can transfer charges can be significantly increased, and the charge injection speed can be significantly improved.

【0199】その結果、OPC3aへ十分な帯電電圧を
与えることができる。さらにカーボンナノチューブ50
が抵抗層52中に埋め込まれ、カーボンナノチューブ5
0の先端が抵抗層52から突出する構造であるため、カ
ーボンナノチューブ50は抵抗層52と強固に結合して
おり、ブラシ式帯電器5fがOPC3aを摺動する間に
カーボンナノチューブ50がブラシ式帯電器5fから離
脱することがなく、長期信頼性が向上する。また抵抗層
52中にカーボンナノチューブ50を分散させることに
よってカーボンナノチューブを固定化することにより、
カーボンナノチューブの配向プロセスや固定化プロセス
が不要になることから、ブラシ式帯電器5eの低コスト
化が期待される。
As a result, a sufficient charging voltage can be applied to the OPC 3a. Furthermore, carbon nanotube 50
Is embedded in the resistance layer 52, and the carbon nanotubes 5
The carbon nanotube 50 is firmly connected to the resistance layer 52 because the tip of the carbon nanotube 50 protrudes from the resistance layer 52, and the carbon nanotube 50 is brush-charged while the brush-type charger 5f slides on the OPC 3a. The long-term reliability is improved without detaching from the vessel 5f. Also, by dispersing the carbon nanotubes 50 in the resistance layer 52 to fix the carbon nanotubes,
Since the process of aligning and fixing the carbon nanotubes becomes unnecessary, the cost reduction of the brush-type charger 5e is expected.

【0200】次に本例使用されるブラシ式帯電器5fの
断面構成部材について説明する。
Next, a description will be given of the cross-sectional structural members of the brush-type charger 5f used in this embodiment.

【0201】本例の金属芯51、カーボンナノチューブ
は[2−D]で説明したカーボンナノチューブ30と同
様のものが使用できる。抵抗層52は有機感光層3a2
のピンホールによる過電流の大きさを制限するために、
抵抗値は10〜10Ωが望ましい。抵抗値が10
Ω以下ではピンホールによる過電流が大きくなり、直流
電源の電圧が低下し、帯電圧の不均一を招く。また抵抗
値が10Ω以上の場合では、帯電ブラシ全体の抵抗が
大きくなり、電荷注入速度が小さくなり、OPCの帯電
電圧が低下してしまう。
As the metal core 51 and the carbon nanotube of this example, the same one as the carbon nanotube 30 described in [2-D] can be used. The resistance layer 52 is made of the organic photosensitive layer 3a2.
In order to limit the magnitude of overcurrent due to the pinhole of
The resistance value is desirably 10 4 to 10 8 Ω. Resistance value is 10 3
Below Ω, the overcurrent due to the pinhole becomes large, the voltage of the DC power supply decreases, and the charged voltage becomes non-uniform. If the resistance value is 10 9 Ω or more, the resistance of the entire charging brush increases, the charge injection speed decreases, and the charging voltage of the OPC decreases.

【0202】また抵抗層52はポリカーボネート、ポリ
アクリレート、ポリテレフタレート、エポキシ樹脂等の
高分子樹脂にカーボンナノチューブ50を分散させた構
造を持つ、分散させたカーボンナノチューブ920の少
なくても一部は抵抗層52の表面から突出しているが、
カーボンナノチューブ50の他にFe、Ni、Co、A
l、Au、Ag、Pt等の金属や合金、またはグラファ
イト、フラーレンの導電性無機材料、または表面にN
i、Co、Al等の金属薄膜を形成して導電処理した高
分子樹脂等の導電性粒子を添加しても良い。これらの導
電性粒子を高分子樹脂に添加した場合、抵抗層912の
表面から突出するカーボンナノチューブ50の数と抵抗
層52の抵抗値を独立に制御できるため、抵抗層52の
抵抗値を最適化しやすいという利点を持つ。なお導電性
粒子の大きさは作製しやすい大きさであれば良く、金
属、合金、高分子樹脂、グラファイト等であれば数μm
〜数100μmが適当であり、フラーレンであれば数n
m〜1μmが良い。
The resistance layer 52 has a structure in which the carbon nanotubes 50 are dispersed in a polymer resin such as polycarbonate, polyacrylate, polyterephthalate, and epoxy resin. At least a part of the dispersed carbon nanotubes 920 is a resistance layer. Although it protrudes from the surface of 52,
Fe, Ni, Co, A besides the carbon nanotube 50
Metals or alloys such as l, Au, Ag, Pt, or conductive inorganic materials such as graphite and fullerene, or N on the surface
Conductive particles such as a polymer resin which has been subjected to conductive treatment by forming a metal thin film of i, Co, Al or the like may be added. When these conductive particles are added to the polymer resin, the number of carbon nanotubes 50 protruding from the surface of the resistance layer 912 and the resistance value of the resistance layer 52 can be controlled independently, so that the resistance value of the resistance layer 52 can be optimized. It has the advantage of being easy. The size of the conductive particles may be any size as long as it is easy to produce, and several μm if it is a metal, alloy, polymer resin, graphite, or the like.
To several hundred μm is appropriate.
m to 1 μm is good.

【0203】次に本例のブラシ式帯電器5fの作製方法
を図22(a)、(b)に従って述べる。図22はブラ
シ式帯電器5fの一部の概略を示しており、ブラシ式帯
電器5fは円柱構造をしており、カーボンナノチューブ
50は抵抗層52の表面全てから突出しているものとす
る。(a)SUS、Al、Fe、Cu等の金属や合金か
らなる金属芯51をカーボンナノチューブ50を分散さ
せたポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリテレフ
タレート、エポキシ樹脂等の高分子樹脂にディップし
て、所定の膜厚の抵抗層52を形成する。
Next, a method of manufacturing the brush-type charger 5f of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 22 schematically shows a part of the brush-type charger 5f. The brush-type charger 5f has a columnar structure, and the carbon nanotubes 50 protrude from the entire surface of the resistance layer 52. (A) A metal core 51 made of a metal or alloy such as SUS, Al, Fe, Cu, etc. is dipped in a polymer resin such as polycarbonate, polyacrylate, polyterephthalate, epoxy resin or the like in which carbon nanotubes 50 are dispersed. A resistance layer 52 having a thickness is formed.

【0204】なお、高分子樹脂にはカーボンナノチュー
ブ50の他にFe、Ni、Co、Al、Au、Ag、P
t等の金属や合金、またはグラファイト、フラーレン等
の導電性無機材料または表面にNi、Co、Al等の金
属薄膜を形成して導電処理した高分子樹脂等の導電性粒
子を添加しても良い。抵抗層52の抵抗値はカーボンナ
ノチューブ及び導電性粒子の添加量と抵抗層の膜厚によ
って制御する。(b)その後抵抗層52を機械的に研磨
してカーボンナノチューブ50の先端を抵抗層52から
突出させ、ブラシ式帯電器5eを完成させる。
The polymer resin includes Fe, Ni, Co, Al, Au, Ag, P
Metals or alloys such as t, or conductive inorganic materials such as graphite or fullerene, or conductive particles such as a polymer resin or the like that has been subjected to conductive treatment by forming a metal thin film such as Ni, Co, or Al on the surface may be added. . The resistance value of the resistance layer 52 is controlled by the amount of carbon nanotubes and conductive particles added and the thickness of the resistance layer. (B) Thereafter, the resistance layer 52 is mechanically polished so that the tips of the carbon nanotubes 50 protrude from the resistance layer 52, thereby completing the brush charger 5e.

【0205】抵抗層52をアルミナ等の砥粒で機械的に
研磨すると、比較的柔らかい高分子樹脂のみが選択的に
研磨され、カーボンナノチューブは研磨されない。その
結果最終的には抵抗層52の表面からカーボンナノチュ
ーブ920が突出した構造が得られる。なお抵抗層52
から突出するカーボンナノチューブ50の長さは0.1
μm以上あれば、帯電ローラーとして十分な帯電能力が
確保できる。なお、本例はブラシ式帯電器5eのローラ
ー形状を用いて説明を行ったが、帯電ブレードの形状で
も何ら問題はなく、接触型の帯電器の形状が本発明の請
求の範囲を限定するものではない。
When the resistance layer 52 is mechanically polished with abrasive grains such as alumina, only the relatively soft polymer resin is selectively polished, and the carbon nanotube is not polished. As a result, a structure in which the carbon nanotubes 920 protrude from the surface of the resistance layer 52 is finally obtained. Note that the resistance layer 52
The length of the carbon nanotube 50 projecting from
If it is not less than μm, sufficient charging ability as a charging roller can be secured. Although the present embodiment has been described using the roller shape of the brush type charger 5e, there is no problem with the shape of the charging blade, and the shape of the contact type charger limits the scope of the present invention. is not.

【0206】[2−G]本発明の接触型の各帯電器5d
〜5fの作動を説明する。上述の「帯電器の実施例4〜
6」としての接触型の帯電器の一つと−500Vの直流
電源を被帯電体であるOPCの帯電システムとして複写
機に搭載して、テストチャートの複写を行った。現像は
白黒の2値現像とし、階調はドット数で表示した。な
お、今回使用したOPCは有機感光層表面に大きさが1
0〜20μmのピンホールが10〜40個程度あった。
「帯電器の実施例4〜6」の接触型の帯電器の一つを載
せた画像形成装置としての複写機(図1参照)で複写を
行った結果、被帯電体であるOPC全面で帯電ムラは生
じず、ピンホールの影響が現れなかった。また通常のア
ナログ表示の複写機と比較し解像度、階調が向上してお
り、テストチャート全面で良好な複写がなされた。また
「帯電器の実施例4〜6」の帯電器では感光体の帯電プ
ロセス中にオゾンやNOxがほとんど検出されなかっ
た。
[2-G] Each contact type charger 5d of the present invention
5f will be described. The above-described “Electric Charger Examples 4 to
The test chart was copied by mounting one of the contact-type chargers of "6" and a DC power supply of -500 V as a charging system of the OPC as a member to be charged in a copying machine. The development was a binary development of black and white, and the gradation was indicated by the number of dots. The OPC used this time has a size of 1 on the surface of the organic photosensitive layer.
There were about 10 to 40 pinholes of 0 to 20 μm.
As a result of copying using a copying machine (see FIG. 1) as an image forming apparatus on which one of the contact-type chargers of “Chargers 4 to 6” is mounted, charging is performed on the entire surface of the OPC to be charged. No unevenness occurred, and the effect of the pinhole did not appear. Further, the resolution and gradation were improved as compared with a normal analog display copying machine, and good copying was performed over the entire test chart. In the chargers of "Examples 4 to 6 of chargers", ozone and NOx were hardly detected during the charging process of the photoconductor.

【0207】よって本発明の帯電器を搭載した複写機
は、OPCの有機感光層にピンホールがあった場合にお
いても、オゾンやNOxを発生させないで、良好な画像
記録が行えることが確認された。なお、プリンター、フ
ァクシミリ等の画像形成装置においても、同様の効果が
期待できる。
Therefore, it was confirmed that the copier equipped with the charger of the present invention can perform good image recording without generating ozone or NOx even when the organic photosensitive layer of the OPC has a pinhole. . The same effect can be expected in an image forming apparatus such as a printer and a facsimile.

【0208】[2−H][2−D]〜[2−G]で述べ
たように、「帯電器の実施例4〜6」の帯電器は主に電
荷注入によって帯電が行われていた。さらに大きな帯電
電位(600V〜1kV程度)が必要とされる場合、O
PCの帯電は主にOPCと接触型の帯電器の微小空隙で
のコロナ放電によって行われる。本発明の帯電器におい
ても、カーボンナノチューブとOPC間の微小空隙に放
電開始電圧Vth以上の電圧が印加されると、カーボン
ナノチューブとOPC間の微小空隙でコロナ放電が発生
し、OPCが帯電される。
[2-H] As described in [2-D] to [2-G], the chargers of "Embodiments 4 to 6 of the charger" were charged mainly by charge injection. . When a higher charging potential (about 600 V to 1 kV) is required, O
The charging of the PC is mainly performed by corona discharge in the minute gap of the charger that is in contact with the OPC. Also in the charger of the present invention, when a voltage equal to or higher than the discharge starting voltage Vth is applied to the minute gap between the carbon nanotube and the OPC, corona discharge occurs in the minute gap between the carbon nanotube and the OPC, and the OPC is charged. .

【0209】特にカーボンナノチューブは極細の針状の
形状を持つため、カーボンナノチューブ先端での不平等
電界が強くなり、放電開始電圧Vthを下げることがで
きる。またカーボンナノチューブは大気圧において電界
放出を起こすため、電界放出による電子がコロナ放電の
トリガーとなり、Vthを更に下げる効果もある。[2
−D]〜[2−F]で述べた各帯電器において、帯電ブ
ラシでVthを測定したところ、カーボンナノチューブ
が保持されていない帯電ブラシより小さなVthを持つ
ことが確認され、従来の接触型帯電器より印加電圧を小
さくできることが判った。
In particular, since the carbon nanotube has a very fine needle-like shape, the uneven electric field at the tip of the carbon nanotube becomes strong, and the discharge starting voltage Vth can be reduced. Further, since carbon nanotubes cause field emission at atmospheric pressure, electrons due to field emission serve as a trigger of corona discharge, and have the effect of further lowering Vth. [2
In each of the chargers described in [-D] to [2-F], Vth was measured with a charging brush. It was found that the applied voltage could be lower than that of the vessel.

【0210】また微小空隙でのコロナ放電によってOP
Cを帯電させる場合に発生するオゾンやNOxを測定し
た結果、実施例2の帯電ブラシはカーボンナノチューブ
が保持されていない接触型帯電器よりもオゾンやNOx
が少なかった。これはカーボンナノチューブの先端のみ
でコロナ放電が起きるため、実施例2の帯電ブラシでは
放電空間が狭くかつ印加電圧が小さいため、オゾンやN
Oxの発生が抑えられたと考えられる。
[0210] The corona discharge in the minute gap causes OP.
As a result of measuring ozone and NOx generated when C was charged, the charging brush of Example 2 was more ozone and NOx than the contact type charger in which the carbon nanotube was not held.
There were few. This is because corona discharge occurs only at the tip of the carbon nanotube, and the charging brush of Example 2 has a narrow discharge space and a small applied voltage, so that ozone and N
It is considered that generation of Ox was suppressed.

【0211】また実際に「被帯電体の実施例5」等の帯
電ブラシを載せた複写機で複写を行った結果、OPC全
面で帯電ムラは生じず、ピンホールの影響が現れず、通
常のアナログ表示の複写機と比較し解像度、階調が向上
しており、テストチャート全面で良好な複写がなされ
た。なお、ここでの帯電器は電荷注入や電界放出、微小
空隙でのコロナ放電といった帯電方式に制限されるもの
ではなく、本発明の構造が含まれる全ての接触型の帯電
器についても同様である。
Further, as a result of actually performing copying by a copying machine equipped with a charging brush such as "Example 5 of a body to be charged", uneven charging does not occur on the entire OPC surface, no influence of pinholes appears, and ordinary The resolution and gradation were improved as compared with the analog display copier, and good copying was performed over the entire test chart. Note that the charger here is not limited to a charging method such as charge injection, electric field emission, or corona discharge in a minute gap. The same applies to all contact-type chargers including the structure of the present invention. .

【0212】[3]転写装置8について説明する。図1
に示す画像形成装置1としての複写機において、転写装
置8は記録媒体である記録材pを搬送する転写ベルト1
3と、転写ベルトに転写電荷を供給する電荷付与材14
及び電源15から構成されている。 [3−A]図23には「転写装置の実施例1」として第
1の転写装置8bを搭載した複写機1bを示した。
[3] The transfer device 8 will be described. Figure 1
In the copying machine as the image forming apparatus 1 shown in FIG.
3 and a charge providing material 14 for supplying transfer charge to the transfer belt
And a power supply 15. [3-A] FIG. 23 shows a copying machine 1b on which the first transfer device 8b is mounted, as "Embodiment 1 of transfer device".

【0213】この複写機1bは図1の複写機1と比較
し、転写装置8b以外は同様の構成のため、重複説明を
略した。転写装置8bの電荷付与材として、CNTを表
面に突出させたブレードタイプのものを作製した。
The copying machine 1b has the same configuration as the copying machine 1 shown in FIG. As a charge-imparting material of the transfer device 8b, a blade-type one having CNT protruded from the surface was manufactured.

【0214】作製方法を以下に述べる。上述の技術を利
用し、カーボンナノチューブを作製する。雰囲気ガスに
ヘリウムを用い、500Torrの圧力で、陽極、陰極
ともグラファイト棒を用いたDCアーク放電法により合
成した。電流量は約100Aで、電極径は1cm、電極
間距離は、約1mmとした。陰極の先端に約1cm径の
円柱状堆積物が生成し、多層カーボンナノチューブが束
になったものが観察された。
[0214] The manufacturing method is described below. A carbon nanotube is manufactured using the above-described technique. Helium was used as an atmosphere gas, and the anode and the cathode were synthesized by a DC arc discharge method using graphite rods at a pressure of 500 Torr. The current amount was about 100 A, the electrode diameter was 1 cm, and the distance between the electrodes was about 1 mm. A columnar deposit having a diameter of about 1 cm was formed at the tip of the cathode, and a bundle of multi-walled carbon nanotubes was observed.

【0215】多層カーボンナノチューブ62は、合成後
は種々の不純物が含まれるため、有機溶媒や界面活性剤
が添加された水溶液に分散された後、遠心分離法や限外
ろ過法によって高純度に精製するのが良い。この多層カ
ーボンナノチューブをエポキシ樹脂と混合し、100℃
1hr加熱硬化し、Al基体上にCNT樹脂マトリクス
を形成した。その後、アルミナ研磨材(粒径0.3μ
m)と発泡ウレタンの研磨パッドを用いて研磨を行い、
カーボンナノチューブ樹脂マトリクス表面に多層カーボ
ンナノチューブ14を突出させた。多層カーボンナノチ
ューブは、0〜数μmの長さで、ほぼ表面にランダムに
突出していた。
Since the multi-walled carbon nanotubes 62 contain various impurities after synthesis, they are dispersed in an aqueous solution to which an organic solvent or a surfactant is added, and then purified to a high purity by centrifugation or ultrafiltration. Good to do. This multi-walled carbon nanotube is mixed with an epoxy resin,
It was cured by heating for 1 hour to form a CNT resin matrix on the Al substrate. Then, alumina abrasive (particle size 0.3μ)
m) and polishing using a urethane foam polishing pad,
The multi-walled carbon nanotubes 14 protruded from the surface of the carbon nanotube resin matrix. The multi-walled carbon nanotubes had a length of 0 to several μm and protruded almost randomly on the surface.

【0216】この様にして、感光体(被帯電体)3bと
転写ベルト13bのニップ幅と同じ幅2mmのブレード
状の電荷付与材61を形成した。転写ベルト13bの材
質としては、金属やカーボンブラックなど導電性粒子や
イオン導電性物質などで抵抗を制御し、体積抵抗率10
Ωcm以上のプラスチック材料やゴム材料を採用でき
る。ここでは、PETにカーボンブラックを添加して体
積抵抗率を1013Ωcmに調整した150μm厚のフ
ィルム状部材を用いた。
In this way, a blade-like charge applying material 61 having a width of 2 mm, which is the same as the nip width of the photosensitive member (charged member) 3b and the transfer belt 13b, was formed. As the material of the transfer belt 13b, resistance is controlled by conductive particles such as metal or carbon black, or ionic conductive material, and the volume resistivity is 10%.
A plastic or rubber material having a resistance of 8 Ωcm or more can be used. Here, a 150 μm-thick film-shaped member in which carbon black was added to PET to adjust the volume resistivity to 10 13 Ωcm.

【0217】上述のCNT接触型帯電器であるブレード
型帯電器5bにより、感光体ドラム4は負電荷で、約6
00Vに一様に帯電している。そして露光装置6によ
り、画像信号に基づいてラスタ露光を行う。このラスタ
露光によって、電荷が消失し、感光体(被帯電体)上の
露光された部分の電位は、−600Vから約−50Vま
で低下し、静電潜像が形成される。ここで、現像装置7
の現像ローラー702上の負電荷を持つトナーが接触す
ることで、感光体(被帯電体)3の電荷が残っている部
分にはトナーが付着せず、電荷のない部分、つまり、露
光された部分には、トナーが吸着し、静電潜像と相似な
トナー像が感光体上に形成される。このトナー像は、感
光体3と接触して、等速で駆動している転写ベルト13
bにより搬送される記録材pに、ニップ部で、先のCN
Tが突出したブレード状の電荷付与材61から、トナー
粒子とは反対極性の電荷を転写ベルト13bに供給され
ることによって形成される電場により、転写され、図示
しない定着装置に送られて、記録材p上に転写される。
ブレード状の電荷付与材61は、転写ベルト13bに接
触して電荷の供給を行っている。このブレードの幅は、
ニップnpの幅と同じにしてあるため、転写に必要な領
域にのみ電荷を供給し、入口側での不要な電圧印加が発
生せず、“プレ転写”を防止できる。
By the above-mentioned blade type charger 5b which is a CNT contact type charger, the photosensitive drum 4 is negatively charged,
It is uniformly charged to 00V. Then, the exposure device 6 performs raster exposure based on the image signal. Due to this raster exposure, the charge is lost, the potential of the exposed portion on the photoconductor (charged body) is reduced from -600 V to about -50 V, and an electrostatic latent image is formed. Here, the developing device 7
The toner having negative charge on the developing roller 702 comes into contact with the toner, so that the toner does not adhere to the portion where the charge of the photosensitive member (charged member) 3 remains, and the portion without charge, that is, the exposed portion The toner is attracted to the portion, and a toner image similar to the electrostatic latent image is formed on the photoconductor. The toner image is transferred to the transfer belt 13 which is in contact with the photoreceptor 3 and is driven at a constant speed.
b, the recording material p conveyed by b
The transfer is performed by an electric field formed by supplying charges of the opposite polarity to the toner particles from the blade-shaped charge applying material 61 from which the T protrudes to the transfer belt 13b, and is transferred to a fixing device (not shown) for recording. It is transferred onto the material p.
The blade-shaped charge applying material 61 is in contact with the transfer belt 13b to supply charges. The width of this blade is
Since the width is the same as the width of the nip np, electric charges are supplied only to a region necessary for transfer, unnecessary voltage application is not generated on the entrance side, and "pre-transfer" can be prevented.

【0218】この場合、従来のブラシやローラー型で起
こるパッシェン則に従ったコロナ放電による電荷の移動
ではなく、電荷注入による電荷の移動が起こっていると
思われる。コロナ放電の場合、ギャップや対向する誘電
体膜厚等に従った、放電開始のしきい値があるが、電荷
注入は、そのようなしきい値はなく、より低電圧で転写
できた。また、オゾンやNOxも検出されず、“転写チ
リ”などによる画像の劣化も低減できた。また、先の転
写ベルト13bにこのブレード状の電圧付与材61を接
触させて、250hrの電圧印加を行い、抵抗は、10
13Ωcmからほとんど変化していないことを確認し
た。また、転写ベルト13bの磨耗も従来の金属やカー
ボンブラックを添加した樹脂を用いたブレードなどに比
べて著しく低減されている。
In this case, it is considered that the electric charge is not moved by the corona discharge according to the Paschen rule which occurs in the conventional brush or roller type, but is moved by the electric charge injection. In the case of corona discharge, there is a threshold value for the start of discharge in accordance with the gap, the thickness of the facing dielectric material, and the like. In addition, ozone and NOx were not detected, and image deterioration due to “transfer dust” and the like could be reduced. Also, the blade-shaped voltage applying material 61 is brought into contact with the previous transfer belt 13b to apply a voltage of 250 hours, and the resistance becomes 10
It was confirmed that there was almost no change from 13 Ωcm. Further, the wear of the transfer belt 13b is significantly reduced as compared with a conventional blade using a resin to which metal or carbon black is added.

【0219】また、同じブレードをベルトに対して約5
0μmのギャップを設けて電圧印加したところ、接触の
場合よりは多少大きな電圧を要したが、従来のローラー
型よりは十分小さな電圧で転写することができ、画像劣
化も見られなかった。本実施例では、転写ベルト13b
をもつものに対して行ったが、転写ブレードとして、ブ
レード単体で直接転写体に電荷を供給しても良い。上述
のところに示した数値はこれに限定されるものではな
く、説明を補足する。
Further, the same blade is applied to the belt for about 5
When a voltage was applied with a gap of 0 μm, a slightly higher voltage was required than in the case of contact, but transfer was possible with a voltage sufficiently smaller than that of the conventional roller type, and no image deterioration was observed. In this embodiment, the transfer belt 13b
However, the electric charge may be directly supplied to the transfer body by the transfer blade alone. The numerical values shown above are not limited to these, and supplement the description.

【0220】ここでは、カーボンナノチューブとして、
多層カーボンナノチューブ62を用いたが、単層カーボ
ンナノチューブでも良い。また、どちらにおいてもその
チューブの先端が閉じているものと開いているものがあ
る。この例では閉じた多層カーボンナノチューブ62を
用いたが、開管したナノチューブであっても良い。
Here, as the carbon nanotube,
Although the multi-walled carbon nanotube 62 is used, a single-walled carbon nanotube may be used. In both cases, the tube has a closed end and an open end. In this example, the closed multi-walled carbon nanotube 62 is used, but an opened tube may be used.

【0221】また、CNTを突出させる方法としてここ
では研磨を用いたが、ドライエッチングやアッシング、
薬液による処理など他の方法でも問題ない。
Although polishing is used here as a method for projecting the CNTs, dry etching, ashing,
There is no problem with other methods such as treatment with a chemical solution.

【0222】保持する樹脂として、エポキシ樹脂を用い
たが、ポリエチレン、ポリテレフタル酸エチレン(PE
T)やポリテレフタル酸ブチレン(PBT)などのポリ
エステル、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリ
デン、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアミド
(PA)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(P
S)、ポリカーボネート(PC)、ポリウレタン、エチ
レン−ビニルアルコール共重合体などの樹脂や軟質塩化
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、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等も使用できる。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
等が用いられる。
As the resin to be retained, an epoxy resin was used.
T) and polyesters such as poly (butylene terephthalate) (PBT), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol (PVA), polyamide (PA), polypropylene (PP), polystyrene (P
S), resins such as polycarbonate (PC), polyurethane, ethylene-vinyl alcohol copolymer, soft vinyl chloride resin, various thermoplastic elastomers such as styrene-butadiene-styrene block copolymer elastomer, acrylic elastomer, silicone resin, Acetal resins such as polyvinyl butyral, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer and the like can also be used. Examples of the rubber include 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, and silicone rubber. , Urethane rubber, acrylic rubber and the like are used.

【0223】更に、抵抗のコントロールは、カーボンナ
ノチューブ単体だけではなく、金属フィラーやカーボン
ブラック、テトラシアノキノジメタン(TCNQ)等の
電子受容性化合物とテトラチアフルバレン(TTF)等
の電子供与性化合物から構成される電荷移動錯体を併用
してもかまわない。ここでは像担持体として感光体ドラ
ム4の例を示したが、中間転写体でもよい。逆に記録媒
体として記録紙をあげたが、中間転写体(ベルト)でも
良い。
Further, the resistance is controlled not only by the carbon nanotube alone but also by an electron-accepting compound such as metal filler, carbon black and tetracyanoquinodimethane (TCNQ) and an electron-donating compound such as tetrathiafulvalene (TTF). May be used in combination. Here, the example of the photosensitive drum 4 is shown as an image carrier, but an intermediate transfer body may be used. On the contrary, although the recording paper is used as the recording medium, an intermediate transfer member (belt) may be used.

【0224】[3−B]次いで、「転写装置の実施例
2」として第2の転写装置8cを用いた画像形成装置を
説明する。図24に示すように、ここでの画像形成装置
としての複写機1cは図23の複写機1bと比べ、転写
装置8c以外の帯電装置5b、露光装置6、現像装置
7、クリーニング装置11等は同じであるため重複説明
を省略した。
[3-B] Next, an image forming apparatus using the second transfer device 8c will be described as "Example 2 of transfer device". As shown in FIG. 24, the copying machine 1c as the image forming apparatus here is different from the copying machine 1b in FIG. 23 in that the charging device 5b, the exposure device 6, the developing device 7, the cleaning device 11, etc. other than the transfer device 8c Since they are the same, duplicate description is omitted.

【0225】まず、CNTを表面に突出させた転写装置
としてのローラー転写器8cの作製について説明する。
まず公知技術によって、単層カーボンナノチューブ63
を作製する。ここでは、陽極としてグラファイトにFe
−Niの金属触媒を混合したコンポジット棒を用い、陰
極としてグラファイト棒を用い、500TorrのHe
雰囲気でのアーク放電により単層カーボンナノチューブ
を作製した。合成した単層カーボンナノチューブ63を
遠心分離法及び限外ろ過を用いて精製した。
First, the production of a roller transfer unit 8c as a transfer device in which CNTs are projected from the surface will be described.
First, the single-walled carbon nanotube 63 is formed by a known technique.
Is prepared. Here, Fe was added to graphite as the anode.
Using a composite rod mixed with a Ni metal catalyst, a graphite rod as a cathode, and 500 Torr He
Single-wall carbon nanotubes were produced by arc discharge in an atmosphere. The synthesized single-walled carbon nanotube 63 was purified using a centrifugal separation method and ultrafiltration.

【0226】ローラー転写器8cの基体64は、Al、
SUS、Feなどの金属などが用いられる。ここでは、
Alを用いた。EPDM(ethylene prop
ylene diene rubber)発泡体に、上
記単層カーボンナノチューブ63を分散して、抵抗値1
Ωの一層構成のローラーを形成した。表面を研削加
工して、CNTを突出させた。「転写装置の実施例1」
と同様の方法で、感光体ドラム4上の被帯電体である感
光体3cにトナー像を形成し、転写ローラー8cと対向
するニップ部npに送る。搬送ローラー65からおくら
れた、記録媒体である記録材pは、単層カーボンナノチ
ューブ63が表面に突出した転写ローラー8cに電源6
6から供給されるバイアスによって、トナーと反対極性
の転写電荷(この場合は、プラス)を与えられ、記録材
p上に転写される。記録材pは、定着装置である定着ロ
ーラー67に送られて記録材p上に定着される。
The substrate 64 of the roller transfer unit 8c is made of Al,
Metals such as SUS and Fe are used. here,
Al was used. EPDM (ethylene prop)
The above single-walled carbon nanotubes 63 are dispersed in a foam (yelene diene rubber) to obtain a resistance value of 1
To form a single-layer structure of the roller of 0 8 Ω. The surface was ground to protrude the CNT. "Example 1 of transfer device"
A toner image is formed on the photosensitive member 3c, which is a member to be charged, on the photosensitive drum 4 in the same manner as described above, and is sent to a nip portion np facing the transfer roller 8c. The recording material p, which is a recording medium, sent from the transport roller 65 is supplied to a transfer roller 8 c having a single-walled carbon nanotube 63 protruding from the surface by a power source 6.
A transfer charge (positive in this case) having a polarity opposite to that of the toner is given by the bias supplied from 6, and is transferred onto the recording material p. The recording material p is sent to a fixing roller 67, which is a fixing device, and is fixed on the recording material p.

【0227】この場合も、従来のローラー転写器に比
べ、より低電圧で転写でき、オゾンやNOxも検出され
ず、“転写チリ”などによる画像の劣化も低減できた。
また、画像担持体である感光体の磨耗も少なく、オゾン
やNOxによる磨耗も低減された。本実施例は、直接記
録材pに電荷を供給するものとしたが、搬送ベルトを兼
ねた転写ベルトに対して電荷付与材として用いても良
い。また、転写ローラー8cの構造は、1層のものを用
いたが、感光体(被帯電体)3cのピンホール対策など
外側にCNTを突出させ、より体積抵抗率の高い層を形
成するなどの多層構造でも良い。なお、上述のところに
示した数値はこれに限定されるものではなく、「転写装
置の実施例1」と同様の補足説明が適用されるが、ここ
では重複説明を略す。
In this case as well, transfer could be performed at a lower voltage than in the conventional roller transfer device, ozone and NOx were not detected, and image deterioration due to "transfer dust" could be reduced.
Further, the abrasion of the photoreceptor, which is the image carrier, was small, and the abrasion due to ozone and NOx was also reduced. In this embodiment, the charge is directly supplied to the recording material p. However, the charge may be used as a charge imparting material for a transfer belt also serving as a transport belt. Although the transfer roller 8c has a single-layer structure, the CNT protrudes outward to prevent a pinhole of the photosensitive member (charged member) 3c to form a layer having a higher volume resistivity. A multilayer structure may be used. Note that the numerical values shown above are not limited thereto, and the same supplementary description as in “Example 1 of the transfer apparatus” is applied, but a repeated description is omitted here.

【0228】[3−C]次いで、「転写装置の実施例
3」として第3の転写装置8dを用いた画像形成装置を
説明する。まず「転写装置の実施例1」と同様の手法で
多層カーボンナノチューブ62を作製した。この多層カ
ーボンナノチューブ62をナイロン樹脂に分散(分散量
5wt%)し、溶融紡糸する。ウレタンのパッドで上記
繊維を挟み、繊維に電荷を印加し、その間に粒径1μm
のアルミナを供給し繊維を片側から引き出し、表面を機
械的に研磨し、繊維表層にカーボンナノチューブ62を
露出させる。対角線に配置したウレタンパッドを2段直
交するように配置し、繊維の外周全てでカーボンナノチ
ューブが露出するようにした。荷重や引き出し速度等に
よっては、1段でもまた複数段でもかまわない。
[3-C] Next, an image forming apparatus using the third transfer device 8d will be described as a "third transfer device embodiment". First, multi-walled carbon nanotubes 62 were produced in the same manner as in “Example 1 of transfer device”. The multi-walled carbon nanotubes 62 are dispersed in a nylon resin (dispersion amount: 5 wt%) and melt-spun. The above fiber is sandwiched between urethane pads, a charge is applied to the fiber, and the particle size is 1 μm
Is supplied to draw out the fiber from one side, and the surface is mechanically polished to expose the carbon nanotubes 62 on the fiber surface layer. The urethane pads arranged diagonally were arranged so as to be orthogonal to each other in two steps, so that the carbon nanotubes were exposed on the entire outer periphery of the fiber. One stage or a plurality of stages may be used depending on the load, the drawing speed, and the like.

【0229】この様なカーボンナノチューブ62を露出
させた導電性繊維を保持部材67に植毛して、転写ブラ
シ8dを形成した。図26に示すように、転写ブラシ8
dの繊維68の表面にCNT62が突出している。ここ
では、樹脂中にカーボンナノチューブを分散させる方法
を用いたが、カーボンナノチューブ62が、数100μ
mと十分長く、直接保持部材に植毛して、カーボンナノ
チューブ単独でブラシを形成しても良い。この様にして
作製した転写ブラシ8dを、中間転写方式の画像形成装
置であるカラー複写機1dに用いた。ここでは、画像担
持体としての感光体ドラム3dと中間転写ベルト69の
転写部分のみを図示している。
The conductive fibers exposing the carbon nanotubes 62 were planted on the holding member 67 to form the transfer brush 8d. As shown in FIG. 26, the transfer brush 8
The CNT 62 protrudes from the surface of the fiber 68 of d. Here, the method of dispersing the carbon nanotubes in the resin was used.
The brush may be formed with carbon nanotubes alone by implanting the hair directly on the holding member, which is sufficiently long as m. The transfer brush 8d thus manufactured was used in a color copying machine 1d which is an image forming apparatus of an intermediate transfer system. Here, only the transfer portion of the photosensitive drum 3d as an image carrier and the intermediate transfer belt 69 is shown.

【0230】中間転写ベルト69は、トナー像を保持す
ることや転写の面から、体積抵抗率が1012Ωcm以
上であることが望ましい。本実施例では、体積抵抗率1
Ωcmのものを用いた。構造については、ここで
は、3層構造のベルト材からなるものを用いたが、単層
のみでもかまわない。この中間転写ベルト69を感光体
ドラム4に接触させ、感光体(被帯電体)3に対して反
対側から、電荷供給部材であるCNT62を突出させた
転写ブラシ8dを中間転写ベルト69に接触させ、転写
に必要な電圧を印加して、転写を行う。
It is desirable that the intermediate transfer belt 69 has a volume resistivity of 10 12 Ωcm or more from the viewpoint of holding a toner image and transferring. In this embodiment, the volume resistivity is 1
0 using 1 of 3 Ωcm thing. As the structure, a belt material having a three-layer structure is used here, but a single layer may be used. The intermediate transfer belt 69 is brought into contact with the photosensitive drum 4, and the transfer brush 8 d from which the charge supply member CNT 62 is projected from the opposite side of the photosensitive body (charged body) 3 is brought into contact with the intermediate transfer belt 69. The transfer is performed by applying a voltage necessary for the transfer.

【0231】ブラック、シアン、マゼンダ、イエローに
分割されたカラー画像情報を実施例[3−A]と同様な
方法で、感光体(被帯電体)3d上にトナー像を形成
し、各々中間転写ベルト69に転写することでブラッ
ク、シアン、マゼンダ、イエローの重ね合ったトナー像
が形成される。その後、2次転写によって記録媒体であ
る記録材(図示せず)にカラー画像として一括転写され
る。従来のブラシ転写に比べて、オゾンやNOxの発生
がなく、画像ボケや転写チリによる画像劣化が低減し
た。また、150hrの連続電圧印加においても、中間
転写ベルト69の抵抗率の低下は見られなかった。
The color image information divided into black, cyan, magenta, and yellow is used to form a toner image on the photosensitive member (charged member) 3d in the same manner as in the embodiment [3-A], and each is subjected to intermediate transfer. The transfer to the belt 69 forms a superposed toner image of black, cyan, magenta, and yellow. Thereafter, the image is collectively transferred as a color image to a recording material (not shown) as a recording medium by secondary transfer. Compared with the conventional brush transfer, ozone and NOx were not generated, and image deterioration due to image blur and transfer dust was reduced. Further, even when the continuous voltage was applied for 150 hours, the resistivity of the intermediate transfer belt 69 did not decrease.

【0232】ここでは、中間転写ベルト69を用いて、
転写ブラシ8dを電荷付与材として用いたが、直接転写
媒体に転写ブラシ8dで、転写電圧を印加しても良い。
また、像担持体として感光体ドラム3dを用いたが、2
次転写の場合の中間転写体でも良い。同様に、転写部材
も、この場合は中間転写体(ベルト)であるが、記録媒
体としての記録材でも良い。ブラシとしては、回転体に
CNTを突出させた導電性繊維を植毛した回転ブラシで
も良い。なお、上述のところに示した数値はこれに限定
されるものではなく、「転写装置の実施例1」と同様の
補足説明が適用されるが、ここでは重複説明を略す。
Here, using the intermediate transfer belt 69,
Although the transfer brush 8d is used as the charge applying material, a transfer voltage may be directly applied to the transfer medium by the transfer brush 8d.
Although the photosensitive drum 3d was used as the image carrier,
An intermediate transfer member for the next transfer may be used. Similarly, the transfer member is an intermediate transfer member (belt) in this case, but may be a recording material as a recording medium. The brush may be a rotating brush in which conductive fibers obtained by projecting CNTs from a rotating body are planted. Note that the numerical values shown above are not limited thereto, and the same supplementary description as in “Example 1 of the transfer apparatus” is applied, but a repeated description is omitted here.

【0233】上述のところで、画像形成装置として電子
写真方式の複写機1、カラー複写機1dを説明したが、
これに限定されるものではなく、ファクシミリ、プリン
タ、あるいはこれらの機能を複合して持ち合わせ、これ
ら各機能での書き込み処理に必要とされる画像情報をデ
ジタル処理するデジタル複写機等に本発明を適用しても
良く、これらの場合も同様の作用効果を得られる。
In the above, the electrophotographic copying machine 1 and the color copying machine 1d have been described as image forming apparatuses.
The present invention is not limited to this. The present invention is applied to a facsimile, a printer, or a digital copier which has these functions in combination and digitally processes image information required for a writing process in each of the functions. In these cases, similar effects can be obtained.

【0234】[0234]

【発明の効果】以上のように、請求項1の発明は、放電
による帯電と比べ、注入型の帯電においては、その電子
(ホール)が保持される準位が必要であることより、こ
こでは必要な帯電電位に対し、必要なトラップ準位の数
を規定し、それ以上あるような材質の被帯電体を作製し
た。トラップ準位が必要な数以上あることによって、被
帯電体の帯電効率が向上する。請求項2の発明は、トラ
ップ準位がホッピング伝導が問題にならない程度の量に
規定すべく、 n < { 4πεkT/q*log(σ’/σ)}
という式を満たすトラップ準位が得られるよう被帯電体
を作製することで、ホッピングによる抵抗低下を避けら
れる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the injection type charging requires a level at which the electrons (holes) are retained, as compared with the charging by discharge. The required number of trap levels was defined for the required charging potential, and a charged body of a material having more than that was prepared. When the number of trap levels is equal to or more than the required number, the charging efficiency of the member to be charged is improved. According to the second aspect of the present invention, n <{4πεkT / q 2 * log (σ ′ / σ)} is set so that the trap level is set to such an amount that hopping conduction does not matter.
By manufacturing the member to be charged so as to obtain a trap level satisfying the expression 3, a decrease in resistance due to hopping can be avoided.

【0235】請求項3の発明は、 V>0のとき N
a>CV/q、 V<0のときNd>CV/qとするこ
とにより、正帯電及び、負帯電ともに十分な帯電を施す
ことができる。請求項4の発明は、カーボンナノチュー
ブはその形状から非常に細く、機械強度が高い、電界放
出素子部材として安定性にも長け、固体潤滑材としての
性質を持ちあわせている等の帯電器として有効利用でき
る特徴を持っている。このため、このような帯電器と請
求項1乃至3記載の被帯電体を選択的に採用してなる画
像形成装置は各帯電器及び各被帯電体相当の効果を画像
形成装置としても同様に有し、しかも、画像形成装置と
しての商品性を向上できる。
According to the third aspect of the present invention, when V> 0, N
By setting a> CV / q and Nd> CV / q when V <0, sufficient charging can be performed for both positive charging and negative charging. According to the invention of claim 4, the carbon nanotube is very thin due to its shape, has high mechanical strength, has excellent stability as a field emission element member, and is effective as a charger having properties as a solid lubricant. Has available features. For this reason, an image forming apparatus that selectively employs such a charger and the member to be charged according to any one of claims 1 to 3 has the same effect as each charger and each member to be charged as an image forming apparatus. And furthermore, the merchantability of the image forming apparatus can be improved.

【0236】請求項5の発明は、請求項4の発明と同様
の効果が得られ、しかも、帯電器をブレード型にするこ
とで、帯電器表面が被帯電体表面を滑ることとなり、被
帯電体表面に接触する領域が大きく広がることより、被
帯電体表面ラフネスで接触領域、非接触領域を形成して
も、表面を滑ることで、それぞれの領域が交互に入れ替
わり、均一帯電が可能となる。請求項6の発明は、請求
項4の発明と同様の効果が得られ、しかも、帯電器をロ
ーラ型にすることで、被帯電体と接していない部分でク
リーニングを行い、十分にその効果を発揮することがで
きる。またこれと同時にクリーナーによって帯電器表面
を研磨でき、研磨工程を帯電プロセス内に組み込むこと
で、また、被帯電体と回転スピードを違え、相互の表面
を滑らせることで、ブレード型と同様の効果を得ること
ができ、通常のローラー帯電器での不具合である、接触
面積の不足を補うことができ、帯電むらを排除できる。
According to the fifth aspect of the invention, the same effects as those of the fourth aspect of the invention can be obtained. In addition, since the charging device is of a blade type, the surface of the charging device slides on the surface of the member to be charged. Even if the contact area and the non-contact area are formed by the surface roughness of the charged body, the respective areas are alternately replaced by slipping on the surface, so that uniform charging is possible because the area contacting the body surface is greatly expanded. . According to the sixth aspect of the invention, the same effect as that of the fourth aspect of the invention can be obtained. In addition, by using a roller type charger, cleaning is performed on a portion not in contact with the member to be charged, and the effect is sufficiently achieved. Can be demonstrated. At the same time, the surface of the charger can be polished with a cleaner. By incorporating the polishing step into the charging process, and by rotating the surfaces different from the object to be charged and rotating each other, the effect is the same as that of the blade type. Can be obtained, and the shortage of the contact area, which is a problem in a normal roller charger, can be compensated for, and uneven charging can be eliminated.

【0237】請求項7の発明は、請求項4の発明と同様
の効果が得られ、しかも、帯電器の表面をブラシにする
ことで、トナーが混入してギャップが大きく変動するこ
とを排除できる。しかも、ブラシの製造方法などを転用
することで、製造コストを低減できる。請求項8、9の
各発明は、帯電器のカーボンナノチューブがピンホール
と接触すると、カーボンナノチューブに過電流が流れ、
カーボンナノチューブの先端が発熱し、空気中の酸素に
よって酸化されて消耗し、感光体のピンホールからカー
ボンナノチューブが瞬時に離れてしまう。また過電流の
大きさも、抵抗層が保護抵抗となって抑制される。その
結果、直流電源の電圧が低下しない。よってピンホール
があった場合も、感光体を均一に帯電できる。請求項1
0の発明は、高分子樹脂からなる抵抗層に導電性粒子を
分散させているので、導電性粒子の分散量と抵抗層の膜
厚によって抵抗値の制御が容易に行える。
According to the seventh aspect of the invention, the same effect as that of the fourth aspect of the invention can be obtained, and further, by using a brush on the surface of the charger, it is possible to prevent the gap from fluctuating largely due to mixing of toner. . Moreover, the manufacturing cost can be reduced by diverting the brush manufacturing method and the like. According to each of the eighth and ninth aspects of the invention, when the carbon nanotube of the charger contacts the pinhole, an overcurrent flows through the carbon nanotube,
The tip of the carbon nanotube generates heat, is oxidized and consumed by oxygen in the air, and is instantaneously separated from the pinhole of the photoconductor. Also, the magnitude of the overcurrent is suppressed by the resistance layer serving as a protection resistor. As a result, the voltage of the DC power supply does not decrease. Therefore, even when there is a pinhole, the photoconductor can be charged uniformly. Claim 1
In the invention of No. 0, since the conductive particles are dispersed in the resistance layer made of the polymer resin, the resistance value can be easily controlled by the dispersion amount of the conductive particles and the thickness of the resistance layer.

【0238】請求項11の方法発明は、静電吸着や電気
泳動法等のカーボンナノチューブを配向させるプロセス
が不要になり、接触型の帯電器の製造コストを抑えるこ
とができる。また、カーボンナノチューブが保持層に強
く保持されるので、接触型帯電器が被帯電体を摺動して
いる間に抵抗層からカーボンナノチューブが剥離しにく
く、帯電器の長期安定性が向上する。請求項12の発明
は、カーボンナノチューブの分離精製プロセスが不要に
なるので、接触型の帯電器の製造コストを抑えることが
できる。また比較的長いカーボンチューブが得られるの
で、導電性の接点が増加し、電荷の注入速度が向上す
る。
According to the eleventh aspect of the present invention, a process for orienting the carbon nanotubes such as electrostatic adsorption or electrophoresis is not required, and the manufacturing cost of the contact type charger can be reduced. Further, since the carbon nanotubes are strongly held by the holding layer, the carbon nanotubes are less likely to be peeled off from the resistance layer while the contact-type charger slides on the member to be charged, and the long-term stability of the charger is improved. According to the twelfth aspect of the present invention, the process of separating and purifying carbon nanotubes is not required, so that the manufacturing cost of the contact-type charger can be reduced. Further, since a relatively long carbon tube can be obtained, the number of conductive contacts increases, and the charge injection speed improves.

【0239】請求項13、14の各発明は、帯電器のカ
ーボンナノチューブがピンホールと接触すると、カーボ
ンナノチューブに過電流が流れ、カーボンナノチューブ
の先端が発熱し、空気中の酸素によって酸化されて消耗
し、感光体のピンホールからカーボンナノチューブが瞬
時に離れてしまう。また過電流の大きさも、抵抗層が保
護抵抗となって抑制される。その結果、直流電源の電圧
が低下しない。よってピンホールがあった場合も、感光
体を均一に帯電できる。更にカーボンナノチューブが抵
抗層に埋め込まれた構造になっているため、カーボンナ
ノチューブが抵抗層に強く保持される。その結果接触型
帯電器が被帯電体を摺動している間に抵抗層からカーボ
ンナノチューブが剥離しにくく、帯電器の長期安定性が
向上する。
According to the thirteenth and fourteenth aspects of the present invention, when the carbon nanotube of the charger contacts the pinhole, an overcurrent flows through the carbon nanotube, the tip of the carbon nanotube generates heat, and is oxidized and consumed by oxygen in the air. However, the carbon nanotube is instantaneously separated from the pinhole of the photoconductor. Also, the magnitude of the overcurrent is suppressed by the resistance layer serving as a protection resistor. As a result, the voltage of the DC power supply does not decrease. Therefore, even when there is a pinhole, the photoconductor can be charged uniformly. Further, since the carbon nanotube is embedded in the resistance layer, the carbon nanotube is strongly held in the resistance layer. As a result, the carbon nanotubes are hardly peeled off from the resistance layer while the contact-type charger slides on the member to be charged, and the long-term stability of the charger is improved.

【0240】請求項15の発明は、高分子樹脂からなる
抵抗層に導電性粒子を分散させているので、抵抗層の表
面から突出するカーボンナノチューブの数と抵抗層の抵
抗値を独立に制御でき、抵抗層の抵抗値を最適化しやす
い。請求項16の方法発明は、カーボンナノチューブを
含有した抵抗層を感光体と対抗する面に形成する工程
と、前記抵抗層を研磨してカーボンナノチューブの先端
を抵抗層から突出させる工程からなる。そのためカーボ
ンナノチューブの配向プロセスや固定化プロセスが不要
になり、接触型帯電器の低コスト化が期待される。
According to the fifteenth aspect, since the conductive particles are dispersed in the resistive layer made of a polymer resin, the number of carbon nanotubes protruding from the surface of the resistive layer and the resistance value of the resistive layer can be controlled independently. It is easy to optimize the resistance value of the resistance layer. A method according to a sixteenth aspect of the present invention includes a step of forming a resistance layer containing carbon nanotubes on a surface facing a photoreceptor, and a step of polishing the resistance layer so that the tips of the carbon nanotubes protrude from the resistance layer. Therefore, the process of aligning and fixing the carbon nanotubes becomes unnecessary, and the cost reduction of the contact type charger is expected.

【0241】請求項17の発明は、請求項11、12ま
たは16の帯電器を搭載しているため、被帯電体にピン
ホールがある場合においても被帯電体に帯電ムラは発生
せず、良好な画像が得られる。また電荷注入によって被
帯電体を帯電させる場合は、オゾンやNOxが発生しな
い。更にコロナ放電で被帯電体を帯電させる場合も、従
来の接触型の帯電器より低電圧で帯電が可能であり、オ
ゾンやNOxも減らすことができる。請求項18の発明
は、カーボンナノチューブが表面に突出した電荷付与材
を用いることによって、より低電圧で転写が可能で、オ
ゾンやNOxが低減し、転写チリなどによる画像の劣化
も低減できる。また、CNTの摩擦係数が小さいことか
ら、対向する像担持体や転写部材の磨耗を抑制できる。
According to the seventeenth aspect of the present invention, since the charging device according to the eleventh, twelfth, or sixteenth aspect is mounted, even if the charged body has a pinhole, no uneven charging occurs on the charged body. Image is obtained. Further, when the member to be charged is charged by charge injection, ozone and NOx are not generated. Further, even when the member to be charged is charged by corona discharge, charging can be performed at a lower voltage than that of a conventional contact-type charger, and ozone and NOx can be reduced. According to the eighteenth aspect of the present invention, by using a charge imparting material having carbon nanotubes protruding from the surface, transfer can be performed at a lower voltage, ozone and NOx can be reduced, and image deterioration due to transfer dust and the like can be reduced. Further, since the coefficient of friction of the CNT is small, abrasion of the image carrier and the transfer member facing each other can be suppressed.

【0242】請求項19の方法発明は、カーボンナノチ
ューブが表面に突出した電荷付与材を用いるので、より
低電圧で転写が可能で、オゾンやNOxが低減し、転写
チリなどによる画像の劣化も低減できる。また、CNT
の摩擦係数が小さいことから、対向する像担持体や転写
部材の磨耗を抑制できる。請求項20の発明は、請求項
1、2又は3の被帯電体を用い、帯電の効率を向上さ
せ、しかも、カーボンナノチューブが表面に突出した電
荷付与材を用いることによって、より低電圧で転写が可
能で、オゾンやNOxが低減し、転写チリなどによる画
像の劣化も低減できる。また、CNTの摩擦係数が小さ
いことから、対向する被帯電体を成す像担持体や転写部
材の磨耗を抑制できる。
According to the nineteenth aspect of the present invention, since a charge imparting material having carbon nanotubes protruding from the surface is used, transfer can be performed at a lower voltage, ozone and NOx are reduced, and image deterioration due to transfer dust is also reduced. it can. Also, CNT
Has a small friction coefficient, it is possible to suppress abrasion of the image carrier and the transfer member facing each other. According to a twentieth aspect of the present invention, the object to be charged according to the first, second, or third aspect is used to improve charging efficiency, and further, by using a charge-imparting material in which carbon nanotubes protrude from the surface, transfer is performed at a lower voltage. Ozone and NOx can be reduced, and image deterioration due to transfer dust and the like can also be reduced. Further, since the coefficient of friction of the CNT is small, it is possible to suppress the wear of the image carrier and the transfer member forming the object to be charged.

【0243】請求項21の発明は、カーボンナノチュー
ブが表面に突出した電荷付与材を用いることによって、
オゾンやNOxが低減し、転写ベルトの表面抵抗が経時
変化によって低減せず、転写チリなどによる画像の劣化
も低減できる。また、CNTの摩擦係数が小さいことか
ら、ベルトの磨耗を抑制でき、ベルトの長寿命化がおこ
なえ、製品のメンテナンスフリー、コスト低減につなが
る。請求項22の発明は、カーボンナノチューブが表面
に突出した電荷付与材を用いることによって、オゾンや
NOxが低減し、中間転写ベルトの表面抵抗が経時変化
によって低減せず、画像ボケや転写チリなどによる画像
の劣化も低減できる。また、CNTの摩擦係数が小さい
ことから、ベルトの磨耗を抑制でき、ベルトの長寿命化
がおこなえ、製品のメンテナンスフリー、コスト低減に
つながる。
According to the twenty-first aspect of the present invention, the use of a charge-imparting material in which carbon nanotubes protrude from the surface allows
Ozone and NOx are reduced, the surface resistance of the transfer belt is not reduced due to aging, and image deterioration due to transfer dust and the like can be reduced. In addition, since the friction coefficient of the CNT is small, the wear of the belt can be suppressed, the life of the belt can be extended, and the maintenance of the product is free and the cost is reduced. According to a twenty-second aspect of the present invention, ozone and NOx are reduced by using a charge-imparting material having carbon nanotubes protruding from the surface, and the surface resistance of the intermediate transfer belt is not reduced due to a change with time. Image degradation can also be reduced. In addition, since the friction coefficient of the CNT is small, the wear of the belt can be suppressed, the life of the belt can be extended, and the maintenance of the product is free and the cost is reduced.

【0244】請求項23の発明は、カーボンナノチュー
ブが表面に突出したブレード状の電荷付与材を用いるこ
とによって、低電圧で転写が可能で、オゾンやNOxが低
減し、転写チリなどによる画像の劣化も低減できる。更
に特定領域にのみ電荷を供給でき、ニップ入口に電荷を
与えることがないため、プレ転写を抑制でき、転写チリ
による画像の劣化を低減できる。請求項24の発明は、
カーボンナノチューブが表面に突出したローラー状の電
荷付与材を用いることによって、低電圧で転写が可能
で、オゾンやNOxが低減し、搬送ベルトなどの付加的
な搬送手段を必要とせず、転写チリによる画像の劣化を
低減できる。
According to a twenty-third aspect of the present invention, by using a blade-like charge imparting material having carbon nanotubes protruding from the surface, transfer can be performed at a low voltage, ozone and NOx are reduced, and image deterioration due to transfer dust is caused. Can also be reduced. Furthermore, since electric charge can be supplied only to a specific area and electric charge is not applied to the nip entrance, pre-transfer can be suppressed, and image deterioration due to transfer dust can be reduced. The invention of claim 24 is
By using a roller-shaped charge imparting material with carbon nanotubes protruding from the surface, transfer can be performed at low voltage, ozone and NOx are reduced, and additional transfer means such as a transfer belt are not required. Image deterioration can be reduced.

【0245】請求項25の発明は、カーボンナノチュー
ブが表面に突出したローラー状の電荷付与材を用いるこ
とによって、低電圧で転写が可能で、オゾンやNOxが
低減し、転写チリによる画像の劣化を低減できる。ま
た、対向するものの磨耗を低減できる。
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, by using a roller-shaped charge imparting material having carbon nanotubes protruding from the surface, transfer can be performed at a low voltage, ozone and NOx can be reduced, and image deterioration due to transfer dust can be prevented. Can be reduced. Further, wear of the opposing members can be reduced.

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

【図1】本発明の一実施例としての被帯電体を装備する
画像形成装置の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus equipped with a member to be charged as one embodiment of the present invention.

【図2】図1の画像形成装置と同装置が用いるローラ帯
電器の概略構成図を示す。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a roller charger used by the image forming apparatus of FIG. 1;

【図3】図2のローラ帯電器の概略拡大断面図を示す。FIG. 3 is a schematic enlarged sectional view of the roller charger of FIG.

【図4】図2のローラ帯電器の被帯電体でのピンホール
部の等価回路図を示す。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a pinhole portion in a member to be charged of the roller charger of FIG.

【図5】図2のローラ帯電器の被帯電体の拡大断面構成
説明図を示す。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an enlarged cross-sectional configuration of a member to be charged of the roller charger of FIG. 2;

【図6】本発明の他の実施例としてのブラシ型帯電器を
装備する画像形成装置の概略構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus equipped with a brush type charger as another embodiment of the present invention.

【図7】図6のブラシ型帯電器の変形例の機能説明図で
ある。
FIG. 7 is a functional explanatory view of a modified example of the brush-type charger of FIG. 6;

【図8】図7のブラシ型帯電器の全体概略構成図であ
る。
8 is an overall schematic configuration diagram of the brush-type charger of FIG. 7;

【図9】図7のブラシ型帯電器の横からの概要図であ
る。
FIG. 9 is a schematic diagram of the brush-type charger of FIG. 7 as viewed from the side.

【図10】図6のブラシ型帯電器の他の変形例の全体概
略構成図である。
10 is an overall schematic configuration diagram of another modified example of the brush-type charger of FIG. 6;

【図11】本発明の他の実施形態としてのブラシ型帯電
器の断面構成説明図を示す。
FIG. 11 shows a cross-sectional configuration explanatory view of a brush type charger as another embodiment of the present invention.

【図12】図6等のブラシ型帯電器の作動説明図で
(a)はローラー型の場合を、(b)はブレード型の場
合を示す。
12A and 12B are explanatory diagrams of the operation of the brush type charger of FIG. 6 and the like, wherein FIG.

【図13】本発明の他の実施形態としてのブラシ型帯電
器及び被帯電体の要部断面図である。
FIG. 13 is a sectional view of a main part of a brush-type charger and a member to be charged as another embodiment of the present invention.

【図14】図13のブラシ型帯電器の作製工程を(a)
乃至(d)に分割して説明する図である。
14 (a) illustrates a process of manufacturing the brush-type charger of FIG. 13;
It is a figure divided and explained to (d).

【図15】図13のブラシ型帯電器の他の作製工程を
(a)乃至(d)に分割して説明する図である。
FIG. 15 is a view for explaining another manufacturing process of the brush-type charger of FIG. 13 by dividing the process into (a) to (d).

【図16】図13のブラシ型帯電器の他の作製工程を
(a)乃至(d)に分割して説明する図である。
FIG. 16 is a view for explaining another manufacturing process of the brush-type charger of FIG. 13 by dividing it into (a) to (d).

【図17】図13のブラシ型帯電器の他の作製工程を
(a)乃至(d)に分割して説明する図である。
FIG. 17 is a view for explaining another manufacturing process of the brush-type charger of FIG. 13 by dividing the process into (a) to (d).

【図18】本発明の他の実施例としてのブラシ型帯電器
及び被帯電体の要部断面図である。
FIG. 18 is a sectional view of a main part of a brush type charger and a member to be charged as another embodiment of the present invention.

【図19】図18のブラシ型帯電器の作製工程を(a)
乃至(e)に分割して説明する図である。
19 (a) illustrates a process of manufacturing the brush-type charger of FIG. 18;
It is a figure divided and explained to (e).

【図20】図18のブラシ型帯電器の他の作製工程を
(a)乃至(e)に分割して説明する図である。
FIG. 20 is a view for explaining another manufacturing process of the brush-type charger of FIG. 18 by dividing it into (a) to (e).

【図21】本発明の他の実施例としてのブラシ型帯電器
及び被帯電体の要部断面図である。
FIG. 21 is a sectional view of a main part of a brush type charger and a member to be charged as another embodiment of the present invention.

【図22】図21のブラシ型帯電器の作製工程を
(a)、(b)に分割して説明する図である。
FIG. 22 is a view for explaining the manufacturing process of the brush-type charger of FIG. 21 divided into (a) and (b).

【図23】本発明の他の実施例としてのブレードタイプ
の転写装置を装備する画像形成装置の概略構成図であ
る。
FIG. 23 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus equipped with a blade type transfer device as another embodiment of the present invention.

【図24】本発明の他の実施例としてのローラー転写器
と同転写器の画像形成装置に対する配置構成図である。
FIG. 24 is a diagram illustrating a roller transfer unit as another embodiment of the present invention and an arrangement configuration of the transfer unit with respect to an image forming apparatus.

【図25】本発明の他の実施例としてのブレードタイプ
の転写装置の概略構成図である。
FIG. 25 is a schematic configuration diagram of a blade-type transfer device as another embodiment of the present invention.

【図26】図25のブレードタイプの転写装置のブラシ
部分の拡大切欠側面図である。
FIG. 26 is an enlarged cutaway side view of a brush portion of the blade type transfer device of FIG. 25;

【図27】従来のローラ帯電器の概略構成図である。FIG. 27 is a schematic configuration diagram of a conventional roller charger.

【図28】従来の他のローラ帯電器の概略構成図であ
る。
FIG. 28 is a schematic configuration diagram of another conventional roller charger.

【図29】従来の転写装置を装備する画像形成装置の概
略構成図である。
FIG. 29 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus equipped with a conventional transfer device.

【図30】従来の他の転写装置の概略構成図である。FIG. 30 is a schematic configuration diagram of another conventional transfer device.

【符号の説明】 1、1a〜1c 画像形成装置 3,3a〜3d 被帯電体 4 感光体ドラム 5、5a〜5f 帯電器 8,8a〜8d 転写装置 q 素電荷 C 被帯電体単位面積あたりの容量 N トラップ準位の数 V 所望の電圧 24,30 CNT(カーボンナノチューブ)DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a-1c Image forming apparatus 3, 3a-3d Charged body 4 Photoreceptor drum 5, 5a-5f Charger 8, 8a-8d Transfer device q Elementary charge C per unit area of charged body Capacity N Number of trap levels V Desired voltage 24,30 CNT (carbon nanotube)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 FA18 GA13 GA23 HA03 HA13 HB07 HB12 HB14 HB45 HB46 JA02 JA25 JA26 JB10 MA04 MA06 MA14 MA20 MB04 3J103 AA02 AA14 AA15 AA24 AA33 AA51 AA72 BA41 BA43 BA46 EA02 EA11 EA20 GA02 GA52 HA03 HA04 HA05 HA12 HA15 HA18 HA32 HA37 HA47 HA51 HA52 HA53  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Akiyoshi Murakami 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo, F-term in Ricoh Co., Ltd. JA26 JB10 MA04 MA06 MA14 MA20 MB04 3J103 AA02 AA14 AA15 AA24 AA33 AA51 AA72 BA41 BA43 BA46 EA02 EA11 EA20 GA02 GA52 HA03 HA04 HA05 HA12 HA15 HA18 HA32 HA37 HA47 HA51 HA52 HA53

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】帯電器表面から電荷が直接もしくは間接的
に被帯電体表面に移動することで、帯電を行うシステム
において、その被帯電体がもつ単位面積当たりのトラッ
プ準位の数N(1/cm)が以下の条件を満たすこと
を特徴とした被帯電体。 N > CV/q ここで、 C:被帯電体単位面積あたりの容量(1/cm) V:所望の電圧 q:素電荷
In a system for charging by directly or indirectly moving charges from the surface of a charger to the surface of a member to be charged, the number N (1) of trap levels per unit area of the member to be charged has / Cm 2 ) satisfying the following conditions. N> CV / q where: C: capacity per unit area of the member to be charged (1 / cm 2 ) V: desired voltage q: elementary charge
【請求項2】請求項1記載の被帯電体において、単位体
積当たりのトラップ準位の数n(アクセプター:na、
ドナー:nd)が以下の条件を満たすことを特徴とした
被帯電体。 n < { 4πεkT/q*log(σ’/σ)}
ここで、 σ:所望の被帯電体暗中導電率(1/Ωcm) σ’:トラップ準位がないときの導電率 k:ボルツマン定数 T:温度(K) ε:誘電率 n:na、ndの小さい方(個/cm
2. The charged object according to claim 1, wherein the number n of trap levels per unit volume (acceptor: na,
Donor: An object to be charged, wherein nd) satisfies the following conditions. n <{4πεkT / q 2 * log (σ ′ / σ)}
3 Here, σ: desired conductivity of the member to be charged in the dark (1 / Ωcm) σ ′: conductivity when there is no trap level k: Boltzmann constant T: temperature (K) ε: dielectric constant n: na, nd Smaller one (pcs / cm 3 )
【請求項3】請求項1のトラップ準位として、電子をト
ラップする準位をNd、ホールをトラップする準位をN
aとしたとき、以下の条件を満たすことを特徴とした被
帯電体。 V>0のとき Na>CV/q V<0のとき Nd>CV/q
3. The trap level according to claim 1, wherein the level for trapping electrons is Nd, and the level for trapping holes is N.
(a) a member to be charged, which satisfies the following conditions: When V> 0 Na> CV / q When V <0 Nd> CV / q
【請求項4】請求項1、2または3の被帯電体を用いた
画像形成装置において、帯電器としてCNT(カーボン
ナノチューブ)を用いることを特徴とした画像形成装
置。
4. An image forming apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein CNTs (carbon nanotubes) are used as a charger.
【請求項5】請求項4の帯電器をブレード状にしたこと
を特徴とした画像形成装置。
5. An image forming apparatus, wherein the charger of claim 4 is formed in a blade shape.
【請求項6】請求項4の帯電器をローラー状にしたこと
を特徴とした画像形成装置。
6. An image forming apparatus according to claim 4, wherein said charger is formed in a roller shape.
【請求項7】請求項4の帯電器をブラシ状にしたことを
特徴とした画像形成装置。
7. An image forming apparatus, wherein the charger of claim 4 is formed in a brush shape.
【請求項8】請求項4の帯電器を有した画像形成装置に
おいて、前記被帯電体と対抗する面に抵抗層を有し、か
つ抵抗層上にCNT(カーボンナノチューブ)が保持さ
れていることを特徴とする画像形成装置。
8. An image forming apparatus having a charger according to claim 4, wherein a resistance layer is provided on a surface facing the member to be charged, and CNTs (carbon nanotubes) are held on the resistance layer. An image forming apparatus comprising:
【請求項9】請求項4の帯電器を有した画像形成装置に
おいて、前記抵抗層の抵抗値が10 〜10Ωである
ことを特徴とする画像形成装置。
9. An image forming apparatus having the charging device according to claim 4.
The resistance value of the resistance layer is 10 4-108Is Ω
An image forming apparatus comprising:
【請求項10】請求項8または9に記載の帯電器を有し
た画像形成装置において、前記抵抗層が導電性粒子を分
散させた高分子樹脂からなることを特徴とする画像形成
装置。
10. An image forming apparatus having the charger according to claim 8, wherein the resistance layer is made of a polymer resin in which conductive particles are dispersed.
【請求項11】請求項8、9または10に記載の帯電器
の作製方法において、前記抵抗層上にカーボンナノチュ
ーブを含有した高分子樹脂からなる保持層を形成する工
程と、前記保持層を研磨してカーボンナノチューブの先
端を保持層から突出させる工程を含むことを特徴とする
帯電器作製方法。
11. The method for manufacturing a charger according to claim 8, 9 or 10, wherein a step of forming a holding layer made of a polymer resin containing carbon nanotubes on the resistance layer, and polishing the holding layer. And causing the tips of the carbon nanotubes to protrude from the holding layer.
【請求項12】請求項8または9に記載の帯電器作製方
法において、前記抵抗層上に少なくてもFe、Co、N
iの1つを含む金属、合金、または化合物からなる触媒
層を形成する工程と、前記の触媒層上に少なくてもアセ
チレン、エチレン、メタン等の炭化水素ガスの1つを用
いた化学的気相成長法によってカーボンナノチューブを
形成する工程を含むことを特徴とする帯電器作製方法。
12. The method for manufacturing a charger according to claim 8, wherein at least Fe, Co, and N are formed on the resistance layer.
forming a catalyst layer made of a metal, alloy, or compound containing one of the above-mentioned i. and a chemical vapor using at least one of a hydrocarbon gas such as acetylene, ethylene and methane on the catalyst layer. A method for producing a charger, comprising a step of forming carbon nanotubes by a phase growth method.
【請求項13】請求項4の帯電器を有した画像形成装置
において、前記被帯電体と対抗する面に抵抗層を有し、
かつ抵抗層中に保持されたカーボンナノチューブの先端
が抵抗層から突出していることを特徴とする画像形成装
置。
13. An image forming apparatus having a charger according to claim 4, further comprising a resistance layer on a surface facing said member to be charged.
An image forming apparatus, wherein the tip of the carbon nanotube held in the resistance layer protrudes from the resistance layer.
【請求項14】請求項13に記載の帯電器を有した画像
形成装置において、前記抵抗層の抵抗値が10〜10
Ωであることを特徴とする画像形成装置。
14. An image forming apparatus having the charger according to claim 13, wherein the resistance value of the resistance layer is 10 4 to 10.
An image forming apparatus having a resistance of 8 Ω.
【請求項15】請求項13または14に記載の帯電器を
有した画像形成装置において、前記抵抗層が導電性粒子
を分散させた高分子樹脂からなることを特徴とする画像
形成装置。
15. An image forming apparatus having the charger according to claim 13 or 14, wherein the resistive layer is made of a polymer resin in which conductive particles are dispersed.
【請求項16】請求項13、14または15に記載の帯
電器作製方法において、前記カーボンナノチューブを含
有した抵抗層を被帯電体と対抗する面に形成する工程
と、前記抵抗層を研磨してカーボンナノチューブの先端
を抵抗層から突出させる工程を含むことを特徴とする帯
電器作製方法。
16. The method for manufacturing a charger according to claim 13, 14 or 15, wherein a step of forming a resistance layer containing the carbon nanotubes on a surface opposing a member to be charged, and polishing the resistance layer. A method for manufacturing a charger, comprising a step of projecting a tip of a carbon nanotube from a resistance layer.
【請求項17】請求項11、12または16の前記帯電
器を搭載した画像形成装置。
17. An image forming apparatus equipped with the charger of claim 11, 12, or 16.
【請求項18】被帯電体からなる画像担持体上に形成さ
れたトナー像を、所定の転写ニップ領域にて近接または
接触するように配置された記録材に転写して画像を形成
する画像形成装置において、CNT(カーボンナノチュ
ーブ)が表面に突出した電荷付与材を転写装置に用いる
ことを特徴とした画像形成装置。
18. An image forming apparatus for forming an image by transferring a toner image formed on an image carrier made of a member to be charged to a recording material arranged close to or in contact with a predetermined transfer nip area. An image forming apparatus, wherein a charge imparting material having CNTs (carbon nanotubes) protruding from the surface is used for a transfer device.
【請求項19】被帯電体からなる画像担持体上に形成さ
れたトナー像を、所定の転写ニップ領域にて近接または
接触するように配置された記録材に転写して画像を形成
する画像形成方法において、CNT(カーボンナノチュ
ーブ)が表面に突出した電荷付与材を転写装置に用いる
ことを特徴とした画像形成方法。
19. An image forming apparatus for forming an image by transferring a toner image formed on an image carrier formed of a member to be charged to a recording material arranged close to or in contact with a predetermined transfer nip area. An image forming method, wherein a charge imparting material having CNTs (carbon nanotubes) protruding from the surface is used for a transfer device.
【請求項20】請求項19の被帯電体が請求項1、2又
は3の被帯電体であることを特徴とした画像形成装置。
20. An image forming apparatus wherein the member to be charged according to claim 19 is the member to be charged according to claim 1, 2 or 3.
【請求項21】請求項18の画像形成装置において、前
記転写装置は記録材を搬送することを兼ねるベルトであ
ることを特徴とする画像形成装置。
21. An image forming apparatus according to claim 18, wherein said transfer device is a belt which also serves to convey a recording material.
【請求項22】請求項18の画像形成装置において、前
記記録材もしくは像担持体は、中間転写体であることを
特徴とする画像形成装置。
22. The image forming apparatus according to claim 18, wherein said recording material or image carrier is an intermediate transfer member.
【請求項23】請求項8の画像形成装置において、前記
電荷付与材はブレード形状であることを特徴とする画像
形成装置。
23. The image forming apparatus according to claim 8, wherein said charge-providing material has a blade shape.
【請求項24】請求項8の画像形成装置において、前記
電荷付与材はローラー形状であることを特徴とする画像
形成装置。
24. The image forming apparatus according to claim 8, wherein said charge-providing material has a roller shape.
【請求項25】請求項8の画像形成装置において、前記
電荷付与材はブラシ形状であることを特徴とする画像形
成装置。
25. An image forming apparatus according to claim 8, wherein said charge-providing material has a brush shape.
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