JP2006208759A - Adsorbent - Google Patents

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Motohiro Fujiwara
基裕 藤原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain a satisfactory office environment in which an organic volatile gas generated from a coated paper sheet used in an image forming apparatus such as a copier, a printer, a fax, or the like is not exhausted to the outside of the apparatus. <P>SOLUTION: The organic volatile gas is adsorbed by bringing the coated paper sheet immediately after the fixation into contact with the adsorbent like a carbon nano horn having fine holes at about the molecular size. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、複写機、プリンタ、FAX等に用いられる吸着材に関する。   The present invention relates to an adsorbent used for a copying machine, a printer, a FAX, and the like.

従来、電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置における定着手段として、一般に、熱効率・安全性に優れた熱ローラ方式のものが採用されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a fixing unit in an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a printer, a heat roller type having excellent thermal efficiency and safety is generally employed.

熱ローラ方式の定着装置は、アルミニウムや鉄の芯金の表面に必要に応じて弾性層、耐熱離型層を被覆した加熱ローラ(定着ローラ)と、ステンレス等の芯金の周囲に耐熱弾性層を形成した加圧ローラとを基本構成とし、この一対のローラを圧接回転させて両ローラ間の定着ニップ部(圧接ニップ部)を構成している。   The heat roller type fixing device includes a heat roller (fixing roller) in which an aluminum or iron core metal surface is coated with an elastic layer and a heat-resistant release layer as required, and a heat resistant elastic layer around a core metal such as stainless steel. The pressure roller on which the roller is formed is a basic configuration, and the pair of rollers are pressed and rotated to form a fixing nip portion (pressure nip portion) between the two rollers.

この定着ニップ部に、未定着画像(未定着トナー像)を担持した被加熱材としての記録材(記録材シート、静電記録紙、エレクトロファックス紙、印字用紙等)を導入し、定着ニップ部にてこの記録材を挟持搬送することで、加熱ローラからの熱と定着ニップ部の加圧力とによって未定着画像を記録材表面に永久固着画像として熱圧定着させるものである。   A recording material (recording material sheet, electrostatic recording paper, electrofax paper, printing paper, etc.) as a heated material carrying an unfixed image (unfixed toner image) is introduced into the fixing nip portion, and the fixing nip portion Then, the recording material is nipped and conveyed to fix the unfixed image as a permanently fixed image on the surface of the recording material by the heat from the heating roller and the pressure applied to the fixing nip portion.

加熱ローラの芯金内部には加熱体としてハロゲンヒータが配設され、また加熱ローラ表面における通紙部には温度検知素子が配置されており、この温度検知素子による加熱ローラ表面温度の検知結果をもとにハロゲンヒータをON/OFF駆動して、加熱ローラ表面を定着温調、または印字待機時のスタンバイ温調の一定温度に保持している。   A halogen heater is disposed inside the core of the heating roller as a heating element, and a temperature detection element is disposed at the paper passing portion on the surface of the heating roller. The detection result of the surface temperature of the heating roller by the temperature detection element is displayed. Originally, the halogen heater is turned ON / OFF, and the surface of the heating roller is held at a constant temperature for fixing temperature adjustment or standby temperature adjustment during printing standby.

従来の画像形成装置においては、例えば像担持体上にトナー像を形成し、このトナー像をシートである記録材P上に転写してシート上に画像を得る。そして、このようにトナー像が転写された記録材Pは、上記のような定着器により熱と圧力が印加され、トナー像が定着された後、排出ローラによって機外に排出されるようになっている。   In a conventional image forming apparatus, for example, a toner image is formed on an image carrier, and the toner image is transferred onto a recording material P that is a sheet to obtain an image on the sheet. Then, the recording material P onto which the toner image has been transferred is applied with heat and pressure by the fixing device as described above, and after the toner image is fixed, the recording material P is discharged out of the apparatus by a discharge roller. ing.

このような従来の画像形成装置において、記録材Pは、転写時の帯電あるいは搬送径路を形成する部材との摺動により静電気を帯びて排出される。その結果、積載時、静電気を帯びて排出される記録材Pが、静電気により既にシート積載部に積載されている記録材Pと密着し、この記録材Pを押し出してしまう場合がある。そして、このように既に積載されているシートを押し出した場合、シートが整然とシート積載部に積載できないという問題点がある。この問題点を解決するため、排紙口に除電針を設けると共に、この除電針に記録材Pに接触させることにより除電を行なっている。   In such a conventional image forming apparatus, the recording material P is discharged with static electricity due to charging at the time of transfer or sliding with a member forming a conveyance path. As a result, when the recording material P is stacked, the recording material P discharged with static electricity may come into close contact with the recording material P already stacked on the sheet stacking portion due to static electricity, and the recording material P may be pushed out. When the sheets already stacked are pushed out in this way, there is a problem that the sheets cannot be stacked on the sheet stacking section in an orderly manner. In order to solve this problem, a charge removal needle is provided at the paper discharge port, and the charge removal is performed by bringing the charge removal needle into contact with the recording material P.

しかしながら、このような画像形成装置で記録材Pとしてコート紙のように樹脂を含んだ紙を通紙すると、定着の熱によってコート紙の樹脂が気化しホルムアルデヒドのような有機性揮発ガスを発生するという問題がある。そのような場合、有機性揮発ガスが機外に排出され、オフィス環境の空気を汚す可能性がある。これに対応するため、画像形成装置にフィルタを設け、機外に排出する空気をろ過すること(特許文献1参照)や、定着器の近傍に吸着材を設ける(特許文献2参照)ことが提案されているが、機外に排出されたコート紙から発生するガスには対応できなかった。   However, when paper containing resin such as coated paper is passed as the recording material P in such an image forming apparatus, the resin of the coated paper is vaporized by heat of fixing, and organic volatile gas such as formaldehyde is generated. There is a problem. In such a case, the organic volatile gas may be discharged out of the apparatus and may contaminate the air in the office environment. In order to cope with this, it is proposed to provide a filter in the image forming apparatus and filter the air discharged outside the apparatus (see Patent Document 1) or to provide an adsorbent in the vicinity of the fixing device (see Patent Document 2). However, it could not cope with the gas generated from the coated paper discharged outside the machine.

特開2002−169432号公報JP 2002-169432 A 特開平4−221968号公報JP-A-4-221968

そこで本発明は、複写機、プリンタ、FAX等の画像形成装置に使用されるコート紙から発生する有機性揮発ガスを機外に排出することなく、良好なオフィス環境を維持できるようにすることを目的とする。   In view of the above, the present invention aims to maintain a good office environment without discharging organic volatile gas generated from coated paper used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a fax machine. Objective.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、トナー像を熱で定着させた後のシート材に対して、カーボンナノホーンのような分子サイズ程度の細孔を有する吸着材を接触させることが極めて効果的であることを見出した。本発明は以下の発明を特徴とする。
(1) シート材に転写されたトナー像を熱で定着させた後の該シート材に接触する吸着材であって、内部に直径が1〜3nm、長さが該直径の10倍以上の円柱状の細孔を有する部材からなることを特徴とする吸着材。
(2) 前記細孔を有する部材がカーボンナノホーンであることを特徴とする(1)に記載の吸着材。
(3) シート材に転写されたトナー像を熱で定着させた後の該シート材に接触する吸着材であって、直径が0.7〜500nm、軸方向の長さが10nm〜1mmの細線の集合体からなることを特徴とする吸着材。
(4) 前記集合体がカーボンナノチューブの集合体であることを特徴とする(3)に記載の吸着材。
(5) シート材に転写されたトナー像を熱で定着させた後の該シート材に接触する吸着材であって、内部に直径が1〜3nm、長さが該直径の10倍以上の円柱状の細孔を有する部材と、直径が0.7〜500nm、軸方向の長さが10nm〜1mmの細線の集合体とからなることを特徴とする吸着材。
(6) 前記細孔を有する部材がカーボンナノホーンであり、前記集合体がカーボンナノチューブの集合体であることを特徴とする(5)に記載の吸着材。
(7) 前記吸着材が導電性を有し、アースと導通が取られており、除電針であることを特徴とする(1)乃至(6)のいずれかに記載の吸着材。
(8) 前記吸着材が接触する時の前記シート材温度が50℃以上であることを特徴とする(1)乃至(7)のいずれかに記載の吸着材。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has obtained an adsorbent having pores of a molecular size such as carbon nanohorn with respect to the sheet material after fixing the toner image with heat. It has been found that contact is extremely effective. The present invention is characterized by the following inventions.
(1) An adsorbent that comes into contact with the sheet material after the toner image transferred to the sheet material has been fixed by heat, and has an inside diameter of 1 to 3 nm and a length of 10 or more times the diameter. An adsorbent comprising a member having columnar pores.
(2) The adsorbent according to (1), wherein the member having pores is a carbon nanohorn.
(3) An adsorbent that comes into contact with the sheet material after the toner image transferred to the sheet material has been fixed by heat, and has a diameter of 0.7 to 500 nm and an axial length of 10 nm to 1 mm. An adsorbent characterized by comprising an assembly of
(4) The adsorbent according to (3), wherein the aggregate is an aggregate of carbon nanotubes.
(5) An adsorbent that comes into contact with the sheet material after the toner image transferred to the sheet material has been fixed by heat, and has a circle with a diameter of 1 to 3 nm and a length of 10 times or more of the diameter. An adsorbent comprising: a member having columnar pores; and an aggregate of fine wires having a diameter of 0.7 to 500 nm and an axial length of 10 nm to 1 mm.
(6) The adsorbent according to (5), wherein the member having pores is a carbon nanohorn, and the aggregate is an aggregate of carbon nanotubes.
(7) The adsorbent according to any one of (1) to (6), wherein the adsorbent has conductivity, is electrically connected to the ground, and is a static elimination needle.
(8) The adsorbent according to any one of (1) to (7), wherein the sheet material temperature when the adsorbent comes into contact is 50 ° C. or higher.

本発明の吸着材によれば、熱が印加された直後のシート材(特にはコート紙)に接触させることにより、ホルムアルデヒドのような有機性揮発ガスを極めて効果的に吸着できるため、シート材から発生する有機性揮発ガスを複写機、プリンタ、FAX等の画像形成装置の機外に排出することなく、良好なオフィス環境を維持することができる。   According to the adsorbent of the present invention, an organic volatile gas such as formaldehyde can be adsorbed very effectively by contacting the sheet material (particularly coated paper) immediately after the heat is applied. A good office environment can be maintained without discharging the generated organic volatile gas to the outside of an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a fax machine.

以下に本発明の実施の形態を具体的な実施例とともに説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described together with specific examples.

図1は、本発明に係る吸着材を有した定着装置が適用される画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an image forming apparatus to which a fixing device having an adsorbent according to the present invention is applied.

同図において、1は像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下「感光ドラム」という。)であり、アルミニウムやニッケル等の導電性部材を円筒状に形成した基体の表面に感光層を設けたものである。感光層としては、OPC(有機半導体)、a−Si(アモルファスシリコン)等を使用することができる。   In the figure, reference numeral 1 denotes a drum-type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as “photosensitive drum”) as an image carrier, and a photosensitive layer is formed on the surface of a substrate in which a conductive member such as aluminum or nickel is formed in a cylindrical shape. Is provided. As the photosensitive layer, OPC (organic semiconductor), a-Si (amorphous silicon), or the like can be used.

感光ドラム1は、画像形成装置本体(不図示)によって回転自在に支持されおり、駆動手段(不図示)によって所定の周速(プロセススピード)で同図中、時計回り方向に回転駆動される。   The photosensitive drum 1 is rotatably supported by an image forming apparatus main body (not shown), and is driven to rotate clockwise in the drawing at a predetermined peripheral speed (process speed) by a driving unit (not shown).

感光ドラム1の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、感光ドラム1表面を所定の極性に均一に帯電する帯電ローラ(帯電手段)2、帯電後の感光ドラム1表面を露光して画像情報に応じて静電潜像を形成する露光装置(露光手段)3、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像器(現像手段)4、感光ドラム1上のトナー像を紙等の記録材Pに転写する転写ローラ(転写手段)5、転写後の感光ドラム1表面に残った転写残トナーを除去するクリーナ(クリーニング手段)7が配設されている。上述の転写ローラ5の、記録材Pの搬送方向についての下流側には、記録材P上に転写された未定着トナーを加熱加圧して定着する定着装置6が配設されている。   Around the photosensitive drum 1, a charging roller (charging means) 2 that uniformly charges the surface of the photosensitive drum 1 to a predetermined polarity in almost the order along the rotation direction, and the surface of the photosensitive drum 1 after charging is exposed to an image. An exposure device (exposure unit) 3 that forms an electrostatic latent image according to information, a developing unit (development unit) 4 that develops a toner image by attaching toner to the electrostatic latent image, and a toner image on the photosensitive drum 1 A transfer roller (transfer means) 5 for transferring to a recording material P such as paper and a cleaner (cleaning means) 7 for removing residual toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after transfer are provided. On the downstream side of the transfer roller 5 in the conveyance direction of the recording material P, a fixing device 6 for fixing the unfixed toner transferred on the recording material P by heating and pressing is disposed.

また、転写ローラ5の、記録材Pの搬送方向についての上流側には、手差しされる定型以外の記録材Pがセットされる手差しトレイ21、手差しトレイ21上の記録材Pを給送する給紙ローラ22、搬送されてきた記録材Pと感光ドラム1上のトナー像との同期を取るレジストローラ23が配設されている。さらに、転写ローラ5の下方には、定型の記録材Pを収納する給紙カセット24、ここから記録材Pをレジストローラ23に向けて給送する給紙ローラ25が配設されている。   Further, on the upstream side of the transfer roller 5 with respect to the conveyance direction of the recording material P, a manual feed tray 21 on which a recording material P other than the manually inserted standard paper is set, and the recording material P on the manual tray 21 are fed. A paper roller 22 and a registration roller 23 that synchronizes the conveyed recording material P and the toner image on the photosensitive drum 1 are disposed. Further, below the transfer roller 5, a paper feed cassette 24 that stores the regular recording material P, and a paper feed roller 25 that feeds the recording material P toward the registration roller 23 are disposed.

次に、上述構成の画像形成装置の動作を簡単に説明する。   Next, the operation of the image forming apparatus configured as described above will be briefly described.

図1中の時計回り回転駆動された感光ドラム1は、その表面が帯電ローラ2によって所定の電位に均一に帯電される。帯電後の感光ドラム1表面は、画像情報に応じてON/OFF制御される露光装置3からのレーザービームの走査露光(イメージ露光)を受けて静電潜像が形成される。   The surface of the photosensitive drum 1 driven to rotate clockwise in FIG. 1 is uniformly charged to a predetermined potential by the charging roller 2. The charged surface of the photosensitive drum 1 is subjected to scanning exposure (image exposure) of a laser beam from an exposure device 3 that is ON / OFF controlled in accordance with image information to form an electrostatic latent image.

この静電潜像は、現像器4によってトナーが付着され、トナー像(可視画像)として現像される。現像方法としては、ジャンピング現像法、2成分現像法、FEED現像法等が用いられ、上述のイメージ露光の組み合わせで反転現像が用いられることが多い。   The electrostatic latent image is developed as a toner image (visible image) by the toner attached by the developing device 4. As a development method, a jumping development method, a two-component development method, a FEED development method, or the like is used, and reversal development is often used in combination with the above-described image exposure.

記録材Pは手差しトレイ21又は給紙カセット24から、給紙ローラ22又は給紙ローラ25によって取り出される。手差しトレイ21、給紙カセット24のいずれからの給紙の場合も、記録材Pは、レジストローラ23によって、感光ドラム1表面に形成されたトナー像と同期を取り、感光ドラム1と転写ローラ5とで形成される転写ニップ部に供給される。   The recording material P is taken out from the manual feed tray 21 or the paper feed cassette 24 by the paper feed roller 22 or the paper feed roller 25. Regardless of whether the paper is fed from the manual feed tray 21 or the paper feed cassette 24, the recording material P is synchronized with the toner image formed on the surface of the photosensitive drum 1 by the registration roller 23, and the photosensitive drum 1 and the transfer roller 5. To a transfer nip formed by

転写ニップ部において、感光ドラム1上のトナー像は電源(不図示)による転写バイアスの作用で記録材P表面に転写される。表面に未定着トナー像を担持した記録材Pは定着装置6に搬送され、表面の未定着トナー像が定着装置6の定着ニップ部で加熱加圧されて定着された後、装置本体外部に排出される。   In the transfer nip portion, the toner image on the photosensitive drum 1 is transferred onto the surface of the recording material P by the action of a transfer bias by a power source (not shown). The recording material P carrying the unfixed toner image on the surface is conveyed to the fixing device 6, and the unfixed toner image on the surface is heated and pressurized at the fixing nip portion of the fixing device 6 and then discharged outside the apparatus main body. Is done.

一方、トナー像の転写後の感光ドラム1は、表面に残った転写残トナーがクリーナ7によって除去され、次の画像形成に供される。   On the other hand, the transfer residual toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image is removed by the cleaner 7 and used for the next image formation.

次に、上述の定着装置6における定着動作について詳述する。   Next, the fixing operation in the above-described fixing device 6 will be described in detail.

図2に、本発明に係る定着装置の一例として、ローラ加熱方式の定着装置の概略断面図を示す。同図を参照して、以下、構成ならびに動作について説明する。   FIG. 2 is a schematic sectional view of a roller heating type fixing device as an example of the fixing device according to the present invention. The configuration and operation will be described below with reference to FIG.

定着ローラ61として外径40mm、肉厚1mmのアルミニウム芯金上に、厚さ2mmのシリコンゴム611を被せ、最外層に離形層として厚さ50μmのPFAチューブ層612を設けてあり、周速150mm/sで回転駆動し、表面温度が190℃になるように温調制御した。定着ローラ61の硬度は60°(1kg荷重でAsker−Cにて測定)である。加圧ローラ62は、直径20mmの鉄芯金621上に厚さ8mmの弾性層としてシリコンゴム622を被せ、最外層に離形層として厚さ50μmのPFAチューブ層623を被服してある。上記加圧ローラ62を上記定着ローラ61に加圧力21.5Nで押し当て約6mmの定着ニップNを得た。   The fixing roller 61 is covered with a silicon rubber 611 having a thickness of 2 mm on an aluminum core having an outer diameter of 40 mm and a wall thickness of 1 mm, and a PFA tube layer 612 having a thickness of 50 μm is provided as a release layer on the outermost layer. The temperature was controlled to rotate at 150 mm / s so that the surface temperature was 190 ° C. The hardness of the fixing roller 61 is 60 ° (measured with Asker-C at 1 kg load). The pressure roller 62 is covered with a silicon rubber 622 as an elastic layer having a thickness of 8 mm on an iron core bar 621 having a diameter of 20 mm, and a PFA tube layer 623 having a thickness of 50 μm as a release layer on the outermost layer. The pressure roller 62 was pressed against the fixing roller 61 with a pressure of 21.5 N to obtain a fixing nip N of about 6 mm.

次に、本発明にかかるブラシ部材64について、図3を用いて説明する。
ブラシ部材64は、金属または硬質樹脂などの剛体より成る芯板110と、その芯板110に対して基端部が固定された多数の導電性繊維120よりなるブラシを有し、その繊維の先端部側が紙搬送経路に当接している。導電性繊維120の長さは10mmでピッチは3mm間隔とした。定着ニップからの距離は50mmである。
Next, the brush member 64 according to the present invention will be described with reference to FIG.
The brush member 64 has a core plate 110 made of a rigid body such as a metal or a hard resin, and a brush made of a large number of conductive fibers 120 whose base ends are fixed to the core plate 110, and the tips of the fibers. The part side is in contact with the paper transport path. The length of the conductive fiber 120 was 10 mm, and the pitch was 3 mm. The distance from the fixing nip is 50 mm.

導電性繊維120には、カーボンナノホーン131を結合させている。結合方法として以下に3つの方法を説明するが、これに限定されるものではない。   A carbon nanohorn 131 is bonded to the conductive fiber 120. Although three methods will be described below as the coupling method, the present invention is not limited to this.

(a)導電性接着剤でカーボンナノホーンを接着
導電性繊維の先端にのみ導電性接着剤を厚さ2〜10μmで塗布し、その後静電力を利用してカーボンナノホーンを導電性繊維に吸い上げて接触させ、さらに導電性接着剤を熱硬化させ、カーボンナノホーンを固定し、ブラシ部材64を完成させる。
(A) Adhesive carbon nanohorn with conductive adhesive Apply conductive adhesive at a thickness of 2 to 10 μm only at the tip of the conductive fiber, and then use the electrostatic force to suck the carbon nanohorn into the conductive fiber and make contact Further, the conductive adhesive is thermally cured, the carbon nanohorn is fixed, and the brush member 64 is completed.

(b)導電性繊維と融着
導電性繊維を加熱して先端を溶融し、その後カーボンナノホーンと接触させ、更に導電性繊維を冷却し再硬化させることによってカーボンナノホーンと導電性繊維を融着し、ブラシ部材64を完成させる。
(B) Conductive fiber and fusion The conductive nanofiber and the conductive fiber are fused by heating the conductive fiber to melt the tip, then contacting with the carbon nanohorn, and further cooling and re-curing the conductive fiber. The brush member 64 is completed.

(c)電気泳動法
導電性繊維の先端にのみポリメチルフェニルシランを塗布し、その後超高圧水銀灯により波長400nm程度の光を照射し、ポリメチルフェニルシランのSi−Si結合を切断する。その後イソプロピルアルコール中にカーボンナノホーンを分散させた溶液に導電性繊維を浸漬し、Al電極を対向電極として導電性繊維に負電圧を印加して、電気泳動によりカーボンナノホーンを導電性繊維に接触させる。
(C) Electrophoresis Method Polymethylphenylsilane is applied only to the tip of the conductive fiber, and then light with a wavelength of about 400 nm is irradiated with an ultrahigh pressure mercury lamp to cut the Si-Si bond of polymethylphenylsilane. Thereafter, the conductive fibers are immersed in a solution in which carbon nanohorns are dispersed in isopropyl alcohol, a negative voltage is applied to the conductive fibers using the Al electrode as a counter electrode, and the carbon nanohorns are brought into contact with the conductive fibers by electrophoresis.

カーボンナノホーンは印加された電界と平行な方向に移動するため、導電性繊維に接触して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。   Since the carbon nanohorn moves in a direction parallel to the applied electric field, the carbon nanohorn comes into contact with the conductive fiber and is stabbed into the polymethylphenylsilane having a broken Si—Si bond to be immobilized.

上記の方法を用いると、導電性繊維の表面に導電性接着剤、ポリメチルフェニルシランが塗付されたり、あるいは導電性繊維の表面に軟化層が形成され、それらの層によってカーボンナノホーンが固定される。   When the above method is used, a conductive adhesive or polymethylphenylsilane is applied to the surface of the conductive fiber, or a softened layer is formed on the surface of the conductive fiber, and the carbon nanohorn is fixed by these layers. The

上記のようなブラシ部材64では、主にカーボンナノホーン131で記録材Pと接触する。カーボンナノホーン131には単層カーボンナノホーンと多層カーボンナノホーンがあり、両方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。   In the brush member 64 as described above, the carbon nanohorn 131 is brought into contact with the recording material P mainly. The carbon nanohorn 131 includes a single-layer carbon nanohorn and a multi-layer carbon nanohorn, both of which have an extremely fine fiber shape with a very large aspect ratio.

またカーボンナノホーン131はシームレス構造であるため、非常に高い弾性率とチューブの軸方向に対しての大きな引っ張り強度を持つ。後述のようにカーボンナノホーン131は極細の直径を持つため、樹脂層を介して導電性繊維の表面に密集して配置することが可能である。   Since the carbon nanohorn 131 has a seamless structure, it has a very high elastic modulus and a large tensile strength in the axial direction of the tube. As will be described later, since the carbon nanohorn 131 has an extremely fine diameter, it can be densely arranged on the surface of the conductive fiber via the resin layer.

またカーボンナノホーン131は大きな弾性を持つため、記録材Pと接触すると撓ることができ、カーボンナノホーン131の先端のみではなく側面でも記録材Pと接触することができる。   Further, since the carbon nanohorn 131 has great elasticity, it can be bent when it comes into contact with the recording material P, and can contact the recording material P not only at the tip but also at the side surface.

ここでカーボンナノホーン131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、カーボンナノホーン131から電荷を直接記録材Pへ注入することが可能である。   Here, since the carbon nanohorn 131 has semiconducting or metallic (that is, ohmic contact) conductive characteristics, it is possible to inject charges directly from the carbon nanohorn 131 into the recording material P.

さらにカーボンナノホーン131は軸方向に対して大きな引っ張り強度を持つため、極細でも記録材Pとの接触において破断することが非常に少なく、長期的には除電のバラツキが非常に少なく、長寿命化を実現できる。   Furthermore, since the carbon nanohorn 131 has a large tensile strength in the axial direction, even if it is extremely thin, it is very unlikely to break in contact with the recording material P, and there is very little variation in static elimination in the long term, thus extending the service life. realizable.

また本発明に係るブラシ部材64ではカーボンナノホーン131は離散して配置された樹脂層130のみで導電性繊維120に固定化させる。よって樹脂層130はカーボンナノホーン131を保持できる大きさがあれば良く、カーボンナノホーン131の長さにもよるが、樹脂層130の容量(1個当たりの容量)としては、10〜8000μm3、大きさとしては、10〜2000μm2もあれば十分である。 Further, in the brush member 64 according to the present invention, the carbon nanohorn 131 is fixed to the conductive fiber 120 only by the resin layers 130 arranged discretely. Therefore, the resin layer 130 only needs to have a size capable of holding the carbon nanohorn 131. Depending on the length of the carbon nanohorn 131, the resin layer 130 has a capacity (capacity per piece) of 10 to 8000 μm 3 . For example, 10 to 2000 μm 2 is sufficient.

そのため樹脂層130によって隣接した導電性繊維120を接着する確率が小さくなる。また、たとえ隣接した導電性繊維120を接着したとしても、従来のブラシ部材と異なり点接着であるため、接着力は小さく、記録材Pとの接触によって導電性繊維120同士の接着がとれ、ブラシ部材64の導電性繊維120の柔軟性を低下しない。   Therefore, the probability of adhering adjacent conductive fibers 120 by the resin layer 130 is reduced. Further, even if the adjacent conductive fibers 120 are bonded, since the point bonding is different from the conventional brush member, the adhesive force is small, and the conductive fibers 120 are bonded to each other by contact with the recording material P. The flexibility of the conductive fiber 120 of the member 64 is not lowered.

ただし樹脂層130はカーボンナノホーン131を固定するのには十分な容量があるため、記録材Pとの接触によってカーボンナノホーン131が抜けるようなことはなく、ブラシ部材64の長期信頼性も低下させない。   However, since the resin layer 130 has a sufficient capacity for fixing the carbon nanohorn 131, the carbon nanohorn 131 does not come out by contact with the recording material P, and the long-term reliability of the brush member 64 is not lowered.

なお本例では導電性繊維表面に樹脂層を形成しているが、導電性繊維表面を薬液でエッチングし導電性繊維表面に凹部を形成し、樹脂層を導電性繊維に部分的に埋め込むことによって、導電性繊維と樹脂層の接着力を向上させても何ら構わない。前記のように導電性繊維の表面が平滑ないし凹部が形成され樹脂層が部分的に埋め込まれている場合も本発明に含まれる。   In this example, the resin layer is formed on the surface of the conductive fiber, but the surface of the conductive fiber is etched with a chemical solution to form a recess in the surface of the conductive fiber, and the resin layer is partially embedded in the conductive fiber. The adhesive strength between the conductive fiber and the resin layer can be improved. As described above, the case where the surface of the conductive fiber is smooth or recessed and the resin layer is partially embedded is also included in the present invention.

次に本発明のブラシ部材64の構成部材について説明する。   Next, constituent members of the brush member 64 of the present invention will be described.

芯板110はFe、Al、Cu、ステンレス等の金属や合金から構成され、外部のアースと接続され、導電性繊維120やカーボンナノホーン131を介して記録材Pを除電させるための電荷をカーボンナノホーン131へ供給する働きをしている。   The core plate 110 is made of a metal or alloy such as Fe, Al, Cu, or stainless steel, and is connected to an external ground, and charges for discharging the recording material P through the conductive fibers 120 and the carbon nanohorn 131 are carbon nanohorns. It works to supply to 131.

導電性繊維120としては、SUS繊維や、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。これらの導電性繊維120を芯板110に貼り付けて使用される。   Examples of the conductive fiber 120 include SUS fiber, carbon black, and metal fine particles dispersed in rayon resin, nylon resin, acrylic resin, polyester resin, etc., and then spun into a fiber shape, or tetracyanoquinoji. A material obtained by spinning a polymer resin in which a charge transfer complex composed of an electron accepting compound such as methane (TCNQ) and an electron donating compound such as tetrathiafulvalene (TTF) is substituted with a polymer network is used. These conductive fibers 120 are used by being attached to the core plate 110.

樹脂層130は導電性繊維120との接着力とカーボンナノホーン131の保持力を両立し、かつ隣接した導電性繊維120を接着しない機能を必要とする。カーボンナノホーン131を保持する構造としては図4のような構造が挙げられる。   The resin layer 130 requires a function of satisfying both the adhesive strength with the conductive fibers 120 and the holding strength of the carbon nanohorn 131 and not adhering the adjacent conductive fibers 120. An example of the structure that holds the carbon nanohorn 131 is a structure as shown in FIG.

樹脂層130は少なくとも熱可塑性高分子樹脂またはホットメルト型の接着剤の一方から構成される樹脂からなり、樹脂の中にカーボンナノホーン131が部分的に埋め込まれており(図中の点線が埋め込まれたカーボンナノホーンの部位を示す)、樹脂層130の表面からカーボンナノホーンが突出している。なお樹脂層130に埋め込まれたカーボンナノホーン131の終端は樹脂から突出して導電性繊維120と直接接触しても良い。   The resin layer 130 is made of a resin composed of at least one of a thermoplastic polymer resin or a hot melt type adhesive, and the carbon nanohorn 131 is partially embedded in the resin (the dotted line in the figure is embedded). The carbon nanohorn protrudes from the surface of the resin layer 130. Note that the end of the carbon nanohorn 131 embedded in the resin layer 130 may protrude from the resin and be in direct contact with the conductive fiber 120.

またカーボンナノホーン131を樹脂に混在させることによって樹脂層130の抵抗が小さくなる。樹脂層130の抵抗が導電性繊維120の抵抗と同じ程度まで低下した場合、埋め込まれた側のカーボンナノホーン131の終端は樹脂の中にあっても樹脂層からカーボンナノホーンへ電荷が輸送される場合大きな抵抗成分にならない。   Moreover, the resistance of the resin layer 130 is reduced by mixing the carbon nanohorns 131 in the resin. When the resistance of the resin layer 130 is reduced to the same level as the resistance of the conductive fiber 120, the charge is transported from the resin layer to the carbon nanohorn even if the carbon nanohorn 131 on the embedded side is in the resin. Does not become a large resistance component.

よって一般的に、樹脂層130の抵抗が103〜108Ω・cmまで低下した場合、埋め込まれた側のカーボンナノホーン131の終端は樹脂の中にあっても何ら構わない。 Therefore, in general, when the resistance of the resin layer 130 is reduced to 10 3 to 10 8 Ω · cm, the carbon nanohorn 131 on the embedded side may be terminated in the resin.

さらに、樹脂層130に導電性粒子を含有させる(樹脂中に分散状態で配置する)ことにより、樹脂層130の抵抗を更に低下させると、導電性繊維120から樹脂層130への電荷の輸送、樹脂層130からカーボンナノホーン131への電荷の輸送がより容易になるので望ましい。   Furthermore, if the resin layer 130 contains conductive particles (arranged in a resin in a dispersed state) to further reduce the resistance of the resin layer 130, the transport of charges from the conductive fiber 120 to the resin layer 130, It is desirable because charge transport from the resin layer 130 to the carbon nanohorn 131 becomes easier.

例えば導電性粒子としてはFe、Ni、Co、Al、Au、Ag、Pt等の金属や合金の微粒子、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の微粒子が使用でき、導電性粒子の大きさとしては樹脂層の大きさや導電性粒子の素材にも依存するが、10μm以下が望ましい。   For example, as conductive particles, fine particles of metals and alloys such as Fe, Ni, Co, Al, Au, Ag, and Pt, conductive inorganic materials such as graphite and fullerene, or metal thin films such as Ni, Co, and Al on the surface It is possible to use fine particles of a polymer resin that has been conductively processed by forming a conductive layer. The size of the conductive particles is preferably 10 μm or less, although it depends on the size of the resin layer and the material of the conductive particles.

また樹脂層130を構成する樹脂はカーボンナノホーンを保持する他に導電性繊維表面に固定化されるため接着性が必要とされる。一般的な高分子樹脂や接着剤はある程度の接着性は持っているので、導電性繊維120に樹脂層130を固定化することは困難ではない。   In addition to holding the carbon nanohorn, the resin constituting the resin layer 130 is fixed on the surface of the conductive fiber, so that adhesiveness is required. Since general polymer resins and adhesives have a certain degree of adhesiveness, it is not difficult to fix the resin layer 130 to the conductive fibers 120.

しかしながら導電性繊維120表面に樹脂層130を形成するプロセスにおいて、樹脂が液状である場合、樹脂層を離散して配置すること自体が非常に困難である。そのため必然的に樹脂層を導電性繊維へ固定化するプロセス全般では樹脂は微粒化した固体形状でなければならず、かつ導電性繊維との接着工程においてのみ接着性を発揮することが重要となる。   However, in the process of forming the resin layer 130 on the surface of the conductive fiber 120, when the resin is liquid, it is very difficult to dispose the resin layers in a discrete manner. Therefore, inevitably in the process of fixing the resin layer to the conductive fiber, the resin must be in the form of a finely divided solid, and it is important to exhibit adhesion only in the bonding process with the conductive fiber. .

これらの機能を発現する材料としては、加熱によって接着性を発現する熱可塑性高分子樹脂がある。またホットメルト型の接着剤は熱可塑性の高分子樹脂よりも更に接着性が向上しているためより好適である。なお熱可塑性高分子樹脂ないしホットメルト型接着剤を用いる場合、それらの融点は導電性繊維の軟化点、融点以下の温度でなければならない。   As a material that exhibits these functions, there is a thermoplastic polymer resin that exhibits adhesiveness by heating. A hot-melt adhesive is more suitable because it has a higher adhesiveness than a thermoplastic polymer resin. When thermoplastic polymer resins or hot melt adhesives are used, their melting points must be lower than the softening point of the conductive fibers, the melting point.

その他接着工程のみに接着性を発現させることができる材料としては紫外線硬化型接着剤があるが、紫外線硬化型接着剤の場合、導電性繊維120の付け根部分に樹脂層130を形成する場合、導電性繊維120の付け根部分に紫外線を到達させる必要があり、紫外線の照射方法に工夫が必要となり、結果的に低コストでカーボンナノホーンを保持したブラシ部材64を作製することは困難である。   Other materials that can exhibit adhesiveness only in the bonding process include an ultraviolet curable adhesive, but in the case of an ultraviolet curable adhesive, when the resin layer 130 is formed at the base portion of the conductive fiber 120, the conductive layer It is necessary to make the ultraviolet rays reach the base portion of the conductive fiber 120, and it is necessary to devise a method for irradiating the ultraviolet rays. As a result, it is difficult to produce the brush member 64 holding the carbon nanohorn at a low cost.

さらに樹脂層130は導電性繊維120表面に固定化する場合、導電性繊維の柔軟性を維持するため隣接した導電性繊維120との接着を避ける必要があり、樹脂層130の大きさを小さくする必要がある。   Further, when the resin layer 130 is fixed on the surface of the conductive fiber 120, it is necessary to avoid adhesion with the adjacent conductive fiber 120 in order to maintain the flexibility of the conductive fiber, and the size of the resin layer 130 is reduced. There is a need.

一般的には樹脂層130はカーボンナノホーンの保持、導電性繊維との接着、隣接した導電性繊維との接着回避を考慮すると、容量(1個当たりの容量)としては、10〜8000μm3、大きさとしては、10〜2000μm2もあれば十分である。 In general, the resin layer 130 has a capacity of 10 to 8000 μm 3 as a capacity (capacity per piece) in consideration of retention of carbon nanohorns, adhesion with conductive fibers, and avoidance of adhesion with adjacent conductive fibers. For example, 10 to 2000 μm 2 is sufficient.

なお隣接した導電性繊維との接着を回避することによって、記録材Pと良好な接触を維持でき、ホルムアルデヒドの吸着や除電の効率が低下しない。なお樹脂層130の大きさを小さくする手段としては、導電性繊維120表面へ固定する熱可塑性高分子樹脂やホットメルト型の接着剤の容量を小さくする他に、導電性繊維120表面に樹脂層130を形成した後に、CF4、O2、CO2等のガスを用いたプラズマによって樹脂層130を部分的にエッチングしても良い。 By avoiding adhesion with adjacent conductive fibers, good contact with the recording material P can be maintained, and the efficiency of adsorption of formaldehyde and charge removal is not lowered. In addition, as a means for reducing the size of the resin layer 130, in addition to reducing the capacity of the thermoplastic polymer resin or hot-melt adhesive fixed to the surface of the conductive fiber 120, the resin layer is formed on the surface of the conductive fiber 120. After forming 130, the resin layer 130 may be partially etched by plasma using a gas such as CF 4 , O 2 , and CO 2 .

高分子樹脂や接着剤はC−H結合を中心に構成されているため、炭素のsp2混成軌道からのみなるカーボンナノホーンよりもエッチング速度が著しく大きい。よって上記のプラズマに晒すと樹脂層を優先的にエッチングすることができ、ほぼ樹脂層のみを小さくできる。 Since the polymer resin and the adhesive are mainly composed of C—H bonds, the etching rate is significantly higher than that of the carbon nanohorn composed only of carbon sp 2 hybrid orbitals. Therefore, when exposed to the above plasma, the resin layer can be preferentially etched, and only the resin layer can be reduced.

加えて樹脂層130のみが小さくなることによって、初期には樹脂層130に完全に埋没していたカーボンナノホーン131の先端を樹脂層130の表面から突出させることが可能となり、カーボンナノホーンの突出密度を向上でき、ホルムアルデヒドの吸着や除電の効率を更に改善できる。   In addition, by reducing only the resin layer 130, the tip of the carbon nanohorn 131 that was initially completely buried in the resin layer 130 can be protruded from the surface of the resin layer 130, and the protrusion density of the carbon nanohorn can be reduced. The efficiency of formaldehyde adsorption and static elimination can be further improved.

次に、カーボンナノホーンの作成方法について説明する。
単層カーボンナノホーン集合体は、従来より知られている各種の方法で製造したものを使用することができる。例えば、室温、1.013×105Pa(760Torr)のAr雰囲気中で、触媒無しのグラファイトをターゲットとしたCO2レーザーアブレーション法等の合成方法によって製造することができる。
Next, a method for producing a carbon nanohorn will be described.
As the single-walled carbon nanohorn aggregate, those produced by various conventionally known methods can be used. For example, it can be produced by a synthesis method such as a CO 2 laser ablation method using graphite without a catalyst as a target in an Ar atmosphere at room temperature and 1.013 × 10 5 Pa (760 Torr).

具体的には、室温、1.013×105Pa(760Torr)、Ar雰囲気の反応チャンバー内で回転しているφ30×50mmのグラファイトターゲットに、波長10.6μmのCO2レーザーをビーム径10mmで照射し、生成物としてのカーボンナノホーンを収集フィルターから回収した。得られたカーボンナノホーンは、複数のカーボンナノホーンが管状部を中心側にし円錐部が角のように表面部に突き出るような構成で集合した、直径70nm程度の球状の単層カーボンナノホーン集合体であった。各々のカーボンナノホーンは、管状部の直径が約2〜3nmで、管状部の長さは30nm程度であった。 Specifically, a CO 2 laser with a wavelength of 10.6 μm is applied at a beam diameter of 10 mm to a graphite target of φ30 × 50 mm rotating in a reaction chamber of room temperature, 1.013 × 10 5 Pa (760 Torr), Ar atmosphere. Irradiation was performed, and carbon nanohorn as a product was recovered from the collection filter. The obtained carbon nanohorn is a spherical single-walled carbon nanohorn aggregate having a diameter of about 70 nm, in which a plurality of carbon nanohorns are gathered in a configuration in which the tubular portion is the center side and the conical portion protrudes to the surface portion like a corner. It was. Each carbon nanohorn had a tubular portion with a diameter of about 2 to 3 nm and a tubular portion with a length of about 30 nm.

次に本発明のブラシ部材64の作製法の一例を図5に従って述べる。
[工程(a)]
少なくとも熱可塑性高分子樹脂ないしホットメルト型の接着剤から構成される樹脂151にカーボンナノホーン131を混合し微粒子150を形成する。また微粒子150の表面にはカーボンナノホーン131が突出していると後述する工程(d)の後で樹脂層130からカーボンナノホーン131が突出している割合が高くなるので低コスト化を考慮すると望ましく、更に微粒子150は工程(d)で熱溶融して導電性繊維120と接着し、カーボンナノホーン131を保持した1個の樹脂層130を形成するので、微粒子150の大きさは樹脂層と同程度が良く容量としては10〜8000μm3(大きさとしては10〜2000μm2)とするのが良い。
Next, an example of a method for producing the brush member 64 of the present invention will be described with reference to FIG.
[Step (a)]
The carbon nanohorn 131 is mixed with a resin 151 composed of at least a thermoplastic polymer resin or a hot-melt adhesive to form fine particles 150. Further, if the carbon nanohorn 131 protrudes from the surface of the fine particle 150, the proportion of the carbon nanohorn 131 protruding from the resin layer 130 increases after the step (d) described later. 150 is heat-melted in the step (d) and bonded to the conductive fiber 120 to form one resin layer 130 holding the carbon nanohorn 131. Therefore, the size of the fine particles 150 is as good as the resin layer. 10 to 8000 μm 3 (the size is 10 to 2000 μm 2 ).

なお樹脂151は熱によって熔融する材料であるから、導電性繊維120の融点及び軟化点よりも低い温度に融点を持つ必要があり、熱可塑性高分子樹脂よりもホットメルト型の接着剤の方が選択が容易である。   Since the resin 151 is a material that melts by heat, the resin 151 needs to have a melting point at a temperature lower than the melting point and softening point of the conductive fiber 120, and a hot-melt adhesive is more preferable than a thermoplastic polymer resin. Easy to select.

熱可塑性高分子樹脂としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート等が使用でき、またホットメルト型の接着剤は広く市販されているものの中から以下のプロセスに見合うものを選択すれば良い。たとえば東亜合成化学製PES100シリーズ等が挙げられる。   As the thermoplastic polymer resin, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, or the like can be used, and a hot-melt adhesive that is suitable for the following process may be selected from those that are widely available on the market. For example, PES100 series manufactured by Toa Gosei Co., Ltd. can be mentioned.

更に導電性粒子を含有した樹脂層を導電性繊維120に固定化する場合は、樹脂151にカーボンナノホーン131とFe、Ni、Co、Al、Au、Ag、Pt等の金属や合金の微粒子、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を混合した微粒子を使用すれば良い。   Further, when the resin layer containing conductive particles is fixed to the conductive fiber 120, carbon nanohorn 131 and fine particles of metal or alloy such as Fe, Ni, Co, Al, Au, Ag, Pt or the like on the resin 151, or A conductive inorganic material such as graphite or fullerene, or fine particles obtained by mixing a polymer resin obtained by forming a metal thin film such as Ni, Co, or Al on the surface and conducting a conductive treatment may be used.

[工程(b)]
その後樹脂151を溶解しない溶媒152に微粒子150を分散する。例えば熱可塑性高分子樹脂であるポリエチレンを用いる場合にはメタノール、エタノールまたは水等に分散させるのが良い。またホットメルト型の接着剤として東亜合成PES100シリーズを用いる場合は水に微粒子150を分散させるのが良い。
[Step (b)]
Thereafter, the fine particles 150 are dispersed in a solvent 152 that does not dissolve the resin 151. For example, when polyethylene, which is a thermoplastic polymer resin, is used, it is preferably dispersed in methanol, ethanol, water, or the like. When using Toa Gosei PES100 series as a hot melt adhesive, it is preferable to disperse the fine particles 150 in water.

なお溶媒152に対する微粒子150の添加量としては導電性繊維120に付ける樹脂層130の密度や導電性繊維120の植毛密度によって影響されるが、微粒子150の均一分散を考えると0.01〜10体積%程度が良い。また微粒子150の凝集を防ぐため、溶媒152に界面活性剤添加しても良い。   The addition amount of the fine particles 150 with respect to the solvent 152 is influenced by the density of the resin layer 130 attached to the conductive fibers 120 and the flocking density of the conductive fibers 120, but considering the uniform dispersion of the fine particles 150, 0.01 to 10 volumes. % Is good. Further, a surfactant may be added to the solvent 152 in order to prevent aggregation of the fine particles 150.

なお溶媒152は導電性繊維120自体を溶解しないものを選ぶ必要があるが、導電性繊維を構成するSUS、レーヨン、ナイロン、ポリエステル等は水や相当数の汎用有機溶媒によってもダメージがないので、溶媒152を選択することは困難でない。   It is necessary to select a solvent 152 that does not dissolve the conductive fiber 120 itself, but SUS, rayon, nylon, polyester, etc. constituting the conductive fiber are not damaged by water or a considerable number of general-purpose organic solvents. It is not difficult to select the solvent 152.

[工程(c)]
その後微粒子150が分散された分散液に導電性繊維120(導電性繊維120を保持する芯板は110)を浸積し、導電性繊維120表面に微粒子150を付着させる。なお導電性繊維120への微粒子150の付着量は微粒子150の分散量、浸積時間、浸積回数等で制御するのが良い。
[Step (c)]
Thereafter, the conductive fibers 120 (the core plate 110 that holds the conductive fibers 120) is immersed in the dispersion in which the fine particles 150 are dispersed, and the fine particles 150 are attached to the surface of the conductive fibers 120. Note that the amount of the fine particles 150 attached to the conductive fiber 120 is preferably controlled by the amount of the fine particles 150 dispersed, the immersion time, the number of immersions, and the like.

[工程(d)]
その後導電性繊維120を微粒子150が分散された分散液から取り出し、熱可塑性高分子樹脂あるいはホットメルト型接着剤の融点以上の温度に加熱して樹脂を熔融する。その後樹脂を冷却して再度硬化させることによって、導電性繊維120表面に樹脂を固定化し、カーボンナノホーン131を保持した離散した樹脂層130を形成する。
[Step (d)]
Thereafter, the conductive fiber 120 is taken out from the dispersion liquid in which the fine particles 150 are dispersed, and heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic polymer resin or the hot melt adhesive to melt the resin. Thereafter, the resin is cooled and cured again, thereby fixing the resin on the surface of the conductive fiber 120 and forming the discrete resin layers 130 holding the carbon nanohorns 131.

なお微粒子が小さいため融ける樹脂の量は少なく、樹脂の流れ出しが小さい。さらに熔融する温度を制御することにより熔融時の樹脂の粘度の最適化を図ることによって樹脂の流れ出しを更に抑制できるので、隣接した導電性繊維を接着することなくカーボンナノホーンを保持しつつ、かつ導電性繊維と十分な接着力を確保することができる。   Since the fine particles are small, the amount of resin that melts is small, and the flow of resin is small. Furthermore, by controlling the melting temperature, the flow of the resin can be further suppressed by optimizing the viscosity of the resin at the time of melting, so that while maintaining the carbon nanohorn without adhering adjacent conductive fibers, Sufficient adhesive strength can be secured.

例えば熱可塑性高分子樹脂としてポリエチレンを用いる場合は、オーブン中で融点から10℃高く10分間加熱し、その後自然冷却することによって、ホットメルト型接着剤PES100シリーズではオーブン中で融点から10℃程高く15分間加熱しその後自然冷却することによって、導電性繊維120にカーボンナノホーン131を保持した離散した樹脂層130を形成できる。   For example, when polyethylene is used as the thermoplastic polymer resin, the hot melt adhesive PES100 series is heated in the oven by 10 ° C. to 10 ° C. for 10 minutes and then naturally cooled. By heating for 15 minutes and then naturally cooling, the discrete resin layers 130 holding the carbon nanohorns 131 on the conductive fibers 120 can be formed.

最後に樹脂層130からカーボンナノホーン131が突出していない場合は、CF4、O2、CO2等のガスを用いたプラズマによって樹脂層130を部分的にエッチングし、カーボンナノホーンの突出を実現すれば良い。 Finally, when the carbon nanohorn 131 does not protrude from the resin layer 130, the resin layer 130 is partially etched by plasma using a gas such as CF 4 , O 2 , CO 2 , and the protrusion of the carbon nanohorn is realized. good.

なお工程(a)において微粒子150表面からカーボンナノホーン131が突出していることが望ましいが、突出していない場合でも最後にCF4、O2、CO2等のガスを用いたプラズマによって樹脂層130を部分的にエッチングし、カーボンナノホーンの突出を実現すれば良いので、必ずしも微粒子の状態でカーボンナノホーンが表面に突出している必要はない。 In the step (a), it is desirable that the carbon nanohorn 131 protrudes from the surface of the fine particles 150. However, even if the carbon nanohorn 131 does not protrude, the resin layer 130 is partially formed by plasma using a gas such as CF 4 , O 2 , CO 2. Therefore, the carbon nanohorn need not necessarily protrude from the surface in the form of fine particles.

次にブラシ部材64の別の作製方法を図6に従って述べる。
[工程(a)]
前述の方法と同様に、少なくとも熱可塑性の高分子樹脂ないしホットメルト型の接着剤からなる樹脂151とカーボンナノホーン131を混合した微粒子150を樹脂151を溶解しない溶媒152に分散する。
Next, another method for producing the brush member 64 will be described with reference to FIG.
[Step (a)]
Similar to the above-described method, fine particles 150 in which a resin 151 made of at least a thermoplastic polymer resin or a hot melt adhesive and a carbon nanohorn 131 are mixed are dispersed in a solvent 152 that does not dissolve the resin 151.

[工程(b)]
その後微粒子150が分散された分散液にパイル地に編まれた導電性繊維120(導電性繊維120を保持する芯板は110)を浸積し、導電性繊維120表面に微粒子を付着させる。なお導電性繊維120への微粒子150の付着量は微粒子150の分散量、浸積時間、浸積回数等で制御するのが良い。
[Step (b)]
Thereafter, conductive fibers 120 knitted in a pile fabric (110 for the core plate holding the conductive fibers 120) are immersed in the dispersion liquid in which the fine particles 150 are dispersed, and the fine particles adhere to the surface of the conductive fibers 120. Note that the amount of the fine particles 150 attached to the conductive fiber 120 is preferably controlled by the amount of the fine particles 150 dispersed, the immersion time, the number of immersions, and the like.

[工程(c)]
その後導電性繊維120を微粒子150が分散された分散液から取り出し、熱可塑性高分子樹脂あるいはホットメルト型接着剤の融点以下の温度に加熱して溶媒152を蒸発させる。例えば熱可塑性高分子樹脂としてポリエチレン、溶媒としてメタノールを用いる場合は80℃に加熱すると、ポリエチレンを熔融することなくメタノールを蒸発できる。
[Step (c)]
Thereafter, the conductive fiber 120 is taken out of the dispersion in which the fine particles 150 are dispersed, and heated to a temperature not higher than the melting point of the thermoplastic polymer resin or the hot melt adhesive to evaporate the solvent 152. For example, when polyethylene is used as the thermoplastic polymer resin and methanol is used as the solvent, the methanol can be evaporated without melting the polyethylene by heating to 80 ° C.

[工程(d)]
その後微粒子150を熱可塑性高分子樹脂あるいはホットメルト型接着剤の融点以上の温度に加熱して樹脂を熔融する。その後樹脂を冷却して再度硬化させることによって、導電性繊維120表面に樹脂を固定化し、カーボンナノホーン131を保持した離散した樹脂層130を形成する。
[Step (d)]
Thereafter, the fine particles 150 are heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic polymer resin or hot melt adhesive to melt the resin. Thereafter, the resin is cooled and cured again, thereby fixing the resin on the surface of the conductive fiber 120 and forming the discrete resin layers 130 holding the carbon nanohorns 131.

本方法によると、微粒子150を加熱熔融する前に微粒子150と導電性繊維120の界面にある溶媒152を完全に除去できるので、樹脂層130と導電性繊維120の接着力が向上する。その結果、記録材Pとの接触によってもカーボンナノホーン131の脱離が起こりにくくなり、ブラシ部材64の長期信頼性が改善される。   According to this method, since the solvent 152 at the interface between the fine particles 150 and the conductive fibers 120 can be completely removed before the fine particles 150 are heated and melted, the adhesive force between the resin layer 130 and the conductive fibers 120 is improved. As a result, the carbon nanohorn 131 is not easily detached even by contact with the recording material P, and the long-term reliability of the brush member 64 is improved.

なお溶媒152に水等の沸点の高い溶媒を用いた場合は減圧下で加熱することによって、溶媒152の蒸発を加速でき、低温つまり樹脂を熔融させないで溶媒を完全に除去できる。   When a solvent having a high boiling point such as water is used as the solvent 152, the evaporation of the solvent 152 can be accelerated by heating under reduced pressure, and the solvent can be completely removed at a low temperature, that is, without melting the resin.

最後に必要に応じ、前述の方法と同様にCF4、O2、CO2等のガスを用いたプラズマによって樹脂層130を部分的にエッチングしてもよい。 Finally, if necessary, the resin layer 130 may be partially etched by plasma using a gas such as CF 4 , O 2 , and CO 2 in the same manner as described above.

またブラシ部材64は図7の方法によっても作製できる。
[工程(a)]
前述の方法と同様に、少なくとも熱可塑性の高分子樹脂ないしホットメルト型の接着剤からなる樹脂151とカーボンナノホーン131を混合した微粒子150を樹脂151を溶解しない溶媒152に分散する。
The brush member 64 can also be produced by the method shown in FIG.
[Step (a)]
Similar to the above-described method, fine particles 150 in which a resin 151 made of at least a thermoplastic polymer resin or a hot melt adhesive and a carbon nanohorn 131 are mixed are dispersed in a solvent 152 that does not dissolve the resin 151.

[工程(b)]
その後微粒子150を分散した分散液を噴霧装置153を用い霧状にして導電性繊維120(導電性繊維120は芯板110で保持されている)に塗付し、導電性繊維120の表面に微粒子150を付着させる。
[Step (b)]
After that, the dispersion liquid in which the fine particles 150 are dispersed is atomized using the spraying device 153 and applied to the conductive fibers 120 (the conductive fibers 120 are held by the core plate 110), and the fine particles are applied to the surface of the conductive fibers 120. 150 is deposited.

湿式噴霧では分散液の液温及び分散液の液径、噴霧装置153出口と導電性繊維120との距離、導電性繊維120の環境温度等を制御することによって、微粒子150が導電性繊維120へ到着する間に溶媒152を完全に蒸発させることができ、導電性繊維120に乾いた状態の微粒子150を付着させることが可能となる。また噴霧後の微粒子150の凝集を防ぐため1個の液滴に1個の微粒子150のみが入るように噴霧条件を制御するのが良い。なお噴霧装置153としては低圧噴霧器、高圧噴霧器、超音波噴霧器等が使用できる。   In the wet spraying, the fine particles 150 are transferred to the conductive fibers 120 by controlling the liquid temperature of the dispersion and the liquid diameter of the dispersion, the distance between the outlet of the spray device 153 and the conductive fibers 120, the environmental temperature of the conductive fibers 120, and the like. During arrival, the solvent 152 can be completely evaporated, and the dry fine particles 150 can be attached to the conductive fibers 120. In order to prevent aggregation of the fine particles 150 after spraying, it is preferable to control the spraying conditions so that only one fine particle 150 enters each droplet. Note that as the spraying device 153, a low-pressure sprayer, a high-pressure sprayer, an ultrasonic sprayer, or the like can be used.

[工程(c)]
その後微粒子150を熱可塑性高分子樹脂あるいはホットメルト型接着剤の融点以上の温度に加熱して樹脂を溶融する。その後樹脂を冷却して再度硬化させることによって、導電性繊維120表面に樹脂を固定化し、カーボンナノホーン131を保持した離散した樹脂層130を形成する。
[Step (c)]
Thereafter, the fine particles 150 are heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic polymer resin or hot melt adhesive to melt the resin. Thereafter, the resin is cooled and cured again, thereby fixing the resin on the surface of the conductive fiber 120 and forming the discrete resin layers 130 holding the carbon nanohorns 131.

本方法によっても、微粒子150と導電性繊維120の間に溶媒152を残さないので、樹脂層130と導電性繊維120の接着力が向上し、記録材Pとの接触によってもカーボンナノホーン131の脱離が起こりにくくなり、ブラシ部材64の長期信頼性が改善される。   Also by this method, since the solvent 152 is not left between the fine particles 150 and the conductive fibers 120, the adhesive force between the resin layer 130 and the conductive fibers 120 is improved, and the carbon nanohorn 131 can be detached even by contact with the recording material P. Separation hardly occurs, and the long-term reliability of the brush member 64 is improved.

最後に必要に応じ、前述の方法と同様にCF4、O2、CO2等のガスを用いたプラズマによって樹脂層130を部分的にエッチングしてもよい。 Finally, if necessary, the resin layer 130 may be partially etched by plasma using a gas such as CF 4 , O 2 , and CO 2 in the same manner as described above.

本発明のブラシ部材64は図8のように分散液を用いない方法によっても作製できる。
[工程(a)]
前述の方法と同様に、少なくとも熱可塑性の高分子樹脂ないしホットメルト型の接着剤からなる樹脂151とカーボンナノホーン131を混合した微粒子150を作製する。
The brush member 64 of the present invention can also be produced by a method that does not use a dispersion as shown in FIG.
[Step (a)]
Similar to the above-described method, fine particles 150 are prepared by mixing a resin 151 made of at least a thermoplastic polymer resin or a hot-melt adhesive and a carbon nanohorn 131.

[工程(b)]
その後微粒子150を乾式噴霧装置154(例えば高圧噴霧器)に充填し、N2ガス等の高圧ガス流に微粒子150を乗せることによって微粒子150を凝集させないで噴霧する。噴霧流の直下及び近傍では微粒子150の流速が大きく導電性繊維120に微粒子150が付着しにくいので、噴霧流から離したところに導電性繊維120(導電性繊維120は芯板110で保持)を置き、拡散してきた微粒子150を導電性繊維120に付着させる。拡散してきた微粒子は流速が遅くなっているため、導電性繊維120に容易に付着する。
[Step (b)]
Thereafter, the fine particles 150 are filled in a dry spray device 154 (for example, a high-pressure sprayer), and the fine particles 150 are sprayed without agglomeration by placing the fine particles 150 on a high-pressure gas flow such as N 2 gas. Directly below and in the vicinity of the spray flow, the flow rate of the fine particles 150 is large and the fine particles 150 do not easily adhere to the conductive fibers 120. Therefore, the conductive fibers 120 (the conductive fibers 120 are held by the core plate 110) are separated from the spray flow. The fine particles 150 placed and diffused are attached to the conductive fibers 120. Since the diffused fine particles have a low flow rate, they easily adhere to the conductive fibers 120.

なお微粒子150の凝集を防ぐため、噴霧装置内で微粒子150と装置内壁との衝突回数を増やし、壁との摩擦帯電によって微粒子を同一極性に帯電させることによって、静電反発を起こさせるのが良い。さらに導電性繊維120に微粒子が帯びた帯電と逆極性の電圧を印加することにより、静電気力によって導電性繊維120へ微粒子150の付着を促進しても良い。   In order to prevent aggregation of the fine particles 150, it is preferable to cause electrostatic repulsion by increasing the number of collisions between the fine particles 150 and the inner wall of the device in the spraying device and charging the fine particles to the same polarity by frictional charging with the wall. . Further, by applying a voltage having a polarity opposite to that of charging charged with fine particles to the conductive fiber 120, the adhesion of the fine particles 150 to the conductive fiber 120 may be promoted by electrostatic force.

[工程(c)]
その後微粒子150を熱可塑性高分子樹脂あるいはホットメルト型接着剤の融点以上の温度に加熱して樹脂を熔融する。その後樹脂を冷却して再度硬化させることによって、導電性繊維120表面に樹脂を固定化し、カーボンナノホーン131を保持した離散した樹脂層130を形成する。
[Step (c)]
Thereafter, the fine particles 150 are heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the thermoplastic polymer resin or hot melt adhesive to melt the resin. Thereafter, the resin is cooled and cured again, thereby fixing the resin on the surface of the conductive fiber 120 and forming the discrete resin layers 130 holding the carbon nanohorns 131.

本方法によると微粒子150を溶媒に分散させる必要がないため、プロセスが簡略化でき、より低コストでブラシ部材64を作製できる。   According to this method, since it is not necessary to disperse the fine particles 150 in a solvent, the process can be simplified and the brush member 64 can be produced at a lower cost.

なお本発明に係るブラシ部材64の作製方法は以上説明した方法に限定されるわけではなく、樹脂151とカーボンナノホーン131を混合した微粒子150を任意の方法により湿式ないし乾式の状態で導電性繊維120に付着させ、その後樹脂151の融点以上の温度に加熱して樹脂を熔融し、その後樹脂を冷却して再度硬化させることによって、導電性繊維120表面に樹脂を固定化し、カーボンナノホーン131を保持した離散した樹脂層130を形成しても何ら構わない。   Note that the method for producing the brush member 64 according to the present invention is not limited to the method described above, and the conductive fibers 120 in a wet or dry state with the fine particles 150 in which the resin 151 and the carbon nanohorn 131 are mixed by an arbitrary method. Then, the resin is fixed to the surface of the conductive fiber 120 by holding the carbon nanohorn 131 by heating the resin 151 at a temperature equal to or higher than the melting point of the resin 151 to melt the resin, and then cooling and curing the resin again. It does not matter if the discrete resin layers 130 are formed.

次に樹脂151とカーボンナノホーン131を混合した微粒子150の作製方法の一例を図9に従って述べる。
[工程(a)]
少なくとも熱可塑性高分子樹脂ないしホットメルト型接着剤からなるペレット状、顆粒状または粉末状の樹脂161とカーボンナノホーン131を予備混合する。
Next, an example of a method for producing the fine particles 150 obtained by mixing the resin 151 and the carbon nanohorn 131 will be described with reference to FIG.
[Step (a)]
At least a pellet 161, granule or powder resin 161 made of a thermoplastic polymer resin or hot melt adhesive and carbon nanohorn 131 are premixed.

樹脂161に対するカーボンナノホーン131の比率は大きいほど微粒子150表面から突出するカーボンナノホーン131の密度が大きくなるので好ましいが、カーボンナノホーン131が多すぎると形成される微粒子150がもろくなり、プロセスに適さなくなる。   A larger ratio of the carbon nanohorn 131 to the resin 161 is preferable because the density of the carbon nanohorn 131 protruding from the surface of the fine particle 150 is increased. However, if the carbon nanohorn 131 is too much, the formed fine particle 150 becomes brittle and becomes unsuitable for the process.

使用する熱可塑性高分子樹脂やホットメルト型接着剤によって添加できるカーボンナノホーン131の量が決まるが、おおよそ10〜50%体積程度が望ましい。   The amount of carbon nanohorn 131 that can be added is determined by the thermoplastic polymer resin to be used and the hot melt adhesive, but is preferably about 10 to 50% volume.

なおカーボンナノホーン131の割合を多くできない場合は形成された微粒子150をCF4、O2、CO2等のガスを用いたプラズマに晒し、樹脂層130を部分的にエッチングしてカーボンナノホーン131の突出密度を向上させると、導電性繊維に微粒子を固定した後、樹脂層130から突出しているカーボンナノホーンの密度が多くなりやすく、ホルムアルデヒドの吸着や除電の効率の改善が期待できる。 When the proportion of the carbon nanohorn 131 cannot be increased, the formed fine particles 150 are exposed to plasma using a gas such as CF 4 , O 2 , CO 2 , and the resin layer 130 is partially etched to protrude the carbon nanohorn 131. When the density is increased, after fixing the fine particles to the conductive fiber, the density of the carbon nanohorn protruding from the resin layer 130 tends to increase, and improvement in the efficiency of formaldehyde adsorption and charge removal can be expected.

さらに導電性粒子を含有した樹脂層を作製する場合は、樹脂161にカーボンナノホーン131と同時にFe、Ni、Co、Al、Au、Ag、Pt等の金属や合金の微粒子、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の微粒子を混合すれば良い。   Further, when a resin layer containing conductive particles is prepared, fine particles of metal or alloy such as Fe, Ni, Co, Al, Au, Ag, Pt or the like, or graphite, fullerene, etc. are simultaneously formed on the resin 161 on the carbon nanohorn 131. A conductive inorganic material or fine particles of a polymer resin formed by conducting a conductive treatment by forming a metal thin film such as Ni, Co, or Al on the surface may be mixed.

[工程(b)]
その後樹脂161を融点以上に加熱して十分熔融させた状態でカーボンナノホーン131と樹脂をホモジナイザー等を用い攪拌し、熔融した樹脂161中にカーボンナノホーン131を均一分散させる。
[Step (b)]
Thereafter, the carbon nanohorn 131 and the resin are stirred using a homogenizer or the like in a state where the resin 161 is heated to a melting point or higher and sufficiently melted, and the carbon nanohorn 131 is uniformly dispersed in the melted resin 161.

[工程(c)]
その後樹脂を冷却して再硬化させ、カーボンナノホーン131が樹脂中に均一分散した混合体170を形成する。
[Step (c)]
Thereafter, the resin is cooled and re-cured to form a mixture 170 in which the carbon nanohorns 131 are uniformly dispersed in the resin.

[工程(d)]
その後混合体170を乳鉢で予備粉砕後、ボールミル、ジェットミル等を用いて本粉砕を行い、カーボンナノホーン131を保持した樹脂からなる微粒子150を形成する。
[Step (d)]
Thereafter, the mixture 170 is preliminarily pulverized in a mortar and then pulverized using a ball mill, a jet mill or the like to form fine particles 150 made of a resin holding the carbon nanohorn 131.

カーボンナノホーンは樹脂よりもはるかに硬いため、粉砕時に樹脂のみが粉砕され、カーボンナノホーンは折れず、最終的には表面からカーボンナノホーンが突出した状態の微粒子が得られる。   Since the carbon nanohorn is much harder than the resin, only the resin is pulverized at the time of pulverization, the carbon nanohorn is not broken, and finally, fine particles with the carbon nanohorn protruding from the surface are obtained.

本粉砕によって微粒子150を前述の方法で使用できる大きさまで(用いるカーボンナノホーンの大きさによって影響されるが20μm以下を目安とする)に微粒子化するのが最も好ましいが、本粉砕によっても所定の大きさ以下の微粒子が多量に得られない時は粉砕した微粒子150をふるいなどによって分級し、所定の大きさ以下の微粒子150のみを使用しても良い。   It is most preferable to finely pulverize the fine particles 150 to a size that can be used in the above-described method (this is influenced by the size of the carbon nanohorn used, but 20 μm or less is a guideline). In the case where a large amount of fine particles having a particle size of less than 1 mm cannot be obtained, the pulverized fine particles 150 may be classified by sieving, and only the fine particles 150 having a predetermined size or less may be used.

また粉砕した微粒子150をCF4、O2、CO2等のガスを用いたプラズマによって樹脂層130を部分的にエッチングし、カーボンナノホーン131の突出密度を向上させると、導電性繊維に微粒子を固定した後、樹脂層130から突出しているカーボンナノホーンの密度が多くなるので、より望ましい。 Further, when the pulverized fine particles 150 are partially etched by plasma using a gas such as CF 4 , O 2 , CO 2 , and the protrusion density of the carbon nanohorn 131 is improved, the fine particles are fixed to the conductive fibers. Then, the density of the carbon nanohorn protruding from the resin layer 130 is increased, which is more desirable.

さらに本粉砕では樹脂を溶解しない溶媒を少量加え、湿式の状態でボールミルにより本粉砕を行っても良く、その場合は溶媒ごと微粒子を回収して、溶媒に分散させた状態で図5、図6、図7等の方法によってブラシ部材64を作製すれば良い。   Further, in the main pulverization, a small amount of a solvent that does not dissolve the resin may be added, and the main pulverization may be performed by a ball mill in a wet state. In this case, the fine particles together with the solvent are collected and dispersed in the solvent. What is necessary is just to produce the brush member 64 by the method of FIG.

上記に述べた微粒子150の作製方法とブラシ部材64の作製方法を組み合わせることにより、導電性繊維にカーボンナノホーンを保持した離散した樹脂層を形成でき、ホルムアルデヒドの吸着や除電の効率に優れたブラシ部材64を実現できる。   By combining the method for producing the fine particles 150 and the method for producing the brush member 64 described above, a discrete resin layer in which carbon nanohorns are held on conductive fibers can be formed, and the brush member has excellent formaldehyde adsorption and charge removal efficiency. 64 can be realized.

なお本例は固定型のブラシ部材64について説明したが、従動回転やカウンター回転を行うブラシであっても本発明の効果は同様に実現できる。   In this example, the fixed brush member 64 has been described. However, the effect of the present invention can be similarly realized even with a brush that performs driven rotation or counter rotation.

上述のように、ブラシ部材64の芯板はアルミ板で出来ており、アースと導通が取られている。定着装置6によって画像が定着された記録材Pは、上記ブラシ部材の当接により、表裏面の電荷が除去されると共に、紙上に存在するホルムアルデヒド等の有機揮発性ガスが除去される。ブラシ部材64は主にカーボンナノホーンで記録材Pの表面と接触する。   As described above, the core plate of the brush member 64 is made of an aluminum plate, and is connected to the ground. The recording material P on which the image has been fixed by the fixing device 6 removes the charges on the front and back surfaces and the organic volatile gas such as formaldehyde present on the paper by the contact of the brush member. The brush member 64 is mainly a carbon nanohorn and contacts the surface of the recording material P.

有機揮発性ガスは定着直後の温度が高い時ほど発生量が多い。ゆえに、ブラシ部材の当接は、記録材Pの温度が高い時ほど効率が良い。常温より高い状態、特に50度以上で発生量が多いことから、記録材Pが常温になる前にブラシ部材を当接させる必要がある。これは、コート紙に含まれる樹脂のガラス転移温度以上になるとガスを発生しやすくなることに起因していると考えられる。   The amount of organic volatile gas generated increases as the temperature immediately after fixing increases. Therefore, the contact of the brush member is more efficient as the temperature of the recording material P is higher. Since the amount of generation is large at a temperature higher than room temperature, particularly 50 degrees or more, it is necessary to bring the brush member into contact before the recording material P reaches room temperature. This is considered to be due to the fact that gas tends to be generated when the glass transition temperature of the resin contained in the coated paper is exceeded.

本発明においてはブラシ部材64の表層は、上述したカーボンナノホーンのような分子サイズ程度の細孔を有する部材で形成し、ホルムアルデヒド分子をトラップする。ホルムアルデヒド等の有機揮発性ガスの分子の大きさはおおよそ1nm以下であり、1nm以上の細孔を有した吸着材が必要である。一方、10nm以上の平均細孔径を有すると比表面積が小さくなってしまい、吸着効率が悪い。従って、少なくともホルムアルデヒド分子より大きい細孔径を有し、かつ、10nm以下であるのが望ましい。その点において、カーボンナノホーンは好適である。さらに、カーボンナノホーンは酸化処理によって、径を可変であり、ホルムアルデヒド分子に対応した径とすることが可能である。また、それらは、比較的高温でも安定である。導電性を有することから、従来の除電針の役割をかねることも可能であり、省スペースや低コスト化も可能である。   In the present invention, the surface layer of the brush member 64 is formed of a member having pores of about the molecular size such as the carbon nanohorn described above, and traps formaldehyde molecules. The molecular size of organic volatile gas such as formaldehyde is approximately 1 nm or less, and an adsorbent having pores of 1 nm or more is required. On the other hand, when it has an average pore diameter of 10 nm or more, the specific surface area becomes small and the adsorption efficiency is poor. Accordingly, it is desirable that the pore diameter is at least larger than that of formaldehyde molecules and 10 nm or less. In that respect, carbon nanohorns are preferred. Furthermore, the diameter of the carbon nanohorn can be changed by oxidation treatment, and the diameter can correspond to the formaldehyde molecule. They are also stable at relatively high temperatures. Since it has electrical conductivity, it can also serve as a conventional static elimination needle, saving space and reducing costs.

カーボンナノホーンについて、さらに詳細に説明する。
本発明で使用するカーボンナノホーンとしては、単層カーボンナノホーンが好適である。
The carbon nanohorn will be described in more detail.
As the carbon nanohorn used in the present invention, a single-layer carbon nanohorn is suitable.

工業材料の2003年4月号によれば、カーボンナノホーンは、カーボンナノチューブ状物質の一つである。単層カーボンナノホーン(Single Wall Carbon Nanohorn:SWNH)は、チューブ部分と三角錐状のコーン部分を持つのが特徴である。全体としては、ホーンの形をしている。単層カーボンナノホーン粒子は集まって2次粒子を形成する。それを図10に示す。ガスは、主に、この2次粒子を構成する単層カーボンナノホーン粒子同士の間隙部分と単層カーボンナノホーン粒子の内部に吸着貯蔵される。単層カーボンナノホーンの特徴は、従来の炭素材料系の吸着材と比較して、ナノオーダーでの細孔構造が均一であることと、図10の(c)(d)のように細孔が固有の形を持つ点である。単層カーボンナノホーンの細孔は、単層カーボンナノホーン内部にある直径1〜3nm程度、長さ30〜50nm程度の円柱状の細孔と、3つの単層カーボンナノホーンもしくは4つの単層カーボンナノホーンの間隙にできる少しへこみのある三角柱または四角柱状の細孔のいずれかに分類できる。   According to the April 2003 issue of industrial materials, carbon nanohorns are one of the carbon nanotube-like substances. Single-walled carbon nanohorn (SWNH) is characterized by having a tube portion and a triangular cone-shaped cone portion. Overall, it has the shape of a horn. Single-walled carbon nanohorn particles gather to form secondary particles. This is shown in FIG. The gas is mainly adsorbed and stored in the gaps between the single-walled carbon nanohorn particles constituting the secondary particles and in the single-walled carbon nanohorn particles. The characteristics of the single-walled carbon nanohorn are that the pore structure in the nano-order is uniform compared to the conventional carbon material-based adsorbent, and that the pores are as shown in FIGS. 10 (c) and 10 (d). It has a unique shape. The pores of the single-walled carbon nanohorn consist of cylindrical pores having a diameter of about 1 to 3 nm and a length of about 30 to 50 nm inside the single-walled carbon nanohorn, and three single-walled carbon nanohorns or four single-walled carbon nanohorns. It can be classified as either a triangular prism with a slight dent in the gap or a quadrangular columnar pore.

単層カーボンナノホーンの内部の細孔の大きさは比較的大きいゆえに、大きい分子の吸着が可能である。通常の炭素材料系の吸着材では、細孔径の増加に伴い、吸着量が小さくなる。同じ細孔径で比較した場合に、単層カーボンナノホーンは、群を抜いた吸着性能を有する。カーボンナノホーン内部に有する細孔は、直径に比して10倍以上の長さを有する円柱形状であるがゆえに、直径に比して吸着面積が大きく取れるためと推測される。それを図11に示す。   Since the size of the pores inside the single-walled carbon nanohorn is relatively large, large molecules can be adsorbed. In an ordinary carbon material-based adsorbent, the amount of adsorption decreases as the pore diameter increases. When compared with the same pore size, the single-walled carbon nanohorn has excellent adsorption performance. The pores inside the carbon nanohorn are assumed to have a larger adsorption area than the diameter because of the cylindrical shape having a length of 10 times or more compared to the diameter. This is shown in FIG.

図11は、単層カーボンナノホーン(SWNH)と従来の炭素材料系の吸着材との性能比較を示している。測定は、重量法により、303K、35気圧下での吸着メタン密度を測定した。A−5、A−10、A−20は、活性炭素繊維であり、AX21、a−MCMBは、高表面積活性炭である。活性炭素繊維は、繊維状の炭素材料であり、通常の活性炭よりも均一な細孔構造を持つのが特徴である。AX21とa−MCMBは粒状活性炭の一種ではあるが、活性炭の中で最も細孔容量の大きいものの一つである。これらの物質は、スリット形状の細孔をもち、その平均細孔径は、A−5、A−10、A−20がそれぞれ0.7nm、0.8nm、1.2nmであり、AX21とa−MCMBでは、1.3nmと1.6nmである。   FIG. 11 shows a performance comparison between a single-walled carbon nanohorn (SWNH) and a conventional carbon material-based adsorbent. Measurement was carried out by measuring the density of adsorbed methane at 303 K and 35 atm by a gravimetric method. A-5, A-10, and A-20 are activated carbon fibers, and AX21 and a-MCMB are high surface area activated carbons. The activated carbon fiber is a fibrous carbon material and is characterized by having a more uniform pore structure than ordinary activated carbon. AX21 and a-MCMB are one type of granular activated carbon, but are one of the activated carbons having the largest pore volume. These substances have slit-shaped pores, and the average pore diameters of A-5, A-10, and A-20 are 0.7 nm, 0.8 nm, and 1.2 nm, respectively, and AX21 and a- In MCMB, they are 1.3 nm and 1.6 nm.

カーボンナノホーンやカーボンナノチューブは、ベンゼンと同じようにπ電子をもっている。このπ電子のおかげで電気を良く通す性質を有する。したがって、除電針に非常に好適な材料である。   Carbon nanohorns and carbon nanotubes have π electrons like benzene. Thanks to this π electron, it has the property of conducting electricity well. Therefore, it is a very suitable material for a static elimination needle.

ブラシ部材64として、SUS繊維のみで出来た従来品と、カーボンナノホーンを表面に結合した本発明品とを用いた画像形成装置から機外に排出されるホルムアルデヒド量を測定した。具体的には、デジタルフルカラー複写機(キヤノン製CLC5000、コピー速度A4、50枚/分)を使用し、OSHA規程測定法において測定した。その結果を図12に示す。   The amount of formaldehyde discharged out of the apparatus was measured from an image forming apparatus using a conventional product made of only SUS fibers as the brush member 64 and a product of the present invention in which carbon nanohorns were bonded to the surface. Specifically, a digital full-color copying machine (CLC5000 manufactured by Canon, copy speed A4, 50 sheets / min) was used, and measurement was performed according to the OSHA regulations measurement method. The result is shown in FIG.

従来の画像形成装置と比較して、本発明のように、カーボンナノホーンを定着直後の記録材Pに接触させると、ホルムアルデヒドの発生量は、1/7程度に削減される。   Compared with a conventional image forming apparatus, when the carbon nanohorn is brought into contact with the recording material P immediately after fixing as in the present invention, the amount of formaldehyde generated is reduced to about 1/7.

上記では、吸着材の表層をカーボンナノホーンで構成したが、カーボンナノチューブでもおおよそ同様の効果が得られる。以下で、カーボンナノチューブについて説明する。   In the above description, the surface layer of the adsorbent is composed of carbon nanohorns, but the same effect can be obtained with carbon nanotubes. Hereinafter, the carbon nanotube will be described.

カーボンナノチューブには単層カーボンナノチューブと多層カーボンナノチューブがあり、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0.7〜5nm、長さは30nm〜100μmである。   Carbon nanotubes include single-walled carbon nanotubes and multi-walled carbon nanotubes. Single-walled carbon nanotubes have a diameter of 0.7 to 50 nm and an axial length (hereinafter abbreviated as length) of 10 nm to 1 mm, which is easier to synthesize. The size is 0.7 to 5 nm in diameter and 30 nm to 100 μm in length.

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。ゆえに、これらカーボンナノチューブの集合体は、細孔構造が円柱形状に類似した形を有し、細孔径に比して大きな吸着量を有することが可能である。   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. As a size that is easier to synthesize, the diameter is 2 to 50 nm and the length is 1 μm or more. Both have an extremely fine fiber shape with a very large aspect ratio. Therefore, these aggregates of carbon nanotubes have a pore structure similar to a cylindrical shape, and can have a large adsorption amount compared to the pore diameter.

カーボンナノチューブは以下の方法によって作製される。単層カーボンナノチューブは、陽極としてグラファイトにFe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、La、Y等の金属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、1.33×104〜9.31×104Pa(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。 Carbon nanotubes are produced by the following method. Single-walled carbon nanotubes use a composite rod in which a metal catalyst such as Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, La, Y is mixed with graphite as an anode, and a graphite rod as a cathode. It is synthesized by arc discharge in a He or H 2 atmosphere of 1.33 × 10 4 to 9.31 × 10 4 Pa (100 to 700 Torr).

単層カーボンナノチューブは金属触媒の種類によって放電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、6.65×104Pa(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精製しても良い。 Single-walled carbon nanotubes are present in the wall of the inner wall of the discharge chamber (chamber wall) or in the wall of the cathode surface (cathode wall) depending on the type of metal catalyst. The composite rod was heated to 1000 to 1400 ° C. in an electric furnace, and a single-walled carbon nanotube was synthesized by irradiating with an Nd: YAG pulse laser in an Ar atmosphere of 6.65 × 10 4 Pa (500 Torr). Also good. Since the synthesized single-walled carbon nanotube contains various impurities, it may be purified by a hydrothermal method, a centrifugal separation method, an ultrafiltration method, or the like.

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、1.33×104〜9.31×104Pa(100〜700Torr)のHe雰囲気でのアーク放電を用いて合成する。多層カーボンナノチューブは陰極上の円柱状堆積物の中心に存在する。 On the other hand, multi-walled carbon nanotubes are synthesized by using arc discharge in a He atmosphere of 1.33 × 10 4 to 9.31 × 10 4 Pa (100 to 700 Torr) using graphite rods for both the anode and the cathode. The multi-walled carbon nanotube exists in the center of the cylindrical deposit on the cathode.

多層カーボンナノチューブも合成後は種々の不純物が含まれるため、有機溶媒や界面活性剤が添加された水溶液に分散した後、遠心分離法や限外ろ過法によって高純度に精製するのが良い。   Since multi-walled carbon nanotubes also contain various impurities after synthesis, they are preferably purified to high purity by a centrifugal separation method or ultrafiltration method after being dispersed in an aqueous solution to which an organic solvent or a surfactant is added.

なお未精製のカーボンナノチューブを樹脂層130に保持させた場合も、樹脂層130の表面に突出しているカーボンナノチューブは導電性の接点の増加に寄与するので、本発明は精製、未精製の両方のカーボンナノチューブついて言及している。   Even when the unpurified carbon nanotubes are held in the resin layer 130, the carbon nanotubes protruding on the surface of the resin layer 130 contribute to an increase in the conductive contacts. Therefore, the present invention is applicable to both the purified and unpurified carbon nanotubes. References are made to carbon nanotubes.

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。加えて化学的気相成長法(chemical vapor deposition)で作製されるカーボンナノチューブはアーク放電法やレーザーアブレーション法よりも長いカーボンナノチューブを高純度の状態で作製できる。   Further, the tip of the carbon nanotube may have a closed tube shape or an open tube shape. In addition, carbon nanotubes produced by chemical vapor deposition can produce carbon nanotubes with a higher purity than arc discharge methods or laser ablation methods.

長いカーボンナノチューブは記録材Pとの接点をより多く持つことができるため、化学的気相成長法で作製されるカーボンナノチューブを樹脂層130に保持させることによって、除電やホルムアルデヒド除去の効率がより改善できる。   Since long carbon nanotubes can have more contacts with the recording material P, the efficiency of static elimination and formaldehyde removal is further improved by holding the carbon nanotubes produced by chemical vapor deposition in the resin layer 130. it can.

更に化学的気相成長法ではカーボンナノチューブが高純度で作製されることから、カーボンナノチューブの精製工程が不要となり、より低コストでブラシ部材64を作製できる。   Furthermore, in the chemical vapor deposition method, since the carbon nanotubes are produced with high purity, the carbon nanotube purification step is not required, and the brush member 64 can be produced at a lower cost.

化学的気相成長法の一例を述べる。まず、Fe、Ni、Co、Fe合金、Ni合金、Co合金、Fe酸化物、Ni酸化物またはCo酸化物の1種からなる触媒層を支持体上に形成し、アニールによって触媒層を微粒子化する。   An example of chemical vapor deposition will be described. First, a catalyst layer made of one of Fe, Ni, Co, Fe alloy, Ni alloy, Co alloy, Fe oxide, Ni oxide or Co oxide is formed on the support, and the catalyst layer is made fine by annealing. To do.

その後CH4、C22、C24等の炭化水素ガスを導入し、700〜1200℃前後で炭化水素ガスの熱分解を行うと、触媒層が形成され支持体上にカーボンナノチューブが成長する。特にガス流量、熱分解温度、触媒構成を最適化することによって支持体から垂直成長したカーボンナノチューブも得ることができる。 Thereafter, when hydrocarbon gas such as CH 4 , C 2 H 2 , C 2 H 4, etc. is introduced and the hydrocarbon gas is pyrolyzed at around 700 to 1200 ° C., a catalyst layer is formed and carbon nanotubes are formed on the support. grow up. In particular, carbon nanotubes grown vertically from the support can also be obtained by optimizing the gas flow rate, thermal decomposition temperature, and catalyst configuration.

垂直配向したカーボンナノチューブは以降のプロセスにおいて、カーボンナノチューブの取り扱いが容易になる。またこの作製法によるカーボンナノチューブは合成時間の間は絶えず成長し続けるため、合成時間によって長さを制御するのが容易であり、アーク放電法では多量に合成する事が困難であった長さが長い(一般的には長さが20μm以上のカーボンナノチューブをほぼ100%で得ることも可能)カーボンナノチューブを安定的にかつ多量に得られる。   The vertically aligned carbon nanotubes can be easily handled in subsequent processes. In addition, carbon nanotubes produced by this production method continue to grow during the synthesis time, so the length can be easily controlled by the synthesis time, and the length that was difficult to synthesize in large quantities by the arc discharge method. Carbon nanotubes that are long (generally, carbon nanotubes with a length of 20 μm or more can be obtained at almost 100%) can be obtained stably and in large quantities.

また、吸着材の表層を、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンの複合体としても構わない。より高い吸着性が期待できる。   Further, the surface layer of the adsorbent may be a composite of carbon nanotubes and carbon nanohorns. Higher adsorptivity can be expected.

カーボンナノチューブ・カーボンナノホーン複合体は、カーボンナノチューブとカーボンナノホーン集合体が分散されて凝集されていることを特徴としている。この分散の状態は、カーボンナノチューブがバンドルを全く形成していないか、あるいは極少数本からなるバンドルとなって絡まり、その各々のカーボンナノチューブの間にカーボンナノホーン集合体がほぼ均一な分布状態で入り込んだ状態であり、カーボンナノチューブおよびカーボンナノホーン集合体のそれぞれが互いに分散され、互いの凝集を防いでいる。   The carbon nanotube / carbon nanohorn composite is characterized in that carbon nanotubes and carbon nanohorn aggregates are dispersed and aggregated. This dispersion state is such that the carbon nanotubes do not form a bundle at all, or are entangled as a bundle consisting of a very small number, and the carbon nanohorn aggregates enter the carbon nanotubes in a substantially uniform distribution state. In this state, the carbon nanotubes and the carbon nanohorn aggregates are dispersed with each other to prevent aggregation of each other.

したがって、カーボンナノチューブ・カーボンナノホーン複合体において、例えば、カーボンナノホーン集合体に着目すると、カーボンナノホーン集合体に特有の表面構造である、カーボンナノホーン先端間に形成される空間を極めて有効に活用することができるようになる。また、カーボンナノチューブにおいても、バンドルが形成されないため、有効比表面積が増えることになる。   Therefore, in the carbon nanotube / carbon nanohorn composite, for example, when attention is paid to the carbon nanohorn aggregate, it is possible to extremely effectively utilize the space formed between the tips of the carbon nanohorn, which is a surface structure unique to the carbon nanohorn aggregate. become able to. Moreover, since the bundle is not formed also in the carbon nanotube, the effective specific surface area increases.

以上のようなこのカーボンナノチューブ・カーボンナノホーン複合体は、カーボンナノチューブを液溶媒に入れて超音波を照射し、カーボンナノチューブを液溶媒に分散させる工程1と、このカーボンナノチューブが分散された液溶媒にカーボンナノホーン集合体を加え、液溶媒を除去する工程2、を含む製造方法により製造することができる。   The carbon nanotube / carbon nanohorn complex as described above is composed of a step 1 in which carbon nanotubes are placed in a liquid solvent and irradiated with ultrasonic waves to disperse the carbon nanotubes in the liquid solvent, and a liquid solvent in which the carbon nanotubes are dispersed. It can be manufactured by a manufacturing method including step 2 of adding a carbon nanohorn aggregate and removing the liquid solvent.

カーボンナノチューブとしては、直径および長さ等に制限はなく、また円筒が一重の単層カーボンナノチューブあるいは円筒が複数の多層カーボンナノチューブのいずれであってもよく、カーボンナノチューブの内部容量や使用目的等に応じて任意のものを用いることができる。   Carbon nanotubes are not limited in diameter and length, and may be either single-walled carbon nanotubes with a single cylinder or multi-walled carbon nanotubes with a single cylinder. Any one can be used accordingly.

また、カーボンナノホーン集合体についても同様でその直径等に制限はなく、カーボンナノホーンがダリアの花状に集合したダリア状カーボンナノホーン集合体あるいは花のつぼみ状に集合したつぼみ状カーボンナノホーン集合体のいずれであってもよく、使用目的等に応じて任意のものを用いることができる。   Similarly, the diameter of the carbon nanohorn aggregate is not limited, and either a dahlia-shaped carbon nanohorn aggregate in which carbon nanohorns are aggregated in the shape of a dahlia or a bud-shaped carbon nanohorn aggregate in which the carbon nanohorn is aggregated in a flower bud shape. Any one can be used depending on the purpose of use.

液溶媒についても各種のものを使用することができ、たとえば、水,二硫化炭素,酸等の無機溶媒、ベンゼン,トルエン,キシレン等の炭化水素やアルコール、エーテル、およびその誘導体等の有機溶媒、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリエチレン(PE)、ポリ塩化ビニル(PVC)等の高分子およびこれらの混合物等を適宜選択して使用することができる。本発明において、液溶媒として扱いやすいのは有機溶媒である。   Various liquid solvents can also be used, for example, inorganic solvents such as water, carbon disulfide, and acids, organic solvents such as hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene, alcohols, ethers, and derivatives thereof, Polymers such as polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), and mixtures thereof can be appropriately selected and used. In the present invention, it is an organic solvent that is easy to handle as a liquid solvent.

前記工程1では、この液溶媒にカーボンナノチューブを入れ、必要に応じてスターラー等で攪拌してカーボンナノチューブと液溶媒とをなじませてから、超音波を照射する。ここで液溶媒に分散されたカーボンナノチューブは、超音波を照射されることによりバンドルがほぐされ、その一部は切断されたり欠陥および細孔等を形成し、また欠陥部で液溶媒分子と反応するなどする。すなわち、通常のカーボンナノチューブはファンデルワールス力の強い凝集力のため速やかにバンドルを再形成してしまうが、カーボンナノチューブを構成するグラファイトシートの六員環ネットワークが不連続になり、カーボンナノチューブ間に作用するファンデルワールス力による凝集力が弱められ、分散状態を維持することができるようになるのである。   In the step 1, carbon nanotubes are put into the liquid solvent, and stirred with a stirrer or the like as necessary to blend the carbon nanotubes with the liquid solvent, and then irradiated with ultrasonic waves. Here, the carbon nanotubes dispersed in the liquid solvent are unwound into bundles by being irradiated with ultrasonic waves, and some of them are cut or form defects and pores, and react with the liquid solvent molecules at the defect. To do. In other words, normal carbon nanotubes rapidly re-form the bundle due to the strong van der Waals cohesive force, but the six-membered ring network of the graphite sheet constituting the carbon nanotubes becomes discontinuous, and the carbon nanotubes The cohesive force due to the van der Waals force acting is weakened, and the dispersed state can be maintained.

液溶媒に照射する超音波は、比較的エネルギーが強いものであることが好ましい。この超音波のエネルギーについては、使用するカーボンナノチューブ状態や液溶媒の種類、およびそれらの量、さらには超音波の照射時間等と関連するため一概には言えないが、グラファイトシートの六員環ネットワークを切断するために必要とされるエネルギーを供給することになる。具体的には、250〜350W/cm2程度の超音波を3〜6時間程度照射することを目安とすることができ、より具体的には、たとえば300W/cm2程度の超音波を5時間照射すること等が例示される。このとき、超音波供給手段のチップ等を直接液溶媒に接触させて超音波を照射することがより効果的である。 It is preferable that the ultrasonic wave irradiated to the liquid solvent has a relatively strong energy. The energy of this ultrasonic wave is unclear because it is related to the state of the carbon nanotubes used, the type of liquid solvent, their amount, and the irradiation time of the ultrasonic wave. It will supply the energy needed to cut. Specifically, only an estimate to be irradiated about 3-6 hours 250~350W / cm 2 of about ultrasound, more specifically, for example, 300 W / cm 2 of about ultrasound for 5 hours Illumination and the like are exemplified. At this time, it is more effective to irradiate the ultrasonic wave by directly bringing the tip of the ultrasonic supply means into contact with the liquid solvent.

次いで、前記工程2では、このようにカーボンナノチューブが分散された液溶媒にカーボンナノホーン集合体を加え、必要に応じて均一になるよう攪拌し、ろ過する等して液溶媒を除去する。カーボンナノチューブとカーボンナノホーン集合体の混合比について特に制限はなく、任意のものとすることができる。ただし、カーボンナノチューブとカーボンナノホーン集合体のいずれかが極端に多い場合には複合体としての収率が低下してしまうために好ましくない。そして液溶媒中に入れられたナノホーン集合体は、分散しているナノチューブの間に均一に入り込み、溶媒を除去した後もこの状態を保ったまま固体状態となる。この工程で、カーボンナノホーン集合体は、カーボンナノチューブの表面に物理吸着すると共に、カーボンナノチューブに形成された活性な切断部位あるいは欠陥および細孔部位等に化学吸着され、凝集と同時に絡み取られていく。これによって、上記の通りのカーボンナノチューブ・カーボンナノホーン複合体を得ることができる。   Next, in the step 2, the carbon nanohorn aggregate is added to the liquid solvent in which the carbon nanotubes are dispersed in this way, and the liquid solvent is removed by stirring, filtering, or the like as necessary. There is no restriction | limiting in particular about the mixing ratio of a carbon nanotube and a carbon nanohorn aggregate | assembly, It can be set as arbitrary. However, when either of the carbon nanotubes and the carbon nanohorn aggregates is extremely large, the yield as a composite is lowered, which is not preferable. Then, the nanohorn aggregate placed in the liquid solvent uniformly enters between the dispersed nanotubes, and remains in this state even after the solvent is removed. In this process, the carbon nanohorn aggregates are physically adsorbed on the surface of the carbon nanotubes, and are chemically adsorbed on the active cutting sites or defects and pores formed on the carbon nanotubes, and are entangled simultaneously with the aggregation. . Thereby, the carbon nanotube / carbon nanohorn complex as described above can be obtained.

また、たとえばカーボンナノチューブを大量生産する場合等には製造工程でフラーレン、アモルファスカーボン、触媒金属粒子等が不純物として混入することがある。これらの不純物は、カーボンナノチューブの間隙に多くが付着している。そこで、工程1Aとして、上記の工程1で得た液溶媒をろ過することで、カーボンナノチューブが分散すると共に脱離した不純物を除去することなどを考慮することができる。ろ過後のカーボンナノチューブを新しい液溶媒に入れた後は、上記と同様の手順とすることができる。   In addition, for example, when carbon nanotubes are mass-produced, fullerene, amorphous carbon, catalytic metal particles, and the like may be mixed as impurities in the manufacturing process. Many of these impurities adhere to the gaps between the carbon nanotubes. Thus, as Step 1A, it is possible to consider removing the impurities that are dispersed and the carbon nanotubes are dispersed by filtering the liquid solvent obtained in Step 1 above. After the filtered carbon nanotubes are put in a new liquid solvent, the same procedure as described above can be used.

さらに、工程1Bとして、上記の工程1Aでろ過したカーボンナノチューブを液溶媒に入れる前に、酸素雰囲気中で加熱することなども考慮することができる。これによって、カーボンナノチューブと反応した液溶媒分子やさらなる残留不純物等を除去することができる。   Furthermore, as the step 1B, it is possible to consider heating the carbon nanotubes filtered in the above step 1A in an oxygen atmosphere before putting them in the liquid solvent. Thereby, liquid solvent molecules reacted with the carbon nanotubes, further residual impurities, and the like can be removed.

このようにして得られたカーボンナノチューブ・カーボンナノホーン複合体は、超音波処理によって分散されたナノチューブ間にナノホーン集合体が入り込んだ構造を維持することができ、それぞれがお互いの凝集を防いでいる。したがって、カーボンナノホーン集合体の構造に特有の、ホーン先端間の空間を極めて有効に活用することができる。また、ナノチューブのバンドルを分散させ、ナノチューブの表面および内部をも有効に利用することが可能となる。   The carbon nanotube / carbon nanohorn composite thus obtained can maintain the structure in which the nanohorn aggregates enter between the nanotubes dispersed by the ultrasonic treatment, and each prevents aggregation of each other. Therefore, the space between the horn tips, which is peculiar to the structure of the carbon nanohorn aggregate, can be utilized very effectively. In addition, the bundle of nanotubes can be dispersed, and the surface and the inside of the nanotube can be effectively used.

このカーボンナノチューブ・カーボンナノホーン複合体によると、ガス吸着において、ナノホーン集合体単独で用いるより、比表面積を増加させることができるため、その吸着量増加が期待できる。   According to this carbon nanotube / carbon nanohorn complex, the specific surface area can be increased in the gas adsorption than when the nanohorn aggregate is used alone, so that the amount of adsorption can be expected to increase.

以下に、カーボンナノチューブ・カーボンナノホーン複合体の詳細な作成方法を説明する。   Below, the detailed preparation method of a carbon nanotube carbon nanohorn composite_body | complex is demonstrated.

金属触媒としてCoとNiが添加されたグラファイトペレットをターゲットとし、1200℃、Ar気流下でNd:YAGレーザーの第2高調波によりアブレーションするレーザーアブレーション法によって単層カーボンナノチューブを製造した。この単層カーボンナノチューブは、不揃いの長さのものがおよそ50本程度凝集してバンドルを形成していた。   Single-walled carbon nanotubes were produced by a laser ablation method using graphite pellets to which Co and Ni were added as metal catalysts as targets and ablating with a second harmonic of an Nd: YAG laser at 1200 ° C. in an Ar stream. About 50 single-walled carbon nanotubes having irregular lengths were aggregated to form a bundle.

液溶媒として2%のポリメチルメタクリレート(PMMA)のモノクロロベンゼン(MCB)溶液を用い、このMBC溶液15mlと単層カーボンナノチューブおよそ5mgとをマグネッチックスターラーで2時間混合した。このMCB溶液に、超音波発生装置の直径3mmのチップ(超音波発生用振動棒)を接触させて超音波を照射した。超音波処理の条件は、エネルギー300W/cm2、照射時間5時間とした。 A monochlorobenzene (MCB) solution of 2% polymethyl methacrylate (PMMA) was used as a liquid solvent, and 15 ml of this MBC solution and about 5 mg of single-walled carbon nanotubes were mixed with a magnetic stirrer for 2 hours. The MCB solution was irradiated with ultrasonic waves by bringing a tip (ultrasonic wave generating vibration rod) having a diameter of 3 mm of an ultrasonic wave generator into contact therewith. The ultrasonic treatment conditions were an energy of 300 W / cm 2 and an irradiation time of 5 hours.

超音波照射後のMCB溶液を細孔径20μmおよび5μmのフィルターでろ過することで、単層カーボンナノチューブとMCB溶液および不純物を分離した。さらにこの単層カーボンナノチューブから、残存しているMCBやアモルファスカーボン、フラーレン、カーボンナノカプセル等の炭素質の不純物を除去するために、さらに400℃,3.99×104Pa(300Torr),100ml/minの酸素雰囲気中で30分間焼成処理を施した。 The single-walled carbon nanotube, the MCB solution, and the impurities were separated by filtering the MCB solution after ultrasonic irradiation through a filter having a pore diameter of 20 μm and 5 μm. Furthermore, in order to remove carbonaceous impurities such as remaining MCB, amorphous carbon, fullerene, and carbon nanocapsules from the single-walled carbon nanotube, 400 ° C., 3.99 × 10 4 Pa (300 Torr), 100 ml. A baking treatment was performed for 30 minutes in an oxygen atmosphere of / min.

この単層カーボンナノチューブを再びMCB溶液に入れ、マグネチックスターラーで攪拌した。このとき、MCB溶液中で単層カーボンナノチューブは容易に分散され、攪拌後も凝集することなく分散状態を維持することが確認された。   This single-walled carbon nanotube was again put into the MCB solution and stirred with a magnetic stirrer. At this time, it was confirmed that the single-walled carbon nanotubes were easily dispersed in the MCB solution and maintained in a dispersed state without agglomeration even after stirring.

この単層カーボンナノチューブが分散されたMCB溶液にカーボンナノホーン集合体を入れた。なお、使用したカーボンナノホーン集合体は、波長10.6μm,ビーム径10mmのCO2レーザーを、反応チャンバー(室温,1.013×105Pa(760Torr),Ar雰囲気)内に設けたφ30×50mmのグラファイトターゲットに照射して発生させ、収集フィルター上に回収したものである。 The carbon nanohorn aggregate was placed in the MCB solution in which the single-walled carbon nanotubes were dispersed. The carbon nanohorn aggregate used was a φ30 × 50 mm in which a CO 2 laser having a wavelength of 10.6 μm and a beam diameter of 10 mm was provided in a reaction chamber (room temperature, 1.013 × 10 5 Pa (760 Torr), Ar atmosphere). It was generated by irradiating a graphite target of the sample and collected on a collection filter.

再度、この溶液をマグネチックスターラーで攪拌し、ろ過して固体物を得た。この得られた物質を走査型電子顕微鏡(SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した結果によると、カーボンナノチューブとカーボンナノホーン集合体が互いに均一に、よく混ざり合っている様子が確認された。また、高度に分散されたカーボンナノチューブ・カーボンナノホーン複合体が得られていることが確認された。さらにまた、カーボンナノホーン集合体がカーボンナノチューブに絡まれ、両者のグラファイト層が複雑に入り組んでいる様子が観察された。これらから、カーボンナノホーン集合体が有孔カーボンナノチューブの表面に物理吸着すると共に、有孔カーボンナノチューブ表面において活性な細孔あるいは欠陥部位に化学吸着され、凝集と同時に絡み取られていくことが分かる。   Again, this solution was stirred with a magnetic stirrer and filtered to obtain a solid. According to the results obtained by observing the obtained substance with a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM), it was confirmed that the carbon nanotubes and the carbon nanohorn aggregates were uniformly mixed with each other. . It was also confirmed that a highly dispersed carbon nanotube / carbon nanohorn composite was obtained. Furthermore, it was observed that the carbon nanohorn aggregates were entangled with the carbon nanotubes and the graphite layers of both were complicated. From these, it can be seen that the carbon nanohorn aggregates are physically adsorbed on the surface of the porous carbon nanotubes, chemisorbed to active pores or defect sites on the surface of the porous carbon nanotubes, and entangled simultaneously with the aggregation.

本発明に係る吸着材を有した定着装置が適用される画像形成装置の一構成例を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an image forming apparatus to which a fixing device having an adsorbent according to the present invention is applied. 本発明に係る吸着材を有した定着装置の一構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows one structural example of the fixing device which has the adsorbent which concerns on this invention. 本発明に係る吸着材を表面に有するブラシ部材の一構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows one structural example of the brush member which has the adsorption material which concerns on this invention on the surface. 本発明に係る吸着材の保持状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the holding | maintenance state of the adsorbent which concerns on this invention. 本発明に係る吸着材を表面に有するブラシ部材の作製法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the production method of the brush member which has the adsorption material which concerns on this invention on the surface. 本発明に係る吸着材を表面に有するブラシ部材の作製法の別の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another example of the preparation methods of the brush member which has the adsorption material which concerns on this invention on the surface. 本発明に係る吸着材を表面に有するブラシ部材の作製法の別の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another example of the preparation methods of the brush member which has the adsorption material which concerns on this invention on the surface. 本発明に係る吸着材を表面に有するブラシ部材の作製法の別の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another example of the preparation methods of the brush member which has the adsorption material which concerns on this invention on the surface. 本発明に係る吸着材を表面に有するブラシ部材の作製法の別の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another example of the preparation methods of the brush member which has the adsorption material which concerns on this invention on the surface. 単層カーボンナノホーンおよびその2次粒子を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a single layer carbon nanohorn and its secondary particle. 単層カーボンナノホーンと従来の炭素材料系の吸着材との性能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the performance of a single layer carbon nanohorn and the adsorption material of the conventional carbon material type | system | group. ブラシ部材として、SUS繊維のみで出来た従来品と、カーボンナノホーンを表面に結合した本発明品とを用いた画像形成装置から機外に排出されるホルムアルデヒド量の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the amount of formaldehyde discharged | emitted from the image forming apparatus using the conventional product made only from SUS fiber as a brush member, and the product of this invention which couple | bonded the carbon nanohorn with the surface.

符号の説明Explanation of symbols

1 感光ドラム
2 帯電ローラ
3 露光装置
4 現像器
5 転写ローラ
6 定着装置
7 クリーナ
21 手差しトレイ
22、25 給紙ローラ
23 レジストローラ
24 給紙カセット
61 定着ローラ
62 加圧ローラ
64 ブラシ部材(吸着材)
110 芯板
120 導電性繊維
130 樹脂層
131 カーボンナノホーン
150 樹脂にカーボンナノホーンを混合した微粒子
151 樹脂
152 溶媒
153 噴霧装置
154 乾式噴霧装置
P 記録材(シート材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photosensitive drum 2 Charging roller 3 Exposure apparatus 4 Developer 5 Transfer roller 6 Fixing apparatus 7 Cleaner 21 Manual feed tray 22, 25 Paper feed roller 23 Registration roller 24 Paper feed cassette 61 Fixing roller 62 Pressure roller 64 Brush member (adsorbing material)
110 Core plate 120 Conductive fiber 130 Resin layer 131 Carbon nanohorn 150 Fine particles 151 obtained by mixing carbon nanohorn with resin Resin 152 Solvent 153 Spraying device 154 Dry spraying device P Recording material (sheet material)

Claims (8)

シート材に転写されたトナー像を熱で定着させた後の該シート材に接触する吸着材であって、内部に直径が1〜3nm、長さが該直径の10倍以上の円柱状の細孔を有する部材からなることを特徴とする吸着材。   An adsorbent that comes into contact with the sheet material after the toner image transferred to the sheet material has been fixed by heat, and has a cylindrical shape with a diameter of 1 to 3 nm and a length that is at least 10 times the diameter. An adsorbent comprising a member having a hole. 前記細孔を有する部材がカーボンナノホーンであることを特徴とする請求項1に記載の吸着材。   The adsorbent according to claim 1, wherein the member having pores is a carbon nanohorn. シート材に転写されたトナー像を熱で定着させた後の該シート材に接触する吸着材であって、直径が0.7〜500nm、軸方向の長さが10nm〜1mmの細線の集合体からなることを特徴とする吸着材。   An aggregate of thin wires having a diameter of 0.7 to 500 nm and an axial length of 10 nm to 1 mm, which is an adsorbent that comes into contact with the sheet material after the toner image transferred to the sheet material is fixed by heat An adsorbent characterized by comprising: 前記集合体がカーボンナノチューブの集合体であることを特徴とする請求項3に記載の吸着材。   The adsorbent according to claim 3, wherein the aggregate is an aggregate of carbon nanotubes. シート材に転写されたトナー像を熱で定着させた後の該シート材に接触する吸着材であって、内部に直径が1〜3nm、長さが該直径の10倍以上の円柱状の細孔を有する部材と、直径が0.7〜500nm、軸方向の長さが10nm〜1mmの細線の集合体とからなることを特徴とする吸着材。   An adsorbent that comes into contact with the sheet material after the toner image transferred to the sheet material has been fixed by heat, and has a cylindrical shape with a diameter of 1 to 3 nm and a length that is at least 10 times the diameter. An adsorbent comprising a member having a hole and an aggregate of fine wires having a diameter of 0.7 to 500 nm and an axial length of 10 nm to 1 mm. 前記細孔を有する部材がカーボンナノホーンであり、前記集合体がカーボンナノチューブの集合体であることを特徴とする請求項5に記載の吸着材。   The adsorbent according to claim 5, wherein the member having the pores is a carbon nanohorn, and the aggregate is an aggregate of carbon nanotubes. 前記吸着材が導電性を有し、アースと導通が取られており、除電針であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の吸着材。   The adsorbent according to any one of claims 1 to 6, wherein the adsorbent has conductivity, is electrically connected to ground, and is a static elimination needle. 前記吸着材が接触する時の前記シート材温度が50℃以上であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の吸着材。   The adsorbent according to any one of claims 1 to 7, wherein the temperature of the sheet material when the adsorbent comes into contact is 50 ° C or higher.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013107807A (en) * 2011-11-24 2013-06-06 Tohoku Univ Nanocomposite material and method for producing the same
WO2014034489A1 (en) * 2012-08-31 2014-03-06 日東電工株式会社 Discharge member for analysis
JP2014200769A (en) * 2013-04-09 2014-10-27 日東電工株式会社 Adsorbing material
WO2019211891A1 (en) * 2018-05-01 2019-11-07 日本電気株式会社 Fibrous carbon nanohorn aggregate refining
CN110459778A (en) * 2019-07-23 2019-11-15 中国科学院福建物质结构研究所 A kind of novel nano C catalyst material and its preparation method and application

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013107807A (en) * 2011-11-24 2013-06-06 Tohoku Univ Nanocomposite material and method for producing the same
WO2014034489A1 (en) * 2012-08-31 2014-03-06 日東電工株式会社 Discharge member for analysis
JP2014048165A (en) * 2012-08-31 2014-03-17 Nitto Denko Corp Destaticizer for analysis
CN104583781A (en) * 2012-08-31 2015-04-29 日东电工株式会社 Discharge member for analysis
JP2014200769A (en) * 2013-04-09 2014-10-27 日東電工株式会社 Adsorbing material
WO2019211891A1 (en) * 2018-05-01 2019-11-07 日本電気株式会社 Fibrous carbon nanohorn aggregate refining
JPWO2019211891A1 (en) * 2018-05-01 2021-05-13 日本電気株式会社 Purification of fibrous carbon nanohorn aggregates
CN110459778A (en) * 2019-07-23 2019-11-15 中国科学院福建物质结构研究所 A kind of novel nano C catalyst material and its preparation method and application
CN110459778B (en) * 2019-07-23 2023-03-31 中国科学院福建物质结构研究所 Novel nano carbon catalyst material and preparation method and application thereof

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