JP2002148901A - Electrifying device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、帯電器に関し、特
に帯電効率を改善した帯電器に関する。The present invention relates to a charger, and more particularly to a charger having improved charging efficiency.
【0002】[0002]
【従来の技術】本発明は、電子写真方式の複写機、プリ
ンター、ファクシミリ等の画像記録装置に用いられる接
触型帯電器に関する発明であるが、この技術は、放電現
象及び帯電現象を利用した様々な装置に応用が可能であ
る。以下に、応用の一例を挙げる。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a contact type charger used for an image recording apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, a facsimile or the like. It can be applied to various devices. The following is an example of an application.
【0003】(1)イオナイザー 液晶工場等では帯電防止を行うためイオナイザーを用い
ている。従来のイオナイザーは、空中現象を利用してい
る。そのため、電極からの異物を発生させ、歩留まりを
低下させる要因となっている。本発明の帯電器を除電器
として用いることで、異物を発生させない除電を可能に
する。通常の基板の帯電を除去する場合は、本発明の帯
電器の細線部分を、帯電している基板等に接触させる。
本発明の直接の目的、効果は積極的に帯電させることで
はあるが、電圧を印加しないで、アースにとっておくこ
とによって、除電効果が期待できる。基本的には帯電器
から異物を発生することはない。これと同時に、基板上
に存在する異物を帯電器に吸着することが期待できる。
この場合は、帯電器側に異物を除去する装置を構成する
ことが必要である。(1) Ionizer In a liquid crystal factory or the like, an ionizer is used to prevent static electricity. Conventional ionizers utilize the aerial phenomenon. For this reason, foreign matter is generated from the electrodes, which is a factor that lowers the yield. By using the charger of the present invention as a static eliminator, static elimination without generating foreign matters is enabled. When removing the normal charge of the substrate, the thin line portion of the charger of the present invention is brought into contact with a charged substrate or the like.
Although the direct object and effect of the present invention is to positively charge the battery, it is expected that a static elimination effect can be expected by keeping the ground without applying a voltage. Basically, no foreign matter is generated from the charger. At the same time, it can be expected that foreign substances existing on the substrate are adsorbed to the charger.
In this case, it is necessary to configure a device for removing foreign matter on the charger side.
【0004】(2)電気2重層キャパシタの電極 上に述べた放電現象とは若干異なるが、電解液と電極と
の放電現象においても、本発明の帯電器がもつ高表面性
を利用することができる。電気2重層キャパシタは電極
表面に電荷を電気2重層として蓄積するキャパシタであ
る。その容量は、そのキャパシタの誘電率、厚さ、及び
面積によって決定される。現状では、このキャパシタは
停電時の補助電源などに用いられているが、より大きな
容量を得ることができれば、例えば電気自動車などへの
応用も考えられる。容量を増大させるには、先に述べた
3つのファクターである誘電率、厚さ、面積を考慮する
必要があり、現状では活性炭等の高面積材料が用いられ
ている。しかし、活性炭での面積比では既に限界が来て
おり、より表面積の高い材料が求められている。その意
味でも、本発明の帯電器はその表面積の向上を目的に構
成されており、このような応用に適している。また、現
状の活性炭では炭素の表面にダングリングボンドや水素
基、水酸基などが存在しており、電荷授受にかけられる
電場よって電解液の中にガスが発生してしまうという問
題を抱えている。このような課題には表面も化学的に安
定な物質で構成することが望まれる。この面でも、本発
明の帯電器はカーボンナノチューブを用いているため、
表面は化学的に非常に安定である。このような利点は、
電気2重層キャパシタに限らず、通常の2次電池の電極
材料としても強みとして発揮できる。(2) Electrode of Electric Double Layer Capacitor Although the discharge phenomenon is slightly different from that described above, the discharge phenomenon between the electrolyte and the electrode can also utilize the high surface property of the charger of the present invention. it can. An electric double layer capacitor is a capacitor that stores electric charges on an electrode surface as an electric double layer. The capacitance is determined by the dielectric constant, thickness, and area of the capacitor. At present, this capacitor is used as an auxiliary power supply at the time of a power failure, but if a larger capacity can be obtained, application to, for example, an electric vehicle can be considered. In order to increase the capacity, it is necessary to consider the above-mentioned three factors, that is, the dielectric constant, the thickness, and the area. At present, a high-area material such as activated carbon is used. However, the area ratio of activated carbon has already reached its limit, and a material having a higher surface area is required. In this sense, the charger of the present invention is configured for the purpose of increasing the surface area, and is suitable for such an application. Further, in the current activated carbon, dangling bonds, hydrogen groups, hydroxyl groups, and the like are present on the surface of carbon, and there is a problem that gas is generated in the electrolytic solution due to an electric field applied for charge transfer. For such a problem, it is desired that the surface is also composed of a chemically stable substance. Also in this aspect, since the charger of the present invention uses carbon nanotubes,
The surface is very stable chemically. These advantages are:
The present invention is not limited to electric double-layer capacitors, but can be used as an electrode material for ordinary secondary batteries as an advantage.
【0005】(3)燃料電池用ガス(水素)吸蔵物質 カーボンナノチューブは、その表面積の大きさからガス
の吸蔵力が大きく、通常の水素吸蔵合金より大きな吸蔵
量があることが実験的に示されている(Nature3
86(1997)、p.376)。この例の場合、カー
ボンナノチューブは単に表面積の大きい物質としてしか
用いられていない。このため、この時に用いられるカー
ボンナノチューブは、特に1本ずつ支持されることな
く、ランダムに絡み合った状態である。本発明の帯電器
では、カーボンナノチューブが1本ずつ導電性細線に支
持されていることから、その導電性のカーボンナノチュ
ーブに各々電位を印加することができる。つまり、本帯
電器の目的である表面積の大きい高電位面の形成が実現
しているわけである。この大面積高電位面積にイオン化
したガス(水素)を吹きかけることで、積極的にガスを
吸着させることができる。ここで、水素イオンと電荷の
授受が行われる。本発明では、大面積に電位をかけるこ
とができる帯電器による効果が得られる。これにより、
従来の合金やカーボンナノチューブより、大容量のガス
の吸蔵が可能と思われる。(3) Gas (Hydrogen) Storage Material for Fuel Cell It has been experimentally shown that carbon nanotubes have a large gas storage capacity due to their large surface area, and have a larger storage capacity than ordinary hydrogen storage alloys. (Nature3
86 (1997), p. 376). In this case, the carbon nanotube is used only as a substance having a large surface area. For this reason, the carbon nanotubes used at this time are in a state of being randomly entangled without being particularly supported one by one. In the charger of the present invention, since the carbon nanotubes are supported one by one on the conductive thin wire, a potential can be applied to each of the conductive carbon nanotubes. That is, the formation of the high potential surface having a large surface area, which is the purpose of the present charger, is realized. By blowing ionized gas (hydrogen) onto the large area and high potential area, the gas can be positively adsorbed. Here, exchange of charges with hydrogen ions is performed. In the present invention, the effect of the charger which can apply a potential to a large area can be obtained. This allows
It seems that a larger volume of gas can be stored than conventional alloys and carbon nanotubes.
【0006】ここで、画像記録装置に用いられる接触型
帯電器に話を戻して考える。従来の帯電方式はコロナ放
電を用いたコロトロン、スコロトロンが主流であった。
しかしコロナ放電は、空気中に電界をかけることから、
オゾンやNOxなど有害物質を大量に発生することや、
帯電効率が低いために消費電力が多く、また4〜6kV
の高圧電源が必要なためコストが高く、かつ人体に対し
危険性があるといった欠点があった。近年の環境に対す
る配慮からこのような帯電方式を改善することは急務で
あり、ローラー帯電へと移行されつつある。ローラー帯
電とは、導電性ゴムローラーを画像記録装置の場合は感
光体などの被帯電体と接触させ、被帯電体と帯電ローラ
ーの微小空隙で放電を起こし被帯電体表面を帯電させる
方法であり、コロトロンと比較して、オゾンが著しく低
減(1/100〜1/500に低減)されている。しか
しながら、帯電ローラーも被帯電体と帯電ローラー間の
微小空隙に電圧を加えコロナ放電を起こすことから、原
理的にオゾン発生をゼロにはできない。また、オゾンが
被帯電体近傍で発生するため、オゾンによる被帯電体の
劣化は依然として課題として残る。よってオゾンが全く
発生しない帯電方式が強く望まれ、最近では電荷注入が
注目されるようになっている。Here, let us return to the contact type charger used in the image recording apparatus. In the conventional charging system, a corotron using a corona discharge and a scorotron were mainly used.
However, corona discharge applies an electric field in the air,
Producing harmful substances such as ozone and NOx in large quantities,
High power consumption due to low charging efficiency, and 4-6 kV
However, there is a drawback that the high voltage power supply is required, so that the cost is high and there is a danger to the human body. It is urgent to improve such a charging system in consideration of environmental considerations in recent years, and there is a shift to roller charging. Roller charging is a method in which a conductive rubber roller is brought into contact with an object to be charged such as a photoreceptor in the case of an image recording apparatus, and discharge is caused in a minute gap between the object and the charging roller to charge the surface of the object to be charged. And ozone are significantly reduced (reduced to 1/100 to 1/500) as compared with Corotron. However, since the charging roller also applies a voltage to the minute gap between the member to be charged and the charging roller to cause corona discharge, the generation of ozone cannot be reduced to zero in principle. Further, since ozone is generated in the vicinity of the member to be charged, deterioration of the member to be charged due to ozone still remains as a problem. Therefore, a charging method that does not generate ozone at all is strongly desired, and charge injection has recently attracted attention.
【0007】電荷注入とは放電を起こさないで、接触型
帯電器から直接電荷を感光層に注入する方法である。こ
の方法はこのため、原理的にオゾンは発生しない。電荷
注入においては、接触型帯電器と被帯電体との接触抵抗
や微小空隙の容量が電荷を注入する際の注入速度に影響
を与えるため、接触抵抗は低いほど良いと考えられる。
その目的のために、特開平6−75459号公報ではテ
トラシアノキノジメタン(TCNQ)等の電子受容性化
合物とテトラチアフルバレン(TTF)等の電子供与性
化合物から構成される電荷移動錯体を高分子ネットワー
クに置換し、全体に導電性を付与した高分子材料からな
る導電性ゴムで帯電ローラーを作っている。しかしなが
ら香川、古川、新川らによるJapan Hardco
py‘92、pp.287〜290の報告では、80%
RHの高湿下では有機感光体(以後OPCと略す)は十
分な帯電電圧が得られるが、30〜50%RHの湿度下
では印加電圧の半分までしか帯電されず、注入速度が遅
いことが判っている。これは帯電ローラーの接触面積
(ニップ幅)が小さいことと、導電性ゴムが十分に低抵
抗化していないためと予想される。[0007] Charge injection is a method in which charges are injected directly from a contact-type charger into a photosensitive layer without causing discharge. This method therefore does not generate ozone in principle. In charge injection, the lower the contact resistance, the better the contact resistance between the contact-type charger and the member to be charged and the capacity of the minute voids affect the injection speed at the time of charge injection.
To this end, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-75459 discloses a charge transfer complex composed of an electron accepting compound such as tetracyanoquinodimethane (TCNQ) and an electron donating compound such as tetrathiafulvalene (TTF). The charging roller is made of a conductive rubber made of a polymer material that has been entirely replaced with a molecular network and has conductivity. However, Japan Hardco by Kagawa, Furukawa, Shinkawa et al.
py'92, pp. 287-290 reports 80%
Under the high humidity of RH, the organic photoreceptor (hereinafter abbreviated as OPC) can obtain a sufficient charging voltage, but under the humidity of 30 to 50% RH, it is charged only up to half of the applied voltage and the injection speed is low. I know. This is probably because the contact area (nip width) of the charging roller is small and the resistance of the conductive rubber is not sufficiently reduced.
【0008】つまり、低抵抗の導電性ゴムを得るには電
荷移動錯体を多量にドーピングする必要があるが、ドー
ピング量が多くなると高分子自体のネットワークの柔軟
性が減少し、ゴム硬度が高くなるのではないかと思われ
る。例えば、特開平6−75459号公報での導電性ゴ
ムの抵抗は、106 Ω・cmとなっており、適度なゴム
硬度を維持しながら導電性ゴムを低抵抗化することは、
高分子材料の選択の点から容易ではないと予想される。
また、全体に導電性を付与した高分子材料からなる導電
性ゴムでは帯電電位が湿度に敏感であるため、環境を厳
密に制御する必要があり、接触型帯電器構造が複雑にな
る。That is, in order to obtain a conductive rubber having a low resistance, it is necessary to dope a large amount of the charge transfer complex. However, as the doping amount increases, the flexibility of the network of the polymer itself decreases and the rubber hardness increases. I suspect that. For example, the resistance of the conductive rubber in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-75459 is 10 6 Ω · cm, and reducing the resistance of the conductive rubber while maintaining an appropriate rubber hardness is as follows.
It is not expected to be easy in terms of selecting a polymer material.
Further, since the charging potential of a conductive rubber made of a polymer material having conductivity as a whole is sensitive to humidity, it is necessary to strictly control the environment, and the structure of the contact-type charger becomes complicated.
【0009】一方、特開平7−140729号公報で
は、吸水性のスポンジローラーを用いて感光体に電荷を
注入している。吸水性のスポンジローラーを用いる場
合、ローラーの含水率がローラー抵抗や電荷の注入速度
に大きな影響を与えるので、ローラーからの水分蒸発に
よって帯電電位が変動する虞れがある。帯電電位の変動
を抑えるためにはローラーからの水分蒸発を長期に渡っ
て厳密に制御する必要があり、接触型帯電器の構造は複
雑になり、安価に製造することができない。また、特開
平9−101649号公報においては、帯電ブラシの導
電性繊維をエッチング繊維ないし分割繊維にすることに
よって、導電性繊維と感光体との接触面積を増加させ、
電荷注入の速度を向上させることが提案されている。エ
ッチング繊維とは導電性繊維の成分の一部を薬液で溶解
し、1本の導電性繊維を太さ方向で複数本に分割した繊
維である。また分割繊維とは加熱時の各部の熱収縮の差
を利用し、1本の導電性繊維を太さ方向で分割した繊維
である。これらの処理によって、実質的により細い径の
導電性繊維を用いたことになり、感光体との接触面積を
増加することができる。On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-140729, electric charges are injected into a photoreceptor using a water-absorbing sponge roller. When a water-absorbing sponge roller is used, the moisture content of the roller has a large effect on the roller resistance and the charge injection speed, and thus the charging potential may fluctuate due to evaporation of water from the roller. In order to suppress the fluctuation of the charging potential, it is necessary to strictly control the evaporation of water from the roller over a long period of time, and the structure of the contact-type charger becomes complicated and cannot be manufactured at low cost. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-101649, the contact area between the conductive fiber and the photoconductor is increased by changing the conductive fiber of the charging brush to an etching fiber or a split fiber.
It has been proposed to increase the speed of charge injection. The etching fiber is a fiber obtained by dissolving a part of the component of the conductive fiber with a chemical solution and dividing one conductive fiber into a plurality of fibers in the thickness direction. In addition, the split fiber is a fiber obtained by splitting one conductive fiber in the thickness direction by utilizing a difference in heat shrinkage of each part at the time of heating. By these treatments, conductive fibers having a substantially smaller diameter are used, and the contact area with the photoconductor can be increased.
【0010】しかしながら、分割された繊維の引っ張り
強度は分割前の導電性繊維と比較し分割された分だけ小
さくなる。その結果、感光体と接触した場合、分割され
た繊維は切断されやすくなり、長期の使用では帯電電位
のバラツキを起こし、接触型帯電器の寿命を低下させる
原因となってしまう。逆に、長寿命の接触型帯電器を得
ようとすると、導電性繊維の分割数を多くできないた
め、接触面積の著しい増加は期待できず、電荷注入速度
が顕著に向上するとは思えない。[0010] However, the tensile strength of the split fiber is smaller than that of the conductive fiber before the split by the split amount. As a result, when it comes into contact with the photoreceptor, the split fibers are easily cut, and when used for a long period of time, the charge potential varies, which causes a reduction in the life of the contact type charger. Conversely, when trying to obtain a long-life contact-type charger, the number of conductive fibers cannot be increased, so that a remarkable increase in the contact area cannot be expected, and the charge injection speed does not seem to be significantly improved.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来技
術には帯電ブラシを分割する方法があるが、単に分割す
るだけでは、全ての先端が細線になってしまう。通常ブ
ラシを感光体に押し当てている場合、そのブラシ先端が
その押し当てている応力に抗して、曲がるなど変形して
いる。つまり、押し当て応力による摩擦などをすべて、
この細線で担うことになる。これにより細線の寿命の低
下は避けられない。また、寿命を向上させるためには、
細線径をあまり細くすることができない。しかし、細く
しなければ、接触面積を稼ぐことができない。この結
果、従来の帯電ブラシでは帯電能力が低く、時間内に十
分な帯電電位を得ることができない。また、後に述べる
が、電荷注入を行う細線はクーロン力によって移動でき
ることが望まれる。そのためには、細線には外力がかか
ることなく自由移動できることが望まれる。このために
は、帯電ブラシが感光体に押し当てられることによって
発生する応力を担う支持細線と、電荷を注入する細線と
を、機能分離する必要がある。As described above, in the prior art, there is a method of dividing the charging brush. However, if the charging brush is simply divided, all the tips become fine lines. Normally, when the brush is pressed against the photoreceptor, the tip of the brush is bent or deformed against the pressing stress. In other words, all friction caused by pressing stress
It will be carried by this thin line. This inevitably reduces the life of the fine wire. In order to improve the life,
Fine wire diameter cannot be reduced too much. However, the contact area cannot be gained unless it is made thin. As a result, the charging ability of the conventional charging brush is low, and a sufficient charging potential cannot be obtained within a time. Further, as will be described later, it is desired that the fine wire for charge injection can be moved by Coulomb force. For that purpose, it is desired that the thin wire can be freely moved without external force. For this purpose, it is necessary to separate the function of the supporting fine wire that bears the stress generated when the charging brush is pressed against the photoconductor and the fine wire that injects the electric charge.
【0012】また、帯電していない領域に細線が接触し
ない場合、その場所は帯電不良となる。このような帯電
不良を起こさないように、全ての領域に細線が接触しな
ければならない。しかし、確率的に細線が全ての領域に
接触するように設計すると、細線の量は膨大なものにな
る。現状では大量に細線を形成することは製造上、困難
を伴う。このため、従来の帯電器ではローラー状にし、
被帯電体とは逆方向に、3倍から4倍の周速で回転させ
ることで、接触確率を稼ぐようにしている。しかし、接
触確率を向上させても、実際は、一度帯電した領域に、
何度も細線が接触するという現象が起きている。このよ
うな現象が起きると効率が非常に悪くなることは明らか
である。1度接触し、帯電が完成している領域には、細
線が2度と接触しないような機構が必要である。また、
帯電していない領域に細線が積極的に接触するようにす
る機構が必要である。If the thin line does not come into contact with an uncharged area, charging failure occurs at that location. In order not to cause such charging failure, a thin line must be in contact with all regions. However, if the thin line is designed so as to stochastically contact all the regions, the amount of the thin line becomes enormous. At present, it is difficult to form a large number of fine wires in manufacturing. For this reason, conventional chargers have a roller shape,
By rotating at a peripheral speed of 3 to 4 times in the opposite direction to the member to be charged, the contact probability is increased. However, even if the contact probability is improved, actually,
The phenomenon that thin wires come into contact many times has occurred. Obviously, such a phenomenon would be very inefficient. A mechanism is required to prevent the thin line from coming into contact with the region where the contact has been made once and the charging has been completed. Also,
There is a need for a mechanism that allows the fine wire to positively contact the uncharged area.
【0013】さらに、クーロン力によって細線が移動す
るには、移動するような機構を作り込まなくてはならな
い。この移動は細線が支持細線にある固定点を中心に起
きるようにするのが簡便である。例えば、この固定点で
細線が屈曲する機構を作り込むことなどが考えられる。
しかし、今、考えている細線は非常に細く、ミクロンも
しくはナノオーダーであることから、一個所に応力が集
中すると、その細線への強度上の問題が生まれる。本発
明の目的が高寿命化であることから、細線には極力ダメ
ージがかからないように、この機能を付加する必要があ
る。そのためには、一個所で屈曲するような機構は問題
があり、このような課題を解決する必要がある。Further, in order for the fine wire to move due to the Coulomb force, a mechanism for moving the fine wire must be built. Conveniently, the movement is such that the thin line occurs about a fixed point on the supporting thin line. For example, it is conceivable to create a mechanism in which the thin wire bends at this fixed point.
However, the thin wires considered at present are very thin and are on the order of microns or nanometers. Therefore, if stress is concentrated at one location, there is a problem in the strength of the thin wires. Since the object of the present invention is to extend the life, it is necessary to add this function so that the thin wire is not damaged as much as possible. For that purpose, there is a problem with a mechanism that bends at one place, and it is necessary to solve such a problem.
【0014】また、従来の帯電ブラシは、そのブラシ密
度が小さく十分な帯電能力を得ることができない。その
ために、細線を設けたブラシが考案されている。しか
し、このブラシの細線に十分な長さが無い場合、やは
り、細線の届かない領域での帯電が不良になる。ブラシ
を形成する時に、その支持細線の束を固定する場合、そ
の密度には製造上限界が存在する。その可能な密度で支
持細線を固定しつつ、被帯電体と接する部分での面積が
大きくなるような工夫が成される必要がある。そのため
に、支持細線の密度と細線の長さとを適当な値にする必
要がある。また、従来の帯電ブラシではクーロン力に比
べ、繊維の径が大きく、硬いために、クーロン力によっ
てブラシ繊維を移動させることはできなかった。また、
従来のブラシ繊維はその繊維自体が被帯電体との押し圧
の応力を受けていた。つまり、ブラシ繊維は被帯電体に
押し付けられ、被帯電体からの摩擦力によって、自由に
動ける状態ではなかった。Further, the conventional charging brush has a small brush density and cannot obtain a sufficient charging ability. For this purpose, a brush provided with a thin wire has been devised. However, if the fine line of the brush does not have a sufficient length, charging in a region where the fine line does not reach is also poor. When the brush is formed, when the bundle of the supporting fine wires is fixed, there is a manufacturing limit in the density. It is necessary to take measures to increase the area of the portion in contact with the member to be charged while fixing the supporting fine wire at the possible density. Therefore, it is necessary to set the density of the supporting fine wires and the length of the fine wires to appropriate values. Further, in the conventional charging brush, since the fiber diameter is larger and harder than the Coulomb force, the brush fiber cannot be moved by the Coulomb force. Also,
Conventional brush fibers themselves have been subjected to the stress of the pressing pressure with the member to be charged. That is, the brush fibers were pressed against the member to be charged, and were not in a state where they could move freely due to frictional force from the member to be charged.
【0015】本発明では、被帯電体との押し圧による応
力は支持細線が担うことになるので、細線は被帯電体と
の摩擦力を受けることが無い。つまり、細線にかかる力
は、支持細線に固定されている力と自重であり、自重は
ほとんど無視できる。固定点以外は概ね自由な状態であ
る細線は、外力に対して、その細線が撓む時に起きる弾
性力とで成り立つ平衡状態に移動する。この平衡状態を
機能的に満足している必要がある。具体的には、クーロ
ン力によって細線が撓む場合、細線にかかる力に対し、
細線が十分に柔らかく、自由に移動できる必要がある。
その力に対する効力は細線の強度からくる弾性係数によ
って規定される。In the present invention, since the supporting thin line bears the stress due to the pressing pressure with the member to be charged, the thin line does not receive a frictional force with the member to be charged. That is, the force applied to the fine wire is the same as the force fixed to the supporting thin wire, and the own weight can be almost ignored. The thin line, which is generally free except at the fixed point, moves to an equilibrium state in which an external force and an elastic force generated when the thin line bends are satisfied. This equilibrium state must be satisfied functionally. Specifically, when the thin wire is deflected by Coulomb force,
The wires must be sufficiently soft and free to move.
The effect on the force is defined by the elastic modulus resulting from the strength of the fine wire.
【0016】さらに、被帯電体に直接接する細線には大
きな摩擦が起きる。このような摩擦がかかっている状態
では発熱など不具合が生じやすい。これに対する対処も
必要になる。また、細線には帯電により静電力がかか
る。また、摩擦による機械的なダメージも存在する。こ
のような外部影響に対する耐性が必要である。また、ブ
ラシ帯電器の支持細線は、押し圧のために絶えず、被帯
電体と接している。この構成によれば、図6に示すよう
な、電気的に抵抗からなる等価回路を描くことができ
る。この時に、もし支持細線の抵抗が細線のそれより小
さい場合、細線の方に十分な電流が流れなくなり、帯電
が不完全になる可能性が出てくる。例え、帯電ができた
としても、その帯電能力が低減してしまうことになる。
このような不具合が起きないように、支持細線と被帯電
体とのルートに流れる電流をできるだけ低減しなければ
ならない。Further, a large friction is generated in the fine wire directly in contact with the member to be charged. In a state where such friction is applied, problems such as heat generation are likely to occur. We need to deal with this. In addition, electrostatic force is applied to the thin wire by charging. There is also mechanical damage due to friction. Resistance to such external influences is required. Further, the supporting fine wire of the brush charger is constantly in contact with the member to be charged due to the pressing pressure. According to this configuration, it is possible to draw an equivalent circuit composed of electrical resistance as shown in FIG. At this time, if the resistance of the supporting fine wire is smaller than that of the fine wire, a sufficient current does not flow to the fine wire, and there is a possibility that charging is incomplete. Even if charging can be performed, the charging ability will be reduced.
In order to prevent such a problem from occurring, it is necessary to reduce the current flowing through the route between the supporting fine wire and the member to be charged as much as possible.
【0017】さらに、被帯電体は導電性の基体の上に数
十μmの感光膜を形成している。通常の画像形成では問
題にならないが、感光膜には小さな穴が存在することが
ある。この穴は、接触帯電器の場合、帯電器と導体基体
間に電圧を印加した場合にショートしてピンホールとな
り問題になる。ピンホールは、その部分に大電流が流れ
ることによる被帯電体の劣化の原因となる。また、その
他の接触領域に対する印加電圧が低減するなど問題があ
る。ピンホールが存在していても、そこに電圧が集中し
ないようにする必要がある。Further, the object to be charged has a photosensitive film of several tens μm formed on a conductive substrate. Although not a problem in normal image formation, small holes may be present in the photosensitive film. In the case of a contact charger, a short circuit occurs when a voltage is applied between the charger and the conductor base, and this hole becomes a pinhole, which is a problem. The pinhole causes deterioration of the member to be charged due to a large current flowing through the pinhole. In addition, there is a problem that the voltage applied to other contact areas is reduced. Even if a pinhole exists, it is necessary to prevent the voltage from being concentrated there.
【0018】従来の帯電ローラーに見られるように、帯
電器の電極部が被帯電体に直接接していても電荷注入が
起きる量は限られている。これは帯電ローラーと被帯電
体の微小ギャップ間で放電が起きていることによると言
われている。放電によって起きる電荷の授受は、電荷注
入のそれに比べて、遥かに早いことが予想される。ま
た、放電が起きる領域は、回転している帯電ローラーと
被帯電体が接触する直前だといわれている。そこには、
帯電ローラーと被帯電体には微小ギャップが存在し、そ
のギャップで放電が発生する。これによって、電荷注入
が起きる前に、放電による電荷の授受が起きてしまう。
放電した後、被帯電体上に十分な電位がのってしまって
いれば、それ以上電荷注入によって電荷を送り出す必要
が無くなってしまう。放電が起きることによってオゾ
ン、NOxの問題が起きることは先に述べた。また、こ
のような放電が起きてしまっては、本発明の目的である
電荷注入が満足に行われない。As seen in the conventional charging roller, the amount of charge injection is limited even when the electrode portion of the charger is in direct contact with the member to be charged. It is said that this is due to discharge occurring between the minute gap between the charging roller and the member to be charged. It is expected that the transfer of charges caused by discharge is much faster than that of charge injection. It is said that the region where the discharge occurs is immediately before the rotating charging roller and the member to be charged come into contact with each other. There,
A minute gap exists between the charging roller and the member to be charged, and discharge occurs in the gap. As a result, the transfer of charges by the discharge occurs before the charge injection occurs.
After the discharge, if a sufficient potential is applied on the member to be charged, there is no need to send out the charges by further charge injection. As described above, the problem of ozone and NOx is caused by the occurrence of discharge. Further, if such a discharge occurs, the charge injection, which is the object of the present invention, cannot be performed satisfactorily.
【0019】放電はパッシェンの法則で知られているよ
うに、適当なギャップと適当な電界が空気中に発生した
場合に起きる。このような条件は、帯電ブラシにおける
帯電プロセスでも満たされる場合がある。例えば、複数
本存在する帯電ブラシの先端も、その長さはミクロンオ
ーダーでは均一でない。つまり被帯電体と接しているブ
ラシ端もあれば、接していない先端も存在する。そのよ
うに被帯電体に接していないブラシ先端は、被帯電体と
数μmもギャップをあけて存在することとなる。このよ
うに、放電は通常の帯電ブラシでは起きる可能性があ
り、これを防止する手段が必要である。Discharge occurs when a suitable gap and a suitable electric field are generated in air, as is known by Paschen's law. Such a condition may be satisfied by the charging process in the charging brush. For example, the tips of a plurality of charged brushes are not uniform in length on the order of microns. That is, some brush ends are in contact with the member to be charged, and some are not. The tip of the brush not in contact with the member to be charged is present with a gap of several μm from the member to be charged. As described above, discharge may occur in a normal charging brush, and a means for preventing the discharge is required.
【0020】帯電ブラシの細線部分の材料としては、 ナノオーダーの細さ、 導電性、 耐摩擦性(機械的強度)、 可撓性、 化学的安定性、 コスト、 潤滑性 などの条件を満たしている必要がある。このような条件
を満たしている材料を見出すことが、本発明の大きな課
題である。The material of the fine wire portion of the charging brush must satisfy conditions such as nano-order fineness, conductivity, friction resistance (mechanical strength), flexibility, chemical stability, cost, and lubricity. Need to be. It is a major object of the present invention to find a material satisfying such conditions.
【0021】以上のような観点から、本発明は、オゾン
やNOxの問題が無い電荷注入方式を採用し、かつ従来
の帯電ブラシにおける問題を解決することを課題とす
る。また、帯電ブラシの摩耗をできるだけ少なくし、機
械寿命を向上させることを課題とする。さらに、細線の
密度(ブラシの植毛密度)を上げるだけでなく、細線と
被帯電体との接触面積を広くして効率の良い帯電を可能
にする構成を提供し、帯電能力の向上を実現し、さらに
ピンホールや放電に関する問題を解決できる構成を提供
することを課題とするものである。In view of the above, it is an object of the present invention to employ a charge injection method free from problems of ozone and NOx and to solve the problems of the conventional charging brush. Another object of the present invention is to minimize the wear of the charging brush and improve the mechanical life. Furthermore, the present invention not only increases the density of the fine wires (brush implantation density), but also increases the contact area between the fine wires and the object to be charged, thereby providing a configuration that enables efficient charging, thereby improving the charging ability. It is another object of the present invention to provide a configuration capable of solving the problems relating to pinholes and discharge.
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、被帯電体表面と接触し、この被帯電体と
帯電器の間に電圧を印加することによって、この被帯電
体に所定の表面電位を与える機能を持ち、前記被帯電体
に接する帯電器の表面がブラシ状であり、かつこのブラ
シ先端を構成する線の半径が複数種類存在するブラシ帯
電器において、太い方の線(以下、支持細線と呼ぶ)が
帯電器にかけられている応力を吸収し、適当な弾性を持
って前記ブラシと前記被帯電器との距離を一定にするよ
うに撓む機能を持っており、かつ、細い方の線(以下、
細線と呼ぶ)が帯電に寄与するように、それぞれの線の
半径で前記線の機能を分離したことを特徴とする。これ
により、応力を担う支持細線と電荷を注入する細線と
に、線の機能を分離し、オゾンやNOxの発生のない電
荷注入方式を採用して、帯電ブラシの摩耗をできるだけ
少なくし、細線と被帯電体との接触面積を広くして効率
の良い帯電を可能にする帯電器を実現することができ
る。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for applying a voltage to a surface of a member to be charged by applying a voltage between the member and the charger. In a brush charger having a function of giving a predetermined surface potential, the surface of the charger in contact with the object to be charged is in a brush shape, and a plurality of types of radii of the line constituting the brush tip are present, the thicker line is used. (Hereinafter, referred to as support fine wires) absorbs the stress applied to the charger, and has a function of bending with appropriate elasticity so as to keep the distance between the brush and the charged device constant. And the thinner line (hereafter,
The function of each line is separated by the radius of each line so that the thin line contributes to charging. As a result, the function of the wire is separated into the support wire that carries the stress and the wire that injects the charge, and the charge injection method that does not generate ozone or NOx is adopted. It is possible to realize a charger capable of increasing the contact area with the member to be charged and enabling efficient charging.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる帯電器を添
付図面を参照にして詳細に説明する。初めに本発明の基
本構成と、その要素部分について説明する。この基本構
成要素は、本発明の全ての実施の形態について共通に用
いられているものである。その後に各々の基本構成要素
の製造方法及び、各々を接合する方法について記述す
る。最後に本発明の実施例について述べる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a charger according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, the basic configuration of the present invention and its component parts will be described. This basic component is commonly used in all embodiments of the present invention. After that, a method of manufacturing each basic component and a method of joining each will be described. Finally, an embodiment of the present invention will be described.
【0024】1.発明の構成 本発明の帯電器の基本構成の全体像を図1及び図2に示
す。帯電器は基体111と、これに固定された支持細線
112と、この支持細線112に固定化されている細線
113とからなる。符号114は、支持細線112を基
体111に固定するための固定層である。それぞれの部
分について順に説明する。1. Configuration of the Invention FIGS. 1 and 2 show an overall image of the basic configuration of the charger of the present invention. The charger includes a base 111, a support fine wire 112 fixed to the base 111, and a fine wire 113 fixed to the support fine wire 112. Reference numeral 114 denotes a fixing layer for fixing the supporting fine wire 112 to the base 111. Each part will be described in turn.
【0025】(1)基体 基体111の機能は、導電性で電流を流し、かつ支持細
線112を均一に強硬に固定することである。また、基
体111と被帯電体の間には、ある一定の圧力がかけら
れ、これによって、支持細線112は被帯電体に接触し
ている部分において、その弾性を持って曲がり、規定の
押し圧になるようになっている。この圧力も、被帯電体
の長手方向に均一になるようにする必要がある。基体1
11は長手方向の末端2点で支持されていることから、
その支持されている点とそこから離れた位置での押し圧
が大きく変わらないように、基体111自体の機械強度
がある程度必要となる。(1) Substrate The function of the substrate 111 is to conduct a current with conductivity and to firmly and firmly fix the thin support wires 112. Further, a certain pressure is applied between the base 111 and the member to be charged, whereby the supporting thin wire 112 bends with its elasticity at a portion in contact with the member to be charged, and a predetermined pressing pressure is applied. It is supposed to be. This pressure also needs to be uniform in the longitudinal direction of the member to be charged. Base 1
Since 11 is supported at the two end points in the longitudinal direction,
The mechanical strength of the base 111 itself is required to some extent so that the pressing force at the supported point and at a position distant therefrom does not change significantly.
【0026】基体111には導電性および強度が必要な
ことから、基体(本体)を樹脂で構成して機械強度を確
保するとともに、固定層114に導電性を付与する構成
として、基体(本体)と固定層114とで機能分離した
構造とした。樹脂を選んだ理由は適当な強度が得られ、
かつ軽量・廉価であり、複写機の筐体にも使われ、リサ
イクルの点などからメリットがあると判断されたためで
ある。そのような観点から樹脂の材料は、PC、ABS
などリサイクルしやすいような、複写機の筐体などと同
様の材料が好ましい。また、その必要な強度および軽量
化から、その形状に工夫が必要である。ただし、このよ
うな樹脂に限ることなく、機械強度や、コストの面から
SUS、鉄、その他の金属、合金、樹脂などとの複合材
料など、基体材料としては様々なものを利用することが
できる。Since the base 111 needs conductivity and strength, the base (main body) is made of resin to secure mechanical strength, and the base (main body) is configured to impart conductivity to the fixing layer 114. And the fixed layer 114 have a function-separated structure. The reason for choosing resin is that it has the appropriate strength,
It is also lightweight and inexpensive, is used in the housing of copiers, and is judged to be advantageous in terms of recycling. From such a viewpoint, the material of the resin is PC, ABS
For example, the same material as that of the copier housing or the like, which is easy to recycle, is preferable. Also, due to the required strength and weight reduction, it is necessary to devise its shape. However, not limited to such a resin, various materials can be used as a base material such as SUS, iron, a composite material with other metals, alloys, resins, and the like in terms of mechanical strength and cost. .
【0027】この樹脂基体の下側(被帯電体側)には導
電性があり、かつ支持細線を固定する固定層114を形
成する。樹脂基体との密着性が必要であるため、樹脂基
体の接着表面を適当に荒らした。固定層114の長手方
向末端からオーミックコンタクトをとり、配線を繋ぐ。
配線は固定層114の両端からとり、できるだけ固定層
による電圧低下の影響が帯電状態に表れないように工夫
した。配線によって、被帯電体と固定層との間に電圧が
印加できる。固定層の材料は、その製造方法からくる制
約で決められるところが大きい。支持細線112との接
触がオーミックであり、この部分の接触抵抗をできるだ
け下げられようにする。そのため、今回は支持細線11
2にも用いられている、導電性樹脂を塗布した。ただ
し、この固定層には導電性があり、支持細線112を固
定することができれば、Al、Cu、Au、Inなどの
低融点金属、その他の導電性樹脂なども利用することが
できる。On the lower side of this resin base (on the side to be charged), a fixing layer 114 which is conductive and fixes the supporting fine wires is formed. Since adhesion to the resin substrate is required, the adhesion surface of the resin substrate was appropriately roughened. An ohmic contact is made from the longitudinal end of the fixed layer 114 to connect the wiring.
The wiring is taken from both ends of the fixed layer 114, and is devised so that the effect of the voltage drop due to the fixed layer does not appear in the charged state as much as possible. A voltage can be applied between the member to be charged and the fixed layer by the wiring. The material of the fixed layer is largely determined by the constraints of the manufacturing method. The contact with the supporting wire 112 is ohmic, and the contact resistance at this portion is reduced as much as possible. Therefore, this time the support fine wire 11
A conductive resin, which was also used for No. 2, was applied. However, as long as the fixing layer has conductivity and can fix the supporting fine wire 112, a low melting point metal such as Al, Cu, Au, or In, and other conductive resins can be used.
【0028】(2)支持細線 支持細線112は基体111に固定され、また、先端に
細線113を固定し、かつ基体111と被帯電体との間
にかかる応力を、その弾性によって支持しなければなら
ない。支持細線112が機能している状態を図5にイメ
ージとして示す。支持細線112は応力によって適当に
撓む必要がある。これによって、被帯電体と細線113
との距離ができるだけ短かくなるように調節することが
できる。この場合、支持細線112は被帯電体に一部で
接し、その応力を支持していればよく、支持細線112
が被帯電体と積極的に大きな面積で接している必要はな
い。接触面積が大きくなれば、それだけ接触抵抗を低減
でき、帯電能力が向上することになるが、この機能は後
に述べる細線113が担うことになるので、その必要は
ない。(2) Support Thin Wire The support thin wire 112 is fixed to the base 111, and the thin wire 113 is fixed at the tip, and the stress applied between the base 111 and the member to be charged must be supported by its elasticity. No. FIG. 5 shows an image of a state in which the support fine lines 112 are functioning. The support wire 112 must be appropriately bent by stress. Thereby, the object to be charged and the thin wire 113
Can be adjusted to be as short as possible. In this case, the support fine wire 112 only needs to partially contact the member to be charged and support the stress.
Need not actively contact the object to be charged with a large area. As the contact area increases, the contact resistance can be reduced and the charging ability can be improved. However, this function is performed by the thin wire 113 described later, so that it is not necessary.
【0029】細線113は十分な長さがないため、でき
るだけ、細線113と被帯電体との距離は短い方がよ
い。そのためには、先に示した図5のように、支持細線
112は撓んでいることが必要である。支持細線112
が上記のように撓むためには、押し圧と支持細線112
の植毛密度および支持細線112の強度(弾性力)を最
適化する必要がある。支持細線112の弾性はその長
さ、細さ、材質など決められる。今回は支持細線112
の材料にナイロンを用いた。この他にも繊維形状にし易
いものであれば、PET、PES、弾性のあるエポキシ
樹脂、ポリビニルアルコール、塩化ビニル系、などが適
当だと考えられる。また、このような材質に限らずと
も、本発明の帯電器は形成することができる。Since the fine line 113 does not have a sufficient length, the distance between the fine line 113 and the member to be charged should be as short as possible. For this purpose, the supporting thin wire 112 needs to be bent as shown in FIG. 5 described above. Support wire 112
In order to bend as described above, the pressing force and the supporting wire 112 are required.
It is necessary to optimize the flocking density and the strength (elastic force) of the support fine wire 112. The elasticity of the support wire 112 is determined by its length, thickness, material, and the like. This time support wire 112
Was made of nylon. In addition, PET, PES, elastic epoxy resin, polyvinyl alcohol, vinyl chloride, and the like are considered to be suitable as long as they are easily formed into a fiber shape. Further, the charger of the present invention can be formed without being limited to such materials.
【0030】支持細線112は導電性をもち、かつ固定
層および細線との間に大きな接触抵抗を持たないように
工夫する必要がある。このため、支持細線112の材料
としては導電性のナイロン樹脂を用いた。樹脂に導電性
を持たせる方法として、カーボンブラックや金属粒子を
分散させる方法がある。今回は高分子のネットワークに
TCNQとTTFなどの不純物をいれる方法を取った。
これらの方法の方が、より微細に均一に導電性を得るこ
とができる。カーボンブラックや金属粒子による方法で
は、導電性微粒子の分散の不均一性や、少なくともその
粒子以下の均一性を得ることができない。これによっ
て、固定化した細線のなかで、この導電性粒子からの距
離如何によっては、基体111との導電性が得られない
ものが出てくる。画像での帯電では、ミクロン以下のオ
ーダーは無視できるが、本発明の細線113には1桁か
ら2桁近く細いものをも考えているので、このオーダー
での不均一性は、十分に考慮しなければならない。It is necessary to devise the supporting thin wire 112 so as to have conductivity and not to have a large contact resistance between the fixed layer and the thin wire. For this reason, a conductive nylon resin was used as the material of the support fine wire 112. As a method of imparting conductivity to a resin, there is a method of dispersing carbon black or metal particles. This time, we took a method of adding impurities such as TCNQ and TTF to the polymer network.
These methods can obtain conductivity more finely and uniformly. In the method using carbon black or metal particles, it is not possible to obtain non-uniform dispersion of the conductive fine particles or at least uniformity of the particles or less. As a result, some of the immobilized fine wires may not have conductivity with the base 111 depending on the distance from the conductive particles. In image charging, the order of submicron or less can be neglected. However, the thin line 113 of the present invention may be thinner by one to two orders of magnitude. Therefore, non-uniformity in this order should be sufficiently considered. There must be.
【0031】支持細線112の抵抗値は、被帯電体の抵
抗値に比べて大きいことが望まれる。これは被帯電体の
ピンホール対策として必要なものであり、これによっ
て、被帯電体のピンホールに細線113が接触しても、
そこへの電荷集中を避けることができる。帯電器の抵抗
値は支持細線112でコントロールされていた方が、ピ
ンホールに接した時に起きる電圧低下の領域が小さくす
む。図8の帯電器と感光体(被帯電体)との等価回路に
示すように、ピンホールとしたところの抵抗が無くな
り、この部分をショートした状態の等価回路で書くこと
ができる。It is desirable that the resistance value of the supporting thin wire 112 is larger than the resistance value of the member to be charged. This is necessary as a measure against pinholes of the member to be charged, so that even if the fine wire 113 contacts the pinhole of the member to be charged,
Charge concentration there can be avoided. When the resistance value of the charger is controlled by the thin support wire 112, the area of voltage drop that occurs when the charger comes into contact with the pinhole can be reduced. As shown in the equivalent circuit of the charging device and the photosensitive member (charged member) in FIG. 8, the resistance at the pinhole is eliminated, and writing can be performed by an equivalent circuit with this portion short-circuited.
【0032】例えば帯電器の根元でコントロールしてい
る場合は、1部がショートすることで、帯電器全体での
電圧降下を引き起こす。それに対し、支持細線112で
抵抗をコントロールしている場合は、そのショートして
いる細線113を支持している支持細線112以外は影
響を受けない。つまり、図8で支持細線112のそれぞ
れの抵抗値をR1〜R4とすると、R1〜R4が十分大
きい場合には、ピンホールができても、抵抗R1からR
4の値に変化が無く、電圧を正常に印加することができ
る。これによって抵抗R1部分以外の領域に影響は至ら
ない。つまり、ピンホールの影響は、ピンホールの個所
に当たる支持細線112の部分のみの抵抗値に多少の変
化を与えるのみで、大きな問題とならない。細線113
での抵抗コントロールも可能ではあるが、現実問題とし
てこの方法には困難である。For example, when control is performed at the base of the charger, a short circuit in one part causes a voltage drop in the entire charger. On the other hand, when the resistance is controlled by the supporting thin line 112, other than the supporting thin line 112 supporting the short-circuited thin line 113 is not affected. That is, assuming that the respective resistance values of the support fine wires 112 are R1 to R4 in FIG. 8, if R1 to R4 are sufficiently large, even if a pinhole is formed, the resistances R1 to R4
There is no change in the value of 4 and the voltage can be applied normally. This does not affect areas other than the resistor R1. In other words, the effect of the pinhole does not cause a serious problem, since it only slightly changes the resistance value of the portion of the support wire 112 corresponding to the pinhole. Fine line 113
Although it is possible to control the resistance in this way, this method is difficult as a practical matter.
【0033】細線113と被帯電体との接触抵抗は、両
者の材質によってコントロールすることができる。接触
する材質がどのようなものなのかによっても、その値は
大きく異なる。実際の問題として、その接触抵抗を理論
的にコントロールすることは難しいが、支持細線112
と細線113とを用いた今回のものと被帯電体との間に
は、適当な接触抵抗が得られている。接触抵抗を測定す
る方法は実際に実験的に行われ、以下にその方法を説明
する。今回は面積の項を無視できるように、評価チップ
を同じ形状・寸法にした。今回は1cm角のチップを作
り、黄銅で作られた基体111にそれぞれの材質の厚さ
を規定して形成する。また、同時にこの材質のバルク抵
抗を4端子抵抗測定で算出しておく。このように作られ
た評価チップを用いて、実際に被帯電体もしくはそれを
模したPETフィルム上に帯電させる。この時の帯電ス
ピードを測定する。この帯電スピードは以下に示す式で
決められる。The contact resistance between the thin wire 113 and the member to be charged can be controlled by the material of both. The value greatly differs depending on what kind of material is in contact. As a practical matter, it is difficult to theoretically control the contact resistance.
A suitable contact resistance is obtained between the current object using the thin wire 113 and the object to be charged. The method of measuring the contact resistance is actually experimentally performed, and the method will be described below. This time, the evaluation chip has the same shape and dimensions so that the term of the area can be ignored. This time, a chip of 1 cm square is made, and the thickness of each material is defined on the base 111 made of brass. At the same time, the bulk resistance of this material is calculated by four-terminal resistance measurement. Using the thus-prepared evaluation chip, the object to be charged or a PET film simulating the object is actually charged. The charging speed at this time is measured. This charging speed is determined by the following equation.
【0034】Vs(t)=Va×[1−exp{−t/
(Rc+Rbb)C}] ただし、Rcは接触抵抗値、Rbbは帯電器の抵抗値、
Cは被帯電体の容量である。このように評価することに
よって、接触抵抗の大きさを評価することができる。こ
のような評価方法で、細線113の接触抵抗Rsに比
べ、遥かに高い支持細線112の接触抵抗Rbを作り込
んだ。この支持細線112にドープしたTCNQとTT
Fの量を変化させることで、接触抵抗をコントロールす
ることができる。このようにして、Rb>Rsなる条件
を作成した。支持細線112の形状は、帯電器の帯電能
力を考えると、細線113をできるだけ細くし、かつ高
密度に設けるという観点から定まる。これにより帯電器
と被帯電体との問に発生する接触抵抗が低減できる。細
線113をより細くし、かつ高密度にするためには、支
持細線112にも要求されるスペックがある。Vs (t) = Va × [1-exp {−t /
(Rc + Rbb) C}] where Rc is the contact resistance value, Rbb is the resistance value of the charger,
C is the capacity of the member to be charged. By performing the evaluation in this manner, the magnitude of the contact resistance can be evaluated. By such an evaluation method, the contact resistance Rb of the supporting fine wire 112 was made much higher than the contact resistance Rs of the fine wire 113. TCNQ and TT doped in the supporting wire 112
By changing the amount of F, the contact resistance can be controlled. Thus, the condition of Rb> Rs was created. The shape of the support fine wire 112 is determined from the viewpoint of making the fine wire 113 as thin as possible and providing it at high density in consideration of the charging ability of the charger. Thereby, the contact resistance generated between the charger and the member to be charged can be reduced. In order to make the thin wires 113 thinner and to have a higher density, the supporting thin wires 112 also have specifications required.
【0035】その1つは、より細いことである。支持細
線112が接触する部分は、被帯電体と支持細線112
の間に細線113が挟まれる部分が多いため、電荷授受
に与かる部分にはなるが、細線113の自由移動が阻害
されている領域となる。細線113の自由移動は本発明
での接触抵抗低減には重要な機能であり、これが阻害さ
れいる領域はできるだけ狭いことが望まれる。このよう
な理由から支持細線112はできるだけ細く、支持細線
112と被帯電体が接触している領域を小さくするよう
に設計する必要がある。支持細線112に要求されるス
ペックの2つ目として、高密度化がある。細線113が
十分に被帯電体と接するためには、以下のような条件を
満たさなければならない。One of them is that it is thinner. The portion where the support fine wire 112 is in contact is the charged object and the support fine wire 112.
Since there are many portions between which the thin line 113 is sandwiched, the portion is involved in charge transfer, but is a region where free movement of the thin line 113 is hindered. The free movement of the thin wire 113 is an important function for reducing the contact resistance in the present invention, and it is desired that the area where this is hindered is as small as possible. For such a reason, the support fine wire 112 is required to be designed to be as thin as possible, and to reduce the area where the support fine wire 112 is in contact with the member to be charged. The second of the specifications required for the supporting thin wire 112 is to increase the density. In order for the thin wire 113 to sufficiently contact the member to be charged, the following conditions must be satisfied.
【0036】[0036]
【数3】 (Equation 3)
【0037】ただし、S(本/mm2 )は支持細線11
2の密度、R0 は支持細線112の半径、Lは細線11
3の長さである。Here, S (book / mm 2 ) is the thickness of the supporting fine wire 11.
2, R 0 is the radius of the support fine wire 112, L is the fine wire 11
3 length.
【0038】この条件を満たすためには、支持細線11
2の密度Sを高くするか、または細線113の長さLを
長くする必要がある。しかし、細線113を長くする
と、細線113にかかる応力により、細線113の寿命
は短くなる。そのため、できれば支持細線112の密度
Sを上げることが望まれる。以上のように、支持細線1
12の細線径はできる限り細いものが望まれ、かつ高密
度が望まれる。この2つのスペックをできる限り満足
し、製造が可能なものが現実的に作製できる帯電器とな
る。製造方法としては、より低コストになるように、簡
便な方法が望まれる。この2つのスペックのトレードオ
フで決められ、適当な形状になるものを設計しなければ
ならない。In order to satisfy this condition, the supporting fine wire 11 is required.
2 or the length L of the thin wire 113 needs to be increased. However, when the thin wire 113 is lengthened, the life of the thin wire 113 is shortened by the stress applied to the thin wire 113. Therefore, it is desirable to increase the density S of the support fine wires 112 if possible. As described above, the supporting fine wire 1
It is desirable that the fine wire diameter of 12 is as thin as possible and that high density is desired. A charger that satisfies these two specifications as much as possible and can be manufactured is a charger that can be actually manufactured. As a manufacturing method, a simple method is desired so as to lower the cost. It is determined by a trade-off between these two specifications, and an object having an appropriate shape must be designed.
【0039】(3)細線 細線113は、基体111に固定されている支持細線1
12の表面もしくはその内部によって強固に固定されて
いる極細い線を指している。この細線113は帯電を施
す時に、直接被帯電体に触れ、もしくは空中を介して、
被帯電体に電荷の授受を行う。主な電荷の授受は直接接
することで起きていると考えている。この場合、できる
限り多くの面で細線113と被帯電体とが接することが
望まれる。これによって、効率よく電荷を被帯電体に送
り出すことができる。また、細線113は被帯電体に直
接触れることから、できるだけ摩擦の少ない材質が望ま
れる。通常、接触帯電器の場合、被帯電体より柔らかい
材質で表面を加工し、できるだけ被帯電体を傷つけない
ように工夫されている。実機に良く使われるている有機
系の被帯電体は、特に表面が柔らかく、このような配慮
は重要である。特に近年、高精細化を実現する感光体体
層の薄膜化が進んでいる。現在は数十μm程度の膜厚で
あるが、今後、数μm程度になるのは必至である。ま
た、現在のクリーニングブレードによって削れる厚さ
が、やはり数μmといわれ、今後このような機能をも変
える必要がある。また、市場では感光体の高寿命化が要
求されており、この帯電器による感光体へのダメージを
低減する機能への要求は高くなっている。(3) Thin Wire The thin wire 113 is a thin support wire 1 fixed to the base 111.
12 refers to a very thin line that is firmly fixed by the surface or inside. The thin line 113 directly touches the member to be charged when charging, or through the air,
Transfer of electric charges to and from the charged object is performed. We believe that the transfer of the main charge occurs by direct contact. In this case, it is desired that the thin wire 113 and the member to be charged come into contact with each other on as many surfaces as possible. As a result, charges can be efficiently sent to the member to be charged. Further, since the thin wire 113 directly touches the member to be charged, a material having as little friction as possible is desired. Normally, in the case of a contact charger, the surface is processed with a material softer than the member to be charged so that the member to be charged is not damaged as much as possible. The surface of an organic charging member often used in an actual machine is particularly soft, and such consideration is important. In particular, in recent years, the thickness of the photoconductor layer for realizing high definition has been reduced. At present, the film thickness is about several tens of μm, but it is inevitable that it will be about several μm in the future. Further, the thickness that can be removed by the current cleaning blade is also said to be several μm, and it is necessary to change such a function in the future. In the market, there is a demand for a longer life of the photoconductor, and there is an increasing demand for a function of reducing damage to the photoconductor by the charger.
【0040】このように感光体にダメージを与えないよ
うに、帯電器側に潤滑性を持たせる必要がある。通常の
潤滑剤はオイルなどの液体状のものが多く、感光体にお
いてもシリコーンオイルなどを利用した定着プロセスな
どは有名である。本プロセスでも、帯電器と感光体間に
オイルなどの液体状のものを利用することは不可能では
ない。しかし、そのオイルが感光体側に残ることによっ
て起きる、画像流れ、帯電不良、露光不良、転写不良な
どの問題が考えられる。そこで、本発明では帯電器側に
固体潤滑性を持たせることとした。この固定潤滑剤とし
ては、グラファイトやMoS2 、テフロン(登録商標)
などで見られる層状の効果でも構わない。層状の潤滑性
のメカニズムは全てが明らかになったとは言い難いが、
このような層状の効果によるものでも、感光体に対する
悪影響はない。In order to prevent the photosensitive member from being damaged as described above, it is necessary to provide the charging device with lubricity. Many ordinary lubricants are in the form of a liquid such as oil, and a fixing process using a silicone oil or the like for a photoreceptor is well known. In this process, it is not impossible to use a liquid material such as oil between the charger and the photoconductor. However, problems such as image deletion, charging failure, exposure failure, and transfer failure, which are caused by the oil remaining on the photoconductor side, are considered. Thus, in the present invention, the charging device is provided with solid lubrication. Examples of the fixed lubricant include graphite, MoS 2 , and Teflon (registered trademark).
A layered effect such as that shown in FIG. It is hard to say that the mechanism of the layered lubricity has been completely clarified,
Even with such a layered effect, there is no adverse effect on the photoreceptor.
【0041】細線113も被帯電体に直接触れることか
ら、その材質として潤滑性を有したものが望まれる。カ
ーボンナノチューブはグラファイトと同様に潤滑性を有
することが期待される。先の報告では、理論計算ではあ
るが、ナノオーダーで発生する現象によって、転がり摩
擦より、滑り摩擦のほうが小さいという報告もある。当
帯電器に用いる固体潤滑剤の場合、転がり現象を用いる
訳にはいかない。つまり、滑り摩擦が起きることは避け
ることができないが、このように、細線113をより細
くすることで、このような潤滑性を増強できる可能性を
示している。つまり、細線113を細くすることは接触
面積を稼ぐだけではなく、摩擦係数を下げることが可能
であることをも示している。Since the thin wire 113 also directly contacts the member to be charged, a material having lubricity is desired as the material. Carbon nanotubes are expected to have lubricity like graphite. In the previous report, although it is theoretical calculation, there is also a report that sliding friction is smaller than rolling friction due to a phenomenon that occurs on the nano order. In the case of the solid lubricant used in this charger, the rolling phenomenon cannot be used. In other words, it is unavoidable that sliding friction occurs, but it is possible to enhance such lubricity by making the thin line 113 thinner. In other words, it shows that making the thin line 113 thinner not only increases the contact area but also lowers the friction coefficient.
【0042】細線113には、帯電する時に電荷を流す
ための導電性が必要である。細線113の抵抗値は、被
帯電体、支持細線112などの抵抗から決定され、設計
される。帯電器トータルの抵抗値は先に示した式にも現
れているが、より小さい方が帯電能力の向上からは望ま
れる。また、ピンホールに対する対策として、帯電器側
の抵抗値を上げる必要がある。これは先に述べたよう
に、感光体に近い側、細線でのコントロールがより望ま
しい。今回は、このコントロールは支持細線112によ
って行い、細線113に対してはできるだけ抵抗を小さ
くするように設計した。The thin wire 113 needs to have conductivity for flowing a charge when charged. The resistance value of the thin wire 113 is determined and designed based on the resistance of the member to be charged and the support thin wire 112. Although the total resistance value of the charger also appears in the above equation, a smaller value is desired from the viewpoint of improving the charging ability. Also, as a measure against pinholes, it is necessary to increase the resistance value on the charger side. As described above, it is more desirable to control the side closer to the photoreceptor with a thin line. In this case, this control is performed by the support thin wire 112, and the resistance of the thin wire 113 is designed to be as small as possible.
【0043】また、接触抵抗はできるだけ低いものが望
まれる。接触抵抗は先に述べたように材料に大きく依存
する。また、同じ素材であっても、最表面状態が変わる
と変化することは予想される。最表面というと、オーダ
ー的には数nm程度でも大きく変わることは良く知られ
ている。例えば、抵抗値が低く、廉価なAlなどの金属
では、通常、最表面には金属酸化物ができ、このような
金属酸化物が接触抵抗に関与することはよく知られてい
る。実験的に抵抗値の非常に低いAl製の帯電ローラを
試してみたことがあるが、この時には帯電能力が非常に
悪かった。やはり表面の酸化物による接触抵抗が起因し
ていると思われる。不活性なAuやPtなどの金属は、
酸化物を作りにくいので、本発明の細線113には適し
ていると思われる。つまり、導電性があっても、できる
限り化学的に安定で酸化物などを作りにくい材料が望ま
れる。It is desirable that the contact resistance is as low as possible. The contact resistance largely depends on the material as described above. Further, even if the same material is used, it is expected that the material will change when the outermost surface state changes. It is well known that the outermost surface greatly changes even on the order of several nm. For example, it is well known that metal such as Al, which has a low resistance value and is inexpensive, usually forms a metal oxide on the outermost surface, and such a metal oxide contributes to contact resistance. I have experimentally tried an Al charging roller having a very low resistance value, but at this time the charging ability was very poor. It seems that the contact resistance due to the oxide on the surface is also caused. Inactive metals such as Au and Pt
Since it is difficult to form an oxide, it seems to be suitable for the thin wire 113 of the present invention. In other words, a material that is electrically stable as much as possible and that does not easily form an oxide or the like is desired even if it has conductivity.
【0044】細線113には非常に高い強度が必要であ
る。特に、この性質は、寿命を向上させるために重要で
ある。細線113にかかる応力は、支持細線112によ
って、基体111と被帯電体への押し圧からくるもの
は、概ね取り除くことができている。それ以外には、被
帯電体との間に生成されるクーロン力によるものが大き
い。これによって、この細線113は大きく撓んで移動
するわけだが、その際にかかる応力は大きい。この応力
は、帯電する時には、絶えずかかることになるから、そ
のような応力に耐えうる強度が必要がある。このような
撓むなどの応力が常に均一に細線113にかかり、一つ
の箇所に応力が集中にないように、細線113は均一の
物質から構成されていることが望まれる。極論をいえ
ば、均一な完全結晶のように、格子が欠陥なく並んでい
ることが望まれる。その意味でも、無機物の高純度の高
結晶性を持ったものなどは適しているかもしれない。そ
れとは相反して、適当な弾性または復元力を有し、応力
をいなせるような構造物でも構わない。例えばゴム性の
大きな弾性を持ったものであれば、応力をいなすことが
できる。これは、本発明の帯電器の構造によるものであ
るが、クーロン力も絶えずかかっているわけではなく、
一度、被帯電体に細線113が接してしまい、電荷の授
受が行われれば、その後は力がかからなくなり、細線1
13内部にある応力は緩和される。The thin wire 113 needs very high strength. In particular, this property is important for improving the life. The stress applied to the thin wire 113 is almost completely removed by the support thin wire 112 due to the pressing force applied to the base 111 and the member to be charged. Other than that, it is largely due to Coulomb force generated between the member to be charged. As a result, the thin wire 113 is largely bent and moved, but the stress applied at that time is large. Since this stress is constantly applied when it is charged, it is necessary to have a strength that can withstand such stress. It is desirable that the thin wire 113 be made of a uniform material so that such a stress as bending is always uniformly applied to the thin wire 113 and the stress is not concentrated at one location. Speaking of extremes, it is desired that the lattices be arranged without defects, as in a uniform perfect crystal. In this sense, an inorganic substance having high purity and high crystallinity may be suitable. On the contrary, a structure having appropriate elasticity or restoring force and capable of eliminating stress may be used. For example, a material having a large elasticity such as rubber can relieve stress. This is due to the structure of the charger of the present invention, but the Coulomb force is not constantly applied.
Once the thin wire 113 comes into contact with the member to be charged and the charge is transferred, no force is applied thereafter, and the thin wire 1
The stress inside 13 is relieved.
【0045】寿命を短くする要素として、被帯電体との
摩擦によるものがある。基本的に細線113は被帯電体
に密着し、クーロン力などにより被帯電体に押し付けら
れる。この時、固定潤滑作用を持たせていることによ
り、摩擦をできる限り低減している。また、クーロン力
がかかる時間は長い時間ではなく、電荷の授受が終了す
れば、その引き付ける力がなくなる。これによって、被
帯電体の回転による、振動もしくは衝撃によって、すぐ
さま被帯電体から細線113は引き離されることにな
る。細いほうが良いことを先に述べたが、この細さへの
要求と強度に対する要求とはトレードオフの関係になる
のかもしれない。この関係においても十分な細さと強度
を兼ね備えた材料を探し出すことが非常に重要である。As an element for shortening the life, there is a factor due to friction with the member to be charged. Basically, the thin wire 113 is in close contact with the member to be charged, and is pressed against the member to be charged by Coulomb force or the like. At this time, by providing a fixed lubricating action, friction is reduced as much as possible. In addition, the time that the Coulomb force is applied is not a long time, and when the transfer of the electric charge is completed, the attractive force is lost. As a result, the thin wire 113 is immediately separated from the charged body by vibration or impact due to rotation of the charged body. As mentioned earlier, thinner is better, but there may be a trade-off between the demand for this fineness and the demand for strength. In this connection, it is very important to search for a material having both sufficient thinness and strength.
【0046】さらに、磁気力で連結した100μmレベ
ルの鉄粒子などを媒体に帯電する方法がある。一般に帯
電磁気ブラシと呼ばれ、多くの研究が成されている。こ
の場合、鉄粒子は磁気力で連結されているが、感光体側
はフリーになっている。この状態で帯電を行うと、その
自由になっている端はクーロン力によって大きく移動す
ることになる。この移動は帯電していない個所にクーロ
ン力によって引き付けられ、そこで接触帯電を施す。ま
た、その後、帯電が完了するとまた次の領域に移動す
る。これは高効率帯電機構として非常に魅力的な機構で
ある。本発明の実施の形態では、この機構を従来の帯電
ブラシに付加したところが従来とは異なっている。Further, there is a method of charging a medium with 100 μm level iron particles or the like connected by magnetic force. Generally referred to as a charged magnetic brush, many studies have been made. In this case, the iron particles are connected by magnetic force, but the photoconductor side is free. When charging is performed in this state, the free end largely moves due to Coulomb force. This movement is attracted by the Coulomb force to an uncharged point, where a contact charge is applied. After that, when the charging is completed, it moves to the next area again. This is a very attractive mechanism as a high efficiency charging mechanism. The embodiment of the present invention is different from the conventional one in that this mechanism is added to a conventional charging brush.
【0047】このような現象を実現するために、細線1
13には適当な弾性が必要である。細線113の弾性
は、クーロン力によって決められる。ここで細線113
に必要な弾性力を以下のようなモデルの下で考えた。細
線113と感光体は図9に示したように、ある距離xを
置いてほぼ平行に位置している。これは支持細線113
に弾性を持たせ図9に示したように感光体にほぼ平行に
なることが可能なことから、xの長さは支持細線112
の半径R0 に等しくしている。この細線113と感光体
との間には帯電させるべく、印加電圧V1がかけられ
る。この印加電圧によって生成される電界は、その細線
113からの距離、および電圧から以下の式でかける。To realize such a phenomenon, a thin line 1
13 needs appropriate elasticity. The elasticity of the thin wire 113 is determined by the Coulomb force. Here the thin line 113
The necessary elastic force was considered under the following model. As shown in FIG. 9, the thin line 113 and the photoconductor are located substantially in parallel at a certain distance x. This is the support wire 113
Has elasticity so that it can be substantially parallel to the photosensitive member as shown in FIG.
Is equal to the radius R 0 of An applied voltage V1 is applied between the fine line 113 and the photoconductor to charge the photoconductor. The electric field generated by the applied voltage is calculated from the distance from the thin line 113 and the voltage by the following equation.
【0048】E=V1/xE = V1 / x
【0049】この時、細線113は非常に細く、それに
対して感光体面が無限大に広いと考えられることから、
細線113と感光体の間には均一電界が生じていると仮
定する。この電界によって、細線113にかかるクーロ
ン引力は、空気中での誘電率をε0 とすると、以下のよ
うに計算することができる。At this time, the thin line 113 is very thin, while the photosensitive member surface is considered to be infinitely wide.
It is assumed that a uniform electric field is generated between the thin line 113 and the photoconductor. The Coulomb attraction applied to the thin wire 113 by this electric field can be calculated as follows, assuming that the permittivity in air is ε 0 .
【0050】F=ε0 rE2 ただし、この時、細線113は便宜上、幅2rの平行平
板と見做して換算した。この式で得られた力によって、
細線113が移動すれば良い。この時に、この力Fに抗
する力は細線の弾性係数kによっている。ただし、弾性
係数kは図9に示すように細線の根元からLの距離にお
ける横方向への弾性率を定義している。この点での弾性
力をFaとすると、F = ε 0 rE 2 At this time, for the sake of convenience, the thin line 113 was converted assuming that it was a parallel flat plate having a width of 2r. By the force obtained by this formula,
What is necessary is that the thin line 113 moves. At this time, the force opposing the force F depends on the elastic coefficient k of the thin wire. However, the elastic coefficient k defines the elastic modulus in the lateral direction at a distance of L from the root of the thin line as shown in FIG. Assuming that the elastic force at this point is Fa,
【0051】Fa=−ky ただし、yは細線113が外力なく直線になっている静
止点からそれに垂直に移動した時の距離である。これに
より、この式からF>Faが成り立つとき、細線113
はクーロン力によって移動することになる。よって、次
の式Fa = −ky Here, y is the distance when the thin line 113 moves vertically from a stationary point where the thin line 113 is straight without any external force. Accordingly, when F> Fa is satisfied from this equation, the thin line 113
Will be moved by Coulomb force. Therefore, the following equation
【0052】kR0 <ε0 rE2 が満足されることで、細線113は移動するといえる。When kR 0 <ε 0 rE 2 is satisfied, it can be said that the thin line 113 moves.
【0053】すなわち、電界を電圧で換算するとThat is, when the electric field is converted into a voltage,
【0054】k<ε0 rV2 R0 -3 となる。例えば、Vを100V(段階をかけて帯電させ
ることを考慮した)で、R0 を50μmとしても、rを
30nmとすると、K <ε 0 rV 2 R 0 -3 . For example, if V is 100 V (considering charging stepwise) and R 0 is 50 μm and r is 30 nm,
【0055】k=2.1E−2[N/m] と計算できる。ちなみに、カーボンナノチューブの場
合、0.5ミクロンで半径が30nmの場合、kは0.
5[N/m]という実測値が、EricW.WongらによってS
cience227(1997)、1971に発表され
ている。K = 2.1E-2 [N / m] By the way, in the case of a carbon nanotube, 0.5 micron and a radius of 30 nm, k is equal to 0.1.
5 [N / m] was measured by Eric W. Wong et al.
science 227 (1997), 1971.
【0056】通常、シリンダー状の物質には次の式が成
り立つ。In general, the following formula holds for a cylindrical substance.
【0057】k=3πr4 E0 /(4×l3 ) ただし、E0 はヤング率、lは物質の長さ、rは半径で
ある。先の実験結果から、r=30nmφのカーボンナ
ノチューブの場合、αを以下のように定義すると、 k=α/l3 αは約6.25×10-20 [Nm2 ]と計算できる。こ
の概算から、このカーボンナノチューブが1.5μmの
長さがあれば、kは1.85[N/m]となる。この値
は先のk<ε0 rV2 R0 -3を十分満足している。K = 3πr 4 E 0 / (4 × l 3 ) where E 0 is Young's modulus, 1 is the length of the substance, and r is the radius. From the above experimental results, in the case of a carbon nanotube with r = 30 nmφ, if α is defined as follows, k = α / l 3 α can be calculated to be about 6.25 × 10 −20 [Nm 2 ]. From this estimation, if the carbon nanotube has a length of 1.5 μm, k is 1.85 [N / m]. This value sufficiently satisfies the above k <ε 0 rV 2 R 0 -3 .
【0058】細線113の構成材料に必要な要素とし
て、製造コストがある。極細い材料については、いくつ
か研究レベルで考えられているが、実際に本発明で用い
るような生産レベルに達している材料は少ない。しか
し、本発明では通常のコロナ帯電器などの代用を考える
と、同レベルのコストパフォーマンスが望まれる。As an element required for the constituent material of the thin wire 113, there is a manufacturing cost. Although very thin materials have been considered at the research level, few materials have actually reached the production level as used in the present invention. However, in the present invention, the same level of cost performance is desired in consideration of a substitute for a normal corona charger or the like.
【0059】以上に示してきたように、細線に対する要
求として、 細さ(ナノオーダー)、 導電性、 耐摩擦性(機械的強度)、 可撓性、 化学的安定性、 コスト、 潤滑性 を兼ね備えた材料が必要である。このような条件を満た
す材料としては、金属製のウィスカーやWS2のナノチ
ューブやCBのナノチューブなどさまざまなものが考え
られる。しかし、全ての面でバランス良く、このような
特性を持っているものはカーボンナノチューブだと思わ
れる。As described above, the requirements for fine wires are fineness (nano-order), conductivity, friction resistance (mechanical strength), flexibility, chemical stability, cost, and lubricity. Required material. Various materials such as metal whiskers, WS2 nanotubes, and CB nanotubes can be considered as materials satisfying such conditions. However, it is considered that carbon nanotubes have such characteristics in a well-balanced manner in all aspects.
【0060】(4)カーボンナノチューブ カーボンナノチューブはその名の通り、ナノオーダーの
径をもち、かつミクロンオーダーの長さを持っことで知
られ、近年、1991年NEC基礎研究所の飯島澄男氏
によって発見された。材質はカーボンのグラファイト層
をシームレスに筒状にしたもので、その層も単層から数
百層の多層まで様々な種類がある。また、先端はカーボ
ンの5員環などを含んで閉管しているものや、そのまま
開管しているものなど様々である。その生成方法は、当
初、アーク放電法によるものであったが、より高効率の
金属触媒を用いたCVD法やレーザーアブレーション法
などによって、大量に作られるようになり、身近な材料
になりつつある。(4) Carbon Nanotube As the name implies, carbon nanotubes are known for having a diameter on the order of nanometers and a length on the order of microns. Recently, carbon nanotubes were discovered by Sumio Iijima of the NEC Basic Research Laboratory in 1991. Was done. The material is a carbon graphite layer that is seamlessly formed into a cylindrical shape, and the layer also has various types from a single layer to several hundred layers. Further, there are various types such as a closed end including a five-membered ring of carbon or the like which is open as it is. Initially, its production method was based on the arc discharge method, but it has been made in large quantities by the CVD method or laser ablation method using a more efficient metal catalyst, and is becoming a familiar material. .
【0061】基礎物性に関する研究も、その特異な形状
から発見当初より精力的になされ、特にその電気的特性
が金属的であったり、半導体的であったりすることは、
第一原理計算から予想された。その他にも、その機械強
度が非常に高いことや鋭利に屈曲しても破断せずに元に
戻ることなど、サイズが小さく評価が困難であるにも関
わらず、様々なことが判ってきた。また、表面がグラフ
ァイト層で形成されていることから、非常に化学的に安
定であることが知られる。その反面、エポキシ樹脂等の
樹脂中には適当に分散するし、このカーボンナノチュー
ブとこれら樹脂との密着性はかなり高く、硬く固定でき
ようになっている。このため、ナノサイズではあるが、
樹脂に埋め込むなどして、ハンドリングも容易にできる
ようになってきている。また、その材料がグラファイト
に近いことから固体潤滑剤としてのポテンシャルをも持
ちあわせている。その上、先の報告ではナノオーダーで
の摩擦係数は、転がり摩擦より滑り摩擦の方が小さいと
いうものもある。カーボンナノチューブの潤滑性につい
ての報告は、まだ多くはなされていないが、潤滑剤とし
てのポテンシャルの高いことは期待されている。Research on basic physical properties has also been vigorously conducted since its discovery from its unique shape. In particular, its electrical characteristics are metallic or semiconductor-like.
Predicted from first-principles calculations. In addition, various things have been found in spite of its small size and difficult to evaluate, such as its extremely high mechanical strength and its return to its original state without breaking even when bent sharply. Further, since the surface is formed of a graphite layer, it is known that the surface is very chemically stable. On the other hand, the carbon nanotubes are appropriately dispersed in a resin such as an epoxy resin, and the adhesion between the carbon nanotube and the resin is considerably high, so that the resin can be fixed firmly. For this reason, although it is nano-sized,
Handling has become easier by embedding in resin. In addition, since the material is close to graphite, it has a potential as a solid lubricant. In addition, in previous reports, the friction coefficient in the nano order is smaller for sliding friction than for rolling friction. Although there have not been many reports on the lubricity of carbon nanotubes, they are expected to have high potential as a lubricant.
【0062】応用面では、そのアスペクト比が大きいこ
とと、導電性とから、高い不平等電界を生成することが
でき、フィールドエミッション型ディスプレーの電界放
出源として注目されている。また、その表面性の高さか
ら、従来活性炭などが用いられていた電池の電極や、ガ
ス吸着物質としても注目を集めている。機械強度を利用
した例としては、樹脂強化のために樹脂に分散させた報
告(O.Lourie A.P.L.73(1998)352
7)や、ミクロ世界においてのアクチュエータヘの応用
の報告(Ray H.Baughman Science284(19
99)、1340)がなされている。In terms of application, a high non-uniform electric field can be generated due to its large aspect ratio and conductivity, and it is attracting attention as a field emission source of a field emission type display. In addition, due to its high surface properties, it has also attracted attention as an electrode of a battery in which activated carbon or the like has been used or a gas adsorbing substance. As an example utilizing mechanical strength, there is a report that a resin is dispersed in a resin to strengthen the resin (O. Lourie APL 73 (1998) 352).
7) and a report on application to actuators in the micro world (Ray H. Baughman Science 284 (19)
99) and 1340).
【0063】また、カーボンナノチューブの弾性係数は
大阪府立大(第46回応用物理学会予稿集29aH5)
などでも測定されているが、通常、SPM(スキャンニ
ング・プローブ顕微鏡)などを応用した方法で測定され
る。そのようなデーターべースから、今回用いた形状
で、kは6e−8[N/m]以下になることは確かめら
れる。このkの値であれば、細線113が短手方向に撓
む機能が働くことになる。The elastic modulus of the carbon nanotube is as shown in Osaka Prefectural University (Proceedings of the 46th JSAP 29aH5).
And the like, but is usually measured by a method using SPM (scanning probe microscope) or the like. From such a database, it is confirmed that k is equal to or less than 6e-8 [N / m] in the shape used this time. With this value of k, the function of bending the thin line 113 in the short direction works.
【0064】以上、述べてきたようにカーボンナノチュ
ーブは先の細線に対する要件を概ね満たしており、本発
明ではこの材料が最適であると考えている。また、カー
ボンナノチューブは、先の細線に対する要件を概ね満た
しており、本発明では、この材料が最適であると考えて
いる。しかし、本発明では上の要件をすべてクリアしな
ければならないわけではないので、カーボンナノチュー
ブに限らず、その他の炭素繊維、WSナノチューブ、C
Bナノチューブ、SiCナノチューブ、金属ウィスカー
などの極細い繊維であれば、適用することができる。As described above, the carbon nanotube generally satisfies the requirements for the above-described fine wire, and the present invention considers that this material is optimal. In addition, the carbon nanotube generally satisfies the requirements for the above-described fine wire, and the present invention considers that this material is optimal. However, in the present invention, not all of the above requirements have to be satisfied, so that not only carbon nanotubes but also other carbon fibers, WS nanotubes, C
Any ultra-fine fiber such as a B nanotube, a SiC nanotube, or a metal whisker can be used.
【0065】2.製造方法 ここでカーボンナノチューブの製造方法について簡単に
述べる。単層カーボンナノチューブは、陽極としてのグ
ラファイトにFe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、O
s、Ir、Pt、La、Y等の金属媒体を混合したコン
ポジット棒を用い、陰極にはグラファイト棒を用い、1
00〜700Torr(1.33×104 Pa〜9.3
1×104 Pa)のHeまたはH2 の雰囲気でのアーク
放電により合成する。単層カーボンナノチューブは金属
触媒の種類によってチャンバー内壁の煤(チャンバー
煤)か、陰極表面の煤(陰極煤)の中に存在する。2. Manufacturing Method Here, a method for manufacturing a carbon nanotube will be briefly described. Single-walled carbon nanotubes are made of Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, O
A composite rod mixed with a metal medium such as s, Ir, Pt, La, and Y is used, and a graphite rod is used as a cathode.
00 to 700 Torr (1.33 × 10 4 Pa to 9.3)
It is synthesized by arc discharge in an atmosphere of 1 × 10 4 Pa) or He or H 2 . The single-walled carbon nanotube exists in soot on the inner wall of the chamber (chamber soot) or soot on the cathode surface (cathode soot) depending on the type of the metal catalyst.
【0066】また、上記のコンポジット棒を、電気炉中
で1000〜1400°Cに加熱し、500Torr
(6.65×104 Pa)のAr雰囲気で、Nd:YA
Gパルスレーザから光を照射して単層カーボンナノチュ
ーブを合成してもよい。合成した単層カーボンナノチュ
ーブは、種々の不純物を含むため、水熱法、遠心分離
法、限外ろ過法等によって、80%以上の純度に精製す
るのが良い。Further, the above composite rod was heated to 1000 to 1400 ° C. in an electric furnace, and was heated to 500 Torr.
Nd: YA in an Ar atmosphere (6.65 × 10 4 Pa)
Light may be irradiated from a G pulse laser to synthesize single-walled carbon nanotubes. Since the synthesized single-walled carbon nanotube contains various impurities, it is preferable to purify the single-walled carbon nanotube to a purity of 80% or more by a hydrothermal method, a centrifugal separation method, an ultrafiltration method, or the like.
【0067】一方、多層カーボンナノチューブは、陰
極、陽極ともグラファイト棒を用い、100〜700T
orrのHe雰囲気でのアーク放電を用いて合成する。
多層カーボンナノチューブは陰極上の円柱状堆積物の中
心に存在する。また、ベンゼン、エチレン、アセチレン
などの炭化水素をH2 ガス流下で1000〜1500°
Cで熱分解することによっても多層カーボンナノチュー
ブが得られる。On the other hand, for the multi-walled carbon nanotubes, graphite rods were used for both the cathode and anode, and 100 to 700 T
It synthesize | combines using the arc discharge in He atmosphere of orr.
The multi-walled carbon nanotube is located at the center of the columnar deposit on the cathode. In addition, hydrocarbons such as benzene, ethylene, and acetylene are converted to 1000 to 1500 ° under a H 2 gas flow.
Multi-walled carbon nanotubes can also be obtained by pyrolysis with C.
【0068】多層カーボンナノチューブも、合成後は種
々の不純物を含まれるため、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
等によって高純度に精製するのが良い。なお、カーボン
ナノチューブは一般的に炭素原子のみで構成されている
が、構成原子の一部が他の原子、例えば、B、N、Si
等で置換されていても、金属性、半導体性の導電性を持
つ限り、本発明に含まれるものとする。また、カーボン
ナノチューブの中空チューブ内に他の原子、例えば、金
属原子やIII族、V族のドーパント等が封入されてい
ても差支えないものとする。Since multi-walled carbon nanotubes also contain various impurities after synthesis, they are dispersed in an aqueous solution to which an organic solvent or a surfactant has been added, and then purified to high purity by a centrifugation method, an ultrafiltration method, or the like. Is good. Although carbon nanotubes are generally composed of only carbon atoms, some of the constituent atoms are replaced with other atoms, for example, B, N, Si
Even if it is substituted by, for example, it is included in the present invention as long as it has metallic or semiconductor conductivity. In addition, other atoms, for example, metal atoms, group III, and group V dopants may be sealed in the hollow tube of the carbon nanotube.
【0069】3.実施の形態 実施の形態(1) 本発明の実施の形態の基本構成の概要を図1に示す。帯
電器は基体111、支持細線112および細線113か
らなっており、基本要素の構成、製造方法については以
上に述べた通りである。3. 1. Embodiment (1) FIG. 1 shows an outline of a basic configuration of an embodiment of the present invention. The charger includes the base 111, the supporting fine wires 112, and the fine wires 113. The configuration of the basic elements and the manufacturing method are as described above.
【0070】基体111は、通常の複写機などの筐体の
ように、鋳型に流し込み成形して作製する。樹脂の材料
としてはABSを用いリサイクルを可能にした。形状は
固定層114成形面を300×10mmの長方形とし、
裏面には、機械強度を強化するために柱になるような部
材を付け加えた。これにより、厚みを10mm程度に抑
えることができる。樹脂で形成された基体111に固定
層114を形成する。固定層114の膜厚は500μm
程度で、コーターによって塗布する。固定層には、先に
述べたナイロン樹脂を用いた。今回用いたナイロン樹脂
は低融点のもので、約100℃程度で融解する。ナイロ
ンにはTCNQとTTFをそれぞれドープしており、バ
ルク抵抗で102 Ω・cm程度に調節した。塗布した面
のラフネスは50μmレベルになるように、基体樹脂及
び塗布する条件を選んだ。このように塗布されたナイロ
ンは雰囲気が100℃であれば、十分溶融状態を保って
いる。The base body 111 is manufactured by casting into a mold like a case of a usual copying machine or the like. ABS was used as the resin material to enable recycling. The shape is a fixed layer 114 molding surface is a rectangle of 300 × 10 mm,
On the back surface, a member that becomes a pillar was added to enhance the mechanical strength. Thereby, the thickness can be suppressed to about 10 mm. The fixing layer 114 is formed on the base 111 made of resin. The thickness of the fixed layer 114 is 500 μm
To the extent, apply by a coater. The above-mentioned nylon resin was used for the fixed layer. The nylon resin used this time has a low melting point and melts at about 100 ° C. Nylon was doped with TCNQ and TTF, respectively, and the bulk resistance was adjusted to about 10 2 Ω · cm. The base resin and the application conditions were selected so that the roughness of the applied surface was at the level of 50 μm. When the atmosphere is 100 ° C., the nylon coated in this way keeps a sufficiently molten state.
【0071】ここで基体111の裏にホットブレートを
設置し、基体樹脂側から130℃で加熱する。雰囲気は
80℃程度に保ち、固定層の表面は粘性を高めるが、硬
化はしないぎりぎりの状態になる。このような半溶融状
態であるナイロン膜に、個別に作られたナイロン繊維を
植毛する。植毛するナイロン繊維は直径10μm、長さ
2mmに揃えられている。このナイロン繊維1本の抵抗
値は3×103 Ωに規定している。これにより、支持細
線113が120本/mm2 の密度を持っているとする
と、帯電器として1×109 Ωの抵抗を持つことが予想
される。これは先程と同じようにTCNQとTTFのド
ープ量で調節できる。Here, a hot plate is placed on the back of the base 111 and heated at 130 ° C. from the base resin side. The atmosphere is maintained at about 80 ° C., and the surface of the fixed layer is increased in viscosity, but is almost in a state where it is not cured. Nylon fibers made individually are implanted in such a semi-molten nylon membrane. Nylon fibers to be planted have a diameter of 10 μm and a length of 2 mm. The resistance value of one nylon fiber is specified as 3 × 10 3 Ω. As a result, assuming that the supporting fine wires 113 have a density of 120 lines / mm 2 , the charging device is expected to have a resistance of 1 × 10 9 Ω. This can be adjusted by the doping amount of TCNQ and TTF as described above.
【0072】また、固定層と支持細線112であるナイ
ロン繊維はオーミックコンタクトがとれ、ほぼ接触抵抗
が無いことが確かめられている。これは同種類の材料を
用いることで行うメリットである。植毛は、静電気によ
る方法を採用した。植毛した後に、ホットプレートから
外し、室温冷却することでナイロンは硬化し、固形物と
なる。この時、支持細線112は融解することなく、初
期の形状を保ったまま、固定層に固定される。固定層1
14と支持細線112の界面では、多少融解しているこ
とが考えられるが、電気抵抗などは間題なく、強硬に固
定できる。Further, it has been confirmed that the fixing layer and the nylon fiber as the supporting fine wire 112 can make ohmic contact and have almost no contact resistance. This is an advantage of using the same type of material. Hair implantation was performed by a method using static electricity. After flocking, it is removed from the hot plate and cooled at room temperature to harden the nylon to form a solid. At this time, the support fine wires 112 are fixed to the fixed layer without melting and keeping the initial shape. Fixed layer 1
Although it is conceivable that the interface between the support wire 14 and the support fine wire 112 is slightly melted, the electrical resistance and the like can be firmly fixed without any problem.
【0073】この時に植毛される密度は、120本/m
m2 に規定する。植毛された支持細線112の先端は均
一になるように揃える。揃え方は120℃程度に加熱し
ている金属面に、ゆっくりと接触させることで、他より
長い支持細線だけ溶融し、変形させることで、長さを均
一にすることができる。これによって植毛された支持細
線112は、0.1mm程度のバラツキで、均一の長さ
になる。At this time, the density at which the hairs are planted is 120 fibers / m.
specified in m 2. The tips of the implanted support fine wires 112 are aligned so as to be uniform. The alignment can be made uniform by slowly contacting the metal surface heated to about 120 ° C. to melt and deform only the supporting fine wire longer than the other. Thus, the support fine wires 112 implanted have a uniform length with a variation of about 0.1 mm.
【0074】このようにして支持細線112が形成され
た状態で電気伝導度及び接触抵抗を測定する。この場
合、この状態で金属電極に接触させてIVカーブ測定も
しくはCV測定を行う。これによって、支持細線112
が持つ電気抵抗を測定することができる。今回の抵抗は
300×10mm角のもので1×109 Ωとなった。感
光体の抵抗値が同じサイズで、2×108 Ω(体積抵抗
率1×1012Ω・cm、厚さ50μm)であることか
ら、支持細線の抵抗値Rbbに対し被帯電体(感光体)
の抵抗値RphがThe electric conductivity and the contact resistance are measured in the state in which the thin supporting wires 112 are formed as described above. In this case, in this state, the IV curve measurement or the CV measurement is performed by contacting the metal electrode. Thereby, the supporting fine wire 112
Can be measured. The resistance this time was 1 × 10 9 Ω for a 300 × 10 mm square. Since the resistance value of the photoconductor is the same size and 2 × 10 8 Ω (volume resistivity 1 × 10 12 Ω · cm, thickness 50 μm), the resistance value Rbb of the supporting fine wire is compared with the charged object (photoconductor). )
Of the resistance Rph
【0075】Rbb>Rph なる条件を満足している。支持細線112のドープ量な
どを変えて、この値を調整することで、この条件をコン
トロールすることができる。The condition of Rbb> Rph is satisfied. This condition can be controlled by adjusting the value by changing the doping amount of the supporting fine wire 112 and the like.
【0076】また、支持細線112を感光体に接触させ
て、感光体と帯電器間に電圧を印加し、表面電位と印加
電圧およびその時定数を評価する。これによって支持細
線112と感光体との接触抵抗を評価することができ
る。今回得られた接触抵抗は1×1010Ωである。この
値とカーボンナノチューブを生成したときの接触抵抗と
を評価して、支持細線112の被帯電体に対する接触抵
抗Rbと、細線113の被帯電体に対する接触抵抗Rs
の間でFurther, the thin support wire 112 is brought into contact with the photoreceptor, a voltage is applied between the photoreceptor and the charger, and the surface potential, the applied voltage and its time constant are evaluated. This makes it possible to evaluate the contact resistance between the support fine wire 112 and the photoconductor. The contact resistance obtained this time is 1 × 10 10 Ω. By evaluating this value and the contact resistance when the carbon nanotube was generated, the contact resistance Rb of the support fine wire 112 to the member to be charged and the contact resistance Rs of the fine wire 113 to the member to be charged were measured.
Among
【0077】Rb>Rs なる条件が満足されていることが確かめられる。It is confirmed that the condition of Rb> Rs is satisfied.
【0078】このように形成されている支持細線112
にカーボンナノチューブを植毛する。植毛方法として、
今回は電気泳動法およびエポキシ樹脂による固定化を採
用した。この方法は、カーボンナノチューブをクーロン
力によって配列することができる利点がある。エポキシ
樹脂には導電性があり、90℃程度で硬化する、弾性の
あるタイプのものを利用した。カーボンナノチューブに
はアーク放電による多層タイプのもので、長さが100
〜150μm、直径は10〜25nmに揃えたものを利
用した。カーボンナノチューブは遠心分離によってクラ
スタリングされ、最終的にほぼ同様な形状のものを選ん
だ。The supporting thin wire 112 thus formed
Is implanted with carbon nanotubes. As a hair transplanting method,
This time, electrophoresis and immobilization with epoxy resin were adopted. This method has an advantage that carbon nanotubes can be arranged by Coulomb force. An epoxy resin having conductivity and being elastic at about 90 ° C. and having elasticity was used as the epoxy resin. The carbon nanotube is a multilayer type by arc discharge and has a length of 100
150150 μm and diameters of 10 to 25 nm were used. The carbon nanotubes were clustered by centrifugation, and finally, those having almost the same shape were selected.
【0079】先ほどの固定層に固定された支持細線11
2にエポキシ樹脂を塗布する。エポキシはこの様態では
粘性が低いので支持細線112を濡らすような感じであ
る。また、このエポキシは導電性を持たせているので、
電極として支持細線112を利用することができる。カ
ーボンナノチューブを5wt%程度、IPSに分散させ
て、300×15mm、深さが2.1mmの容器に入れ
る。容器の底は導電性の金属によって作られており、裏
面から電極を取ってある。この容器の上に先に作成した
エポキシ樹脂を塗布した支持細線112を入れる。支持
細線112の長さは2mmに均一であるから、下の電極
とは接しない。The supporting fine wire 11 fixed to the fixing layer
2 is coated with an epoxy resin. The epoxy has a low viscosity in this manner and therefore feels like wetting the support wire 112. Also, because this epoxy has conductivity,
The support fine wire 112 can be used as an electrode. About 5 wt% of carbon nanotubes are dispersed in IPS and placed in a container having a size of 300 × 15 mm and a depth of 2.1 mm. The bottom of the container is made of conductive metal and has electrodes from the back. The support fine wire 112 coated with the epoxy resin prepared earlier is put on the container. Since the length of the support fine line 112 is uniform at 2 mm, it does not contact the lower electrode.
【0080】この状態で電圧を印加し、カーボンナノチ
ューブを電気泳動で支持細線112に接触させる。十分
時間をかけ、実際に移動し、接触している状態でIPS
を加熱蒸発させ、べークによってエポキシを硬化させ
る。カーボンナノチューブの密度はIPSの分散液おけ
る濃度や印加時間と印加電圧によって制御できる。In this state, a voltage is applied to bring the carbon nanotubes into contact with the supporting fine wires 112 by electrophoresis. Take enough time to actually move and touch the IPS
Is heated and evaporated, and the epoxy is cured by baking. The density of the carbon nanotubes can be controlled by the concentration in the IPS dispersion, the application time and the applied voltage.
【0081】基本仕様 (1)基体 寸法:300×10×10mm、材質:ABS樹脂 感光体への押し込み:0.5mm 固定層材質:TCNQとTTFをドープしたナイロン樹
脂 固定層幅:8mm 固定層厚み:0.5mm (2)支持細線 直径:10μm、長さ:2mm、密度:120本/mm
2 材質:TCNQとTTFをドープしたナイロン繊維 (3)カーボンナノチューブ 直径:10〜25nm、長さ:100μm以上 材質:多層カーボンナノチューブ 合成法:アーク放電 精製:遠心分離法と限外ろ過法の併用 (4)導電性接着剤 材質:熱硬化型エポキシ系導電性接着剤Basic Specifications (1) Substrate Dimensions: 300 × 10 × 10 mm, Material: ABS resin Pressing into photoreceptor: 0.5 mm Fixed layer material: Nylon resin doped with TCNQ and TTF Fixed layer width: 8 mm Fixed layer thickness : 0.5 mm (2) Support fine wire Diameter: 10 μm, length: 2 mm, density: 120 / mm
2 Material: Nylon fiber doped with TCNQ and TTF (3) Carbon nanotube Diameter: 10 to 25 nm, Length: 100 μm or more Material: Multi-walled carbon nanotube Synthesis method: arc discharge Purification: Combination use of centrifugal separation method and ultrafiltration method ( 4) Conductive adhesive Material: Thermosetting epoxy conductive adhesive
【0082】上記の帯電ブラシを−500Vの直流電源
に接続し、CTL/CGL/ホール注入阻止層/A1基
体からなるOPCに接触させて帯電を行う。なお感光体
の周速は300mm/sなので、帯電ブラシと感光体の
接触時問は0.1sとなる。感光体は帯電ブラシと接触
する間に−440Vまで帯電され、導電性繊維にカーボ
ンナノチューブを接続した帯電ブラシが十分な帯電能力
を持つことが確認された。また感光体の長手方向での帯
電電圧のバラツキは5%以内であり、十分な均一性が得
られた。The charging brush is connected to a DC power supply of -500 V, and is charged by contacting the OPC composed of CTL / CGL / hole injection blocking layer / A1 substrate. Since the peripheral speed of the photoconductor is 300 mm / s, the contact time between the charging brush and the photoconductor is 0.1 s. The photoreceptor was charged to -440 V while in contact with the charging brush, and it was confirmed that the charging brush in which the carbon nanotubes were connected to the conductive fibers had sufficient charging ability. The variation in the charging voltage in the longitudinal direction of the photoconductor was within 5%, and sufficient uniformity was obtained.
【0083】実施の形態(2) 本実施の形態の特徴は図3、図4に見られるように、印
加電圧を段階に別けて印加することにある。帯電器は3
つの部分に別けられ、それぞれの間には絶縁フィルム1
15を挿入し、電気的に接触しないようにする。絶縁フ
ィルム115は柔軟性のあるPETフィルムで作り、厚
さ0.5mmのものを利用した。長さは支持細線112
とほぼ同じになるようにし、かつ感光体には触れないよ
うに設計した。固定層114を塗布する時にパターニン
グし、それぞれの部分の問に0.5mm程度の隙間を形
成しておく。PET絶縁フィルム115は固定層114
に支持細線112を植毛した後に、その隙間に設置す
る。それぞれの固定層部分から電極をとり、これによっ
て、それぞれの部分に独立に電圧を印加することが可能
となる。それぞれの電極は、感光体の裏面電極をアース
として、それぞれ、−200V、−400V、−500
Vに設定した。Embodiment (2) The feature of this embodiment lies in that an applied voltage is applied in steps as shown in FIGS. Charger is 3
Divided into two parts, with an insulating film 1 between each
15 to prevent electrical contact. The insulating film 115 was made of a flexible PET film and had a thickness of 0.5 mm. The length is the support wire 112
It was designed to be almost the same as the above, and not to touch the photoconductor. When the fixing layer 114 is applied, patterning is performed, and a gap of about 0.5 mm is formed between each part. The PET insulating film 115 has a fixing layer 114.
After the support fine wire 112 is planted, it is placed in the gap. An electrode is taken from each pinned layer portion, which makes it possible to apply a voltage to each portion independently. The respective electrodes are respectively −200 V, −400 V, and −500 with the back electrode of the photoreceptor grounded.
V was set.
【0084】基本仕様 (1)基体 材質:ABS樹脂、幅:2mmのものを3ブロック 感光体への押し込み:0.5mm (2)絶縁フィルム PETフィルム:厚さ0.5mm (3)固定層:TCNQとTTFをドープしたナイロン
樹脂 (4)支持細線 直径:10μm、長さ:2mm、密度:120本/mm
2 材質:TCNQとTTFをドープしたナイロン繊維 (5)カーボンナノチューブ 直径:10〜25nm、長さ:100μm以上 材質:多層カーボンナノチューブ 合成法:アーク放電 精製:遠心分離法と限外ろ過法の併用 (6)導電性接着剤 材質:熱硬化型エポキシ系導電性接着剤 (7)印加電圧 −200V、−400V、−500VBasic Specifications (1) Substrate Material: ABS resin, width: 2 mm, 3 blocks pressed into photoreceptor: 0.5 mm (2) Insulating film PET film: 0.5 mm thick (3) Fixed layer: Nylon resin doped with TCNQ and TTF (4) Support fine wire Diameter: 10 μm, length: 2 mm, density: 120 / mm
2 Material: Nylon fiber doped with TCNQ and TTF (5) Carbon nanotube Diameter: 10 to 25 nm, length: 100 μm or more Material: Multi-walled carbon nanotube Synthesis method: arc discharge Purification: Combination of centrifugation method and ultrafiltration method ( 6) Conductive adhesive Material: Thermosetting epoxy-based conductive adhesive (7) Applied voltage -200V, -400V, -500V
【0085】放電の有無はオゾン量で観測する。オゾン
に関しては全く検出されず、効果があることが確認でき
た。上記の帯電ブラシを−500Vの直流電源に接続
し、CTL/CGL/ホール注入阻止層/Al基体から
なる感光体に接触させ帯電を行った。なお、感光体の周
速は300mm/sなので、帯電ブラシと感光体との接
触時間は0.1sとなる。感光体は帯電ブラシと接触す
る間に−440Vまで帯電され、導電性繊維にカーボン
ナノチューブを接続した帯電ブラシが十分な帯電能力を
持つことが確認された。また感光体の長手方向での帯電
電圧のバラツキは5%以内であり、十分な均一性が得ら
れた。The presence or absence of discharge is observed by the amount of ozone. Ozone was not detected at all, and it was confirmed that it was effective. The charging brush was connected to a DC power supply of -500 V, and was brought into contact with a photosensitive member composed of CTL / CGL / hole injection blocking layer / Al substrate to perform charging. Since the peripheral speed of the photoconductor is 300 mm / s, the contact time between the charging brush and the photoconductor is 0.1 s. The photoreceptor was charged to -440 V while in contact with the charging brush, and it was confirmed that the charging brush in which the carbon nanotubes were connected to the conductive fibers had sufficient charging ability. The variation in the charging voltage in the longitudinal direction of the photoconductor was within 5%, and sufficient uniformity was obtained.
【0086】[0086]
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1の
発明は、被帯電体表面と接触し、被帯電体と帯電器に電
圧を印加することによって被帯電体に所定の表面電位を
与る機能を持ち、被帯電体に接する帯電器の表面がブラ
シ状であり、かつブラシ先端を構成する線の半径が複数
種類存在するブラシ帯電器において、太い方の線(支持
細線)が帯電器にかけられている応力を吸収し、適当な
弾性を持って帯電ブラシと被帯電器との距離を一定にす
るように撓む機能を持っており、かつ、細い方の線(細
線)が帯電に寄与する機能を持つように、それぞれの線
の半径で線の機能を分離したことを特徴とする。As described above, according to the first aspect of the present invention, a predetermined surface potential is applied to a member to be charged by contacting the surface of the member to be charged and applying a voltage to the member to be charged and a charger. In a brush charger in which the surface of the charger in contact with the member to be charged has a brush-like shape and the radius of the line constituting the brush tip is plural, the thicker line (supporting thin line) is charged. It has the function of absorbing the stress applied to the device, having the appropriate elasticity and flexing to keep the distance between the charging brush and the device to be charged constant, and the thinner line (fine line) is charged. The function of the line is separated by the radius of each line so as to have the function of contributing to the function.
【0087】このように、ブラシ先端を間隔を保つよう
に支持する支持細線と、電荷注入を行う細線とに機能分
離した。これにより、細線にはブラシを支持するための
応力がかからず、細線に応力による疲労が蓄積すること
がなくなり、切れることが少なくなる。したがって、寿
命を持たせるだけの強度が細線には不必要になり、強度
の弱いより細い線を利用できるようになる。細線を細く
することから、細線をより高密度に被帯電体に接触させ
ることができ、帯電能力が向上する。また、押し当て応
力を支持細線が担うことで、細線にはそれに抗する力は
必要性が無くなるため、細線には自身を維持するだけの
強度だけで良くなり、非常に柔らかい弾性のある素材な
どの選択肢が広がる。接触領域が大きい細線の強度を小
さくすることができるため、被帯電体に対する機械的な
ダメージが低減でき、被帯電体の寿命も向上する。As described above, the function is divided into the fine support wire for supporting the brush tip so as to keep the interval and the fine wire for charge injection. As a result, stress for supporting the brush is not applied to the thin wire, so that fatigue due to the stress does not accumulate on the thin wire, and the thin wire is less likely to break. Therefore, the strength required for the life is not required for the thin wire, and a thinner wire having a lower strength can be used. Since the fine wire is made thin, the fine wire can be contacted with the member to be charged with higher density, and the charging ability is improved. In addition, since the supporting wire bears the pressing stress, there is no need for a force that resists the fine wire, so the thin wire only needs to be strong enough to maintain itself, and a very soft elastic material etc. Options are expanded. Since the strength of a thin wire having a large contact area can be reduced, mechanical damage to the member to be charged can be reduced, and the life of the member to be charged can be improved.
【0088】本発明の請求項2の発明は、支持細線の間
隔に対して、細線の長さが十分長く、支持細線の隙間を
埋めるように構成されていることを特徴とする。本発明
の請求項3の発明は、支持細線の密度をS、半径をR
0 、細線の長さLとした場合に、これらの間にThe invention according to a second aspect of the present invention is characterized in that the length of the fine wire is sufficiently long with respect to the interval between the support fine wires, so as to fill the gap between the support fine wires. According to the invention of claim 3 of the present invention, the density of the support fine wire is S and the radius is R.
0 and the length L of the thin wire,
【0089】[0089]
【数4】 (Equation 4)
【0090】の条件が成り立つことを特徴とする。これ
らにより、支持細線の間隔It is characterized in that the following condition is satisfied. With these, the distance between the supporting fine wires
【0091】[0091]
【数5】 (Equation 5)
【0092】よりも、細線の2本分の長さ2L(両サイ
ドから細線が横断するので2倍にしてある)の方が長く
なる。つまり、支持細線間にある領域を全て細線で、満
たすことができる。したがって、被帯電体に細線が接す
ることが無い領域がなくなり、帯電不良の領域が無くな
り、効率の良い帯電が可能になる。The length 2L of two thin lines (doubled since the thin lines cross from both sides) is longer than that of the two thin lines. That is, all the regions between the supporting fine lines can be filled with the fine lines. Therefore, there is no area where the thin line does not come into contact with the member to be charged, and there is no area with poor charging, and efficient charging can be performed.
【0093】本発明の請求項4の発明は、細線のうちブ
ラシ先端を構成するものに摺動性を持たせる。これによ
り、摩擦による不具合を解消することができる。According to the invention of claim 4 of the present invention, the thin wire constituting the tip of the brush has slidability. Thereby, the trouble due to friction can be eliminated.
【0094】本発明の請求項5の発明は、細線のうちブ
ラシ先端を構成するものの機械強度を他のものより大き
くすることを特徴とする。これにより、機械的な破壊を
防止でき、寿命を長くすることができる。The fifth aspect of the present invention is characterized in that the mechanical strength of one of the fine wires constituting the brush tip is greater than that of the other thin wires. Thereby, mechanical destruction can be prevented and the life can be prolonged.
【0095】本発明の請求項6の発明は、帯電時に支持
細線から被帯電体に流れる電流に比べて、細線から被帯
電体に流れる電流の方が多いことを特徴とする。また、
本発明の請求項7の発明は、支持細線の被帯電体に対す
る接触抵抗Rbと、細線の被帯電体に対する接触抵抗R
sとの間にRb>Rsなる関係があることを特徴とす
る。先には等価回路を図6のように描いたが、実際には
接触抵抗が大きく関与しており、図7のようになる。そ
こで、このように接触抵抗をコントロールすることによ
って、支持細線から被帯電体に流れる電流が低減でき、
支持細線に電流が流れなくなることにより、電流のパス
は全て細線側に流れるようにする。これにより、細線と
被帯電体との面積を大きく取っているメリットが発揮で
き、効率よく電荷注入を行うことが可能になる。これに
より、効率のよい帯電を行うことができる。接触抵抗は
その材質や表面状態等から制御することができる。The invention according to claim 6 of the present invention is characterized in that the current flowing from the fine wire to the member to be charged is larger than the current flowing from the supporting thin line to the member during charging. Also,
According to a seventh aspect of the present invention, the contact resistance Rb of the thin support wire to the member to be charged and the contact resistance Rb of the thin wire to the member to be charged are described.
and s with Rs. Although the equivalent circuit is drawn as shown in FIG. 6 in the past, the contact resistance is greatly involved in actuality, as shown in FIG. Therefore, by controlling the contact resistance in this way, the current flowing from the supporting thin wire to the member to be charged can be reduced,
Since the current does not flow through the supporting fine wire, all the current paths are caused to flow to the fine wire side. Thereby, the merit of increasing the area between the thin wire and the member to be charged can be exhibited, and charge injection can be performed efficiently. Thereby, efficient charging can be performed. The contact resistance can be controlled from the material, surface condition, and the like.
【0096】本発明の請求項8の発明は、支持細線の抵
抗値Rbbと、被帯電体の抵抗値Rphとの間にRbb
>Rphなる関係があることを特徴とする。これによ
り、ピンホールなどのようにRphが極端に小さい部分
が存在し、そこに帯電器が接触しても、そこへの電荷集
中を防ぐことができる。The invention according to claim 8 of the present invention relates to a method wherein the resistance Rbb is set between the resistance Rbb of the supporting thin wire and the resistance Rph of the member to be charged.
> Rph. As a result, even if there is a portion where Rph is extremely small, such as a pinhole, and the charger contacts there, it is possible to prevent charge concentration there.
【0097】本発明の請求項9の発明は、被帯電体と帯
電器表面の間隔と電位差が放電電圧を越えないように構
成されている。また、本発明の請求項10の発明は、被
帯電体と接触している帯電器のニップ領域の内部におい
て、そのニップ領域の入り口側における帯電器の印加電
圧V1とニップ領域の出口側での印加電圧V2との間に
V1<V2なる関係があることを特徴とする。According to the ninth aspect of the present invention, the distance between the member to be charged and the surface of the charger and the potential difference do not exceed the discharge voltage. The invention according to claim 10 of the present invention is characterized in that, within the nip region of the charger in contact with the member to be charged, the applied voltage V1 of the charger at the entrance side of the nip region and the voltage applied at the exit side of the nip region It is characterized in that there is a relationship of V1 <V2 with the applied voltage V2.
【0098】これらにより、絶えず帯電器と被帯電体と
の電位差を自由に調節することができる。放電はある電
位差が生じた時、始めて起きる現象である。よって、絶
えず放電開始電圧以下であるように電圧を調節する。例
えば、放電電圧が300Vとして、帯電電圧を500V
要求されているとした場合、従来の方法では500V印
加して当然放電が始まってしまう。しかし、本発明の段
階電圧印加では、この電圧印加を3段階に分け、初め
に、200Vの電圧を印加し、被帯電体の表面を200
Vまで帯電し、次のブロックでは更に200V印加し、
被帯電体の電位は足されて400Vとなる。最後のブロ
ックではさらに100V印加して、最終的に500Vを
得ることができる。このプロセスで、放電開始電圧の3
00Vを越えること無く、500V帯電することができ
る。Thus, the potential difference between the charger and the member to be charged can be constantly adjusted freely. Discharge is a phenomenon that occurs only when a certain potential difference occurs. Therefore, the voltage is constantly adjusted to be equal to or lower than the discharge starting voltage. For example, when the discharge voltage is 300 V and the charging voltage is 500 V
If required, the conventional method naturally starts discharging when 500 V is applied. However, in the step voltage application according to the present invention, the voltage application is divided into three steps, and a voltage of 200 V is first applied to apply a voltage of 200 V to the surface of the member to be charged.
Charged to V. In the next block, 200V is applied further,
The potential of the member to be charged is added to 400V. In the last block, a further 100 V is applied, and finally 500 V can be obtained. In this process, the discharge starting voltage of 3
It can be charged at 500 V without exceeding 00 V.
【0099】これにより、接触面積を向上させて、帯電
能力を上げることができることになる。つまり、通常の
帯電器では被帯電体の回転方向に対し、反対方向に回転
させて接触面積を稼いでいる。この場合、帯電ブラシも
回転するローラー形状を形成しなければならない。ロー
ラー形状では、1つのローラー内で印加電圧を段階状に
することができない。そのため、同様な構造を得るため
には、ローラーを複数作り込む必要が出てくる。しか
し、設計上、よりコンパクトにしなければならない要求
がある中、複数のローラーを入れ込むことは難しい。As a result, the contact area can be improved, and the charging ability can be improved. In other words, in a normal charger, the object is rotated in a direction opposite to the rotating direction of the member to be charged to obtain a contact area. In this case, the charging brush must also form a rotating roller. In the roller shape, the applied voltage cannot be made stepwise in one roller. Therefore, in order to obtain a similar structure, it is necessary to make a plurality of rollers. However, it is difficult to insert a plurality of rollers while there is a demand for a more compact design.
【0100】本発明の請求項11の発明は、帯電を施す
ために帯電器に印加された電圧によって生成される被帯
電体と帯電器の間に起きるクーロン力によって、細線が
移動することを特徴とする。これにより、細線が帯電電
位によるクーロン力によって自由に動くことを可能にす
ることで、帯電がなされていない領域には引力が働き、
その部分に細線が移動し、接触することになり、電荷の
授受が行われ、帯電がなされていない領域に帯電が施さ
れることになる。また、既に帯電している領域にはクー
ロンによる斥力が働き、その領域には細線は移動しな
い。このように、細線がクーロン力によって自由に移動
できれば、効率よく帯電させることができる。また、接
触しても細線に一定の電圧が印加されているために、一
定以上の電圧を感光体に与えることが無い。これによ
り、帯電電位に斑が発生することがなくなり、画像斑が
なくなる。The eleventh aspect of the present invention is characterized in that the fine wire is moved by the Coulomb force generated between the member to be charged and the charger, which is generated by the voltage applied to the charger for charging. And This allows the thin wire to move freely due to the Coulomb force due to the charged potential, thereby causing an attractive force to act on the uncharged area.
The thin line moves and comes into contact with the portion, and the transfer of electric charge is performed, and the uncharged region is charged. Further, a repulsive force due to Coulomb acts on the already charged area, and the thin line does not move in that area. Thus, if the fine wire can move freely by the Coulomb force, it can be charged efficiently. Further, since a constant voltage is applied to the fine wire even when the photoconductor is in contact, a voltage higher than a certain voltage is not applied to the photoconductor. As a result, unevenness of the charged potential does not occur, and image unevenness does not occur.
【0101】本発明の請求項12の発明は、細線が短手
方向に撓むことによって細線の移動が起こることを特徴
とする。このように、移動する機能を積極的に構築する
より、細線自体が容易に撓むことで、簡便にこの機能を
付加することができる。構成が簡便であることから、安
価で故障などが起きにくいという利点を得ることができ
る。移動する際にかかる細線への応力が撓むことで分散
され、また、一個所が屈曲することが無く、その部分か
らの破断などがなくなる。このため細線の寿命が伸び
る。撓むことで、鋭利な部分が感光体に接触することが
無く、ソフトな接触になり、感光体に対するダメージが
減少する。また、この構造により、細線には強度が必要
ない。そのため、この条件を満たす十分に撓む素材を選
び得る。A twelfth aspect of the present invention is characterized in that the movement of the thin line occurs when the thin line bends in the lateral direction. In this way, the function of moving can be easily added, since the thin line itself bends more easily than the function of actively constructing the function. Since the configuration is simple, it is possible to obtain an advantage that it is inexpensive and hardly causes a failure. The stress applied to the thin wire during the movement is distorted by bending, and is not bent at one place, and breakage from that part is eliminated. Therefore, the life of the fine wire is extended. By bending, the sharp portion does not come into contact with the photoreceptor, but becomes soft contact, and damage to the photoreceptor is reduced. Further, due to this structure, the thin wire does not require strength. Therefore, a material that satisfies this condition and can be sufficiently bent can be selected.
【0102】本発明の請求項13の発明は、細線の先端
に置ける横方向への弾性定数kは、印加電圧をV、前記
細線の半径をr、支持細線の半径をR0 、空気の誘電率
をε 0 としたとき、According to a thirteenth aspect of the present invention, the tip of a thin wire is provided.
The elastic constant k in the lateral direction can be expressed as follows.
The radius of the thin wire is r, and the radius of the support thin wire is R0 , Air permittivity
To ε 0 And when
【0103】[0103]
【数6】 (Equation 6)
【0104】なる条件を満たすことを特徴とする。これ
により、以上で挙げた機能を簡便に得ることができる。
細線がクーロン力よって移動するには、このような条件
にかなっていることが必要となってくる。電圧が印加さ
れた時に、細線の存在する位置によって、その効果が影
響する場合もあるが、少なくとも支持細線が応力を受け
て感光体と密着している個所については、所望の状況に
なりうる。また、このような個所は確率的に常に存在し
ており、平均的にみて、この効果を観測することができ
る。The following condition is satisfied. Thereby, the functions described above can be easily obtained.
In order for a thin wire to move by Coulomb force, it is necessary to satisfy such conditions. When voltage is applied, the effect may be affected depending on the position where the fine wire exists, but at least the portion where the supporting fine wire is in close contact with the photoconductor under stress may be in a desired state. In addition, such a portion always exists stochastically, and this effect can be observed on average.
【0105】本発明の請求項14の発明は、細線をカー
ボンナノチューブとすることを特徴とする。カーボンナ
ノチューブは、その形状から非常に細いことが知られて
いる。また、その構造から機械強度が高いと同時にその
アスペクトの大きさから十分に撓むことが知られてい
る。また、鋭利に曲がっても、簡単には破断しないこと
が知られている(M.R.Falovo Nature389(1
997)、p.582)。作成方法も近年、非常に簡便
になり、他の細線に比べ、容易に入手できるようになっ
た。また、カーボンナノチューブはカーボン単体ででき
ていることから、貴金属でできているウイスカーのよう
な細線に比べ、環境にやさしい。さらに、構造上グラフ
ァイトを筒状にしていることから、表面にダングリング
ボンドが存在しない。これによって化学的に安定であ
り、酸化物などを表面に形成しない。A fourteenth aspect of the present invention is characterized in that the fine wire is a carbon nanotube. It is known that carbon nanotubes are very thin due to their shape. In addition, it is known that the structure has high mechanical strength and is sufficiently bent from the size of the aspect. Also, it is known that even if it is sharply bent, it does not easily break (MRFalovo Nature 389 (1)).
997), p. 582). In recent years, the preparation method has become very simple, and it has become easier to obtain than other thin wires. Also, since carbon nanotubes are made of carbon alone, they are more environmentally friendly than fine wires such as whiskers made of noble metals. Furthermore, since the graphite is cylindrical in structure, there is no dangling bond on the surface. Thereby, it is chemically stable and does not form an oxide or the like on the surface.
【図1】本発明の一実施の形態の基本構成を示す概要
図。FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示す実施の形態の基本構成を示す拡大
図。FIG. 2 is an enlarged view showing a basic configuration of the embodiment shown in FIG.
【図3】本発明の他の実施の形態の裏面図。FIG. 3 is a rear view of another embodiment of the present invention.
【図4】図3に示す実施の形態の基本構成を示す概要
図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a basic configuration of the embodiment shown in FIG. 3;
【図5】支持細線と細線の動作中のイメージ図。FIG. 5 is an image diagram of the support thin line and the thin line during operation.
【図6】支持細線と細線と感光体との等価回路。FIG. 6 is an equivalent circuit of a support fine line, a fine line, and a photoconductor.
【図7】支持細線と細線と感光体との等価回路。FIG. 7 is an equivalent circuit of a support fine line, a fine line, and a photoconductor.
【図8】帯電器と感光体との等価回路。FIG. 8 is an equivalent circuit of a charger and a photoconductor.
【図9】細線にかかる力のモデル図。FIG. 9 is a model diagram of a force applied to a thin line.
111 基体 112 支持細線 113 細線 114 固定層 115 絶縁フィルム 111 Substrate 112 Supporting Fine Wire 113 Fine Wire 114 Fixed Layer 115 Insulating Film
Claims (14)
帯電器の間に電圧を印加することによって、この被帯電
体に所定の表面電位を与える機能を持ち、前記被帯電体
に接する帯電器の表面がブラシ状であり、かつこのブラ
シ先端を構成する線の半径が複数種類存在するブラシ帯
電器において、 太い方の線が帯電器にかけられている応力を吸収し、適
当な弾性を持って前記ブラシと前記被帯電器との距離を
一定にするように撓む機能を持っており(今後便宜上こ
の細線を支持細線と呼ぶ)、かつ、細い方の線(便宜上
細線と呼ぶ)が帯電に寄与するように、それぞれの線の
半径で前記線の機能を分離したことを特徴とする帯電
器。The present invention has a function of applying a predetermined surface potential to a member to be charged by contacting the surface of the member to be charged and applying a voltage between the member to be charged and a charger. In a brush charger where the surface of the charger that is in contact with the brush is brush-shaped and the radius of the line that constitutes the brush tip exists in multiple types, the thicker line absorbs the stress applied to the charger and has a suitable elasticity. And has a function to bend so as to keep the distance between the brush and the charged device constant (hereinafter, this fine line is referred to as a support thin line for convenience), and the thinner line (referred to as a thin line for convenience). Wherein the function of each line is separated by the radius of each line so that the charge contributes to charging.
の長さが十分長く、前記支持細線の隙間を埋めるように
構成されていることを特徴とする請求項1に記載の帯電
器。2. The charger according to claim 1, wherein the length of the fine wire is sufficiently longer than an interval between the fine support wires so as to fill a gap between the fine support wires.
前記細線の長さをLとした場合、これらが以下の条件を
満たすことを特徴とする請求項1または請求項2に記載
の帯電器。 【数1】 3. The density of the support fine wire is S, the radius is R 0 ,
3. The charging device according to claim 1, wherein when the length of the fine wires is L, they satisfy the following conditions. 4. (Equation 1)
のが摺動性を有することを特徴とする請求項1ないし請
求項3のいずれかに記載の帯電器。4. The charging device according to claim 1, wherein one of the fine wires constituting a brush tip has a sliding property.
のの機械強度を他のものより大きくすることを特徴とす
る請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の帯電器。5. The charger according to claim 1, wherein a mechanical strength of one of the fine wires constituting a brush tip is greater than that of the other thin wires.
に流れる電流に比べて、前記細線から前記被帯電体に流
れる電流の方が多いことを特徴とする請求項1ないし請
求項5のいずれかに記載の帯電器。6. The device according to claim 1, wherein a current flowing from said thin wire to said member to be charged is larger than a current flowing from said support wire to said member during charging. A charger according to any of the above.
触抵抗Rbと、前記細線の前記被帯電体に対する接触抵
抗Rsとの間にRb>Rsなる関係があることを特徴と
する請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の帯電
器。7. The relationship between the contact resistance Rb of the thin support wire and the object to be charged and the contact resistance Rs of the thin wire to the object to be charged, wherein Rb> Rs. The charger according to claim 6.
帯電体の抵抗値Rphとの間にRbb>Rphなる関係
があることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいず
れかに記載の帯電器。8. The device according to claim 1, wherein a relationship of Rbb> Rph is established between the resistance value Rbb of the support thin wire and the resistance value Rph of the member to be charged. Charger.
差が放電電圧を越えないように構成されていることを特
徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の帯
電器。9. The charging device according to claim 1, wherein an interval between the object to be charged and the surface of the charging device and a potential difference do not exceed a discharge voltage.
ニップ領域の内部において、そのニップ領域の入り口側
における帯電器の印加電圧V1とニップ領域の出口側で
の印加電圧V2との間にV1<V2なる関係があること
を特徴とする請求項9に記載の帯電器。10. Inside the nip region of the charger in contact with the member to be charged, between the applied voltage V1 of the charger at the entrance side of the nip region and the applied voltage V2 at the exit side of the nip region. 10. The charger according to claim 9, wherein V1 <V2.
電圧によって生成される前記被帯電体と帯電器の間に起
きるクーロン力によって、前記細線が移動することを特
徴とする請求項1に記載の帯電器。11. The method according to claim 1, wherein the fine wire moves by a Coulomb force generated between the object to be charged and the charger, which is generated by a voltage applied to the charger to perform charging. The charger described.
て前記細線の移動が起こることを特徴とする請求項11
に記載の帯電器。12. The movement of the thin line as the thin line bends in the lateral direction.
3. The charger according to 1.
性定数kは、印加電圧をV、前記細線の半径をr、前記
支持細線の半径をR0 、空気の誘電率をε0としたとき
に、以下にあげる条件を満たすことを特徴とする請求項
12に記載の帯電器。 【数2】 13. The elastic constant k in the lateral direction at the tip of the thin wire is defined as follows: when the applied voltage is V, the radius of the thin wire is r, the radius of the supporting thin wire is R 0 , and the dielectric constant of air is ε 0. 13. The charging device according to claim 12, wherein the following conditions are satisfied. (Equation 2)
ることを特徴とする請求項1ないし請求項13のいずれ
かに記載の帯電器。14. The charger according to claim 1, wherein the fine wire is a carbon nanotube.
Priority Applications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007092234A (en) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Toray Ind Inc | Conductive fiber and textile product made thereof |
JP2014082491A (en) * | 2012-10-15 | 2014-05-08 | Palo Alto Research Center Inc | Microchip charge patterning |
JP2017015948A (en) * | 2015-07-01 | 2017-01-19 | コニカミノルタ株式会社 | Element for charging, manufacturing method of element for charging, charger, and image forming apparatus |
-
2000
- 2000-11-13 JP JP2000345112A patent/JP4175531B2/en not_active Expired - Fee Related
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JP2014082491A (en) * | 2012-10-15 | 2014-05-08 | Palo Alto Research Center Inc | Microchip charge patterning |
JP2017015948A (en) * | 2015-07-01 | 2017-01-19 | コニカミノルタ株式会社 | Element for charging, manufacturing method of element for charging, charger, and image forming apparatus |
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