JP2001250467A - カーボンナノチューブを用いた電子放出素子、帯電器および画像記録装置 - Google Patents
カーボンナノチューブを用いた電子放出素子、帯電器および画像記録装置Info
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- JP2001250467A JP2001250467A JP2000058852A JP2000058852A JP2001250467A JP 2001250467 A JP2001250467 A JP 2001250467A JP 2000058852 A JP2000058852 A JP 2000058852A JP 2000058852 A JP2000058852 A JP 2000058852A JP 2001250467 A JP2001250467 A JP 2001250467A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 （１）電圧印可による電子放出素子におい
て、大気圧中でも素子の劣化がなく、低電圧で、安定し
た電子放出が可能な電子放出素子の提供。 （２）大気圧中でも安定で、低電圧動作、オゾンやＮＯ
ｘの発生の少ない非接触型帯電器の提供。 （３）大気圧中でも経時変化がなく、低電圧動作で、短
時間で十分な帯電電圧を与えられ、オゾンやＮＯｘを発
生させない接触型帯電器の提供。 （４）オゾンやＮＯｘを発生させないで、かつ帯電シス
テムの外部電源を低電圧化しつつ、良好な画像を安定し
て得ることができる画像形成装置の提供。 【解決手段】 先端部分に金属または合金（ａ）、ある
いは金属を含む窒化物、炭化物、ケイ化物またはホウ化
物の少なくとも１種（ｂ）で被覆されたカーボンナノチ
ューブを構成要素として有することを特徴とする電子放
出素子、帯電器および画像記録装置。
て、大気圧中でも素子の劣化がなく、低電圧で、安定し
た電子放出が可能な電子放出素子の提供。 （２）大気圧中でも安定で、低電圧動作、オゾンやＮＯ
ｘの発生の少ない非接触型帯電器の提供。 （３）大気圧中でも経時変化がなく、低電圧動作で、短
時間で十分な帯電電圧を与えられ、オゾンやＮＯｘを発
生させない接触型帯電器の提供。 （４）オゾンやＮＯｘを発生させないで、かつ帯電シス
テムの外部電源を低電圧化しつつ、良好な画像を安定し
て得ることができる画像形成装置の提供。 【解決手段】 先端部分に金属または合金（ａ）、ある
いは金属を含む窒化物、炭化物、ケイ化物またはホウ化
物の少なくとも１種（ｂ）で被覆されたカーボンナノチ
ューブを構成要素として有することを特徴とする電子放
出素子、帯電器および画像記録装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属または合金
（ａ）、あるいは金属を含む窒化物、炭化物、ケイ化物
またはホウ化物の少なくとも１種（ｂ）で被覆されたカ
ーボンナノチューブ、窒素（Ｎ）、ボロン（Ｂ）または
シリコン（Ｓｉ）の少なくとも１種類を含むカーボンナ
ノチューブ及び炭化窒素ナノチューブよりなる群から選
ばれた少なくとも一種で構成（特に先端部分）された電
子放出素子および該電子放出素子を利用したエレクトロ
ニクス分野、特に帯電器の技術分野、例えば、微小電子
放出素子によって微小領域を直接帯電し、潜像を形成す
る画像記録方式、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の帯電器と帯電器を搭載
した画像記録装置の技術分野に属する。
（ａ）、あるいは金属を含む窒化物、炭化物、ケイ化物
またはホウ化物の少なくとも１種（ｂ）で被覆されたカ
ーボンナノチューブ、窒素（Ｎ）、ボロン（Ｂ）または
シリコン（Ｓｉ）の少なくとも１種類を含むカーボンナ
ノチューブ及び炭化窒素ナノチューブよりなる群から選
ばれた少なくとも一種で構成（特に先端部分）された電
子放出素子および該電子放出素子を利用したエレクトロ
ニクス分野、特に帯電器の技術分野、例えば、微小電子
放出素子によって微小領域を直接帯電し、潜像を形成す
る画像記録方式、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の帯電器と帯電器を搭載
した画像記録装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】カーボンナノチューブは、グラファイト
状炭素原子面を丸めた円筒が１個、または数〜数１０個
入れ子状に配列した繊維状構造を有し、その直径がナノ
メートルオーダーのきわめて微細な物質である。カーボ
ンナノチューブは、その構造によって金属から半導体と
幅広い電気特性を持ち、微小で表面積が大きい、アスペ
クト比（長さ／直径比）が大きい、中空であるといった
独特の形状を有する、さらに前記独特の形状に由来する
特殊な特性をもつことから、新しい炭素材料として産業
上への適用が期待されている。
状炭素原子面を丸めた円筒が１個、または数〜数１０個
入れ子状に配列した繊維状構造を有し、その直径がナノ
メートルオーダーのきわめて微細な物質である。カーボ
ンナノチューブは、その構造によって金属から半導体と
幅広い電気特性を持ち、微小で表面積が大きい、アスペ
クト比（長さ／直径比）が大きい、中空であるといった
独特の形状を有する、さらに前記独特の形状に由来する
特殊な特性をもつことから、新しい炭素材料として産業
上への適用が期待されている。
【０００３】特に、カーボンナノチューブの先端は、ナ
ノメートルオーダーの径をもつ半球状で、電圧印可によ
る電界の集中が容易に得られ、低い印可電圧でも先端か
ら電界放出が期待される。実際に、Ｓｍａｌｌｅｙらの
研究グループは実験的にはじめて１本の多層カーボンナ
ノチューブ（ＭＷＮＴ）からの電界放出を報告している
〔Ｓｃｉｅｎｃｅ ２６９，１５５０（１９９５）〕。
その後、特開平１０−１２１２４や特開平１１−１１１
１５８、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ７
２，Ｎｏ．２２（１９９８）ｐ２９１２など、ディスプ
レイ装置にもちいる電子放出素子に電子放出源としてカ
ーボンナノチューブをもちいている。これらは全て、高
真空中での電子放出で、より低電圧で安定した電子放出
源となっている。
ノメートルオーダーの径をもつ半球状で、電圧印可によ
る電界の集中が容易に得られ、低い印可電圧でも先端か
ら電界放出が期待される。実際に、Ｓｍａｌｌｅｙらの
研究グループは実験的にはじめて１本の多層カーボンナ
ノチューブ（ＭＷＮＴ）からの電界放出を報告している
〔Ｓｃｉｅｎｃｅ ２６９，１５５０（１９９５）〕。
その後、特開平１０−１２１２４や特開平１１−１１１
１５８、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ７
２，Ｎｏ．２２（１９９８）ｐ２９１２など、ディスプ
レイ装置にもちいる電子放出素子に電子放出源としてカ
ーボンナノチューブをもちいている。これらは全て、高
真空中での電子放出で、より低電圧で安定した電子放出
源となっている。
【０００４】一方、電子放出源としてのカーボンナノチ
ューブについて、画像形成デバイスとしての応用が中山
らによって、示唆されている（ジャパンハードコピー’
９７要旨集ｐ２２１）。微小電子線源によって微小領域
を直接帯電させて潜像を形成する新しい画像記録方式の
電子線源や従来の電子写真方式の非接触式帯電器への応
用が示唆され、より低電圧での動作が期待されている。
真空中では、上記のディスプレイ関連の報告同様、低電
圧で電子放出が確認されているが、実際の画像形成デバ
イスで用いる大気圧中では、１０−１２Ａの電流をこえ
ると電圧に対して一旦電流値が減少しその後初期の立ち
上がりを再現せず、カーボンナノチューブの劣化が想定
される。また、上記ディスプレイ用の電子放出源につい
ても、高真空領域では、連続動作させても平均放出電流
は変化しないが、低真空（１０− ３Ｐａ以上）領域で
は、電流値にもよるが、電流が時間とともに減少する。
この様にカーボンナノチューブを用いた電子放出素子
は、低真空〜大気圧中では劣化が見られる。これは、カ
ーボンナノチューブ側面は、炭素六員環でできた非常に
安定な構造をしているが、末端部分は、５員環を含んだ
半球状でひずみのある構造のため、比較的活性であるた
めと考えられる。この末端部分の化学的な活性を利用し
て、溶融金属などを用いてカーボンナノチューブを開管
させて中空部分に他の物質を挿入する例が報告されてい
る（特許第２５４６１１４号）。
ューブについて、画像形成デバイスとしての応用が中山
らによって、示唆されている（ジャパンハードコピー’
９７要旨集ｐ２２１）。微小電子線源によって微小領域
を直接帯電させて潜像を形成する新しい画像記録方式の
電子線源や従来の電子写真方式の非接触式帯電器への応
用が示唆され、より低電圧での動作が期待されている。
真空中では、上記のディスプレイ関連の報告同様、低電
圧で電子放出が確認されているが、実際の画像形成デバ
イスで用いる大気圧中では、１０−１２Ａの電流をこえ
ると電圧に対して一旦電流値が減少しその後初期の立ち
上がりを再現せず、カーボンナノチューブの劣化が想定
される。また、上記ディスプレイ用の電子放出源につい
ても、高真空領域では、連続動作させても平均放出電流
は変化しないが、低真空（１０− ３Ｐａ以上）領域で
は、電流値にもよるが、電流が時間とともに減少する。
この様にカーボンナノチューブを用いた電子放出素子
は、低真空〜大気圧中では劣化が見られる。これは、カ
ーボンナノチューブ側面は、炭素六員環でできた非常に
安定な構造をしているが、末端部分は、５員環を含んだ
半球状でひずみのある構造のため、比較的活性であるた
めと考えられる。この末端部分の化学的な活性を利用し
て、溶融金属などを用いてカーボンナノチューブを開管
させて中空部分に他の物質を挿入する例が報告されてい
る（特許第２５４６１１４号）。
【０００５】カーボンナノチューブを接触型帯電器に応
用した場合、低電圧で、オゾンやＮＯｘの発生を低減で
き、良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供
できる。しかし、その押しつけ圧力によっては、帯電回
数とともに帯電能力の低下（帯電時間−表面電位の関係
において、表面電位が飽和する以前の帯電時間におい
て、帯電回数が多くなるに従い、表面電位が低下する現
象）が予想される。これは、全てのカーボンナノチュー
ブが感光体と接触しているわけではないため、非接触の
カーボンナノチューブの存在によって、上記電子放出素
子同様、特定条件の下では大気中での電界放出が発生し
てしまい、カーボンナノチューブが劣化することが原因
と考えられる。
用した場合、低電圧で、オゾンやＮＯｘの発生を低減で
き、良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供
できる。しかし、その押しつけ圧力によっては、帯電回
数とともに帯電能力の低下（帯電時間−表面電位の関係
において、表面電位が飽和する以前の帯電時間におい
て、帯電回数が多くなるに従い、表面電位が低下する現
象）が予想される。これは、全てのカーボンナノチュー
ブが感光体と接触しているわけではないため、非接触の
カーボンナノチューブの存在によって、上記電子放出素
子同様、特定条件の下では大気中での電界放出が発生し
てしまい、カーボンナノチューブが劣化することが原因
と考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】（１）電圧印可による
電子放出素子において、大気圧中でも素子の劣化がな
く、低電圧で、安定した電子放出が可能な電子放出素子
の提供。 （２）大気圧中でも安定で、低電圧動作、オゾンやＮＯ
ｘの発生の少ない非接触型帯電器の提供。 （３）大気圧中でも経時変化がなく、低電圧動作で、短
時間で十分な帯電電圧を与えられ、オゾンやＮＯｘを発
生させない接触型帯電器の提供。 （４）オゾンやＮＯｘを発生させないで、かつ帯電シス
テムの外部電源を低電圧化しつつ、良好な画像を安定し
て得ることができる画像形成装置の提供。
電子放出素子において、大気圧中でも素子の劣化がな
く、低電圧で、安定した電子放出が可能な電子放出素子
の提供。 （２）大気圧中でも安定で、低電圧動作、オゾンやＮＯ
ｘの発生の少ない非接触型帯電器の提供。 （３）大気圧中でも経時変化がなく、低電圧動作で、短
時間で十分な帯電電圧を与えられ、オゾンやＮＯｘを発
生させない接触型帯電器の提供。 （４）オゾンやＮＯｘを発生させないで、かつ帯電シス
テムの外部電源を低電圧化しつつ、良好な画像を安定し
て得ることができる画像形成装置の提供。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１は、先端部
分に金属または合金（ａ）、あるいは金属を含む窒化
物、炭化物、ケイ化物またはホウ化物の少なくとも１種
（ｂ）で被覆されたカーボンナノチューブを構成要素と
して有することを特徴とする電子放出素子に関する。本
発明の第２は、先端部分に窒素（Ｎ）、ボロン（Ｂ）あ
るいはシリコン（Ｓｉ）の少なくとも１種類を含有する
カーボンナノチューブを構成要素として有することを特
徴とする電子放出素子に関する。本発明の第３は、炭化
窒素ナノチューブを構成要素として有することを特徴と
する電子放出素子に関する。
分に金属または合金（ａ）、あるいは金属を含む窒化
物、炭化物、ケイ化物またはホウ化物の少なくとも１種
（ｂ）で被覆されたカーボンナノチューブを構成要素と
して有することを特徴とする電子放出素子に関する。本
発明の第２は、先端部分に窒素（Ｎ）、ボロン（Ｂ）あ
るいはシリコン（Ｓｉ）の少なくとも１種類を含有する
カーボンナノチューブを構成要素として有することを特
徴とする電子放出素子に関する。本発明の第３は、炭化
窒素ナノチューブを構成要素として有することを特徴と
する電子放出素子に関する。
【０００８】本発明の第４は、感光体表面と接触せずに
感光体に電圧を印可することによって、感光体に所定の
表面電位を与える非接触型帯電器において、電子放出素
子として、前記第１〜３の電子放出素子を用いたことを
特徴とする非接触型帯電器に関する。本発明の第５は、
感光体表面と接触し、感光体に電圧を印可することによ
って、感光体に所定の表面電位を与える接触型帯電器に
おいて、感光体に接触する面の先端部分に前記第１また
は２のカーボンナノチューブを用いたことを特徴とする
接触型帯電器に関する。
感光体に電圧を印可することによって、感光体に所定の
表面電位を与える非接触型帯電器において、電子放出素
子として、前記第１〜３の電子放出素子を用いたことを
特徴とする非接触型帯電器に関する。本発明の第５は、
感光体表面と接触し、感光体に電圧を印可することによ
って、感光体に所定の表面電位を与える接触型帯電器に
おいて、感光体に接触する面の先端部分に前記第１また
は２のカーボンナノチューブを用いたことを特徴とする
接触型帯電器に関する。
【０００９】本発明の第６は、感光体表面と接触し、感
光体に電圧を印可することによって、感光体に所定の表
面電位を与える接触型帯電器において、感光体に接触す
る面の先端部分に前記第３の炭化窒素ナノチューブを用
いたことを特徴とする接触型帯電器に関する。本発明の
第７は、ナノチューブが導体であることを特徴とする前
記第５または６の接触型帯電器に関する。本発明の第８
は、前記第４〜７の帯電器を搭載した画像記録装置に関
する。
光体に電圧を印可することによって、感光体に所定の表
面電位を与える接触型帯電器において、感光体に接触す
る面の先端部分に前記第３の炭化窒素ナノチューブを用
いたことを特徴とする接触型帯電器に関する。本発明の
第７は、ナノチューブが導体であることを特徴とする前
記第５または６の接触型帯電器に関する。本発明の第８
は、前記第４〜７の帯電器を搭載した画像記録装置に関
する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例に従って説明する。
【００１１】実施例１ 本実施例を図１に基づいて説明する。カーボンナノチュ
ーブをまず公知技術によって作製する。雰囲気ガスにヘ
リウムを用い、５００Ｔｏｒｒの圧力で、陽極、陰極と
もグラファイト棒を用いたＤＣアーク放電法により合成
した。電流量は約１００Ａで、電極径は１ｃｍ、電極間
距離は、約１ｍｍとした。陰極の先端に約１ｃｍ径の円
柱状堆積物が生成し、多層カーボンナノチューブが束に
なったものが観察された。この多層カーボンナノチュー
ブの束をそのままエポキシ樹脂で固め、アルミナ研磨材
（粒径０．３μｍ）と発泡ウレタンの研磨パッドを用い
て研磨を行い、カーボンナノチューブ樹脂マトリクス１
０１表面に多層カーボンナノチューブ１０２を突出させ
た。多層カーボンナノチューブ１０２は、ほぼ表面に垂
直に突出していた。スパッタ電力５ｋＷ、室温にて、Ａ
ｒをスパッタガスに用いて、５ｍＴｏｒｒの圧力にて、
ＤＣスパッタを行い、カーボンナノチューブ先端にＡｕ
を２ｎｍ成膜した。
ーブをまず公知技術によって作製する。雰囲気ガスにヘ
リウムを用い、５００Ｔｏｒｒの圧力で、陽極、陰極と
もグラファイト棒を用いたＤＣアーク放電法により合成
した。電流量は約１００Ａで、電極径は１ｃｍ、電極間
距離は、約１ｍｍとした。陰極の先端に約１ｃｍ径の円
柱状堆積物が生成し、多層カーボンナノチューブが束に
なったものが観察された。この多層カーボンナノチュー
ブの束をそのままエポキシ樹脂で固め、アルミナ研磨材
（粒径０．３μｍ）と発泡ウレタンの研磨パッドを用い
て研磨を行い、カーボンナノチューブ樹脂マトリクス１
０１表面に多層カーボンナノチューブ１０２を突出させ
た。多層カーボンナノチューブ１０２は、ほぼ表面に垂
直に突出していた。スパッタ電力５ｋＷ、室温にて、Ａ
ｒをスパッタガスに用いて、５ｍＴｏｒｒの圧力にて、
ＤＣスパッタを行い、カーボンナノチューブ先端にＡｕ
を２ｎｍ成膜した。
【００１２】上述のようにして作製したチップに導電性
接着剤を用いてＡｌ電極１０４を形成、電子放出素子を
形成する。約１００μｍのギャップを開けてコレクタ電
極１０３を配置し、圧力をコントロールできる真空チャ
ンバ１０７の中に置き、直流電源１０５により０−５０
０Ｖの電圧を印可し、電流計１０６にてその放出電流量
を測定した。大気圧中においても先端を金属で覆ってい
ないカーボンナノチューブに比べて、ほぼ同じ電圧で同
程度の電流値が観測され、更により高電圧まで印可する
ことができ、より多くの電流を得ることができる一方、
カーボンナノチューブの劣化は見られなかった。また、
低真空中（１Ｐａ）で、一定電流のもとでの経時変化を
測定したところ、カーボンナノチューブは電流値の低下
が見られるが、先端を金属被覆したカーボンナノチュー
ブは、より長時間の測定でも電流値の低下は見られなか
った。本実施例ではカーボンナノチューブとして多層カ
ーボンナノチューブを用いたが、単層カーボンナノチュ
ーブでもかまわない。また、どちらのカーボンナノチュ
ーブについても、開管、閉管していても効果がある。
接着剤を用いてＡｌ電極１０４を形成、電子放出素子を
形成する。約１００μｍのギャップを開けてコレクタ電
極１０３を配置し、圧力をコントロールできる真空チャ
ンバ１０７の中に置き、直流電源１０５により０−５０
０Ｖの電圧を印可し、電流計１０６にてその放出電流量
を測定した。大気圧中においても先端を金属で覆ってい
ないカーボンナノチューブに比べて、ほぼ同じ電圧で同
程度の電流値が観測され、更により高電圧まで印可する
ことができ、より多くの電流を得ることができる一方、
カーボンナノチューブの劣化は見られなかった。また、
低真空中（１Ｐａ）で、一定電流のもとでの経時変化を
測定したところ、カーボンナノチューブは電流値の低下
が見られるが、先端を金属被覆したカーボンナノチュー
ブは、より長時間の測定でも電流値の低下は見られなか
った。本実施例ではカーボンナノチューブとして多層カ
ーボンナノチューブを用いたが、単層カーボンナノチュ
ーブでもかまわない。また、どちらのカーボンナノチュ
ーブについても、開管、閉管していても効果がある。
【００１３】前記実施例ではカーボンナノチューブの製
造方法として、ＤＣアーク放電法を用いたが、ベンゼ
ン、エチレン、アセチレン等の炭化水素をＨ２ガス流下
で１０００〜１５００℃で熱分解する多層カーボンナノ
チューブの作製方法、陽極としてグラファイトにＦｅ、
Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｌ
ａ、Ｙ等の金属触媒を混合したコンポジット棒を用い、
陰極としてグラファイト棒を用い、１００〜７００Ｔｏ
ｒｒのＨｅまたはＨ２雰囲気でのアーク放電により合成
する単層カーボンナノチューブの作製方法、前記のコン
ポジット棒を電気炉中で１０００〜１４００℃に加熱
し、５００ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気で、Ｎｄ：ＹＡＧパル
スレーザーを照射して単層カーボンナノチューブを作製
する方法など、公知のカーボンナノチューブの作製方法
が採用できる。
造方法として、ＤＣアーク放電法を用いたが、ベンゼ
ン、エチレン、アセチレン等の炭化水素をＨ２ガス流下
で１０００〜１５００℃で熱分解する多層カーボンナノ
チューブの作製方法、陽極としてグラファイトにＦｅ、
Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｌ
ａ、Ｙ等の金属触媒を混合したコンポジット棒を用い、
陰極としてグラファイト棒を用い、１００〜７００Ｔｏ
ｒｒのＨｅまたはＨ２雰囲気でのアーク放電により合成
する単層カーボンナノチューブの作製方法、前記のコン
ポジット棒を電気炉中で１０００〜１４００℃に加熱
し、５００ＴｏｒｒのＡｒ雰囲気で、Ｎｄ：ＹＡＧパル
スレーザーを照射して単層カーボンナノチューブを作製
する方法など、公知のカーボンナノチューブの作製方法
が採用できる。
【００１４】本実施例では、金属としてＡｕを用いた
が、カーボンナノチューブと大気（または残留ガス）を
遮断し安定な金属であれば問題なく、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、
Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｉｒ、Ｖ、Ｚｎ、Ｐｄなどやそれら金属を含む合金
でも問題ない。さらに、上記金属の窒化物（ＴｉＮ、Ｔ
ａ２Ｎなど）や炭化物（ＴａＣ、ＷＣなど）、ケイ化物
（ＴｉＳｉ２、ＷＳｉ２など）、ホウ化物（ＭｏＢ、Ｔ
ｉＢ２など）など、その抵抗率が１０−３Ωｃｍ以下の
物質であれば問題なく使用できる。また、その膜厚は抵
抗率にもよるが、１００ｎｍ以下が望ましい。また、カ
ーボンナノチューブの先端を覆う方法であるが、ここで
はスパッタを用いたが、その他、真空蒸着法やＣＶＤ
法、また、イオン交換反応、求酸素反応、還元反応など
の化学反応を利用して金属を含むイオンを金属として析
出させる方法や、メッキなどの電気化学的方法でも問題
ない。
が、カーボンナノチューブと大気（または残留ガス）を
遮断し安定な金属であれば問題なく、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、
Ｔｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｉｒ、Ｖ、Ｚｎ、Ｐｄなどやそれら金属を含む合金
でも問題ない。さらに、上記金属の窒化物（ＴｉＮ、Ｔ
ａ２Ｎなど）や炭化物（ＴａＣ、ＷＣなど）、ケイ化物
（ＴｉＳｉ２、ＷＳｉ２など）、ホウ化物（ＭｏＢ、Ｔ
ｉＢ２など）など、その抵抗率が１０−３Ωｃｍ以下の
物質であれば問題なく使用できる。また、その膜厚は抵
抗率にもよるが、１００ｎｍ以下が望ましい。また、カ
ーボンナノチューブの先端を覆う方法であるが、ここで
はスパッタを用いたが、その他、真空蒸着法やＣＶＤ
法、また、イオン交換反応、求酸素反応、還元反応など
の化学反応を利用して金属を含むイオンを金属として析
出させる方法や、メッキなどの電気化学的方法でも問題
ない。
【００１５】実施例２ 本実施例で使用する開管したカーボンナノチューブの展
開模式図を図２に示す。カーボンナノチューブでは六角
形の各頂点にＣが配置されているが、図２のものは、先
端部分の半球状や末端部分のＣをＢ、Ｎで置換したカー
ボンナノチューブである。この図２のカーボンナノチュ
ーブは、実施例１と同じＤＣアーク放電によって、多層
カーボンナノチューブを形成する際に、最後に極短時間
だけ、ＮＨ３とＢＣｌ３を供給し、末端のＣがＢ、Ｎで
置換されたカーボンナノチューブを形成した。同様に、
エポキシ樹脂で固化後、研磨によって、カーボンナノチ
ューブを突出させ、放電電圧と電流値を測定した。Ｃだ
けからなるカーボンナノチューブに比べ、放出開始電圧
は多少大きくなるものの、より大きな電流値まで劣化な
く電界放出が確認された。また低真空中、一定電流での
経時変化も見られなかった。
開模式図を図２に示す。カーボンナノチューブでは六角
形の各頂点にＣが配置されているが、図２のものは、先
端部分の半球状や末端部分のＣをＢ、Ｎで置換したカー
ボンナノチューブである。この図２のカーボンナノチュ
ーブは、実施例１と同じＤＣアーク放電によって、多層
カーボンナノチューブを形成する際に、最後に極短時間
だけ、ＮＨ３とＢＣｌ３を供給し、末端のＣがＢ、Ｎで
置換されたカーボンナノチューブを形成した。同様に、
エポキシ樹脂で固化後、研磨によって、カーボンナノチ
ューブを突出させ、放電電圧と電流値を測定した。Ｃだ
けからなるカーボンナノチューブに比べ、放出開始電圧
は多少大きくなるものの、より大きな電流値まで劣化な
く電界放出が確認された。また低真空中、一定電流での
経時変化も見られなかった。
【００１６】前記実施例では、導入元素として、Ｂ、Ｎ
を用いたがＳｉでも問題なく、またそれら単体やそれら
の組み合わせでも問題ない。また、ＮＨ３やＮ２、Ｎ２
Ｏ、ＢＣｌ３、Ｂ２Ｈ６、ＳｉＨ４のようなＮ、Ｂ、Ｓ
ｉを含むガスやＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、Ｂ（ＯＣ
２Ｈ５）３のようなＮ、Ｂ、Ｓｉを含む液体、ＢＮの粉
体のようなＮ、Ｂ、Ｓｉを含む固体をカーボンとともに
プラズマ中に供給することで作製しても良い。また、カ
ーボンナノチューブにイオン注入することでＣをＢ、
Ｎ、Ｓｉに置き換えても良い。
を用いたがＳｉでも問題なく、またそれら単体やそれら
の組み合わせでも問題ない。また、ＮＨ３やＮ２、Ｎ２
Ｏ、ＢＣｌ３、Ｂ２Ｈ６、ＳｉＨ４のようなＮ、Ｂ、Ｓ
ｉを含むガスやＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、Ｂ（ＯＣ
２Ｈ５）３のようなＮ、Ｂ、Ｓｉを含む液体、ＢＮの粉
体のようなＮ、Ｂ、Ｓｉを含む固体をカーボンとともに
プラズマ中に供給することで作製しても良い。また、カ
ーボンナノチューブにイオン注入することでＣをＢ、
Ｎ、Ｓｉに置き換えても良い。
【００１７】実施例３ 公知技術によって、炭化窒素ナノチューブを形成する。
容器内にＮｉを約１原子％まぶしたグラファイトロッド
とグラファイト板を近い間隔で、電気炉中に設置し、１
２００℃に加熱する。更に、５００Ｔｏｒｒの圧力下
で、アルゴンガスとＮＨ３を流量比１０：１で流しなが
ら、Ｎｄ：ＹＡＧパルスレーザーをＮｉ含有グラファイ
トロッドに照射し、蒸発させることで、単層炭化窒素ナ
ノチューブを形成した。この炭化窒素ナノチューブをイ
ソプロピルアルコール中に超音波振動を用いて分散さ
せ、セラミックフィルターによりろ過を行い、導電性テ
ープに移し替え、電子放出素子を形成した。この電子放
出素子を実施例１と同じ装置にて、放電電圧と電流値を
測定した。本実施例の炭化窒素ナノチューブはＣだけか
らなるカーボンナノチューブに比べ、放出開始電圧は多
少大きくなるものの、より大きな電流値まで劣化なく電
界放出が確認され、また低真空中で一定電流での経時変
化も見られなかった。
容器内にＮｉを約１原子％まぶしたグラファイトロッド
とグラファイト板を近い間隔で、電気炉中に設置し、１
２００℃に加熱する。更に、５００Ｔｏｒｒの圧力下
で、アルゴンガスとＮＨ３を流量比１０：１で流しなが
ら、Ｎｄ：ＹＡＧパルスレーザーをＮｉ含有グラファイ
トロッドに照射し、蒸発させることで、単層炭化窒素ナ
ノチューブを形成した。この炭化窒素ナノチューブをイ
ソプロピルアルコール中に超音波振動を用いて分散さ
せ、セラミックフィルターによりろ過を行い、導電性テ
ープに移し替え、電子放出素子を形成した。この電子放
出素子を実施例１と同じ装置にて、放電電圧と電流値を
測定した。本実施例の炭化窒素ナノチューブはＣだけか
らなるカーボンナノチューブに比べ、放出開始電圧は多
少大きくなるものの、より大きな電流値まで劣化なく電
界放出が確認され、また低真空中で一定電流での経時変
化も見られなかった。
【００１８】実施例４ 従来用いられているコロトロンやスコロトロンのような
帯電器のかわりに、非接触型帯電器としてカーボンナノ
チューブを用いた例を図３に示す。まず、実施例１と同
様の方法によって先端にＡｕを被覆したカーボンナノチ
ューブ３０２のアレイ（非接触型帯電器）３０１を形成
する。一方公知技術によって、ＯＰＣ３０５を形成す
る。実際には、Ａｌ基体３０７上に酸化チタン微粒子か
らなるホール注入阻止層をディップコート法により厚さ
５μｍで形成し、その後電荷発生層と電荷輸送層を積層
した有機感光層３０６を形成する。
帯電器のかわりに、非接触型帯電器としてカーボンナノ
チューブを用いた例を図３に示す。まず、実施例１と同
様の方法によって先端にＡｕを被覆したカーボンナノチ
ューブ３０２のアレイ（非接触型帯電器）３０１を形成
する。一方公知技術によって、ＯＰＣ３０５を形成す
る。実際には、Ａｌ基体３０７上に酸化チタン微粒子か
らなるホール注入阻止層をディップコート法により厚さ
５μｍで形成し、その後電荷発生層と電荷輸送層を積層
した有機感光層３０６を形成する。
【００１９】上記Ａｕ被覆したカーボンナノチューブの
アレイ（非接触型帯電器）３０１を−７００Ｖの直流電
源３０８に接続し、ＯＰＣとのギャップを１００μｍに
保って非接触帯電を行った。ＯＰＣの周速は、２５０ｍ
ｍ／ｓ、前記帯電器は固定で、その幅は、５ｍｍであ
る。ＯＰＣは、−４５０Ｖに帯電し、この帯電器が従来
のコロトロンに比べ、低電圧で、十分な帯電能力を持つ
ことが確認された。また、大気中の使用によってもナノ
チューブ劣化による帯電特性の低下は見られなかった。
ここでは、Ａｕ被覆したカーボンナノチューブの例を示
したが、その他の金属被覆や先端にＢ、Ｎ、Ｓｉを導入
したカーボンナノチューブ、炭化窒素ナノチューブでも
同様の効果が得られる。本実施例ではＯＰＣを用いた負
帯電を示したが、これに限定されるわけではなく、Ｓｅ
系やａ−Ｓｉ、ＺｎＯ等の無機感光体や正帯電にも同じ
帯電器が使用できる。さらに、感光体全面を一括して帯
電させる例を示したが、微小領域を直接帯電し潜像を形
成する方法に用いても良い。また、電圧は直流電圧を印
可したが、交流との重畳でも問題ない。
アレイ（非接触型帯電器）３０１を−７００Ｖの直流電
源３０８に接続し、ＯＰＣとのギャップを１００μｍに
保って非接触帯電を行った。ＯＰＣの周速は、２５０ｍ
ｍ／ｓ、前記帯電器は固定で、その幅は、５ｍｍであ
る。ＯＰＣは、−４５０Ｖに帯電し、この帯電器が従来
のコロトロンに比べ、低電圧で、十分な帯電能力を持つ
ことが確認された。また、大気中の使用によってもナノ
チューブ劣化による帯電特性の低下は見られなかった。
ここでは、Ａｕ被覆したカーボンナノチューブの例を示
したが、その他の金属被覆や先端にＢ、Ｎ、Ｓｉを導入
したカーボンナノチューブ、炭化窒素ナノチューブでも
同様の効果が得られる。本実施例ではＯＰＣを用いた負
帯電を示したが、これに限定されるわけではなく、Ｓｅ
系やａ−Ｓｉ、ＺｎＯ等の無機感光体や正帯電にも同じ
帯電器が使用できる。さらに、感光体全面を一括して帯
電させる例を示したが、微小領域を直接帯電し潜像を形
成する方法に用いても良い。また、電圧は直流電圧を印
可したが、交流との重畳でも問題ない。
【００２０】実施例５ 図４に基づき実施例を説明する。公知技術によってカー
ボンナノチューブを形成する。ｎ＋Ｓｉ基板を５０％Ｈ
Ｆ水溶液に浸漬し、基板の裏面に光を照射しながら電界
エッチングを行い、ポーラスＳｉ層を形成する。その後
Ｓｉ基板を洗浄し乾燥後、ポーラスシリコン層上に真空
蒸着法を用いて、Ｆｅ層を５ｎｍの厚さで形成する。そ
の後３００℃でアニールを行い、ＣＶＤ装置内に設置
し、ＡｒとＣ２Ｈ２を流しながら、７００℃で分解し、
Ｆｅ層上に多層カーボンナノチューブを形成する。この
とき多層カーボンナノチューブは、基板に垂直に形成さ
れる。また、この多層カーボンナノチューブは、金属的
な電気伝導を示す。ついで、Ａｌ電極４０４上に導電性
ゴム４０３を形成し、その上にスピンコートによって熱
硬化型導電性接着剤をスピンコートし、先の多層カーボ
ンナノチューブを押しあて、加熱し導電性接着剤を硬化
させたのちに、Ｓｉ基板を引き剥がすと帯電ブレード４
０１が形成される。ブレードのニップ幅は３ｍｍ。この
ブレードをスパッタ電力５ｋＷ、室温にて、Ａｒをスパ
ッタガスに用いて、５ｍＴｏｒｒの圧力にて、ＤＣスパ
ッタを行い、カーボンナノチューブ４０２先端にＷを３
ｎｍ成膜した。実施例４と同じようして作製したＯＰＣ
に接触させて帯電を行った。−５００Ｖの直流電源を印
可した場合、ＯＰＣ周速２５０ｍｍ／ｓで−４００Ｖの
表面電位を測定し、十分な帯電能力を持つことを確認し
た。また、押しつけ圧力によらず、帯電回数を増やして
も、表面電位と帯電時間の関係で、帯電の立ち上がりに
低下は見られず、また、カーボンナノチューブの特性で
ある固体潤滑材としての機能はそのままで、摩擦係数
は、従来通りで、カーボンナノチューブのないブレード
に比べ、１／２〜１／１０に低減していた。
ボンナノチューブを形成する。ｎ＋Ｓｉ基板を５０％Ｈ
Ｆ水溶液に浸漬し、基板の裏面に光を照射しながら電界
エッチングを行い、ポーラスＳｉ層を形成する。その後
Ｓｉ基板を洗浄し乾燥後、ポーラスシリコン層上に真空
蒸着法を用いて、Ｆｅ層を５ｎｍの厚さで形成する。そ
の後３００℃でアニールを行い、ＣＶＤ装置内に設置
し、ＡｒとＣ２Ｈ２を流しながら、７００℃で分解し、
Ｆｅ層上に多層カーボンナノチューブを形成する。この
とき多層カーボンナノチューブは、基板に垂直に形成さ
れる。また、この多層カーボンナノチューブは、金属的
な電気伝導を示す。ついで、Ａｌ電極４０４上に導電性
ゴム４０３を形成し、その上にスピンコートによって熱
硬化型導電性接着剤をスピンコートし、先の多層カーボ
ンナノチューブを押しあて、加熱し導電性接着剤を硬化
させたのちに、Ｓｉ基板を引き剥がすと帯電ブレード４
０１が形成される。ブレードのニップ幅は３ｍｍ。この
ブレードをスパッタ電力５ｋＷ、室温にて、Ａｒをスパ
ッタガスに用いて、５ｍＴｏｒｒの圧力にて、ＤＣスパ
ッタを行い、カーボンナノチューブ４０２先端にＷを３
ｎｍ成膜した。実施例４と同じようして作製したＯＰＣ
に接触させて帯電を行った。−５００Ｖの直流電源を印
可した場合、ＯＰＣ周速２５０ｍｍ／ｓで−４００Ｖの
表面電位を測定し、十分な帯電能力を持つことを確認し
た。また、押しつけ圧力によらず、帯電回数を増やして
も、表面電位と帯電時間の関係で、帯電の立ち上がりに
低下は見られず、また、カーボンナノチューブの特性で
ある固体潤滑材としての機能はそのままで、摩擦係数
は、従来通りで、カーボンナノチューブのないブレード
に比べ、１／２〜１／１０に低減していた。
【００２１】本実施例では金属としてＡｕを用いたが、
カーボンナノチューブと大気（または残留ガス）を遮断
し安定な金属であれば問題なく、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔ
ｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｉｒ、Ｖ、Ｚｎ、Ｐｄなどやそれらを含む合金でも
問題ない。さらに、上記金属の窒化物（ＴｉＮ、Ｔａ２
Ｎなど）や炭化物（ＴａＣ、ＷＣなど）、ケイ化物（Ｔ
ｉＳｉ２、ＷＳｉ２など）、ホウ化物（ＭｏＢ、ＴｉＢ
２など）など、その抵抗率が１０−３Ωｃｍ以下の物質
であれば問題ない。また、その膜厚は抵抗率にもよる
が、１００ｎｍ以下が望ましい。また、カーボンナノチ
ューブの先端を覆う方法であるが、ここではスパッタを
用いたが、その他、真空蒸着法やＣＶＤ法、また、イオ
ン交換反応、求酸素反応、還元反応などの化学反応を利
用して金属を含むイオンを金属として析出させる方法
や、メッキなどの電気化学的方法でも問題ない。ここで
はブレード型の接触帯電器の例を示したが、ブラシやロ
ーラー、磁気ブラシなどの接触型帯電器であればその形
状は問わない。
カーボンナノチューブと大気（または残留ガス）を遮断
し安定な金属であれば問題なく、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔ
ｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｉｒ、Ｖ、Ｚｎ、Ｐｄなどやそれらを含む合金でも
問題ない。さらに、上記金属の窒化物（ＴｉＮ、Ｔａ２
Ｎなど）や炭化物（ＴａＣ、ＷＣなど）、ケイ化物（Ｔ
ｉＳｉ２、ＷＳｉ２など）、ホウ化物（ＭｏＢ、ＴｉＢ
２など）など、その抵抗率が１０−３Ωｃｍ以下の物質
であれば問題ない。また、その膜厚は抵抗率にもよる
が、１００ｎｍ以下が望ましい。また、カーボンナノチ
ューブの先端を覆う方法であるが、ここではスパッタを
用いたが、その他、真空蒸着法やＣＶＤ法、また、イオ
ン交換反応、求酸素反応、還元反応などの化学反応を利
用して金属を含むイオンを金属として析出させる方法
や、メッキなどの電気化学的方法でも問題ない。ここで
はブレード型の接触帯電器の例を示したが、ブラシやロ
ーラー、磁気ブラシなどの接触型帯電器であればその形
状は問わない。
【００２２】実施例６ 実施例２と同様の方法で末端のＣがＢ、Ｎで置き換えら
れたカーボンナノチューブのアレイを形成し、帯電ブレ
ードとした。この多層カーボンナノチューブは金属的な
電気伝導を示した。ブレードのニップ幅は、５ｍｍ、Ｓ
ＵＳ板上に形成した。実施例４と同じようして作製した
ＯＰＣに接触させて帯電を行った。−５００Ｖの直流電
源を印可した場合、ＯＰＣ周速２００ｍｍ／ｓで−４２
０Ｖの表面電位を測定し、十分な帯電能力を持つことを
確認した。また、押しつけ圧力によらず、帯電回数を増
やしても、表面電位と帯電時間の関係で、帯電の立ち上
がりに低下は見られなかった。ここでは、導入元素とし
て、Ｂ、Ｎを用いたがＳｉでも問題なく、またそれら単
体やそれらの組み合わせでも問題ない。また、ＮＨ ３や
Ｎ２、Ｎ２Ｏ、ＢＣｌ３、Ｂ２Ｈ６、ＳｉＨ４のような
Ｎ、Ｂ、Ｓｉを含むガスやＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、Ｂ
（ＯＣ２Ｈ５）３のようなＮ、Ｂ、Ｓｉを含む液体、Ｂ
Ｎの粉体のようなＮ、Ｂ、Ｓｉを含む固体をカーボンと
ともにプラズマ中に供給することで作製しても良い。さ
らに、カーボンナノチューブにイオン注入することでＣ
をＢ、Ｎ、Ｓｉに置き換えても良い。ここではブレード
型の接触帯電器の例を示したが、ブラシやローラー、磁
気ブラシなどの接触型帯電器であればその形状は問わな
い。
れたカーボンナノチューブのアレイを形成し、帯電ブレ
ードとした。この多層カーボンナノチューブは金属的な
電気伝導を示した。ブレードのニップ幅は、５ｍｍ、Ｓ
ＵＳ板上に形成した。実施例４と同じようして作製した
ＯＰＣに接触させて帯電を行った。−５００Ｖの直流電
源を印可した場合、ＯＰＣ周速２００ｍｍ／ｓで−４２
０Ｖの表面電位を測定し、十分な帯電能力を持つことを
確認した。また、押しつけ圧力によらず、帯電回数を増
やしても、表面電位と帯電時間の関係で、帯電の立ち上
がりに低下は見られなかった。ここでは、導入元素とし
て、Ｂ、Ｎを用いたがＳｉでも問題なく、またそれら単
体やそれらの組み合わせでも問題ない。また、ＮＨ ３や
Ｎ２、Ｎ２Ｏ、ＢＣｌ３、Ｂ２Ｈ６、ＳｉＨ４のような
Ｎ、Ｂ、Ｓｉを含むガスやＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、Ｂ
（ＯＣ２Ｈ５）３のようなＮ、Ｂ、Ｓｉを含む液体、Ｂ
Ｎの粉体のようなＮ、Ｂ、Ｓｉを含む固体をカーボンと
ともにプラズマ中に供給することで作製しても良い。さ
らに、カーボンナノチューブにイオン注入することでＣ
をＢ、Ｎ、Ｓｉに置き換えても良い。ここではブレード
型の接触帯電器の例を示したが、ブラシやローラー、磁
気ブラシなどの接触型帯電器であればその形状は問わな
い。
【００２３】実施例７ 図５に基づいて、本実施例を説明する。実施例３と同様
の方法で炭化窒素ナノチューブを形成し、シリコーン接
着剤に分散した。この炭化窒素ナノチューブは金属的な
電気伝導を示す。これを公知技術によって作製した帯電
ローラー５０１（ＳＵＳ金属心５０４、径１０ｍｍ、カ
ーボンブラックを分散したシリコーンゴム（導電性ゴ
ム）５０３、厚さ５ｍｍ）表面にコートし、硬化する。
その後酸素プラズマ処理によって表面に炭化窒素ナノチ
ューブ５０２を突出させた。ニップ幅２ｍｍ、周速：Ｏ
ＰＣと従動回転させ、実施例４と同じようして作製した
ＯＰＣ５０５に接触させて帯電を行った。−５００Ｖの
直流電源５０８を印可した場合、ＯＰＣ周速２５０ｍｍ
／ｓで−４００Ｖの表面電位を測定し、十分な帯電能力
を持つことを確認した。また、押しつけ圧力によらず、
帯電回数を増やしても、表面電位と帯電時間の関係で、
帯電の立ち上がりに低下は見られなかった。ここではロ
ーラー型の接触帯電器の例を示したが、ブラシやブレー
ド、磁気ブラシなどの接触型帯電器であればその形状は
問わない。
の方法で炭化窒素ナノチューブを形成し、シリコーン接
着剤に分散した。この炭化窒素ナノチューブは金属的な
電気伝導を示す。これを公知技術によって作製した帯電
ローラー５０１（ＳＵＳ金属心５０４、径１０ｍｍ、カ
ーボンブラックを分散したシリコーンゴム（導電性ゴ
ム）５０３、厚さ５ｍｍ）表面にコートし、硬化する。
その後酸素プラズマ処理によって表面に炭化窒素ナノチ
ューブ５０２を突出させた。ニップ幅２ｍｍ、周速：Ｏ
ＰＣと従動回転させ、実施例４と同じようして作製した
ＯＰＣ５０５に接触させて帯電を行った。−５００Ｖの
直流電源５０８を印可した場合、ＯＰＣ周速２５０ｍｍ
／ｓで−４００Ｖの表面電位を測定し、十分な帯電能力
を持つことを確認した。また、押しつけ圧力によらず、
帯電回数を増やしても、表面電位と帯電時間の関係で、
帯電の立ち上がりに低下は見られなかった。ここではロ
ーラー型の接触帯電器の例を示したが、ブラシやブレー
ド、磁気ブラシなどの接触型帯電器であればその形状は
問わない。
【００２４】実施例８ 実施例４〜７で作製した各々の帯電器を電子写真方式の
複写機の帯電システムとして搭載し、テストチャートの
複写を行った。印可電圧は、−５００Ｖとし、現像は低
電位現像（白黒２値）を用い、階調はドット数で表示し
た。全ての帯電器で、良好な画像が得られた。また、実
施例５〜７の接触型帯電器では、オゾンやＮＯｘはほと
んど検出されず、実施例４の非接触型帯電器でも従来の
コロトロンに比べその発生は１／２０以下に低減されて
いる。
複写機の帯電システムとして搭載し、テストチャートの
複写を行った。印可電圧は、−５００Ｖとし、現像は低
電位現像（白黒２値）を用い、階調はドット数で表示し
た。全ての帯電器で、良好な画像が得られた。また、実
施例５〜７の接触型帯電器では、オゾンやＮＯｘはほと
んど検出されず、実施例４の非接触型帯電器でも従来の
コロトロンに比べその発生は１／２０以下に低減されて
いる。
【００２５】
【効果】１．請求項１ カーボンナノチューブの先端を覆うことによって、大気
や残留ガスとカーボンナノチューブの中では比較的反応
活性な先端部（閉管であれば、半球状部分、開管であれ
ば、円筒状の末端）の接触を断つことができ、かつカー
ボンナノチューブの電子放出特性には大きな影響を与え
ることがないため、大気中でも劣化がなく、低電圧動作
可能の電界放出素子を得ることができる。 ２．請求項２ カーボンナノチューブの先端部分にＢ、Ｎ、Ｓｉを導入
することによって、化学的に活性な先端部分を安定化さ
せることができ、かつ導入部分が先端の部分に限られる
ためカーボンナノチューブの電子放出特性には大きな影
響を与えることがなく、大気中でも劣化がない、低電圧
動作可能の電界放出素子を得ることができる。 ３．請求項３ 炭化窒素ナノチューブを使うことによって、非常に硬く
化学的に安定でなおかつ金属的な特性を保つことができ
るため、大気中や低真空中でも劣化がなく、低電圧動作
可能の電界放出素子を得ることができる。 ４．請求項４ 前記第１〜３のカーボンナノチューブを電界放出される
電子のエネルギーが低いことやその場所がナノチューブ
先端に限定されるためオゾンやＮＯｘの発生が抑えられ
る電界放出素子を非接触型帯電器の構成要素として用い
ることで、大気中でもナノチューブの劣化のない、低電
圧動作の非接触型の帯電器を得ることができた。 ５．請求項５ 大気とカーボンナノチューブの中では比較的反応活性な
先端部（閉管であれば、半球状部分、開管であれば、円
筒状の末端）の接触を断つことができ、非接触部分のカ
ーボンナノチューブの劣化がなく、かつカーボンナノチ
ューブの電気抵抗や弾性率などの物理特性に大きく影響
することがないため、低電圧で経時変化がなく、オゾン
やＮＯｘの発生のない接触型帯電器を得ることができ
る。 ６．請求項６ 炭化窒素ナノチューブを使うことによって、非常に硬く
化学的に安定でなおかつ金属的な特性を保つことができ
るため、非接触部分のカーボンナノチューブの劣化がな
く、かつカーボンナノチューブの電気抵抗や弾性率など
の物理特性に大きく影響することがないため、低電圧で
経時変化がなく、オゾンやＮＯｘの発生のない接触型帯
電器を得ることができる。 ７．請求項７ 前記ナノチューブは、金属性の電気伝導性をもち抵抗を
小さくできるため、より効果的な電荷注入が可能な接触
型帯電器を得ることができる。 ８．請求項８ 低電圧駆動でも感光層に十分な帯電電圧を与えることが
でき、かつ良好な画像が得られる。また、接触型のよう
にオゾンやＮＯｘの発生がほとんどないか、非接触型に
あっても従来に比べて１／２０以下に低減され、また、
帯電器の経時変化も見られない。
や残留ガスとカーボンナノチューブの中では比較的反応
活性な先端部（閉管であれば、半球状部分、開管であれ
ば、円筒状の末端）の接触を断つことができ、かつカー
ボンナノチューブの電子放出特性には大きな影響を与え
ることがないため、大気中でも劣化がなく、低電圧動作
可能の電界放出素子を得ることができる。 ２．請求項２ カーボンナノチューブの先端部分にＢ、Ｎ、Ｓｉを導入
することによって、化学的に活性な先端部分を安定化さ
せることができ、かつ導入部分が先端の部分に限られる
ためカーボンナノチューブの電子放出特性には大きな影
響を与えることがなく、大気中でも劣化がない、低電圧
動作可能の電界放出素子を得ることができる。 ３．請求項３ 炭化窒素ナノチューブを使うことによって、非常に硬く
化学的に安定でなおかつ金属的な特性を保つことができ
るため、大気中や低真空中でも劣化がなく、低電圧動作
可能の電界放出素子を得ることができる。 ４．請求項４ 前記第１〜３のカーボンナノチューブを電界放出される
電子のエネルギーが低いことやその場所がナノチューブ
先端に限定されるためオゾンやＮＯｘの発生が抑えられ
る電界放出素子を非接触型帯電器の構成要素として用い
ることで、大気中でもナノチューブの劣化のない、低電
圧動作の非接触型の帯電器を得ることができた。 ５．請求項５ 大気とカーボンナノチューブの中では比較的反応活性な
先端部（閉管であれば、半球状部分、開管であれば、円
筒状の末端）の接触を断つことができ、非接触部分のカ
ーボンナノチューブの劣化がなく、かつカーボンナノチ
ューブの電気抵抗や弾性率などの物理特性に大きく影響
することがないため、低電圧で経時変化がなく、オゾン
やＮＯｘの発生のない接触型帯電器を得ることができ
る。 ６．請求項６ 炭化窒素ナノチューブを使うことによって、非常に硬く
化学的に安定でなおかつ金属的な特性を保つことができ
るため、非接触部分のカーボンナノチューブの劣化がな
く、かつカーボンナノチューブの電気抵抗や弾性率など
の物理特性に大きく影響することがないため、低電圧で
経時変化がなく、オゾンやＮＯｘの発生のない接触型帯
電器を得ることができる。 ７．請求項７ 前記ナノチューブは、金属性の電気伝導性をもち抵抗を
小さくできるため、より効果的な電荷注入が可能な接触
型帯電器を得ることができる。 ８．請求項８ 低電圧駆動でも感光層に十分な帯電電圧を与えることが
でき、かつ良好な画像が得られる。また、接触型のよう
にオゾンやＮＯｘの発生がほとんどないか、非接触型に
あっても従来に比べて１／２０以下に低減され、また、
帯電器の経時変化も見られない。
【図１】実施例１の電界放出特性評価の模式図である。
【図２】実施例２のカーボンナノチューブの展開模式図
である。
である。
【図３】実施例４の電界放出特性評価の模式図である。
【図４】実施例５の電界放出特性評価の模式図である。
【図５】実施例７の電界放出特性評価の模式図である。
１０１ 樹脂／カーボンナノチューブマトリクス １０２ 表面に突出した多層カーボンナノチューブ １０３ コレクタ電極 １０４ Ａｌ電極 １０５ 直流電源 １０６ 電流計 １０７ 真空チャンバ ３０１ 非接触型帯電器 ３０２ 金属被覆カーボンナノチューブ ３０３ カーボンナノチューブ樹脂マトリクス ３０４ Ａｌ電極 ３０５ ＯＰＣ ３０６ 有機感光層 ３０７ Ａｌ基体 ３０８ 直流電源 ４０１ 帯電ブレード ４０２ 金属被覆カーボンナノチューブ ４０３ 導電性ゴム ４０４ Ａｌ電極 ４０５ ＯＰＣ ４０６ 有機感光層 ４０７ Ａｌ基体 ４０８ 直流電源 ５０１ 帯電ローラー ５０２ 炭化窒素ナノチューブ ５０３ 導電性ゴム ５０４ ＳＵＳ金属心 ５０５ ＯＰＣ ５０６ 有機感光層 ５０７ Ａｌ基体 ５０８ 直流電源
Claims (8)
- 【請求項１】 先端部分に金属または合金（ａ）、ある
いは金属を含む窒化物、炭化物、ケイ化物またはホウ化
物の少なくとも１種（ｂ）で被覆されたカーボンナノチ
ューブを構成要素として有することを特徴とする電子放
出素子。 - 【請求項２】 先端部分に窒素（Ｎ）、ボロン（Ｂ）あ
るいはシリコン（Ｓｉ）の少なくとも１種類を含有する
カーボンナノチューブを構成要素として有することを特
徴とする電子放出素子。 - 【請求項３】 炭化窒素ナノチューブを構成要素として
有することを特徴とする電子放出素子。 - 【請求項４】 感光体表面と接触せずに感光体に電圧を
印可することによって、感光体に所定の表面電位を与え
る非接触型帯電器において、電子放出素子として、請求
項１〜３のいずれかの電子放出素子を用いたことを特徴
とする非接触型帯電器。 - 【請求項５】 感光体表面と接触し、感光体に電圧を印
可することによって、感光体に所定の表面電位を与える
接触型帯電器において、感光体に接触する面の先端部分
に請求項１または２記載のカーボンナノチューブを用い
たことを特徴とする接触型帯電器。 - 【請求項６】 感光体表面と接触し、感光体に電圧を印
可することによって、感光体に所定の表面電位を与える
接触型帯電器において、感光体に接触する面の先端部分
に請求項３記載の炭化窒素ナノチューブを用いたことを
特徴とする接触型帯電器。 - 【請求項７】 ナノチューブが導体であることを特徴と
する請求項５または６記載の接触型帯電器。 - 【請求項８】 請求項４〜７の帯電器を搭載した画像記
録装置。
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