JP2007003791A - 導電性ブラシ - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置で要求される導電性能を維持しつつ、耐へたり性を向上させ、長期問にわたり除電、クリーニング性能を維持できる導電性ブラシを提供すること。
【解決手段】基布及び基布上に起毛されたパイル糸を備えるパイル織物よりなり、画像形成装置の相手部材にパイル糸の先端部が接触するように構成した導電性ブラシであって、該パイル糸が導電性を付与したアラミド繊維より形成され、且つＫＥＳによる曲げ硬さ（Ｂ）が０．０３〜０．１２ｇ・ｃｍ^３／yarnである。
【選択図】なし

Description

本発明は、除電性能及び耐へたり性に優れた導電性ブラシに関するものであり、さらに詳しくは、曲げ強度の高いアラミド繊維製の導電糸を用いることにより、耐へたり性に優れ、ＯＡ機器用のブラシ等として長期間に亘り優れた除電性能およびクリーニング性能を維持することが可能で、高品質の印刷画像を長期に亘り形成することのできる導電性ブラシに関するものである。

ＯＡ機器の代表例としては、複写機、プリンター、ファクシミリ等が挙げられ、近年、これらのＯＡ機器においては、高性能化、高速化、小型化、複合化等の技術革新が著しい。これらのＯＡ機器においては、転写工程の後に感光体上に残ったトナーを除去する工程が有り、クリーニングが不充分であると、感光体上に残留したトナーが感光特性を妨害し、結果として記録品質が低下するという問題があった。

そして、感光体上に残留したトナーのクリーニング方法としては、接触型のブラシを用いる方法、ゴム製ブレードを用いる方法、捲取り式のウエブを使用する方法、弾性体ローラーを用いる方法等が知られており、それらの方法のうち、接触型のブラシを用いる方法として、除電性能に優れた導電性繊維からなる立毛布帛を用いて製造したブラシを用いる方法が知られている（例えば特開２００４−９３９４８号公報など）。

従来、このような導電性ブラシは金属製の丸棒よりなる支軸に帯状をなすパイル織物を螺旋状に巻き付け、接合することによって形成されている。このパイル織物は、タテ糸及びヨコ糸を織り上げて得られた基布と、同基布にパイル織りで織り込まれたパイル糸とから構成されている。そして、パイル糸は、隣接するパイル糸同士が互いを支え合うように、基布に対して密に織り込まれることによって起毛され、その先端部が感光ドラムなどの相手部材に対して均一に接触するようになっている。

ところが、上記のようなパイル糸に使用される導電性繊維は、非常に曲げ硬さが低く、使用するにつれへたりが生じ、除電性能、クリーニング性能を長期にわたり維持することが困難であるという問題があり、その解決策が切望されていた。
特開２００４−９３９４８号公報

本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点を解決し、画像形成装置で要求される導電性能を維持しつつ、耐へたり性を向上させ、長期問にわたり除電、クリーニング性能を維持できる導電性ブラシを提供することにある。

本発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、パイル糸に使用されるアラミド繊維の曲げ硬さを所定の範囲に制御するとき、所望の導電性ブラシが得られることを究明し、本発明に到達した。

かくして本発明によれば、基布及び基布上に起毛されたパイル糸を備えるパイル織物よりなり、画像形成装置の相手部材にパイル糸の先端部が接触するように構成した導電性ブラシであって、該パイル糸が導電性を付与したアラミド繊維より形成され、且つＫＥＳによる曲げ硬さ（Ｂ）が０．０３〜０．１２ｇ・ｃｍ^３／yarnであることを特徴とする導電性ブラシが提供される。

本発明によれば、導電性能を維持しつつ、耐へたり性を向上させ、長期問にわたり除電、クリーニング性能を維持できる導電性ブラシが提供されるので、画像形成装置のクリーニングブラシなどに好適に使用することができる。

本発明におけるアラミド繊維製のパイル糸は耐久性、耐熱性が高く、耐摩耗性に優れるとともに、摺動性が良好で、導電性を有する複数本のアラミド繊維を撚糸加工することにより形成されている。このアラミド繊維は、ポリパラフェニレンテレフタルアミドや、コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド、あるいはポリメタフェニレンイソフタルアミド等のポリマーからなり、原糸段階において、例えばニッケル等の金属、酸化亜鉛、酸化錫等の金属化合物、カーボン(炭素)等の微粒子等のような導電性物質が練り込まれることによって導電性が付与されている。

中でも、導電性物質として、安定した導電性を有するとともに、低コストな炭素を用いることが好ましい。なお、導電性物質を含む加工液によってアラミド繊維の表面を被覆することにより、アラミド繊維に導電性を付与してもよい。

前記パイル糸は複数本の繊維を撚糸加工することにより形成され、その基端部が基布を形成する各糸に保持されることにより、先端部で各繊維同士の問隔が広がっている。

上記アラミド繊維のＫＥＳによる曲げ硬さ（Ｂ）は、０．０３〜０．１２ｇ・ｃｍ^３／yarnであることが肝要である。該曲げ硬さが０．０３ｇ・ｃｍ^３／yarn未満の場合は、ブラシとして使用するにつれへたりが生じ、除電性能、クリーニング性能を長期にわたり維持することが困難となる。一方、該曲げ硬さが０．１２ｇ・ｃｍ^３／yarnを越える場合は、パイル糸の先端部が感光ドラムなどの相手部材に対して均一に接触せず、クリーニング性能が低下する。

アラミド繊維の曲げ硬さを上記範囲に制御するには、アラミド繊維の単繊維繊度、繊維の横断面形状、導電性物質の含有量などを適宜変更することにより、調節することができる。

また、上記アラミド繊維は、その強度が６〜１２センチニュートン／デシテックス（ＣＮ／ｄｔｅｘ）であることが好ましい。つまり、アラミド繊維の強度は一般的には１８〜２８センチニュートン／デシテックス（ＣＮ／ｄｔｅｘ）であるが、導電性ブラシのパイル糸として使用する場合は、これより強度が低いものを用いることが好ましい。その主な理由は、後述するシャーリング加工によりパイル糸の毛先(先端部)を切り揃える際、毛先を均一且つ精度よく切断し、ブラシの外径精度を良好なものとするためである。ただ、アラミド繊維の強度があまりに低いと、パイル糸の耐久性及び耐摩耗性が低下し、毛倒れしやすくなるおそれがある。

実際に、要求される外径精度が±０．３ｍｍのブラシを作製したとき、強度が１２ＣＮ／ｄｔｅｘであるアラミド繊維を用いたブラシは、その外径精度が＋０．１ｍｍであった。これに対し、強度が１８ＣＮ／ｄｔｅｘであるアラミド繊維を用いたブラシは、部分的にパイル糸の毛先が切断できない箇所が発生し、シャーリング加工を十分に施すことができなかった。また、強度がそれぞれ１３ＣＮ／ｄｔｅｘ、１５ＣＮ／ｄｔｅｘであるアラミド繊維を用いたブラシは、シャーリング加工を施すことは可能であったが、外径精度がそれぞれ＋０．５ｍｍ、＋１．５ｍｍとなり、要求される外径精度を満たさないものとなった。

上記導電性ブラシは、アラミド繊維製のパイル糸を有するのであれば、例えば現像ブラシ、クリーニングブラシ、除電ブラシ、転写ブラシ等の全てに採用することができる。現像ブラシ、クリーニングブラシ、除電ブラシ及び転写ブラシとして構成した場合、パイル糸を均一に立毛させ、感光ドラムの表面にパイル糸の毛先を均一に摺接させて、得られる画像を良好なものとすることができる。アラミド繊維は耐摩耗性にも優れたものであることから、摺接によるパイル糸の毛切れを防止することができ、得られる画像を長期にわたり、良好なものとすることができる。

パイル糸は、アラミド繊維のみで形成されることに限らず、次のようにして形成してもよい。すなわち、レーヨン繊維、キュプラ繊維等の再生繊維、ナイロン、アクリル、ポリプロピレン、ポリエステル等の合成繊維等に対し、前に挙げたような導電性物質を練り込んだり、その表面を被覆したり等して導電性を付与する。このようにして得られた導電性の繊維と、導電性のアラミド繊維とを撚糸加工してパイル糸を形成してもよい。このようにパイル糸を形成した場合には、コストが嵩む導電性のアラミド繊維の使用量を低減することにより、製造コストの低減を図ることができる。

以下、本発明を実施例にてさらに詳細に説明する。なお、実施例中の物性は下記の方法により測定した。
（１）ＫＥＳによる曲げ硬さ（Ｂ）
カトーテック（株）製のＫＥＳ純曲げ試験機ＫＥＳＦＢ−Ａを用い、糸条１本の純曲げ試験における（Ｂ）値を測定した。
（２）画像安定性
実施例に従って得られた導電性ブラシをクリーニングブラシとして備えた複写機を用い、電子写真学会が発行するテストチャートを１０万枚及び３０万枚の複写を行なった後の画像の安定性を目視判断し、○：印刷画像の均一性、鮮明性が良好、△：印刷画像にやや斑がある、×：印刷画像に斑があり、鮮明性が不良、の３段階で表した。

［実施例１］
導電性カーボン微粒子としてＭＰＳ−１５０４ Ｂｌａｃｋ（Ｔ）（大日精化社製）を用い、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）中に分散させて、濃度１０重量％、ＰＨ１１．０の分散液を調整した。このカーボン微粒子分散液を、コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド（共重合モル比が１：１の芳香族ポリアミド）の濃度６重量％のＮＭＰ溶液（ＰＨを５．０に調整）中に、得られるドープ中のカーボン微粒子の含有量が芳香族ポリアミドの重量を基準として１５．０重量％となる割合で添加し、温度６０℃下４時間撹拌混合した。その際、得られるドープのｐＨが７．０となるように、水酸化カルシウム濃度が２２．５重量％のＮＭＰ分散液を微量添加して調製した。

得られたドープを用い、孔径０．３ｍｍ、孔数９６ホールの紡糸口金から毎分２０ｃｃの割合で吐出し、エアーギャップと呼ばれる空隙部分を介してＮＭＰ濃度３０重量％の水溶液中に紡出し凝固した後（半乾半湿式紡糸法）、水洗、乾燥し、次いで、温度５３０℃下３．０倍に延伸した後８０ｍ／分の速度で巻き取って、強度が１０ＣＮ／ｄｔｅｘ、１３９ｄｔｅｘ／９６ｆｉｌの糸条を得た。なお、ドープの安定性は良好で、長時間安定に紡糸延伸することができた。

次いで、上記糸条を２本合糸して１００Ｔ／ｍの撚糸を施し、パイル織機を使用して立毛織物を作成し、これを２０ｍｍ幅のテープ状にスリットして金属製の軸にらせん状に巻きつけ、パイルの高さが一定になるようカットして整え導電性ブラシを作成した。

［実施例２］
実施例１において、紡糸口金の孔数を４８ホールとし、１３９ｄｔｅｘ／４８ｆｉｌの糸条を得た以外は実施例１と同様に実施した。

［比較例１］
実施例２において、吐出口の形状を変更して三角断面形状の繊維を得た以外は実施例１と同様に実施した。
得られた導電性ブラシの物性を表１に示す。

本発明によれば、導電性能を維持しつつ、耐へたり性を向上させ、長期問にわたり除電、クリーニング性能を維持できる導電性ブラシが提供されるので、画像形成装置のクリーニングブラシなどに好適に使用することができる。

Claims (4)

1. 基布及び基布上に起毛されたパイル糸を備えるパイル織物よりなり、画像形成装置の相手部材にパイル糸の先端部が接触するように構成した導電性ブラシであって、該パイル糸が導電性を付与したアラミド繊維より形成され、且つＫＥＳによる曲げ硬さ（Ｂ）が０．０３〜０．１２ｇ・ｃｍ^３／yarnであることを特徴とする導電性ブラシ。
2. パイル糸の強度が６〜１２センチニュートン／デシテックス（ＣＮ／ｄｔｅｘ）である請求項１に記載の導電性ブラシ。
3. 前記パイル織物を帯状に裁断し、支持軸の外周面に螺旋状に巻き付けてロール状をなすように形成した請求項１又は２記載の導電性ブラシ。
4. パイル糸の先端部をシャーリング加工で切断し、基布の上面からのパイル糸の高さを所定長さに揃えた請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性ブラシ。