JP2002082516A

JP2002082516A - 電子写真方式の画像形成装置のための導電性ブラシ

Info

Publication number: JP2002082516A
Application number: JP2000273612A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Kawamura; 僖壹川村
Original assignee: Touei Sangyo KK
Current assignee: Touei Sangyo KK
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2002-03-22

Abstract

(57)【要約】【課題】電子写真方式の画像形成装置において用いられ
る導電性ブラシであって、帯電ブラシとして用いれば感
光体の帯電表面電位を均一化して帯電ムラを解消し得る
とともに、同装置における転写、クリーニングなどの他
の用途に用いても安定した性能を有する導電性ブラシを
提供する。【解決手段】導電性ブラシを構成する導電糸が、少な
くとも外周部分が導電性成分よりなるコアと、非導電性
成分よりなる外層とより構成され、前記外層は５μｍ以
下のほぼ均一な厚みを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は導電性ブラシに関
し、特に、電子写真方式の画像形成装置において帯電、
転写またはクリーニングなどのために用いられる、多数
の導電糸を有してなる導電性ブラシに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置においては
導電性ブラシによる接触帯電方式が採用されているが、
この方式はオゾンレスであり、広く実用化されてきた。
導電性ブラシは生産技術上の向上、導電糸の抵抗値の均
一化などにより性能向上が計られてきた。しかし、年々
より高画質の画像形成装置が求められ、導電性ブラシに
対する要求品質がかなり高くなってきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の導電性
ブラシの問題点は、感光体を帯電する際に、その表面電
位を完全に均一にできず、局部的な帯電ムラの発生を避
けられなかった点にある。その理由はつぎのとおりであ
る。

【０００４】まず、電子写真方式の画像形成装置におけ
るブラシ帯電の挙動を図３に基づき説明する。図におい
て、３０は感光体、３２は帯電ブラシであり、それぞれ
矢印の方向に回転しながらブラシ３２に印加された電圧
により感光体３０を帯電させる。帯電ブラシ３２は、芯
金３４と、そのまわりに付設される導電糸からなるブラ
シ部３６とで構成されている。図においては、説明のた
め、１本の導電糸１０を模式的に大きく示している。感
光体３０と帯電ブラシ３２との接触部３９よりも感光体
３０の上流側にある微小ギャップ３５において放電が行
われ、これにより感光体３０が帯電される。

【０００５】この場合、放電のみによって帯電するので
あれば、ブラシへの印加電圧（直流電圧）から４００〜
５００ボルトを差し引いた値の電圧に帯電することにな
る。しかし、従来の帯電は、このような放電によるもの
が支配的ではあるが、その他にも、電荷注入や摩擦帯電
などの要因も加わって複雑な挙動を示しており、その結
果、帯電電位が不均一になったり、環境により変化する
などの問題があった。

【０００６】電荷注入が生じる理由、および電荷注入に
より帯電電位が不均一になる理由は、つぎのとおりであ
る。従来の帯電ブラシに用いられる導電性糸は図４の
（ａ）〜（ｃ）に示す３種がある。図４（ａ）の導電糸
１０はレーヨンを素材とし、カーボンブラックなどの導
電性微粉末を全体に分散させた単一分散型導電糸であ
り、糸全体が導電性成分で構成されている。従来はこの
形の導電糸が一般に用いられてきた。また、図４（ｂ）
の導電糸１０は、絶縁性成分４４と導電性成分４６とか
ならなる複合型導電糸であり、左右一対の蒲鉾型の絶縁
性成分４４により中央の板状の導電性成分４６がサンド
イッチ状に挟まれている。この形の導電糸は、帯電ブラ
シとしての実績は少ないが、充分に使用が可能である。
さらに、図４（ｃ）の導電糸１０は、図４（ｂ）の場合
と同様に、絶縁性成分４８と導電性成分５０とからなる
複合型導電糸であるが、円柱状の絶縁性成分４８の外周
を導電性成分５０が覆っており、帯電ブラシ用の導電糸
として新たに提案されたものである（特開平１１−６５
２２７）。このように従来の導電糸はいずれも糸の表面
に導電性成分が露出しているので、この導電性成分が適
正な微小ギャップを持って感光対に接触すれば放電によ
る帯電となるが、微小ギャップを経ないで感光体に導電
性成分が接触すると、電荷注入を起こしその部分のみ表
面電位が高くなって、結果として帯電ムラが生じる。こ
れを具体的にいえば、電荷注入による帯電は印加電圧と
ほぼ等しい電位に帯電するので、たとえば1000ボルトの
印加電圧で帯電させる場合には、放電により５００ボル
トに帯電するとともに、電荷注入により部分的に1000ボ
ルトに帯電し、このように電位ムラのある帯電になって
いた。

【０００７】このような問題点に対して、従来は、印加
電圧を直流電圧と交流電圧との重畳にしたり、感光体に
工夫をして電荷注入のみで帯電にすることなどが検討さ
れてきた（特開平０６−００３９２１号など）。前者に
は実績があり、直流電圧のみよる帯電の場合よりは改善
されているが、依然として帯電ムラは解消されていな
い。また、後者には実績がなく、単なる着想の段階であ
る。

【０００８】なお、摩擦帯電の影響は帯電ブラシと感光
体との接触圧を下げることにより軽減できる。たとえ
ば、導電糸を細くしたり、感光体への当込み量を少なく
したり、ブラシを斜毛するなどすればよい。

【０００９】この発明は、電子写真方式の画像形成装置
において帯電ブラシとして用いることにより感光体の帯
電表面電位を均一化して上記のような帯電ムラを解消し
得るとともに、同装置における転写、クリーニングなど
の他の用途のためのブラシとしても安定した性能を有す
る導電性ブラシを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１の導電性ブラシは、電子写真方式の画像
形成装置において帯電、転写またはクリーニングなどの
ための、多数の導電糸を有してなる導電性ブラシであっ
て、前記導電糸は、少なくとも外周部分が導電性成分よ
りなるコアと、非導電性成分よりなる外層とより構成さ
れ、前記外層は５μｍ以下のほぼ均一な厚みを有してな
るものである。

【００１１】この導電性ブラシを帯電ブラシとして用い
る場合には、導電糸の表面が絶縁層で覆われているた
め、直接導電性成分が感光体と接触することはなく、絶
縁層を介して接触するため電荷注入は起こり得ず、必ず
放電による帯電となるので、帯電電位が安定したムラの
ない表面電位が得られる。また、この導電性ブラシを電
子写真方式の画像形成装置の他の用途のブラシ、たとえ
ば転写用ブラシ、クリーナー用ブラシに用いる場合に
も、このブラシは安定した性能を発揮する。

【００１２】この発明において重要なことは、非導電性
成分よりなる外層がほぼ均一な厚みであることと、５μ
ｍ以下の厚さであることである。すなわち、コアの導電
性成分から外層の非導電性成分を介して放電して帯電す
るため、外層の厚さが不均一であると放電ムラが起こり
表面電位のムラとなる。

【００１３】また、外層は、厚ければ厚い程、放電効率
が悪くなる。また、外層が厚くなると製造上コアの導電
性成分が偏心する可能性が高まる。実験的に確かめる
と、外層は５μｍ以下が望ましく、２μｍ位が最適であ
る。

【００１４】外層の厚みの下限については、ブラシ毛は
使用により少し摩耗するので、０．５μｍ以上が望まし
い。

【００１５】なお、この発明において、外層が非導電性
であるという場合、外層は完全な絶縁性でなくとも、体
積抵抗率の高い高抵抗層であっても良い。

【００１６】請求項２の導電性ブラシは、請求項１の導
電性ブラシにおいて、前記の導電性成分は導電性微粒子
を含有する熱可塑性樹脂からなるものである。

【００１７】請求項３の導電性ブラシは、請求項１また
は２の導電性ブラシにおいて、前記外層の非導電性成分
の体積抵抗率は前記コアにおける導電性成分の体積抵抗
率より２オーダー以上高いことを特徴とするものであ
る。これにより電荷注入の発生をより確実に防止するこ
とができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第一の実施例の
導電糸１０の断面構成を示す。この導電糸１０は、コア
１２の周囲に外層１４を被覆してなる。コア１２は、ナ
イロン、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂に導電性カー
ボンブラックなどの微粒子を分散させた導電性成分より
なる。また、外層１４は、ナイロン、ポリエステルなど
の熱可塑性樹脂のみからなり導電性微粒子を含有しない
非導電性成分よりなり、５μｍ以下の均一な層である。

【００１９】コア１２を構成する導電性成分は１０^２〜
１０^６Ωｃｍの体積抵抗率を有する。外層１４を構成す
る非導電性成分はほぼ絶縁性であるが、コア１２の導電
性成分より２オーダー以上の、好ましくは１０^７Ωｃｍ
以上の体積抵抗値の導電性を有するものであってもよ
い。

【００２０】すなわち、本発明において、「ある部分が
非導電性」であるとは、完全な絶縁性である場合と、隣
接する他の層に比べて２オーダー以上の体積抵抗値を示
す高抵抗のものである場合との双方を含んでいる。この
ことは後述の第２の実施例についても同様である。

【００２１】本発明の図１の導電糸と前記の図４（ａ）
〜（ｃ）に示す従来の導電子とについて、実際に帯電ブ
ラシを製作し感光体を帯電させて比較してみると、図１
の導電糸では放電による帯電のみの帯電になり均一な帯
電電位が得られたが、従来のものでは、全て放電と一部
電荷注入による帯電とが混在し帯電電位にムラが生じ
た。

【００２２】この理由はつぎのとおりである。すなわ
ち、従来の導電糸は全て糸の表面に導電性成分が露出し
ている。この導電性成分が適正な微小ギャップを持って
感光対に接触すれば放電による帯電となるが、微小ギャ
ップを経ないで感光体に導電性成分が接触すると、電荷
注入を起こしその部分のみ表面電位が高くなって、結果
として帯電ムラが生じてしまう。

【００２３】これに対して、図１の帯電ブラシでは、糸
の表面が絶縁層で覆われているため、直接導電性成分が
感光体と接触することはなく、絶縁層を介して接触する
ため、電荷注入は起こりえず、必ず放電による帯電とな
る。従って、帯電電位は安定しムラのない表面電位が得
られた。また、直流電圧印加のみでも充分安定に帯電す
ることも判明した。当然、交流を重畳した印加電圧で用
いることもできる。

【００２４】図２は本発明の第２の実施例の導電糸１０
の断面構成を示す。この導電糸１０は、図１の場合と同
じく、コア２２、２４の外周に外層２６が形成されてい
る。ただし、コア２２，２４は図１のコアとは異なり２
層構造となっている。すなわち、コアの中心部２２は非
導電性成分よりなり、コアの外周部分２４は導電性成分
よりなる。そして、コア２２、２４の外側にある外層２
６は図１の場合と同様に非導電性成分よりなる。ここで
用いられる導電性成分、非導電性成分の材質、体積抵抗
率とも図１の場合と同様である。また、外層２６は図１
の場合と同様に厚みが５μｍ以下の均一な層である。

【００２５】導電糸の断面形状は、図においては模式的
に円で示したが、真円である必要はなく、楕円その他の
異形断面形状でも差し支えない。

【００２６】以上、帯電ブラシについて本発明を説明し
たが、電子写真方式の画像形成装置の他の用途のための
導電性ブラシについても本発明の導電糸を用いることに
よってより安定な性能をもたらすことが可能である。た
とえば、転写に用いるブラシ、クリーナに用いるブラシ
などについても本発明を適用することができる。

【００２７】［実施例１］図１の構成にしたがって、コ
ア１２を、ナイロンを素材にし且つ導電性微粒子を分散
させた単糸４デニールにより形成し、外層１４をナイロ
ンである非導電性成分により膜厚３μｍに形成して導電
糸１０を作成した。この導電糸１２の多数を芯金３４の
周囲に植設して外径１５ｍｍ、密度100000フィラメント
／inch^２の帯電ブラシ３２を得て、これにより、感光体
を帯電した。

【００２８】［実施例２］図２の構成にしたがって、コ
ア２２，２４をポリエステルを素材にした単糸４デニー
ルにより形成し、コアの外周部分２４に導電性微粒子を
分散させ、外層２６をポリエステルである非導電性成分
により膜厚４μｍに形成して、導電糸１０を作成し、こ
の導電糸１０の多数を芯金３４の周囲に植設して、外径
１５ｍｍ、密度100000フィラメント／inch^２の帯電ブラ
シ３２を得て、これにより、感光体を帯電した。

【００２９】また、比較のため、以下の４種類の導電糸
による帯電ブラシにより感光体を帯電した。

【００３０】［比較例１］図４（ａ）の構成にしたがっ
て、導電性微粒子を分散させたレーヨンを素材にした単
糸６デニールにより単一分散型の導電糸１０を作成し
た。実施例と同様にして、外径１５ｍｍ、密度100000フ
ィラメント／inch^２の帯電ブラシ１０を得て、これによ
り感光体を帯電した。レーヨンはナイロン、ポリエステ
ルに比し比重が大きいため、レーヨン６デニールとナイ
ロン4デニールの糸直径はほぼ等しい。

【００３１】［比較例２］図４（ｂ）の構成にしたがっ
て、ナイロンを素材にした単糸４デニールにより導電糸
を作成した。この場合、導電性成分４４、４４には導電
性微粒子を分散させた。複合比、すなわち導電性成分と
絶縁性成分との断面積比は１：１０であった。この導電
糸により外径１５ｍｍ、密度100000フィラメント／inch
^２の帯電ブラシを作成し、感光体を帯電した。

【００３２】［比較例３］図４（ｃ）の構成にしたがっ
て、ナイロンを素材にした単糸４デニールにより導電糸
を作成した。この場合、図の導電性成分５０には導電性
微粒子を分散させた。複合比（導電性成分：絶縁性成分
の断面積比）は１：１０であった。この導電糸により、
外径１５ｍｍ、密度100000フィラメント／inch^２の帯電
ブラシを作成し、感光体を帯電した。

【００３３】［比較例４］図５の構成にしたがって、ナ
イロンを素材にした単糸４デニールの導電糸を作成し
た。

【００３４】これは比較例にしたがった図４（ｂ）の導
電糸の外周部分に層５１を３μｍの厚さで設けたもので
ある。したがって、結果的に絶縁層の厚さが不均一な導
電糸である。この導電糸により、前記実施例および比較
例と同様にして外径１５ｍｍ、密度１０００００フィラ
メント／inch^２の帯電ブラシを作成し、感光体を帯電し
た。

【００３５】感光体はレーザープリンターに用いられて
いる一般的な負帯電型有機感光体（OPC）で、印加電圧
として、直流電圧のみ−1200ボルトの場合と、直流電圧
−750ボルトと交流電圧1100ボルト（ピーク間電圧）の
場合とで比較評価した。その結果を表1に示す。

【００３６】

【表１】表１に示すように、表面電位計により感光体の表面電位
を計測し、その平均値を求めた。また、表面電位の最大
値から最小値を差し引いたΔV_０を求めた。 ΔV_０につ
いては、微小部分の表面電位は表面電位計により直接計
測できないため、バイアス現像法により求めた。

【００３７】この結果からわかるように、表面電位の平
均値は、実施例と比較例とで若干異なっている。すなわ
ち、実施例では表面が絶縁層であるため、得られる表面
電位は比較例より少し低い。

【００３８】ΔV_０については、実施例は比較例に比し
非常に小さい値であり、表面電位が安定していることが
わかる。これは、前述したように、実施例のものでは電
荷注入による帯電成分が少なく、ほとんどが放電による
帯電であるためである。

【００３９】また、印加電圧が直流のみの場合と、交流
を重畳した場合とを比較すると、実施例、比較例とも交
流重畳のほうがΔV_０が小さくなっている。実施例の場
合は、直流のみでも十分使用できるレベルにある。

【００４０】さらに、外層の厚みが不均一なものでは帯
電ムラが大きいことがわかる。

【００４１】

【発明の効果】この発明の導電性ブラシは、電子写真方
式の画像形成装置において帯電ブラシとして用いる場合
には、感光体の帯電表面電位を均一化して、帯電ムラを
解消することができる。また、この導電性ブラシを、前
記装置における他の用途、たとえば転写用ブラシ、クリ
ーニング用ブラシなどに用いても、安定した性能を有す
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の導電性ブラシを構成する
導電糸の断面図。

【図２】この発明の他の実施例の導電性ブラシを構成す
る導電糸の断面図。

【図３】電子写真方式の画像形成装置における感光体と
帯電ブラシとの接触状態を示す要部側面図。

【図４】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ従来の導電糸の断面
図。

【図５】比較例の一つとして形成した導電糸の断面図。

【符号の説明】

１０導電糸１２コア１４外層２２コアの中心部２４コアの外周部２６外層３０感光体３２導電性ブラシ３４芯金３５ギャップ３９接触部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子写真方式の画像形成装置において帯
電、転写またはクリーニングなどのために用いる、多数
の導電糸を有してなる導電性ブラシであって、前記導電糸は、少なくとも外周部分が導電性成分よりな
るコアと、非導電性成分よりなる外層とより構成され、
前記外層は５μｍ以下のほぼ均一な厚みを有してなる導
電性ブラシ。
【請求項２】請求項１に記載の導電性ブラシにおいて、
前記の導電性成分は導電性微粒子を含有する熱可塑性樹
脂からなることを特徴とする導電性ブラシ。
【請求項３】請求項１または２に記載の導電性ブラシに
おいて、前記外層の非導電性成分の体積抵抗率は前記コ
アにおける導電性成分の体積抵抗率より２オーダー以上
高いことを特徴とする導電性ブラシ。