JP2004093948A - 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、難燃性を向上させることができるとともに、製造コストの低減を図ることができる導電性ブラシを提供する。
【解決手段】画像形成装置用のブラシとしての帯電ブラシ２０は金属製の丸棒よりなる支持軸２１と、この支持軸２１の表面に接合された帯状をなすパイル織物３１とにより構成されている。パイル織物３１は、織布よりなる基布３３と、その基布３３に織り込まれた複数本のパイル糸３６とから構成されている。このパイル糸３６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、難燃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。このアラミド繊維には炭素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。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像形成装置において、例えば感光ドラム表面を帯電するために帯電器内に設けられる帯電ブラシ等の導電性ブラシに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記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織布よりなる基布と、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、その先端部を感光ドラム等といった相手部材に対して均一に接触させるようになっている。
【０００３】
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間隔が広がっている。このパイル糸を形成する繊維には、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が使用されている。また、これら繊維には原糸段階で微粒子状の炭素、金属粉等の導電性物質を練りこむことによって導電性が付与されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の導電性ブラシにおいては、例えば帯電ブラシの場合、感光ドラムを帯電させるために同帯電ブラシに電圧が印加された際、感光体に形成されたピンホール等が原因となってパイル糸が燃焼するおそれがあった。帯電ブラシ以外のブラシにおいても、画像形成装置の内部温度が非常に高くなることから、パイル糸が燃焼するおそれがあった。このため、前記パイル糸の表面を難燃剤でコーティングする等して、同パイル糸に難燃処理を施す必要があった。しかし、このように難燃処理が施されたパイル糸は、その電気抵抗値が変動してしまうことから所望の導電性能を十分に満たすことができず、その結果、導電性ブラシの品質が低下し、高い確率で転写画像に不具合を生じてしまうという問題があった。また、製造時において、パイル糸に難燃処理を施すための工程が増えることから、製造コストが嵩んでしまうという問題もあった。
【０００５】
この発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、画像形成装置で要求される導電性能を維持しつつ、難燃性を向上させることができるとともに、製造コストの低減を図ることができる導電性ブラシを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の導電性ブラシの発明は、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、前記パイル糸を導電性を付与したアラミド繊維より形成したことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の導電性ブラシの発明は、請求項１に記載の発明において、前記パイル糸の強度が６〜１２センチニュートン（ＣＮ）／デシテックス（ｄ）であることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の導電性ブラシの発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、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ことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に記載の導電性ブラシの発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、前記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ことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を導電性ブラシの一種である帯電ブラシに具体化した一実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１に示すように、帯電ブラシ２０は、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属製の丸棒よりなる支持軸２１と、この支持軸２１の表面に接合された帯状をなすパイル織物３１とにより構成されている。そして、支持軸２１の表面に導電性接着剤を塗布、あるいは部分的に隙間を設けた状態で接着剤を塗布し、その上にパイル織物３１を螺旋状をなすように巻回することによって帯電ブラシ２０が形成されている。なお、導電性接着剤を使用する理由は、支持軸２１とパイル織物３１との間の通電性能を良好なものとするためである。また、部分的に隙間を設ける理由は、同隙間で支持軸２１とパイル織物３１とを直接的に接触させることにより、これらの間における通電性能を維持するためである。
【００１２】
図３及び図４（ａ），（ｂ）に示すように、パイル織物３１は、タテ糸３４及びヨコ糸３５を織り上げた織布よりなる基布３３と、同基布３３のヨコ糸３５にＵ字状に絡ませるようにパイル織りで織り込まれた複数本のパイル糸３６とから構成されている。この基布３３を形成するタテ糸３４及びヨコ糸３５には耐久性、柔軟性の高い糸が使用され、このような糸としてはフィラメント糸、又は紡績糸及び綿糸等が挙げられる。この実施形態ではタテ糸及びヨコ糸３５には柔軟性が高く、嵩高い紡績糸が使用されている。また、基布３３の裏面には後述する導電性物質を含むアクリルエマルジョン等よりなるコーティング層３７が形成され、このコーティング層３７によりパイル糸３６の根元と基布３３が接合されている。
【００１３】
前記パイル糸３６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、難燃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、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。この実施形態では、導電性物質として安定した導電性を有するとともに、低コストな炭素が用いられている。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。
【００１４】
前記アラミド繊維は、一般にはその強度が１８〜２８センチニュートン（ＣＮ）／デシテックス（ｄ）である。しかし、導電性ブラシである帯電ブラシ２０のパイル糸３６に使用する場合、これより強度が低いものを用いることが好ましい。同強度を一般のものより低くした主な理由は、パイル糸３６の毛先（先端部）を切り揃えるために後述するシャーリング加工を施す際、一般のアラミド繊維でパイル糸３６を形成したのではパイル糸３６の毛先を切断することができないためである。具体的に、パイル糸３６に使用するアラミド繊維の強度は６〜１２ＣＮ／ｄであることが好ましい。アラミド繊維の強度が６ＣＮ／ｄ未満の場合、パイル糸３６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。また、アラミド繊維の強度が１２ＣＮ／ｄより高いと、シャーリング加工でパイル糸３６の毛先を切り揃えることができなくなったり、画像形成装置内でパイル糸３６が摺接される相手部材を傷付けてしまったり等のような不具合が生じるおそれがある。
【００１５】
上記構成よりなる帯電ブラシ２０は、シャーリング加工が施されることにより、基布３３の上面からのパイル糸３６の高さが所定長さに揃えられている。同シャーリング加工は、図５に示すような加工装置を使用して行われる。すなわち、同加工装置内において、帯電ブラシ２０は、支持軸２１を介して矢印方向へ回転可能に支持されている。この帯電ブラシ２０の対向位置には、回転刃４１がその表面を帯電ブラシ２０の表面に接触させた状態で回転軸４２を介して支持されている。また、帯電ブラシ２０と回転刃４１との間には固定刃４３がその刃先を帯電ブラシ２０の表面に接触させた状態で固定されている。シャーリング加工を行う際には、前記帯電ブラシ２０が回転されるとともに、回転刃４１が帯電ブラシ２０の回転方向と逆方向へ回転される。すると、帯電ブラシ２０は、その表面から突出するパイル糸３６の毛先部分が切断されることにより、その外径精度が高く維持される。
【００１６】
このシャーリング加工時において、一般のアラミド繊維であればその強度が高いため、パイル糸３６の毛先が精度よく切断されず、帯電ブラシ２０の外径精度が低下してしまうおそれがある。しかし、実施形態のパイル糸３６を形成するアラミド繊維は、前述したようにその強度が一般のものよりも低くなるように調製されているため、パイル糸３６の毛先部分を精度よく切断することが可能であり、帯電ブラシ２０の外径精度を良好なものとすることができる。
【００１７】
実際に、要求される外径精度が±０．３ｍｍの帯電ブラシ２０を作製したとき、アラミド繊維の強度が１２ＣＮ／ｄのパイル糸３６よりなる帯電ブラシ２０は、その外径精度が＋０．１ｍｍであった。これに対し、アラミド繊維の強度が１８ＣＮ／ｄのパイル糸３６よりなる帯電ブラシ２０は、部分的にパイル糸３６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、アラミド繊維の強度が１３ＣＮ／ｄ、１５ＣＮ／ｄのものは、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。従って、上記の結果よりアラミド繊維の強度が１２ＣＮ／ｄ以下のものでないと、所望する外径精度を満たすようにシャーリング加工を行うことは難しいことが示された。
【００１８】
図２は画像形成装置を概念的に示した図である。画像形成装置内において感光ドラム１１は支軸１１ａにより回転可能に支持され、その周囲にはその上方位置から回転方向に向かって順番に帯電部１２、露光部１３、現像部１４、転写部１５、クリーニング部１７及び除電部１８が配設されている。感光ドラム１１は帯電部１２により帯電され、露光部１３により静電潜像が形成された後、現像部１４の現像ブラシ１４ｂによりトナーが供給されて、転写部１５で記録用紙１６に対しトナーによる可視像を転写する。この後、感光ドラム１１の表面に残留するトナーがクリーニング部１７においてクリーニングブラシ１７ｂにより除去されるとともに、感光ドラム１１上に残留する電荷が除電部１８において、図示しない除電ブラシにより消去される。
【００１９】
実施形態の帯電ブラシ２０は帯電部１２内に配設されるとともに、この帯電ブラシ２０は相手部材としての感光ドラム１１表面に接触した状態で支持軸２１により回転可能に支持されている。この支持軸２１には電極２２を介して図示されない電源が接続され、電源から給電された高電圧により帯電ブラシ２０表面で放電されるようになっている。そして、印刷時には帯電ブラシ２０が感光ドラム１１と接触しながら回転することによって、感光ドラム１１表面が所定の電位に均一に帯電されるようになっている。
【００２０】
さて、上記帯電過程において、帯電ブラシ２０のパイル糸３６はその先端部が感光ドラム１１表面に摺接され、同感光ドラム１１表面を帯電させる。このとき、感光ドラム１１表面にピンホール等が発生していると、パイル糸３６の先端部と感光ドラム１１表面のピンホールとの間で放電現象が生じ、パイル糸３６に悪影響を及ぼすおそれがある。この場合、当該パイル糸３６が耐久性及び耐熱性が高く、難燃性のアラミド繊維によって形成されていることから、放電によるパイル糸３６の燃焼又は炭化、加熱によるパイル糸３６の軟化、これに加えて感光ドラム１１表面への摺接によるパイル糸３６の変形が防止される。このため、パイル糸３６は基布３３の表面上でその根元から直立した状態を維持する。従って、帯電ブラシ２０全体でパイル糸３６の並び及びその延びる方向が均一に維持され、帯電ブラシ２０表面は感光ドラム１１の外周面に常に均一に接触される。
【００２１】
前記の実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
・　実施形態の帯電ブラシ２０によれば、感光ドラム１１に摺接されるパイル糸３６は、アラミド繊維によって形成されている。同アラミド繊維は、耐久性及び耐熱性が高く、難燃性を有しており、当該アラミド繊維より形成されたパイル糸３６は、難燃処理を施さずとも耐久性及び耐熱性が高く、難燃性を有するものとなる。さらに、パイル糸３６を形成するアラミド繊維には導電性が付与されている。従って、画像形成装置で要求される導電性能を維持しつつ、難燃性を向上させることができるとともに、製造コストの低減を図ることができる。
【００２２】
・　また、パイル糸３６は、その耐久性及び耐熱性難燃性が向上されていることから、画像形成装置内での熱変形を抑制することができる。このため、パイル糸３６は、経時変化による毛倒れが抑制され、その先端部を感光ドラム１１に長期間に渡って均一に接触させることができ、得られる画像を良好なものとし、帯電ブラシ２０の機能を効果的に保持することができる。
【００２３】
・　また、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、感光ドラム１１への摺接によるパイル糸３６の毛切れを防止することができ、得られる画像を良好なものとすることができる。
【００２４】
・　また、パイル糸３６に使用されるアラミド繊維は、その強度が６〜１２ＣＮ／ｄであり、一般のものより低いことから、シャーリング加工等の後加工を容易に施すことができるとともに、感光ドラム１１の傷付きを防止することができる。さらに、６〜１２ＣＮ／ｄという強度は、パイル糸３６の毛倒れを防止することができる十分な強度である。
【００２５】
・　帯電ブラシ２０をロール状としたことにより、感光ドラム１１の表面へパイル糸３６をより均一に接触させることができる。
・　前記パイル糸３６に用いられるアラミド繊維は、その強度が一般のものより低いことから、基布３３の表面からのパイル糸３６の高さを所定長とするとき、大幅な装置の変更、あるいはパイル糸３６の切断方法の変更をせずとも、シャーリング加工で容易に行うことができる。
【００２６】
なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・　導電性ブラシは、実施形態で示した帯電ブラシ２０のみに限定されるものではなく、アラミド繊維製のパイル糸３６を有するのであれば、例えば現像ブラシ１４ｂ、クリーニングブラシ１７ｂ、除電ブラシ等の全てに採用したり、又はこれらのうち少なくとも一部を組み合わせて採用したりしてもよい。このように現像ブラシ１４ｂ、クリーニングブラシ１７ｂ、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３６を均一に立毛させ、感光ドラム１１等の表面にパイル糸３６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。
【００２７】
・　帯電ブラシ２０、現像ブラシ１４ｂ、クリーニングブラシ１７ｂ、除電ブラシ等の導電性ブラシにおいて、パイル糸３６を導電性の繊維と絶縁性の繊維を混織して形成してもよい。例えば、クリーニングブラシ１７ｂ等のように、トナーを除電可能な程度の導電性を有していればよい導電性ブラシの場合、導電性のアラミド繊維よりなるパイル糸３６と、絶縁性の繊維よりなるパイル糸とを基布３３にパイル織りしてパイル織物３１を形成してもよい。なお、前記絶縁性の繊維は、導電性が付与されていない絶縁性のアラミド繊維に限らず、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としてもよい。
【００２８】
・　一本のパイル糸３６を、その中心に導電性のアラミド繊維を配置し、このアラミド繊維を取り囲むように、前に挙げたような絶縁性の繊維を撚糸加工することによって形成してもよい。このようにパイル糸３６を導電性の繊維と絶縁性の繊維を混織して形成した場合には、コストが嵩む導電性の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。
【００２９】
・　パイル糸３６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３６を形成してもよい。このようにパイル糸３６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。
【００３０】
・　導電性ブラシは、実施形態のようなロール状の帯電ブラシ２０に限定されず、例えば帯状をなすパイル織物３１としたままで導電性ブラシを構成してもよい。
【００３１】
・　基布３３を形成するタテ糸３４及びヨコ糸３５の少なくとも一方にフィラメント糸を用いてもよい。
・　例えば感光ドラム１１のように相手部材が回転する場合にはパイル糸３６の先端部が相手部材の回転方向へ斜めに延びるように斜毛させてもよい。あるいは、相手部材が回転せず、ブラシのみが回転する場合にはパイル糸３６の先端部がブラシの回転方向と逆方向へ斜めに延びるように斜毛させてもよい。このように構成した場合、相手部材に対する摺動抵抗を低減しつつ、パイル糸３６の先端部を均一に接触させることができる。
【００３２】
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
・　前記アラミド繊維には、原糸段階において導電性物質を練り込むことにより導電性を付与したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の導電性ブラシ。このように構成した場合、導電性ブラシの製造をより簡易に行うことができる。
【００３３】
・　前記パイル糸をアラミド繊維と、導電性又は絶縁性を有する繊維とを撚糸加工することによって形成したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の導電性ブラシ。このように構成した場合、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。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、次のような効果を奏する。
請求項１に記載の発明によれば、画像形成装置で要求される導電性能を維持しつつ、難燃性を向上させることができるとともに、製造コストの低減を図ることができる。
【００３５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、毛倒れを抑制することができるとともに、シャーリング加工等の後加工を容易に施すことができ、パイル糸の摺接による相手部材の傷付きを防止することができる。
【００３６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加えて、ブラシをロール状とすることにより、相手部材に対してパイル糸をより均一に接触させることができる。
【００３７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明の効果に加えて、パイル糸の基布表面からの高さを所定長とする作業を簡易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パイル織物を支持軸に巻き付ける状態を示す正面図。
【図２】画像形成装置を示す概念図。
【図３】パイル織物を示す斜視図。
【図４】（ａ）は正面から見た状態のパイル織物を示す断面図、（ｂ）は側面から見た状態のパイル織物を示す断面図。
【図５】帯電ブラシにシャーリング加工を施す状態を示す概念図。
【符号の説明】
２１…支持軸、３１…パイル織物、３３…基布、３６…パイル糸。

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、
   前記パイル糸を導電性を付与したアラミド繊維より形成したことを特徴とする導電性ブラシ。
2. 前記パイル糸の強度が６〜１２センチニュートン（ＣＮ）／デシテックス（ｄ）であることを特徴とする請求項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ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導電性ブラシ。
4. 前記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ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の導電性ブラシ。

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