JP2006152513A - 芯鞘型導電性糸およびそれを用いた導電性ブラシ - Google Patents

Abstract

【課題】 放電等の効率が良く、かつ帯電ムラ等が従来よりも発生しにくい芯鞘型導電性糸を提供する。
【解決手段】 導電性の芯部である導電部２と、非導電性の鞘部である非導電層３とを備えた導電性糸１において、上記導電部２は、導電性糸１の横断面形状において、非導電層３の内側から外側に突き出す少なくとも２つの突起部２ａを備えており、隣り合う突起部２ａの頂点間の距離Ｗは、１０μｍ以下である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機およびプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられるブラシ体の導電性糸に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置において、導電性ブラシは、像担持体である感光体ドラム等を帯電させるための帯電ブラシ、感光体ドラムから転写体または記録材への画像の転写後に、感光体ドラムを除電するための除電ブラシ、および、転写後に感光体上に残った残留トナーを静電気によって吸着して除去するクリーニングブラシ等として用いられる。

上記導電性ブラシは、導電性を有する導電性糸からなるブラシ毛を備えている。上記導電性糸に電荷が注入されると、上記導電性糸から電荷を放出して（放電して）感光体ドラムを帯電させる、または、電荷を受容することで帯電した感光体ドラム等を除電する。また、上記導電性糸に電荷を放出しない程度の小さな電荷量を注入することで、導電性糸表面に静電気力を生じさせ、トナーを吸着するものである。

導電性ブラシに用いられる導電性糸には、重要な性能として、良好な電気的特性を有することが求められる。ここで、導電性糸が良好な電気的特性を有するとは、すなわち、導電性糸からの放電、除電、静電気力の発生等（以下、放電等とする）が、効率よくかつ均一に起こることを意味する。

放電等が均一に起こるためには、導電性糸の抵抗値（電気抵抗値）が均一であることが重要である。導電性糸の抵抗値が不均一であったり、変動したりすると、放電等が、導電性糸の外表面で不均一に起きることとなる。すると、いわゆる放電が不均一に起きる放電ムラ、除電が不均一に起きる除電ムラ、静電気力が不均一に発生する静電気力ムラ等（以下、放電ムラ等とする）が起こる。放電ムラ等が起こると、感光体が均一に帯電されない帯電ムラ、感光体が均一に除電できない除電ムラ、または、残留トナーを除去しきれないトナー除去ムラ等の不具合（以下、帯電ムラ等とする）が起こる。

導電性糸は、一般的に、非導電性の樹脂（母材）中に導電性を有する材料（導電材）が分散された導電部を備えており、導電性糸全体としての抵抗値は、半導体領域内に含まれるようになっている。

これまでに、導電性糸の構成がいくつか提案されている。

その中でも、導電性糸全体に導電性材料を分散したもの、すなわち、導電部自体が導電性糸となっているもの、および、導電性糸の表面（外周）が導電部となっているものを、以下、導電部露出型糸とする。

導電部露出型糸は、導電材の含有率で抵抗値が定まるが、母材中の導電材の含有率が少し変化しただけで、導電性糸全体の抵抗値が大きく変化してしまう。さらに、母材中導電材の分散がわずかに不均一になっただけで、導電性糸表面における抵抗値が不均一になってしまうという問題があった。

さらに、導電部露出型糸は、湿度の高い雰囲気中では空気中の水分を吸収し、その抵抗値が低くなることがある。こうして抵抗値が低くなると、導電部露出型糸の表面で、上記導電性物質の露出している部分と露出していない部分とでは、抵抗値がさらに大きく変化する。

そこで、安定した抵抗値を有し、高湿度雰囲気においても抵抗値が変化しにくい導電性糸として、導電性である導電部と、非導電性である非導電部とを備えた複合型導電性糸が作られている。

複合型導電性糸としては、導電部と非導電部とをサンドイッチ型等に複合したサンドイッチ型導電性糸、および、導電部を芯構造とし、その外側を鞘構造である非導電部で被覆した芯鞘型導電性糸が提案されている。

芯鞘型導電性糸としては、例えば、図６に示す丸‐丸型導電性糸１０１がある。丸‐丸型導電性糸１０１は、横断面形状が丸型の導電部１０２を非導電層１０３で被覆し、横断面の外周を丸型とした導電性糸である。

また、特許文献１には、図７に示す導電性糸２０１（芯鞘型導電性糸）が開示されている。この導電性糸２０１は、横断面が三つ葉形状をなす導電部２０２と、導電部２０２周囲を囲む非導電部２０３（非導電層）とを備え、導電部２０２の各葉先は、導電性糸２０１の表面に接近する接近部２０２ａとなっている。特許文献１では、この接近部２０２から導電性糸２０１の表面までの距離Ｌを規定することで、導電性糸２０１の導電性および電気抵抗値の安定性の両方を確保している。
特開２００３−０６６６６９号公報（２００３年３月５日公開）

しかし、上記従来の技術の複合型導電性糸には、以下のような問題がある。

サンドイッチ型導電性糸では、導電性糸表面に導電部と非導電部とが混在するので、導電性糸表面の抵抗値が不均一となる。

また、芯鞘型導電性糸では、導電部の導電材含有率を可能な限り高めることで、導電部を低抵抗とし、それによって芯鞘型導電性糸の表面における抵抗値を比較的安定にすることができる。さらに、芯鞘型導電性糸では、非導電部の厚さによって導電性糸の表面における電気抵抗を制御することができるということも、抵抗値が安定する理由となっている。

しかし、以下に述べるように、丸‐丸型導電性糸１０１には、その表面を低抵抗化しにくいという問題点がある。既に述べたように、複合型導電性糸の導電部は、樹脂にカーボン等の導電材が分散されて作られている。このことから、導電部の面積を大きくすると、紡糸および延伸工程で糸切れを起こしやすく、安定に製造することができなくなる。そこで、安定に導電性糸を製造するため、および、強度等の機械的特性の安定な糸構造を製造するために、導電部と非導電部との断面積比は、１：１０〜１：５であることが好ましいとされている。しかし、この比率で丸‐丸型導電性糸１０１を製造すると、非導電部の厚みが大きくなり、表面における抵抗値が高くなってしまう。

また、丸‐丸型導電性糸１０１においては、導電部１０２の断面が丸型であるため、電荷の集中する部分がなく、放電等の効率が悪い。従って、丸‐丸型導電性糸１０１の電気抵抗値が高くなった場合、電荷を迅速に放出することができないために、所望の帯電機能および除電機能等を維持できなくなり、その結果、記録材上の画像に不具合が生じる等の恐れがある。

さらに、図６のように導電部１０２が偏心すると、導電性糸１０１の、非導電層１０３の薄い部分、すなわち導電部１０２が導電性糸１０１の表面に近い部分（以下、放電部１０４とする）から局所的な放電等が起こりやすくなる結果、放電ムラ等が大きくなるという問題がある。

一方、図７に示す導電性糸２０１においては、接近部２０２ａの先端付近では、非導電部２０３が薄くなっているため、電荷が集中しやすい。従って、丸‐丸型導電性糸１０１と比較すると放電効率がよい。また、導電性糸２０１では、図７中のＬで示した大きさの非導電部２０３があることによって、導電性糸２０１の抵抗値を制御することができる。

しかしながら、本発明者等は、導電性糸２０１にも以下のような問題点があることを新たに見出した。

導電性糸２０１では、表面の抵抗値は接近部２０２ａ付近では低くなり、それ以外の部分では高くなっている。つまり、導電性糸２０１の表面では、接近部２０２ａ付近とそれ以外の部分とで、抵抗値が不均一となっている。従って、このような従来の導電性糸では、放電等が不均一となり、その結果放電ムラ等が起きてしまうという問題点がある。

以上のように、従来の導電性糸は、その表面の抵抗値の均一性において、未だ充分とは言えず、改良の余地がある。

本発明は上記従来の問題に鑑みたものであり、その目的は、従来よりも電気的特性の改善された芯鞘型導電性糸を提供することにある。

本発明に係る芯鞘型導電性糸は、上記課題を解決するために、導電性の芯部である導電部と、非導電性の鞘部である非導電層とを備えた芯鞘型導電性糸であり、上記導電部は、上記芯鞘型導電性糸の横断面形状において、鞘部の内側から外側に突き出す少なくとも２つの凸部を備えており、隣り合う上記凸部の頂点間の距離が、１０μｍ以下であることを特徴とする。

上記構成によると、上記凸部が芯鞘型導電性糸の表面に向かって突き出しているために、上記凸部の先端と上記芯鞘型導電性糸の表面との間で電流が流れやすくなるので、上述した丸‐丸型導電性糸と比べて、放電等の効率が良い。

また、現在、粉砕法によって製造される粉砕トナーの平均粒径は、約８〜１４μｍである。その中でも平均粒径約１０〜１２μｍのトナー、特に約１０μｍの粉砕トナーが最もよく用いられる。従って、上記構成によると、隣り合う上記凸部間の距離は、粉砕トナーの平均粒径以下となる。従って、例えば、上記芯鞘型導電性糸をクリーニングブラシに用いた場合、静電気力は、上記芯鞘型導電性糸表面に、従来よりも狭い間隔（距離）で発生する。すると、感光体ドラム上のトナーは、上記芯鞘型導電性糸の表面のどの部分に接するかによらず、静電気力の影響を受けやすい、つまり、上記芯鞘型導電性糸に吸着されやすい。よって、トナー除去ムラの少ないクリーニングブラシを提供することができる。

上記芯鞘型導電性糸を帯電ブラシに用いた場合にも、同様に、上記芯鞘型導電性糸表面において電荷を放出する部分の間隔が狭くなるため、帯電ムラが起こりにくい。除電ブラシまたは転写ブラシ等に用いた場合も、同様に、除電または転写のムラを低減できる。

なお、上記凸部の頂点とは、上記各凸部において、上記芯鞘型導電性糸の表面との距離が最も小さい部分を指すものとする。

また、上記頂点間の距離は、８μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがさらに好ましい。

近年、トナーに対する小粒径化の要求が高まり、重合法によって製造された重合トナーが用いられるようになってきた。重合法は、粉砕法よりもトナー粒径を小さくすることが可能であり、重合トナーの粒径は、現在約５〜８μｍである。上記構成によると、上記凸部の頂点間の距離が、重合トナーの粒径以下であるため、上記粉砕トナーのみならず重合トナーをも含む、より多様なトナーに対して、帯電ムラ等を低減することができる。

また、上記頂点間の距離は、１μｍ以上であることが好ましい。

導電部の横断面形状において、上記凸部と、その他の部分、すなわち凹部との凹凸の差が大きいほど、凸部を先鋭に形成することができるため、凸部における放電等の効率は高くなる。つまり、言い換えると、上記凹凸の差が小さくなると、上述した丸‐丸型導電性糸の導電部の形状に近づいてしまい、放電等の効率は悪くなってしまう。上記頂点間の距離が小さいと、放電等の起こる間隔（距離）も狭くなり、より帯電ムラ等が起こりにくくなるものの、１μｍ未満になると上記凹凸の差を十分大きくすることは困難となるので、放電等の効率の面から適さない。

したがって、上記頂点間の距離を１μｍ以上とすれば、上記凹凸の差を十分大きくすることができ、放電等の効率を高くすることができる。

また、上記凸部の頂点間の各距離は、一定であることが好ましい。

上記構成によると、上記芯鞘型導電性糸は、その表面における放電等の間隔が一定になるので、例えば、上記芯鞘型導電性糸を帯電ブラシに用いた場合、感光体ドラムがより均一に帯電される。同様に、上記芯鞘型導電性糸は、トナー除去、および除電等においても、ムラを低減することができる。

また、上記各凸部の頂点と上記芯鞘型導電性糸の表面との間の距離は、上記凸部の頂点間の距離以下であることが好ましい。

既に述べたように、上記導電部の凹凸の差が大きいほうが、凸部を先鋭に形成することができるので、電荷が集中しやすく、放電等の効率が高くなる。上記各凸部の頂点と上記芯鞘型導電性糸の表面との間の距離が上記凸部の頂点間の距離以上に大きくなると、上記凹凸の差が小さくなってしまい、放電等の効率が悪くなる。

したがって、各凸部の頂点と上記芯鞘型導電性糸の表面との間の距離を、上記凸部の頂点間の距離以下とすることによって、上記凸部を十分に先鋭に形成することができ、放電等の効率を高くすることができる。

また、本発明に係る導電性糸では、上記凸部の各頂点を結ぶ外周形状は多角形状をなし、多角形の辺数が５以上であることが好ましい。

上記構成によると、上記芯鞘型導電性糸は、上記突起部を備えるため、放電等の効率がよい。

また、上記構成によると、上記芯鞘型導電性糸の表面において、放電等の起こる部分の数が５以上と多くなる。従って、上記芯鞘型導電性糸を用いた導電性ブラシは、帯電ムラ等が起こりにくい。

例えば、クリーニングブラシに用いた場合は、感光体ドラム上のトナーは、上記芯鞘型導電性糸の表面のどの部分に接するかによらず、静電気力の影響を受けやすい、つまり、上記芯鞘型導電性糸に吸着されやすい。よって、トナー除去ムラの少ないクリーニングブラシを提供することができる。

上記芯鞘型導電性糸を帯電ブラシまたは除電ブラシに用いた場合にも、同様に、上記芯鞘型導電性糸表面において電荷を放出または受容する部分が多くなるため、帯電ムラが起こりにくい。

本発明に係る導電性ブラシは、上記課題を解決するために、上記芯鞘型導電性糸を用いて形成されていることを特徴とする。

上記構成によると、上記導電性ブラシは、放電ムラ等の低減された芯鞘型導電性糸を用いて形成されているので、帯電ムラ等が起こりにくい。

従って、上記導電性ブラシを、例えば帯電ブラシとして用いた場合には、良好な画質を得ることができる。また、クリーニングブラシとして用いた場合には、効率よく感光体ドラム上の残留トナーを除去することができ、かつトナー除去ムラも起こりにくい。

本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明する。

図４は、本実施形態に係る電子写真方式の画像形成装置における画像形成部６０の内部構造を模式的に示す正面図である。

なお、画像形成装置は、スキャナにて読み込まれた画像や、画像形成装置に外部から接続された機器（例えばパーソナルコンピュータなどの画像処理装置）からのデータを画像として記録出力するものである。

画像形成部２０は、図４に示す矢印方向に回転する感光体ドラム２１を備えている。さらに、画像形成部２０においては、感光体ドラム２１を一様に帯電させる帯電装置２２、外部機器やスキャナから入力したデータに基づいて、帯電した感光体ドラム２１に光像を走査することで静電潜像を形成する光走査装置２３、静電潜像をトナーによって顕像化する、つまりトナー画像を形成する現像装置２４、トナー画像を用紙３０（記録材）に転写する転写用放電装置２５、用紙３０を感光体ドラム２１に運ぶ転写ベルト２６、および、転写後の感光体ドラム２１上に残った残留トナーを除去するクリーニング装置２７が、感光体ドラム２１の回転方向に沿って順に設置されている。

本実施の形態のクリーニング装置２７は、クリーニングブラシとして導電性ブラシを備えており、この導電性ブラシは、感光体ドラム２１に対して摺動回転する回転型ブラシ４０である。

図５に、本実施形態の導電性ブラシである回転型ブラシ４０の構造概略図を示す。

図５に示すように、回転型ブラシ４０は、回転軸４１および長尺状のブラシ体４２を備えている。回転軸４１はアルミニウム等の金属からなり、その横断面形状は丸型である。長尺状のブラシ体４２は、その片面が起毛した、いわゆるベロア生地である。本実施の形態におけるブラシ体４２は、基布４３の片面に、ブラシ毛である導電性糸１（芯鞘型導電性糸）を植毛してなるベロア静電植毛材である。基布４３は、ポリエステルまたはポリアミド等の合成樹脂からなる絶縁糸で作られており、導電性糸１が植毛されていない側には、導電性のバックコートが施されている。バックコート材としては、ＳＢＲ（スチレンブタジエンラバー）にカーボンを分散したものが用いられる。回転ブラシ４０において、ブラシ体４２は、導電性糸１側の面を外側に向けて、回転軸４１にらせん状に巻きつけられている。

また、導電性ブラシとしては、上記のような回転型ブラシに限らず、金属からなる平板と、上記平板に貼り付けられたブラシ体４２からなる固定式ブラシであっても良い。この場合、ブラシ体４２は、上記平板上に対して、ブラシ毛である導電性糸１が垂直方向に立つように貼り付けられる。

また、ブラシ体は、上記のような合成樹脂からなるブラシ体に限らず、パイル織物であってもよい。このパイル織物は、縦糸および横糸からなる基布に、パイル糸がパイル織りによって織り込まれたものである。このパイル糸は、隣接するパイル糸同士が互いを支えあうように、密に織り込まれることで、上記基布上に起毛される。また、このパイル糸は、複数の導電性糸１が撚糸加工されたものであり、この複数の導電性糸１の先端は、パイル織物上で穂状に広がることで、ブラシ毛となる。

後述するように、回転型ブラシ４０によって感光体ドラム２１の残留トナーを除去する場合、回転型ブラシ４０の導電性糸１に、残留トナーとは逆の極性の電荷が注入される。例えば、トナーが−極性に帯電している場合、導電性糸１には＋極性の電荷が注入されるものとする。

次に、本発明に係る導電性糸１とその利用について説明するが、その前に、従来の導電性糸問題点について述べる。

まず、従来の丸‐丸型導電性糸の問題点について、図６に基づいて説明する。丸‐丸型導電性糸１０１では、導電部１０２の断面が丸型であるため、電荷の集中する部分がなく、放電等の効率が悪い。従って、丸‐丸型導電性糸１０１の電気抵抗値が高くなった場合、電荷を迅速に放出することができないために、所望の帯電機能および除電機能等を維持できなくなり、その結果、記録材上の画像に不具合が生じる等の恐れがある。

さらに、図６のように導電部１０２が偏心すると、放電部１０４から局所的な放電等が起こりやすくなるので、放電ムラ等が大きくなる。

丸‐丸型導電性糸の放電ムラ等について、導電性糸１０１をクリーニングブラシに用いた場合のトナー除去ムラを例として説明する。導電性糸１０１には、トナーと逆の極性の電荷が注入される。このとき、既に述べたように、注入される電荷量は、導電性糸１０１の外部には放電されないが、放電部１０４に静電気力（図６中に矢印で示す）を生じる程度の大きさとする。この静電気力によって、放電部１０４またはその近傍にあるトナー１８０ａは、導電性糸１０１に吸着され、除去される。

しかし、トナー１８０ｂのように、たとえ導電性糸１０１に接していても、接した場所が放電部１０４から離れた部分であるトナー１８０ｂは、上記静電気力の影響を受けにくいため、導電性糸１０１に吸着されない。その結果、トナー１８０ｂは除去されずに残り、トナー除去ムラが起こる。

一方、図７に示す導電性糸２０１は、横断面が三つ葉形状をなす導電部２０２を備えており、導電部２０２の各葉先は、導電性糸２０１の表面に接近する接近部２０２ａとなっている。このような導電性糸２０１では、接近部２０２ａの先端において放電等が起こるので、放電効率はよい。

しかし、本発明者等は、導電性糸２０１からの放電等は、接近部２０２ａに近い表面部分、すなわち放電部２０４のみで起こる局所的なものであるため、このような導電性糸を用いた場合、放電ムラ等が大きくなることを見出した。

つまり、導電性糸２０１をクリーニングブラシに用いた場合、導電性糸２０１表面に発生する静電気力（図７中に矢印で示す）は、放電部２０４のみで起こる局所的なものであり、かつ接近部２０２ａの間隔は規定されていないため、図６で説明したと同様のトナーの除去ムラが起こりうる。

つまり、放電部２０４近傍のトナー１８０ａは、放電部２０４に生じた静電気力によって、導電性糸２０１に吸着される。しかし、例えば、２つの放電部２０４の中間部分に接したトナー１８０ｂは、上記静電気力の影響を受けにくいため、除去されずに残ってしまう。

以上のように、上記従来の導電性糸は、クリーニングブラシに用いた場合、導電性糸表面における静電気力の発生にムラが生じるため、トナー除去ムラが起こりうる。同様に、帯電ブラシ等に用いた場合にも、例えば回転する感光体ドラムの表面に対して、導電性糸の放電等が起きやすい部位と起きにくい部位との接触が入り混じるため、帯電ムラ等が起こりうる。

このような問題点を解決するために、本発明の導電性糸は、例えば図１に示すような構造を有する。

図１に、本実施形態に係る導電性糸１の横断面図を示す。

図１に示すように、導電性糸１は、内部に芯部である導電部２を備え、導電部２の外側に鞘部である非導電層３を備えている。言い換えると、導電性糸１は、導電部２を非導電層３で被覆した構造になっている。また、導電性糸１の横断面形状の外周は略円形になっている
導電部２の横断面形状は、非導電層３の内側から外側に突き出す複数の突起部２ａ（凸部）を備えた形状になっている。つまり、導電部２の外周は、多葉形状または多針形状に形成されている。そのような形状の一例として、突起部２ａは、導電性糸１の中心から導電性糸１の表面に向かって、放射状に伸びており、先端側ほど幅が狭い先細り形状になっている。つまり、本実施形態の導電性糸１の横断面形状において、突起部２ａは略二等辺三角形であり、この二等辺三角形の頂点を導電性糸１の断面の外周に向けた構造となっている。

また、隣り合う突起部２ａの頂点間の間隔（距離）Ｗは、１０μｍ以下に設定されている。一方、現在、一般的に用いられる粉砕トナーの平均粒径は、約１０〜１２μｍである。特に、平均粒径が約１０μｍの粉砕トナーが最もよく用いられている。つまり、導電性糸１における突起部２ａの頂点の間隔Ｗは、粉砕トナーの平均粒径以下であるといえる。このことによって、後述するように、帯電ムラ等が低減される。

また、突起部２ａの頂点と導電性糸１の表面との間は、非導電層３が薄くなっているため、電流が流れやすくなっており、この部分の導電性糸１表面からは電荷を放出ないし受容しやすい。このように電荷を放出ないし受容しやすい、つまり放電しやすい部分を、放電部４とする。

次に、図２に基づいて、導電性糸１の利用について説明する。

図２は、導電性糸１によるトナー除去の原理を模式的に表した図面である。トナーを除去するときは、導電性糸１に、トナーと逆の極性の電荷、すなわち、本実施の形態では＋極性の電荷が注入される。このとき注入される電荷量は、既に述べたように、導電性糸１の外部に放出されないが、放電部４に、静電気力（図２中に矢印で示す）を生じる程度の大きさであるとする。

上記の構成において、図２に示すように、感光体ドラム２１の表面に残留したトナーの内、放電部４に接するトナー８０ａは、放電部４に生じた静電気力によって導電性糸１に吸着され、感光体ドラム２１から除去される。また、導電性糸１においては、上述したように、突起部２ａの頂点の間隔Ｗが１０μｍ以下、つまり粉砕トナーの平均粒径以下であるため、導電性糸１表面の、放電部４以外の部分に接するトナー８０ｂも、吸着することができる。つまり、導電性糸１表面の静電気力を帯びた部分の間隔が従来よりも狭いため、トナーは、導電性糸１のどの部分に接しても、放電部４から静電気力の影響を受けやすく、吸着されやすくなっている。

また、導電性糸１において、突起部２ａの頂点の間隔Ｗは、８μｍ以下が好ましく、５μｍ以下であることがさらに好ましい。

近年、画像の高画質化の要求が高まる中、トナーも小粒径化が進んでいる。その例が、重合法で作られた重合トナーである。重合法によると、粉砕法よりもトナー粒径を小さくすることが可能であり、現在製造されている重合トナーの粒径は、約５〜８μｍである。従って、突起部２ａの頂点の間隔Ｗが８μｍ以下、または５μｍ以下の導電性糸１を用いることで、重合トナーのように粒径の小さなトナーも、トナー除去ムラを起こすことなく除去できる。つまり、本発明の導電性糸１を用いることによって、より多様なトナーに対してトナー除去ムラの起こりにくいクリーニングブラシを提供することができる。

現在、画像形成装置のブラシに用いられる一般的な導電性糸の直径は、２０〜３０μｍである。従って、上述した従来の導電性糸２０１における接近部２０２ａの頂点間の間隔は、１７〜２６μｍとなり、現在市販されている粉砕トナーの平均粒径１０μｍよりもかなり大きくなっている。つまり、導電性糸２０１表面の放電部２０４の間隔がトナーの粒径よりもかなり大きいため、放電ムラ等が大きい。従って、既に述べたように、クリーニングブラシに用いた場合、放電部２０４の近傍に接するトナーしか除去されず、トナー除去ムラが大きくなるという問題があった。

また、導電性糸２０１のような三つ葉形状の導電部２０２を備えた導電性糸で、導電性糸の半径を１０μｍ以下に形成することは、現在の技術では非常に困難である。従って、導電性糸２０１の構成で、本発明の導電性糸１のように、放電等の間隔を１０μｍ以下にすることは、極めて困難である。しかし、本発明の導電性糸１においては、上述のような構成を有するために、導電性糸の半径を小さくするという困難な工程を伴うことなく、放電ムラ等の低減された導電性糸および導電性ブラシを提供することができる。

また、突起部２ａの頂点の間隔Ｗは、１μｍ以上であることが好ましい。

これは、突起部２ａの頂点の間隔Ｗが小さくなるにつれ、突起部２ａと突起部２ａ間の谷部との高低差（図１中にＨで示す）が小さくなる傾向にあるためである。突起部２ａは、先鋭に形成されている方が、その先端に電荷が集中しやすく、放電等の効率がよいという利点がある。ところが、上記高低差Ｈが小さくなると、突起部２ａを先鋭に形成することが困難となる。つまり、導電部２の外周は円に近くなる。すると、突起部２ａに電荷が集中しにくく、放電等の効率が悪くなるという不具合が起こる。特に、突起部２ａの頂点の間隔Ｗが１μｍ未満であると、現在の放電等の効率が悪いため、画像形成装置の各導電性ブラシに用いるには適さない。

また、導電性糸１においては、突起部２ａの頂点の間隔Ｗは、導電部２の外周全体にわたって一定、つまり正多角形の一辺に対応していることが、より好ましい。

突起部２ａの頂点の間隔Ｗが一定であると、放電部４の間隔も一定になる。このため、例えば、導電性糸１を帯電装置２２の帯電ブラシに用いた場合、多数の導電性糸１同士の放電特性の差をより小さくできるため、感光体ドラム２１がより均一に帯電され、良好な画質を得ることができる。

また、突起部２ａと導電性糸１表面との間隔（距離）Ｇは、突起部２ａの頂点の間隔Ｗよりも小さいことが好ましい（図１）。

突起部２ａと導電性糸１表面との間隔Ｇが大きいと、上記突起部２ａの頂点は導電性糸１のより内側に後退することになる。すると、上記高低差Ｈを大きく確保することが困難になる。既に述べたように、上記高低差Ｈが小さくなると、放電等の効率が悪くなるという不具合が起こる。つまり、突起部２ａと導電性糸１表面との間隔Ｇは所定値以上に大きくならないことが好ましい。この観点で、突起部２ａと導電性糸１表面との間隔Ｇを、突起部２ａの頂点の間隔Ｗよりも小さく設定すると（Ｇ＜Ｗと設定すると）、導電性糸１は放電等の効率がよく、導電性ブラシに好適に用いることができる。

また、Ｇの値を小さく設定するほど、突起部２ａの先端付近における導電性糸１表面の抵抗値は小さくなり、放電等の効率が高まる。この観点から、Ｇの値は５μｍ以下であることが好ましい。また、導電性糸１表面における抵抗値を安定させるためには、非道電層３が、導電部２を導電性糸１表面に露出させることなく覆うように形成されていることが好ましい。従って、Ｇの値は０よりも大きく設定されていることが好ましい。特に、導電部２を露出させずに、安定な抵抗値を有する導電性糸１を提供するためには、Ｇの値は０．５μｍ以上であることが好ましい。

また、本発明の導電性糸１を用いた導電性ブラシは、上述したようなクリーニング装置２７のクリーニングブラシに限らず、上記帯電装置２２における帯電ブラシ、転写用放電装置２５における転写ブラシ、または感光体ドラム２１の除電ブラシ（図示せず）等に用いた場合にも、良好な帯電特性、転写特性、および除電特性等を得ることができる。なお、上述した各々のブラシが接触する対象となるものを被接触体と称する。つまり、上記帯電ブラシ、除電ブラシ、およびクリーニングブラシでは感光体ドラムが、上記転写ブラシでは転写ベルト２６が、被接触体となる。

帯電ブラシに用いた場合は、導電性糸１に、放電部４から電荷を放出する程度の大きさの電荷を注入する。すると、導電性糸１の表面から、従来よりも狭い放電部４間の間隔で放出された電荷によって感光体ドラム２１が帯電されるため、従来よりも均一に帯電され、帯電ムラが低減される。また、除電ブラシに用いた場合も、同様に、感光体ドラム２１を均一に除電することができ、除電ムラが低減される。また、転写ブラシに用いた場合も、導電性糸１から、従来よりも狭い放電部４間の間隔で放出された電荷によって感光体ドラム２１上のトナー像が用紙３０に転写されるため、従来よりも均一に転写される。

本実施の形態に係る導電性ブラシにおいては、導電糸１の密度Ｆ（導電糸数／ｉｎｃｈ^２）、および、導電糸１の太さＤ（デシテックス）が、Ｄ×Ｆ≧２５０で表されることが好ましい。つまり、導電性糸１の太さＤが小さくなる（導電性糸１が細くなる）ほど、導電性ブラシ上のブラシ毛（導電性糸１）の密度Ｆの下限は大きくなり、導電性糸１の太さＤが大きくなる（導電性糸１が太くなる）ほど、ブラシ毛（導電性糸１）の密度の下限は小さくなる。

上記構成によると、導電性ブラシを被接触体に接触させたとき、ブラシ毛（導電性糸１）がほぼ均一に上記被接触体に当たるので、放電ムラ等が起こりにくくなる。

導電性糸１は、例えば、導電部２および非導電部３に対応する形状のノズルを使用した溶融紡糸法により得られる。導電性糸１の材料としては、ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、またはビニロン等が好ましいが、溶融紡糸による導電性糸１の作製が可能な樹脂であればよく、特に限定されるものではない。つまり、良好な摺動性と耐磨耗性とを有し、かつ適度な耐熱性を有する合成樹脂であればよい。

導電部２の材料は、このような合成樹脂に、さらに導電性材料を練り込んだものである。この導電性材料としては、カーボンおよびニッケル等の金属、並びに、酸化錫等の金属酸化物の粉が用いられる。

なお、本発明の芯鞘型導電性糸の実施の形態としては、図１に示すような、突起部２ａが略二等辺三角形である構成に限らず、他の構成であっても良い。つまり、突起部は、非導電層の内側から外側に向かって伸びており、かつその頂点の間隔が５μｍ以下であればよく、その形状は特に限定されない。本発明の導電性糸の構成について、変形例を図３（ａ）〜（ｃ）に挙げて説明する。なお、図１の導電性糸１で説明した部材と同様の機能を有する部材については、同じ符号を付して、その説明を省略する。

本発明に係る芯鞘型導電性糸は、図３（ａ）に示す導電性糸５１（芯鞘型導電性糸）のように、突起部２ａの形状が略直線状ないし長尺状であり、その突起部２ａが、非導電層３の内側から外側に向かって放射状に伸びていてもよい。

また、突起部２ａは、非導電層の内側から外側に向かって、導電性糸５１のように直線的に伸びていてもよく、図３（ｂ）に示す導電性糸５２（芯鞘型導電性糸）のように、曲線的に伸びていてもよい。さらに、図３（ｃ）に示す導電性糸５３（芯鞘型導電性糸）のように、各々の突起部の伸びる方向（図中一点鎖線）は、導電性糸の中心を通らなくてもよい。

また、本発明に係る芯鞘型導電性糸は、突起部（凸部）の各頂点を結ぶ外周形状が多角形状をなし、多角形の辺数が５以上であることが好ましい。

上記構成によると、上記芯鞘型導電性糸は、上記突起部を備えていることから、放電等の効率がよい。従って、導電性ブラシに用いた場合、迅速に、効率よく帯電等を行うことができる。

また、上記構成によると、上記芯鞘型導電性糸の表面上における放電等の起こる部分が多くなる。従って、上記芯鞘型導電性糸を導電性ブラシに用いた場合、帯電ムラ等が起こりにくいという効果を得られる。例えば、上記導電性ブラシを帯電ブラシとして用いると、良好な画質を得ることができる。また、上記導電性ブラシをクリーニングブラシとして用いた場合にも、効率よくトナーを除去することができる。

本発明に係る芯鞘型導電性糸は、導電部の外側を、非導電層で被覆した芯鞘型導電性糸であり、上記導電部は、上記芯鞘型導電性糸の横断面形状において、鞘部の内側から外側に突き出す複数の突起部（凸部）を備えており、上記突起部の頂点間の間隔は、［１／印字分解能］以下であることが好ましい。

例えば、印字分解能が１２００ｄｐｉであるとき、上記突起部の間隔は、約２０μｍとなる。

上記構成によると、例えば、上記芯鞘型導電性糸を帯電ブラシに用いた場合、感光体ドラム上を印字分解能以下の間隔で帯電することができる。従って、帯電ムラは低減され、良好な画質を得ることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示す範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示す範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の芯鞘型導電性糸は、電子写真方式の画像形成装置における帯電ブラシ、およびクリーニングブラシ等の導電性ブラシに好適に用いられる。

本発明に係る導電性糸の一実施形態を示す横断面図である。 本発明に係る導電性糸によるトナー除去の原理を模式的に示す図面である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明に係る導電性糸の他の実施形態を示す横断面図である。 本発明の導電性糸を用いて構成した各種導電性ブラシを備えた画像形成装置の画像形成部の構成を模式的に示す正面図である。 本発明の導電性糸を用いて構成した回転型ブラシの構造を示す図面である。 従来の丸−丸型導電性糸によるトナー除去の原理を模式的に示す横断面図である。 従来の導電性糸の別構成例を示す横断面図である。

符号の説明

１ 導電性糸（芯鞘型導電性糸）
２ 導電部（芯部）
２ａ 突起部（凸部）
３ 非導電層（鞘部）
４０ 回転型ブラシ（導電性ブラシ）
４１ 回転軸
４２ ブラシ体
４３ 基布
Ｗ 隣り合う突起部の頂点間の間隔（隣り合う凸部の頂点間の距離）
Ｇ 突起部の頂点と導電性糸の表面との間隔（凸部の頂点と芯鞘型導電性糸の表面との間の距離）

Claims (7)

1. 導電性の芯部である導電部と、非導電性の鞘部である非導電層とを備えた芯鞘型導電性糸であり、
   上記導電部は、上記芯鞘型導電性糸の横断面形状において、鞘部の内側から外側に突き出す少なくとも２つの凸部を備えており、
   隣り合う上記凸部の頂点間の距離が、１０μｍ以下であることを特徴とする芯鞘型導電性糸。
2. 上記凸部の頂点間の距離が、５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の芯鞘型導電性糸。
3. 上記凸部の頂点間の距離が、１μｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の芯鞘型導電性糸。
4. 上記凸部の頂点間の各距離は、一定であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の芯鞘型導電性糸。
5. 上記各凸部の頂点と上記芯鞘型導電性糸の表面との間の距離は、上記凸部の頂点間の距離以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の芯鞘型導電性糸。
6. 上記凸部の各頂点を結ぶ外周形状が多角形状をなし、多角形の辺数が５以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の芯鞘型導電性糸。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の芯鞘型導電性糸を用いて形成されていることを特徴とする導電性ブラシ。

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