JP2012139488A - ブラシ、ブラシの製造方法、クリーニングシステム、化学物質処理システムおよび電子写真装置 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接するブラシ毛同士の熱融着を防止し、合成繊維からなるブラシ毛に粒子を適切に熱融着したブラシ、ブラシの製造方法、クリーニングシステム、化学物質処理システムおよび電子写真装置を提供する。
【解決手段】ブラシ毛１２はポリエステル等からなり、芯部１２ａと鞘部１２ｂとを有する芯鞘構造を備え、芯部１２ａの融点が鞘部１２ｂの融点よりも高い。ブラシ毛１２を鞘部１２ｂの融点よりも高く芯部１２ａの融点よりも低い温度にて加熱することにより、鞘部１２ｂの少なくとも一部にはブラシ毛１２の繊維径に対して４０％以下の平均最大径を有する粒子１３が鞘部１２ｂから少なくとも一部が露出するように熱融着されている。ブラシ毛１２の総本数のうちの少なくとも７０％以上の本数の各ブラシ毛１２には、熱融着された粒子１３がブラシ毛１２一本当りの表面積の少なくとも５０％以上に被覆されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、合成繊維からなるブラシ毛に粒子が熱融着したブラシ、ブラシの製造方法、クリーニングシステム、化学物質処理システムおよび電子写真装置に関するものである。

従来、複写機・プリンタ・ファクシミリ等の電子写真装置においては、例えば、記録媒体への転写後の感光体上に残存した残存トナーをクリーニングするためのロール状のクリーニングブラシが設けられている。このロール状のクリーニングブラシは、ロール状の基体に繊維からなるブラシ毛を植毛してなっている。

ところで、この種のロール状のクリーニングブラシにおいては、近年、クリーニング性能を高めるために、繊維からなるブラシ毛に無機物粒子を固着することが行われるようになってきている。
例えば、特許文献１に開示されたクリーニングブラシは、多数のブラシ繊維を高密度に放射状に設けると共に、そのブラシ繊維先端部にトナー外添剤の少なくとも１種類と同一の材料である無機酸化物微粒子として酸化チタンが吸着されて構成されている。これにより、トナー外添剤の回収効率を向上させることができ、画質の信頼性を向上することができるクリーニングブラシを提供するものとなっている。

一方、エアーフィルター等のフィルターの分野では、フィルター濾材として繊維からなるブラシに光触媒機能を付与させたものが提案されている。
例えば、図１５（ａ）、１５（ｂ）に示すように、特許文献２に開示された光触媒機能を持った汎用フィルター１００は、筒状体１０１の内部に酸化チタンを塗布したブラシ体１０２を充填してなっており、前記ブラシ体１０２は、芯材であるシャフト１０２ａにブラシ毛１０２ｂを起毛したものからなっている。そして、この汎用フィルター１００の筒状体１０１の内部に気体や液体を通すことにより、ブラシ毛１０２ｂに塗布された有害物質除去用機能物質である酸化チタンの光触媒機能によって窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ
）を分解したり、又は大腸菌等を滅菌したりできるものとなっている。尚、特許文献２では、確認実験として、アルミニウム（Ａｌ）板に酸化チタンをコートしている旨の開示があるが、ブラシに酸化チタンを固着する方法については開示がない。

ところで、上述した繊維ブラシの表面に固体粒子を担持する方法としては、例えば、繊維の中に固体粒子を混合して紡糸する手段や繊維表面に固体粒子を固着する手段が知られている。前者の混合紡糸は、例えば、合成繊維のポリマーに５μｍ以下の銀系抗菌剤の微粒子を混合して紡糸する方法がある。しかしながら、混合紡糸の方法では、抗菌剤微粒子の多くが繊維の内部に存在したままとなり、繊維表面に必要な抗菌剤微粒子の露出が少なくなるので、抗菌効果が発揮され難いという問題がある。

一方、後者の繊維表面に固体粒子を固着する手段は、接着剤を用いて繊維製品に固体粒子を担持する方法が一般的である。しかしながら、この方法では、微粒子が接着剤に包埋されて機能剤の効果が低い上に、接着剤により繊維同士が接着され、隙間が減少したり、ブラシ毛が硬くなったりする欠点がある。特にブラシという製品においては単一繊維で多数のブラシ毛が起毛しているという製品の構成上、繊維同士が接着される問題の解決が難しい。更に、ブラシ毛の風合いを損なわないように、接着剤を塗布したとしても、その膜厚はブラシ毛の繊維径にもよるが、１０ｎｍオーダーの膜厚が限界であり、更には粒子との接着力だけではなく繊維から接着剤が剥がれ落ちる懸念があり接着力が弱い。それゆえ、接着可能な粒子はバインダーの膜厚よりもさらに微小な１ｎｍオーダー以下程度の粒径の粒子しか接着させることが出来ないし、その粒子に対する接着力も弱いものとなる。

また、繊維表面に固体粒子を固着する手段として、例えば、低融点の合成繊維を含む繊維構造体を用いて、低融点繊維の溶融により例えば銀抗菌剤粒子を固着するホットメルト固着方式も提案されている。しかし、この技術は、銀抗菌剤微粒子の露出が多いことについては機能剤の効果が期待できるが、前記と同様に、使用した低融点繊維の溶融により、隣接する繊維を融着固化して製品の隙間が減少し、風合いが悪くなる欠点がある。

そこで、このような繊維同士の融着固化の欠点を防止するものとして、例えば、特許文献３には、図１６に示すように、湿熱接着性繊維を平行に配列されたスライバーを含有する繊維素材２０１を原料として機能性の微粒子２０２を仮固定して熱水処理を行い、該熱水処理による該繊維素材２０１のクリンプ収縮によって空隙２０３を生じると共に、該繊維素材２０１の表面に微粒子の少なくとも一部が湿熱接着することによって繊維素材２０１の表面に微粒子２０２による多くの突起が突出した柔軟性繊維素材２００を製造する方法が記載されている。この方法では、該熱水処理による該繊維素材のクリンプ収縮によって空隙を生じることができるので、隣接する繊維の融着固化を防止でき、製品の風合いをよくして抗菌剤、美白剤、保湿剤、抗酸化剤等の微粒子の本来機能を十分に発揮できるとしている。

また、例えば、特許文献４には、熱可塑性樹脂からなる繊維に固体粒子を固着するために、固体粒子を熱可塑性樹脂の融点よりも高い温度に加熱した状態にて繊維と接触させて、繊維表面に該繊維表面の融着により固体粒子を担持させ、固体粒子融着繊維を冷却することにより、その繊維表面に固体粒子を固着させる固体粒子担持繊維の製造方法が開示されている。

しかしながら、これらの各特許文献に開示の技術には、以下に述べるような問題点がそれぞれある。

すなわち、前記特許文献１では、例えば、酸化チタンをクリーニングブラシに供給しながら、対向電極として回収ローラに高バイアスを印加することによって、回収ローラとクリーニングブラシのブラシ繊維先端部との間で微小放電を発生させ、この時に発生する放電生成物をクリーニングブラシのブラシ繊維先端部に吸着させるようになっている。
しかしながら、この方法では、ブラシ繊維先端部のみに酸化チタンを固着させた形態になっており、多量の粒子を固着させたものにはなっておらず、パイル先端部への接触物にしか機能を発揮できない。

また、前記特許文献３に開示された技術は、柔軟性繊維素材２００を用いた不織布およびパイル織物の製造方法であり、ブラシに適用できるほどの硬質性を有しない。したがって、ブラシに適用することが困難であるという問題点を有している。

また、前記特許文献３に開示された方法は、具体的には、湿熱接着性繊維は、スキンとコアとの二部分より形成されてなり、スキン部がエチレンビニールアルコール共重合体からなると共に、コア部がポリエステルからなっている。すなわち、特許文献３では、熱水処理による該繊維素材２０１のクリンプ収縮によって空隙２０３を生じさせているが、熱水処理による該繊維素材２０１のクリンプ収縮を生じさせるためには、繊維素材２０１は親水性を有していなければならず、鞘部が疎水性の例えばポリエステル等の繊維素材２０１には適用できない。このため、クリンプ収縮を生じてもよいブラシやパイル生地にしか適用できず、同種の材料の芯部と鞘部との芯鞘構造の合成繊維では、隣接する合成繊維同士の融着接合を防止することが困難であり、延いては風合いが悪くなるという問題を有している。更に、この方法によると熱水処理下でしか粒子を熱融着させることが出来ないので１００℃以下の融点を持つ繊維への適応に限られる。このため、耐熱性が弱いブラシやパイル生地しか作製できないという問題点を有している。更にこの方法においては熱水処理下で処理する為、熱融着時に水流の影響を受ける。その為、溶融状態の繊維と熱融着される粒子に水流による圧力がかかり、脱離する粒子が発生する。この為、繊維への粒子の被覆状態が悪化してしまうという問題点を有している。

また、前記特許文献４では、加熱粒子を繊維に接触させて粒子を固着させているが、この方法をブラシに適用するとブラシ毛が加熱粒子と接触しても反発により十分な接触圧力を得られず、十分な熱融着時間も得られない。この為、粒子のブラシ毛への固着力が弱い。更には、ブラシ毛の先端にしか粒子が接触しない為、固着させる粒子量を多くすることができないという問題を有している。

以上の様に、従来の技術では、粒子の表面性の活用に適した熱溶融繊維を使った粒子固着ブラシ又は粒子固着パイルについて、均一に十分な量の粒子を固着させたブラシおよびパイルが無く、かつブラシ同士又はパイル同士の融着接合の回避が不十分である結果、風合いが悪くなるという問題点を有している。

特開２００９−２０４６５４号公報（２００９年９月１０日公開） 特開２００２−１０２２号公報（２００２年１月８日公開） 特開２００８−６３６９０号公報（２００８年３月２１日公開） 特開２００９−１７４１１４号公報（２００９年８月６日公開）

本発明は、前記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、隣接するブラシ毛同士の熱融着を防止し、合成繊維からなるブラシ毛に粒子を適切に熱融着したブラシ、ブラシの製造方法、クリーニングシステム、化学物質処理システムおよび電子写真装置を提供することにある。

本願発明者等は、前記従来の問題点を解決すべく検討した結果、下記の構成を採用することにより、前記の課題を解決できることを見出して、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明に係るブラシは、前記課題を解決するために、合成繊維からなるブラシ毛を備えたブラシであって、前記ブラシ毛は、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂およびポリプロピレン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の合成繊維からなり、かつ、芯部と、当該芯部よりも融点の低い鞘部とを有する芯鞘構造を備え、前記鞘部の少なくとも一部には、前記ブラシ毛の繊維径の４０％以下の平均最大径を有する粒子の少なくとも一部が、当該鞘部の熱溶融により、鞘部から露出するように熱融着され、前記ブラシ毛の総本数に対し７０％以上のブラシ毛において、露出して熱融着された粒子による被覆率が５０％以上であることを特徴とする。

前記の構成によれば、ブラシ毛は合成繊維からなり、当該合成繊維はポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂およびポリプロピレン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも何れか１種からなる。また、ブラシ毛は、芯部と、当該芯部よりも融点の低い鞘部とからなる芯鞘構造となっている。ここで、前記ブラシ毛の鞘部には、当該鞘部の熱溶融により、粒子が熱融着されている。つまり、鞘部が十分な量の粒子接着層として機能しながらも芯部により、ブラシ毛の形状を保つことが出来る構成となっている。

また、粒子の平均最大径は、ブラシ毛の繊維径の４０％以下である。そのため、粒子のブラシ毛への付着性が高くなり、粒子の被覆率を高める事が可能となる。また、熱融着している粒子の一部は鞘部に埋没されていてもよいが、少なくとも一部の粒子は、鞘部から露出した状態で熱融着されている。そのため、後述するようにブラシ毛同士の融着を防ぐことが出来る。更には、ブラシ毛表面の表面粗さを増大させることができ、電子写真装置のクリーニングブラシに適用した場合には、転写後の感光体に残存したトナー等を効率よく容易に除去することが可能となる。また、粒子が熱融着している領域は、鞘部の少なくとも一部であれば足りる。粒子の鞘部からの露出の程度は、当該粒子の少なくとも一部が表出していればよい。

また、前記構成においては、ブラシ毛の総本数に対し７０％以上のブラシ毛において、露出して熱融着された粒子によるブラシ毛表面の被覆率が５０％以上となっている。この状態は、熱融着前に既に形成されており、鞘部を熱溶融した際に、隣接するブラシ毛同士が互いに接触して熱融着するのを、十分に被覆され、露出した状態でブラシ毛に付着している粒子が防止する。その結果、ブラシ毛間の間隙を確保することができ、近接するブラシ毛間の熱融着を防止しながらブラシ毛表面に粒子を熱融着することができる。すなわち、前記の構成であると、ブラシ毛同士が熱融着することなく、それぞれのブラシ毛に粒子を熱融着させたブラシを提供することができる。

尚、「芯鞘構造」とは、芯部と、少なくともその側周面を被覆する、表層部分としての鞘部とからなる構造を意味する。前記「熱融着」とは、前記合成繊維からなる鞘部が熱によって溶融して前記粒子と接合すること、すなわち、熱による鞘部の熱溶融を不可欠の過程として含む粒子との接合の態様を意味する。また、「被覆率」とは、ブラシ毛一本当りにおける断面以外の全表面積に対し、露出して熱融着された粒子の被覆の割合を意味する。

前記の構成においては、前記合成繊維が１００℃以上の融点を持つ疎水性の樹脂からなることが好ましい。

前記の構成において、前記粒子が前記鞘部に熱融着されたブラシ毛の曲げ剛性は、当該粒子の熱融着前のブラシ毛の曲げ剛性に対して５倍以下であることが好ましい。
鞘部の熱溶融により粒子を熱融着すると、ブラシ毛の硬化やブラシ毛同士の融着が生じ、ブラシ毛の曲げ剛性が増大する場合がある。ブラシ毛の曲げ剛性が大きくなりすぎると、例えば、そのブラシを感光体のクリーニングブラシとして使用した場合には、接触対象物である感光体の表面を傷付ける虞がある。
しかしながら、前記構成のように、粒子が鞘部に熱融着されたブラシ毛の曲げ剛性を、熱融着前のブラシ毛の曲げ剛性の５倍以下にすることにより、例えば、前記のクリーニングブラシに適用した場合にも、感光体の表面を傷付けることはない。その結果、クリーニング機能等の機能を有効に発揮することが可能な、ブラシ毛に粒子が熱融着されたブラシを提供することができる。

前記の構成において、前記粒子は、前記合成繊維とは異なる１種類以上の無機材料または高分子材料からなるものであってもよい。これにより、本発明のブラシを種々の用途に適用することができる。例えば、電子写真装置においては、粒子として、トナーの帯電と相反する帯電列を持つ材料を選択することにより、静電的な吸着力を強くすることが可能なクリーニングブラシに用いることができる。さらに、電子写真装置以外にも、掃除機や半導体の清掃工程等のクリーニング用途において、クリーニング対象を容易に除去することが可能なクリーニングブラシとして用いることができる。

さらに、前記の構成において、前記粒子は、前記合成繊維よりも低い電気抵抗値を有するカーボン、金属および導電性高分子材料からなる群より選ばれる少なくとも１種であるものであってもよい。これらの材料からなる粒子は導電剤としての機能を発揮する。しかも、バインダーを介在させること無く、ブラシ毛表面に熱融着させるので、導電剤を紡糸段階で練り込んだ導電繊維を用いた従来の帯電制御用ブラシと比べて電気抵抗値をさらに低減させることができる。これにより、例えば、電子写真装置においては、前記構成のブラシを、トナー等のクリーニング対象物に電荷を注入し又は除去する性能に優れ、転写後の感光体に残存したトナーの帯電極性をより均一な帯電分布にすることが可能な帯電制御用ブラシに用いることができる。また、静電気等による帯電により強固に付着したトナー等のクリーニング対象物の帯電を高効率に除去して付着力を弱めたり、帯電物自体の帯電を高効率に除去したりすることが可能な帯電制御用ブラシに用いることもできる。

また、前記の構成において、前記粒子は、触媒、多孔質材料およびこれらの複合体からなる群より選ばれる少なくとも１種であるであってもよい。これにより、ガスや液体の流体中の有害化学物質、ウィルス、細菌および放電生成物等の除去性能に優れた有害物質除去用フィルターやクリーニングブラシとして提供することができる。すなわち、例えば、粒子として多孔質材料を用いた場合には、前記流体中の有害化学物質等を吸着して除去することができる。また、触媒として、例えば金属触媒や光触媒を用いることにより、前記有害化学物質等を分解して除去することも可能になる。さらに、これらの触媒を担持させた多孔質材料を粒子に用いることにより、前記有害化学物質等を吸着するだけでなく、分解して除去することも可能になる。尚、前記構成においては、前記触媒等の粒子をブラシ毛に熱融着させているので、ブラシ毛の間に有害化学物質等を含む流体を通過させることにより、単に粒子がフィルター等の平面に塗布されたものと比較して、有害化学物質等の吸着効率や分解効率を格段に向上させることができる。

本発明のブラシ製造方法は、前記課題を解決するために、前記に記載のブラシを製造するブラシの製造方法であって、前記粒子の分散液をブラシ毛に接触させて、当該ブラシ毛に粒子を付着させる付着工程と、前記ブラシ毛同士が開繊した状態になるように当該ブラシ毛を乾燥させる乾燥工程と、開繊した状態の前記ブラシ毛を、前記鞘部の融点よりも高く、かつ前記芯部および粒子の融点よりも低い温度で加熱して当該鞘部を熱溶融させ、これにより、少なくとも一部の粒子を、前記鞘部から露出した状態で鞘部の少なくとも一部に熱融着させる熱融着工程とを含むことを特徴とする。

前記の方法によれば、粒子を分散させた分散液にブラシを接触させて、ブラシ毛に当該粒子を付着させる。さらに、ブラシ毛同士を開繊した状態にして、ブラシ毛の乾燥を行う。このように、乾燥の工程でブラシ毛を開繊させることにより、隣接するブラシ毛同士が極力接触しないような状態にする。また、各ブラシ毛には粒子が付着しているため、各ブラシ毛がその鞘部において、隣接するブラシ毛の鞘部と接触するのを防止する。続いて、ブラシ毛に付着した粒子を、鞘部の熱溶融により熱融着させる。すなわち、鞘部の融点よりも高く、かつ前記芯部および粒子の融点よりも低い温度で加熱して当該鞘部を熱溶融させる。このとき、ブラシ毛同士は開繊した状態にあり、かつ、ブラシ毛に付着した粒子が鞘部と鞘部の接触を防止している。そのため、ブラシ毛同士が熱融着するのを防止することができる。すなわち、前記の方法によれば、近接するブラシ毛間の熱融着を防止して、間隙を確保しつつ、各ブラシ毛に粒子を熱融着させたブラシを製造することが可能になる。尚、前記「開繊」とは、ブラシ毛同士が集まって束になることなく、１本１本のブラシ毛に分かれることを意味する。

前記の方法においては、前記分散液として、水よりも表面張力の小さい分散媒を用いることが好ましい。ブラシ毛に分散液を付着させた際に、前記分散媒もブラシ毛に付着する。そして、分散媒は、前記の通り水よりも表面張力が小さい。そのため、粒子が付着したブラシ毛表面を疎水性にすることができ、これにより、ブラシ毛の乾燥工程でのブラシ毛の開繊を容易にして、開繊効率を向上させることができる。

また、本発明に係るクリーニングシステムは、前記の課題を解決する為に、前記に記載のブラシを備えていることを特徴としている。これにより、近接するブラシ毛間の熱融着を防止して、間隙を確保しつつ、各ブラシ毛に粒子を熱融着させたブラシを備えるクリーニングシステムを提供することができる。

また、本発明に係る化学物質処理システムは、前記課題を解決するために、前記記載ブラシを備えていることを特徴としている。これにより、近接するブラシ毛間の熱融着を防止して、間隙を確保しつつ、各ブラシ毛に粒子を熱融着させたブラシを備える化学物質処理システムを提供することができる。

また、本発明に係る電子写真装置は、前記課題を解決するために、前記に記載のブラシを備えていることを特徴としている。これにより、近接するブラシ毛間の熱融着を防止して、間隙を確保しつつ、各ブラシ毛に粒子を熱融着させたブラシを備える電子写真装置を提供することができる。

本発明は、前記に説明した構成により、以下に述べるような効果を奏する。
すなわち、本発明のブラシによれば、ブラシ毛の鞘部には、当該鞘部の熱溶融により粒子が熱融着されており、バインダー等の一般的な手法でブラシ毛に固着させる場合と比べて、粒子の鞘部への接着が強固である。また、粒子の平均最大径をブラシ毛の繊維径の４０％以下にしているため、露出して熱融着された粒子によるブラシ毛への被覆率を高めることができる。さらに、本発明においては、ブラシ毛の総本数に対し７０％以上のブラシ毛において、露出して熱融着された粒子によるブラシ毛表面の被覆率を５０％以上としている。そのため、鞘部を熱溶融した際に、隣接するブラシ毛同士が互いに接触して熱融着するのを、露出して熱融着された粒子が防止し、ブラシ毛間の間隙を確保することができる。すなわち、本発明であると、近接するブラシ毛間の熱融着を防止して、間隙を確保しつつ、各ブラシ毛に粒子を熱融着させたブラシを提供することができるという効果を奏する。

また、本発明のブラシの製造方法によれば、粒子を分散させた分散液にブラシを接触させて、ブラシ毛に当該粒子を付着させた上で、ブラシ毛同士が開繊した状態になるように、ブラシ毛の乾燥を行う。このように、乾燥工程でブラシ毛の開繊を行うので、隣接するブラシ毛同士が極力接触しないような状態にする。さらに、各ブラシ毛に付着した粒子も、鞘部と鞘部の接触を防止する。その結果、鞘部の融点よりも高く、かつ前記芯部および粒子の融点よりも低い温度で加熱して、鞘部を熱溶融させると、ブラシ毛同士が熱融着するのを防止しつつ、粒子のみを鞘部に熱融着させることができる。すなわち、本発明のブラシの製造方法によれば、近接するブラシ毛間の熱融着を防止して、間隙を確保しつつ、各ブラシ毛に粒子を熱融着させたブラシを製造することができるという効果を奏する。

図１（ａ）は、本実施の形態に係るブラシおよびパイル生地の実施の一形態を示すものであって、ブラシ毛又はパイルの構成を示す断面図であり、図１（ｂ）はブラシ又はパイル生地の構成を示す断面図である。 前記ブラシの全体構成を示す正面図である。 ロールブラシの製造方法を示すフローチャートである。 前記ブラシを備えた電子写真装置の画像形成部を示す全体構成図である。 図５（ａ）は前記ブラシを備えた有害物質除去デバイスの構成を示す側面断面図であり、図５（ｂ）は有害物質除去デバイスの構成を示す正面図である。 四角筒からなる筒状構成体を備えた有害物質除去デバイスの構成を示す斜視図である。 波状に屈曲した有害物質除去デバイスの構成を示す斜視図である。 前記ロールブラシの電子顕微鏡による画像を示す図である。 図９（ａ）および図９（ｂ）は製法の違う２種の方法でカーボンを熱融着させたブラシ毛の顕微鏡による画像を示す図である。 図１０（ａ）は粒子が均一に熱融着したブラシを示す拡大図であり、図１０（ｂ）は粒子が不均一に熱融着したブラシを示す拡大図である。 クリーニングブラシの試験方法を示す模式図である。 前記クリーニングブラシのクリーニング性能を示すグラフである。 前記有害物質除去デバイスにおけるフィルター性能を示すグラフである。 実施例および比較例に係るブラシの摩擦堅牢性の測定結果を表す表である。 図１５（ａ）は従来の有害物質除去デバイスの構成を示す側面断面図であり、図１５（ｂ）は従来の有害物質除去デバイスの構成を示す正面図である。 従来における他の粒子を付着した合成繊維を示す図である。

（実施の形態１）
本発明の合成繊維からなるブラシ毛に粒子を熱融着したブラシ、およびその製造方法に関する実施の一形態について図１〜３に基づいて説明すれば以下のとおりである。

図１（ｂ）に示すように、本実施の形態のブラシ１０は、基材１１と、この基材１１の表面に起毛された複数本の合成繊維からなるブラシ毛１２とを備えている。また、ブラシ毛１２には、粒子１３が熱融着されている。

前記基材１１としては特に限定されず、例えば、金属若しくは樹脂からなるシャフト、板金、フィルム、又はモールド等を使用することができる。シャフトの場合には回転効果が得られる一方、板金、フィルム、又はモールド等の場合には省スペース化が可能となる。また、基材１１には、静電植毛されたブラシ毛１２を接着するための接着剤（図示しない）が塗布されている。当該接着剤としては特に限定されず、従来公知のものを採用することができる。

前記複数のブラシ毛１２は、例えば、静電植毛により基材１１に設けられている。但し、ブラシ毛１２は、必ずしも静電植毛に限らず、例えば、静電植毛以外の歯ブラシ等に見られる機械的な植毛により基材にブラシ毛１２が植毛されていてもよい。また、パイル織物をブラシ１０とすることも可能であり、縦糸と横糸とによって織り込まれた基材１１に対し、直交して織り込まれたパイルをブラシ毛１２とすることもできる。また、このようなパイル織物や、前記のフィルムを基材１１とした場合においては、後述する図２に示すシャフト１４や板金のような２次的な基材に貼り付けて使用することも可能である。

また、本実施の形態のブラシ毛１２の長さ、太さ（直径、繊維径）、植毛密度は用途により適正化されるパラメーターであり、特に限定されるものではないが、ブラシ毛の長さは例えば０．５ｍｍ〜５０ｍｍ程度が好ましく、０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度がさらに好ましい。また、ブラシ毛１２一本の直径は、３μｍ〜５００μｍ程度が好ましく、１０μｍ〜１００μｍがより好ましい。さらに、ブラシ毛１２の植毛密度は、１×１０²〜２×１０^６フィラメント／ｉｎｃｈ^２程度が好ましく、１×１０³〜１×１０^６フィラメント／ｉｎｃｈ^２がより好ましい。本実施の形態においては、それぞれ前記数値範囲の直径および植毛密度のブラシ毛１２であっても、近接する他のブラシ毛１２と熱融着することなく、粒子１３をブラシ毛１２に熱融着させることができる。尚、前記植毛密度に関しては、下限を１×１０²本／ｉｎｃｈ^２以上にすることにより、例えば、クリーニングブラシとして用いる場合には、クリーニング機能が低下するのを防止するなど、ブラシ１０としての種々の性能が低減するのを抑制することができる。また、上限を２×１０^６フィラメント／ｉｎｃｈ^２以下にすることにより、粒子１３を熱融着する際のブラシ毛１２同士の接触を一層低減して、両者の熱融着を防止することができる。尚、植毛密度とは、基材１１における単位面積（ｉｎｃｈ^２）当たりのブラシ毛１２の本数を意味する。

本実施の形態において、ブラシ毛１２は、図１（ａ）に示すように、芯鞘構造となっている。すなわち、芯部１２ａと、その芯部１２ａの少なくとも側周面を被覆する鞘部１２ｂとからなる構造となっている。ここで、図１（ａ）において、ブラシ毛１２の先端部には鞘部１２ｂが存在しないが、本発明はこの態様に限定されるものではない。すなわち、ブラシ毛１２の先端部に鞘部１２ｂが形成された態様も含む。また、鞘部１２ｂの融点は、芯部１２ａの融点よりも低くなっている。さらに、ブラシ毛１２は合成繊維からなり、芯部１２ａと鞘部１２ｂの材料の組み合わせは、同種であってもよく異種同士であってもよい。

前記合成繊維は、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂およびポリプロピレン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂からなる。

前記ポリエステル系樹脂としては特に限定されず、従来公知のもの用いることができる。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、またはこれらにアジピン酸、イソフタル酸、イソフタル酸スルホネートおよびポリエチレングリコールなどの第三成分を共重合した共重合ポリエステル等が挙げられる。これらのポリエステル系樹脂は、１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。

前記ポリアミド系樹脂としては特に限定されず、従来公知のもの用いることができる。具体的には、例えば、ナイロン６，６、ナイロン６、ナイロン４，６等が挙げられる。これらのポリアミド系樹脂は、１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。

前記アクリル系樹脂としては特に限定されず、従来公知のもの用いることができる。具体的には、例えば、アクリロニトリルと、当該アクリロニトリルと共重合可能なモノマーとの重合体が挙げられる。前記モノマーとしては、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、イタコン酸、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、スチレン、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、メタリルスルホン酸、メタリルスルホン酸塩、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸塩、アリルスルホン酸、アリルスルホン酸塩等のビニル単量体が挙げられる。これらのモノマーと、アクリロニトリルとの共重合により得られる各種のアクリル系樹脂は、１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。

前記フッ素系樹脂としては特に限定されず、従来公知のもの用いることができる。具体的には、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等が挙げられる。これらのフッ素系樹脂は、１種単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。

前記ポリプロピレン系樹脂としては特に限定されず、従来公知のもの用いることができる。具体的には、例えば、ポリプロピレン等が挙げられる。

前記に例示した樹脂のうち、本発明は、疎水性樹脂からなる合成繊維やクリンプ収縮を生じない合成繊維や融点が１００℃以上の合成繊維についても好適に用いることができる。例えば、特許文献３にもある通り、従来においては、クリンプ収縮を生じる湿熱接着性繊維を用いて、熱水処理により粒子の湿熱接着を行っていた。しかし、熱水処理によりクリンプ収縮を生じない繊維については、空隙を生じさせることができないことから、繊維同士の接着を防止することはできなかった。一方、本発明に於いては、後述の通り、鞘部１２ｂに付着した粒子１３が、近接するブラシ毛１２同士の熱融着を防止するため、親水性の樹脂からなる合成繊維やクリンプ収縮を生じる合成繊維の使用に限定されない。さらに、芯部１２ａおよび鞘部１２ｂのいずれもクリンプ収縮機能の有無は問わない。しかも、従来の方法では、クリンプ収縮を生じてもよいブラシやパイル生地にしか適用できず、ブラシ毛の繊維密度が非常に高いブラシに対して適用することは困難であるし、鞘部の融点が１００℃未満の繊維にしか適用できなかったが、本発明に於いてはそのような制限がない。尚、前記の従来の方法では、クリンプ収縮による繊維同士の接触を低減させる方法以外では、微弱な水流の影響により、繊維同士の熱融着を避けることはできない。また、前記疎水性樹脂とは、これを構成する重合体のモノマー単位の合計量を基準として、疎水性モノマー単位の割合が５０質量％を超えるものを意味する。

前記粒子１３は、ブラシ毛１２における鞘部１２ｂの熱溶融により熱融着されている。粒子１３を熱溶融させて鞘部１２ｂに熱融着させるという方法も考えられるが（例えば、特許文献４）、この場合、熱溶融した粒子１３が鞘部１２ｂに接触して直ちに熱融着することはなく、また、熱融着の強度も低下する。さらに、熱融着させる粒子１３の量も低減する。しかし、鞘部１２ｂを熱溶融させる方法であると、より多くの粒子１３を確実かつ強固に鞘部１２ｂに熱融着させることが可能になる。

前記粒子１３は、ブラシ毛１２の合成繊維とは異なる１種類以上の無機材料または高分子材料からなることが好ましい。無機材料又は高分子材料は、用途によって、適宜選択することができるが、ブラシ毛１２の鞘部１２ｂの融点よりも高いものが好ましい。これにより、後述の通り、鞘部１２ｂを熱溶融する際に、粒子１３も同時に熱溶融するのを回避することができる。前記無機材料としては特に限定されず、例えば、合成繊維よりも低い電気抵抗値を有するカーボン、金属又は導電性高分子材料等が挙げられる。また、触媒、多孔質材料およびこれらの複合体からなる群より選ばれる少なくとも１種を用いることもできる。さらに、カーボンナノチューブ等も採用可能である。また、前記高分子材料としては特に限定されず、例えば、電子写真装置の電荷制御ブラシ等のブラシ汚染を嫌う用途に用いられる場合の材料には表面エネルギーの高い表面性を持つ粒子が挙げられる。より具体的には、フッ素樹脂等が挙げられる。

粒子１３の形状は特に限定されず、例えば、略球形状や直方体状のものなどが挙げられる。略球形状とは、真球の他に楕円形状のものなど、変形した球状のものも含む意味である。

また、粒子１３の融点は、前記鞘部１２ｂの融点よりも高いことが必要である。粒子１３の融点が鞘部１２ｂの融点以下であると、鞘部１２ｂの熱溶融の際に、粒子１３も同時に熱溶融するからである。

また、露出して熱融着された粒子１３の１本のブラシ毛１２に対する被覆率は５０％以上であり、好ましくは７０％〜１００％、より好ましくは９０％〜１００％である。従来、粒子を繊維に固着させる方法としては、バインダー（接着剤）が広く用いられてきた。しかし、この方法ではバインダーが粒子を覆ってしまい、粒子の機能が活かせないという問題があった。一方、本発明においては、前記の通り、少なくとも一部が露出した状態で熱融着された粒子１３の被覆率が、ブラシ毛１２の表面の５０％以上となっている。そのため、熱融着された粒子１３が鞘部１２ｂ内に埋没されることにより、その活性や表面特性が阻害されて機能が果たせなくなるのを防止し、十分な量の粒子が機能を発揮することができる。

ここで、被覆率とは、ブラシ毛１２一本当りにおける断面以外の全表面積に対し、露出して熱融着された粒子１３の被覆の割合を意味し、例えば、レーザーマイクロスコープ（キーエンス（株）製、商品名；ＶＫ−８７００）の測定により算出可能である。具体的には、まず粒子１３を熱融着するブラシ毛１２と同素材の繊維をレーザーマイクロスコープにより測定し、表面の凹凸の高さを測定する。このときの測定は、例えば、１００倍の対物レンズを用いて前記のブラシ毛の高さデータを採取し、長手方向１００μｍ幅の任意の線領域について線粗さ（Ｒａ）を測定する（ＪＩＳ Ｂ０６０１：１９９４ カットオフ値：０．０８ｍｍ）。
次に、粒子１３の熱融着後のブラシ毛１２において前記の測定範囲における表面の凹凸の高さを、再びレーザーマイクロスコープにより測定し、粒子１３により熱融着されているブラシ毛の線粗さ（Ｒａ）を測定する。この線粗さの差分により測定範囲に粒子が熱融着されているかを判定する。熱融着前後の線粗さの差異の割合が２００％以上あることをこの測定領域で粒子１３により熱融着されているかの基準とする。続いて、この測定を１本のブラシ毛の中で任意の１０点で行う。この測定での基準を上回る測定領域の数の割合により被覆率が算出される。尚、この測定の測定領域は少なくとも３点以上で行うことが好ましい。被覆状態については、必ずしもこの方法に限定されず、例えば、粒子１３の種類に応じて、電気抵抗値や摩擦係数との相関により確認することも可能である。

さらに、前記の被覆率が５０％以上となるブラシ毛１２の割合は、総本数の７０％以上であり、好ましくは８０％〜１００％、より好ましくは９０％〜１００％である。前記の割合は、例えば、粒子１３が熱融着された任意のブラシ毛を１００本選択し、前記の方法により算出された被覆率が５０％以上となるブラシ毛の本数を数え、算出した値である。
尚、この算出は少なくとも１０本以上のブラシ毛で行うことが好ましい。

また、粒子１３は、ブラシ毛１２の繊維径に対し４０％以下、好ましくは３０％以下、より好ましくは、２０％以下の平均最大径を有している。平均最大径をブラシ毛１２の繊維径に対し４０％以下にすることにより、バインダーと同等以上の強度で、粒子１３を鞘部１２ｂに強固に熱融着させることができる。但し、ブラシ毛１２への粒子１３の埋没を防ぎ糸同士の固着を防ぐ観点からは、前記平均最大径は、ブラシ毛１２の繊維径に対し０．１％以上にすることが好ましい。また、前記平均最大径は、前記レーザーマイクロスコープでの観察測定により熱融着後の粒子１３を観察・測定した値である。尚、平均最大径は、粒子１３が略球形状の場合は、その直径（最大粒径）の平均値を意味している。
また、ブラシの製作に当っては、粒子１３の粒度分布を例えばレーザー回折・錯乱法による粒度分布測定装置（（株）島津製作所、商品名；ＳＡＬＤ−７１００）により測定して適切な粒子を選定して用いることが出来る。この場合、体積積算分布において５０％粒径を前記平均最大径の基準とすることが出来る。

また、ブラシ毛１２における鞘部１２ｂの厚さは、熱融着による接着強度や熱融着可能な粒径の範囲の広さの観点から、粒子の平均最大径の２５％以上の厚みを持つことが好ましく、４０％以上の厚みを持つことがより好ましい。鞘部１２ｂを粒子の平均最大径に対し２５％以上の厚みにすることにより、従来バインダー等では不可能な粒子１３を熱融着させることが可能となる。また、ブラシ毛１２の形状維持の観点から、鞘部１２ｂの厚みは、ブラシ毛１２の繊維径（ブラシ毛１２の直径）に対し、５％〜３０％の範囲内が好ましく、２０％以下の範囲内がより好ましい。これにより熱溶融してもブラシ毛１２がブラシ毛の形状を保つことができ、粒子１３の熱融着も十分な固着力を得られる。また、熱融着された粒子１３の少なくとも一部は鞘部１２ｂから外部に露出している。また、露出は粒子１３の少なくとも一部であってもよい。さらに、鞘部１２ｂの内部に埋没された粒子１３が存在してもよい。

また、前記ブラシ１０では、粒子１３が熱融着したブラシ毛１２の曲げ剛性は、粒子１３の熱融着前のブラシ毛１２の曲げ剛性に対して５倍以下の範囲が好ましく、０．５倍〜４倍の範囲がより好ましく、０．５倍〜３倍の範囲が特に好ましい。ブラシ毛１２に粒子１３を熱融着することによって繊維の硬化やブラシ毛１２同士の熱融着が起こり、ブラシ毛１２の曲げ剛性が大きくなりすぎると、例えば、そのブラシ１０を感光体のクリーニングブラシとして使用した場合には、感光体の表面を傷付ける虞がある。しかしながら、本実施の形態では、前記の通り、粒子１３が熱融着したブラシ毛１２の曲げ剛性を、粒子１３の熱融着前のブラシ毛１２の曲げ剛性の５倍以下にするので、例えば、感光体のクリーニングブラシに使用した場合においても、接触対象物である感光体の表面を傷付けることはない。その結果、クリーニング機能等の機能を有効に発揮し得る粒子１３を熱融着したブラシ１０を提供することができる。尚、クリーニングにおけるトナー等の掻き取り性能を向上させる観点からは、熱融着前よりも大きく軟化することは好ましくなく、前記曲げ剛性の下限値は０．５倍にするのがより好ましい。また、曲げ剛性は、熱融着温度や粒子分散液の濃度等を調節することにより制御可能である。前記曲げ剛性の数値範囲は、実験的観察により求めた適正値である。

前記曲げ剛性ＥＩ（Ｅは縦弾性係数であり、Ｉは断面二次モーメントである。）は、例えば、縦弾性係数Ｅと断面二次モーメントＩとの積により求めることができる。また、例えば、繊維の撓みδ（ｍｍ）＝ＰＬ^３
／ｋＥＩより間接的に求めることができる。ここで、Ｐは繊維軸にかかる荷重であり、Ｌは繊維長さである。また、ｋは繊維軸の支持方法によって異なる定数である。
この曲げ剛性の測定は例えばロードセル等を用いて一定幅のプローブへの加重を測定した値の平均値により算出してもよいし、一定量の食込み幅でのブラシの押圧を測定した値による比較によっても測定可能である。

本実施の形態においては、図２に示すように、前記ブラシ毛１２を植毛した基材１１を帯状とし、例えば、回転自在のシャフト１４の周囲に螺旋状に巻回することによって形成したロールブラシ１０ａとすることが可能である。尚、図２に示すロールブラシ１０ａは、フレキシブルな基材１１を有するブラシ１０をシャフト１４に巻いた例である。但し、本発明はこれに限定されず、例えば、静電植毛等の方法によりシャフト１４自体を図１に示す基材１１としてロールブラシ１０ａと同様の形態のロールブラシを作製することも可能である。

次に、本実施の形態に係るブラシ１０の製造方法について、ロールブラシ１０ａの場合を例にして説明する。図３は、ロールブラシ１０ａの製造方法を示すフローチャートである。

先ず、図３に示すように、芯鞘型溶融糸を静電植毛又はパイル織りにしたブラシ毛１２を有するブラシ形状のものを作製する（Ｓ１）。ブラシ毛１２としては、芯部１２ａと、その芯部１２ａよりも融点の低い鞘部１２ｂとを有する芯鞘構造の合成繊維を用いる。

次に、ブラシ毛１２の直径（繊維径）に対し４０％以下の平均最大径を有する粒子１３をアルコールに混ぜて分散液を作成する（Ｓ２）。前記分散液における分散媒としては特に限定されず、例えば、水やイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、エタノール等のアルコール等が挙げられる。これらの分散媒のうち、後述の乾燥工程において、ブラシ毛１２の良好な開繊状態を作り出すという観点からは、アルコールが好ましい。アルコールは水よりも表面張力が低い為、繊維を被覆する分散液や繊維同士が凝集しにくくなり、ブラシ毛１２を開繊状態にして乾燥させるのが容易になるからである。また、水等のアルコール以外の分散媒を用いる場合では界面活性剤等を用いて分散液の表面張力を下げる事により適切な処理を行うことも可能である。また、交互積層法等を用いて微粒子と繊維のゼータ電位をコントロールし、被覆率を向上させる方法も効果的である。

次に、この分散液をブラシ毛１２に接触させる（Ｓ３：付着工程）。接触方法としては特に限定されず、例えば、はけ塗り、スプレーによる吹き付け、ディップ法等が挙げられる。当該工程により、ブラシ毛１２に対し、粒子１３を付着させることができる。

次に、分散液に接触させたブラシ毛１２の乾燥を行う（Ｓ４：乾燥工程）。乾燥方法としては特に限定されず、例えば、加熱による方法や自然乾燥、乾燥風を吹き付ける方法などが挙げられる。加熱による乾燥の場合、乾燥温度は適宜必要に応じて設定され、通常は２５℃〜１００℃、好ましくは２５℃〜８０℃、より好ましくは４０℃〜６０℃である。また、乾燥時間も適宜必要に応じて設定され、通常は５分間〜１２０分間、好ましくは１０分間〜９０分間、より好ましくは３０分間〜６０分間である。

また、本工程においては、近接するブラシ毛１２が少なくとも鞘部１２ｂにおいて接触した状態となるのを低減するため、乾燥後のブラシ毛１２が開繊した状態となるように乾燥を行う。ブラシ毛１２を開繊した状態にするために開繊を行う場合、当該開繊をブラシ毛１２の先端部分のみに施すのは好ましくない。ブラシ毛12の根本部分で、ブラシ毛１２同士が熱融着する場合があるからである。また、開繊処理は多量の粒子の脱離が起こらないように適宜条件を調整することが好ましい。また、開繊の方法としては特に限定されず、例えば、毛割り等が挙げられる。毛割りは１回に限らず複数回行ってもよい。ただし、分散媒と粒子１３との条件により、乾燥後のブラシ毛１２が開繊した状態となる場合には、前記の毛割り等は必ずしも必要ではない。

次に、乾燥後のブラシ毛１２に対し粒子１３の熱融着を行う（Ｓ５：熱融着工程）。当該熱融着の方法としては特に限定されず、例えば、オーブン等による高温での雰囲気下におくことで行うことができる。加熱時間は、適宜必要に応じて設定され得る。また、加熱温度としては、鞘部１２ｂの融点以上であって、かつ、芯部１２ａおよび粒子１３の融点よりも低い温度で行う。これにより、融点１２ｂのみを熱溶融させ、粒子１３の熱融着が可能になる。また、粒子１３は、ブラシ毛１２の表面を覆う様にして付着しているため、スペーサーとしての役割を果たし、近接するブラシ毛１２同士が熱溶融した鞘部１２ｂにおいて接触するのを防止することができる。その結果、従来の芯鞘型の熱溶融繊維を溶融させることによる粒子の固着方法では困難であったブラシ毛１２同士の熱融着を防止し、十分な量の粒子１３の熱融着も可能にしている。さらに、芯部１２ａを熱溶融させないので、ブラシ１２の大幅な形状崩れも防止できる。また、本実施の形態に於いては、ブラシ毛１２同士の熱融着を防止するために、ブラシ毛１２としてクリンプ収縮を生じる合成繊維を使用する必要もないので、ブラシ毛１２（パイル織りに適用する場合にはパイル）の形状保持も可能であり、雰囲気温度により加熱するので繊維の溶融温度の制約もない。

熱融着工程の後、熱融着されなかった粒子１３や熱融着が不十分な粒子１３の除去工程を行ってもよい（Ｓ６）。当該除去工程は、例えば、エアー等を吹き付けることにより行われる。また、このとき、ブラシ毛１２同士が接触しないように、エアーの吹き付けによって、ブラシ毛１２を分離することが好ましい。以上により、ブラシ毛１２に粒子１３を熱融着させたロールブラシ１０ａが得られる。

前記のロールブラシ１０ａの製造方法は、鞘部が芯部よりも熱溶融し易い芯鞘構造のブラシ毛１２を用いるので、ブラシ毛１２の形状崩れを抑制しながら、バインダー等を用いずに粒子１３のブラシ毛への熱融着を可能にしている。また、鞘部１２ｂの熱溶融の際には、粒子１３が、近接するブラシ毛１２同士が鞘部１２ｂにおいて熱融着するのを防止するので、クリンプが無く繊維密度の高いブラシであっても、粒子活性を低下させないで、十分な量の粒子１３をブラシ毛１２に熱融着させることができる。

本実施の形態に係るブラシ１０は、各種の用途に好適に適用可能である。例えば、電子写真装置等の精密な設計が必要な分野でのクリーナーにおいては、クリンプ収縮を生じない合成繊維からなるブラシ毛１２を用いることができるので、粒子１３を熱融着させても形状保持が可能であり、製品毎のクリンプ状態のバラツキの発生を抑制したブラシを適用することができる。また、バインダーを用いて粒子１３を接着させないので、被清掃物の種類によって親和性をコントロールすることが可能となり、被清掃物の種類によって、クリーニング性能を制御することもできる。さらに、十分な量の粒子１３を熱融着させて、ブラシ毛１２を粒子１３で被覆させることができるので、ブラシ毛１２の表面を均一に粒子１３の特性に近づけさせることができる。また、研磨ブラシの分野では、摩擦係数、濡れ性および硬度等の向上が図れる。導電ブラシの分野では、電気抵抗値を大幅に下げることも可能になる。さらに、ブラシ１０においてはブラシ毛１２同士の熱融着が少ないので、クリーナーおよび研磨ブラシの分野においては、ブラシ剛性のバラつきが少なく、均一な機能を果たすことが可能なブラシを提供することができる。
尚、以下においては、さらに詳細に、ブラシ１０を適用した具体例を説明する。

（実施の形態２）
本発明の他の実施の形態について図４に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態では、実施の形態１にて説明したブラシ１０を電子写真装置に適用した場合について説明する。すなわち、実施の形態１にて説明したブラシ１０は、例えば、電子写真装置のクリーニングブラシや、帯電制御用ブラシに適用することが可能である。まず、電子写真装置における画像形成部の構造を図４に基づいて説明する。図４は、本実施の形態のクリーニングブラシおよび帯電制御ブラシを備えた電子写真装置における画像形成部の構造を模式的に示す正面図である。尚、電子写真装置は、電子写真装置が備えるスキャナにて読み込まれたデータや、電子写真装置に接続された外部機器（例えば、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置）からのデータを画像として出力するものである。

図４に示すように、画像形成部３０は、感光体ドラム１と、帯電装置２と、露光装置３と、現像装置４と、転写ロール５と、搬送ベルト６と、帯電制御装置７と、クリーニング装置２０とを備えており、感光体ドラム１の周囲に、回転方向に沿って、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写ロール５および搬送ベルト６、帯電制御装置７、並びにクリーニング装置２０をこの順序で配置した構成となっている。

感光体ドラム１は、画像形成装置における本発明の静電潜像担持体および感光体となるものであり、円柱形状を有している。

帯電装置２は、感光体ドラム１と物理的に接触して、感光体ドラム１の表面を一様に所定の電位まで帯電させるためのものである。帯電装置２は、帯電制御用ブラシからなり、感光体ドラム１と互いの回転軸を平行にして隣接対向して設置されている。

露光装置３は、帯電装置２によって帯電された感光体ドラム１の表面を、例えばパーソナルコンピュータ等の画像処理装置からのデータに基づき、レーザ光等により露光して、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成させるためのものである。露光装置３として、例えば半導体レーザや発光ダイオードを用いることができる。

現像装置４は、感光体ドラム１の表面に現像剤を供給し、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像を現像剤像として顕像化するつまり現像するためのものである。現像装置４では、現像剤供給ロール４ａにて現像ロール４ｂに現像剤が一定厚さに供給され、この現像ロール４ｂが感光体ドラム１に当接することにより、感光体ドラム１の表面に現像剤が供給される。本実施の形態の現像装置４では、例えば非磁性１成分現像剤からなる現像剤が使用されており、いわゆる非磁性１成分現像方式を採用している。尚、本発明においては、必ずしも非磁性１成分現像剤に限らず、全ての現像剤を対象とすることができる。

搬送ベルト６は、感光体ドラム１の表面に現像剤像が形成された後に、ＰＰＣ（Plain Paper Copy）用紙等の記録媒体８を感光体ドラム１に運搬するためのものである。

転写ロール５は、感光体ドラム１の表面の現像剤像を、転写材である記録媒体８に転写するためのものであり、板金の面方向と記録媒体８の面方向とを平行にして、搬送ベルト６を間に挟んで感光体ドラム１と隣接対向するように設置されている。尚、記録媒体８は、例えば用紙、ＯＨＰ等である。転写ロール５は、例えば、ウレタンゴムロールからなっている。

帯電制御装置７は、転写後の感光体ドラム１の残存している正極性および負極性の残存現像剤を例えば全てが負極性になるように帯電制御している。尚、帯電制御装置７は存在しない場合もある。

クリーニング装置２０は、クリーニングブラシ２２を備えており、感光体ドラム１の表面に残留した現像剤や紙粉等を除去する。尚、クリーニング装置２０については、後で詳述する。

前記構成の画像形成装置においては、次の様な画像形成の動作を行う。
すなわち、感光体ドラム１の表面は、帯電装置２によって均一に帯電される。表面が帯電された感光体ドラム１は、露光装置３によって、データに基づき露光され、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。そして、現像装置４の現像ロール４ｂにより、感光体ドラム１の表面に現像剤が供給され、感光体ドラム１の表面の静電潜像が、現像されて顕像化される。続いて、搬送ベルト６によって記録媒体８が感光体ドラム１へ運搬され、転写ロール５によって、感光体ドラム１の表面の現像剤像が、記録媒体８に転写される。そして、転写後の感光体ドラム１は、残留した現像剤や紙粉等が、帯電制御装置７により負極性又は正極性に帯電制御された後、クリーニングブラシ２２によって除去される。このようなサイクルで画像形成は行われる。

次に、本実施の形態のクリーニング装置２０の詳細について、図４に基づいて以下に説明する。
前述のように、本実施の形態のクリーニング装置２０は、感光体ドラム１の表面に残留した現像剤や紙粉等の被クリーニング物を除去するものであり、前述したクリーニングブラシ２２と、このクリーニングブラシ２２に接触する導電ローラ２３と、この導電ローラ２３に摺察する清掃部材２４とを備えている。尚、このクリーニング装置２０は、一例であり、例えば、導電ローラ２３および清掃部材２４が存在しない場合もある。

前記クリーニングブラシ２２は、感光体ドラム１と物理的に接触して、感光体ドラム１の表面に残留した現像剤や紙粉等の被クリーニング物を除去する。このクリーニングブラシ２２に接触する導電ローラ２３は、例えば正極性に帯電されることにより、クリーニングブラシ２２の正極性からなるブラシ毛２２ａの先端にて吸着した負極性の残存現像剤を吸着すると共に、導電ローラ２３に吸着された残存現像剤は、この導電ローラ２３に摺察する清掃部材２４によって除去されるものとなっている。

本実施の形態では、前記クリーニングブラシ２２は、前記実施の形態１で述べたブラシ１０と同様の構成を有している。
すなわち、本実施の形態のクリーニングブラシ２２は、図４に示すように、ローラ２２ｃに巻回した基材２２ｂと、この基材２２ｂの表面に起毛された複数本の繊維からなるブラシ糸を有するブラシ毛２２ａとを備えている。そして、このクリーニングブラシ２２は、例えば、これら複数のブラシ毛２２ａを基材２２ｂに静電植毛してなっている。したがって、クリーニングブラシ２２は、前記実施の形態１におけるブラシ１０において、ローラ２２ｃが図２に示すシャフト１４に対応し、基材２２ｂが基材１１に対応し、ブラシ毛２２ａが粒子１３を熱融着したブラシ毛１２に対応するものとなっている。

前記クリーニングブラシ２２は、回転自在のローラ２２ｃの周囲に螺旋状に巻回されており、前記感光体ドラム１の回転軸方向とローラ２２ｃの回転軸方向とを互いに平行にして、感光体ドラム１に対向するように隣接して設置されている。

このように、本実施の形態のクリーニングブラシ２２は、合成繊維とは異なる１種類以上の材料である無機材料又は高分子材料からなる粒子１３が、少なくとも一部露出する様にブラシ毛１２に熱融着されているので、従来のブラシ毛よりも表面粗さを大きくすることができる。これにより、電子写真機内の転写後の感光体に残存したトナー等のクリーニング対象を容易に除去することが可能なクリーニングブラシ２２を提供することができる。

また、トナーの帯電と相反する帯電列を持つ材料を選択することによって静電的な吸着力を強くすることが可能なクリーニングブラシ２２を提供することもできる。

さらに、粒子１３として多孔質材料や触媒からなるものを用いることにより、有害ガスや放電生成物といった従来の合成繊維のクリーニングブラシでは除去できなかった固体以外の物質を除去することが可能なクリーニングブラシ２２を提供することができる。
さらに、導電性の粒子と合わせて融着させる事によって電気的な吸着機能を持たせる事も出来る。

また、電子写真機以外の用途である、掃除機、半導体の清掃工程等のクリーニング用途においても容易にクリーニング対象を除去することが可能となるクリーニングブラシ２２を提供することができる。

また、本実施の形態のクリーニングシステムとしてのクリーニング装置２０は、実施の形態１に記載のブラシ１０、又はクリーニングブラシ２２を備えている。これにより、疎水性の樹脂からなる合成繊維においても、隣接するブラシ毛同士の融着固化を低減し、合成繊維からなるブラシ毛に粒子を適切に熱融着し得るブラシ１０、クリーニングブラシ２２を備えたクリーニングシステムとしてのクリーニング装置２０を提供することができる。

尚、前記の説明においては、前記のブラシ１０をクリーニングブラシ２２およびクリーニング装置２０に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、帯電装置２における帯電制御用ブラシに前記ブラシ１０を適用してもよい。この場合、前記粒子１３としては、繊維よりも低い抵抗値を有するカーボンや金属等の導電性材料（導電剤）を用いるのが好ましい。

前記カーボンとしては特に限定されず、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ等が挙げられる。また、前記金属等の導電性材料についても特に限定されず、例えば、銅、銀等が挙げられる。これにより、バインダーなしに粒子１３としての導電剤をブラシ毛１２に熱融着させることができ、導電剤を紡糸段階で練り込んだ導電繊維を用いた従来の帯電制御用ブラシと比べて、電気抵抗値の一層の低減が可能になる。その結果、静電気等の帯電により強固に付着したトナー等のクリーニング対象物に電荷を注入し、帯電を除去して、トナー等の付着力を弱めることができる。また、帯電物自体の帯電も高効率に除去することができる。さらに、転写後の感光体に残存したトナーの帯電極性をより均一な帯電分布にすることもできる。すなわち、前記のブラシ１０を帯電制御用ブラシとして用いることにより、帯電制御性に優れたものが得られる。

これにより、本実施の形態の電子写真装置として、実施の形態１に記載のブラシ１０、本実施の形態のクリーニングブラシ２２又は帯電制御用ブラシの少なくとも何れか一つを備えたものを提供することができる。

（実施の形態３）
本発明の他の実施の形態について、図５〜図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１および２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１および２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態では、実施の形態１に記載のブラシ１０を有害物質除去用フィルターおよび化学物質処理システムに適用する場合について説明する。
図５（ａ）、５（ｂ）に示すように、本実施の形態の有害物質除去用フィルター４０は、筒状構成体４１と、その内壁面４１ａにパイル４２ａがブラシ毛状に起毛された有害物質除去機能を有する有害物質除去モジュール４２とからなっている。尚、図５（ａ）、５（ｂ）では、単一の有害物質除去用フィルター４０によって、本実施の形態の化学物質処理システムが構成されている。但し、本発明はこの態様に限定されず、ブラシ１０を少なくとも一つ備えたものや、有害物質除去用フィルター４０を複数備えたものであってもよい。

前記筒状構成体４１は、有害物質除去モジュール４２を直接植毛するための基体となっており、図５（ｂ）に示すように円形状となっている。また、筒状構成体４１は、縦糸と横糸とからなる地糸として構成されている。したがって、本実施の形態では、有害物質除去モジュール４２は、この地糸である筒状構成体４１に直接的に織り込まれたパイルから構成されている。前記パイルの先端は例えばカットされているが、カットせずにループ状に形成されていてもよい。尚、有害物質除去モジュール４２の起毛方法については、必ずしもこれに限らず、例えば、基材に有害物質除去モジュール４２を静電植毛したものでもよく、或いは、フィルム等の柔軟性を持つ基材に有害物質除去モジュール４２を植毛したものでもよい。

尚、 前記筒状構成体４１の断面形状は円形状の場合に限定されず、例えば、楕円形、若しくは三角形、四角形、五角形…等の多角形であってもよく、又はその他の断面形状であってもよい。例えば、断面が四角形状の場合としては、図６に示すような筒状構成体４１が挙げられる。この場合、例えば、筒状構成体４１の内壁面４１ａにおける床面および天井面に、それぞれ有害物質除去モジュール４２を起毛したものでもよい。図６には、基材４３に有害物質除去モジュール４２を植毛したものを記載している。図６に示す有害物質除去用フィルター４０の筒状構成体４１の寸法は、例えば、内法巾Ｗが５０ｍｍであり、内法高さＨが例えば５０ｍｍであり、筒長さＬが３０ｍｍとなっている。また、有害物質除去モジュール４２の起毛長さであるパイル長ｄは、それぞれ、例えば１５ｍｍとなっている。ここで、筒状構成体４１の寸法等は、必ずしもこれに限らない。例えば、筒状構成体４１における開口部の面積が１０ｍｍ^２〜１０ｍ^２であり、有害物質除去モジュール４２の繊維長が０．５ｍｍ〜３０ｃｍであり、筒状構成体４１の筒内における有害物質除去モジュール４２の体積占有率が０．０１％〜４０％であることが好ましい。

このように、本実施の形態に係る筒状構成体４１は、断面形状が直径３ｍｍ程度の円形状のものや、一辺が３ｍ程度の正方形状のものにすることができ、その結果、配水管や大規模な排気ダクトに適用することができる。尚、筒状構成体４１の開口部の面積は、５０ｍｍ^２〜１ｍ^２（直径１ｃｍ〜一辺３０ｃｍの正方形断面）の範囲内が好ましい。また、有害物質除去モジュール４２の繊維長は、０．５ｍｍ〜５ｃｍの範囲内が好ましい。

前記構成の有害物質除去用フィルター４０を製造する際には、例えば、パイルが織り込まれた板状の地糸を筒状に丸め、板両端を接着剤等にて接着すればよい。また、パイルが織り込まれた帯状の地糸を筒になるように螺旋状に丸め、帯両側端を接着剤等にて接着することによっても製造可能である。さらに、強度の補強のために、筒状に丸めて両端を接着した後に、筒の外側からシートを接着することも可能である。これにより、筒状構成体４１の内壁面４１ａにブラシ状に間接的に起毛された有害物質除去モジュール４２が得られる。

また、筒状構成体４１としては、図７に示すように、任意の位置での屈曲を可能にするフレキシブルな材料からなるものを用いることもできる。これにより、筒状構成体４１の内部を気体又は液体を通過させる際に乱流を発生させることができ、有害物質除去モジュール４２への接触頻度が高まる。その結果、有害物質の除去効果を向上させることができる。尚、筒状構成体４１の屈曲形状は気体等の通過を阻害しない範囲内であれば特に限定されず、任意の形状とすることができる。

前記有害物質除去モジュール４２は、図５（ａ）、５（ｂ）に示すように、合成繊維からなるパイル４２ａと、パイル４２ａに熱融着された有害物質除去機能を有する微粒子４２ｂとからなる。有害物質除去モジュール４２は、有害物質除去機能を有する微粒子４２ｂをパイル４２ａに熱融着させることにより、パイル４２ａにおける篩機能による粉塵除去のみならず、ケミカルフィルターとしての機能を付与している。微粒子４２ｂの熱融着は、パイル４２ａの鞘部から少なくとも一部が露出するようになされている（但し、鞘部の内部に埋没された微粒子４２ｂが存在していてもよい。）。このため、有害物質を含む気体又は液体がブラシ状に起毛されたパイル４２ａの間を通るときに、有害物質を容易に微粒子４２ｂに接触させることができる。この様に、バインダーを用いることなく微粒子４２ｂをパイル４２ａに熱融着させることにより、例えば、パイル４２ａの間に有害物質を通過させた場合、微粒子４２ｂが平面に塗布されたものに比べて微粒子４２ｂの表面積が格段に増加しているので、接触面積の増大が図れる。その結果、有害物質の吸着又は分解効率が格段に向上する。尚、パイル４２ａは前記実施の形態１におけるブラシ毛１２に対応し、微粒子４２ｂは前記粒子１３に対応し、前記内壁面４１ａは前記基材１１に対応する。

前記パイル４２ａは、ブラシ毛１２の場合と同様、鞘部１２ｂの融点が芯部１２ａの融点よりも低い熱溶融糸からなる芯鞘構造を有しており、例えばポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂およびポリプロピレン系樹脂から選ばれる少なくとも１つの材料である合成繊維からなる。これにより、柔軟性のある高分子繊維を選択することができる。

また、パイル４２ａの直径（繊維径）は３μｍ〜７０μｍ（繊度では、０．１デシテックス（ｄｔｅｘ）〜３０デシテックス（ｄｔｅｘ））の範囲内が好ましく、１０μｍ〜５０μｍ（繊度では、１デシテックス（ｄｔｅｘ）〜１５デシテックス（ｄｔｅｘ））の範囲内がより好ましい。パイル４２ａの直径を３μｍ以上にすることにより、有害物質除去モジュール４２の製造を可能にしている。その一方、パイル４２ａの前記直径を７０μｍ以下にすることにより、表面積を格段に大きくすることができ、有害物質除去効率を高めることができる。パイル４２ａの表面積は繊維径に反比例して増大するからである。

前記パイル４２ａの長さは特に限定されず、筒状構成体４１のサイズにより適宜必要に応じて設定され得る。本実施の形態においては、有害物質除去モジュール４２の中心部に空間部４４が形成されるようにパイル４２ａの長さが設定されている。この様に空間部４４を設けることにより、有害物質除去モジュール４２の内部を通過する流体に対する抵抗を抑制し、圧力損失の低減を図ることができる。すなわち、本実施の形態の構成であると、有害物質除去物質との接触面積を極力大きくしつつ、圧力損失を低減しながら、効率よく有害物質を除去することが可能になる。但し、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、パイル４２ａが有害物質除去モジュール４２の中心部に達する程度の長さを有しており、実質的に空間部４４が形成されないような態様であってもよい。

また、有害物質除去モジュール４２内におけるパイル４２ａの体積占有率は特に限定されないが、０．０１％〜４０％（すなわち、前記空間部４４の体積占有率は９９．９９％〜６０％）の範囲内が好ましい。体積占有率を０．０１％以上にすることにより、有害物質除去物質への接触面積が低下するのを防止することができる。その一方、体積占有率を４０％以下にすることにより、通気性の悪化を防止すると共に、圧力損失が大きくなり過ぎるのを防止することができる。すなわち、前記数値範囲内にすることにより、有害物質除去物質への接触面積が広く、かつ圧力損失を小さくして、効率よく有害物質除去を行い得る有害物質除去用フィルター４０を提供することができる。

前記有害物質除去機能を有する微粒子４２ｂとしては、吸着・分解・殺菌の少なくとも一つ以上の機能を果たすものが好ましい。これにより、有害物質除去モジュール４２は、多様な有害物質除去機能を発揮し得る。

また、前記微粒子４２ｂは、光、電気または熱等のエネルギーが付与されることにより、有害物質除去機能を発現し、または向上させるものが好ましい。光エネルギーとしては、例えば紫外線、可視光、電磁波等が挙げられる。また、電気エネルギーとしては、電圧の印加によるものを含む。尚、微粒子４２ｂとしては、光、電気または熱等のエネルギーを併用することによって、有害物質除去機能を発現させ、または向上させるものであってもよい。

前記微粒子４２ｂとしては、具体的には、例えば、触媒、多孔質材料およびこれらの複合体からなる群より選ばれる少なくとも１種が挙げられる。

前記触媒としては、金属触媒や光触媒が挙げられる。前記金属触媒としては特に限定されず、例えば、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、マグネシウム（Ｍｇ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、カルシウム（Ｃａ）、またはこれらの酸化物等が挙げられる。これらの金属触媒は１種単独で、または２種以上を併用することができる。微粒子４２ｂとして金属触媒を用いることにより、各種の触媒に対応したガス分解性能を発揮することができる。例えば、白金（Ｐｔ）は、自動車の排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）、硫黄酸化物（ＳＯ_ｘ）等の有害ガスを、無毒の炭酸ガス（ＣＯ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）等に分解することができる。また、二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）を用いた場合には、オゾンの分解能を付与することができる。また、前記光触媒はとしては、特に限定されず、例えば、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化タングステン（ＷＯ_３）等が挙げられる。これらの光触媒は１種単独で、または２種以上を併用することができる。例えば、微粒子４２ｂとして、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を用いた場合、アルデヒド（ＨＣＨＯ）、アセトアルデヒド（ＣＨ_３ＣＨＯ）、およびその他の揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compounds）、又は窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）、硫黄酸化物（ＳＯ_ｘ）等の有害ガスを、無毒の炭酸ガス（ＣＯ_２）と水（Ｈ_２Ｏ）等とに分解することができる。また、大腸菌等を滅菌・殺菌することも可能である。

前記多孔質材料としては特に限定されず、例えば、活性炭、シリカゲル、ゼオライト等が挙げられる。これらの多孔質材料は１種単独で、または２種以上を併用することができる。また、多孔質材料を用いることにより、その孔の空隙内にガスを取り込むことができ、高いガス吸着能力等を有する。その結果、例えば、トルエン（Ｃ_６Ｈ_５ＣＨ_３）、ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）、アセトアルデヒド（ＣＨ_３ＣＨＯ）、その他の揮発性有機化合物（ＶＯＣ：Volatile Organic Compounds）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の有害ガスを多数吸着等させることができる。

前記複合体としては、前記多孔質材料が前記触媒を、その細孔や表面に担持したものが挙げられる。

次に、前記構成の有害物質除去用フィルター４０における有害物質除去方法について説明する。
図５（ａ）に示すように、有害物質を含む気体又は液体等の流体が、筒状構成体４１における一方の開口部としての流入開口部４０ａから流入され、有害物質除去モジュール４２にて有害物質が除去された後、他方の開口部としての排出開口部４０ｂから排出される。

筒状構成体４１の内壁面４１ａには、ブラシ状に起毛された有害物質除去機能を有する有害物質除去モジュール４２が設けられているので、有害物質は有害物質除去モジュール４２によって除去され、有害物質除去後の気体又は液体は、筒状構成体４１における排出開口部４０ｂから排出される。したがって、簡単な構成の有害物質除去用フィルター４０を実現することができる。

前記構成の有害物質除去用フィルター４０は、非常に低圧力損失ながらも高い比表面積の機能部位を持ち、従来フィルターとして一般的に用いられている有害物質除去モジュール４２を有しないハニカムの構造体と比較しても非常に高い機能を有している。また、従来、流体の移送手段としか考えられていないパイプやチューブ等の部材に、本実施の形態の有害物質除去用フィルター４０を適用することにより、移送のみならず有害物質除去の効果も得られる。

さらに、本実施の形態の有害物質除去用フィルター４０をエアコンやクリーンルーム装置、純水装置、ケミカルフィルター等の有害物質を除去する化学物質処理システムに適用した場合、この有害物質除去用フィルター４０は流体中の有害物質を効率的に吸着・分解・殺菌して除去することが可能なデバイスとなり、有害物質の除去が可能な高機能の化学物質処理システムを提供することができる。また、本実施の形態の有害物質除去用フィルター４０を化学プラント装置等の化学物質処理装置に適用すれば、この有害物質除去用フィルター４０は高品位な触媒・吸着剤を担持したデバイスであり、効率的な化学合成や精製を行う化学プラント装置等の化学物質処理システムを提供することができる。これにより、生成物と触媒・吸着剤粒子とを分離する手間や、触媒・吸着剤の表面積不足による効率の悪さを大幅に改善することができる。

尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜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。

（粒子の平均粒径の測定）
ブラシ毛に熱融着させる粒子の平均（最大）粒径は、レーザー回折・錯乱法により測定した。測定装置としては、粒度分布測定装置（（株）島津製作所製、商品名；ＳＡＬＤ−７１００）を用いた。

（粒子の被覆率）
ブラシ毛に露出して熱融着された粒子の被覆率は、次の通りにして算出した。すなわち、粒子を熱融着する前のブラシ毛１０本をレーザーマイクロスコープ（キーエンス（株）製、商品名；ＶＫ−８７００）の測定により、表面の凹凸の高さを測定した。このときの測定は、１００倍の対物レンズを用いて前記のブラシ毛の高さデータを採取し、長手方向１００μｍ幅の任意の線領域について線粗さ（Ｒａ）を測定した（ＪＩＳ Ｂ０６０１：１９９４ カットオフ値：０．０８ｍｍ）。この測定により得られた線粗さ（Ｒａ）値の平均値を熱融着前のブラシ毛の線粗さ（Ｒａ）の基準値とした。次に、粒子の熱融着後のブラシ毛について前記の測定と同様の方法で線粗さ（Ｒａ）を測定した。この測定結果において熱融着前の線粗さ（Ｒａ）の基準値との変化率が２００％以上あることをこの測定領域で粒子により熱融着されているかの基準とした。続いて、この測定を１本のブラシ毛の中で任意の１０点で行い、前記基準において熱融着された領域が何点あるかを確認した。この領域の割合により被覆率を算出した。更に熱融着後の任意のブラシ毛１００本において同様の測定を行い、被覆率が基準を満たしているブラシ毛の割合を算出した。

（曲げ剛性）
ブラシ毛の曲げ剛性ＥＩ（Ｅは縦弾性係数であり、Ｉは断面二次モーメントである。）は、ブラシ毛の曲げ剛性による平板に対する加圧荷重により測定した。具体的には温度２５℃、湿度６０％Ｒｈの環境下で、ロール状のブラシの芯金を回転治具に固定した。このブラシに対してブラシ毛が１ｍｍの食込むように精密天秤（（株）島津製作所製、商品名；ＡＵＸ３２０）にセットした厚み１ｍｍのガラス平板に接触させた。尚、ガラス平板は前記食込み量での５ｃｍ幅分のブラシ毛の荷重がかかるように精密天秤にセットした。更に１００ｒｐｍの回転数でブラシを６０秒間、回転させ、この時のガラス板に掛かる荷重を、１秒おきに測定し、この測定値の平均値によりブラシ毛の加圧荷重を求めた。尚、各実施例、比較例および従来例のブラシ毛における測定値は、下記表１に示す。

（曲げ剛性の変化率）
曲げ剛性の変化率は、粒子を熱融着する前のブラシ毛の曲げ剛性および熱融着後のブラシ毛の曲げ剛性を前記の通り測定し、下記式を用いて算出した。
（曲げ剛性の変化率）＝（熱融着後の曲げ剛性）/（熱融着前の曲げ剛性）×１００（％）

（実施例１）
本実施例においては、ブラシとして、パイル織物をシャフトに巻き付けたロールブラシを用いた（図２参照）。パイル織物に用いられている繊維（ブラシ毛）は、芯部が融点２５０℃の疎水性のポリエステルからなり、鞘部が融点１６０℃のポリエチレンテレフタレートからなる（商品名「メルセット」、ユニチカ株式会社製）。また、ブラシ毛の直径（繊維径）は約２５μｍ（繊度５．８デシテックス（ｄｔｅｘ））、長さは５ｍｍであった。さらに、ブラシ毛の密度は１×１０^５フィラメント（Ｆ）／ｉｎｃｈ^２であった。本実施例に於いては、このようなロールブラシ用いて、図３に示す工程図に従い本実施例に係るブラシの作製を行った。

すなわち、先ず、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）からなる分散媒に、粒子として粒径範囲が３〜８μｍであり平均最大粒径が５μｍの炭化珪素（ＳｉＣ）を５質量％の濃度で分散した分散液を作製した。この分散液をロールブラシのブラシに刷毛塗りにより十分量塗布した。更に、ブラシを回転させながら絞りを加え、シャフトに巻きつけたパイル織物の重量と同量の分散液がブラシに付着している状態にした。次に、分散液を塗布したブラシ毛を繊維同士が密着しないように毛割りを加えながら乾燥させた。このときの乾燥温度は６０℃とし、乾燥時間は３０分間とした。

尚、粒子の平均最大粒径は、ブラシ毛の直径よりも小さく、本実施例では、粒子の平均最大粒径はブラシ毛の繊維径の２０．０％となっている（すなわち、ブラシ毛の繊維径に対して４０％以下の範囲内である）。

次に、乾燥後のロールブラシをオーブンに入れて高温で加熱した。このときの加熱条件は、加熱温度１６５℃、加熱時間３０分間とした。これにより、鞘部のみを熱溶融させて粒子を熱融着させた。その後、エアーを吹き付けることにより、熱融着していない粒子を除去した。

以上のようにして得られた本実施例に係るブラシ（表２参照）について、電子顕微鏡を用いて粒子の熱融着の状態およびブラシ毛の開繊の状態を観察した。結果を図８および図９（ａ）に示す。図８はブラシ毛に粒子が熱融着された状態を表す電子顕微鏡写真であり、図９（ａ）はブラシ毛の開繊の状態を表す顕微鏡写真である。図８から分かる通り、ブラシ毛の表面には、粒子が熱融着により被覆していることが確認された。また、図９（ａ）から分かる通り、近接するブラシ毛同士が熱融着することなく開繊した状態にあることが確認された。尚、本実施例においては、上記のレーザーマイクロスコープの測定をブラシ毛１本当り１０点行い、１００本のブラシ毛に繰り返した所、５０％以上被覆されているブラシ毛の割合は、１００％であった。

（実施例２）
本実施例に於いては、前記実施例１における分散液の分散媒を純水に替え、さらに、その後のブラシ毛の乾燥の際に毛割りを行わなかったこと以外は、実施例１と同様にして、本実施例に係るブラシを作製した（表２参照）。このようにして得られた本実施例に係るブラシにおけるブラシ毛の開繊の状態を電子顕微鏡にて観察した。結果を図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）は、ブラシ毛の開繊の状態を表す顕微鏡写真である。同図から分かる通り、近接するブラシ毛同士が一部熱融着している部分はあるものの、ブラシ毛同士は開繊した状態にあり、問題がないことが確認された。尚、本実施例においては、ブラシ毛１本当たりの被覆率が５０％以上であったブラシ毛の本数は、その総本数の９０％であった。

（実施例３）
本実施例に於いては、前記実施例１と比較して、粒子を平均最大粒径が０．１μｍの多孔質シリカゲルに替え、ブラシを後述の通りに替えたこと以外は、実施例１と同様にして、本実施例に係るブラシを作製した（表２参照）。尚、多孔質シリカゲルは有色の物を用いた。
また、ブラシとしては、芯部が融点２５０℃の疎水性のポリエステルからなり、鞘部が融点１６０℃のポリエステルからなるブラシ毛を備え、植毛密度５０×１０^３フィラメント（Ｆ）／ｉｎｃｈ^２にて植毛したクリーニングブラシを用いた（図６参照）。また、ブラシ毛の直径（繊維径）は３０μｍ（繊度８．５デシテックス（ｄｔｅｘ））、長さは５ｍｍであった。尚、前記粒子は、クリーニングに適した性質とガス吸着性とを併せ持つ略球形状の多孔質シリカゲルを用いた。
本実施例により作製されたブラシにおいて、ブラシ毛１本当たりの被覆率が５０％以上であったブラシ毛の割合を求めたところ、総本数の９３％であった。

（実施例４）
本実施例に於いては、前記実施例３と比較して、乾燥後に粒子の被覆率を下げる為の処理を行ったこと以外は、実施例３と同様にして、本実施例に係るブラシを作製した（表２参照）。粒子の被覆率を下げる為の処理として具体的には、１００ｒｐｍで回転させたブラシに０．０５ＭＰａの圧力に調整したエアーがブラシ長手方向全面に当たるように３０ｃｍの距離を空けて１分間吹き付けた。また、ブラシ毛および粒子については、前記実施例３と同様のものを用いた。本実施例により作製されたブラシにおいて、ブラシ毛１本当たりの被覆率が５０％以上であったブラシ毛の割合を求めたところ、総本数の７３％であった。

（比較例１）
本比較例においては、前記実施例４と比較して、乾燥後に粒子の被覆率を下げる為の処理において、エアーを吹き付ける距離を３０ｃｍから１０ｃｍに変更したこと以外は、実施例４と同様にして、本比較例に係るブラシを作製した（表２参照）。本比較例により作製されたブラシにおいて、ブラシ毛１本当たりの被覆率が５０％以上であったブラシ毛の割合を求めたところ、総本数の６０％であった（表３参照）。

（比較例２）
本比較例においては、前記実施例４と比較して、乾燥後に粒子の被覆率を下げる為の処理において、エアーの圧力を０．０５ＭＰａから０．１ＭＰａに変更したこと以外は、実施例４と同様にして、本比較例に係るブラシを作製した（表２参照）。本比較例により作製されたブラシにおいて、ブラシ毛１本当たりの被覆率が５０％以上であったブラシ毛の割合を求めたところ、総本数の４０％であった（表３参照）。

（比較例３）
本比較例においては、前記実施例３と比較して、粒子を分散した分散液の濃度を５質量％から１質量％に変更したこと以外は、実施例３と同様にして、本比較例に係るブラシを作製した（表２参照）。本比較例により作製されたブラシにおいて、ブラシ毛１本当たりの被覆率が５０％以上であったブラシ毛の割合を求めたところ、総本数の１０％であった（表３参照）。

（比較例４）
本比較例においては、前記実施例３と比較して、粒子を分散した分散液の濃度を５質量％から０．５質量％に変更したこと以外は、実施例３と同様にして、本比較例に係るブラシを作製した（表２参照）。本比較例により作製されたブラシにおいて、ブラシ毛１本当たりの被覆率が５０％以上であったブラシ毛の割合を求めたところ、総本数の５％であった（表３参照）。

（従来例１）
本従来例においては、鞘部を熱溶融させず、ブラシ毛に粒子を熱融着させなかったこと以外は、実施例３と同様にして、本従来例に係るブラシを作製した。

（ブラシ毛同士の非接着状態）
前記実施例３、４、比較例１〜４および従来例１のそれぞれブラシについて、ブラシ毛同士の非接着状態をそれぞれ目視にて観察した。その結果、下記表３に示すように、実施例３および４においては、ブラシ毛同士における非接着の程度は良好であり、ブラシ毛同士の接着は少なく、曲げ剛性の変化率も低い為、製品として実用に耐えるものであった。すなわち、図１０（ａ）に示すように、粒子がブラシ毛の全体に熱融着し、各ブラシ毛が均一に黒々としていることが把握できる。

これに対して、比較例１〜比較例４においては、図１０（ｂ）に示すように、ブラシ毛同士の熱融着が多く、複数のブラシ毛が束状に凝集していることが観察され、曲げ剛性の変化率も高い為、製品としての実用には耐えないものであった。この結果、７０％以上のブラシ毛が粒子により表面積の５０％以上を被覆されている状態が、ブラシ毛同士の熱融着が小さいと判断されるものであることが判明した。

（クリーニング性能）
前記実施例３、４、比較例１〜４および従来例１のブラシについて、それぞれクリーニング性能の確認実験を行った。実験では、前記のブラシ毛同士における非熱融着の程度の確認実験を行ったときの各試験体を用いて、ブラシをシャフトに巻いてクリーニングブラシとして使用して場合の、画像異常発生が発生するまでの耐刷枚数について確認した。具体的には、図１１に示すように、感光体にクリーニングブラシを当接し、画像を用紙に印刷し、画像異常発生が発生するまでの耐刷枚数を確認した。

その結果を、図１２に示す。図１２は、各試験体での画像異常発生が発生するまでの耐刷枚数を示すものである。図１２に示すように、画像異常発生が発生するまでの耐刷枚数は、実施例３では２１０００枚、実施例４では２００００枚であった。一方、比較例１では１００００枚、比較例２では６０００枚、比較例３では７０００枚、比較例４では６０００枚であり、従来例１では６０００枚であった。この結果、実施例３、実施例４では、比較例１〜比較例４、および従来例１に比べて、各試験体での画像異常発生が発生するまでの耐刷枚数が増加することが把握できた。

（フィルター耐久性能）
前記実施例３、４、比較例１〜４および従来例１のブラシについて、それぞれフィルター耐久性能についての確認実験を行った。実験では、前記のブラシ毛同士における非熱融着の程度の確認実験を行ったときの各試験体を図７（ａ）、７（ｂ）に示す円形からなる筒状構成体４１の内壁面４１ａに貼って有害物質除去モジュール４２とし、この有害物質除去モジュール４２にトルエンガスを通気させ、通気後の濃度を測定した。具体的には、通気後３０分毎にトルエンガス濃度を測定し、吸着性能が５０％以下に低下するまでの時間を測定した。

その結果を図１３に示す。図１３は、各試験体でのトルエンの吸着性能が５０％以下に低下するまでの時間を示すものである。図１３に示すように、各試験体でのトルエンの吸着性能が５０％以下に低下するまでの時間は、実施例３では３９０時間、実施例４では３６０時間であった。一方、比較例１では２１０時間、比較例２では１５０時間、比較例３では１８０時間、比較例４では１５０時間、従来例１では０時間であった。この結果、実施例３、実施例４では、比較例１〜４および従来例１に比べて、トルエンの除去性能が長時間維持でき、優れていることが把握できた。

（実施例５〜７）
本実施例５〜７に於いては、前記実施例３と比較して、平均最大粒径がそれぞれ１．５μｍ、６μｍ、１２μｍの粒子に替えたこと以外は、実施例３と同様にして、本実施例に係るブラシを作製した（表２参照）。但し、粒子の平均最大粒径は、表２に示すように、実施例５では平均最大粒径１．５μｍ（繊維径の５％）、実施例６では平均最大粒径６μｍ（繊維径の２０％）、実施例７では平均最大粒径１２μｍ（繊維径の４０％）とした。また、実施例５〜７により作製されたブラシにおいて、ブラシ毛１本当たりの被覆率が５０％以上であったブラシ毛の割合を求めたところ、それぞれ総本数の１００％、８５％、７４％であった。

（実施例８）
本実施例８に於いては、前記実施例３と比較して、ブラシ毛として鞘部の厚さが１μｍのものを用い、粒子として平均最大粒径が６μｍのものを用いたこと以外は、実施例３と同様にして、本実施例に係るブラシを作製した（表２参照）。
（実施例９）
本実施例９に於いては、前記実施例３と比較して、粒子として平均最大粒径が０．０２μｍのものを用いたこと以外は、実施例３と同様にして、本実施例に係るブラシを作製した（表２参照）。

（比較例５、６）
本比較例５、６に於いては、前記実施例３と比較して、平均最大粒径がそれぞれ１８μｍ、２４μｍの粒子を用いたこと以外は、実施例３と同様にして、本比較例に係るブラシを作製した（表２参照）。

（摩擦堅牢性およびブラシ毛同士の非接着状態）
前記実施例５〜９、および比較例５、６のブラシについて、それぞれブラシ毛に熱融着した粒子の摩擦堅牢性についての確認実験を行った。具体的には、食込み量１ｍｍでブラシを白布に押し当てたまま回転させて２時間後の白布への色移りを目視にて観察した。

実験の結果、図１４に示すように、実施例５〜７及び実施例９では粒子の白布への色移りはなく、実施例８においても色移りは僅かであった。これに対して、比較例５、６では粒子の白布への色移りがあった。この結果、ブラシ毛に熱融着させる粒子の平均最大粒径は、ブラシ毛の直径（繊維径）の４０％以下が好ましいことが把握できた。すなわち、ブラシ毛に熱融着させる粒子の平均最大粒径が、比較例５、６のようにブラシ毛の直径の４０％を越える場合には、粒子の白布への色移り発生する。このことは、粒子の平均最大粒径が直径の４０％を越える場合には、鞘部からの粒子の露出度が大きくなり過ぎ、対向物との接触によって、容易に剥れる可能性がある。この点、ブラシ毛に熱融着させる粒子の粒径が直径の４０％以下である場合には、ブラシを対向物に接触させても、容易に剥れることはなく、摩擦堅牢性が高いものとなる。

また、ブラシ毛同士の非接着状態については、下記表４に示すように、実施例５〜９においては、曲げ剛性の変化率から見て若干の良し悪しはあるもものブラシ毛同士における非接着の程度はおおむね良好であり、ブラシ毛同士の接着は少なく、変化率も低い為、製品として実用に耐えるものであった。これに対して、比較例５および６においては、ブラシ毛同士の熱融着が多く、複数のブラシ毛が束状に凝集していることが観察され、変化率も高く、製品としての実用には耐えないものであった。

（実施例１０、１１）
本実施例１０、１１に於いては、前記実施例５と比較して、分散液の分散媒を下記表５に示す通りに変更したこと以外は、実施例５と同様にして、本実施例に係るブラシを作製した。

（分散媒の種類に関する評価）
実施例５および１０の様に、分散媒として水よりも表面張力の小さい溶媒を用いた場合には、ブラシ毛の乾燥工程でのブラシ毛の開繊を容易にして、開繊効率を向上させることができた。その結果、ブラシ毛同士の熱融着を一層防止し、曲げ剛性の変化率も低くできることが確認できた。

（比較例７）
本比較例に於いては、前記実施例５と比較して、ブラシ毛として鞘部がなくＰＥＴからなるものを用い、粒子をブラシ毛に固着させると方法として、バインダー（日本合成化学工業(株)製、商品名；ニチゴーポリエスター）により接着させた。それ以外は、実施例５と同様にして、本比較例に係るブラシを作製した（表６参照）。すなわち、前記バインダーをその濃度が全質量に対し２質量％となる様に配合した分散液を調製し、この分散液をブラシ毛に塗布した。その後、乾燥させて粒子をブラシ毛に接着させた。

（比較例８）
本比較例に於いては、前記実施例５と比較して、粒子をブラシ毛に固着させると方法として、粒子を加熱してブラシ毛に固着させた。それ以外は、実施例５と同様にして、本比較例に係るブラシを作製した（表６参照）。すなわち、アルミナからなる粒子をシャーレの中に入れ、当該粒子を１６５℃に加熱した。次に、このシャーレの中に、実施例１におけるブラシ毛を入れ、シャーレに蓋をして、手に持ち、上下に５回振ってから、粒子を固着させたブラシ毛を素早く取り出した。次に、固着しなかった粒子を水で洗浄して、本比較例に係るブラシ毛を得た。

（比較例９）
本比較例に於いては、前記実施例５と比較して、ブラシ毛としてポリビニルアルコールからなる親水性の繊維を用い、粒子の熱融着の方法として熱水処理を行ったこと以外は、実施例５と同様にして、本比較例に係るブラシを作製した（表６参照）。すなわち、ブラシ毛を分散液に塗布した後に、７０℃で乾燥して粒子を付着させた。次いで、粒子が付着したブラシ毛を９５℃に加熱した熱水に入れて２０分間熱水処理をして乾燥した。

（固着方法に関する評価）
下記表６から分かる通り、比較例７〜９においては、露出して熱融着された粒子による被覆率が５０％以上となったブラシ毛は、総本数に対し、それぞれ４０％、０％、３０％であった。また、比較例９においては、粒子をブラシ毛に付着させる際に、熱水処理を行ったことから、ブラシ毛にクリンプ収縮が生じた。

一方、実施例５のブラシ毛においては、熱水処理を行っていないのでクリンプ収縮を生じることはなかった。また、ブラシ毛として疎水性の合成繊維を用いても、露出して熱融着された粒子による被覆率が５０％以上となったブラシ毛は、総本数に対し１００％であった。

また、実施例５、比較例７〜９については、前記と同様の摩擦堅牢性についての確認実験も行った。その結果、表６に示すように、実施例１では粒子の白布への色移りはなかった。これに対して、比較例７〜９では粒子の白布への色移りがあった。

本発明の繊維からなるブラシ毛に粒子を熱融着したブラシは、クリーニングブラシ、帯電制御用ブラシ、有害物質除去用ブラシ、ブラシ製造方法、クリーニングシステム、電子写真装置、有害物質除去システム、および化学物質処理システムに適用可能である。また、電磁波シールドにも適用が可能である。導電体を熱融着させると非常に抵抗値の低いブラシ、パイル生地を製造することができ、特徴的な構造を持つためである。

１ 感光体ドラム（感光体）
２ 帯電装置
４ 現像装置
１０ ブラシ
１１ 基材
１２ ブラシ毛
１２ａ 芯部
１２ｂ 鞘部
１３ 粒子
１４ シャフト
２０ クリーニング装置（クリーニングシステム）
２２ クリーニングブラシ
２２ａ ブラシ毛
２２ｂ 基材
２２ｃ ローラ
２３ 導電ローラ
２４ 掃部材
３０ 画像形成部
４０ 有害物質除去用フィルター（有害物質除去システム、化学物質処理システム）
４１ 筒状構成体
４１ａ 内壁面
４２ 有害物質除去モジュール
４２ａ パイル
４２ｂ 微粒子（粒子）

Claims (11)

1. 合成繊維からなるブラシ毛を備えたブラシであって、
   前記ブラシ毛は、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂およびポリプロピレン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の合成繊維からなり、
   かつ、芯部と、当該芯部よりも融点の低い鞘部とを有する芯鞘構造を備え、
   前記鞘部の少なくとも一部には、前記ブラシ毛の繊維径の４０％以下の平均最大径を有する粒子の少なくとも一部が、当該鞘部の熱溶融により、鞘部から露出するように熱融着され、
   前記ブラシ毛の総本数に対し７０％以上のブラシ毛において、露出して熱融着された粒子による被覆率が５０％以上であることを特徴とするブラシ。
2. 前記合成繊維が１００℃以上の融点を持つ疎水性の樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載のブラシ。
3. 前記粒子が前記鞘部に熱融着されたブラシ毛の曲げ剛性は、当該粒子の熱融着前のブラシ毛の曲げ剛性に対して５倍以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシ。
4. 前記粒子は、前記合成繊維とは異なる１種類以上の無機材料または高分子材料からなることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のブラシ。
5. 前記粒子は、前記合成繊維よりも低い電気抵抗値を有するカーボン、金属および導電性高分子材料からなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項４に記載のブラシ。
6. 前記粒子は、触媒、多孔質材料およびこれらの複合体からなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項４に記載のブラシ。
7. 請求項１〜６の何れかに記載のブラシを製造するブラシの製造方法であって、
   前記粒子の分散液をブラシ毛に接触させて、当該ブラシ毛に粒子を付着させる付着工程と、
   前記ブラシ毛同士が開繊した状態になるように当該ブラシ毛を乾燥させる乾燥工程と、
   開繊した状態の前記ブラシ毛を、前記鞘部の融点よりも高く、かつ前記芯部および粒子の融点よりも低い温度で加熱して当該鞘部を熱溶融させ、これにより、少なくとも一部の粒子を、前記鞘部から露出した状態で鞘部の少なくとも一部に熱融着させる熱融着工程とを含むことを特徴とするブラシの製造方法。
8. 前記分散液として、水よりも表面張力の小さい分散媒を用いることを特徴とする請求項７に記載のブラシの製造方法。
9. 請求項１〜６の何れか１項に記載のブラシを備えていることを特徴とするクリーニングシステム。
10. 請求項１〜６の何れか１項に記載のブラシを備えていることを特徴とする化学物質処理システム。
11. 請求項１〜６の何れか１項に記載のブラシを備えていることを特徴とする電子写真装置。
    
    

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