JP4033837B2 - 導電性ブラシ及び電子写真複写装置 - Google Patents
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Description
本発明は、カラー複写機等の電子写真複写装置の部材等として使用され、とりわけ(トナー)クリーニングブラシとして有用な導電性ブラシに関する。
背景技術
導電性を付与したナイロン繊維、テトロン繊維、アクリル繊維、フッ素繊維等を一部又は全部に用いた繊維を基布にパイル植毛したストライプ状又は円柱状の導電性ブラシは、各種クリーニング、除電又は帯電等の用途に用いられている。中でも、カラー複写機等の電子写真複写装置に使用されるクリーニング用、帯電用又は除電用の導電性ブラシには、他の分野に使用される導電性ブラシよりも極めて高い機能性が求められており、これを満たすように繊維の種類、導電性、繊維の太さ、パイル密度等が選択される必要がある。
一方、各複写機メーカーは、電子写真複写装置での複写における最重要課題として、更なる高画質化及びトナー消費量の低減をハード面とソフト面の両面から常に検討している。このような課題を解決する手段として、近年、より粒子径の小さなカラートナーを用いることが検討されている。しかし、このような粒子径の小さなカラートナーを用いた場合には、従来の導電性ブラシを電子写真複写装置の感光ドラム又は中間転写ベルトにおける(トナー)クリーニングブラシとして用いても、クリーニング性が不充分となり、残存トナーにより用紙汚れ(印刷汚れ)が発生することがあるという問題があった。
発明の要約
本発明は、上記に鑑み、電子写真複写装置の感光ドラム又は中間転写ベルトにおける(トナー)クリーニングブラシとして使用した場合に、粒子径の小さなカラートナーであっても効果的にクリーニングでき、用紙汚れを防止することができる導電性ブラシを提供することを目的とする。
本発明は、基布と、前記基布にパイル植毛により起毛されたポリエチレンテレフタレート繊維とナイロン66繊維との混合繊維とからなる導電性ブラシであって、上記ポリエチレンテレフタレート繊維及び/又は前記ナイロン66繊維は、体積抵抗率が100〜106Ω・cmである導電性ブラシである。
上記基布は、40〜130dtexのマルチフィラメントを緯糸(T)及び経糸(Y)とするものであり、上記混合繊維を構成するポリエチレンテレフタレート繊維及び/又はナイロン66繊維は、0.5〜20dtexの単繊維からなる40〜130dtexのマルチフィラメントであることが好ましい。また、上記基布の緯糸(T)及び/又は経糸(Y)の一部又は全部は、上記ポリエチレンテレフタレート繊維及び上記ナイロン66繊維よりも20〜100℃低い融点を有する熱可塑性樹脂からなることが好ましい。また、上記ポリエチレンテレフタレート繊維は、導電性カーボンブラックが中心部に集結したコンジュゲート構造を有し、体積抵抗率が100〜106Ω・cmであり、かつ、ナイロン66繊維は、体積抵抗率が1013Ω・cm以上であることが好ましい。
本発明の導電性ブラシがクリーニングブラシとして装着された電子写真複写装置もまた本発明の1つである。
発明の詳細な開示
以下に本発明を詳述する。
本発明の導電性ブラシは、基布と、基布にパイル植毛により起毛されたポリエチレンテレフタレート(以下、PETともいう)繊維とナイロン66繊維との混合繊維とからなるものである。
本発明者らは、鋭意検討した結果、PET繊維とナイロン66繊維との組み合わせからなる混合繊維を用いたときに、導電性ブラシのクリーニング性が大きく向上し、粒子径の小さなカラートナーを用いた場合であっても用紙汚れを効果的に防止できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
上記PET繊維としては特に限定されず、PET系ポリマーを溶融紡糸、延伸する公知の方法により得られるものが挙げられる。
上記PET系ポリマーとしては、例えば、エチレングリコールとテレフタル酸とを重縮合したPETや、PETの本質を変えない範囲で、PETのエチレングリコール成分の一部を他の脂肪族ジオールに、又は、テレフタル酸成分の一部を他の芳香族ジカルボン酸に置換した共重合体等を挙げることができる。また、上記PET系ポリマーは、必要に応じて、公知の添加剤を微量含有していてもよい。
上記ナイロン66繊維としては特に限定されず、脂肪族ポリアミドを溶融紡糸、延伸する公知の方法により得られるものが挙げられる。
上記脂肪族ポリアミドとしては、例えば、アジピン酸とヘキサメチレンジアミンとを重縮合したナイロン66や、ナイロン66の本質を変えない範囲で、アジピン酸成分の一部を他の脂肪族ジカルボン酸に、又は、ヘキサメチレンジアミン成分の一部を他の脂肪族ジアミンに置換した共重合体等を挙げることができる。また、上記脂肪族ポリアミド、必要に応じて、公知の添加剤を微量含有していてもよい。
上記PET繊維及び上記ナイロン66繊維の少なくとも一方は、体積抵抗率が100〜106Ω・cmである。これにより、本発明の導電性ブラシからなるクリーニングブラシは、チリ、ホコリ等を除電中和しつつ除去できるので、単に物理的に拭き取って除去するよりも、より完全確実かつ容易に除去できる。また、本発明の導電性ブラシを帯電用ブラシ、除電用ブラシとしても用いることができる。100Ω・cm未満であると、例えば感光体に接触させたときに通電してしまい、106Ω・cmを超えると、チリ、ホコリ等を除電中和することができず除去効率が充分でない。
上記PET繊維又は上記ナイロン66繊維に導電性を付与する方法としては特に限定されず、例えば、上記PET繊維又は上記ナイロン66繊維に所望の導電性に応じた量の導電性カーボン粉体、導電性金属粉体等の導電材を含有させる方法等が挙げられる。
上記導電材を含有したPET繊維又は上記ナイロン66繊維としては、例えば、導電材が均一に混合分散された繊維;繊維の中心部に導電材を集結させ、その外周部を樹脂で囲んだコンジュゲート構造を有する繊維等が挙げられる。中でも、PET繊維又はナイロン66繊維の優れた特性がそのまま維持され、かつ、少量の導電材で高い導電性を付与することができることからコンジュゲート構造を有する繊維が好ましい。図1に、コンジュゲート構造を有する繊維の一例の断面を表す模式図を示した。図1において、上記導電材2は、樹脂1からなる外周部の中心に円柱状に集結されていてもよいし(図1a)、帯状に集結されていてもよい(図1b)。また、上記導電材2は、例えば図1b、1cに示したように、その一部が繊維の表面に表出していることが好ましい。なお、コンジュゲート構造を有する繊維において、導電材からなる中心部は、導電材粒子同士を結合し、かつ、外周部との親和性を向上させるために、外周部を構成する樹脂と同じ種類の樹脂を若干量含有することが好ましい。
上記導電材が均一に混合分散された繊維を製造する方法としては特に限定されず、例えば、上記導電材を予め原料樹脂中に均一に混合分散させ、これを溶融紡糸する方法等を挙げることができる。
上記コンジュゲート構造を有する繊維を製造する方法としては特に限定されず、従来公知の方法を用いることができ、例えば、導電材用の口金が中心部に設けられ、それを取り囲んで樹脂用の口金が設けられた二重口金によって同時に紡糸する方法等を挙げることができる。
上記PET繊維及びナイロン66繊維は、ヤング率、引張強度、引張伸度、アイゾット衝撃強度等の機械的特性及び熱的特性において特に限定されないが、倦縮でない繊維であることが好ましい。
上記PET繊維及びナイロン66繊維は、単繊維が収束したマルチフィラメントであることが好ましい。この場合、マルチフィラメントを構成する単繊維の繊維の太さは、0.5〜20dtexであることが好ましい。0.5dtex未満であると、植毛したときの腰強さがなくなり本発明の導電性ブラシのクリーニング性が悪くなることがあり、20dtexを超えると、植毛密度が低くなり本発明の導電性ブラシのクリーニング性が悪くなることがある。より好ましくは1〜15dtexである。なお、一般に、マルチフィラメントは、同一の太さの単繊維を収束するが、異なる太さの単繊維を含めて収束してもよい。異なる太さの単繊維を含めて収束することにより、上記PET繊維及びナイロン66繊維の特性に若干の差が現れることがある。また、上記マルチフィラメントの太さは、40〜130dtexであることが好ましい。40dtex未満であると、植毛したときの腰強さがなくなり本発明の導電性ブラシのクリーニング性が悪くなることがあり、130dtexを超えると、植毛密度が低くなり本発明の導電性ブラシのクリーニング性が悪くなることがある。
上記PET繊維及びナイロン66繊維の断面の形状としては特に限定されないが、一般には円形であり、敢えて円形以外の形状にしても上記PET繊維及びナイロン66繊維の特性は大差ない。
上記PET繊維とナイロン66繊維との混合繊維とは、PET繊維とナイロン66繊維とを合撚して収束して得られるパイル植毛糸だけでなく、PET繊維とナイロン66繊維とがそれぞれ交互に基布にパイル植毛された場合においてPET繊維とナイロン66繊維とが全体として混合しているパイル植毛糸をも含むものである。中でも、混合繊維の特性及びパイル植毛の効率(作業性)の点から、上記PET繊維とナイロン66繊維とを合撚して収束して得られるパイル植毛糸であることが好ましい。
上記混合繊維における上記PET繊維の上記ナイロン66繊維に対する比率は、太さに換算して、25〜75%であることが好ましい。この範囲内であれば、本発明の導電性ブラシは極めて優れたクリーニング性を有する。より好ましくは40〜60%である。
また、上記PET繊維とナイロン66繊維との混合繊維における、PET繊維とナイロン66繊維との体積抵抗率の組み合わせとしては特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート繊維が、導電性カーボンブラックが中心部に集結したコンジュゲート構造を有し、体積抵抗率が100〜106Ω・cmであり、かつ、ナイロン66繊維が、体積抵抗率が1013Ω・cm以上である場合には、特にクリーニング効率の高い導電性ブラシとなり好適である。
上記基布の緯糸(T)及び経糸(Y)は、織成できる所定の強度を有する糸状繊維であれば特に限定されないが、緯糸(T)及び/又は経糸(Y)の一部又は全部が、ポリエチレンテレフタレート繊維及びナイロン66繊維よりも20〜100℃低い融点を有する熱可塑性樹脂からなることが好ましい。緯糸(T)及び/又は経糸(Y)の一部又は全部がこのような熱可塑性樹脂からなることにより、パイル植毛後にパイル抜糸防止のために行うバック止めにおいて、基布の裏面を熱融着して止めることができ、より強固な抜糸対策ができる。上記基布の緯糸(T)及び/又は経糸(Y)が、ポリエチレンテレフタレート繊維及びナイロン66繊維よりも20〜100℃低い融点を有する熱可塑性樹脂からなる繊維とこれよりも高い融点を有する熱可塑性樹脂からなる繊維との混合繊維であることがより好ましい。
ポリエチレンテレフタレート繊維及びナイロン66繊維よりも20〜100℃低い融点を有する熱可塑性樹脂としては特に限定されず、例えば、PETを主構成単位とする共重合体;ナイロン6、ナイロン610、ナイロン11、ナイロン12等の脂肪族ポリアミド系樹脂等が挙げられる。中でも、熱融着性、接着性(例えば、バックコーティング接着剤との接着性)、若干の静電防止性(若干の吸湿性)等に優れていることから、脂肪族ポリアミド系樹脂が好ましい。
上記基布は、マルチフィラメントを緯糸(T)及び経糸(Y)とすることが好ましい。上記基布の緯糸(T)及び経糸(Y)を構成するマルチフィラメントの太さとしては特に限定されないが、40〜130dtexであることが好ましい。40dtex未満であると、基布の締め付け力が小さくなり、植毛された繊維が抜けてしまうことがあり、130dtexを超えると、植毛密度を低くすることとなり、クリーニング性が悪くなることがある。
上記混合繊維を基布にパイル植毛する方法としては特に限定されず、例えば、編成による方法、織成による方法等が挙げられる。中でも、緯糸(T)と経糸(Y)とを使って織成しながら、上記混合マルチフィラメントを打ち込み、パイル状とする方法が好ましい。また、上記パイル植毛は、V字植毛により行われることが好ましく、V字植毛部の中心をカットすることで同時に2枚のパイル原反を取得することができる。
上記パイル植毛により起毛されたパイル密度は特に限定されないが、104〜105本/cm2であることが好ましい。この範囲であれば、毛並みはベルベット調で腰の強いものとなる。また、上記混合繊維を経糸(Y)に打ち込んでパイル植毛する場合には、打ち込み本数は、縦30〜90本/cm、横20〜70本/cmとなる。より好ましいパイル密度は2〜6×104本/cm2であり、上記混合マルチフィラメントを経糸(Y)に打ち込んでパイル植毛する場合には、打ち込み本数は、縦35〜70本/cm、横25〜60本/cmとなる。
上記パイル植毛により起毛されたパイル長は、用途に応じて決められ、一般に3〜6mmにする。
上記パイル植毛により得られるパイル原反は、適当なサイズにカットされ、長尺又は円筒形の支持体等に固定されて使用されるが、パイル糸の抜糸防止をより強固なものにするために、その固定に先立って裏面に接着層が形成されることが好ましい。
上記接着層を形成する方法としては特に限定されず、例えば、液状の接着剤により湿式バックコーティングする方法;ナイロン11、ナイロン12等の熱融着性ドライフィルムをドライ融着する方法等を挙げることができる。
なお、基布の緯糸(T)及び/又は経糸(Y)の一部又は全部が、ポリエチレンテレフタレート繊維及びナイロン66繊維よりも20〜100℃低い融点を有する熱可塑性樹脂からなる場合には、接着層を形成する前に、上記パイル原反を加熱トンネルに通して、基布の表面部分を溶融する前工程が採られることが好ましい。
本発明の導電性ブラシの用途としては特に限定されず、例えば、電子写真複写装置のクリーニングブラシ、帯電用ブラシ、除電用ブラシ等として使用することができ、中でも、クリーニングブラシとして特に好適に使用することができる。本発明の導電性ブラシの電子写真複写装置への取り付け方法としては特に限定されず、クリーニングブラシ、帯電用ブラシ、除電用ブラシのいずれも、公知の方法により取り付けることができる。
本発明の導電性ブラシがクリーニングブラシとして装着された電子写真複写装置もまた本発明の1つである。
発明を実施するための最良の形態
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
(実施例1)
<パイル植毛用糸>
導電性カーボンブラックを中心部に集結した単糸の太さが3.7dtexのコンジュゲートPETモノフィラメントを12本収束した太さ44.4dtex、体積抵抗率102〜104Ω・cmの導電性PETマルチフィラメント(カネボウ合繊社製、カーボンベルトロン タイプB31)と、単糸の太さが3.17dtexのナイロン66モノフィラメントを14本収束した太さ44.4dtex、体積抵抗率1013Ω・cmの非導電性ナイロン66マルチフィラメント(東レ社製)とを1対1の割合で合糸し、パイル植毛用の導電性合糸マルチフィラメントを作製した。
<織成(基布)用糸>
基布の緯糸(T)、経糸(Y)共に単糸の太さが7.7dtexのナイロン6モノフィラメントを10本収束した太さ77dtex、体積抵抗率1013Ω・cmの非導電性ナイロン6マルチフィラメント(東レ社製)を用いた。上記非導電性ナイロン6マルチフィラメントは、導電性合糸マルチフィラメントの融点よりも約35〜40℃低い融点を有していた。
<パイル布の作製>
二重ビロード織機(Vパイル織機)により、上記非導電性ナイロン6マルチフィラメントを緯糸(T)、経糸(Y)として織りつつ、上記導電性合糸マルチフィラメントを、経糸(Y)に打ち込んだ。この時の打ち込み本数は緯糸(T)に32本/cm、経糸(Y)に45本/cmとした。水平中央カットして2枚のパイル布を得た。得られた2枚のパイル布は、パイル長が3.0mm、パイル密度が37440本/cm2であり、全てほぼ垂直に起毛され、感触はベルベット調であった。
(比較例1)
パイル植毛用糸として、実施例1で使用した導電性合糸マルチフィラメントの代りに、実施例1で使用した導電性PETマルチフィラメント(カネボウ合繊社製、カーボンベルトロン タイプB31)2本を合糸して導電性合糸マルチフィラメントを作製し、これを使用したこと以外は実施例1と同様にして、パイル布を作製した。得られた2枚のパイル布は、パイル長が3.0mm、パイル密度が34560本/cm2であり、ほぼ垂直に起毛され、感触はベルベット調ではなく、硬い感じであった。
(比較例2)
パイル植毛用糸として、実施例1で使用した導電性合糸マルチフィラメントの代りに、導電性カーボンブラックを中心部に集結した単糸の太さが5.6dtex、体積抵抗率100〜102Ω・cmのコンジュゲートナイロン6モノフィラメントを16本収束した太さ88.9dtexの導電性ナイロン6マルチフィラメント(カネボウ合繊社製、カーボンベルトロン タイプ931)と、実施例1で使用した非導電性ナイロン66マルチフィラメント(東レ社製)とを1対1で合糸して導電性合糸マルチフィラメントを作製し、これを使用したこと以外は実施例1と同様にして、パイル布を作製した。得られた2枚のパイル布は、パイル長が3.0mm、パイル密度が43200本/cm2であり、ほぼ垂直に起毛され、感触はベルベット調であった。
(比較例3)
パイル植毛用糸として、実施例1で使用した導電性合糸マルチフィラメントの代りに、実施例1で使用した導電性PETマルチフィラメント(カネボウ合繊社製、カーボンベルトロン タイプB31)と、単糸の太さが3.17dtexのナイロン6モノフィラメントを14本収束した太さ44.4dtex、体積抵抗率1013Ω・cmの非導電性ナイロン6マルチフィラメント(東レ社製)とを1対1の割合で合糸して導電性合糸マルチフィラメントを作製し、これを使用したこと以外は実施例1と同様にして、パイル布を作製した。得られた2枚のパイル布は、パイル長が3.0mm、パイル密度が37440本/cm2であり、ほぼ垂直に起毛され、感触は実施例1に比較して若干柔らかい感じであった。
(比較例4)
パイル植毛用糸として、実施例1で使用した導電性合糸マルチフィラメントの代りに、実施例1で使用した導電性PETマルチフィラメント(カネボウ合繊社製、カーボンベルトロン タイプB31)と、単糸の太さが3.17dtexのPETモノフィラメントを14本収束した太さ44.4dtex、体積抵抗率1013Ω・cmの非導電性PETマルチフィラメント(東レ社製)とを1対1の割合で合糸して導電性合糸マルチフィラメントを作製し、これを使用したこと以外は実施例1と同様にして、パイル布を作製した。得られた2枚のパイル布は、パイル長が3.0mm、パイル密度が37440本/cm2であり、ほぼ垂直に起毛され、感触は実施例1に比較して、ベルベット調の感触はなく、若干硬い感じであった。
(評価)
実施例1及び比較例1、4で作製されたパイル布の一部をサンプリングし、裏面を235℃の熱風で1分間均一に加熱して、ナイロン6繊維の表面部分を融解した。なお、比較例2及び3で作製されたパイル布は、パイルにナイロン6繊維を使用したので、この処理を行わなかった。
次にこの裏面にナイロン12系の熱融着ドライフィルムを被せて、軽く圧しながら180℃で全面加熱した。ナイロン12系の接着層が形成され、抜糸の危険性を完全に防止した。
得られた抜糸止めされた導電性ブラシを幅7mm、長さ310mmにカットして、T型ステンレス製治具に両面テープを使って固定した。
この導電性ブラシを使って、以下の方法によりトナークリーニング効果を測定した。
<トナークリーニング効果の測定>
200mm×300mmのポリカーボネート平滑平板上に、体積重量平均の粒子径が6.5μm(一般に使用されている黒トナーの粒子径は7.5μm)の黒トナー2gを全面にほぼ均一分散し、導電性ブラシをポリカーボネート平滑平板上に離して水平配置した。そして導電性ブラシ先端部の押さえ込み量を1.0mm、滑走速度100mm/秒で、(片道)摺動した。クリーニング後のポリカーボネート平滑平板について拡大顕微鏡を使って1cm2コマ内で全面に渡って残存黒トナー数をカウントした。各コマ内のいずれでも残存黒トナー数が3個以下の場合には◎、7〜12個の場合には△、13個以上の場合には×として表した。
なお、クリーニング前の黒トナーの分布は、仮に全くの均一分散として計算すると3.27×10−3g/cm2で、これを比重1.2としてトナー粒子数に換算すると2365444個/cm2である。
トナークリーニング効果の測定結果を表1にまとめた。
本実施例において行ったトナークリーニング効果の測定は、電子写真複写装置における実装テストではないので絶対的効果を評価したものではないが、電子写真複写装置の感光ドラム面がポリカーボネート層であり、トナークリーニング効果の測定がポリカーボネート平滑平板上で行われたものであることから、絶対的効果を推認するのに充分な結果であると考えられる。
産業上の利用可能性
本発明は、上述の構成よりなるので、クリーニングブラシ、帯電用ブラシ、除電用ブラシ等として有用であり、特にクリーニングブラシとして微細なゴミ等を除去することができ、微細粒のカラートナーにより発生する印刷汚れを効果的に解消できる導電性ブラシを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図1は、コンジュゲート構造を有する繊維の一例の断面を表す模式図である。図中、1は樹脂からなる外周部を表し、2は導電材からなる中心部を表す。
Claims (4)
- 基布と、前記基布にパイル植毛により起毛されたポリエチレンテレフタレート繊維とナイロン66繊維との混合繊維とからなる、電子写真複写装置においてトナーを除去するためのトナークリーニングブラシであって、
前記ポリエチレンテレフタレート繊維は体積抵抗率が10 0 〜10 6 Ω・cm、前記ナイロン66繊維は体積抵抗率が10 13 Ω・cm以上であり、
前記混合繊維における前記ポリエチレンテレフタレート繊維の前記ナイロン66繊維に対する比率が、太さに換算して25〜75%である
ことを特徴とするトナークリーニングブラシ。 - 基布は、40〜130dtexのマルチフィラメントを緯糸(T)及び経糸(Y)とするものであり、
混合繊維を構成するポリエチレンテレフタレート繊維及びナイロン66繊維は、0.5〜20dtexの単繊維からなる40〜130dtexのマルチフィラメントである
請求の範囲第1項記載のトナークリーニングブラシ。 - 基布の緯糸(T)及び/又は経糸(Y)の一部又は全部は、ポリエチレンテレフタレート繊維及びナイロン66繊維よりも20〜100℃低い融点を有する熱可塑性樹脂からなる請求の範囲第1又は2項記載のトナークリーニングブラシ。
- 請求の範囲第1、2又は3項記載のトナークリーニングブラシが装着された電子写真複写装置。
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