JP4628846B2

JP4628846B2 - 導電性ブラシ

Info

Publication number: JP4628846B2
Application number: JP2005115187A
Authority: JP
Inventors: 昭田中; 三男松本; 卓寺嶋; 恵示長棟
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Fibers Ltd
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2025-04-13
Also published as: JP2006293109A

Description

本発明は、導電性ブラシに関する。さらに詳細には、レーザープリンター等の画像形成装置に用いるブラシ、例えば画像転写後の感光ドラム表面を除電するための除電ブラシ、感光ドラム表面を帯電するための帯電ブラシ、感光体上の残留トナーを除去するためのクリーニングブラシ等として好適な導電性ブラシに関するものである。

電子写真記録方式の乾式複写機やファクシミリ、プリンターなどに用いられるブラシ用繊維としては、特許文献１〜４に掲載されているように、セルロース系繊維や導電性カーボンを含有したビニロン導電糸やナイロン導電糸あるいはポリエステル導電糸が用いられている。

しかしながら、セルロース系繊維、ビニロン繊維、ナイロン繊維は、力学的強度、特に耐久性が悪く、レーザープリンター等の画像形成装置の除電ブラシ、帯電ブラシ、またはクリーニングブラシといった導電性ブラシとして使用した場合、形成された画像の品質が低下するという問題がある。

一方、導電性カーボンを練り込んだポリエステル導電糸やナイロン導電糸においては、原糸製造段階でカーボン粒子を繊維内に均一に分散させるのが難しく、導電糸の電気抵抗値のばらつきが大きく、上記の画像形成装置用の導電性ブラシとして使用した場合、形成される画像に製品毎にばらつきが生じるといった問題がある。

特開平９−４９１１７号公報特開２０００−３５５８２３号公報特開２０００−１６０４２７号公報特開２００３−６６６６９号公報

本発明は、上記従来技術を背景になされたもので、耐久性に優れ、しかも電気抵抗値のばらつきが少なく、特に画像形成装置に好適に用いることができる導電性ブラシを提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決すべくパイル糸を構成する繊維として特定の化合物を含有させたポリエステル繊維を用いたとき、耐久性に優れ、しかも電気抵抗値のばらつきが少なく、これを画像形成装置の導電性ブラシとして用いたとき、高品質の画像が得られることを見出した。

すなわち、本発明によれば、基布の表面に起毛または立毛されたパイル糸を有するパイル布帛からなり、該パイル糸が、ポリエステルと実質的に反応性を有しないポリオキシアルキレングリコール及びイオン性帯電防止剤を５〜１５重量％含有する導電性ポリエステル繊維からなることを特徴とする導電性ブラシが提供される。

本発明の導電性ブラシは、耐久性に優れ、かつ電気抵抗値のばらつきが少なく、特に画像形成装置に好適に用いることができる。

本発明の導電性ブラシは基布の表面に起毛または立毛されたパイル糸を有するパイル布帛からなるブラシである。パイル布帛は、織物であっても編物であってもかまわないが、織物であることがブラシの耐久性の点からより好ましい。また、基布を構成する繊維は、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ビニロン繊維などであっても良いが、特に耐久性の点でポリエステル繊維が好ましい。

次に、上記パイル布帛の一例を図面に基づいて説明する。図１及び図２に示すように、パイル織物はタテ糸１及びヨコ糸２を織り上げた織布よりなる基布３と、該基布３のヨコ糸２にＵ字状に絡ませるようにパイル織で織り込まれた複数本のパイル糸５とから構成されている。この基布３を形成するタテ糸１及びヨコ糸２には、耐久性、柔軟性の高い糸を用いるのが好ましく、このような糸としてはフィラメント糸、紡績糸、綿糸などがあげられる。この実施形態ではタテ糸１及びヨコ糸２には柔軟性が高く、嵩高い紡績糸が使用されている。前記パイル糸５は、複数本の導電性ポリエステル繊維、好ましくは撚糸加工された導電性ポリエステル繊維で形成されており、その上端で各導電性ポリエステル繊維が広がることで基布３上に起毛されている。また、基布３の裏面には合成樹脂製のコーティング層４が形成されていてもよく、このコーティング層４によりパイル糸５の根元と基布３とを強固に接合することができる。

本発明の導電性ブラシは、上記パイル布帛からなるのものであれば、例えば、該布帛を平面に接着固定した形状のものでも、図３のように該布帛を支柱に螺旋状に巻きつけた形状のものであっても良い。

本発明においては、上記パイル糸が、ポリオキシアルキレングリコール及びイオン性帯電防止剤を後述する量含有する導電性ポリエステル繊維からなることが肝要である。

上記の導電性ポリエステル繊維を構成するポリエステルとしては、炭化水素基が主鎖にエステル結合を介して連結された高分子量体であって、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、ポリエチレンナフタレートなどが例として挙げられるが、導電性ブラシとしての耐久性の点はもとより、汎用性・製糸性の点からも特にポリエチレンテレフタレートが好ましい。

また、ポリオキシアルキレングリコールは、上記ポリエステルと実質的に反応性を有しないことが必要である。ここで実質的に反応性を有しないとは、ポリエステルと共重合しないと言うことである。ポリオキシアルキレングリコールがポリエステルと反応性を有すると、配合時のコントロールが困難になる。

かかるポリオキシアルキレングリコールとしては、具体的に例えば平均分子量が６，０００以上、好ましくは１０，０００以上のポリオキシエチレングリコール、又はオキシエチレン単位を主（通常５０％以上）とし、これに例えばオキシプロピレン単位を含むものが好ましく使用される。

また、かかるポリオキシアルキレングリコールの末端は水酸基であっても、非エステル形成性有機基で封鎖されていても、またエーテル結合、エステル結合、カーボネート結合等によって他のエステル形成有機基と結合していてもよい。なお末端が非エステル形成有機基で封鎖されたものにあっては、ポリオキシアルキレングリコールの平均分子量は８００〜４，０００程度の低いものでも良い。

かかるポリオキシアルキレングリコールのポリエステル中の含有量は５．０重量％以下、好ましくは３．０重量％以下である。

一方、本発明に用いるイオン性帯電防止剤としては、アニオン性帯電防止剤、カチオン性帯電防止剤或いはこれらの混合物、例えば、ポリエチレングリコール、ポリブチレングリコール、ポリアルキル（又はアリール、もしくはアルキルアリール）スルホン酸金属塩、ポリアルキル（又はアリール、もしくはアルキルアリール）アミン、ポリアルキレンオキサイド付加アルキル（又はアリール、もしくはアルキルアリール）アミン等が挙げられるが、中でも−ＳＯ_３Ｍを有するアニオン性帯電防止剤のうち、特に一般式ＲＳＯ_３Ｍで示されるアルキルアリール又はアラルキルスルホン酸の金属塩が好ましく採用される。ここで、Ｍはアルカリ金属を示し、通常ナトリウム、カリウム、リチウムであり、特にナトリウムが好ましい。Ｒは炭素数８以上のアルキル基を示す。炭素数７以下の場合は、ポリエステルとの相溶性がやや悪くなる。従って通常はこのＲが炭素数８〜２０のアルキル基のものが使用され、これらの混合物として使用されることが多い。

かかるアルキルスルホン酸金属塩のポリエステル中の含有量は２．０重量％以下、好ましくは１．０重量％以下である。

以上のことから、ポリオキシアルキレングリコールとイオン性帯電防止剤の含有量は、繊維物性を考慮すると５〜１５重量％、好ましくは５〜１０重量％であるが、その際両者の割合（重量）は前者が５０〜９０重量％を占めるようにするのが好ましい。

また、下限としては少なくとも５重量％程度であり、これを下回ると本願の目的とする高い導電性は得られない。

本発明においては、上記導電性ポリエステル繊維が繊維方向に連続した中空部を有することが、可及的に少ない量の帯電防止剤で高い導電性を発揮する上で好ましい。かかる中空部の中空率は１５％以下、特に４％以下であることが望ましい。中空部が１５％を超えると、単繊維自身フィブリル状に分割しやすくなり、繊維の機械的性能が著しく損傷される。一方、中空率の下限は繊維方向の連続中空部が存在する限り特に制約は無いが、０．００５％程度であることがより高い導電性を達成する上では好ましい。

上記の導電性ポリエステル繊維において、その断面に中空部を設ける場合、繊維の形態は繊維方向に連続したポリマー層が存在すればその外形及び中空部の形状が丸形であるもの、外形の各辺が内に凸なる多角形状で中空部が円形の繊維、或いは外形が円状で中空部が多角形のもの、外形、中空部共に異形のもの、中空部が２〜４と複数個有するものなどが挙げられる。

ポリエステル繊維にポリオキシアルキレングリコール及びイオン性帯電防止剤を含有せしめる方法としては、ポリエステルペレットへポリオキシアルキレングリコール及びイオン性帯電防止剤を溶融する方法、ポリエステルペレットヘ高濃度のポリオキシアルキレングリコール及びイオン性帯電防止剤を含有するマスターペレットをブレンドし溶融する方法、溶融状態のポリエステルへポリオキシアルキレングリコール及びイオン性帯電防止剤を添加し混練する方法、溶融状態のポリエステルへ溶融状態の高濃度のポリオキシアルキレングリコール及びイオン性帯電防止剤を含有するポリエステルを混練する方法などが挙げられる。

本発明に用いる導電性ポリエステル繊維は、溶融紡糸によって得られる。その製糸方法は、原料ポリマーを溶融し、吐出孔から吐出し、冷却、給油の後、５００〜２，０００ｍ／分の速度で一旦未延伸糸を巻き取る。巻き取った未延伸糸を延伸機に仕掛けて１．５〜５倍程度に延伸して目的の繊維を得ることができる。

パイル布帛の製造方法としては、公知の方法を用いて製造することができる。例えば、パイル織物の場合、先に詳述した図１に示すモケット・ベルベットのような生地を公知の方法で製造することができる。この場合、導電性ポリエステル繊維は少なくともパイル糸のみに使用すればよい。一方、パイル編物の場合は、ダブルラッセル・トリコットのような生地を公知の方法により製造することができる。

本発明の導電性ブラシの製造方法は、例えば図２ように、上記方法で製造されたパイル布帛を、該生地を支柱に螺旋状に巻きつけてブラシ形状とする。その後、立毛処理、シャーリング処理を行い、画像形成装置用の導電性ブラシとすることができる。また、パイル布帛を平面に固定した導電性ブラシとしてもよい。

本発明の導電性ポリエステル繊維の断面電気抵抗値（温度２０℃、湿度４０〜７０％ＲＨ）は、１０^２〜１０^１１Ω／ｃｍがよい。好ましくは、温度２０℃、湿度４０％ＲＨで、１０^８〜１０^１０Ω／ｃｍがよい。画像形成装置の種類によりも異なるが、これより低くても高くても均一な帯電、除電、クリーニング効果が得難くなり好ましくない。

以下、実施例より本発明をさらに詳細に説明する。評価方法は以下の通りである。
（１）導電性繊維の電気抵抗値
電気抵抗測定器を用い、導電性繊維１０ｃｍ間に１，７００Ｖの電圧を掛け、温度20℃、湿度４０％ＲＨの条件下で５本の断面電気抵抗値（Ω／ｃｍ）を測定した。
（２）導電性ブラシの耐久性
ＪＩＳＬ１０９６８．１７．３Ｃ法（テーバー形法）の摩擦強さ試験で、荷重４．９０Ｎ、摩耗輪Ｎｏ．ＣＳ―１７、摩耗回数５００回とし、導電性ブラシの摩耗耐久性を測定した。評価方法は、ＪＩＳＬ１０９６８．１７．３ｃ）外観変化の判定を準用した。
Ａ：異常なし。
Ｂ：やや損傷或いはパイルが減少している。
Ｃ：たて又はよこ糸が切断している。或いは、パイルが大幅に減少している。
（３）画像品質
電子写真学会が発行するテストチャートを複写し、印刷回数1回での画質品質を官能評価（満足度）にて求め、次の基準で評価した。
良好：満足度７５以上、やや不良：満足度５０以上７５未満、不良：５０未満

［実施例１］
ポリエチレンテレフタレートのペレット９４．０重量％に、平均分子量２０，０００のポリオキシエチレングリコールと平均炭素数１２〜１３のアルキルスルホン酸ナトリウムの２：１の混合帯電防止剤６．０重量％を混合し、中空紡糸口金を用い、溶融温度２９５℃とし、吐出孔から吐き出された溶融混合ポリマー糸条を、冷却風により冷却し、１，２００ｍ／分の巻取り速度で未延伸糸を引取り、さらにこれを巻き取った。次に得られた未延伸糸を、供給ローラー温度８０℃、ヒーター温度２１０℃、引取りローラーの順に設置された延伸装置を用い、供給ローラーと引取りローラー間で２．９５倍に延伸して、単繊維の中空率が１．７％である２５０デシテックス４０フィラメントの導電性ポリエステル繊維を得た。この繊維をパイル糸に使用したパイル織物（ベルベット）を製造し、導電性ブラシを作製した。この際、パイル織物は、パイル密度を５，０００本／ｃｍ^２、パイル長を５ｍｍに設計した。結果を表１に示す。

［実施例２］
中空紡糸口金をさらに高い中空率の得られる紡糸口金に変更し、紡糸口金下で冷却風量を多くすることにより、単繊維の中空率を１５％とした以外は実施例１と同様にして導電性ポリエステル繊維を得、パイル織物を製造し、導電性ブラシを作製した。結果を表１に示す。

［実施例３］
ポリエチレンテレフタレートのペレット９２．０重量％に、平均分子量２０，０００のポリオキシエチレングリコールと平均炭素数１２〜１３のアルキルスルホン酸ナトリウムの２：１の混合帯電防止剤８．０重量％を混合した以外は、実施例１と同様にして導電性ポリエステル繊維を得、パイル織物を製造し、導電性ブラシを作製した。結果を表１に示す。

［比較例１］
ポリエチレンテレフタレートのペレット９７．０重量％に、平均分子量２０，０００のポリオキシエチレングリコールと平均炭素数１２〜１３のアルキルスルホン酸ナトリウムの２：１の混合帯電防止剤３．０重量％を混合した以外は、実施例１と同様にして導電性ポリエステル繊維を得、パイル織物を製造し、導電性ブラシを作製した。結果を表１に示す。

［比較例２］
ポリエチレンテレフタレートのペレット９７．０重量％に、平均分子量２０，０００のポリオキシエチレングリコールと平均炭素数１２〜１３のアルキルスルホン酸ナトリウムの２：１の混合帯電防止剤３．０重量％を混合した以外は、実施例２と同様にして導電性ポリエステル繊維を得、パイル織物を製造し、導電性ブラシを作製した。結果を表１に示す。

［比較例３］
ポリエチレンテレフタレートのペレット８０．０重量％に、平均分子量２０，０００のポリオキシエチレングリコールと平均炭素数１２〜１３のアルキルスルホン酸ナトリウムの２：１の混合帯電防止剤２０．０重量％を混合した以外は、実施例１と同様にして導電性ポリエステル繊維を得、パイル織物を製造し、導電性ブラシを作製した。結果を表１に示す。

［比較例４］
ポリエチレンテレフタレートのマスターペレット９０．０重量％に、導電性カーボンを１７．０重量％含有したポリエチレンテレフタレートペレットを１０．０重量％混合し、溶融温度２９５℃とし、吐出孔から吐出された混合ポリマーを１２００ｍ／分の巻取り速度で巻き取った。この未延伸糸を供給ローラー温度８０℃、ヒーター温度２１０℃、引取りローラーの順に設置された延伸装置を用い、供給ローラーと引取りローラー間で２．９５倍に延伸して２５０デシテックス４０フィラメントの導電性ポリエステル繊維を得た。この繊維を用い、実施例１と同様にしてパイル織物を製造し、導電性ブラシを作製した。結果を表１に示す。

［比較例５］
３３０デシテックス４８フィラメントのレーヨンフィラメントをパイル糸用い、実施例１と同様にしてパイル織物を製造し、導電性ブラシを作製した。結果を表１に示す。

本発明の導電性ブラシは、耐久性に優れ、かつ電気抵抗値のばらつきが少なく、特に画像形成装置に好適に用いることができ、その産業上の利用価値が極めて高いものである。

本発明の導電性ブラシを構成するパイル布帛の一例を示す斜視図。本発明の導電性ブラシを構成するパイル布帛断面の一例を示す、（Ａ）正面図及び（Ｂ）側面図。本発明の導電性ブラシの一例を示す図。

符号の説明

１タテ糸
２ヨコ糸
３基布
４コーティング層
５パイル糸
６パイル布帛
７支柱

Claims

基布の表面に起毛または立毛されたパイル糸を有するパイル布帛からなり、該パイル糸が、ポリエステルと実質的に反応性を有しないポリオキシアルキレングリコール及びイオン性帯電防止剤を５〜１５重量％含有する導電性ポリエステル繊維からなることを特徴とする導電性ブラシ。
導電性ポリエステル繊維が、中空率が４０％以下の導電性ポリエステル繊維である、請求項１に記載の導電性ブラシ。
ポリオキシアルキレングリコールの分子量が６，０００以上である、請求項１に記載の導電性ブラシ。
イオン性帯電防止剤が、−ＳＯ_３Ｍ（ここで、Ｍはアルカリ金属を示す）基を有する、請求項１に記載の導電性ブラシ。
イオン性帯電防止剤が、ＲＳＯ_３Ｍ（ここで、Ｒはアルキル・アリール・アラルキル基を、Ｍはアルカリ金属をそれぞれ示す）基で示される化合物である、請求項１に記載の導電性ブラシ。
パイル糸が、ポリオキシアルキレングリコールとイオン性帯電防止剤との割合が９：１〜１：１の導電性ポリエステル繊維である、請求項１に記載の導電性ブラシ。