JP4744308B2 - 除電用ブラシ - Google Patents

Description

本発明は、例えばコピー機における除電具等として用いることのできる、静電気除去のための除電用ブラシに関する。

除電用ブラシは各種用途に利用されているが、その一用途として、プリンタ、複写機、ファクシミリ等のＯＡ機器等のドラムや紙等の静電気を除去するために用いられている。プリンタ、複写機、ファクシミリ等のＯＡ機器等では、出力媒体としての紙や合成樹脂フイルム等の帯電を除去するために自己放電式の除電用ブラシが設けられる。この除電用ブラシの多くは導電性繊維をアルミ箔のテープ等で挟持してブラシ状としたもの（特許文献１等参照）、繊維長さの異なる高導電性繊維と低導電性繊維ないし非絶縁性繊維とを基部に立設された構造のもの（特許文献２、特許文献３）外、多数の構造のものが提案されている。

ところで、金属メッキ、硫化銅被覆または複合紡糸法等により製造されたもの、あるいは導電性高分子と繊維とを複合一体化してなるもの等、従来の除電用ブラシに用いられている高導電性繊維は耐磨耗性が不充分で導電性が磨耗によって低下し易いとともに、熱による劣化を生じ易く、このためコピー機のドラム等の高熱部分に常に直接接触している除電具では、比較的短期間で導電性の低下をきたすという問題があった。このような問題を解決するため、例えば特許文献２、３には繊維長が低導電性繊維＞高導電性繊維である高導電性繊維と低導電性繊維とを含む立毛部を設けた除電用ブラシについて記載されている。

しかし、このように繊維長の異なる高導電性繊維と低導電性繊維とを含む立毛部を設けてもブラシの耐久性は必ずしも十分ではなく、また、長期に使用していると導電性繊維が倒伏したり折れ曲がったりし易く、その結果静電気除去性能が低下する等の問題も生じていた。
また、例えば引用文献２等にも記載のように、従来の除電用ブラシでは、カーボン繊維、金属被覆繊維等、比較的高価な素材からなる複数の高導電性繊維を束ねた多繊維状の繊維束を高導電性繊維として用いているため製造コストが高くなる欠点もあった。
しかも、従来の高導電性繊維および低導電性繊維はいずれも、多数本の単繊維（モノフィラメント）を縒りを掛ける等して構成したもの（すなわち、縒り糸）であるため、一層のコスト高を招いている。

実開平３−１２４５９８号公報 特開平６−２０９８２５号公報 特開平４−２０３０４号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、静電荷を帯びている対象物から静電荷を効率よく除去するとともに、長期間使用しても繊維（ブラシ部分）の曲がり、へたり、折れ、抜け等による除電性能の低下がなく、しかも低コストで製造できて耐久性に優れた除電用ブラシを提供することを目的とする。

本発明者は、除電用ブラシの電極となる導電性繊維の構成に関して鋭意検討の結果、高導電性を有する単繊維（モノフィラメント）を縒りを掛けずにそのまま（単繊維《モノフィラメント》）の状態で用い、この単繊維状の高導電性繊維を、該高導電性繊維よりも導電性が小である低導電性繊維、望ましくは繊維の長さが高導電性繊維よりも短く、弾性が高導電性繊維よりも大きい、単繊維（モノフィラメント）の低導電性繊維で補強することにより、前記目的が達成できることを見いだした。

すなわち、本発明の除電用ブラシは、モノフィラメントからなる１又は複数本の高導電性繊維と、該高導電性繊維と同数以上の低導電性繊維とを一組とする繊維束と、該繊維束の複数個を所定の間隔を隔てて並列に配設しその根元部（言い換えれば、その先端部を残して）夾持する夾持部とからなり、前記低導電性繊維が、モノフィラメントあるいは縒り糸の表面にポリピロール被膜を形成してなることを特徴とする。
また、本発明では、上記の繊維束における低導電性繊維が、長さが上記高導電性繊維の長さよりも小であってもよく、弾性が上記高導電性繊維よりも大きい（言い換えれば、分子構造がバネ状の）素材からなっていてもよい。

なお、本発明において、上記のモノフィラメントからなる高導電性繊維（以下、高導電性モノフィラメントと記すこともある）は、上記の１つの繊維束において、上記のように、１本であってもよいし、複数本であってもよく、複数本とする場合には、モノフィラメントの径（μｍ）にもよるが、径５〜１００μｍにおいて、最大で３０本程度とすることが適している。
また、本発明において、上記の低導電性繊維は、モノフィラメントの多数本を縒るなどした通常の縒り糸からなるものであってもよいし、モノフィラメントからなるもの（以下、低導電性モノフィラメントと記すこともある）であってもよい。モノフィラメントからなるものの場合においては、上記の高導電性モノフィラメントと同様に、１本でも、複数本でもよい。
また、低導電性繊維の径は、高導電性繊維の倒伏、折れ曲がり、挟持部からの脱落等をより防止するために、高導電性繊維の径と同程度以上の径が適している。

本発明の除電用ブラシによれば、単繊維（モノフィラメント）からなる高導電性繊維と低導電性繊維とを組み合わせて使用するものであり、１又は数本の高導電性繊維と、該高導電性繊維と同数以上の低導電性繊維とを一組とする繊維束を構成し、該各繊維束の複数個を、挟持部に、一定の間隔を隔てて並列に配設しその根元部を、言い換えれば、その先端部を残して夾持させることにより、各低導電性繊維が高導電性繊維を補強あるいは保護する機能を果たし、高導電性繊維の倒伏、折れ曲がり、挟持部からの脱落等が防止され、耐摩耗性も向上するため、長期間使用しても静電気除去性能が低下することがない。
しかも、高導電性繊維がモノフィラメントからなるため、除電対象体に確実に接触することができ、本来該フィラメントが有する除電機能を最大限に発現することができる。
このとき、低導電性繊維として、高導電性繊維よりも繊維長が大きいものや、弾性が大きいものを使用することにより、上記の効果を一層良好に発現する。
また、低導電性繊維をもモノフィラメントからなるものにすれば、製造コストの一層の低減を図ることができるばかりでなく、高導電性モノフィラメントとの一体化を図ることができ、上記の効果を一層確実なものとすることができる。

以下、本発明の除電用ブラシについて図面に基づいて更に詳細に説明する。
図１（ａ）は本発明の除電用ブラシの要部を説明するための概略斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の模式的平面拡大図であり、繊維束５の先端側からみた図である。また、図２〜４はそれぞれ本発明の除電用ブラシの別の実施形態を示す模式的平面拡大図である。

本発明の除電用ブラシについて図１により説明する。
本発明の除電用ブラシ１は、モノフィラメントからなる高導電性繊維３と、低導電性繊維４とを一組とする繊維束５の複数個を、所定の間隔を隔てて夾持部２に並列に配設し、図示するように、その根元部を挟持させてなる。

夾持部２を構成する夾持部用材としては、アルミニウム箔等の金属箔、ポリエステルフイルム、ポリエチレン、ポリウレタン等の合成樹脂フイルム若しくは紙、これらの積層体などからなり、かつ、可撓性を有するテープ状の部材が好適に用いられる。

前記繊維束５を構成する高導電性繊維３は、導電性を有するモノフィラメントの１本あるいは２〜３０本からなる。
高導電性繊維３としては、ステンレス繊維等の金属繊維、カーボン繊維、硫化銅染色アクリル繊維等の表面に金属被膜が形成された導電性繊維、金属メッキ型導電性繊維、複合紡糸型導電性繊維、導電性高分子重合一体型導電性繊維等が使用され得るが、除電作用が大きく、耐久性の点で、特に金属繊維、カーボン繊維、硫化銅染色アクリル繊維等の表面に金属被膜が形成された導電性繊維を用いるのが好ましい。

前記金属被膜が形成された導電性繊維の中、例えば硫化銅染色型導電性繊維としては、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、アクリロニトリル／塩化ビニリデン共重合型難燃性アクリル繊維等を基材とし、水溶性第二銅無機塩を含硫黄還元剤で還元して硫化銅を繊維表面に固着したものなどが挙げられる。

前記金属メッキ型導電性繊維としては、レーヨン、ポリエステル、ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリアクリロニトリル系繊維等に、銀、ニッケル、銅等が無電解メッキされたものなどが挙げられる。

前記複合紡糸型導電性繊維としては、導電性カーボン練込みのアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂を多層構造、楔型構造、海島型構造等に紡糸したものなどが挙げられる。
また、導電性高分子重合一体型導電性繊維としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、芳香族ポリイミド、ビニロン、レーヨン、ポリプロピレン、ポリエチレン等の合成繊維、天然繊維の少なくとも表面に、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電性高分子を重合一体化したものなどが挙げられる。

高導電性繊維３は、５〜１００μｍ程度の繊維径で、抵抗値１０Ω以下のものが好ましく、帯電物体と非接触状態で使用する場合は１０〜３０μｍのものが好ましい。
また、高導電性繊維３が倒伏したり折れ曲がることによる除電効率の低下抑制の点で、夾持部２に並列に配設された繊維束５の中、高導電性繊維３の長さは、低導電性繊維４の長さよりも０．１〜３ｍｍ程度長くしておくのが好ましい。

また、前記の高導電性繊維３とともに繊維束５を形成する低導電性繊維４は高導電性繊維３の曲がりや脱落（抜け）、折れ等を抑制する機能を有するもので、高導電性繊維３よりも弾性が大きく、曲げに抗して復元力を有する素材を用いることによって、除電用ブラシとして継続使用中における各高導電性繊維３の曲がり、へたり、折れ、抜け等を効果的に抑制することができる。
なお、本発明における低導電性繊維４の「低導電性」とは、前記の高導電性繊維３に比べて導電性が低いことを意味するものであり、低導電性繊維４としては実質的に導電性を有さない絶縁性繊維はもとより、高導電性繊維３よりも導電性の低い繊維をいう。

以上のような機能を有する低導電性繊維４としては、通常の縒り糸からなるものであってもよいし、モノフィラメントからなるものであってもよい。
その素材は、例えば、レーヨン、麻、ポリエステル系繊維、6-ナイロン、６，６−ナイロン、芳香族ポリイミド系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維等が使用される。
これらの素材からなる繊維（モノフィラメントあるいは縒り糸）は、これらの表面にポリピロール（π共役系導電性ポリマー）の被膜を形成することによって導電性繊維とすると、曲がりや折れ等の抑制に加えて除電用ブラシの除電効果を一層高めることができる。

前記繊維束５を構成する低導電性繊維４の本数は、モノフィラメントあるいは縒り糸いずれの場合においても、モノフィラメントからなる高導電性繊維３の数と同数以上とされるが、高導電性繊維３の数よりも多くしておくと、該繊維束５の曲がり、へたり、折れ、抜け等を効果的に抑制することができる。

低導電性繊維４は、高導電性繊維の径と同程度以上の径のものが、除塵をも目的とするコピー機のロールブラシ等に適用する場合において、好適に使用することができる。

各繊維束５は、表面に接着剤層（図示省略）が設けられた夾持部２を構成する１対の夾持用部材の一方の接着剤層形成面に、一定の間隔Ｌで所定の個数を裁置し、その上にもう１方の夾持用部材の接着剤層（図示省略）形成面を押圧して接着、夾持させる。

なお、高導電性繊維３と低導電性繊維４とからなる繊維束５を作製するには、高導電性繊維３と低導電性繊維４とを接着剤により互いに接着させて作製してもよいし、接着剤を使用することなく束ねて作製してもよい。

接着剤を使用する場合は、溶剤系、或いは水系のものが使用できるが、環境問題の観点から水系の例えばエマルジョン型接着剤又は水溶液型接着剤が好ましい。
エマルジョン型接着剤としては、例えばポリアクリル酸エステル系、ポリウレタン系、スチレン−ブタジエン共重合体系、アクリル酸エステル−ブタジエン共重合体系、エチレン−酢酸ビニル共重合体系、クロロプレンゴム系、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体系、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体系等が挙げられ、これらの中でも特にポリウレタン系の接着剤を用いるのがより好ましい。

また、水溶液型接着剤としては、例えばデンプン系、アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体系、ポリウレタン系、ポリビニルアルコール系、ポリクロロプレンゴム系、ポリ酢酸ビニル系、酢酸ビニル−アクリル酸エステル系、エチレン−酢酸ビニル共重合体系等が挙げられる。
これら接着剤には、必要に応じて、導電性カーボンや金属微粒子等の導電性素材を添加してもよい。

図２〜図４に例示の除電用ブラシは、本発明の除電用ブラシの他の実施形態を示すものである。
図２に示す除電用ブラシ１１は、高導電性繊維の周囲表面に接着剤により複数の低導電性繊維１４が接着された２本の高導電性繊維１３、１３を１組とする繊維束１５を、夾持部１２に一定の間隔を隔てて並列に配設してこれを夾持させるようにした以外は、図１に示した除電用ブラシ１と同様の構成からなる。

図３に示す除電用ブラシ２１は、３本の高導電性繊維２３、２３、２３が互いにその周面の一部で接触するように束ねてその接触部を接着剤（図示省略）で接着し、束ねられた高導電性繊維２３、２３、２３のそれぞれの表面に複数の低導電性繊維２４をさらに接着剤（図示省略）で接着して１組の繊維束２５とし、これを夾持部２２に一定の間隔を隔てて並列に配設してこれを夾持させるようにした以外は、図１の除電用ブラシと同様の構成からなる。

さらに、図４に示す除電用ブラシ３１は、１本の高導電性繊維３３に１本の低導電性繊維３４を接着剤（図示省略）で接着して１組の繊維束３５とし、これを夾持部３２に一定の間隔を隔てて並列に配設してこれを夾持させるようにした以外は、図１の除電用ブラシと同様の構成からなる。

なお、低導電性繊維は、高導電性繊維の倒伏、折れ曲がり、挟持部からの脱落等をより防止するために高導電性繊維の周囲表面以外にも設けてもよい。

次に、具体例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
〔実施例１〕
図１の態様の除電ブラシ１を下記の要領で作製した。
高導電性繊維３として繊維径が３０μｍのステンレス製モノフィラメント（日本精線社製）を１本用い、その周囲表面に、低導電性繊維４として、ポリピロールにより前記ステンレス製モノフィラメントよりも低い程度に導電性を付与した、１２μｍの６−ナイロンの縒り糸２本を、高導電性繊維３の先端が低導電性繊維４の先端よりおよそ２ｍｍ程度突出するようにして束ね、ウレタン系接着剤により固定した繊維束５を作製した。

一方、図５に模式的に示すような、回転可能なロール状ドラム１０１の周面に離型シート６を取り付け、この離型シート６の表面に、両面側に接着剤層（図示省略）が形成された複数本のテープ状アルミニウム箔（夾持部２用部材）２を、所定の間隔を開けてドラム１０１の長手方向に平行に、取り外し可能に取り付けた。

次いで、ドラム１０１を回転させ、前記の繊維束５をボビン１００から繰り出し、ドラム１０１の一端側から他端側へ、間隔Ｌがおよそ５ｍｍとなるように少しずつずらしながら、複数本のテープ状アルミニウム箔（夾持部２用部材）２の表面に巻き取り、テープ状アルミニウム箔２の表面に、これとほぼ直角方向に交差する繊維束５を（巻き付け）接着させた。

その後、図示はしないが、上記のテープ状アルミニウム箔（夾持部２用部材）２上の前記繊維束５の上に接着剤を塗布し、さらにその上から、同じく片面に接着剤層（図示省略）が形成された別のアルミニウム箔（夾持部２用部材）（図示省略）の該接着剤層が形成された面を押圧して繊維束５に接着させてからドラム１０１の周面から離型シート６とともに取り外した。

次いで、繊維束５を、離型シート６と共に、アルミニウム箔（夾持部２用部材）２と２の間で該アルミニウム箔に沿って切断することによって、テープ状のアルミニウム箔（夾持部２用部材）２におよそ５ｍｍの間隔で、１本のステンレス製モノフィラメントからなる高導電性繊維と、２本の６−ナイロン縒り糸からなる低導電性繊維とで構成される繊維束５が夾持された、要部が図１に示されるようなテープ状の構造を有する実施例１の除電用ブラシを製造した。

上記のように得られた実施例１の除電用ブラシを、印刷機用除電ブラシとして用い、耐久性を通紙試験（２０万枚走行テスト）により試験したところ、該試験に供された後の高導電性繊維３及び各低導電性繊維４には、倒伏、折れ曲がり、基部からの抜け等は認められなかった。
また、除電効果につき、印刷機における除電ブラシとして６ヶ月間実用試験し、一般に市販されている縒り線使用の通常の除電ブラシとの性能評価を行ったところ、その６ヶ月間においては、一般に市販の通常の除電ブラシと何ら遜色なく、良好な除電効果を維持していることが確認された。

〔実施例２〕
６−ナイロンの縒り糸２本に代えて、５０μｍ径の６−ナイロン製モノフィラメントにポリピロール処理を施したもの１０本を用いた以外は、実施例１と同様にして、要部が図１に示されるようなテープ状の構造を有する実施例２の除電用ブラシを製造した。
この除電用ブラシについて、実施例１と同様の耐久性を試験したところ、試験に供された後の高導電性繊維３及び各低導電性繊維４には、倒伏、折れ曲がり、基部からの抜け等はほとんど認められず、実施例１とほぼ同様の耐久性を示すことが確認された。
また、除電効果につき、実施例１の除電ブラシ及び、一般に市販されている縒り線使用の通常の除電ブラシとの性能評価を行ったところ、６ヶ月間においては、実施例１の除電ブラシ及び一般に市販の通常の除電ブラシと何ら遜色なく、良好な除電効果を維持していることが確認された。

〔比較例１〕
１本の高導電性繊維３と複数の低導電性繊維４からなる実施例１の繊維束に代えて、実施例１で用いた高導電性繊維の繊維径が３０μｍのステンレス製モノフィラメント（日本精線社製）を１５本結束してなる繊維束のみからなる繊維束を夾持部２に配設して立毛部５を形成した以外は実施例１と同様にして比較例１の除電用ブラシを製造した。

上記のようにして得られた比較例１の除電用ブラシを実施例１と同様にして耐久性を、通紙試験（２０万枚走行テスト）により試験したところ、高導電性繊維３には各所に倒伏、折れ曲がり、基部からの抜け等が認められた。
また、この除電用ブラシは初期においては実施例１の除電用ブラシと導電性に殆ど変わりは無かったが、高導電性繊維３には各所に倒伏、折れ曲がり、基部からの抜け等によりその導電性の持続性は実用２〜３ヵ月であった。

本発明の除電用ブラシは、耐久性に優れ、長時間継続使用した場合にも導電性繊維の曲がり、折れ、抜け等が起こりにくく、コピー機のドラムや紙に帯電する静電気を除去するための静電気除去具や、自動車窓ガラスの除塵、防震を目的とするスタビライザー、磁気テープ走行時クリーニング材等として利用することができる。

本発明の除電用ブラシの一実施態様例の要部を説明するための概略斜視図（ａ）及び模式的に示した平面拡大図（ｂ）である。 本発明の除電用ブラシの別の実施態様を示す模式的に示した平面拡大図である。 本発明の除電用ブラシのさらに別の実施態様を示す模式的に示した平面拡大図である。 本発明の除電ブラシのさらに別の実施態様例を示す模式的に示した平面拡大図である。 実施例で採用した本発明の除電ブラシを製造する方法の一例を説明するための図である。

符号の説明

１、１１、２１、３１ 除電用ブラシ
２、１２、２２、３２ 夾持部
３、１３、２３、３３ 高導電性繊維
４、１４、２４、３４ 低導電性繊維
５、１５、２５、３５ 繊維束
６ 離型シート

Claims (3)

1. モノフィラメントからなる１又は複数本の高導電性繊維と、該高導電性繊維と同数以上の低導電性繊維とを一組とする繊維束と、
   該繊維束の複数個を所定の間隔を隔てて並列に配設しその根元部を夾持する夾持部とからなり、
   前記低導電性繊維が、モノフィラメントあるいは縒り糸の表面にポリピロール被膜を形成してなることを特徴とする除電用ブラシ。
2. 前記繊維束における前記高導電性繊維の長さが前記低導電性繊維の長さよりも大であることを特徴とする請求項１に記載の除電用ブラシ。
3. 前記低導電性繊維が前記高導電性繊維よりも弾性の大きい素材からなることを特徴とする請求項１または２に記載の除電用ブラシ。