JP5076668B2 - 電子写真用帯電ブラシおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真用画像形成装置および該装置に使用される帯電ブラシに関する。

電子写真用画像形成装置には、従来より、種々の帯電ブラシが使用されている。例えば、感光体表面を一様に帯電させる帯電装置として帯電ブラシが使用される。また例えば、感光体または中間転写体用のクリーニング装置では、感光体や中間転写体等の像担持体表面に残留したトナーをクリーニングブラシにより除去する前に、残留トナーを予め所定の極性に帯電させる帯電ブラシが使用されるものがある。そのようなクリーニング装置においては帯電ブラシによって予め残留トナーを帯電させることにより、残留トナーを円滑に除去できる。

帯電ブラシのブラシ繊維としては、従来より、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート等の樹脂にカーボン等の導電性材料を分散させた導電性繊維がそのまま使用されている。しかしながら、そのような導電性繊維を備えた帯電ブラシは、耐刷時において繊維表面にトナーやトナーの外添剤等が付着し、汚染されるので、本来の帯電機能を十分に発揮できなかった。例えば感光体の帯電装置では、耐刷時において帯電ブラシの汚染により、感光体の表面電位に不均一が生じるので、画像不良（スジ状濃度ムラ）が発生した。また例えば、感光体または中間転写体用のクリーニング装置では、耐刷時において帯電ブラシの汚染により、残留トナーの帯電不良が起こるので、クリーニング不良が起こった。

一方、ゴム等の弾性体の表面に大気圧プラズマ処理によりフッ素化合物をコートする技術（特許文献１）や、中間転写体の表層として大気圧プラズマ処理により無機酸化物層等を形成する技術が報告されている（特許文献２）。
特開２００３−１６５８５７号公報 特開２００５−３０５４３５号公報

本発明は、優れた帯電機能を安定して発揮し、結果として画像品質の劣化およびクリーニング性の劣化を長期にわったって防止する帯電ブラシ、該帯電ブラシを備えた画像形成装置および該帯電ブラシを備えた、画像形成装置に交換可能に装着されるユニットを提供することを目的とする。

本願請求項に記載された発明は、表面エネルギーが３５ｍＮ／ｍ以下の表面層を有する導電性繊維を備えた電子写真用帯電ブラシ、該帯電ブラシを備えた装置を有する画像形成装置および該帯電ブラシを備えた、画像形成装置に交換可能に装着されるユニットに関する。

上記発明に係る帯電ブラシは、トナーやトナーの外添剤等による汚染を防止できるので、優れた帯電機能を安定して発揮する。上記発明の帯電ブラシを、例えば感光体の帯電装置として使用した場合には、耐刷時においてブラシ汚染が防止され、感光体表面を均一に帯電できるので、画像品質の劣化を長期にわたって有効に防止できる。また例えば、感光体または中間転写体用のクリーニング装置において使用した場合には、耐刷時においてブラシ汚染が防止され、残留トナーを有効に帯電できるので、クリーニング性の劣化を長期にわたって有効に防止できる。

以下に説明する帯電ブラシは特定の導電性繊維を備えたものであり、当該導電性繊維は表面エネルギーが３５ｍＮ／ｍ以下、特に１５〜３５ｍＮ／ｍ、好ましくは１８〜３５ｍＮ／ｍの表面層を有するものである。導電性繊維がそのような表面層を有するので、トナーやトナーの外添剤等によるブラシ汚染を防止でき、結果として優れた帯電機能を安定して発揮できる。表面層の表面エネルギーが大きすぎると、導電性繊維におけるトナーやトナーの外添剤等による汚染を有効に防止できず、帯電機能を安定して発揮できない。よって、例えば、感光体の帯電装置に使用した場合には画像不良（スジ状濃度ムラ）が発生する。また例えば、感光体または中間転写体用のクリーニング装置に使用した場合には残留トナーの帯電不良が起り、クリーニング不良が起こる。

本明細書中、表面エネルギーはいわゆる表面自由エネルギーであって、分散力成分、双極子力成分および水素結合成分の和によって表される物質固有の特性値であり、以下の方法によって測定された値を用いている。液体試料として純水、ヨウ化メチレンおよびα−ブロモナフタレンを使用し、全自動接触角計（ＣＡ−Ｗ１５０；協和界面科学（株）製）により液滴法にて表面層表面に対する接触角を測定する。表面自由エネルギー解析ソフトウェア（ＥＧ−１１；協和界面科学（株）製）により拡張Fowkesの式に基づいて表面自由エネルギーとして各成分の和を得る。なお、表面層表面に対する接触角は、導電性繊維表面の表面層と同様の物質からなるガラス基板平面上の表面層表面に対する接触角を用いる。ガラス基板平面上の表面層は、ガラス基板平面上に表面層を形成すること以外、後述の表面層の形成方法と同様の方法により形成できる。

導電性繊維１は、図１に示すように、芯繊維２の表面に上記表面層３を有するものである。
芯繊維２は、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート等の樹脂にカーボン等の導電性材料が分散されてなる有機繊維であってよい。有機繊維における導電性材料の含有量は、導電性繊維の電気抵抗が後述の範囲内になるような量であればよい。

表面層３は上記表面エネルギーを有するものであり、例えば、無機酸化物層、フッ化物層等が挙げられる。
無機酸化物層の構成材料の具体例として、例えば、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミ等が挙げられる。
フッ化物層の構成材料の具体例として、例えば、ヘキサフルオロプロピレンやオクタフルオロシクロブタン等が挙げられる。

表面層の厚みは、本発明の目的が達成される限り特に制限されず、通常は数十〜数百ｎｍであり、表面層の剥離防止の観点からは、１００〜５００ｎｍが好ましい。このように表面層は厚みがナノオーダーで形成されるため、当該表面層が帯電ブラシの電気的特性に影響を与えることはない。

表面層を有する導電性繊維１の繊維径、繊維抵抗および密度は、従来より帯電ブラシの分野で採用されている範囲内であれば特に制限されず、通常は繊維径が１〜１０Ｄ、特に２〜６Ｄ、繊維抵抗が１×１０^３Ω以上、特に１×１０^７〜１×１０^１２Ωであり、導電性繊維の密度が５０〜４５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２、特に１００〜３００ｋＦ／ｉｎｃｈ^２である。上記繊維径は０．０１５〜０．０３０ｍｍに対応するものである。

繊維抵抗は以下の方法によって測定された値を用いている。導電性繊維を電極にはさみ（電極間距離５０ｍｍ）に１００Ｖの電圧を印可したときの電流値を測定し、オームの法則から算出される。測定環境は２５℃５０％である。

表面層はいかなる方法により形成されてよいが、表面層の厚み均一性の観点から大気圧プラズマＣＶＤ法により形成されることが好ましい。
以下、大気圧プラズマＣＶＤ装置を用いて芯繊維２表面に表面層３を形成する方法について、図２を用いて詳しく説明する。

図２は、表面層の製造装置５０の一例の概略構成図である。
表面層の製造装置５０は、放電空間と薄膜堆積領域とが略同一なダイレクト方式によって、芯繊維２上に表面層３を形成するもので、芯繊維２を巻架して矢印方向に回転するロール電極５２、及び、芯繊維２表面に表面層３を形成する成膜装置である大気圧プラズマＣＶＤ装置５０より構成されている。

大気圧プラズマＣＶＤ装置５０は、ロール電極５２の外周に沿って配列された少なくとも１式の固定電極５１と、固定電極５１とロール電極５２との対向領域で且つ放電が行われる放電空間５３と、少なくとも原料ガスと放電ガスとの混合ガスＧを生成して放電空間５３に混合ガスＧを供給する混合ガス供給装置５４と、放電空間５３等に空気の流入することを軽減する放電容器（図示せず）と、固定電極５１に接続された第１の電源５５と、ロール電極５２に接続された第２の電源５６と、使用済みの排ガスを排気する排気部（図示せず）とを有している。

混合ガス供給装置５４は無機酸化物層、フッ化物層から選ばれる少なくとも１つの層の膜を形成する原料ガスと、窒素ガス或いはアルゴンガス等の希ガスを混合した混合ガスを放電空間５３に供給する。

第１の電源５５は周波数ω１の電圧を出力し、第２の電源５６は周波数ω２の電圧を出力し、これらの電圧により放電空間５３に周波数ω１とω２とが重畳された電界Ｖを発生する。そして、電界Ｖにより混合ガスＧをプラズマ化して混合ガスＧに含まれる原料ガスに応じた膜（表面層３）が芯繊維２の表面に堆積される。芯繊維はロール電極５２にまきついて複数回以上回転することで同一面に集中することなく表面層が形成される。

帯電ブラシは、そのように表面に表面層が形成された導電性繊維を基材に植毛することによって製造できる。図１において、帯電ブラシは、平板状基材４の片面に導電性繊維１を植毛してなる平型形状を有しているが、これに制限されるものではなく、例えば円筒状または円柱状基材の外周面に導電性繊維を植毛してなるローラ形状を有してもよい。基材としては導電性のコートを施した布や導電性繊維によって織られた布等からなるものが使用可能である。

帯電ブラシは上記のように、芯繊維表面に表面層を形成して導電性繊維を得た後で、当該導電性繊維を基材に植毛して所定形状の帯電ブラシを得ても良いし、または芯繊維を用いて所定形状の帯電ブラシを得た後で、当該帯電ブラシを上記大気圧プラズマＣＶＤ法に供する等して芯繊維表面に表面層を形成してもよい。

帯電ブラシの寸法は通常、用途に応じて中間転写体や感光体の寸法に依存して適宜、選択される。帯電ブラシの長さ（中間転写体の張架ローラや感光体の軸方向についての長さ）は、中間転写体の幅や感光体の軸方向長さに合わせて、通常、２１０〜３５０ｍｍである。帯電ブラシにおける導電性繊維の長さは所定の帯電が達成される限り特に制限されず、通常は２〜１０ｍｍ、特に２〜５ｍｍが好適である。導電性ブラシ設置時の導電性繊維の食い込み量は、帯電機能を十分に発揮する観点から、用途等にかかわらず、通常は０．５〜２ｍｍに設定される。食い込み量とは、少なくとも一部の導電性繊維が接するように配置された位置を基準とした帯電対象体方向への接近距離である。特に帯電ブラシが平型形状を有する場合における帯電ブラシの幅（中間転写体の張架ローラや感光体の軸方向に対する垂直断面における幅）は通常、張架ローラや感光体の直径に応じて選択され、例えば当該直径が２０〜１００ｍｍの場合、当該幅は３〜１０ｍｍが好適である。

上記した帯電ブラシを用いて電子写真用画像形成装置を構成することができる。上記帯電ブラシを備えた装置は、当該帯電ブラシを備える限り特に制限されるものではなく、例えば、中間転写体用クリーニング装置、感光体用クリーニング装置、および感光体用帯電装置等が挙げられる。

例えば、上記説明の帯電ブラシを備えた中間転写体用クリーニング装置の一実施形態として、図３に示すものが挙げられる。図３は、ベルト形状を有する中間転写体１１のクリーニング装置１０の概略構成図である。

中間転写体用クリーニング装置１０は、ローラ１２に張架された中間転写体１１の外周に配置される。中間転写体用クリーニング装置１０は、中間転写体１１表面の残留トナーを掻き取るためのクリーニングブラシ１３、および中間転写体回転方向でクリーニングブラシ１３よりも上流で残留トナーの予備帯電を行う帯電ブラシ１４を有してなる。クリーニング装置１０は通常さらに、クリーニングブラシ１３に付着した残留トナーを回収するための回収ローラ１５、当該回収ローラ１５に付着した残留トナーを引き剥がすためのスクレーパ１６、および引き剥がされた残留トナーを装置外に排出するための搬送スクリュー１７を備えている。

帯電ブラシ１４として上記説明の帯電ブラシを使用でき、通常は接地して使用される。一方、回収ローラ１５には電源１９によって直流電圧が印加される。これによって、中間転写体１１上の残留トナーを帯電ブラシ１４によって所定の極性に帯電させ、クリーニングブラシ１３によって掻き取るようになっている。具体的には、負帯電性トナーを使用している場合、残留トナーは例えば、約−１０〜＋１０μＣ／ｇの帯電量を有するので、図３に示すように回収ローラ１５に正電圧を印加する。その結果、回収ローラ１５，クリーニングブラシ１３，中間転写体１１，および帯電ブラシ１４を伝って電流が流れ、残留トナーは帯電ブラシ１４によって、例えば−４０〜−１０μＣ／ｇに帯電された後、クリーニングブラシ１３によって掻き取られる。掻き取られた残留トナーは、その後、回収ローラ１５に回収され、スクレーパ１６によって回収ローラ１５から引き剥がされて自由落下し、搬送スクリュー１７によって装置外に排出される。

正帯電性トナーを使用している場合は、図３に示す場合とは反対に、回収ローラ１５に対して電源１９によって負電圧を印加して、残留トナーを帯電ブラシ１４によって正極性に帯電させ、クリーニングブラシ１３によって掻き取る。

電源１９による直流電圧の絶対値は通常、５００〜２０００Ｖに設定される。そのような直流電圧に交流電圧を重畳させてもよい。

図３において、クリーニングブラシ１３の代わりに、導電性樹脂ローラを用いてもよい。またクリーニングブラシ１３，回収ローラ１５，スクレーパ１６の代わりにブレードを用いても良い。ブレードを用いる場合、帯電ブラシ１４に直流電圧（１００〜５００Ｖ）を印加するようにする。例えば負帯電性トナーを使用する場合、帯電ブラシ１４には正極性の直流電圧を印加し、正帯電性トナーを使用する場合、帯電ブラシ１４には負極性の直流電圧を印加する。そのような直流電圧に交流電圧を重畳させてもよい。これによって中間転写体１１上の残留トナーを帯電ブラシによって所定以下の帯電量に（０μＣ／ｇが望ましい）除電することで、トナーと中間転写体との静電的付着力を低減させる。その後ブレードによって容易に掻き取ることが出来る。

また例えば、上記説明の帯電ブラシを備えた感光体用クリーニング装置の一実施形態、および上記説明の帯電ブラシを備えた感光体用帯電装置の一実施形態を合わせて図４に示す。図４は、現像・転写機構の概略構成図である。

図４において、感光体５の周囲には、感光体表面を一様に帯電させる帯電装置２０、感光体表面に潜像を形成する露光装置２１、感光体表面で潜像を現像してトナー像を得る現像装置２２、感光体表面のトナー像を中間転写体１１に転写させる一次転写ローラ２３、および感光体表面に残留したトナーを除去する感光体用クリーニング装置３０が配置されている。

感光体用帯電装置２０として上記説明の帯電ブラシを使用できる。負帯電性トナーを使用する場合、帯電装置２０には通常、電源２４によって、負極性の直流電圧が印加され、感光体表面を帯電する。正帯電性トナーを使用する場合は正極性の直流電圧が印加される。本明細書中、トナーの帯電性は、トナーが現像装置２２内で帯電されたときの極性を意味するものとする。電源２４による直流電圧の絶対値は通常、２００〜１０００Ｖに設定される。そのような直流電圧に交流電圧を重畳させてもよい。

感光体用クリーニング装置３０は、感光体５表面の残留トナーを掻き取るためのクリーニングブラシ３３、および感光体回転方向でクリーニングブラシ３３よりも上流で残留トナーの予備帯電を行う帯電ブラシ３４を有してなる。クリーニング装置３０は通常さらに、クリーニングブラシ３３に付着した残留トナーを回収するための回収ローラ３５、当該回収ローラ３５に付着した残留トナーを引き剥がすためのスクレーパ３６、および引き剥がされた残留トナーを装置外に排出するための搬送スクリュー３７を備えている。

帯電ブラシ３４として上記説明の帯電ブラシを使用でき、通常は電源３８によって直流電圧が印加される。一方、回収ローラ３５には電源３９によって直流電圧が印加される。これによって、感光体５上の残留トナーを帯電ブラシ３４によって所定の極性に帯電させ、クリーニングブラシ３３によって掻き取るようになっている。具体的には、負帯電性トナーを使用している場合、残留トナーは例えば、約−１０〜＋１０μＣ／ｇの帯電量を有するので、図４に示すように帯電ブラシ３４には負電圧を、回収ローラ３５には正電圧を印加する。その結果、帯電ブラシ３４と感光体５に電流が流れ、残留トナーは例えば−４０〜−１０μＣ／ｇに帯電された後、回収ローラ３５、クリーニングブラシ３３、感光体５に電流が流れクリーニングブラシ３３によって掻き取られる。掻き取られた残留トナーは、その後、回収ローラ３５に回収され、スクレーパ３６によって回収ローラ３５から引き剥がされて自由落下し、搬送スクリュー３７によって装置外に排出される。

正帯電性トナーを使用している場合は、図４に示す場合とは反対に、帯電ブラシ３４に対しては電源３８によって正電圧を印加し、回収ローラ３５に対しては電源３９によって負電圧を印加して、残留トナーを帯電ブラシ３４によって正極性に帯電させ、クリーニングブラシ３３によって掻き取る。

電源３８による直流電圧の絶対値は通常、３００〜１０００Ｖに設定される。電源３９による直流電圧の絶対値は通常、５００〜１５００Ｖに設定される。そのような直流電圧に交流電圧を重畳させてもよい。

本発明に係る画像形成装置の一例として、例えば、図５に示すタンデム式フルカラー画像形成装置が挙げられる。図５において中間転写体用クリーニング装置１０、感光体用クリーニング装置３０（３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ）、および感光体用帯電装置２０（２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ）はそれぞれ、前記したものと同様である。図５において、本発明の帯電ブラシは、中間転写体用クリーニング装置１０、感光体用クリーニング装置３０（３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ）、および感光体用帯電装置２０（２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ）のいずれの装置においても使用されているが、これに制限されるものではなく、これらの装置のうち少なくとも１つの装置において使用されていればよい。また図５においてはタンデム式フルカラー画像形成装置が示されているが、本発明の画像形成装置は、本発明の帯電ブラシを備えた装置を有する限り、他の構造のものであってよく、例えば、１つの感光体に対して各色の現像部を有し、中間転写体を各色の現像ごとに１回転させる４サイクル式フルカラー画像形成装置であってもよいし、または中間転写体上に紙等の被転写物を吸着させて搬送しつつ、感光体から被転写物へ逐次転写させる直接転写式画像形成装置であってもよい。また、帯電ブラシを備えた上記各種装置は、画像形成装置に対してユーザ交換可能なユニットを構成するものでも良い。上記帯電ブラシを備えた装置は特に制限されるものではないが、例えば上記した中間転写体用クリーニング装置、感光体用クリーニング装置、および感光体用帯電装置等から選択される少なくとも１つの装置が挙げられる。

図５において、図４に示す現像・転写機構は、少なくとも２つのローラ（１２，４１）によって張架された中間転写体１１に並列して配置されている。各現像・転写部で潜像担持体（５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）の表面に形成されたトナー像はそれぞれ、一次転写ローラ（２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋ）を用いて中間転写体１１に一次転写され、当該中間転写体上で重ねられてフルカラー画像が形成される。中間転写体１１の表面に転写されたフルカラー画像は二次転写ローラ４２を用いて一括して紙等の被転写物４３に二次転写された後、定着装置（図示せず）を通過させて、被転写物上にフルカラー画像を得る。一方、中間転写体上に残留した残留トナーはクリーニング装置１０によって除去される。

上記した画像形成装置、中間転写体用クリーニング装置、感光体用クリーニング装置、および感光体用帯電装置の説明において特記しない部材・装置、例えば、中間転写体、感光体、一次転写ローラ、二次転写ローラ、張架ローラ、クリーニングブラシ、回収ローラ、スクレーパ、搬送スクリュー、露光装置、および現像装置等は特に制限されず、従来より画像形成装置に使用されている公知のものが使用可能である。

例えば現像装置は、トナーのみを用いる一成分現像方式を採用したものであってもよいし、またはトナーとキャリアを用いる二成分現像方式を採用したものであってもよい。

特にトナーは、本発明の帯電ブラシとの組み合わせにおいて、表面エネルギーが４０〜４５ｍＮ／ｍのものを使用することが好ましい。トナー汚染をより一層有効に防止できるためである。そのような表面エネルギーを有するトナーとして、バインダー樹脂としてスチレンアクリル系ポリマーを含有したトナーが挙げられる。
トナーの表面エネルギーはウィルヘルミ法によって測定された値を用いている。ウィルヘルミ法で用いた溶液は、純水、エタノール、α−ブロモナフタレン、ヘキサンを用いた。

（帯電ブラシＡ１（平型）の製造）
帯電ブラシは導電性カーボンを分散させたナイロン繊維を導電性基布に織り込み、平板状の芯金に導電性接着材で接着したものである。芯金は金属材からなり、バイアス電流はこの芯金を介してブラシ繊維に印加される。
得られた帯電ブラシの導電性繊維における繊維径は６Ｄ、繊維抵抗は５×１０^７Ωであり、導電性繊維の密度は１５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２であった。

（帯電ブラシＡ２（平型）の製造）
帯電ブラシは導電性カーボンを分散させたナイロン繊維に大気圧プラズマＣＶＤ法により酸化ケイ素をコートしたものを導電性基布に織り込み、平板状の芯金に導電性接着材で接着したものである。芯金は金属材からなり、バイアス電流はこの芯金を介してブラシ繊維に印加される。
得られた帯電ブラシの導電性繊維における表面層の厚みは２００ｎｍ、繊維径は６Ｄ、繊維抵抗は５×１０^７Ωであり、導電性繊維の密度は１５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２であった。

（帯電ブラシＡ３（平型）の製造）
帯電ブラシは導電性カーボンを分散させたナイロン繊維に大気圧プラズマＣＶＤ法によりヘキサフルオロプロピレンをコートしたものを導電性基布に織り込み、平板状の芯金に導電性接着材で接着したものである。芯金は金属材からなり、バイアス電流はこの芯金を介してブラシ繊維に印加される。
得られた帯電ブラシの導電性繊維における表面層の厚みは２００ｎｍ、繊維径は６Ｄ、繊維抵抗は５×１０^７Ωであり、導電性繊維の密度は１５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２であった。

（帯電ブラシＢ１（平型）の製造）
帯電ブラシは導電性カーボンを分散させたポリエステル繊維を導電性基布に織り込み、平板状の芯金に導電性接着材で接着したものである。芯金は金属材からなり、バイアス電流はこの芯金を介してブラシ繊維に印加される。
得られた帯電ブラシの導電性繊維における繊維径は６Ｄ、繊維抵抗は５×１０^７Ωであり、導電性繊維の密度は１５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２であった。

（帯電ブラシＢ２（平型）の製造）
帯電ブラシは導電性カーボンを分散させたポリエステル繊維に大気圧プラズマＣＶＤ法により酸化ケイ素をコートしたものを導電性基布に織り込み、平板状の芯金に導電性接着材で接着したものである。芯金は金属材からなり、バイアス電流はこの芯金を介してブラシ繊維に印加される。
得られた帯電ブラシの導電性繊維における表面層の厚みは２００ｎｍ、繊維径は６Ｄ、繊維抵抗は５×１０^７Ωであり、導電性繊維の密度は１５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２であった。

（帯電ブラシＢ３（平型）の製造）
帯電ブラシは導電性カーボンを分散させたポリエステル繊維に大気圧プラズマＣＶＤ法によりヘキサフルオロプロピレンをコートしたものを導電性基布に織り込み、平板状の芯金に導電性接着材で接着したものである。芯金は金属材からなり、バイアス電流はこの芯金を介してブラシ繊維に印加される。
得られた帯電ブラシの導電性繊維における表面層の厚みは２００ｎｍ、繊維径は６Ｄ、繊維抵抗は５×１０^７Ωであり、導電性繊維の密度は１５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２であった。

（帯電ブラシＣ１（平型）の製造）
帯電ブラシは導電性カーボンを分散させたアクリル繊維を導電性基布に織り込み、平板状の芯金に導電性接着材で接着したものである。芯金は金属材からなり、バイアス電流はこの芯金を介してブラシ繊維に印加される。
得られた帯電ブラシの導電性繊維における繊維径は６Ｄ、繊維抵抗は５×１０^７Ωであり、導電性繊維の密度は１５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２であった。

（帯電ブラシＣ２（平型）の製造）
帯電ブラシは導電性カーボンを分散させたアクリル繊維に大気圧プラズマＣＶＤ法により酸化ケイ素をコートしたものを導電性基布に織り込み、平板状の芯金に導電性接着材で接着したものである。芯金は金属材からなり、バイアス電流はこの芯金を介してブラシ繊維に印加される。
得られた帯電ブラシの導電性繊維における表面層の厚みは２００ｎｍ、繊維径は６Ｄ、繊維抵抗は５×１０^７Ωであり、導電性繊維の密度は１５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２であった。

（帯電ブラシＣ３（平型）の製造）
帯電ブラシは導電性カーボンを分散させたアクリル繊維に大気圧プラズマＣＶＤ法によりヘキサフルオロプロピレンをコートしたものを導電性基布に織り込み、平板状の芯金に導電性接着材で接着したものである。芯金は金属材からなり、バイアス電流はこの芯金を介してブラシ繊維に印加される。
得られた帯電ブラシの導電性繊維における表面層の厚みは２００ｎｍ、繊維径は６Ｄ、繊維抵抗は５×１０^７Ωであり、導電性繊維の密度は１５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２であった。

製造された全ての帯電ブラシは共通して以下に示す寸法を有していた。
帯電ブラシの長さ（感光体軸方向の長さ）３２０ｍｍ；導電性繊維の長さ４ｍｍ；帯電ブラシの幅（感光体の軸方向に対する垂直断面における幅）５ｍｍ。

（評価）
所定の帯電ブラシを３個準備し、中間転写体用クリーニング装置、感光体用クリーニング装置、および感光体用帯電装置の帯電ブラシとして用いて評価した。詳しくは、所定の帯電ブラシを図５に示す構成のＭＦＰ ＢｉｚｈｕｂＣ４５０（コニカミノルタ社製）に組み込み、２３℃、６５％ＲＨ）環境でカバレッジ２０％の全面文字画像を１万枚印字し、以下の項目について評価した。なお、所定の帯電ブラシを用いたこと、およびいずれの帯電ブラシも導電性繊維の食い込み量１．０ｍｍで設置したこと以外、その他の設定条件および部材・装置は上記ＭＦＰの標準設定条件および装備と同等であった。トナーはバインダー樹脂としてスチレンアクリル系ポリマーを含有するものであり、ウィルヘルミ法により測定されたトナーの表面エネルギーは４２ｍＮ／ｍであった。

・中間転写体クリーニング性
クリーニング直後の中間転写体上のトナー付着量に基づいて評価した。
○；１０ｍｇ／ｍ^２未満；
×；１０ｍｇ／ｍ^２以上１５ｍｇ／ｍ^２未満（実用上問題あり）；
××；１５ｍｇ／ｍ^２以上。

・感光体クリーニング性
クリーニング直後の感光体上のトナー付着量に基づいて評価した。
○；１０ｍｇ／ｍ^２未満；
×；１０ｍｇ／ｍ^２以上１５ｍｇ／ｍ^２未満（実用上問題あり）；
××；１５ｍｇ／ｍ^２以上。

・感光体用帯電装置のブラシ汚染
感光体用帯電装置で使用された帯電ブラシを目視により観察した。
○；導電性繊維表面にはトナーや外添剤による汚染が認められなかった；
×；導電性繊維表面にはトナーや外添剤による汚染が明らかに認められた（実用上問題あり）；
××；導電性繊維表面が見えないくらいにトナーや外添剤による汚染が認められた。

・画像不良
得られた画像を目視で評価した。
○；画像上にスジ状濃度ムラは全く認められなかった；
×；画像上にスジ状濃度ムラが１〜５本認められた（実用上問題あり）；
××；画像上にスジ状濃度ムラが６本以上認められた。

本発明に係る帯電ブラシの一例の概略構成図。 表面層の製造装置の一例の概略構成図。 中間転写体のクリーニング装置の概略構成図。 現像・転写機構の概略構成図。 本発明に係る画像形成装置の一例の概略構成図。

符号の説明

１：導電性繊維、２：芯繊維、３：表面層、４：基材、５：５Ｙ：５Ｍ：５Ｃ：５Ｋ：感光体、１０：中間転写体用クリーニング装置、１１：中間転写体、１２：張架ローラ、１３：クリーニングブラシ、１４：帯電ブラシ、１５：回収ローラ、１６：スクレーパ、１７：搬送スクリュー、１９：電源、２０：感光体用帯電装置、２１：露光装置、２２：現像装置、２３：２３Ｙ：２３Ｍ：２３Ｃ：２３Ｋ：一次転写ローラ、３０：感光体用クリーニング装置、３３：クリーニングブラシ、３４：帯電ブラシ、３５：回収ローラ、３６：スクレーパ、３７：搬送スクリュー、３８：電源、３９：電源、４１：張架ローラ、４２：二次転写ローラ、４３：被転写物。

Claims (9)

1. 表面エネルギーが３５ｍＮ／ｍ以下の表面層を有する導電性繊維を備え、該表面層が無機酸化物層である電子写真用帯電ブラシ。
2. 表面層の厚みが１００〜５００ｎｍである請求項１に記載の帯電ブラシ。
3. 表面層が大気圧プラズマＣＶＤ法により形成された請求項１または２に記載の帯電ブラシ。
4. 導電性繊維が繊維径１〜１０Ｄおよび繊維抵抗１×１０^３Ω以上であり、導電性繊維の密度が５０〜４５０ｋＦ／ｉｎｃｈ^２である請求項１〜３のいずれかに記載の帯電ブラシ。
5. 平板状基材の片面に導電性繊維を植毛してなる平型形状、または円筒状または円柱状基材の外周面に導電性繊維を植毛してなるローラ形状を有する請求項１〜４のいずれかに記載の帯電ブラシ。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の帯電ブラシを備えた装置を有する電子写真用画像形成装置。
7. 帯電ブラシを備えた装置が、中間転写体用クリーニング装置、感光体用クリーニング装置および感光体用帯電装置から選択される少なくとも１つの装置である請求項６に記載の画像形成装置。
8. トナーを備えた現像装置をさらに有し、該トナーの表面エネルギーが４０〜４５ｍＮ／ｍである請求項６または７に記載の画像形成装置。
9. 請求項１〜５のいずれかに記載の帯電ブラシを備えた、交換可能に電子写真用画像形成装置に装着されるユニット。

Images