JP5609638B2

JP5609638B2 - 導電性フロックおよび導電ブラシ

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Publication number: JP5609638B2
Application number: JP2010502105A
Authority: JP
Inventors: 高永　秀敏; 秀敏高永; 松村　由隆; 由隆松村; 繁治石川
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Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2014-10-22
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Description

本発明は、電子写真記録方式の乾式複写機やファクシミリ、プリンター等に用いられる導電性フロックおよび導電ブラシに関する。詳しくは、静電気植毛加工にて作成する導電ブラシに用いる導電性フロックおよびそれを用いた導電ブラシに関するものである。

電子写真複写機等に静電潜像形式に重要な要素の帯電部および感光体に残った残トナーや電荷を除去するためのクリーニング部、トナーに電荷を付与する供給部には導電性のローラーが多く使用されている。しかし、近年高画質化やカラー用途が増加しており、トナー粒子の小粒化が進んでいる。この小粒化したトナーを用いると、シリコーンやポリウレタンで構成された導電性のローラーでは、ローラーの表面の気泡にトナーが入り込みローラー表面が硬くなったり、トナーが融着してなるトナーフィルミングによりローラー表面の抵抗値が高くなる問題があった。このため、ローラー表面に導電性のファイバーを静電気植毛させた導電性ブラシが特許文献１、特許文献２に提案されている。また、静電気植毛に用いる繊維の加工方法は非特許文献に提案されている。この時フロックの繊維長が０．５ｍｍ以上になると、繊維を短繊維状にカットする時に、刃物の圧力でトウがつぶれ、繊維の位置が移動しカットされるため繊維の長さばらつきが生じやすい。特に電子写真複写機に用いる導電ブラシは、均一な電荷を感光体やトナーに供給するために表面の凸凹を極力抑える必要があり、このため、繊維長が０．５ｍｍ以上のフロックを用いたブラシの場合、製造工程においてブラシ表面の繊維をカットして揃えるシャーリングという工程を行っていた。しかし、シャーリングによりブラシ表面の繊維をカットすることは、繊維をロスすると共に、シャーリングによる工程で生産効率が悪くなるといった問題がある。

特開平１０−１２３８２１号公報特開２００４−７０００６号公報

"静電気学会誌"１９９２年、第１６巻、第５号、ｐ．３８９−３９５

本発明の目的は、シャーリングをしなくてもブラシ表面の凸凹を抑えることが可能な導電性フロックを提供することを課題とする。

上述した本発明の目的は、以下の（１）の構成を有する本発明にかかる導電性フロックとすることにより達成される。
（１）導電性を有する化学繊維であって、該化学繊維の直径が１０〜１００μｍであり、繊維長が０．５〜５ｍｍであり、かつ繊維長のばらつき率が５％以下であることを特徴とする導電性フロック。
（２）導電性微粒子が化学繊維に含有されている（１）記載の導電性フロック。
（３）導電性微粒子がカーボンブラックであり、化学繊維中に５〜４０質量％含有されている（２）記載の導電性フロック。
（４）化学繊維が熱可塑性樹脂からなる繊維である（１）〜（３）のいずれかに記載の導電性フロック。
（５）熱可塑性樹脂がポリアミドである（４）記載の導電性フロック。
（６）（１）〜（５）のいずれかに記載の導電性フロックを用いて静電気植毛加工にて作成した導電ブラシ。
（７）（１）〜（５）のいずれかに記載の導電性フロックの製造方法であって、導電性を有する化学繊維を繊度５０〜５００万デシテックスに束ねたトウを、繊維軸の垂直方向に動かないように固定し、カットした短繊維を電着処理して得られる導電性フロックの製造方法。

本発明によれば、以下に説明するとおり、繊維の長さバラツキが少ない導電性フロックを得ることができる。

以下、本発明の導電性フロックについてさらに詳細に説明する。本発明でいうフロックとは、静電気植毛に用いられる部材で、短繊維に電着処理を施した繊維のことを言う。本発明でいう化学繊維とは、いわゆる再生繊維、半合成繊維、合成繊維である。再生繊維にはレーヨンやキュプラがあり、半合成繊維にはアセテートやトリアセテートがあり、合成繊維にはアクリル、ポリアミド、ポリエステル、ナイロン、ビニロンなどがあげられる。化学繊維の中で特に合成繊維は、繊維を製造する際に直径を変更させることが容易であり、導電性微粒子の分散が容易であることから好ましく、更にポリアミドやポリエステルといった熱可塑性樹脂は製造が容易であり好ましい。ここで用いるポリアミドはいわゆる炭化水素基が主鎖にアミド結合を介して連結された高分子量体であって、主としてポリカプロアミド、もしくはポリヘキサメチレンアジパミドからなるポリアミドである。ここでいう主としてとは、ポリカプロアミドではポリカプロアミドを構成するε−カプロラクタム単位とし、ポリヘキサメチレンアジパミドではポリヘキサメチレンアジパミドを構成するヘキサメチレンジアンモニウムアジペート単位として８０モル％以上であることをいい、さらに好ましくは９０モル％以上である。特にポリカプロアミド、ポリヘキサメチレンアジパミドからなるポリアミドが好ましい。

本発明でいう導電性とは、電気を通す性質のことをいい、導電性の指標として比抵抗値が用いられる。ここで用いる導電性フロックは、導電ブラシとした場合に、電荷を付与または除去することが求められるため、比抵抗が１０^０〜１０^１０Ωcmであることが好ましい。

本発明を構成する化学繊維は、導電性を有する必要がある。化学繊維に導電性がなければブラシとして使用した場合、感光体やトナーへの電荷を付与することができない。化学繊維に導電性を付与する方法としては、導電性微粒子を繊維中に分散させる方法や、ポリピロール等の導電性高分子を繊維表面にコーティングする方法があり、特に大型の電子写真記録機は印刷枚数が増えても繊維表面の抵抗値が変化しにくいことが要求されるため、導電性微粒子を繊維中に分散させる方法が好ましい。
ここで用いる導電性微粒子は、特に限定されないが導電性カーボンブラックや導電性を有する金属化合物、無機化合物に導電性金属をメッキまたはコーティングしたもの等があり、特にカーボンブラックは粒径が小さく化学繊維への分散性が良好であり好ましい。ここで用いる導電性カーボンブラックは、例えばアセチレンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラックなど導電性を有するカーボンブラックであれば特に制限はないが、粉末粒子の大きさが小さく、比較的均一である点で、ファーネスブラックが好ましい。粒子が大きいと、紡糸時の濾過圧上昇の抑制や、紡糸時の糸切れが生じるので、繊維の強度の向上を考慮すると、２μｍ以下のものを用いることが好ましい。

導電性微粒子に導電性カーボンブラックを用いる場合は、導電性フロックに対して導電性カーボンブラックの含有量は５〜４０質量％が好ましい。導電性カーボンブラックの含有量が５質量％未満であると、化学繊維の比抵抗値が高くなり、導電ブラシとして用いた場合に感光体やトナーへの電荷の付与が出来ず、画像が形成されないおそれがある。また、導電性カーボンブラックの含有量が４０質量％を超えると化学繊維の比抵抗が低くなり過ぎるため、導電ブラシとして用いた場合に感光体やトナーへの電荷の付与が出来ず、画像が形成されないおそれがある。更に好ましくは１５〜３５質量％である。

本発明の導電性フロックは繊維の直径が１０〜１００μｍであることが必要である。繊維の直径が１０μｍ未満であると、ブラシとした時に毛が倒れやすく感光体やトナーに十分な接圧が得られず感光体やトナーへの電荷が付与出来ず、画像が形成されない。繊維の直径が１００μｍを越えると植毛密度が粗くなることから電荷密度が粗くなり、画質が粗くなる。

本発明の導電性フロックは繊維長が０．５〜５ｍｍであることが必要である。繊維長が０．５ｍｍ未満ではブラシとした時にブラシ表面にトナーが入り込みブラシ表面が硬くなったり、トナーが融着してなるトナーフィルミングによりブラシ表面の抵抗値が高くなり、印刷耐久性が低下する。繊維長が５ｍｍを越えると静電気植毛を行う際に、フロックが絡み合い、フロック１本１本が分散されなくなり植毛が出来なくなる。

本発明の導電性フロックは繊維長のばらつき率が５％以下であることが必要である。繊維長のばらつき率が５％を越えるとブラシとした時にブラシ表面に凹凸ができ、感光体やトナーへの電荷の付与が不均一になり、画質が低下する。繊維長のばらつき率は小さい値が好ましいが、工業的に利用できる値としては１％程度が下限である。

本発明の導電性フロックの製造方法は、トウ（連続フィラメントの収束）状の繊維を８０〜９８℃の熱水で３０〜６０分間熱処理を行う。これは、繊維に付与している油剤の除去および導電性微粒子を含む化学繊維の場合、繊維を収縮させ、比抵抗値のバラツキを小さくするばかりでなく、導電性フロックおよび導電ブラシとした後に、経時による抵抗値の変化を小さくする効果がある。熱水処理したトウのカットはギロチンカッターなどのカッティングマシンにより行う。カット面はカッティングマシン構造や刃物と繊維の関係により決定されるが、繊維と刃物が直角に接触し、繊維軸に対して直角にカットされることが好ましい。この時、通常のトウの状態でカットすると刃物の圧力でトウがつぶれ、繊維の位置が移動しカットされ繊維長のばらつきが生じるため、繊維が移動しないようにトウを紙やフィルム等に巻き、巻いた状態のままカットする方法や、樹脂製の容器にトウを充填し、容器ごとカットする等により、トウがつぶれずにカットできるため、繊維が動きにくく、繊維長のバラツキを抑制することが出来る。なお、カットした紙やフィルム、樹脂製の容器等は篩いによって除去するとよい。さらに、トウにする繊維を束ねる量は、束ねる量を少なくすればカット時の繊維の移動が少なくなるため、繊維の長さばらつきが低減するが、作業は増えるためトウに束ねる繊度は５０〜５００万デシテックスになる様に束ねることが好ましい。また、フロックの飛翔性の点から、導電性フロックとしての短繊維にねじれや湾曲がないことが好ましい。トウを束ねる時に紙を用いる場合は、紙が破れ難く、かつトウを束ねることが可能な柔軟性が必要であるため、封筒などに用いられるクラフト用紙が好ましく、さらに引っ張り強さが０．３Ｎ以上が好ましい。

本発明の導電性フロックは、基材に接着剤を塗布して、静電気を利用して植毛される。静電気植毛は、高電圧による電界に微少な物体が介在するとき、電気的影響を受ける。この電気的影響とは、その微少な物体が帯電して一方の極から他方の極に吸引されることである。すなわち、金属に直流高圧を印加するとき、その間には電界（Ｅ）が生じる。この電界の大きさは、電圧（Ｖ）とその距離（ｄ）のとき、Ｅ＝Ｖ／ｄの関係を持ち、この電界内に存在する小物体の電荷（ｑ）は、吸引力（Ｆ）＝Ｅｑで与えられる力を受けて引っ張られる。フロックはこの小物体のことを言う。静電気植毛では、正電極が高圧極、負電極が接地極（アース極）と呼ばれ、電界の大きさは高圧発生器によって所定の電圧Ｖを与える。静電気植毛は、極間・極面に並行に基材を置き、両極間飛翔中に接着剤が塗布された基材にフロックが基材に対して直角に突き刺さる。そのため、フロックの電荷（ｑ）により飛翔性が決まるのである。

本発明の導電性フロックは上記繊維に電着処理剤を付与したものである。電着処理剤の付与量は導電性フロックの灰分量を指標にすると、１〜７質量％であることが好ましい。灰分量とは、ＪＩＳが定める化学繊維ステープル試験法の灰分法（ＪＩＳＬ１０１５（１９９９））により算出される。

電着処理剤とは、静電気植毛を行うため、電荷を持たせるための処理剤であり、具体的には、短繊維が電界内において良好な飛翔効果を持たせるために電気的に作用する処理剤である。導電性フロックを構成する電着処理剤は、例えば、タンニン酸や塩化ナトリウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸ソーダ、炭酸ジルコニウムなどの無機塩類や、アニオン活性剤、ノニオン活性剤などの界面活性剤や、コロイダルシリカなどのケイ素化合物、アルミナゾル、ポリピロールなどが挙げられる。

本発明の導電性フロックの電着処理は、特に限定しないが、例えば、短繊維状にカットされた繊維を、バインダーで希釈した電着処理剤の水溶液に浸し電着処理する。また、電着処理剤の水溶液は、水溶液の粘度や電着処理の効率から３０〜１００ｇ／Ｌとする事が好ましい。

電着処理剤はケイ素化合物を含むことが好ましく、中でもコロイダルシリカが好ましい。コロイダルシリカは特に水への分散性に優れるため、短繊維への均一な電着処理が容易である。また、コロイダルシリカはポリアミドの水酸基と特異的に結合するために、摩擦による脱落が少ないからである。

また、電着処理剤はケイ素化合物のみの水溶液でもよいが、さらには、コロイダルシリカとアルミナゾルの混合水溶液を付与することがより好ましい。コロイダルシリカとアルミナゾルは、混合性が良く、高電圧をかけた時に、高い電荷を得やすく、かつフロックの分離性に優れた導電性フロックを得ることができるからである。また、比抵抗値が１０^６Ωｃｍ未満の導電性微粒子を含有した化学繊維を使用する場合、高電圧をかけても通電し電荷が得られず飛翔性が低下するが、コロイダルシリカとアルミナゾルの混合水溶液を付与ことにより、フロック表面の抵抗値が１０^６〜１０^８Ωｃｍとなり、飛翔性が向上する。コロイダルシリカとアルミナゾルを混合する方法は、粘度の上昇を抑え均一な分散が得られることから、コロイダルシリカとアルミナゾルをそれぞれ水溶液とした状態で混合することが好ましい。また、混合する比率は、均一な分散が得られ、かつフロック表面の抵抗値を目標の抵抗値とできることから、コロイダルシリカとアルミナゾルが６：１〜３：１が好ましい。

電着処理を施した導電性フロックは、回転式の脱水機を用いて脱水後、１００〜１３０℃で３０〜６０分乾燥後、篩いを実施し繊維長を一定の長さに揃える。

本発明の導電ブラシとは、前記導電性フロックを静電気植毛加工にて作成された導電ブラシであり、静電気除去や、電荷の付与、ゴミなどを除去する用途に用いられる。

本発明の導電ブラシは、前記導電性フロックを静電気植毛加工にて作成することで、導電ブラシの周長の抵抗値が均一となり、特に電子写真記録方式の乾式複写機用ブラシとして良好な性能を発揮する。電子写真記録方式の乾式複写機用ブラシとは非接触コロナ放電にかわって感光体に接触帯電させる印加ブラシや、感光体上に残存した電荷およびトナーを除去するクリーニングブラシ、感光体へのトナーの吸着を促進させるために、トナーカートリッジ内でトナーに電荷を与えるトナー供給ブラシ、感光体に供給したトナーを印刷用紙に転写させるために、印刷用紙に逆電荷を付与する転写ブラシである。いずれも円柱の金属棒である芯材に接着材を塗布し、１０ｋＶ〜５０ｋＶの電圧を掛け静電気植毛により導電性フロックを植毛し、乾燥、除毛を行い、ブラシに仕立てる。金属棒である芯材は導電性があれば特に限定しないが、好ましくはステンレスが用いられる。接着剤は特に限定しないが、例えば、アクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、合成ゴムおよび天然ゴム等を主成分とし、好ましくはアクリルが用いられる。また、接着剤には導電性カーボン等導電性を有する物質を含有させ、導電性を有する接着剤が好ましい。

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。なお、測定方法は、以下の方法を用いた。

Ａ．繊維の直径
ランダムに１０本の導電性フロックを取り出し、ＳＥＭで８００倍に拡大し繊維の直径を測定し、平均値を算出する。

Ｂ．繊維長
ランダムに５０本の導電性フロックを取り出し、拡大投影機で５０倍に拡大し繊維の直径を測定し、平均値を算出する。

Ｃ．繊維長のばらつき率
ランダムに５０本の導電性フロックを取り出し、拡大投影機で５０倍に拡大し繊維の直径を測定し、下記（１）式から算出する。
ＣＶ＝Ｓ／Ｒ×１００（１）
ＣＶ：ばらつき率（％）
Ｓ：導電性フロックの繊維長の標準偏差（ｍｍ）
Ｒ：導電性フロックの繊維長の平均値（ｍｍ）。

Ｄ．飛翔性
Erich Schenk製のFlock Motion Tester SPG（アップメソッド方式：飛翔距離１５cm）を用いて、電圧２０ＫＶを掛けた時に導電性フロック５ｇが全て飛翔する時間を測定し、飛翔する時間が速い程飛翔性が良く、次の基準で評価した。
◎：１０〜２０秒未満
○：２０〜３０秒未満
△：３０〜４０秒未満
×：４０秒以上。

Ｅ．繊維の比抵抗値
超絶縁抵抗計（川口電気製 TERAOHMMETER R-503）を用いてポリアミド繊維試長１０ｃｍ間に１００（Ｖ）の電圧を掛け、温度２０℃、湿度３０％ＲＨの条件下での電気抵抗値（Ω／ｃｍ）を測定し、下式（１）から算出した。
ＲＳ＝Ｒ×Ｄ／（１０×Ｌ×ＳＧ）×１０^−５（２）
ＲＳ：比抵抗（Ωcm）
Ｒ：電気抵抗値（Ω）
Ｄ：１００００ｍ当たりの糸質量
Ｌ：試長（ｃｍ）
ＳＧ：糸密度（ｇ／ｃｍ^３）。

Ｆ．印刷初期画像
電子写真学会が発行するテストチャートを複写し、１０枚印字した後の印刷状態（かすれ、スジ）を比較し、下記の、次の基準で１０人が評価した。
１０点：差異なし（かすれもスジもない）
５点：やや差異が見られる（目立たないが、かすれ、スジがある。）
１点：差異が見られる（かすれ、スジが明確に観察される。）
これを１０人分合計した点数で次の基準で分類した。
◎：７５点以上
○：５０点以上７５点未満
△：２５点以上５０点未満
×：２５点未満。

Ｈ．印刷耐久性
電子写真学会が発行するテストチャートを複写し、２００００枚印字した後の印刷状態（かすれ、スジ）を比較し、下記の、次の基準で１０人が評価した。
１０点：差異なし（かすれもスジもない）
５点：やや差異が見られる（目立たないが、かすれ、スジがある。）
１点：差異が見られる（かすれ、スジが明確に観察される。）
これを１０人分合計した点数で次の基準で分類した。
◎：７５点以上
○：５０点以上７５点未満
△：２５点以上５０点未満
×：２５点未満。

実施例１
樹脂１質量％の９８％濃硫酸溶液中、オストワルド粘度計を用いて２５℃で測定した相対粘度が２．７３のナイロン６に、平均粒径０．０３５μｍの導電性ファーネスブラックを添加量２５質量％となるように練り込み導電性ナイロン６ペレットを製造した。得られたペレットを溶融温度２８０℃で溶融し、孔径０．３ｍｍの丸孔口金から吐出し、冷却させた後、紡糸油剤を水で希釈し糸条付着量が０．７％となるように給油し、引取速度８００ｍ／分で未延伸糸を巻取った。つづいて温度２５℃、絶対湿度１６．６ｇ／ｍ ³ の環境下で４８時間未延伸糸をエージングした後、延伸機の供給ローラー速度３００ｍ／分、熱板温度１７０℃、延伸ローラー速度５００ｍ／分で延伸し、続いてダウンツイスターを用いて１５ｔ／ｍのヨリを掛け１７０デシテックス２０フィラメントの導電性ナイロン６長繊維を得た。得られたナイロン６長繊維の比抵抗値は１０^６Ωｃｍであった。

得られた導電性ナイロン６長繊維を１周３ｍのカセ採り機を用いて、１万回カセ採りを行い、約１７０万デシテックスのトウの形態とした後、９８℃の熱水で３０分間熱処理を行い、引っ張り強さ０．５Ｎのクラフト紙でトウを巻き、ギロチンカッターにて繊維長１．５ｍｍの短繊維状にカットし導電性ナイロン６短繊維を得た。
得られた導電性ナイロン６短繊維に、電着処理剤として、コロイダルシリカ（日産化学工業株式会社製スノーテックス−Ｏ）５０ｇ／Ｌ水溶液とアルミナゾル（日産化学工業株式会社製アルミナゾル−１００）５０ｇ／Ｌ水溶液を混合比６：１の割合で混合した４０℃の水溶液に３０分浸し、電着加工を施した。次に、１２０℃で５分間乾燥後、４０メッシュの金網で篩いを実施し繊維の直径３０μｍの導電性フロックを得た。得られた導電性フロックの繊維長ばらつきは２．５％であった。また、飛翔性は１５秒であり◎であった。

次に円柱のステンレス製金属棒である芯材に導電性カーボンを含有したアクリル樹脂の接着剤を塗布し、２万Ｖの電圧を掛け、ダウンメソッドにより静電気植毛を行い、乾燥、除毛、シャーリングの工程を得てブラシに仕立てた。得られた導電ブラシの抵抗値は１０^８Ωであった。得られたブラシを電子写真記録方式の乾式複写機用のトナー供給ブラシに組み込み複写し２万枚のテストチャートを複写した結果、初期画像は◎であり、印字耐久性は◎であった。

実施例２
導電性ナイロン６長繊維を１周３ｍのカセ採り機を用いて、３０００回カセ採りを行い、約５１万デシテックスのトウの形状とした以外は、実施例１と同様にポリアミド長繊維、導電性フロック、ブラシを作成した。その結果を表１に示す。

実施例３
導電性ナイロン６長繊維の製造において、孔径０．２ｍｍの丸孔口金から吐出し、１７０デシテックス４０フィラメントとし、導電性フロックの直径を１５μｍとした以外は実施例２と同様にポリアミド長繊維、導電性フロック、ブラシを作成した。その結果を表１に示す。
実施例４
導電性ナイロン６長繊維の製造において、孔径０．４ｍｍの丸孔口金から吐出し、１７０デシテックス８フィラメントとし、導電性フロックの直径を８０μｍとした以外は実施例２と同様にポリアミド長繊維、導電性フロック、ブラシを作成した。その結果を表１に示す。

実施例５
実施例２の導電性ナイロン６長繊維をギロチンカッターにて０．５ｍｍの短繊維状にカットした以外は実施例２と同様に導電性フロック、ブラシを作成した。その結果を表１に示す。
実施例６
実施例２の導電性ナイロン６長繊維をギロチンカッターにて３ｍｍの短繊維状にカットした以外は実施例２と同様に導電性フロック、ブラシを作成した。その結果を表１に示す。

実施例７
セルロース濃度が８質量％、水酸化ナトリウム水溶液６質量％の紡糸原液であるビスコースに導電性カーボンをセルロースに対するカーボンブラック粒子添加率が１５質量％となるように調整し、高速撹拌して混合したものを真空脱泡して紡糸原液を得た。得たビスコースをネルソン型連続紡糸機を用いて紡糸ノズルから毎分１１ｃｃ／分の吐出条件でＨ_２ＳＯ_４１３０ｇ／ｌ、ＺｎＳＯ_４１６ｇ／ｌ、ＮａＳＯ_４２５０ｇ／ｌ、温度５１℃の紡糸浴中に紡出したのち浴中距離２００ｍｍ、延伸率１６％とし、引き続いて８０℃の熱水処理と１００℃のローラー乾燥処理をし、１００ｍ／分にて１７０デシテックス２０フィラメントの導電性レーヨン長繊維を得た。得られた導電性レーヨン長繊維を実施例１と同様に導電性フロック、ブラシを作成した。その結果を表１に示す。
実施例８
アクリロニトリル（ＡＮ）／アクリル酸メチル／メタリルスルホン酸ソーダが９４．２／５．５／０．３モル％のジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）溶液を重合することによってアクリロニトリル系重合体Ａ１を製造した。次にポリエチレンアジペート２５質量％とポリエチレングリコール７５質量％を混合したブロックポリエーテルエステルとＡＮが７０／３０重量％となるように調整し、ＤＭＳＯ中でグラフト重合しＢ２を得た。次にＢ２に３５質量％のファーネスブラック＃４０（三菱化成（株）製）を添加混合してＢ２に繊維中のファーネスブラック添加量が７．２質量％になるようにＡ１と混合し湿式紡糸により導電性アクリル長繊維を得た。得られた導電性アクリル長繊維を実施例１と同様に導電性フロック、ブラシを作成した。その結果を表１に示す。

実施例９
ポリエステルに、平均粒径０．０３５μｍの導電性ファーネスブラックを添加量２０質量％となるように練り込み導電性ポリエステルペレットを製造した。得られたペレットを溶融温度２９０℃で溶融し、孔径０．３ｍｍの丸孔口金から吐出し、冷却させた後、紡糸油剤を水で希釈し糸条付着量が０．７質量％となるように給油し、引取速度８００ｍ／分で未延伸糸を巻取った。つづいて、延伸機の供給ローラー速度３００ｍ／分、供給ローラー温度８０℃、延伸ローラー速度５００ｍ／分、延伸ローラー温度１５０℃で延伸し、続いてダウンツイスターを用いて１５ｔ／ｍのヨリを掛け１７０デシテックス２０フィラメントの導電性ポリエステル長繊維を得た。得られポリアミド長繊維の比抵抗値は１０^６Ωｃｍであった。得られた導電性ポリエステル長繊維を実施例１と同様に導電性フロック、ブラシを作成した。その結果を表１に示す。

実施例１０
残存酢酸基量０．１５モル％のポリビニルアルコールの濃度が１７質量％、ポリビニルアルコールに対するホウ酸の濃度が１．３質量％となるように熱水に溶解し原液を調製し、この原液をノズルに送液する配管の途中にラインミキサーを設置し、導電性カーボンブラックの濃度が１５．１質量％の水分散液を注入すると共に原液と混合し最終の紡糸原液とした。その後、ノズルから凝固浴中に紡出し、中和、湿熱、水洗、乾燥、熱延伸の各工程を経て捲き取り、ビニロン導電糸１７０デシテックス２０フィラメントの導電性ビニロン長繊維を得た。得られた導電性ビニロン長繊維を実施例１と同様に導電性フロック、ブラシを作成した。その結果を表１に示す。

参考例１１
導電性カーボンブラックを含まないナイロン６ペレットを実施例１と同様に紡糸、延伸を実施し、１７０デシテックス２０フィラメントのナイロン長繊維を得た。得られたナイロン長繊維を実施例１と同様に短繊維状にカットし、ピロールモノマーを５０ｇ／Ｌ水溶液に浸し、下流産アンモニウムを触媒として撹拌した。次に、１２０℃で５分間乾燥後、４０メッシュの金網で篩いを実施し、実施例１と同様にブラシを作成した。その結果を表１に示す。

実施例１２
導電性ナイロン６長繊維を１周３ｍのカセ採り機を用いて、３万回カセ採りを行い、約５１０万デシテックスのトウの形状とした以外は、実施例１と同様にポリアミド長繊維、導電性フロック、ブラシを作成した。その結果を表１に示す。

比較例１
導電性ナイロン６長繊維の製造において、孔径０．１５ｍｍの丸孔口金から吐出し、１７０デシテックス１２０フィラメントとし、導電性フロックの直径を５μｍとした以外は実施例１と同様にポリアミド長繊維、導電性フロック、ブラシを作成した。その結果を表２に示す。

比較例２
導電性ナイロン６長繊維の製造において、孔径０．５ｍｍの丸孔口金から吐出し、１７０デシテックス４フィラメントとし、導電性フロックの直径を１５０μｍとした以外は実施例１と同様にポリアミド長繊維、導電性フロック、ブラシを作成した。その結果を表２に示す。

比較例３
実施例１の導電性ナイロン６長繊維をギロチンカッターにて０．１ｍｍの短繊維状にカットした以外は実施例１と同様に導電性フロック、ブラシを作成した。その結果を表２に示す。

比較例４
実施例１の導電性ナイロン６長繊維をギロチンカッターにて８ｍｍの短繊維状にカットした以外は実施例１と同様に導電性フロック、ブラシを作成した。その結果を表２に示す。

比較例５
実施例１の導電性ナイロン６長繊維からなるトウを、紙を巻かずにギロチンカッターでカットした以外は実施例１と同様に導電性フロック、ブラシを作成した。その結果を表２に示す。

表１、表２に示すように、実施例１〜８の繊維直径が１０〜１００μｍとした導電性フロックは、導電ブラシとした時に毛の倒れがなく植毛密度が密になることから初期画質および印字耐久性に優れることが解る。また、実施例１〜８の繊維長０．１〜５ｍｍとした導電性フロックは、導電ブラシとした時に、トナーの入り込みによるブラシ表面の硬化およびトナーフィルミングがなく、印字耐久性に優れることが解る。また、実施例１〜８の繊維長のばらつきが５％以下とした導電性フロックは、導電性ブラシとした時にブラシ表面の凸凹がなく初期画質に優れることが解る。これに対し、繊維の直径を５μｍとした導電性フロック（比較例１）はブラシとした時に毛が倒れやすく感光体やトナーに十分な接圧が得られず感光体やトナーへの電荷が付与出来ず、画像が形成されなかった。繊維の直径を１５０μｍとした導電性フロック（比較例２）は、ブラシとした時に植毛密度が粗くなることから電荷密度が粗くなり、初期画質が悪くなることが解る。

また、繊維長を０．０５ｍｍとした導電性フロック（比較例３）は、ブラシとした時にブラシ表面にトナーが入り込みブラシ表面が硬くなったり、トナーが融着してなるトナーフィルミングによりブラシ表面の抵抗値が高くなり、印刷耐久性が低下することが解る。繊維長８ｍｍとした導電性フロック（比較例４）では、静電気植毛を行う際に、フロックが絡み合い、フロック１本１本が分散されなくなり植毛が出来なくなる。また、繊維長ばらつきを６．１％とした導電性フロック（比較例５）は、ブラシとした時にブラシ表面に凹凸ができ、感光体やトナーへの電荷の付与が不均一になり、初期画質が悪くなることが解る。

本発明は、電子写真記録方式の乾式複写機やファクシミリ、プリンター等に用いられる導電性フロックに関する。詳しくは、静電気植毛加工にて作成する導電ブラシに用いる導電性フロックに関するものである。

Claims

導電性を有する化学繊維であって、該化学繊維の直径が１０〜１００μｍであり、繊維長が０．５〜５ｍｍであり、かつ繊維長のばらつき率が５％以下であり、導電性微粒子が化学繊維に含有されており、該導電性微粒子がカーボンブラックであり、化学繊維中に５〜４０質量％含有されていることを特徴とする導電性フロック。
化学繊維が熱可塑性樹脂からなる繊維である請求項１に記載の導電性フロック。
熱可塑性樹脂がポリアミドである請求項２に記載の導電性フロック。
請求項１〜３のいずれかに記載の導電性フロックを用いて静電気植毛加工にて作成した導電ブラシ。
請求項１〜３のいずれかに記載の導電性フロックの製造方法であって、導電性を有する化学繊維を繊度５０〜５００万デシテックスに束ねたトウとした後、８０〜９８℃の熱水で３０〜６０分間熱処理を行い、熱処理したトウを繊維軸の垂直方向に動かないように固定し、カットした短繊維を電着処理して得られる導電性フロックの製造方法。