JPH10268634A

JPH10268634A - ファーブラシローラ

Info

Publication number: JPH10268634A
Application number: JP7487897A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Komatsu; 利幸小松; Koji Sezaki; 好司瀬崎
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】非磁性一成分トナーを用いたファーブラシ現
像法を使用する上で、ブラシ繊維の比抵抗を大幅に下
げ、トナーの過剰帯電電荷を効率良く逃がし、「かぶ
り」なる画像不良を解消することができる現像用ファー
ブラシローラ、感光体を均一に帯電させることができる
帯電用ファーブラシローラ、紙等の転写材を均一に除電
し転写効率の良い転写用ファーブラシローラ、及びそれ
らファーブラシローラの製造方法を提供する点にある。【解決手段】芯体５表面に接着剤を塗布して接着剤層
６を形成したのち、前記接着剤層６にブラシを構成する
ブラシ繊維７を植毛したファーブラシローラにおいて、
前記ブラシ繊維７に高分子樹脂繊維７Ａの外周表面に導
電性薄膜７Ｂを形成した導電繊維を用いたことを特徴と
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子写真式
の複写機、プリンター、ファクシミリ等の静電像現像方
式を利用する電子写真装置に用いられる現像、帯電、及
び転写ローラ用ファーブラシローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記静電像現像方式を利用する電子写真
装置は、図１に示すように、外周面に感光体層を有する
感光体の周りに感光体層を均一に帯電させる帯電装置３
０、部分露光によって静電潜像が形成された感光体層に
トナー３を供給してこれを可視像化する現像装置３１、
感光体上のトナーを紙等に転写させる転写装置３２、転
写後の感光体層の未転写残留トナーを回収するクリーニ
ング装置３３が順次設けられている。図に示す３４は、
紙３６を送るための給紙装置であり、３５は、転写した
トナーを紙等に定着させるための定着装置である。

【０００３】まず、上記電子写真装置に用いられる現像
装置としては、各種のものが提案され、例えば磁気ロー
ラにより吸着した磁性トナーを感光体に転写することが
行われている。しかしながら、このような磁気ローラを
用いて磁性トナーを供給する方式では、磁気ローラが高
価であるだけでなく、磁気ローラと転写体との間隙の調
整が微妙であり、しばしば0.1mm 単位の精度を必要と
し、その精度を満たすための機構が複雑になる不都合も
あった。特に、二成分トナーを用いた場合には、キャリ
ア自体に寿命があり、例えば１万コピーなしい２万コピ
ー毎に定期的に交換をする必要があり、その交換作業が
手間のかかる煩わしいものである。また、磁性トナー自
身に異色に近い磁性体を内添することから、磁性トナー
のカラートナー化には技術的に困難であった。

【０００４】上記不都合を解消するために、非磁性トナ
ーを用いた現像法がいくつか提案されている。例えば、
ビーバーの毛のような柔らかい毛を円筒状のブラシにし
て、これに現像剤を付着させて用いるファーブラシ現像
法が知られている。このファーブラシ現像法は、高価な
現像剤を用いる必要がなく、しかもキャリア粒子を用い
て常に一定の現像剤粒子とキャリア粒子との割合に保た
なければならないような複雑な装置を必要としないもの
である。

【０００５】一方、帯電装置としてはコロナ放電を用い
たコロナ帯電装置、導電性ローラにバイアス電圧を印加
し帯電させるローラ帯電装置、或いは誘電ローラ上に静
電電荷を印加しこれを感光体上に移す誘電転写ローラ帯
電装置等が挙げられる。しかしながら、これらのうち、
ローラ帯電装置及び誘電転写ローラ帯電装置はローラ材
料の導電性や誘電性のバラツキ、或いはローラと感光体
の接触圧のバラツキ等により感光体に帯電むらを生じ均
一な帯電電位が得られないという問題点がある。これら
の問題点を解決するものとして、ファーブラシローラ帯
電装置が提案されている。ファーブラシローラ帯電装置
は、ローラに導電性繊維をブラシ状に形成し、ブラシ繊
維を感光体に接触回転させ、それにバイアス電圧を印加
することにより感光体表面を帯電させるものである。フ
ァーブラシローラ帯電方式は、コロナ放電装置のように
高電圧電源を要しないため安価でありワイヤの切断もな
いために信頼性が高く更にオゾンの発生が少ないので感
光体の寿命が長い等の特徴がある。また、転写装置にお
いても同様なファーブラシローラが使用されている。感
光体上の現像装置が形成した可視像が転写装置に達する
と、給紙装置から送出された紙等の転写材の背面に帯電
して可視像と静電吸引力によって転写材に転写する。

【０００６】上記ファーブラシローラを製造するには、
まず、芯体に接着剤を塗布して接着剤層を形成し、この
のち、高電圧を利用してブラシを構成するブラシ繊維を
帯電し、クーロン力により飛翔させて、接着剤層にブラ
シ繊維を植毛するのである。図４に簡単な原理図を示し
ている。表面に接着剤層６を備えた芯体５を上方に配置
し、この芯体５の下方に電極板１０を配置するととも
に、この電極板１０と芯体５の回転軸１１とを高電圧発
生装置１２に接続している。そして、電極板１０上に多
数のブラシ繊維７・・・を載置して、高電圧発生装置１
２をＯＮするとともに、芯体５を回転させることによっ
て、ブラシ繊維７・・・が飛翔して接着剤層６に植毛す
るのである。このようにして製造されたファーブラシロ
ーラを、例えば現像ローラとして用いる場合に、トナー
とブラシ繊維が擦れ合ってトナーが然るべき極性に帯電
し、感光体上のトナーと逆極性の潜像画像部にトナーが
移行していくのであるが、ブラシ繊維の抵抗値が高い
と、トナーの帯電量が過剰となり、トナー同士が互いに
擦れ、一部のトナーが帯電しなかったり、或いは逆極に
帯電されるトナーも発生することになる。このような帯
電不足や逆極帯電のトナーは感光体上に潜像画像部以外
に移行し、紙等に印刷されたときは「かぶり」という画
像不良となる。

【０００７】上記不都合を解消するために、導電性繊維
を使用し、現像ローラの抵抗値を低下させ、トナーの過
剰帯電電荷を逃がす方法がある。導電性繊維とは、図６
（イ）に示すように、高分子樹脂繊維材料２０、例えば
ナイロン樹脂やポリエステル樹脂、或いはアクリル樹脂
などにカーボンなどの導電性粒子２１を分散して、繊維
としたものや、図６（ロ）に示すように、前記高分子樹
脂繊維材料２０の中間部に導電性粒子２１で構成される
導電性部２２を挟み込んだ状態で配置して、繊維とした
ものである。

【０００８】上記方法で構成された導電性繊維は、繊維
表面に導電性粒子２１が露出していない、若しくは露出
部分が少ない。よって、トナーと接触する導電性繊維表
面の比抵抗が均一でないので、トナーの過剰帯電電荷を
効率よく逃がすことが困難である。また、このような導
電性繊維のカーボン等の導電性粒子が粒子であるから、
高分子樹脂繊維材料に混ぜ込んだときに導電性粒子の粒
子と粒子との間に高分子樹脂が介在することとなり、導
電性繊維の比抵抗は１０²Ω・ｃｍ〜１０⁶Ω・ｃｍ程
度で、また、導電性粒子を多量に混ぜ、抵抗値を更に低
下させる方法もあるが、導電性粒子を多量に含有する
分、高分子樹脂分の含有率が低下し、ブラシ繊維として
の耐久性や可撓性等の特性が低下する。上記の理由から
前記導電性繊維の比抵抗は１０²Ω・ｃｍ〜１０⁶Ω・
ｃｍで、１０⁰Ω・ｃｍ以下にすることは難しい。導電
性繊維の比抵抗が低下しないと、この導電性繊維により
トナーとの接触部分において発生するトナーの過剰帯電
電荷を効率良く逃がすことは困難になる。また、前記フ
ァーブラシローラを帯電ローラとして使用する場合も、
導電性繊維は前記と同様の理由から感光体と接触する導
電性ブラシ表面の比抵抗が均一でないので、感光体を均
一に帯電することが難しい。転写装置においても、前記
と同様に前記導電性繊維を使用したファーブラシローラ
は、前記同様の理由から、ブラシ繊維が転写材と接触す
る導電性ブラシ繊維表面の比抵抗が均一でないため、転
写材を均一に除電することが難しい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明が前述の状況に
鑑み、解決しようとするところは、非磁性一成分トナー
を用いたファーブラシ現像法を使用する上で、ブラシ繊
維の比抵抗を大幅に下げ、トナーの過剰帯電電荷を効率
良く逃がし、「かぶり」なる画像不良を解消することが
できる現像用ファーブラシローラ、感光体を均一に帯電
させることができる帯電用ファーブラシローラ、紙等の
転写材を均一に除電し転写効率の良い転写用ファーブラ
シローラ、及びそれらファーブラシローラの製造方法を
提供する点にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題解
決のために、芯体表面に接着剤を塗布して接着剤層を形
成したのち、前記接着剤層にブラシを構成するブラシ繊
維を植毛したファーブラシローラにおいて、前記ブラシ
繊維に高分子樹脂繊維の外周表面に導電性薄膜を形成し
た導電性繊維を用いることによって、ファーブラシロー
ラを現像ローラとして用いる場合はトナーとの接触部分
の抵抗値を均一に下げ、トナーの過剰帯電電荷を効率よ
く逃がし、「かぶり」なる画像不良を解消することがで
き、また、ファーブラシローラを帯電ローラとして用い
る場合は、感光体を均一に帯電し、良好な画像を得るこ
とを実現することができ、また、ファーブラシローラを
転写ローラとして用いる場合は、紙等の転写材に存在す
る電荷を均一に除電することができるから、転写効率の
良い転写装置を実現することができる。高分子樹脂繊維
の外周表面に導電性薄膜を形成する方法としては、銀粉
やカーボンブラック等の導電性粒子を樹脂に混ぜた導電
性樹脂を高分子樹脂繊維の外周表面にコーティングする
方法がある。

【００１１】前記導電性薄膜を金属薄膜から構成する方
法としては、高分子樹脂繊維の外周表面に金属化合物を
無電界メッキしたり、金属を蒸着したり、或いは金属化
合物溶液に含浸した後に化学処理方法がある。前記金属
薄膜としては、銅（例えば沃化銅、硫化銅などの銅化合
物）や錫（例えば酸化第二錫）や銀、ニッケルなどがあ
る。

【００１２】上記のように製造加工された導電性繊維
は、繊維の外周表面に導電材の薄膜が均一に形成される
から、トナーや感光体、紙等の転写材と接触する部分の
ブラシ繊維としてのブラシの抵抗値が均一になり、導電
繊維の比抵抗を１×１０⁰Ω・cm以下にすることが可能
となる。

【００１３】前記接着剤層が接着剤に導電付与材を添加
した接着剤を用いることが好ましい。

【００１４】前記芯体表面に、ローラの抵抗値を調節す
るための導電層を備えさせるとともに、この導電層の上
に前記接着剤層を備えさせ、この接着剤層に前記ブラシ
繊維を植毛することによって、ローラ抵抗のバラツキの
原因になることを防止することができる。つまり、静電
植毛によりブラシ繊維が投錨される際に一部のブラシ繊
維が奥深く投錨され、導電材料である芯体へ直接接し、
その部分が極端に抵抗値が低くなるのを防ぐのである。

【００１５】

【発明の実施の形態】前述した電子写真装置に備えるフ
ァーブラシ現像装置を、図２に示している。このファー
ブラシ現像装置は、時計周りに回転自在な感光体１と、
この感光体１の表面に接触させて現像するために反時計
周りに回転自在な現像ローラ２と、この現像ローラ２に
トナー３を供給するためのトナー供給ボックス４とから
構成している。前記感光体１及び現像ローラ２の回転方
向は、前記方向に限定されるものではない。

【００１６】図５にも示すように、前記現像ローラ２
は、回転自在な芯体５と、この芯体５の表面に塗布され
る接着剤層６と、この接着剤層６に静電植毛される多数
のブラシ繊維７・・からなる現像ブラシ８とから構成し
ている。帯電用ファーブラシローラ、及び転写用ファー
ブラシローラも上記同様に構成することが好ましいが、
これら現像ローラ２、帯電用ファーブラシローラ、転写
用ファーブラシローラのうちの少なくとも１つのみを上
記のように構成して実施することもできる。前記ブラシ
繊維７には、図３に示すように高分子樹脂繊維７Ａの外
周表面に導電性薄膜７Ｂを形成した導電性繊維を使用す
る。高分子樹脂繊維７Ａの外周表面に導電性薄膜７Ｂを
形成する方法としては、銀粉やカーボンブラック等の導
電性粒子を樹脂に混ぜた導電性樹脂を高分子樹脂繊維７
Ａの外周表面にコーティングする方法がある。また、導
電性薄膜７Ｂを金属薄膜から構成する方法としては、高
分子樹脂繊維７Ａの外周表面に金属化合物を無電界メッ
キしたり、金属を蒸着したり、或いは金属化合物溶液に
含浸した後に化学処理方法がある。前記金属薄膜として
は、銅（例えば沃化銅、硫化銅などの銅化合物）や錫
（例えば酸化第二錫）や銀、ニッケルなどがある。尚、
前記高分子樹脂繊維７Ａとは、ナイロン、レーヨン、ア
クリル、ビニロン、ポリエステル、塩ビなどが挙げられ
る。

【００１７】次に、本発明のファーブラシローラ２の製
造方法について説明する。まず、前記芯体５表面に接着
剤を塗布して接着剤層６を形成する。こののち、前記接
着剤層６に現像ブラシ８を構成する前述の導電性繊維を
所望の長さにカットしたブラシ繊維７を植毛するため
に、図４に示すように、高電圧を印加することによりブ
ラシ繊維７が静電誘導で帯電し、クーロン力により飛翔
し、目的物の接着剤層６表面に投錨されることにより植
毛され、ファーブラシローラ２を構成するのである。ま
た、別の製造方法として、上記製造方法で通常の高分子
樹脂繊維をブラシ繊維としたファーブラシローラを構成
した後、前述の方法のブラシ繊維外周表面に導電材によ
る薄膜を形成することは言うまでもない。上記のように
製造されたファーブラシローラは、高分子樹脂繊維の外
周表面に導電性薄膜を形成した導電性繊維としてファー
ブラシローラのブラシ繊維とすることにより、ファーブ
ラシローラを現像ローラとして用いる場合はトナーとの
接触部分の抵抗値を均一に下げ、トナーの過剰帯電電荷
を効率よく逃がし、「かぶり」なる画像不良を解消する
ことができ、また、ファーブラシローラを帯電ローラと
して用いる場合は、感光体を均一に帯電し、良好な画像
を得ることを実現することができ、また、ファーブラシ
ローラを転写ローラとして用いる場合は、紙等の転写材
に存在する電荷を均一に除電することができるから、転
写効率の良い転写装置を実現することができるのであ
る。

【００１８】前記現像ローラ２を、図５に示すように構
成して実施してもよい。つまり、回転自在な芯体５と、
この芯体５の表面に現像ローラの抵抗値を調節するため
の導電層６ａが形成され、この導電層６ａの表面に接着
剤を塗布することで形成される接着剤層６ｂと、この接
着剤層６ｂに静電植毛される多数のブラシ繊維７・・か
らなる現像ブラシ８とから構成され、この現像ローラ２
の製造方法について説明する。

【００１９】まず、前記芯体５表面に導電層を形成する
物質、例えば樹脂にカーボン、金属粉末等の導電付与材
を混練したもの、あるいは、接着剤にカーボン、金属粉
末等の導電付与材を混練したものを塗布して導電層６ａ
を形成し、しかるべき硬化方法において導電層６ａを硬
化させる。こののち、前記導電層６ａに更に接着剤を塗
布して接着剤層６ｂを形成する。次に前記接着剤層６ｂ
に前記ブラシ繊維７を植毛するために、図４に示すよう
に、高電圧を印加することによりブラシ繊維７が静電誘
導で帯電し、クーロン力により飛翔し、目的物の接着剤
層６ｂに投錨されることにより植毛されるのである。こ
の投錨時には、ブラシ繊維７の先端が導電層６ａの表面
６Ａに接当することにより、ブラシ繊維７を受け止め
て、導電層６ａの表面６Ａ付近にブラシ繊維７の先端が
位置し易いように構成している。また、求められる現像
ローラのローラ抵抗が前記導電層にカーボン等の導電付
与材を混ぜなくても得られる場合は、例えば導電付与材
を混ぜない接着剤でいわゆる図中の導電層６ａを構成し
てもよい。尚、導電層６ａ及び接着剤層６ｂの接着剤に
カーボン等の導電付与剤を均一に混ぜ合わせることによ
り、所望のローラ抵抗値にすることも可能で、この場合
においても前記方法において、ローラ抵抗値のバラツキ
の少ない現像ローラを得ることが可能となる。この場
合、導電層６ａ及び接着剤層６ｂの接着剤の種類、含有
する導電付与剤の種類、導電付与剤の含率などは必ずし
も同一にする必要はない。

【００２０】前記導電付与剤としては、溶剤にカーボン
又は金属粉を溶かしたものや導電性ポリマー等が考えら
れる。又、これらの導電付与剤を塗布する方法として
は、ディップ（ドブ付け）、スプレーコーティング等が
挙げられる。

【００２１】前記芯体５は、鉄、アルミ、ステンレス、
黄銅等の金属から構成する他、前記接着剤層６を導電性
の接着剤にて構成した場合、静電植毛時にアースが取れ
る構造とするためにメッキ処理等の導電性処理を施した
プラスチックや紙等でもよい。また、芯体５の表面をガ
ラスビーズやアルミ粉等を高速で衝突させて表面を粗す
ブラスト処理を行うことにより、接着剤との接着性を向
上させることができる。また、芯体５を中空円筒状に
し、両端にフランジを取り付けた構造にすることによっ
て、軽量化を図り、製造コスト及び回転のためのランニ
ングコストを下げることができる。

【００２２】前記接着剤層６を構成する接着剤の種類と
しては、酢酸ビニール系、アクリル系、ウレタン系、エ
ポキシ系等の接着剤が利用できる。前記接着剤自体を弾
性を有したもので構成することによって、接着剤層６に
弾性機能を有するように構成して、毛が動き易く柔らか
な現像ブラシ７になるし、感光体１との接触幅が広くな
る等の利点もある。この弾性機能を有する接着剤層６を
構成する樹脂組成物としては、導電性又は半導電性を有
し、且つ、反応性有機材料を含む樹脂組成物が使用でき
る。この樹脂組成物としては、主成分がオキシアルキレ
ン系、飽和炭化水素系、ウレタン系、又はシロキサン系
であり、且つ、硬化反応により液状物から固体になる反
応性有機材料を含むものが挙げられる。前記接着剤の粘
度を３０００ＣＰＳ〜１００００ＣＰＳの範囲に設定す
ることが好ましい。

【００２３】前記現像ブラシ８の表面処理として、静電
植毛の際に飛翔し易いように電気伝導度、誘電率、ブラ
シ繊維の分離性（ほつれ易さ）、繊維の湿度調整等を目
的に無機塩類、界面活性剤等で処理をしてもよい。ただ
し、上記の静電植毛をするための処理剤が、感光体表面
などを汚染する原因となれば、静電植毛工程を経た後に
上記処理剤を洗浄することも考えられる。また、ブラシ
繊維７が雰囲気湿度で吸湿することによりローラ抵抗が
変化し、特性が不安定になることを防ぐために繊維の種
類により、防湿処理することもある。本発明は、複写機
に限らず、プリンターやファクシミリ等の静電像現像方
式を利用する各種電子写真装置に適応することもでき
る。

【００２４】

【発明の効果】請求項１によれば、非磁性一成分トナー
を用いたファーブラシ現像法を使用する上で、高分子樹
脂繊維の外周表面に導電性薄膜を形成した導電繊維を用
いることによって、ブラシ繊維の比抵抗を大幅に下げ、
トナーの過剰帯電電荷を効率良く逃がし、「かぶり」な
る画像不良を解消することができる現像用ファーブラシ
ローラ、感光体を均一に帯電させることができる帯電用
ファーブラシローラ、紙等の転写材を均一に除電し転写
効率の良い転写用ファーブラシローラ、及びそれらファ
ーブラシローラの製造方法を提供することができる。し
かも、導電性薄膜を高分子樹脂繊維の外周表面に形成す
る構成であるから、高分子樹脂繊維の耐久性や柔軟性を
低下させることなく、上記目的を達成することができ
る。

【００２５】請求項５によれば、接着剤層を、ローラの
抵抗値を調節するために芯体表面に備えさせた導電層
と、この導電層の上に備えさせた接着剤層とから構成す
ることによって、ローラ抵抗のバラツキの原因になるこ
とを防止することができるから、請求項１で述べた効果
をより一層顕著にすることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子写真装置の概略図

【図２】ブラシ現像装置の縦断側面図

【図３】ブラシ繊維の横断平面図

【図４】静電植毛方法を示す原理図

【図５】ファーブラシ現像ローラの縦断正面図

【図６】（イ），（ロ）はブラシ繊維の従来例を示す横
断平面図

【符号の説明】

１感光体２現像ローラ３トナー４トナー供給ボックス５芯体６接着剤層 6A 表面 6a 導電層 6b 接着剤層７ブラシ繊維 7A 高分子樹脂繊維 7B 導電性薄膜８現像ブラシ 10 電極板 11 回転軸 12 高電圧発生装置 20 高分子樹脂繊維材料 21 導電性粒子 22 導電性部 30 帯電装置 31 現像装置 32 転写装置 33 クリーニング装置 34 給紙装置 35 定着装置 36 紙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯体表面に接着剤を塗布して接着剤層を
形成したのち、前記接着剤層にブラシを構成するブラシ
繊維を植毛したファーブラシローラにおいて、前記ブラ
シ繊維に高分子樹脂繊維の外周表面に導電性薄膜を形成
した導電繊維を用いたことを特徴とするファーブラシロ
ーラ。
【請求項２】前記導電性薄膜を金属薄膜から構成して
なる請求項１記載のファーブラシローラ。
【請求項３】前記導電繊維の比抵抗が１×１０⁰Ω・
cm以下である請求項１又は２記載のファーブラシロー
ラ。
【請求項４】前記接着剤層が接着剤に導電付与材を添
加した接着剤を用いてなる請求項１から３記載のファー
ブラシローラ。
【請求項５】前記芯体表面に、ローラの抵抗値を調節
するための導電層を備えさせるとともに、この導電層の
上に前記接着剤層を備えさせ、この接着剤層に前記ブラ
シ繊維を植毛したことを特徴とする請求項１記載のファ
ーブラシローラ。