JPH1165227A - 導電性複合繊維及びそれからなる接触帯電ブラシ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複写機、プリンターなどの電子写真方式を利用
した画像形成装置において、像担持体（感光体）表面を
一様に帯電せしめる帯電ブラシに使用しうる導電性複合
繊維を提供すること。 【構成】導電性微粒子を混合した熱可塑性重合体からな
る導電性成分と繊維形成性の熱可塑性重合体からなる非
導電性成分とが接合されてなる複合繊維において、導電
性成分が非導電性成分を完全に包み込むような芯鞘型の
複合構造を有する電子写真感光体用接触帯電ブラシ用の
導電性複合繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機、プリンターなどの画像形成装置において、像担持
体（感光体）表面を一様に帯電せしめる帯電ブラシに使
用しうる導電性複合繊維に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に電子写真方式の複写機、プリンタ
ーなどの画像形成装置では、光導電性の感光体表面を一
様に帯電し、露光によって静電潜像を形成し、この静電
潜像にトナーを静電的に付着させて現像し、得られたト
ナー像を記録用紙に転写、定着して像を可視化する。転
写を終えたあとの感光体表面には、未転写のトナーが残
存しているためクリーニング装置によって清掃・除去を
行い、上述と同様の操作を繰り返し、連続的に画像を形
成している。

【０００３】従来、感光体表面を一様に帯電する帯電装
置として金属ワイヤーとシールド電極からなるコロナ帯
電装置が用いられているが、高価な数千ボルト（５ｋＶ
〜８ｋＶ程度）の高電圧電源を必要とし、またコロナ放
電時に人体や感光体に有害なオゾンが発生するなどの問
題点があり、最近では導電性ゴムローラーや導電性繊維
を植毛したブラシ或いは導電性のブレードなどの導電体
に比較的低電圧（１〜２ｋＶ程度）を印可し、該導電体
を感光体に接触させて直接帯電させる接触帯電方式の帯
電装置が提案され、実用化されるようになってきた（例
えば、特開平６−６７５１０号公報、特公平６−７５２
２１号公報）。

【０００４】従来ブラシ式帯電装置のブラシ原糸として
は、導電性カーボンブラックをセルロースに均一分散せ
しめた導電性再生セルロース系繊維（特開昭６１−７５
８１号公報）が使用されているが、再生セルロースは吸
湿性が高いため、高湿度下で電気抵抗が著しく低下する
傾向があり、感光体に絶縁的な脆弱部或いはピンホール
があるとそこでショートを起こし画質ムラを引き起こ
す。またカーボンブラックを高濃度に均一分散させてい
るために繊維が脆く、ブラシとしての機械的物性に劣る
ことなどの問題点があった。

【０００５】一方、従来衣料などの繊維素材の帯電防止
用として用いられているカーボンブラックなどの導電性
微粒子を含有する熱可塑性重合体からなる導電性成分と
繊維形成性の熱可塑性重合体からなる非導電性成分とが
複合された導電性複合繊維（特開昭５１−１４３７２３
号公報、特開昭５４−３０９１９号公報）が報告されて
いるが、これらの導電性繊維をブラシ原糸として用いた
場合、均一な帯電が出来ないと言う問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、いかなる環
境条件下においても電気抵抗が変化せず、機械的物性に
も優れ、かつ感光体表面を均一に帯電できる帯電ブラシ
のブラシ原糸に適した導電性複合繊維を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、電子写真式画
像形成装置の接触帯電ブラシに用いられる導電性複合繊
維であって、該複合繊維が導電性微粒子を含有する熱可
塑性重合体からなる導電性成分と熱可塑性重合体からな
る非導電性成分とが接合されてなり、導電性成分が非導
電性成分を完全に包み込む芯鞘型の複合構造を有し、か
つ導電性成分を構成する熱可塑性重合体と非導電性成分
を構成する熱可塑性重合体が炭素数１０以上のモノマー
単位を主たる成分とするポリアミド、芳香族ポリエステ
ル、ポリオレフィンからなる群より選ばれたものである
ことを特徴とする導電性複合繊維及びその繊維からなる
電子写真式画像形成装置の接触帯電ブラシである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に用いる導電性微粒子とし
ては、従来公知の導電性カーボンブラック、導電性金属
酸化物などあらゆるものが使用できる。導電性を考慮す
れば、導電性微粒子の粉末状での体積抵抗率は１０⁴ Ω
ｃｍ以下であることが好ましい。

【０００９】また、粒子の粒径は感光体の摩耗損傷を防
止するために少なくとも１．０μｍ以下が好ましく、さ
らに好ましくは０．５μｍ以下、０．１μｍ以下のもの
が最も好ましい。このような粒子の例として、導電性カ
ーボンブラックは体積抵抗率が１０^-2Ωｃｍオーダーで
導電性能が高く、粒径０．０１μｍオーダーの小さく均
一なものが容易に得られ本発明には特に好適である。

【００１０】本発明における非導電性成分を形成する熱
可塑性の繊維形成性重合体としては、ブラシとしての機
械的諸物性がいかなる環境温湿度下で安定している繊維
形成性重合体が好ましく、吸水率の低いナイロン１１、
ナイロン１２などの炭素数が１０以上のモノマー単位を
主たる成分とする長鎖長ポリアミド類やポリエチレンテ
レフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどの芳香
族ポリエステル類、またポリエチレン、ポリプロピレン
などのポリオレフィン類が好適である。中でもナイロン
１２は耐摩耗性にも優れブラシ素材として特に好適であ
る。

【００１１】導電性微粒子を含有する熱可塑性重合体
は、環境温湿度下での導電性に安定しているものを用い
ることが重要である。特に上述の吸水性の低いナイロン
１１、ナイロン１２などの、モノマーの炭素数が１０以
上のポリアミド類や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などの芳香族ポリエステル類、
またポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィ
ン類が好適である。

【００１２】紡糸、延伸などの製糸時に非導電性成分と
導電性成分の層が剥離、欠落しないように両成分は同種
の重合体を用いるのが好ましい。但し、非導電性成分或
いは導電性成分のどちらか一方に相互親和性改善剤を添
加することによって、２成分の接着性が改善されれば非
導電性成分と異種の重合体を用いることも可能である。

【００１３】導電性成分における導電性粒子の含有率
は、導電性粒子の導電性能や粒径、また帯電ブラシ素材
として要求される導電性能によっても異なる。しかし、
可紡性及び複合繊維の導電性から考えると、多くの場合
１０〜３５重量％が最適である。

【００１４】本発明において、繊維の断面形状は円形で
あっても扁平形、多葉形状の非円形形状であっても構わ
ないが、導電性成分と非導電性成分の複合構造は導電性
成分が非導電性成分を完全に包み込む芯鞘型であること
が肝要である。このような複合構造とすることにより、
繊維表面に常に導電性成分が配されているため、該繊維
を帯電ブラシに用いた場合、導電性成分が感光体面に常
に接触し感光体表面をムラなく均一に帯電することが可
能となる。

【００１５】また繊維断面に占める導電性成分の割合
は、可紡性を考慮すると５０％以下が好ましい。図１〜
４はこれらの条件を満たすものの例である。図１は繊維
断面が円形の例、図２は繊維断面が４葉形の例、図３は
繊維断面が扁平形の例、図４は繊維断面が円形で導電性
成分が繊維中心部にも配されているものの例である。

【００１６】本発明の導電性複合繊維は、従来公知の溶
融紡糸方法により製造することが出来る。この際、各種
条件（温度、延伸速度等）は用いる重合体の特性に合わ
せて設定すればよい。

【００１７】本発明の導電性複合繊維は、ブラシとして
使用するためその単糸デニールは１〜２０デニールが好
ましい。

【００１８】

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。

【００１９】（体積抵抗率の測定）ポリマーの体積抵抗
率は、直径２ｍｍ程度のストランドを作成し、２０℃×
２０％ＲＨの温湿度下、長さ１０ｃｍ、１００Ｖの直流
電圧下で電気抵抗値を測定し、算出した。また繊維の体
積抵抗率は、長さ１０ｃｍの単糸１００本を束ねて両端
を金属端子と導電性接着剤で接着した試料を、温湿度を
任意の一定条件下とした上で１０００Ｖの直流電圧下で
電気抵抗値を測定し、算出した。

【００２０】（ブラシの帯電性評価）ブラシを複写機の
帯電装置に装着し、バイアス電圧１０００Ｖを印可し
て、種々温湿度下で画質状態を目視により調べた。画質
のムラの程度により、以下のような評価を行った。 「○」：ムラなし 「△」：ムラあり 「×」：著しいムラあり

【００２１】（導電性ポリマーの製造）導電性カーボン
ブラック３０重量部、１２ナイロン（ダイセルヒュルス
社製ダイアミドＬ１６００）６９重量部、アミド系ワッ
クス（分散剤）１重量部を溶融混合して得た導電性ポリ
マーをＣＰ１とする。このＣＰ１の体積抵抗率は１．３
×１０³ Ωｃｍであった。

【００２２】実施例１ ポリマーＣＰ１と通常の１２ナイロン（ダイセルヒュル
ス社製ダイアミドＬ１８０１）を複合比率（導電性成
分：非導電性成分の体積比）１：６で図１のような複合
構造に複合し、２７０℃の温度で紡出し、冷却、オイリ
ングしつつ紡速６００ｍ／ｍｉｎ．で巻取り、さらに８
０℃の熱ローラー上で２．６倍に延伸し、３００デニー
ル／５０フィラメント（単糸６デニール）の糸Ｙ１を得
た。

【００２３】また、比較のため、以下の３糸を製造し
た。 （比較例１）複合構造を図５とする以外は、Ｙ１と同様
な方法で紡糸、延伸を行い、３００デニール／５０フィ
ラメントの糸Ｙ２を製造した。

【００２４】（比較例２）複合構造を図６とする以外
は、Ｙ１と同様な方法で紡糸、延伸を行い、３００デニ
ール／５０フィラメントの糸Ｙ３を製造した。

【００２５】（比較例３）カーボンブラックを２０重％
分散混合し３００デニール／５０フィラメントのレーヨ
ン糸Ｙ４を製造した。

【００２６】Ｙ１〜Ｙ４の一定条件下における体積抵抗
率を測定した。結果を表１に示す。

【００２７】これらの糸を用い、パイル長５ｍｍ、パイ
ル密度１００，０００フィラメント／ｉｎ² 、幅３０ｍ
ｍのブラシ布（綿基布）を作製し、裏面に導電性カーボ
ンラテックス（表面抵抗１０３Ω）を塗布し、直径３０
ｍｍの金属ロットに巻き付けて帯電用ブラシを作製し
た。

【００２８】ブラシを電子写真方式の複写機に取り付
け、各種条件下での画像の状態を観察した。結果を表１
に示す。

【００２９】

【表1 】

【００３０】第１表から明らかなように、カーボンブラ
ックを含有するレーヨン糸Ｙ４は環境温湿度で体積抵抗
率が変動し、低湿度、高湿度下で画質ムラを生じた。ま
た、繊維表面が完全に導電性成分で包み込まれていない
糸Ｙ２、導電性成分が繊維表面に露出していない糸Ｙ
３、はいかなる温湿度条件下でも体積抵抗率の変動はほ
とんどなかったが、画質不良であった。これに対し、本
発明の導電性複合繊維は、いずれの温湿度雰囲気下でも
良好な画質が得られた。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の導電性複合
繊維は、導電性及び繊維機械物性が環境温湿度に影響さ
れない繊維素材で構成され、かつ繊維断面形状において
導電性成分が非導電性成分を完全に包み込んでおり、導
電性成分が繊維表面全体に露出している。このため、本
発明の複合繊維よりなるブラシを電子写真方式の複写
機、プリンターの接触帯電ブラシに用いた場合、導電性
成分が常に感光体と接触し、かつ繊維強度も通常の合成
繊維並みで、環境温湿度の左右されることなく導電性が
安定しているため、あらゆる温湿度雰囲気下で安定して
感光体表面を均一に帯電することができ、高品質の画質
が安定して提供することが可能となる。本発明の導電性
複合繊維によれば帯電ムラがなく、かつ機械的物性も通
常の合成繊維並みのである電子写真式画像形成装置の帯
電ブラシが作製出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導電性複合繊維の一例の横断面図であ
る。

【図２】本発明の導電性複合繊維の一例の横断面図であ
る。

【図３】本発明の導電性複合繊維の一例の横断面図であ
る。

【図４】本発明の導電性複合繊維の一例の横断面図であ
る。

【図５】本発明範囲外の導電性複合繊維の一例の横断面
図である。

【図６】本発明範囲外の導電性複合繊維の一例の横断面
図である。

【符号の説明】

１ 導電性成分 ２ 非導電性成分

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真式画像形成装置の接触帯電ブラ
   シに用いられる導電性複合繊維であって、該複合繊維が
   導電性微粒子を含有する熱可塑性重合体からなる導電性
   成分と熱可塑性重合体からなる非導電性成分とが接合さ
   れてなり、導電性成分が非導電性成分を完全に包み込む
   芯鞘型の複合構造を有し、かつ導電性成分を構成する熱
   可塑性重合体と非導電性成分を構成する熱可塑性重合体
   が炭素数１０以上のモノマー単位を主たる成分とするポ
   リアミド、芳香族ポリエステル、ポリオレフィンからな
   る群より選ばれたものであることを特徴とする導電性複
   合繊維。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の繊維からなる電子写真
   式画像形成装置の接触帯電ブラシ。