(57)【要約】      （修正有）【課題】被クリーニング部材やその表面に付着した付着物に対する過度な電荷注入を抑制し、クリーニング性能の向上を図ることが可能なクリーニングブラシ及びそれを用いた画像形成装置の提供。【解決手段】クリーニングブラシ１０は、基材１３の上で起毛されたブラシ毛１４とを備え、被クリーニング部材の表面に付着した付着物と逆極性の電圧をブラシ毛１４に印加することにより、付着物を静電的に除去するクリーニングブラシ１０であって、基材１３は、少なくとも縦糸１５と横糸１６で織ってなる基布１１と、ブラシ毛１４が起毛する面とは反対側の面に設けられた導電性バックコート層１２とからなり、ブラシ毛１４は、基布１１の織目に織り込まれた、複数のブラシ繊維より構成されるパイル糸１７からなり、ブラシ繊維は最外層の厚さが１μｍ〜５μｍの範囲内で略均一の絶縁層と、絶縁層の内側に接するように設けられた導電部とを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材の上で起毛されたブラシ毛とを備え、被クリーニング部材の表面に付着した付着物と逆極性の電圧を前記ブラシ毛に印加することにより、当該ブラシ毛で前記付着物を静電的に除去するクリーニングブラシであって、
前記基材は、少なくとも縦糸と横糸で織ってなる基布と、前記ブラシ毛が起毛する面とは反対側の面に設けられた導電性バックコート層とからなり、
前記ブラシ毛は、前記基布の織目に織り込まれた、複数のブラシ繊維より構成されるパイル糸からなり、
前記ブラシ繊維は、当該ブラシ繊維の最外層として設けられた、厚さが１μｍ〜５μｍの範囲内で略均一の絶縁層と、前記絶縁層の内側に接するように設けられた導電部とを有するクリーニングブラシ。
【請求項２】
前記導電部の比抵抗値が１０２Ω・ｃｍ〜１０１２Ω・ｃｍの範囲内である請求項１に記載のクリーニングブラシ。
【請求項３】
前記導電部が導電層からなり、
さらに、前記導電層の内側には絶縁部が設けられている請求項１又は２に記載のクリーニングブラシ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のクリーニングブラシを備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電子写真方式を採用した画像形成装置やその他の各種用途に適用することが可能なクリーニングブラシ及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用した画像形成装置に於いては、静電潜像形式に重要な要素の帯電部および感光体ドラムに残った残トナー等の付着物を除去するためのクリーニング手段として、ブラシ毛を備えたクリーニングブラシが用いられている。当該クリーニングブラシによるクリーニングは、バイアスクリーニングと呼ばれる方式で感光体ドラム等に対して行われる。この方式によれば、帯電したトナーに対し、その帯電と逆の極性の電圧をクリーニングブラシに印加することにより、当該トナーをクリーニングブラシに静電的に吸着して除去する。従って、トナーの除去率の向上の観点からは、帯電量が小さいトナーをも十分に除去するためには、クリーニングブラシに対する印加電圧を大きくするのが望ましい。
【０００３】
しかしながら、クリーニングブラシに高い電圧を印加した場合、残トナーや感光体ドラムへの電荷注入により、これらの帯電の極性反転が生じる場合がある。特に帯電量の低い残トナーにおいて極性反転が発生し、感光体ドラム等に再付着すると、クリーニングブラシにトナーを吸着させることが困難になり、クリーニング不良が発生するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９６５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、被クリーニング部材やその表面に付着した付着物に対する過度な電荷注入を抑制し、クリーニング性能の向上を図ることが可能なクリーニングブラシ及びそれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明者等は、前記従来の問題点を解決すべく検討した結果、下記の構成を採用することにより、前記課題を解決できることを見出して、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
すなわち、本発明に係るクリーニングブラシは、前記課題を解決するために、基材と、前記基材の上で起毛されたブラシ毛とを備え、被クリーニング部材の表面に付着した付着物と逆極性の電圧を前記ブラシ毛に印加することにより、当該ブラシ毛で前記付着物を静電的に除去するクリーニングブラシであって、前記基材は、少なくとも縦糸と横糸で織ってなる基布と、前記ブラシ毛が起毛する面とは反対側の面に設けられた導電性バックコート層とからなり、前記ブラシ毛は、前記基布の織目に織り込まれた、複数のブラシ繊維より構成されるパイル糸からなり、前記ブラシ繊維は、当該ブラシ繊維の最外層として設けられた、厚さが１μｍ〜５μｍの範囲内で略均一の絶縁層と、前記絶縁層の内側に接するように設けられた導電部とを有することを特徴とする。
【０００８】
前記の構成によれば、ブラシ繊維には最外層としての絶縁層が設けられているので、導電層が付着物と直接接触するのを防止している。これにより、付着物に対する電荷注入が抑制され、クリーニングブラシに印加された電圧と同極性に帯電するのを防いでいる。その結果、付着物の被クリーニング部材への再付着を低減し、クリーニング性能の向上を図っている。
【０００９】
ここで、前記絶縁層は、その厚さが５μｍ以下の範囲内で略均一となるように導電部上に設けられている。厚さを５μｍ以下にすることにより、当該絶縁層の厚さ方向における静電容量を大きくすることができる。これにより、ブラシ繊維の先端に強い電界を発生させることが可能になり、付着物の静電的な除去効率を向上させることができる。
【００１０】
また、絶縁層の厚さを前記数値範囲内で略均一にすることで、ブラシ繊維の表面において付着物の均一な除去を可能にし、クリーニング性能のブラシ繊維表面における不均一化を防止することができる。
【００１１】
前記の構成においては、前記導電部の比抵抗値が１０２Ω・ｃｍ〜１０１２Ω・ｃｍの範囲内であることが好ましい。ブラシ毛を構成するパイル糸は、少なくとも縦糸と横糸で織ってなる基布の織目に織り込まれている。一方、基布の裏面側（すなわち、前記ブラシ毛が起毛する面とは反対側の面）には前記導電性バックコート層が設けられており、当該導電性バックコート層はパイル糸とも接触している。そのため、導電性バックコート層に過大な電圧が印加されると、ブラシ繊維の絶縁層において絶縁破壊が生じる場合がある。その結果、導電性バックコート層と前記導電部との導通により、当該導電部にも過大な電流が流れ、クリーニング性能が低下する場合がある。しかしながら、前記の通り、導電部の比抵抗値を１０２Ω・ｃｍ以上にすることにより、導電性バックコート層との接触部分での絶縁層に対し、絶縁破壊や電荷注入が生じるのを防止することができる。その結果、過大な電流がブラシ繊維に流れるのを抑制し、クリーニング性能の低下を防止することができる。その一方、導電部の比抵抗値を１０１２Ω・ｃｍ以下にすることにより、静電吸着するのに十分な電界をブラシ繊維先端に付与することができる。
【００１２】
また、前記の構成に於いて、前記導電部が導電層からなり、さらに、前記導電層の内側には絶縁部が設けられていることが好ましい。導電部がブラシ繊維の芯部である場合、最外層の絶縁層を厚さ５μｍ以下の範囲内の薄層にすることにより、相対的に導電部の断面積が大きくなる結果、電気抵抗値を低下させ絶縁層の絶縁破壊の誘因になる場合がある。しかしながら、前記構成のように、導電部を薄層からなる導電層とし、さらにその内側に絶縁部を設けることにより、導電部の断面積が相対的に大きくなるのを防止することができる。その結果、電気抵抗値の過度な低下を抑制し、絶縁層の絶縁破壊の発生を防止することができる。
【００１３】
本発明に係る画像表示装置は、前記の課題を解決する為に、前記に記載のクリーニングブラシを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、前記に説明した構成により、以下に述べるような効果を奏する。
【００１５】
すなわち、本発明によれば、ブラシ繊維として、導電部上に最外層としての絶縁層を設けることにより、導電層が付着物と直接接触するのを防止し、付着物に対する電荷注入を抑制して、クリーニングブラシに印加された電圧と同極性に帯電するのを防いでいる。その結果、付着物の被クリーニング部材への再付着を低減し、クリーニング性能の向上を図ることができる。さらに、前記絶縁層を、その厚さが５μｍ以下の範囲内で略均一にすることで、絶縁層の厚さ方向における静電容量を大きくすることができ、その結果、ブラシ繊維の先端に強い電界を発生させることが可能になり、付着物の静電的な除去効率を向上させることができる。すなわち、本発明によれば、付着物の静電的な除去性能に優れたクリーニングブラシ及びそれを備えた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係るクリーニングブラシを説明するための断面模式図である。
【図２】前記クリーニングブラシにおけるブラシ繊維の断面構造であって、同図（ａ）は導電部に絶縁層が設けられた態様を表し、同図（ｂ）は絶縁部に導電層及び絶縁層が順次設けられた態様を表す。
【図３】前記クリーニングブラシを備えた画像形成装置用ブラシであって、同図（ａ）はロール型ブラシを表し、同図（ｂ）は平板型ブラシを表す。
【図４】前記クリーニングを備えた電子写真装置における画像形成部の構造を模式的に示す正面図である。
【図５】各実施例及び比較例に係るクリーニングブラシにおける印加電圧と電気抵抗値の関係を表すグラフである。
【図６】各実施例及び比較例に係るクリーニングブラシにおける感光体との電位差ΔＶと、色差値ΔＥの関係を表すグラフである
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（クリーニングブラシ）
本実施の形態に係るクリーニングブラシについて、図１〜図４を参照しながら、以下に説明する。図１は、本実施の形態に係るクリーニングブラシを表す断面模式図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態に係るクリーニングブラシ１０は、基材１３と、前記基材１３の表面に起毛して設けられた複数のブラシ毛１４とを少なくとも備える。前記クリーニングブラシ１０は、被クリーニング部材の表面に付着した付着物と逆極性の電圧を前記ブラシ毛１４に印加することにより、当該ブラシ毛１４で前記被クリーニング部材表面の前記付着物を静電的に吸着し除去するものである。
【００１９】
前記基材１３は、基布１１と導電性バックコート層１２とから構成される。基布１１は縦糸１５と横糸１６により織り上げて得られる織布より形成されている。前記縦糸１５および横糸１６の構成材料としては特に限定されず、耐久性および柔軟性が高く、耐摩耗性に優れ、動摩擦係数が低い繊維からなるフィラメント糸（長繊維糸）や、紡績糸（短繊維糸）等の糸が使用されることが好ましい。このような繊維としては、例えば、ナイロン（登録商標）繊維、アラミド繊維等のポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリアリレート繊維等のポリエステル繊維、ポリアクリロニトリル繊維等のアクリル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等のポリオレフィン繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維等のフッ素繊維等といった合成繊維が挙げられる。また、レーヨン繊維、キュプラ繊維等といった再生繊維、アセテート繊維、トリアセテート繊維等の酢酸セルロース繊維等といった半合成繊維等も含む。更に、麻、綿、羊毛等の天然繊維も挙げられる。更に、縦糸１５および横糸１６は、前記に例示した合成繊維、再生繊維、半合成繊維又は天然繊維のうち、それぞれ１種のみを単独で、又は少なくとも２種以上を混繊して用いてもよい。これらの材料のうち、強度等の観点からは、ナイロン（登録商標）樹脂が好ましい。
【００２０】
前記縦糸１５および横糸１６は、紡績糸でもよいが、通常はフィラメント糸を用いるのが好ましい。また、前記縦糸１５および横糸１６は、複数のフィラメント糸の束で構成されたマルチフィラメント糸であることが好ましい。
【００２１】
前記縦糸１５および横糸１６のそれぞれの単糸繊度は、０．５ｄｔｅｘ〜１００ｄｔｅｘの範囲内が好ましく、５ｄｔｅｘ〜４０ｄｔｅｘの範囲内がより好ましい。前記繊度を０．５ｄｔｅｘ以上にすることにより、基布１１の強度が低下するのを防止し、ブラシ毛１４の付け根部分の締め付けを可能にする。その一方、前記繊度を４０ｄｔｅｘ以下にすることにより、基布１１の密度を向上させると共に、柔軟性が低下するのを防止することができる。その結果、例えば曲面状の表面等を清掃する場合にも、その形状に追従させて、効率よくクリーニングを行うことが可能になる。尚、前記単糸繊度（ｄｔｅｘ（デシテックス））とは、マルチフィラメントを構成する個々の単糸の繊度を意味する。より具体的には、１万ｍ当たりの単糸個々の値の重量（ｇ）で表される。また、単糸繊度を測定する方法としては、例えば、デニールコンピューターを用いて算出することができる。
【００２２】
前記ブラシ毛１４は、基布１１の各織り目から上方へ突出した部分で、パイル糸１７を構成する各ブラシ繊維同士の間隔が広がって起毛されたものである。パイル糸１７は、いわゆるＷ織りで基布１１に織り込まれている。即ち、図１に示すように、パイル糸１７は、まず１本の横糸１６の下をくぐった後、隣りの横糸１６の上を乗り越え、さらに隣りの横糸１６の下をくぐるように基布１１に織り込まれている。つまり、パイル糸１７は基布１１の３本の横糸１６に渡って、Ｗ字状をなすように織り込まれている。尚、パイル織りの方法としては、前記のＷ織りに限定されず、Ｕ織り等であってもよい。
【００２３】
ブラシ毛１４の種類としては特に限定されず、例えば、直毛糸、斜毛糸、ループ糸又は捲縮糸等が挙げられる。尚、捲縮糸を用いた場合には、直毛糸からなるブラシ毛を用いた場合と比べて、単位面積あたりのブラシ毛の本数を増やすことなく、トナーやシリカ、カオリン等の微粒子の捕集性能を向上させることができる。斜毛にする場合には、直毛糸に対して蒸気を加えながら、ブラシロールをパイプ状の容器内部に収納して回転させ、倒毛させることにより得られる。
【００２４】
ブラシ毛１４の長さや太さ（直径）等は、用途により適宜設定することができる。ブラシ毛１４の長さは、通常は２ｍｍ〜６ｍｍの範囲内が好ましく、３ｍｍ〜５ｍｍの範囲内がより好ましい。また、ブラシ毛１４の直径は、通常は１０μｍ〜４０μｍの範囲内が好ましく、１２μｍ〜３０μｍの範囲内がより好ましい。
【００２５】
パイル糸１７は、複数のブラシ繊維により構成される。パイル糸１７は、糸の形状の観点からは、複数のフィラメント糸（長繊維糸）の束で構成されたマルチフィラメント糸からなるものが好ましいが、スパン糸（単繊維糸）を用いることも可能である。
【００２６】
前記ブラシ繊維は、例えば、図２（ａ）及び２（ｂ）に示すような積層構造を有している。図２（ａ）に示すブラシ繊維１８の場合、導電部１９上に絶縁層２０が設けられている。また、ブラシ繊維１８の両端部においては、導電部１９が絶縁層２０により被覆されておらず、露出した構造であってもよい。
【００２７】
前記ブラシ繊維１８の長さや太さ（直径）等は、用途により適宜設定され得る。例えば、ブラシ繊維１８の長さは、通常は２ｍｍ〜６ｍｍの範囲内が好ましく、３ｍｍ〜５ｍｍの範囲内がより好ましい。また、ブラシ繊維１８の直径は、１０μｍ〜４０μｍの範囲内が好ましく、１２μｍ〜３０μｍの範囲内がより好ましい。ブラシ繊維１８の直径を１０μｍ以上にすることにより、ブラシ繊維１８の繊維強度が低下するのを防止し、ブラシ剛性の維持が図れる。また、耐久性の低下を防止すると共に、毛倒れや毛屑の発生等も低減することができる。更に、トナーやシリカ、カオリン等の微粒子の付着物の捕集性能が低下するのを防止することができる。その一方、ブラシ繊維１８の直径を４０μｍ以下にすることにより、ブラシ毛１４間の隙間を確保し、残トナーの吐き出し性能が低下するのを防止することができる。更に、前記微粒子の付着物を効率よく掻き取ってクリーニングする掻き取り性の低下も防止できる。
【００２８】
前記導電部１９は、導電性を有するものであれば、その材料については特に限定されない。具体的には、例えば合成樹脂に導電性材料を含有したものが挙げられる。前記合成樹脂としては特に限定されず、具体的には、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート等のポリエステル樹脂、ナイロン（登録商標）、アラミド樹脂等のポリアミド樹脂、ポリアクリロニトリル等のアクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂等が挙げられる。
【００２９】
前記導電性材料としては特に限定されず、具体的には、例えばニッケル等の金属、酸化亜鉛、酸化錫等の金属化合物、炭素等の微粒子等が挙げられる。また、前記導電材料の形状としては、粒子状のものが好ましい。この場合、粒子の形状は特に限定されず、例えば、略球形状や直方体状のものなどが挙げられる。略球形状とは、真球の他に楕円形状のものなど、変形した球状のものも含む意味である。ここで、「導電性」とは、比抵抗値が後述の数値範囲内にあるものを意味する。
【００３０】
また、前記導電材料が粒子状のものである場合、当該導電材料の最大平均粒径は特に限定されず適宜設定することができる。通常は１０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内であり、好ましくは、２０ｎｍ〜５０ｎｍ、より好ましくは２５ｎｍ〜４０ｎｍの範囲内である。尚、前記最大平均粒径は公知の測定方法で測定することができる。具体的には遠心沈降光透過法、Ｘ線透過法、レーザー回折・散乱法、動的光散乱法により測定することができる。本実施の形態においては、レーザー回折・散乱法により測定した値である。
【００３１】
導電部１９の直径Ｒ１としては、８μｍ〜３８μｍの範囲内が好ましく、１２μｍ〜２５μｍの範囲内がより好ましい。導電部１９の直径Ｒ１を３８μｍ以下にすることにより、導電部１９の断面積が大きくなり過ぎて電気抵抗値を低下させ、絶縁層２０の絶縁破壊が生じるのを防止することができる。その一方、導電部１９の直径Ｒ１を８μｍ以上にすることにより、ブラシ繊維１８自体の繊維強度が低下するのを防止し、ブラシ剛性の維持が図れる。また、耐久性の低下を防止すると共に、毛倒れや毛屑の発生等も低減することができる。更に、トナーやシリカ、カオリン等の微粒子の付着物の捕集性能が低下するのを防止することができる。
【００３２】
尚、絶縁破壊とは、絶縁層２０の耐電圧（絶縁耐力）を超える高い電圧が加えられた結果、被クリーニング部材やその表面の付着物に過度の電流が流れることを意味し、より詳細には、絶縁層２０が高電圧に耐えられずに破壊された場合の不可逆的な絶縁破壊を指す。従って、前記絶縁破壊には、被クリーニング部材等に対する電荷注入は含まない。但し、本実施の形態に係るクリーニングブラシ１０は、前記のように絶縁層２０が破壊された不可逆的に絶縁破壊の防止に有効なだけでなく、前記電荷注入に対しても、その発生を防止することができる。
【００３３】
前記導電部１９の比抵抗値は１０２Ω・ｃｍ〜１０１２Ω・ｃｍの範囲内が好ましく、１０８Ω・ｃｍ〜１０１２Ω・ｃｍの範囲内がより好ましい。導電部１９の比抵抗値を１０２Ω・ｃｍ以上にすることにより、導電性バックコート層との接触部分での絶縁層２０に対し、絶縁破壊や電荷注入が生じるのを防止することができる。その結果、過大な電流がブラシ繊維１８に流れるのを抑制し、クリーニング性能の低下を防止することができる。その一方、前記比抵抗値を１０１２Ω・ｃｍ以下にすることにより、静電吸着するのに十分な電界をブラシ繊維先端に付与することができる。尚、前記比抵抗値の測定方法は、後述の通りである。
【００３４】
前記絶縁層２０を構成する材料としては特に限定されず、例えば、ナイロン（登録商標）、アラミド等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリアリレート等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル等のアクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂等の高分子樹脂が挙げられる。
【００３５】
絶縁層２０の厚さｄ１は１μｍ〜５μｍの範囲内で略均一であり、好ましくは１μｍ〜３μｍ、より好ましくは２μｍ〜３μｍの範囲内である。絶縁層２０の厚さを５μｍ以下にすることにより、当該絶縁層２０の厚さ方向における静電容量を大きくすることができ、ブラシ繊維の先端に強い電界を発生させることが可能になる。その結果、付着物の静電的な除去効率の向上が可能になる。その一方、厚さｄ１を１μｍ以上にすることにより、絶縁層２０における絶縁破壊の発生を防止することができる。これにより、当該絶縁層２０の絶縁破壊の発生を防止し、大電流が被クリーニング部材に流れ込むのを防ぐことができる。特に、パイル糸１７が織り込まれている基布１１の裏面においては、当該基布１１に含浸するようにして導電性バックコート層１２が設けられている。そのため、パイル糸１７は導電性バックコート層１２に浸漬した状態となっており、パイル糸１７を構成するブラシ繊維１８の絶縁層２０の厚さｄ１が薄すぎる場合には、当該絶縁層２０に対して電荷注入が生じる場合がある。しかしながら、絶縁層２０の厚さｄ１を１μｍ以上にすることにより、導電性バックコート層１２からの電荷注入を防止することができ、クリーニング性能の一層の向上が図れる。また、絶縁層２０の厚さｄ１を前記数値範囲内で全周にわたって略均一にすることにより、ブラシ繊維１８の外周面における付着物の除去性能を均一にすることができる。
【００３６】
前記ブラシ繊維１８の製造方法としては特に限定されず、従来公知の方法を採用することができる。具体的には、例えば導電部１９及び絶縁層２０に対応する形状をなすノズルを用いた溶融紡糸法により得ることができる。
【００３７】
本実施の形態に係るブラシ繊維は、図２（ｂ）に示すような断面構造を有するものであってもよい。同図に示すブラシ繊維２１は芯部としての絶縁部２２に、導電部としての導電層２３、及び絶縁層２０が順次設けられたものである。導電部がブラシ繊維の芯部である場合、最外層の絶縁層を厚さ５μｍ以下の範囲内の薄層にすることにより、相対的に導電部の断面積が大きくなる結果、電気抵抗値を低下させ絶縁層２０の絶縁破壊の誘因となる場合がある。しかしながら、図２（ｂ）に示すブラシ繊維２１の断面構造であると、導電部を薄層からなる導電層２３とし、さらにその内側に絶縁部２２を設けることにより、導電部の断面積を相対的に小さくすることができる。その結果、電気抵抗値の過度な低下を抑制し、絶縁層２０における絶縁破壊の発生を防止することができる。尚、ブラシ繊維２１の両端部においては、絶縁部２２及び導電層２３が露出した構造であってもよい。
【００３８】
ブラシ繊維２１の長さや太さ（直径）は、前記ブラシ繊維１８の場合に準じる。
【００３９】
ブラシ繊維２１における絶縁部２２を構成する材料としては特に限定されず、例えば、前記高分子樹脂からなる高分子繊維等が挙げられる。
【００４０】
前記絶縁部２２の直径Ｒ２としては、絶縁層２０および導電層２３の厚さを適宜設定することにより、ブラシ繊維２１の直径に応じて定まる。絶縁層２０および導電層２３の厚さについては、後述する。
【００４１】
前記導電層２３を構成する材料としては特に限定されず、前記導電部１９の場合に於いて準じる。
【００４２】
導電層２３の厚さｄ２は１μｍ〜１０μｍの範囲内が好ましく、２μｍ〜５μｍの範囲内がより好ましい。導電層２３の厚さｄ２を４μｍ以上にすることにより、ブラシ繊維２１を適度に帯電させ、帯電量の小さい付着物に対しても十分な静電吸着を可能にし、クリーニング性能の向上を図ることができる。その一方、導電層２３の厚さｄ２を２０μｍ以下にすることにより、電気抵抗値が小さくなり過ぎて絶縁層２０の絶縁破壊の発生を防止し、大電流が被クリーニング部材に流れ込むのを防ぐことができる。
【００４３】
導電層２３の比抵抗値は、前記導電部１９で述べたのと同様、１０２Ω・ｃｍ〜１０１２Ω・ｃｍの範囲内が好ましく、１０８Ω・ｃｍ〜１０１２Ω・ｃｍの範囲内がより好ましい。導電層２３の比抵抗値を１０２Ω・ｃｍ以上にすることにより、導電性バックコート層との接触部分で絶縁層の絶縁破壊が生じ、導電性バックコート層と導電部が導通した場合にも、過大な電流がブラシ繊維を介して被クリーニング部材やその表面に付着した付着物に流れて電荷注入するのを低減する。その結果、付着物等の帯電の極性反転を防止し、クリーニング性能の低下を防止することができる。その一方、前記比抵抗値を１０１２Ω・ｃｍ以下にすることにより、静電吸着するのに十分な電界をブラシ繊維先端に付与することができる。尚、前記比抵抗値の測定方法は、後述の通りである。
【００４４】
尚、前記絶縁部２２と導電層２３の間には、当該絶縁部２２側から、さらに他の絶縁層及び他の導電層が順次積層された構造であってもよい。当該他の絶縁層の構成材料及び厚さは、前記絶縁層２０の場合に準じる。また、当該他の導電層の構成材料及び厚さについても前記導電層２３の場合に準じる。他の導電層をさらに設けることにより、ブラシ繊維に注入する電流及び電気抵抗値を一層容易に制御することができる。
【００４５】
前記ブラシ繊維２１の製造方法としては特に限定されず、従来公知の方法を採用することができる。具体的には、例えば絶縁部２２、導電層２３及び絶縁層２０に対応する形状をなすノズルを用いた溶融紡糸法により得ることができる。
【００４６】
前記導電性バックコート層１２は、基布１１の裏面側、すなわちブラシ毛１４が起毛している面とは反対側に、基布１１を構成する縦糸１５、横糸１６およびパイル糸１７同士の間に含浸するようにして設けられている。これにより、縦糸１５、横糸１６およびパイル糸１７の根元を強固に保持すると共に、これらの糸のほつれを防止している。導電性バックコート層１２の構成材料としては特に限定されず、例えば、カーボン塗料等の導電性を有するバッキング剤が挙げられる。また、導電性フィラーを含有したバッキング剤であってもよい。前記導電性フィラーとしては特に限定されず、例えば、導電性セラミック系フィラー、炭素系導電性フィラー等が挙げられる。また、前記導電性セラミック系フィラーにおけるセラミックとしては、酸化物系セラミック、ケイ化物系セラミックおよび炭化物系セラミック等が挙げられる。更に、酸化物系セラミックとしては、酸化スズ、酸化チタン、インジウム等の原子価の異なる元素をドープした酸化スズ、チタン酸カリウムウィスカー等の電気絶縁性酸化物の表面に酸化スズをコートしてなる導電性チタン酸カリウムウィスカーなどが挙げられる。ケイ化物系セラミックとしては、ケイ化モリブデン等が挙げられ、また、炭化物系セラミックとしては、炭化タングステン等が挙げられる。炭素系導電性フィラーとしては、カーボンブラック、炭素短繊維、グラファイト粒子等が挙げられる。
【００４７】
また、前記導電性バックコート層１２上には、更にバックコート層（図示しない）を設けてもよい。前記バックコート層としては特に限定されず、例えば、種々の接着剤組成物からなるものが挙げられる。具体的には、例えば、アクリル樹脂、ウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等の樹脂組成物が挙げられる。また、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム）系、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）系、ＭＢＲ（メチルメタクリレート−ブタジエンゴム）系、天然ゴム等のゴム系溶剤型接着剤組成物が挙げられる。また、バックコート層には前記導電性フィラーが適宜含有されていてもよい。
【００４８】
クリーニングブラシ１０の電気抵抗値は、１ＭΩ〜１００ＭΩの範囲内が好ましく、２ＭΩ〜５０ＭΩの範囲内がより好ましい。電気抵抗値を１００ＭΩ以下にすることにより、トナーを静電吸着するのに十分な電界を付与することができる。その一方、電気抵抗値を  １ＭΩ以上にすることにより、残トナーや感光体ドラムへの電荷注入を小さくすることができる。尚、前記電気抵抗値の測定方法は、後述の通りである。
【００４９】
本実施の形態に係るクリーニングブラシ１０の使用態様としては、例えば、図３（ａ）に示すようなロール型ブラシ３０が挙げられる。当該ロール型ブラシ３０は、少なくとも基部である円柱状のシャフト３１と、シャフト３１に接着剤等を介して固定されたシート状のクリーニングブラシ１０とを備える。クリーニングブラシ１０は、長尺のシート状に切断された後、ブラシ毛１４側を外側に向けてシャフト３１にらせん状に巻きつけられている。ロール型ブラシ３０は、クリーニングブラシ１０に織り込まれたブラシ毛１４によって像担持体に付着したトナーを除去することができる。
【００５０】
前記シャフト３１は特に限定されず、金属管や樹脂等からなるものなど、従来公知のものを用いることができる。また、前記シャフト３１の径は特に限定されず、従来のクリーニングブラシに用いられてきた技術を好適に適用することができる。例えば、小型化する場合には、シャフト３１の径を２ｍｍ〜６ｍｍ程度に設定すればよい。
【００５１】
また、本実施の形態に係るクリーニングブラシ１０は、図３（ｂ）に示すような平板型ブラシにも好適に適用することができる。同図（ｂ）に示すように、平板型ブラシ３２は、少なくとも基部である平板３３と、この平板３３に固定されたクリーニングブラシ１０とを備えている。平板３３としては特に限定されず、樹脂板や金属板等からなるものを用いることができる。尚、平板型ブラシ３２は、基部としてシャフト３１の代わりに平板３３を用いている以外、ロール型ブラシ３０と同一の構成である。
【００５２】
ロール型ブラシ３０および平板型ブラシ３２の感光体ドラム等に対する食い込み量は、０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内が好ましく、０．５ｍｍ〜１ｍｍの範囲内がより好ましい。当該範囲内にすることにより、感光体ドラムとブラシロールの相対運動によって発生するブラシにかかる負荷を適切にし、感光体が適度な力で擦過されるようにすることで、トナー等の捕集性能や掻き取り性の向上が図れる。尚、食い込み量とは、ブラシ毛を感光体ドラム等に当接したとき、ブラシ毛が感光体表面で曲がらずに、直線的に内部に進入したと仮定したときの内部への食い込み長さを意味する。
【００５３】
（画像形成装置）
本実施の形態に係るクリーニングブラシは、各種の用途に好適に用いることができる。例えば、本実施の形態に係るクリーニングブラシは電荷制御性に優れているため、電子写真方式の画像形成装置用のクリーニングブラシとして用いることができる。また、本実施の形態に係るクリーニングブラシは、帯電ブラシや除電ブラシ、転写ブラシ等の導電装置にも適用可能である。
【００５４】
例えば、本実施の形態で説明したクリーニングブラシ１０を電子写真装置に適用した場合は、次の様に用いることができる。図４は、本実施の形態のクリーニングブラシを備えた電子写真装置における画像形成部の構造を模式的に示す正面図である。尚、電子写真装置は、電子写真装置が備えるスキャナにて読み込まれたデータや、電子写真装置に接続された外部機器（例えば、パーソナルコンピュータ等の画像処理装置）からのデータを画像として出力するものである。
【００５５】
図４に示すように、画像形成部４０は、感光体ドラム４１と、帯電装置４２と、露光装置４３と、現像装置５３と、転写ロール４４と、搬送ベルト４５と、帯電制御装置４７と、帯電制御装置５０とを少なくとも備えている。感光体ドラム４１の周囲には、回転方向に沿って、帯電装置４２、露光装置４３、現像装置５３、転写ロール４４および搬送ベルト４５、帯電制御装置４７、並びに帯電制御装置５０がこの順序で配置された構成となっている。
【００５６】
感光体ドラム４１は、画像形成装置における静電潜像担持体および感光体となるものであり、円柱形状を有している。
【００５７】
帯電装置４２は、感光体ドラム４１と物理的に接触して、感光体ドラム４１の表面を一様に所定の電位まで帯電させるためのものである。帯電装置４２は、帯電制御用ブラシからなり、感光体ドラム４１と互いの回転軸を平行にして隣接対向して設置されている。
【００５８】
露光装置４３は、帯電装置４２によって帯電された感光体ドラム４１の表面を、例えばパーソナルコンピュータ等の画像処理装置からのデータに基づき、レーザー光等により露光して、感光体ドラム４１の表面に静電潜像を形成させるためのものである。露光装置４３として、例えば半導体レーザーや発光ダイオードを用いることができる。
【００５９】
現像装置５３は、感光体ドラム４１の表面にトナーを供給し、感光体ドラム４１の表面に形成された静電潜像をトナー像として顕像化するつまり現像するためのものである。現像装置５３では、トナー供給ロール５４にて現像ロール５５にトナーが一定厚さに供給され、この現像ロール５５が感光体ドラム４１に当接することにより、感光体ドラム４１の表面にトナーが供給される。
【００６０】
搬送ベルト４５は、感光体ドラム４１の表面にトナー像が形成された後に、記録媒体４６を感光体ドラム４１に運搬する。
【００６１】
転写ロール４４は、感光体ドラム４１の表面のトナー像を、転写材である記録媒体４６に転写するためのものであり、板金の面方向と記録媒体４６の面方向とを平行にして、搬送ベルト４５を間に挟んで感光体ドラム４１と隣接対向するように設置されている。尚、記録媒体４６は、例えば用紙、ＯＨＰ等である。転写ロール４４は、例えば、ウレタンゴムロールからなっている。
【００６２】
帯電制御装置４７は、転写後の感光体ドラム４１の残存している正極性および負極性の残存トナーを例えば全てが負極性になるように帯電制御している。尚、帯電制御装置４７は省略することも可能である。
【００６３】
クリーニング装置５０は、ロール型ブラシ３０を備えており、感光体ドラム１の表面に残留したトナーや紙粉等の付着物を除去する。クリーニング装置５０は、ロール型ブラシ３０の他に、さらにロール型ブラシ３０に接触する導電ローラ５１と、この導電ローラ５１に摺察する清掃部材５２とを備えている。ロール型ブラシ３０は、回転自在のシャフト３１の周囲に螺旋状に巻回されており、前記感光体ドラム４１の回転軸方向とシャフト３１の回転軸方向とを互いに平行にして、感光体ドラム４１に対向するように隣接して設置されている。導電ローラ５１は、例えば正極性に帯電されており、クリーニングブラシ１０の先端にて吸着した負極性の残存トナーを吸着するものである。清掃部材５２は、導電ローラ５１に摺察することにより、導電ローラ５１に吸着された残存トナーを除去するものである。尚、このクリーニング装置５０は一例であり、例えば、導電ローラ５１及び清掃部材５２を省略することもできる。
【００６４】
前記構成の画像形成装置においては、次の様な画像形成の動作を行う。
すなわち、前記感光体ドラム４１の表面は、帯電装置４２によって均一に帯電される。表面が帯電された感光体ドラム４１は、露光装置４３によって、データに基づき露光され、感光体ドラム４１の表面に静電潜像が形成される。そして、現像装置５３の現像ロール５５により、感光体ドラム４１の表面にトナーが供給され、感光体ドラム４１の表面の静電潜像が、現像されて顕像化される。続いて、搬送ベルト４５によって記録媒体４６が感光体ドラム４１へ運搬され、転写ロール４４によって、感光体ドラム４１の表面のトナー像が、記録媒体４６に転写される。そして、転写後の感光体ドラム４１は、残留したトナーや紙粉等が、帯電制御装置４７により負極性又は正極性に帯電制御された後、ロール型ブラシ３０におけるクリーニングブラシ１０によって除去される。このようなサイクルで画像形成は行われる。
【００６５】
本実施の形態に係るクリーニングブラシ１０に於いては、最外層としての絶縁層２０が、厚さ１μｍ〜５μｍの範囲内で均一に設けられているので、絶縁層２０における静電容量を大きくすることができ、トナー等の除去効率を向上させている。また、導電部１９（ブラシ繊維２１を用いる場合は導電層２３）がトナーと直接接触するのを防止し、トナーに対する電荷注入を抑制して、クリーニングブラシ１０に印加された電圧と同極性に帯電するのを防いでいる。その結果、トナー等の付着物が感光体ドラム４１に再付着するのを低減し、クリーニング性能の向上を図っている。さらに、印加電圧を大きくしても絶縁層２０において絶縁破壊が生じるのを防止するので、トナーへの電荷注入を防止することができる。
【００６６】
尚、本実施の形態に係るクリーニングブラシ１０は、電子写真機以外の用途にも適用可能である。具体的には、例えば、掃除機、半導体の清掃工程等のクリーニング用途においても、クリーニング対象の除去性能に優れたクリーニングブラシを提供することができる。
【実施例】
【００６７】
（実施例１）
本実施例に於いては、縦糸および横糸を織り上げた織布よりなる基布と、その基布の横糸にパイル糸をＷ字状に絡ませるようにパイル織りに織り込んだクリーニングブラシを用いた。
【００６８】
パイル糸としては複数のブラシ繊維により構成され、マルチフィラメント糸からなるものを用いた。また、ブラシ繊維としては、断面形状が円形状であり、下記表１に示す通り、 ポリアミド樹脂からなる導電部と、当該導電部上に設けられたポリアミド樹脂からなる絶縁層とを備えた芯鞘構造のものを用いた。導電部の直径は１４μｍ、絶縁層の厚さは２μｍとした。
【００６９】
更に、ブラシ繊維の直径は１８μｍ、繊度は３．５ｄｔｅｘ、ブラシ密度は１７０ｋＦ／ｉｎｃｈ２、ブラシ毛の長さ（パイル長、付け根部分から先端までの距離）は５ｍｍとした。導電性バックコート層（厚さ０．５ｍｍ）としてはＳＢＲラテックス・カーボンブラックからなるものが用いた。また、縦糸および横糸としては、ポリエステル繊維からなるものを用いた。
【００７０】
このようなクリーニングブラシをブラシ毛が外側に向く様にして、基部である円柱状のシャフトに接着剤を介して固定させ、本実施例に係るロール型ブラシを作製した。
【００７１】
（実施例２）
本実施例に於いては、ブラシ繊維として絶縁層の厚さを１μｍに変更したこと以外は、前記実施例１と同様のクリーニングブラシを用いた。
【００７２】
（実施例３）
本実施例に於いては、ブラシ繊維として絶縁層の厚さを５μｍに変更したこと以外は、前記実施例１と同様のクリーニングブラシを用いた。
【００７３】
（実施例４）
本実施例に於いては、ブラシ繊維として、芯部としての絶縁部上に導電層及び絶縁層が順次積層されたものに変更したこと以外は、前記実施例１と同様のクリーニングブラシを用いた。絶縁部の直径は２μｍ、導電層の厚さは２μｍとした。
【００７４】
（比較例１）
本比較例に於いては、ブラシ繊維として絶縁層が設けられていないものに変更したこと以外は、前記実施例１と同様のクリーニングブラシを用いた。
【００７５】
（比較例２）
本実施例に於いては、ブラシ繊維として絶縁層の厚さを０．５μｍに変更したこと以外は、前記実施例１と同様のクリーニングブラシを用いた。
【００７６】
（比較例３）
本比較例に於いては、ブラシ繊維として絶縁層の厚さを１０μｍに変更したこと以外は、前記実施例１と同様のクリーニングブラシを用いた。
【００７７】
【表１】
2014102454.tif 000003
【００７８】
（クリーニングブラシの電気抵抗値の測定）
各実施例および比較例のクリーニングブラシからサンプル（ブラシ全体の長さ２２０ｍｍ）を切り出した。次いで、電極面と対向するようにクリーニングブラシと電極を対向配置し、かつ、クリーニングブラシと電極を電気的に接続した。このとき、クリーニングブラシのブラシ毛と電極面は、食い込み量が１ｍｍとなる様にした。
【００７９】
続いて、クリーニングブラシを回転数６０ｒｐｍで回転させた状態で、１０Ｖの電圧（Ｖ）を印加した。電圧を印加後、１０〜１１秒間の平均電流値（Ｉ）を測定した。
【００８０】
さらに、式Ｒ＝Ｖ／Ｉ
に当てはめることで、各クリーニングブラシの電気抵抗値（Ｒ）を算出した。尚、電気抵抗値の測定時の温度は２５℃、相対湿度６０％であった。結果を前記表１に示す。
【００８１】
（導電部又は導電層の比抵抗値の測定）
各実施例および比較例のクリーニングブラシにおいて使用したブラシ繊維における導電部（又は導電層）の比抵抗値は、次の通りにして測定した。
すなわち、各クリーニングブラシから長さ３０ｍｍのブラシ繊維を切り出し、両端において導電部又は導電層が露出したサンプルを作製した。次いで、各サンプルの両端における導電部又は導電層を電気的に接続し電圧を印加できる様にした。また、各サンプルの両端に於いては、ペースト状の接着剤を用いて配線が導電部又は導電層に固定される様にした。
【００８２】
続いて、１００Ｖの電圧（Ｖ）を印加し、そのときの電流値（Ｉ）を測定した。さらに、式Ｒ＝Ｖ／Ｉ
に当てはめることで、各サンプルにおける電気抵抗値Ｒを算出した。さらに、下記式により導電部又は導電層の比抵抗値を算出した。尚、電気抵抗値の測定時の温度は２５℃、相対湿度６０％であった。結果を前記表１に示す。
ρ＝Ｒ・Ｓ／Ｌ
ρ：導電部又は導電層の比抵抗値（Ω・ｃｍ）
Ｒ：電気抵抗値（Ω）
Ｓ：導電部又は導電層の断面積（ｃｍ２）
Ｌ：ブラシ繊維の長さ（ｃｍ）
【００８３】
（絶縁破壊の確認試験）
各実施例および比較例のクリーニングブラシからサンプル（ブラシ全体の長さ２２０ｍｍ）を切り出し、それぞれのサンプルを一対の電極間に載置した。このとき、一方の電極はブラシ毛に接触させ、他方の電極は基材の裏面（すなわち、導電性バックコート層）の全面に接触させた。また、両電極は、電極面が相互に平行となる様に対向配置した。
【００８４】
更に、電極間の距離は５ｍｍとし、ブラシ毛に接触する電極の食い込みニップ量は１０ｍｍとなる様にした。その状態で、一対の電極間に５００Ｖ又は１０００Ｖの一定電圧（Ｖ）を印加して、それぞれの電流値（Ｉ）を測定した。さらに、式Ｒ＝Ｖ／Ｉ
に当てはめることで、各電圧における電気抵抗値を算出し、その変化を確認した。尚、電気抵抗値の測定時の温度は２５℃、相対湿度６０％であった。結果を下記表２および図５に示す。
【００８５】
【表２】
2014102454.tif 000004
【００８６】
（クリーニング性能）
各実施例及び比較例のロール型ブラシについて、それぞれクリーニング性能の確認実験を行った。
【００８７】
すなわち、各ロール型ブラシを、感光体ドラムの回転軸方向とロール型ブラシのシャフトの回転軸方向とを互いに平行にして、感光体ドラムに対向するように隣接して設置した。さらに、導電ローラを正極性に帯電させることにより、ロール型ブラシの正極性からなるクリーニングブラシの先端にて吸着した負極性のトナーを吸着除去させた。
【００８８】
クリーニング性能は、トナーが付着している感光体ドラム表面の初期状態と、ロール型ブラシによりトナーを除去した後の感光体ドラム表面の状態の色差変動を測定することにより行った。ロール型ブラシは外径φ２５ｍｍ、パイル長５ｍｍ、クリーニング時のブラシの感光体ドラムへの食込み量は１ｍｍ、ブラシの周速１００ｍｍ／ｓｅｃ感光体ドラムの外径φ５０、感光体ドラムの周速５０ｍｍ／ｓｅｃ、ブラシの回転方向は感光体に対して連れ周り方向で行った。また、感光体ドラムへのトナーの供給は現像装置により行った。トナーの供給量は１ｍｇ／ｃｍ２とした。色差変動の測定に際しては、クリーニングブラシに、下記表３に示す通りの電圧を印加して、クリーニングブラシと感光体ドラムの電位差（ΔＶ（Ｖ））が１００Ｖ〜４００Ｖの範囲内となるようにして行った。また、色差値（ΔＥ）は次の通りにして算出した。すなわち、クリーニング前の感光体ドラム表面に透明な粘着テープでテーピングし、白色紙に貼り付けた。次いで、クリーニング後の感光体ドラム表面に未使用の透明な粘着テープをテーピングし、当該粘着テープについても白色紙に貼り付けた。その後、それぞれの白色度をＸ−Ｒｉｔｅ  Ｉｎｃ．（株）製のＭｏｄｅｌ  ＳＰ６２（商品名；積分球分光測色計）を用いて測定し、当該白色度の差から色差値（ΔＥ）を算出した。結果を表３及び図６に示す。
【００８９】
【表３】
2014102454.tif 000005
【００９０】
（結果）
表２及び図５から分かる通り、各実施例又は比較例のクリーニングブラシに対し５００Ｖ又は１０００Ｖの電圧を印加した。各実施例のクリーニングブラシにおいては絶縁層の厚さが何れも５μｍ以下と薄いにも関わらず、絶縁破壊が生じていないことが確認された。一方、比較例２に於いては、印加電圧が５００Ｖの場合に９．８５×１０６Ωであった電気抵抗値が、印加電圧１０００Ｖの場合に６．９０×１０４Ωまで低下していることが確認された。これにより、絶縁層の厚さ０．５μｍの場合には、印加電圧を１０００Ｖまで大きくすると絶縁層の絶縁破壊が生ずることが確認された。
【００９１】
また、表３及び図６から分かる通り、各実施例のクリーニングブラシに於いては、印加電圧を大きくしても色差値（ΔＥ）が増大するのを抑制することができ、クリーニング性能の向上が図れることが確認された。これは、印加電圧を大きくしてもクリーニングブラシからトナーへの電荷注入が抑制され、トナーがクリーニングブラシに印加された電圧と同極性に帯電するのを防止することが可能であることを示している。特に、実施例４の様に、ブラシ繊維として、絶縁部に導電層及び絶縁層を順次積層した多層構造の場合には、絶縁層の厚さを２μｍとして静電容量を大きくすると共に、その内側に厚さが２μｍの導電層を設けたことにより、印加電圧を大きくしても絶縁層において、絶縁破壊が生じるのを防止することができた。その結果、印加電圧が大きい場合にも良好なクリーニング性能を示すクリーニングブラシを得ることができた。
【００９２】
一方、比較例１に於いては、絶縁層が設けられておらず導電部が露出した繊維構造としたため、印加電圧７００Ｖ〜１０００Ｖの何れにおいても色差値ΔＥの値は大きく、クリーニング性能が各実施例のクリーニングブラシと比較して劣っていることが確認された。また、比較例３に於いても、絶縁層の厚さを１０μｍとしたことにより、当該絶縁層における静電容量を小さくしたため、いずれの印加電圧においても色差値ΔＥの値は大きく、クリーニング性能は良好なものではなかった。
【符号の説明】
【００９３】
１０  クリーニングブラシ
１１  基布
１２  導電性バックコート層
１３  基材
１４  ブラシ毛
１５  縦糸
１６  横糸
１７  パイル糸
１８  ブラシ繊維
１９  導電部
２０  絶縁層
２１  ブラシ繊維
２２  絶縁部
２３  導電層
３０  ロール型ブラシ
３１  シャフト
３２  平板型ブラシ
３３  平板
【図１】
2014102454.tif 000006
【図２】
2014102454.tif 000007
【図３】
2014102454.tif 000008
【図４】
2014102454.tif 000009
【図５】
2014102454.tif 000010
【図６】
2014102454.tif 000011