(57)【要約】【課題】コピー機等に用いられる、クリーニングブラシのみでフィルミング現象およびクリーニング不良による画質低下を解消し、なおかつ感光体に傷もつけず画質低下を起こさない低コスト、省スペースの小型画像形成装置に適した、クリーニングブラシを可能にする導電性繊維を提供する。【解決手段】鞘成分が粒径０．１５〜０．５５μｍのルチル型酸化チタンを１〜３０ｗｔ％含有したポリアミドで、芯成分が導電性粒子を含有したポリアミドからなり、抵抗値が１０４〜１０１６Ω／ｃｍであることを特徴とする芯鞘複合型導電性繊維。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鞘成分が粒径０．１５〜０．５５μｍのルチル型酸化チタンを１〜３０ｗｔ％含有したポリアミドで、芯成分が導電性粒子を含有したポリアミドからなり、電気抵抗値が１０４〜１０１６Ω／ｃｍであることを特徴とする芯鞘複合型導電性繊維。
【請求項２】
芯成分の導電性粒子の含有量が１０〜８０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１記載の芯鞘複合型導電性繊維。
【請求項３】
芯鞘の複合比率が、芯成分と鞘成分の面積比率で２０：１〜１：２０であることを特徴とする請求項１記載の芯鞘複合型導電性繊維。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置のクリーニングブラシ毛材に使用する芯鞘複合型導電性繊維に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機や、プリンターの画像形成は、感光体等に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像し、感光体上のトナー画像を紙、シート等の転写体に転写した後、熱、圧力、溶剤等を利用して定着し、永久画像を得るものであり、その際に感光体上に残留したトナーはクリーニング装置により感光体上から除去される。
【０００３】
これら各工程の中で、クリーニング工程は、ゴム状弾性体のブレードを感光体に当接させて残留トナーのクリーニングをしているものが多い。しかし、ブレードだけでは、感光体上に多量に残留したトナー、用紙の繊維、充填剤等を完全にクリーニングできない。その為、ブレードの上流側にクリーニングブラシを備え、まずクリーニングブラシで、トナーをかき乱したり、用紙の繊維や充填剤を除去した後に、ブレードで残留トナーを除去する。
【０００４】
このブレードを使用する方法は、感光体とクリーニングブレード等が直接接触するために、感光体表面に傷や磨耗等の損傷を起こす。また、損傷しない程度の圧力でクリーニングブレードと感光体を接触させると、フィルミング現象、クリーニング不良を引き起こし画質低下が生じる。
【０００５】
本欠陥を解消する為に、特許文献１では、球状シリコンゴム粒子を感光体かクリーニングブラシあるいはブレードに被覆することによりフィルミング現象、クリーニング不良による画質低下を改善する方法が提案されている。本方法であると、球状シリコンゴム粒子を感光体、クリーニングブラシ、クリーニングブレードに被覆するための装置や工程が必要であり、近年課題となっている小型化画像形成装置に内蔵可能な、小型化、省スペース化クリーニング装置の対応が困難である。
【０００６】
また、特許文献２には、クリーニングブラシに使用する導電繊維、絶縁繊維の割合や長さを指定の範囲にすることによりクリーニング不良を改善するクリーニング装置が提案されている。このクリーニング装置は、クリーニングブラシにトナーや添加剤が溜まることなく感光体上の添加剤を除去し、感光体の傷を防止できるが、クリーニングブラシとブレードの両方を使用しないとクリーニング効果は発現せず、近年の低コスト、省スペースの画像形成装置には適しない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０６−３３７５３５
【特許文献２】
特開平０６−２３６１３４
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、クリーニングブラシのみでフィルミング現象およびクリーニング不良による画質低下を解消し、なおかつ感光体に傷もつけず画質低下を起こさない低コスト、省スペースの小型画像形成装置に適した、クリーニングブラシを可能にする導電性繊維を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本目的を達成する為に、本発明者らは、クリーニングブラシの毛材について鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち本発明は鞘成分が粒径０．１５〜０．５５μｍのルチル型酸化チタンを１〜３０ｗｔ％含有したポリアミドで、芯成分が導電性粒子を含有したポリアミドからなり、抵抗値が１０４〜１０１６Ω／ｃｍであることを特徴とする芯鞘複合型導電性繊維である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
鞘成分のルチル型酸化チタンを含有するポリアミドは公知の繊維形成能を有するポリアミドであり、例えばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、およびこれらを主成分とする共重合ポリアミドがよく知られている。
【００１１】
鞘成分を形成する繊維形成能を有する樹脂がポリアミド以外、たとえば、ポリエステル、レーヨンであると、繊維が硬く研磨粒子を含有していなくても感光体を傷つけ、画質の低下につながる。
鞘成分に含有するルチル型酸化チタンは、その粒径が０．１５〜０．５５μｍ好ましくは０．２〜０．５μｍの範囲のルチル型酸化チタンである。
【００１２】
酸化チタンがルチル型酸化チタンでなく、アナターゼ型酸化チタンであると、その結晶形態、硬度の違いにより充分な研磨効果が得られない。
【００１３】
ルチル型酸化チタンの粒径が０．１５μｍ未満であると、充分な研磨効果が得られない。またルチル型酸化チタンの粒径が０．５５μｍを超えると、感光体に傷をつける。
【００１４】
鞘成分に含有するルチル型酸化チタンの含有量は１〜３０ｗｔ％、好ましくは１．５〜２０ｗｔ％更に好ましくは２〜１５ｗｔ％である。
研磨粒子の含有量が１ｗｔ％未満であると、研磨性能が発現せず、フィルミング現象を改善できない。研磨粒子の含有量が３０ｗｔ％を超えるとフィルミング現象は改善するが、感光体を傷つけて画質の低下につながる。
【００１５】
研磨粒子と鞘成分ポリアミドとの混合は、公知の方法、例えば２軸混練押し出し機などで加熱下に混練することにより得ることができる。
【００１６】
芯成分の導電粒子を含有したポリアミドは公知の繊維形成能を有するポリアミドであり、例えばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、およびこれらを主成分とする共重合ポリアミドがよく知られている。
本発明に用いるポリマーがポリアミド以外、例えば、ポリエステル、レーヨンであると、クリーニングブラシにしてクリーニングした場合、感光体のフィルミング現象改善はなされるが感光体に傷をつける。
【００１７】
芯成分に含有する導電粒子は繊維形成能を阻害しない導電粒子であれば特に規定はしないが、導電性カーボンブラックや、金属粒子が知られている。
【００１８】
導電性粒子の含有量は、芯鞘複合型導電性繊維の電気抵抗が１０４〜１０１６Ω／ｃｍの範囲になる量であれば特に規定しないが、好ましくは芯成分に対し１０〜８０ｗｔ％さらに好ましくは２０〜７５ｗｔ％である。
【００１９】
導電粒子と芯成分のポリアミドとの混合は、公知の方法、例えば２軸混練押し出し機などで加熱下で混練することにより得ることができる。
【００２０】
本発明の芯鞘複合型導電繊維は電気抵抗値が１０４〜１０１６Ω／ｃｍであることを特徴とする。
電気抵抗値が１０４Ω／ｃｍ未満であると、異常放電を起こし、感光体にピンホールを起こす。抵抗値が１０１６Ω／ｃｍを超えると導電性能が発現せずクリーニングブラシに使用出来ない。
【００２１】
本発明の芯鞘複合型導電性繊維の芯鞘複合比率は、繊維製造時に芯鞘形状が確立し、クリーニングブラシにしたときの電気の導通がある比率であれば特に特定はしないが、好ましくは芯成分：鞘成分の面積比率で２０：１〜１：２０である。
【００２２】
本発明の導電性複合繊維は該研磨粒子を含有したポリアミドと、該導電粒子を含有したポリアミドを公知の複合溶融紡糸方法で紡糸することにより得られる。例えば加熱下の押し出し機で別に溶融して、導電粒子を含有したポリマーを芯、研磨粒子を含有したポリマーを鞘となるように複合紡糸口金より吐出して冷却風により冷却する。冷却した糸に油剤を付与し、公知の巻き取り機にて巻き取り芯鞘丸断面の未延伸糸を得る。さらに巻き取った糸を加熱型延伸機により、熱を掛けながら延伸することにより本発明の芯鞘型複合導電性繊維を得ることが出来る。
【００２３】
ブラシの製造方法は公知の方法でよい。例えば、該導電性繊維を使用してパイル織の生地を得、該生地を支柱に螺旋状に巻きつけてブラシ形状とする。その後立毛処理、シャーリング処理を行い、クリーニングブラシとする。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を詳細に説明する。なお、実施例における抵抗測定は、導電性繊維全フィラメントを１０ｃｍ採取してその両端１ｃｍに導電ペーストを塗布しアルミ箔を電極として測定した。抵抗測定機は、ヒューレットパッカード製ハイレジスタンスメーター４３２９Ａを使用した。
【００２５】
感光体のフィルミング解消状況は、ブラシを作製して画像形成装置に組み込み、１万枚コピーした後、評価した。フィルミング状態は感光体を目視で評価し、改善が顕著であるは○、若干の改善は△、改善無しは×とした。また、感光体傷状態は目視により判断して傷無しを○、傷有りを×で表した。
【００２６】
実施例１
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを４ｗｔ％含有したナイロン６を鞘成分、導電性カーボンブラックを３５ｗｔ％含有したナイロン６を芯成分とし、芯鞘の面積比率を１：１０の比率になるように複合して、２７０℃、孔径０．２５ｍｍのオリフィスから紡出し、油剤でオイリングしながら７００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、芯鞘型丸断面の２４フィラメントの未延伸糸を得た。更に１００℃の延伸ローラー上で延伸し、１５０℃の熱プレート上で熱処理して巻取り、１５８デシテックス／２４フィラメントの延伸糸を得た。この延伸糸の抵抗値を測定すると、１×１０８Ω／ｃｍであった。
【００２７】
本延伸糸を使用してクリーニングブラシを製作し、画像形成装置に組み込んで評価した。評価結果を表１の実施例１に示す。
【００２８】
実施例２
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを２ｗｔ％含有したナイロン６を鞘成分、導電性カーボンブラックを３５ｗｔ％含有したナイロン６を芯成分とし、芯鞘の面積比率を１：１０の比率になるように複合して、２７０℃、孔径０．２５ｍｍのオリフィスから紡出し、油剤でオイリングしながら７００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、芯鞘型丸断面の２４フィラメントの未延伸糸を得た。更に１００℃の延伸ローラー上で延伸し、１５０℃の熱プレート上で熱処理して巻取り、１５８デシテックス／２４フィラメントの延伸糸を得た。この延伸糸の抵抗値を測定すると、６×１０７Ω／ｃｍであった。
【００２９】
本延伸糸を使用してクリーニングブラシを作製し、画像形成装置に組み込んで評価した。評価結果を表１の実施例２に示す。
【００３０】
実施例３
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを１０ｗｔ％含有したナイロン６を鞘成分、導電性カーボンブラックを３５ｗｔ％含有したナイロン６を芯成分とし、芯鞘の面積比率を１：１０の比率になるように複合して、２７０℃、孔径０．２５ｍｍのオリフィスから紡出し、油剤でオイリングしながら７００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、芯鞘型丸断面の２４フィラメントの未延伸糸を得た。更に１００℃の延伸ローラー上で延伸し、１５０℃の熱プレート上で熱処理して巻取り、１５８デシテックス／２４フィラメントの延伸糸を得た。この延伸糸の抵抗値を測定すると、９×１０７Ω／ｃｍであった。
【００３１】
本延伸糸を使用してクリーニングブラシを作製し、画像形成装置に組み込んで評価した。評価結果を表１の実施例３に示す。
【００３２】
比較例１
粒径０．２〜０．２５μｍであるアナターゼ型酸化チタンを４ｗｔ％含有したナイロン６を鞘成分、導電性カーボンブラックを３５ｗｔ％含有したナイロン６を芯成分とし、芯鞘の面積比率を１：１０の比率になるように複合して、２７０℃、孔径０．２５ｍｍのオリフィスから紡出し、油剤でオイリングしながら７００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、芯鞘型丸断面の２４フィラメントの未延伸糸を得た。更に１００℃の延伸ローラー上で延伸し、１５０℃の熱プレート上で熱処理して巻取り、１５８デシテックス／２４フィラメントの延伸糸を得た。この延伸糸の抵抗値を測定すると、７×１０７Ω／ｃｍであった。
【００３３】
本延伸糸を使用してクリーニングブラシを作製し、画像形成装置に組み込んで評価した。評価結果を表１の比較例１に示す。
【００３４】
比較例２
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを４ｗｔ％含有したＰＥＴを鞘成分、導電性カーボンブラックを２６ｗｔ％含有したＰＥＴを芯成分とし、芯鞘の面積比率を１：１０の比率になるように複合して、２８５℃、孔径０．２５ｍｍのオリフィスから紡出し、油剤でオイリングしながら１０００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、芯鞘型丸断面の２４フィラメントの未延伸糸を得た。更に１００℃の延伸ローラー上で延伸し、１５０℃の熱プレート上で熱処理して巻取り、１５８デシテックス／２４フィラメントの延伸糸を得た。この延伸糸の抵抗値を測定すると、７×１０８Ω／ｃｍであった。
【００３５】
本延伸糸を使用してクリーニングブラシを作製し、画像形成装置に組み込んで評価した。評価結果を表１の比較例２に示す。
【００３６】
比較例３
粒径０．６〜０．７μｍであるルチル型酸化チタンを４ｗｔ％含有したナイロン６を鞘成分、導電性カーボンブラックを３５ｗｔ％含有したナイロン６を芯成分とし、芯鞘の面積比率を１：１０の比率になるように複合して、２７０℃、孔径０．２５ｍｍのオリフィスから紡出し、油剤でオイリングしながら７００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、芯鞘型丸断面の２４フィラメントの未延伸糸を得た。更に１００℃の延伸ローラー上で延伸し、１５０℃の熱プレート上で熱処理して巻取り、１５８デシテックス／２４フィラメントの延伸糸を得た。この延伸糸の抵抗値を測定すると、８×１０７Ω／ｃｍであった。
【００３７】
本延伸糸を使用してクリーニングブラシを製作し、画像形成装置に組み込んで評価した。評価結果を表１の実施例１に示す。
【００３８】
比較例４
粒径０．１〜０．１５μｍであるルチル型酸化チタンを４ｗｔ％含有したナイロン６を鞘成分、導電性カーボンブラックを３５ｗｔ％含有したナイロン６を芯成分とし、芯鞘の面積比率を１：１０の比率になるように複合して、２７０℃、孔径０．２５ｍｍのオリフィスから紡出し、油剤でオイリングしながら７００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、芯鞘型丸断面の２４フィラメントの未延伸糸を得た。更に１００℃の延伸ローラー上で延伸し、１５０℃の熱プレート上で熱処理して巻取り、１５８デシテックス／２４フィラメントの延伸糸を得た。この延伸糸の抵抗値を測定すると、１×１０８Ω／ｃｍであった。
【００３９】
本延伸糸を使用してクリーニングブラシを製作し、画像形成装置に組み込んで評価した。評価結果を表１の比較例４に示す。
【００４０】
比較例５
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを１ｗｔ％含有したナイロン６を鞘成分、導電性カーボンブラックを３５ｗｔ％含有したナイロン６を芯成分とし、芯鞘の面積比率を１：１０の比率になるように複合して、２７０℃、孔径０．２５ｍｍのオリフィスから紡出し、油剤でオイリングしながら７００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、芯鞘型丸断面の２４フィラメントの未延伸糸を得た。更に１００℃の延伸ローラー上で延伸し、１５０℃の熱プレート上で熱処理して巻取り、１５８デシテックス／２４フィラメントの延伸糸を得た。この延伸糸の抵抗値を測定すると、５×１０８Ω／ｃｍであった。
【００４１】
本延伸糸を使用してクリーニングブラシを製作し、画像形成装置に組み込んで評価した。評価結果を表１の比較例５に示す。
【００４２】
比較例６
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを３５ｗｔ％含有したナイロン６を鞘成分、導電性カーボンブラックを３５ｗｔ％含有したナイロン６を芯成分とし、芯鞘の面積比率を１：１０の比率になるように複合して、２７０℃、孔径０．２５ｍｍのオリフィスから紡出し、油剤でオイリングしながら７００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、芯鞘型丸断面の２４フィラメントの未延伸糸を得た。更に１００℃の延伸ローラー上で延伸し、１５０℃の熱プレート上で熱処理して巻取り、１５８デシテックス／２４フィラメントの延伸糸を得た。この延伸糸の抵抗値を測定すると、２×１０８Ω／ｃｍであった。
【００４３】
本延伸糸を使用してクリーニングブラシを製作し、画像形成装置に組み込んで評価した。評価結果を表１の実施例１に示す。
【００４４】
比較例７
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを４ｗｔ％含有したナイロン６を鞘成分、導電性カーボンブラックを３５ｗｔ％含有したナイロン６を芯成分とし、芯鞘の面積比率を１：１０の比率になるように複合して、２７０℃、孔径０．２５ｍｍのオリフィスから紡出し、油剤でオイリングしながら７００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、芯鞘型丸断面の２４フィラメントの未延伸糸を得た。更に１１０℃の延伸ローラー上で延伸し、１５０℃の熱プレート上で熱処理して巻取り、１５８デシテックス／２４フィラメントの延伸糸を得た。この延伸糸の抵抗値を測定すると、２×１０３Ω／ｃｍであった。
【００４５】
本延伸糸を使用してクリーニングブラシを製作し、画像形成装置に組み込んで評価した結果、抵抗値が低すぎて異常放電を起こし、クリーニングブラシとしては使用できなかった。
【００４６】
比較例８
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを４ｗｔ％含有したナイロン６を鞘成分、導電性カーボンブラックを３５ｗｔ％含有したナイロン６を芯成分とし、芯鞘の面積比率を１：１０の比率になるように複合して、２７０℃、孔径０．２５ｍｍのオリフィスから紡出し、油剤でオイリングしながら７００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、芯鞘型丸断面の２４フィラメントの未延伸糸を得た。更に８０℃の延伸ローラー上で延伸し、１５０℃の熱プレート上で熱処理して巻取り、１５８デシテックス／２４フィラメントの延伸糸を得た。この延伸糸の抵抗値を測定すると、８×１０１７Ω／ｃｍであった。
【００４７】
本延伸糸を使用してクリーニングブラシを製作し、画像形成装置に組み込んで評価した結果、ブラシへの電気の導通がなく、クリーニングブラシとしては使用できなかった。
【００４８】
【表１】
2004292986.tif 000002
【００４９】
【発明の効果】
本発明の導電性複合繊維は、クリーニングブラシのみでフィルミング現象およびクリーニング不良による画質低下を解消し、なおかつ感光体に傷もつけず画質低下を起こさない低コスト、省スペースの小型画像形成装置に適したクリーニングブラシを可能にする。