(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性微粒子を含有する熱可塑性ポリマーからなる芯部と、芯部を覆い、導電性微粒子を含有しない熱可塑性ポリマーからなる鞘部で構成され、前記導電性微粒子がカーボンブラック、前記芯／鞘（質量比）が８０／２０〜９９．９／０．１である導電糸であって、熱水処理後、温湿度が２０℃、２０％ＲＨの雰囲気中での印加電圧５Ｖ／ｃｍにおける比抵抗値が１０0〜１０8Ω・ｃｍであり、かつ、繊維端面の断面形状において、芯部が存在せず、端面より内側に芯部が存在することを特徴とする導電糸。
【請求項２】
繊維端面の芯部が存在しない部分の長さが、繊維端面より内側の繊維長手方向に沿って０．１〜３０μｍである請求項１記載の導電糸。
【請求項３】
熱水処理前後の比抵抗値ρｂ、ρａの比（ρｂ／ρａ）が１０2以下である請求項１又は２記載の導電糸。
【請求項４】
繊維全体の熱水収縮率が１０％以下である請求項１、２又は３記載の導電糸。
【請求項５】
糸長方向の比抵抗値のばらつきが標準偏差０．３以下である請求項１、２、３又は４記載の導電糸。
【請求項６】
単糸繊度が１０．０dtex以下である請求項１、２、３、４又は５記載の導電糸。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項に記載の導電糸を含む現像用、接触帯電用又は感光ドラムクリーナー用ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンター等の現像用ブラシ、接触帯電用ブラシ及び感光ドラムクリーナー用ブラシに適した導電糸に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機等の静電潜像形式に重要な要素の帯電については非接触型のコロナ帯電方式が採用されている。しかしコロナ帯電方式はコロナ放電から発生するオゾンが部品を劣化することや人体に対する有害性、高電圧電源の危険性等の問題点がある。
【０００３】
この問題を解決するため、近年、オゾンレスで、低電圧印加のブラシ帯電やローラ帯電の接触帯電方式が開発されてきた。
【０００４】
電子写真複写機、電子写真プリンター等に用いられる現像用ブラシ、接触帯電用ブラシ及び感光ドラムクリーナー用ブラシ用の繊維としては、感光体の寿命や感光体上のピンホール対策のために比抵抗値が１０0〜１０8Ω・ｃｍのものが要求されており、特に接触帯電用ブラシ用の繊維としては、比抵抗値が１０2〜１０7Ω・ｃｍ、さらに好ましくは１０3〜１０5Ω・ｃｍのものが要求されている。
【０００５】
従来、このような用途にはセルロース系繊維が多く用いられている。また、合成繊維として広く使用されているポリエステルやポリアミド繊維においても、導電性粒子を含有する繊維が多く提案されている。
【０００６】
特開昭５７−６７６２号公報、特開平７−１０２４３７号公報には、融点の異なる２種類の熱可塑性重合体（ポリエステルやポリアミド）からなり、かつ低融点側に導電性被膜を有する酸化チタンを含有させた複合繊維を両融点間で熱処理することにより、導電性を向上させる導電性複合繊維が提案されている。しかしながら、これらの導電性繊維は導電性は向上しているものの熱水収縮率が２０％程度と高いため、接触帯電ブラシを作成する際の熱処理工程等や接触帯電ブラシ等に使用した際に形態が変化し、さらにはこれによる比抵抗値のばらつきが生じ、これらの導電糸は接触帯電ブラシに不適である。
【０００７】
特公平１−２９８８７号公報には、セルロース系導電糸に疎水性官能基を導入して湿度変化に対して安定した電気抵抗値が発現できるようにした導電性セルロース系繊維が提案されている。
【０００８】
また、特開平９−４９１１６号公報には、２種以上の導電性微粒子を繊維に添加して比抵抗値のばらつきを１０3Ω・ｃｍ以内に小さくした導電性セルロース系繊維が提案されている。
【０００９】
上記の２つのセルロース系繊維も、湿度に対する安定性や各繊維間の抵抗値のバラツキの改善は十分でなかった。すなわち、接触帯電ブラシ等は、温度や湿度の変化の大きい環境で処理又は使用されるため、それら環境の温湿度変化によって生じる繊維形態の変化が導電性微粒子の連鎖状態の変化を引き起こし、比抵抗値の変化として現れる。したがって、作成当初においては好適な比抵抗値を有していたとしても、接触帯電ブラシを作成する際の熱処理工程等や長期間の使用時にこれらの値が低下し、作成当初との値の差が大きくなり、かつ繊維間でのばらつきも大きくなり、画像障害が生じるようになるという欠点を解決することはできなかった。
【００１０】
また、導電性微粒子を含有する導電糸においては、導電性微粒子が繊維表面に存在すると、繊維表面に導電性微粒子に起因する微少な凹凸が存在する。電子写真複写機、電子写真プリンター等用の現像用ブラシ、感光ドラムクリーナー用ブラシ、接触帯電用ブラシとして使用する際に、このような微小な凹凸があると、感光体ドラムとの接触においてミクロレベルでは均一に接触することができず、高度なレベルで鮮明な画像を得るためには、この問題点を解決する必要があった。
【００１１】
特開昭５２−３１４５０号公報には、導電性カーボンブラックを含有する熱可塑性合成重合体からなる芯部と導電性カーボンブラックを含有しない非導電性の鞘部からなり、鞘部はフィラメントの断面積の少なくとも５０％を占める帯電防止性合成フィラメントが提案されている。この導電性繊維は、鞘部に導電性カーボンブラックを含有しないため、繊維表面の微小な凹凸が少ないものであった。
【００１２】
導電糸を接触帯電用等のブラシとして用いる場合には、繊維が感光ドラム等に接触することによって放電や除電の効果が奏されるが、このとき、繊維表面もであるが、特に繊維の端面の接触による効果が大きい。特開昭５２−３１４５０号公報記載の芯鞘複合繊維においては、繊維の端面が感光ドラム等に接触すると、芯部と鞘部の両方から除電や放電が行われる。しかし、芯鞘両部では導電性能が異なるため、繊維端面からの導電性能にばらつきが生じ、感光ドラム等の帯電や除電が不均一となるという問題があった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題点を解決し、繊維表面の微小な凹凸がなく、感光ドラム等との接触をミクロレベルで均一化することができ、かつ、繊維端面における帯電や除電を均一にすることができ、さらに、作成時の熱処理工程等や長期間の使用における温湿度変化に対して安定した比抵抗値を示し、接触帯電用等のブラシとして長期間使用した場合にも、繊維間や糸長方向での比抵抗値のばらつきも生じることなく、安定で良好な画像を得ることができる導電糸を提供することを技術的な課題とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、導電性微粒子を含有する熱可塑性ポリマーからなる芯部と、芯部を覆い、導電性微粒子を含有しない熱可塑性ポリマーからなる鞘部で構成され、前記導電性微粒子がカーボンブラック、前記芯／鞘（質量比）が８０／２０〜９９．９／０．１である導電糸であって、熱水処理後、温湿度が２０℃、２０％ＲＨの雰囲気中での印加電圧５Ｖ／ｃｍにおける比抵抗値が１０0〜１０8Ω・ｃｍであり、かつ、繊維端面の断面形状において、芯部が存在せず、端面より内側に芯部が存在することを特徴とする導電糸を要旨とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
まず、本発明の芯部及び鞘部に用いられるポリマーは、繊維形成性の熱可塑性ポリマーであれば特に限定されないが、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。中でも、ポリエステル、ポリアミドが好ましい。
【００１６】
ポリエステルをさらに具体的に述べると、例えば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、ポリプロピレンテレフタレートや、それらにジカルボン酸成分、ジオール成分あるいはオキシカルボン酸成分が共重合されたもの、あるいはそれらポリエステルをブレンドしたものが挙げられる。さらには、生分解性ポリエステルとして知られるポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリε−カプロラクタム等の脂肪族ポリエステルでもよい。
【００１７】
また、ポリアミドとは、例えばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６９、ナイロン４６、ナイロン６１０、ナイロン１２、ポリメタキシレンアジパミドやこれら各成分を共重合したものやブレンドしたもの等が挙げられる。
【００１８】
本発明の導電糸の形状を図面を用いて説明する。図１は本発明の導電糸の一実施態様を示す説明図である。繊維端面の断面形状において芯部１が存在せず、端面３より内側に芯部１が存在するものである。そして、繊維端面の芯部が存在しない部分４、すなわち鞘部２のみの部分の長さが、繊維端面より内側の繊維長手方向に沿って０．１〜３０μｍであることが好ましい。
【００１９】
このような形状とするためには、芯部ポリマーと鞘部ポリマーに熱水収縮率の異なるポリマーを用い、芯部ポリマーを高収縮性ポリマーとすることが好ましい。これにより、紡糸・延伸・熱処理工程において、熱収縮差に起因する残留ひずみが発生することになる。このため、得られた繊維にさらに、熱処理を行うことにより、その残留ひずみが開放され、芯部が大きく収縮し、繊維端面に芯部が存在しない部分が生じることになると想定できる。各種ブラシ用に用いる際には、このような芯部の収縮を発生させる熱処理に相当するものとしては、例えば、パイルテープとして製織し、起毛した後の熱処理（例えば飽和蒸気で５〜１０分間）が挙げられる。
【００２０】
そこで、芯鞘ポリマー成分の組み合わせとしては、芯部ポリマーにポリアミド（例えばナイロン６）、鞘部ポリマーにポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸）を用いることや、芯鞘両部ポリマーにポリアミドを用いること〔例えば、芯部ポリマーにナイロン６、鞘部ポリマーにナイロン１２を用いること、芯部ポリマーに共重合ナイロン（ナイロン６／６６）、鞘部ポリマーにナイロン６を用いること〕が好ましい。
【００２１】
このように、熱水処理後の繊維端面の断面形状において、芯部１が存在せず、端面３より内側に芯部１が存在することによって、特に帯電効果において効果があり、感光ドラム等の帯電及び除電を均一に行うことができる。これについての詳細な機構は明らかではないが、通常の芯鞘複合繊維であると、芯部と鞘部で帯電性能が異なり、導電性微粒子を含有する芯部が接触する部分と、導電性微粒子を含有しない鞘部が接触する部分では感光ドラム等への帯電及び除電状態が異なるようになり、不均一な帯電及び除電状態となる。一方、本発明の導電糸においては、端面に芯部は存在しないため、鞘部のみが感光ドラム等に接触する。繊維表面においても芯部は鞘部に覆われているため、芯部が外部に出ている部分がなく、感光ドラム等へ接触する部分は全て鞘部となる。これにより、均一帯電が可能となり、鮮明な画像を得ることができる。
【００２２】
繊維端面の芯部が存在しない部分４、すなわち鞘部２のみの部分が、繊維端面より内側の繊維長手方向に沿って０．１〜３０μｍであることが好ましく、より好ましくは０．２〜２０μｍ、さらに好ましくは０．５〜１０μｍである。繊維端面の芯部が存在しない部分４の長さが０．１μｍ未満であると、感光ドラム等への芯部の接触が生じることがあり、上記のような均一帯電の効果が得られない。一方、３０μｍを超えると、導電性能を有しない鞘部部分が多くなり、導電及び除電性能に劣るようになり好ましくない。
【００２３】
ここで、本発明の導電糸は熱水処理後の断面形状を規定するものである。ここでいう熱水処理とは、試験片（長さ１０ｃｍ）を１００℃の熱水に５分間浸漬させることをいう。熱水処理後の断面形状とは、熱水処理後、風乾し、風乾後の試験片の両端面を光学顕微鏡により観察するものである。そして、繊維端面の芯部が存在しない部分の長さとは、それぞれの試験片において、両端面における芯部が存在しない部分の糸長方向の長さを測定し、試験片２０個の平均値をとるものとする。
【００２４】
本発明の導電糸は、上記の熱水処理（１００℃の熱水に５分間浸漬）後の繊維端面の断面形状において、端面より内側に芯部が存在するものをいう。すなわち、熱水処理により端面より内側に芯部が存在するものであれば、熱水処理前の形状においては、繊維端面に芯部が存在しているものでもよい。また、熱水処理前から端面より内側に芯部が存在するものでも、熱水処理後の断面形状において端面より内側に芯部が存在していれば、本発明で規定する導電糸である。
なお、本発明の導電糸を各種ブラシにして使用する際には、パイルテープとして製織し、起毛した後の熱処理（通常、飽和蒸気で５〜１０分間）により、上記のような端面より内側に芯部が存在する断面形状が発現することが多い。
【００２５】
さらに、本発明の導電糸は、導電性微粒子を含有するものであるが、導電性微粒子を含有する芯部と導電性微粒子を含有しない鞘部からなる芯鞘複合糸としているため、繊維表面の微小な凹凸がなくなり、表面が平滑となるため、感光ドラム等とミクロレベルで均一に接触することが可能となる。
【００２６】
繊維表面上のどの位置においても比抵抗値が均一であることが好ましく、このためには芯部と鞘部の距離（鞘部の厚み）を均一とすることが好ましく、具体的には、芯鞘複合繊維の中でも繊維断面、芯部断面ともに円形で、かつ同心円状の芯鞘複合構造とすることが好ましい。
【００２７】
本発明の導電糸の芯部に含有させる導電性微粒子としては、カーボンブラックであることが必要である。導電糸中の含有量としては、例えばポリエステルでは５〜３０質量％が好ましく、より好ましくは１０〜２５質量％である。ポリアミドでは１５〜４５質量％が好ましく、より好ましくは２０〜３５質量％である。
【００２８】
さらに、本発明における導電糸は、温湿度が２０℃、２０％ＲＨの雰囲気中での印加電圧５Ｖ／ｃｍの低電圧においても、比抵抗値が１０0〜１０8Ω・ｃｍである必要があり、好ましくは１０2〜１０7Ω・ｃｍ、さらに好ましくは１０3〜１０5Ω・ｃｍである。通常、衣料用途等に用いられるような導電糸又は制電性繊維においては、衣料の着脱等により生じる摩擦により発生する静電圧は数百〜数万ボルトにも及ぶため、そのため導電糸又は制電性繊維においては、数百〜数万ボルトの高電圧下において導電性を示すことが必要である。しかしながら本発明における導電糸は、電子写真複写機、電子写真プリンター等の現像用ブラシ、接触帯電用ブラシ及び感光ドラムクリーナー用ブラシに適した繊維であり、特に比較的低電圧下、例えば１〜数１０Ｖ／ｃｍ下においても好適な比抵抗値を示すものである。
【００２９】
ここで、本発明における印加電圧５Ｖ／ｃｍにおける比抵抗値は次のようにして算出するものである。本発明における導電糸をそれぞれ長さ方向に沿って、１００ｍ間隔で、長さ１０ｃｍの試験片を２０個採取した。１０ｃｍの試験片の間（両端間）に５０Ｖの電圧をかけて、測定環境２０℃、２０％ＲＨの条件下、東亜電波工業株式会社製の抵抗値測定機「ＳＭ−１０Ｅ」を使用して、その電気抵抗値Ｒ（Ω）を測定し、下記の数式により２０個の試験片の比抵抗値（ρ）（Ω・ｃｍ）を求め、その平均値を比抵抗値とした。
比抵抗値（ρ）（Ω・ｃｍ）＝Ｒ（Ω）×（Ｓ／Ｌ）
式中、Ｒは試験片の電気抵抗値（Ω）、Ｓは試験片の断面積（ｃｍ2）、およびＬは試験片の長さ（１０ｃｍ）を示す。ただし、ここではＳ＝Ｄtex／（１００００００×ｄ）であり、Dtexとは導電糸の総デシテックス数をそのまま重量（ｇ）として読みかえた値を示し、ｄは繊維の密度を示す。
【００３０】
温湿度が２０℃、２０％ＲＨの雰囲気中での印加電圧５Ｖ／ｃｍにおける比抵抗値が１０8Ω・ｃｍを超えると、感光ドラムの表面の均一な帯電を得ることが困難となり、鮮明な画像を得ることが困難となる。一方、１０0Ω・ｃｍ未満の低抵抗値の場合は、感光帯層にピンホール等の欠陥があった時、大電流が流入して帯電不良が発生しやすい。
【００３１】
そして、前記したように、本発明の導電糸は、導電性微粒子を含有する芯部と導電性微粒子を含有しない鞘部からなる芯鞘複合糸とするが、芯鞘複合糸の場合、鞘部の割合が高いほど、導電性微粒子による繊維表面の凹凸を避けることはできるが、導電性の芯部を非導電性の鞘部が覆っているため、５Ｖ／ｃｍ程度の低電圧下においては良好な導電性を示すのが難しくなる。
【００３２】
このため、本発明の導電糸においては、芯鞘比率は、芯／鞘（質量比）＝８０／２０〜９９．９／０．１とすることが必要であり、好ましくは９０／１０〜９９．５／０．５である。さらには、鞘部の厚さは１μｍ以下が好ましく、０．６μｍ以下がさらに好ましく、０．４μｍ以下がいっそう好ましい。
【００３３】
鞘部の割合が上記範囲より多かったり、鞘部の厚さが１μｍを超える場合は、印加電圧５Ｖ／ｃｍにおける繊維全体の比抵抗値を１０0〜１０8Ω・ｃｍとすることが困難となりやすい。一方、厚さの下限としては特に限定するものではないが、繊維表面を均一な状態とするために、０．０５μｍ以上とすることが好ましい。
【００３４】
また、鞘部の厚さは次のように測定するものである。試験片を２０個採取し、試験片の横断面を光学顕微鏡により観察する。横断面形状の外周に沿って均等な距離（間隔）で４点を選択し、その点での鞘部の厚さを測定する。この４点での平均値を１試験片の値とし、試験片２０個の平均値を本発明における鞘部の厚さとする。
【００３５】
そして、本発明の導電糸は、熱水処理前後の比抵抗値ρｂ、ρａの比（ρｂ／ρａ）が１０2以下であることが好ましい。さらには、熱水収縮率が１０％以下であることが好ましい。
以下、比抵抗値と熱水収縮率について図２、３を用いて説明する。
【００３６】
図２のグラフは、熱水処理前後の比抵抗値の比が１０2を超え、さらに熱水収縮率が１０％を超える、比抵抗値が１０5.4Ω・ｃｍのポリエチレンテレフタレート導電糸を電子複写機用の接触帯電ブラシを構成する繊維として使用し、ブラシの使用開始から４８時間後まで１時間毎に構成繊維の比抵抗値を測定したものである。
まず、比抵抗値が１０5.4Ω・ｃｍのポリエステル系導電糸をブラシとして使用したとする。ブラシを構成する各繊維は熱水処理前後の比抵抗値の比が１０2を超えるため、ブラシを使用するうちに比抵抗値が低下する。そして、各繊維間で比抵抗値の低下に差があるため、使用前は全ての構成繊維の比抵抗値が１０5.4Ω・ｃｍであったものが、使用期間を経るうちに、それぞれ１０5.0、１０4.8、１０4.6Ω・ｃｍに近づくように低下する。このように、ブラシを構成する繊維は、複数の比抵抗値を有する繊維となるのがわかる。
【００３７】
図３のグラフは、熱水処理前後の比抵抗値ρｂ、ρａの比（ρｂ／ρａ）が１０2を超え、さらに熱水収縮率が１０％を超える、比抵抗値が１０4.4Ω・ｃｍのナイロン６導電糸を電子複写機用の接触帯電ブラシとして図２のポリエステル繊維と同様に使用し、比抵抗値を測定したものである。
まず、比抵抗値が１０4.4Ω・ｃｍのナイロン６導電糸をブラシとして使用したとする。ブラシを使用するうちにブラシを構成する各繊維は熱水処理前後の比抵抗値の比が１０2を超えるため、ブラシを使用するうちに比抵抗値が低下する。そして、各繊維間で比抵抗値の低下に差があるため、使用前は全ての構成繊維の比抵抗値が１０4.4Ω・ｃｍであったものが、使用期間を経るうちに１０4.0、１０3.8、１０3.6Ω・ｃｍに近づくように低下する。このように、ブラシを構成する繊維は、複数の比抵抗値を有する繊維となるのがわかる。
【００３８】
以上のように、各繊維の熱水処理前後の比抵抗値の比が大きいこと、ブラシを構成する繊維が複数の比抵抗値を有する繊維となることが、ブラシを長期間使用した場合に、画像障害を生じる要因となっている。
【００３９】
通常の方法で紡糸して得られた導電糸であると、ブラシにしてヒートセットした段階や、使用するうちに湿熱処理を受けて、比抵抗値がブラシにする前の値より低下する。しかも、ブラシにする前には比抵抗値が同一であった繊維においても、繊維間で低下の幅にばらつきが生じ、使用を経るうちに異なる比抵抗値を有する繊維からなるブラシとなる。
【００４０】
また、図２及び図３のグラフより、熱水処理前後の比抵抗値の比が１０2を超える導電糸は、使用開始からしばらくの間に比抵抗値が大きく低下し、使用時間を経るうちに比抵抗値の低下の幅が小さくなり、安定化することがわかる。したがって、例えば後述する熱処理等を行わない通常の工程を経て得られた導電糸においては、熱水処理前後の比抵抗値の比は１０2を超えるものである。
【００４１】
図２及び図３のグラフは比抵抗値と経時変化のグラフであるが、熱水収縮率と経時変化も同様のグラフとなる。そして、導電糸は、繊維内（糸長方向）での比抵抗値のばらつきも大きいが、この糸長方向のばらつきも熱水収縮率が低下するほど小さくなり、より良好な導電糸となる。
【００４２】
したがって、本発明の導電糸は、熱水処理前後の比抵抗値の比が１０2以下が好ましく、より好ましくは１０1以下、さらに好ましくは１０0.5以下である。すなわち、熱水処理前後の比抵抗値の比が小さいほど、熱処理工程等や長時間の使用における温湿度変化に対して安定した比抵抗値を示し、好ましい。熱水処理前後の比抵抗値の比が１０2を超えるものであると、ブラシにして使用するうちに比抵抗値が低下すると同時に構成する繊維間でのばらつきも生じ、画像障害を生じる要因となる。
【００４３】
また、本発明の導電糸は、熱水収縮率が１０％以下であることが好ましく、さらに好ましくは７％以下である。熱水収縮率が１０％を超えるものであると、繊維の形態の変化に伴う、導電性微粒子の分散状態が変化することにより、熱水処理前後での比抵抗値の低下と糸長方向での比抵抗値のばらつきも大きくなりやすい。
【００４４】
なお、熱水収縮率は、試料長100cmとし、ＪＩＳ−Ｌ−１０４２熱水浸漬法に準じ、得られた導電糸を80℃の熱水に30分間浸漬させた後、遠心脱水機で脱水し、次に乾燥（105℃）し、そのときの試料長Ｌ（cm）を測定して、次式にて計算する。
熱水収縮率（％）＝〔（１００−Ｌ）／１００〕×１００
【００４５】
また、本発明でいう熱水処理前後の比抵抗値ρｂ、ρａの比（ρｂ／ρａ）は次のようにして算出する。まず、熱水処理は前記のＪＩＳ−Ｌ−１０４２熱水浸漬法に準じ、得られた導電糸を８０℃の熱水に３０分間浸漬させた後、遠心脱水機で脱水後乾燥（１０５℃）を行う。
熱水処理をした糸条と熱水処理をしなかった糸条から、それぞれ長さ方向に沿って、１００ｍ毎に長さ１０ｃｍの試験片を２０個採取した。この１０ｃｍの試験片の間（両端間）に５００Ｖの電圧をかけて、測定環境２０℃、２０％ＲＨの条件下、東亜電波工業社製の抵抗値測定機「ＳＭ−１０Ｅ」を使用して、熱水処理前の電気抵抗値Ｒｂ、熱水処理後の電気抵抗値Ｒａ（Ω／ｃｍ）を求める。なお、試料片２０個の平均値とする。
【００４６】
次に、得られた電気抵抗値Ｒｂ、Ｒａ（Ω／ｃｍ）を以下に示す式（１）、（２）に代入し、比抵抗値（ρｂ、ρａ（Ω・ｃｍ））を求める。
比抵抗値（ρｂ）＝Ｒｂ（Ω／ｃｍ）×Ｓ・・・（１）
比抵抗値（ρａ）＝Ｒａ（Ω／ｃｍ）×Ｓ・・・（２）
式中、Ｓは試験片の断面積（ｃｍ2）を示す。ただし、ここではＳ＝Ｄtex／（１００００００×ｄ）であり、Dtexとは導電糸の総デシテックス数をそのまま重量（ｇ）として読みかえた値を示し、ｄは繊維の密度を示す。
【００４７】
さらに、本発明の導電糸は、糸長方向での比抵抗値のばらつきが標準偏差０．３以下であることが好ましい。この比抵抗値のばらつきは比抵抗値を対数値表示した値の標準偏差であり、前記した条件で比抵抗値を糸長方向に５００ポイント測定し、各測定データを対数変換し、これらの値の標準偏差を算出するものである。
【００４８】
標準偏差が０．３を超えると、糸長方向での比抵抗値のばらつきが大きくなり、画像障害の原因となりやすい。
【００４９】
さらに、本発明の導電糸は単糸繊度が１０．０dtex以下であることが好ましく、より好ましくは８．０dtex以下、さらに好ましくは５．０dtex以下である。すなわち、本発明の導電糸を接触帯電ブラシ等に用いる場合、単糸繊度が小さいほど感光体ドラム等との接触状態が密で均一となり、これにより除電をより均一に行うことができ、安定かつ良好な画像が得られる。単糸繊度が１０．０dtexを超える場合、この効果が得られず、鮮明な画像が得られにくくなったり、複写回数が多くなるにつれて複写物に筋状の汚れが生じやすくなる。
【００５０】
また、本発明の導電糸の横断面形状は特に限定されるものではなく、丸断面形状のもののみならず、四角や三角の多角形のものや中空のものでもよい。
【００５１】
次に、本発明の導電糸の製造方法を説明する。本発明の導電糸は、導電性微粒子としてカーボンブラックを含むマスターチップを芯成分とし、また導電性微粒子としてカーボンブラックを含まない熱可塑性重合体を鞘成分として、それぞれエクストルーダーで混練・溶融し、例えば特開平１０−３３１０２５号記載の複合繊維用紡糸口金より押し出し、冷却・延伸を行うなどの公知の方法で製造することができる。または、例えば熱可塑性重合体もしくは導電性を有する熱可塑性重合体（ただし、無機性粒子は含まない）を溶剤に溶解し、導電性微粒子を含有する導電糸表面に塗布（コーティング）することにより表面を被覆する方法で製造してもよい。
【００５２】
以下、複合紡糸方法について詳細に説明する。導電性微粒子と熱可塑性重合体との混練・溶融方法としては、導電性微粒子を例えば、二軸エクストルーダー等を用いて直接混練することもできるが、一旦導電性微粒子を高濃度に含有したマスターチップを作製してから混練するほうが、より均一な混練ができるため好ましい。
【００５３】
また、マスターチップとして用いられる樹脂は、導電糸と同じ熱可塑性重合体で同等の物性（例えば分子量）を有するものを用いることができるが、導電性微粒子の高濃度化の観点から上記樹脂の共重合体や導電糸に用いられる樹脂よりも低分子量のものがより好ましい。
例えば、熱可塑性重合体をポリエステルやポリアミドとするとき、イソフタル酸、スルホイソフタル酸、ポリエチレングリコール等を０．３〜３０モル％共重合したポリエステルやポリアミド等とすることが挙げられる。また、低分子量のものとしては、主体樹脂の相対粘度比で４０〜１００％程度のものが好ましく、さらに好ましくは４５〜８０％程度のものである。
【００５４】
溶融紡糸の方法は特に限定するものではなく、常法によって行うことができる。紡糸温度は用いる樹脂の融点Ｔｍに対して、Ｔｍ＋１０〜Ｔｍ＋８０℃の範囲とすることが好ましい。紡糸温度が高すぎると熱可塑性重合体が熱分解を起こし、円滑な紡糸が困難になるとともに得られるフィラメントの物性が劣ったものとなる。また紡糸温度が低すぎると未溶解物等が残るために均一な混練ができなくなるため好ましくない。
【００５５】
紡出されたフィラメントは、0〜100℃、好ましくは15〜40℃の冷却風により冷却される。冷却温度をあまり低くすると温度管理及び作業性等に困難をきたし、高すぎると冷却不足となり最終的に得られるフィラメントの糸質性能が劣ったものとなる。
【００５６】
冷却後の糸条に付与する紡糸油剤においては、ポリアミン系カチオン界面活性剤〔例えば、「サファノール５０３−Ｄ（三洋化成株式会社製）」、「ＣＡ−２００（正研化工株式会社製）」〕、多価アルコール系非イオン界面活性剤〔例えば、「サンソフターＮＰ−２５（日華化学株式会社製）」、「ＰＳ−９（松本油脂株式会社製）」、「ＫＴ２Ａ（松本油脂株式会社製）」〕、ノニオン界面活性剤〔例えば「ＫＥ−４００１（竹本油脂株式会社製）」、「ＫＥ−４００２（竹本油脂株式会社製）」、「ＵＴＮ−２６３１（竹本油脂株式会社製）」〕等が好適に用いられる。
【００５７】
次いで、冷却固化したフィラメントは500〜1500ｍ／分で一旦巻き取った後に延伸される。延伸は一段又は二段以上の多段で行うことができるが、延伸倍率は、最大延伸倍率の50〜80％で延伸することが好ましい。延伸する際の延伸温度としては、延伸前ローラ温度２０〜１００℃、ヒータープレート温度１２０〜１８０℃とすると好適に延伸することができる。そしてさらに、延伸後、１２０〜１８０℃で弛緩熱処理を施すことが好ましい。
【００５８】
上記のような紡糸・延伸・熱処理工程で得られた導電糸で熱水処理前後の比抵抗値の比が１０2を超えたり、熱水収縮率が１０％を超えたりしたものは、以下に示す加熱蒸気処理と乾燥熱処理を複数回繰り返し行うことにより、熱水処理前後の比抵抗値の比が１０2以下であり、熱水収縮率が１０％以下の導電糸を得ることができる。
【００５９】
加熱蒸気処理条件は特に限定されるものではないが、加熱飽和蒸気で８０℃〜１８０℃で処理することが好ましい。乾燥方法も特に限定されるものではなく、熱風乾燥機や真空乾燥機などの通常の乾燥機を用い、６０〜１１０℃で乾燥することが好ましい。
これら加熱蒸気処理及び乾燥熱処理することによって収縮が生じ、多数の新接合点あるいは部分的な再結晶が生じる。この熱処理によって収縮率が低下し、寸法安定性が付与される。
【００６０】
なお、導電糸に架橋結合や樹脂処理を施すことによって、寸法安定性を付与し、本発明の導電糸を得ることもできる。しかしながら、帯電ドラムの汚染の問題があるため、前記のような加熱蒸気処理と乾燥熱処理を複数回繰り返す方法を採用することが好ましい。
【００６１】
そして、本発明の導電糸を電子写真複写機、電子写真プリンター等に用いられる各種ブラシにする際には、構成繊維の少なくとも一部に使用すればよい。ブラシの形態等は特に限定されるものではないが、パイルテープを製織した後、このパイルテープを円筒面に螺旋状に巻き付けてブラシとしたもの等が挙げられる。
【００６２】
【実施例】
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例中の導電糸の比抵抗値、比抵抗値の比、熱水収縮率、比抵抗値の糸長方向のばらつき、鞘部の厚さ及び繊維端面の芯部が存在しない部分の長さは前記の方法で測定したものであり、ばらつき以外はｎ数２０の平均値とした。なお、比抵抗値、比抵抗値の比は対数値で示した。
また、画像評価は次のように行ったものである。得られた導電糸を用いて、パイル密度１０００本／2.54cm、パイル長７ｍｍ、生地幅１５ｍｍのパイルテープを製織した後、直径６ｍｍの円筒面に螺旋状に巻き付けてブラシを作成した。その後、飽和蒸気で５分間起毛の熱処理をした。次に、このブラシを２５℃、２０％ＲＨの雰囲気中に１時間放置後、８０℃、６０％ＲＨの雰囲気中に３０分放置する。これを１処理として５回繰り返し、処理前とそれぞれの処理後のブラシを電子複写機に使用して１０００枚の複写を行い、その画像の鮮明さを１０を最も優れているものとして１０段階で評価した。
さらに、繊維表面の凹凸は次のようにして測定、評価した。得られた導電糸の表面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真により撮影し、その表面状態の平滑性を目視にて次の３段階で評価した。
○：平滑    △：やや平滑    ×：凹凸があり平滑ではない
【００６３】
実施例１
芯成分として、相対粘度１．９５(96質量％硫酸を溶媒として、濃度1g/dl、温度25℃で測定)のナイロン６チップにカーボンブラック濃度が３５質量％となるように調整したマスターチップを用い、鞘成分には相対粘度2.50(96質量％硫酸を溶媒として、濃度1g/dl、温度25℃で測定)のナイロン１２チップを用いた。これらを芯部／鞘部の質量比９５／５にて、エクストルーダー型溶融押出機に供給し、紡糸温度２５５℃で溶融し、孔径0.35ｍｍの紡糸孔を４８個有する特開平１０−３３１０２５号記載の複合紡糸口金より吐出させて、捲取速度１０００ｍ／分で未延伸糸を巻取った。次いで得られた未延伸糸を延伸機に供給し、表面温度３０℃のローラと１５０℃のホットプレートを介して、最大延伸倍率の６０％（延伸倍率2.4倍）で延伸後、１７０℃のサドル型ヒーターにて弛緩熱処理を行い、２２０dtex/４８fのナイロン導電糸を得た。
【００６４】
実施例２〜４、比較例１〜５
芯部及び鞘部のポリマー種を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして、紡糸・延伸・弛緩熱処理を行い、導電糸を得た（ただし、比較例５は芯部成分のみからなるものとした）。表中、芯部に用いたナイロン６は相対粘度２．５０のナイロン６チップにカーボンブラック３５質量％添加したマスターチップを、ナイロン１２は相対粘度２．５０のナイロン１２チップにカーボンブラック３５質量％添加したマスターチップを、共重合ナイロン６／６６はナイロン６成分にナイロン６６成分を１５モル％共重合した相対粘度２．９０の共重合ナイロン６／６６チップにカーボンブラック３５質量％添加したマスターチップを、ＰＢＴは相対粘度１．３４（フェノール/テトラクロロエタン=1/1(質量比)混合溶液に、濃度0.5g/dl、温度２０℃で測定）のポリブチレンテレフタレートチップにカーボンブラック３５質量％添加したマスターチップを示す。また、鞘部のポリマーは芯部に用いられているポリマーと同種であるがカーボンブラックを添加していないものを示す。
【００６５】
比較例６〜７
芯部及び鞘部のポリマー種を表１に示すように変更し、延伸後、サドル型ヒーターで弛緩熱処理を施さなかった以外は、実施例１と同様にして、紡糸・延伸を行い、導電糸を得た。ただし、表中、芯部に用いたナイロン６、共重合ナイロン６／６６は実施例２〜４で用いたものと同様とする。また、鞘部のポリマーは芯部に用いられているポリマーと同種であるがカーボンブラックを添加していないものを示す。
【００６６】
実施例１〜４、比較例１〜７で得られた導電糸の物性値及び画像評価の結果を表１に示す。
【００６７】
【表１】
0004633300.tif 000002
【００６８】
表１から明らかなように、実施例１〜４で得られた導電糸は、繊維端面の断面形状において、芯部が存在せず、端面より内側に芯部が存在しており、さらに繊維表面に凹凸がないため、感光ドラムとの接触をミクロレベルで均一化することができ、均一な帯電及び除電状態とすることができたために、鮮明な画像を得ることができた。そして、印加電圧５Ｖ／ｃｍ程度の低電圧下においても好適な比抵抗値を示した。さらには、熱水処理前後の比抵抗値の比が小さく、熱水収縮率も小さいものであったので、長期間の使用においても安定した比抵抗値を示し、ブラシを構成する繊維間で比抵抗値のばらつきも生じることなく、温湿度変化が大きい条件下で長期間使用しても画像が良好であった。
一方、比較例１〜７で得られた導電糸は、繊維端面の断面形状において、芯部のみが存在しているか、又は芯鞘両部ともに存在しているものであったため、感光ドラムへの帯電状態が不均一となり、鮮明な画像を得ることができなかった。また、比較例５で得られた導電糸は、芯鞘形状のものではないため、導電性微粒子により繊維表面の微小な凹凸が生じ、鮮明な画像を得ることができなかった。さらに、比較例６〜７の導電糸は、弛緩熱処理を行わなかったため、熱水処理前後の比抵抗値の比が大きく、熱水収縮率も大きいものであったので、ブラシを構成する各導電糸は、温湿度変化を受けるうちに複数の比抵抗値に低下するものとなり、これらの繊維からなるブラシは比抵抗値の幅の大きいブラシとなり、画像評価に劣るものであった。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の導電糸は、繊維端面の断面形状において、芯部が存在せず、端面より内側に芯部が存在しており、さらに繊維表面に凹凸がないため、感光ドラムへの接触を均一にすることができ、かつ均一な帯電及び除電を行うことができ、鮮明な画像を得ることができる。さらには、印加電圧５Ｖ／ｃｍ程度の低電圧下においても好適な比抵抗値を示す。
また、熱水処理前後の比抵抗値の比が小さく、熱水収縮率も小さいので、温湿度変化が大きい環境で長期間使用しても、安定した比抵抗値を示し、ブラシを構成する繊維間で比抵抗値のばらつきも生じることなく、安定かつ良好な画像を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の導電糸の一実施態様を示す説明図である。
【図２】一般的なポリエチレンテレフタレート導電糸をブラシとして使用したときの時間と比抵抗値の関係を示すグラフである。
【図３】一般的なナイロン６導電糸をブラシとして使用したときの時間と比抵抗値の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  芯部
２  鞘部
３  端面
４  繊維端面の芯部が存在しない部分
【図１】
0004633300.tif 000003
【図２】
0004633300.tif 000004
【図３】
0004633300.tif 000005