(57)【要約】【課題】クリーニングブラシ、クリーニングブレード等のクリーニング装置を使用せず帯電ブラシのみで帯電ブラシ機能とクリーニング機能を兼ね備えた、低コスト、省スペースの小型画像形成装置に適した、ブラシを可能にする導電糸を提供する。【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％及び導電性カーボンブラックを１０〜４５ｗｔ％含有したポリアミドで、芯成分が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る。【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％及び導電性カーボンブラックを１０〜４５ｗｔ％含有したポリアミドで、芯成分がポリアミドからなり、電気抵抗値が１０４〜１０１５Ω／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、従来クリーニング工程で感光体上に多量に残留したトナー、用紙の繊維、充填剤等を完全に取り除き感光体上をきれいにした上に帯電工程にて感光体を均一帯電させている。
【０００４】
この方法であると、クリーニング工程、帯電工程と、複数の工程を必要とし近年課題となっている画像形成装置の小型化、対応が困難である。
小型化対応として特許文献１には、クリーニング手段を無くしたプロセスカートリッジを実現する画像形成装置が提案されている。
本画像形成装置は、クリーニングブレードを使用しない装置であるが、クリーニングブレードのかわりに回収ローラを使用しており、複数の工程を必要としている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１９０１４７号公報
【０００６】
【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、クリーニングブレード等のクリーニング装置を使用せず帯電ブラシのみでクリーニング不良による画質低下を解消する、低コスト、省スペースの小型画像形成装置に適した、ブラシを可能にする導電糸を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、画像形成装置内蔵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％及び導電性カーボンブラックを１０〜４５ｗｔ％含有したポリアミドで、芯成分が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である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
鞘成分のルチル型酸化チタン及び導電性カーボンブラック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。
【０００９】
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。
【００１０】
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、硬度の違いにより感光体上に残留したトナー、活性剤等の残留物が充分に除去されない。
【００１１】
ルチル型酸化チタンの粒径が０．１５μｍ未満であると、感光体上に残留したトナー、活性剤等の残留物が充分に除去されない。またルチル型酸化チタンの粒径が０．５５μｍを超えると、感光体上に残留したトナー、活性剤等の残留物は除去されるが、感光体に傷をつける。
【００１２】
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。
ルチル型酸化チタンの含有量が１ｗｔ％未満であると、感光体上に残留したトナー、活性剤等の残留物が充分に除去されず、クリーニング不良となる。ルチル型酸化チタンの含有量が３０ｗｔ％を超えると感光体上に残留したトナー、活性剤等の残留物は除去されるが、、感光体を傷つけて画質の低下につながる。
【００１３】
鞘成分に含有する導電性カーボンブラックの含有量は、１０〜４５ｗｔ％、好ましくは２０〜４０ｗｔ％である。導電性カーボンブラックの含有量が４５ｗｔ％を超えると、紡糸性が悪く、糸にならない。１０ｗｔ％未満であると、電気抵抗が高く、帯電ブラシの要求性能を満足しない。
【００１４】
ルチル型酸化チタン及び導電性カーボンブラック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。
【００１５】
芯成分の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。
本発明の芯成分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、繊維が硬く感光体を傷つけ、画質の低下につながる。
【００１６】
本発明の芯鞘複合型導電繊維は電気抵抗値が１０４〜１０１５Ω／ｃｍ、好ましくは１０４〜１０１２Ω／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１０１５Ω／ｃｍを超えると導電性能が発現せずブラシとして使用出来ない。
【００１７】
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、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。
【００１８】
本発明の導電性複合繊維は該ルチル型酸化チタン及び導電性カーボンブラックを含有したポリアミドと、ルチル型酸化チタン及び導電性カーボンブラックを含有しない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、該ルチル型酸化チタン及び導電性カーボンブラックを含有したポリアミドを鞘、ポリアミドを芯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。
【００１９】
ブラシの製造方法は公知の方法でよい。例えば、該導電糸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、画像形成装置用ブラシとする。
【００２０】
本画像形成装置用ブラシはクリーニング機能と帯電ブラシ機能を兼ね備えており、感光体を帯電すると同時に、感光体に残留しているトナー及び活性剤を除去する。ブラシ上に残留物があると、帯電ブラシ機能が低下し、画質低下につながるが、ブラシに残留物除去ローラーを接触させ、残留物を取り除いたり、吸引することにより取り除くことにより、ブラシ上の残留物は除去され画質低下は起こらない。このブラシからのトナー、活性剤等の残留物の除去方法は、前記の２方法に限定されない。トナー、活性剤等がブラシから除去されれば、その方法を問わない。
【００２１】
【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。
【００２２】
コピー画像の画質状況は、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目視で評価した。残留物が除去は、除去されれば○除去されなければ×とする。感光体傷は、傷つかなければ○、傷がつけば×とする。ピンホールは発生しなければ○、発生する場合×とした。
【００２３】
実施例１
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを４ｗｔ％及び導電性カーボンブラックを３０ｗｔ％含有したナイロン１２を鞘成分、ナイロン１２を芯成分とし、芯鞘の面積比率を５：１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、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、１５８ｄｔｅｘ／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。
【００２４】
本延伸糸を使用してブラシを製作し、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。
【００２５】
実施例２
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを２ｗｔ％及び導電性カーボンブラックを３０ｗｔ％含有した含有したナイロン１２を鞘成分、ナイロン１２を芯成分とし、芯鞘の面積比率を５：１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、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、１５８ｄｔｅｘ／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、６×１０８Ω／ｃｍであった。
【００２６】
本延伸糸を使用してブラシを作製し、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。
【００２７】
実施例３
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを４ｗｔ％及び導電性カーボンブラックを３５ｗｔ％含有したナイロン６を鞘成分、ナイロン６を芯成分とし、芯鞘の面積比率を５：１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、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、１５８ｄｔｅｘ／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。
【００２８】
本延伸糸を使用してブラシを作製し、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。
【００２９】
比較例１
粒径０．１５〜０．１６μｍであるアナターゼ型酸化チタンを４ｗｔ％及び導電性カーボンブラックを３５ｗｔ％含有したナイロン１２を鞘成分、ナイロン１２を芯成分とし、芯鞘の面積比率を５：１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、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、１５８ｄｔｅｘ／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、５×１０７Ω／ｃｍであった。
【００３０】
本延伸糸を使用してブラシを作製し、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。
【００３１】
比較例２
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを２ｗｔ％及び導電性カーボンブラックを２５ｗｔ％含有したＰＥＴを鞘成分、ＰＥＴを芯成分とし、芯鞘の面積比率を５：１の比率になるように複合して、２９０℃、孔径０．２５ｍｍのオリフィスから紡出し、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、１５８ｄｔｅｘ／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、７×１０９Ω／ｃｍであった。
【００３２】
本延伸糸を使用してブラシを作製し、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。
【００３３】
比較例３
粒径０．６〜０．７μｍであるルチル型酸化チタンを４ｗｔ％導電性カーボンブラックを３０ｗｔ％含有したナイロン１２を鞘成分、ナイロン１２を芯成分とし、芯鞘の面積比率を５：１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、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、１５８ｄｔｅｘ／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、８×１０８Ω／ｃｍであった。
【００３４】
本延伸糸を使用してブラシを製作し、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３に示す。
【００３５】
比較例４
粒径０．１〜０．１４μｍであるルチル型酸化チタンを４ｗｔ％及び導電性カーボンブラックを３５ｗｔ％含有したナイロン１２を鞘成分、ナイロン１２を芯成分とし、芯鞘の面積比率を５：１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、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、１５８ｄｔｅｘ／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。
【００３６】
本延伸糸を使用してブラシを製作し、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。
【００３７】
比較例５
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを０．５ｗｔ％及び導電性カーボンブラックを３５ｗｔ％含有したナイロン１２を鞘成分、ナイロン１２を芯成分とし、芯鞘の面積比率を５：１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、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、１５８ｄｔｅｘ／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。
【００３８】
本延伸糸を使用してブラシを製作し、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。
【００３９】
比較例６
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを３５ｗｔ％及び導電性カーボンブラックを２５ｗｔ％含有したナイロン１２を鞘成分、ナイロン１２を芯成分とし、芯鞘の面積比率を５：１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、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、１５８ｄｔｅｘ／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、８×１０９Ω／ｃｍであった。
【００４０】
本延伸糸を使用してブラシを製作し、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６に示す。
【００４１】
比較例７
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを２ｗｔ％導電性カーボンブラックを５０ｗｔ％含有したナイロン１２を鞘成分、ナイロン１２を芯成分とし、、孔径０．２５ｍｍのオリフィスから紡出したが、芯鞘形成出来ず、芯鞘型丸断面の２４フィラメントの未延伸糸を得ることが出来ず、ブラシとしての評価までいたらなかった。
【００４２】
比較例８
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを４ｗｔ％及び導電性カーボンブラックを５ｗｔ％含有したナイロン１２を鞘成分、ナイロン１２を芯成分とし、芯鞘の面積比率を５：１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、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、１５８ｄｔｅｘ／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。
【００４３】
本延伸糸を使用してブラシを製作し、画像形成装置に組み込んで評価した結果を表１の比較例８に示す。
【００４４】
比較例９
粒径０．２〜０．２５μｍであるルチル型酸化チタンを２ｗｔ％及び導電性カーボンブラックを３５ｗｔ％含有したナイロン１２を鞘成分、ナイロン１２を芯成分とし、芯鞘の面積比率を５：１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、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、１５８ｄｔｅｘ／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、８×１０３Ω／ｃｍであった。
【００４５】
本延伸糸を使用してブラシを製作し、画像形成装置に組み込んで評価した結果を表１の比較例９に示す。
【００４６】
【表１】
2005023463.tif 000002
【００４７】
【発明の効果】
本発明の導電性複合繊維は、クリーニング機能も兼ね備えた帯電ブラシのみでクリーニング不良による画質低下を解消する、低コスト、省スペースの小型画像形成装置に適したブラシを可能にする。