導電性毛刷及電子照相複印裝置的製作方法

2023-10-31 11:40:52

專利名稱：導電性毛刷及電子照相複印裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及作為彩色複印機等電子照相複印裝置的構件等使用的導電性毛刷，特別是用作(墨粉)清掃刷的導電性毛刷。
背景技術：
導電性毛刷用於各種清潔、除電或帶電等用途，所述導電性毛刷是將部分或全部使用具有導電性的尼龍纖維、蒂託綸纖維、丙烯酸纖維、含氟纖維等的纖維植絨在底布上的條狀或圓柱狀毛刷。其中，對於彩色複印機等電子照相複印裝置中所用的清掃用、帶電用或除電用導電性毛刷來說，要求其具有比其他領域使用的導電性毛刷更高的功能性，而為了滿足這個要求，必需對纖維的種類、導電性、纖維的粗細、絨毛密度等進行選擇。
另一方面，作為使用電子照相複印裝置進行複印中的最重要課題，各複印機製造商常常從硬體和軟體兩方面研究進一步提高畫面質量和降低墨粉消耗量。作為解決這個課題的方法，近年來已研究了使用粒徑更小的彩色墨粉。但是，使用這種粒徑更小的彩色墨粉的情況下，雖然也使用現有的導電性毛刷來作為電子照相複印裝置中光敏電阻鼓或中間轉印帶的(墨粉)清掃刷，但此時的清掃性能不充分，有時存在殘留的墨粉汙染所用的紙張(印刷汙染)的問題。

發明內容
鑑於上述問題，本發明的目的是提供導電性毛刷，該導電性毛刷作為電子照相複印裝置中光敏電阻鼓或中間轉印帶的(墨粉)清掃刷使用時，即使對於粒徑小的彩色墨粉，其也可有效地進行清掃，並且可以防止對所用紙張的汙染。
本發明涉及由底布和混合纖維形成的導電性毛刷，所述混合纖維是聚對苯二甲酸乙二酯纖維和尼龍66纖維的混合纖維，並通過植絨而在所述底布上起絨，其中所述聚對苯二甲酸乙二酯纖維和/或所述尼龍66纖維的體電阻率為100～106Ω·cm。
所述底布以40～130分特的復絲作為緯紗(T)和經紗(Y)，構成所述混合纖維的聚對苯二甲酸乙二酯纖維和/或尼龍66纖維優選是由0.5～20分特的單纖維形成的40～130分特的復絲。另外，優選所述底布的緯紗(T)和/或經紗(Y)的一部分或全部由熔點比所述聚對苯二甲酸乙二酯和所述尼龍66纖維低20～100℃的熱塑性樹脂形成。另外，優選所述聚對苯二甲酸乙二酯纖維具有導電性碳黑在中心部集結的複合結構，其體電阻率為100～106Ω·cm，並且，尼龍66纖維的體電阻率大於等於1013Ω·cm。
裝有本發明的導電性毛刷作為清掃刷的電子照相複印裝置也是本發明之一。


圖1是表示具有複合結構的纖維的一個例子的斷面的示意圖。圖中，1表示由樹脂形成的外周部，2表示由導電性材料形成的中心部。
具體實施例方式
下面詳細敘述本發明。
本發明的導電性毛刷由底布和混合纖維形成，所述混合纖維是聚對苯二甲酸乙二酯(以下也稱PET)纖維和尼龍66纖維的混合纖維，並通過植絨而使所述混合纖維在所述底布上起絨。
本發明人等經認真仔細地研究，結果發現使用PET纖維和尼龍66纖維組合形成的混合纖維時，可以大幅度提高導電性毛刷的清掃性能，即使使用粒徑小的彩色墨粉的情況下，也可有效防止對所用紙張的汙染，以至完成了本發明。
對於所述PET纖維沒有特別的限制，可以包括將PET類聚合物通過熔融紡絲、拉伸的公知方法得到的纖維。
對於所述PET類聚合物，可以舉出例如乙二醇和對苯二甲酸縮聚而得到的PET；或在不改變PET本質的範圍內，將PET中部分乙二醇成分換成其他的脂肪族二醇、或者將部分對苯二甲酸成分換成其他的芳香族二酸而得到的共聚物等。另外，所述PET類聚合物中可根據需要含有微量的公知添加劑。
對於所述尼龍66纖維沒有特別的限制，可以舉出將脂肪族聚醯胺經熔融紡絲、拉伸的公知方法得到的纖維。
作為所述脂肪族聚醯胺，可以舉出例如己二酸和六亞甲基二胺縮聚而得到的尼龍66；或在不改變尼龍66本質的範圍內，將部分己二酸成分換成其他脂肪族二酸、或者將部分六亞甲基二胺成分換成其他的脂肪族二胺而得到的共聚物等。另外，所述脂肪族聚醯胺中可根據需要含有微量的公知添加劑。
所述PET纖維和所述尼龍66纖維中的至少一方的體電阻率為100～106Ω·cm。這樣，由本發明的導電性毛刷形成的清掃刷可以中和除去片屑、塵埃等所帶的電，同時將其除去，所以與通過簡單的物理擦拭來去除相比，可以更加完全、可靠且容易地除去這些片屑、塵埃等。另外，也可以將本發明的導電性毛刷用作帶電用毛刷或除電用毛刷。如果體電阻率小於100Ω·cm，在例如與有機感光體接觸時，本發明的毛刷則會導電；而體電阻率大於106Ω·cm時，本發明的毛刷不能中和除去片屑、塵埃等帶的電，對片屑、塵埃等的清除效率不充分。
對於賦予所述PET纖維或所述尼龍66纖維導電性的方法沒有特別的限定，例如可以舉出使所述PET纖維或所述尼龍66纖維含有與所需導電性對應的量的導電性碳粉、導電性金屬粉等導電性材料的方法等。
對於含有所述導電性材料的PET纖維或所述尼龍66纖維，例如可以舉出均勻地混合分散有導電性材料的纖維；具有導電性材料集結在纖維的中心部、其外部圍有樹脂的複合結構的纖維等。其中，具有複合結構的纖維可以維持PET纖維或尼龍66纖維優異的特性不變，並且少量的導電性材料即可賦予高的導電性，所以是優選的。圖1中給出了具有共軛結構的纖維的一個例子的斷面的示意圖。圖1中，所述導電性材料2可以集結在由樹脂1形成的外周部的中心，形成圓柱狀(圖1a)，也可以集結形成帶狀(圖1b)。另外，所述導電性材料2優選如圖1b、1c所示那樣其一部分呈現在纖維的表面。另外，具有複合結構的纖維中，由導電性材料形成的中心部優選含有一定量與構成外周部樹脂相同種類的樹脂，以使導電性材料顆粒間相互結合，並且提高與外周部的親和性。
對於製造均勻地分散混合有所述導電性材料的纖維的方法沒有特別的限制，例如可以舉出預先將所述導電性材料均勻地分散混合在原料樹脂中，對其進行熔融紡絲的方法等。
對於製造具有複合結構的纖維的方法沒有特別的限制，可以採用以往公知的方法，例如可以舉出如下方法等，將導電性材料用噴絲頭設置在中心部，再設置樹脂用噴絲頭將其圍起，採用這樣的雙重噴絲頭同時紡絲。
對於所述PET纖維和尼龍66纖維，在楊氏模量、拉伸強度、拉伸率、埃左氏衝擊強度等機械特性和熱特性方面沒有特別的限制，但優選是非捲曲的纖維。
所述PET纖維和尼龍66纖維優選是單纖維束集的復絲。此時，構成復絲的單纖維的纖維細度優選為0.5～20分特。纖維細度小於0.5分特時，植絨後的纖維沒有硬挺度而導致本發明的導電性毛刷的清掃性能變差，而超過20分特時，植絨密度變低而導致本發明的導電性毛刷的清掃性能變差。纖維的細度更優選為1～15分特。另外，一般來說，復絲可以束集相同粗細的單纖維，也可以束集具有不同粗細的單纖維。束集粗細不同的單纖維可能會在所述PET纖維和尼龍66纖維的特性上出現一些差異。另外，所述復絲的細度優選為40～130分特。所述復絲細度小於40分特時，植絨後的復絲沒有硬挺度而導致本發明的導電性毛刷的清掃性能變差，而超過130分特時，植絨密度變低而導致本發明的導電性毛刷的清掃性能變差。
對於所述PET纖維和尼龍66纖維的斷面形狀沒有特別的限制，一般為圓形，但即使製成了圓形之外的其他形狀，所述PET纖維以及尼龍66纖維的特性也沒有太大的差別。
所述PET纖維和尼龍66纖維的混合纖維不僅包括將PET纖維和尼龍66纖維合捻、束集得到的植絨用紗，還包括將PET纖維和尼龍66纖維相互交替植絨在底布上後PET纖維和尼龍66纖維以整體形式混合的植絨用紗。其中，從混合纖維的特性和植絨效率(操作性)方面出發，優選將所述PET纖維和尼龍66纖維合捻後束集得到的植絨用紗。
以細度計，所述混合纖維中的所述PET纖維相對所述尼龍66纖維的比例優選為25％～75％。在這個範圍內，本發明的導電性毛刷具有極為優異的清掃性能。所述比例更優選為40％～60％。
另外，儘管所述PET纖維和尼龍66纖維的混合纖維中，對於PET纖維和尼龍66纖維的體電阻率的組合沒有特別的限制，但聚對苯二甲酸乙二酯纖維具有導電性碳黑集結在中心部的複合結構，體電阻率為100～106Ω·cm，並且，尼龍66纖維的體電阻率大於等於1013Ω·cm時，特別適合形成清掃效率高的導電性毛刷。
所述底布的緯紗(T)和經紗(Y)只要是可織造的具有規定強度的紗線纖維就沒有特別的限制，優選緯紗(T)和/或經紗(Y)的一部分或者全部由熔點比聚對苯二甲酸乙二酯纖維和尼龍66纖維低20～100℃的熱塑性樹脂形成。由於緯紗(T)和/或經紗(Y)的一部分或者全部由這樣的熱塑性樹脂形成，為在植絨後防止起絨用紗線脫落而進行的後邦並縫中，可以將底布的裡面進行熱粘著，從而起到阻止起絨用紗線脫落的作用，而成為更強的預防紗線脫落的對策。所述底布的緯紗(T)和/或經紗(Y)更優選是由以下纖維形成的混合纖維熔點比聚對苯二甲酸乙二酯纖維和尼龍66纖維低20～100℃的熱塑性樹脂形成的纖維；和熔點比所述熱塑性樹脂高的熱塑性樹脂形成的纖維。
作為熔點比聚對苯二甲酸乙二酯纖維和尼龍66纖維低20～100℃的熱塑性樹脂，對其沒有特別的限制，例如，以PET為主要構成單元的共聚物；尼龍6、尼龍610、尼龍11、尼龍12等脂肪族聚醯胺類樹脂等。其中，脂肪族聚醯胺類樹脂的熱粘著性、粘合性(如與基礎塗層(backcoating)粘合劑的粘合性)、若干防靜電性(若干吸溼性)等優異，所以是優選的。
所述底布優選採用復絲構成緯紗(T)和經紗(Y)。對於構成所述底布的緯紗(T)和經紗(Y)的復絲的粗細沒有特別的限制，優選為40～130分特。復絲的細度小於40分特時，底布的緊固力變小，經植絨的纖維有時會脫落，而細度超過130分特，植絨密度變低，清掃性有時變差。
對於將所述混合纖維植絨在底布上的方法沒有特別的限制，例如，可以舉出編制的方法、織造的方法等。其中，優選在使用緯紗(T)和經紗(Y)進行織造的同時摻入所述混合復絲製成絨毛狀的方法。另外，所述植絨優選通過V字植絨進行，而且採用這種方式，通過剪切V字植絨部的中心可同時得到2張起絨整布。
對於所述植絨引起起絨的絨毛密度沒有特別的限制，優選為104～105根/平方釐米。在該範圍內，絨毛柔軟光滑且韌性強。另外，將所述混合纖維摻入經紗(Y)中植絨時，摻入的纖維根數在長度方向為30～90根/釐米、在寬度方向為20～70根/釐米。更優選絨毛密度為2×104～6×104根/平方釐米，當將所述混合復絲摻入經紗(Y)中植絨時，摻入的纖維根數在長度方向為35～70根/釐米、在寬度方向為25～60根/釐米。
所述植絨引起起絨的絨頭長度根據用途而決定，通常為3～6mm。
將通過所述植絨得到的起絨整布裁剪成適當的尺寸，將其固定在長條和圓筒形的支撐體等上後使用，但為了製成更牢固的防止起絨的紗線脫落的製品，優選固定前在裡面形成粘合層。
對於形成所述粘合層的方法沒有特別的限制，例如，可以利用液態粘合劑進行溼式底塗的方法；將尼龍11、尼龍12等熱粘合性幹薄膜進行乾式熱粘合的方法等。
另外，底布的緯紗(T)和/或經紗(Y)的一部分或全部由熔點比聚對苯二甲酸乙二酯纖維和尼龍66纖維低20～100℃的熱塑性樹脂形成時，優選在形成粘合層之前，採用前工序，使所述起絨整布通過加熱通道熔融底布的表面部分。
對於本發明的導電性毛刷的用途沒有特別的限制，例如可以作為電子照相複印機裝置的清掃刷、帶電用刷、除電用刷等使用，其中特別優選用作清掃刷。作為將本發明的導電性毛刷安裝在電子照相複印裝置的方法，對其沒有特別的限制，可以通過公知方法將清掃刷、帶電用刷、除電用刷安裝到所述的電子照相複印裝置上。
安裝有本發明的導電性毛刷作為清掃刷的電子照相複印裝置也是本發明之一。
下面給出實施例更具體地說明本發明，但本發明不僅限於這些實施例。
實施例1植絨用線
取導電性PET復絲(KANEBO GOHSEN公司生產的CARBONBELLTRON，型號B31)和非導電性尼龍66復絲(TORAY公司生產)，以一比一的比例並股，製作植絨用導電性合股復絲。所述導電性PET復絲束集了12根導電性碳黑集結在中心部且單絲細度為3.7分特的複合PET單絲，其細度為44.4分特、體電阻率為102～104Ω·cm，所述非導電性尼龍66復絲束集了14根單絲細度為3.17分特的尼龍66單絲，其細度為44.4分特、體電阻率為1013Ω·cm。
織造(底布)用線
底布的緯紗(T)、經紗(Y)均使用非導電性尼龍6復絲(TORAY公司生產)。所述非導電性尼龍6復絲束集了10根單絲細度為7.7分特的尼龍6單絲，其細度為77分特、體電阻率為1013Ω·cm。所述非導電性尼龍6復絲的熔點約比導電性合股復絲的熔點低35～40℃。
起絨布的製作
利用雙重絲絨織機(V起絨織機)，以所述非導電性尼龍6復絲作為緯紗(T)、經紗(Y)進行織造，同時，將所述導電性合股復絲摻入經紗(Y)中。此時摻入的根數為緯紗(T)中32根單絲/釐米、經紗(Y)中45根單絲/釐米。水平中央剪裁，得到2張起絨布。得到的2張起絨布的絨頭長為3.0mm、絨毛密度為37440根單絲/平方釐米，絨頭幾乎全部垂直豎起，觸摸有天鵝絨感。
比較例1
作為植絨用線，使用2根實施例1中使用的導電性PET復絲(KANEBO GOHSEN公司生產的CARBON BELLTRON，型號B31)並股製成的導電性合股復絲，替換實施例1中使用的導電性合股復絲，除此以外與實施例1相同地製作起絨布。得到的2張起絨布的絨頭長為3.0mm、絨毛密度為34560根單絲/平方釐米，絨頭幾乎全部垂直豎起，觸摸沒有天鵝絨感，而是硬的感覺。
比較例2作為植絨用線，使用以一比一的比例將導電性尼龍6復絲(KANEBOGOHSEN公司生產的CARBON BELLTRON，型號931)和實施例1中使用的非導電性尼龍66復絲(TORAY公司生產)並股製成的導電性合股復絲，代替實施例1中使用的導電性合股復絲，所述導電性尼龍6復絲束集了16根導電性碳黑集結在中心部且單絲細度為5.6分特、體電阻率為100～102Ω·cm的複合尼龍6單絲，其細度為88.9分特。除此以外與實施例1相同地製作起絨布。得到的2張起絨布的絨頭長為3.0mm、絨毛密度為43200根單絲/平方釐米，絨頭幾乎全部垂直豎起，觸摸有天鵝絨感。
比較例3作為植絨用線，使用以一比一的比例將實施例1中使用的導電性PET復絲(KANEBO GOHSEN公司生產的CARBON BELLTRON，型號B31)和非導電性尼龍6復絲(TORAY公司生產)並股製成的導電性合股線復絲，代替實施例1中使用的導電性合股復絲，所述非導電性尼龍6復絲束集了14根單絲細度為3.17分特的尼龍6單絲，其細度為44.4分特、體電阻率為1013Ω·cm。除此以外與實施例1相同地製作起絨布。得到的2張起絨布的絨頭長為3.0mm、絨毛密度為37440根單絲/平方釐米，絨頭幾乎全部垂直豎起，與實施例1相比較，稍微有一些柔軟感。
比較例4作為植絨用線，使用以一比一的比例將實施例1中使用的導電性PET復絲(KANEBO GOHSEN公司生產的CARBON BELLTRON，型號B31)和非導電性PET復絲(TORAY公司生產)並股製成的導電性合股復絲，代替實施例1中使用的導電性合股復絲，所述非導電性PET復絲束集了14根單絲細度為3.17分特的PET單絲，其細度為44.4分特、體電阻率為1013Ω·cm。除此以外與實施例1相同地製作起絨布。得到的2張起絨布的絨頭長為3.0mm、絨毛密度為37440根單絲/平方釐米，絨頭幾乎全部垂直豎起，與實施例1相比較，沒有天鵝絨般的觸摸感，有一些硬的感覺。
評價取實施例1和比較例1、4製作的起絨布的一部分作為樣品，將裡面用235℃的熱風均勻加熱1分鐘，熔化尼龍6纖維的表面部分。另外，比較例2和比較例3製作的起絨布中使用尼龍6纖維作為絨頭，所以對於比較例2和比較例3製作的起絨布不進行該處理。
然後在該裡面覆蓋尼龍12的熱粘合性幹薄膜，一邊輕壓，一邊在180℃將整個裡面加熱。形成尼龍12的粘合層，徹底防止絲線脫落的危險性。
得到的防止絲線脫落的導電性毛刷剪裁成寬為7mm、長為310mm，將其用兩面膠固定在T型不鏽鋼製機架上。
使用該導電性毛刷，按以下方法測定對墨粉的清掃效果。
墨粉清掃效果的測定
在200mm×300mm的聚碳酸酯平滑平板上，全面幾乎均勻地分散2g體積重均粒徑為6.5μm(通常使用的黑色墨粉的粒徑為7.5μm)的黑色墨粉，將導電性毛刷與聚碳酸酯平滑平板有距離地水平配置。然後，(單向)滑動導電性毛刷，導電性毛刷的前端進入量為1.0mm、滑動速度為100毫米/秒。用放大顯微鏡觀察清掃後的聚碳酸酯平滑平板，以1cm2的框格計數殘留的黑色墨粉的個數。各框格內殘留黑色墨粉的個數均小於等於3的情況下記做◎、個數為7～12的情況下記做△、大於等於13的情況下記做×。
另外，假設清掃前黑色墨粉的分布是完全均勻的，這樣計算的墨粉的分布是3.27×10-3克/平方釐米，以其比重為1.2換算的話，其分布為2365444個/平方釐米。
對墨粉的清掃效果的測定結果歸納於表1。
表1

本實施例中進行的墨粉清掃效果的測定不是實際裝在電子照相複印裝置的測試，所以評價的不是絕對效果，但因為電子照相複印裝置的光敏電阻鼓的面是聚碳酸酯層，而對墨粉的清掃效果的測定是在聚碳酸酯平滑平板上進行的，所以可以認為該結果可以推斷絕對的效果。
本發明如上構成，其作為清掃刷、帶電用刷、除電用刷等是有用的，特別是作為清掃刷可以除去細微的垃圾等，可以提供能夠有效消除因細微粒墨粉產生的印刷汙染的導電性毛刷。
權利要求
1.導電性毛刷，其是由底布和混合纖維形成的導電性毛刷，所述混合纖維是聚對苯二甲酸乙二酯纖維和尼龍66纖維的混合纖維，該混合纖維通過植絨而在所述底布上起絨，其特徵在於，所述聚對苯二甲酸乙二酯纖維和/或所述尼龍66纖維的體電阻率為100～106Ω·cm。
2.如權利要求1所述的導電性毛刷，其中，底布以40～130分特的復絲作為緯紗T和經紗Y；構成混合纖維的聚對苯二甲酸乙二酯纖維和尼龍66纖維是由0.5～20分特的單絲形成的40～130分特的復絲。
3.如權利要求1或2所述的導電性毛刷，其中，底布的緯紗T和/或經紗Y的一部分或全部由熔點比聚對苯二甲酸乙二酯纖維和尼龍66纖維低20～100℃的熱塑性樹脂形成。
4.如權利要求1、2或3所述的導電性毛刷，其中，聚對苯二甲酸乙二酯纖維具有導電性碳黑集結在中心部的複合結構，體電阻率為100～106Ω·cm，而且，尼龍66纖維的體電阻率大於等於1013Ω·cm。
5.裝有如權利要求1、2、3或4所述的導電性毛刷作為清掃刷的電子照相複印裝置。
全文摘要
本發明提供導電性毛刷，其是由底布和混合纖維形成的導電性毛刷，所述混合纖維是聚對苯二甲酸乙二酯纖維和尼龍66纖維的混合纖維，並通過植絨而在所述底布上起絨，所述聚對苯二甲酸乙二酯纖維和/或所述尼龍66纖維的體電阻率為10
文檔編號G03G21/00GK1625719SQ0380287
公開日2005年6月8日 申請日期2003年3月6日 優先權日2002年3月12日
發明者柳澤博文, 森幸雄, 塚田章一 申請人:郡是株式會社