导电性毛束和导电刷的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请号为200980149056. 0、申请日为2009年12月1日、发明名称为"导 电性毛束和导电刷"的中国专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及用于电子照相记录方式的干式复印机或传真机、打印机等的导电性毛 束和导电刷。具体而言，涉及用于通过静电植绒加工制备的导电刷的导电性毛束和使用该 毛束的导电刷。
【背景技术】
[0003] 在电子照相复印机等中，对于静电潜影形式中重要要素的带电部和除去残留于感 光体的残留色粉或电荷的清除部、赋予色粉电荷的供给部多使用导电性辊。但是，随着近年 来高画质化和彩色用途的增加，色粉粒子逐渐微粒化。若使用这种微粒化的色粉，则在由硅 酮或聚氨酯构成的导电性辊中存在色粉混入辊表面的气泡中，导致辊表面变硬，或因色粉 融化而形成的色粉镀膜导致刷表面的电阻值升高的问题。因此，在专利文献1、专利文献2 中提出在辊表面将导电性纤维静电植绒而成的导电性刷。另外，在非专利文献中提出用于 静电植绒的纤维的加工方法。此时，若毛束的纤维长度达到〇. 5_以上，则在将纤维切割成 短纤维状时，纤维束因刃具的压力而破损，纤维的位置移动而被切割，所以易产生纤维的长 度偏差。特别是用于电子照相复印机的导电刷，为了对感光体和色粉供给均一的电荷，需要 极力抑制表面的凸凹，因此在使用纤维长度为〇. 5mm以上的毛束的刷的情况下，在制备工 序中进行切割整理刷表面纤维的所谓剪毛工序。但是，通过剪毛切割刷表面纤维存在损耗 纤维以及在剪毛工序中生产效率变差的问题。
[0004] 在先技术文献
[0005] 专利f献
[0006] 专利文献1 :日本特开平10-123821号公报
[0007] 专利文献2 :日本特开2004-70006号公报
[0008] 非专利f献
[0009] 非专利文献1 :"静电学会志" 1992年，第16卷，第5期，第389-395页
【发明内容】
[0010] 发明所要解决的课题
[0011] 本发明的目的在于：以提供即使不剪毛也可抑制刷表面的凸凹的导电性毛束为课 题。
[0012] 解决课题的手段
[0013] 上述本发明的目的通过具有以下（1)的构成的本发明所涉及的导电性毛束达成。
[0014] (1)导电性毛束，其特征在于，所述导电性毛束为具有导电性的化学纤维，所述化 学纤维的直径为10~100 μ m，纤维长度为0· 5~5mm，且纤维长度的偏差率（Uf 6 O吞率 variation)为 5% 以下。
[0015] (2)⑴的导电性毛束，其中，化学纤维中含有导电性微粒。
[0016] (3)⑵的导电性毛束，其中，所述导电性微粒为碳黑，在化学纤维中以5~40%质 量含有。
[0017] (4)⑴~（3)中任一项的导电性毛束，其中，化学纤维为含有热塑性树脂的纤维。
[0018] (5) (4)的导电性毛束，其中，所述热塑性树脂为聚酰胺。
[0019] (6)导电刷，其是使用⑴~（5)中任一项的导电性毛束通过静电植绒加工制备 的。
[0020] (7)⑴~（5)中任一项的导电性毛束的制备方法，其中，将具有导电性的化学纤 维集束成细度50~500万分特而获得的纤维束固定，使其不在纤维轴的垂直方向移动，将 切割获得的短纤维进行电沉积处理（電着処理electrode position treatment)来制得导 电性毛束。
[0021] 发明的效果
[0022] 如以下说明所述，根据本发明可制得纤维的长度偏差小的导电性毛束。
[0023] 实施发明的最佳方式
[0024] 以下对本发明的导电性毛束进行更详细的说明。本发明中所谓的毛束是指用于 静电植绒的部件，是对短纤维实施电沉积处理而获得的纤维。本发明中所谓的化学纤维 是指所谓的再生纤维、半合成纤维、合成纤维。再生纤维包括人造丝或铜氨纤维（年工7° 7 cupra)，半合成纤维包括醋酸酯或三醋酸酯，合成纤维可列举出丙烯酸、聚酰胺、聚酯、尼 龙、维尼纶等。在化学纤维中，特别是合成纤维因在制备纤维时容易变更直径，导电性微粒 的分散容易，因此优选，进一步，聚酰胺或聚酯等所谓的热塑性树脂因制备容易而优选。这 里所使用的聚酰胺是指所谓的烃基经由酰胺键键合于主链而成的高分子体，主要含有聚己 酰胺或聚亚己基己二酰二胺的聚酰胺。这里所说的主要是指在聚己酰胺中构成聚己酰胺的 ε -己内酰胺单元、在聚亚己基己二酰二胺中构成聚亚己基己二酰二胺的己二酸己二胺盐 单元在80%摩尔以上，进一步优选90%摩尔以上。含有聚己酰胺、聚亚己基己二酰二胺的 聚酰胺特别优选。
[0025] 本发明中所谓的导电性是指通电的性质，使用比电阻作为导电性的指标。这里 所使用的导电性毛束由于在制成导电刷时需要赋予或除去电荷，所以优选比电阻为10°~ IO10 Ω cm〇
[0026] 构成本发明的化学纤维需要具有导电性。若化学纤维无导电性，则作为刷使用时， 无法赋予感光体或色粉电荷。作为赋予化学纤维导电性的方法，包括使导电性微粒分散于 纤维中的方法或将聚吡咯等导电性高分子涂布于纤维表面的方法，由于大型电子照相记录 仪要求即使增加印刷张数，纤维表面的电阻值也难以发生变化，所以特别优选使导电性微 粒分散于纤维中的方法。
[0027] 这里所使用的导电性微粒虽无特殊限定，包括碳黑或具有导电性的金属化合物、 向无机化合物上镀或涂布导电性金属而成的材料等，特别是碳黑因粒径小，在化学纤维中 的分散性良好而优选。这里所使用的导电性碳黑若是例如乙炔黑、槽法碳黑、炉黑等具有导 电性的碳黑，则无特殊限制，但由于粉末粒子的尺寸小，比较均一的原因而优选炉黑。若粒 子大，则纺丝时的过滤压升高受到抑制或纺丝时产生断丝，所以若考虑纤维强度的提高，则 优选使用2 μm以下的粒子。
[0028] 当在导电性微粒中使用导电性碳黑时，相对于导电性毛束，导电性碳黑的含量优 选为5~40%质量。若导电性碳黑含量不足5%质量，则化学纤维的比电阻升高，在用作导 电刷时有无法赋予感光体或色粉电荷、无法形成图像之虞。另外，若导电性碳黑的含量超过 40%质量，则化学纤维的比电阻过低，所以在用作导电刷时有无法赋予感光体或色粉电荷、 无法形成图像之虞。进一步优选为15~35%质量。
[0029] 本发明的导电性毛束需要纤维的直径为10~100 μ m。若纤维的直径不足10 μ m， 则在制成刷时，易倒毛，无法为感光体或色粉提供充足的接触压，无法赋予感光体或色粉电 荷，无法形成图像。若纤维的直径超过100 μ m，则由于植绒密度变粗糙，所以电荷密度变粗 糙，画质变粗糙。
[0030] 本发明的导电性毛束需要纤维长度为0. 5~5mm。若纤维长度不足0. 5mm，则在作 为刷使用时，色粉混入刷表面导致刷表面变硬，或因色粉融化而形成的色粉镀膜导致刷表 面的电阻值升高，印刷耐久性降低。若纤维长度超过5_，则在进行静电植绒时，毛束相互缠 绕，不能使毛束1根1根分散，导致无法植绒。
[0031] 本发明的导电性毛束需要纤维长度的偏差率为5%以下。若纤维长度的偏差率超 过5%，则在制成刷时，刷表面出现凹凸，导致赋予感光体或色粉的电荷不均一，画质降低。 虽然纤维长度的偏差率优选小的数值，但作为工业上可利用的数值，1%左右为下限。
[0032] 就本发明的导电性毛束的制备方法而言，将纤维束（连续长丝的集束）状纤维在 80~98°C的热水中进行30~60分钟热处理。这具有以下效果：除去赋予纤维的油剂，以 及在含有导电性微粒的化学纤维的情况下，不仅使纤维收缩，降低比电阻的偏差，而且在制 成导电性毛束和导电刷后降低电阻值经时变化。经热水处理的纤维束的切割通过闸刀式剪 切机等的切割机进行。虽然切割面由切割机结构或刃具与纤维的关系决定，但优选纤维与 刃具呈直角接触，相对于纤维轴呈直角地切割。此时，若在通常的纤维束状态下切割，则纤 维束因刃具的压力而破损，纤维的位置移动而被切割，导致纤维长度发生偏差，因此，为了 不使纤维移动，可通过将纤维束卷到纸或膜等上，直接在卷曲的状态下切割的方法，或将纤 维束填充于树脂制容器，连同容器一同切割等，在纤维束不破损的状态下进行切割，所以纤 维难以移动，可抑制纤维长度的偏差。需要说明的是，经切割的纸或膜、树脂制容器等可用 筛子除去。此外，就集束制成纤维束的纤维的量而言，若减少集束量，则切割时纤维的移动 减少，所以纤维长度的偏差降低，但操作增加，所以优选使集束成纤维束的细度为50~500 万分特那样地来进行集束。另外，从毛束的飞翔性（飛翔性jumping capability)观点出 发，优选作为导电性毛束的短纤维不存在扭曲或弯曲。当在集束纤维束时使用纸的情况下， 由于纸难以破损，且需要可集束纤维束的柔软性，所以优选为信封等所使用的牛皮纸，进一 步优选抗张强度为0.3N以上。
[0033] 将粘着剂涂布于底材上，利用静电将本发明的导电性毛束植绒。当在高压电场中 存在微小物体时，静电植绒受电影响。这种电影响是指该微小物体带电，从一侧电极被吸引 到另一侧电极。即，对金属施加直流高压时，其间产生电场（E)。该电场的大小与电压（V) 及其距离⑷之间具有E = V/d的关系，该电场内存在的小物体的电荷（q)受到由引力（F) =Eq所赋予的力而被牵拉。毛束指上述小物体。在静电植绒中，正极被称为高压极，负极 被称为接地极（接地极），电场的大小通过高压发生器提供规定的电压V。静电植绒是将底 材平行置于电极极间?电极表面，在两极间飞翔过程中毛束相对于底材呈直角地扎入涂布 有粘着剂的底材中。因此，飞