放電用電極基材
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複写機の感光体帯電装置、電気集塵装置、或いはエレクトレット処理装置などに使用できる放電用電極基材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から複写機の感光体帯電装置の電極として、コロトロンなどのワイヤーが用いられていた。しかしながら、このようなワイヤーを使用すると、４〜８キロボルトの高電圧を印加して放電させる必要があるため、トナー、紙粉及びほこりなどが静電気的に付着しやすく、使用するにつれて、放電が不均一になるなど、放電性の低下が大きいという問題があった。また、これらワイヤーからの放電性を上げるために、このワイヤーを取り囲むようにシールド電極を設けるのが一般的であるが、このシールド電極にも放電するため、感光体への実際の放電電流は５〜３０％程度と低く、放電効率の点でも問題があった。更に、前述のように、高電圧を印加するため、電源が大型化することに加えて、ワイヤーを取り囲むようにシールド電極を設ける必要があるため、これら電極関連の占めるスペースが広く、複写機を小型化できないという問題もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、放電性の低下が小さく、均一に効率良く放電でき、省スペース化できる放電用電極基材を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の放電用電極基材（以下、電極基材ということがある）は、被帯電物と離して設置する放電用電極に用いられる、次式より求められる繊維端部数が２０万個／ｃｍ3以上である電子共役系ポリマーにより導電性を付与した導電性繊維シート（植毛したものを除く）
ただし、Ｍは繊維シートの目付（g/cｍ２）Ｄは繊維シートの厚さ（cm）ρは繊維の比重Ｓは繊維の断面積（cｍ２）Ｌは繊維長（cm）を表す。および、被帯電物と離して設置する放電用電極に用いられる、植毛したものである繊維シートであって、次式より求められる繊維端部数が２０万個／ｃｍ3以上である電子共役系ポリマーにより導電性を付与した導電性繊維シート■１ｃｍ当りに相当する繊維数が端数を有する場 合繊維端部数（個／ｃｍ3）＝Ａ×Ｂ×２＋Ａ■１ｃｍ当りに相当する繊維数が端数のない場合 繊維端部数（個／ｃｍ3）＝Ａ×Ｂ×２ただし、Ａは１ｃｍ２当りの植毛数（本/cm２）Ｂは１ｃｍ当りに相当する繊維数の整数部からなる。
【０００５】
【作用】本発明の電極基材は、被帯電物と離して設置する放電用電極に用いられる、次式より求められる繊維端部数が２０万個／ｃｍ3以上である電子共役系ポリマーにより導電性を付与した導電性繊維シート（植毛したものを除く）
ただし、Ｍは繊維シートの目付（g/cｍ２）Ｄは繊維シートの厚さ（cm）ρは繊維の比重Ｓは繊維の断面積（cｍ２）Ｌは繊維長（cm）を表す。および、被帯電物と離して設置する放電用電極に用いられる、植毛したものである繊維シートであって、次式より求められる繊維端部数が２０万個／ｃｍ3以上である電子共役系ポリマーにより導電性を付与した導電性繊維シート■１ｃｍ当りに相当する繊維数が端数を有する場合 繊維端部数（個／ｃｍ3）＝Ａ×Ｂ×２＋Ａ■１ｃｍ当りに相当する繊維数が端数のない場合 繊維端部数（個／ｃｍ3）＝Ａ×Ｂ×２ただし、Ａは１ｃｍ２当りの植毛数（本/cm２）Ｂは１ｃｍ当りに相当する繊維数の整数部であり、被帯電物に対して作用できる繊維端部数が多いため、均一に放電し、しかも低電圧で放電でき、トナー、紙粉及びほこりなどが静電気的に付着しにくいので、放電性の低下が小さい。また、シールド電極を使用しなくても容易に放電し、電極基材と近接する被帯電物に放電するため、放電効率も優れている。このように、本発明の電極基材は、低電圧で容易に放電を生じるため、電源を小型化でき、しかもシールド電極を設ける必要もないので、省スペース化できるものである。
【０００６】本発明の導電性繊維シートは電子共役系ポリマーにより導電加工した繊維をシート状に形成したものでも良いし、再生繊維、半合成繊維、合成繊維、無機繊維、植物繊維、動物繊維、鉱物繊維などの繊維から繊維シートを形成した後、この繊維シートを電子共役系ポリマーにより導電加工して得られるものであっても良い。以下、後者の繊維シートを電子共役系ポリマーにより導電加工して導電性繊維シートを得る場合をもとに説明する。
【０００７】これら繊維の繊維径は１４μm以下、より好ましくは１０μm以下であると、より放電しやすいので好適に使用できるが、繊維径が０.１μm未満であると、耐久性に劣るので、０.１μm以上、より好ましくは１μm以上であるのが好ましい。なお、この範囲の繊維径を有する繊維は、機械的および／または化学的処理を施すことにより繊維を分割する方法によっても得ることができる。
【０００８】この繊維の繊維径は繊維断面において最も長く採ることのできる直線の長さをいう。例えば、繊維断面が楕円形の場合には長軸の長さであり、繊維断面が三角形の場合には最も長い辺の長さであり、四角形の場合には対角線の長い方の長さといった具合である。また、様々な繊維径をもった繊維が混在する場合には、各々の繊維の数量比率によって平均した値を繊維径という。例えば、繊維径２０μmの繊維７０％と繊維径１０μmの繊維３０％の混在した繊維シートの繊維径は、１７（＝２０×０.７＋１０×０.３）μmである。
【０００９】前述の分割できる繊維としては、例えば、一成分中に他成分を島状に配置した断面をもつ海島型繊維、異なる成分を交互に層状に積層した断面をもつ多重バイメタル型繊維、或いは一成分を他成分中に放射状に配した断面をもつ菊花型繊維がある。この分割可能な繊維を構成する樹脂成分の組み合わせとして、例えば、ポリアミド系樹脂とポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂とポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂とポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂とポリアクリロニトリル系樹脂、ポリアミド系樹脂とポリアクリロニトリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂とポリアクリロニトリル系樹脂などがある。
【００１０】以上のような繊維が使用されるが、導電性繊維を使用して繊維シートを形成すれば、本発明の電極基材となり、導電性のない繊維を使用する場合には、繊維シートを形成した後に導電加工することにより、本発明の電極基材となる。
【００１１】この繊維シートが繊維端部数を多く有する不織布や植毛布であると、被帯電物に対して多くの繊維が作用でき、均一に放電しやすいため、好適に使用できる。
【００１２】この不織布の製造方法としては、例えば、カード法、エアレイ法、湿式法などにより得られる繊維ウエブを、水流又はニードルを作用させることにより繊維同士を絡合する方法、接着剤により結合する方法、構成繊維の融着により結合する方法などがある。これらの中でも、湿式法によって得られた繊維ウエブを水流で絡合した不織布は、繊維が均一に配置しており、しかも密度が大きく、繊維端部数が多いため、好適に使用できる。なお、前述の分割できる繊維を使用すると、水流或いはニードルパンチによって繊維同士を絡合すると同時に、繊維を分割できるという、製造工程上の利点がある。
【００１３】以上のようにして得られた繊維シートのうち、導電性のない繊維を使用した場合、繊維シートに導電加工して電極基材を得る。本発明の電極基材は表面抵抗が１×１０0〜１×１０9Ω／□であるのが好ましい。表面抵抗が１×１０0Ω／□未満であると、部分的に火花放電が生じやすく、均一に安定した放電が生じにくく、表面抵抗が１×１０9Ω／□を越えると、高電圧を印加させる必要が生じるため、トナー、紙粉やほこりなどを付着しやすく、放電性が低下するばかりでなく、仮に電極基材に欠陥がある場合や異物が付着していた場合には、火花放電が生じる可能性があるためである。より好ましい表面抵抗は１×１０2〜１×１０6Ω／□であり、最も好ましい表面抵抗は１×１０2〜１×１０4Ω／□である。
【００１４】繊維シート又は繊維の導電加工方法は、電子共役系ポリマーによる被覆処理などがある。電子共役系ポリマーによる被覆処理は、得られる導電性繊維シートの表面抵抗を前記の範囲内の値にすることが容易であるため、好適に使用できる。
【００１５】この電子共役系ポリマーにより導電性を付与する方法としては、例えば、塩化鉄（III）、塩化銅（II）などの酸化剤を含む溶液を、繊維シート又は繊維に含浸した後、モノマーに接触させることにより重合させる方法がある。また、モノマーとの接触方法は、モノマーが液体状態の場合、酸化剤の付着した繊維シート又は繊維にモノマーを含浸したり、塗布したり、スプレーすれば良く、モノマーが気体状態の場合、モノマーで充填した容器内に、酸化剤の付着した繊維シート又は繊維を載置すれば良い。
【００１６】この重合させるモノマーとしては、例えば、ピロール、アセチレン、ベンゼン、アニリン、フェニルアセチレン、フラン、チオフェン、インドール及びこれらモノマーの誘導体などがある。これらの中でも、ピロールは導電性、重合性に優れ、均一に導電性を付与できるため、特に好適に使用できる。
【００１７】以上のようにして得られた導電性繊維シートの繊維端部数は２０万個／ｃｍ3以上である必要がある。繊維端部数が２０万個／ｃｍ3未満であると放電しにくいため、高電圧を印加する必要があったり、放電しても、被帯電物を均一に帯電できないためである。より好ましくは、５０万個／ｃｍ3以上であり、最も好ましくは、１００万個／ｃｍ3以上である。なお、この繊維端部数とは１ｃｍ3あたりにおける繊維の端部個数であり、１本の繊維は両端に２個の端部を有していることになる。
【００１８】この繊維端部数は、導電性繊維シート１ｃｍ3における総繊維長を、構成する繊維の長さで除して求めた繊維本数を、２倍することにより得ることができる。例えば、繊維シート（植毛したものを除く）を導電加工した導電性繊維シート（植毛したものを除く）の場合、下記の式により求めることができる。
式中、Ｍは繊維シートの目付（g/cｍ２）、Ｄは繊維シートの厚さ（cm）、ρは繊維の比重、Ｓは繊維の断面積（cｍ２）、Ｌは繊維長（cm）を表す。
【００１９】なお、繊維シートが複数種類の繊維からなる場合には、その重量比率によって目付を分配して、各々の繊維に関して繊維端部数を計算し、その和を繊維端部数を計算する。例えば、目付５０g/ｍ２、厚さ５mmの繊維シートを構成する繊維が、比重１.３８、繊維半径３μm、繊維長５mmのポリエステル繊維４０重量％と、比重１.１４、繊維半径４μm、繊維長１０mmのポリアミド繊維６０重量％とからなる場合、繊維端部数は、０.００５×２×０.４／｛０.５×π×１.３８×（３×１０-4）2×０.５｝＋０.００５×２×０.６／｛０.５×π×１.１４×（４×１０-4）2×１.０｝＝４１,０００＋２１,０００＝６２,０００となる。
【００２０】また、繊維シートが植毛したものである場合には、１ｃｍ２当りの植毛数に、１ｃｍ当りに相当する繊維数の２倍を乗じた数を繊維端部数とする。例えば、１ｃｍ２当りの植毛数が２万で、繊維長が０.５mmである場合には、１ｃｍ当りに相当する繊維数は２０（＝１／０.０５）本であるので、繊維端部数は８０万（＝２０,０００×２０×２）個／ｃｍ3となる。また、１ｃｍ２当りの植毛数が２万で、繊維長が０.８mmである場合には、１ｃｍ当りに相当する繊維数は１２.５（＝１／０.０８）本であるので、繊維端部数は、５０万（＝２０,０００×１２×２＋２０,０００）個／ｃｍ3となる。このように、１ｃｍ当りに相当する繊維数が端数を有する場合には、繊維の一方の端部のみが放電に関与できるとする。
【００２１】本発明の電極基材は、例えば複写機の感光体帯電装置、電気集塵装置、或いはエレクトレット処理装置などに使用できる。なお、本発明の電極基材を使用する際には、例えば、シート状、ロール状、糸状などに加工した形態、或いは金属ロールなどの導電性基材に貼り合わせた形態で電極を形成する。
【００２２】このように形成された電極は被帯電物とギャップを設けて設置し、直流電圧、サイン波、矩形波、パルス波などの交流電圧、或いはこの直流電圧と交流電圧との重畳電圧を印加する。なお、重畳電圧を印加する場合には、この電極に直流を印加した時の放電開始電圧の２倍以上であり、火花放電開始電圧以下の範囲内にピーク値を設定するのが好ましい。この重畳電圧のピーク値が放電開始電圧の２倍未満であると、例えば、感光体の帯電が不足し、反転現像系においては、全体的にトナーが多く付き過ぎて黒班点が多く、鮮明な画像が得にくく、他方、火花放電開始電圧を越えると、感光体の帯電が多くなり過ぎ、反転現像系においては、全体的にトナーが少なくなり過ぎて白抜き点が多く、鮮明な画像が得にくいためである。
【００２３】なお、電極に直流を印加した時の放電開始電圧とは、電極を被帯電物とギャップを設けて設置して、徐々に直流電圧を上げていった時の、被帯電物に初めて電流が流れた時の電圧をいい、火花放電開始電圧とは、同様に設置した電極に直流電圧を印加していき、被帯電物に流れる電流が急激に増大する時の電圧をいう。そのため、これら放電開始電圧及び火花放電開始電圧は使用する電極によって変化するが、本発明の電極基材を使用した電極は、低電圧で放電を開始し、低電圧で火花放電を開始するため、放電性の低下が小さく、放電効率にも優れている。なお、低電圧で放電するため、オゾンの発生量も極めて少なく、感光体や周辺部品を酸化劣化させたり、人体への悪影響が少ないという利点もある。
【００２４】以下に、本発明の実施例を記載するが、以下の実施例に限定されるものではない。なお、表面抵抗は表面抵抗計（三菱油化（株）製、ロレスタＡＰ）を使用し、四端子法により測定した値である。
【００２５】
【実施例】（実施例１）
ポリエステル繊維（繊維径３.２μm、繊維長５mm、比重１.３８）１００％を湿式法により繊維ウエブを形成した後、水圧９５kg/cｍ２の水流により絡合し、目付１００g/ｍ２、厚さ０.６mmの不織布を得た。この不織布に３０％濃度の塩化鉄（III）を含浸した後、ピロール溶液を蒸発させたピロールモノマーガスに接触させ、３.５g/ｍ２のポリピロールで被覆して、表面抵抗１.３×１０2Ω／□の電極基材を得た。この電極基材の繊維端部数は、６００万個／ｃｍ3であった。
【００２６】（実施例２）
ポリエステル成分（比重１.３８、７０重量％）を主体とし、このポリエステル成分を繊維の軸から放射状に伸びるポリアミド成分（比重１.１４、３０重量％）により８区分に分離した断面が菊花型の繊維（繊度２デニール、繊維長９.５mm）１００％を、カーディングして繊維ウエブとした後、水圧９５kg/cｍ２の水流により絡合し、目付８５g/ｍ２、厚さ０.６８mmの不織布を得た。この不織布の繊維径は電子顕微鏡写真をもとに測定した値で、ポリエステル成分は平均８.３μmで、このポリアミド成分は平均１３.３μmであり、平均繊維径は８.９μmであった。また、ポリエステル成分の断面積は２.４×１０-7cｍ２であり、ポリアミド成分の断面積は６.８×１０-7cｍ２であった。その後、この不織布を実施例１と全く同様にして、不織布全体を３.０g/ｍ２のポリピロールで被覆し、表面抵抗６.０×１０2Ω／□の電極基材を得た。この電極基材の繊維端部数は、６６万個／ｃｍ3であった。
【００２７】（実施例３）
繊維長が３８mmである以外は実施例２と同じ菊花型の繊維１００％を、カーディングして繊維ウエブとした後、水圧９５kg/cｍ２の水流により絡合し、目付８５g/ｍ２、厚さ０.４５mmの不織布を得た。その後、この不織布を実施例１と全く同様にして、不織布全体を３.０g/ｍ２のポリピロールで被覆し、表面抵抗２.０×１０2Ω／□の電極基材を得た。この電極基材の繊維端部数は、２５万個／ｃｍ3であった。
【００２８】（比較例１）
ポリエステル繊維（繊維径１２.４μm、繊維長３８mm、比重１.３８）１００％をカーディングして繊維ウエブとした後、水圧９５kg/cｍ２の水流により絡合し、目付８０g/ｍ２、厚さ０.８mmの不織布を得た。その後、この不織布を実施例１と全く同様にして、不織布全体を３.０g/ｍ２のポリピロールで被覆し、表面抵抗４.１×１０2Ω／□の電極基材を得た。この電極基材の繊維端部数は３万個／ｃｍ3であった。
【００２９】（比較例２）
比較例１と同じ繊維から、同様にして繊維ウエブを得た後、熱圧着して、目付５２g/ｍ２、厚さ０.１２mmの不織布を得た。その後、この不織布を実施例１と全く同様にして、不織布全体を２.０g/ｍ２のポリピロールで被覆し、表面抵抗３.２×１０2Ω／□の電極基材を得た。この電極基材の繊維端部数１４万個／ｃｍ3であった。
【００３０】（比較例３）
マイクロスパンボンド法により得た、平均繊維径２.５μmの６ナイロン（比重１.１４）からなる繊維ウエブを、水圧９５kg/cｍ２の水流により絡合し、目付９０g/ｍ２、厚さ０.４８mmの不織布を得た。なお、繊維径は電子顕微鏡写真をもとに、１０点の平均を計算した値である。その後、この不織布を実施例１と全く同様にして、３.０g/ｍ２のポリピロールで被覆し、表面抵抗３.０×１０3Ω／□の電極基材を得た。この電極基材の繊維端部数は０であった。
【００３１】（比較例４）
比較例３と同じ繊維ウエブを全面的に熱圧着して、目付９０g/ｍ２、厚さ０.４３mmの不織布を得た。その後、この不織布を実施例１と全く同様にして、３.０g/ｍ２のポリピロールで被覆し、表面抵抗３.０×１０2Ω／□の電極基材を得た。この電極基材の繊維端部数は０であった。
【００３２】（比較例５）
繊維径６μmのアクリルフィラメント糸（比重１.１４）を使用した、目付１２０g/ｍ２、厚さ０.２mmの斜文織物を、実施例１と全く同様にして、２.０g/ｍ２のポリピロールで被覆し、表面抵抗５.０×１０4Ω／□の電極基材を得た。この電極基材の繊維端部数は０であった。
【００３３】（帯電試験）
実施例１〜３及び比較例１〜５の電極基材を直径８mmの金属ロールシャフトに平巻きして電極を作成し、感光ドラムと０.５mmだけ離して、レーザービームプリンターに設置した。このプリンターに、−１キロボルトの直流電圧を印加して画像を形成させ、この画像の優劣を目視により判定した。この結果は表１に示すように、本発明の電極基材は低電圧でも放電が均一に生じ、感光ドラムを均一に帯電できることがわかる。
【００３４】
【表１】
評価：印字部での白抜き点及び下地の黒斑点が全くない ・・Ａ 印字部での白抜き点及び下地の黒斑点がほとんどない ・・Ｂ 印字部での白抜き点及び下地の黒斑点がややあるが、判読できる・・Ｃ 印字部での白抜き点及び下地の黒斑点が多く、判読しずらい ・・Ｄ 印字部での白抜き点及び下地の黒斑点が多く、判読できない ・・Ｅ
【００３５】
【発明の効果】本発明の放電用電極基材は被帯電物と離して設置する放電用電極に用いられる、次式より求められる繊維端部数が２０万個／ｃｍ3以上である電子共役系ポリマーにより導電性を付与した導電性繊維シート（植毛したものを除く）
ただし、Ｍは繊維シートの目付（g/cｍ２）Ｄは繊維シートの厚さ（cm）ρは繊維の比重Ｓは繊維の断面積（cｍ２）Ｌは繊維長（cm）を表す。および、被帯電物と離して設置する放電用電極に用いられる、植毛したものである繊維シートであって、次式より求められる繊維端部数が２０万個／ｃｍ3以上である電子共役系ポリマーにより導電性を付与した導電性繊維シート■１ｃｍ当りに相当する繊維数が端数を有する場合 繊維端部数（個／ｃｍ3）＝Ａ×Ｂ×２＋Ａ■１ｃｍ当りに相当する繊維数が端数のない場合 繊維端部数（個／ｃｍ3）＝Ａ×Ｂ×２ただし、Ａは１ｃｍ２当りの植毛数（本/cm２）Ｂは１ｃｍ当りに相当する繊維数の整数部からなるため、被帯電物に対して作用できる繊維が多いため、均一に放電でき、しかも低電圧で放電するため、放電性の低下が少なく、放電効率にも優れ、装置を小型化することのできるものである。更に、低電圧で容易に放電するため、オゾンの発生量も少なく、感光体や周辺部品を酸化劣化させることもなく、人体への悪影響も少ない。
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複写機の感光体帯電装置、電気集塵装置、或いはエレクトレット処理装置などに使用できる放電用電極基材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から複写機の感光体帯電装置の電極として、コロトロンなどのワイヤーが用いられていた。しかしながら、このようなワイヤーを使用すると、４〜８キロボルトの高電圧を印加して放電させる必要があるため、トナー、紙粉及びほこりなどが静電気的に付着しやすく、使用するにつれて、放電が不均一になるなど、放電性の低下が大きいという問題があった。また、これらワイヤーからの放電性を上げるために、このワイヤーを取り囲むようにシールド電極を設けるのが一般的であるが、このシールド電極にも放電するため、感光体への実際の放電電流は５〜３０％程度と低く、放電効率の点でも問題があった。更に、前述のように、高電圧を印加するため、電源が大型化することに加えて、ワイヤーを取り囲むようにシールド電極を設ける必要があるため、これら電極関連の占めるスペースが広く、複写機を小型化できないという問題もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、放電性の低下が小さく、均一に効率良く放電でき、省スペース化できる放電用電極基材を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の放電用電極基材（以下、電極基材ということがある）は、被帯電物と離して設置する放電用電極に用いられる、次式より求められる繊維端部数が２０万個／ｃｍ3以上である電子共役系ポリマーにより導電性を付与した導電性繊維シート（植毛したものを除く）
ただし、Ｍは繊維シートの目付（g/cｍ２）Ｄは繊維シートの厚さ（cm）ρは繊維の比重Ｓは繊維の断面積（cｍ２）Ｌは繊維長（cm）を表す。および、被帯電物と離して設置する放電用電極に用いられる、植毛したものである繊維シートであって、次式より求められる繊維端部数が２０万個／ｃｍ3以上である電子共役系ポリマーにより導電性を付与した導電性繊維シート
【０００５】
【作用】本発明の電極基材は、被帯電物と離して設置する放電用電極に用いられる、次式より求められる繊維端部数が２０万個／ｃｍ3以上である電子共役系ポリマーにより導電性を付与した導電性繊維シート（植毛したものを除く）
ただし、Ｍは繊維シートの目付（g/cｍ２）Ｄは繊維シートの厚さ（cm）ρは繊維の比重Ｓは繊維の断面積（cｍ２）Ｌは繊維長（cm）を表す。および、被帯電物と離して設置する放電用電極に用いられる、植毛したものである繊維シートであって、次式より求められる繊維端部数が２０万個／ｃｍ3以上である電子共役系ポリマーにより導電性を付与した導電性繊維シート
【０００６】本発明の導電性繊維シートは電子共役系ポリマーにより導電加工した繊維をシート状に形成したものでも良いし、再生繊維、半合成繊維、合成繊維、無機繊維、植物繊維、動物繊維、鉱物繊維などの繊維から繊維シートを形成した後、この繊維シートを電子共役系ポリマーにより導電加工して得られるものであっても良い。以下、後者の繊維シートを電子共役系ポリマーにより導電加工して導電性繊維シートを得る場合をもとに説明する。
【０００７】これら繊維の繊維径は１４μm以下、より好ましくは１０μm以下であると、より放電しやすいので好適に使用できるが、繊維径が０.１μm未満であると、耐久性に劣るので、０.１μm以上、より好ましくは１μm以上であるのが好ましい。なお、この範囲の繊維径を有する繊維は、機械的および／または化学的処理を施すことにより繊維を分割する方法によっても得ることができる。
【０００８】この繊維の繊維径は繊維断面において最も長く採ることのできる直線の長さをいう。例えば、繊維断面が楕円形の場合には長軸の長さであり、繊維断面が三角形の場合には最も長い辺の長さであり、四角形の場合には対角線の長い方の長さといった具合である。また、様々な繊維径をもった繊維が混在する場合には、各々の繊維の数量比率によって平均した値を繊維径という。例えば、繊維径２０μmの繊維７０％と繊維径１０μmの繊維３０％の混在した繊維シートの繊維径は、１７（＝２０×０.７＋１０×０.３）μmである。
【０００９】前述の分割できる繊維としては、例えば、一成分中に他成分を島状に配置した断面をもつ海島型繊維、異なる成分を交互に層状に積層した断面をもつ多重バイメタル型繊維、或いは一成分を他成分中に放射状に配した断面をもつ菊花型繊維がある。この分割可能な繊維を構成する樹脂成分の組み合わせとして、例えば、ポリアミド系樹脂とポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂とポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂とポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂とポリアクリロニトリル系樹脂、ポリアミド系樹脂とポリアクリロニトリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂とポリアクリロニトリル系樹脂などがある。
【００１０】以上のような繊維が使用されるが、導電性繊維を使用して繊維シートを形成すれば、本発明の電極基材となり、導電性のない繊維を使用する場合には、繊維シートを形成した後に導電加工することにより、本発明の電極基材となる。
【００１１】この繊維シートが繊維端部数を多く有する不織布や植毛布であると、被帯電物に対して多くの繊維が作用でき、均一に放電しやすいため、好適に使用できる。
【００１２】この不織布の製造方法としては、例えば、カード法、エアレイ法、湿式法などにより得られる繊維ウエブを、水流又はニードルを作用させることにより繊維同士を絡合する方法、接着剤により結合する方法、構成繊維の融着により結合する方法などがある。これらの中でも、湿式法によって得られた繊維ウエブを水流で絡合した不織布は、繊維が均一に配置しており、しかも密度が大きく、繊維端部数が多いため、好適に使用できる。なお、前述の分割できる繊維を使用すると、水流或いはニードルパンチによって繊維同士を絡合すると同時に、繊維を分割できるという、製造工程上の利点がある。
【００１３】以上のようにして得られた繊維シートのうち、導電性のない繊維を使用した場合、繊維シートに導電加工して電極基材を得る。本発明の電極基材は表面抵抗が１×１０0〜１×１０9Ω／□であるのが好ましい。表面抵抗が１×１０0Ω／□未満であると、部分的に火花放電が生じやすく、均一に安定した放電が生じにくく、表面抵抗が１×１０9Ω／□を越えると、高電圧を印加させる必要が生じるため、トナー、紙粉やほこりなどを付着しやすく、放電性が低下するばかりでなく、仮に電極基材に欠陥がある場合や異物が付着していた場合には、火花放電が生じる可能性があるためである。より好ましい表面抵抗は１×１０2〜１×１０6Ω／□であり、最も好ましい表面抵抗は１×１０2〜１×１０4Ω／□である。
【００１４】繊維シート又は繊維の導電加工方法は、電子共役系ポリマーによる被覆処理などがある。電子共役系ポリマーによる被覆処理は、得られる導電性繊維シートの表面抵抗を前記の範囲内の値にすることが容易であるため、好適に使用できる。
【００１５】この電子共役系ポリマーにより導電性を付与する方法としては、例えば、塩化鉄（III）、塩化銅（II）などの酸化剤を含む溶液を、繊維シート又は繊維に含浸した後、モノマーに接触させることにより重合させる方法がある。また、モノマーとの接触方法は、モノマーが液体状態の場合、酸化剤の付着した繊維シート又は繊維にモノマーを含浸したり、塗布したり、スプレーすれば良く、モノマーが気体状態の場合、モノマーで充填した容器内に、酸化剤の付着した繊維シート又は繊維を載置すれば良い。
【００１６】この重合させるモノマーとしては、例えば、ピロール、アセチレン、ベンゼン、アニリン、フェニルアセチレン、フラン、チオフェン、インドール及びこれらモノマーの誘導体などがある。これらの中でも、ピロールは導電性、重合性に優れ、均一に導電性を付与できるため、特に好適に使用できる。
【００１７】以上のようにして得られた導電性繊維シートの繊維端部数は２０万個／ｃｍ3以上である必要がある。繊維端部数が２０万個／ｃｍ3未満であると放電しにくいため、高電圧を印加する必要があったり、放電しても、被帯電物を均一に帯電できないためである。より好ましくは、５０万個／ｃｍ3以上であり、最も好ましくは、１００万個／ｃｍ3以上である。なお、この繊維端部数とは１ｃｍ3あたりにおける繊維の端部個数であり、１本の繊維は両端に２個の端部を有していることになる。
【００１８】この繊維端部数は、導電性繊維シート１ｃｍ3における総繊維長を、構成する繊維の長さで除して求めた繊維本数を、２倍することにより得ることができる。例えば、繊維シート（植毛したものを除く）を導電加工した導電性繊維シート（植毛したものを除く）の場合、下記の式により求めることができる。
式中、Ｍは繊維シートの目付（g/cｍ２）、Ｄは繊維シートの厚さ（cm）、ρは繊維の比重、Ｓは繊維の断面積（cｍ２）、Ｌは繊維長（cm）を表す。
【００１９】なお、繊維シートが複数種類の繊維からなる場合には、その重量比率によって目付を分配して、各々の繊維に関して繊維端部数を計算し、その和を繊維端部数を計算する。例えば、目付５０g/ｍ２、厚さ５mmの繊維シートを構成する繊維が、比重１.３８、繊維半径３μm、繊維長５mmのポリエステル繊維４０重量％と、比重１.１４、繊維半径４μm、繊維長１０mmのポリアミド繊維６０重量％とからなる場合、繊維端部数は、０.００５×２×０.４／｛０.５×π×１.３８×（３×１０-4）2×０.５｝＋０.００５×２×０.６／｛０.５×π×１.１４×（４×１０-4）2×１.０｝＝４１,０００＋２１,０００＝６２,０００となる。
【００２０】また、繊維シートが植毛したものである場合には、１ｃｍ２当りの植毛数に、１ｃｍ当りに相当する繊維数の２倍を乗じた数を繊維端部数とする。例えば、１ｃｍ２当りの植毛数が２万で、繊維長が０.５mmである場合には、１ｃｍ当りに相当する繊維数は２０（＝１／０.０５）本であるので、繊維端部数は８０万（＝２０,０００×２０×２）個／ｃｍ3となる。また、１ｃｍ２当りの植毛数が２万で、繊維長が０.８mmである場合には、１ｃｍ当りに相当する繊維数は１２.５（＝１／０.０８）本であるので、繊維端部数は、５０万（＝２０,０００×１２×２＋２０,０００）個／ｃｍ3となる。このように、１ｃｍ当りに相当する繊維数が端数を有する場合には、繊維の一方の端部のみが放電に関与できるとする。
【００２１】本発明の電極基材は、例えば複写機の感光体帯電装置、電気集塵装置、或いはエレクトレット処理装置などに使用できる。なお、本発明の電極基材を使用する際には、例えば、シート状、ロール状、糸状などに加工した形態、或いは金属ロールなどの導電性基材に貼り合わせた形態で電極を形成する。
【００２２】このように形成された電極は被帯電物とギャップを設けて設置し、直流電圧、サイン波、矩形波、パルス波などの交流電圧、或いはこの直流電圧と交流電圧との重畳電圧を印加する。なお、重畳電圧を印加する場合には、この電極に直流を印加した時の放電開始電圧の２倍以上であり、火花放電開始電圧以下の範囲内にピーク値を設定するのが好ましい。この重畳電圧のピーク値が放電開始電圧の２倍未満であると、例えば、感光体の帯電が不足し、反転現像系においては、全体的にトナーが多く付き過ぎて黒班点が多く、鮮明な画像が得にくく、他方、火花放電開始電圧を越えると、感光体の帯電が多くなり過ぎ、反転現像系においては、全体的にトナーが少なくなり過ぎて白抜き点が多く、鮮明な画像が得にくいためである。
【００２３】なお、電極に直流を印加した時の放電開始電圧とは、電極を被帯電物とギャップを設けて設置して、徐々に直流電圧を上げていった時の、被帯電物に初めて電流が流れた時の電圧をいい、火花放電開始電圧とは、同様に設置した電極に直流電圧を印加していき、被帯電物に流れる電流が急激に増大する時の電圧をいう。そのため、これら放電開始電圧及び火花放電開始電圧は使用する電極によって変化するが、本発明の電極基材を使用した電極は、低電圧で放電を開始し、低電圧で火花放電を開始するため、放電性の低下が小さく、放電効率にも優れている。なお、低電圧で放電するため、オゾンの発生量も極めて少なく、感光体や周辺部品を酸化劣化させたり、人体への悪影響が少ないという利点もある。
【００２４】以下に、本発明の実施例を記載するが、以下の実施例に限定されるものではない。なお、表面抵抗は表面抵抗計（三菱油化（株）製、ロレスタＡＰ）を使用し、四端子法により測定した値である。
【００２５】
【実施例】（実施例１）
ポリエステル繊維（繊維径３.２μm、繊維長５mm、比重１.３８）１００％を湿式法により繊維ウエブを形成した後、水圧９５kg/cｍ２の水流により絡合し、目付１００g/ｍ２、厚さ０.６mmの不織布を得た。この不織布に３０％濃度の塩化鉄（III）を含浸した後、ピロール溶液を蒸発させたピロールモノマーガスに接触させ、３.５g/ｍ２のポリピロールで被覆して、表面抵抗１.３×１０2Ω／□の電極基材を得た。この電極基材の繊維端部数は、６００万個／ｃｍ3であった。
【００２６】（実施例２）
ポリエステル成分（比重１.３８、７０重量％）を主体とし、このポリエステル成分を繊維の軸から放射状に伸びるポリアミド成分（比重１.１４、３０重量％）により８区分に分離した断面が菊花型の繊維（繊度２デニール、繊維長９.５mm）１００％を、カーディングして繊維ウエブとした後、水圧９５kg/cｍ２の水流により絡合し、目付８５g/ｍ２、厚さ０.６８mmの不織布を得た。この不織布の繊維径は電子顕微鏡写真をもとに測定した値で、ポリエステル成分は平均８.３μmで、このポリアミド成分は平均１３.３μmであり、平均繊維径は８.９μmであった。また、ポリエステル成分の断面積は２.４×１０-7cｍ２であり、ポリアミド成分の断面積は６.８×１０-7cｍ２であった。その後、この不織布を実施例１と全く同様にして、不織布全体を３.０g/ｍ２のポリピロールで被覆し、表面抵抗６.０×１０2Ω／□の電極基材を得た。この電極基材の繊維端部数は、６６万個／ｃｍ3であった。
【００２７】（実施例３）
繊維長が３８mmである以外は実施例２と同じ菊花型の繊維１００％を、カーディングして繊維ウエブとした後、水圧９５kg/cｍ２の水流により絡合し、目付８５g/ｍ２、厚さ０.４５mmの不織布を得た。その後、この不織布を実施例１と全く同様にして、不織布全体を３.０g/ｍ２のポリピロールで被覆し、表面抵抗２.０×１０2Ω／□の電極基材を得た。この電極基材の繊維端部数は、２５万個／ｃｍ3であった。
【００２８】（比較例１）
ポリエステル繊維（繊維径１２.４μm、繊維長３８mm、比重１.３８）１００％をカーディングして繊維ウエブとした後、水圧９５kg/cｍ２の水流により絡合し、目付８０g/ｍ２、厚さ０.８mmの不織布を得た。その後、この不織布を実施例１と全く同様にして、不織布全体を３.０g/ｍ２のポリピロールで被覆し、表面抵抗４.１×１０2Ω／□の電極基材を得た。この電極基材の繊維端部数は３万個／ｃｍ3であった。
【００２９】（比較例２）
比較例１と同じ繊維から、同様にして繊維ウエブを得た後、熱圧着して、目付５２g/ｍ２、厚さ０.１２mmの不織布を得た。その後、この不織布を実施例１と全く同様にして、不織布全体を２.０g/ｍ２のポリピロールで被覆し、表面抵抗３.２×１０2Ω／□の電極基材を得た。この電極基材の繊維端部数１４万個／ｃｍ3であった。
【００３０】（比較例３）
マイクロスパンボンド法により得た、平均繊維径２.５μmの６ナイロン（比重１.１４）からなる繊維ウエブを、水圧９５kg/cｍ２の水流により絡合し、目付９０g/ｍ２、厚さ０.４８mmの不織布を得た。なお、繊維径は電子顕微鏡写真をもとに、１０点の平均を計算した値である。その後、この不織布を実施例１と全く同様にして、３.０g/ｍ２のポリピロールで被覆し、表面抵抗３.０×１０3Ω／□の電極基材を得た。この電極基材の繊維端部数は０であった。
【００３１】（比較例４）
比較例３と同じ繊維ウエブを全面的に熱圧着して、目付９０g/ｍ２、厚さ０.４３mmの不織布を得た。その後、この不織布を実施例１と全く同様にして、３.０g/ｍ２のポリピロールで被覆し、表面抵抗３.０×１０2Ω／□の電極基材を得た。この電極基材の繊維端部数は０であった。
【００３２】（比較例５）
繊維径６μmのアクリルフィラメント糸（比重１.１４）を使用した、目付１２０g/ｍ２、厚さ０.２mmの斜文織物を、実施例１と全く同様にして、２.０g/ｍ２のポリピロールで被覆し、表面抵抗５.０×１０4Ω／□の電極基材を得た。この電極基材の繊維端部数は０であった。
【００３３】（帯電試験）
実施例１〜３及び比較例１〜５の電極基材を直径８mmの金属ロールシャフトに平巻きして電極を作成し、感光ドラムと０.５mmだけ離して、レーザービームプリンターに設置した。このプリンターに、−１キロボルトの直流電圧を印加して画像を形成させ、この画像の優劣を目視により判定した。この結果は表１に示すように、本発明の電極基材は低電圧でも放電が均一に生じ、感光ドラムを均一に帯電できることがわかる。
【００３４】
【表１】
評価：印字部での白抜き点及び下地の黒斑点が全くない ・・Ａ 印字部での白抜き点及び下地の黒斑点がほとんどない ・・Ｂ 印字部での白抜き点及び下地の黒斑点がややあるが、判読できる・・Ｃ 印字部での白抜き点及び下地の黒斑点が多く、判読しずらい ・・Ｄ 印字部での白抜き点及び下地の黒斑点が多く、判読できない ・・Ｅ
【００３５】
【発明の効果】本発明の放電用電極基材は被帯電物と離して設置する放電用電極に用いられる、次式より求められる繊維端部数が２０万個／ｃｍ3以上である電子共役系ポリマーにより導電性を付与した導電性繊維シート（植毛したものを除く）
ただし、Ｍは繊維シートの目付（g/cｍ２）Ｄは繊維シートの厚さ（cm）ρは繊維の比重Ｓは繊維の断面積（cｍ２）Ｌは繊維長（cm）を表す。および、被帯電物と離して設置する放電用電極に用いられる、植毛したものである繊維シートであって、次式より求められる繊維端部数が２０万個／ｃｍ3以上である電子共役系ポリマーにより導電性を付与した導電性繊維シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】被帯電物と離して設置する放電用電極に用いられる、次式より求められる繊維端部数が２０万個／ｃｍ3以上である電子共役系ポリマーにより導電性を付与した導電性繊維シート（植毛したものを除く）からなることを特徴とする、放電用電極基材。
ただし、Ｍは繊維シートの目付（g/cｍ２）Ｄは繊維シートの厚さ（cm）ρは繊維の比重Ｓは繊維の断面積（cｍ２）Ｌは繊維長（cm）を表す。
【請求項２】被帯電物と離して設置する放電用電極に用いられる、植毛したものである繊維シートであって、次式より求められる繊維端部数が２０万個／ｃｍ3以上である電子共役系ポリマーにより導電性を付与した導電性繊維シートからなることを特徴とする放電用電極基材。■１ｃｍ当りに相当する繊維数が端数を有する場合 繊維端部数（個／ｃｍ3）＝Ａ×Ｂ×２＋Ａ■１ｃｍ当りに相当する繊維数が端数のない場合 繊維端部数（個／ｃｍ3）＝Ａ×Ｂ×２ただし、Ａは１ｃｍ２当りの植毛数（本/cm２）Ｂは１ｃｍ当りに相当する繊維数の整数部
【請求項１】被帯電物と離して設置する放電用電極に用いられる、次式より求められる繊維端部数が２０万個／ｃｍ3以上である電子共役系ポリマーにより導電性を付与した導電性繊維シート（植毛したものを除く）からなることを特徴とする、放電用電極基材。
ただし、Ｍは繊維シートの目付（g/cｍ２）Ｄは繊維シートの厚さ（cm）ρは繊維の比重Ｓは繊維の断面積（cｍ２）Ｌは繊維長（cm）を表す。
【請求項２】被帯電物と離して設置する放電用電極に用いられる、植毛したものである繊維シートであって、次式より求められる繊維端部数が２０万個／ｃｍ3以上である電子共役系ポリマーにより導電性を付与した導電性繊維シートからなることを特徴とする放電用電極基材。
【特許番号】特許第３４９２７２２号（Ｐ３４９２７２２）
【登録日】平成１５年１１月１４日（２００３．１１．１４）
【発行日】平成１６年２月３日（２００４．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−１２３４１２
【出願日】平成５年４月２７日（１９９３．４．２７）
【公開番号】特開平６−３１０２５７
【公開日】平成６年１１月４日（１９９４．１１．４）
【審査請求日】平成１２年３月１５日（２０００．３．１５）
【出願人】（０００２２９５４２）日本バイリーン株式会社 (378)
【参考文献】
【文献】特開 昭６２−１６８１７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６２−１６８１７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５７−１８５４５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５７−６４７５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−３６９９９（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１５年１１月１４日（２００３．１１．１４）
【発行日】平成１６年２月３日（２００４．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成５年４月２７日（１９９３．４．２７）
【公開番号】特開平６−３１０２５７
【公開日】平成６年１１月４日（１９９４．１１．４）
【審査請求日】平成１２年３月１５日（２０００．３．１５）
【出願人】（０００２２９５４２）日本バイリーン株式会社 (378)
【参考文献】
【文献】特開 昭６２−１６８１７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６２−１６８１７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５７−１８５４５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５７−６４７５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−３６９９９（ＪＰ，Ａ）
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