JPS61109067A - 接触ブラシ帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は一般に、帯電装置と帯電絶縁層に関する。特に
本発明は、接触帯電ブラシと該ブラシによって絶縁層を
帯電する方法に関わる。

本発明は、帯電すべき絶縁面と接触したとき、絶縁層の
何らかの欠陥の結果として個々のファイバが電気的にシ
ッートしたり、あるいはその他理由で絶縁層の電気特性
に破壊的な妨害を及ぼさないような接触ブラシ帯電、ブ
ラシ装置及びその使用法を意図するものである。

（発明の背景） 現在一般に使われている静電写真複写装置では、光導電
性絶縁部材が負の電位に帯電され、その後複写すべき原
稿の光像に露出される。この露出が露出つまり背景領域
において光導電性絶縁面を放電させ、原稿内に含まれた
像領域と対応した静電潜像を部材上に生成する。次いで
、光導電性絶縁面上の静電潜像が、当該分野でトナーと
呼ばれる現像粉末で潜像を現像することによって可視化
される。現像中、ドナー粒子が光導電性絶縁領域上にお
ける＠領域の帯電パターンに従うてキャリヤ粒子により
引っ張られ、光導電性領域上に粉末像を形成する。次い
でこの粉末像がコピー用紙等の支持面へ転写され、加熱
又は加圧によってそこに永久的に固定される。トナー像
の支持面への転写後、光導電性絶縁面が放電され、残留
トナーが除去されて、次の像形成サイクルの準備を整え
る。

現在使われている上記のような静電写真装置では、光導
電性絶縁層を帯電するのに、各種帯電装置が使用されて
いる。例えば商業的用途では、各種のコロナ発生装置が
使われており、ｓ、ｏｏｏ〜８．０００　Ｖの高圧がコ
ロトロン装置に印加されてコロナスプレーを発生し、光
受容体の表面に静電荷を与える。またコロナスプレーは
、収集又は中和化されねばならないオゾンやその他の種
を発生する。あるいは、光導電性絶縁層が、それに接触
され且つ帯電プロセス中に約１．２００　Ｖの電位が印
加されるブラ、シ帯電装置で帯電されることもある。

これは一定の電圧帯電プロセスを与え、例えば１０００
Ｖがブラシに印加されると、絶縁層は８００ｖに帯電さ
れる。この点は、一定の電流プロセスに基き従って光導
電性絶縁層上に最終的に形成される電位が大きく変動す
るコロナ発生装置と対照的である。又ブラシ帯電では、
コロナが少量であるとしても、コロナ帯電と比ベオゾン
発生量が飛曜的に減少する。さらにブラシ帯電は光受容
体に入る電流について１００％の効率であるのに対し、
コロナ帯電は光受容体に入る電流についてわずか約１０
％の効率である。一般に、接触ブラシ帯電は通常の動作
範囲内において、プロセス速度や光導電性絶縁層の電気
的履歴によって比較的影響されないという利点を持つ。

つまり、接触ブラシ帯電装置では、１サイクル中におい
て光受容体が帯電され、その後明暗パターンに露出され
ることで放電されて異った電位レベルを生じる場合、次
のコピーのための接触ブラシ帯電による次の帯電に際し
、光受容体は初期の一様な電位にのみ再び帯電される。

接触ブラシ帯電はこれらの利点を与えるが、その一方、
個々のブラシファイバが一般に導電材料から成り、絶縁
面の不完全な領域と接触するとき、これらファイバが絶
縁面の一部でショートし出力コピーに欠損を生じる恐れ
があるという重大な欠点もある。光受容体（光導電性絶
縁層）の商業的製造では、ドラム状であれベルト状であ
れ、層の絶縁耐力が全表面を通じて正確に一様になるよ
うな層全体を形成することは非常に困難である。製造上
の欠点、汚染又はその他完全に理解されてない原因の結
果、光受容体にある程度の欠陥が生じることがしばしば
ある。特に、肉眼に見えたり見えなかったりする比較的
低い絶縁耐力の領域を生じ易い。これらの欠陥は通常光
受容体の層内に位置し、層全体にわたってランダムに分
布されている。かかる光受容体が導電性ファイバを用い
た接触帯電装置を含む商業的な実施例で使われる場合、
ファイバは光受容体に接触し、光受容体の欠陥領域では
、高い電流密度が流れる径路が光受容体層上の導電性裏
当てに対して電気的ショートを発生する。このショート
がポリマー材料の局部的な加熱、溶融及び酸化を生じ、
さらに蒸発ポリマーのガスを放出して破壊的な回復し得
ない損傷を引き起す。この結果、光受容体層におけるク
レータ又は穴という形で、光受容体に機械的な傷がつく
。

初めのうちこの傷は目に見えない欠陥だが、次第に光受
容体層における１〜２ｆｌの穴として目に見えるように
なってくる。この“ピンホール”は、現像サイクル中機
械的なトナートラップとして作用し、黒い点として現像
されるため、コピー品質の欠陥をもたらす。又この小さ
い特定部が光導電性絶縁層として挙動しなくなるため、
未現像領域として現われることもある。

こうした“ピンホール”効果を示す光受容体は、プレー
ト、ドラム、可撓性ベルト等を含む各種異った形状を持
ち得る。一般的な光受容体は、支持面上に１つ以上の光
導電層を有する。支持基“体はそれ自体導電性か又は導
電層によって被覆され、その上に光導電層が覆われてい
る。あるいは、多層の光導電性像形成光受容体として、
少くとも２つの電気的作動層、光子発生又は電荷発生層
及び電荷輸送層で構成してもよく、これら各層は一般に
導電層上に施される。かかる層の更なる詳細については
、米国特許第４，２６５．９９Ｑ号を参照されたい。同
特許の全体を参考試料としてこ＼に含める。

これら各種の全構造において、幾つかの層は極薄層用の
真空蒸着技術によって施せる。一部の製造プロセス中、
■又は２以上の層が異物（ダスト）による汚染に露出さ
れたり、その他プロセス上の偏差を蒙ることがある。そ
して、小さい欠陥が本発明の関わる“ピンホール”効果
を生じる。

（従来技術） 導電性で細いカーボンファイバが帯電又は転写装置とし
てブラシの形で使われている代表的な装置は、特願昭５
３−１０２６３０号及び５３−１０２６３１号に記載さ
れている。これらの両出願は、カーボンファイバ又はス
テンレス鋼ファイバ等、約ｔｏ’〜１０−３０−３ｏｈ
　ｃｍの範囲の比抵抗を有する導電材料を開示している
。

Ｗａｌｋｕｐの米国特許第２．７７４，９２１号は、電
子写真のため絶縁像形成面を静電的に帯電するブラシ帯
型装置を記載している。Ｗａｌｋ（１１）は、高導電性
ファイバが絶縁層のホール又は脆弱点に接触すると、そ
れがショートを生じること、これは特に電子印刷用の印
刷プレートの場合に好ましくないことを認識していた。

又彼は、柔軟性要素の導電性があまりに強過ぎないこと
の他、電流に対する抵抗も大き過ぎてはならないことを
認識しており、そこに記されており、そこに記された材
料は１０．０００Ω〜１００．０００　ＭΩの範囲の表
面抵抗を有する。−ａｌｋｕｐは、銅、銀、その他一般
的金属等の材料を除外した。上記米国特許明細書の３欄
、２２〜２８行目に開示された例は、グリセリンや各種
の基環吸湿性の塩でメタル化つまり被覆することによっ
てわずかに導電性となる紙、布、数種の植物繊維、ガラ
ス布を含んでいる。

本発明者等は、Ｗａｌｋｕｐによって示唆された材料が
全て水分感知性の材料で、経時的に相対湿度及び温度と
共に電気抵抗が変化するという欠点があることを見い出
した。つまり、Ｗａｌｋｕｐにより適当と記されたいず
れの材料も一定条件下のある特定時点では適切だが、水
分の存在に感知する材料を長く使用していると、その動
作に予測できない事態が生じる。言い換えれば、水分含
有量が上昇すると、比抵抗が減少し、ファイバが導体と
して作用し光受容体をショートさせる値にまで下ってし
まう。また本発明者等は、各ファイバの電気比抵抗が比
較的狭い限界内に維持されれば、上記の“ピンホール”
効果が避けられると共に、必要な帯電に適切な電流が光
導電絶縁層に与えられることを見い出した。

Ｍｕｒｒａｙ等の米国特許第４．３３６．５６５号は、
ブラシが導電性のカーボンファイバフィラメントで構成
され、そこに電位が加えられて、電荷を電気絶縁面上へ
接触させるのに使われるブラシ帯電装置を記載している
。

（発明の要旨） 本発明によれば、新規な接触ブラシ帯電装置と絶縁面を
帯電する方法が提供される。特に、ブラシ帯電装置はブ
ラシ形状に配置された複数の弾性的に可撓性の細いファ
イバーからｒす、これらファイバは、ファイバの先端が
絶縁層と接触可能なように支持手段によって保持される
。さらにファイバは約１０４〜１０６ΩＣｍの電気比抵
抗を有し、この抵抗比は相対湿度と温度の変化に対して
実質上安定である。

本発明の特定態様において、ファイバは部分的にカーボ
ン化されたポリアクリロニトリルファイバで、ブラシの
長さに沿って一様に分布され、約１０３〜１０′ΩｃＩ
ｌｌの電気比抵抗を有する。

本発明の別の態様では、ファイバが組成において実質上
均質で、はり円形断面を有し、約８〜１０μの直径であ
る。

本発明の別の！ａ様では、ファイバがブラシ内に約５×
１０４〜４×１０４フアイバ／平方インチのファイバ充
填密度を持つように配置される。

従って本発明の目的は、改良型接触ブラシ帯電装置と絶
縁層を帯電する改良方法をＩに供することにある。

本発明の別の目的は、絶縁層の欠陥部における電気ショ
ート回路の形成によって絶縁層内にピンホール欠陥を生
じることなく絶縁層を接触帯電する装置と方法を提供す
ることにある。

本発明の別の目的は、帯電装置の比抵抗特性が相対湿度
及び温度の変化に対して実質上安定している帯電装置と
方法を提供することにある。

本発明の別の目的は、柔く、機械的な意味において絶縁
層を破壊しない接触帯電装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、各ファイバがブラシ全体としての
帯電性情に悪影響を及ぼさない帯電装置及び方法を提供
することにある。

本発明の別の目的は、各ファイバ自体が電流を自己制限
する接触ブラシ帯電装置を提供することにある。

本発明及び上記以外の態様と特徴のより明解な理解のた
め、以下の説明と図面を参照されたい。

（実　施　例） 以下本発明を好ましい実施例について説明する。

まず第１図を参照すると、本発明のコロナ発生装置を含
む自動ゼログラフィツク複写機１ｏが−例として示しで
ある。第１図に示した複写機ｌＯは、原稿からコピーを
作成するのに使われる各種構成部分を示している。本発
明の装置は自動ゼログラフインク複写機１０で使うのに
特に通ずるが、本装置はその他の静電写真システムを含
む広範囲の処理システムで使うのにも同様に適し、その
用途は図示の特定実施例に必ずしも限定されないことが
以下の説明から明らかであろう。

第１図に示した複写ａｔＯはドラム状の像記録部材１２
を使用し、その外周が適切な光導電性材料１３で被覆さ
れている。ドラム１２はシャツＩ・１４によっ”ζ本体
フレーム（図示せず）内に回転自在に軸支され、矢印１
５の方向に回転して、ドラム状の像１ｕ持面１３を複数
のゼログラフィツク処理ステーシランへと順次通過させ
る。適当な駆動手段（図示せず）が設けられて協働する
各種機械部品の運動を付勢・調整することにより、原人
力シーン情報の忠実な複写が用紙等の最終支持材１６上
に記録される。

まず、ドラム１２が光導電Ｍ３を回転移動して接触帯電
ブラシ１１等の帯電ステーション１７に通し、そこで周
知の方法により静電電荷が光導電層１３上に一様に置か
れ像形成の準備を整える。

その後、ドラム１２が露出ステーション１８に移動し、
そこで帯電光導電面１３が原人カシーン情報の光像に露
出されることにより、光露出領域において電荷が選択的
に消失し、原人力シーンを静電潜像の形で記録する。露
出後、ドラム１２は光導電面１３上に記録された静電潜
像を現像ステーション１９へ回転し、そこで通常の混合
現像剤がドラム１２の光導電面１３上に施され、Ｗｊ像
を可視像とする。一般に、適切な現像ステーションは、
強磁性の粗キャリヤ粒子とトナー色素粒子を有する磁化
可能な混合現像剤を用いた磁気ブラシ現像系を含む。

最終支持材のシート１６は、昇降式スタック支持トレイ
２０上に積み重ねられた状態で支持されている。スタッ
クがその上昇位置にあるとき、シート分離送りベルト２
１が個々のシートをそこから整合ピンチロール２２へ給
送する。次いでシートは、ドラム上の像と正確に整合さ
れた転写ステーション２３に送られる。光導電層１３上
の現像された像が転写ステーシラン２３内で最終支持材
のシート１６と接触させられ、トナー像が光導電面１３
から最終支持シート１６の接触面へ転写される。像の転
写後、所望により紙、プラスチック等から成る最終支持
材が分離ステーションへ運ばれ、そこで分離コロトロン
２７が支持材を一様に帯電し、それをドラム１２から分
離させる。

トナー像が最終支持材のシート１６上へ転写された後、
その上に像を持ったシートが適当な定着器２４に送られ
、定着器２４が転写粉末像をそこに融着する。定着プロ
セス後、シート１６はトレイ２５等適当な取出装置へと
送られる。

大部分のトナー粉末が最終支持材１６へ転写されるが、
トナー粉末像の最終支持材上への転写後、一部の残留ト
ナーがどうしても光導電面１３上に残る。そこでトナー
像の最終支持材上への転写後、ドラム上に残っている残
留電荷が本発明による前浄化コロトロン２８から発生さ
れるコロナによって減じられる。次いで、トナー像の転
写後光導電面１３上に残っている残留トナー粒子は浄化
器２６によって除去される。

一般に、コピーが通常モードと行なわれる場合、複写す
べき原稿は水平で透明な透視プラテン３０の上に像を下
向きに置かれ、プラテン３０がセルフォック（Ｓｅｌｆ
ｏｃ）レンズ１８とじてこ＼に示した光学系を通して原
稿を伝送する。可動プラテンの速度と光導電性ベルトの
速度が同期され、原稿の忠実な複写を与える。

本願の目的として、本発明による装置を実施可能な自動
ゼログラフインク複写機の全般的動作を示すのに、以上
の説明で充分であろう。

第２図には、複数の弾性的に可撓性の細いファイバ３１
が支持ロッド３２の周囲に巻付けられた接触ブラシ帯電
装置１１が示しである。ブラシの長さ方向に沿って一様
に分布された各ブラシは、Ｕ字状の導電性外側シールド
３４よってロンド上の所定位置に保持され、外側シール
ド３４はその両端に一対の孔開きタブ３６を有し、装置
を電気回路に取付接続する手段を与える。ブラシは固定
位置で用いてもよいし、又は所望なら、それが接触する
光導電性絶縁層の移動方向と交差する方向に振動させて
もよい。又電荷の一様性を保証するため、２以上のブラ
シを並列配置して用いてもよい。第２図は平面状のプリ
ストルプラシの形で接触帯電ブラシを示しているが、本
発明の装置及び方法は第４図に示すようなローラ形状の
ブラシにも使えることが理解されよう。ローラ形状の場
合、各ファイバは導電性弾性ベース３８上に取付けられ
るか、あるいは同ベース内に織り込まれるか又は編み込
まれ、ベース３８は電源に接続された導電性ローラ４０
の周囲に巻付けられている。このような回転ブラシは、
電荷を最大限一様とする。

本発明者等は、約１０２〜１０６ΩｃＩＩ＋の直流電気
比抵抗を持ち且つ相対湿度及び温度の変化に対しても比
抵抗が実質上安定しているファイバで接触ブラシ帯電装
置を構成すれば、上記したピンホールの欠陥とそれに伴
うコピー品質の欠陥が避けられることを見い出した。比
抵抗が１０２Ωｃｍ以下のファイバ材料を使うと、欠陥
箇所で消費される電力量が増大し、ピンホール効果とそ
れに伴うコピー品質の欠陥が大きくなる。比抵抗が１０
６Ωｃａｍより大きく、約１２００Ｖの電圧が印加され
ると、像形成プロセスで使われる光受容体の適切な帯電
を完成するため光受容体に流れ込む電流が不充分となる
。又本発明者等は、上記範囲内における電気比抵抗と導
電度間の好ましいバランスが約１０３〜１０５Ωｃｍの
狭い比抵抗範囲で得られることも見い出した。約１０５
ΩｃＩｌｌ以下の比抵抗を持つファイバが、比抵抗の増
大という点で最も安定している。尚こ＼で、抵抗性ファ
イバは全て経時るつれ比抵抗がわずかに増大する傾向を
持つ点に留意されたい。１０３Ωｃ１１１以上の比抵抗
を持つファイバは、より優れた電流サージ制限性能を有
し、従ってピンホールを生じにくい。上記の一般的及び
好適な電気比抵抗を示す材料は従来技術においても存在
するが、それらの材料はは’ｉ’　　Ｗａｌｋｕｐの特
許に記されたような性質を持ち、相対湿度の変化に対し
て比抵抗が安定しない。尚、上記の比抵抗が実質上安定
という表現で意味しているのは、比抵抗の変化の大きさ
が通常の動作範囲及び経時による温度及び相対湿度の変
化に基くオーダーより小さいということである。つまり
我々は、は％’６０’Ｆ（１５，６℃）　〜９０”Ｆ（
３２，２℃）の温度と１０〜８０％の相対湿度の範囲に
おける安定性について述べている。また、ステンレス鋼
、眞ちゅう及びアルミ化ファイバガラス等これまで使わ
れている材料の多くは、硬過ぎたり脆過ぎ、光受容体と
接触したときそれを損傷させる等、その他の点で望まし
い物理的特性を持たない。さらに、必要な特性を持つ一
部の材料は従来、ドーピング及び顔料の添加等複雑な製
造技術によって作られており、これらは全て材料の機械
的特性を機械的に劣化させてしまう。

本発明のファイバは弾性的に可撓性であるから、ブラシ
位置を通過するシートによってファイバが偏向されても
、シートの後縁がそこを通過した後ファイバは元の位置
へ弾性によって戻る。さらに、長時間圧縮されていても
　その圧縮が取り除かれれば、ファイバは元の配向に戻
る。光受容体に生じ得るいかなる物理的な劣化も減少さ
せるため、ファイバは比較的堅くて脆くないことつまり
柔いのが好末しい。一般にファイバは、破断する前にそ
の初期長さの約１．２％〜３％の引張応力伸張度を有す
る。また、本発明の抵抗性ファイバははｙ′円形断面で
、約５〜５０μ、好ましくは約８〜１０μの直径を持ち
、このためファイバは破断又は破損しにくい。

本発明の接触ブラシ帯電装置における各ファイバには、
上記した特性を示す又は有する限り、任意の適切な材料
が使える。一般にファイバは炭素質か、又は炭素質のコ
アを有する。本発明の接触帯電ブラシで使うのに好まし
いファイバは、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）前駆フ
ァイバの部分的炭素化を生ずるため、低熱処理温度での
処理から得られたカーボンファイバである。かかるファ
イバでは、炭素化温度を一定の制限内に注意深く制御す
ることにより、炭素化カーボンファイバについて正確な
電気比抵抗を得られることが見い出された。この点に関
しては、比抵抗と炭素化プロセスの処理温度に対するそ
の依存性を示すグラフである第３図に注目されたい。ポ
リアクリロニトリル前駆ファイバは５ｔａｃｋｐｏｌｅ
社、　Ｃｅｌａｎｅｓｅ社等により、ｉ　、　ｏｏｏ〜
１８０．０００フイラメントのヤーン束として商業的に
製造されている。これらのヤーン束が、約３００℃の温
度のｒ！Ｒ素雰素気囲気内ンファイバを安定化し全酸素
（ｐｒｅｏｘ−）　゛安定化ＰＡＮを生成する段階と、
これに続きもっと高温の不活性（窒素）雰囲気内で炭素
化する段階とを含む２段階プロセスにより部分的に炭素
化される。

こうして得られるファイバの直流電気比抵抗は、炭素化
の温度を選択することによって制御される。

例えば第３図に示すように、約１０２〜１０４、　Ωｃ
ｍの電気比抵抗を持つカーボンファイバは、炭素化温度
を約５００℃〜７５０℃の範囲に制御すれば得られる。

このようなプロセスを経て得たファイバは温度及び相対
湿度の変化に対して安定しており、電気比抵抗が相対湿
度によって変化しない。この点は、電気比抵抗が相対湿
度によって大きく変化するｗａｌｋｕｐの特許に関連し
て上記したような材料と鋭い対照を成す。さらに、ファ
イバ本体から浸出して後に光受容体の汚染を生じる恐れ
のある充填剤、可塑剤、ワックス、その他の添加剤を用
いることなくファイバが製造される。この結果、製造さ
れるファイバは組成において実質上均質で、弗結合種を
含む添加剤が存在しないという意味で比較的純粋である
。また、ファイバ中に残った窒素と酸素は全て、残留ポ
リマー鎖の一部として何らかの形で炭素に結合されるか
、又は相互に結合される。

温度及び相対湿度に対する電気比抵抗の安定した性質は
、カーボンブラックやその他の物理的に１つの形又は別
の形で混合された添加剤を加えて導電度を得るほとんど
のポリマーファイバと比べ対照的である。ポリマーファ
イバを使うと、カーボンブラックやその他の添加剤が最
終的に光受容体上に被着されるという事態が一般に生じ
る。

本発明によるファイバは極ｉｔ）て密に詰め込み、高い
ファイバ充填密度（単位面積当りのファイバの自由端数
）を与えられる。一般に、本発明の接触ブラシ帯電装置
は約５×１０４〜４×１０４フアイバ／平方インチのフ
ァイバ充填密度を有する。

これらのファイバは織り合すのに通し、従って所望なら
織物へ織ることもできる。動１作時には、１本１本の各
ファイバが光受容体を機械的に侵食したり、その、他の
理由で傷つけることなく、帯電エレメントとして機能す
る。従って、本発明による接触帯電ブラシは長い作用寿
命を持つ。

本発明の実施に際して使われる好ましいカーボンファイ
バは、ｃｅｌａｎｅｓｅ社からＣＥＬＥＣＴ６７５とし
て市販されている。これらのファイバは、一般に文献中
で教示されている各種のプロセスを経て作られている。

この炭素化ファイバを製造するのに使われているプロセ
スの詳細については、次の文献を参照されたい。「低温
におけるポリアクリロニトリルからのカーボンファイバ
の製造」。

Ｄ　、Ｅ、Ｃａｇｌｉｏｓｔｒｏ　ｌ　Ｔｅｘｔｉｌｅ
　Ｒｅ５ｅａｒｃｈＪｏｕｒｎａｌ　、　１９８０年１
０月、６３２〜６３８頁；「電気特性の点から見たポリ
アクリニトリルファイバの炭素化プロセスの解説Ｊ　＊
　Ｌ　Ｊｒｅｈｍｅｒ等。

Ｐｌａｓｔｅ　　ｕｎｄ　Ｋａｕｔｓａｈｕｋ　＋　１
９８０＋　Ｖｏｌ、２７　＋Ｎｏ、６．３０９〜３１３
項；及６．力０９〜３１３電気抵抗」９口．Ｂ，　Ｆｉ
ｓｃｈｂａｃｋ等，ワシントン州。

シアトル、ワシン　トン大学，鉱山，冶金及びセラミッ
ク工学科　ＦＢ−４０．１９１〜１９２頁。

第３図は処理温度による比抵抗の変化を、比抵抗の対数
表示対処理温度として表わしている。このグラフから、
比抵抗の正確な制御は炭素化の温度を制御することによ
って得られることが明らかである。また上述したように
、本発明の実施に際して使われる好ましいファイバは安
定しており、その比抵抗は相対湿度又は温度によって変
化せず、ファイバ自体は可撓性が高く、直径が細く、圧
縮硬化を実質上止じず、伸張度はわずか１．２〜３％で
ある。

以下の表に、異った直流電気比抵抗を有する幾つかのフ
ァイバについて接触ブラシ帯電性能を示す。各側におい
て、ブラシは約４０．　０００ファイバ／平方インチの
ファイバ充填密度を有し、同一の幾同寸法で構成された
。導電性グラファイトとステンレス鋼製ファイバは、５
ｈｉｆｔ等の米国特許第４．３３０．３４９号のマンド
レル巻付法に従って作られた。つまり、両面裏張り発泡
体接着テープがマンドレル上に置かれ、ファイバをマン
ドレルの周囲に巻き付けた後、両面裏張り発泡体接着テ
ープと更に別のファイバがその上に交互に巻き付けられ
、最終的に４層のファイバ巻付層を有するブラシが得ら
れた。次いで、アルミ製ストリップが外側のテープ上に
配置され、ブラシを囲い込んで積層し、ファイバへの電
気接点を与えた。ブラシの先端は約０．５インチ（１、
２７ｃ＋ｗ）の突出長さとなるように、断裁カッターで
整えられた。その後、ブラシの背面を導電性の銀ペイン
トで被覆し、全ファイバへ確実に電気接点を与えると共
に各ファイバをブラシ内にシールした。

５ｔａｃｋｐｏｌｅフアイバは、４０　、０００ファイ
バ／インチの４インチ（１０，２ｃｍ）幅トウとして供
給された。

これらのトウが両面裏張り発泡体テープを使い手作業で
積層された後、アルミ製ストリップを使って積層体を囲
い込み、ブラシの根元つまりハンドルを形成すると共に
ファイバへの電気接点を形成する。トウはアルミ製スト
リップから約１インチ（２，５４ｃｍ）突出し、典型的
に約０．５インチ（１，２７ｃｍ＞の突出長さを持つよ
うに断裁カッターで整えられた。

次いで、０．５インチ（１，２７ｃｍ）の自由ファイバ
長を持つ長さ４インチ（約１０．２ｃｍ）の各ブラシが
、米国特許第４．２６５．９９０号に記載されたような
光導電面を持った回転ドラムの周囲に装着し、光導電面
と接触させることによってそれぞれ試験された。

ドラムの１回転中、ブラシへの印加電圧は０から−１５
００Ｖへ傾斜変化され、線形に増加する電荷密度を光受
容体上に被着させ、これがドラムの回転に伴い電位針に
よって測定された。■（光受容体）対Ｖ（印加）ライン
の傾斜が帯電能力の大きさとなる０本発明のブラシの場
合、この傾斜は極めて１に近く、すなわち光受容体の表
面電位が速度等その他のプロセス変量と関わりなく印加
電圧に追従し、従って“一定の電圧帯電”が得られる。

カーボンファイバの比抵抗が高過ぎると、帯電曲線の傾
斜は１よりはるかに小さくなり、■（光受容体）はＶ（
印加）より小さく増加する。これは、もっと導電性の高
いブラシによる場合と同じ結果を達成するのにＶ（印加
）が増加されねばならず、この結果ブラシ帯電の利点の
１つが失われることを意味する。逆にファイバの導電性
が高過ぎると、帯電の進行中にピンホール損傷か光受容
体に生じ、かかるピンホールの大きさと数はファイバの
導電度が高くなるほど増大する。各性能を下記の表に要
約する。

上記した従来の導電性グラファイトファイバは１１ｅｒ
ｃｕｌｅｓ＋　Ｃｅ１ａｎｅｓ及びＵｎｌｏｎ　Ｃａｒ
ｂｉｄｅの各社から入手でき、それぞれニュージャージ
州、チャタムのＣｅｌａｎｅｓ社＄ｌＣｅ１！ｏｎ　６
０００カーボンフアイバーーイリノイ州、シカゴの　ｌ
１ｎｉｏｎ　Ｃａｒｂｉｄｅ社製Ｔ！＋ｏｒｎｅｌ　５
０及び３００（ＰＡＮ）カーボンファイバ；プラウエア
州、ウィルミントンのＨｅｒｃｕｌｅｓ社！ｌＩＭａｇ
ｎａ＋ｍｌ　ｔｅＡ　Ｓ　４　　Ｐ　Ａ　Ｎベースグラ
フアイＩ・ファイバ。ステンレス鋼ファイバは、ニュー
ヨーク州、ロチェスター５ｃｌ＋ｌｅｇｅ１社から入手
できる。ファイバ１〜６は５ｔａｃｋｐｏｌｅで作られ
たＰＡＮファイバで、Ｘｅｒｏｘ社用の指示温度で炭素
化されている。

表から明らかなように、導電性ファイバ（従来の導電性
グラファイト、ステンレス鋼及びＰａｎｅｘ　３０　）
ではピンホール効果が認められた。

５ｔａｃｋｐｏｌｅ　ｋ　１　、　２及び３は！ｆｊｓ
　ｉｔ性が強過ぎて、信頼できる一様な帯電を与えられ
なかった。

１．８Ｘ１０３〜４．０×１０４の比抵抗を示した５Ｌ
ａｃｋｐｏｌ嵩４，５及び６は光受容体を帯電し、その
うち阻５と６の５ｔａｃｋｐｏｌｅフアイバについて許
容帯電が得られた。

（発明の効果） このように本発明によれば、商業的に生産可能で光受容
体の表面と適合する長寿命の材料を選択でき、前述した
“ピンホール効果”を生ずることのない接触ブラシ帯電
装置と光受容体を帯電する方法が提供される。またブラ
シ帯電装置の比抵抗は、炭素化温度によって制御できる
。こうして得られたブラシは柔く、機械的な意味におい
て光受容体に破壊を生じない、さらに、ショート時にお
ける１本のファイバ中の電流は各ファイバの高比抵抗に
よりブラシ全体の電圧を減少させることなく光受容体上
でアースされるため、ファイバは電流の点で自己制限さ
れており、個々のファイバのいずれのショートもブラシ
の帯電性能に悪影響を及ぼさない、しかも本発明による
好ましいファイバは、すり切れ物やくず等どんな物も光
受容体上に被着せず、又光受容体を摩損しない。

こ＼で参照した特許及び刊行物は全て、その全体を本明
細書中に参考試料として含める。

以上静電写真複写機で使われる接触ブラシ帯電装置を特
に参照して本発明の詳細な説明したが、ブラシ帯電装置
は多くの異った分野に適用できることが理解されよう０
例えば、静止エリミネータブラシやバイアス及び非バイ
アス光受容体装置としても使える。また、好ましい部分
的に炭素化されたポリアクリロニトリルファイバを特に
参照して本発明を例示したが、所定の電気的特性を持つ
任意のファイバによる通用も可能なことが理解されるべ
きである０本発明の精神と範囲を逸脱することなく、上
記の詳細な説明から各種の変更を行なえることが理解さ
れよう。当業者によって成されるそのような変更はいず
れも特許請求の範囲に記載された範囲に含まれるもので
あ葛。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるブラシ帯電装置を備えた自動静電
写真複写機の概略断面図； 第２図は本発明による°帯電ブラシの実施例の斜視図； 第３図は本発明による好ましいファイバについての処理
温度に対する直流比抵抗を示すグラフ；及び 第４図は本発明による帯電ブラシの別の実施例の等尺図
である。 １１・・・接触ブラシ帯電装置。 １３・・・絶縁層。 ３１・・・ファイバ。 ３４・・・支持手段。 ３８・・・導電性スリーブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁層を帯電する接触ブラシ帯電装置において、ブ
   ラシ形状に配置された複数の弾性的に可撓性の細いファ
   イバを備えて成り、該ファイバがその各先端が上記絶縁
   層と接触するように支持手段によって支持されると共に
   、約１０＾２Ωｃｍから約１０＾６Ωｃｍの電気比抵抗
   を有し、且つその比抵抗が相対湿度及び温度の変化に対
   して実質上安定である接触ブラシ帯電装置。 ２、前記ファイバが約１０＾３Ωｃｍから約１０＾５Ω
   ｃｍの電気比抵抗を有する特許請求の範囲第１項の装置
   。 ３、前記複数のファイバがブラシの長さ方向に沿って一
   様な分布で配置されている特許請求の範囲第１項の装置
   。 ４、前記ファイバが組成において実質上均質である特許
   請求の範囲第１項の装置。 ５、前記ファイバが部分的に炭素化されたポリアクリロ
   ニトリルファイバである特許請求の範囲第１項の装置。 ６、前記ファイバがほゞ円形の断面で、約５ミクロンか
   ら約５０ミクロンの直径である特許請求の範囲第１項の
   装置。 ７、前記ファイバがほゞ円形の断面で、約８ミクロンか
   ら約１０ミクロンの直径である特許請求の範囲第５項の
   装置。 ８、前記ファイバがブラシ内に配置され、 約５×１０＾４から４×１０＾６ファイバ／平方インチ
   のファイバ充填密度を有する特許請求の範囲第１項の装
   置。 ９、前記ファイバが円筒状の導電性スリーブの周囲に回
   転ブラシの形状で配置された特許請求の範囲第１項の装
   置。 １０、電位が印加された帯電ブラシに表面を接触するこ
   とから成る絶縁層を帯電する方法であって、該帯電ブラ
   シがブラシ形状に配置された複数の弾性的に可撓性の細
   いファイバを備えて成り、該ファイバがその各先端が上
   記絶縁層と接触するように支持手段によって支持される
   と共に、約１０＾２Ωｃｍから約１０＾６Ωｃｍの電気
   比抵抗を有し、且つその比抵抗が相対湿度及び温度の変
   化に対して実質上安定である帯電方法 １１、前記ファイバが約１０＾３Ωｃｍから約１０＾５
   Ωｃｍの電気比抵抗を有する特許請求の範囲第１０項の
   方法。 １２、前記複数のファイバがブラシの長さ方向に沿って
   一様な分布で配置されている特許請求の範囲第１１項の
   方法。 １３、前記ファイバが組成において実質上均質である特
   許請求の範囲第１２項の方法。 １４、前記ファイバが部分的に炭素化されたポリアクリ
   ロニトリルファイバである特許請求の範囲第１３項の方
   法。 １５、前記ファイバがほゞ円形の断面で、約５ミクロン
   から約５０ミクロンの直径である特許請求の範囲第１４
   項の方法。 １６、前記ファイバがほゞ円形の断面で、約８ミクロン
   から約１０ミクロンの直径である特許請求の範囲第１５
   項の方法。 １７、前記ファイバがブラシ内に配置され、約５×１０
   ＾４から４×１０＾６ファイバ／平方インチのファイバ
   充填密度を有する特許請求の範囲第１６項の方法。 １８、前記ファイバが回転ブラシの形に配置された特許
   請求の範囲第１０項の方法。 １９、相互に平行な少くとも２つのブラシが設けられて
   いる特許請求の範囲第１２項の方法。