JP3033834B2 - 除電ロールおよびその使用方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は複写機その他のOA機器、ロール状加工機械等
の摩擦などによって発生する静電気を除去するために使
用する除電ロール、およびその使用方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来から、静電気を除去する方法としては、除電バー
のように、金属板に導電性繊維を挟み込んで帯電物に対
して垂直になるように、非接触状態で配置して使用する
のが一般的であった。

この除電バーの例として、特公昭56−30960号公報に
は金属板の間にカーボン繊維を挟み、接着剤で固定した
ものが開示されている。この除電バーのカーボン繊維は
帯電物に向って所定間隔で垂直に突出しており、この突
出部分を帯電物に接触させることなく設置するものであ
る。このように、帯電物に対して非接触の状態で垂直に
設置することにより、導電性繊維の先端に帯電物からの
電気力線が集められ易くなるので、この近傍に不平等電
界が形成され、空気の絶縁破壊が生じ、コロナ放電が生
じ易くなるのである。つまり、不平等電界により、正、
負のイオンが電界の作用を受けて移動して、帯電物と逆
の電荷と結合することにより静電気が除去されるのであ
る。

しかしながら、このような構成による静電気の除去は
金属板の間にカーボン繊維を所定間隔に、しかも垂直に
挟む必要があることから、製造工程が繁雑となり、必然
的にコスト高になるという欠点があった。

また、このような除電バーを使用しても、絶縁体であ
る空気を介していることから、帯電物の電位がコロナ放
電開始電圧以上にならなければ、上記のような除電効果
は全く得られず、かえって、その電圧未満での静電気に
よる悪影響が生じることがあった。

また、帯電物の凹凸表面に当ったり、外力によって、
導電性繊維が容易に折れるので、除電効果が低下してし
まうという欠点もあった。

上記のような除電バー以外の除電方法として、ロール
状にした除電装置が特開昭63−26999号に開示されてい
る。このロール状除電装置は、高分子材料、無機材料か
らなる絶縁体に、炭素、金属等の導電体を複合させた繊
維を、導電性を有する接着剤を介して導電性ロール基材
に植毛したものであり、このロール基材は直接帯電物に
接触させて使用するものである。

しかしながら、このような方法で除電を行なう場合に
おいても、前記の除電バーと同様に、ロール状物の全面
に亘って植毛する必要があるため、製造工程が繁雑で、
コスト高となるという欠点があった。

また、この除電ロールは導電性繊維をロールに垂直に
植毛しているため、除電ロールが帯電物に接触する際
に、繊維が折れ易いという欠点を有していた。

しかも、除電ロールの導電性繊維が直接帯電物と接触
していない部分についての除電性能については、疑問が
残るものであった。

その他にも特開昭56−50346号においては、特開昭63
−26999号と同様に、金属ファイバー、カーボンファイ
バーを静電植毛することにより、除電する方法が開示さ
れているが、この場合も前記特開昭63−26999号と全く
同様の問題を有しているのであった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記のような欠点を解消するためになされた
ものであり、製造方法が容易であり、静電気の除去性能
に優れており、しかも繊維が折れたりすることがないの
で、長期に亘って使用することを可能にした除電ロール
およびその使用方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ （１）帯電物と接触させ、帯電物と接する面が順次変化
するように使用する除電ロールであり、導電性シャフト
（４）上に、導電性ポリマーにより被覆された0.05〜0.
5デニールの極細繊維を含む導電性不織布層が形成され
ている除電ロール（５）であれば、導電性不織布（１）
によって除電することができる。この導電性不織布
（１）には導電性ポリマーにより被覆された極細繊維が
含まれているため、コロナ放電による除電作用がより得
やすいので、より容易に除電することができる。また、
導電性ポリマーは剥離することがなく、耐久性に優れて
いる。この除電ロールを帯電物（６）と接触するように
使用すると、接触している部分は直接除電することがで
き、接触していない部分はコロナ放電によって除電する
ことができる。

（２）導電性不織布層が立毛（３）を有する導電性不織
布（１）を導電性シャフト（４）に巻回している除電ロ
ール（５）であれば、製造方法が容易である。

（３）導電性不織布層がシャフト貫通孔（７）を有する
ように打ち抜いた導電性不織布（１）を、導電性シャフ
ト（４）に通すことにより積層されている除電ロール
（５）であれば、より耐摩耗性が優れている。

［作用］ 本発明の除電ロール（５）は導電性シャフト（４）上
に、導電性不織布層が形成されているので、製造が容易
で、しかも繊維（２）が折れたりすることがなく、長期
に亘って使用することができるものである。

また、本発明の除電ロール（５）は帯電物（６）に対
して接触させるように使用するので、不織布層が帯電物
（６）と直接接触する部分については直接除電すること
ができるが、不織布の表面がフィルムのように必ずしも
均一でないため、直接接触しない部分においてもコロナ
放電により除電することができると考えられる。

本発明の除電ロールの例としては、立毛（３）を有す
る導電性不織布（１）が導電性シャフト（４）に巻回さ
れている導電性不織布層からなる除電ロール（５）や、
第３図のように、導電性不織布（１）をシャフト貫通孔
（７）を有するように打ち抜き、導電性シャフト（４）
を通すことにより積層されている導電性不織布層からな
る除電ロール（５）などが含まれる。これらの除電ロー
ル（５）は帯電物（６）に接触するように配置させるこ
とにより、効力を発揮する。

以下に、これら２つの除電ロールの例について詳しく
述べる。

立毛（３）を有する導電性不織布（１）が導電性シャ
フト（４）に巻回されている導電性不織布層からなる除
電ロール（５）は帯電物（６）に存在する静電気のう
ち、導電性不織布（１）と接触している部分の静電気は
導電性不織布（１）を通じて除電され、一方、帯電物
（６）と接触していない部分の静電気については、帯電
物（６）と不織布の立毛（３）部分との間に極僅かの空
気が存在するので、その部分において電気力線が集めら
れ、この近傍に不平等電界が形成され、空気の絶縁破壊
が生じ、コロナ放電が生じることにより除電するものと
考えている。

一方、シャフト貫通孔（７）を有するように打ち抜い
た導電性不織布（１）を、導電性シャフト（４）に通す
ことにより積層されている導電性不織布層からなる除電
ロール（５）も同様に、帯電物（６）と繊維（２）との
間に、コロナ放電が生じることにより、除電するものと
考えられる。

このように、本発明の除電ロール（５）は導電性不織
布（１）と帯電物（６）が接触している部分において
も、接触していない部分においても、除電することがで
きるので除電性能に優れているのである。

また、本発明の除電ロール（５）の表面は不織布から
なるので、帯電物（６）に対して接触している部分は勿
論存在するが、接触していない部分においても、帯電物
（６）に略垂直になっている繊維（２）は必ず存在する
ので、静電気の除去が容易に行なわれるのである。ま
た、従来のような植毛による除電バーに比較すると、本
発明の除電ロール（５）は遥かに容易に製造することが
でき、しかも除電性能、耐久性に優れているのである。

本発明に用いる導電性不織布（１）とは、不織布の導
電性ポリマーの被覆処理によって、導電性を付与したも
のである。

このように立毛（３）を有する不織布に導電性を付与
した場合は、立毛部分にコロナ放電が生じやすく、不織
布を導電性シャフト（４）に通して積層した場合は、繊
維（２）の毛羽立った部分でコロナ放電が生じやすいと
共に、繊維（２）がロールの中心方向に配置しており、
導電性が高くなり易いのである。

本発明における「立毛を有する不織布」とは、繊維
（２）の毛羽立ちを残すような結合方法のことを指して
いる。本発明でいう立毛（３）を有する不織布の結合方
法の例としては、カード機によって得られる繊維ウエブ
を、水流によって繊維同士を絡合させる方法、ニードル
を作用させることにより繊維同士を絡合させる方法、部
分的にバインダーを作用させることによって結合する方
法、部分的に熱を作用させて融着させることにより結合
する方法などがある。

なお、打ち抜いた不織布を導電性シャフト（４）に通
して積層する場合、繊維ウエブを形成する段階で繊維
（２）が交差するように配列するのが好ましく、このよ
うな不織布を打ち抜いた場合、均一に外周に向って繊維
（２）が配向した状態となることから、ロール状とした
場合に、帯電物（６）に対して垂直である繊維（２）が
多くなり、静電気がロールの中心方向に流れやすいの
で、除電性能が良くなるためである。なお、交差するよ
うに配列したウエブに、他の配列の仕方をした繊維ウエ
ブ、例えば、一方向性繊維ウエブを積層すれば、帯電物
（６）に対してより垂直となり、強度のある繊維ウエブ
が得られる。

また、打ち抜いた不織布を導電性シャフト（４）に通
して積層する除電ロール（５）の場合、繊維ウエブの結
合方法は水流によって繊維同士を絡合させる方法、ニー
ドルを作用させることにより繊維同士を絡合させる方
法、部分的にバインダーを作用させることによって結合
する方法、部分的に熱を作用させて融着させることによ
り結合する方法、あるいは溶融紡糸によって直接不織布
とする方法等特に限定するものではないが、打ち抜き
性、積層のしやすさの点から熱あるいは接着剤により、
全面接着する結合方法がより好ましい。

本発明の導電性不織布（１）を構成する繊維（２）は
繊維自身に必ずしも導電性がある必要がないので、特に
限定するものではなく、例えば、セルロース繊維、絹、
羊毛などの動物繊維、アセテート繊維、ナイロン繊維、
ビニロン繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ポリ
塩化ビニリデン繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリウレ
タン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維など
の合成繊維が使用できる。

本発明においては、非接触部分におけるコロナ放電に
よる除電効果が生じやすいように、不織布を構成する繊
維（２）中に極細繊維を多く含んでいる。これは径が細
ければ細いほど、不平等電界を生じやすく、コロナ放電
が生じやすいことに加えて、目付が同じであれば、それ
だけ繊維（２）の本数も多くなるため、除電効果が高く
なる。

なお、本発明における「極細繊維」というのは、0.05
〜0.5デニール程度のものを意味しており、例えば、一
般に分割されることによって繊度が小さくなる繊維であ
り、このような極細繊維の例としては２以上の異なる成
分の樹脂からなる分割繊維を機械的、化学的等により、
分割して得られる極細繊維を用いるのが取扱い易く、製
造工程上好ましいのである。分割繊維としては例えば、
ポリアミド樹脂とポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂と
ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル樹脂とポリオレフ
ィン系樹脂、ポリエステル系樹脂とポリアクリロニトリ
ル系樹脂等の成分を組合せたもの等がある。

このような極細繊維は多ければ多いほどコロナ放電性
能が向上するのでより好ましく、100％極細繊維である
のが最も好ましいのである。

以上のように、本発明の不織布は用途に応じて構成繊
維、製造方法等を変えることにより、適宜最適なものを
得ることができる。

このようにして得られた不織布に導電性を付与する方
法として、導電性ポリマーで被覆する方法を採用した。

この繊維（２）に導電性ポリマーを被覆する方法によ
れば、繊維（２）と化学的に結合しているため、摩擦耐
性があるので好ましい。導電性ポリマーの中でもピロー
ルなど５員複素環式化合物を気相反応法によって被覆さ
せる方法、特開昭62−275137号公報に開示されているよ
うな、電子共役系ポリマーを用いる方法等は耐性、導電
性があることから好ましいのである。ここで、電子共役
系ポリマーとは主として５員複素環式化合物であり、ピ
ロール、チオフェン、フラン、インドールまたはそれら
誘導体等のモノマーを重合させたものである。このモノ
マーを使用した不織布への被覆方法としては、不織布を
前記モノマー、酸化重合剤およびドーバント等の存在す
る溶液に浸けることによって、不織布上でモノマーが重
合して、ポリマーで被覆され、導電性が付与されるので
ある。

なお、不織布にした後に上記のような方法によって導
電性を付与するのが製造工程上好ましいのであるが、繊
維の製造段階で導電性を付与しておいても、特に問題は
ない。

このようにして得られた導電性不織布（１）は導電性
シャフト（４）に巻回するか、打ち抜いた導電性不織布
（１）を導電性シャフト（４）に通すことにより積層さ
れるのである。

本発明で使用する導電性基材はロール状にすることに
より、帯電物（６）と接する面が順次変化するので、摩
擦に対する耐性にも優れているのである。

なお、導電性不織布（１）を導電性シャフト（４）に
巻回する場合には、導電性シャフト（４）に螺旋状に巻
回したり、海苔巻状に巻回した後、縫い合わせたり、接
着剤により一体化する。

接着剤によって一体化する場合には、導電性を有する
接着剤が好ましいが、導電性を有しない接着剤であって
も、全面に塗布せず、部分的に塗布することによって接
着すればよい。

なお、導電性を有する接着剤によって一体化すれば、
導電性シャフト（４）と導電性不織布（１）との密着性
に優れているので、導電効果がより高くなるので、より
好ましい方法である。この導電性を有する接着剤として
は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリ
エステル樹脂、ポリアミド樹脂などの合成樹脂、生ゴ
ム、加硫したゴムに、導電性の充填剤、例えば、カーボ
ンブラック、グラファイト、各種金属粉末を充填するこ
とによって得られるものである。

導電性不織布（１）を打ち抜く場合には、導電性シャ
フト（４）に通して積層するので、シャフト貫通孔
（７）が導電性シャフト（４）の断面形状と略同一にな
るように、しかも外周部分はドーナッツ状、あるいは正
八角形状のような正多角形状になるように打ち抜き、こ
の導電性不織布（１）のシャフト貫通孔（７）を導電性
シャフト（４）に通すことにより積層し、プレスした
後、仕上げとして、旋盤による粗削り、中削り、そして
サンドペーパー処理が行なわれる。なお、サンドペーパ
ーによって仕上げる場合、あまり均一な表面に仕上げ過
ぎると、帯電物（６）と接触させた時に、不織布全体が
密着することになり、繊維（２）と帯電物（６）との間
に空気が殆ど存在しなくなるため、コロナ放電による除
電効果がなくなってしまったり、繊維（２）自体の導電
性がなくなるので、使用用途によって異なるが、適度に
毛羽立っている方が好ましい。

このように導電性不織布（１）を通して除電された静
電気は、導電性シャフト（４）を通ってアースされるの
である。

本発明の導電性シャフト（４）としては、特に限定さ
れるものではないが、鉄、アルミニウムのような金属か
らなる基材、カーボンからなる基材、FRP等の基材を使
用することができる。

このようにして得られる本発明の除電ロール（５）
は、帯電物（６）に対して接触させるように配置するの
である。本発明における「接触」というのは、立毛
（３）を有する導電性不織布（１）である場合には、導
電性不織布（１）が歪むことがない程度で、導電性不織
布（１）の表面部分のみが軽く帯電物（６）と接してい
るような状態を意味する。

他方、導電性不織布（１）を打ち抜き積層した場合も
同様に、強く帯電物（６）に押しつけたような状態では
ない。

このように除電ロール（５）を軽く接触するように配
置することにより、本発明の除電ロール（５）は効力を
発揮するのである。つまり、表面部分が帯電物（６）と
接触している部分においては導電性不織布（１）を通し
て除電され、接触していない部分においては、極めて近
い距離に繊維（２）が存在するので、低電圧で能率的に
コロナ放電による除電が行なわれるのである。

以下に実施例を挙げるが、これら実施例に限定される
ものではない。

［実施例］ （実施例１） 繊維（２）として、ポリエステル成分を主体とし、該
ポリエステル成分をポリアミド成分によって接合した繊
度２デニールで、分割後に0.1デニールとなるオレンジ
状分割繊維を用いた。このオレンジ状分割繊維100％
を、カード機を通して繊維ウエブとした後、水流によっ
て絡合させることにより、目付85g/m²の不織布とした。

このようにして得られた不織布に30重量％の塩化第２
鉄水溶液を含浸した後、乾燥した。この含浸した不織布
を、50重量％からなる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ることによって、不織布の繊
維（２）表面層にポリピロールを形成させた。このよう
にしてポリピロールを形成させた導電性不織布（１）の
表面電気抵抗値は1.5×10⁴Ω／ロであった。

この導電性不織布（１）を、直径8mm、長さ35cmのス
テンレス製シャフトに海苔巻状に巻回した。この巻回す
る際には、カーボン含有アクリル系接着剤をドット状に
使用することにより一体化した。

（除電効果試験） ポリエステルフィルムを羊毛布で摩擦することによ
り、10.0KVの静電気を帯電させた。なお、この摩擦帯電
方法及び帯電圧測定はJIS規格、L1092参考法に準拠の摩
擦帯電圧試験装置（カネボウエンジニアリング（株）製
EST−７）により行なった。

この帯電ポリエステルフィルム上に実施例１で得られ
た除電ロール（５）を0.5、1.0、2.0、5.0、10.0cm/sの
速度で転がすことにより、フィルムの帯電圧を測定し
た。この結果は表１に示す。

［発明の効果］ 本発明の除電ロールは導電性不織布層を帯電物に対し
て、軽く接触するように使用しているので、接触部分は
直接、非接触部分は間接的に除電でき、不織布の強度が
あることから長期の使用にも耐えることができ、ロール
状でロール表面全体を使用しているので、更に耐久性が
向上している。

本発明の除電ロールは導電性不織布を巻回する場合に
は、非常に容易に製造することができ、打ち抜いた導電
性不織布を導電性シャフトに通して積層する場合には、
帯電物に対して垂直になる繊維が多いため、コロナ放電
が生じやすく、繊維が中心方向に多く配列しているの
で、より効果的な除電ができるとともに、摩耗も生じ難
いのである。

また、不織布を構成する繊維中に極細繊維が多く含ま
れているため、非接触部分におけるコロナ放電による除
電が生じやすく効果的である。

更に、導電性ポリマーにより導電性が付与されている
ため、単に導電性物質を混合して得られる導電性不織布
と異なり、強度的に優れているので、長期的な使用に耐
え得る除電ロールが得られる。

このように、本発明の除電ロールは除電性能に優れ、
長期的使用が可能であり、製造方法も簡単であることか
ら、複写機、その他のOA機器はもちろんのこと、ロール
状加工機械等の摩擦などによって発生する静電気を除去
するためにも使用することができる除電ロールである。

【図面の簡単な説明】

第１図は立毛した導電性不織布を導電性シャフトに巻回
した除電ロールの平面図 第２図は除電ロールを帯電物に対して接するように使用
した場合の断面図 第３図はドーナッツ状に打ち抜いた導電性不織布の平面
図 第４図は導電性不織布を導電性シャフトに積層した除電
ロールの平面図 １……導電性不織布 ２……繊維 ３……立毛 ４……導電性シャフト ５……除電ロール ６……帯電物 ７……シャフト貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−112777（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−118254（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−34599（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−174543（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−65180（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−10110（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−78001（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−103639（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05F 3/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯電物と接触させ、帯電物と接する面が順
   次変化するように使用する除電ロールであり、導電性シ
   ャフト（４）上に、導電性ポリマーにより被覆された0.
   05〜0.5デニールの極細繊維を含む導電性不織布層が形
   成されていることを特徴とする除電ロール。
2. 【請求項２】導電性不織布層が立毛（３）を有する導電
   性不織布（１）を導電性シャフト（４）に巻回している
   ことを特徴とする請求項第１項記載の除電ロール。
3. 【請求項３】導電性不織布層がシャフト貫通孔（７）を
   有するように打ち抜いた導電性不織布（１）を、導電性
   シャフト（４）に通すことにより積層されていることを
   特徴とする請求項第１項記載の除電ロール。