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技術 電子写真機器用クリーニングブレード

出願人 住友理工株式会社
発明者 荒田利彦宮川新平石田政典竹山可大
出願日 2015年11月26日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2015-230670
公開日 2017年6月1日 (3年6ヶ月経過) 公開番号 2017-097220
状態 特許登録済
技術分野 電子写真におけるクリーニング・その他 ポリウレタン,ポリ尿素
主要キーワード 材料表 金属金具 ブレード裏面 本ブレード 戻り変形 表面側部分 化学結合力 アミン変性シリコーン
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年6月1日)のものです。
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図面 (3)

課題

摩耗欠け、めくれが抑えられる電子写真機器用クリーニングブレードを提供すること。

解決手段

ポリウレタンベース材料とする電子写真機器用クリーニングブレードであって、その表面に、イソシアネート三量体からなるイソシアヌレートイソシアヌレート結合と該イソシアヌレートのイソシアネート基に基づくウレタン結合または尿素結合とを介してポリシロキサンが結合されているとともに、イソシアネート単量体のイソシアネート基に基づくウレタン結合または尿素結合を介してポリシロキサンが結合されているクリーニングブレードとする。

概要

背景

電子写真方式を採用する複写機プリンターファクシミリなどの電子写真機器において、感光ドラム外周面上に残留するトナーを除去するためのクリーニングブレードが設けられている。

クリーニングブレードは、感光ドラムの外周面に接触するブレード部分ポリウレタン組成物で形成されている。ブレード部分の先端部は、回転する感光ドラムの外周面上を摺動し、これにより感光ドラムの外周面上に残留するトナーを除去する。

クリーニングブレードは、感光ドラムの外周面の摩耗を防ぐ意味で、表面が低摩擦であることが重要であるとされている(特許文献1)。そして、特許文献1には、クリーニングブレードの成形時に、原料反応性を有する潤滑性物質フッ素シリコーン骨格など)をあらかじめ金型面に塗布し、成形と同時に潤滑性物質をクリーニングブレード表面に反応させ潤滑層を形成し、クリーニングブレードを低摩擦化する方法が記載されている(方法1)。また、イソシアヌレート化触媒イソシアネート及び溶媒を含む混合溶液を、加熱したクリーニングブレードの金型エッジ部に対応する内表面に塗布し、イソシアヌレート化が進行して形成されたポリイソシアネート薄膜を内表面に有する金型にウレタンゴム原料注入加熱硬化させることで、イソシアヌレート化された表面を有する硬く低摩擦なクリーニングブレードを得る方法が記載されている(方法2)。

概要

摩耗、欠け、めくれが抑えられる電子写真機器用クリーニングブレードを提供すること。ポリウレタンベース材料とする電子写真機器用クリーニングブレードであって、その表面に、イソシアネート三量体からなるイソシアヌレートのイソシアヌレート結合と該イソシアヌレートのイソシアネート基に基づくウレタン結合または尿素結合とを介してポリシロキサンが結合されているとともに、イソシアネート単量体のイソシアネート基に基づくウレタン結合または尿素結合を介してポリシロキサンが結合されているクリーニングブレードとする。

目的

本発明が解決しようとする課題は、表面の高硬度化、低摩擦化によって摩耗、欠け、めくれが抑えられた電子写真機器用クリーニングブレードを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

ポリウレタンベース材料とする電子写真機器用クリーニングブレードであって、その表面に、イソシアネート三量体からなるイソシアヌレートイソシアヌレート結合と該イソシアヌレートのイソシアネート基に基づくウレタン結合または尿素結合とを介してポリシロキサンが結合されているとともに、イソシアネート単量体のイソシアネート基に基づくウレタン結合または尿素結合を介してポリシロキサンが結合されていることを特徴とする電子写真機器用クリーニングブレード。

請求項2

ポリウレタンをベース材料とする電子写真機器用クリーニングブレードであって、その表面に、イソシアネート三量体からなるイソシアヌレートのイソシアヌレート結合と該イソシアヌレートのイソシアネート基に基づくウレタン結合とを介してポリシロキサンが結合されているとともに、イソシアネート単量体のイソシアネート基に基づくウレタン結合を介してポリシロキサンが結合されていることを特徴とする請求項1に記載の電子写真機器用クリーニングブレード。

請求項3

内部におけるイソシアヌレート結合/ウレタン結合強度比(a)と、表面におけるイソシアヌレート結合/ウレタン結合強度比(b)と、の比率が、(a):(b)=1.5:1〜5:1であることを特徴とする請求項1または2に記載の電子写真機器用クリーニングブレード。

請求項4

ISO14577−1に準拠し、微小硬度計にて測定したブレード表面の押込クリープCITが10%以下であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電子写真機器用クリーニングブレード。

請求項5

表面側部分におけるイソシアヌレート結合の量が、前記表面側部分よりも内部の内部側部分におけるイソシアヌレート結合の量よりも多くなっていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の電子写真機器用クリーニングブレード。

請求項6

表面側部分における硬度が、前記表面側部分よりも内部の内部側部分における硬度よりも高いことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の電子写真機器用クリーニングブレード。

技術分野

0001

本発明は、電子写真機器用クリーニングブレードに関するものである。

背景技術

0002

電子写真方式を採用する複写機プリンターファクシミリなどの電子写真機器において、感光ドラム外周面上に残留するトナーを除去するためのクリーニングブレードが設けられている。

0003

クリーニングブレードは、感光ドラムの外周面に接触するブレード部分ポリウレタン組成物で形成されている。ブレード部分の先端部は、回転する感光ドラムの外周面上を摺動し、これにより感光ドラムの外周面上に残留するトナーを除去する。

0004

クリーニングブレードは、感光ドラムの外周面の摩耗を防ぐ意味で、表面が低摩擦であることが重要であるとされている(特許文献1)。そして、特許文献1には、クリーニングブレードの成形時に、原料反応性を有する潤滑性物質フッ素シリコーン骨格など)をあらかじめ金型面に塗布し、成形と同時に潤滑性物質をクリーニングブレード表面に反応させ潤滑層を形成し、クリーニングブレードを低摩擦化する方法が記載されている(方法1)。また、イソシアヌレート化触媒イソシアネート及び溶媒を含む混合溶液を、加熱したクリーニングブレードの金型エッジ部に対応する内表面に塗布し、イソシアヌレート化が進行して形成されたポリイソシアネート薄膜を内表面に有する金型にウレタンゴム原料注入加熱硬化させることで、イソシアヌレート化された表面を有する硬く低摩擦なクリーニングブレードを得る方法が記載されている(方法2)。

先行技術

0005

特開2001−75451号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかし、上記方法1では、潤滑成分が表面に十分な化学結合力を有しておらず、クリーニングブレード表面の低摩擦化が十分ではなかった。また、上記方法2では、イソシアヌレート化された表面が硬くなりすぎて脆くなり、耐久性が悪くカケが生じやすい。さらに、上記方法2において上記方法1の潤滑成分を添加しても、上記方法2と同様にイソシアヌレート化された表面が硬くなりすぎて脆くなるため、耐久性を改善することができない。

0007

本発明が解決しようとする課題は、表面の高硬度化、低摩擦化によって摩耗、欠け、めくれが抑えられた電子写真機器用クリーニングブレードを提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するため本発明に係る電子写真機器用クリーニングブレードは、ポリウレタンベース材料とする電子写真機器用クリーニングブレードであって、その表面に、イソシアネート三量体からなるイソシアヌレートのイソシアヌレート結合と該イソシアヌレートのイソシアネート基に基づくウレタン結合または尿素結合とを介してポリシロキサンが結合されているとともに、イソシアネート単量体のイソシアネート基に基づくウレタン結合または尿素結合を介してポリシロキサンが結合されていることを要旨とするものである。

0009

この場合、ポリウレタンをベース材料とする電子写真機器用クリーニングブレードであって、その表面に、イソシアネート三量体からなるイソシアヌレートのイソシアヌレート結合と該イソシアヌレートのイソシアネート基に基づくウレタン結合とを介してポリシロキサンが結合されているとともに、イソシアネート単量体のイソシアネート基に基づくウレタン結合を介してポリシロキサンが結合されていることが好ましい。

0010

また、内部におけるイソシアヌレート結合/ウレタン結合強度比(a)と、表面におけるイソシアヌレート結合/ウレタン結合強度比(b)と、の比率が、(a):(b)=1.5:1〜5:1であることが好ましい。

0011

また、ISO14577−1に準拠し、微小硬度計にて測定したブレード表面の押込クリープCITが10%以下であることが好ましい。

0012

そして、表面側部分におけるイソシアヌレート結合の量が、前記表面側部分よりも内部の内部側部分におけるイソシアヌレート結合の量よりも多くなっていることが好ましい。

0013

また、表面側部分における硬度が、前記表面側部分よりも内部の内部側部分における硬度よりも高いことが好ましい。

発明の効果

0014

本発明に係る電子写真機器用クリーニングブレードによれば、摩耗、欠け、めくれが抑えられる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の一実施形態に係る電子写真機器用クリーニングブレードの断面図である。
本発明の一実施形態に係る電子写真機器用クリーニングブレードが回転する感光ドラムの外周面上を摺動する様子を示した模式図である。

0016

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。

0017

本発明の一実施形態に係る電子写真機器用クリーニングブレード10(以下、本ブレード10ということがある)は、図1に示すように、ブレード部12を備える。ブレード部12には、ブレード部12を保持する保持部14が取り付けられている。ブレード部12は、ポリウレタンをベース材料とし、所定の形状に成形して形成されている。ブレード部12は、平板状の形状をしている。保持部14は、断面L字状の金属金具などからなる。図2に示すように、ブレード部12は、その先端部12aで感光ドラム20の外周面20aに接触し、回転する感光ドラム20の外周面20a上を摺動する。これにより、感光ドラム20の外周面20a上に残留するトナーを除去する。

0018

ブレード部12のベース材料としてのポリウレタンは、(A)ポリオール、(B)ポリイソシアネート、を含有するウレタン組成物から形成される。

0019

(A)ポリオールとしては、特に限定されるものではなく、ポリエステルポリオールポリエーテルポリオールポリカーボネートポリオールアクリルポリオール等が挙げられる。これらのうちでは、ポリエステルポリオールがより好ましい。

0020

ポリエステルポリオールは、多塩基性有機酸とポリオールとから得られ、水酸基末端基とするものを好適なものとして挙げることができる。ポリウレタンを形成するためのポリオールとしてポリエステルポリオールを用いることで、耐久に必要な耐摩耗性を確保することができる。多塩基性有機酸は、特に限定されるものではないが、シュウ酸コハク酸グルタル酸アジピン酸ピメリン酸スベリン酸アゼライン酸セバシン酸イソセバシン酸等の飽和脂肪酸マレイン酸フマル酸等の不飽和脂肪酸フタル酸イソフタル酸テレフタル酸等の芳香族酸等のジカルボン酸無水マレイン酸無水フタル酸等の酸無水物テレフタル酸ジメチル等のジアルキルエステル、不飽和脂肪酸の二量化によって得られるダイマー酸等が挙げられる。多塩基性有機酸とともに用いられるポリオールとしては、特に限定するものではなく、例えば、エチレングリコールジエチレングリコールトリエチレングリコールプロピレングリコールジプロピレングリコールブチレングリコールネオペンチルグリコール,1,6−ヘキシレングリコール等のジオールトリメチロールエタントリメチロールプロパンヘキサントリオールグリセリン等のトリオール、ソルビトール等のヘキサオール等が挙げられる。

0021

ポリエステルポリオールとしては、具体的には、ポリエチレンアジペート(PEA)、ポリブチレンアジペート(PBA)、ポリヘキシレンアジペート(PHA)、エチレンアジペートとブチレンアジペートとの共重合体(PEA/BA)などをより好適なものとして挙げることができる。これらは、1種単独で用いられてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらのうちでは、耐摩耗性の向上、耐久性の向上などの観点から、ポリブチレンアジペート(PBA)が特に好ましい。

0022

ポリエステルポリオールは、数平均分子量1000〜3000のものが好ましい。ポリウレタンの粘弾性指標となるtanδピーク温度、tanδピーク値を調整して、物性確保、成形性の向上が得られやすい。この観点から、その数平均分子量はより好ましくは1500〜2500の範囲内である。

0023

ポリエーテルポリオールとしては、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリテトラメチレングリコール(PTMG)、これらのエチレンオキサイド変性タイプポリオール、ポリエチレングリコール(PEG)等が挙げられる。ポリエーテルポリオールの平均分子量(Mn)は、1000〜10000の範囲が好ましい。

0024

(B)ポリイソシアネートとしては、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートMDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート水添MDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、カルボジイミド変性MDI、ポリメチレンフェニルイソシアネートPAPI)、オルトトルイジンジイソシアネートTODI)、ナフチレンジイソシアネート(NDI)、キシレンジイソシアネート(XDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HMDI)、パラフェニレンジイソシアネート(PDI)、リジンジイソシアネートメチルエステル(LDI)、ジメチルジイソシアネート(DDI)などを挙げることができる。これらは、1種単独で用いられてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらのうちでは、耐摩耗性の向上、取扱いやすさ、入手容易、コストなどの観点から、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)が特に好ましい。

0025

(B)ポリイソシアネートは、上記するMDIなどのポリイソシアネートと(A)ポリオールのポリオールとを反応させて得られるNC末端ウレタンプレポリマーを用いてもよい。(B)ポリイソシアネートとして用いられるウレタンプレポリマーは、NCO末端とするため、NCO%が5〜30質量%の範囲内であることが好ましい。NCO%は、下記の式で算出される。

0026

(B)ポリイソシアネートの配合量は、耐摩耗性の向上を図りやすい、強度を確保しやすい、ヘタリにくいなどの観点から、NCOインデックスイソシアネートインデックス)が110以上となるように設定することが好ましい。NCOインデックスは、より好ましくは115以上、さらに好ましくは120以上、125以上、130以上である。一方、硬くなりすぎない、低温下でクリーニング性満足する、成形しやすいなどの観点から、NCOインデックスが160以下となるように設定することが好ましい。NCOインデックスは、より好ましくは155以下、さらに好ましくは150以下、145以下である。NCOインデックスは、イソシアネート基と反応する活性水素基(水酸基、アミノ基など)の合計当量100に対するイソシアネート基の当量として算出する。

0027

上記ウレタン組成物には、上記の(A)〜(B)に加えて、鎖延長剤架橋剤、触媒発泡剤界面活性剤難燃剤着色剤充填剤可塑剤、安定剤、離型剤等を含有させてもよい。

0028

鎖延長剤は、ポリウレタンと反応可能な、ジオールやジアミンなどの2官能化合物である。数平均分子量300以下のものが好ましい。鎖延長剤としては、1,4−ブタンジオール(1,4−BD)、エチレングリコール(EG)、1,6−ヘキサンジオール(1,6−HD)、ジエチレングリコール(DEG)、プロピレングリコール(PG)、ジプロピレングリコール(DPG)、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールキシレングリコール、トリエチレングリコールなどのジオールや、2,2‘,3,3’−テトラクロロ−4,4‘−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジクロロ−4,4‘−ジフェニルメタントリメチレンビス(4−アミノベンゾエート)、4,4’−ジアミノ−3,3‘−ジエチル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン等の芳香族ジアミン等が挙げられる。これらは、1種単独で用いられてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらのうちでは、ポリウレタンの硬さ、ポリウレタンの粘弾性の指標となるtanδピーク温度、tanδピーク値を調整して、物性確保、成形性の向上が得られやすいなどの観点から、1,4−ブタンジオール(1,4−BD)、エチレングリコール(EG)、1,6−ヘキサンジオール(1,6−HD)などが好適である。

0029

架橋剤は、ポリウレタンと反応可能な、トリオールやトリアミンなどの3官能以上の化合物である。数平均分子量300以下のものが好ましい。架橋剤としては、トリメチロールプロパン(TMP)、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、1,2,6−ヘキサントリオールなどが挙げられる。これらは、1種単独で用いられてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらのうちでは、ポリウレタンの硬さ、ポリウレタンの粘弾性の指標となるtanδピーク温度、tanδピーク値を調整して、物性確保、成形性の向上が得られやすいなどの観点から、トリメチロールプロパン(TMP)などが好適である。

0030

触媒としては、特に限定はなく、例えば、第三級アミン等のアミン系化合物有機錫化合物等の有機金属化合物等があげられる。この触媒は、ウレタン化およびイソシアヌレート化を促進する触媒である。第三級アミンとしては、例えば、トリエチルアミン等のトリアルキルアミン、N,N,N′,N′−テトラメチル−1,3−ブタンジアミン等のテトラアルキルジアミン、ジメチルエタノールアミン等のアミノアルコールエトキシル化アミン,エトキシル化ジアミン,ビス(ジエチルエタノールアミン)アジペート等のエステルアミントリエチレンジアミン(TEDA)、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミン等のシクロヘキシルアミン誘導体N−メチルモルホリン,N−(2−ヒドロキシプロピル)−ジメチルモルホリン等のモルホリン誘導体、N,N′−ジエチル−2−メチルピペラジン,N,N′−ビス−(2−ヒドロキシプロピル)−2−メチルピペラジン等のピペラジン誘導体等が挙げられる。また、有機錫化合物としては、例えば、ジブチル錫ジラウレートジブチル錫ジ(2−エチルヘキソエート)等のジアルキル錫化合物や、2−エチルカプロン酸第1錫、オレイン酸第1錫等が挙げられる。これらは、1種単独で用いられてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらのなかでは、加水分解しにくい、ブリードによる汚染が少ないなどの観点から、トリエチレンジアミン(TEDA)が好適に用いられる。

0031

ベース材料がポリウレタンからなるブレード部12の表面には、イソシアネート三量体からなるイソシアヌレートのイソシアヌレート結合と該イソシアヌレートのイソシアネート基に基づくウレタン結合または尿素結合とを介してポリシロキサンが結合されているとともに、イソシアネート単量体のイソシアネート基に基づくウレタン結合または尿素結合を介してポリシロキサンが結合されている。

0032

ブレード部12の上記する表面構造は、例えば次のようにすることにより形成することができる。
(1)ブレード部12の成形用金型内面(型面)に、イソシアネート基と反応する反応性を有する官能基(例えば水酸基、アミノ基)を有するポリシロキサンと、イソシアネートをイソシアヌレート化させるイソシアヌレート化触媒と、を含有する塗布液を塗布する。
(2)上記塗布液を塗布した金型に、上記ウレタン組成物を注入し、ウレタン組成物を加熱硬化させる。

0033

上記(2)の工程において、上記ウレタン組成物のイソシアヌレート化とウレタン化が進行する。成形用金型の内面(型面)には予めイソシアヌレート化触媒が塗布されているため、得られるブレード部12の内部よりも表面においてイソシアヌレート化がより促進し、イソシアヌレート結合が多くなる。また、成形用金型の内面(型面)には、予めイソシアヌレート化触媒とともに反応性官能基を有するポリシロキサンも塗布されているため、得られるブレード部12の表面において上記ウレタン組成物のイソシアネート基とポリシロキサンの反応性官能基とが反応し、結合を形成する。得られるブレード部12の表面では、成形用金型の内面(型面)に塗布したイソシアヌレート化触媒によってイソシアヌレート化が促進されており、以下の反応式(1)に示すように、イソシアヌレート化と、それに続くウレタン化あるいは尿素化が一部で進行し、ブレード部12の表面には、イソシアネート三量体からなるイソシアヌレートのイソシアヌレート結合と該イソシアヌレートのイソシアネート基に基づくウレタン結合または尿素結合とを介してポリシロキサンが結合された表面構造が得られる。それとともに、反応式(2)に示すように、イソシアヌレート化されていないウレタンのイソシアネート基のウレタン化あるいは尿素化が一部で進行し、ブレード部12の表面には、イソシアネート単量体のイソシアネート基に基づくウレタン結合または尿素結合を介してポリシロキサンが結合された表面構造が得られる。

0034

0035

上記反応式(1)(2)において、O=C=N−R−N=C=Oはジイソシアネートであり、HO−Aは水酸基を有する(OH変性)ポリシロキサンであり、H2N−Aはアミノ基を有する(アミノ変性)ポリシロキサンであり、Aはポリシロキサンであり、XはOまたはNHであり、YはRNCOまたはR−N(H)−C(O)−X−Aである。

0036

反応性官能基を有するポリシロキサンは、ポリシロキサンブロックと、反応性官能基とを有する。反応性官能基とポリシロキサンブロックとの間は、直接結合されていてもよいし、間にアルキレンオキサイドブロックなどが含まれていてもよい。反応性官能基を有するポリシロキサンは、ポリシロキサン鎖の末端に反応性官能基を有する末端型であってもよいし、ポリシロキサン鎖に対する側鎖に反応性官能基を有する側鎖型であってもよい。また、ポリシロキサン鎖の末端およびポリシロキサン鎖に対する側鎖の両方に反応性官能基を有する側鎖末端型であってもよい。末端型においては、ポリシロキサン鎖の片末端に反応性官能基を有する片末端型、両末端に反応性官能基を有する両末端型のいずれであってもよい。

0037

ポリシロキサンは、有機基を有する(オルガノポリシロキサンである)。有機基は、1価の置換または非置換の炭化水素基である。非置換の炭化水素基としては、メチル基エチル基プロピル基ブチル基、ヘキシル基、ドデシル基などのアルキル基フェニル基などのアリール基、β−フェニルエチル基、β−フェニルプロピル基などのアラルキル基などが挙げられる。置換の炭化水素基としては、クロロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基などが挙げられる。ポリシロキサンとしては、有機基としてメチル基を有するものが、合成のしやすさ等から好ましい。具体的には、ジメチルシロキサン繰り返し単位とするポリジメチルシロキサンが好ましい。ポリシロキサンは、直鎖状のものが好ましいが、分岐状もしくは環状のものであっても良い。

0038

アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイドプロピレンオキサイドブチレンオキサイドなどが挙げられる。アルキレンオキサイドブロック中のアルキレンオキサイドの繰り返し単位数は、1であってもよいし、2以上であってもよい。ポリウレタンとの相溶性などの観点から、アルキレンオキサイドの繰り返し単位数は、2以上が好ましい。より好ましくは3以上である。

0039

上記塗布液に含ませるイソシアヌレート化触媒としては、N,N‘,N’‘−トリス(3−ジメチルアミノプロピルヘキサヒドロ−s−トリアジン、第4級アンモニウム塩などが挙げられる。これらは、1種単独で用いられてもよいし、2種以上を併用してもよい。

0040

上記塗布液には、さらにイソシアネートをウレタン化させるウレタン化触媒が含まれていてもよい。ウレタン化触媒としては、上記ウレタン組成物に含ませてよい触媒として挙げられたものが挙げられる。それらは、1種単独で用いられてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらのなかでは、3級アミンが好適に用いられる。

0041

上記塗布液には、均一に塗布しやすくするために、溶媒を含ませてもよい。溶媒は、上記ウレタン組成物の加熱硬化時に容易に揮発除去されるものであればよい。

0042

上記塗布液には、ポリイソシアネートが含まれていないことが好ましい。上記塗布液にイソシアヌレート化触媒とともにポリイソシアネートが含まれていると、上記塗布液を成形用金型の内面(型面)に塗布した後、上記塗布液を塗布した金型に上記ウレタン組成物を注入する前に、金型の熱で上記塗布液に含まれているポリイソシアネートのイソシアヌレート化が進行し、上記塗布液に含まれているポリイソシアネートがすべてイソシアヌレートに変わって、得られるブレード部12の表面では、上記の反応式(1)に示す反応だけが進行し、上記の反応式(2)に示す反応が進行しないことで、ブレード部12の表面が硬くなりすぎるからである。これにより、耐久時においてブレード部12の表面にカケが生じやすくなる。

0043

本ブレード10は、上記ウレタン組成物を用い、プレポリマー法セミワンショット法、ワンショット法等の常法に準じて製造することができる。例えば次のようにして製造することができる。まず、(A)ポリオールおよび(B)ポリイソシアネートを準備し、両者を所定の割合(NCO%)で配合し、所定の反応条件で反応させてウレタンプレポリマー(主剤液)を調製する。一方、(A)ポリオールおよび必要に応じて鎖延長剤、触媒等を準備し、これらを所定の割合で配合し、所定の条件で混合して硬化剤液を調製する。次に、主剤液および硬化剤液が所定のNCOインデックスとなるよう所定の割合で配合し混合してなるウレタン組成物を、保持具が装着されたクリーニングブレード成形用金型内に注入して反応硬化させる。金型には、上記するように、予め上記塗布液を塗布しておく。得られたウレタン組成物の硬化体をクリーニングブレード成形用金型から取り出し、所定の形状に加工する。このようにして、図1に示すような、保持部と一体成形されたウレタン組成物の硬化体からなるブレード部を備えた本ブレードが得られる。

0044

本ブレードにおいては、本組成物のNCOインデックスを100よりも高めに設定することで、ベース材料のポリウレタン中のイソシアヌレート結合を多くし、これによって耐摩耗性を向上させることができる。この際、本ブレード全体にわたって均一にイソシアヌレート結合を多くすると、全体的に硬くなりすぎて、脆くなることによる欠けの問題が生じやすくなる。そこで、本ブレードにおいては、表面側部分におけるイソシアヌレート結合の量が、表面側部分よりも内部の内部側部分におけるイソシアヌレート結合の量よりも多くなるように、クリーニングブレード成形用金型の内面(型面)に上記塗布液を塗布し、この金型にウレタン組成物を注入することで、表面側部分のイソシアヌレート化を内部側部分よりも多く進行させ、表面側部分におけるイソシアヌレート結合の量を、内部側部分におけるイソシアヌレート結合の量よりも多くしている。

0045

以上の構成の本ブレード10によれば、表面にイソシアヌレート結合を有することで表面が硬くなり、停止時に感光ドラムと接触する部分の接地性が下がるため、耐久時におけるメクレが抑えられる。イソシアヌレート結合によって表面は硬く脆くなるが、表面のウレタン結合または尿素結合が硬さを和らげ、柔軟にし、脆化を抑えている。さらに、表面にポリシロキサンが結合されていることで、表面が低摩擦化(摩擦係数が低下)しているため、耐久時におけるメクレがさらに起こりにくくなる。つまり、表面のイソシアヌレート結合とウレタン結合または尿素結合により硬さのバランスがとれ、脆化を抑えつつ接地性を下げるとともに、ポリシロキサンによる表面の低摩擦化が加わることで耐久時におけるメクレが抑えられる。このような効果は、表面に、イソシアネート三量体からなるイソシアヌレートのイソシアヌレート結合と該イソシアヌレートのイソシアネート基に基づくウレタン結合または尿素結合とを介してポリシロキサンが結合されているとともに、イソシアネート単量体のイソシアネート基に基づくウレタン結合または尿素結合を介してポリシロキサンが結合されていることで達成される。柔軟化の効果は、尿素結合よりもウレタン結合が優れる。

0046

そして、内部のイソシアヌレート結合/ウレタン結合強度比(a)と、表面(摺動する面)のイソシアヌレート結合/ウレタン結合強度比の割合(b)と、の比は、1.5:1〜5:1であることが好ましい。これにより、表面の高硬度化、低摩擦化によって摩耗、欠け、めくれがバランスよく抑えられる。上記比率は、例えば上記塗布液におけるイソシアヌレート化触媒の量を調整することによって調整することができる。

0047

表面のウレタン結合または尿素結合による柔軟化は、弾性回復率(ブレード表面の押込みクリープ)を測定することにより評価することができる。弾性回復率は、ISO14577−1に準拠し、微小硬度計にて測定したブレード表面の押込みクリープCITで表される。脆化を抑えるなどの観点から、表面の押込みクリープCITは、20%以下であることが好ましい。より好ましくは15%以下、さらに好ましくは10%以下である。

0048

本ブレード10では、表面側部分におけるイソシアヌレート結合の量が、表面側部分よりも内部の内部側部分におけるイソシアヌレート結合の量よりも多くなっている。また、表面側部分における硬度が、表面側部分よりも内部の内部側部分における硬度よりも高くなっている。

0049

本ブレード10は、摩耗、めくれを抑えるなどの観点から、表面における動摩擦係数が0.90未満であることが好ましい。より好ましくは0.89以下、さらに好ましくは0.85以下である。動摩擦係数μkは、表面に厚み150μmのPETシートが配置された金属製の板部材に、クリーニングブレードを押し当て(押し当て角度θ:60°、押し当て力:1N/cm)、クリーニングブレードを2.5mm/秒の速度で移動させて測定する。また、本ブレード10は、摩耗、めくれを抑えるなどの観点から、表面におけるマルテンス硬さは0.7N/mm2以上であることが好ましい。より好ましくは1.0N/mm2以上、さらに好ましくは1.2N/mm2以上である。一方、本ブレード10の欠けを抑えるなどの観点から、表面におけるマルテンス硬さは10N/mm2以下であることが好ましい。より好ましくは9N/mm2以下、さらに好ましくは7N/mm2以下である。マルテンス硬さは、微小硬度計を用いて1mN/5sec、クリープ15secの荷重触針を押し込んだ際に得られる値である。表面における動摩擦係数やマルテンス硬さは、ポリシロキサンの結合量、イソシアヌレート結合の量、ウレタン結合または尿素結合の量などで所望の値に調整することができる。

0050

以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこの構成に限定されるものではない。

0051

使用した材料の詳細を以下に示す。
主剤および硬化剤
<ポリオール>
・PBA(ポリブチレンアジペート):日本ポリウレタン工業製「ニッポラン4010」、数平均分子量Mn=2000
<ポリイソシアネート>
・MDI(4,4‘−ジフェニルメタンジイソシアネート):日本ポリウレタン工業製「ミリオネートMT
<鎖延長剤>
・1,4BD(1,4−ブタンジオール):三菱化学
<架橋剤>
・TMP(トリメチロールプロパン):三菱ガス化学製
<触媒>
・TEDA(トリエチレンジアミン):東ソー製

0052

(金型塗布液)
<反応性官能基を有するポリシロキサン>
・OH変性シリコーン:X−22−176DX:信越化学工業製、片末端反応性シリコーンオイルOH基末端
アミン変性シリコーン:KF−868:信越化学工業製、反応性シリコーンオイル側鎖アミン変性
<イソシアヌレート化触媒>
・カオライザーNO.14:花王製N,N‘,N’‘−トリス(3−ジメチルアミノプロピル)ヘキサヒドロ−s−トリアジン
<ウレタン化触媒>
・TEDA(トリエチレンジアミン):東ソー製
<ポリイソシアネート>
・MDI(4,4‘−ジフェニルメタンジイソシアネート):日本ポリウレタン工業製「ミリオネートMT」

0053

(実施例1〜4、比較例1〜2)
<主剤(ウレタンプレポリマー)の調製>
表1に示す配合割合(質量部)、NCO%となるように、ポリオールとポリイソシアネートとを混合し、N2パージ下で80℃で180分間反応させることにより、主剤(NCO末端ウレタンプレポリマー)を調製した。

0054

<硬化剤の調製>
表1に示す配合割合(質量部)、OH価となるように、ポリオール、鎖延長剤、架橋剤、触媒を混合することにより、硬化剤を調製した。

0055

<ウレタン組成物の調製>
表1に示すNCOインデックスとなるように、真空雰囲気下、主剤(ウレタンプレポリマー)と硬化剤とを60℃で1分間混合し、十分に脱泡した。これにより、ウレタン組成物を調製した。

0056

<金型塗布液の調製>
表2に示す配合割合(質量部)となるように、各成分を配合し、金型に塗布する金型塗布液を調製した。

0057

<クリーニングブレードの作製>
クリーニングブレード用成形型の内面に金型塗布液をコットンにて薄く塗布し、金型塗布液を塗布したクリーニングブレード用成形型内に板状保持具を配置し、ウレタン組成物を成形型内に注入し、成形型を130℃に加熱してウレタン組成物を硬化させ、脱型することによりクリーニングブレードを作製した。

0058

作製した各クリーニングブレードについて、表面における上記(a)と上記(b)の比率、表面硬度内部硬度クリープ特性を調べた。そして、めくれ、欠けについての評価を行った。その結果を表2に示す。

0059

IR測定
赤外線分光法(IR)により、ブレード表面(感光ドラムに接触させる面)の任意の部分とブレード裏面(反対面)の任意の部分の吸光度をそれぞれ測定し、ブレード裏面(内部)のイソシアヌレート結合/ウレタン結合強度比(a)と、ブレード表面におけるイソシアヌレート結合/ウレタン結合強度比(b)と、の比((a)/(b)比)を求めた。

0060

(表面硬度、内部硬度)
ブレード表面(感光ドラムに接触させる面)の任意の部分とブレード断面(内部)の任意の部分について、それぞれマルテンス硬さを測定した。マルテンス硬さは、微小硬度計を用いて1mN/5sec、クリープ15secの荷重で触針を押し込んだ際に得られる値を求めた。

0061

(クリープ特性)
ブレード表面(感光ドラムに接触させる面)の任意の部分の押込みクリープCITを測定した。押込みクリープCITは、ISO14577−1に準拠し、微小硬度計(Fischer社製、フィッシャースコープH100C)を用いて求めた。
すなわち、微小硬度計を用いて、試験荷重を一定にして、材料表面に圧子を押し込むと、押し込み仕事中に示されるくぼみの全機械的仕事量Wtotalは、くぼみの塑性変形仕事量Wplastとしてごく一部だけ消費される。試験荷重の除荷時に、残りの部分は、くぼみの弾性戻り変形仕事Welastとして開放される。この機械的仕事をW=∫Fdhと定義とすると、その関係は以下の通りである。
CIT[%]=Welast/Wtotal
但し、Wtotal=Welast+Wplast
測定条件
圧子:対面角度136°の四角垂型ダイヤモンド圧子
初期荷重:0mN
押込み最大荷重:20mN(定荷重
最大荷重到達時間:0.25〜10sec
最大荷重保持時間:5sec
抜重時間:0.25〜10sec
測定温度:25℃

0062

(めくれ初期
トナーを抜き取った市販のレーザープリンタ(日本ヒュレットパッカード社製、「Laser Jet P3015dn」)のカートリッジに各クリーニングブレードを組み込み、32℃×85%RHの環境下で30秒間、感光ドラムを回転させた。カートリッジ内のトナーは、通常であれば潤滑機能を果たし、初期(30秒間)のめくれは発生しにくい。トナーを抜き取った状態では、初期のめくれが発生しやすい。めくれが発生しやすい状況において、30秒間クリーニングブレードのめくれが発生しなかった場合を特に良好「◎」、15秒以上クリーニングブレードのめくれが発生しなかった場合を良好「○」、15秒以内でクリーニングブレードのめくれが発生した場合を不良「×」とした。

0063

(めくれ耐久後)
市販のレーザープリンタ(日本ヒューレット・パッカード社製、「Laser Jet P3015dn」)のカートリッジに各クリーニングブレードを組み込み、23℃×50%RHの環境下で、A4サイズで12000枚の画像出力(画像:2%濃度の横線画像)を行った。12000枚印刷後にレーザープリンタからトナーを抜き取り、32℃×85%RHの環境下で30秒間、感光ドラムを回転させた。30秒間クリーニングブレードのめくれが発生しなかった場合を特に良好「◎」、15秒以上クリーニングブレードのめくれが発生しなかった場合を良好「○」、15秒以内でクリーニングブレードのめくれが発生した場合を不良「×」とした。

0064

(欠け)
市販のレーザープリンタ(日本ヒューレット・パッカード社製、「Laser Jet P3015dn」)のカートリッジに各クリーニングブレードを組み込み、23℃×50%RHの環境下で、A4サイズで12000枚の画像出力(画像:2%濃度の横線画像)を行った。12000枚印刷後に、黒、ハーフトーン、白の画像を印刷し、画像を確認した。12000枚印刷後の画像に、「欠け」に起因して発生するスジ汚れ欠陥がなかった場合を特に良好「◎」、スジがわずかに見られたが許容範囲内であった場合を良好「○」、スジ・汚れの欠陥があり、許容範囲外であった場合を不良「×」とした。

0065

0066

0067

比較例1は、金型塗布液に、OH変性シリコーン、イソシアヌレート化触媒、ポリイソシアネートが含まれる。このため、ウレタン組成物の注入・加熱硬化前に、金型表面で金型塗布液に含まれているポリイソシアネートのイソシアヌレート化が起きる。その後、ウレタン組成物の注入・加熱硬化により、クリーニングブレートが作製されるが、ブレード部の表面は、金型塗布液に含まれていたポリイソシアネートのイソシアヌレートで覆われ、そのイソシアヌレート結合とそのイソシアヌレートのイソシアネート基に基づくウレタン結合とを介してポリシロキサンが結合される。このブレード部の表面には、イソシアネート単量体のイソシアネート基に基づくウレタン結合を介したポリシロキサンは結合されないこととなる。このため、イソシアヌレート結合が多すぎて、(a)/(b)比が6となり、ブレード部の表面は硬く脆くなっており、耐久時に欠けが生じた。また、ブレード部の表面が硬いため、クリープ特性にも劣っている。

0068

比較例2は、金型塗布液に、イソシアヌレート化触媒は含まれるが、OH変性シリコーンは含まれていない。このため、ブレード部の表面には、ポリシロキサンが結合されておらず、ポリシロキサンによる低摩擦化がなされていない。このため、耐久後のめくれが生じている。

0069

これに対し、実施例では、金型塗布液に、OH変性シリコーン、イソシアヌレート化触媒が含まれ、ポリイソシアネートは含まれていない。このため、ウレタン組成物の注入・加熱硬化前に、金型表面でイソシアヌレート化は起きない。その後、ウレタン組成物の注入・加熱硬化により、クリーニングブレートが作製され、ブレード部の表面には、イソシアネート三量体からなるイソシアヌレートのイソシアヌレート結合とそのイソシアヌレートのイソシアネート基に基づくウレタン結合または尿素結合とを介してポリシロキサンが結合されるとともに、イソシアネート単量体のイソシアネート基に基づくウレタン結合または尿素結合を介してポリシロキサンが結合される。これにより、脆くならない程度に表面は硬くなり((a)/(b)比が低い)、また、ポリシロキサンによる低摩擦化によって、めくれ、欠けを効果的に抑制することができた。

実施例

0070

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

0071

10クリーニングブレード
12ブレード部
14 保持部

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