CN102566386A - 电子照相设备用清洁刮板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子照相设备用清洁刮板及其生产方法。一种电子照相设备用清洁刮板,其包括热固性聚氨酯弹性体刮板构件,其中在所述刮板构件中,氮浓度从接触所述图像承载构件的接触区域内侧朝向所述接触区域表面逐渐增加;所述氮浓度的变化量Δ1=N0-N5和所述氮浓度的变化量Δ2=N5-Ne之间的关系为Δ1>Δ2,其中在表面上的氮浓度N0为不小于1.5wt%至不大于20.0wt%,在所述氮浓度不再改变的深度处的氮浓度Ne为不小于0.7wt%至不大于10wt%,和N5为在5μm深度处的氮浓度。

Description

电子照相设备用清洁刮板及其生产方法
技术领域
本发明涉及电子照相设备用清洁刮板,其用于除去图像承载构件如电子照相设备中使用的感光鼓(photoreceptor drum)、转印带和中间转印构件上的残余调色剂。
背景技术
在电子照相设备中,设置多个清洁刮板以除去图像承载构件如感光鼓、转印带和中间转印构件上的残余调色剂。从塑性变形和耐磨耗性的观点,这些清洁刮板的刮板构件主要由热固性聚氨酯弹性体形成。
近年来,对高品质图像的要求增加,导致具有较小粒径的调色剂的更加球形的形状。出于该原因,清洁刮板要求更高的清洁性能,并且已研究清洁刮板与图像承载构件的更好接触以确保此类清洁性能。
然而,较大的接触压力增加刮板构件和图像承载构件之间的摩擦。出于该原因,图像承载构件的驱动扭矩增加,且刮板构件可能翘起(turned over)。因此,为了降低图像承载构件的驱动扭矩,考虑减小与刮板构件的摩擦,即生产具有较小摩擦的刮板构件。
作为关于由热固性聚氨酯弹性体形成的清洁刮板的问题的解决方法,已知以下技术(1)至(3)。
(1)增加整个热固性聚氨酯弹性体的硬度以减少摩擦。
(2)将具有高硬度的层压结构设置在刮板构件的边缘部分以接触图像承载构件(日本专利申请特开2008-268494)。
(3)聚氨酯树脂作为刮板构件用基材与异氰酸酯化合物反应以在刮板构件的接触区域中设置固化层,从而接触图像承载构件(日本专利申请特开2007-078987)。
然而,上述方法具有下述问题。
在方法(1)中,如果整个刮板构件的硬度高,则图像承载构件容易磨损或损坏。
在方法(2)中,将具有不同性质的两种材料层压。出于该原因,当刮板接触图像承载构件时两种材料的行为不同,不能获得稳定的接触状态。
在方法(3)中,刮板构件生产如下:将作为刮板构件用基材的聚氨酯树脂用异氰酸酯化合物浸渍,并除去表面上残余的异氰酸酯化合物。然而,如果刮板构件接触图像承载构件的接触区域的摩擦减少至必要的水平,即如果刮板构件的接触区域的硬度增加,则在接触区域内更宽的范围无意地用异氰酸酯化合物浸渍从而增加接触区域的硬度。结果,增加缺少橡胶弹性的区域,并降低清洁性能。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供电子照相设备用清洁刮板,其在刮板没有翘起的情况下在接触图像承载构件的至少接触区域中具有有效增加的硬度、具有对图像承载构件改进的滑动性质和具有良好的清洁性能。本发明的另一目的在于提供具有此类性质的电子照相设备用清洁刮板的生产方法。
上述目的通过具有以下构造的本发明完成。
1.一种电子照相设备用清洁刮板,其用于接触电子照相设备中的图像承载构件和除去残余调色剂,所述清洁刮板包括支承构件和接合至所述支承构件的热固性聚氨酯弹性体刮板构件,其中
在所述刮板构件中,氮浓度从接触所述图像承载构件的接触区域内侧朝向所述接触区域表面逐渐增加;所述结构通过将异氰酸酯化合物与所述接触区域接触以用所述异氰酸酯化合物浸渍所述接触区域而形成;所述氮浓度的变化量Δ1=N0-N5和所述氮浓度的变化量Δ2=N5-Ne之间的关系为Δ1>Δ2,其中在所述接触区域表面上的氮浓度N0为不小于1.5wt%至不大于20.0wt%,所述氮浓度在所述接触区域内沿垂直于所述接触区域表面的厚度方向不再改变的深度处的氮浓度Ne为不小于0.7wt%至不大于10wt%,N5为沿所述垂直厚度方向朝向所述接触区域内侧的5μm深度处的氮浓度。
2.根据上述1所述的电子照相设备用清洁刮板,其中0≤Ha-Hb≤2.0(IRHD),其中Ha为接触所述图像承载构件的所述刮板构件的接触区域的硬度,Hb为氮浓度从所述接触区域内侧朝向所述接触区域表面不逐渐增加的部分的硬度。
3.一种根据上述1或2所述的电子照相设备用清洁刮板的生产方法,所述方法包括:将异氰酸酯化合物与所述热固性聚氨酯弹性体刮板构件的接触区域的表面接触,从而以异氰酸酯基的浓度为不小于1.0×10-5mmol/mm2至不大于50.0×10-5mmol/mm2的所述异氰酸酯化合物的量接触所述图像承载构件,由此用所述异氰酸酯化合物浸渍所述刮板构件内侧。
4.根据上述3所述的电子照相设备用清洁刮板的生产方法,其中在所述异氰酸酯化合物与所述刮板构件接触从而用所述异氰酸酯化合物浸渍所述刮板构件之后,未除去残留在所述刮板构件表面上的所述异氰酸酯化合物并且将其原样保留。
在根据本发明的电子照相设备用清洁刮板中,接触图像承载构件的接触区域包括具有高硬度的部分。由此,对图像承载构件的滑动性质得到改进。因此,当清洁刮板装配在电子照相设备中时,刮板不翘起,并提供良好的清洁性能。
参考附图,从示例性实施方案的如下描述,本发明的进一步特征将变得显而易见。
附图说明
图1A和1B为示出根据本发明的电子照相设备用清洁刮板的构造的透视图。
图2A、2B和2C为电子照相设备用清洁刮板的刮板构件的截面图。
具体实施方式
现在将根据附图详细描述本发明的优选实施方案。
下文中,将描述根据本发明的实施方案。
根据本发明的电子照相设备用清洁刮板包括:由热固性聚氨酯弹性体(刮板构件)形成的弹性体和由金属或硬质塑料形成的例如支承弹性体的支承构件。热固性聚氨酯弹性体刮板构件的边缘接触图像承载构件以除去图像承载构件上的残余调色剂。
在本发明中,接触图像承载构件的一部分热固性聚氨酯弹性体刮板构件(接触区域)具有从接触区域内侧朝向接触区域表面逐渐增加的氮浓度。即,不像通过涂布或层压形成的具有不同性质的材料的层压结构,刮板构件接触图像承载构件的接触区域具有其中硬链段的浓度从接触区域内侧朝向接触区域表面逐渐增加的结构。因此,当接触区域接触图像承载构件时接触区域边缘的行为是稳定的。为了以该方式增加接触区域表面上的氮浓度,聚氨酯弹性体的表面用如下所述的异氰酸酯化合物浸渍。下文中,″刮板构件接触图像承载构件的接触区域″在一些情况下为方便起见称作″刮板构件接触区域″或″接触区域″。
在热固性聚氨酯弹性体中,要用于浸渍的异氰酸酯化合物的量与硬度成比例。如上所述,在其中刮板构件用异氰酸酯化合物浸渍和除去残留在刮板构件表面上的异氰酸酯化合物的方法中,接触区域表面的硬度增加至其中获得必需的滑动性质的水平,比接触区域深的部分的更宽范围用异氰酸酯化合物浸渍。出于该原因,增加刮板构件需要的缺少橡胶弹性的区域,导致清洁性能的降低。在本发明中,适当地确定异氰酸酯化合物与接触区域接触的量,并且未除去浸渍后残留在接触区域表面的异氰酸酯化合物。由此,能够有效地增加与接触区域表面最接近部分的硬度,且能够确保对于与接触区域表面较接近部分的橡胶弹性。
优选地,接触区域表面上的氮浓度N0不小于1.5wt%、更优选不小于2.0wt%且优选不大于20.0wt%。在N0小于1.5wt%时,不能获得对图像承载构件充分的滑动性质并产生翘起。在N0大于20.0wt%时,接触图像承载构件的接触区域过硬,导致对图像承载构件表面的损坏。在其中氮浓度从接触区域表面朝向接触区域内侧沿垂直于接触区域(基材)表面的厚度方向不再改变的位置处的氮浓度Ne优选不小于0.7wt%至不大于10wt%。这是由于以下原因:在Ne不小于0.7wt%时,耐磨耗性所需要的硬链段的量是充分的,并且在Ne不大于10.0wt%时,这不是由于过量的硬链段导致需要清洁的橡胶弹性不充分的情况。优选地,Δ1>Δ2,其中从接触区域表面向内5μm位置处的氮浓度为N5,N5和接触区域表面上的氮浓度N0之差为Δ1=N0-N5,N5和氮浓度不再改变的位置处的氮浓度Ne之差为Δ2=N5-Ne。这显示极其接近接触区域表面的部分的氮浓度(硬链段的浓度)高,即接触区域表面的摩擦和其附近的部分的摩擦降低,同时接触区域内侧的橡胶弹性维持为高的。因此,如果Δ1<Δ2,则具有高浓度的硬链段的区域在比接触区域表面深5μm的部分形成。不期望地,缺少橡胶弹性的区域在该深度形成,由此降低清洁性能。
作为要施加至刮板构件接触区域的异氰酸酯化合物的优选量,每单位面积异氰酸酯基的浓度Y不小于1.0×10-5mmol/mm2至不大于50.0×10-5mmol/mm2。每单位面积异氰酸酯基的浓度Y通过以下表达式(1)确定:
Y=(Wiso/Mniso×1000×Fn)/S        表达式(1)
(其中Y为每单位面积异氰酸酯基的浓度,Wiso为要施加的异氰酸酯化合物的量(g),Mniso为异氰酸酯化合物的分子量,Fn为异氰酸酯化合物中每分子的异氰酸酯基的数量,和S为施加异氰酸酯化合物的面积(mm2)。)
如果Y小于1.0×10-5mmol/mm2,则为了增加硬度的异氰酸酯化合物的量是不充分的,导致刮板构件接触区域不充分的滑动性质。如果Y大于50.0×10-5mmol/mm2,则过量的异氰酸酯化合物残留在刮板构件表面而不是浸渍在刮板构件内部。出于该原因,接触区域的硬度变得过高,损坏图像承载构件。
在根据本发明的刮板构件中,优选地,0≤Ha-Hb≤2.0(IRHD),其中Ha为具有其中氮浓度从接触区域内侧朝向接触区域表面逐渐增加的结构的部分(用异氰酸酯化合物处理的部分)的硬度,Hb为不具有此类结构的部分(未用异氰酸酯化合物处理的部分)的硬度。即,优选地,仅仅在刮板构件接触区域表面附近的部分的摩擦可降低同时基材的橡胶弹性能够充分地保持。因此,优选地,仅仅在接触区域表面附近的部分的硬度增加,同时作为刮板构件的IRHD硬度在处理之前和之后不改变或者IRHD硬度的变化量小。这是因为如果该差大于2.0(IRHD),则刮板构件接触图像承载构件的接触区域具有不仅在接触区域表面附近存在高浓度的硬链段而且在比表面深的部分处也存在高浓度的硬链段的区域;为此,接触区域的橡胶弹性不充分,并降低清洁性能。如果该差小于0(IRHD),即硬度在用异氰酸酯化合物进行处理之后降低,则刮板构件接触区域的摩擦不降低,导致不充分的滑动性质。
优选地,要用于浸渍的异氰酸酯化合物的深度为不损失刮板构件的橡胶弹性的深度。如上所述,优选刮板构件的用异氰酸酯化合物浸渍的部分的硬度和不用异氰酸酯化合物浸渍的部分的硬度之差不大于2.0(IRHD)的区域。
在本发明中,异氰酸酯化合物与刮板构件接触图像承载构件的接触区域接触。由此,形成氮浓度从接触区域内朝向接触区域表面逐渐增加的结构。作为要接触的异氰酸酯化合物,可使用分子中具有至少一个以上异氰酸酯基的异氰酸酯化合物。
作为分子中具有一个异氰酸酯基的异氰酸酯化合物,可使用脂族单异氰酸酯如异氰酸十八烷基酯(ODI)和芳族单异氰酸酯如异氰酸苯酯(PHI)。
作为分子中具有两个异氰酸酯基的异氰酸酯化合物,通常,可使用用于生产聚氨酯树脂的异氰酸酯化合物。具体地,那些实例可包括:2,4-二异氰酸甲苯酯(2,4-TDI)、2,6-二异氰酸甲苯酯(2,6-TDI)、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、间亚苯基二异氰酸酯(MPDI)、四亚甲基二异氰酸酯(TMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。
作为具有三个以上异氰酸酯基的异氰酸酯化合物,例如,可使用4,4′,4″-三苯甲烷三异氰酸酯、2,4,4′-联苯基三异氰酸酯和2,4,4′-二苯甲烷三异氰酸酯。作为具有两个以上异氰酸酯基的异氰酸酯化合物,还可以使用其改性衍生物和其多聚体。
它们中,为了有效地增加硬度,优选具有高结晶性即具有对称结构的MDI。更优选包括加工性用改性体的MDI,这是因为MDI在常温下为液体。
异氰酸酯化合物与未处理的刮板构件接触的方法不特别限定,所述方法的实例包括滴加(dropping)、喷涂和海绵涂布。
在本发明中,在用施涂的异氰酸酯化合物接触和浸渍之后,残留在刮板构件接触区域的表面上的异氰酸酯化合物未擦除去。出于该原因,优选非接触施涂方法从而不损害用异氰酸酯化合物浸渍部分的表面的平滑性。为了获得施涂后的表面性能,例如,施涂的异氰酸酯化合物可以通过气流而流平。
异氰酸酯化合物可原样使用,或可以由溶剂稀释并使用。用于稀释的溶剂不特别限定,只要使用中的异氰酸酯化合物在溶剂中溶解即可。例如,可使用甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、甲基异丁基酮和甲乙酮。
优选地,为了均匀地施涂少量的异氰酸酯化合物涂布液以不损害施涂异氰酸酯化合物(包括通过由溶剂稀释异氰酸酯化合物制备的溶液)的部分的表面性能,异氰酸酯化合物涂布液的粘度不大于100mPa·s。在粘度大于100mPa·s时,粘度过高,施涂至刮板构件表面上的溶液的流平性差。出于该原因,不期望地,施涂部分的表面具有凹凸,或异氰酸酯化合物要处理的量不均匀。即,过高的粘度可能引起不良清洁,这是因为表面的凹凸或不均匀的硬度阻止刮板构件均匀地接触图像承载构件。
优选地,异氰酸酯化合物(包括通过由溶剂稀释异氰酸酯化合物制备的溶液)对未处理的刮板构件的接触角不小于2°至不大于50°。在接触角小于2°时,异氰酸酯化合物广泛地扩散,不能施涂必要量的异氰酸酯化合物。在接触角大于50°时,异氰酸酯化合物不充分地扩散,均匀施涂必要量的异氰酸酯化合物是困难的,且降低表面性能。
图1A、1B和图2A至2C示出根据本发明的电子照相设备用清洁刮板的实例。图1A和1B为示出清洁刮板的构造的示意图。图2A至2C为示出刮板构件用异氰酸酯化合物浸渍的图案的实例的截面图。
刮板构件用异氰酸酯化合物浸渍的区域可以为至少包括电子照相设备用清洁刮板接触图像承载构件的边缘部分4的区域。
作为用异氰酸酯化合物浸渍之后的刮板构件的表面性能,不平度十点高度(ten-point height of irregularities)Rzjis(JISB0601;2001)优选不大于5.0μm。这是因为如果Rzjis大于5.0μm,则刮板构件与图像承载构件不均匀地接触,调色剂可能滑过刮板构件。
在刮板构件接触图像承载构件并用异氰酸酯化合物浸渍的接触区域的表面中,摩擦系数优选不大于2.0。这是因为如果摩擦系数大于2.0,则对图像承载构件的滑动性质不充分,且刮板前端容易翘起。
在本发明中,形成刮板构件的热固性聚氨酯弹性体主要包括多异氰酸酯、高分子量多元醇、扩链剂和催化剂,所述扩链剂为低分子量多元醇如双官能多元醇和三官能多元醇。下文中,将详细描述这些组分。
作为多异氰酸酯,可以使用以下示出的多异氰酸酯,例如:4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、2,4-二异氰酸甲苯酯(2,4-TDI)、2,6-二异氰酸甲苯酯(2,6-TDI)、二甲苯二异氰酸酯(XDI)、1,5-萘二异氰酸酯(1,5-NDI)、对亚苯基二异氰酸酯(PPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(氢化MDI)、四甲基苯二甲基二异氰酸酯(TMXDI)、碳二亚胺改性的MDI和多亚甲基苯基多异氰酸酯(PAPI)。这些中,由于MDI的高机械性质,因此优选使用MDI。
高分子量多元醇的实例可以包括,聚酯多元醇、聚醚多元醇、己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇和有机硅多元醇(siliconepolyols)。这些可单独使用或以两种以上组合使用。这些中的多种可以混合并使用。这些多元醇的数均分子量优选为1,500至4,000。该范围是优选的,原因如下:在数均分子量不小于1,500时,所得的聚氨酯弹性体具有高的硬度和物理性能;在数均分子量不大于4,000时,从成型性的观点,预聚物具有适当的粘度。
作为扩链剂,使用可以扩展聚氨酯弹性体链的扩链剂例如二醇。此类二醇的实例可以包括:乙二醇(EG)、二甘醇(DEG)、丙二醇(PG)、二丙二醇(DPG)、1,4-丁二醇(1,4-BD)、1,6-己二醇(1,6-HD)、1,4-环己二醇、1,4-环己烷二甲醇、亚二甲苯基二甲醇(对苯二甲醇)和三甘醇。除上述二醇外,还可使用其它多元醇。其它多元醇的实例可以包括,三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇和山梨醇。这些可单独使用或以两种以上组合使用。
作为催化剂,可使用通常用于固化聚氨酯弹性体的催化剂,所述催化剂的实例可以包括叔胺催化剂。具体地,催化剂的实例可以包括:氨基醇如二甲基乙醇胺、N,N,N’-三甲基氨丙基乙醇胺;三烷基胺如三乙胺;四烷基二胺如N,N,N’,N’-四甲基-1,3-丁二胺;三亚乙基二胺、哌嗪化合物和三嗪化合物。还可使用金属的有机酸盐如乙酸钾和碱性辛酸钾。此外,还可以使用通常用于形成聚氨酯的金属催化剂,例如二月桂酸二丁基锡。这些可单独使用或以两种以上组合使用。
当需要时,此外,可以共混添加剂如颜料、增塑剂、防水剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂和光稳定剂。
支承构件和刮板构件的形状不特别限定。支承构件和刮板构件各自可以具有适于用途的形状。
例如,支承构件设置在清洁刮板用金属模具内,将热固性聚氨酯弹性体原料组合物倒入金属模具,并通过加热反应以固化。由此,可获得示于图1A的根据本发明的清洁刮板,其中刮板构件1和支承构件2一体化。此时,优选地,粘合剂预先施涂至支承构件2与刮板构件1的接合部分。
可选择地,单独成型热固性聚氨酯弹性体的片并切割为条。将所述条用作刮板构件1并通过粘合剂接合至支承构件2。因而,例如,可获得示于图1B的清洁刮板。在图1B中,设置粘合层3。
形成支承构件的材料不特别限定。支承构件可由金属和树脂形成,更具体地,金属材料如钢板、不锈钢板、镀锌铬酸盐涂层钢板和无铬钢板,树脂材料如6-尼龙和6,6-尼龙。
支承构件2与刮板构件1的接合方法不特别限制,适宜的方法可选自已知方法。所述方法的实例可包括使用酚醛树脂的粘合剂将支承构件2与刮板构件1接合的方法。
在施涂异氰酸酯化合物时刮板构件的状态可以为单独的刮板构件或接合至支承构件的刮板构件。此外,在进行切割以提供清洁刮板接触图像承载构件的边缘之前,对应于刮板构件接触区域的部分能够用异氰酸酯化合物浸渍以与异氰酸酯化合物反应,然后切出边缘部分。切割也可以在接合前的刮板构件上进行或在获得的刮板上进行。
实施例
下文中,使用实施例描述本发明。然而,这些实施例不限制本发明。
首先,在以下实施例和比较例中,以下用作原料。除了以下示出的那些,使用试剂或工业化学品。
-清洁刮板用支承构件
冲切出厚度为1mm的铁板并折叠为图1A的附图标记2示出的形状。作为清洁刮板用支承构件,使用由此生产的保持件(holder)。所述保持件具有施涂至对其施加刮板构件的保持件部分的聚氨酯树脂粘合用的粘合剂(Chemlok 219(商品名),由LORD Corporation制造)。
-刮板构件用原料
MDI:4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯(商品名;Millionate MT,由Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.制造)
PBA:具有数均分子量为2500的聚己二酸丁二醇酯聚酯多元醇
PHA:具有数均分子量为1000的聚己二酸己二醇酯聚酯多元醇
14BD:1,4-丁二醇
TMP:三羟甲基丙烷
催化剂A:DABCO P15(商品名,由Air Products Japan,Inc.制造,乙酸钾的EG溶液)
催化剂B:N,N-二甲氨基己醇(商品名;KAOLIZER No.25,由Kao Corporation制造)
-浸渍刮板构件用异氰酸酯化合物
MDI:与上述相同
改性MDI:碳二亚胺改性MDI(商品名;Millionate MTL,由Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.制造)
聚合的MDI:聚合的MDI(商品名;MR400,由NipponPolyurethane Industry Co.,Ltd.制造)
预聚物:具有NCO含量为15.0wt%的预聚物(商品名:CORONATE 2041,由Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.制造)
生产例1(浸渍用清洁刮板的生产)
326.3g的MDI与673.7g的PBA在80℃下反应3小时以获得具有NCO%为8.50%的预聚物。向该预聚物中,共混198.4g通过将26.2g的14BD、21.4g的TMP、0.07g的催化剂A和0.28g的催化剂B添加至150.8g的PHA制备的固化剂,以制备刮板构件用聚氨酯弹性体原料组合物。将所得混合物倒入清洁刮板成型用金属模具中,并在130℃下固化2分钟,在所述金属模具中支承构件的粘合剂施涂的部分突出至空穴内设置。接着,将所得产物从金属模具中除去以获得用异氰酸酯化合物浸渍前的清洁刮板。刮板构件具有240mm的刮板自由长度方向(blade free lengthdirection)11和15mm的刮板厚度方向12(在图像承载构件接触区域的边缘)和2.0mm的刮板纵向13。
(实施例1)
向如上所述生产的用异氰酸酯化合物浸渍前的清洁刮板接触图像承载构件的刮板构件的接触区域的表面上,在25℃的环境下在距离接触边缘的5mm宽度处进行用作为异氰酸酯化合物的改性MDI施涂和浸渍,并在23℃/55RH%的环境下放置和老化3小时。随后,为了提供刮板构件接触图像承载构件的接触区域的边缘性质,将所得刮板构件切割为2mm,并生产如图1A所示的用异氰酸酯化合物处理的电子照相设备用清洁刮板。异氰酸酯的摩尔数由异氰酸酯化合物的施涂量计算,并计算每单位面积异氰酸酯基的浓度。摩尔数为41.7×10-5mmol/mm2
所得清洁刮板由以下方法评价。所得结果示于表1中。
<氮浓度的测量>
为了测量氮浓度,使用由Shimadzu Corporation制造的电子束微量分析仪EPMA-1610(商品名)。使用待测量的样品,其中刮板在23℃/55RH%的环境中老化24小时,沿垂直于表面的厚度方向切割刮板构件的用异氰酸酯化合物浸渍的部分,并将截面碳沉积。作为测量条件,加速电压为15kV,照射电流为100nA和测量间距为0.1μm。
测量从表面至内部的氮浓度。结果,氮浓度如下所示。接触区域表面上的氮浓度N0:10.5wt%。
沿垂直厚度方向朝向内侧5μm深度处的位置中的氮浓度N5:4.1wt%。
其中氮浓度在内侧沿垂直接触区域表面的厚度方向不再改变的深度处的氮浓度Ne:1.3wt%。
氮浓度的变化量Δ1=N0-N5=6.4wt%,Δ2=N5-Ne=2.8wt%。
<溶液的粘度>
异氰酸酯化合物的粘度在25℃的环境中使用由A&DCompany,Limited制造的粘度计″SV-型粘度计SV-10″(商品名)测量。结果,用于本实施例的异氰酸酯化合物的粘度为76mPa·s。
<接触角>
作为异氰酸酯化合物对未处理的刮板构件的接触角,使用由Kyowa Interface Science Co.,Ltd.制造的接触角仪CA-X(商品名),测量当1.0μL异氰酸酯化合物的液滴与刮板构件在25℃的环境下接触时的值。结果,用于本实施例的异氰酸酯化合物对刮板构件的接触角为44°。
<刮板构件的硬度(国际橡胶硬度(IRHD))>
刮板构件用异氰酸酯化合物浸渍之前和之后的硬度如下确定:在与上述刮板构件生产中相同的条件下,生产厚度为2mm的聚氨酯弹性体片,且各自测量不用异氰酸酯化合物浸渍的部分和用异氰酸酯化合物浸渍的部分。在硬度的测量中,使用由H.W.WALLACE and Co.Ltd.制造的硬度试验仪,国际橡胶硬度(IRHD)根据JIS K6253测量。在测量时,要测量的片在23℃/55%RH的环境下预先老化48小时。作为测量的结果,在本实施例中的刮板构件的硬度浸渍前为72.3IRHD和浸渍后为73.4IRHD。即,Ha为73.4IRHD,Hb为72.3IRHD和差(Ha-Hb)为1.1IRHD。
<表面性能的检测>
表面性能通过不平度十点高度Rzjis(JIS B0601;2001)检测。对于不平度十点高度的测量,使用由Kosaka Laboratory Ltd.制造的表面粗糙度测量仪SURF CORDER SE3500(商品名)。作为测量条件,测量长度为2.5mm,测量速度为0.1mm/sec和截止值为0.8mm。结果,在本实施例中刮板构件接触图像承载构件的接触区域的表面性能为0.6μm的Rzjis
<摩擦系数>
刮板构件接触图像承载构件的接触区域表面的摩擦系数使用由Shinto Scientific Co.,Ltd.制造的HEIDON表面性能试验仪(商品名)测量。测量进行如下:在与实施例中示出的刮板构件生产中相同的条件下,生产厚度为2mm的聚氨酯弹性体片,且在23℃×55%的环境下老化48小时。作为测量条件,其中,将施加0.1kg负荷的不锈钢球压头与片接触,将球压头以50mm/分钟的速度移动。在本实施例中刮板构件接触区域表面的摩擦系数为0.5。
<翘起(清洁性能)的检测>
生产的清洁刮板在由Canon Inc.制造的激光束打印机(商品名:Canon LBP7700)中集成,并且10,000张的耐久性试验在常温环境下进行。在完成试验后,目视观察刮板和耐久性试验的输出纸张,且通过以下标准评价翘起:
A:未发现刮板翘起也未发现不良清洁,
B:稍微产生不良清洁但没有问题,和
C:刮板翘起或产生不良清洁。
根据本实施例的清洁刮板在刮板中没有翘起且没有不良清洁,评级为″A″。
(实施例2)
异氰酸酯化合物由溶剂MIBK稀释以致异氰酸酯化合物的浓度为50wt%,此后,以与实施例1相同的方式生产清洁刮板。此时每单位面积异氰酸酯基的浓度为5.6×10-5mmol/mm2。异氰酸酯化合物溶液的粘度为4mPa·s,对未处理刮板构件的接触角为27°。
刮板构件中的氮浓度如下:
N0:7.2wt%,N5:3.3wt%,Ne:1.3wt%;和
Δ1=N0-N5=3.9wt%,Δ2=N5-Ne=2.0wt%。
作为刮板构件的硬度,用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Ha为72.5IRHD,未用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Hb为72.0IRHD和差为0.5IRHD。用异氰酸酯化合物处理的部分具有粗糙度Rzjis为0.8μm和摩擦系数为0.5。此外,作为使用上述打印机评价的结果,不产生翘起或不良清洁,实施例2中的清洁刮板评级为″A″。
(实施例3)
异氰酸酯化合物由溶剂MIBK稀释以致异氰酸酯化合物的浓度为33wt%,此后,以与实施例1相同的方式生产清洁刮板。此时每单位面积异氰酸酯基的浓度为1.9×10-5mmol/mm2。异氰酸酯化合物溶液的粘度为1.7mPa·s,对未处理刮板构件的接触角为23°。
刮板构件中的氮浓度如下:
N0:4.5wt%,N5:2.0wt%,Ne:1.3wt%;和
Δ1=N0-N5=2.5wt%,Δ2=N5-Ne=0.7wt%。
作为刮板构件的硬度,用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Ha和未用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Hb都为72.0IRHD(没有差别)。用异氰酸酯化合物处理的部分具有粗糙度Rzjis为0.8μm和摩擦系数为0.6。此外,作为使用上述打印机评价的结果,不产生翘起或不良清洁,实施例3中的清洁刮板评级为″A″。
(实施例4)
作为要接触的异氰酸酯化合物,使用通过由溶剂MEK稀释MDI以致浓度为33wt%而制备的溶液。此后,以与实施例1相同的方式生产清洁刮板。此时每单位面积异氰酸酯基的浓度为2.1×10-5mmol/mm2。异氰酸酯化合物溶液的粘度为1.2mPa·s,对未处理刮板构件的接触角为6°。
刮板构件中的氮浓度如下:
N0:5.5wt%,N5:3.1wt%,Ne:1.3wt%;和
Δ1=N0-N5=2.4wt%,Δ2=N5-Ne=1.8wt%。
作为刮板构件的硬度,用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Ha为72.5IRHD,未用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Hb为72.2IRHD和差为0.3IRHD。用异氰酸酯化合物处理的部分具有粗糙度Rzjis为0.8μm和摩擦系数为0.6。此外,作为使用上述打印机评价的结果,不产生翘起或不良清洁,实施例4中的清洁刮板评级为″A″。
(实施例5)
作为要接触的异氰酸酯化合物,使用通过由溶剂MEK稀释MDI以致浓度为50wt%而制备的溶液。此后,以与实施例1相同的方式生产清洁刮板。此时每单位面积异氰酸酯基的浓度为22.1×10-5mmol/mm2。异氰酸酯化合物溶液的粘度为3.8mPa·s,对未处理刮板构件的接触角为19°。
刮板构件中的氮浓度如下:
N0:12.8wt%,N5:5.8wt%,Ne:1.3wt%;和
Δ1=N0-N5=7.0wt%,Δ2=N5-Ne=4.5wt%。
作为刮板构件的硬度,用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Ha为75.5IRHD,未用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Hb为72.2IRHD和差为3.3IRHD。用异氰酸酯化合物处理的部分具有粗糙度Rzjis为1.1μm和摩擦系数为0.5。此外,作为使用上述打印机评价的结果,不产生翘起(A)而稍微产生不良清洁但没有问题。因此,实施例5中的清洁刮板评级为″B″。
(实施例6)
除了异氰酸酯化合物为聚合的MDI以外,以与实施例5相同的方式生产清洁刮板。此时每单位面积异氰酸酯基的浓度为59.2×10-5mmol/mm2。异氰酸酯化合物溶液的粘度为98mPa·s,对未处理刮板构件的接触角为48°。
刮板构件中的氮浓度如下:
N0:18.6wt%,N5:5.5wt%,Ne:1.3wt%;和
Δ1=N0-N5=13.1wt%,Δ2=N5-Ne=4.2wt%。
作为刮板构件的硬度,用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Ha为74.1IRHD,未用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Hb为71.9IRHD和差为2.2IRHD。用异氰酸酯化合物处理的部分具有粗糙度Rzjis为1.2μm和摩擦系数为0.5。此外,作为使用上述打印机评价的结果,不产生翘起(A)而稍微产生不良清洁但没有问题。因此,实施例6中的清洁刮板评级为″B″。
在实施例1-5中,刮板构件在接触图像承载构件的接触区域表面上具有氮浓度N0不小于1.5wt%,和氮浓度的差Δ1大于Δ2。出于该原因,在接触区域表面附近的部分的硬度有效地增加且充分地减少摩擦,同时可保持在接触区域内部的橡胶弹性。因此,不产生翘起或不良清洁。
(比较例1)
异氰酸酯化合物由溶剂MIBK稀释以致异氰酸酯化合物的浓度为10wt%,此后,以与实施例1相同的方式生产清洁刮板。此时每单位面积异氰酸酯基的浓度为0.9×10-5mmol/mm2。异氰酸酯化合物溶液的粘度为1.2mPa·s,对未处理刮板构件的接触角为11°。
刮板构件中的氮浓度如下:
N0:1.4wt%,N5:1.3wt%,Ne:1.3wt%;和
Δ1=N0-N5=0.1wt%,Δ2=N5-Ne=0wt%。
作为刮板构件的硬度,用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Ha和未用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Hb都为72.3IRHD(没有差别)。用异氰酸酯化合物处理的部分具有粗糙度Rzjis为0.8μm和摩擦系数为2.1。作为使用上述打印机评价的结果,在耐久性试验期间在刮板中产生翘起,停止评价。出于该原因,清洁刮板关于翘起评级为″C″,关于不良清洁未评价。这是因为,由于在表面中过低的氮浓度,不能获得充分的滑动性质,导致翘起。
(比较例2)
除了要接触的异氰酸酯化合物由聚合的MDI代替以外,以与实施例1相同的方式生产清洁刮板。此时每单位面积异氰酸酯基的浓度为65.1×10-5mmol/mm2。异氰酸酯化合物溶液的粘度为155mPa·s,对未处理刮板构件的接触角为52°。
刮板构件中的氮浓度如下:
N0:19.1wt%,N5:13.1wt%,Ne:1.3wt%;和
Δ1=N0-N5=6.0wt%,Δ2=N5-Ne=11.8wt%。
作为刮板构件的硬度,用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Ha为74.1IRHD,未用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Hb为72.2IRHD。用异氰酸酯化合物处理的部分具有粗糙度Rzjis为5.2μm和摩擦系数为0.8。作为使用上述打印机评价的结果,清洁刮板没有翘起并评级为″A″。另一方面,在试验初始阶段产生不良清洁,清洁刮板关于不良清洁评级为″C″。这是因为,虽然能够确保接触区域表面的滑动性质,但异氰酸酯化合物溶液过高的粘度引起异氰酸酯化合物溶液施涂厚度的增加,因此使得氮浓度的Δ2大于Δ1。出于该原因,损失沿深度方向的橡胶弹性。此外,由于接触的异氰酸酯化合物溶液过高的粘度,施涂后的表面性能差,引起与感光鼓的不均匀接触。出于该原因,调色剂滑过刮板构件从而引起不良清洁。
(比较例3)
增加实施例1中异氰酸酯化合物要施涂的量以致每单位面积异氰酸酯基的浓度为57.2×10-5mmol/mm2,生产清洁刮板。
此时刮板构件中的氮浓度如下:
N0:22.0wt%,N5:18.2wt%,Ne:1.3wt%;和
Δ1=N0-N5=3.8wt%,Δ2=N5-Ne=16.9wt%。
作为刮板构件的硬度,用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Ha为75.5IRHD,未用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Hb为72.2IRHD。差Ha-Hb为3.3IRHD。用异氰酸酯化合物处理的部分具有良好的摩擦系数为0.9,但具有2.6μm的大粗糙度Rzjis。作为使用上述打印机评价的结果,清洁刮板没有翘起并评级为″A″。因为滑动的调色剂引起不良图像,所以清洁刮板关于不良清洁评级为″C″。这是因为,由于过高的每单位面积异氰酸酯基浓度,因此具有高氮浓度的区域在接触区域内深度扩散从而减少作为刮板构件的橡胶弹性,导致清洁性能的降低。
(比较例4)
除了在用异氰酸酯化合物浸渍后,浸渍的表面通过用乙酸乙酯浸透的海绵擦去并老化以外,以与实施例1相同的方式生产清洁刮板。每单位面积施涂的异氰酸酯基的浓度为41.7×10-5mmol/mm2
刮板构件中的氮浓度如下:
N0:5.0wt%,N5:4.5wt%,Ne:1.3wt%;和
Δ1=N0-N5=0.5wt%,Δ2=N5-Ne=3.2wt%。
作为刮板构件的硬度,用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Ha为75.2IRHD,未用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Hb为72.1IRHD。用异氰酸酯化合物处理的部分具有良好的粗糙度Rzjis0.8μm和良好的摩擦系数0.8。出于该原因,在使用上述打印机评价时,清洁刮板没有翘起并评级为″A″。因为滑动的调色剂引起不良图像,所以清洁刮板关于不良清洁评级为″C″。这是由于以下原因:因为异氰酸酯化合物在浸渍后擦去,所以异氰酸酯化合物要处理的量在比即使在充分水平的表面滑动性质时的表面深的部分中也增加,且相比于表面的橡胶弹性,较深部分的橡胶弹性降低,导致清洁性能的降低。
(比较例5)
除了使用通过在乙酸丁酯中溶解NCO含量为15.0%的预聚物从而具有粘度为100mPa·s而制备的异氰酸酯化合物,且异氰酸酯化合物施涂后在50℃下处理3小时以外,以与实施例1相同的方式生产清洁刮板。涂布液对未处理刮板构件的接触角为28°。难以发现聚氨酯弹性体层用预聚物浸渍,但形成以8μm的厚度沉积并固化在聚氨酯弹性体层表面上的预聚物自身的层。
刮板构件中的氮浓度如下:
N0:5.0wt%,N5:5.0wt%,Ne:1.3wt%;和
Δ1=N0-N5=0.0wt%,Δ2=N5-Ne=3.7wt%。
作为刮板构件的硬度,用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Ha为74.9IRHD,未用异氰酸酯化合物处理的部分的硬度Hb为72.0IRHD。用异氰酸酯化合物处理的部分具有粗糙度Rzjis为1.3μm和摩擦系数为0.8。作为使用上述打印机评价的结果,清洁刮板没有翘起并评级为″A″。因为在耐久性试验期间涂布的部分剥离,所以未评价不良清洁,停止评价。这是由于以下原因:因为刮板构件接触图像承载构件的接触区域包括具有不同性质的两种不同材料,所以接触区域不具有氮浓度连续改变的结构;为此,两种材料在接触图像承载构件时具有不同的行为,且涂布部分由于反复摩擦而剥离。
上述实施例和比较例的结果示于表1。
Figure BSA00000647692900231
*1在耐久性试验期间,刮板构件翘起,不予评价。
*2在耐久性试验期间,涂布部分剥离,不进行评价。
根据本发明的电子照相设备用清洁刮板用作使用电子照相技术的电子照相设备如复印机、激光束打印机、LED打印机和电子照相制版系统用清洁刮板。
虽然已参考示例性实施方案描述本发明,但应理解到本发明不限于公开的示例性实施方案。以下权利要求的范围符合最宽泛的解释,从而涵盖所有此类改进以及同等结构和功能。

Claims (4)

1.一种电子照相设备用清洁刮板,其用于接触电子照相设备中的图像承载构件和除去残余调色剂,所述清洁刮板包括支承构件和接合至所述支承构件的热固性聚氨酯弹性体刮板构件,其中
在所述刮板构件中,氮浓度从接触所述图像承载构件的接触区域的内侧朝向所述接触区域的表面逐渐增加;所述氮浓度的变化量Δ1=N0-N5和所述氮浓度的变化量Δ2=N5-Ne之间的关系为Δ1>Δ2,其中在所述接触区域的表面上的氮浓度N0为不小于1.5wt%至不大于20.0wt%,在所述氮浓度在所述接触区域内侧沿垂直于所述接触区域表面的厚度方向不再改变的深度处的氮浓度Ne为不小于0.7wt%至不大于10wt%,N5为沿所述垂直的厚度方向朝向所述接触区域内侧的5μm深度处的氮浓度。
2.根据权利要求1所述的电子照相设备用清洁刮板,其中0≤Ha-Hb≤2.0(IRHD),其中Ha为所述刮板构件接触所述图像承载构件的接触区域的硬度,Hb为氮浓度从所述接触区域内侧朝向所述接触区域表面不逐渐增加的部分的硬度。
3.一种根据权利要求1或2所述的电子照相设备用清洁刮板的生产方法,所述方法包括:
将异氰酸酯化合物与所述热固性聚氨酯弹性体刮板构件的接触区域的表面接触,从而以异氰酸酯基的浓度为不小于1.0×10-5mmol/mm2至不大于50.0×10-5mmol/mm2的所述异氰酸酯化合物的量接触所述图像承载构件,由此用所述异氰酸酯化合物浸渍所述刮板构件内侧。
4.根据权利要求3所述的电子照相设备用清洁刮板的生产方法,其中,在所述异氰酸酯化合物与所述刮板构件接触从而用所述异氰酸酯化合物浸渍所述刮板构件之后,未除去残留在所述刮板构件表面上的所述异氰酸酯化合物并且将其原样保留。
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