JP2000155512A - 帯電防止型クリーニングブレード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】適度な剛性を有する可とう性を有し、応力緩
和、摺動による摩耗が小さく、必要なエッジ精度と欠け
に対する抵抗性を有し、長期間感光体、ベルトと接触し
てもこれらの表面を汚染することもなく、しかもトナー
等の静電気を除去するに十分な導電性を有し、摩耗によ
っても感光体表面等の徐電性能が変化することのないク
リーニングブレードを提供すること。 【解決手段】導電性充填材及び弾性重合体として化学架
橋構造を有するミラブル型ポリウレタンエラストマーを
含み、体積固有抵抗が１０⁵ 〜１０¹⁰Ω・ｃｍである帯
電防止型クリーニングブレードとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、プリンタ
ー、ファクシミリ等の静電写真プロセスによる画像形成
装置において画像転写後の感光体表面や転写ベルト表面
等に残存するトナーをクリーニング・除去するクリーニ
ングブレードに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】クリーニングブレードは、上述のように
直接感光体や転写ベルト等と接触して摺動し、これらの
表面に付着したトナーを除去する部材であり、少なくと
も以下に例示するような特性が要求される。 ａ）感光体や転写ベルトの表面を傷つけないこと。従っ
て、適度な剛性を有する可とう性の材料であり、適度な
線荷重にて感光体等に接当すること。 ｂ）応力緩和、永久歪が小さく、長期にわたる変形を受
た際の感光体等への接当における線荷重の低下が小さい
こと。 ｃ）トナーが感光体に残存しないこと。いわゆる拭き残
しが発生しないこと。特にカウンター方式のクリーニン
グにおいては、クリーニングブレードのエッジ精度がよ
いこと。 ｄ）感光体との摺動による摩擦、摩耗が小さいこと。ま
た、感光体やベルトとの長期間に及ぶ摺動によってエッ
ジの欠けが生じないこと。 ｅ）長期間感光体、ベルトと接触してもこれらの表面を
汚染することがないこと。 ｆ）感光体や転写ベルト等との摺動において、カウンタ
ー方式で使用した場合のブレードの反転現象（めくれ上
がり）が起こらないこと。 ｇ）特に感光体との摺動による異音の発生、いわゆる
「鳴き」が発生しないこと。

【０００３】以上の特性を備えた材料として、従来、ク
リーニングブレードとしては、末端基としてイソシアネ
ート基を有する分子量が１００００以下のプレポリマー
と硬化剤としての２〜３官能性の活性水素基を有する比
較的低分子量の化合物を混合し、溶融・流動状体で反応
させてシート状に成形して所定形状に裁断した、いわゆ
るキャスティングタイプのポリウレタンエラストマー製
のブレードが使用されていた。キャスティングタイプの
ポリウレタンエラストマーは、シート内の気泡をほぼ完
全に除去でき、従ってブレード状に切断しても端面に欠
陥が生じないこと、硬度等の特性の調整が容易であるこ
と、耐摩耗性が優れているなどの優れた特徴を有してお
り、クリーニングブレード材料として好適な材料であっ
た。

【０００４】静電写真プロセスによる画像形成は、静電
気を利用してトナーを感光体や用紙に付着させることに
より行われる。即ち、表面層を光導電性材料にて形成さ
れた感光体を、チャージャー等の帯電手段で均一に帯電
させ、光を照射して静電画像を形成し、帯電させたトナ
ーを静電画像に付着させた後、用紙等に転写・定着する
ことにより行われる。従って、静電写真プロセスによる
画像形成を行う装置においては、汚れのない鮮明な画像
を得るために、トナーのクリーニングと感光体を一旦完
全に徐電する必要があり、クリーニングブレードを含む
クリーニング手段とは別に、感光体徐電手段が設けられ
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、画像の
性能に対する要求が厳しくなり、より鮮明で汚れのない
画像が要求され、トナーの微粉化が進み、クリーニング
特性の向上も求められている。また一方で複写機やプリ
ンター等の小型化、低コスト化も要求されている。

【０００６】複写機等の内部においては、クリーニング
ブレードが絶縁体であるため、以下の原因による画像不
良が発生する場合があり、解決が要求されている。

【０００７】ｉ）画像形成のために使用する静電気や摺
動により発生する静電気に起因してトナーが飛散してク
リーニング後の感光体や用紙に付着する。 ｉｉ）摺動によりクーにングブレードが帯電し、そのた
めブレードと感光体間の摩擦力の上昇やこれに起因する
と考えられるブレードの反転が起こり、感光体の駆動抵
抗の上昇やクリーニング作用の低下が発生する。 ｉｉｉ）クリーニングに際してもなお帯電したトナーが
感光体に静電気により強く付着し、拭き残しやフィルミ
ングが発生する。

【０００８】転写後の帯電したトナーやブレード自体よ
り静電気を除去して効果的に回収すると同時に感光体の
表面を徐電し、感光体徐電手段を省略する方法として、
クリーニングブレードを導電性にしてこれに接触する帯
電したトナーを徐電してクリーニングする方法が考えら
れ、キャスティングタイプのポリウレタンエラストマー
製のクリーニングブレードの表面に無電解メッキ等によ
りニッケル等の金属の薄膜を形成する方法が公知であ
る。

【０００９】この技術によれば、確かにアースにより帯
電したトナーの徐電は可能であるが、金属薄膜はブレー
ドの感光体の接当の際の変形により亀裂を発生し、また
感光体等の表面を傷つける場合があり、実用的ではな
い。また、金属薄膜層が摩耗して導電性部分が感光体等
の表面に接しなくなると感光体や転写ベルトの徐電が十
分行われなくなる。

【００１０】これに対して、従来のキャスティングタイ
プのポリウレタンエラストマーに導電性充填材を添加し
てブレードを導電性にする方法が考えられる。

【００１１】しかし、カーボンブラック等の導電性の充
填材を添加したプレポリマーと硬化剤の成形用混合物は
チクソトロピック性の高い高粘度のペースト状になり、
カーボンブラックを添加しない場合のようなキャスティ
ングが不可能となる。この成形用混合物を熱プレスによ
り圧縮成形しようとすると剪断力で流動し、金型内で圧
力が上昇しないために成形体内に微細な気泡が発生し、
得られたシートを切断するとエッジにこの気泡による凹
凸が表れ、要求されるエッジ精度を達成することができ
ない。

【００１２】本発明の目的は、少なくとも上記ａ）〜
ｇ）の要請を充たし、かつトナー等の静電気を除去する
に十分な導電性を有し、摩耗によっても感光体表面や転
写ベルト等の徐電性能が変化することのないクリーニン
グブレードを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、導電性充填材
及び弾性重合体として化学架橋構造を有するミラブル型
ポリウレタンエラストマーを含み、体積固有抵抗が１０
⁵ 〜１０¹⁰Ω・ｃｍであることを特徴とする帯電防止型
クリーニングブレードに関するものである。

【００１４】本発明者は、従来、クリーニングブレード
として使用されなかったミラブル型ポリウレタンエラス
トマーにカーボンブラック等の導電材を配合すると、こ
れまで使用されていたキャスティング型ポリウレタンエ
ラストマーと同等の性能、即ち前記ａ）〜ｇ）等のクリ
ーニングブレードとして要求される特性を備え、かつ、
トナー等の静電気並びに摺動によりブレード自体に発生
する静電気を除去して前記ｉ）〜ｉｉｉ）のような問題
を解決するに十分な導電性を有するクリーニングブレー
ドが得られることを見いだし、本発明を完成した。本発
明の帯電防止型クリーニングブレードは、ブレード全体
が徐電に十分な導電性を有しているため、一部が摩耗し
ても感光体の徐電性能は変化しない。従って、複写機等
の部品点数の削減によるコスト低減効果も有する。

【００１５】体積固有抵抗が１０⁵ Ω・ｃｍ未満では電
気抵抗が低過ぎて無用な短絡現象を起こす場合があり、
１０¹⁰Ω・ｃｍを超えると導電性が小さ過ぎて帯電防
止、徐電の機能が発揮されない。

【００１６】本発明の帯電防止型クリーニングブレード
は、転写ベルトのクリーニングブレードとしても有効で
ある。転写ベルトは、感光体表面のトナーを用紙等に転
写するために帯電して使用されるものであり、汚れのな
い安定した画像を得るには、転写後は飛散トナーのクリ
ーニングと共に徐電をする必要がある。本発明の帯電防
止型クリーニングブレードにより、感光体用のクリーニ
ングブレードの場合同様に徐電手段を削減することがで
き、複写機等の部品点数の削減によるコスト低減の効果
が得られる。

【００１７】ミラブル型ポリウレタンエラストマーは、
イソシアネート基を有さず、キャスティング型ポリウレ
タンエラストマーの原料として使用されるプレポリマー
よりは高分子量重合体となった重合体であり、硫黄や加
硫促進剤の使用又は過酸化物等により分子が架橋を起こ
して硬化して成形品となる。キャスティング型ポリウレ
タンエラストマーによる導電性シートとする場合と比較
すると次のような特徴を有する。

【００１８】イ）カーボンブラック等の導電性充填材を
混合した場合に、プレポリマーと架橋剤との混合物のよ
うにペースト状ないし半流動性でないために成形に際し
て圧力が内部に及んで気泡の無いシートを得ることが可
能となる。

【００１９】ロ）体積固有抵抗が１０⁵ 〜１０¹⁰Ω・ｃ
ｍの範囲に均一に調整されたシートを得ることが可能で
ある。

【００２０】ハ）イソシアネート末端基を有しないため
に、混練工程等の成形工程における水分による発泡がな
く、気泡の無いシートを得ることが可能である。

【００２１】ニ）可塑剤を使用することなく必要な可と
う性が得られ、長期間感光体と接触しても感光体表面を
汚染することがなく、従って、トナーの固着やフィルミ
ング現象が起こらない。

【００２２】本発明の導電性を有する帯電防止型クリー
ニングブレードに使用する前記導電性充填材が少なくと
も導電性カーボンブラックを含むものであることが好ま
しい。

【００２３】添加量の調節により１０⁵ 〜１０¹⁰Ω・ｃ
ｍの範囲の体積固有抵抗を有するシート並びにこれを裁
断したクリーニングブレードを得ることができ、要求さ
れる可とう性、剛性を維持しつつ、応力緩和、永久歪の
小さな、クリーニングブレードを得ることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明に使用するミラブル型ポリ
ウレタンエラストマーとしては、市販されている公知の
材料は限定されることなく使用可能であり、ベースとな
るポリオール成分としてポリエステル系、ポリエーテル
系を使用したタイプが市販されているが、いずれも使用
可能であり、これらに限定されるものではなくポリカー
ボネート系、ポリオレフィン系等のミラブル型ポリウレ
タンエラストマーも使用可能である。

【００２５】ミラブル型ポリウレタンエラストマーの架
橋方法としては、過酸化物加硫、硫黄加硫、ポリイソシ
アネート加硫が知られているが、いずれの方法によって
もかまわない。

【００２６】使用可能な架橋剤としては、以下のものが
例示され、限定なく使用可能である。 ・過酸化物加硫：ジクミルパーオキサイド、ベンゾイル
パーオキサイド、ＭＥＫパーオキサイド、クメンハイド
ロパーオキサイド等。なお、これらの過酸化物を無機粉
体等の不活性物質にて希釈した組成物も使用可能であ
る。 ・硫黄加硫：硫黄又は硫黄含有有機化合物、具体的には
熱解離により活性硫黄を放出するテトラメチルチウラム
ジスルフィド（ＴＭＴＤ）、テトラエチルチウラムジス
ルフィド（ＴＥＴＤ）、ジペンタメチレンチウラムテト
ラスルフィド（ＤＰＴＴ）等のチウラム系加硫促進剤、
４，４’−ジチオモルフォリン等。

【００２７】なお、硫黄加硫においては、硫黄と共に加
硫促進剤を使用することが好適であり、アルデヒド・ア
ミン系促進剤、ジフェニルグアニジン、ジオルトトリル
グアニジン等のグアニジン系促進剤、チオウレア系促進
剤、メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジ
スルフィド等のチアゾール系促進剤、上記のチウラム系
促進剤、ジチオカルバミン酸塩類やキサントゲン酸塩類
の促進剤が使用可能である。これらの加硫促進剤の２種
以上を併用することはより好適である。

【００２８】本発明において使用する導電性充填材とし
ては、カーボンブラックの使用が特に好適であるが、こ
の他、公知の導電性充填材を併用することも可能であ
る。ただし、ミラブル型ポリウレタンエラストマーシー
トを裁断して所定形状のブレードとする際、切断刃の損
傷を招いたりエッジ部に露出してエッジ精度を低下させ
るものは好ましくない。カーボンブラックと共に使用す
るに好適な導電性充填材としては、グラファイト等が例
示される。

【００２９】本発明において半導電性を付与するために
好適に使用されるカーボンブラックとしては、添加する
ことによりゴム材料の電気抵抗を低下させる作用を有す
るものは限定なく使用が可能であり、具体的には、ＥＣ
（Extra Conductive）カーボン、ＥＣＦ（Extra Conduc
tive Furnance ）カーボン、ＳＣＦ（Super Conductive
Furnance ）カーボン、ＣＦ（Conductive Furnance ）
カーボン、アセチレンブラック、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、Ｈ
ＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のカーボ
ンブラックが例示される。これらは単独で使用してもよ
く、２種以上を併用してもかまわない。

【００３０】以上の充填材以外に、公知の加工助剤、架
橋調整剤等の使用も可能である。具体的には、架橋調整
剤として、トリアリルイソシアヌレート等の多官能性ビ
ニル化合物が例示され、加工助剤としては、ステアリン
酸、ステアリン酸亜鉛等が例示される。必要に応じて、
本発明の目的の範囲内で、少量の可塑剤を使用すること
は支障がない。

【００３１】ミラブル型ポリウレタンエラストマーは、
ジエン系ゴム材料と同様にバンバリーミキサー、ニーダ
ー、混練ロール等の混練装置を使用してカーボンブラッ
ク等の導電性充填材、架橋剤、その他の充填材、反応調
整剤等の必要な原料を混合・混練し、射出成形機、プレ
ス成形機等を使用して所定形状、好ましくはシート状に
成形される。シート状もしくはベルト状に成形されたも
のは、切断手段により、所定の形状に仕上げられ、金具
を固定した後に複写機やこれらに使用されるカートリッ
ジユニット等に装着される。

【００３２】ミラブル型ポリウレタンエラストマーをシ
ート状或いはベルト状等に成形する方法は、公知の手段
が限定なく使用可能であるが、特にベルトやシートの内
部に気泡を生じることのより少ない手段が好適であり、
金型内に充填した未加硫材料を真空にして加圧・加熱す
る真空プレス成形法、未加硫材料を真空押出機により所
望の形状に押し出し、これを金型内に充填して加圧・加
熱するプレス成形法等が好適である。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。使用原料
は、以下の通りである。 ・ミラブル型ポリウレタンエラストマー：ミラセン ７
６（ポリエステルベースポリウレタン、ＴＳＥ社製）、
ミラセン Ｅ３４（ポリエーテルベースポリウレタン、
ＴＳＥ社製）。 ・カーボンブラック：シーストＳＯ（ＦＥＦ、東海カー
ボン社製）。 ・過酸化物：パークミル Ｄ−４０（ジクミルパーオキ
サイド４０％、日本油脂社製）。 ・加硫促進剤：ノクセラー Ｍ、ノクセラー ＤＭ（大
内新興化学社製）。 ・キュラセン（ＴＳＥ社製）。

【００３４】（実施例１〜４）表１に示した組成により
未加硫組成物を作成した。未加硫組成物は、ミラブル型
ポリウレタンエラストマー原料とカーボンブラック、及
びステアリン酸をバンバリーミキサーにより混練し、冷
却後混練ロールにより過酸化物又は硫黄と促進剤を混合
して均一に混練し、カレンダーロールにより厚さ２．５
ｍｍの未加硫組成物シートとしてシートの成形に供し
た。

【００３５】

【表１】 縦１５ｃｍ、横４０ｃｍ、厚さ２ｍｍのキャビティーを
有する金型に上記の未加硫組成物シートを適当に裁断し
てセットし、１５０℃にて１５分間、熱プレスにて加圧
・加熱・架橋してシートを作成し、カッターにより１．
５×３２ｃｍに裁断してブレードとした。得られたブレ
ードを所定の金具に接着して固定し、複写機（タイプＦ
Ｔ５５００、リコー社製）に装着し、評価を行った。

【００３６】（比較例１）ラクトン系ポリエステルを使
用したイソシアネート基濃度（ＮＣＯ重量％）＝３．４
％のイソシアネート末端のプレポリマーに硬化剤として
１，４−ブタンジオールをＮＣＯ／Ｈ^* ＝１．０５（当
量比）にて混合し、真空脱泡後、実施例と同じ金型に流
し込み、１２０℃にて２時間反応・硬化させてシートを
得た。シートは実施例と同様に裁断し、所定の金具を取
り付けて比較ブレードとした。

【００３７】なお、上記のイソシアネート末端のプレポ
リマーにシーストＳＯを３０部添加し、混合・分散した
が高粘度のペースト状になり、硬化剤を加えてもキャス
ティングによるシート成形は行えなかった。

【００３８】（評価） （１）材料特性の評価 ・硬度：ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠 ・引っ張り特性：ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠 ・反発弾性：ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠 ・永久伸び：ＪＩＳ Ｋ６３０１規定の引張り試験用１
号ダンベルで打ち抜きを行ったダンベル状サンプル（標
線間距離４０ｍｍ）を使用し、２３℃にて標線間を１０
０％伸長し、１０分間保持した後はね返させることなく
伸長応力を開放して収縮させ、１０分間放置した後に標
線間距離を測定し、以下の式により永久伸び（ＰＳ）を
計算する。 ＰＳ＝［（Ｌ₁ −Ｌ₀ ）／Ｌ₀ ］×１００（％） Ｌ₀ ：初期の標線間距離 Ｌ₁ ：伸長・収縮後の標線間距離 ・体積固有抵抗：ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠 以上の方法により材料特性を評価した。

【００３９】（２）複写機実機評価 クリーニングブレードをタイプＦＴ５５００（リコー社
製）に装着し、感光体用のブレードとして室温における
１０，０００枚の実機による複写テストを行った。評価
はブレードサンプル各５枚について行った。 ・クリーニング性：拭き残しによる画像中の黒線の発生
の有無にて判断した。

【００４０】・感光体の傷：終了後、感光体の表面を目
視で観察して評価した。 ・エッジ欠け：終了後、クリーニングブレードのエッジ
を顕微鏡にて観察して評価した。 ・ブレード反転：試験中にブレードの反転が起こると画
像不良が発生するので、その時点で試験を終了し、ブレ
ードが反転していることを確認した。評価結果は表２に
示した。

【００４１】

【表２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成田 治子 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目17番18号 東洋ゴム工業株式会社内 (72)発明者 大原 利一郎 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目17番18号 東洋ゴム工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H034 BF03 BF04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性充填材及び弾性重合体として化学
   架橋構造を有するミラブル型ポリウレタンエラストマー
   からなり、体積固有抵抗が１０⁵ 〜１０¹⁰Ω・ｃｍであ
   ることを特徴とする帯電防止型クリーニングブレード。
2. 【請求項２】 前記導電性充填材が少なくとも導電性カ
   ーボンブラックを含むものである請求項１に記載の帯電
   防止型クリーニングブレード。