JP2001183952A - クリーニングブレード - Google Patents
クリーニングブレードInfo
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Abstract
ニングブレードを提供する。 【解決手段】ポリイソシアネートと、ポリオールと、分
子構造中にフェニル基を有するジアミノ化合物を含有す
るポリウレタン組成物硬化体1からなるクリーニングブ
レードである。
Description
の感光ドラム外周面に残留するトナーを除去するクリー
ニングブレードに関するものである。
周面を一様に帯電させ、ついで被複写体の複写像を介し
てその外周面を露光することにより、上記外周面上に静
電潜像を形成し、この静電潜像に、帯電されたトナーを
付着させてトナー像を形成し複写紙等に転写することに
より複写を行う形式のものが一般的である。
の転写後に、感光ドラム外周面上にトナーが残留するた
め、上記感光ドラム外周面に、例えば図2に示すような
板状保持具22に支持されたクリーニングブレード21
を摺接し、残留トナーをこれで掻き落として除去するこ
とが行われている。
る弾性体としては、耐摩耗性等の力学的特性に優れるポ
リウレタン樹脂が賞用されている。しかしながら、この
ようなポリウレタン樹脂からなるクリーニングブレード
21は、長期間使用していると、感光ドラムと摺接する
クリーニングブレード21のエッジ部が摩耗してしま
い、残留トナーの除去を良好に行えないという問題があ
る。
耐摩耗性を向上させるために、ポリウレタン樹脂表面を
低摩擦化させる方法として様々な試みがなされている。
例えば、ポリウレタン樹脂表面をコーティングする方法
(特開平4−260084号公報、特開平4−2121
90号公報等)や、ポリウレタン樹脂内部に潤滑剤を分
散させる方法(特開平7−306616号公報、特開平
5−158389号公報、特開平5−173464号公
報等)等があげられる。
リウレタン樹脂表面をコーティングする方法は、初期の
低摩擦化に効果はあるが、長期間使用していると、感光
ドラムと摺接するクリーニングブレードのエッジ部が摩
耗したり、欠けが生じたりするため、長期にわたって優
れたエッジ精度が得られず、クリーニング不良が起きる
という問題がある。また、上記潤滑剤を分散させる方法
は、ポリウレタン樹脂内部に潤滑剤を均一に分散・混合
する工程等の新たな工程が余分に必要となって、製造効
率の向上を図ることができないという問題がある。ま
た、この時、固体潤滑剤を分散させる場合では、クリー
ニングブレード成形用のポリウレタン組成物の粘度が高
くなってしまい、加工性が悪くなるという問題がある。
他方、液体潤滑剤を分散させる場合では、上記液体潤滑
剤のブリードアウト(滲み出し)により、画像に悪影響
を及ぼすという問題がある。
もので、優れた耐摩耗性および耐欠け性を備えたクリー
ニングブレードの提供をその目的とする。
め、本発明のクリーニングブレードは、ポリイソシアネ
ートと、ポリオールと、分子構造中にフェニル基を有す
るジアミノ化合物を含有するポリウレタン組成物の硬化
体からなるという構成をとる。
け性を備えたクリーニングブレードを得るべく、鋭意研
究を重ねた。その結果、従来は、イソシアネートとOH
基との硬化(架橋)反応によりポリウレタンを作製して
いたところ、上記特定のジアミノ化合物を併用し、この
ジアミノ化合物を用いて硬化反応を行わせ、ポリウレタ
ンウレア構造とすることにより、弾性および硬度が適正
範囲となり、特に高温時において、クリーニングブレー
ドのエッジ部の摩耗や欠けが生じにくくなることを見出
し、本発明に到達した。
定の範囲に設定されていると、良好な低温クリーニング
性を保持したまま、高温時の耐摩耗性や耐欠け性が向上
する。
いて説明する。
ば、図1に示すように、ポリウレタン組成物硬化体1か
らなり、板状保持具2に支持されて、その使用に供され
るものである。
料としては、ポリイソシアネートと、ポリオールと、分
子構造中にフェニル基を有するジアミノ化合物を含有す
るポリウレタン組成物が用いられる。
定するものではなく、例えば、4,4′−ジフェニルメ
タンジイソシアネート(MDI)、2,4−トリレンジ
イソシアネート(2,4−TDI)、2,6−トリレン
ジイソシアネート(2,6−TDI)、3,3′−ビト
リレン−4,4′−ジイソシアネート、3,3′−ジメ
チルジフェニルメタン−4,4′−ジイソシアネート、
2,4−トリレンジイソシアネートウレチジンジオン
(2,4−TDIの二量体)、1,5−ナフチレンジイ
ソシアネート、メタフェニレンジイソシアネート、ヘキ
サメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネ
ート、4,4′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネ
ート(水添MDI)、カルボジイミド変性MDI、オル
トトルイジンジイソシアネート、キシレンジイソシアネ
ート、パラフェニレンジイソシアネート、リジンジイソ
シアネートメチルエステル等のジイソシアネート、トリ
フェニルメタン−4,4′,4″−トリイソシアネート
等のトリイソシアネート、ポリメリックMDI等があげ
られる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いら
れる。これらポリイソシアネートのなかでも、耐摩耗性
の観点から、MDIが好適に用いられる。
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、ポリエステルジオール,ポリエステルトリオール
等のポリエステルポリオール、ポリカプロラクトン,ポ
リカーボネート,ポリオキシテトラメチレングリコー
ル,ポリオキシプロピレングリコール等のポリエーテル
ポリオール等があげられる。これらは単独でもしくは2
種以上併せて用いられる。
塩基性有機酸とポリオールとから製造され、水酸基を末
端基とするヒドロキシルポリエステルポリオールが好適
に用いられる。上記多塩基性有機酸としては、例えば、
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
ダイマー酸等があげられる。上記多塩基性有機酸ととも
に用いるポリオールとしては、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や、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や、ソルビトール等のヘ
キサオール等があげられる。
は、環状エーテルの開環重合または共重合によって製造
されるものが好適に用いられる。上記環状エーテルとし
ては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサ
イド、トリメチレンオキサイド、ブチレンオキサイド、
α−メチルトリメチレンオキサイド、3,3′−ジメチ
ルトリメチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、ジオ
キサン、ジオキサミン等があげられる。
アネートとともに用いられるポリオールとしては、上記
一連のもののなかでも、耐摩耗性の観点から、ポリブチ
レンアジペート(PBA)が好適に用いられる。
るポリオールの数平均分子量(Mn)は、1500〜3
000の範囲が好ましく、特に好ましくは1500〜2
500である。すなわち、上記ポリオールのMnが15
00未満であると、得られるクリーニングブレードの物
性が低下する傾向がみられ、逆にMnが3000を超え
ると、作業性が悪くなる傾向がみられるからである。
とともに用いられる、分子構造中にフェニル基を有する
ジアミノ化合物としては、分子構造中にフェニル基を少
なくとも1つ有するものであれば特に限定はない。ま
た、上記フェニル基はハロゲン等で置換したものであっ
てもよい。
ミノ化合物としては、具体的には、下記の式(1)で表
される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′−ジアミノジフェニルメタン、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
タン等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上
併せて用いられる。これらのなかでも、加工性に優れる
点で、上記式(1)で表される2,2′,3,3′−テ
トラクロロ−4,4′−ジアミノジフェニルメタンが好
適に用いられる。
リウレタン組成物全体の1〜10重量%の範囲に設定す
ることが好ましく、特に好ましくは3〜7重量%であ
る。すなわち、上記特定のジアミノ化合物の含有量が1
重量%未満であると、ジアミノ化合物による充分な効果
が得られず、逆に10重量%を超えると、tanδピー
ク温度が上昇し、低温でのクリーニング性に劣る傾向が
みられるからである。
(Mn)は、50〜1000の範囲が好ましく、特に好
ましくは200〜500である。
形成材料となるポリウレタン組成物には、ポリイソシア
ネート、ポリオール、特定のジアミノ化合物に加えて、
鎖延長剤、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、離型剤等を適宜配合して
用いることも可能である。
ブタンジオール(1,4−BD)、エチレングリコー
ル、ジ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、ヘキサンジオール、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、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
キサントリオール等の、分子量300以下のポリオール
があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて
用いられる。
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。なかでも、アミン系化合物が好適に用いられ
る。
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;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あげられる。
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錫等があげられる。
タンジオール等のジオールと、上記特定のジアミノ化合
物との混合比(モル比)は、ジオール/ジアミノ化合物
=95/5〜40/60の範囲に設定することが好まし
く、特に好ましくはジオール/ジアミノ化合物=80/
20〜50/50である。すなわち、上記ジアミノ化合
物のモル比が5未満であると、ジアミノ化合物による充
分な効果が得られず、逆にジアミノ化合物のモル比が6
0を超えると、tanδピーク温度が上昇し、低温での
クリーニング性に劣る傾向がみられるからである。
材料を用い、常法に準じて製造することができる。具体
的には、プレポリマー法、セミワンショット法、ワンシ
ョット法に準じて製造できる。なかでも、加工性に優れ
るという観点から、セミワンショット法が好適に用いら
れる。
のクリーニングブレードは、例えばつぎのようにして製
造される。すなわち、まず、上記ポリイソシアネートお
よびポリオールを準備し、両者を適宜の配合割合で配合
し、適宜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、上記ポリオールおよび特
定のジアミノ化合物、必要に応じて鎖延長剤、触媒等を
準備し、これらを適宜の配合割合で配合し、適宜の混合
条件で混合して硬化剤液を調製する。つぎに、上記主剤
液および硬化剤液を適宜の配合割合で配合して混合し、
この混合液を、板状保持具2が保持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。そ
して、得られた硬化体を成形型から取り出し、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、板
状保持具2と一体成形されたクリーニングブレードを得
ることができる。
ードにおいて、上記硬化体におけるtanδピーク温度
は10℃以下が好ましく、特に好ましくは、1.0〜1
0℃の範囲である。すなわち、上記tanδピーク温度
が10℃を超えると、低温クリーニング性が悪化する傾
向がみられるからである。なお、上記tanδピーク温
度は、動的粘弾性特性の一つであって、動的粘弾性測定
機によって測定されるtanδ(損失正接)のうち、最
大(ピーク)となるときの温度である。
図1に示したように、必ずしも板状保持具2と一体成形
する必要はなく、例えば板状保持具2の表面に、あとか
ら接着するようにしてもよい。
明する。
製〕あらかじめ、80℃にて1時間真空脱泡したPBA
(日本ポリウレタン工業社製のN4010、Mn:20
00)48重量部(以下「部」と略す)に対し、MDI
(日本ポリウレタン工業社製、ミリオネートMT)52
部を添加し、窒素雰囲気下で、80℃にて3時間反応さ
せ、主剤液(末端にNCO基を有するウレタンプレポリ
マー)を得た。
リウレタン工業社製のN4010、Mn:2000)8
5部に対し、特定のジアミノ化合物として前記式(1)
で表される2,2′,3,3′−テトラクロロ−4,
4′−ジアミノジフェニルメタン13.1部を添加し、
窒素雰囲気下で、150℃にて1時間加熱し、PBA中
にジアミノ化合物を溶解させた。ついで、この溶解物に
対し、1,4−ブタンジオール(1,4−BD)3.5
部、トリメチロールプロパン(TMP)4部、および触
媒としてトリエチレンジアミン(三共エアプロダクツ社
製、DABCO)を硬化物中の濃度が100ppmとな
るように配合し、窒素雰囲気下で、80℃にて1時間混
合した後、さらに80℃にて1時間真空脱泡,脱水する
ことで、末端にOH基を有する硬化剤液を調製した。
リーニングブレード成形用金型を準備し、この金型の所
定の位置に板状保持具を配置した後、140℃に予備加
熱した。ついで、上記主剤液(液温:70℃)と硬化剤
液(液温:70℃)を100:105.6の重量比で配
合し、真空脱泡しながら攪拌羽根で30秒間混合したも
のを、上記金型内に注入し、140℃で30分間反応さ
せることで硬化させ硬化体を得た。その後、脱型し、こ
れをナイフを用いて所定の形状に成形することにより、
目的とするクリーニングブレードを得た。
する以外は、実施例1と同様にして主剤液を調製した。
また、PBAを87部に、ジアミノ化合物を6.7部
に、1,4−BDを7.2部に変更する以外は、実施例
1と同様にして硬化剤液を調製した。そして、これら主
剤液および硬化剤液を用いて、実施例1と同様にしてク
リーニングブレードを作製した。なお、主剤液と硬化剤
液の配合比は、重量比で、主剤液:硬化剤液=100:
104.9であった。
する以外は、実施例1と同様にして主剤液を調製した。
また、PBAを84部に、ジアミノ化合物を1.9部
に、1,4−BDを9.6部に、TMPを4.3部に変
更する以外は、実施例1と同様にして硬化剤液を調製し
た。そして、これら主剤液および硬化剤液を用いて、実
施例1と同様にしてクリーニングブレードを作製した。
なお、主剤液と硬化剤液の配合比は、重量比で、主剤
液:硬化剤液=100:99.8であった。
する以外は、実施例1と同様にして主剤液を調製した。
また、PBAを83部に、ジアミノ化合物を23.3部
に、1,4−BDを4.2部に、TMPを2.6部に変
更する以外は、実施例1と同様にして硬化剤液を調製し
た。そして、これら主剤液および硬化剤液を用いて、実
施例1と同様にしてクリーニングブレードを作製した。
なお、主剤液と硬化剤液の配合比は、重量比で、主剤
液:硬化剤液=100:113.1であった。
1,4−BDの配合量を7部に増量する以外は、実施例
1と同様にして硬化剤液を調製した。そして、この硬化
剤液を用いて、実施例1と同様にしてクリーニングブレ
ードを作製した。なお、主剤液と硬化剤液の配合比は、
重量比で、主剤液:硬化剤液=100:96であった。
1,4−BDの配合量を9部に増量する以外は、実施例
2と同様にして硬化剤液を調製した。そして、この硬化
剤液を用いて、実施例2と同様にしてクリーニングブレ
ードを作製した。なお、主剤液と硬化剤液の配合比は、
重量比で、主剤液:硬化剤液=100:100であっ
た。
較例品のクリーニングブレードを用いて、下記の基準に
従い、各特性の評価を行った。これらの結果を後記の表
1に併せて示した。
プリンター(LBP)に組み込み、H/H環境下(35
℃×85%RH)にて、A3サイズで初期および3万枚
画出しを行った。そして、画像に問題がなく、細線が鮮
明に画出しできたものを○、かぶり、白抜け等が多量に
発生して、実用上問題があるものを×として評価した。
ングブレードのエッジ部の摩耗量を、走査型電子顕微鏡
を用いて倍率2000倍で観察した。そして、摩耗した
部分の断面積(Uμm2 )と、エッジ部の単位長さ(V
μm)を測定し、W=U×Vにより、摩耗量(Wμ
m3 )を算出した。なお、この摩耗量が小さいほど、耐
摩耗性に優れているといえる。
ニングブレードのエッジ部の欠けの有無を、顕微鏡を用
いて倍率500倍で観察した。そして、欠けがないもの
を○、欠けがあるものを×として評価した。
プリンター(LBP)に組み込み、L/L環境下(15
℃×10%RH)にて、A3サイズで6000枚画出し
を行った。そして、画像に問題がなく、細線が鮮明に画
出しできたものを○、かぶり、白抜け等が若干発生する
が、実用上問題がないものを△、かぶり、白抜け等が多
量に発生して、実用上問題があるものを×として評価し
た。
レードを1.5mm×1.5mm×30.0mmに成形
採寸して、サンプルを作製した。このサンプルを、レオ
ロジ社製のDVEレオスペクトラーに、引張治具のチャ
ック間が20.0mmになるようにセットし、変位振幅
±10μm、周波数10Hzの正弦波歪を与え、−20
℃〜50℃の範囲におけるtanδ(損失正接)を、昇
温速度3℃/分で1℃毎に測定した。そして、このta
nδの値が最大(ピーク)となる温度をtanδピーク
温度とした。
も、H/H環境下での3万枚画出し後の画像が良好で、
3万枚画出し後の摩耗量も少なく、欠けも発生していな
いことが確認された。
H環境下での3万枚画出し後の画像が著しく劣ることが
わかる。そして、3万枚画出し後の摩耗量および欠けの
状態を観察したところ、いずれも摩耗量が多く、欠けが
発生していることが確認された。
レードは、特定のジアミノ化合物を用いて硬化してなる
ポリウレタンウレア構造をとるため、弾性および硬度が
適正範囲となる。その結果、特に高温時において、クリ
ーニングブレードのエッジ部の摩耗や欠けが生じにくく
なるため、優れた耐摩耗性および耐欠け性を備えるよう
になる。なお、クリーニングブレードの長さ方向の中央
部を中心としたへこみがなくなり、両端部の耳立ちがな
くなるため、寸法精度が向上するという効果も奏する。
したがって、本発明のクリーニングブレードを実機に組
み込んで耐久試験を行った場合、優れた画像を得ること
ができるようになる。
定の範囲に設定されていると、良好な低温クリーニング
性を保持したまま、高温時の耐摩耗性や耐欠け性が向上
する。
断面図である。
破断構成図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 ポリイソシアネートと、ポリオールと、
分子構造中にフェニル基を有するジアミノ化合物を含有
するポリウレタン組成物の硬化体からなることを特徴と
するクリーニングブレード。 - 【請求項2】 上記ジアミノ化合物の含有量が、ポリウ
レタン組成物全体の1〜10重量%の範囲に設定されて
いる請求項1記載のクリーニングブレード。
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1999
- 1999-12-27 JP JP37084599A patent/JP3666331B2/ja not_active Expired - Fee Related
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