JP2022076463A - 電子写真用クリーニングブレード、プロセスカートリッジ、及び電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】より高速化したプロセス条件下でも、めくれの発生を抑制し、長期の使用においても優れたクリーニング性能を発揮し得るクリーニングブレードを提供すること。【解決手段】弾性部材の先端面を、走査型プローブ顕微鏡を用いてスキャンし、256階調の位相像から得られる輝度の頻度分布において最低階調側から93番目を閾値として、閾値以上が黒く、閾値未満が白く表されてなる二値化像を作成し、二値化像を2μm四方の100区画に分け、各区画における白い領域の面積率、白い領域の面積率の平均値AM、白い領域の面積率の標準偏差Σに基づく白い領域の面積率の変動係数が20.00以下であり、弾性部材の特定位置のマルテンス硬度HM1からマルテンス硬度HM2を引いた値が0.10N/mm2より大きいことを特徴とする電子写真用クリーニングブレード。【選択図】図1
Description
本開示は、電子写真用クリーニングブレード、プロセスカートリッジ、及び電子写真画像形成装置に関する。
電子写真装置は、感光体などの像担持体から用紙や中間転写体などの被転写体上にトナー像を転写後、像担持体上に残留したトナーを除去するために、クリーニング部材を備えている。クリーニング部材としては、板形状の弾性部材を有するクリーニングブレードがよく用いられる。近年、電子写真画像の高画質化への要請からトナーがより小粒径化してきており、クリーニングブレードによるクリーニングがより困難な状況になってきている。
このような状況のもと、優れたクリーニング性能を発揮し得るクリーニングブレードとして、特許文献1には、ウレタンゴムを含む弾性部材と、該弾性部材を支持する支持部材とを具備し、該弾性部材の自由端部分にエッジと、該エッジを構成する第一の面および第二の面を有し、該第一の面および該第二の面の少なくとも一方が硬化表面を有し、かつ、特定の物性を有するクリーニングブレードが開示されている。
本発明者らの検討によれば、特許文献1に係るクリーニングブレードは、過酷な使用状況の下での耐めくれ性において、未だ改善の余地があるとの知見を得た。具体的には、例えば、プロセススピードの速い電子写真画像形成装置における長期に亘る使用により、めくれが生じ、クリーニング性能が低下する場合があった。
本開示の一態様は、過酷な使用状況においても優れたクリーニング性能を発揮し得る電子写真用クリーニングブレードの提供に向けたものである。また、本開示の他の態様は、高品位な電子写真画像の安定した形成に資するプロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。
本開示の一態様は、過酷な使用状況においても優れたクリーニング性能を発揮し得る電子写真用クリーニングブレードの提供に向けたものである。また、本開示の他の態様は、高品位な電子写真画像の安定した形成に資するプロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。
本開示の一態様によれば、
ポリウレタンを含む弾性部材と、該弾性部材を支持する支持部材と、を具備し、
移動する被清掃部材の表面に該弾性部材の一部を当接させて、該被清掃部材の表面を清掃する電子写真用クリーニングブレードであって、
該クリーニングブレードの該被清掃部材の表面と当接する側を該クリーニングブレードの先端側と定義したときに、
該弾性部材は、少なくとも該先端側において、該被清掃部材に面する主面と、該主面と共に先端側エッジを形成する先端面とを有する板形状を有し、
該先端面に、該先端側エッジと平行に、該先端側エッジとの距離が10μmである第1の線分を引いたと仮定したときに、
該第1の線分の長さをLとし、
該第1の線分上の一端側から1/2Lの点をP1としたとき、
該先端面の、該P1を重心とする、一辺の長さが20μmであり、かつ、一辺が該第1の線分と平行な正方形の領域を、走査型プローブ顕微鏡を用いて、スキャン速度1Hz、スキャン点数を縦256及び横256の条件でスキャンし、該領域の粘弾性像として、256階調のグレースケールの位相像を取得し、該位相像から得られる輝度の頻度分布において最低階調側から93番目を閾値として該閾値以上が黒く、該閾値未満が白く表されてなる二値化像を作成し、さらに、該二値化像を2μm四方の100区画に分け、各区画における白い領域の面積率、該白い領域の面積率の平均値AM、及び該白い領域の面積率の標準偏差Σに基づく、該白い領域の面積率の変動係数を求めたときに、該変動係数が、20.00%以下であり、
該P1の位置で測定される該弾性部材のマルテンス硬度HM1から、
該弾性部材の、該P1を含む該先端面及び該先端側エッジに直交する断面に、該主面と該先端面とがなす角の二等分線を引いたと仮定したときに、該二等分線上の該先端側エッジからの距離が500μmの位置において測定される該弾性部材のマルテンス硬度HM2を引いた値が0.10N/mm2より大きい電子写真用クリーニングブレードが提供される。
ポリウレタンを含む弾性部材と、該弾性部材を支持する支持部材と、を具備し、
移動する被清掃部材の表面に該弾性部材の一部を当接させて、該被清掃部材の表面を清掃する電子写真用クリーニングブレードであって、
該クリーニングブレードの該被清掃部材の表面と当接する側を該クリーニングブレードの先端側と定義したときに、
該弾性部材は、少なくとも該先端側において、該被清掃部材に面する主面と、該主面と共に先端側エッジを形成する先端面とを有する板形状を有し、
該先端面に、該先端側エッジと平行に、該先端側エッジとの距離が10μmである第1の線分を引いたと仮定したときに、
該第1の線分の長さをLとし、
該第1の線分上の一端側から1/2Lの点をP1としたとき、
該先端面の、該P1を重心とする、一辺の長さが20μmであり、かつ、一辺が該第1の線分と平行な正方形の領域を、走査型プローブ顕微鏡を用いて、スキャン速度1Hz、スキャン点数を縦256及び横256の条件でスキャンし、該領域の粘弾性像として、256階調のグレースケールの位相像を取得し、該位相像から得られる輝度の頻度分布において最低階調側から93番目を閾値として該閾値以上が黒く、該閾値未満が白く表されてなる二値化像を作成し、さらに、該二値化像を2μm四方の100区画に分け、各区画における白い領域の面積率、該白い領域の面積率の平均値AM、及び該白い領域の面積率の標準偏差Σに基づく、該白い領域の面積率の変動係数を求めたときに、該変動係数が、20.00%以下であり、
該P1の位置で測定される該弾性部材のマルテンス硬度HM1から、
該弾性部材の、該P1を含む該先端面及び該先端側エッジに直交する断面に、該主面と該先端面とがなす角の二等分線を引いたと仮定したときに、該二等分線上の該先端側エッジからの距離が500μmの位置において測定される該弾性部材のマルテンス硬度HM2を引いた値が0.10N/mm2より大きい電子写真用クリーニングブレードが提供される。
また、本開示の他の態様によれば、前記電子写真用クリーニングブレードを有するプロセスカートリッジが提供される。さらに、本開示の他の態様によれば、前記電子写真用クリーニングブレードを有する電子写真画像形成装置が提供される。
本開示の一態様によれば、過酷な使用状況の下でも優れたクリーニング性能を発揮し得る電子写真用クリーニングブレードを提供することができる。また、本開示の他の態様によれば、高品位な電子写真画像の安定した形成に資するプロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置を提供することができる。
本開示において、数値範囲を表す「XX以上YY以下」や「XX~YY」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。
数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。
本開示の一態様に係る電子写真用クリーニングブレード(以降、単に「クリーニングブレード」とも称する)が適用される被清掃部材としては、感光体などの像担持体、中間転写ベルトなどの無端状のベルトなどが挙げられる。以下、被清掃部材として像担持体を例として、本開示のクリーニングブレードの実施形態について詳細に説明するが、これに限定されるものではない。
数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。
本開示の一態様に係る電子写真用クリーニングブレード(以降、単に「クリーニングブレード」とも称する)が適用される被清掃部材としては、感光体などの像担持体、中間転写ベルトなどの無端状のベルトなどが挙げられる。以下、被清掃部材として像担持体を例として、本開示のクリーニングブレードの実施形態について詳細に説明するが、これに限定されるものではない。
<クリーニングブレードの構成>
図1は、本開示の一態様に係るクリーニングブレードの概略斜視図である。クリーニングブレード1は、弾性部材2と、弾性部材2を支持する支持部材3とを具備する。
図1は、本開示の一態様に係るクリーニングブレードの概略斜視図である。クリーニングブレード1は、弾性部材2と、弾性部材2を支持する支持部材3とを具備する。
図2は、本開示の一態様に係るクリーニングブレードが被清掃部材に当接している状態の断面模式図である。該クリーニングブレード1は、移動する被清掃部材8の表面に弾性部材2の一部を当接させて、被清掃部材8の表面を清掃する。
クリーニングブレード1の被清掃部材8の表面と当接する側をクリーニングブレードの先端側と定義したときに、弾性部材2は、少なくとも該先端側において、被清掃部材8に面する主面5と、該主面5とともに先端側エッジ7を形成する先端面6を有する板形状を有する。
図2中、4は先端部を示し、10は主面5の反対側の面を示し、11は支持部材3が設置されている側の面を示し、Rは被清掃部材の回転方向を示す。
クリーニングブレード1の被清掃部材8の表面と当接する側をクリーニングブレードの先端側と定義したときに、弾性部材2は、少なくとも該先端側において、被清掃部材8に面する主面5と、該主面5とともに先端側エッジ7を形成する先端面6を有する板形状を有する。
図2中、4は先端部を示し、10は主面5の反対側の面を示し、11は支持部材3が設置されている側の面を示し、Rは被清掃部材の回転方向を示す。
本発明者らは、例えば、以下に述べる要件(1)および(2)を満たす態様のクリーニングブレードは、過酷な使用状況の下でも、被清掃部材との当接部のめくれの発生を抑制し、優れたクリーニング性能を発揮し得ることを見いだした。
(1)該クリーニングブレードの該先端面に、該先端側エッジと平行に、該先端側エッジとの距離が10μmである第1の線分を引いたと仮定したときに、
該第1の線分の長さをLとし、
該第1の線分上の一端側から1/2Lの点をP1とする(図3、図4、図5参照)。
該先端面の、該P1を重心とする、一辺の長さが20μmであり、かつ、一辺が該第1の線分と平行な正方形の領域(図6参照)を、走査型プローブ顕微鏡を用いて、スキャン速度1Hz、スキャン点数を縦256及び横256の条件でスキャンし、該領域の粘弾性像として、256階調のグレースケールの位相像を取得する。そして、該位相像から得られる輝度の頻度分布において最低階調側から93番目を閾値として該閾値以上が黒く、該閾値未満が白く表されてなる二値化像を作成する。さらに、該二値化像を2μm四方の100区画に分け、各区画における白い領域の面積率、該白い領域の面積率の平均値AM、及び該白い領域の面積率の標準偏差Σに基づき、該白い領域の面積率の変動係数を求める。そして、このようにして得られる変動係数が、20.00%以下である。該変動係数は、10.00%以下であることが好ましい。なお、該変動係数の下限値は0.00%である。なお、変動係数(%)は、面積率の平均値をAM、面積率の標準偏差をΣとしたとき、(100×Σ/AM)で算出される。
該第1の線分の長さをLとし、
該第1の線分上の一端側から1/2Lの点をP1とする(図3、図4、図5参照)。
該先端面の、該P1を重心とする、一辺の長さが20μmであり、かつ、一辺が該第1の線分と平行な正方形の領域(図6参照)を、走査型プローブ顕微鏡を用いて、スキャン速度1Hz、スキャン点数を縦256及び横256の条件でスキャンし、該領域の粘弾性像として、256階調のグレースケールの位相像を取得する。そして、該位相像から得られる輝度の頻度分布において最低階調側から93番目を閾値として該閾値以上が黒く、該閾値未満が白く表されてなる二値化像を作成する。さらに、該二値化像を2μm四方の100区画に分け、各区画における白い領域の面積率、該白い領域の面積率の平均値AM、及び該白い領域の面積率の標準偏差Σに基づき、該白い領域の面積率の変動係数を求める。そして、このようにして得られる変動係数が、20.00%以下である。該変動係数は、10.00%以下であることが好ましい。なお、該変動係数の下限値は0.00%である。なお、変動係数(%)は、面積率の平均値をAM、面積率の標準偏差をΣとしたとき、(100×Σ/AM)で算出される。
弾性部材に含まれるポリウレタンは、通常、ハードセグメントとソフトセグメントとから構成されている。該ハードセグメントとソフトセグメントとでは、弾性率が異なる。上記二値化像の「白い領域」は「黒い領域」よりも弾性率が相対的に高いことを示す。
従来のポリウレタン(例えば、ポリウレタンエラストマー)は、ハードセグメントが凝集しているため、通常、大きなハードセグメントが存在する。また、ハードセグメントとソフトセグメントの粗密が存在する。このようなポリウレタンから構成されたクリーニングブレードは、その長手方向において、被清掃部材に対して当接圧のムラが発生することがある。このムラにより、先端側エッジでの当接状態が不安定となり、高速化されたプロセス条件下において、めくれが発生するものと考えられる。
一方、本開示に係るクリーニングブレードは、上記したように、白い領域の面積率の変動係数が20.00以下であることにより、ハードセグメントとソフトセグメントの粗密のムラが小さく、ハードセグメントとソフトセグメントが、従来のポリウレタンと比較して、均一に存在する。そのため、より高速な電子写真画像の形成プロセスに適用された場合においても、クリーニングブレードのめくれの発生を抑制することができる。
一方、本開示に係るクリーニングブレードは、上記したように、白い領域の面積率の変動係数が20.00以下であることにより、ハードセグメントとソフトセグメントの粗密のムラが小さく、ハードセグメントとソフトセグメントが、従来のポリウレタンと比較して、均一に存在する。そのため、より高速な電子写真画像の形成プロセスに適用された場合においても、クリーニングブレードのめくれの発生を抑制することができる。
上記白い領域の面積率の平均値AMは、45.0%以上であることが好ましく、55.0%以上であることがより好ましく、65.0%以上であることがさらに好ましい。一方
、白い領域の面積率の平均値AMは、80.0%以下であることが好ましく、75.0%以下であることがより好ましい。
該白い領域の面積率の平均値AMが上記範囲を満たす場合、白い領域の面積率の変動係数を上記範囲に調整しやすくなると共に、クリーニング性能をより向上させることができる。
、白い領域の面積率の平均値AMは、80.0%以下であることが好ましく、75.0%以下であることがより好ましい。
該白い領域の面積率の平均値AMが上記範囲を満たす場合、白い領域の面積率の変動係数を上記範囲に調整しやすくなると共に、クリーニング性能をより向上させることができる。
(2)P1の位置で測定される弾性部材のマルテンス硬度HM1から、弾性部材の、P1を含む先端面及び先端側エッジに直交する断面に、主面と先端面とがなす角の二等分線を引いたと仮定したときに、該二等分線上の該先端側エッジからの距離が500μmの位置において測定される該弾性部材のマルテンス硬度HM2を引いた値(図7参照)は、0.10N/mm2より大きい。
該HM1からHM2を引いた値は、0.14N/mm2以上であることが好ましく、0.25N/mm2以上であることがより好ましい。一方、HM1からHM2を引いた値は、5.00N/mm2以下、特には、3.00N/mm2以下であることが好ましい。
該HM1からHM2を引いた値は、0.14N/mm2以上であることが好ましく、0.25N/mm2以上であることがより好ましい。一方、HM1からHM2を引いた値は、5.00N/mm2以下、特には、3.00N/mm2以下であることが好ましい。
HM1からHM2を引いた値を大きくする手段として表面処理の如き方法が挙げられる。表面処理により、クリーニングブレード表面の弾性率を増加させることができ、表面の硬度が上昇する。
被清掃部材に当接する先端側エッジ近傍を硬くすることにより、めくれが生じにくくなる。一方、クリーニングブレード全体が硬くなると、被清掃部材との摺擦に伴う微振動や装置の振動などの外乱が吸収し難くなり、高速化されたプロセス条件下において、めくれが生じ易くなる傾向がある。従って、本開示のように、該マルテンス硬度HM1から該マルテンス硬度HM2を引いた値を、0.10N/mm2より大きくすることで、電子写真画像の形成プロセスがより高速化された場合であっても、クリーニングブレードのめくれの発生をより確実に抑制することができる。
被清掃部材に当接する先端側エッジ近傍を硬くすることにより、めくれが生じにくくなる。一方、クリーニングブレード全体が硬くなると、被清掃部材との摺擦に伴う微振動や装置の振動などの外乱が吸収し難くなり、高速化されたプロセス条件下において、めくれが生じ易くなる傾向がある。従って、本開示のように、該マルテンス硬度HM1から該マルテンス硬度HM2を引いた値を、0.10N/mm2より大きくすることで、電子写真画像の形成プロセスがより高速化された場合であっても、クリーニングブレードのめくれの発生をより確実に抑制することができる。
〔支持部材〕
該クリーニングブレードの支持部材を構成する材料は特に限定されず、例えば、以下の材料を挙げることができる。鋼板、ステンレス鋼板、亜鉛めっき鋼板、クロムフリー鋼板のような金属材料、6-ナイロン、6,6-ナイロンのような樹脂材料など。また、支持部材の構造も特に限定されない。クリーニングブレードの弾性部材は、図2などに示すようにその一端が支持部材によって支持されている。
該クリーニングブレードの支持部材を構成する材料は特に限定されず、例えば、以下の材料を挙げることができる。鋼板、ステンレス鋼板、亜鉛めっき鋼板、クロムフリー鋼板のような金属材料、6-ナイロン、6,6-ナイロンのような樹脂材料など。また、支持部材の構造も特に限定されない。クリーニングブレードの弾性部材は、図2などに示すようにその一端が支持部材によって支持されている。
〔弾性部材〕
弾性部材に含まれるポリウレタンは、ポリウレタンエラストマーであることが好ましい。
ポリウレタンエラストマーは、主にポリオール、鎖延長剤、ポリイソシアネート、触媒、その他添加剤などの原料から得られる。
該ポリウレタンエラストマーは、ハードセグメントとソフトセグメントからなるブロック共重合体である。 本開示に係る白い領域の変動係数が20.00%であるようなクリーニングブレードを得るための非限定的な方法のひとつとして、上記ハードセグメントとソフトセグメントからなるブロック共重合体の特性を利用することが挙げられる。
弾性部材に含まれるポリウレタンは、ポリウレタンエラストマーであることが好ましい。
ポリウレタンエラストマーは、主にポリオール、鎖延長剤、ポリイソシアネート、触媒、その他添加剤などの原料から得られる。
該ポリウレタンエラストマーは、ハードセグメントとソフトセグメントからなるブロック共重合体である。 本開示に係る白い領域の変動係数が20.00%であるようなクリーニングブレードを得るための非限定的な方法のひとつとして、上記ハードセグメントとソフトセグメントからなるブロック共重合体の特性を利用することが挙げられる。
従来のポリウレタンは、ウレタン結合が相互作用によって凝集したウレタン結合の凝集部分が更に凝集してなる比較的大きなハードセグメントを有する。そのため、従来のポリウレタンを用いて作製されるワイパーブレードは、本発明者らの検討によれば、本開示に係る変動係数を満たすものではなかった。すなわち、従来のポリウレタンは、比較的大きなサイズのハードセグメントを有するため、白い領域の変動係数20.00%以下とすることは困難であった。
本開示の一態様に係るクリーニングブレードは、例えば、ハードセグメントを微細かつ均一に分散させたポリウレタンによって形成し得る。
以下に、ハードセグメントを微細かつ均一に分散させたポリウレタンについて複数例を挙げて説明する。但し、本開示に係る弾性部の構成材料は、これらのポリウレタンに限定されるものではない。
ウレタン原料として、ジイソシアネートや3官能以上の多官能イソシアネー トと、ジ
オールや3官能以上の多官能アルコールとを適切な濃度範囲で用いることで、ハードセグメントの凝集が抑制され、ハードセグメントが微細かつ均一に分散してなるポリウレタンを得ることができる。
以下に、ハードセグメントを微細かつ均一に分散させたポリウレタンについて複数例を挙げて説明する。但し、本開示に係る弾性部の構成材料は、これらのポリウレタンに限定されるものではない。
ウレタン原料として、ジイソシアネートや3官能以上の多官能イソシアネー トと、ジ
オールや3官能以上の多官能アルコールとを適切な濃度範囲で用いることで、ハードセグメントの凝集が抑制され、ハードセグメントが微細かつ均一に分散してなるポリウレタンを得ることができる。
具体的には、例えば、3官能以上の多官能アルコールを含むアルコール、及び、3官能
以上の多官能イソシアネートを含むイソシアネート化合物の少なくとも一方をウレタン
原 料として用いることが好ましい。
また、ジオール及び3官能以上の多官能アルコールから選択される少なくとも一つを含むアルコールと、3官能以上の多官能イソシアネートを含むイソシアネート化合物と、をウレタン原料として用いることも好ましい。
また、3官能以上の多官能アルコールを含むアルコールと、ジイソシアネート及び3官
能以上の多官能イソシアネートを含むイソシアネート化合物とをウレタン原料として用
いることも好ましい。特には、3官能以上の多官能アルコール、および、3官能以上の多官能イソシアネートをウレタン原料に用いることがより好ましい。
以上の多官能イソシアネートを含むイソシアネート化合物の少なくとも一方をウレタン
原 料として用いることが好ましい。
また、ジオール及び3官能以上の多官能アルコールから選択される少なくとも一つを含むアルコールと、3官能以上の多官能イソシアネートを含むイソシアネート化合物と、をウレタン原料として用いることも好ましい。
また、3官能以上の多官能アルコールを含むアルコールと、ジイソシアネート及び3官
能以上の多官能イソシアネートを含むイソシアネート化合物とをウレタン原料として用
いることも好ましい。特には、3官能以上の多官能アルコール、および、3官能以上の多官能イソシアネートをウレタン原料に用いることがより好ましい。
3官能以上の多官能アルコール、および、3官能以上の多官能イソシアネートとの反応物として得られるポリウレタンは、立体障害により分子の配向性が抑制され、ハードセグメントの凝集がより確実に抑制されたものとなる。そのため、本開示に係る弾性率及び変動係数を達成するうえで好適なポリウレタンである。
また、ソフトセグメント部分が例えば直鎖状のアルキレン構造を有する場合、ソフトセグメント同士がスタッキングすることで結晶性が高まる。その結果、ハードセグメントも分散しにくくなる。そのため、ソフトセグメント部分に、側鎖部分を有するアルキレン構造を導入することもハードセグメントの凝集を抑制するうえで有効である。具体的には、例えば、2つのウレタン結合の間のソフトセグメント部分に下記構造式(i)~(iv)で示されるような部分構造を導入することは、ハードセグメントの微細化に有効である。-CH2-CH(CH3)-CH2-CH2-O- (i)
-CH2-CH2-CH(CH3)-CH2-O- (ii)
-CH2-CH(CH3)-O- (iii)
-CH(CH3)-CH2-O- (iv)
また、ソフトセグメント部分が例えば直鎖状のアルキレン構造を有する場合、ソフトセグメント同士がスタッキングすることで結晶性が高まる。その結果、ハードセグメントも分散しにくくなる。そのため、ソフトセグメント部分に、側鎖部分を有するアルキレン構造を導入することもハードセグメントの凝集を抑制するうえで有効である。具体的には、例えば、2つのウレタン結合の間のソフトセグメント部分に下記構造式(i)~(iv)で示されるような部分構造を導入することは、ハードセグメントの微細化に有効である。-CH2-CH(CH3)-CH2-CH2-O- (i)
-CH2-CH2-CH(CH3)-CH2-O- (ii)
-CH2-CH(CH3)-O- (iii)
-CH(CH3)-CH2-O- (iv)
構造式(i)及び(ii)の構造は、3-メチルテトラヒドロフランを開環重合させることによって生じる構造であり、実質的に同じである。また、構造式(iii)及び(iv)の構造は、1,2-プロピレンオキシドを開環重合させることによって生じる構造であり実質的に同じである。隣接する2つのウレタン結合の間にこれらの構造を有するウレタン樹脂は、これらの構造を有するポリエーテルポリオールやポリエステルポリオールをイソシアネートと反応させることで得られる。ここで、ウレタン原料として、2官能のアルコール(ジオール)と2官能のイソシアネート(ジイソシアネート)とを用いる場合、ハードセグメントの微分散化は通常困難である。しかしながら、上記の部分構造をソフトセグメント部分に導入することで、たとえ、ジオール及びジイソシアネートをウレタン原料に用いる場合であっても、ハードセグメントの微分散化を図ることができる。その結果、本開示に係るパラメータを満たすワイパーブレードを与えるポリウレタンを得ることができる。
また、上記したソフトセグメント部分に側鎖を導入する以外にソフトセグメント同士の
スタッキングによる結晶化を抑制し、ハードセグメントの凝集を防止する方法として、ウレタン原料のアルコールとして、直鎖部分の炭素数が異なる2種以上のアルコールを用いる方法が挙げられる。直鎖部分の炭素数が異なるアルコールを2種以上用いて得られるポリウレタンは、ソフトセグメント部分に直鎖のアルキレン構造を有していても、炭素数が異なることでソフトセグメント同士のスタッキングによる結晶化を抑制することができる。また、ソフトセグメント部分の炭素数が異なることで、ウレタン結合部分の凝集が抑制されることで、ハードセグメントの凝集を防止し得る。従って、直鎖のアルキレン構造を分子内に有するジオール及びジイソシアネートをウレタン原料に用いた場合であっても、当該ジオールとして直鎖アルキレン構造の炭素数が異なる複数種のジオールを用いることで、ハードセグメントの微細化を図ることができる。その結果、本開示に係るパラメータを満たすワイパーブレードを与えるポリウレタンを得ることができる。複数種のジオールの例としては、例えば、ポリブチレンアジペートポリエステルポリオールとポリヘキシレンアジペートポリエステルポリオールとの併用が挙げられる。
スタッキングによる結晶化を抑制し、ハードセグメントの凝集を防止する方法として、ウレタン原料のアルコールとして、直鎖部分の炭素数が異なる2種以上のアルコールを用いる方法が挙げられる。直鎖部分の炭素数が異なるアルコールを2種以上用いて得られるポリウレタンは、ソフトセグメント部分に直鎖のアルキレン構造を有していても、炭素数が異なることでソフトセグメント同士のスタッキングによる結晶化を抑制することができる。また、ソフトセグメント部分の炭素数が異なることで、ウレタン結合部分の凝集が抑制されることで、ハードセグメントの凝集を防止し得る。従って、直鎖のアルキレン構造を分子内に有するジオール及びジイソシアネートをウレタン原料に用いた場合であっても、当該ジオールとして直鎖アルキレン構造の炭素数が異なる複数種のジオールを用いることで、ハードセグメントの微細化を図ることができる。その結果、本開示に係るパラメータを満たすワイパーブレードを与えるポリウレタンを得ることができる。複数種のジオールの例としては、例えば、ポリブチレンアジペートポリエステルポリオールとポリヘキシレンアジペートポリエステルポリオールとの併用が挙げられる。
ウレタン原料としてのアルコールとしては、例えば、以下の如きポリオールが挙げられる。
ポリエチレンアジペートポリエステルポリオール、ポリブチレンアジペートポリエステルポリオール、ポリヘキシレンアジペートポリエステルポリオール、(ポリエチレン/ポリプロピレン)アジペートポリエステルポリオール、(ポリエチレン/ポリブチレン)アジペートポリエステルポリオール、(ポリエチレン/ポリネオペンチレン)アジペートポリエステルポリオールなどのポリエステルポリオール;カプロラクトンを開環重合して得られるポリカプロラクトン系ポリオール;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどのポリエーテルポリオール;ポリカーボネートジオール。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
ポリエチレンアジペートポリエステルポリオール、ポリブチレンアジペートポリエステルポリオール、ポリヘキシレンアジペートポリエステルポリオール、(ポリエチレン/ポリプロピレン)アジペートポリエステルポリオール、(ポリエチレン/ポリブチレン)アジペートポリエステルポリオール、(ポリエチレン/ポリネオペンチレン)アジペートポリエステルポリオールなどのポリエステルポリオール;カプロラクトンを開環重合して得られるポリカプロラクトン系ポリオール;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどのポリエーテルポリオール;ポリカーボネートジオール。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記ポリオールの中でも機械的特性に優れたポリウレタンエラストマーが得られることからアジペートを用いたポリエステルポリオールが好ましい。
また、ポリブチレンアジペートポリエステルポリオールや、ポリヘキシレンアジペートポリエステルポリオールなど、炭素数が4以上のメチレン基を用いたものがより好ましい。
また、ポリブチレンアジペートポリエステルポリオールとポリヘキシレンアジペートポリエステルポリオールなど、メチレン基の炭素数が異なるポリオールを併用することが好ましい。
また、ポリブチレンアジペートポリエステルポリオールや、ポリヘキシレンアジペートポリエステルポリオールなど、炭素数が4以上のメチレン基を用いたものがより好ましい。
また、ポリブチレンアジペートポリエステルポリオールとポリヘキシレンアジペートポリエステルポリオールなど、メチレン基の炭素数が異なるポリオールを併用することが好ましい。
また、アルコールとして直鎖部分(アルキレン鎖)の炭素数が異なる2種以上のポリオールを用いることは、ソフトセグメントの結晶化を抑制し、ハードセグメントの凝集が抑制されたウレタンを得られるため、好ましい。この場合、例えば、ポリエチレンアジペートポリエステルポリオール、ポリブチレンアジペートポリエステルポリオール、ポリヘキシレンアジペートポリエステルポリオール、(ポリエチレン/ポリプロピレン)アジペートポリエステルポリオール、(ポリエチレン/ポリブチレン)アジペートポリエステルポリオール、(ポリエチレン/ポリネオペンチレン)アジペートポリエステルポリオールなどのポリエステルポリオールからなる群から選択される少なくとも2つを用いることが好ましい。
鎖延長剤としては、ポリウレタンエラストマー鎖を延長可能なジオールや、3官能以上の多官能アルコールも使用することができる。
ジオールとしては、例えば、以下のものを挙げることができる。
エチレングリコール(EG)、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-ブタンジオール(1,4-BD)、1,6-ヘキサンジオール(1,6-HD)、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、キシリレングリコール(テレフタリルアルコール)、トリエチレングリコール。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
ジオールとしては、例えば、以下のものを挙げることができる。
エチレングリコール(EG)、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-ブタンジオール(1,4-BD)、1,6-ヘキサンジオール(1,6-HD)、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、キシリレングリコール(テレフタリルアルコール)、トリエチレングリコール。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
3官能以上の多官能アルコールとしては、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、ソルビトールを挙げることができる。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記二値化像の「白い領域」、すなわち、弾性率が相対的に高い領域を生成させる方法の一つとして、架橋構造を導入することを挙げられる。
架橋構造の導入方法としては、例えば、上記の鎖延長剤に3官能以上の多官能アルコールを用いることが好ましい。また、3官能以上の多官能アルコールの使用によるポリウレタンへの分岐構造の導入は、ポリウレタンの結晶化を抑制し、ハードセグメントの凝集を更に抑制し得る。ここで、多官能アルコールとしては、ポリウレタンの架橋度が高くなりすぎることによる過度な硬度上昇を抑制する観点から、3官能のアルコールを用いることが好ましい。中でも、水酸基の隣にメチレン骨格を有し、分子構造的にフレキシブルな架橋構造が取ることができるトリオールは、ハードセグメントの結晶性のより一層の抑制効果を有するためより好ましい。このようなトリオールの例としては、例えば、トリメチロールプロパン(TMP)、グリセリンが挙げられる。
架橋構造の導入方法としては、例えば、上記の鎖延長剤に3官能以上の多官能アルコールを用いることが好ましい。また、3官能以上の多官能アルコールの使用によるポリウレタンへの分岐構造の導入は、ポリウレタンの結晶化を抑制し、ハードセグメントの凝集を更に抑制し得る。ここで、多官能アルコールとしては、ポリウレタンの架橋度が高くなりすぎることによる過度な硬度上昇を抑制する観点から、3官能のアルコールを用いることが好ましい。中でも、水酸基の隣にメチレン骨格を有し、分子構造的にフレキシブルな架橋構造が取ることができるトリオールは、ハードセグメントの結晶性のより一層の抑制効果を有するためより好ましい。このようなトリオールの例としては、例えば、トリメチロールプロパン(TMP)、グリセリンが挙げられる。
イソシアネートとしては、例えば、以下のものが挙げられる。
4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’-MDI)、ポリメリック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)、キシレンジイソシアネート(XDI)、1,5-ナフチレンジイソシアネート(1,5-NDI)、p-フェニレンジイソシアネート(PPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、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)、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、カルボジイミド変性MDI、トリフェニルメタン-4,4’,4’’-トリイソシアネート(TTI)、トリス(フェニルイソシアネート)チオホスフェート(TPTI)。
4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’-MDI)、ポリメリック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)、キシレンジイソシアネート(XDI)、1,5-ナフチレンジイソシアネート(1,5-NDI)、p-フェニレンジイソシアネート(PPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、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)、テトラメチルキシレンジイソシアネート(TMXDI)、カルボジイミド変性MDI、トリフェニルメタン-4,4’,4’’-トリイソシアネート(TTI)、トリス(フェニルイソシアネート)チオホスフェート(TPTI)。
中でも、二つのイソシアネート基が同等の反応性を有し、高い機械的特性が得られる4、4’-MDIが好ましい。また、3官能以上の多官能イソシアネートを併用することが好ましい。3官能以上の多官能イソシアネートを用いることで、ポリウレタン中に分岐構造を導入することができ、ハードセグメントのより一層の凝集抑制に有効である。また、ポリウレタンに、より緻密な架橋構造を導入し得るため、弾性部の被清掃部材への当接性をより安定させることができる。その結果、被清掃部材の拭き残しや拭きムラを、より効果的に抑えられる。3官能以上の多官能イソシアネートとしては、トリフェニルメタン-4,4’,4’’-トリイソシアネート(TTI)、トリス(フェニルイソシアネート)チオホスフェート(TPTI)及びポリメリックMDIからなる群から選択される少なくとも一が挙げられる。中でも、トリス(フェニルイソシアネート)チオホスフェート(TPTI)及びポリメリックMDIをより好適に用いることができる。これらのイソシアネートは、複数のNCO基の間にメチレン基やエーテル基を有し、複数のウレタン結合間の距離を適切に保つことができる。そのため、ハードセグメントの凝集の抑制に有利である。
ここで、ポリメリックMDIは以下の化学式(1-1)及び化学式(1-2)で示される。化学式(1-2)におけるnは、2以上の整数を示す。nの上限は特に限定されないが、例えば、4以下であることが好ましい。なお、化学式(1-1)は、化学式(1-2)においてnが1の場合である構造に相当する。
該ポリイソシアネート中の3官能以上の多官能イソシアネートの含有量は、0.5質量%~20.0質量%で有ることが好ましく、1.0質量%~19.5質量%で有ることがより好ましい。
触媒としては、一般的に用いられるポリウレタンエラストマー硬化用の触媒を使用することができ、例えば、三級アミン触媒が挙げられる。具体的には、以下のものを例示できる。ジメチルエタノールアミン、N,N,N’-トリメチルアミノプロピルエタノールアミン、N,N‘-ジメチルヘキサノールアミンのようなアミノアルコール;トリエチルアミンのようなトリアルキルアミン;N,N,N’N’-テトラメチル-1,3-ブタンジアミンのようなテトラアルキルジアミン;トリエチレンジアミン、ピペラジン系化合物、トリアジン系化合物。また、酢酸カリウム、オクチル酸カリウムアルカリなどの金属の有機酸塩も用いることができる。さらに、通常、ウレタン化に用いられる金属触媒、例えば、ジブチル錫ジラウレートも使用可能である。これらは単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
該弾性部材を構成する原料には、ポリウレタン以外に、必要に応じて、顔料、可塑剤、防水剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤などの添加剤を配合することができる。
該弾性部材において、主面と先端面とによって形成される先端側エッジの角度は、特に限定されないが、通常、85度~95度程度である。また、本開示において、弾性部材の硬度は、65°以上90°以下の範囲にあることが好ましい。なお、本開示において、弾性部材の硬度(IRHD)は、ウォーレス(H.W.WALLACE)社製のウォーレス微小硬度計を用い、国際ゴム硬さ試験M法によって測定した値である。国際ゴム硬さ試験M法は、JISK6253-1997に規定されている。
上述の白い領域の面積率の変動係数を所定の範囲に調整し、かつ、HM1からHM2を引いた値を所定の範囲に調整するための方法の一つに、クリーニングブレードの表面に、公知の方法を用いて、硬化領域を形成させることが挙げられる。
以下に、具体的手法を記載するが、これらに限定されるわけではない。
以下に、具体的手法を記載するが、これらに限定されるわけではない。
弾性部材における硬化領域は、主面、該主面と共に先端側エッジを形成する先端面を含めることが好ましい。該硬化領域はさらに、上記以外の面、即ち、主面の反対側の面や支持部材が設置されている側の面(図2の符号10の面や符号11の面)及び弾性部材の長
手方向の両端面において形成されていてもよい。この場合、弾性部材の両端面部の剛性を向上させることができ、クリーニングブレードのめくれの発生をより一層低減させることができる。
手方向の両端面において形成されていてもよい。この場合、弾性部材の両端面部の剛性を向上させることができ、クリーニングブレードのめくれの発生をより一層低減させることができる。
弾性部材に含まれるポリウレタンに硬化領域を形成する方法は、特段限定されず、紫外線を用いる方法、硬化領域形成用の材料を塗布して硬化させる方法などの公知の方法を用いるとよい。
また、硬化の程度も、上述の白い領域の面積率の変動係数を所定の範囲に調整し、かつ、HM1からHM2を引いた値を所定の範囲に調整するように適宜選択するとよい。
また、硬化の程度も、上述の白い領域の面積率の変動係数を所定の範囲に調整し、かつ、HM1からHM2を引いた値を所定の範囲に調整するように適宜選択するとよい。
以下、具体例として、硬化領域形成用の材料を塗布して硬化させる方法を説明するが、これらに限定される訳ではない。
硬化領域形成用の材料を、必要に応じて希釈溶剤で希釈して使用し、ディッピング、スプレー、ディスペンサ、刷毛塗り、ローラ塗布など、公知の手段で、該硬化領域に塗布するとよい。
硬化領域形成用の材料としては、後述するイソシアネート化合物などを用いることができる。この場合、硬化領域形成用の材料(イソシアネート化合物など)を十分に弾性部材に含まれるポリウレタンの中に含浸させるとよい。硬化領域形成用の材料を高濃度かつ低粘度にすることで含浸は促進されるため、硬化領域形成用材料を希釈せずに加熱してもよい。
該硬化の程度は、硬化領域形成用の材料温度、含浸又は浸漬時間、含浸又は浸漬後の熱処理温度及び熱処理時間、その後の放置時間などで調節するとよい。
硬化領域形成用の材料を、必要に応じて希釈溶剤で希釈して使用し、ディッピング、スプレー、ディスペンサ、刷毛塗り、ローラ塗布など、公知の手段で、該硬化領域に塗布するとよい。
硬化領域形成用の材料としては、後述するイソシアネート化合物などを用いることができる。この場合、硬化領域形成用の材料(イソシアネート化合物など)を十分に弾性部材に含まれるポリウレタンの中に含浸させるとよい。硬化領域形成用の材料を高濃度かつ低粘度にすることで含浸は促進されるため、硬化領域形成用材料を希釈せずに加熱してもよい。
該硬化の程度は、硬化領域形成用の材料温度、含浸又は浸漬時間、含浸又は浸漬後の熱処理温度及び熱処理時間、その後の放置時間などで調節するとよい。
以下、硬化領域形成用の材料としてイソシアネート化合物を用いた例によって、硬化領域の形成方法の一例を説明する。硬化領域形成用の材料を塗布した弾性部材を「前駆体」と称す場合がある。
上述のように、硬化領域形成用の材料を硬化領域に塗布後、前駆体を加熱処理するとよい。硬化領域形成用の材料の温度は、60℃~80℃程度にするとよい。また、含浸又は浸漬時間は、一概にいえないが、10秒~60秒程度にするとよい。
該加熱処理によって、ポリウレタンの表面に存在する硬化領域形成用の材料の粘度が低下して、ポリウレタン内部への浸透及び拡散を促進させることができる。
上述のように、硬化領域形成用の材料を硬化領域に塗布後、前駆体を加熱処理するとよい。硬化領域形成用の材料の温度は、60℃~80℃程度にするとよい。また、含浸又は浸漬時間は、一概にいえないが、10秒~60秒程度にするとよい。
該加熱処理によって、ポリウレタンの表面に存在する硬化領域形成用の材料の粘度が低下して、ポリウレタン内部への浸透及び拡散を促進させることができる。
加熱方法としては、加熱炉内を、前駆体を通過させる方法や加熱風を前駆体に吹き付ける方法などが挙げられるが、特に制限されない。例えば、加熱炉としては放射型加熱炉、循環風型加熱炉などが挙げられ、加熱風を形成する機器としては、熱風器、遠赤外線ヒーターなどが挙げられる。
加熱条件を高温、及び/又は、長時間とすることで硬化領域は広くなり、より高弾性となる。加熱条件としては、処理面の表面温度を、例えば、90℃~110℃とすることが好ましい。また、加熱時間としては、例えば、10分~30分とすることが好ましい。
また、ポリウレタン成型時の残存イソシアネート量は、成型後、時間の経過とともに徐々に減少する傾向にある。そのため、硬化領域の形成は、ポリウレタン成型後、速やかに実施するとよいが、特段限定されない。例えば、3時間以内に行うとよい。なお、該残存イソシアネート量は、ポリウレタン形成時に用いられる組成物の混合比によっても調整することができる。
また、ポリウレタン成型時の残存イソシアネート量は、成型後、時間の経過とともに徐々に減少する傾向にある。そのため、硬化領域の形成は、ポリウレタン成型後、速やかに実施するとよいが、特段限定されない。例えば、3時間以内に行うとよい。なお、該残存イソシアネート量は、ポリウレタン形成時に用いられる組成物の混合比によっても調整することができる。
硬化領域形成用の材料は、ポリウレタンを硬化させることが可能なもの、又は、ポリウレタンの表面上に硬化領域を形成させることが可能なものであれば特に限定されない。
例えば、イソシアネート化合物やアクリル樹脂などが挙げられる。硬化領域形成用の材料は、溶剤などで希釈して用いてもよい。希釈に用いる溶剤としては、使用する材料を溶
解するものであれば特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。
例えば、イソシアネート化合物やアクリル樹脂などが挙げられる。硬化領域形成用の材料は、溶剤などで希釈して用いてもよい。希釈に用いる溶剤としては、使用する材料を溶
解するものであれば特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン、酢酸ブチル、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。
ポリウレタンの構成材料がポリウレタンエラストマーである場合、硬化領域を形成する材料としては、ポリウレタンとの相溶性やポリウレタンへの含浸性を考慮すると、ポリウレタンエラストマーの構成材料であるイソシアネート化合物を用いるとよい。
ポリウレタンに接触させるイソシアネート化合物としては、分子中に1個以上のイソシアネート基を有するものを使用することができる。
分子中に1個のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物としては、オクタデシルイソシアネート(ODI)などの脂肪族モノイソシアネート、フェニルイソシアネート(PHI)などの芳香族モノイソシアネートなどを使用することができる。
分子中に2個のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物としては、通常、ポリウレタン樹脂の製造に用いられるものが使用でき、具体的には、以下のものを挙げることができる。
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)、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、m-フェニレンジイソシアネート(MPDI)、テトラメチレンジイソシアネート(TMDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)など。
分子中に3個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物として、例えば、4,4’,4’’-トリフェニルメタントリイソシアネート、2,4,4’-ビフェニルトリイソシアネート、2,4,4’-ジフェニルメタントリイソシアネートなどが使用できる。
また、分子中に2個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物は、その変性誘導体や多量体なども使用可能である。中でも、硬化領域の硬度を効率的に上げるためには、結晶性の高い、つまり構造が対称性をもっているMDIが好ましく、さらに、変性体を含んだMDIは常温で液体であるため、作業性の面からも好ましい。
該硬化領域には、通常、ポリウレタンにイソシアネートが含浸して硬化した部分と、ポリウレタンの表面上におけるイソシアネートなどが硬化した部分とが共存している。
ポリウレタンに接触させるイソシアネート化合物としては、分子中に1個以上のイソシアネート基を有するものを使用することができる。
分子中に1個のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物としては、オクタデシルイソシアネート(ODI)などの脂肪族モノイソシアネート、フェニルイソシアネート(PHI)などの芳香族モノイソシアネートなどを使用することができる。
分子中に2個のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物としては、通常、ポリウレタン樹脂の製造に用いられるものが使用でき、具体的には、以下のものを挙げることができる。
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)、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、m-フェニレンジイソシアネート(MPDI)、テトラメチレンジイソシアネート(TMDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)など。
分子中に3個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物として、例えば、4,4’,4’’-トリフェニルメタントリイソシアネート、2,4,4’-ビフェニルトリイソシアネート、2,4,4’-ジフェニルメタントリイソシアネートなどが使用できる。
また、分子中に2個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物は、その変性誘導体や多量体なども使用可能である。中でも、硬化領域の硬度を効率的に上げるためには、結晶性の高い、つまり構造が対称性をもっているMDIが好ましく、さらに、変性体を含んだMDIは常温で液体であるため、作業性の面からも好ましい。
該硬化領域には、通常、ポリウレタンにイソシアネートが含浸して硬化した部分と、ポリウレタンの表面上におけるイソシアネートなどが硬化した部分とが共存している。
クリーニングブレードの製造方法は、公知の方法の中から適したものを選択すればよく、特に限定されない。また、弾性部材の製造方法は、金型成形法や遠心成形法などの公知の方法の中から適したものを選択すればよい。
例えば、弾性部材を形成するためのキャビティを備えたクリーニングブレード成型用金型内に、弾性部材との接触部分に接着剤を塗布した支持部材を配置する。
一方、ポリイソシアネートとポリオールを部分的に重合したプレポリマー並びにポリオール、鎖延長剤、触媒、その他添加剤を含む硬化剤を注型機内に投入する。そして、ミキシングチャンバーなどを用いて、一定比率にて混合、攪拌し、ポリウレタンエラストマーなどの原料組成物を得る。この原料組成物を上記金型内に注入して支持部材の接着剤塗布面上に硬化成型物(弾性部材)を形成し、反応硬化後に脱型する。必要に応じて、弾性部材を所定の寸法や、弾性部材の当接部のエッジ寸法精度を確保するために適宜切断して、支持部材と弾性部材が一体的に成形されたクリーニングブレード前駆体を製造することができる。
例えば、弾性部材を形成するためのキャビティを備えたクリーニングブレード成型用金型内に、弾性部材との接触部分に接着剤を塗布した支持部材を配置する。
一方、ポリイソシアネートとポリオールを部分的に重合したプレポリマー並びにポリオール、鎖延長剤、触媒、その他添加剤を含む硬化剤を注型機内に投入する。そして、ミキシングチャンバーなどを用いて、一定比率にて混合、攪拌し、ポリウレタンエラストマーなどの原料組成物を得る。この原料組成物を上記金型内に注入して支持部材の接着剤塗布面上に硬化成型物(弾性部材)を形成し、反応硬化後に脱型する。必要に応じて、弾性部材を所定の寸法や、弾性部材の当接部のエッジ寸法精度を確保するために適宜切断して、支持部材と弾性部材が一体的に成形されたクリーニングブレード前駆体を製造することができる。
また、別の方法として、金型のキャビティ内に接着剤を塗布した支持部材を2本向かい合わせて配置し、この金型内に、長手方向端面の開口部から原料組成物を注入し、100℃~150℃で硬化反応させ、支持部材2本がポリウレタンエラストマーによって一体化した成型品を得る。そして、この成形品の上記ウレタン部分の身近手方向中央部を切断して2個に分離し、更に、ホルダーの長手方向両端部に沿ってウレタン部分を切断除去することにより、2個のクリーニングブレードを製造する方法を挙げることができる。
この金型のキャビティに原料組成物を注入するときに、2本の支持部材のうち、一方の支持部材を原料組成物が先行して流れるように成形型を5°~20°傾けることが好ましい。傾斜角度を上記範囲内とすることによって、2本のブレードの中央に巻き込まれたエアーが残り難い。また、注入の際の原料組成物の流れが遅くなることによる、キャビティ末端に原料組成物の到達する前に原料組成物が硬化することを防止し得る。また、金型に原料組成物の注入が完了する前に、傾けていた成形型の傾斜角を0°にすることで、充填時間が早くなり、前記充填不足の発生をさらに抑制することができる。
この金型のキャビティに原料組成物を注入するときに、2本の支持部材のうち、一方の支持部材を原料組成物が先行して流れるように成形型を5°~20°傾けることが好ましい。傾斜角度を上記範囲内とすることによって、2本のブレードの中央に巻き込まれたエアーが残り難い。また、注入の際の原料組成物の流れが遅くなることによる、キャビティ末端に原料組成物の到達する前に原料組成物が硬化することを防止し得る。また、金型に原料組成物の注入が完了する前に、傾けていた成形型の傾斜角を0°にすることで、充填時間が早くなり、前記充填不足の発生をさらに抑制することができる。
また、弾性部材を遠心成形機により製造する場合は、ポリイソシアネートとポリオールを部分的に重合したプレポリマー並びにポリオール、鎖延長剤、触媒、その他添加剤を含む硬化剤を混合、攪拌してポリウレタンエラストマーなどの原料組成物を得る。そして、回転するドラム内に投入し、ポリウレタンエラストマーシートを得る。このポリウレタンエラストマーシートを、所定の寸法や、弾性部材の当接部のエッジ寸法精度を確保するために切断する。このようにして得られたポリウレタンエラストマーシート(弾性部材)を、接着剤を塗布した支持部材に貼り付けて、クリーニングブレード前駆体を製造することができる。
硬化領域の形成は既に説明した方法によって行うことができる。即ち、先ず、クリーニングブレード前駆体の弾性部材の主面及び先端面などに硬化領域形成用の材料を塗布する。次いで、塗布した部分を、例えば、温度90℃以上で10分間以上、加熱処理する。これにより、塗布した部分の表面及び内部に硬化領域を形成することができる。
先端側エッジをクリーニングブレードに形成するために弾性部材を切断することが必要な場合、硬化領域の形成はその切断前でも切断後であっても構わない。なお、遠心成形の場合は支持部材に接合される前に硬化領域を形成することもできる。以上のようにして、クリーニングブレードを得ることができる。
<プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置>
本開示に係るクリーニングブレードは、電子写真画像形成装置用のプロセスカートリッジに組み込んで使用することができる。本開示に係るプロセスカートリッジは、本開示に係る電子写真用クリーニングブレードを有するプロセスカートリッジである。
また、電子写真画像形成装置に組み込んで使用することができる。本開示に係る電子写真画像形成装置は、本開示に係る電子写真用クリーニングブレードを有する電子写真画像形成装置である。
本開示に係るクリーニングブレードは、電子写真画像形成装置用のプロセスカートリッジに組み込んで使用することができる。本開示に係るプロセスカートリッジは、本開示に係る電子写真用クリーニングブレードを有するプロセスカートリッジである。
また、電子写真画像形成装置に組み込んで使用することができる。本開示に係る電子写真画像形成装置は、本開示に係る電子写真用クリーニングブレードを有する電子写真画像形成装置である。
以下に製造例、実施例及び比較例によって本開示を説明するが、本開示はこれら実施例により何ら限定されるものではない。実施例及び比較例において表示した以外の原材料は、試薬又は工業薬品を用いた。なお、実施例及び比較例中の「部」は特に断りが無い場合、すべて質量基準である。
<面積率M1~M100、面積率の平均値AM、面積率の標準偏差Σ、及び変動係数(100×Σ/AM)の測定・算出方法>
走査型プローブ顕微鏡(以下、SPM)を用いて測定し、以下の方法により算出した。
走査型プローブ顕微鏡(SPM)は、MFP-3D-Origin(オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社)を使用した。
測定サンプルの調製方法は以下の通りである。
クリーニングブレードの先端面に、先端側エッジと平行に、先端側エッジとの距離が10μmである第1の線分を引いたと仮定したときに、該第1の線分の長さをLとし、該第一の線分上の一端側から1/2Lの点をP1としたとき、該先端面の、該P1を重心とし
、一辺が第1の線分と平行である2mm角の正方形の測定サンプルを切り出した。次いで、該測定サンプルから、クライオミクロトーム(UC-6(製品名)、ライカマイクロシステムズ社製)を用いて、P1を重心とし、一辺が第1の線分と平行な100μm角、厚みが1μmのポリウレタン薄片を-50℃で切り出した。こうして測定サンプルを調製した。得られた測定サンプルを、平滑なシリコンウエハ上に載せ、室温25℃湿度50%の環境下に24時間放置した。
走査型プローブ顕微鏡(以下、SPM)を用いて測定し、以下の方法により算出した。
走査型プローブ顕微鏡(SPM)は、MFP-3D-Origin(オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社)を使用した。
測定サンプルの調製方法は以下の通りである。
クリーニングブレードの先端面に、先端側エッジと平行に、先端側エッジとの距離が10μmである第1の線分を引いたと仮定したときに、該第1の線分の長さをLとし、該第一の線分上の一端側から1/2Lの点をP1としたとき、該先端面の、該P1を重心とし
、一辺が第1の線分と平行である2mm角の正方形の測定サンプルを切り出した。次いで、該測定サンプルから、クライオミクロトーム(UC-6(製品名)、ライカマイクロシステムズ社製)を用いて、P1を重心とし、一辺が第1の線分と平行な100μm角、厚みが1μmのポリウレタン薄片を-50℃で切り出した。こうして測定サンプルを調製した。得られた測定サンプルを、平滑なシリコンウエハ上に載せ、室温25℃湿度50%の環境下に24時間放置した。
次に、測定サンプルを載せたシリコンウエハをSPMステージにセットし、SPM観察した。なお、シリコン製のカンチレバー(商品名:OMCL-AC160、オリンパス社製、先端曲率半径:8nm)のバネ定数と比例定数は、あらかじめ本SPM装置搭載のサーマルノイズ法において以下であることを確認した(バネ定数:30.22nN/nm、比例定数:82.59nm/V)。
また、あらかじめカンチレバーのチューニングを実施し、カンチレバーの共振周波数を求めた(285KHz(1次)及び1.60MHz(高次))。
また、あらかじめカンチレバーのチューニングを実施し、カンチレバーの共振周波数を求めた(285KHz(1次)及び1.60MHz(高次))。
SPMの測定モードはAM-FM粘弾性マッピングモード、カンチレバーの自由振幅は3V(1次)及び25mV(高次)、セットポイント振幅は2V(1次)とし、該P1を重心とする、一辺の長さが20μmであり、かつ、一辺が該第1の線分と平行な正方形(20μm×20μm)の領域において、スキャン速度1Hz、スキャン点数を縦256及び横256の条件でスキャンし、当該領域の粘弾性像として、256階調のグレースケールの位相像を取得した。
得られた位相像について、画像処理解析システム(商品名:Luzex-AP、ニレコ社製)を用いて2値化処理した。具体的には、該位相像から得られる輝度の頻度分布において最低階調側から93番目を閾値として該閾値以上が黒く、該閾値未満が白く表されてなる二値化像を作成した。さらに、該二値化像を2μm四方の100区画(M1~M100)に分け、各区画(M1~M100)における、区画面積に対する白い領域の面積率(M1~M100)、該白い領域の面積率の平均値AM、及び該白い領域の面積率の標準偏差Σを求め、さらに、該白い領域の面積率の変動係数(100×Σ/AM:単位「%」)を算出した。
得られた位相像について、画像処理解析システム(商品名:Luzex-AP、ニレコ社製)を用いて2値化処理した。具体的には、該位相像から得られる輝度の頻度分布において最低階調側から93番目を閾値として該閾値以上が黒く、該閾値未満が白く表されてなる二値化像を作成した。さらに、該二値化像を2μm四方の100区画(M1~M100)に分け、各区画(M1~M100)における、区画面積に対する白い領域の面積率(M1~M100)、該白い領域の面積率の平均値AM、及び該白い領域の面積率の標準偏差Σを求め、さらに、該白い領域の面積率の変動係数(100×Σ/AM:単位「%」)を算出した。
<マルテンス硬度の測定方法>
マルテンス硬度は、以下の方法により測定した。
クリーニングブレードの先端面に、先端側エッジと平行に、該先端側エッジとの距離が10μmである第1の線分を引いたと仮定したときに、該第1の線分の長さをLとし、該第1の線分上の一端側から1/2Lの点をP1としたとき、該P1の位置で測定される弾性部材のマルテンス硬度をHM1とする。
一方、弾性部材の、該P1を含む先端面及び先端側エッジに直交する断面に、主面と先端面とがなす角の二等分線を引いたと仮定したときに、該二等分線上の該先端側エッジからの距離が500μmの位置において測定される該弾性部材のマルテンス硬度をHM2とする。
微小硬度計:島津製作所社製、形式:DUH-211S
測定環境:温度23±5℃
測定圧子:三角すい圧子115°(稜線角115°)
測定モード:深さ設定試験
深さ設定:2μm
負荷速度:0.03mN/秒
保持時間:5秒
計算式:マルテンス硬度=1000F/26.43h2〔N/mm2〕
F:試験力(mN)、h:押し込み深さ(μm)
マルテンス硬度は、以下の方法により測定した。
クリーニングブレードの先端面に、先端側エッジと平行に、該先端側エッジとの距離が10μmである第1の線分を引いたと仮定したときに、該第1の線分の長さをLとし、該第1の線分上の一端側から1/2Lの点をP1としたとき、該P1の位置で測定される弾性部材のマルテンス硬度をHM1とする。
一方、弾性部材の、該P1を含む先端面及び先端側エッジに直交する断面に、主面と先端面とがなす角の二等分線を引いたと仮定したときに、該二等分線上の該先端側エッジからの距離が500μmの位置において測定される該弾性部材のマルテンス硬度をHM2とする。
微小硬度計:島津製作所社製、形式:DUH-211S
測定環境:温度23±5℃
測定圧子:三角すい圧子115°(稜線角115°)
測定モード:深さ設定試験
深さ設定:2μm
負荷速度:0.03mN/秒
保持時間:5秒
計算式:マルテンス硬度=1000F/26.43h2〔N/mm2〕
F:試験力(mN)、h:押し込み深さ(μm)
この実施例においては、図1に示す一体成型タイプのクリーニングブレードを製造して評価した。
〔実施例1〕
<支持部材>
厚さ1.6mmの亜鉛めっき鋼板を用意し、これを加工して、図2の符号3で示す、断面がL字形状の支持部材を得た。なお、この支持部材の弾性部材が接触する箇所に、ウレタン-金属の一層型接着剤(商品名;ケムロック219、ロード・コーポレーション社製)を塗布した。
<支持部材>
厚さ1.6mmの亜鉛めっき鋼板を用意し、これを加工して、図2の符号3で示す、断面がL字形状の支持部材を得た。なお、この支持部材の弾性部材が接触する箇所に、ウレタン-金属の一層型接着剤(商品名;ケムロック219、ロード・コーポレーション社製)を塗布した。
<弾性部材用原料の調製>
下記表1の材料を混合し、温度80℃で3時間反応させ、NCO含量が10.0質量%のプレポリマーを得た。
下記表1の材料を混合し、温度80℃で3時間反応させ、NCO含量が10.0質量%のプレポリマーを得た。
下記表2に示す材料を混合して硬化剤を調製した。
上記のプレポリマーと上記の硬化剤とを混合してポリウレタンエラストマーの原料組成物を調製した。
先に調製した支持部材の接着剤塗布箇所を、クリーニングブレード成型用金型のキャビティ内に突出する様に配置した。次いで、クリーニングブレード成型用金型内に、上記原料組成物を注入し、温度130℃で2分間硬化させた。その後に脱型して、ポリウレタンエラストマーと支持部材との一体成型体を得た。なお、クリーニングブレード成形用金型内には、成形に先立って、予め離型剤Aを塗布した。離型剤Aは、表3に示す材料の混合物である。
先に調製した支持部材の接着剤塗布箇所を、クリーニングブレード成型用金型のキャビティ内に突出する様に配置した。次いで、クリーニングブレード成型用金型内に、上記原料組成物を注入し、温度130℃で2分間硬化させた。その後に脱型して、ポリウレタンエラストマーと支持部材との一体成型体を得た。なお、クリーニングブレード成形用金型内には、成形に先立って、予め離型剤Aを塗布した。離型剤Aは、表3に示す材料の混合物である。
この一体成型体のポリウレタンエラストマーの先端側を切断して、主面と該主面と共に先端側エッジを構成する先端面とを有する、板形状の弾性部材を作成した。先端側エッジの角度90度、弾性部材の短手方向、厚み方向及び長手方向の長さは、それぞれ7.5mm、1.8mm、240mmとした。
<硬化領域の形成>
硬化領域形成用の材料として、カルボジイミド変性MDI(商品名;ミリオネートMTL、東ソー社製)を用いた。
温度70℃に加熱した当該硬化領域形成用の材料中に、弾性部材の、支持部材が設置されている側の面(図2中の符号11)を除く他の5つ面を20秒間浸漬し、各面上に硬化領域形成用の材料を塗工した。なお、弾性部材の成形完了から硬化領域の形成開始までの経過時間(以下、「放置時間」とも称す)を1時間とした。
次いで、溶剤である酢酸ブチルを浸したスポンジを用いて、弾性部材の表面上の硬化領域形成用の材料を払拭した。次いで、この弾性部材を、電気炉内において温度100℃で10分間熱処理し、弾性部材中に含浸した硬化領域形成用の材料を、弾性部材の内部に拡散させると共に硬化させた。こうして、弾性部材の5つの表面(主面、先端面、主面の反対側の面、長手方向の両端面)及びそれら表面下の内部に硬化領域が形成されたクリーニングブレード1を得た。
得られたクリーニングブレードは以下の方法によって評価した。各評価の結果を表4に示す。
硬化領域形成用の材料として、カルボジイミド変性MDI(商品名;ミリオネートMTL、東ソー社製)を用いた。
温度70℃に加熱した当該硬化領域形成用の材料中に、弾性部材の、支持部材が設置されている側の面(図2中の符号11)を除く他の5つ面を20秒間浸漬し、各面上に硬化領域形成用の材料を塗工した。なお、弾性部材の成形完了から硬化領域の形成開始までの経過時間(以下、「放置時間」とも称す)を1時間とした。
次いで、溶剤である酢酸ブチルを浸したスポンジを用いて、弾性部材の表面上の硬化領域形成用の材料を払拭した。次いで、この弾性部材を、電気炉内において温度100℃で10分間熱処理し、弾性部材中に含浸した硬化領域形成用の材料を、弾性部材の内部に拡散させると共に硬化させた。こうして、弾性部材の5つの表面(主面、先端面、主面の反対側の面、長手方向の両端面)及びそれら表面下の内部に硬化領域が形成されたクリーニングブレード1を得た。
得られたクリーニングブレードは以下の方法によって評価した。各評価の結果を表4に示す。
[評価1]白い領域の面積率の平均値AM、及び、白い領域の面積率の変動係数
前述の測定・算出方法に従って、各区画(M1~M100)における、区画面積に対する白い領域の面積率:M1~M100を求め、白い領域の面積率の平均値AMを算出し、白い領域の面積率の標準偏差Σを算出した。そこから(100×Σ/AM:単位「%」)に従い、白い領域の面積率の変動係数を算出した。
前述の測定・算出方法に従って、各区画(M1~M100)における、区画面積に対する白い領域の面積率:M1~M100を求め、白い領域の面積率の平均値AMを算出し、白い領域の面積率の標準偏差Σを算出した。そこから(100×Σ/AM:単位「%」)に従い、白い領域の面積率の変動係数を算出した。
[評価2]マルテンス硬度差
前述の測定方法に従って、マルテンス硬度差を求めた。
前述の測定方法に従って、マルテンス硬度差を求めた。
[評価3]クリーニングブレードの性能評価
<トナー1の製造>
(水系媒体1の調製工程)
撹拌機、温度計、還流管を具備した反応容器中にイオン交換水650.0部に、リン酸ナトリウム(ラサ工業社製・12水和物)14.0部を投入し、窒素パージしながら65℃で1.0時間保温した。
T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、15000rpmにて攪拌しながら、イオン交換水10.0部に9.2部の塩化カルシウム(2水和物)を溶解した塩化カルシウム水溶液を一括投入し、分散安定剤を含む水系媒体を調製した。さらに、水系媒体に10質量%塩酸を投入し、pHを5.0に調整し、水系媒体1を得た。
<トナー1の製造>
(水系媒体1の調製工程)
撹拌機、温度計、還流管を具備した反応容器中にイオン交換水650.0部に、リン酸ナトリウム(ラサ工業社製・12水和物)14.0部を投入し、窒素パージしながら65℃で1.0時間保温した。
T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、15000rpmにて攪拌しながら、イオン交換水10.0部に9.2部の塩化カルシウム(2水和物)を溶解した塩化カルシウム水溶液を一括投入し、分散安定剤を含む水系媒体を調製した。さらに、水系媒体に10質量%塩酸を投入し、pHを5.0に調整し、水系媒体1を得た。
(重合性単量体組成物の調製工程)
・スチレン :60.0部
・C.I.ピグメントブルー15:3 :6.5部
前記材料をアトライタ(三井三池化工機株式会社製)に投入し、さらに直径1.7mmのジルコニア粒子を用いて、220rpmで5.0時間分散させて、顔料分散液を調製した。前記顔料分散液に下記材料を加えた。
・スチレン :20.0部
・n-ブチルアクリレート :20.0部
・架橋剤(ジビニルベンゼン) :0.3部
・飽和ポリエステル樹脂 :5.0部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)とテレフタル酸との重縮合物(モル比10:12)、ガラス転移温度Tg=68℃、重量平均分子量Mw=10000、分子量分布Mw/Mn=5.12)
・フィッシャートロプシュワックス(融点78℃) :7.0部
これを65℃に保温し、T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、500rpmにて均一に溶解、分散し、重合性単量体組成物を調製した。
・スチレン :60.0部
・C.I.ピグメントブルー15:3 :6.5部
前記材料をアトライタ(三井三池化工機株式会社製)に投入し、さらに直径1.7mmのジルコニア粒子を用いて、220rpmで5.0時間分散させて、顔料分散液を調製した。前記顔料分散液に下記材料を加えた。
・スチレン :20.0部
・n-ブチルアクリレート :20.0部
・架橋剤(ジビニルベンゼン) :0.3部
・飽和ポリエステル樹脂 :5.0部
(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)とテレフタル酸との重縮合物(モル比10:12)、ガラス転移温度Tg=68℃、重量平均分子量Mw=10000、分子量分布Mw/Mn=5.12)
・フィッシャートロプシュワックス(融点78℃) :7.0部
これを65℃に保温し、T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、500rpmにて均一に溶解、分散し、重合性単量体組成物を調製した。
(造粒工程)
水系媒体1の温度を70℃、T.K.ホモミクサーの回転数を15000rpmに保ちながら、水系媒体1中に重合性単量体組成物を投入し、重合開始剤であるt-ブチルパーオキシピバレート10.0部を添加した。そのまま該撹拌装置にて15000rpmを維持しつつ10分間造粒した。
(重合・蒸留工程)
造粒工程の後、攪拌機をプロペラ撹拌羽根に換え150rpmで攪拌しながら70℃を保持して5.0時間重合を行い、85℃に昇温して2.0時間加熱することで重合反応を行った。
その後、反応容器の還流管を冷却管に付け替え、スラリーを100℃まで加熱することで、蒸留を6時間行い未反応の重合性単量体を留去し、トナー母粒子分散液を得た。
水系媒体1の温度を70℃、T.K.ホモミクサーの回転数を15000rpmに保ちながら、水系媒体1中に重合性単量体組成物を投入し、重合開始剤であるt-ブチルパーオキシピバレート10.0部を添加した。そのまま該撹拌装置にて15000rpmを維持しつつ10分間造粒した。
(重合・蒸留工程)
造粒工程の後、攪拌機をプロペラ撹拌羽根に換え150rpmで攪拌しながら70℃を保持して5.0時間重合を行い、85℃に昇温して2.0時間加熱することで重合反応を行った。
その後、反応容器の還流管を冷却管に付け替え、スラリーを100℃まで加熱することで、蒸留を6時間行い未反応の重合性単量体を留去し、トナー母粒子分散液を得た。
(有機ケイ素化合物の重合)
撹拌機、温度計を備えた反応容器に、イオン交換水60.0部を秤量し、10質量%の塩酸を用いてpHを4.0に調整した。これを撹拌しながら加熱し、温度を40℃にした。
その後、有機ケイ素化合物であるメチルトリエトキシシラン40.0部を添加して2時間以上撹拌して加水分解を行った。加水分解の終点は目視にて油水が分離せず1層になったことで確認を行い、冷却して有機ケイ素化合物の加水分解液を得た。
得られたトナー母粒子分散液の温度を55℃に冷却したのち、有機ケイ素化合物の加水分解液を25.0部添加して有機ケイ素化合物の重合を開始した。そのまま15分保持した後に、3.0質量%炭酸水素ナトリウム水溶液で、pHを5.5に調整した。55℃で撹拌を継続したまま、60分間保持したのち、3.0質量%炭酸水素ナトリウム水溶液を用いてpHを9.5に調整し、更に240分間保持してトナー粒子分散液を得た。
撹拌機、温度計を備えた反応容器に、イオン交換水60.0部を秤量し、10質量%の塩酸を用いてpHを4.0に調整した。これを撹拌しながら加熱し、温度を40℃にした。
その後、有機ケイ素化合物であるメチルトリエトキシシラン40.0部を添加して2時間以上撹拌して加水分解を行った。加水分解の終点は目視にて油水が分離せず1層になったことで確認を行い、冷却して有機ケイ素化合物の加水分解液を得た。
得られたトナー母粒子分散液の温度を55℃に冷却したのち、有機ケイ素化合物の加水分解液を25.0部添加して有機ケイ素化合物の重合を開始した。そのまま15分保持した後に、3.0質量%炭酸水素ナトリウム水溶液で、pHを5.5に調整した。55℃で撹拌を継続したまま、60分間保持したのち、3.0質量%炭酸水素ナトリウム水溶液を用いてpHを9.5に調整し、更に240分間保持してトナー粒子分散液を得た。
(洗浄、乾燥工程)
重合工程終了後、トナー粒子分散液を冷却し、トナー粒子分散液に塩酸を加えpH=1.5以下に調整して1時間撹拌放置してから加圧ろ過器で固液分離し、トナーケーキを得た。これをイオン交換水でリスラリーして再び分散液とした後に、前述のろ過器で固液分離してトナーケーキを得た。
得られたトナーケーキを40℃の恒温槽にて72時間かけて乾燥・分級を行い、トナー1を得た。
重合工程終了後、トナー粒子分散液を冷却し、トナー粒子分散液に塩酸を加えpH=1.5以下に調整して1時間撹拌放置してから加圧ろ過器で固液分離し、トナーケーキを得た。これをイオン交換水でリスラリーして再び分散液とした後に、前述のろ過器で固液分離してトナーケーキを得た。
得られたトナーケーキを40℃の恒温槽にて72時間かけて乾燥・分級を行い、トナー1を得た。
<クリーニング性能の評価>
クリーニングブレード1をカラーレーザービームプリンター(商品名;HP LaserJet Enterprise Color M553dn、ヒューレット・パッカード社製)のシアンカートリッジに、被クリーニング部材である感光ドラムのクリーニングブレードとして組み込んだ。
また、該シアンカートリッジの現像機のトナーを、前述のトナー1に全量入れ替えた。
次いで、低温、低湿度環境(温度15℃、相対湿度10%)下で、印刷可能枚数である1万2500枚の画像形成を行なった(以下、「通常評価」と称す。)。
さらに、使用した現像機において、トナーを全量トナー1に入れ替えた新しいシアンカートリッジに付け替え、再度印刷可能枚数である1万2500枚の画像形成を行った(以下、「2倍評価」と称す。)。
また、廃トナーは適時、カートリッジ背面に穴を開けて吸い出しながら、評価を行った。得られた画像について以下基準で評価した。
ランクA:クリーニングブレード起因の画像不良(画像上スジ)が通常評価でも2倍評価でも発生しない。
ランクB:クリーニングブレード起因の画像不良(画像上スジ)が通常評価では発生せず、2倍評価で軽微に発生する(スジ長さが5mm以下)。
ランクC:クリーニングブレード起因の画像不良(画像上スジ)が通常評価では発生しないが、2倍評価では発生する(スジ長さが5mmを超えるが10mm以下)。
ランクD:クリーニングブレード起因の画像不良(画像上スジ)が通常評価では発生しないが、2倍評価では発生(10mmを超える)。
ランクE:クリーニングブレード起因の画像不良(画像上スジ)が通常評価でも2倍評価でも発生する。
さらに、上記の評価にてカラーレーザービームプリンターを改造し、感光ドラムの回転数を170rpmから300rpmに変更した以外は、上記の評価と同様にして評価を行った。
クリーニングブレード1をカラーレーザービームプリンター(商品名;HP LaserJet Enterprise Color M553dn、ヒューレット・パッカード社製)のシアンカートリッジに、被クリーニング部材である感光ドラムのクリーニングブレードとして組み込んだ。
また、該シアンカートリッジの現像機のトナーを、前述のトナー1に全量入れ替えた。
次いで、低温、低湿度環境(温度15℃、相対湿度10%)下で、印刷可能枚数である1万2500枚の画像形成を行なった(以下、「通常評価」と称す。)。
さらに、使用した現像機において、トナーを全量トナー1に入れ替えた新しいシアンカートリッジに付け替え、再度印刷可能枚数である1万2500枚の画像形成を行った(以下、「2倍評価」と称す。)。
また、廃トナーは適時、カートリッジ背面に穴を開けて吸い出しながら、評価を行った。得られた画像について以下基準で評価した。
ランクA:クリーニングブレード起因の画像不良(画像上スジ)が通常評価でも2倍評価でも発生しない。
ランクB:クリーニングブレード起因の画像不良(画像上スジ)が通常評価では発生せず、2倍評価で軽微に発生する(スジ長さが5mm以下)。
ランクC:クリーニングブレード起因の画像不良(画像上スジ)が通常評価では発生しないが、2倍評価では発生する(スジ長さが5mmを超えるが10mm以下)。
ランクD:クリーニングブレード起因の画像不良(画像上スジ)が通常評価では発生しないが、2倍評価では発生(10mmを超える)。
ランクE:クリーニングブレード起因の画像不良(画像上スジ)が通常評価でも2倍評価でも発生する。
さらに、上記の評価にてカラーレーザービームプリンターを改造し、感光ドラムの回転数を170rpmから300rpmに変更した以外は、上記の評価と同様にして評価を行った。
[評価4]クリーニングブレードのめくれ評価
上記、クリーニング性能の評価では、めくれや異音の発生はしなかった。
評価4では、より高速化したプロセス条件下、かつ、長期使用における、クリーニングブレードのめくれ評価を下記の通り実施した。
上記、クリーニング性能の評価では、めくれや異音の発生はしなかった。
評価4では、より高速化したプロセス条件下、かつ、長期使用における、クリーニングブレードのめくれ評価を下記の通り実施した。
クリーニング性能の評価とは別の新しいシアンカートリッジに、クリーニングブレード1を、被クリーニング部材である感光ドラム用のクリーニングブレードとして組み込み込んだ。また、該シアンカートリッジの現像機のトナーを、前述のトナー1に全量入れ替えた。次いで、低温環境(温度0℃)下で、1万5000枚の画像形成を行った。
その後、現像機をはずしたカートリッジを空回転機(感光ドラムを回転させながら、カートリッジを保持する冶具が付いている装置)にセットした。同環境下にて、感光ドラムの回転数170rpmで空回転を行い、10分間クリーニングブレードの先端部の状態を観察した。この観察は、カートリッジを加工し、CCDカメラを設置して行った。以下の基準により評価した。
ランクA:めくれ及び異音(ビビり音)は発生しない。
ランクB:めくれは発生しないが、異音(ビビり音)がわずかに発生する。
ランクC:めくれは発生しないが、異音(ビビり音)が発生する。
ランクD:めくれが発生する。
さらに、上記の評価にて、感光ドラムの回転数を170rpmから300rpmにした以外は、上記の評価と同様にして評価した。
その後、現像機をはずしたカートリッジを空回転機(感光ドラムを回転させながら、カートリッジを保持する冶具が付いている装置)にセットした。同環境下にて、感光ドラムの回転数170rpmで空回転を行い、10分間クリーニングブレードの先端部の状態を観察した。この観察は、カートリッジを加工し、CCDカメラを設置して行った。以下の基準により評価した。
ランクA:めくれ及び異音(ビビり音)は発生しない。
ランクB:めくれは発生しないが、異音(ビビり音)がわずかに発生する。
ランクC:めくれは発生しないが、異音(ビビり音)が発生する。
ランクD:めくれが発生する。
さらに、上記の評価にて、感光ドラムの回転数を170rpmから300rpmにした以外は、上記の評価と同様にして評価した。
〔実施例2~12〕
硬化領域の形成における、硬化領域形成用の材料の温度、及び浸漬時間、並びに、熱処理温度、熱処理時間、及び放置時間(弾性部材成型から硬化領域形成までの時間)を表4に示す条件に変更した以外は、実施例1と同様にして、クリーニングブレード2~12を得た。
硬化領域の形成における、硬化領域形成用の材料の温度、及び浸漬時間、並びに、熱処理温度、熱処理時間、及び放置時間(弾性部材成型から硬化領域形成までの時間)を表4に示す条件に変更した以外は、実施例1と同様にして、クリーニングブレード2~12を得た。
〔実施例13〕
実施例1において、硬化領域を先端面にのみ施した以外は実施例1と同様にして本実施例に係るクリーニングブレードを作製した。具体的には、実施例1で用いた硬化領域形成用の材料を温度80℃に加熱し、ディスペンサを用いて弾性部材の先端面に塗布した。なお、弾性部材の成形完了から硬化領域の形成開始までの放置時間は1時間とした。硬化領域形成用の材料の塗布が終了後、この一体成型体を、温度25℃、相対湿度50%の環境下に10分間放置した。次いで、この一体成型体を、電気炉内にて温度100℃で10分間熱処理して、弾性部材中に含浸した硬化領域形成用の材料を、弾性部材の内部に拡散させると共に硬化させた。このようにして、本実施例に係るクリーニングブレード13を得た。
実施例1~13に係るクリーニングブレードの評価結果を表4に示す。
実施例1において、硬化領域を先端面にのみ施した以外は実施例1と同様にして本実施例に係るクリーニングブレードを作製した。具体的には、実施例1で用いた硬化領域形成用の材料を温度80℃に加熱し、ディスペンサを用いて弾性部材の先端面に塗布した。なお、弾性部材の成形完了から硬化領域の形成開始までの放置時間は1時間とした。硬化領域形成用の材料の塗布が終了後、この一体成型体を、温度25℃、相対湿度50%の環境下に10分間放置した。次いで、この一体成型体を、電気炉内にて温度100℃で10分間熱処理して、弾性部材中に含浸した硬化領域形成用の材料を、弾性部材の内部に拡散させると共に硬化させた。このようにして、本実施例に係るクリーニングブレード13を得た。
実施例1~13に係るクリーニングブレードの評価結果を表4に示す。
〔比較例1〕
硬化領域を形成しなかった以外は、実施例1と同様にして本比較例に係るクリーニングブレードH1を作製した。
硬化領域を形成しなかった以外は、実施例1と同様にして本比較例に係るクリーニングブレードH1を作製した。
〔比較例2〕
<弾性部材用原料の調製>
下記表5に示す材料を温度80℃で3時間、撹拌しながら反応させてNCOが8.50%のプレポリマーを得た。
<弾性部材用原料の調製>
下記表5に示す材料を温度80℃で3時間、撹拌しながら反応させてNCOが8.50%のプレポリマーを得た。
下記表6の材料を混合して硬化剤を調製した。
上記のプレポリマーと上記の混合物とを混合してポリウレタンエラストマーの原料組成物を得た。こうして得られた原料組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして本比較例に係るクリーニングブレードH2を得た。
〔比較例3〕
硬化領域の形成における、硬化領域形成用の材料の温度、及び浸漬時間、並びに、熱処理温度、熱処理時間、及び放置時間(弾性部材成型から硬化領域形成までの時間)を表7に示す条件に変更した以外は比較例2と同様にして、クリーニングブレードH3を得た。
比較例1~3に係るクリーニングブレードの評価結果を表7に示す。
硬化領域の形成における、硬化領域形成用の材料の温度、及び浸漬時間、並びに、熱処理温度、熱処理時間、及び放置時間(弾性部材成型から硬化領域形成までの時間)を表7に示す条件に変更した以外は比較例2と同様にして、クリーニングブレードH3を得た。
比較例1~3に係るクリーニングブレードの評価結果を表7に示す。
本開示は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本開示の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
本願は、2020年11月9日提出の日本国特許出願特願2020-186348を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。
本願は、2020年11月9日提出の日本国特許出願特願2020-186348を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。
1:クリーニングブレード、2:弾性部材、3:支持部材、4:先端部、5:主面、6:先端面、7:先端側エッジ、8:被清掃部材、10:主面の反対側の面、11:支持部材が設置されている側の面、R:被清掃部材の回転方向
Claims (6)
- ポリウレタンを含む弾性部材と、該弾性部材を支持する支持部材と、を具備し、
移動する被清掃部材の表面に該弾性部材の一部を当接させて、該被清掃部材の表面を清掃する電子写真用クリーニングブレードであって、
該クリーニングブレードの該被清掃部材の表面と当接する側を該クリーニングブレードの先端側と定義したときに、
該弾性部材は、少なくとも該先端側において、該被清掃部材に面する主面と、該主面と共に先端側エッジを形成する先端面とを有する板形状を有し、
該先端面に、該先端側エッジと平行に、該先端側エッジとの距離が10μmである第1の線分を引いたと仮定したときに、
該第1の線分の長さをLとし、
該第1の線分上の一端側から1/2Lの点をP1としたとき、
該先端面の、該P1を重心とする、一辺の長さが20μmであり、かつ、一辺が該第1の線分と平行な正方形の領域を、走査型プローブ顕微鏡を用いて、スキャン速度1Hz、スキャン点数を縦256及び横256の条件でスキャンし、該領域の粘弾性像として、256階調のグレースケールの位相像を取得し、該位相像から得られる輝度の頻度分布において最低階調側から93番目を閾値として該閾値以上が黒く、該閾値未満が白く表されてなる二値化像を作成し、さらに、該二値化像を2μm四方の100区画に分け、各区画における白い領域の面積率、該白い領域の面積率の平均値AM、及び該白い領域の面積率の標準偏差Σに基づく、該白い領域の面積率の変動係数を求めたときに、該変動係数が、20.00以下であり、
該P1の位置で測定される該弾性部材のマルテンス硬度HM1から、
該弾性部材の、該P1を含む該先端面及び該先端側エッジに直交する断面に、該主面と該先端面とがなす角の二等分線を引いたと仮定したときに、該二等分線上の該先端側エッジからの距離が500μmの位置において測定される該弾性部材のマルテンス硬度HM2を引いた値が0.10N/mm2より大きいことを特徴とする電子写真用クリーニングブレード。 - 前記白い領域の面積率の平均値AMが、45.0%以上である、請求項1に記載の電子写真用クリーニングブレード。
- 前記ポリウレタンは、3官能以上の多官能イソシアネートを含むイソシアネート化合物を含む組成物の反応物を含む、請求項1又は2に記載の電子写真用クリーニングブレード。
- 前記ポリウレタンは、ジイソシアネート及び3官能以上の多官能イソシアネートを含むイソシアネート化合物、並びに、3官能以上の多官能アルコールを含むアルコールを含む組成物の反応物を含む、請求項3に記載の電子写真用クリーニングブレード。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の電子写真用クリーニングブレードを有するプロセスカートリッジ。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載の電子写真用クリーニングブレードを有する電子写真画像形成装置。
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