JP3602898B2 - 電子写真装置用ブレード体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、当接部のエッジ精度と摩擦係数とが長期にわたって制御される電子写真装置用ブレード体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置は、表面に光導電体層を設けた感光体を有しており、作動の際、上記感光体の外周面が一様に帯電され、ついで被模写体の被模写像を介してその外周面を露光することにより、静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成し、これを紙等に転写し、定着させるものである。
【０００３】
この過程において、図３に示すような転写後の感光体や転写ベルト等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、現像ロール上にトナーを薄層化して担持させるための現像ブレード、更には感光体を帯電させるための帯電ブレード等の種々のブレード体が使用されている。
このようなブレード体は、通常、金属板よりなる支持部材、弾性体よりなるブレード部材、及び、支持部材にブレード部材を取り付けるための接着剤層より形成されている。
【０００４】
従来、上記ブレード部材としては、機械的強度、耐磨耗性等に優れしかも当接する相手材を損傷しない点から、ＪＩＳ Ａ硬度６０〜８０のポリウレタンからなる弾性体が使用されている。
上記ブレード部材は、当接する相手部材にトナーが存在する場合には、このトナーの介在により、相手部材との間の摩擦係数はある程度低下するが、トナーが介在しない初期の段階では、相手部材との間の摩擦係数が高く、ブレード部材が反転したり相手部材を傷める等の問題が生じる。また、帯電ブレードの場合には、長期休転すると、ブレード部材が感光体に密着し、次に起動する場合、スムーズに起動しないといった問題を生じる。
【０００５】
一方、稼働中の相手部材との間の摩擦係数は、トナーの介在により、起動時に比べてある程度低減されるものの充分ではなく、繰り返し使用されることによりブレード部材の当接部は磨耗し、残留トナーを除去する能力やトナーを薄層化する能力又はトナーをシールする能力の低下が早期に生じる等の問題がある。
【０００６】
トナーが介在しない初期の段階での摩擦係数は、フッ化ビニリデン等の微粉末を当接部に塗布することにより制御することができるが、ブレード体の製造工程が煩雑になり、また、塗布量の制御が困難でありばらつきが生じやすい等の問題がある。
【０００７】
また、相手部材との間の摩擦係数は、フッ素樹脂等をコーティングすることにより低下させることができるが、使用するフッ素樹脂の粒径が数ミクロンと大きいので、残留トナーを除去する性能に大きな影響を与えるエッジ部に精度を出すことができず、クリーニング性やトナーシール性、帯電特性を低下させる等の問題がある。エッジ部に精度を出すためには、コート被膜が薄い方が良く、寿命との関連から２〜１０μｍが好ましいとされている。
【０００８】
シリコーンをコーティングすることにより相手部材との間の摩擦係数を制御する方法も検討されているが、ブレード部材との密着性が不充分であり、長期に摩擦係数を制御することはできない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、ブレード部材の摩擦係数の低減は、初期の段階でのブレード体の反転防止、ブレード体の耐久性の向上、長期休転時の相手部材との密着防止等にとって重要であり、数多くの提案がなされているが、いずれも効果が不充分であり実用化には至っていない。
【００１０】
本発明は、上記現状に鑑み、当接部のエッジ精度と摩擦係数とが長期にわたって制御される電子写真装置用ブレード体を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、ブレード部材と、支持部材と、接着剤層とからなり、相手材と当接して用いられる電子写真装置用クリーニングブレード体において、前記ブレード部材が、ポリウレタンエラストマーからなるものであり、その少なくとも当接部が、鉛筆硬度Ｂ〜６Ｈの被膜硬度を有する樹脂をコーティングさせたものであるところに存する。以下に本発明を詳述する。
【００１２】
本発明で使用されるブレード部材は、ポリウレタンエラストマーからなるものであり、その少なくとも当接部は、鉛筆硬度Ｂ〜６Ｈの被膜硬度を有する樹脂をコーティングさせたものである。上記ブレード部材の当接部とは、例えば、感光ドラム、感光ベルト等の感光体、現像ロール等のロール、中間転写ベルト等のベルトの相手部材に当接する部位のことである。また、当接とは、圧接からクリアランスをもって近傍配置されることをも含む。上記ブレード部材の少なくとも当接部とは、上記ブレード部材の当接部、又は、上記ブレード部材の当接部と上記当接部の周辺部位とから形成される部位のことである。
上記ブレード部材の当接部に上記樹脂をコーティングした例を図１に示す。
【００１３】
本発明で使用される樹脂は、鉛筆硬度Ｂ〜６Ｈの被膜硬度を有するものであれば特に限定されず、例えば、アクリルウレタン、ラクトン変性アクリルウレタン、アクリルシリコーン、熱可塑性ウレタン、フェノール樹脂等を挙げることができる。
【００１４】
上記樹脂の被膜硬度は、鉛筆硬度Ｂ〜６Ｈである。被膜硬度が鉛筆硬度Ｂ未満であると、表面硬度を充分に上げることができず、摩擦係数を低減するまで改質するためには厚さが必要となってエッジ精度が損なわれるばかりか基材のポリウレタンエラストマーの特性を充分に発揮することができなくなる。また、被覆硬度が鉛筆硬度６Ｈを超えると、樹脂自体が剛直になり過ぎて基材のポリウレタンエラストマーの弾性に追従することができず、割れや亀裂を生じてエッジ精度を損なうこととなる。
【００１５】
本発明は、上記樹脂の被膜硬度のみを限定するものであり上記樹脂の組成を規定するものではない。上記樹脂の被膜硬度の限定により、摩擦係数を低減することができるので、エッジ精度を損なうフッ素粒子やコーティング密着性の低いシリコーン等を用いる必要はなく、基材のポリウレタンエラストマーとの密着性、エッジ精度を重視した樹脂選択をすることができることとなり、低摩擦化が容易となり、かつエッジ精度を良好に保つことができる。
【００１６】
本発明の第二の要旨は、ブレード部材と、支持部材と、接着剤層とからなり、相手材と当接して用いられる電子写真装置用ブレード体において、前記ブレード部材が、ポリウレタンエラストマーからなるものであり、その少なくとも当接部が、鉛筆硬度Ｂ〜６Ｈの被膜硬度を有する樹脂を含浸させたものであるところに存する。
【００１７】
上記第二の本発明においては、鉛筆硬度Ｂ〜６Ｈの被膜硬度を有する樹脂は、ブレード部材に含浸される。先に記載した本発明においては、鉛筆硬度Ｂ〜６Ｈの被膜硬度を有する樹脂はブレード部材にコーティングされるため一定の厚さを有しているが、第二の本発明においては、当該樹脂がブレード部材中に含浸されるので、ブレード部材の当接部に含浸された例を示した図２で明らかなように、厚さを有することがなく、更に良好に本発明の効果を発揮することができる。
【００１８】
本発明の電子写真装置用ブレード体の製造方法としては特に限定されず、例えば、平板を成形し所定の寸法にカットした後接着剤を介在させ支持部材に張り合わせる方法、金型に接着剤を塗布した支持部材を位置決めして据え付けた後液状のポリウレタン形成材料を流し込み硬化させると同時に支持部材と一体化させる方法等を挙げることができる。
【００１９】
上記支持部材としては、リン酸塩等で表面処理された鋼板やアルミ合金板等が好ましく用いられる。また、ブレード部材の相手部材への圧接力を支持部材にも分担させる場合には、りん青銅やバネ鋼、ステンレス鋼等からなる薄板（０．２〜０．６ｍｍ厚さ）が好ましく用いられる。クリーニング装置や現像装置のフレームを支持部材として用い、直接ブレード部材を固定してもよい。また、上記接着剤としては、通常ポリウレタンと金属の接着に用いられる液状接着剤（フェノール系、エポキシ系等）やホットメルト接着剤が用いられる。
【００２０】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００２１】
実施例１〜５、比較例１〜３
ブレード部材の作製
ポリオールとしてポリエチレンアジペート（日本ポリウレタン工業社製、ニッポラン４０６０、水酸基価＝５６．１ＫＯＨｍｇ／ｇ、以下「ＰＥＡ」という）を用いた。これを７０℃で１２時間減圧脱水させた。このＰＥＡ１００重量部に対し、ポリイソシアネートとして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社製、ミリオネートＭＴ）を３９．５重量部加え、７０℃で３時間、窒素雰囲気下で合成し、プレポリマーを得た。
このプレポリマーを１００℃で１時間減圧脱泡後、硬化剤として１，４ブタンジオールとトリメチロールプロパンの混合物（重量比で６０／４０）をプレポリマー１００重量部に対し、６．６２重量部加え、２〜３分混合後、１４０℃に保持した遠心成形機に取り付けた円筒状の金型を２５０ｒｐｍで回転しながら液状を保っている混合物を流し込み１０００ｒｐｍに回転数を上げて１時間硬化成形した。
【００２２】
樹脂のコーティング
下記の樹脂Ｉ〜ＶＩを溶剤を用いて希釈し、固形分濃度を１０〜１５％に調整してスプレー法によりブレード部材表面にコーティングした。
【００２３】
樹脂の含浸
下記の樹脂Ｉ〜ＶＩの原液中に、ブレード部材のエッジ部を１〜６０分間浸漬後、ブレード部材に付着した余分の樹脂液を拭き取り除去後、下記の硬化方法により硬化させた。
【００２４】
使用した樹脂、その硬化方法、硬化手段及び鉛筆硬度（ＪＩＳ Ｋ ５４００に準じて測定）は、それぞれ下記のようであった。
樹脂Ｉ
アクリルウレタン（ＫＲＭ７０３９、ダイセル化学工業社製、固形分１００％）。
硬化方法：ＵＶ架橋、硬化手段：ＵＶ照射、被膜硬度：鉛筆硬度６Ｈ。
樹脂ＩＩ
ラクトン変性アクリルウレタン（プラクセル２２０９／ジュラネート２４Ａ、ダイセル化学工業社製、固形分５０％）。
硬化方法：イソシアネート架橋、硬化手段：常温×５日、被膜硬度：鉛筆硬度Ｂ。
【００２５】
樹脂ＩＩＩ
アクリルシリコーン（クリヤマーＵＡ９０、三洋化成工業社製、固形分５０％）。
硬化方法：シリル基の加水分解、硬化手段：１００℃×６０分、被膜硬度：鉛筆硬度２Ｈ。
樹脂ＩＶ
熱可塑性ウレタン（ニッポラン５１０９、日本ポリウレタン社製、固形分３０％）。
硬化方法：溶剤の蒸発、硬化手段：１１０℃×６０分、被膜硬度：鉛筆硬度Ｈ。
【００２６】
樹脂Ｖ
熱可塑性ウレタン（ニッポラン５２３２、日本ポリウレタン社製、固形分４０％）。
硬化方法：溶剤の蒸発、硬化手段：１１０℃×６０分、被膜硬度：鉛筆硬度２Ｂ。
樹脂ＶＩ
フェノール樹脂（ケムロック２１８、ロード社製、固形分２０％）。
硬化方法：アミン架橋、硬化手段：１１０℃×６０分、被膜硬度：鉛筆硬度６Ｈ以上。
【００２７】
摩擦係数、実機での反転の有無、エッジの磨耗性の測定
摩擦係数は、ヘイドン表面性測定機１４Ｄ−ＡＮＬを用い、図４に示すように１００ｇ荷重でポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：感光体表面）に対する抵抗を測定した（摺擦速度２００ｍｍ／分）。
実機での反転の有無は、市販のクリーニングユニットに用いられているブレード部材をそれぞれのブレード部材に取りかえ、感光体を手で回転させ確認した。（クリーニングユニット：東芝社製、プロセスキットＰＫ−０１Ｓ）
エッジの磨耗性は、ミノルタ社製ＥＰ８７０を用いて２５℃＊６０％で５００００枚連続通紙後のエッジの磨耗幅を確認した。
また、現像装置におけるトナー薄層化ブレードとして用いた場合のトナー固着の有無は、プリンター（ヒューレット・パッカード社製、Ｌａｓｔｅｒ ｊｅｔＩＩＩｐ）の現像ユニットに用いられているブレード部材をそれぞれのブレード部材に取りかえ、５０００枚プリント後に目視確認をした。
結果を表１に示した。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【発明の効果】
本発明の電子写真装置用ブレード体は、上述の構成よりなるので、容易に摩擦磨耗性が低減され、長期にわたり安定したブレード特性、クリーニング性、トナー薄層化特性、摺擦帯電特性を有するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブレード部材の当接部に樹脂をコーティングさせた例を示す図。
【図２】本発明のブレード部材の当接部に樹脂を含浸させた例を示す図。
【図３】電子写真装置におけるブレード体を示す模式図。
【図４】実施例での摩擦係数の測定を示す図。
【符号の説明】
１ ブレード部材
２ ホルダー
３ 樹脂コーティング層
４ 樹脂含浸部
９ 定着ブレード体
１０ クリーニングブレード体
１１ 帯電ブレード体
１２ トナー薄層化ブレード体
１３ 転写ブレード体
１４ 支持部材
１５ ブレード部材
１６ ブレード体
１７ ホルダー
１８ ＰＥＴフィルム
１９ 移動台
２０ バランサー支点
２１ ロードセル
２２ おもり

Claims (2)

1. ブレード部材と、支持部材と、接着剤層とからなり、相手材と当接して用いられる電子写真装置用クリーニングブレード体において、前記ブレード部材が、ポリウレタンエラストマーからなるものであり、その少なくとも当接部が、鉛筆硬度Ｂ〜６Ｈの被膜硬度を有する樹脂（シリコーンを除く）をコーティングさせたものであることを特徴とする電子写真装置用クリーニングブレード体。
2. ブレード部材と、支持部材と、接着剤層とからなり、相手材と当接して用いられる電子写真装置用クリーニングブレード体において、前記ブレード部材が、ポリウレタンエラストマーからなるものであり、その少なくとも当接部が、鉛筆硬度Ｂ〜６Ｈの被膜硬度を有する樹脂（シリコーンを除く）が、前記ブレード部材中に含浸されていることを特徴とする電子写真装置用クリーニングブレード体。

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