JP4433458B2 - Blade member - Google Patents
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本発明は、ブレード部材に関し、特に、電子写真感光体、転写プロセスに用いる転写ドラム及び転写ベルト、又は中間搬送ベルトの帯電・除電・クリーニングに用いられるクリーニングブレード、並びに現像プロセスに用いられて電荷平坦化、除電及び帯電をするための現像ブレード、さらにはトナー規制ブレード等に用いて好適なブレード部材に関する。 The present invention relates to a blade member, and more particularly, to an electrophotographic photosensitive member, a transfer drum and transfer belt used in a transfer process, a cleaning blade used for charging / discharging / cleaning an intermediate conveyance belt, and a charge flattened used in a development process. The present invention relates to a blade member suitable for use in a developing blade for charging, discharging and charging, and further a toner regulating blade.
一般に電子写真プロセスでは、電子写真感光体に対して、少なくとも帯電、露光、現像、転写およびクリーニングの各プロセスが実行される。かかる電子写真プロセスでは、トナー像が形成され且つその後当該トナー像を転写材に転写するトナー像担持体上のトナーを除去するクリーニング部材、現像部に用いられる現像部材及び感光体を帯電させる帯電部材などにポリウレタンが使用される。 In general, in an electrophotographic process, at least charging, exposure, development, transfer, and cleaning processes are performed on an electrophotographic photosensitive member. In such an electrophotographic process, a toner image is formed and then the toner image is transferred to a transfer material. The cleaning member removes the toner on the toner image carrier, the developing member used in the developing unit, and the charging member that charges the photosensitive member. For example, polyurethane is used.
ポリウレタンは、耐摩耗性が良好で、補強剤などを添加しなくても十分な機械的強度を有し、非汚染性であるからである。 This is because polyurethane has good abrasion resistance, has sufficient mechanical strength without adding a reinforcing agent, and is non-staining.
また、感光体などに当接させる場合に、摩擦係数が高すぎるという問題に対応し、低摩擦係数化を図るために、種々の手段がとられている。例えば、潤滑成分を当接する先端部へ塗布する方法、潤滑成分を添加する方法、潤滑成分を共重合により付加する方法、潤滑性を有するコーティングを行う方法などが知られている。 Further, various means have been taken in order to reduce the friction coefficient in response to the problem that the friction coefficient is too high when contacting the photosensitive member or the like. For example, a method of applying a lubricating component to a tip portion that abuts, a method of adding a lubricating component, a method of adding a lubricating component by copolymerization, a method of performing a coating having lubricity, and the like are known.
しかしながら、潤滑成分を塗布する方法では効果が持続せず、潤滑成分を添加する方法では、支持部材との接着が困難となると共にブリードによる汚染の問題もある。 However, the method of applying the lubricating component does not maintain the effect, and the method of adding the lubricating component makes it difficult to adhere to the support member and causes a problem of contamination due to bleeding.
また、潤滑成分を共重合する方法では、材質自体の特性が低下し、耐摩耗性が低下したり、低分子成分による汚染の問題もある。 Further, in the method of copolymerizing the lubricating component, the characteristics of the material itself are deteriorated, the wear resistance is lowered, and there is a problem of contamination by low molecular components.
さらに、例えば、フッ素樹脂などの潤滑性のあるコーティング層を設ける方法では、コーティング層がブレードの変形に追従できず、割れや剥がれが発生し易いという問題がある。 Further, for example, in the method of providing a lubricious coating layer such as a fluororesin, there is a problem that the coating layer cannot follow the deformation of the blade, and cracking or peeling is likely to occur.
そこで、低摩擦係数化を図ることができ、割れや剥がれが発生しがたい表面処理層を有し、良好な特性を長期間に亘って維持することができるブレード部材を開発し、出願した(特願2002−148125号)。 Therefore, a blade member that has a surface treatment layer that can reduce the coefficient of friction and is unlikely to crack or peel off, and that can maintain good characteristics over a long period of time has been developed and filed ( (Japanese Patent Application No. 2002-148125).
しかしながら、長期間の使用による繰り返し屈曲により劣化し、場合によってはクラックが発生する場合があるという問題があった。 However, there has been a problem that deterioration may occur due to repeated bending over a long period of use, and cracks may occur in some cases.
本発明はこのような事情に鑑み、低摩擦係数化を維持しつつ、長期間に亘って使用しても割れや剥がれが発生しない表面処理層を有し、良好な特性を長期間に亘って維持することができるブレード部材を提供することを課題とする。 In view of such circumstances, the present invention has a surface treatment layer that does not cause cracking or peeling even when used over a long period of time while maintaining a low coefficient of friction, and has good characteristics over a long period of time. It is an object to provide a blade member that can be maintained.
本発明者は、ポリウレタンゴムからなるゴム状弾性体の表面に、フッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマーから選択される少なくとも一種のポリマーと、少なくともポリウレタンプレポリマーを含むイソシアネート成分とを含有する表面処理液で表面処理層を形成すると、表面処理層の弾力性が向上し、低摩擦係数化を維持しつつ、割れや剥がれが発生しないブレード部材とすることができることを見出し、本発明に至った。 The inventor is a surface treatment liquid containing at least one polymer selected from a fluorine-based polymer and a silicone-based polymer and an isocyanate component containing at least a polyurethane prepolymer on the surface of a rubber-like elastic body made of polyurethane rubber. When the surface treatment layer is formed, it has been found that the elasticity of the surface treatment layer can be improved, and a blade member which does not cause cracking or peeling while maintaining a low friction coefficient can be obtained.
かかる本発明の第1の態様は、被接触部材に先端部を接触させて使用されるゴム弾性体を具備するブレード部材であって、前記ゴム弾性体がポリオールに過剰のイソシアネートを反応させたポリウレタンゴムからなり、当該ゴム弾性体の少なくとも前記先端部の表面に、フッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマーから選択される少なくとも一種のポリマーと、少なくともポリウレタンプレポリマーを含むイソシアネート成分とを含有する表面処理液で形成された表面処理層を有し、前記過剰のイソシアネートと前記表面処理層のイソシアネート成分とが化学的に結合していることを特徴とするブレード部材にある。 Such a first aspect of the present invention is a blade member comprising a rubber elastic body that is used by contacting the tip of the contacted member, and the rubber elastic body is a polyurethane in which an excess isocyanate is reacted with a polyol. A surface treatment liquid comprising rubber and containing at least one polymer selected from a fluorine-based polymer and a silicone-based polymer and an isocyanate component containing at least a polyurethane prepolymer on the surface of at least the tip of the rubber elastic body. have a formed surface treatment layer, and an isocyanate component of the excess isocyanate and the surface treatment layer is in the blade member, characterized in that it is chemically bonded.
本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記表面処理液が、さらに、カーボンブラックを分散させたものであることを特徴とするブレード部材にある。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the blade member according to the first aspect, wherein the surface treatment liquid is obtained by further dispersing carbon black.
本発明の第3の態様は、第1又は2の態様において、前記表面処理液が、前記イソシアネート成分としてポリイソシアネートを含むものであることを特徴とするブレード部材にある。 A third aspect of the present invention is the blade member according to the first or second aspect, wherein the surface treatment liquid contains polyisocyanate as the isocyanate component.
本発明の第4の態様は、第1〜3の何れかの態様において、前記表面処理液中のポリマーは、イソシアネート成分に対して5〜75重量%であることを特徴とするブレード部材にある。 A fourth aspect of the present invention is the blade member according to any one of the first to third aspects, wherein the polymer in the surface treatment liquid is 5 to 75% by weight based on the isocyanate component. .
本発明の第5の態様は、第1〜4の何れかの態様において、前記ゴム弾性体のゴム硬度がJIS Aで50°〜90°であることを特徴とするブレード部材にある。 According to a fifth aspect of the present invention, in the blade member according to any one of the first to fourth aspects, the rubber hardness of the rubber elastic body is 50 ° to 90 ° according to JIS A.
本発明の第6の態様は、第1〜5の何れかの態様において、前記表面処理層が、前記ポリマーと前記イソシアネート成分とを溶解する溶剤を含有する表面処理液を前記ゴム弾性体の少なくとも前記先端部の表面に含浸塗布し、溶媒除去することにより形成されたものであることを特徴とするブレード部材にある。 According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the surface treatment layer contains a surface treatment liquid containing a solvent that dissolves the polymer and the isocyanate component at least in the rubber elastic body. The blade member is characterized by being formed by impregnating and applying a solvent to the surface of the tip portion.
本発明の第7の態様は、第1〜6の何れかの態様において、前記ゴム弾性体が、導電性の支持部材に対して接着保持されていることを特徴とするブレード部材にある。 A seventh aspect of the present invention is the blade member according to any one of the first to sixth aspects, wherein the rubber elastic body is bonded and held to a conductive support member.
本発明の第8の態様は、第7の態様において、前記表面処理層が前記ゴム弾性体の表面から前記支持部材表面に亘って形成されており、これにより前記ゴム弾性体の先端部と前記支持部材との間が電気的に導通されていることを特徴とするブレード部材にある。 According to an eighth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the surface treatment layer is formed from the surface of the rubber elastic body to the surface of the support member. The blade member is electrically connected to the support member.
本発明のブレード部材は、フッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマーから選択される少なくとも一種のポリマーと、少なくともポリウレタンプレポリマーを含むイソシアネート成分とを含有する表面処理液で表面処理層を形成することにより、弾力性が向上し、低摩擦係数化を維持しつつ、割れや剥がれが発生しがたい表面処理層を有し、良好な特性を長期間に亘って維持することができるという効果を奏する。また、本発明の表面処理層は、必要に応じて導電性を付与することができ、当該表面処理層によりゴム弾性体と支持部材との電気的導通を図ることができるという効果も奏する。 The blade member of the present invention is formed by forming a surface treatment layer with a surface treatment liquid containing at least one polymer selected from a fluorine-based polymer and a silicone-based polymer and an isocyanate component containing at least a polyurethane prepolymer. As a result, the surface treatment layer is less likely to be cracked or peeled while maintaining a low coefficient of friction while maintaining good properties, and good characteristics can be maintained over a long period of time. In addition, the surface treatment layer of the present invention can impart conductivity as necessary, and the surface treatment layer also has an effect that electrical conduction between the rubber elastic body and the support member can be achieved.
本発明によると、ブレード部材のゴム弾性体の少なくとも先端部表面に形成された表面処理層は、少なくとも一部がポリウレタンからなるゴム弾性層に含浸して当該ゴム弾性体と一体的に設けられたものである。すなわち、かかる表面処理層は、少なくともポリウレタンプレポリマーを含むイソシアネート成分と共に、フッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマーの少なくとも一種のポリマー、さらに必要に応じてカーボンブラックを含有する表面処理液により形成されたものであり、これに溶剤を添加した表面処理液を含浸塗布し、溶媒を除去して形成したものであるので、当該表面処理層は表面から内部に向かって漸次疎になるように一体的に形成される。従って、一般的なコーティング層と異なり、剥がれなどの問題はない。 According to the present invention, at least a part of the surface treatment layer formed on the surface of the rubber elastic body of the blade member is impregnated into the rubber elastic layer made of polyurethane and is provided integrally with the rubber elastic body. Is. That is, the surface treatment layer is formed by a surface treatment liquid containing at least one polymer of a fluorine-based polymer and a silicone-based polymer together with an isocyanate component containing at least a polyurethane prepolymer, and further, if necessary, carbon black. The surface treatment layer is formed by impregnating and applying a surface treatment liquid to which a solvent is added and removing the solvent, so that the surface treatment layer is integrally formed so as to gradually become sparse from the surface toward the inside. The Therefore, unlike a general coating layer, there is no problem such as peeling.
ここで、少なくともポリウレタンプレポリマーを含むイソシアネート成分とは、過剰のイソシアネート化合物とポリオールとを反応させたもので、イソシアネート基が残存したものである。 Here, the isocyanate component containing at least a polyurethane prepolymer is a product obtained by reacting an excess isocyanate compound with a polyol and having an isocyanate group remaining.
また、プレポリマーと共に、イソシアネート化合物を加えてイソシアネート成分としてもよい。ここで、イソシアネート化合物としては、2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、パラフェニレンジイソシアネート(PPDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)及び3,3−ジメチルジフェニル−4,4’−ジイソシアネート(TODI)などのイソシアネート化合物を挙げることができる。イソシアネート成分としては、この他、これらのイソシアネート化合物の2乃至3量体を挙げることができる。 Moreover, it is good also as an isocyanate component by adding an isocyanate compound with a prepolymer. Here, as the isocyanate compound, 2,6-tolylene diisocyanate (TDI), 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), paraphenylene diisocyanate (PPDI), 1,5-naphthalene diisocyanate (NDI) and 3,3 -Isocyanate compounds such as dimethyldiphenyl-4,4'-diisocyanate (TODI). As the isocyanate component, dimer to trimer of these isocyanate compounds can be exemplified.
表面処理液に含有される当該少なくともポリウレタンプレポリマーを含むイソシアネート成分のイソシアネート基が、ゴム弾性体を形成するポリウレタンゴムのウレタン結合と反応してアロハナート、ウレチジオン、ヌレートなどを生成して強固に結合すると推測される。また、特に遠心成形法によりゴム弾性体を成形すると、製造直後にはその遠心力により鏡面側に低比重原料由来のOH成分が偏在していると思われ、この面に表面処理液のイソシアネート成分が含浸されると、イソシアネート成分がゴム弾性体に強固に結合されると予想される。また、イソシアネート成分がプレポリマーを含むので、表面処理層に弾性が付与され、クラックが生じ難くなる。 The isocyanate group of the isocyanate component containing at least the polyurethane prepolymer contained in the surface treatment liquid reacts with the urethane bond of the polyurethane rubber forming the rubber elastic body to produce allohanate, uretidione, nurate, etc. I guess that. In particular, when a rubber elastic body is molded by the centrifugal molding method, the OH component derived from the low specific gravity raw material seems to be unevenly distributed on the mirror surface side by the centrifugal force immediately after the production, and the isocyanate component of the surface treatment liquid on this surface Is impregnated, the isocyanate component is expected to be firmly bonded to the rubber elastic body. Moreover, since an isocyanate component contains a prepolymer, elasticity is provided to a surface treatment layer and it becomes difficult to produce a crack.
また、表面処理液の中の少なくともポリウレタンプレポリマーを含むイソシアネート成分は、ゴム弾性層のイソシアネートとも反応して強固に一体化されるので、さらに剥がれなどの問題が回避される。ブレード部材のゴム弾性体はポリオール由来の水酸基が残存すると好ましくなく、一般的にはイソシアネート過剰で合成されるので、このゴム弾性体の過剰イソシアネートと表面処理液のイソシアネート成分とを反応させるようにするのが好ましい。従って、この点を考慮すると、ブレード部材製造後、熟成して残存イソシアネートを消滅させる前に表面処理層を形成するのが好ましい。勿論、熟成後に表面処理層を形成してもよい。 Moreover, since the isocyanate component containing at least the polyurethane prepolymer in the surface treatment liquid reacts with the isocyanate of the rubber elastic layer and is firmly integrated, problems such as peeling are further avoided. The rubber elastic body of the blade member is not preferred if the polyol-derived hydroxyl group remains, and is generally synthesized with an excess of isocyanate, so that the excess isocyanate of the rubber elastic body reacts with the isocyanate component of the surface treatment liquid. Is preferred. Therefore, in consideration of this point, it is preferable to form the surface treatment layer after the blade member is manufactured and before aging to eliminate the residual isocyanate. Of course, the surface treatment layer may be formed after aging.
また、本発明の表面処理層は、少なくともポリウレタンプレポリマーを含むイソシアネート成分にフッ素系ポリマーやシリコーン系ポリマーを添加した表面処理液から形成されているので、フッ素系ポリマーやシリコーン系ポリマーのみから形成されたコーティング層や、単なるイソシアネート化合物と、フッ素系ポリマーやシリコーン系ポリマーとから形成された表面処理層と比較して弾性変形し易く、ゴム弾性体の割れなどが発生し難い。 Further, since the surface treatment layer of the present invention is formed from a surface treatment liquid in which a fluorine polymer or a silicone polymer is added to an isocyanate component containing at least a polyurethane prepolymer, the surface treatment layer is formed only from a fluorine polymer or a silicone polymer. Compared with a surface treatment layer formed of a coating layer, a simple isocyanate compound, a fluorine-based polymer or a silicone-based polymer, it is easily elastically deformed, and cracking of a rubber elastic body is difficult to occur.
なお、このような本発明の表面処理層は、イソシアネート成分の反応によりゴム弾性層の表層と一体的であるので、有機感光体に接触しても汚染することはなく、低摩擦係数化を図ることができる。 Since the surface treatment layer of the present invention is integrated with the surface layer of the rubber elastic layer by the reaction of the isocyanate component, it does not become contaminated even when it comes into contact with the organic photoreceptor, and a low friction coefficient is achieved. be able to.
本発明で用いる表面処理液は、少なくともポリウレタンプレポリマーを含むイソシアネート成分に、フッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマーの少なくとも一種のポリマーを添加し、これらを溶剤に溶解したものである。 The surface treatment liquid used in the present invention is obtained by adding at least one kind of a fluorine-based polymer and a silicone-based polymer to an isocyanate component containing at least a polyurethane prepolymer and dissolving them in a solvent.
ここで、フッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマーは、所定の溶剤に可溶で少なくともポリウレタンプレポリマーを含むイソシアネート成分と反応して化学的に結合可能なものであり、特に、アクリルフッ素系ポリマー又はアクリルシリコーン系ポリマーを用いるのが好ましい。 Here, the fluorine-based polymer and the silicone-based polymer are those that are soluble in a predetermined solvent and can be chemically bonded by reacting with an isocyanate component containing at least a polyurethane prepolymer, and in particular, an acrylic fluorine-based polymer or an acrylic silicone. It is preferable to use a polymer.
ここで、アクリルフッ素系ポリマーは、例えば、水酸基、アルキル基、又はカルボキシル基を有する溶剤可溶性のフッ素系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。また、アクリルシリコーン系ポリマーは、溶剤可溶性のシリコーン系ポリマーであり、例えば、アクリル酸エステルとアクリル酸シロキサンエステルのブロックコポリマーやその誘導体等を挙げることができる。なお、本発明では、これらのポリマーを一種又は二種以上混合して用いる。 Here, the acrylic fluorine-based polymer is, for example, a solvent-soluble fluorine-based polymer having a hydroxyl group, an alkyl group, or a carboxyl group, and examples thereof include block copolymers of acrylic acid esters and fluorinated alkyl acrylates and derivatives thereof. be able to. The acrylic silicone polymer is a solvent-soluble silicone polymer, and examples thereof include block copolymers of acrylic acid esters and acrylic acid siloxane esters, and derivatives thereof. In the present invention, these polymers are used alone or in combination.
また、本発明で用いることができる溶剤は、酢酸エチル、メチルエチルケトン(MEK)、トルエン、アセトン、シクロヘキサノンなどの他、反応性希釈剤、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレートなど用いるポリマー成分を溶解することができ且つイソシアネート成分と相溶するものであればよい。 Solvents that can be used in the present invention include ethyl acetate, methyl ethyl ketone (MEK), toluene, acetone, cyclohexanone, and other reactive diluents such as 2-hydroxyethyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, 2-hydroxy. Any polymer component may be used as long as it can dissolve the polymer component used, such as ethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, glycidyl methacrylate, neopentyl glycol diacrylate, hexanediol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, and the like.
本発明の表面処理層は、上述したようなフッ素系ポリマー及びシリコーン系ポリマーの代わりにカーボンブラックを用いても低摩擦係数化を維持しつつ、弾性変形可能なものである。 The surface treatment layer of the present invention can be elastically deformed while maintaining a low coefficient of friction even when carbon black is used instead of the fluorine-based polymer and the silicone-based polymer as described above.
また、本発明では、上述したポリマーに加えてカーボンブラックを含有させることにより更に低摩擦係数化を図ることができる。かかるカーボンブラックは表面処理液に分散させた状態で表面処理層を形成することにより、表面処理層内に固定することができる。 In the present invention, the friction coefficient can be further reduced by adding carbon black in addition to the above-described polymer. Such carbon black can be fixed in the surface treatment layer by forming the surface treatment layer in a state dispersed in the surface treatment liquid.
ここで、カーボンブラックとしては、低摩擦係数化の目的のためであれば、導電性を有さないカーボンブラックを用いればよいが、逆に、導電性カーボンブラックを添加することにより、表面処理層に導電性を付与することができる。なお、導電性カーボンブラックとしては、例えば、ケッチェンブラック(ライオン社製)、トーカブラック#5500(東海カーボン社製)などが挙げられる。 Here, as the carbon black, for the purpose of reducing the friction coefficient, carbon black having no conductivity may be used. Conversely, by adding conductive carbon black, the surface treatment layer Conductivity can be imparted to the. Examples of the conductive carbon black include ketjen black (manufactured by Lion Corporation) and talker black # 5500 (manufactured by Tokai Carbon Corporation).
表面処理液中のカーボンブラックの含有量は、イソシアネート成分に対して、70重量%以下であるのが好ましい。これより多すぎると脱落等の問題が生じ好ましくないからである。なお、導電性を付与するためには、10重量%以上添加するのが好ましい。 The content of carbon black in the surface treatment liquid is preferably 70% by weight or less with respect to the isocyanate component. If the amount is too much, problems such as dropping off are caused, which is not preferable. In order to impart conductivity, it is preferable to add 10% by weight or more.
また、表面処理液中のポリマーの含有量は、イソシアネート成分に対して好ましくは5〜75重量%、さらに好ましくは20〜50重量%である。これより少ないとカーボンブラックを表面処理層中に保持する効果が小さくなり、多すぎると相対的にイソシアネート成分が少なくなって有効な表面処理層が形成できなくなり、共に好ましくない。 The polymer content in the surface treatment liquid is preferably 5 to 75% by weight, more preferably 20 to 50% by weight, based on the isocyanate component. If it is less than this, the effect of retaining the carbon black in the surface treatment layer will be small, and if it is too much, the isocyanate component will be relatively small and an effective surface treatment layer cannot be formed, which is not preferable.
一方、本発明のゴム弾性体を構成するポリウレタンは特に限定されず、従来からブレード用として用いられているものであればよい。一般的には、ポリエステル系の注型タイプのポリウレタンが用いられ、ε−カプロラクトン系ポリオール、ジオール成分と二塩基酸との脱水縮合により得られるポリエステルポリオールなどをイソシアネートで重付加し、架橋したものであればよく、その製造方法は限定されず、例えば、ワンショット法で製造されたものでも、プレポリマー法で製造されたものでもよい。なお、ゴム弾性体のゴム硬度は、JIS Aで50°〜90°であることが好ましい。 On the other hand, the polyurethane constituting the rubber elastic body of the present invention is not particularly limited as long as it is conventionally used for blades. Generally, polyester type cast polyurethane is used, and ε-caprolactone-based polyol, polyester polyol obtained by dehydration condensation of diol component and dibasic acid, etc. are polyadded with isocyanate and crosslinked. The manufacturing method is not limited, and for example, the one-shot method or the prepolymer method may be used. The rubber hardness of the rubber elastic body is preferably 50 ° to 90 ° according to JIS A.
ここで、ブレード用としては、イソシアネートを過剰として反応するのが好ましく、上述したように、この過剰のイソシアネートと、表面処理層のイソシアネート成分とを反応させるようにするのが好ましい。この点から、架橋した後、熟成する前に表面処理層を形成するのが好ましい。 Here, for blades, it is preferable to react with an excess of isocyanate, and as described above, it is preferable to react this excess isocyanate with the isocyanate component of the surface treatment layer. From this point, it is preferable to form a surface treatment layer after crosslinking and before aging.
ブレード形状のゴム弾性体の製造方法も特に限定されないが、好適には遠心成形により製造したシートを所定の寸法に切断する方法が採用される。 A method for producing the blade-shaped rubber elastic body is not particularly limited, but a method of cutting a sheet produced by centrifugal molding into a predetermined size is preferably employed.
表面処理液による表面処理層の形成方法も特に限定されず、少なくともゴム弾性体の被接触部材との接触端となる先端部に表面処理層を形成すればよく、表面処理層を形成する先端部の範囲は特に限定されず、先端面だけでもよいことはいうまでもない。 The method for forming the surface treatment layer with the surface treatment liquid is not particularly limited, and it is sufficient that the surface treatment layer is formed at least at the tip portion that is a contact end with the contacted member of the rubber elastic body. It is needless to say that the range is not particularly limited, and only the tip surface may be used.
表面処理液の含浸塗布方法は、塗布、噴霧、ディッピングなどの各方法により行うことができ、例えば、先端部のみに含浸塗布させてもよいし、全体に含浸塗布させてもよい。従って、ブレード形状にした状態で、先端部のみ、又は全体に含浸塗布させてもよいし、ブレード形状にしたものを支持部材に接着してアセンブリした後、先端部のみ、又は全体に含浸塗布させてもよい。また、ブレード形状に切断する前のシートの一面又は両面に表面処理層を形成した後、切断するようにしてもよく、例えば、遠心成形時に表面に表面処理層を形成することもできる。なお、表面処理層とするには、含浸塗布後、溶媒除去、すなわち、自然乾燥、強制乾燥、加熱処理などを行う。 The surface treatment liquid can be impregnated and applied by various methods such as application, spraying, and dipping. For example, the surface treatment liquid may be impregnated only on the tip portion or impregnated on the whole. Therefore, it is possible to impregnate and apply only the tip part or the whole in the state of the blade, or after adhering the blade shape to the support member and assembling it, impregnate and apply only the tip part or the whole. May be. Alternatively, the surface treatment layer may be formed on one surface or both surfaces of the sheet before cutting into a blade shape, and then cut. For example, the surface treatment layer may be formed on the surface during centrifugal molding. In order to form the surface treatment layer, after the impregnation application, solvent removal, that is, natural drying, forced drying, heat treatment, and the like are performed.
図1には、支持部材に接着してアセンブリした後の、ブレード部材の例を示す。図1(a)は、支持部材11に接着したゴム弾性体12の先端部のみに表面処理層13Aを設けた例、図1(b)は支持部材11に接着したゴム弾性体12の一面のみに表面処理層13Bを設けた例、図1(c)は支持部材11にゴム弾性体12を接着したのち、ゴム弾性体12の表面全体に表面処理層13Cを設けた例である。
FIG. 1 shows an example of a blade member after assembly by bonding to a support member. FIG. 1A shows an example in which the
なお、図1(c)の場合、表面処理層13Cに導電性カーボンブラックを添加すると、ゴム弾性体12の先端部と支持部材11とを表面処理層13Cを介して電気的に導通させることもできる。
In the case of FIG. 1C, when conductive carbon black is added to the
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on examples.
(実施例1)
カプロラクトン系ポリオール(分子量2000)100重量部と、MDI38重量部とを115℃×20分間反応させた後、1,4−ブタンジオール6.1重量部およびトリメチロールプロパン2.6重量部を混合し、140℃に保った金型で40分間加熱硬化させた。成形後、幅12.3mm、厚さ2.0mm、長さ324mmに切断加工したゴム弾性体とし、このゴム弾性体を支持部材に接着し、ブレードとした。
Example 1
After 100 parts by weight of caprolactone polyol (molecular weight 2000) and 38 parts by weight of MDI were reacted at 115 ° C. for 20 minutes, 6.1 parts by weight of 1,4-butanediol and 2.6 parts by weight of trimethylolpropane were mixed. And cured by heating in a mold kept at 140 ° C. for 40 minutes. After molding, a rubber elastic body cut into a width of 12.3 mm, a thickness of 2.0 mm, and a length of 324 mm was formed, and the rubber elastic body was bonded to a support member to obtain a blade.
(表面処理液の調製)
酢酸エチル79重量部、ポリウレタンプレポリマー(C−803(イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーの50%有機溶剤溶液:イソシアネート基含有量2.05%) 三洋化成工業社製)10重量部、カーボン分散液(MHI−BK(カーボン含有量20〜30重量%) 御国色素社製)10重量部、アクリルフッ素ポリマー(モディパーF600(メタクリル酸エステルとアクリル酸フッ化アルキルのブロックコポリマー)日本油脂社製)1重量部をボールミルで3時間分散混合した。
(Preparation of surface treatment solution)
79 parts by weight of ethyl acetate, 10 parts by weight of polyurethane prepolymer (C-803 (50% organic solvent solution of isocyanate group-containing urethane prepolymer: isocyanate group content 2.05%) manufactured by Sanyo Chemical Industries), carbon dispersion ( 10 parts by weight of MHI-BK (carbon content 20 to 30% by weight, made by Gokoku Dye Co., Ltd.), 1 part by weight of acrylic fluoropolymer (Modiper F600 (block copolymer of methacrylic acid ester and fluorinated alkyl acrylate) made by Nippon Oil & Fats) Was dispersed and mixed in a ball mill for 3 hours.
(ブレードの表面処理)
前記溶液を23℃に保ったまま、前記ブレードの使用稜線部分を前記溶液に10秒間浸漬後、50℃で保持されたオーブンで1時間加熱し、ブレードを得た。
(Blade surface treatment)
While the solution was kept at 23 ° C., the used ridge line portion of the blade was immersed in the solution for 10 seconds, and then heated in an oven kept at 50 ° C. for 1 hour to obtain a blade.
(実施例2)
(表面処理液の調製)
酢酸エチル67重量部、ポリウレタンプレポリマー(C−803 三洋化成工業社製)20重量部、カーボン分散液(MHI−BK 御国色素社製)10重量部、アクリルフッ素ポリマー(モディパーF600 日本油脂社製)3重量部をボールミルで3時間分散混合した。
(Example 2)
(Preparation of surface treatment solution)
67 parts by weight of ethyl acetate, 20 parts by weight of polyurethane prepolymer (manufactured by C-803 Sanyo Chemical Industries), 10 parts by weight of carbon dispersion (manufactured by MHI-BK Gokoku Dye), acrylic fluoropolymer (manufactured by MODIPER F600, NOF Corporation) 3 parts by weight was dispersed and mixed with a ball mill for 3 hours.
(ブレードの表面処理)
前記溶液を23℃に保ったまま、実施例1と同様のブレードを前記溶液に10秒間浸漬後、50℃に保持されたオーブンで1時間加熱し、ブレードを得た。
(Blade surface treatment)
While maintaining the solution at 23 ° C., a blade similar to that in Example 1 was immersed in the solution for 10 seconds and then heated in an oven maintained at 50 ° C. for 1 hour to obtain a blade.
(実施例3)
(表面処理液の調製)
酢酸エチル55重量部、ポリウレタンプレポリマー(C−803 三洋化成工業社製)20重量部、カーボン分散液(MHI−BK 御国色素社製)20重量部、アクリルフッ素ポリマー(モディパーF600 日本油脂社製)5重量部をボールミルで3時間分散混合した。
(Example 3)
(Preparation of surface treatment solution)
55 parts by weight of ethyl acetate, 20 parts by weight of polyurethane prepolymer (manufactured by Sanyo Chemical Industries, C-803), 20 parts by weight of carbon dispersion (manufactured by MHI-BK Gokoku Dye), acrylic fluoropolymer (manufactured by MODIPER F600, NOF Corporation) 5 parts by weight was dispersed and mixed with a ball mill for 3 hours.
(ブレードの表面処理)
前記溶液を23℃に保ったまま、実施例1と同様のブレードを前記溶液に10秒間浸漬後、50℃で保持されたオーブンで1時間加熱し、ブレードを得た。
(Blade surface treatment)
While maintaining the solution at 23 ° C., a blade similar to that in Example 1 was immersed in the solution for 10 seconds and then heated in an oven maintained at 50 ° C. for 1 hour to obtain a blade.
(実施例4)
(表面処理液の調製)
酢酸エチル57重量部、ポリウレタンプレポリマー(C−803 三洋化成工業社製)20重量部、カーボン分散液(MHI−BK 御国色素社製)20重量部、アクリルフッ素ポリマー(モディパーF600 日本油脂社製)3重量部をボールミルで3時間分散混合した。
Example 4
(Preparation of surface treatment solution)
57 parts by weight of ethyl acetate, 20 parts by weight of polyurethane prepolymer (manufactured by Sanyo Chemical Industries, C-803), 20 parts by weight of carbon dispersion (manufactured by MHI-BK Gokoku Dye), acrylic fluoropolymer (manufactured by MODIPER F600, NOF Corporation) 3 parts by weight was dispersed and mixed with a ball mill for 3 hours.
(ブレードの表面処理)
前記溶液を23℃に保ったまま、実施例1と同様のブレードを前記溶液に10秒間浸漬後、50℃で保持されたオーブンで1時間加熱し、ブレードを得た。
(Blade surface treatment)
While maintaining the solution at 23 ° C., a blade similar to that in Example 1 was immersed in the solution for 10 seconds and then heated in an oven maintained at 50 ° C. for 1 hour to obtain a blade.
(比較例1)
実施例1のブレードに表面処理を施さない未処理品を比較例1とした。
(Comparative Example 1)
An untreated product that was not subjected to surface treatment on the blade of Example 1 was designated as Comparative Example 1.
(比較例2)
(表面処理液の調製)
酢酸エチル68.5重量部、イソシアネート化合物(MR−400(ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート)日本ポリウレタン社製)15重量部、カーボン分散液(MHI−BK 御国色素社製)15重量部、アクリルフッ素ポリマー(モディパーF600 日本油脂社製)1.5重量部をボールミルで3時間分散混合した。
(Comparative Example 2)
(Preparation of surface treatment solution)
68.5 parts by weight of ethyl acetate, 15 parts by weight of an isocyanate compound (MR-400 (polymethylene polyphenyl polyisocyanate) manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.), 15 parts by weight of a carbon dispersion (manufactured by MHI-BK Gokoku Color Co., Ltd.), acrylic fluoropolymer 1.5 parts by weight (Modiper F600 manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) was dispersed and mixed with a ball mill for 3 hours.
(ブレードの表面処理)
前記溶液を23℃に保ったまま、実施例1と同様のブレードを前記溶液に10秒間浸漬後、50℃で保持されたオーブンで1時間加熱し、ブレードを得た。
(Blade surface treatment)
While maintaining the solution at 23 ° C., a blade similar to that in Example 1 was immersed in the solution for 10 seconds and then heated in an oven maintained at 50 ° C. for 1 hour to obtain a blade.
(試験例1)摩擦係数の測定
実施例1〜4及び比較例1〜2のブレードと同様に処理したウレタンシート(厚さ2mm×幅5mm×長さ50mm)を用いて図2に示すような方法で摩擦係数を測定した。
(Test Example 1) Measurement of friction coefficient As shown in FIG. 2 using urethane sheets (thickness 2 mm × width 5 mm × length 50 mm) treated in the same manner as the blades of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2. The coefficient of friction was measured by the method.
テフロン(登録商標)板21上にウレタンシート22を載置し、この上からテフロン(登録商標)ローラ(内径16mm×外径20mm)23を介して100gf荷重を付加して当接させ、引張速度50mm/secで厚さ0.25mmのポリカーボネートシート24(CFEM 三菱エンジニアリングプラスチック(株)社製)を搬送して、ポリカーボネートシート24の一端に取り付けたロードセルで測定された荷重Q(N)を求め、下記式により計算した。なお、測定は、常温常湿環境(NN:20℃、40%RH)で行った。この結果を表1に示す。
A
〔数1〕
μ=Q(N)/(100gf×0.0098)
[Equation 1]
μ = Q (N) / (100 gf × 0.0098)
(試験例2)折り曲げ試験
実施例1〜4及び比較例2のブレードと同様に処理したウレタンシート(厚さ2mm×幅15mm×長さ50mm)を、外径9mmの芯金に巻き付けクリップで22時間保持したものを、450倍の顕微鏡(キーエンス社製VH−Z450)で観察し、割れが観察されなかった場合は○、割れが観察された場合は×として、折り曲げに対する強度を評価した。この結果を表1に示す。
(Test Example 2) Bending test A urethane sheet (thickness 2 mm × width 15 mm × length 50 mm) treated in the same manner as the blades of Examples 1 to 4 and Comparative Example 2 was wound around a core metal having an outer diameter of 9 mm with 22 clips. What was hold | maintained for time was observed with the microscope of 450 times (VH-Z450 by Keyence Corporation), and when the crack was not observed, it was set as (circle), and when the crack was observed, the intensity | strength with respect to bending was evaluated. The results are shown in Table 1.
(試験例3)引張試験
実施例1〜4及び比較例2のブレードと同様に処理したウレタンシート(厚さ2mm×幅5mm×長さ100mm)の両端を把持して50%伸張させて、その状態を保持しながら450倍の顕微鏡(キーエンス社製VH−Z450)で観察し、割れが観察されなかった場合は○、割れが観察された場合は×として、表面処理層の強度を評価した。この結果を表1に示す。
(Test Example 3) Tensile test The urethane sheet (thickness 2 mm × width 5 mm × length 100 mm) treated in the same manner as the blades of Examples 1 to 4 and Comparative Example 2 was gripped and stretched 50%. While maintaining the state, the strength of the surface treatment layer was evaluated by observing with a 450 × microscope (VH-Z450, manufactured by Keyence Corporation), with ○ when the crack was not observed and × when the crack was observed. The results are shown in Table 1.
(試験例4)
実施例1〜4及び比較例1〜2のブレードを、クリーニングブレードとして実機(富士ゼロックス社製:Docu Center color 400)に取り付け、JD紙(両面コピー用フルカラー複写機用紙)を給紙した際の鳴き(異音)発生を官能試験にて確認した。なお、試験は高温高湿環境(HH:28℃、85%RH)下で行った。この結果を表1に示す。
(Test Example 4)
When the blades of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 are attached to an actual machine (manufactured by Fuji Xerox: Docu Center color 400) as a cleaning blade, and JD paper (full color copier paper for double-sided copying) is fed. Generation of squeal (abnormal noise) was confirmed by a sensory test. The test was conducted under a high temperature and high humidity environment (HH: 28 ° C., 85% RH). The results are shown in Table 1.
この結果より、実施例1〜4及び比較例2のクリーニングブレードは無処理の比較例1と比較すると、低い摩擦係数を示すことがわかった。 From this result, it was found that the cleaning blades of Examples 1 to 4 and Comparative Example 2 showed a lower coefficient of friction than the untreated Comparative Example 1.
また、実施例1〜4は、折り曲げ試験、引張試験共に良好な特性を示し、弾性力が高いことが分かった。一方、比較例2では、折り曲げ試験、引張試験の結果が悪く、弾性力が低いことが分かった。 Moreover, Examples 1-4 showed the favorable characteristic in both the bending test and the tension test, and it turned out that elastic force is high. On the other hand, in Comparative Example 2, it was found that the results of the bending test and the tensile test were poor and the elastic force was low.
実機に使用した試験例4の結果、実施例1、3及び4では500枚通紙後まで、実施例2では2000枚通紙後まで、鳴きが発生しなかったが、比較例1及び2では弾性力が低いためか、当初から鳴きが発生した。 As a result of Test Example 4 used in the actual machine, no squeak occurred until 500 sheets were passed in Examples 1, 3 and 4 and 2000 sheets were passed in Example 2, but in Comparative Examples 1 and 2, The squeal occurred from the beginning because of its low elasticity.
11 支持部材
12 ゴム弾性体
13A〜13C 表面処理層
21 テフロン(登録商標)板
22 ウレタンシート
23 テフロン(登録商標)ローラ
24 ポリカーボネートシート
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