JP5477837B2 - ブレード部材 - Google Patents

Description

本発明は、ブレード部材に関し、特に、電子写真法において感光体や転写ベルトなど、トナー像が形成され且つその後当該トナー像を被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ブレード部材、及び印刷用スキージー等として用いるのに好適なブレード部材に関する。

一般に電子写真プロセスでは、電子写真感光体あるいは転写ベルト等を繰り返し使用するために、トナーを除去するクリーニングブレードが用いられる。クリーニングブレードは、長期間に亘って感光体に当接させるものであるため、耐磨耗性が良好であることが求められる。また、感光体に当接させる際の感光体との摩擦による振動により、ブブブ、キューという異音、いわゆる鳴き現象が生じるという点が問題になっている。

このため、従来鳴き対策として、種々の検討がなされている。例えば、厚さ方向に沿って特性の異なる材料を複数の層状に積層して構成し、クリーニングエッジ側の層を構成する材料を高硬度の樹脂としたクリーニングブレード（特許文献１参照）や、ゴム成分（Ａ）と充填剤（Ｂ）と架橋剤（Ｃ）とを含む熱硬化性エラストマー組成物なり、充填剤（Ｂ）及び架橋剤（Ｃ）を調整することにより鳴きを抑制したクリーニングブレード（特許文献２参照）などが提案されている。

従来のブレードは、製造工程が多くコストがかかる、ブレードとしての特性が不十分であるなどの問題があった。

特開２００４−１８４４６２号公報 特開２００７−４１４５４号公報

本発明はこのような事情に鑑み、鳴きを防止し、且つ耐磨耗性に優れたブレード部材を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、被接触体に接触させて用いられるブレード部材であって、ポリウレタン組成物１００重量部に対し、雲母を５〜１０重量部配合したポリウレタン部材からなり、前記ブレード部材の肉厚方向全体における前記雲母の存在領域の比率が９０％以上で且つ前記被接触体に接触する接触面からその内側１０μｍまでの領域に前記雲母が存在しないことを特徴とするブレード部材にある。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のブレード部材において、前記ポリウレタン部材は４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が３．０×１０⁷Ｐａ以上であることを特徴とするブレード部材にある。

本発明は、ポリウレタン組成物に対して所定量の雲母を配合し、当該雲母をブレード部材の所定の領域に存在させることにより、鳴きを防止し、さらに耐磨耗性にも優れたブレード部材を提供することができるという効果を奏する。

本発明のブレード部材は、ポリウレタン組成物に対して所定量の雲母を配合し、当該雲母をブレード部材の所定の領域に存在させることにより、鳴きを防止したものであり、さらに耐磨耗性にも優れたものである。

このブレード部材は、ポリウレタン組成物１００質量部に対し、雲母を１〜１０質量部配合、好ましくは５〜１０質量部配合したポリウレタン部材からなり、鳴きを防止すると共に耐磨耗性を向上させたものである。このように、ポリウレタン組成物に対して所定量の雲母を配合することにより、ポリウレタン部材の硬度の上昇や機械的特性の著しい低下を招くことなく、貯蔵弾性率を上昇させて鳴きを防止することができる。なお、雲母の配合量が１質量部未満であると雲母による効果が十分には得ることができず、雲母の配合量が１０質量部より多くなると、ウレタン結合量が減り、耐ヘタリ特性が低下してしまい経時的に線圧が低下し、所望のクリーニング性が得られなくなる。

また、ブレード部材は、肉厚方向全体における雲母の存在領域の比率が５％以上で且つ被接触体に接触する接触面からその内側１０μｍまでの領域に雲母が存在しないようにすることにより、鳴きを防止し且つ良好なクリーニング性を維持したものである。雲母は、被接触体に接触する接触面からその内側１０μｍを除くいずれの領域に存在していてもよく、例えば、ブレード部材の接触面とは反対側の面、いわゆる裏面側に偏った状態で存在していても、全体に均一に分散した状態で存在していてもよい。なお、ブレード部材の肉厚方向全体における雲母の存在領域の比率が５％未満であると雲母による鳴き防止効果が十分に発揮されず、接触面からその内側１０μｍまでの領域に雲母が存在するとクリーニング性が低下してしまう。

上述したように、本発明のブレード部材は、ポリウレタン組成物に対して所定量の雲母を配合することにより貯蔵弾性率を上昇させたポリウレタン部材からなる。貯蔵弾性率は、ブレード部材の振動能力の指標とすることができるものであり、貯蔵弾性率が高いポリウレタン部材はウレタン結合から伝わる振動を減衰する能力が高い。ポリウレタン部材は、４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が１．０×１０⁷Ｐａ以上であることが好ましく、特に
３．０×１０⁷Ｐａ以上であることが好ましい。この条件を満たすポリウレタン部材は、
異音対策部材となり、より厳しい条件においても鳴きが防止される。

また、本発明にかかるポリウレタン部材は、雲母が配合されていることにより温度依存性が低下し、環境が変化しても機械的特性等が安定したものとなる。ポリウレタン部材は、例えば、ポリウレタン部材の１０℃及び５０℃の反発弾性をそれぞれＲｂ_mT10及びＲｂ_mT50としたときの下記式で表される△Ｒｂ_m（％）と、ポリウレタン組成物のみを硬化・
成形した弾性体の１０℃及び５０℃の反発弾性をそれぞれＲｂ_nT10及びＲｂ_nT50としたときの下記式で表される△Ｒｂ_n（％）とが、１００（△Ｒｂｍ−△Ｒｂｎ）／△Ｒｂｎ≧
１４の関係を満たすものである。

上述のように、本発明にかかるブレード部材は、ポリウレタン組成物に雲母を配合して硬化・成形したポリウレタン部材からなる。雲母は、扁平な略楕円形状となっており、雲母の平面の平均粒径は３４０μｍ以下であることが好ましい。なお、ここでいう粒径は長径を指す。雲母の平均粒径が３４０μｍより大きくなると、ブレード部材の機械的特性を低下させたり、相手部材との接着強度を低下させたりする虞がある。雲母は、金雲母、白雲母、黒雲母等のいずれであってもよい。

また、ポリウレタン組成物は、ポリオールとポリイソシアネートに、架橋剤等を配合させたものである。ポリオールとしては、ジオールと二塩基酸との脱水縮合で得られるポリエステルポリオール、ジオールとアルキルカーボネートの反応により得られるポリカーボネートポリオール、カプロラクトン系のポリオール、ポリエーテルポリオール等を挙げることができる。

ポリオールと反応させるポリイソシアネートは、分子構造が比較的剛直でないものであることが好ましく、例えば、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、１，６−ヘキサンジイソシアネート（ＨＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−ジメチルフェニル−４，４−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）などを挙げることができる。特に、好適なものはＭＤＩである。ポリイソシアネートの配合割合は、ポリウレタン中に３０〜８０質量％であることが好ましい。３０質量％未満では引張強さが不十分になる場合があるからであり、８０質量％より多いと永久伸びが大きくなりすぎるためである。

架橋剤としては、ジオール（２官能）、トリオール（３官能）、テトラオール（４官能）等が挙げられ、これらは勿論、併用してもよい。また、架橋剤としてアミン系化合物を用いてもよい。

ジオールは特に限定されないが、例えば、プロパンジオール（ＰＤ）、ブタンジオール（ＢＤ）が挙げられる。また、トリオールも特に限定されないが、分子量が１２０〜２５００のトリオールが好ましく、さらに好ましくは１２０〜１０００のトリオールである。具体的には、トリメチロールエタン（ＴＭＥ）、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）等の
短鎖トリオールや、分子量がそれらよりも大きい下記式（１）で表されるカプロラクトン系トリオール（εカプロラクトンから合成されるトリオール）等を挙げることができる。なお、トリオールはクリープや応力緩和などの特性を改良するために添加されるものである。

架橋剤の配合割合は特に限定されないが、架橋剤中の３官能架橋剤の割合が０〜６０％であることが好ましく、より好ましくは５〜４０％である。なお、２官能架橋剤も３官能架橋剤もそれぞれ二種以上混合して用いてもよい。

また、クリーニング層のポリウレタン部材、及び弾性層のポリウレタン部材は、いずれもα値が０．７〜１．０であることが好ましい。α値とは、下記式で表される値である。α値が、１．０より大きいと架橋剤の官能基（水酸基やアミノ基等）が残存するため当接する感光体等を汚染してしまい、０．７未満では架橋密度が少なすぎて強度が不十分となったり、残存イソシアネートの失活に時間がかかり感光体等を汚染する場合がある。

本発明のポリウレタン部材は、上述したポリオールに、ポリイソシアネート質量部、架橋剤の質量部及び比率等を調整して配合し、さらに所定量の雲母を配合して、これらを反応させることにより、ポリウレタン部材を製造することができる。

本発明にかかるポリウレタン部材は、遠心成形により形成するのが好ましい。遠心成形機の回転ドラムの回転数の制御により、容易に雲母を所望の分散状態にすることができるためである。

本発明のブレード部材は、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クリーニングに用いられるクリーニングブレード部材に用いて好適なものであるが、これに限定されず、例えば、トナー規制ブレード、金属性クリーニングロール等に用いて好適なものである。

以下、本発明のブレード部材を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

（実施例１）
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９ＮＤアジペート１００質量部に、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４０質量部、架橋剤として１，４−ブタンジオール／トリメチロールプロパン混合液（８５／１５）を８．１質量部としたポリウレタン組成物に、クラライトマイカ（平均粒径８μｍ；株式会社クラレ）１質量部を配合し、遠心成形（１５０℃で、１０００ｒｐｍで回転（１６８Ｇ程度））することにより、肉厚２．０ｍｍの実施例１のブレード部材を得た。なお、雲母の肉厚方向全体における存在領域の比率は９０％（裏面側から１８００μｍ）であった。

（実施例２）
クラライトマイカを３質量部配合し、雲母の肉厚方向全体における存在領域の比率を９０％（裏面側から１９００μｍ）とした以外は実施例１と同様にして、実施例２のブレード部材を得た。

（実施例３）
クラライトマイカを５質量部配合し、雲母の肉厚方向全体における存在領域の比率を９５％（裏面側から１９００μｍ）とした以外は実施例１と同様にして、実施例３のブレード部材を得た。

（実施例４）
クラライトマイカを１０質量部配合し、雲母の肉厚方向全体における存在領域の比率を９７．５％（裏面側から１９５０μｍ）とした以外は実施例１と同様にして、実施例４のブレード部材を得た。

（比較例１）
クラライトマイカを配合しなかった以外は実施例１と同様にして、比較例１のブレード部材を得た。

（比較例２）
クラライトマイカを１１質量部配合し、雲母の肉厚方向全体における存在領域の比率を９７．５％（裏面側から１９５０μｍ）とした以外は実施例１と同様にして、比較例２のブレード部材を得た。

（比較例３）
クラライトマイカを１５質量部配合し、雲母の肉厚方向全体における存在領域の比率を９９．５％（裏面側から１９９０μｍ）とした以外は実施例１と同様にして、比較例３のブレード部材を得た。

（比較例４）
クラライトマイカ１０質量部の代わりに、ケイ酸アルミニウム（ベンナイトクレイ；Ｌａｖｉｏｓａ Ｃｈｉｍｉｃａ Ｍｉｎｅｒａｒｉａ Ｓ．ｐ．Ａ社製）１０質量部を配合した以外は実施例４と同様にして、比較例４のブレード部材を得た。

（比較例５）
クラライトマイカ１０質量部の代わりに、ワラストナイト（ＮＹＡＤ４００；ＮＹＣＯ社製）１０質量部を配合した以外は実施例４と同様にして、比較例５のブレード部材を得た。

（試験例１）
各実施例及び各比較例のブレード部材の表面性を評価した。ここで、「表面性」とはブ
レード部材の表面の状態であり、表面の状態に問題がないものを○、表面の状態に問題があるものを×と評価した。結果を表２に示す。

（試験例２）
各実施例及び各比較例のブレード部材について、ゴム硬度（ＪＩＳ Ａ）をＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、２３℃においてヤング率をＪＩＳ Ｋ６２５４、１００％伸張時の引張強度（１００％Ｍ）、３００％伸張時の引張強度（３００％Ｍ）、引張強さ及び切断時の伸び（破断伸び）をＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠し、引裂強度をＪＩＳ Ｋ６２５２、１００％永久伸び（１００％ＰＳ）をＪＩＳ Ｋ６２６２に準拠して測定した。また、反発弾性（Ｒｂ）をＪＩＳ Ｋ６２５５に準拠したリュプケ式反発弾性試験装置により、１０℃〜５０℃で測定して、温度依存性についても評価した。測定結果を表２に示す。

また、貯蔵弾性率をＥＸＳＴＡＲ６０００（ＳＩＩ社製）により測定した。結果を図１〜２に示す。

（試験例３）
各実施例及び各比較例のブレード部材をクリーニングブレードとして実機（コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社製：ｍａｇｉｃｏｌｏｒ５４３０）に取り付け、トナー印字率１％のチャートにより、温度３０℃×湿度８５％の環境下で、厚紙１枚完結連続運転を６０分間行った後、表１に示すプリントモードでの聴覚により鳴きの有無の確認を行った。

テスト１、テスト２において鳴きが確認されなかった場合を○、テスト１において鳴きが確認された場合を△、テスト１及びテスト２において鳴きが確認された場合を×とした。

その後、各ブレード部材のエッジの磨耗状態をマイクロスコープにより観察・測定し、磨耗断面積の平均値が１０μｍ²未満の場合を○、１０〜２０μｍ²の場合を△、２０μｍ²より大きい場合を×として耐磨耗性を評価した。

また、試験後のクリーニング性について評価した。目視にて通紙後の印字パターン及び感光体上の確認を行い、クリーニングが良好にできたものを○、クリーニングがされなかったものを×とした。結果を表２に示す。

（結果のまとめ）
実施例１〜４のブレード部材はいずれも、雲母を配合していない比較例１のブレード部材よりも反発弾性の温度依存性及び鳴きに対する耐性が向上していた。特に雲母を５質量部以上配合した実施例３及び４のブレード部材では顕著であった。また、実施例１〜４のブレード部材はいずれも、ブレード部材として使用するのに十分な機械的特性を有するものであることが確認された。

これに対し、雲母を１１質量部以上配合した比較例２及び３のブレード部材は、鳴きに対する耐性は優れていたが、引張強さ・引裂強さ・破断伸びなどの機械的特性が低下し、ブレード部材には不適切なものであった。

一方、ケイ酸アルミニウムを配合した比較例４のブレード部材は、鳴きに対する耐性は向上したが、引張強さ・引裂強さ・破断伸びなどの機械的特性が低く、ブレード部材には不適切なものであった。また、ワラストナイトを配合した比較例５のブレード部材は、引張強さ・引裂強さ・破断伸びなどの機械的特性が低く、シートの表面の状態が不良であり、使用できるものではなかった。

また、図１に示すように、雲母を配合した実施例１〜３及び比較例３のブレード部材は、雲母を配合していない比較例１のブレード部材よりも貯蔵弾性率が上昇していた。雲母を５質量部以上配合した実施例３、４及び比較例３のブレード部材は、貯蔵弾性率が４０℃においても３．０×１０⁷Ｐａ以上であった。

図２に示すように、ケイ酸アルミニウムを配合した比較例４のブレード部材、ワラストナイトを配合した比較例５のブレード部材はいずれも、雲母を配合していない比較例１のブレード部材よりも貯蔵弾性率が上昇していた。また、比較例４のブレード部材は、貯蔵弾性率が４０℃においても３．０×１０⁷Ｐａ以上であった。

貯蔵弾性率が４０℃においても３．０×１０⁷Ｐａ以上であった実施例３及び４、比較
例４のブレード部材は、いずれも試験例３のテスト１及びテスト２において鳴きが確認されなかった。これより、貯蔵弾性率が高いポリウレタン部材は鳴きが防止されることが確認された。

また、実施例１〜４のブレード部材はいずれも１０μｍ²未満の磨耗量であり、雲母を
配合していない比較例１のブレード部材よりも耐磨耗性に優れたものであった。実施例１〜４のブレード部材は、クリーニング性が良好であった。

以上より、ポリウレタン組成物１００質量部に対し、雲母を１〜１０質量部配合して硬化・成形したポリウレタン部材からなるブレード部材は、鳴きを防止し、耐磨耗性に優れたものとなることが確認された。

（実施例５〜１０）
クラライトマイカの配合部数と成型機回転数を変更し、雲母の肉厚方向全体における存在領域の比率を１〜９９％（裏面側から２μｍ〜１９８０μｍ）とした以外は実施例１と同様にして、実施例５〜１０のブレード部材を得た。

（比較例６）
クラライトマイカを２０質量部配合し、雲母の肉厚方向全体における存在領域を２０００μｍとした以外は実施例１と同様にして、比較例６のブレード部材を得た。

実施例５〜１０及び比較例６のブレード部材について、試験例３と同様の試験を行った
。結果を表３に示す。

（結果のまとめ）
雲母が存在しない比較例１のブレード部材は鳴きが発生していたが、ブレード部材の肉厚方向全体における雲母の存在領域の比率が１％〜１００％である実施例５〜８及び比較例６のブレード部材は、いずれもテスト２において鳴きが確認されず、鳴き防止効果がみられた。さらに、雲母の存在領域の比率が５％以上である実施例７〜１０のブレード部材は、いずれもテスト１においても鳴きが確認されなかった。

これより、ブレード部材の肉厚方向全体における雲母の存在領域の比率を５％〜９９％としたブレード部材は、クリーニング性に優れ、鳴き防止効果が特に高いものとなることがわかった。

また、実施例５〜１０のブレード部材及び比較例１のブレード部材はクリーニング性が良好であったが、雲母がブレード部材全体に存在する比較例６のブレード部材は、ブレード部材の表面にまで雲母が存在するためクリーニング性が不良であった。

各実施例及び各比較例の貯蔵弾性率の測定結果を示すグラフである。 実施例４及び各比較例の貯蔵弾性率の測定結果を示すグラフである。

Claims (2)

1. 被接触体に接触させて用いられるブレード部材であって、ポリウレタン組成物１００重量部に対し、雲母を５〜１０重量部配合したポリウレタン部材からなり、前記ブレード部材の肉厚方向全体における前記雲母の存在領域の比率が９０％以上で且つ前記被接触体に接触する接触面からその内側１０μｍまでの領域に前記雲母が存在しないことを特徴とするブレード部材。
2. 請求項１に記載のブレード部材において、前記ポリウレタン部材は４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が３．０×１０⁷Ｐａ以上であることを特徴とするブレード部材。

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