JP6530293B2 - Cleaning blade - Google Patents

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Description

本発明は、普通紙複写機、普通紙ファクシミリ、レーザービームプリンターなどの静電方式の画像形成装置において感光体表面の残存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。   The present invention relates to a cleaning blade for removing residual toner on the surface of a photosensitive member in an electrostatic image forming apparatus such as a plain paper copying machine, a plain paper facsimile, and a laser beam printer.

近年、画像形成装置においては、微粒子トナーである重合トナーを使用することが主流となっている。重合トナーは、従来から使用されていた粉砕法トナーに比べて、画像の鮮明化が可能である。しかしながら、その形状(略球状)および微小粒径に起因して、クリーニング時に重合トナーのすり抜けが発生し、クリーニング不良が発生する場合がある。したがって、重合トナーを使用する場合、クリーニングブレードのクリーニング性をさらに向上することが必要不可欠となる。   In recent years, in the image forming apparatus, it has become mainstream to use polymerized toner which is fine particle toner. The polymerized toner is capable of sharpening the image as compared with the pulverized toner conventionally used. However, due to the shape (substantially spherical shape) and the fine particle diameter, slippage of the polymerized toner may occur at the time of cleaning and a cleaning failure may occur. Therefore, when using a polymerized toner, it is essential to further improve the cleaning performance of the cleaning blade.

また、画像形成装置に使用される各ユニットのロングライフ化の傾向が顕著であり、クリーニングブレードも長期間にわたって使用されるため、クリーニングブレードにも高耐久化が要求されている。   In addition, since the tendency of the long life of each unit used in the image forming apparatus is remarkable and the cleaning blade is used for a long time, the cleaning blade is also required to have high durability.

例えば、下記特許文献1では、ポリオール、イソシアネート化合物を少なくとも含むポリウレタン組成物を硬化・成形してなる注型タイプのポリウレタン部材からなるものであり、ポリウレタン部材が外径0.5μm以上12μm未満のハードセグメント凝集体を含み、且つハードセグメントの外径をa(μm)とし、その個数をb(個)としたとき、1000μmあたりのa×bが70以上1050未満であるクリーニングブレード部材が記載されている。 For example, in Patent Document 1 below, a cast-type polyurethane member is produced by curing and molding a polyurethane composition containing at least a polyol and an isocyanate compound, and the polyurethane member has a hard diameter of 0.5 μm or more and less than 12 μm. A cleaning blade member including a segment aggregate and having an outer diameter of a hard segment a (μm) and a number b (pieces), axb per 1000 μm 2 of 70 or more and less than 1050 is described ing.

また、下記特許文献2では、少なくとも被クリーニング部材と接触する部分が、ポリウレタンゴムを含有し且つ示差走査熱量測定による吸熱ピークトップ温度を180℃以上220℃以下の範囲に持つ部材で構成されるクリーニングブレードであって、該ポリウレタンゴムがハードセグメントとソフトセグメントとを有し、ハードセグメントの凝集体の平均粒子径が5μm以上20μm以下であり、且つハードセグメントの凝集体の粒度分布(標準偏差σ)が2以上であるクリーニングブレードが記載されている。   Further, in Patent Document 2 described below, a cleaning in which at least a portion in contact with a member to be cleaned includes a polyurethane rubber and has an endothermic peak top temperature in a range of 180 ° C. or more and 220 ° C. or less by differential scanning calorimetry. A blade, wherein the polyurethane rubber has hard segments and soft segments, the average particle diameter of hard segment aggregates is 5 μm to 20 μm, and the particle size distribution of hard segment aggregates (standard deviation σ) The cleaning blade whose is 2 or more is described.

特開2010−134111号公報JP, 2010-134111, A 特開2014−66787号公報JP, 2014-66787, A

しかしながら、本発明者らが前記特許文献に記載の発明について検討したところ、これらの発明に係るクリーニングブレードは、球状かつ小粒径トナーのクリーニングに必要な高硬度化が困難であるため、特にクリーニング性の点でさらなる改良の余地があった。   However, when the present inventors examined the inventions described in the above patent documents, the cleaning blade according to these inventions is particularly difficult to increase the hardness required for cleaning spherical and small particle size toners, and therefore cleaning is particularly effective. There was room for further improvement in terms of gender.

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クリーニング性が良く、耐久性に優れたクリーニングブレードを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to provide a cleaning blade which is excellent in cleaning property and excellent in durability.

本発明に係るクリーニングブレードは、静電転写プロセスを利用した画像形成装置に使用するポリウレタン弾性体を備えるクリーニングブレードであって、前記ポリウレタン弾性体が、エッジ層と基材層とを有する2層以上の積層構造を有し、前記エッジ層が、ジイソシアネート化合物、2官能ポリエステルポリオール、トリメチロールプロパン、および1,4−ブタンジオールを反応させることにより得られたポリウレタンであり、前記ジイソシアネート化合物の数平均分子量をMa、重量比をa(ただし、前記エッジ層を構成するポリウレタンの全量を1とする)、2官能ポリエステルポリオールの重量比をb、トリメチロールプロパンの分子量をMc、重量比をc、および1,4−ブタンジオールの重量比をdとしたとき、下記式(1)で表される、前記エッジ層を構成するポリウレタンのハードセグメント凝集体の割合(WHs)が40重量%以上であり(ただし、前記エッジ層を構成するポリウレタンの全量を100重量%とする)、
(WHs)=100(a−1.5Ma(c/Mc)+d)/(a+b+c+d) (1)
かつ前記ハードセグメント凝集体の全量を100重量%としたとき、平均粒径が20〜80μmであるものの割合が50〜100重量%であることを特徴とする。
The cleaning blade according to the present invention is a cleaning blade including a polyurethane elastic body used in an image forming apparatus utilizing an electrostatic transfer process, wherein the polyurethane elastic body has two or more layers including an edge layer and a substrate layer. The edge layer is a polyurethane obtained by reacting a diisocyanate compound, a bifunctional polyester polyol, trimethylolpropane, and 1,4-butanediol, and the number average molecular weight of the diisocyanate compound. Is Ma, the weight ratio is a (provided that the total amount of polyurethane constituting the edge layer is 1), the weight ratio of the bifunctional polyester polyol is b, the molecular weight of trimethylolpropane is Mc, the weight ratio is c, and 1 When the weight ratio of 2,4-butanediol is d, the following formula (1 In represented by the proportion of the hard segment aggregates polyurethane constituting the edge layer (W Hs) is not less 40% by weight or more (however, a 100 wt% of the total amount of the polyurethane constituting the edge layer),
(W Hs ) = 100 (a−1.5 Ma (c / Mc) + d) / (a + b + c + d) (1)
And, when the total amount of the hard segment aggregate is 100% by weight, the ratio of those having an average particle diameter of 20 to 80 μm is 50 to 100% by weight.

上記のクリーニングブレードにおいては、エッジ層を構成するポリウレタンがジイソシアネート化合物、2官能ポリエステルポリオール、トリメチロールプロパン、および1,4−ブタンジオールを反応させることにより得られ、そのハードセグメント凝集体の割合(WHs)が40重量%以上であり、かつハードセグメント凝集体の全量を100重量%としたとき、平均粒径が20〜80μmであるものの割合が50〜100重量%である。これにより、エッジ層の高硬度化を図り、クリーニングブレードのクリーニング性を高めつつ、耐久性を向上することができる。 In the above cleaning blade, the polyurethane constituting the edge layer is obtained by reacting a diisocyanate compound, a bifunctional polyester polyol, trimethylolpropane and 1,4-butanediol, and the ratio of hard segment aggregates (W Hs 2 ) is 40% by weight or more, and when the total amount of hard segment aggregates is 100% by weight, the proportion of particles having an average particle diameter of 20 to 80 μm is 50 to 100% by weight. As a result, the hardness of the edge layer can be increased, and the cleaning performance of the cleaning blade can be improved while the durability can be improved.

前記クリーニングブレードにおいて、前記基材層が、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含有するポリオール成分と、トリレンジイソシアネートを含有するイソシアネート成分と、3官能の架橋材と、を反応させることにより得られたポリウレタンであることが好ましい。前記各材料を反応させることにより得られるポリウレタンにより基材層を構成した場合、基材層が高弾性かつ低温度依存性を発現することとなり、その結果、積層クリーニングブレードの耐久性をさらに高め、かつクリープ性を向上することができる。   In the cleaning blade, the base material layer is a polyurethane obtained by reacting a polyol component containing polytetramethylene ether glycol, an isocyanate component containing tolylene diisocyanate, and a trifunctional crosslinking material. Is preferred. When the base material layer is made of polyurethane obtained by reacting the respective materials, the base material layer exhibits high elasticity and low temperature dependency, and as a result, the durability of the laminated cleaning blade is further enhanced. And creep property can be improved.

本発明に係るクリーニングブレードは、金属板からなる支持体と、ポリウレタン弾性体と、支持体およびポリウレタン弾性体を接着する接着剤層と、を備える。本発明においては、特にポリウレタン弾性体として、エッジ層と基材層とを有する2層以上の積層構造を有するものを使用する(3層以上の積層構造とする場合は、基材層を2層以上で構成するものとする)。画像形成装置にて、残留トナーをクリーニングブレードによりクリーニングする場合は、上記エッジ層のエッジが像担持体に当接し、残留トナーを掻き取ることでトナーのクリーニングが行われる。   The cleaning blade according to the present invention comprises a support made of a metal plate, a polyurethane elastic body, and an adhesive layer for adhering the support and the polyurethane elastic body. In the present invention, in particular, as a polyurethane elastic body, one having a laminated structure of two or more layers having an edge layer and a base material layer is used (in the case of a laminated structure of three or more layers, two base layers are used). It shall consist of the above). When the residual toner is cleaned by the cleaning blade in the image forming apparatus, the edge of the edge layer abuts on the image carrier, and the residual toner is scraped off to clean the toner.

本発明においては、エッジ層を構成するポリウレタンがジイソシアネート化合物、2官能ポリエステルポリオール、トリメチロールプロパン、および1,4−ブタンジオールを反応させることにより得られる。そして、ジイソシアネート化合物の数平均分子量をMa、重量比をa(ただし、エッジ層を構成するポリウレタンの全量を1とする)、2官能ポリエステルポリオールの重量比をb、トリメチロールプロパンの分子量をMc、重量比をc、および1,4−ブタンジオールの重量比をdとしたとき、下記式(1)で表される、エッジ層を構成するポリウレタンのハードセグメント凝集体の割合(WHs)が40重量%以上であり(ただし、エッジ層を構成するポリウレタンの全量を100重量%とする)、かつハードセグメント凝集体の全量を100重量%としたとき、平均粒径が20〜80μmであるものの割合が50〜100重量%である。このように、エッジ層を構成するポリウレタンとして、ハードセグメント比が高く、かつハードセグメント凝集体の粒子径を比較的大きい範囲に調整することにより、エッジ層材料の高硬度化を実現し、クリーニング性を特に高めることができる。 In the present invention, the polyurethane constituting the edge layer is obtained by reacting a diisocyanate compound, a bifunctional polyester polyol, trimethylolpropane and 1,4-butanediol. Then, the number average molecular weight of the diisocyanate compound is Ma, the weight ratio is a (however, the total amount of polyurethane constituting the edge layer is 1), the weight ratio of the bifunctional polyester polyol is b, the molecular weight of trimethylolpropane is Mc, Assuming that the weight ratio is c and the weight ratio of 1,4-butanediol is d, the ratio (W Hs ) of hard segment aggregates of polyurethane constituting the edge layer represented by the following formula (1) is 40 % Or more (however, the total amount of polyurethane constituting the edge layer is 100% by weight), and when the total amount of hard segment aggregates is 100% by weight, the proportion of those having an average particle diameter of 20 to 80 μm Is 50 to 100% by weight. Thus, as the polyurethane constituting the edge layer, the hard layer ratio is high, and the particle diameter of the hard segment aggregate is adjusted to a relatively large range, thereby achieving high hardness of the edge layer material, and the cleaning property Can be particularly enhanced.

エッジ層を構成するイソシアネート成分としては、主としてジフェニルメタンジイソシアネート(p−MDI)を使用する。イソシアネート成分として使用可能な他のイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート(TDI)、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4(2,4,4)−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキサメチレンジイソシアネート、3,3’−ジメチルジフェニル4,4’−ジイソシアネート、ジアニシジンジイソシアネート、m−キシレンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネートなどが挙げられる。   As an isocyanate component which comprises an edge layer, diphenylmethane diisocyanate (p-MDI) is mainly used. Other isocyanates that can be used as the isocyanate component include tolylene diisocyanate (TDI), 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,2,4 (2,4,4) -trimethylhexamethylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 4,4'-Dicyclohexamethylene diisocyanate, 3,3'-dimethyldiphenyl 4,4'-diisocyanate, dianisidine diisocyanate, m-xylene diisocyanate, tetramethylxylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate Etc.

エッジ層を構成する2官能ポリエステルポリオールとして、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエステルポリオールあるいはポリテトラメチレンエーテルグリコールを使用することができるが、エッジ層の耐摩耗性を考慮した場合、好適にはポリカプロラクトンポリオールを使用可能である。ポリカプロラクトンポリオールは、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール,1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコールなどの直鎖状グリコール;1,2−プロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコールなどの側鎖含有グリコールなどを開始剤として、ε−カプロラクトンを開環付加させることにより得ることができる。これらの開始剤を使用したポリカプロラクトンポリオールは、周知の方法により製造することができる。   As the bifunctional polyester polyol constituting the edge layer, polycaprolactone polyol, polyester polyol or polytetramethylene ether glycol can be used, but in consideration of the abrasion resistance of the edge layer, polycaprolactone polyol is preferably used. It is possible. Polycaprolactone polyols include linear glycols such as ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol; 1,2-propylene glycol It can obtain by ring-opening addition of (epsilon) -caprolactone by using side chain containing glycols, such as a 1, 3- butanediol and neopentyl glycol, etc. as an initiator. Polycaprolactone polyols using these initiators can be produced by known methods.

エッジ層においてポリカプロラクトンポリオールを使用することにより、耐摩耗性に優れたポリウレタン弾性体からなるクリーニングブレードを製造することができる。ただし、本発明の効果を損なわない範囲において、ポリカプロラクトンポリオールに加えて他のポリオール化合物を限定なく使用することができ、ポリカプロラクトンポリオール以外のラクトン系ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールなどが例示される。   By using polycaprolactone polyol in the edge layer, it is possible to manufacture a cleaning blade made of a polyurethane elastic body excellent in abrasion resistance. However, in addition to the polycaprolactone polyol, other polyol compounds can be used without limitation in the range not impairing the effects of the present invention, and lactone polyester polyols other than polycaprolactone polyols, polyether polyols, polyester polyols, polycarbonate polyols Are illustrated.

エッジ層を構成する材料として、本発明では、ジイソシアネート化合物および2官能ポリエステルポリオールに加えて、架橋材としてのトリメチロールプロパン、さらに鎖延長材としての1,4−ブタンジオールを使用する。そして本発明においては、下記式(1)で計算される、エッジ層を構成するポリウレタンのハードセグメント凝集体の割合(WHs)が40重量%以上となる点が第1の特徴である。
(WHs)=100(a−1.5Ma(c/Mc)+d)/(a+b+c+d) (1)
In the present invention, in addition to the diisocyanate compound and the bifunctional polyester polyol, trimethylolpropane as a crosslinker and 1,4-butanediol as a chain extender are used as materials constituting the edge layer. And in this invention, the point which the ratio (W Hs ) of the hard segment aggregate of the polyurethane which comprises an edge layer calculated by following formula (1) becomes 40 weight% or more is a 1st characteristic.
(W Hs ) = 100 (a−1.5 Ma (c / Mc) + d) / (a + b + c + d) (1)

さらに、本発明においては、ハードセグメント凝集体の全量を100重量%としたとき、平均粒径が20〜80μmであるものの割合が50〜100重量%である点が第2の特徴である。前記第1の特徴および第2の特徴を備えることにより、本発明に係るクリーニングブレードは、エッジ層の高硬度化が可能となり、耐久性およびクリーニング性が向上する。なお、ポリウレタンのハードセグメント凝集体の平均粒径の測定方法については後述する。   Furthermore, in the present invention, when the total amount of hard segment aggregates is 100% by weight, the second feature is that the ratio of those having an average particle diameter of 20 to 80 μm is 50 to 100% by weight. By providing the first feature and the second feature, the cleaning blade according to the present invention can increase the hardness of the edge layer, and the durability and the cleaning property can be improved. In addition, the measuring method of the average particle diameter of the hard segment aggregate of polyurethane is mentioned later.

本発明においては、基材層を構成するイソシアネート成分として、主としてTDIを使用する。TDIには、2,4−トリレンジイソシアネート(2,4−TDI)と、2,6−トリレンジイソシアネート(2,6−TDI)とが有るが、本発明においてはどちらか一方のみを用いても良いし、混合して用いても良い。イソシアネート成分として使用可能な他のイソシアネートとしては、p−MDI、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4(2,4,4)−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキサメチレンジイソシアネート、3,3’−ジメチルジフェニル4,4’−ジイソシアネート、ジアニシジンジイソシアネート、m−キシレンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネートなどが挙げられる。ただし、低温低湿度環境下(温度10℃、湿度15%)での反発弾性を考慮した場合、基材層を構成するイソシアネート成分として、TDIを90重量%以上含有することが好ましく、TDIのみを含有することがより好ましい。   In the present invention, TDI is mainly used as the isocyanate component constituting the substrate layer. TDI includes 2,4-tolylene diisocyanate (2,4-TDI) and 2,6-tolylene diisocyanate (2,6-TDI), but only one of them is used in the present invention. It is also good, and you may mix and use. Other isocyanates that can be used as the isocyanate component include p-MDI, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,2,4 (2,4,4) -trimethylhexamethylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 4,4 '-Dicyclohexamethylene diisocyanate, 3,3'-dimethyldiphenyl 4,4'-diisocyanate, dianisidine diisocyanate, m-xylene diisocyanate, tetramethylxylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,5-naphthyl diisocyanate, etc. Be However, when considering the impact resilience under a low temperature and low humidity environment (temperature 10 ° C., humidity 15%), it is preferable to contain 90% by weight or more of TDI as an isocyanate component constituting the substrate layer, and only TDI It is more preferable to contain.

基材層を構成するポリオール成分として、主としてポリテトラメチレンエーテルグリコールを使用することが好ましい。ポリテトラメチレンエーテルグリコールと後述するTDIとを反応させることにより得られたポリウレタンでは、低温環境下での反発弾性の低下が抑制可能となる。低温環境下での反発弾性を考慮した場合、ポリテトラメチレンエーテルグリコールの数平均分子量は、500〜3000であることが好ましく、1000〜2000であることがより好ましい。   It is preferable to mainly use polytetramethylene ether glycol as a polyol component which comprises a base material layer. With a polyurethane obtained by reacting polytetramethylene ether glycol with TDI described later, it is possible to suppress a decrease in impact resilience under a low temperature environment. In consideration of impact resilience under a low temperature environment, the number average molecular weight of the polytetramethylene ether glycol is preferably 500 to 3,000, and more preferably 1,000 to 2,000.

基材層を構成するポリオール成分として、ポリテトラメチレンエーテルグリコール以外にポリカプロラクトンポリオールあるいはポリエステルポリオールなど含有しても良いが、低温低湿度環境下での反発弾性を考慮した場合、基材層を構成するポリオール成分として、ポリテトラメチレンエーテルグリコールのみを含有することが好ましい。   In addition to polytetramethylene ether glycol, polycaprolactone polyol or polyester polyol may be contained as a polyol component constituting the substrate layer, but in consideration of impact resilience under a low temperature and low humidity environment, the substrate layer is constituted. It is preferable to contain only polytetramethylene ether glycol as the polyol component to be removed.

基材層のポリウレタンを製造する際、ポリテトラメチレンエーテルグリコールおよびTDIとともに使用される3官能の架橋材としては、トリエタノールアミン(以下、「TEA」とも言う)、トリメチロールプロパン(以下、「TMP」とも言う)、グリセリンなどが挙げられる。ポリウレタンの耐ヘタリ性を考慮した場合、これらの中でもTEAを使用することが好ましい。   Examples of trifunctional crosslinking agents used together with polytetramethylene ether glycol and TDI when producing a polyurethane of the base layer include triethanolamine (hereinafter, also referred to as "TEA"), trimethylolpropane (hereinafter, "TMP" Also referred to), glycerin and the like. Among these, it is preferable to use TEA, in consideration of the setting resistance of the polyurethane.

基材層のポリウレタンを製造する際、上記ポリテトラメチレンエーテルグリコール、TDIおよび3官能の架橋材に加えて、必要に応じて鎖延長材を使用しても良い。鎖延長材としては、ポリウレタンの技術分野において公知の鎖延長材を使用することができ、具体的にはエチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコールなどのグリコール;エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、m−フェニレンジアミン、3,3’−ジクロロ−4,4’ジアミノジフェニルメタン(MOCA)、3,5−ジエチル−2,4−トルエンジアミン、3,5−ジエチル−2,6−トルエンジアミン、3,5−ビス(メチルチオ)−2,4−トルエンジアミン、3,5−ビス(メチルチオ)−2,6−トルエンジアミンなどのジアミンを例示することができる。ポリウレタンの物性を考慮した場合、これらの中でも、MOCA、3,5−ビス(メチルチオ)−2,4−トルエンジアミンおよび3,5−ビス(メチルチオ)−2,6−トルエンジアミンが好ましく、環境面での安全性を考慮した場合、3,5−ビス(メチルチオ)−2,4−トルエンジアミンおよび3,5−ビス(メチルチオ)−2,6−トルエンジアミンが特に好ましい。   In addition to the polytetramethylene ether glycol, TDI and trifunctional crosslinker, a chain extender may be used as needed in producing the polyurethane of the base layer. As a chain extender, a chain extender known in the technical field of polyurethane can be used, and specifically, ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, diethylene glycol, neopentyl glycol and the like Glycols of ethylenediamine, hexamethylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, m-phenylenediamine, 3,3'-dichloro-4,4'diaminodiphenylmethane (MOCA), 3,5-diethyl-2,4-toluene Diamines such as 3,5-diethyl-2,6-toluenediamine, 3,5-bis (methylthio) -2,4-toluenediamine, 3,5-bis (methylthio) -2,6-toluenediamine, etc. It can be illustrated. Among them, MOCA, 3,5-bis (methylthio) -2,4-toluenediamine and 3,5-bis (methylthio) -2,6-toluenediamine are preferable in view of the physical properties of the polyurethane, and the environmental aspect 3,5-bis (methylthio) -2,4-toluenediamine and 3,5-bis (methylthio) -2,6-toluenediamine are particularly preferred in consideration of the safety of the present invention.

本発明に係る基材層およびエッジ層を構成するポリウレタンを製造する際、ポリオール成分、イソシアネート成分、架橋材および鎖延長材を含有するポリウレタン原液中のNCO/OH等量比(NCOインデックス)は、0.90〜1.20であることが好ましく、0.95〜1.15であることがより好ましい。   The NCO / OH equivalent ratio (NCO index) in the polyurethane stock solution containing the polyol component, the isocyanate component, the crosslinker and the chain extender when producing the polyurethane constituting the base material layer and the edge layer according to the present invention is It is preferably 0.90 to 1.20, and more preferably 0.95 to 1.15.

エッジ層および基材層を構成するポリウレタンは、ポリオール成分とイソシアネート成分とをそのまま反応させることにより製造することができるが、ポリオール成分の少なくとも一部とイソシアネート成分とで予めプレポリマーを作成し、このプレポリマーと、残りのポリオール成分、架橋材および鎖延長材を含有する硬化材成分と、を反応させるものであっても良い。   The polyurethane constituting the edge layer and the substrate layer can be produced by reacting the polyol component and the isocyanate component as it is, but at least a part of the polyol component and the isocyanate component form a prepolymer in advance, The prepolymer may be reacted with the remaining polyol component, and the curing component containing the crosslinking agent and the chain extender.

使用される製品の仕様により異なるが、本発明においては、クリーニングブレードを構成するポリウレタン弾性体の厚みとして1.8mm、そのうちエッジ層の厚みが0.5mm、基材層の厚みが1.3mmのものが例示される。   In the present invention, the thickness of the polyurethane elastic body constituting the cleaning blade is 1.8 mm, of which the thickness of the edge layer is 0.5 mm, and the thickness of the base layer is 1.3 mm, though it varies depending on the specification of the product used. Are illustrated.

本発明に係るクリーニングブレードは、例えば以下の成形工程を有する製造方法により製造することができる。   The cleaning blade according to the present invention can be manufactured by, for example, a manufacturing method having the following forming process.

1)ポリオール成分、イソシアネート成分、架橋材および鎖延長材を含有するポリウレタン原液をシート状に注型して反応硬化させて原反シートとし、該原反シートを裁断してポリウレタン弾性体とする。なお、エッジ層を構成するポリウレタンを反応硬化させる際の温度(硬化温度)は、120℃以下が好ましく、110℃以下がより好ましい。低い硬化温度(=成形温度)でエッジ層構成ポリウレタンを製造することにより、そのハードセグメント凝集体割合を高め、その平均粒径を所望の範囲に調節することができる。硬化温度下限についてはポリウレタンが反応硬化する温度であれば特に制限はないが、例えば80℃程度が例示される。なおシート成形においては、一般に遠心成形法が使用される。   1) A polyurethane stock solution containing a polyol component, an isocyanate component, a crosslinking agent and a chain extender is cast in a sheet form and reacted and cured to obtain a base sheet, and the base sheet is cut to obtain a polyurethane elastic body. In addition, 120 degrees C or less is preferable, and, as for the temperature (hardening temperature) at the time of carrying out the reaction hardening of the polyurethane which comprises an edge layer, 110 degrees C or less is more preferable. By producing the edge layer-constituting polyurethane at a low curing temperature (= forming temperature), it is possible to increase the hard segment aggregate ratio and adjust the average particle size to the desired range. The lower limit of the curing temperature is not particularly limited as long as it is a temperature at which the polyurethane reacts and cures, but for example, about 80 ° C. is exemplified. In sheet forming, a centrifugal forming method is generally used.

2)ポリウレタン弾性体を画像形成装置に装着するための支持体(金具など)に接着剤などにより接着してクリーニングブレードとする。   2) A polyurethane elastic body is adhered to a support (such as a metal fitting) for mounting on an image forming apparatus with an adhesive or the like to form a cleaning blade.

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例などについて説明する。なお、実施例などにおける評価項目は下記のようにして測定を行った。   Hereinafter, examples that specifically show the configuration and effects of the present invention will be described. In addition, the evaluation item in an Example etc. measured as follows.

(1)硬度
ポリウレタンの硬度(°)は、JIS−K 6253に準拠して、23℃にて測定した。なお、硬度はエッジ層6層および基材層6層を交互に積層した計12層の積層体を作成し、エッジ層側および基材層側の両方向から測定した。エッジ層側から測定した硬度を硬度X、基材層側から測定した硬度を硬度Yとする。
(1) Hardness The hardness (°) of polyurethane was measured at 23 ° C. in accordance with JIS-K6253. In addition, the hardness produced the laminated body of a total of 12 layers which laminated | stacked edge layer 6 layer and base material layer 6 layers alternately, and measured it from the both sides of the edge layer side and the base material layer side. The hardness measured from the edge layer side is referred to as hardness X, and the hardness measured from the base layer side is referred to as hardness Y.

(2)反発弾性
ポリウレタンの反発弾性(%)は、JIS−K 6255に準拠して、23℃にて測定した。なお、反発弾性はエッジ層6層および基材層6層を交互に積層した計12層の積層体を作成し、エッジ層側および基材層側の両方向から測定した。エッジ層側から測定した反発弾性を反発弾性X、基材層側から測定した反発弾性を反発弾性Yとする。
(2) Rebound resilience The resilience (%) of polyurethane was measured at 23 ° C. in accordance with JIS-K 6255. In addition, the impact resilience produced the laminated body of a total of 12 layers which laminated | stacked edge layer 6 layer and base material layer 6 layers alternately, and was measured from the both sides of the edge layer side and the base material layer side. The impact resilience measured from the edge layer side is referred to as impact resilience X, and the impact resilience measured from the base layer side is impact resilience Y.

(3)機械物性
ポリウレタンのヤング率(MPa)についてはJIS K6254に準拠し、永久伸び(%)についてはJIS K6273に準拠し、それぞれ23±3℃にて測定した。
(3) Mechanical Properties The Young's modulus (MPa) of the polyurethane was measured in accordance with JIS K 6254, and the permanent elongation (%) was measured at 23 ± 3 ° C. in accordance with JIS K 6273.

(4)クリーニング性
製造したクリーニングブレードサンプルを低温低湿環境下(温度10℃、湿度15%)でクリーニング評価を行った。評価方法は、印刷枚数100枚時点において、クリーニング後にトナーのすり抜け(クリーニング不良)が発生した枚数を基に評価した。クリーニング不良の発生枚数が1枚以下(発生率1%以下)の場合を○(クリーニング性優秀)とし、クリーニング不良の発生枚数が2枚以上(発生率2%超)の場合を×(クリーニング性不良)とした。
(4) Cleanability The prepared cleaning blade sample was subjected to cleaning evaluation in a low temperature and low humidity environment (temperature 10 ° C., humidity 15%). The evaluation method was evaluated based on the number of sheets in which toner slip-through (cleaning failure) occurred after cleaning when 100 sheets were printed. When the number of cleaning defects is 1 or less (incidence 1% or less) is ○ (excellent cleaning ability), and when the number of cleaning defects is 2 or more (incidence 2% or more) is × (cleanability) Bad).

(5)耐久性
得られたクリーニング・ブレードをミノルタ(株)製の普通紙用複写機に装着し、常温常湿下(温度23℃、湿度65%)にブラツク/ホワイト7%文字チャートを被複写画像として、毎分25枚の割合にて連続して行ない、クリーニングブレードのエッジの欠損の磨耗量が50μmまで達する時間を20時間毎にチェックした。到達時間が100時間以上を〇(耐久性良い)、100時間未満を×(耐久性悪い)とした。
(5) Durability The obtained cleaning blade is attached to a Minolta Co., Ltd. plain paper copying machine, and a black / white 7% character chart is covered under normal temperature and normal humidity (temperature 23 ° C., humidity 65%). As a copy image, it was continuously performed at a rate of 25 sheets per minute, and the time for the amount of wear of the edge of the cleaning blade to reach 50 μm was checked every 20 hours. The arrival time was 100 hours or more as 〇 (good durability), and less than 100 hours as × (poor durability).

(6)ハードセグメント凝集体の平均粒径
KEYENCE社製、VK−X200を用いてクリーニングブレード表面を原寸の200倍で観察し、1mm×1.4mmの領域内に存在するハードセグメントを任意に50個抽出してその粒子径の平均を測定した。
(6) Average particle diameter of hard segment aggregates The surface of the cleaning blade is observed at 200 times its original size using VK-X200 manufactured by KEYENCE Corporation, and 50 hard segments present in an area of 1 mm × 1.4 mm are arbitrarily selected. It extracted and measured the average of the particle size.

(7)数平均分子量
数平均分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ)にて測定し、標準ポリスチレンにより換算した。
GPC装置:島津製作所製、LC−10A
カラム:Polymer Laboratories社製、(PLgel、5μm、500Å)、(PLgel、5μm、100Å)、及び(PLgel、5μm、50Å)の3つのカラムを連結して使用
流量:1.0ml/min
濃度:1.0g/l
注入量:40μl
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン
(7) Number Average Molecular Weight The number average molecular weight was measured by GPC (gel permeation chromatography) and converted to standard polystyrene.
GPC apparatus: Shimadzu Corporation LC-10A
Column: Three columns of Polymer Laboratories (PLgel, 5 μm, 500 Å), (PLgel, 5 μm, 100 Å), and (PLgel, 5 μm, 50 Å) are connected and the flow rate used: 1.0 ml / min
Concentration: 1.0 g / l
Injection volume: 40 μl
Column temperature: 40 ° C
Eluent: Tetrahydrofuran

ポリウレタンA〜Dの製造例
表1に記載の配合比率にて、イソシアネート基末端のプレポリマー1および2を製造した。なお、プレポリマー1に関しては、各成分の配合量はプレポリマーの全量を100重量%としたときの比率で表し、プレポリマー2に関しては、各成分の配合量はPTMG−100Sを100重量部としたときの比率で表す。プレポリマー1および2に表1に記載の配合比率にてポリオール成分、架橋材および/または鎖延長材を反応させることにより、ポリウレタンA〜Dを製造した。
Production Example of Polyurethanes A to D At the blending ratio described in Table 1, isocyanate group-terminated prepolymers 1 and 2 were produced. In addition, regarding Prepolymer 1, the compounding quantity of each component is represented by the ratio when the whole quantity of prepolymer is made into 100 weight%, and about Prepolymer 2, the compounding quantity of each component makes PTMG-100S 100 parts by weight. Expressed by the ratio of Polyurethanes A to D were produced by reacting the polyol component, the crosslinker, and / or the chain extender at the blending ratios described in Table 1 in Prepolymers 1 and 2.

実施例1〜2
ポリウレタンA〜Cの原料となるポリウレタン原液を用いて遠心成形法により、0.5mm厚みを有するポリウレタンA,B,またはCからなるエッジ層を製造した。
Examples 1-2
An edge layer made of polyurethane A, B or C having a thickness of 0.5 mm was produced by centrifugal molding using a polyurethane stock solution as a raw material of polyurethanes A to C.

さらに、ポリウレタンDの原料となるポリウレタン原液を、予め製造したエッジ層の内周側に投入し、遠心成形法により、1.3mm厚みを有するポリウレタンDからなる基材層を製造した。結果を表2に示す。   Furthermore, a polyurethane undiluted | stock solution used as the raw material of polyurethane D was thrown into the inner peripheral side of the edge layer manufactured beforehand, and the base material layer which consists of polyurethane D which has 1.3 mm thickness was manufactured by centrifugal molding. The results are shown in Table 2.

比較例1
エッジ層および基材層をいずれもポリウレタンA,B,C,またはD単層で構成した以外は、実施例1〜2と同様の手法によりクリーニングブレードサンプルを作成した。結果を表2に示す。
Comparative Example 1
A cleaning blade sample was prepared in the same manner as in Examples 1 and 2 except that the edge layer and the base material layer were both formed of polyurethane A, B, C, or D single layer. The results are shown in Table 2.

使用した各原料は以下のとおりである。
p−MDI;三井化学社製
コロネートT−80(2,4−TDI/2,6−TDI=80/20);東ソー社製
PCL2000(直鎖状グリコールを開始剤とするポリカプロラクトンジオール、数平均分子量2000);ダイセル化学工業社製
PTMG−1000S(ポリテトラメチレンエーテルグリコール、数平均分子量1000);三菱化学社製
PCL4000(直鎖状グリコールを開始剤とするポリカプロラクトンジオール、数平均分子量4000);ダイセル化学工業社製
TMP(トリメチロールプロパン);三菱ガス化学社製
BD(1,4−ブタンジオール);BASF出光社製
エタキュア300(3,5−ビス(メチルチオ)−2,4−トルエンジアミンおよび3,5−ビス(メチルチオ)−2,6−トルエンジアミンの混合物);アルベマール社製
Each raw material used is as follows.
p-MDI; Mitsui Chemicals, Inc. Coronate T-80 (2,4-TDI / 2, 6-TDI = 80/20); Tosoh Corporation PCL 2000 (polycaprolactone diol whose initiator is linear glycol, number average) Molecular weight: 2000); Daicel Chemical Industries, Ltd. PTMG-1000S (polytetramethylene ether glycol, number average molecular weight: 1000); Mitsubishi Chemical Corporation: PCL 4000 (polycaprolactone diol having linear glycol as an initiator, number average molecular weight: 4000); Daicel Chemical Industries, Ltd. TMP (trimethylolpropane); Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd. BD (1,4-butanediol); BASF Idemitsu Co., Ltd. Etacure 300 (3,5-bis (methylthio) -2,4-toluenediamine and Mixture of 3,5-bis (methylthio) -2,6-toluenediamine Compound); made by Albemarle

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Claims (2)

静電転写プロセスを利用した画像形成装置に使用するポリウレタン弾性体を備えるクリーニングブレードであって、
前記ポリウレタン弾性体が、エッジ層と基材層とを有する2層以上の積層構造を有し、
前記エッジ層が、ジイソシアネート化合物、2官能ポリエステルポリオール、トリメチロールプロパン、および1,4−ブタンジオールを反応させることにより得られたポリウレタンであり、
前記ジイソシアネート化合物の数平均分子量をMa、重量比をa(ただし、前記エッジ層を構成するポリウレタンの全量を1とする)、2官能ポリエステルポリオールの重量比をb、トリメチロールプロパンの分子量をMc、重量比をc、および1,4−ブタンジオールの重量比をdとしたとき、下記式(1)で表される、前記エッジ層を構成するポリウレタンのハードセグメント凝集体の割合(WHs)が40重量%以上であり(ただし、前記エッジ層を構成するポリウレタンの全量を100重量%とする)、
(WHs)=100(a−1.5Ma(c/Mc)+d)/(a+b+c+d) (1)
かつ前記ハードセグメント凝集体の全量を100重量%としたとき、平均粒径が20〜80μmであるものの割合が50〜100重量%であることを特徴とするクリーニングブレード。
A cleaning blade comprising a polyurethane elastic body used in an image forming apparatus utilizing an electrostatic transfer process, comprising:
The polyurethane elastic body has a laminated structure of two or more layers having an edge layer and a substrate layer,
The edge layer is a polyurethane obtained by reacting a diisocyanate compound, a bifunctional polyester polyol, trimethylolpropane, and 1,4-butanediol,
The number average molecular weight of the diisocyanate compound is Ma, the weight ratio is a (however, the total amount of polyurethane constituting the edge layer is 1), the weight ratio of bifunctional polyester polyol is b, and the molecular weight of trimethylolpropane is Mc, When the weight ratio is c and the weight ratio of 1,4-butanediol is d, the ratio (W Hs ) of hard segment aggregates of polyurethane constituting the edge layer is represented by the following formula (1): 40% by weight or more (however, the total amount of polyurethane constituting the edge layer is 100% by weight),
(W Hs ) = 100 (a−1.5 Ma (c / Mc) + d) / (a + b + c + d) (1)
And, when the total amount of the hard segment aggregate is 100% by weight, the ratio of one having an average particle diameter of 20 to 80 μm is 50 to 100% by weight.
前記基材層が、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含有するポリオール成分と、トリレンジイソシアネートを含有するイソシアネート成分と、3官能の架橋材と、を反応させることにより得られたポリウレタンである請求項1に記載のクリーニングブレード。   The polyurethane according to claim 1, wherein the base material layer is a polyurethane obtained by reacting a polyol component containing polytetramethylene ether glycol, an isocyanate component containing tolylene diisocyanate, and a trifunctional crosslinking material. Description cleaning blade.
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