JPH09218624A - クリーニングブレード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低摩擦でまくれのない低コストのクリーニン
グブレード及び低摩擦でスティックスリップがなくクリ
ーニング性能良好なクリーニングブレードを提供する。 【解決手段】 電子写真感光体表面を摺擦して感光体表
面を掃除するクリーニングブレードにおいて、該クリー
ニングブレードを形成するポリウレタンエラストマーに
片末端に少なくとも１つの反応性部位を有する分子構造
のポリシロキサンオイルを含有させて成形したことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繰り返して使用す
る電子写真複写機またはレーザービームプリンターの感
光ドラム表面に摺擦してこれをクリーニングするクリー
ニングブレードに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機の画像形成装置において
は電子写真有機感光体の表面に放電によって電荷を与
え、その上に露光によって静電潜像を形成すると共に、
潜像の極性とは逆の極性を有するトナーを現像器により
付着させて、現像し、その後搬送された紙等の被転写物
にチャージャーにより転写している。転写後に感光ドラ
ム上に残留したトナーはクリーニングブレードにより除
去される。

【０００３】このような画像形成装置において、クリー
ニングブレードはウレタン等のゴム材からなる。したが
って、感光ドラムのブレードとの摩擦係数が大きく、ト
ナー除去時のブレードのまくれ現象が生じ、感光体上に
残留するトナーの掃除ができなくなる問題がある。

【０００４】このような問題に対して、特開昭５７−
２０２１７６や特開昭５７−２０１２７７のようにポ
リシロキサンオイルや反応性を有する変性ポリシロキサ
ンオイルをブレード自体に含有させ、摩擦係数を低減さ
せ、まくれを防止する方法がある。

【０００５】また、特開平４−３６６８７８では、シ
リコーンとウレタンエラストマーの原料であるポリエス
テルポリオール、ポリエーテルポリオール類と多元重合
体をウレタンエラストマーに添加し、該多元重合体のシ
リコーンの部分の潤滑性によりウレタンエラストマーと
感光ドラム間の摩擦を低下させ、クリーニングブレード
のまくれを防止している。

【０００６】しかしながら、上記従来例では、ポリシロ
キサンオイルはウレタンエラストマーからしみ出し、感
光ドラムを汚染する。ポリシロキサンオイルは絶縁体で
あるため、汚染により感光ドラムの電荷が不均一にとな
り複写する画像に悪影響を及ぼす。

【０００７】変性シリコーンで両末端シラノールのもの
を使用した場合、シロキサン結合を形成し易い。そのた
めその形成割合によってブレードの機械的物性が著しく
変化するという問題がある。

【０００８】変性シリコーンで両末端カルビノールはウ
レタンエラストマーとの相溶性が悪いためシロキサン部
の不均一な遍在や成形時における発泡等の問題が生じ
る。

【０００９】また両末端変性シリコーンオイルでは両末
端がウレタン分子中で固定されているため、へたりが大
きい。へたりが大きいと、クリーニング中に永久変形を
起こし、当接圧が低下しトナーをクリーニングする能力
が低下する。

【００１０】多元重合体合成の手間、コスト上昇の問題
がある。さらにシリコーンを含む多元重合体がウレタン
中に海島状に埋もれ、滑り性を上げ、まくれを防止する
のに高価なシリコーンオイルを多量に添加しなければ効
果が得られない。

【００１１】硬度が部分的に異なるため、鋭利なエッジ
を切断により加工する際の切断不良等の欠点があった。

【００１２】このような従来例では、いずれも、潤滑性
をもつポリシロキサン成分の多くがウレタン分子中に埋
もれ、摩擦低減の効果が低く、まくれ防止には多量のシ
リコーンオイルの使用が必要でありコストが非常に高
い。

【００１３】さらに従来のウレタン材からなるクリーニ
ング部材は感光体との摩擦が大きい。そのため、クリー
ニング部材と感光体の間でスティックスリップが発生す
る。スティックスリップとはスティック状態とスリップ
状態が交互に繰り返し起こる現象を言う。クリーニング
部材は、その先端部が回転・移動する感光体と接触して
いるため、感光体から摩擦力を受け、変形し内部に応力
を生じる。その応力がクリーニング部材と感光体との間
に生ずる静摩擦力より小さい場合は、クリーニング部材
は感光体に張り付いていて、滑りを生じない（スティッ
ク状態）。感光体の動きに伴って、クリーニング部材の
変形が大きくなり、クリーニング部材内に発生する応力
が静摩擦力の上限を上回ったとき、クリーニング部材と
感光ドラムの間に滑りが生じる（スリップ状態）。

【００１４】スティック状態からスリップ状態に変化す
るとき、クリーニング部材と感光体との間に隙間が生じ
る。スティックスリップが発生すると、上述の隙間から
トナーがすり抜けるためクリーニングが不完全となり、
画像の汚れや、摩擦熱による感光体表面へのトナー融着
の原因となる。最近のトナーは微小化や、球形化が進
み、従来のトナーよりスティックスリップによるトナー
すり抜けによる画像汚れや、感光体表面へのトナー融着
が発生し易くなっている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、低摩擦でまくれのない低コストで製造し易いクリー
ニングブレードを提供することである。

【００１６】さらに本発明の第２の目的は、低摩擦でス
ティックスリップがなく、微小トナーや球形トナーに対
してクリーニング性能が良好なクリーニング部材を提供
することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記の目的は以下の手段
によって達成される。

【００１８】すなわち、本発明は、電子写真感光体表面
を摺擦して感光体表面を掃除するクリーニングブレード
において、該クリーニングブレードを形成するポリウレ
タンエラストマーに片末端に少なくとも１つの反応性部
位を有する分子構造のポリシロキサンオイルを含有させ
て形成したことを特徴とするクリーニングブレードを提
案するものであり、前記ポリシロキサンオイルの片末端
が１官能基であること、前記ポリシロキサンオイルの片
末端が２官能基であること、前記ウレタンと反応する部
位がカルビノール基、アミノ基、エポキシ基、メタクリ
ル基、カルボキシル基、メルカプト基、フェノール性水
酸基から選ばれた少なくとも１種以上の官能基により変
性されていることを含む。

【００１９】さらに、本発明は電子写真感光体表面を摺
擦して感光体表面を掃除するクリーニングブレードにお
いて、該クリーニングブレードを形成するポリウレタン
エラストマーに反応基を有するシリコーンオイルを含有
させて成形したことを特徴とするクリーニングブレード
を提案するものであり、前記シリコーンオイルのシリコ
ーン変性率が２０から１００％であること、前記シリコ
ーンオイルがジメチルシロキサンの両末端をカルビノー
ルで変性したものであることを含む。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。

【００２１】本発明によるクリーニングブレードに用い
る変性シリコーンオイル含有ウレタンエラストマーは、
種々の方法によって合成されるが、その代表的方法は、
ジカルボン酸及びジオールから得られるポリエステルジ
オール、またはポリエーテルジオールにジイソシアネー
トを反応させて得られるプレポリマーに、片末端にウレ
タンと反応し得る官能基を少なくとも１つ有する分子構
造をもつ変性ポリシロキサンオイル及び比較分子量の小
さいジオールやトリオールもしくはジアミンやトリアミ
ンよりなる硬化剤とを反応させる方法である。

【００２２】この方法では、プレポリマーを硬化剤で硬
化させる過程において片末端変性ポリシロキサンオイル
を添加するという簡易な方法でウレタンエラストマーの
合成ができる。また、市販のプレポリマーを利用できる
ため、製造容易である。

【００２３】プレポリマー合成時に片末端変性ポリシロ
キサンオイルを添加し、片末端変性シリコーンオイルを
含有したプレポリマーを合成し、これに硬化剤を添加し
て、ウレタンエラストマーを合成してもよい。

【００２４】ジカルボン酸としては、アジピン酸、セバ
シン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、マレイン酸、及
びフマル酸等の飽和または不飽和二塩基酸、無水マレイ
ン酸、及び無類フタル酸等の酸無水物及びテレフタル酸
ジメル等のジアルキルエステル等が用いられる。

【００２５】ポリエーテルジオールとしては、ポリオキ
シテトラメチレングリコールジオール、ポリオキシプロ
ピレングルコールジオール等が用いられる。

【００２６】ジオールとしては、エチレングリコール、
ブチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレ
ングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチル
グリコール、１，６ヘキシレンングリコール等のグリコ
ール類が用いられる。

【００２７】ジイソシアネートとしては、４，４’−ジ
フェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ヘキサメ
チレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネー
ト、４，４’ジシクロヘキシルメタンジイソシアネー
ト、２，４−トリレンジイソシアネート（２，４−ＴＤ
Ｉ），２，６−トリレンジイソシアネート（２，６−Ｔ
ＤＩ）、カーボンジイミド変性ＭＤＩ、オルトトルイジ
ンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ナフチレンジイソシ
アネート（ＮＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（Ｘ
ＤＩ）等が用いられる。

【００２８】片末端変性ポリシロキサンオイルの種類と
しては、カルビノール変性、アミノ変性、エポキシ変
性、メタクリル変性、カルボキシル変性、メルカプト変
性、フェノール変性がなされたポリシロキサンが使用し
得るが、ウレタンと反応するものならこれらに限定され
るものではない。

【００２９】片末端に存在する官能基数は分子構造上可
能な限り幾つでもよいが、１または２官能基のものが好
ましい。

【００３０】片末端変性ポリシロキサンオイルの添加量
はプレポリマーのイシシアネート基含有率と片末端変性
ポリシロキサンオイルの当量により最大値が制限され
る。

【００３１】片末端変性ポリシロキサンオイルの官能基
が水酸基の場合について説明すれば、プレポリマー１０
０ｇ中に含有されるイソシアネート基（ＮＣＯ）のモル
数はイソシアネート基の式量が４２なので、 で表される。

【００３２】片末端変性ポリシロキサンオイルの１ｇ当
量は、 で表される。

【００３３】したがって、片末端変性ポリシロキサンオ
イルの添加量の最大値はプレポリマー１００ｇに対して
化学量論的に（１）＊（２） （単位はｇ）で表
される。

【００３４】これを上回って片末端ポリシロキサンオイ
ルを添加した場合、イソシアネート基が不足するため、
硬化物のゴム弾性が低下する弊害が起こる。

【００３５】片末端ポリシロキサンオイルの好ましい添
加量は、プレポリマー１００ｇに対して０．１ｇから３
０ｇである。さらに好ましくは０．５〜１０ｇである。

【００３６】硬化剤としては、１，４−ブタンジオー
ル、２，３−ブタンジオール、１，１，１−トリメチル
オールプロパン、エチレングリコールヒドロキノン−ビ
ス（β−ヒドロキシルエチル）エーテル、３，３’−ジ
クロロ−４，４’ジアミノフェニルメタン、トリイソプ
ロパノールアミン等があるがこれらに限定されるもので
はない。これらの中から所望により選択して用いること
ができる。または２種類以上をブレンドして使用しても
よい。

【００３７】プレポリマー、片末端変性ポリシロキサン
及び、硬化剤の量はプレポリマー中に含有されるイソシ
アネート基のモル数に対して、片末端変性ポリシロキサ
ン及び硬化剤の官能基モル数の倍率が０．９から１．０
の範囲になるように設定するのが普通である。

【００３８】このようにして得られたウレタンゴムは、
片末端が固定さされていないポリシロキサン鎖を分子中
にもっているため、その一部が表面より突出していると
考えられ、少量の添加でも良好な滑り性を与える。

【００３９】また、片末端が固定されていないことのも
う一つの特徴は、量末端変性ポリシロキサンオイルを添
加したウレタンゴムに比較して、永久変形が小さくクリ
ーニング性が長期にわたり持続し耐久性が良好なことで
ある。

【００４０】次に、反応基を有するシリコーンオイルの
種類としてはカルビノール変性、アミノ変性、エポキシ
変性、メタクリル変性、カルボキシル変性、メルカプト
変性、フェノール変性の変性がなされたものが使用し得
るがウレタンと反応するものならこれらに限定されるも
のではない。

【００４１】反応基を有するシリコーンオイルを添加す
る場合はジイソジアネートは４，４’ジェフェニルメタ
ンジイソシアネートで、ポリオールがポリエステルポリ
オールであり、硬化剤としては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を用いることがより
好ましい。

【００４２】また、反応基を有するシリコーンオイルの
変性率（シリコーンオイル重量／シリコーンオイル重量
＋ポリオール重量）が２０％〜１００％であることが好
ましい。

【００４３】変性率が２０％未満ではスティックスリッ
プの防止効果を発揮し得ず好ましくない。

【００４４】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。

【００４５】実施例１ ４，４’ジェフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤ
Ｉ）１０００ｇとエチレングリコールとアジピン酸より
なるポリエステルジオールニッポラン４００２（水酸基
価１１３．０、日本ポリウレタン工業製）７７８ｇ、及
びニッポラン４０４０（水酸基価５５．１、日本ポリウ
レタン工業製）１１７８ｇを窒素雰囲気下で反応させ、
ポリエステル平均分子量１５００、イソシアネート含有
率６．０％のプレポリマーを合成した。

【００４６】このプレポリマー１００ｇに対し、片末端
カルビノール変性ポリシロキサンオイルＸ−２２−１７
０ＤＸ（水酸基価１０．０、官能基数１、信越化学製）
と１，４−ブタジオール：１，１，１−トリメチロール
プロパン＝６５ｗｔ：３５ｗｔの硬化剤を加え、攪拌
後、脱泡し、クリーニングブレード成形用金型に注入
し、１３０℃で１時間硬化し、脱型し、同温度で３時間
２次硬化し３日間熟成を行った。このクリーニングブレ
ードをキャノンレーザーショット４０４Ｇ２（Ａ４サイ
ズ）に装着し、クリーニング特性を検討した結果を表１
に示す。

【００４７】

【表１】 実施例２ ４，４’ジェフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤ
Ｉ）１０００ｇとエチレングリコールとアジピン酸より
なるポリエステルジオールニッポラン４００２（水酸基
価１１３．０、日本ポリウレタン工業製）７７８ｇ、及
びニッポラン４０４０（水酸基価５５．１、日本ポリウ
レタン工業製）１１７８ｇを窒素雰囲気下で反応させ、
ポリエステル平均分子量１５００、イソシアネート含有
率６．０％のプレポリマーを合成した。

【００４８】このプレポリマー１００ｇに対し、片末端
カルビノール変性ポリシロキサンオイルＸ−２２−１７
６ＤＸ（水酸基３０．８、官能基数２、信越化学製）と
１，４−ブタンジオール：１，１，１−トリメチロール
プロパン＝６５ｗｔ：３５ｗｔの硬化剤を加え、攪拌
後、脱泡し、クリーニングブレード成形用金型に注入
し、１３０℃で１時間硬化し、脱型し、同温度で３時間
２次硬化し３日間熟成を行った。このクリーニングブレ
ードをキャノンレーザーショット４０４Ｇ２（Ａ４サイ
ズ）に装着し、クリーニング特性を検討した結果を表２
に示す。

【００４９】

【表２】 比較例２ ４，４’ジェフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤ
Ｉ）１０００ｇとエチレングリコールとアジピン酸より
なるポリエステルジオールニッポラン４００２（水酸基
価１１３．０、日本ポリウレタン工業製）７７８ｇ、及
びニッポラン４０４０（水酸基価５５．１、日本ポリウ
レタン工業製）１１７８ｇを窒素雰囲気下で反応させ、
ポリエステル平均分子量１５００、イソシアネート含有
率６．０％のプレポリマーを合成した。

【００５０】このプレポリマー１００ｇに対し、ジメチ
ルポリシロキサンオイルＳＨ−２００（粘度１０００ｃ
ｓ、トーレ・ダウコーニングシリコーン）と１，４−ブ
タンジオール：１，１，１−トリメチロールプロパン＝
６５ｗｔ：３５ｗｔの硬化剤を加え、攪拌後、脱泡し、
クリーニングブレード成形用金型に注入し、１３０℃で
１時間硬化し、脱型し、同温度で３時間２次硬化し３日
間熟成を行った。このクリーニングブレードをキャノン
レーザーショット４０４Ｇ２（Ａ４サイズ）に装着し、
クリーニング特性を検討した結果を表３に示す。

【００５１】

【表３】 ウレタンとの化学的結合をもたないジメチルポリシロキ
サンオイルはウレタンからしみ出し、感光ドラムに絶縁
体皮膜を作るため、帯電不良が起き画像が乱れる。

【００５２】実施例３〜１１ 窒素雰囲気下でＭＤＩ３７ｇをＭＩＢＫ溶剤４０ｇに溶
解し、８０℃で変性シリコーンオイル（Ｘ−２２−１６
０ＡＳ 信越化学）所定量を滴下する。

【００５３】次いでポリエステルジオール（Ｎ−１４１
日本ポリウレタン工業）を所定量滴下する。

【００５４】ＭＩＢＫ溶剤を減圧下留去し、シリコーン
変性率２０％から１００％のシリコーン変性ウレタンポ
リマーを得た。

【００５５】このプレポリマー１００ｇ当たり、硬化剤
として、１，４ブラジオール４．４ｇ、トリメチロール
プロパン２．４ｇを混合攪拌し、１３５℃の金型に注入
し、硬化後裁断し厚さ３ｍｍ、幅２０ｍｍ、長さ３１５
ｍｍのクリーニング部材とした。

【００５６】このクリーニング部材の摩擦係数を、ヘイ
ドン表面性試験機にて測定した。さらに、静電複写機に
組み込み、スティックスリップの発生の有無を確認し
た。実施例の配合及び摩擦係数及びスティックスリップ
の結果は表４の通り。

【００５７】

【表４】 注） シリコーン変性率＝シリコーンオイル／（シリコーンオイル＋ポリエス テルジオール） 比較例２，３ 実施例３〜１１と同様に、シリコーン変性をしないウレ
タンプレポリマーと、シリコーン変性率１０％のシリコ
ーン変性ウレタンプレポリマーを得る。

【００５８】実施例３〜１１と同様にクリーニング部材
を製作し、摩擦係数の測定と、スティックスリップ発生
の有無を確認した。

【００５９】

【表５】

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本願に係る発明に
よれば、片末端変性ポリシロキサンを含有するポリウレ
タンエラストマーで、クリーニングブレードを製造する
ことにより、従来の低摩擦クリーニングブレードよりも
少量の添加量でまくれ防止効果を発現でき、ブレード製
造の低コスト化、クリーニングブレードの長寿命化が図
れる。

【００６１】また、本発明によれば、シリコーン変性ウ
レタンのシリコーン変性率を、２０％から１００％の間
に設定することにより、スティックスリップのない、ク
リーニング性良好なクリーニング部材が得られる。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真感光体表面を摺擦して感光体表
   面を掃除するクリーニングブレードにおいて、該クリー
   ニングブレードを形成するポリウレタンエラストマーに
   片末端に少なくとも１つの反応性部位を有する分子構造
   のポリシロキサンオイルを含有させて形成したことを特
   徴とするクリーニングブレード。
2. 【請求項２】 前記ポリシロキサンオイルの片末端が１
   官能基である請求項１に記載のクリーニングブレード。
3. 【請求項３】 前記ポリシロキサンオイルの片末端が２
   官能基である請求項１に記載のクリーニングブレード。
4. 【請求項４】 前記ウレタンと反応する部位がカルビノ
   ール基、アミノ基、エポキシ基、メタクリル基、カルボ
   キシル基、メルカプト基、フェノール性水酸基から選ば
   れた少なくとも１種以上の官能基により変性されている
   請求項２または３に記載のクリーニングブレード。
5. 【請求項５】 電子写真感光体表面を摺擦して感光体表
   面を掃除するクリーニングブレードにおいて、該クリー
   ニングブレードを形成するポリウレタンエラストマーに
   反応基を有するシリコーンオイルを含有させて成形した
   ことを特徴とするクリーニングブレード。
6. 【請求項６】 前記シリコーンオイルのシリコーン変性
   率が２０から１００％である請求項５に記載のクリーニ
   ングブレード。
7. 【請求項７】 前記シリコーンオイルがジメチルシロキ
   サンの両末端をカルビノールで変性したものである請求
   項５または６に記載のクリーニングブレード。