JPWO2015093441A1 - クリーニングブレード - Google Patents

Abstract

ゴム基材の成形体である弾性体１１を有し、弾性体１１の被接触体と当接する部位に少なくとも表面処理層１２を有するクリーニングブレード１において、表面処理層１２は、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールと有機溶剤とを含有する表面処理液、又は２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとの反応生成物であるイソシアネート基を有するイソシアネート基含有化合物と有機溶剤とを含有する表面処理液を弾性体１１に含浸し硬化して形成されたものであり、２官能イソシアネート化合物に含有されるイソシアネート基と、３官能ポリオールに含有される水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）は、１．０以上１．５以下であり、表面処理層の厚さは、１０μｍ以上１００μｍ以下である。

Description

本発明は、電子写真式複写機及びプリンタ、又はトナージェット式複写機及びプリンタ等の画像形成装置に用いられるクリーニングブレードに関する。

一般に電子写真プロセスでは、電子写真感光体に対して、少なくともクリーニング、帯電、露光、現像及び転写の各プロセスが実行される。各プロセスでは、感光ドラム表面に残存するトナーを除去清掃するクリーニングブレードや、感光体に一様な帯電を付与する導電性ロールや、トナー像を転写する転写ベルト等が用いられている。そして、クリーニングブレードは、塑性変形や耐摩耗性の観点から、主に熱硬化性ポリウレタン樹脂により製造される。

しかしながら、例えば、ポリウレタン樹脂からなるクリーニングブレードを用いた場合、ブレード部材と感光ドラムとの摩擦係数が大きくなり、ブレードのめくれや異音が発生したり、感光ドラムの駆動トルクを大きくしなければならない場合があった。また、クリーニングブレードの先端が感光ドラム等に巻き込まれ、引き延ばされて切断され、クリーニングブレードの先端が摩耗破損する場合もあった。これらの問題は、クリーニングブレードの硬度が低い場合に特に顕著となり、その結果、クリーニングブレードの耐久性が不足する場合もあった。

このような問題を解決するため、従来からポリウレタン製ブレードの当接部を高硬度、且つ低摩擦にする試みが行われてきた。例えば、ポリウレタン製ブレードにイソシアネート化合物を含浸させ、ポリウレタン樹脂とイソシアネート化合物とを反応させることにより、ポリウレタン樹脂ブレードの表面及び表面近傍のみを高硬度化させ、且つ表面の低摩擦化を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

しかしながら、特許文献１〜３に開示されている方法でブレードに必要な特性を得るためには、ポリウレタン樹脂に高濃度のイソシアネート化合物を有する表面処理液を含浸させる必要があり、これに伴い表面処理層を深くまで形成する必要が出てくる。表面処理液を高濃度とし且つ表面処理層を深くまで形成しようとすると、ブレード表面に余剰量のイソシアネートが残存し易くなるため、このイソシアネートを除去する工程が必要となる。他方、表面処理層を薄くすると、耐摩耗性が不十分になり、クリーニング性が低下するという問題がある。

特開２００７−０５２０６２号公報 特開２００９−０２５４５１号公報 特開２００４−２８００８６号公報

本発明は、このような事情に鑑み、表面処理層の厚さが薄くても高硬度で低摩擦であり、且つ耐摩耗性に優れ、長期にわたり良好なクリーニング性を維持することができるクリーニングブレードを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、ゴム基材の成形体である弾性体を有し、前記弾性体の被接触体と当接する部位に少なくとも表面処理層を有するクリーニングブレードであって、前記表面処理層は、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールと有機溶剤とを含有する表面処理液、又は前記２官能イソシアネート化合物と前記３官能ポリオールとの反応生成物であるイソシアネート基を有するイソシアネート基含有化合物と有機溶剤とを含有する表面処理液を、前記弾性体に含浸し硬化して形成されたものであり、前記２官能イソシアネート化合物に含有されるイソシアネート基と、前記３官能ポリオールに含有される水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）は、１．０以上１．５以下であり、前記表面処理層の厚さは、１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とするクリーニングブレードにある。

かかる発明によれば、表面処理層の厚さが薄くても高硬度で低摩擦であり、且つ耐摩耗性に優れ、長期にわたり良好なクリーニング性を維持することができるクリーニングブレードが実現される。また、表面処理層の厚さが１０μｍ以上１００μｍ以下と薄いため、表面への表面処理液の残留及び乾燥後の析出が少なくなり、表面に余剰量のイソシアネート化合物が塗布されることを防止することができる。

ここで、前記２官能イソシアネート化合物は、分子量が２００以上３００以下であり、前記３官能ポリオールは、分子量が１５０以下であることが好ましい。

これによれば、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとの反応が良好に進行し、表面処理層を効率よく形成することができる。

ここで、前記弾性体はポリウレタンであることが好ましい。

これによれば、ポリウレタンと表面処理液に含まれる２官能イソシアネート化合物との親和性が高いため、表面処理層をより高硬度で低摩擦とすることができる。

本発明によれば、表面処理層の厚さが薄くても高硬度で低摩擦であり、且つ耐摩耗性に優れ、長期にわたり良好なクリーニング性を維持することができるクリーニングブレードを実現することができる。また、表面処理層の厚さが１０μｍ以上１００μｍ以下と薄いため、表面に余剰量のイソシアネート化合物が塗布されることを防止することができる。

本発明に係るクリーニングブレードの一例の横断面図。

以下に、本発明に係るクリーニングブレードを画像形成装置に適用した場合について詳細に説明する。

（実施形態１）
図１に示すように、クリーニングブレード１は、ブレード本体１０と支持部材２０とを備えており、ブレード本体（これ自体をクリーニングブレードともいう）１０と支持部材２０とは図示されない接着剤を介して接合されている。ブレード本体１０は、ゴム基材の成形体である弾性体１１で構成される。弾性体１１は、その表層部に表面処理層１２が形成されている。表面処理層１２は、弾性体１１の表層部に表面処理液を含浸させ硬化することにより形成したものである。表面処理層１２は、弾性体１１のクリーニング対象と当接する部分に少なくとも形成すればよいが、本実施形態では、弾性体１１の表面全体の表層部に表面処理層１２を形成してある。

このような表面処理層１２を形成するために用いられる表面処理液は、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールと有機溶剤との混合溶液、又は２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとを反応させることにより得られるイソシアネート基を末端に有するイソシアネート基含有化合物であるプレポリマーと有機溶剤との混合溶液である。これらの表面処理液は、弾性体１１への濡れ性、浸漬程度や表面処理液の有効期間を考慮して適宜調製される。

表面処理剤中２官能イソシアネート化合物に含有されるイソシアネート基と、３官能ポリオールに含有される水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）は、１．０以上１．５以下である。イソシアネート基と、水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）が、１．０よりも小さいと、未反応のポリオールが残留し白化、軟化を引き起こす。また、１．５よりも大きいと未反応のイソシアネートが残留し、褐色変化を引き起こす。よって、イソシアネート基と、水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）が、１．０よりも小さい、又は１．５よりも大きいと、高硬度で低摩擦の表面処理層が得られず、良好なクリーニング性や耐摩耗性が得られなくなる。

また、表面処理層１２は、弾性体１１の表層部に、厚さ１０μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以上５０μｍ以下で形成される。この厚さは、従来の表面処理層１２の厚さの約１／１０と極めて薄いものであるが、高硬度で低摩擦であり、且つ耐摩耗性に優れたものとなる。これは、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールと有機溶剤とを含有する表面処理液、又はこれらを反応させて得られるプレポリマーを用いることで、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとの反応や、プレポリマーと弾性体１１との反応が効率よく進行し、弾性体１１の表層部に高架橋密度の表面処理層１２が形成されるからである。このような表面処理層１２は、高濃度の表面処理液を用いなくても、弾性体１１の表層部に形成することができるため、弾性体の表面に余剰量のイソシアネート化合物が塗布されることがなく、従来のような余剰量のイソシアネート化合物を除去する除去工程が不要となる。

さらに、表面処理層１２の弾性率（ここでは押し込み弾性率（ヤング率）をいう。以下同様。）は４０ＭＰａ以下であることが好ましい。表面処理層１２の弾性率を４０ＭＰａより大きくすると、弾性体１１の変形に対して表面処理層１２が追従できなくなり、表面処理層１２のカケが生じてしまうからである。

また、弾性体１１の弾性率は５ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下であることが好ましい。弾性体１１の弾性率を５ＭＰａより小さくすると、被接触体、即ち、本実施形態では感光体ドラムのトルクが上昇し、フィルミングの抑制効果が低下してしまう。ここで、フィルミングとは、トナーが感光体ドラムに付着する現象をいう。一方、弾性体１１の弾性率を２０ＭＰａより大きくすると、感光体ドラムとクリーニングブレードとの十分な密着性が得られなくなる。さらに、表面処理層１２の弾性率と弾性体１１の弾性率との差は、３ＭＰａ以上であることが好ましい。表面処理層１２の弾性率と弾性体１１の弾性率との差を３ＭＰａより小さくすると、フィルミングの抑制効果が十分得られなくなるからである。

ここで、まず、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールと有機溶剤との混合溶液からなる表面処理液について説明する。

表面処理液に用いられる２官能イソシアネート化合物としては、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（Ｈ−ＭＤＩ）、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＨＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、カルボジイミド変性ＭＤＩ、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、３，３−ジメチルジフェニル−４，４′−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、リジンジイソシアネートメチルエステル（ＬＤＩ）、ジメチルジイソシアネート及びこれらの多量体および変性体等が挙げられる。２官能イソシアネート化合物の中でも、分子量が２００以上３００以下のものを用いることが好ましい。上記の中では、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、３，３−ジメチルジフェニル−４，４′−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）が挙げられる。分子量が２００以上３００以下の２官能イソシアネート化合物を用いることにより、３官能ポリオールとの反応が安定して進行し、弾性体１１の表層部に短時間で表面処理液が含浸し、表面処理層１２が薄くても高硬度で低摩擦となる。

特に弾性体１１としてポリウレタンを用いた場合、２官能イソシアネート化合物とポリウレタンとの親和性が高く、表面処理層１２と弾性体１１との結合による一体化をより高めることができ、表面処理層１２をより高硬度で低摩擦とすることができる。一方、３官能イソシアネート化合物を用いた場合、立体障害が大きく、一定以上の架橋反応が進まなくなる。このため、イソシアネート化合物としては、安定的に３官能ポリオールと反応することができる２官能イソシアネート化合物を用いる必要がある。

３官能ポリオールとしては、グリセリン、１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン（ＴＭＥ）、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）、１，２，６−ヘキサントリオール等の３官能脂肪族ポリオール、３官能脂肪族ポリオールにエチレンオキシド、ブチレンオキシド等を付加したポリエーテルトリオール、３官能脂肪族ポリオールにラクトン等を付加したポリエステルトリオール等が挙げられる。３官能ポリオールの中でも、分子量が１５０以下のものを用いることが好ましい。上記の中では、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）が挙げられる。分子量が１５０以下の３官能ポリオールを用いることにより、２官能イソシアネートとの反応が速く、高硬度の表面処理層を得ることができる。

３官能ポリオールを表面処理液に含有すると、３官能の水酸基がイソシアネート基と反応し、３次元構造を持つ高架橋密度の表面処理層１２を得ることができる。これにより、低濃度の表面処理液を用いて厚さが薄い表面処理層１２を形成しても、高硬度で低摩擦とすることができる。さらに、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとを含有する表面処理液は、後述する実施例に示すように、有効期間が長く、保管性に優れたものとなる。

有機溶剤は、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールを溶解するものであれば特に限定されないが、イソシアネート化合物と反応し得る活性水素を持たないものが好適に用いられる。例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン等が挙げられる。有機溶剤は、低沸点である程、溶解性が高く、含浸後の乾燥を速くすることができ、均一に処理することができる。なお、これらの有機溶剤は、弾性体１１の膨潤程度により適宜選択され、好ましくはメチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、酢酸エチルが用いられる。

２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールと有機溶剤との混合溶液からなる表面処理液を用いた場合、弾性体１１の表層部へ表面処理液を含浸させ、硬化処理を行うと、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールが反応してプレポリマー化すると共に硬化し、末端に残ったイソシアネート基が弾性体１１と反応することで表面処理層１２が形成される。

一方、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとの反応生成物であるイソシアネート基を有するイソシアネート基含有化合物を含有する表面処理液は、上述した２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとを予め反応させて、末端にイソシアネート基を有するイソシアネート基含有化合物であるプレポリマーを合成し、これと有機溶剤とを混合して表面処理液とする。この場合、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとを反応させる際の２官能イソシアネート化合物に含有されるイソシアネート基と、３官能ポリオールに含有される水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）は、上述した場合と同様に、１．０以上１．５以下とする。

このような２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとのプレポリマー化は、表面処理液を弾性体１１の表層部に含浸させる間に起こるように設定してもよいが、どの程度の反応を行わせるかは、反応温度、反応時間、放置環境を調節することによって制御することができる。プレポリマー化の条件は、一般的には、表面処理液の温度５℃〜３５℃、湿度２０％〜７０％下で行われる。

なお、何れの場合においても、表面処理液には、必要に応じて架橋剤、触媒、硬化剤等が添加される。また、有効成分である２官能イソシアネート化合物及び３官能ポリオールの濃度、又は２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとを反応させる際の２官能イソシアネート化合物の濃度は、有機溶剤への溶解性や表層部への含浸性を考慮して適宜選定すればよいが、３質量％以上３０質量％以下、好ましくは、５質量％以上２０質量％以下とするのがよい。

また、弾性体１１は活性水素を有するマトリックスからなる。ここで、活性水素を有するマトリックスとしては、ポリウレタン、エピクロルヒドリンゴム、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭ等をゴム基材としたマトリックスを挙げることができる。これらの中でも、２官能イソシアネート化合物との反応のしやすさに鑑みるとポリウレタンが好ましい。ポリウレタンからなるゴム基材としては、脂肪族ポリエーテル、ポリエステル及びポリカーボネートから選択される少なくとも一種を主体とするものを挙げることができる。具体的には、これら脂肪族ポリエーテル、ポリエステル及びポリカーボネートから選択される少なくとも一種を含むポリオールを主体とし、これをウレタン結合により結合したものを挙げることができ、好適には、ポリエーテル系ポリウレタン、ポリエステル系ポリウレタン、ポリカーボネート系ポリウレタン等を挙げることができる。また、ウレタン結合の代わりにポリアミド結合あるいはエステル結合等により結合して弾性体としたものも用いることができる。さらに、ポリエーテルアミドやポリエーテルエステルなどの熱可塑性エラストマーを用いることもできる。また、ゴム基材として活性水素を有するものと併せて、又はその代わりに、充填材、可塑剤として活性水素を有するものを用いてもよい。

このような弾性体１１の表層部に表面処理液を含浸させ硬化することにより、弾性体１１の表層部に表面処理層１２が形成される。ここで、弾性体１１の表層部に表面処理液を含浸させ硬化する方法は特に限定されない。例えば、弾性体１１を表面処理液に浸漬し、次いで加熱する方法、又は表面処理液をスプレー塗布等により弾性体１１表面に塗布して含浸させ、次いで加熱する方法が挙げられる。また、加熱する方法は限定されず、例えば加熱処理、強制乾燥及び自然乾燥等が挙げられる。

具体的に、表面処理液として、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールと有機溶剤との混合溶液を用いる場合、表面処理層１２の形成は、弾性体１１の表層部への表面処理液の含浸中に、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールが反応してプレポリマー化すると共に硬化し、且つイソシアネート基が弾性体１１と反応することで進行する。

表面処理液として、プレポリマーを用いる場合、表面処理層１２の形成は、弾性体１１の表層部に表面処理液を含浸し、その後硬化すると共にイソシアネート基が弾性体１１と反応することで進行する。

弾性体１１の表面処理層の形成部位は、少なくとも被接触体と当接する部位を含めばよい。例えば、弾性体１１の先端部のみに形成してもよいし、弾性体１１の全体に形成してもよい。また、弾性体１１に支持部材２０を接着してクリーニングブレードとした状態で、先端部のみ、又は弾性体全体の表層部に形成してもよい。また、弾性体１１をブレード形状に切断する前のゴム成形体の一面、両面又は全面に表面処理層を形成した後、切断するようにしてもよい。

本発明によれば、イソシアネート基と水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）が１．０以上１．５以下である２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールと有機溶剤とを含有する表面処理液、又はこれらを反応させて得られるプレポリマーを、弾性体１１の表層部に含浸させ硬化することにより、弾性体１１の表層部に厚さが１０μｍ〜１００μｍ、好ましくは１０μｍ〜５０μｍと極めて薄いが高硬度で低摩擦の表面処理層を形成することができる。このような表面処理層を有するクリーニングブレードは耐摩耗性に優れ、長期にわたり良好なクリーニング性やフィルミング抑制性等を維持することができる。また、表面処理層の厚さが薄いため、弾性体の表面に余剰量のイソシアネート化合物が塗布されることを防止することができる。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明を限定するものではない。

（実施例１）
（ゴム弾性体の作製）
カプロラクトン系ポリオール（分子量２０００）１００質量部と、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）３８質量部とを１１５℃×２０分間反応させた後、架橋剤として１，４−ブタンジオール６．１質量部およびトリメチロールプロパン２．６質量部を混合し、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た。得られたゴム弾性体は、弾性率が１０．０ＭＰａであった。

（表面処理液の調製）
２官能イソシアネート化合物としてＭＤＩ（日本ポリウレタン工業（株）製、分子量２５０．２５）と、３官能ポリオールとしてＴＭＰ（三菱ガス化学（株）製、分子量１３４．１７）と、有機溶剤としてＭＥＫとを、イソシアネート基と水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）が１．０となるように混合し、濃度５質量％の表面処理液を調製した。ここで、表面処理液の濃度（質量％）は、表面処理液の全体の質量に対するイソシアネート化合物及びポリオールの質量の割合とする。

（ゴム弾性体の表面処理）
表面処理液を２３℃に保ったまま、ゴム弾性体を表面処理液に０．５分間浸漬後、５０℃に保持されたオーブンで１時間加熱した。これにより、表層部に厚さ１０μｍの表面処理層を有するゴム弾性体を得た。その後、ゴム弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。

なお、表面処理層の厚さは、島津製作所製ダイナミック超微小硬度計を用いて、ＪＩＳ Ｚ２２５５、ＩＳＯ１４５７７に準じて以下の手順で測定した。まず、ゴム弾性体の表面硬度を測定し、次いで表面処理したゴム弾性体の断面を切り出し、断面の表層からゴム弾性体の内部に向けての硬度変化を測定し、表面からの距離１０μｍの硬度との変化量が３０％以下の距離を計測し、表面からその距離までを表面処理層の厚さとした。

（実施例２）
実施例１と同様の手順でゴム弾性体を得た。そして、イソシアネート基と水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）が１．２となるように混合した濃度１０質量％の表面処理液にゴム弾性体を１分間浸漬した以外は実施例１と同様の手順でゴム弾性体の表面処理を行った。これにより、表層部に厚さ３０μｍの表面処理層を有するゴム弾性体を得た。その後、ゴム弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。

（実施例３）
実施例１と同様の手順でゴム弾性体を得た。そして、表面処理液にゴム弾性体を５分間浸漬した以外は実施例２と同様の手順でゴム弾性体の表面処理を行った。これにより、表層部に厚さ８０μｍの表面処理層を有するゴム弾性体を得た。その後、ゴム弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。

（実施例４）
実施例１と同様の手順でゴム弾性体を得た。そして、表面処理液にゴム弾性体を１０分間浸漬した以外は実施例２と同様の手順でゴム弾性体の表面処理を行った。これにより、表層部に厚さ１００μｍの表面処理層を有するゴム弾性体を得た。その後、ゴム弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。

（実施例５）
実施例１と同様の手順でゴム弾性体を得た。そして、イソシアネート基と水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）が１．５となるように混合した濃度２０質量％の表面処理液にゴム弾性体を１分間浸漬した以外は実施例１と同様の手順でゴム弾性体の表面処理を行った。これにより、表層部に厚さ５０μｍの表面処理層を有するゴム弾性体を得た。その後、ゴム弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。

（実施例６）
実施例１と同様の手順でゴム弾性体を得た。そして、ＴＭＰの代わりにＴＭＥ（三菱ガス化学（株）製、分子量１２０．１５）を含有する表面処理液を用いた以外は実施例２と同様の手順でゴム弾性体の表面処理を行った。これにより、表層部に厚さ３０μｍの表面処理層を有するゴム弾性体を得た。その後、ゴム弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。

（実施例７）
実施例１と同様の手順でゴム弾性体を得た。そして、ＴＭＰの代わりにグリセリン（関東化学（株）製、分子量９２．０９）を含有する表面処理液を用いた以外は実施例２と同様の手順でゴム弾性体の表面処理を行った。これにより、表層部に厚さ３０μｍの表面処理層を有するゴム弾性体を得た。その後、ゴム弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。

（比較例１）
実施例１と同様の手順でゴム弾性体を得た。そして、濃度２０質量％の表面処理液にゴム弾性体を３０分間浸漬した以外は実施例２と同様の手順でゴム弾性体の表面処理を行った。これにより、表層部に厚さ１２０μｍの表面処理層を有するゴム弾性体を得た。その後、ゴム弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。

（比較例２）
実施例１と同様の手順でゴム弾性体を得た。そして、濃度３０質量％の表面処理液にゴム弾性体を２０分間浸漬した以外は実施例２と同様の手順でゴム弾性体の表面処理を行った。これにより、表層部に厚さ１５０μｍの表面処理層を有するゴム弾性体を得た。その後、ゴム弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。

（比較例３）
実施例１と同様の手順でゴム弾性体を得た。そして、濃度３質量％の表面処理液にゴム弾性体を０．１分間浸漬した以外は実施例２と同様の手順でゴム弾性体の表面処理を行った。これにより、表層部に厚さ５μｍの表面処理層を有するゴム弾性体を得た。その後、ゴム弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。

（比較例４）
実施例１と同様の手順でゴム弾性体を得た。そして、イソシアネート基と水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）が０．９となるように混合した表面処理液を用いた以外は実施例２と同様の手順でゴム弾性体の表面処理を行った。これにより、表層部に厚さ３０μｍの表面処理層を有するゴム弾性体を得た。その後、ゴム弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。

（比較例５）
実施例１と同様の手順でゴム弾性体を得た。そして、イソシアネート基と水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）が１．７となるように混合した表面処理液を用いた以外は実施例２と同様の手順でゴム弾性体の表面処理を行った。これにより、表層部に厚さ３０μｍの表面処理層を有するゴム弾性体を得た。その後、ゴム弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。

（比較例６）
実施例１と同様の手順でゴム弾性体を得た。そして、ＴＭＰの代わりに、１，３−プロパンジオール（ＰＤＯ）（関東化学（株）製、分子量７６．０９）を含有する表面処理液を用いた以外は実施例２と同様の手順でゴム弾性体の表面処理を行った。これにより、表層部に厚さ３０μｍの表面処理層を有するゴム弾性体を得た。その後、ゴム弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。

（比較例７）
実施例１と同様の手順でゴム弾性体を得た。そして、ポリオールを含まず、ポリイソシアネート（品名：ミリネートＭＲ−４００、日本ポリウレタン工業（株）製）を含有し、ポリイソシアネート濃度が１０質量％の表面処理液を用いた以外は実施例２と同様の手順でゴム弾性体の表面処理を行った。これにより、表層部に厚さ３０μｍの表面処理層を有するゴム弾性体を得た。その後、ゴム弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。

（比較例８）
実施例１と同様の手順でゴム弾性体を得た。そして、ポリイソシアネート濃度が３０質量％の表面処理液を用いた以外は比較例７と同様の手順でゴム弾性体の表面処理を行った。これにより、表層部に厚さ２００μｍの表面処理層を有するゴム弾性体を得た。その後、ゴム弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。

（比較例９）
実施例１と同様の手順でゴム弾性体を得た。そして、ゴム弾性体に表面処理を施さず、ゴム弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。

実施例１〜７及び比較例１〜９で得られたゴム弾性体又はクリーニングブレードについて、以下の手法で、動摩擦係数、表面処理層の押し込み弾性率、表面硬度及び表面粗さを測定し、クリーニング性、フィルミング抑制性、耐摩耗性、外観及び表面処理液の有効期間を評価した。

（試験例１）
＜動摩擦係数の測定＞
新東科学製表面性試験機を用いて、ＪＩＳ Ｋ７１２５、Ｐ８１４７、ＩＳＯ８２９５に準じ、相手材として直径１０ｍｍのＳＵＳ３０４鋼球を用い、移動速度５０ｍｍ／分、荷重０．４９Ｎ、振幅５０ｍｍの条件下で動摩擦係数を測定した。

（試験例２）
＜押し込み弾性率の測定＞
島津製作所製ダイナミック超微小硬度計を用いて、ＩＳＯ１４５７７に準じ、負荷−除荷試験により保持時間５ｓ、最大試験荷重０．９８Ｎ、負荷速度０．１４Ｎ／ｓの条件下で表面処理層の押し込み弾性率を測定した。

（試験例３）
＜表面硬度の測定＞
島津製作所製ダイナミック超微小硬度計を用いて、ＪＩＳ Ｚ２２５５、ＩＳＯ１４５７７に準じ、圧し押し込み試験により負荷速度１．４ｍＮ／ｓ、測定深さ１０μｍの条件下で表面硬度を測定した。

（試験例４）
＜表面粗さの測定＞
東洋精密サーフコム１４００Ａを用いて、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準じ、移動速度０．１５ｍｍ／ｓ、カットオフ波長：０．８ｍｍ、負荷速度１．４ｍＮ／ｓ、測定深さ１０μｍの条件下でゴム弾性体表面の十点平均粗さＲ_ｚを測定した。

（試験例５）
＜クリーニング性の評価＞
京セラ製ＴＡＳＫａｌｆａ５５５０ｃｉを用いて、カートリッジにブレードを組み込み１００万枚印刷した後、トナーのすり抜けがなかった場合を○、トナーの多少のすり抜けはあったが許容範囲であった場合を△、トナーのすり抜けがあった場合を×としてクリーニング性を評価した。

（試験例６）
＜フィルミング抑制性の評価＞
京セラ製ＴＡＳＫａｌｆａ５５５０ｃｉを用いて、カートリッジにブレードを組み込み１００万枚印刷した後、トナーの固着がなかった場合を○、トナーの固着が多少あったが、許容範囲であった場合を△、トナーの固着があった場合を×としてフィルミング抑制性を評価した。

（試験例７）
＜耐摩耗性の評価＞
京セラ製ＴＡＳＫａｌｆａ５５５０ｃｉを用いて、カートリッジにブレードを組み込み１００万枚印刷した後、カケや摩耗がなかった場合を○、極微小なカケがあったが、許容範囲であった場合を△、カケや摩耗があった場合を×として耐摩耗性を評価した。

（試験例８）
＜外観の評価＞
京セラ製ＴＡＳＫａｌｆａ５５５０ｃｉを用いて、カートリッジにブレードを組み込み１００万枚印刷した後、処理ムラがなかった場合を○、処理ムラが多少見られたが、許容範囲であった場合を△、処理ムラがあった場合を×として外観を評価した。

（試験例９）
＜表面処理液の有効期間の評価＞
５００ｍｌ容器に表面処理液４００ｇを調合し密封して保管温度４０℃で保管し、外観上に異常が発生するまでの日数を測定し、２日以上外観上に異常が発生しなかった場合を○、２日未満で多少の異常が見られたが、許容範囲であった場合を△、２日未満で外観上に異常が発生した場合を×として表面処理液の有効期間を評価した。

＜試験結果＞
試験例１〜９の結果を表１に示す。表１に示すように、表面処理液が２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとを含有し、表面処理液中のイソシアネート基と水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）が１．０以上１．５以下であり、且つ表面処理層の厚さが１０μｍ以上１００μｍ以下である実施例１〜７は、クリーニング性、フィルミング抑制性、耐摩耗性、外観及び表面処理液の有効期間の評価がいずれも○となった。また、動摩擦係数、押し込み弾性率、表面硬度及び表面粗さについては十分実用に耐え得る数値が得られた。

表面処理液が２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとを含有し、且つイソシアネート基と水酸基との比率が所定範囲であっても、表面処理層の厚さが１００μｍより厚い比較例１，２は、表面硬度や押し込み弾性率が高く、クリーニング性及び外観の評価が×となり、耐摩耗性の評価が△となった。また、表面処理層の厚さが５μｍと薄い比較例３は、動摩擦係数がやや高く、フィルミング抑制性及び耐摩耗性の評価が×となった。

また、表面処理液が２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとを含有し、且つ表面処理層の厚さが所定範囲であっても、イソシアネート基と水酸基との比率が１．０未満である比較例４は、動摩擦係数がやや高く、クリーニング性、フィルミング抑制性、耐摩耗性及び外観の評価が×となり、かかる比率が１．５より大きい比較例５は、クリーニング性、耐摩耗性及び外観の評価が×となった。

一方、ポリオールとして２官能ポリオールを含有する表面処理液を用いた比較例６は、クリーニング性、耐摩耗性及び表面処理液の有効期間の評価が△となった。また、ポリイソシアネートのみを含有する表面処理液を用いた比較例７，８及び表面処理を施さなかった比較例９は、クリーニング性、フィルミング抑制性、耐摩耗性、外観及び表面処理液の有効期間の評価の内、少なくとも２以上が×又は△となった。

以上の結果から、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとを含有する表面処理液を用い、表面処理液中のイソシアネート基と水酸基との比率及び表面処理層の厚さを所定範囲とすることにより、クリーニング性、フィルミング抑制性、耐摩耗性、外観及び表面処理液の有効期間を確実に向上できることがわかった。このようなゴム弾性体を具備するクリーニングブレードは、表面処理層の厚さが薄くても高硬度で低摩擦であり、且つ耐摩耗性に優れ、長期にわたり良好なクリーニング性を維持することができる信頼性の高いものとなる。

本発明に係るクリーニングブレードは、電子写真式複写機及びプリンタ、又はトナージェット式複写機及びプリンタ等の画像形成装置に用いられるクリーニングブレード、導電性ロール及び転写ベルト等に用いて好適であるが、その他の用途で用いることもできる。その他の用途としては、例えば、シール部品、工業用ゴムホース、工業用ゴムベルト、ワイパー、自動車用ウエザーストリップ、ガラスラン等のゴム部品が挙げられる。

１ クリーニングブレード
１０ ブレード本体
１１ 弾性体
１２ 表面処理層
２０ 支持部材

Claims (3)

1. ゴム基材の成形体である弾性体を有し、前記弾性体の被接触体と当接する部位に少なくとも表面処理層を有するクリーニングブレードであって、
   前記表面処理層は、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールと有機溶剤とを含有する表面処理液、又は前記２官能イソシアネート化合物と前記３官能ポリオールとの反応生成物であるイソシアネート基を有するイソシアネート基含有化合物と有機溶剤とを含有する表面処理液を、前記弾性体に含浸し硬化して形成されたものであり、
   前記２官能イソシアネート化合物に含有されるイソシアネート基と、前記３官能ポリオールに含有される水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）は、１．０以上１．５以下であり、
   前記表面処理層の厚さは、１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とするクリーニングブレード。
2. 請求項１に記載のクリーニングブレードにおいて、
   前記２官能イソシアネート化合物は、分子量が２００以上３００以下であり、
   前記３官能ポリオールは、分子量が１５０以下であることを特徴とするクリーニングブレード。
3. 請求項１又は２に記載のクリーニングブレードにおいて、
   前記弾性体はポリウレタンであることを特徴とするクリーニングブレード。

Images