KR100944479B1 - 화상 형성 장치용 클리닝 블레이드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고무 성분(1), 충전제(2), 가교제(3) 및 분산 향상제(4)를 포함하는 열경화성 엘라스토머 조성물을 성형하여 형성한 화상 형성 장치용 클리닝 블레이드에 관한 것이다. 상기 분산 향상제(4)로서는, 열경화성 엘라스토머 조성물 중에 특정 화학 구조를 갖는 티올 및/또는 설피드가 고무 성분 100 질량부에 대하여 0.05∼15 질량부로 포함되거나; 또는 열경화성 엘라스토머 조성물 중에 불소 치환 벤젠티올 및/또는 이의 금속염이 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.05∼10 질량부로 포함된다.

Description

화상 형성 장치용 클리닝 블레이드{CLEANING BLADE FOR USE IN IMAGE-FORMING APPARATUS}
본 발명은 화상 형성 장치용 클리닝 블레이드, 더욱 자세하게는 고무 성분(1), 충전제(2), 가교제(3), 및 분산 향상제(4)를 포함하는 반발 탄성이 우수한 열경화성 엘라스토머 조성물을 성형하여 형성한 화상 형성 장치용 클리닝 블레이드에 관한 것이다.
일반 종이를 기록지로서 이용하는 정전식 사진 복사기로서는, 다음과 같이 복사 조작을 수행한다: 방전에 의해 감광체의 표면에 정전하를 부여하고, 감광체의 위에 화상을 노광하여 정전 잠상을 형성하고, 역극성을 갖는 토너를 정전 잠상에 부착시켜 정전 잠상을 현상하고, 토너상을 기록지에 전사시키고, 토너상이 전사된 기록지를 압력 하에서 가열하여 기록지에 토너를 정착시킨다. 따라서, 일반 서류의 화상을 복수매의 기록지에 순차 복사하기 위해, 상기 기술된 공정에서는 감광체에서 기록지로 토너상을 전사한 후, 감광체의 표면에 잔류하는 토너를 제거해야 할 필요가 있다. 감광체 드럼의 표면 상에 잔류하는 토너의 제거 방법으로서는, 감광체 드럼의 표면에 가압되면서, 감광체 드럼의 표면과 접촉하고 있는 클리닝 블레이 드를 접동시키는 블레이드 클리닝 방식이 공지되어 있다.
폴리우레탄 고무로 구성된 클리닝 블레이드는 상기 기술된 방법에 이용되는 다수의 화상 형성 장치에 이용된다.
예컨대, 일본 특허 출원 공개 2000-75743호 공보(특허 문헌 1)에는, 23℃에서의 JIS A 경도가 62∼80, 반발 탄성률이 5∼15 %인 폴리우레탄으로 구성된 블레이드 부재를 갖는 전자 사진 장치용 클리닝 블레이드가 기재되어 있다.
우레탄 고무로 구성된 클리닝 블레이드는 내열성이 낮다. 따라서 클리닝 블레이드와 감광체 사이의 마찰로 인해 클리닝 블레이드의 가장자리 부분이 마모되고 원만해진다. 결과적으로, 클리닝 블레이드는 가장자리 부분의 토너를 제거할 수 없게 된다. 특허 문헌 1에 기재된 블레이드 부재는 5∼15 %의 낮은 반발 탄성률을 가져서, 블레이드 부재가 클리닝 성능을 발휘하도록 감광체 표면에 항상 밀착한 상태이다. 그 결과, 클리닝 블레이드의 가장자리 부분은 크게 마모된다.
마모량을 감소시키기 위해서는 감광체에 대한 가장자리 부분의 접지압(이하, 선압이라고 함)의 감소를 필요로 한다. 그 결과, 클리닝 블레이드는 토너를 불량하게 제거한다. 우레탄 고무로 구성된 종래의 클리닝 블레이드는 선압이 낮더라도 분쇄 토너 또는 이형화된 중합 토너를 클리닝할 수 있다. 최근의 경향은 에너지를 절약하고, 화상 형성 장치의 비용을 절감하며, 고품질의 화상을 형성하는 것이다. 이러한 경향에 따라, 입경이 작은 토너 및 구형 중합 토너가 개발되고 있다. 그 결과, 선압을 증가시키지 않는 한, 감광체의 표면 상에 잔류하는 토너를 제거하기가 어렵다. 따라서, 토너 제거가 불량해지기 쉽다.
특허문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 2000-75743호 공보
특허문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 2001-187167호 공보
특허문헌 3 : 일본 특허 출원 공개 2003-33447호 공보
특허문헌 4 : 일본 특허 출원 공개 2003-38682호 공보
본 발명은 상기 기술된 과제의 측면에서 이루어졌다. 따라서, 본 발명의 목적은 가장자리 부분의 내마모성이 우수하고, 클리닝될 감광체와 같은 부재와의 접지압을 높게 설정할 수 있으며, 제거하기 어려운 입경이 작은 토너 및 구형 중합 토너에 대해서도 우수한 제거 성능을 발휘할 수 있는 클리닝 블레이드를 제공하는 것이다.
상기 기술된 과제를 해결하기 위해, 제1 발명은 고무 성분(1), 충전제(2), 가교제(3), 및 분산 향상제(4)를 포함하는 열경화성 엘라스토머 조성물을 성형하여 형성한 화상 형성 장치용 클리닝 블레이드로서, 상기 분산 향상제(4)로서 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및/또는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물이 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.05∼15 질량부로 열경화성 엘라스토머 조성물 중에 포함되는 클리닝 블레이드를 제공한다:
Figure 112007083212108-pat00002
(상기 화학식에서, X는 플루오로기를 제외한 치환기를 나타내고, k는 0∼5의 정수를 나타냄)
Figure 112007083212108-pat00003
(상기 화학식에서, Y 및 Z는 치환기를 나타내고, ℓ 및 m은 0∼5의 정수를 나타내며, n은 자연수를 나타냄).
제2 발명은 고무 성분(1), 충전제(2), 가교제(3), 및 분산 향상제(4)를 포함하는 열경화성 엘라스토머 조성물을 성형하여 형성한 화상 형성 장치용 클리닝 블레이드로서, 상기 분산 향상제(4)로서 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및/또는 상기 화합물의 금속염이 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 O.05∼10 질량부로 열경화성 엘라스토머 조성물 중에 포함되는 클리닝 블레이드를 제공한다:
Figure 112007083212108-pat00004
(상기 식에서, F는 플루오로기를 나타내고, j는 1∼5의 정수를 나타냄).
본 발명자들은, 클리닝 블레이드의 가장자리 부분의 내마모성에 관해 예의 검토한 결과, 반발 탄성률이 바람직하게는 50∼70 % 범위로 높은 열경화성 엘라스토머 조성물로 클리닝 블레이드를 구성하면 가장자리 부분의 내마모성을 향상시킬 수 있음을 발견하였다.
반발 탄성률 20∼60 %의 폴리우레탄으로 제조된 블레이드 부재에 있어서, 융착 토너와 같이 토너가 감광체 표면에 필름형으로 융착하여 토너 입자가 거대 질량을 형성한 경우에는 블레이드 부재의 클리닝 성능이 저하되는 것으로 특허 문헌 1에 지적되어 있다. 하지만, 반발 탄성률이 높은 열경화성 엘라스토머 조성물로 클리닝 블레이드를 구성함으로써 클리닝 블레이드의 가장자리 부분의 내마모성을 향상시킬 수 있는 경우에는, 클리닝 블레이드와 감광체와의 접지압을 높게 설정하는 것이 가능하다. 이에 따라 융착 토너라도 충분하게 제거될 수 있다.
이러한 발견을 기초로, 본 발명자들은 클리닝 블레이드를 구성하는 열경화성 엘라스토머 조성물의 반발 탄성률을 향상시키도록 예의 검토한 결과, 특정한 화학 구조를 갖는 티올 및/또는 설피드를 상기 분산 향상제(4)로서 고무 성분(1)에 첨가함으로써 충전제(2)의 분산성 및 열경화성 엘라스토머 조성물의 반발 탄성률을 향상시킬 수 있었다.
일본 특허 출원 공개 2001-187167호 공보(특허 문헌 2), 일본 특허 출원 공개 2003-33447호 공보(특허 문헌 3) 및 일본 특허 출원 공개 2003-38682호 공보(특허 문헌 4)에는 화학식 1로 표시되는 티올, 화학식 2로 표시되는 설피드, 화학식 3으로 표시되는 불소 치환 벤젠티올(불소 치환 티오페놀)을 포함하는 고무 조성물이 기재되어 있다. 하지만, 상기 3가지 공지 문헌에 기재된 발명은 골프공의 코어에 관한 것이며, 상기 3가지의 공지 문헌에는 화상 형성 장치용 클리닝 블레이드에 관한 기재도 시사도 없다. 당연히 화상 형성 장치용 클리닝 블레이드의 반발 탄성률과 이의 내마모성 및 선압과의 관계, 및 클리닝 블레이드의 반발 탄성률과 이의 클 리닝 성능과의 관계에 대해서도 기재도 시사도 되어 있지 않다.
화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 클리닝 블레이드를 구성하는 열경화성 엘라스토머 조성물의 각 성분은 하기에 자세하게 기술한다.
화학식 1로 표시되는 티올 또는 화학식 2로 표시되는 설피드에 있어서, 페닐 라디칼의 수소는 X, Y 및 Z로 표시되는 치환기로 치환될 수 있다. 화학식 1 및 2에 있어서 치환기 X의 수, 치환기 Y의 수 및 치환기 Z의 수는 각각 k, l 및 m으로 표시되고, 치환기 X, Y 및 Z의 종류에 따라 화학적으로 허용되는 1∼5의 정수를 갖는다. 페닐 라디칼이 치환기 X, Y 및 Z에 의해서 수식되지 않는 경우, k, l 및 m은 각각 0이 된다. k가 2이상의 정수일 경우에는 복수개의 치환기 X가 존재한다. 이러한 경우의 치환기 X는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 치환기 Y 및 Z 에 관해서도 마찬가지이다.
치환기 X, Y 및 Z는 화학적으로 허용되는 한 여러가지의 치환기로 이루어질 수 있다. 더욱 구체적으로는, (i) 할로겐 원자(예컨대, 불소, 염소, 브롬, 및 요오도를 들 수 있으나, 치환기 X는 불소로 이루어지지 않음), (ii) 니트로기, (iii) 시아노기, (iv) 카르복실기, (v) C1-6알콕시-카르보닐기(예, 메톡시카르보닐, 에톡시카르보닐, tert-부톡시카르보닐 등), (vi) 히드록시기, (vii) C1-3알킬렌디옥시기(예, 메틸렌디옥시, 에틸렌디옥시 등), (viii) 할로겐화될 수 있는 C1-6알킬기(예, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 트리플루오로메틸 등), (ix) 할로겐화될 수 있는 C1-6알콕시기(예, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, n-부톡시, 이소부톡시, sec-부톡시, tert-부톡시 등), (x) 벤질옥시기, (xi) 페닐기, (xii) 벤조일기, (xiii) 페녹시기, (xiv) 아미노기, (xv) 모노-C1-6알킬아미노기 또는 디-C1-6알킬아미노기(예, 메틸아미노, 에틸아미노, 디메틸아미노, 디에틸아미노, 메틸에틸아미노 등), (xvi) C1-6알킬아미노카르보닐기, (xvii) 카르바모일기, (xviii) C1-6알킬-카르보닐기 (예, 메틸카르보닐, 에틸카르보닐, 부틸카르보닐 등) 및 (xix) 할로C1-6알킬 카르보닐기를 들 수 있다.
치환기 X, Y 및 Z로서는 (i) 할로겐 원자, (ii) 니트로기 및 (iii) 시아노기가 바람직하다. 치환기 Y 및 Z는 불소로 이루어질 수 있으나, 치환기 X는 불소로 이루어질 수 없다.
화학식 2에 있어서, n은 자연수를 나타낸다. 자연수 n은 2 이상의 정수가 바람직하고, 2인 것이 더욱 바람직하다.
화학식 1로 표시되는 티올은 티오페놀, 예컨대 벤젠티올(티오페놀), 4-클로로벤젠티올, 3-클로로벤젠티올, 4-브로모벤젠티올, 3-브로모벤젠티올, 4-요오도벤젠티올, 2,5-디클로로벤젠티올, 3,5-디클로로벤젠티올, 2,6-디클로로벤젠티올, 2,5-디브로모벤젠티올, 3,5-디브로모벤젠티올, 2-클로로-5-브로모벤젠티올, 2,4,6-트리클로로벤젠티올, 2,3,4,5,6-펜타클로로벤젠티올, 4-시아노벤젠티올, 2-시아노벤젠티올, 4-니트로벤젠티올 및 2-니트로벤젠티올로 이루어진다.
벤젠티올, 4-클로로벤젠티올, 4-브로모벤젠티올, 4-요오도벤젠티올, 2,5-디클로로벤젠티올, 3,5-디클로로벤젠티올, 2-클로로-5-브로모벤젠티올, 2,4,5-트리클 로로벤젠티올 및 2,3,4,5,6-펜타클로로벤젠티올이 바람직하다.
화학식 2로 표시되는 설피드로서는 디페닐디설피드, 비스(4-클로로페닐)디설피드, 비스(3-클로로페닐)디설피드, 비스(4-브로모페닐)디설피드, 비스(3-브로모페닐)디설피드, 비스(4-플루오로페닐)디설피드, 비스(4-요오도페닐)디설피드, 비스(2,5-디클로로페닐)디설피드, 비스(3,5-디클로로페닐)디설피드, 비스(2,6-디클로로페닐)디설피드, 비스(2,5-디브로모페닐)디설피드, 비스(3,5-디브로모페닐)디설피드, 비스(2-클로로-5-브로모페닐)디설피드, 비스(2,4,6-트리클로로페닐)디설피드, 비스(2,4,6-트리브로모페닐)디설피드, 비스(테트라브로모페닐)디설피드, 비스(2,3,4,5,6-펜타클로로페닐)디설피드, 비스(2,3,4,5,6-펜타플루오로페닐)디설피드, 비스(2,3,4,5,6-펜타브로모페닐)디설피드, 비스(4-시아노페닐)디설피드, 비스(2-시아노페닐)디설피드, 비스(4-니트로페닐)디설피드 및 비스(2-니트로페닐)디설피드를 들 수 있다.
디페닐디설피드, 비스(4-클로로페닐)디설피드, 비스(4-플루오로페닐)디설피드, 비스(4-요오도페닐)디설피드, 비스(2,5-디클로로페닐)디설피드, 비스(3,5-디클로로페닐)디설피드, 비스(2-클로로-5-브로모페닐)디설피드, 비스(2,4,5-트리클로로페닐)디설피드, 비스(2,3,4,5,6-펜타클로로페닐)디설피드, 및 비스(2,3,4,5,6-펜타플루오로페닐)디설피드를 사용하는 것이 바람직하다.
화학식 2로 표시되는 설피드는 치환기 Y 및 Z 중 하나 이상이 브로모기(Br)로 이루어진 화합물인 것이 바람직하다. 치환기 Y 3 이상 및 치환기 Z 3 이상이 Br인 것이 특히 바람직하며, 치환기 Y 및 Z가 전부 Br인 것이 가장 바람직하다.
치환기 Y 및 Z 중 하나 이상이 브로모기(Br)인 화합물로서는 비스(브로모페닐)디설피드, 비스(디브로모페닐)디설피드, 비스(트리브로모페닐)디설피드, 비스(테트라브로모페닐)디설피드, 비스(펜타브로모페닐)디설피드가 바람직하다. 비스(펜타브로모페닐)디설피드가 더욱 바람직하다.
상기 화학식 3으로 표시되는 불소 치환 벤젠티올에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 벤젠티올의 치환기 X 중 하나 이상이 플루오로기(F)로 이루어 진다.
본 발명에 있어서, 불소 치환 벤젠티올은 공가교제의 분산성을 향상시키기 위한 것 외에 본 발명의 클리닝 블레이드와 동일한 경도의 클리닝 블레이드와 비교하여 클리닝 블레이드의 반발 탄성률을 향상시키기 위해 이용된다. 즉, 벤젠티올(티오페놀) 화합물 중 화학식 3으로 표시되는 불소 치환 벤젠티올 및/또는 이의 금속염은 클리닝 블레이드의 진동의 범위에 상관없이 우수한 반발성을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 클리닝 블레이드의 반발 탄성률과 종래의 클리닝 블레이드의 반발 탄성률이 동일한 경우, 본 발명의 클리닝 블레이드가 종래의 클리닝 블레이드보다 유연하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 클리닝 블레이드는 종래의 클리닝 블레이드보다 향상된 내마모성을 가지며, 종래의 클리닝 블레이드보다 큰 닙 폭을 얻어 우수한 클리닝 성능을 제공한다.
화학식 3으로 표시되는 불소 치환 벤젠티올 및/또는 이의 금속염을 이용한 열경화성 엘라스토머 조성물로 구성된 클리닝 블레이드는 화학식 1로 표시되는 플루오로기 이외의 치환기를 갖는 벤젠티올을 이용한 열경화성 엘라스토머 조성물과 화학식 2로 표시되는 설피드를 이용한 열경화성 엘라스토머 조성물의 물성에 있어 서 차이가 있다. 따라서, 화학식 3으로 표시되는 불소 치환 벤젠티올을 이용한 열경화성 엘라스토머 조성물 및/또는 이의 금속염은 화학식 1과는 달리 규정한다. 하지만, 화학식 3으로 표시되는 불소 치환 벤젠티올에 화학식 1로 표시되는 티올 및/또는 화학식 2로 표시되는 설피드를 배합하여 이용할 수는 있다. 상기 기술된 분산 향상제(4)가 배합에 이용되는 경우, 이의 전체 혼합량은 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.05∼15 질량부, 바람직하게는 0.05∼10 질량부로 설정한다.
화학식 3으로 표시되는 불소 치환 벤젠티올로서는 플루오로벤젠티올(플루오로티오페놀), 디플루오로벤젠티올(디플루오로티오페놀), 트리플루오로벤젠티올(트리플루오로티오페놀), 테트라플루오로벤젠티올(테트라플루오로티오페놀) 및 펜타플루오로벤젠티올(펜타플루오로티오페놀)을 들 수 있다.
이러한 불소 치환 벤젠티올 중 플루오로기가 3개 이상인 트리플루오로벤젠티올, 테트라플루오로벤젠티올 및 펜타플루오로벤젠티올이 바람직하게 이용될 수 있다. 플루오로기가 5개 이상인 펜타플루오로벤젠티올이 가장 바람직하게 이용될 수 있다.
화학식 3으로 표시되는 불소 치환 벤젠티올의 플루오로기 이외의 치환기로서는 수소가 바람직하다.
화학식 3으로 표시되는 불소 치환 벤젠티올의 금속염으로서는 나트륨, 리튬 등의 1가 금속의 금속염, 및 아연, 마그네슘 등의 2가 금속의 금속염을 들 수 있다. 불소 치환 벤젠티올의 마그네슘염이 바람직하게 이용될 수 있다.
더욱 구체적으로는, 불소 치환 벤젠티올의 금속염으로서 플루오로벤젠티올의 아연염, 디플루오로벤젠티올의 아연염, 트리플루오로벤젠티올의 아연염, 테트라플루오로벤젠티올의 아연염, 펜타플루오로벤젠티올의 아연염, 펜타플루오로벤젠티올의 나트륨염, 플루오로벤젠티올의 마그네슘염, 디플루오로벤젠티올의 마그네슘염, 트리플루오로벤젠티올의 마그네슘염, 테트라플루오로벤젠티올의 마그네슘염 및 펜타플루오로벤젠티올의 마그네슘염을 들 수 있다.
화학식 1로 표시되는 티올 및/또는 화학식 2로 표시되는 설피드를 이용하는 경우, 티올 및/또는 설피드의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 0.05∼15 질량부이다. 티올 및/또는 설피드의 혼합량이 0.05 질량부 미만인 경우, 다른 성분의 분산성 및 특히 충전제(2)의 분산성이 저하된다. 한편, 티올 및/또는 설피드의 혼합량이 15 질량부 초과인 경우, 다른 성분의 분산성 및 특히 충전제(2)의 분산성 또한 저하된다. 티올 및/또는 설피드의 혼합량이 0.05 질량부 미만 또는 15 질량부 초과인 경우에는, 충전제(2)의 분산성이 저하되며 열경화성 엘라스토머 조성물의 반발 탄성률이 감소한다.
분산 향상제(4)로서 화학식 3으로 표시되는 불소 치환 벤젠티올 및/또는 이의 금속염을 이용하는 경우, 불소 치환 벤젠티올의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 바람직하게는 0.05∼10 질량부, 더욱 바람직하게는 0.05∼5 질량부로 설정한다. 불소 치환 벤젠티올의 혼합량이 10 질량부 초과인 경우, 미반응된 불소 치환 벤젠티올이 존재한다. 이에 따라, 열경화성 엘라스토머 조성물의 물성치는 감소하고, 목적하는 반발성을 달성할 수 없게 된다. 한편, 불소 치환 벤젠티올의 혼합량이 0.05 질량부 미만인 경우, 다른 성분의 분산성 및 특히 충전제(2)의 분산성이 저하된다.
화학식 3으로 표시되는 불소 치환 벤젠티올 및/또는 이의 금속염을 분산 향상제(4)로서 이용하는 경우, 화학식 3으로 표시되는 불소 치환 벤젠티올의 혼합량의 상한값은 상기 화학식 1로 표시되는 티올 및/또는 화학식 2로 표시되는 설피드의 상한값보다 낮게 설정된다. 그 이유는 전자를 후자보다 적은 혼합량으로 사용하여, 반발 탄성률이 높은 열경화성 엘라스토머 조성물을 형성할 수 있으며, 추가로 전자가 후자보다 반응성이 높기 때문이다. 따라서, 불소 치환 벤젠티올 및/또는 이의 금속염의 일부분이 미반응되어 잔류하는 경우 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물의 물성이 낮을 우려가 있다.
고무 성분(1)으로서는 본 발명의 목적에 반하지 않는 한 공지된 고무를 이용할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 카르복실기를 도입한 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 수소 첨가 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 카르복실기를 도입한 수소 첨가 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 천연 고무, 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 부틸 고무, 클로로프렌 고무, 아크릴 고무, 에피클로로히드린 고무, 및 에틸렌-프로필렌 고무, 및 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무를 사용할 수 있다.
고무 성분(1)으로서는 한 종류를 단독으로 이용하거나 또는 두 가지 이상을 혼합하여 이용할 수 있다.
두 가지의 고무를 서로 혼합하여 이용할시 고무 성분의 총 질량을 100 질량부라고 할 경우 두 종류의 고무 중 한쪽 고무("고무 A")의 혼합량을 90∼50 질량 부, 바람직하게는 90∼70 질량부로 하고, 반면 다른 쪽의 고무("고무 B")의 혼합량을 10∼50 질량부, 바람직하게는 10∼30 질량부로 하는 것이 바람직하다.
고무 A의 혼합량을 50 질량부 이상 90 질량부 이하로 설정하는 이유는 다음과 같다. 고무 A의 혼합량이 50 질량부 미만인 경우에는 고무 성분의 물리적 강도가 감소하기 때문이다. 한편, 고무 A의 혼합량이 90 질량부 초과인 경우에는 고무 B의 성능이 발휘되지 않을 우려가 있다.
고무 B의 혼합량을 10 질량부 이상 50 질량부 이하로 설정하는 이유는 다음과 같다. 고무 B의 혼합량이 10 질량부 미만인 경우에는 고무 B의 성능이 발휘되지 않을 우려가 있기 때문이다. 한편, 고무 B의 혼합량이 50 질량부 초과인 경우에는 고무 A에 기초한 고무 성분의 물리적 강도가 감소하기 때문이다.
고무 성분(1)은 니트릴기 함유 공중합체 고무를 포함하는 것이 바람직하다.
니트릴기 함유 공중합체 고무는 α,β-에틸렌성 불포화 니트릴 단량체와 다른 단량체를 공중합하여 얻어진다. α,β-에틸렌성 불포화 니트릴 단량체로서는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 또는 α-클로로아크릴로니트릴 등을 들 수 있다. 아크릴로니트릴이 바람직하다. α,β-에틸렌성 불포화 니트릴 단량체 단위의 함량은 10∼60 질량%, 바람직하게는 12∼55 질량%, 더욱 바람직하게는 15∼50 질량%이다.
α,β-에틸렌성 불포화 니트릴 단량체와 공중합되는 단량체로서는, 공역 디엔 단량체, 비공역 디엔 단량체 및 α-올레핀을 들 수 있다. 이러한 단량체 중 공역 디엔 단량체가 바람직하다. 이러한 단량체는 방향족 비닐계 단량체, 불소 함유 비닐계 단량체, α,β-에틸렌성 불포화 모노카르복실산, α,β-에틸렌성 불포화 다가카르복실산 및 이의 무수물과 병용하는 것이 가능하다.
공역 디엔 단량체로서는, 1,3-부타디엔, 이소프렌, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔 및 1,3-펜타디엔을 들 수 있다. 1,3-부타디엔이 바람직하다.
니트릴기 함유 공중합체 고무에는 공지된 방법을 사용하여 니트릴기 함유 공중합체 고무의 탄소-탄소 불포화 결합을 수소 첨가함으로써 얻어지는 수소 첨가 고무도 포함된다. 잔존 이중 결합이 10 % 이하인 수소 첨가 고무를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 니트릴기 함유 공중합체 고무에는 카르복실기를 니트릴기 함유 공중합체 고무에 도입시켜 형성된 고무 및 카르복실기를 이의 수소 첨가 고무에 도입시켜 형성된 고무도 포함된다.
니트릴기 함유 공중합체 고무의 예로서는, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-이소프렌 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔-아크릴레이트 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔-아크릴레이트-메타크릴레이트 고무, 이러한 고무의 수소 첨가 고무, 및 이러한 고무에 카르복실기가 도입되어 형성된 고무를 들 수 있다.
고무 성분(1)으로서는 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(이하, NBR이라고 함) 및/또는 수소 첨가 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(이하, HNBR이라고 함)를 포함하는 것이 바람직하다. 잔존 이중 결합이 10 % 이하인 수소 첨가 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(이하, HNBR이라고 함)를 이용하는 것이 가장 바람직하다.
NBR 및 HNBR는 인장 강도, 인열 강도 및 내파괴성이 각각 우수하고, 또한 클 리닝 블레이드의 가장자리 부분에서 균일한 가교 밀도를 실현하여 마모를 균일화시킬 수 있다. 따라서, 폴리우레탄으로 제조된 종래의 클리닝 블레이드와는 다르게, NBR 또는 HNBR을 포함하는 열경화성 엘라스토머 조성물로 구성된 클리닝 블레이드의 가장자리 부분이 불균일하게 마모되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 클리닝 블레이드는 가장자리의 일부분에 응력 집중이 발생하지 않고, 양호한 클리닝 성능을 발휘할 수 있다.
NBR 또는 HNBR의 원료로 사용되는 NBR로서는, 결합 아크릴로니트릴량이 25 % 이하인 저 니트릴 NBR, 결합 아크릴로니트릴량이 25 %∼31 %인 중간 니트릴 NBR, 결합 아크릴로니트릴량이 31 %∼36 %인 중고 니트릴 NBR 및 결합 아크릴로니트릴량이 36 % 이상인 고 니트릴 NBR 중 임의의 것을 사용하는 것이 가능하다.
결합 아크릴로니트릴 함량이 31∼35 %인 중고 니트릴 NBR, 결합 아크릴로니트릴 함량이 36∼50 %인 고 니트릴 NBR를 이용하는 것이 더욱 바람직하다.
결합 아크릴로니트릴량이 21 %∼46 % 및 Mooney 점도 ML1+4(100℃)가 20∼160인 HNBR를 이용하는 것이 더욱 바람직하다. HNBR의 결합 아크릴로니트릴량을 21 %∼46 %로 설정하는 이유는 다음과 같다. HNBR의 결합 아크릴로니트릴량이 21 % 미만인 경우에는, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물의 기계적 물성이 불량해지기 때문이다. 한편, HNBR의 결합 아크릴로니트릴량이 46 % 초과인 경우에는 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물의 유리 전이 온도 Tg가 높아져서 저온 저습시의 클리닝 성능이 감소한다. HNBR의 결합 아크릴로니트릴량은 바람직하게는 21 %∼44 %이며, 더욱 바람직하게는 31 %∼35 %이다. HNBR의 Mooney 점도 ML1+4(100℃)가 20 미만인 경우, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물의 분자량이 감소되어 내마모성이 저하된다. 한편, HNBR의 Mooney 점도 ML1+4(100℃)가 160 초과인 경우에는, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물이 과잉 분자량 분포를 갖게 된다. 이에 따라 혼련 또는 성형 조작이 어려워 진다. HNBR의 Mooney 점도 ML1+4(100℃)는 더욱 바람직하게는 40∼150이다. JIS K 6300에 따라 Mooney 점도를 측정한다.
고무 성분(1)으로서는 NBR 및/또는 HNBR로 이루어지는 것이 바람직하지만, 목적에 따라 NBR 및/또는 HNBR은 다른 고무와 배합될 수 있다. 다른 고무로서는 상기 열거된 고무 중 임의의 것을 사용할 수 있다. 부타디엔 고무 또는 스티렌-부타디엔 고무를 이용하는 것이 특히 바람직하다.
고무 성분(1)으로서는, 본 발명의 고무의 클리닝 블레이드를 구성하는 열경화성 엘라스토머 조성물 중에 포함된 고무 성분(1) 이외의 성분을 미분산시킨 고무를 이용하는 것이 가능하다.
상기 기술된 방식을 갖는 고무의 베이스 공중합체로서는, 상기 열거된 고무 중 임의의 것을 사용할 수 있다. NBR 및/또는 HNBR을 이용하는 것이 바람직하다. HNBR을 이용하는 것이 가장 바람직하다.
고무 중에 미분산시키는 고무 성분(1) 이외의 성분으로서는 충전제(2)가 바람직하다. 충전제(2) 중에서도 공가교제가 더욱 바람직하다. 공가교제 중에서는 α,β-불포화 카르복실산의 금속염이 특히 바람직하다. 고무 중에 공가교제를 고도으로 미분산시킴으로써, 미분산된 공가교제가 가교시에 중합 그라프트 반응을 일으켜 미세 구조를 형성한다. 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 높은 기계적 물성 을 갖는다.
본 발명의 클리닝 블레이드를 구성하는 열경화성 엘라스토머 조성물은 공가교제, 가류촉진제, 가류촉진보조제, 노화 방지제, 고무용 연화제, 보강제 및 그 밖의 첨가제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 충전제(2)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 충전제(2)의 혼합량은 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.1∼80 질량부로 설정하는 것이 바람직하다. 충전제(2)의 혼합량이 0.1 질량부 미만인 경우, 고무 성분이 충분하게 보강되지 않거나 또는 충분하게 가류되지 않을 우려가 있다. 한편, 충전제(2)의 혼합량이 80 질량부 초과인 경우에는, 열경화성 엘라스토머 조성물의 경도가 커져, 화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 클리닝 블레이드가 감광체를 손상시킬 우려가 있다.
공가교제는 그 자체도 가교하면서 고무 분자와도 반응하여 가교되어 전체의 엘라스토머 조성물을 중합체화시킨다.
공가교제의 혼합량은 고무 성분이 가류되기에 충분히 많은 양이어야 한다. 통상적으로 공가교제의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 0∼20 질량부, 바람직하게는 0.1∼10 질량부의 범위에서 선택된다.
공가교제로서는, 메타크릴레이트 에스테르 및 메타크릴산 또는 아크릴산의 금속염으로 대표되는 에틸렌성 불포화 단량체; 1,2-폴리부타디엔의 작용기를 이용한 다작용성 중합체; 및 디옥심을 이용할 수 있다.
에틸렌성 불포화 단량체로서는,
(a) 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 등과 같은 모노카르복실산류,
(b) 말레산, 푸마르산, 이타콘산 등과 같은 디카르복실산류,
(c) 상기 기술된 (a) 및 (b)의 에스테르 또는 무수물,
(d) 상기 기술된 (a)∼(c)의 금속염,
(e) 1,3-부타디엔, 이소프렌, 2-클로로-1,3-부타디엔 등과 같은 지방족 공역 디엔,
(f) 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 에틸비닐벤젠, 디비닐벤젠 등과 같은 방향족 비닐 화합물,
(g) 트리알릴 이소시아누레이트, 트리알릴 시아누레이트 및 비닐피리딘과 같은 복소환 고리를 갖는 비닐 화합물,
(h) (메타)아크릴로니트릴 및 α-클로로아크릴로니트릴과 같은 비닐 시아나이드 화합물, 아크롤레인, 포르밀스티롤, 비닐메틸케톤, 비닐에틸케톤 및 비닐부틸케톤 등의 물질이 있다.
상기 (c)의 "모노카르복실산류의 에스테르"로서는,
메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, i-프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, i-부틸(메타)아크릴레이트, n-펜틸(메타)아크릴레이트, i-펜틸(메타)아크릴레이트, n-헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 옥틸(메타)아크릴레이트, i-노닐(메타)아크릴레이트, tert-부틸시클로헥실(메타)아크릴레이트, 데실(메타)아크릴레이트, 도데실(메타)아크릴레이트, 히드록시메틸(메타) 아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트와 같은 (메타)아크릴산의 알킬에스테르;
아미노에틸아크릴레이트, 디메틸아미노에틸아크릴레이트, 부틸아미노에틸아크릴레이트 등과 같은 (메타)아크릴산의 아미노알킬에스테르;
벤질(메타)아크릴레이트, 벤조일(메타)아크릴레이트, 알릴(메타)아크릴레이트 등과 같은 방향족 고리를 갖는 (메타)아크릴레이트;
글리시딜(메타)아크릴레이트, 메타글리시딜(메타)아크릴레이트, 에폭시시클로헥실(메타)아크릴레이트 등과 같은 에폭시기를 갖는 (메타)아크릴레이트;
N-메틸올(메타)아크릴아미드, γ-(메타)아크릴옥시프로필트리메톡시실란, 테트라히드로퍼퓨릴메타크릴레이트 등과 같은 작용기를 갖는 (메타)아크릴레이트;
에틸렌 글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리 메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 에틸렌디메타크릴레이트(EDMA), 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 이소부틸렌에틸렌디메타크릴레이트 등과 같은 다작용기를 갖는 (메타)아크릴레이트 등과 같은 물질이 있다.
상기 기술된 (c)의 "디카르복실산류의 에스테르"로서는 말레산메틸, 이타콘산메틸 등의 하프 에스테르류, 프탈산디알릴, 이타콘산디알릴 등을 들 수 있다.
상기 기술된 (c)의 "불포화 카르복실산류의 무수물"로서는 아크릴산 무수물, 말레산 무수물 등을 들수 있다.
상기 기술된 (d)의 "금속염"으서는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산 및 푸마르산과 같은 불포화 카르복실산의 나트륨염, 알루미늄염, 칼슘염, 아연염 및 마그네 슘염을 들 수 있다.
본 발명에 바람직하게 사용될 수 있는 에틸렌성 불포화 단량체로서는,
메타크릴산;
트리메틸올프로판트리메타크릴레이트(TMPT), 에틸렌디메타크릴레이트(EDMA), 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 테트라히드로퍼퓨릴메타크릴레이트 및 이소부틸렌에틸렌디메타크릴레이트 등의 메타크릴산 고급 에스테르;
아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 말레산 등의 아연염, 나트륨염, 마그네슘염, 칼슘염, 알루미늄염과 같은 α,β-불포화 카르복실산의 금속염; 및
트리알릴이소시아누레이트, 트리알릴시아누레이트, 디알릴프탈레이트, 디알킬이타코네이트, 비닐톨루엔, 비닐피리딘 및 디비닐벤젠과 같은 물질을 들 수 있다.
메타크릴산 및 α,β-불포화 카르복실산의 금속염이 바람직하다. α,β-불포화 카르복실산의 금속염으로서는, 메타크릴산 및 아크릴산의 금속염이 더욱 바람직하다.
메타크릴산 또는 아크릴산의 금속염으로서는, 아크릴산알루미늄, 메타크릴산알루미늄, 아크릴산아연, 메타크릴산아연, 아크릴산칼슘, 메타크릴산칼슘, 아크릴산마그네슘 및 메타크릴산마그네슘을 들 수 있다. 아크릴산아연 또는 메타크릴산아연을 이용하는 것이 바람직하다. 메타크릴산아연을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
다작용성 중합체로서는, 1,2-폴리부타디엔의 작용기를 이용한 다작용성 중합체를 들 수있다. 더욱 구체적으로는 Buton 150, Buton 100, 폴리부타디엔 R-15, 디엔-35 또는 Hystal-B2000 등을 들 수 있다.
상기 기술된 디옥심으로서는, p-퀴논디옥심, p,p'-디벤조일퀴논디옥심, N, N'-m-페닐렌비스말레이미드 등을 들 수 있다.
가류촉진제로서는, 무기 촉진제 및 유기 촉진제 모두 이용할 수 있다.
무기 촉진제로서는, 소석회, 산화마그네슘, 산화티타늄 및 litharge(PbO)를 들 수 있다.
유기 촉진제로서는, 티우람류, 티아졸류, 티오우레아류, 디티오카르바메이트류, 구아니딘류 및 설페네아미드류를 들 수 있다.
티우람류로서는, 테트라메틸티우람 디설피드, 테트라메틸티우람 디설피드, 테트라에틸티우람 디설피드, 테트라부틸티우람 디설피드 및 디펜타메틸렌티우람 테트라설피드를 들 수 있다.
티아졸류로서는, 2-머캅토벤조티아졸, 디벤조티아질 디설피드, N-시클로헥실벤조티아졸 등을 들 수 있다.
티오우레아류로서는, N, N'-디에틸티오우레아, 에틸렌티오우레아 및 트리메틸티오우레아를 들 수 있다.
디티오카르바메이트로서는, 아연 디메틸 디티오카르바메이트, 아연 디에틸 디티오카르바메이트, 아연 디부틸 디티오카르바메이트, 나트륨 디메틸 디티오카르바메이트, 나트륨 디에틸 디티오카르바메이트, 구리 디메틸 디티오카르바메이트, 철(III) 디메틸 디티오카르바메이트, 셀레늄 디에틸 디티오카르바메이트 및 텔루륨 디에틸 디티오카르바메이트를 들 수 있다.
구아니딘계 촉진제로서는, 디-o-톨릴구아니딘, 1,3-디페닐구아니딘, 1-o-톨릴비구아나이드 및 디카테콜 보레이트의 디-o-톨릴구아니딘 염을 들 수 있다.
설펜아미드류로서는, N-시클로헥실-2-벤조티아졸릴설펜아미드, N-옥시디에틸렌-2-벤조티아졸릴설펜아미드, N-tert-부틸-2-벤조티아졸릴설펜아미드 및 N,N'-디시클로헥실-2-벤조티아졸릴설펜아미드를 들 수 있다.
가류촉진제의 혼합량은 고무 성분의 물성이 충분히 발휘되기에 충분한 양이어야 한다. 무기 가류촉진제의 경우에는, 이의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 0∼15 질량부의 범위에서 선택된다. 유기 가류촉진제의 경우에는, 이의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 0.5∼3 질량부의 범위에서 선택된다.
본 발명에 사용된 가류촉진보조제로서는, 산화 아연과 같은 금속 산화물; 스테아르산, 올레산, 면실 지방산과 같은 지방산; 및 기타 종래의 가류촉진제를 포함한다. 또한, 산화 아연과 같은 금속 산화물은 하기 기술된 보강제로서도 사용된다.
가류촉진보조제의 혼합량은 고무 성분의 물성이 충분히 발휘되기에 충분한 양이어야 한다. 가류촉진보조제의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 0.5∼20 질량부, 바람직하게는 1∼15 질량부의 범위에서 설정된다.
노화 방지제로서는 아민류, 페놀류, 이미다졸류 및 인 함유 물질, 및 티오우레아류를 들 수 있다.
아민류로서는, 페닐-α-나프틸아민, 2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린 중 합체(TMDQ), 6-에톡시-2,2,4-트리메틸-1,2-디히드로퀴놀린(ETMDQ), p,p'-디옥틸디페닐아민(ODPA), p,p'-디쿠밀디페닐아민(DCDP), N,N'-지-2-나프틸-p-페닐렌디아민(DNPD), N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민(DPPD), N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민(IPPD) 및 N-페닐-N'-1,3-디메틸부틸-p-페닐렌디아민(6PPD)을 들 수 있다.
본 발명에 사용된 페놀류로서는 2,6-디-tert-부틸-4-메틸페놀(BHT 또는 DTBMP); 스티렌화 메틸페놀; 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-tert-부틸페놀)(MBMBP); 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-tert-부틸페놀); 4,4'-티오비스(3-메틸-6-tert-부틸페놀)(TBMTBP); 4,4'-부틸리덴비스(3-메틸-6-tert-부틸페놀)(BBMTBP), 2,5-디-tert-부틸히드로퀴논(DBHQ); 및 2,5-디-tert-아밀히드로퀴논(DAHQ)을 포함한다.
이미다졸류로서는, 2-머캅토벤즈이미다졸(MBI), 2-머캅토벤즈이미다졸의 아연염(ZnMBI) 및 디부틸디티오카르바민산니켈(NiBDC)을 들 수 있다.
기타 노화 방지제로서는, 트리스(노닐화페닐)포스파이트와 같은 인 함유 물질; 1,3-비스(디아미노프로필)-2-티오우레아, 트리부틸티오우레아 등과 같은 티오우레아류; 및 오존 유도 저하 방지용 왁스를 사용할 수 있다.
상기 노화 방지제의 혼합량은 고무 성분의 물성이 충분히 발휘되기에 충분한 양이어야 한다. 이의 2종 이상을 조합시키는 것도 가능하다. 노화 방지제의 혼합량은 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.1∼15 질량부로 설정하는 것이 바람직하다. 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 노화 방지제의 혼합량을 0.1 질량부∼15 질량부로 설정하는 이유는 다음과 같다. 혼합량이 0.1 질량부 미만인 경우에는, 노화 방지 효과가 발휘되지 않기 때문이다. 따라서, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물 의 기계적 물성이 저하되거나 마모가 심하게 진행될 우려가 있다. 한편, 노화 방지제의 혼합량이 15 질량부 초과인 경우에는, 이의 과잉 혼합에 의해 노화 방지제가 불량하게 분산된다. 이에 따라, 열경화성 엘라스토머 조성물의 기계적 물성이 저하될 우려가 있다. 노화 방지제의 혼합량은 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.5 질량부∼10 질량부로 설정하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 고무용 연화제로서는 프탈산 유도체, 이소프탈산 유도체, 아디프산 유도체, 세바스산 유도체, 벤조산, 및 인산 유도체를 사용하는 것이 가능하다.
더욱 구체적으로는, 디옥틸프탈레이트(DOP), 디부틸프탈레이트(DBP), 디-2-에틸헥실)프탈레이트, 디-이소-옥틸프탈레이트(DIOP), 고급 알콜-프탈레이트, 디-(2-에틸헥실)세바케이트, 폴리에스테르 아디페이트, 디부틸디글리콜아디페이트, 디(부톡시에톡시에틸)아디페이트, 이소옥틸-톨유 지방산에스테르, 트리부틸포스페이트(TBP), 트리부톡시에틸-포스페이트(TBEP), 트리크레실포스페이트(TCP), 크레실-디페닐 포스페이트(CDP) 및 디페닐알칸을 들 수 있다.
상기 연화제의 혼합량은 고무 성분의 물성이 충분히 발휘되도록 충분한 양이어야 한다. 연화제의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 0.5∼5 질량부의 범위에서 선택된다.
보강제로서는, 카본 블랙과 고무의 상호 작용을 유도하는 필러로서 주로 사용되는 블랙 카본 이외에, 화이트 카본 (건식 실리카 또는 습식 실리카와 같은 실리카계 충전제, 규산마그네슘과 같은 규산염), 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 규산마그네슘, 클레이(규산알루미늄), 실란-개질 클레이 및 활석과 같은 무기 보강제; 및 코우마론 및 인덴 수지, 페닐 수지, 고 스티렌 수지, 및 목분과 같은 유기 보강제가 사용될 수 있다.
보강 효과, 분산성 및 내마모성의 우수함 그리고 저비용의 관점에서 카본 블랙을 이용하는 것이 바람직하다. 카본 블랙으로서는, SAF 카본(평균 입경 18∼22 nm), SAF-HS 카본(평균 입경 약 20 nm), ISAF 카본(평균 입경 19∼29 nm), N-339 카본(평균 입경 약 24 nm), ISAF-LS 카본(평균 입경 21∼24 nm), I-ISAF-HS 카본(평균 입경 21∼31 nm), HAF 카본(평균 입경 26∼30 nm), HAF-HS 카본(평균 입경 22∼30 nm), N-351 카본(평균 입경 약 29 nm), HAF-LS 카본(평균 입경 25∼29 nm), LI-HAF 카본(평균 입경 약 29 nm), MAF 카본(평균 입경 30∼35 nm), FEF 카본(평균 입경 40∼52 nm), SRF 카본(평균 입경 58∼94 nm), SRF-LM 카본 및 GPF 카본(평균 입경 49∼84 nm)을 사용하는 것이 바람직하다. FEF 카본, ISAF 카본, SAF 카본 또는 HAF 카본을 이용하는 것이 특히 바람직하다.
고무용 보강제의 혼합량은 고무 성분의 물성이 충분히 발휘되도록 충분한 양이어야 한다. 보강제의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 5∼100 질량부의 범위에서 선택된다.
상기 기술된 첨가제로서는, 아미드 화합물, 지방산 금속염 및 왁스를 들 수 있다.
아미드 화합물로서는, 지방족계 아미드 화합물 및 방향족계 아미드 화합물을 들 수 있다. 지방족계 아미드 화합물로서는, 올레산, 스테아르산, 에루스산, 카프로산, 카프릴산, 카프르산, 라우린산, 미리스트산, 팔미트산, 아라키드산, 베헨산, 팔미트레인산, 에이코센산, 에루스산, 엘라이드산, 트랜스-11-에이코센산, 트랜스-13-도코센산, 리놀산, 리놀렌산, 및 리시놀레산의 아미드체를 들 수 있다. 이러한 지방족계 아미드 화합물은 한 종류를 단독으로 이용하거나 또는 두 종류 이상의 혼합물로서 이용할 수 있다. 지방족계 아미드 화합물로서는, 올레산아미드, 스테아르산아미드 및 에루스산아미드를 이용하는 것이 특히 바람직하다.
지방산의 금속염을 형성하기 위해 지방산으로서는 라우릴산, 스테아르산, 팔미트산, 미리스트산 및 올레산을 들 수 있다. 금속으로서는 아연, 철, 칼슘, 알루미늄, 리튬, 마그네슘, 스트론튬, 바륨, 세륨, 티탄, 지르코늄, 납 및 망간을 들 수 있다.
왁스로서는 파라핀계, 몬탄계 및 아미도계를 들 수 있다.
이러한 첨가제의 혼합량은 고무 성분의 물성이 충분히 발휘되도록 충분한 양이어야 한다. 본 발명에 있어서, 첨가제의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 1∼10 질량부의 범위에서 선택된다.
본 발명의 클리닝 블레이드를 구성하는 열경화성 엘라스토머 조성물은, 가교제(3)로서, 황, 유기 황 함유 화합물, 유기 과산화물, 내열성 가교제 및 수지 가교제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
가류제(3)의 혼합량은 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.1∼30 질량부로 혼합하는 것이 바람직한데, 그 이유는 가류제(3)의 혼합량이 0.1 질량부 미만인 경우 가류 밀도가 작아져서 목적하는 물성의 열경화성 엘라스토머 조성물이 제공되지 않을 우려가 있기 때문이다. 한편, 가류제(3)의 혼합량이 30 질량부 초과인 경우 과잉 가교 반응에 의해 열경화성 엘라스토머 조성물의 경도가 커져 본 발명의 화상 형성 장치용 클리닝 블레이드가 감광체를 손상시킬 우려가 있다.
더욱 구체적으로는, 황 또는 유기 황 함유 화합물의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 O.1∼20 질량부인 것이 바람직하다. 유기 과산화물의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 0.5∼10 질량부인 것이 바람직하고, 1∼6 질량부인 것이 더욱 바람직하다. 수지 가교제의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 5∼20 질량부인 것이 바람직하고, 10∼20 질량부인 것이 더욱 바람직하다.
황은 회수된 황을 분쇄하여 미분된 형태로 사용한다. 분산성이 향상된 표면 처리 황도 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 미가황 고무로부터의 블루밍(bloom)을 방지하기 위해서 불용성 황이 사용될 수 있다.
유기 황 함유 화합물로서는, N,N'-디티오비스모르폴린, 디페닐디설피드, 펜타브로모디설피드 등을 들 수 있다. 디페닐디설피드를 이용하는 것이 특히 바람직하다.
유기 과산화물로서는, 벤조일퍼옥사이드, 1,1-디-(tert-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 2,5-디메틸-2,5-디-(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디-(벤조일퍼옥시)-3-헥신, 2,5-디메틸-2,5-디-(tert-부틸퍼옥시)헥산, 디-tert-부틸퍼옥시디이소프로필벤젠, 디-tert-부틸퍼옥사이드, 디-tert-부틸퍼옥시벤조에이트, 디쿠밀퍼옥사이드, tert-부틸쿠밀퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디-(tert-부틸퍼옥시)-3-헥신, 1,3-비스(tert-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, n-부틸-4,4-비스(tert-부 틸퍼옥시)발러레이트, p-클로로벤조일퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일퍼옥사이드, tert-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, 디아세틸퍼옥사이드, 라우로일퍼옥사이드를 들 수 있다.
본 발명에 사용되는 내열성 가교제는 1,3-비스(시트라콘이미드메틸)벤젠, 헥사메틸렌-1,6-비스티오황산나트륨·2수화물 및 1,6-비스(디벤질티오카르바모일디설피드)헥산을 포함한다.
수지 가교제로서는, TACKROL 201 (TAOKA CHEMICAL CO.,LTD. 제조), TACKROL 250-III (TAOKA CHEMICAL CO.,LTD. 제조), 및 Hitanol 2501(Hitachi chemical Co.,Ltd 제조)과 같은 알킬페놀 수지 또는 브롬화 알킬페놀 포름알데히드 수지를 들 수 있다. 알킬페놀 수지를 이용하는 것이 특히 바람직하다.
화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 클리닝 블레이드를 구성하는 열경화성 엘라스토머 조성물의 형태는 열경화성 엘라스토머 조성물이 상기 기술된 성분들을 포함하는 한, 특별히 한정되지는 않는다. 하지만, 열경화성 엘라스토머 조성물은 고무 성분(1), 충전제(2), 가교제(3) 및 분산 향상제(4)를 포함하고, 하기 형태 (I) 또는 하기 형태 (II)를 갖는 것이 특히 바람직하다.
(I) 충전제(2)로서 열경화성 엘라스토머 조성물은 적어도 α,β-불포화 카르복실산 금속염 또는 α,β-불포화 카르복실산과 금속 산화물의 혼합물을 포함한다.
(II) 고무 성분(1)로서 열경화성 엘라스토머 조성물은 HNBR에 α,β-불포화 카르복실산 금속염을 분산시킨 것으로 이루어진 고무를 포함한다.
형태 (I) 및 (II) 모두에 있어서, α,β-불포화 카르복실산 금속염은 공가교 제로서 작용하고, 가교시에 중합 그라프트 반응을 유도하여 미세 구조를 형성한다. 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 카본 블랙으로 보강된 일반적인 열경화성 엘라스토머 조성물보다 높은 기계적 물성을 얻어서, 내마모성도 증가한다. 분산 향상제(4)는 α,β-불포화 카르복실산 금속염에 의한 연쇄 반응을 적절히 정지시키는 작용을 한다. 정지 반응으로는 α,β-불포화 카르복실산 금속염에 의한 중합 그라프트 반응을 균일하게 실시할 수 있다. 이에 따라, 클리닝 블레이드의 가장자리 부분은 균일하게 마모되고, 클리닝 블레이드의 클리닝 성능은 향상될 수 있다.
상기 (I) 및 (II) 형태에 있어서, α,β-불포화 카르복실산 금속염으로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 말레산 및 푸마르산과 같은 불포화 카르복실산의 나트륨염, 알루미늄염, 칼슘염, 아연염 및 마그네슘염을 들 수 있다. 메타크릴산아연이 바람직하다.
형태 (I)의 열경화성 엘라스토머 조성물을 하기에 자세히 기술한다.
α,β-불포화 카르복실산 금속염과 고무 성분을 혼합하는 대신에, α,β-불포화 카르복실산과 금속 산화물의 혼합물을 혼합시킬 수도 있다. α,β-불포화 카르복실산과 금속 산화물의 혼합물을 고무 성분과 혼합하는 경우, 고무 조성물 중에 α,β-불포화 카르복실산 금속염이 생성되어, 공가교제로서 작용한다. 본 발명에 있어서, α,β-불포화 카르복실산 금속염을 형성시키기 위해 α,β-불포화 카르복실산와 함께 사용되는 금속 산화물은 공가교제에는 포함되어 있으나, 가류촉진보조제에는 포함되어 있지 않다.
α,β-불포화 카르복실산과 금속 산화물의 혼합 비율은 2:1으로 하는 것이 바람직하다. 하지만, α,β-불포화 카르복실산이 모든 금속 산화물과 반응하지 않는 경우도 있다. 따라서, α,β-불포화 카르복실산과 금속 산화물의 혼합 비율은 1∼2:1, 바람직하게는 1:1로 설정한다.
α,β-불포화 카르복실산으로서는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산 및 푸마르산을 들 수 있다. 금속 산화물로서는 산화아연, 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화알루미늄 등을 들 수 있다. 메타크릴산과 산화아연의 조합이 바람직하다.
금속 산화물 대신에, α,β-불포화 카르복실산 금속염을 생성할 수 있는 금속염을 사용할 수도 있다.
α,β-불포화 카르복실산 금속염 또는 α,β-불포화 카르복실산과 금속 산화물의 혼합물의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 5 질량부∼60 질량부로 설정하는 것이 바람직하다.
α,β-불포화 카르복실산 금속염 또는 α,β-불포화 카르복실산과 금속 산화물의 혼합물의 혼합량이 5 질량부 미만인 경우에는, α,β-불포화 카르복실산 금속염(예, 메타크릴산아연)의 공가교 효과가 발휘되지 않는다. 따라서, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 기계적 물성의 저하되어 마모가 과도해질 우려가 있다. 한편, α,β-불포화 카르복실산 금속염 또는 α,β-불포화 카르복실산과 금속 산화물의 혼합물을 고무 성분 100 질량부에 대해 60 질량부보다 많이 혼합하는 경우, 즉 α,β-불포화 카르복실산 금속염 또는 α,β-불포화 카르복실산 및 금속 산화물의 혼합물의 초과량과 혼합시키는 경우, 열경화성 엘라스토머 조성물의 성분이 고무 혼련 장치에 의해 혼련되지 못할 우려가 있다. α,β-불포화 카르복실산 금속염 또 는 α,β-불포화 카르복실산과 금속 산화물의 혼합물의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 5 질량부∼50 질량부인 것이 더욱 바람직하다.
형태 (I)에 사용된 고무 성분(1), 가교제(3) 및 분산 향상제(4)는 상기 기술된 것과 유사하다. 충전제(2)로서, 열경화성 엘라스토머 조성물은 α,β-불포화 카르복실산 금속염 또는 α,β-불포화 카르복실산과 금속 산화물의 혼합물 이외에 상기 기술된 충전제를 포함할 수 있다.
형태 (II)의 열경화성 엘라스토머 조성물을 하기에 기술한다.
α,β-불포화 카르복실산 금속염이 분산된 베이스 중합체로서의 HNBR로 이루어진 고무를 얻기 위해서는, α,β-불포화 카르복실산 금속염을 HNBR과 혼합하여 α,β-불포화 카르복실산 금속염을 미분산시킬 수 있다. 대안적으로, HNBR과 α,β-불포화 카르복실산 및 금속 산화물을 혼합하여 혼합에 의해서 형성되는 α,β-불포화 카르복실산 금속염을 HNBR 중에 미분산시킬 수도 있다. 또한, α,β-불포화 카르복실산 금속염과 HNBR을 혼합하여 미분산시킨 시판품을 이용하는 것도 가능하다.
베이스 중합체로서의 HNBR은 결합 아크릴로니트릴량이 21 %∼46 %이고 Mooney 점도 ML1+4(100℃)가 20∼160의 범위인 것이 바람직하다.
형태 (II)에서는, α,β-불포화 카르복실산 금속염을 분산시킨 HNBR로 구성된 고무와 다른 고무를 배합하는 것이 바람직하다. 다른 고무로서는, 상기 기술된 고무 중 임의의 것을 사용할 수 있다. NBR 및/또는 HNBR을 사용하는 것이 바람직하다.
형태 (II)에서는, α,β-불포화 카르복실산 금속염의 혼합량이 고무 성분 전체 100 질량부에 대하여 5∼60 질량부, 바람직하게는 5∼50 질량부의 비율이 되도록, α,β-불포화 카르복실산 금속염을 분산시킨 HNBR로 이루어진 고무 중에 분산시킨 α,β-불포화 카르복실산 금속염의 혼합량 및 상기 고무와 다른 고무와의 혼합비를 결정할 수 있다.
HNBR 100 질량부에 대해 α,β-불포화 카르복실산 금속염을 40 질량부∼240 질량부, 바람직하게는 80 질량부∼120 질량부, 가장 바람직하게는 91 질량부∼115 질량부를 사용한 고무를 이용하는 것이 바람직하다.
HNBR 100 질량부에 대해 α,β-불포화 카르복실산 금속염을 91 질량부∼115 질량부로 분산시킨 고무를, 고무 성분 전체 100 질량부에 대하여 10∼75 질량부, 바람직하게는 30∼60 질량부로 사용하는 것이 바람직하다.
HNBR 100 질량부에 대해 α,β-불포화 카르복실산 금속염을 91 질량부∼115 질량부로 분산시킨 고무를 고무 성분 전체 100 질량부에 대하여 10∼75 질량부로 사용하는 이유는 다음과 같다. 고무의 혼합량이 10 질량부 미만인 경우에는, 고무 성분 100 질량부에 대하여 α,β-불포화 카르복실산 금속염의 양이 5 질량부 미만이 된다. 이에 따라, α,β-불포화 카르복실산 금속염의 공가교 효과가 발휘되지 않는다. 따라서, 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물은 기계적 물성이 저하되어 마모가 과잉으로 일어날 우려가 있다. 한편, 고무의 혼합량이 75 질량부 초과인 경우에는, 고무 성분 100 질량부에 대하여 α,β-불포화 카르복실산 금속염의 양이 60 질량부를 초과하게 된다. 이에 따라, α,β-불포화 카르복실산 금속염의 과잉량으 로 인해 열경화성 엘라스토머 조성물의 성분이 고무용 혼련기로 혼련할 수 없게 되거나 또는 미반응물의 분산이 불량해 지거나 또는 응집 덩어리가 발생하여 열경화성 엘라스토머 조성물의 내마모성에 악영향을 미칠 우려가 있다.
형태 (II)에 있어서, 충전제(2), 가교제(3) 및 분산 향상제(4)는 상기 기술된 것과 유사하다.
고무 성분(1)에 α,β-불포화 카르복실산 금속염을 미리 첨가하기 때문에, 고무 성분(1)에 α,β-불포화 카르복실산의 금속염 또는α,β-불포화 카르복실산과 금속 산화물의 혼합물을 충전제(2)로서 다시 배합할 필요는 없다.
화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 클리닝 블레이드는 상기와 같은 성분을 포함하는 열경화성 엘라스토머 조성물로부터 하기와 같이 제조할 수 있다.
우선, 단축 압출기, 1.5축 압출기, 이축 압출기, 오픈 롤, 혼련기, Banbury 믹서 또는 열 롤과 같은 고무 혼련 장치를 이용하여 상기 각 성분을 혼합함으로써 열경화성 엘라스토머 조성물을 얻는다.
각 성분의 혼합 순서는 특별히 한정되지는 않고, 모든 성분을 한번에 혼련 장치에 투입하여 혼합하는 것이 가능하다. 또한, 성분의 일부를 혼련 장치에 투입하여 이를 혼련하여 혼합물을 얻고, 혼합물에 나머지의 성분을 첨가하여 재혼련시키는 것이 가능하다. 고무 성분(1)과 충전제(2)를 미리 혼련시켜 혼합물을 얻고, 가교제(3) 및 분산 향상제(4)를 첨가한 후, 재혼련시키는 방법을 수행하는 것이 바람직하다.
혼련된 성분은 혼련된 재료의 성형 전 또는 후, 또는 작업 시간을 단축시키 기 위해서 혼련된 성분의 성형과 동시에 가교시킬 수 있다. 혼련 성분의 성형과 동시에 가교를 수행함으로써, 화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 클리닝 블레이드를 제작하는 경우, 바람직한 금형을 가열하여, 상기 금형 내에 상기 혼련 성분을 충전하여, 혼련 성분을 압축 성형(프레스 가류)한다.
화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 클리닝 블레이드의 일 실시형태를 도 1에 도시한다.
통상, 클리닝 블레이드(10)는 접착제를 사용하여 지지 부재(21)에 접합된다. 지지 부재(21)는 강체 금속, 탄성 금속, 플라스틱 또는 세라믹으로 구성된다. 지지 부재(21)는 금속제가 바람직하다. 클리닝 블레이드(10)와 지지 부재(21)를 서로 접합하기 위한 접착제로서는, 폴리아미드계 또는 폴리우레탄계 핫멜트 접착제 및 에폭시계 또는 페놀계 접착제를 사용한다. 핫멜트 접착제를 이용하는 것이 바람직하다.
클리닝 블레이드(1O)는 클리닝될 부재와 대향하는 표면(1Oa), 지지 부재(21)가 접합되어 있는 이면(10c), 및 상기 표면(10a)과 이면(10c)에 직교하는 두께 면(10b)으로 이루어진다. 표면(1Oa)과 두께 면(1Ob) 사이에 샌드위치된 가장자리 부분(1Od)이 가장자리 부분(10d)과 접촉한 클리닝될 부재의 토너를 제거한다.
본 발명의 클리닝 블레이드는 하기 기술된 성능을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 클리닝 블레이드를 구성하는 열경화성 엘라스토머 조성물의 반발 탄성률은 50∼70 %인 것이 바람직하다. 반발 탄성률이 높은 열경화성 엘라스토머 조성물로 클리닝 블레이드를 구성함으로써 클리닝 블레이드의 가장자리 부분의 내 마모성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 클리닝 블레이드를 제작하는데 사용된 방법과 동일한 방법으로 제작한 압축 구슬을 이용하여, 열경화성 엘라스토머 조성물의 반발 탄성률을 JIS K 6255의 Lupke 방식에 따라 23℃에서 측정한다.
화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 클리닝 블레이드를 구성하는 열경화성 엘라스토머 조성물의 인장 강도는 35∼55 MPa를 나타내는 것이 바람직하다. 열경화성 엘라스토머 조성물의 인장 강도가 35 MPa 미만인 경우, 클리닝 블레이드가 약해져, 마모가 심해진다.
본 발명의 클리닝 블레이드를 형성하는데 사용된 방법과 동일한 방법으로 형성된 2 mm 두께 시트로부터 덤벨형 3호 시편을 펀칭 제작한다. 시편의 인장 강도는 JIS K 6251에 따라 인장 속도 500 mm/분에서 측정한다.
화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 클리닝 블레이드의 마모 지표치는 화상 형성 장치 상에 클리닝 블레이드를 장착하여 행하는 화상 형성을 위한 용지 공급 테스트 후 마모 지표치를 측정할 경우 바람직하게는 40 μm 이하, 더욱 바람직하게는 30 μm 이하인 것이 바람직하다. 클리닝 블레이드의 마모 지표치의 하한값은 0에 가까우나, 1 μm 이상인 것이 바람직하다.
마모면의 단면 길이가 1 μm 미만인 것은 열경화성 엘라스토머 조성물이 마모되지 않는다는 것을 의미하며, 실질적으로 발생하지 않는다. 따라서, 클리닝 블레이드의 마모 지표치의 하한값은 1 μm 이상으로 설정한다. 클리닝 블레이드의 마모 지표치의 상한값은 하기 기술하는 이유로 40 μm 이하로 설정한다. 클리닝 블레 이드의 마모 지표치의 상한값이 40 μm 초과인 경우, 이의 가장자리 부분이 크게 마모된다. 따라서, 토너의 클리닝 불량이 발생하게 될 우려가 있다.
화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 클리닝 블레이드의 클리닝 성능치는, 화상 형성 장치에 장착하여 화상 형성을 위한 용지 공급 테스트를 실시한 후에 클리닝 성능치를 측정하였을 경우 바람직하게는 0.5 이하이고 더욱 바람직하게는 0.4 이하이다.
클리닝 성능치가 O이란 것은 토너를 전부 제거한 것을 의미한다. 클리닝 성능치가 0인 클리닝 블레이드가 가장 바람직한 클리닝 성능을 갖는 것이다. 클리닝 블레이드의 클리닝 성능치는 하기 기술하는 이유에 의해 0.5 이하로 설정된다. 클리닝 블레이드의 클리닝 성능치가 0.5 초과인 경우, 클리닝 블레이드가 감광체의 표면에 접동한 후 이의 표면 상에 잔류하는 토너의 부착량이 많아진다. 이러한 경우, 인쇄 화상에 악영향을 미치게 될 우려가 있다.
화상 형성 장치 상에 클리닝 블레이드를 장착하여 화상 형성을 위한 용지 공급 테스트를 실시한 후 마모 지표치 및 클리닝 성능치를 하기의 방식으로 측정하여 평가한다.
우선, 화상 형성을 위한 용지 공급 테스트를 실시한다. 더욱 자세하게는, 열경화성 엘라스토머 조성물로 제작된, 2 mm 두께 시트를 소정된 크기로 펀칭한 클리닝 블레이드를 지지 부재에 접착시킨다. 이후, 클리닝 블레이드를 감광체에 접촉시킨 상태로 화상 형성 장치에 장착한다. 화상 형성 장치는 감광체가 회전하여 토너가 현상 가능한 프린터이다. 토너는 평균 체적 입경이 5∼10 μm이고, 분쇄되며, 구형도가 0.90∼0.99이다. 온도 23℃ 및 상대 습도 55 %의 조건하에서, 감광체의 회전 속도 200∼500 mm/초, 4 %의 인쇄 농도로 150,000장을 인쇄한다.
화상 형성을 위한 용지 공급 테스트 후의 클리닝 블레이드의 가장자리 부분을 관찰하면, 도 2A의 단면도에 도시한 바와 같이 가장자리 부분이 마모되어 있다. 도 2A의 망상선으로 표시된 클리닝 블레이드의 마모 부분을 나타낸다. 도 2A에 표시된 바와 같이, 마모면이 직선으로 되어 있지만, 곡선으로 형성될 수도 있다.
마모면의 단면 길이 Ws(도 2A 중 23d)는 클리닝 블레이드의 표면(10a)에서의 마모 길이의 단, 즉 깊이 방향의 마모 길이인 마모 깊이 Wm(도 2A 중 23a)의 마모단과, 클리닝 블레이드의 두께 면(1Ob)에서의 마모 길이의 단, 즉 길이 방향의 마모 길이인 마모폭 Wc(도 2A 중 23b)의 마모단을 서로 연결함으로써 형성되는 클리닝 블레이드의 경사면의 길이이다. 마모 지표치는 마모면의 단면 길이 Ws가 45도로 기울어져 있을 때 마모면의 단면 길이 Ws를 수평 거리로서 측정한다. 더욱 구체적으로는, 화상 형성을 위한 용지 공급 테스트 후, 화상 형성 장치로부터 추출한 클리닝 블레이드를 직립시킨 상태, 즉 두께 면(1Ob)이 지면과 수평인 상태로 클리닝 블레이드의 표면(10a)이 위가 되도록 45°로 기울인다. 도 2B는 클리닝 블레이드를 45°로 기울일 경우 클리닝 블레이드의 선단 부분의 확대 단면도이다. 단면 길이 Ws(도 2A 중 23d)의 수평 거리(도 2B 중 24)가 마모 지표치이다.
화상 형성을 위한 용지 공급 테스트 후, 클리닝 블레이드가 감광체의 표면에 접동하기 전에 미리 단위 면적 당 감광체에 제공된 토너량을 계산하여 감광체의 표면 상의 토너량 Ta를 얻는다. 감광체를 회전시켜 클리닝 블레이드로 토너를 제거한 다. 이 후, 클리닝 블레이드 후방에 배치된 감광체의 표면 상에 존재하는 토너량을 단위 면적 당 양으로 환산하여 클리닝 블레이드가 표면에 접동한 후 감광체의 표면 상에 잔류하는 토너량 Tb를 얻는다. 이러한 방식으로, 클리닝 블레이드가 표면에 접동한 후의 감광체의 표면 상에 잔류하는 토너량 Ta를 얻는다. 클리닝 성능값 = (클리닝 블레이드가 표면에 접동한 후의 감광체의 표면 상에 잔류하는 토너량 Tb)/(클리닝 블레이드가 감광체 표면에 접동하기 전의 토너량 Ta).
화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 클리닝 블레이드를 구성하는 열경화성 엘라스토머의 반발 탄성을 향상시킴으로써 클리닝 블레이드의 가장자리 부분의 내마모성을 향상시킬 수 있다. 가장자리 부분의 내마모성이 향상됨으로써, 클리닝될 감광체와 같은 부재에 대해 가장자리 부분의 접지압을 높게 설정할 수 있다. 따라서, 클리닝 블레이드는 높은 클리닝 성능을 갖는다. 본 발명은 반발 탄성률과 내마모성 및 선압과, 반발 탄성률 및 클리닝 블레이드의 클리닝 성능의 관계를 이용하는 것을 특징으로 하고 있다. 더욱 구체적으로는, 열경화성 엘라스토머 조성물은 특정한 화학 구조를 갖는 티올 및/또는 설피드를 분산 향상제(4)로서 포함한다. 이에 따라, 충전제(2)의 분산성 및 열경화성 엘라스토머 조성물의 반발 탄성률을 향상시키는 것이 가능하다. 그 결과, 본 발명은 우수한 내마모성과 클리닝 성능을 갖는 화상 형성 장치용 클리닝 블레이드를 제공한다.
분산 향상제(4)로서 사용되는 불소 치환 벤젠티올 및/또는 이의 금속염은 상기 티올 및/또는 설피드에 의해 제공된 것과 유사한 효과를 제공한다. 또한, 불소 치환 벤젠티올 및/또는 이의 금속염은 생성된 열경화성 엘라스토머 조성물이 낮은 경도 및 높은 반발 탄성률을 갖도록 할 수 있다. 따라서, 불소 치환 벤젠티올 및/또는 이의 금속염을 사용함으로 인해 본 발명은 우수한 내마모성과 클리닝 성능을 갖는 화상 형성 장치용 클리닝 블레이드를 제공한다.
화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 클리닝 블레이드(10)는 핫멜트 접착제를 이용하여 지지 부재(21)에 접합된다. 지지 부재(21)는 금속제이다. 크롬 무함유 SECC가 금속으로서 바람직하다.
도 3에 도시한 바와 같은 구조를 갖는 화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 클리닝 블레이드(10)가 화상 형성 장치에 삽입된다. 클리닝 블레이드(10)는 감광체 드럼 표면에 접촉하여 드럼의 표면에 잔류하는 토너를 제거한다. 더욱 구체적으로는, 하기 기술된 메카니즘으로 화상을 형성한다. 화성 형성 장치에 사용하는 본 발명의 클리닝 블레이드는 감광체 드럼의 표면에 잔류하는 토너를 제거한다.
우선, 감광체(12)가 도 3 중의 화살표의 방향으로 회전한다. 감광체(12)를 대전 롤러(11)에 의해 대전시킨 후, 거울(16)을 통해 레이저(17)가 감광체(12)의 비화상부를 노광하여 비화상부를 제전한다. 이때, 화상 부분에 상응한 감광체(12)의 부분이 대전된다. 이후, 토너(15a)가 감광체(12)에 공급되고, 대전된 화상 부분에 부착되어 제1 컬러 토너 화상을 형성한다. 일차 전사 롤러(19a)를 통해 토너 화상을 중간 전사 벨트(13)로 전사시킨다. 동일한 방식으로, 감광체(12) 상에 형성된 각기 다른 컬러 토너(15b∼15d)의 토너 화상을 중간 전사 벨트(13)로 전사한다. 중 간 전사 벨트(13) 상에 4색의 토너(15a∼15d)로 구성된 풀컬러 화상이 형성된다. 풀컬러 화상은 이차 전사 롤러(19b)를 통해 전사될 재료(18)(통상, 종이)로 전사된다. 전사될 재료(18)가 소정의 온도로 가열된 한 쌍의 정착 롤러(14) 사이를 통과할 때 풀컬러 화상이 이의 표면에 정착된다.
상기 기술된 공정에서, 복수매의 기록지에 원본 서류의 화상을 순차 복사를 하기 위해서는, 감광체(12) 표면에 압접되어 있는 클리닝 블레이드(10)가 감광체(12)를 마찰함으로써 중간 전사 벨트(13)에 전사되지 않지만 감광체(12) 상에 잔류하는 토너를 감광체(12) 표면으로부터 제거하여 토너 회수 박스(22)에 회수한다.
화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 제1 실시형태의 클리닝 블레이드(10)는 하기 성분을 포함하는 열경화성 엘라스토머 조성물로부터 형성된다.
고무 성분(1)으로서는, NBR 또는 HNBR를 이용한다.
NBR로서는, 결합 아크릴로니트릴량이 31 %∼35 %인 중고 니트릴 NBR를 이용하는 것이 바람직하다.
중고 니트릴 NBR에 수소첨가함으로써 형성된, 잔존 이중 결합이 10 % 이하인 HNBR을 이용하는 것이 바람직하다.
충전제(2)로서는, 공가교제와 노화 방지제를 이용한다.
공가교제로서는, 고무 성분(1)에 메타크릴산 및 산화 아연을 첨가한다.
메타크릴산의 혼합량과 산화 아연의 혼합량의 합은 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 5∼40 질량부, 바람직하게는 10∼30 질량부가 되도록 설정한다.
메타크릴산과 산화 아연의 혼합비는 바람직하게는 1∼2:1, 더욱 바람직하게 는 1:1이다.
노화 방지제로서는, 아민류 및 이미다졸류를 이용하는 것이 바람직하다. p,p'-디쿠밀디페닐아민과 2-머캅토벤조이미다졸을 조합하여 이용하는 것이 더욱 바람직하다.
노화 방지제의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 바람직하게는 O.1 질량부∼10 질량부, 더욱 바람직하게는 0.5 질량부∼5 질량부이다.
가교제(3)로서는, 유기 과산화물을 이용한다. 디쿠밀퍼옥사이드를 이용하는 것이 특히 바람직하다.
유기 과산화물의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 바람직하게는 0.5∼10 질량부, 더욱 바람직하게는 1∼6 질량부이다.
분산 향상제(4)로서는 화학식 1로 표시되는 티올 또는 화학식 2로 표시되는 설피드를 이용한다.
화학식 1로 표시되는 티올로서는 벤젠티올이 바람직하다.
화학식 2로 표시되는 설피드로서는 디페닐디설피드 또는 비스(펜타브로모페닐)디설피드가 바람직하다.
이러한 분산 향상제(4)는 단독으로 사용하거나, 또는 두 종류 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
분산 향상제(4)의 혼합량은 고무 성분 100 질량부에 대하여 0.05∼15 질량부로 설정한다. 더욱 구체적으로는, 화학식 1로 표시되는 티올의 혼합비는 고무 성분 100 질량부에 대하여 0.1∼15 질량부로 설정하는 것이 바람직하다. 화학식 2로 표 시되는 설피드의 혼합비는 고무 성분 100 질량부에 대하여 0.05∼10 질량부로 설정하는 것이 바람직하다. 화학식 1로 표시되는 티올 및 화학식 2로 표시되는 설피드를 서로 조합시키는 경우에는 상기 혼합물의 혼합비가 고무 성분 100 질량부에 대하여 0.1∼15 질량부로 설정하는 것이 바람직하다.
화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 제2 실시형태의 클리닝 블레이드(10)는 하기 성분을 포함하는 열경화성 엘라스토머 조성물로부터 형성된다.
고무 성분(1)으로서는, 베이스 중합체로서의 HNBR에 메타크릴산아연을 미분산시킨 고무를 이용한다.
베이스 중합체로서의 HNBR에 분산될 메타크릴산아연의 양은 HNBR 100 질량부에 대해 91 질량부∼110 질량부로 설정하는 것이 바람직하다.
베이스 중합체로서의 HNBR는 결합 아크릴로니트릴량이 21 %∼44 %이고 Mooney 점도 ML1+4(100℃)가 40∼150인 것이 바람직하다.
제2 실시형태에 있어서는, 메타크릴산아연이 미분산된 HNBR로 이루어진 고무와, 그 이외의 다른 고무를 조합하여 이용하는 것이 바람직하다. 다른 고무로서는 NBR 및/또는 HNBR이 바람직하다. HNBR이 더욱 바람직하다.
메타크릴산아연이 미분산된 HNBR로 이루어진 고무와 다른 고무를 병용하는 경우에는, 전자와 다른 고무와의 혼합량이 고무 성분(1) 전체 100 질량부에 대하여 30 질량부∼60 질량부, 바람직하게는 40∼60 질량부가 되도록 조정한다.
충전제(2)로서는 노화 방지제를 이용한다. 제 2실시형태에 사용된 노화 방지제는 상기 제1 실시형태에 사용된 것과 유사하다.
또한 제 2실시형태에 사용된 가교제(3) 및 분산 향상제(4)는 상기 제1 실시형태에 사용된 것과 유사하다.
화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 제3 실시형태의 클리닝 블레이드(10)는 분산 향상제(4)의 종류 및 이의 혼합량에 있어서 제1 실시형태의 것과 상이한 열경화성 엘라스토머 조성물을 성형하여 형성된다. 더욱 구체적으로는, 화학식 3으로 표시되는 불소 치환 벤젠티올 및/또는 이의 금속염을 분산 향상제(4)로서 사용한다. 분산 향상제(4)의 혼합량을 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.05∼10 질량부로 설정한다. 분산 향상제(4)로서는 플루오로티오페놀 아연염이 바람직하다.
화학식 3으로 표시되는 불소 치환 벤젠티올에, 화학식 1로 표시되는 티올 및/또는 화학식 2로 표시되는 설피드를 조합할 수 있다. 이러한 경우, 분산 향상제(4)의 전체 혼합량은 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.05∼10 질량부로 설정한다.
화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 제4 실시형태의 클리닝 블레이드(10)는 분산 향상제(4)의 종류 및 이의 혼합량에 있어서 제2 실시형태의 것과 상이한 열경화성 엘라스토머 조성물을 성형하여 형성된다. 제4 실시형태의 분산 향상제(4)로서는 제3 실시형태의 분산 향상제와 동종류 및 동량을 사용한다.
분산 향상제(4)와 다른 성분 및 이의 혼합량은 제1 실시형태의 것과 유사하다.
화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 제1실시형태 내지 제4실시형태의 클리닝 블레이드(10)는 하기와 같이 제작할 수 있다.
우선, 고무 성분(1) 및 충전제(2)를 단축 압출기, 1.5축 압출기, 이축 압출기, 오픈롤, 혼련기, Banbury 믹서 또는 열 롤과 같은 혼련 장치를 이용하여 80℃∼120℃에서 5∼6분 동안 혼련한다. 혼련 온도가 80℃ 미만이고, 혼련 시간이 5분 미만인 경우에는, 고무 성분(1)이 불충분하게 가소화되어, 혼합물이 불충분하게 혼련된다. 혼련 온도가 120℃를 초과하고, 혼련 시간이 6분을 초과하는 경우, 고무 성분(1)이 분해될 우려가 있다.
얻어진 혼합물에 가교제(3) 및 분산 향상제(4)를 첨가한 후, 상기 기술된 혼련 장치를 이용하여 80∼90℃에서 5∼6분 동안 혼련한다. 혼련 온도가 80℃ 미만이고, 혼련 시간이 5분 미만인 경우에는 혼합물이 불충분하게 가소 및 혼련된다. 혼련 온도가 90℃를 초과하고, 혼련 시간이 6분을 초과하는 경우, 가교제(3)가 분해될 우려가 있다.
상기 기술된 방법을 수행하여 얻어진 열경화성 엘라스토머 조성물을 성형함으로써 본 발명의 클리닝 블레이드(10)를 형성한다. 두께 1 mm∼3 mm, 폭 10 mm∼40 mm 및 길이 200 mm∼500 mm인 직사각형의 클리닝 블레이드(10)로 열경화성 엘라스토머 조성물을 성형 및 가공하는 것이 바람직하다.
성형 방법은 사출 성형 또는 압축 성형과 같은 공지된 방법을 이용할 수 있으나, 이에 특정하게 한정되지는 않는다. 더욱 구체적으로는, 열경화성 엘라스토머 조성물을 금형 내에 셋팅하여 160℃∼170℃에서 20∼40분 동안 프레스 가류를 수행한다. 가류 온도가 160℃ 미만이고 가류 시간이 20분 미만인 경우에는, 열경화성 엘라스토머 조성물이 충분하게 가류되지 않는다. 가류 온도가 170℃를 초과하고, 가류 시간이 40분을 초과하는 경우, 고무 성분(1)이 분해될 우려가 있다.
화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 클리닝 블레이드(10)는 이를 화상 형성 장치에 장착하여 화상 형성을 위한 용지 공급 테스트의 종료 후 마모 지표치를 측정하였을 때 바람직하게는 40 μm 이하, 더욱 바람직하게는 25∼40 μm의 마모 지표치를 갖는다. 클리닝 블레이드(10)는 이를 화상 형성 장치에 장착하여 화상 형성을 위한 용지 공급 테스트의 종료 후 클리닝 성능치를 측정하였을 때 바람직하게는 0.5 이하, 더욱 바람직하게는 0.35∼0.5의 클리닝 성능치를 갖는다.
본 발명의 클리닝 블레이드(10)를 구성하는 열경화성 엘라스토머 조성물의 반발 탄성률은 50∼70 %인 것이 바람직하다. 또한, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물의 인장 강도는 35∼55 MPa인 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예 및 비교예를 하기에 기술한다. 하지만, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1∼20 및 비교예 1∼13
하기 표 1∼4에 표시된 고무 성분(1) 및 충전제(2)의 각 혼합량을 측정한 후, 고무 성분(1) 및 충전제(2)를 이축 압출기, 오픈롤, Banbury 믹서 또는 혼련기와 같은 고무 혼련 장치에 투입하였다. 이 후, 이들을 80℃∼120℃로 가열하면서 5∼6분 동안 혼련시켰다.
얻어진 혼합물, 하기 표 1∼4에 표시된 혼합량(단위: 질량부)의 가교제(3) 및 분산 향상제(4)를, 오픈롤, Banbury 믹서 또는 혼련기와 같은 고무 혼련 장치에 투입하였다. 이 후, 이들을 80∼90℃로 가열하면서 5∼6분 동안 혼련시켰다.
얻어진 고무 조성물을 금형내에 셋팅한 후, 160℃에서 30분 동안 프레스 가류하여 2 mm 두께의 시트 및 φ 27.5 mm × 두께 12 mm의 압축 구슬을 얻었다.
2 mm 두께의 시트로부터 각각 폭 27 mm, 길이 320 mm의 클리닝 블레이드를 절단하고, 각 클리닝 블레이드를 핫멜트로 크롬 무함유 SECC 제조의 지지 부재에 접착하였다. 시트 중심부를 절단하여 클리닝 부재를 얻었다.
비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 실시예 1 실시예 2 실시예 3
고무 성분(1) NBR 100 100
HNBR 100 45 45 100 45
ZDMA 함유 HNBR 55 55 55
충전제(2) 메타크릴산 10 10 10 10
산화 아연 10 10 10 10
노화 방지제 A 1 1 1 1 1 1 1
노화 방지제 B 2 2 2 2 2 2 2
가교제(3) 유기 과산화물 3 3 3 3 3 3 3
분산 향상제(4) 분산 향상제 A 0.04 0.1 0.1 0.1
분산 향상제 B 0.04
분산 향상제 C
반발 탄성률 (%) 45 49 48 46 51 51 52
인장 강도 (MPa) 25 31 31 29 35 35 39
내마모성 (μm) 120 85 88 87 40 40 38
클리닝 성능치 1.46 1.16 1.20 1.05 0.49 0.49 0.45
평가 × × × × ○ ○ ○
실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 비교예 5
고무 성분(1) NBR
HNBR 45 45 45 45 45 45
ZDMA 함유 HNBR 55 55 55 55 55 55
충전제(2) 메타크릴산
산화 아연
노화 방지제 A 1 1 1 1 1 1
노화 방지제 B 2 2 2 2 2 2
가교제(3) 유기 과산화물 3 3 3 3 3 3
분산 향상제(4) 분산 향상제 A 1.5 5.0 13.0 5.0 16.0
분산 향상제 B 5.0 5.0
분산 향상제 C
반발 탄성률 (%) 53 55 56 59 60 48
인장 강도 (MPa) 38 43 42 55 49 33
내마모성 (μm) 36 33 34 33 28 66
클리닝 성능치 0.43 0.42 0.41 0.39 0.37 0.86
평가 ○ ◎ ○ ○ ○ ×
비교예 6 비교예 7 실시예 9 실시예 10 실시예 11 실시예 12 실시예 13
고무 성분(1) NBR 100
HNBR 45 45 100 45 45 45
ZDMA 함유 HNBR 55 55 55 55 55
충전제(2) 메타크릴산 10 10
산화 아연 10 10
노화 방지제 A 1 1 1 1 1 1 1
노화 방지제 B 2 2 2 2 2 2 2
가교제(3) 유기 과산화물 3 3 3 3 3 3 3
분산 향상제(4) 분산 향상제 A
분산 향상제 B
분산 향상제 C 0.01 0.05 0.05 0.05 0.5 1.5
반발 탄성률 (%) 46 47 50 51 53 56 58
인장 강도 (MPa) 32 30 35 38 41 44 46
내마모성 (μm) 55 54 39 36 32 31 33
클리닝 성능치 1.01 0.85 0.49 0.48 0.47 0.43 0.47
평가 × × ○ ○ ○ ○ ◎
실시예 14 비교예 8
고무 성분(1) NBR
HNBR 45 45
ZDMA 함유 HNBR 55 55
충전제(2) 메타크릴산
산화 아연
노화 방지제 A 1 1
노화 방지제 B 2 2
가교제(3) 유기 과산화물 3 3
분산 향상제(4) 분산 향상제 A
분산 향상제 B
분산 향상제 C 5.0 16.0
반발 탄성률 (%) 62 46
인장 강도 (MPa) 52 33
내마모성 (μm) 28 92
클리닝 성능치 0.41 0.99
평가 ○ ×
비교예 9 비교예 10 비교예 11 비교예 12 실시예 15 실시예 16 실시예 17
고무 성분(1) NBR 100 100
HNBR 100 93 93 100 45
ZDMA 함유 HNBR 7 7 55
충전제(2) 메타크릴산 2 2 10 10
산화 아연 2 2 10 10
노화 방지제 A 1 1 1
노화 방지제 B 2 2 2
가교제(3) 유기 과산화물 3 3 3 3 3 3 3
분산 향상제(4) 분산 향상제 D 0.01 0.05 0.05 0.05
반발 탄성률 (%) 45 49 51 51 47 51 53
인장 강도 (MPa) 16 25 11 10 41 41 42
내마모성 (μm) 99 76 46 47 31 28 27
클리닝 성능치 0.92 0.85 0.84 0.89 0.44 0.44 0.42
평가 × × × × ○ ○ ○
실시예 18 실시예 19 실시예 20 비교예 13
고무 성분(1) NBR
HNBR 45 45 45 45
ZDMA 함유 HNBR 55 55 55 55
충전제(2) 메타크릴산
산화 아연
노화 방지제 A 1 1 1 1
노화 방지제 B 2 2 2 2
가교제(3) 유기 과산화물 3 3 3 3
분산 향상제(4) 분산 향상제 D 0.5 1.5 10.0 13.0
반발 탄성률 (%) 56 62 68 55
인장 강도 (MPa) 43 48 43 25
내마모성 (μm) 25 21 35 86
클리닝 성능치 0.41 0.39 0.49 1.05
평가 ○ ◎ ○ ×
상기 표 1 및 2에 표시된 성분으로서는 다음의 제품을 사용하였다.
· NBR : JSR Corporation 제조의 "N232S(상품명)" (결합 아크릴로니트릴량 35 %)
· HNBR : Zeon Corporation 제조의 "Zetpol 2010H(상품명)" (결합 아크릴로니트릴량 36 %, Mooney 점도 145)
· ZDMA 함유 HNBR : Zeon Corporation 제조의 "Zeoforte ZSC 2195H(상품명)" (베이스 중합체로서의 HNBR "Zetpol 2010H" 100 질량부에 메타크릴산아연(ZDMA) 100 질량부를 미분산시킨 것)
· 메타크릴산 : Mitsubishi Rayon Co., Ltd. 제조의 "MAA(상품명)"
· 산화 아연 : Mitsui Mining and Smelting Co., Ltd. 제조의 "산화 아연 2종"
· 노화 방지제 A : p,p'-디쿠밀디페닐아민 (OuchiShinko Chemical Industrial Co., Ltd. 제조, "NOCRAC CD(상품명)")
· 노화 방지제 B : 2-머캅토벤즈이미다졸 (OuchiShinko Chemical Industrial Co., Ltd. 제조, "NOCRAC MB(상품명)"
· 유기 과산화물 : 디쿠밀퍼옥사이드 (NOF CORPORATIOIN 제조, "PERCUMYL D(상품명)")
· 분산 향상제 A : 벤젠티올 (Sumitomo Seika Chemical Co., Ltd. 제조)
· 분산 향상제 B : 디페닐디설피드 (Sumitomo Seika Chemical Co., Ltd.제조)
· 분산 향상제 C : 비스(펜타브로모페닐)디설피드
· 분산 향상제 D : 4-플루오로티오페놀 아연염
상기 표 1~4에 기재된 물성은 하기의 방법으로 측정되었다.
(1) 반발 탄성률
제작한 압축 구슬을 이용하여 JIS K 6255의 Lupke 방식에 따라 23℃에서의 반발 탄성률을 측정하였다.
(2) 인장 강도
2 mm 두께의 시트로부터 덤벨형 3호 시편을 펀칭 제작하였다. 각 시편의 인장 강도는 JIS K 6251에 따라 인장 속도 500 mm/분에서 측정하였다.
(3) 내마모성 평가
감광체가 회전하여 화상을 형성할 수 있는, 시판 중의 프린터인 화상 형성 장치에 각 실시예 및 비교예의 클리닝 부재를 장착하였다. 감광체의 회전 속도 200∼500 mm/초 및 인쇄 농도 4 %로 종이 150,000장에 인쇄하였다. 이 후, 클리닝 블레이드의 가장자리 부분을 관찰하였다.
도 2에 도시한 바와 같이, 마모 깊이 Wm(도 2A 중 23a)의 마모단과 마모폭 Wc(도 2A 중 23b)의 마모단을 직선으로 연결하여 얻어진 클리닝 블레이드의 경사면의 길이인 단면 길이 Ws(도 2A 중 23d)를, 클리닝 블레이드가 45도로 기울어졌을 때 단면 길이 Ws의 마모면의 수평 거리(도 2B 중 24)로서 측정하였다. 각 클리닝 블레이드의 내마모성은 얻어진 마모 지표치의 정도를 기초로 평가하였다.
본 실험은 상온 23℃, 상대 습도 55 %에서 수행하였다.
(4) 클리닝 성능 평가
감광체가 회전하여 토너가 현상 가능한 화상 형성 장치(본 출원에 의해 제조됨) 상에 각 실시예 및 비교예의 클리닝 부재를 장착하였다. 토너는 5∼10 μm의 체적 평균 입경, 0.90∼0.99의 구형화 정도를 갖는다.
감광체의 회전 속도 200∼500 mm/초 및 인쇄 농도 4 %로 종이 150,000장에 인쇄하였다. 이 후, 단위 면적 당 감광체에 제공되는 토너량(클리닝 블레이드가 감광체 표면에 접동하기 전 감광체의 표면 상에 존재하는 토너량 Ta)을 미리 계산하였다. 감광체를 회전시켜 클리닝 블레이드로 토너를 제거하였다. 이 후, 클리닝 블레이드의 후방에 존재하는 감광체의 표면 상에 존재하는 토너량(클리닝 블레이드가 감광체 표면에 접동한 후 감광체의 표면 상에 잔류하는 토너량 Tb)을 단위 면적 당 양으로 환산하였다. 이러한 방식으로, 클리닝 블레이드가 이의 표면에 접동한 후 감광체의 표면 상에 잔류하는 토너량 Tb를 얻었다. 얻어진 값으로부터 하기식을 기준으로 클리닝 성능치를 산출하였다.
클리닝 성능치 = (클리닝 블레이드가 이의 표면에 접동한 후 감광체의 표면 상에 잔류하는 토너량 Tb)/(클리닝 블레이드가 감광체 표면에 접동하기 전 감광체의 표면 상에 존재하는 토너량 Ta).
본 실험은 상온 23℃, 상대 습도 55 %로 수행하였다.
분산 향상제를 포함하지 않은 비교예 1, 2, 6, 9, 10, 및 11과 분산 향상제를 소량 포함한 비교예 3, 4, 7, 및 12의 클리닝 블레이드는 내마모성 및 클리닝 성능이 모두 불량하였다. 더욱 구체적으로는, 내마모성 평가에 있어서, 분산 향상제를 제외한 상기 기술된 비교예의 클리닝 블레이드의 마모 깊이는 동일한 조성을 갖는 실시예의 클리닝 블레이드의 마모 깊이보다 적어도 1.4배, 평균적으로 약 2배 또는 3배였다. 상기 기술된 비교예의 클리닝 블레이드의 클리닝 성능 평가에 있어서는, 클리닝 블레이드 모두가 0.8 이상이었다. 이것은 클리닝 기능이 충분히 발휘되지 못하고 있다는 것을 의미한다.
분산 향상제를 다량 포함하는 비교예 5 및 8의 클리닝 블레이드의 클리닝 성능은 비교예 1∼4 및 비교예 6 및 7의 클리닝 블레이드의 클리닝 성능보다 향상되었으나, 실용 레벨에는 미치지 않았고, 내마모성도 불량하였다. 분산 향상제 D를 고무 성분 100 질량부에 대하여 13 질량부를 포함하는 비교예 13의 클리닝 블레이드는 클리닝 성능치가 1.0을 초과하여 내마모성이 불량하였다.
한편, 실시예 1∼20의 클리닝 블레이드는 마모 지표치 40 μm 이하 및 클리닝 성능치 0.5 미만을 갖는다. 이것은 실용 레벨이 충분하며 내마모성 및 클리닝 성능이 우수하다는 것을 의미한다.
도 1은 화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 클리닝 블레이드를 갖는 클리닝 부재의 단면 모식도이다.
도 2는 마모 지표치의 측정 방법을 설명한다; 도 2A는 화상 형성 장치 상에 클리닝 블레이드를 장착하여 화상 형성을 위한 용지 공급 테스트를 실시한 후 화상 형성 장치에 사용하는 본 발명의 클리닝 블레이드의 가장자리 부분의 확대도이고, 도 2B는 일부분의 마모 지표치의 측정을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 화상 형성 장치용 클리닝 블레이드를 탑재한 컬러용 화상 형성 장치의 모식도이다.

Claims (21)

  1. 고무 성분(1), 충전제(2), 가교제(3), 및 분산 향상제(4)를 포함하는 열경화성 엘라스토머 조성물을 성형하여 형성한 화상 형성 장치용 클리닝 블레이드로서,
    상기 분산 향상제(4)로서는, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및/또는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.05∼15 질량부로 열경화성 엘라스토머 조성물 중에 포함하는 클리닝 블레이드:
    [화학식 1]
    Figure 112009057332294-pat00005
    [화학식2]
    Figure 112009057332294-pat00006
    (상기 화학식에서,
    치환기 X, Y 및 Z는 (i) 할로겐 원자, (ii) 니트로기, (iii) 시아노기, (iv) 카르복실기, (v) C1-6알콕시-카르보닐기, (vi) 히드록시기, (vii) C1-3알킬렌디옥시기, (viii) 할로겐화될 수 있는 C1-6알킬기, (ix) 할로겐화될 수 있는 C1-6알콕시기, (x) 벤질옥시기, (xi) 페닐기, (xii) 벤조일기, (xiii) 페녹시기, (xiv) 아미노기, (xv) 모노-C1-6알킬아미노기 또는 디-C1-6알킬아미노기, (xvi) C1-6알킬아미노카르보닐기, (xvii) 카르바모일기, (xviii) C1-6알킬-카르보닐기, 및 (xix) 할로C1-6알킬 카르보닐기로 구성되는 군으로부터 선택되고, 단, 치환기 X는 플루오르기를 제외한 치환기로부터 선택되고,
    k는 0∼5의 정수이고,
    ℓ 및 m은 0∼5의 정수이고, 그리고
    n은 2임)
  2. 제1항에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 치환기 Y 및 Z 중 하나 이상은 브로모기(Br)인 클리닝 블레이드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 충전제(2) 0.1∼80 질량부 및 가교제(3) 0.1∼30 질량부를 함유하는 클리닝 블레이드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 공가교제, 가류촉진제, 가류촉진보조제, 노화 방지제, 고무용 연화제, 보강제, 및 아미드 화합물, 지방산 금속염 및 왁스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기타 첨가제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 충전제(2)를 포함하는 클리닝 블레이드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 충전제(2)로서 α,β-불포화 카르복실산 금속염 또는 α,β-불포화 카르복실산과 금속 산화물의 혼합물을 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 5∼60 질량부로 함유하는 클리닝 블레이드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 고무 성분(1)으로서 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 카르복실기를 도입한 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 수소 첨가 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 카르복실기를 도입한 수소 첨가 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 천연 고무, 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 이소 프렌 고무, 부틸 고무, 클로로프렌 고무, 아크릴 고무, 에피클로로히드린 고무, 에틸렌-프로필렌 고무 및 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 고무 중 1종 이상을 포함하는 클리닝 블레이드.
  7. 제1항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 고무 성분(1)으로서, α,β-불포화 카르복실산 금속염을 분산시킨 수소 첨가 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 고무 성분(1)의 총 질량 100 질량부에 대하여 10∼75 질량부로 함유하는 클리닝 블레이드.
  8. 제7항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 고무 성분(1)으로서, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및/또는 수소 첨가 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 더 포함하는 클리닝 블레이드.
  9. 제1항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 가교제(3)로서 황, 유기 황 함유 화합물, 유기 과산화물, 내열성 가교제 및 수지 가교제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함하는 클리닝 블레이드.
  10. 제1항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 반발 탄성률이 50∼70%인 클리닝 블레이드.
  11. 제1항에 있어서, 상기 클리닝 블레이드는 감광체 드럼과 접촉하여 감광체 드럼의 표면에 잔류하는 토너를 제거하기 위한 것이고, 상기 클리닝 블레이드를 화상 형성 장치에 장착시키고 화상 형성을 위한 용지 공급 테스트를 종료한 후 측정한 마모 지표치는 40 μm 이하이고, 클리닝 성능치는 0.5 이하인 클리닝 블레이드.
  12. 고무 성분(1), 충전제(2), 가교제(3), 및 분산 향상제(4)를 포함하는 열경화성 엘라스토머 조성물을 성형하여 형성한 화상 형성 장치용 클리닝 블레이드로서,
    상기 분산 향상제(4)로서는, 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및/또는 상기 화합물의 금속염을 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 0.05∼10 질량부로 열경화성 엘라스토머 조성물 중에 포함하는 클리닝 블레이드:
    [화학식 3]
    Figure 112007083212108-pat00007
    (상기 화학식에서, F는 플루오로기를 나타내고, j는 1∼5의 정수를 나타냄).
  13. 제12항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 충전제(2) 0.1∼80 질량부 및 가교제(3) 0.1∼30 질량부를 함유하는 클리닝 블레이드.
  14. 제12항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 공가교제, 가류촉진제, 가류촉진보조제, 노화 방지제, 고무용 연화제, 보강제, 및 아미드 화합물, 지방산 금속염 및 왁스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 기타 첨가제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 충전제(2)를 포함하는 클리닝 블레이드.
  15. 제12항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 충전제(2)로서 α,β-불포화 카르복실산 금속염 또는 α,β-불포화 카르복실산과 금속 산화물의 혼합물을 고무 성분(1) 100 질량부에 대하여 5∼60 질량부로 함유하는 클리닝 블레이드.
  16. 제12항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 고무 성분(1)으로서 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 카르복실기를 도입한 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 수소 첨가 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 카르복실기를 도입한 수소 첨가 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 천연 고무, 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 부틸 고무, 클로로프렌 고무, 아크릴 고무, 에피클로로히드린 고무, 에틸렌-프로필렌 고무 및 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체 고무로 이루어진 군으로부터 선택된 고무 중 1종 이상을 포함하는 클리닝 블레이드.
  17. 제12항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 고무 성분(1)으로서, α,β-불포화 카르복실산 금속염을 분산시킨 수소 첨가 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 고무 성분(1)의 총 질량 100 질량부에 대하여 10∼75 질량부로 함유하는 클리닝 블레이드.
  18. 제17항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 고무 성분(1)으로서, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 및/또는 수소 첨가 아크릴로니트릴-부타디엔 고무를 더 포함하는 클리닝 블레이드.
  19. 제12항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 가교제(3)로서 황, 유기 황 함유 화합물, 유기 과산화물, 내열성 가교제 및 수지 가교제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 물질을 포함하는 클리닝 블레이드.
  20. 제12항에 있어서, 상기 열경화성 엘라스토머 조성물은 반발 탄성률이 50∼70%인 클리닝 블레이드.
  21. 제12항에 있어서, 상기 클리닝 블레이드는 감광체 드럼과 접촉하여 감광체 드럼의 표면에 잔류하는 토너를 제거하기 위한 것이고, 상기 클리닝 블레이드를 화상 형성 장치에 장착시키고 화상 형성을 위한 용지 공급 테스트를 종료한 후 측정한 마모 지표치는 40 μm 이하이고, 클리닝 성능치는 0.5 이하인 클리닝 블레이드.
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