KR20080093908A

KR20080093908A - 클리닝 블레이드

Info

Publication number: KR20080093908A
Application number: KR1020080035511A
Authority: KR
Inventors: 겐이찌 모찌즈끼; 쇼지 이노우에; 다꾸 하따나까
Original assignee: 캐논 가세이 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-04-18
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2008-10-22
Also published as: KR100946077B1; JP5175486B2; CN100589045C; JP2008268407A; CN101290500A; US8135328B2; US20080260440A1

Abstract

본 발명은 고온, 고습하에서의 장기 보관에도 다른 부품을 오염시키지 않는 클리닝 블레이드를 제공한다.

즉, 본 발명은 정전 전사 공정을 이용한 화상 형성 장치에 배치되며, 상기 화상 형성 장치가 구비하는 감광 드럼 상의 잔류 토너를 접찰시켜 제거하기 위한, 블레이드 부재 및 지지 부재를 갖는 클리닝 블레이드로서, 상기 클리닝 블레이드로부터 메탄올 추출되는 질소 함유 화합물량이 상기 클리닝 블레이드의 길이 방향 1 cm당 12 μg 이하인 것을 특징으로 하는 클리닝 블레이드이다.

클리닝 블레이드, 정전 전사 공정, 화상 형성 장치, 잔류 토너, 블레이드 부재, 지지 부재

Description

클리닝 블레이드 {CLEANING BLADE}

본 발명은 정전 전사 공정을 이용한 화상 형성 장치에 배치되며, 상기 화상 형성 장치가 구비하는 감광 드럼 상의 잔류 토너를 접찰(摺擦)시켜 제거하기 위한, 블레이드 부재 및 지지 부재를 갖는 클리닝 블레이드에 관한 것이다.

전자 사진 복사기나 레이저 빔 프린터, 팩시밀리 등의 정전 전사 공정을 이용한 화상 형성 장치는, 감광 드럼 상에 형성된 정전 잠상 상에 토너를 부착시키고, 이것을 복사지에 전사시켜 복사나 프린트를 행하는 것이다. 토너 화상의 전사 후의 감광 드럼 상에 남은 잔류 토너를 제거하는 방법 중 하나로서, 우레탄 엘라스토머로 이루어지는 블레이드 부재 및 지지 부재(홀더)를 갖는 클리닝 블레이드를 이용하는 방법이 실용화되어 있다.

종래, 이러한 블레이드 부재를 구성하는 재료로서는, 내마모성 등의 기계적 강도가 우수하면서 크리프성(접촉 응력에 의한 영구 변형)이 적은 폴리에스테르계 우레탄 엘라스토머, 그 중에서도 열경화성 우레탄 엘라스토머가 이용되어 왔다.

상기 폴리에스테르계 우레탄 엘라스토머는 통상 폴리이소시아네이트, 폴리올, 쇄 연장제 및 촉매를 이용하여 예비 중합체법, 세미 원 쇼트(semi one-shot) 법, 원 쇼트법 등에 의해 제조된다. 이러한 제조에 있어서, 성형 사이클의 단축, 블레이드 부재의 제조 효율 향상을 위해 촉매가 첨가된다. 종래부터 이러한 촉매로서, 트리에틸렌디아민(TEDA), 디메틸이미다졸(DMI) 등이 사용되고 있다. 그러나, 이들 촉매를 이용하여 성형된 폴리에스테르계 우레탄 엘라스토머는, 내부에 잔류된 상기 촉매가 공기 중의 수분 또는 열에 의해 휘발되어 다른 부품을 오염시킨다고 하는 문제를 갖는다. 또한, 다른 부품이 상기 촉매에 오염된 결과, 화상 불량이 발생한다.

이것을 해결하는 수단으로서, 분자 내에 2 내지 3개의 수산기를 갖는 촉매를 이용한 사례가 소개되었다(예를 들면, 일본 특허 공개 (평)07-290603호 공보 참조). 이러한 특징을 갖는 촉매를 이용한 경우, 그 분자 내에 포함되는 수산기가 예비 중합체 중에 포함되는 이소시아네이트와 반응하기 때문에, 우레탄 엘라스토머 밖으로의 삼출을 막을 수 있다. 그러나, 분자 내에 수산기를 가지고 있더라도, 그의 전부가 예비 중합체 중의 이소시아네이트와 반응하는 것은 아니고, 반응하지 않은 촉매는 공기 중의 수분 또는 열에 의해서 우레탄 엘라스토머 밖으로 삼출된다.

한편, 전자 사진 복사기나 레이저 빔 프린터의 보급에 따른, 화상 형성 장치의 소형화, 고화질화로 인해, 종래보다 다른 부품과의 위치 관계가 밀접해지거나, 클리닝 블레이드 주위의 공극이 적어졌다. 이 때문에, 공기 중의 수분 또는 열에 의해 휘발된 촉매 등이 근소한 양이어도, 다른 부품이 오염되어 화상 불량이 발생하기 쉬워졌기 때문에, 화상 불량이 발생하기 쉽다고 하는 문제를 가지고 있다.

본 발명은 상기 현실을 감안하여 이루어진 것이며, 고온, 고습하에서의 장기 보관에도 다른 부품을 오염시키지 않는 클리닝 블레이드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결한 본 발명은, 정전 전사 공정을 이용한 화상 형성 장치에 배치되며, 상기 화상 형성 장치가 구비하는 감광 드럼 상의 잔류 토너를 접찰시켜 제거하기 위한, 블레이드 부재 및 지지 부재를 갖는 클리닝 블레이드로서, 상기 클리닝 블레이드로부터 메탄올 추출되는 질소 함유 화합물량이 상기 클리닝 블레이드의 길이 방향 1 cm당 12 μg 이하인 것을 특징으로 하는 클리닝 블레이드이다.

본 발명에 따르면, 반응하지 않은 촉매 등이 다른 부품을 오염시키지 않는 클리닝 블레이드를 제공할 수 있다.

본 발명의 클리닝 블레이드는, 정전 전사 공정을 이용한 화상 형성 장치에 배치되며, 상기 화상 형성 장치가 구비하는 감광 드럼 상의 잔류 토너를 접찰시켜 제거하기 위한, 블레이드 부재 및 지지 부재를 갖는 클리닝 블레이드이다. 또한, 상기 클리닝 블레이드는, 상기 클리닝 블레이드로부터 메탄올 추출되는 질소 함유 화합물량이 상기 클리닝 블레이드의 길이 방향 1 cm당 12 μg 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 클리닝 블레이드의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들면, 다음과 같이 하여 제조할 수 있다. 즉, 지지 부재를 준비하고, 이 지지 부재의 한쪽 단면에 접착제를 도포하여, 이것을 예를 들면 상형과 하형으로 구성되는 클리닝 블레이드용 성형 다이에 배치한다. 이 때, 상기 지지 부재는, 접착제를 도포한 한쪽 단부가 캐비티 내로 돌출된 상태로 상기 성형 다이 내에 배치된다. 다음에, 폴리이소시아네이트, 폴리올, 쇄 연장제 및 우레탄 경화용 촉매 등을 함유하는 액상의 원료 조성물을, 상기 클리닝 블레이드용 성형 다이의 캐비티 내에 주입하고, 이것을 가열하여 경화시킨다. 이어서 탈형시키고 소정의 치수로 절단하여, 홀더 부재 상에 블레이드 부재가 형성된 클리닝 블레이드를 제작할 수 있다.

본 발명의 클리닝 블레이드는, 상기 클리닝 블레이드로부터 메탄올에 의해서 추출되는 질소 함유 화합물량이 상기 클리닝 블레이드의 길이 방향 1 cm당 12 μg 이하이어야만 한다. 메탄올에 의해서 추출되는 질소 함유 화합물이 상기 클리닝 블레이드의 길이 방향 1 cm당 12 μg보다 많으면, 다른 부품이 오염되어 화상 불량이 발생한다. 클리닝 블레이드 근방에 설치되는 다른 부품으로서는, 예를 들면 감광 드럼, 대전 롤러를 들 수 있다. 이들 부품의 길이 방향과 클리닝 블레이드의 길이 방향은 동일하다. 따라서, 클리닝 블레이드에서 기인하는 다른 부품의 오염이 발생하는 경우, 클리닝 블레이드의 길이 방향 1 cm당 삼출되는 질소 함유 화합물량이 중요한 지표가 된다.

또한, 상기 블레이드 부재가 우레탄 엘라스토머로 이루어질 때, 상기 우레탄 엘라스토머로부터 메탄올 추출되는 질소 함유 화합물은 상기 우레탄 엘라스토머 1 g당 50 μg 이하인 것이 바람직하다. 메탄올 추출되는 질소 함유 화합물량을 상기 우레탄 엘라스토머 1 g당 50 μg 이하로 하면, 상술한 다른 부품의 오염 발생을 막을 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 클리닝 블레이드는 클리닝 블레이드로부터 삼출하는 질소 함유 화합물량이 적절한 값으로 설정되어 있기 때문에, 다른 부품을 오염시키지 않으므로 화상 불량이 발생하지 않는다.

본 발명에서 사용할 수 있는 폴리이소시아네이트로서는, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI)가 바람직하지만, 특별히 제한되지 않으며 이하의 폴리이소시아네이트도 사용할 수 있다. 예를 들면, 이소포론 디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실 디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 톨릴렌 디이소시아네이트, 카르보디이미드 변성 디이소시아네이트, 폴리메틸렌페닐 폴리이소시아네이트, 오르토톨루이딘 디이소시아네이트, 나프탈렌 디이소시아네이트, 크실릴렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 파라페닐렌 디이소시아네이트, 리신 디이소시아네이트 메틸에스테르 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용할 수도, 2종 이상을 병용할 수도 있다.

본 발명에서 사용할 수 있는 폴리올은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 종래 공지된 폴리올을 사용할 수 있다. 구체적인 예로서는, 예를 들면 폴리에틸렌 아디페이트 폴리에스테르 폴리올, 폴리부틸렌 아디페이트 폴리에스테르폴리올, 폴 리헥실렌 아디페이트 폴리에스테르폴리올, 폴리에틸렌-프로필렌 아디페이트 폴리에스테르폴리올, 폴리에틸렌-부틸렌 아디페이트 폴리에스테르폴리올, 폴리에틸렌-네오펜틸렌 아디페이트 폴리에스테르폴리올 등의 아디페이트계 폴리에스테르폴리올 등을 들 수 있다. 또한, 카프로락톤을 개환 중합시켜 얻어지는 폴리카프로락톤계 폴리에스테르폴리올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 등의 폴리에테르폴리올을 들 수 있다. 또한, 폴리카르보네이트디올을 사용할 수도 있다. 이들은 단독으로 이용할 수도, 2종 이상을 병용할 수도 있다.

본 발명에서 사용할 수 있는 쇄 연장제는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 종래 공지된 폴리올을 사용할 수 있다. 구체적으로는 1,4-부탄디올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 헥산디올, 1,4-시클로헥산디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 크실릴렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 트리메틸올프로판, 글리세린, 펜타에리트리톨, 소르비톨, 1,2,6-헥산트리올 등의 분자량 200 이하의 폴리올을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용할 수도, 2종 이상을 병용할 수도 있다.

또한, 본 발명에서 사용할 수 있는 우레탄 경화용 촉매로서는, 3급 아민 등의 아민계 화합물, 유기 금속 화합물 등을 들 수 있다. 우레탄 경화용 촉매는 이소시아누레이트화 촉매와 우레탄화 촉매로 크게 구별된다. 본 발명에 있어서는 우레탄 경화용 촉매로서, 이소시아누레이트화 촉매와 우레탄화 촉매를 병용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용할 수 있는 이소시아누레이트화 촉매로서는, 예를 들면 N- 에틸피페리딘, N,N'-디메틸피페라진, N-에틸모르폴린 등의 3급 아민; 테트라메틸암모늄, 테트라에틸암모늄, 테트라부틸암모늄 등의 테트라알킬암모늄의 히드록시드나 유기 약산염; 트리메틸히드록시프로필암모늄, 트리에틸히드록시프로필암모늄 등의 히드록시알킬암모늄의 히드록시드나 유기 약산염; 아세트산, 프로피온산, 부티르산, 카프로산, 카프르산, 발레르산, 옥틸산, 미리스트산, 나프텐산 등의 카르복실산의 알칼리 금속염 중 1 종류, 또는 그의 혼합물을 들 수 있다. 이 중에서는, 성형 후에 블루밍되어 다른 부품에 영향을 주지 않는 카르복실산의 알칼리 금속염이 바람직하다. 이들은 단독으로 이용할 수도, 2종 이상을 병용할 수도 있다.

본 발명에서 사용할 수 있는 우레탄화 촉매로서는, 일반적으로 사용되는 폴리우레탄 경화용 촉매를 들 수 있다. 예를 들면 아민계 촉매를 들 수 있다. 구체적으로는 디메틸에탄올아민, N,N,N'-트리메틸-2-히드록시에틸프로필렌디아민 등의 아미노 알코올; 트리에틸아민 등의 트리알킬아민; N,N,N',N'-테트라메틸-1,3-부탄디아민 등의 테트라알킬디아민; 트리에틸렌디아민, 1,8-디아자비시클로(5,4,0)운데센-7, N-메틸모르폴린 등의 환상 아민; 피페라진계, 트리아진계, 이미다졸계 등을 예시할 수 있다. 또한, 통상 우레탄에 사용되는 금속 촉매일 수도 있고, 디부틸주석 디라우레이트 등을 예시할 수 있다. 이 중에서는, 반응성과 함께, 성형 후에 다른 부품에 영향을 주지 않는, 분자 내에 이소시아네이트와의 활성 수소기를 갖는 아미노 알코올이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 분자 내의 활성 수소기와 이소시아네이트와의 반응성이 높은 N,N-디메틸헥산올아민이다. 이들은 단독으로 이용할 수도, 2종 이상을 병용할 수도 있다.

본 발명에 따른 클리닝 블레이드의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 공지된 방법 중에서 적합한 것을 선택할 수 있다. 예를 들면 다음과 같이 하여 클리닝 블레이드를 제작할 수 있다. 우선, 클리닝 블레이드용 성형 다이를 준비한다. 다음에 폴리이소시아네이트와 폴리에스테르폴리올을 부분적으로 중합시킨 우레탄 엘라스토머용 예비 중합체 및 촉매를 함유한 쇄 연장제를 주형기에 투입하고, 혼합 챔버 내에서 일정 비율로 혼합하고 교반하여 액상 혼합물을 얻는다. 이것을 상기 성형 다이 내에 주입, 반응 경화시키고, 이어서 경화물을 탈형시켜 소정의 치수로 절단함으로써 클리닝 블레이드를 제작할 수 있다.

다음에 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명이 이들 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에서는 하기 원재료를 이용하였다.

(1) 4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트

(밀리오네이트 MT(상품명), 닛본 폴리우레탄 고교(주) 제조)

(2) 폴리부틸렌 아디페이트

(닛포란 4010(상품명), 닛본 폴리우레탄 고교(주) 제조)

(3) 폴리헥실렌 아디페이트

(닛포란 164(상품명), 닛본 폴리우레탄 고교(주) 제조)

(4) 1,4-부탄디올(미쯔비시 가가꾸(주) 제조)

(5) 트리메틸올프로판(미츠비시 가스 가가꾸(주) 제조)

(6) N,N-디메틸아미노헥산올(카오라이저 No.25(상품명), 카오(주) 제조)

(7) N,N,N'-트리메틸-2-히드록시에틸프로필렌디아민(폴리캣(POLYCAT)17(상품명), 에어 프로덕츠 재팬(주) 제조)

[실시예 1]

(열경화성 폴리우레탄 원료 조성물의 제조)

상기 (1) 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 27.6 질량부 및 (2) 폴리부틸렌 아디페이트(수평균 분자량 2,000) 57.6 질량부를 80 ℃ 질소 분위기하에서 120 분간 반응시켜 예비 중합체를 얻었다. 또한, 상기 (4) 1,4-부탄디올 2.1 질량부, (5) 트리메틸올프로판 1.7 질량부, (3) 폴리헥실렌 아디페이트(수평균 분자량 1,000) 11.8 질량부와 표 1에 나타내는 촉매를 혼합하여 경화제를 얻었다.

(클리닝 블레이드의 제조)

미리 지지 부재로서 강판제 홀더를 준비하였다. 이 홀더의 한쪽 단면에 페놀 수지계 접착제를 도포하였다. 상형과 하형으로 구성되는 클리닝 블레이드용 성형 다이에, 접착제를 도포한 한쪽 단부가 캐비티 내로 돌출된 상태에서 상기 홀더를 상기 성형 다이에 배치하였다. 다음에, 상기 예비 중합체와 경화제를 혼합하여 제조한 열경화성 폴리우레탄 원료 조성물을 캐비티 내에 주입하였다. 이것을 130 ℃의 온도로 가열하여 반응 경화시키고, 이어서 탈형시키고, 소정의 치수로 절단하여, 홀더 상에 블레이드 부재가 형성된 클리닝 블레이드를 제작하였다.

(질소 함유 화합물의 정량)

상기 클리닝 블레이드를 메탄올에 침지하여 25 ℃ 환경하에서 4 일간 추출을 행하였다. 이어서, 클리닝 블레이드를 취출하고, 회전 증발기를 이용하여 상기 추 출을 행한 메탄올을 농축시켜 농축액을 얻었다. 다음에, 매스 플라스크를 이용하여, 메탄올을 상기 농축액에 첨가하여 일정량의 피검 시료를 제조하였다. 이 피검 시료 1 μL를 GC-MS로 분석하였다. 얻어진 질량 스펙트럼으로부터, 검출된 질소 함유 화합물을 동정하고, 각 질소 함유 화합물의 피크 면적을 구하였다.

또한, 상기 분석에서 검출된 질소 함유 화합물을 별도로 준비하고, 다른 농도로 조정한 메탄올 용액을 제조하였다. 이와 같이 하여 준비한 기지 농도의 질소 함유 화합물의 메탄올 용액 1 μL를 GC-MS로 분석하여, 얻어진 피크 면적으로부터 검량선을 제조하였다.

얻어진 검량선을 기초로 상기 피검 시료 중에 포함되는 질소 함유 화합물의 농도를 산출하고, 클리닝 블레이드로부터 추출된 질소 함유 화합물량을 산출하였다. 또한, 클리닝 블레이드의 길이 방향의 길이(cm)로 나눔으로써, 클리닝 블레이드의 길이 방향 1 cm당 질소 함유 화합물의 용출량을 산출하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 클리닝 블레이드의 블레이드 부재로서 성형한 우레탄 엘라스토머를 절단하고, 이것을 피검 시료로 하여, 상기 클리닝 블레이드와 동일하게 처리하고 분석하여 추출된 질소 함유 화합물량을 구하였다. 추출에 사용된 상기 우레탄 엘라스토머 피검 시료의 중량(g)으로 나눔으로써, 우레탄 엘라스토머 1 g당 질소 함유 화합물의 용출량을 구하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타내었다.

또한, 상기 질소 함유 화합물로서 N,N-디메틸아미노헥산올이 추출되었다.

(화상 평가)

얻어진 클리닝 블레이드를 토너 카트리지(캐논(주) 제조 레이저 빔 프린터 LBP-5300)에 조립하였다. 이 레이저 빔 프린터를 50 ℃/95％RH의 환경에 30 일간 방치하고, 그 후 15 ℃/30％RH의 환경하에서 화상을 형성하였다. 얻어진 화상을 육안으로 검사하여 하기 기준으로 화상 평가를 행하였다.

A: 얻어진 화상에 이상이 확인되지 않음.

B: 얻어진 화상에 희미하게 희게 된 부분이 확인되고, 그 부분이 드럼의 클리닝 블레이드가 접해 있던 위치 또는 대전 롤러의 클리닝 블레이드에 면해 있던 위치에 대응함.

C: 얻어진 화상에 분명한 흰 줄이 확인되고, 그 부분이 드럼의 클리닝 블레이드가 접해 있던 위치 또는 대전 롤러의 클리닝 블레이드에 면해 있던 위치에 대응함.

[실시예 2]

촉매를 표 1에 나타내는 배합량으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 클리닝 블레이드를 제작하고, 실시예 1과 동일하게 하여 질소 함유 화합물의 추출량을 구하고 화상 평가를 행하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 3]

표 1에 나타내는 촉매 및 배합량으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 클리닝 블레이드를 제작하고, 실시예 1과 동일하게 하여 질소 함유 화합물의 추출량을 구하고 화상 평가를 행하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.

또한, 상기 질소 함유 화합물로서 N,N,N'-트리메틸-2-히드록시에틸프로필렌디아민이 추출되었다.

[실시예 4]

[비교예 1]

표 2에 나타내는 촉매 및 배합량으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 클리닝 블레이드를 제작하고, 실시예 1과 동일하게 하여 질소 함유 화합물의 추출량을 구하고 화상 평가를 행하였다. 얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.

[비교예 2]

표 1에 나타내는 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 4에서 제조한 클리닝 블레이드에 있어서는, 감광 드럼, 대전 롤러의 오염에서 기인하는 화상 불량은 발생하지 않았다. 이에 비하여, 비교예 1 및 2에서 제조한 클리닝 블레이드에 있어서는 화상 불량이 발생하였다. 이것은, 클리닝 블레이드로부터 수분 또는 열에 의해 휘발된 질소 함유 화합물에 의한 것이라고 생각된다.

본 발명은 예시적인 실시형태에 관하여 기재하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태에 한정되지 않는 것으로 이해해야 한다. 하기 특허청구범위의 범주는 이러한 변형 및 등가의 구성 및 기능을 모두 포함하도록 최대한 넓게 해석되어야 한다.

Claims

정전 전사 공정을 이용한 화상 형성 장치에 배치되며, 상기 화상 형성 장치가 구비하는 감광 드럼 상의 잔류 토너를 접찰시켜 제거하기 위한, 블레이드 부재 및 지지 부재를 갖는 클리닝 블레이드이며, 상기 클리닝 블레이드로부터 메탄올 추출되는 질소 함유 화합물량이 상기 클리닝 블레이드의 길이 방향 1 cm당 12 μg 이하인 것을 특징으로 하는 클리닝 블레이드.
제1항에 있어서, 상기 블레이드 부재가 우레탄 엘라스토머를 포함하고, 상기 우레탄 엘라스토머로부터 메탄올 추출되는 질소 함유 화합물이 상기 우레탄 엘라스토머 1 g당 50 μg 이하인 것을 특징으로 하는 클리닝 블레이드.
제1항에 있어서, 상기 질소 함유 화합물이 아민계 화합물인 것을 특징으로 하는 클리닝 블레이드.