KR20140130043A - 클리닝 블레이드, 클리닝 블레이드의 제조 방법, 프로세스 카트리지, 및 전자 사진 장치 - Google Patents

클리닝 블레이드, 클리닝 블레이드의 제조 방법, 프로세스 카트리지, 및 전자 사진 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 클리닝되는 부재와 접촉하는 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면이 10 mgf/μ㎡ 이상 400 mgf/μ㎡ 이하의 영률 (Y0)을 갖고, 접촉부의 표면에서 50 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부의 영률 (Y50) 대 상기 영률 (Y0)의 비 (Y50/Y0)가 0.5 이하이고, 상기 표면으로부터 표면에서 20 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부까지의 영률의 평균 변화율이 표면에서 20 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부로부터 표면에서 50 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부까지의 영률의 평균 변화율보다 크거나 같은 우레탄 고무 클리닝 블레이드에 관한 것이다.

Description

클리닝 블레이드, 클리닝 블레이드의 제조 방법, 프로세스 카트리지, 및 전자 사진 장치{CLEANING BLADE, METHOD FOR MANUFACTURING CLEANING BLADE, PROCESS CARTRIDGE, AND ELECTROPHOTOGRAPHIC APPARATUS}
본 발명은 클리닝 블레이드, 클리닝 블레이드의 제조 방법, 및 클리닝 블레이드를 각각 포함한 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전자 사진 감광체 (이하에서 또한 간단히 "감광체"로도 표기함)의 표면 (외주면)에 형성된 토너 상이 전사재 또는 중간 전사체에 전사된 후에도 또는 토너 상이 중간 전사체로부터 전사재로 추가 전사된 후에도, 토너의 일부는 감광체 및/또는 중간 전사체 위에 남는 경향이 있다. 따라서, 감광체 또는 중간 전사체 위의 잔류 토너는, 예를 들어 클리닝 블레이드에 의해 제거해야 한다. 기존 클리닝 블레이드는 판상 형상을 가질 수 있고, 1 ㎜ 이상 3 ㎜ 이하의 두께를 가질 수 있다. 기존 클리닝 블레이드 중 클리닝되는 부재 (예컨대 감광체 또는 중간 전사체)에 대향하는 면의 종방향 길이는 상기 두께보다 클 수 있다.
클리닝 블레이드는 전자 사진 장치에서 클리닝 블레이드의 에지 (선단 능선부)가 클리닝되는 부재와 접촉하도록 금속제 홀더에 고정될 수 있다.
우레탄 고무는 그의 높은 내마모성 및 영구 변형에 대한 저항 때문에 클리닝 블레이드에서 통상 사용된다.
최근의 고 화질화에 대한 요구를 충족하도록 개발된 공지된 한 토너는 소 입경 및 고 구형도 (구형에 근접)를 갖는다. 소 입경 및 고 구형도를 갖는 이 토너는 유리하게는 비교적 높은 전사 효율을 갖고 고 화질화에 대한 요구를 충족시킬 수 있다.
그러나, 소 입경 및 고 구형도를 갖는 그러한 토너를 클리닝 블레이드로 클리닝되는 부재의 표면으로부터 적절히 제거하는 것은 어려워, 클리닝 불량이 자주 발생하게 된다. 이는 소 입경 및 고 구형도를 갖는 토너가 다른 토너보다 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 사이로 더 쉽게 빠져 나가기 때문이다.
토너의 빠져 나감을 억제하기 위해 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 사이의 접촉 압력을 높여 틈을 줄이는 것이 효과적이다.
그러나, 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 간의 접촉 압력이 높을수록 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 간의 마찰력이 높아지게 되는 경향이 있다. 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 간의 마찰력이 높을수록 클리닝 블레이드가 클리닝되는 부재의 표면의 이동 방향으로 끌려가 클리닝 블레이드의 에지가 클리닝되는 부재의 표면 위로 젖혀질 (넘김) 가능성이 높아진다. 클리닝 블레이드는, 클리닝 블레이드가 인장력에 대해 그의 원상태로 돌아갈 때 이음을 발생할 수 있다. 넘김 에지를 가진 클리닝 블레이드로 계속 클리닝하면 클리닝 블레이드의 에지의 근방 (에지로부터 수 내지 수십 마이크로미터 이격된 곳)에서 국소적 마모를 야기하는 경향이 있다. 더 계속 클리닝하면 상기 국소적 마모가 증가하고, 그 결과 토너는 적절히 제거될 수 없다.
클리닝 블레이드 및 클리닝되는 부재의 장수명화 및 에너지 절약의 관점에서, 클리닝 동안 클리닝되는 부재의 회전 토크를 감소시키는 것이 필요하다 (저 토크화). 저 토크화를 위해, 클리닝 블레이드 중 클리닝되는 부재와 접촉하는 부분의 표면의 마찰을 감소시키는 효과적이다.
저 토크화에 대해서, 일본 특허 공개 제2008-268670호 공보에서는 우레탄 고무 (우레탄 엘라스토머) 클리닝 블레이드 중 클리닝되는 부재와 접촉하는 표면층에 3 ㎛ 이하의 평균 입경을 갖는 미립자를 포함시키는 기술을 개시한다.
일본 특허 공개 제2012-150203호 공보에서는 클리닝되는 부재와 접촉하는 클리닝 블레이드의 접촉부에 클리닝 블레이드의 베이스 층보다 높은 경도를 갖는 표면층을 제공하는 기술을 개시한다.
일본 특허 공개 제2009-025451호 공보에서는 클리닝되는 부재와 접촉하는 클리닝 블레이드의 접촉부의 질소 농도를 내부에서부터 접촉부의 표면까지 연속적으로 증가시키는 기술을 개시한다.
일본 특허 공개 제2001-075451호 공보에서는 우레탄 고무 (우레탄 엘라스토머) 클리닝 블레이드의 에지의 표면의 이소시아누레이트 기 농도를 에지의 내부의 이소시아누레이트 기 농도에 비해 높게 하는 기술을 개시한다.
그러나, 본 발명자들의 검토의 결과 관련 분야의 이 기술은 다음의 문제를 갖는 것으로 나타났다.
일본 특허 공개 제2008-268670호 공보 및 일본 특허 공개 제2012-150203호 공보에 기재된 바와 같은 표면층과 베이스 층을 갖는 이러한 2층 클리닝 블레이드에서, 클리닝 블레이드가 클리닝되는 부재와 접촉하고 있을 때 표면층과 베이스 층은 상이하게 거동한다. 따라서, 클리닝되는 부재의 표면의 요철 (통상 1 ㎛ 이상 2 ㎛ 이하) 또는 이물 (토너 포함) 때문에 표면층이 때때로 박리되거나 절결된다. 일본 특허 공개 제2008-268670호 공보에 기재된 기술에서, 표면층에서 미립자를 균일하게 분산시키는 것은 어렵다. 미립자의 불균일한 분산은 때때로 접촉부에서의 특성의 변화, 국소적 절결, 또는 클리닝 불량을 초래하였다.
일본 특허 공개 제2009-025451호 공보에 기재된 기술은 우레탄 고무 (우레탄 엘라스토머) 클리닝 블레이드 중 클리닝되는 부재와 접촉하는 접촉부의 표면의 가교 농도를 높여 경질 세그먼트를 형성한다. 그러나, 이 기술은 때때로 불충분하게 토크를 감소시켰다.
일본 특허 공개 제2001-075451호 공보에 기재된 기술은 이소시아네이트 화합물 및 이소시아누레이트화 촉매의 액체 혼합물을 금형의 내부 표면에 도포하여 우레탄 고무 (우레탄 엘라스토머) 클리닝 블레이드의 표면의 이소시아누레이트 기 농도를 높이는 것을 포함한다. 클리닝 블레이드의 표면 근방에서 실질적으로 일정한 경도 및 충분한 저 토크화를 달성하도록 이소시아누레이트 기 농도를 높이면 때때로 클리닝되는 부재의 표면의 요철 또는 이물에 대한 추종성은 나빠지게 되었다. 클리닝되는 부재의 표면의 요철 또는 이물에 대한 나쁜 추종성은 상기 토너의 빠져 나감을 초래하는 경향이 있다.
관련 분야의 이러한 기술에서, 클리닝 블레이드는 종종 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 사이에서 토너 입자 또는 토너 입자의 크기를 갖는 입자에 대한 불충분한 추종성을 갖는다. 보다 구체적으로, 클리닝 블레이드 중 클리닝되는 부재와 접촉하는 접촉부는 때때로 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 사이의 입자에 대해 그 형상을 매우 큰 곡률 반경으로 변화시켰다. 이렇게 하여, 입자 주위의 토너 입자는 때때로 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 사이에서 빠져 나갔다.
본 발명은 클리닝되는 부재와의 저 마찰화를 도모하고 클리닝되는 부재의 표면의 요철 또는 이물에 대한 양호한 추종성을 갖는 클리닝 블레이드를 제공한다. 본 발명은 또한 클리닝 블레이드의 제조 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 이러한 클리닝 블레이드를 각각 포함하는 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치를 제공한다.
본 발명은 클리닝되는 부재와 접촉하여 클리닝되는 부재의 표면을 클리닝하도록 구성된 우레탄 고무 클리닝 블레이드로서,
클리닝되는 부재와 접촉하는 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면이 10 mgf/μ㎡이상 400 mgf/μ㎡ 이하의 영률 (Y0)을 갖고,
접촉부의 표면에서 50 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부의 영률 (Y50) 대 상기 영률 (Y0)의 비 (Y50/Y0)가 0.5 이하이고,
접촉부의 표면으로부터 접촉부의 표면에서 20 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부까지의 영률의 평균 변화율 [{(Y0-Y20)/Y0}/(20-0)]이 접촉부의 표면에서 20 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부로부터 접촉부의 표면에서 50 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부까지의 영률의 평균 변화율 [{(Y20-Y50)/Y0}/(50-20)]보다 크거나 같은 (여기서 Y0은 접촉부의 표면의 영률을 나타내고, Y20 및 Y50은 각각 접촉부의 표면에서 20 ㎛ 및 50 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부의 영률을 나타냄) 우레탄 고무 클리닝 블레이드를 제공한다.
본 발명은 또한 클리닝 블레이드 및 상기 클리닝 블레이드로 클리닝되는 부재인 전자 사진 감광체를 일체형으로 지지하도록 구성된, 전자 사진 장치의 본체에 탈착가능하게 부착되는 프로세스 카트리지를 제공한다.
본 발명은 또한 클리닝 블레이드 및 상기 클리닝 블레이드로 클리닝되는 부재인 전자 사진 감광체 및/또는 중간 전사체를 포함하는 전자 사진 장치를 제공한다.
본 발명은 또한 클리닝 블레이드의 제조 방법으로서,
우레탄 고무가 폴리에스테르계 우레탄 고무인 방법을 제공한다.
상기 방법은,
(a) 폴리이소시아네이트, 지방족 폴리에스테르계 폴리올 (지방족 폴리에스테르계 폴리올의 몰 수는 폴리이소시아네이트의 몰 수의 30% 이상 40% 이하임), 및 우레탄화 촉매를 혼합하여 혼합물을 생성하고,
(b) 금형의 내부 표면에 이소시아누레이트화 촉매를 도포하고,
(c) (a)에서 생성된 혼합물을 (b)에서 이소시아누레이트화 촉매로 도포한 금형에 주입하고 상기 금형을 가열하는 것을 포함한다.
본 발명은 클리닝되는 부재와의 저 마찰화를 도모하고 클리닝되는 부재의 표면의 요철 또는 이물에 대한 양호한 추종성을 갖는 클리닝 블레이드를 제공한다. 본 발명은 또한 상기 클리닝 블레이드의 제조 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 상기 클리닝 블레이드를 각각 포함하는 프로세스 카트리지 및 전자 사진 장치를 제공한다.
본 발명의 추가 특징은 첨부한 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시양태의 설명으로부터 자명하게 될 것이다.
도 1의 (a) 및 (b)는 실시예 A1에 대한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2의 (a)는 실시예 A2 내지 A7에 대한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 2의 (b)는 비교 실시예 A1 내지 A3에 대한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3의 (a)는 비교 실시예 A4 내지 A6에 대한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3의 (b)는 비교 실시예 A7 및 A8에 대한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 사이의 접촉부 및 그 근방의 모식도이다.
도 5의 (a) 내지 (c)는 클리닝되는 부재와 접촉하고 있는 클리닝 블레이드의 모식도이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 토너 입자가 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 사이에 배치된 경우 클리닝 블레이드의 형상의 변화의 모식도이다.
도 7의 (a)는 영률의 차가 색의 농담에 의해 도시된 클리닝 블레이드의 모식도이다.
도 7의 (b)는 클리닝 블레이드의 영률이 측정되는 부분의 모식도이다.
도 8의 (a) 및 (b)는 실시예 B1에 대한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9의 (a)는 실시예 B2 내지 B7에 대한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9의 (b)는 비교 실시예 B1 내지 B3에 대한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10의 (a)는 비교 실시예 B4 및 B5에 대한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10의 (b)는 비교 실시예 B6 및 B7에 대한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 11은 평균 경사각 θa의 산출 방법을 나타내는 모식도이다.
도 12의 (a) 및 (b)는 각각 "카운터(counter)" 방식과 "위드(with)" 방식의 클리닝 블레이드의 접촉 상태의 모식도이다.
도 13의 (a) 및 (b)는 각각 "카운터" 방식과 "위드" 방식의 접촉부 근방의 상태의 모식도이다.
도 14의 (a) 및 (b)는 실시예 C1에서의 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면에서부터의 거리와 영률 간의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 15의 (a) 및 (b)는 각각 "위드" 방식 및 "카운터" 방식의 클리닝 장치의 모식도이다.
도 16의 (a) 및 (b)는 클리닝 블레이드의 선단에서의 접촉 상태의 모식도이다.
도 17은 전자 사진 장치의 모식도이다.
도 18의 (a)는 실시예 C1 내지 C4에서의 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면에서부터의 거리와 영률 간의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 18의 (b)는 비교 실시예 C1 내지 C3에서의 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면에서부터의 거리와 영률 간의 관계를 보여주는 그래프이다.
광범위한 검토 결과로서, 본 발명자들은 클리닝되는 부재와 접촉하는 접촉부 (이하에서 또한 "클리닝 블레이드의 접촉부" 또는 간단히 "접촉부"로도 표기함)에서 저-마찰 표면 및 클리닝되는 부재의 표면의 요철 또는 이물에 대한 양호한 추종성 (이하에서 또한 간단히 "요철 또는 이물에 대한 추종성"으로도 표기함)을 갖고 그의 에지에서 거의 절결되지 않는 클리닝 블레이드를 접촉부의 표면 및 내부의 영률을 적절히 제어함으로써 제조할 수 있음을 발견했다.
보다 구체적으로, 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면의 영률 (Y0)은 10 mgf/μ㎡ 이상일 수 있어 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면의 저 마찰화를 도모할 수 있다. 클리닝 블레이드의 접촉부는 변형에 잘 견디게 된다.
클리닝 블레이드의 접촉부의 표면의 저 마찰화에 대한 타당한 이유는 아마 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 사이의 마찰에 관련되는 미시적 접촉점 (실제 접촉 면적)의 수의 감소이다. 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면의 저 마찰화 및 클리닝 블레이드의 접촉부의 변형에 대한 높아진 저항은 클리닝 블레이드(의 에지)가 넘겨짐을 억제한다. 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면의 저 마찰화 및 클리닝 블레이드의 접촉부의 변형에 대한 높아진 저항은 또한 하기 서술된 높은 클리닝 각 β를 유지하는 것을 더 쉽게 한다. 또한 클리닝 블레이드의 접촉부의 폭을 안정시킨다. 이는 클리닝 블레이드가 채터링되거나 이음 발생시키는 것을 억제할 수 있다.
우레탄 고무 클리닝 블레이드의 접촉부의 영률은 접촉부에서 우레탄 고무의 분자 구조를 제어함으로써 유효하게 높일 수 있다.
우레탄 고무는 폴리이소시아네이트, 폴리올, 사슬 연장제 (예를 들어, 다관능성 폴리올), 및 우레탄 고무 합성용 촉매를 사용해서 합성할 수 있다.
폴리에스테르계 우레탄 고무의 합성에서, 폴리올은 폴리에스테르계 폴리올일 수 있다. 지방족 폴리에스테르계 우레탄 고무의 합성에서, 폴리올은 지방족 폴리에스테르계 폴리올일 수 있다.
보다 구체적으로, 우레탄 고무 클리닝 블레이드의 접촉부의 영률은 우레탄 고무의 가교도를 변화시키거나 우레탄 고무의 원료의 분자량을 제어함으로써 높일 수 있다. 한 적합한 방법에서, 우레탄 고무 클리닝 블레이드의 접촉부의 영률은 우레탄 고무의 이소시아누레이트 기 농도를 증가시킴으로써 높일 수 있다. 우레탄 고무의 이소시아누레이트 기는, 우레탄 고무의 원료인, 폴리이소시아네이트로부터 유래할 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드는 이소시아누레이트 기를 갖는 우레탄 고무로 제조된 클리닝 블레이드일 수 있다. 이소시아누레이트 기를 갖는 우레탄 고무로 제조된 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면의 영률을 제어하는 것은 쉽다. 이러한 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면의 영률은 접촉부에서 우레탄 고무의 표면 (및 그 근방)의 이소시아누레이트 기 함유량을 늘림으로써 높일 수 있다. 보다 구체적으로, 폴리에스테르계 우레탄 고무의 경우에, 접촉부에서 폴리에스테르계 우레탄 고무의 표면의 IR 스펙트럼은 μATR 방법을 사용하여 측정된다. 폴리에스테르계 우레탄 고무 중의 이소시아누레이트 기로부터 유래된 C-N 피크 강도 (ISI) 대 에스테르 기로부터 유래된 C=O 피크 강도 (ISE)의 비 (ISI/ISE)는 0.50 이상일 수 있다. C-N 피크는 1411 ㎝-1에서 나타나고, C=O 피크는 1726 ㎝-1에서 나타난다. 비 (ISI/ISE)는 이소시아누레이트 기의 양에 의해 영향을 받지 않는, 에스테르 기로부터 유래된 C=O 피크 강도를 기준으로 한다. 기준과 이소시아누레이트 기로부터 유래된 C-N 피크 강도를 비교함으로써 이소시아누레이트 기의 양은 상기 비 (ISI/ISE)로부터 정성적으로 결정될 수 있다.
도 4의 (a) 및 (b)는 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 사이의 접촉부 및 그 근방의 모식도이다.
클리닝 블레이드 (801)의 접촉부 (803)는 소정의 접촉 압력 및 클리닝 각 β로 클리닝되는 부재 (802)와 접촉하고 있다. 토너 입자가 접촉부 (803) 뒤의 쐐기부에 침입하는 것의 방지는 접촉 압력 및 클리닝 각 β에 의존한다. 클리닝 각 β가 클수록 더 낮은 접촉 압력에서도 토너 입자가 차단된다. 도 4의 (b)에서보다 도 4의 (a)에서, 클리닝 각 β가 더 크고 토너 입자가 더 강하게 차단된다.
도 4의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 클리닝 블레이드 (801)에 클리닝되는 부재 (802)의 표면의 진행 방향 (도 4의 (a) 및 (b)에서 화살표의 방향)으로 가해진 부하는 클리닝 블레이드의 접촉부를 변형시키는 부하로서 작용한다.
도 5의 (a) 내지 (c)는 클리닝되는 부재와 접촉하고 있는 클리닝 블레이드의 모식도이다.
클리닝 블레이드 (801)가 클리닝되는 부재 (802)와 접촉하는 경우, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 클리닝 블레이드 (801)의 에지는 클리닝되는 부재 (802)와 접촉할 수 있다. 또 다르게는, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 클리닝 블레이드 (801)의 에지는 공기 중에 뜰 수 있고, 클리닝 블레이드 (801) 중 클리닝되는 부재 (802)에 대향하는 면은 클리닝되는 부재 (802)와 접촉할 수 있다. 또 다르게는, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 도 5의 (a) 및 도 5의 (c)에 나타낸 상태 사이의 중간 상태가 있을 수 있다. 본 발명에서, 클리닝 블레이드 중 클리닝되는 부재와 접촉하는 부위를 접촉부라 지칭한다.
클리닝 블레이드의 종방향 또는 클리닝되는 부재의 표면의 이동 방향으로의 접촉부의 표면 상태는 클리닝되는 부재의 표면의 요철 또는 국소적으로 형성된 화상 때문에 반드시 고른 것은 아니다. 예를 들어, 어떤 이유로 토너 입자 (804)가 접촉부 (803)와 클리닝되는 부재 (802) 사이에 배치된 경우, 클리닝 블레이드 (801)는 그 형상을 바꾸어 클리닝 블레이드 (801)의 탄성으로 토너 입자 (804)를 유지한다. 클리닝 블레이드 (801)의 표면은 토너 입자 (804)의 형상에 추종하는 경향이 있다. 토너 입자 (804)가 클리닝 블레이드 (801)의 접촉부 (803)와 클리닝되는 부재 (802) 사이에 배치된 경우, 클리닝 블레이드 (801)를 밀어올리는 방향으로 그리고 클리닝되는 부재 (802)의 표면의 진행 방향 (도 4의 (a) 및 (b)에서 화살표의 방향)으로 힘이 작용한다.
도 6의 (a) 및 (b)는 토너 입자 (이물 중 1종)가 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 사이에 배치된 경우 클리닝 블레이드의 형상의 변화의 모식도이다. 도 6의 (a) 및 (b)는 도 4의 (a) 및 (b)의 좌측에서 본 그림이다.
클리닝 블레이드 (801)의 표면이 낮은 영률을 갖는 경우, 클리닝 블레이드 (801)는 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 토너 입자 (804)의 형상에 쉽게 추종할 수 있다. 클리닝 블레이드 (801)의 표면이 너무 높은 영률을 갖는 경우, 클리닝 블레이드 (801)는 토너 입자 (804)의 형상에 추종하기가 어렵다. 클리닝 블레이드 (801)가 토너 입자 (804)의 형상에 추종하기 어려운 경우, 토너 입자 (804)에 대향하는 클리닝 블레이드 (801)의 표면의 부분 뿐만 아니라 토너 입자 (804) 주위에 대향하는 클리닝 블레이드 (801)의 표면의 부분도 압입되어, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 큰 곡률 반경을 갖는 변형을 초래한다. 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이 큰 곡률 반경을 갖는 변형은 토너 입자가 토너 입자 (804) 주위의 빈 공간을 통해 빠져 나가게 한다. 따라서, 본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면의 영률 (Y0)은 400 mgf/μ㎡ 이하, 바람직하게는 344 mgf/μ㎡ 이하, 더 바람직하게는 250 mgf/μ㎡ 이하이다.
본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드는, 상술한 바와 같이, 이소시아누레이트 기를 갖는 우레탄 고무로 제조된다. 우레탄 고무 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면의 영률 (Y0)을 어느 정도 (400 mgf/μ㎡ 이하)까지 낮추기 위해, 접촉부에 있는 우레탄 고무의 표면 (및 그 근방)의 이소시아누레이트 기 함유량을 어느 정도까지 낮출 수 있다. 보다 구체적으로, 비 (ISI/ISE)는 1.55 이하일 수 있다. 영률 (Y0)을 344 mgf/μ㎡ 이하로 낮추기 위해, 비 (ISI/ISE)는 1.35 이하일 수 있다. 영률 (Y0)을 250 mgf/μ㎡ 이하로 낮추기 위해, 비 (ISI/ISE)는 1.20 이하일 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면의 영률 (Y0)은 10 mgf/μ㎡ 이상 400 mgf/μ㎡ 이하, 바람직하게는 10 mgf/μ㎡ 이상 344 mgf/μ㎡ 이하, 더 바람직하게는 10 mgf/μ㎡ 이상 250 mgf/μ㎡ 이하이다. 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면의 영률 (Y0)을 10 mgf/μ㎡ 이상 400 mgf/μ㎡ 이하의 범위로 달성하기 위해, 상기 비 (ISI/ISE)는 0.50 이상 1.55 이하일 수 있다. 10 mgf/μ㎡ 이상 344 mgf/μ㎡ 이하의 영률 (Y0)을 달성하기 위해, 상기 비 (ISI/ISE)는 0.50 이상 1.35 이하일 수 있다. 10 mgf/μ㎡ 이상 250 mgf/μ㎡ 이하의 영률 (Y0)을 달성하기 위해, 상기 비 (ISI/ISE)는 0.50 이상 1.20 이하일 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면은 적당히 높은 영률 (10 mgf/μ㎡ 이상 400 mgf/μ㎡ 이하)을 갖고, 상기 영률은 접촉부의 표면에서부터 클리닝 블레이드의 내부까지 감소한다. 보다 구체적으로, 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면에서 50 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부의 영률 (Y50) 대 상기 영률 (Y0)의 비 (Y50/Y0)는 0.5 이하 (바람직하게는 0.2 이하)이다. 접촉부의 표면의 영률이 어느 정도까지 높아지는 경우에도, 이러한 클리닝 블레이드는 요철 또는 이물에 대한 양호한 추종성을 갖는다. 상기 비 (Y50/Y0)가 0.5 이하 (바람직하게는 0.2 이하)인 경우, 클리닝 블레이드는 높은 클리닝 각 β을 쉽게 유지하고 만족스럽게 토너를 차단할 수 있다.
클리닝 블레이드가 10 mgf/μ㎡ 이상 400 mgf/μ㎡ 이하의 영률 (Y0) 및 0.5 이하의 비 (Y50/Y0)를 갖는 경우, 상기 영률은 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면에서부터 클리닝 블레이드의 내부까지 급격히 감소한다.
본 발명자들의 검토의 결과 클리닝 블레이드의 절결이 클리닝 블레이드 중 응력 집중 지점에서 발생하는 경향이 있음을 보여주었다. 본 발명자들은 또한 응력 집중이 상이한 영률을 갖는 다수의 층으로 구성된 클리닝 블레이드에서 층 사이의 계면 또는 영률이 급격히 변하는 부위에서 발생하는 경향이 있음을 발견하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드의 영률은 접촉부의 표면에서부터 클리닝 블레이드의 내부까지 급격히 감소하고 접촉부의 표면 근방에서 특히 급격히 감소한다. 보다 구체적으로, 접촉부의 표면으로부터 표면에서 20 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부까지의 영률의 평균 변화율은, 표면에서 20 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부로부터 표면에서 50 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부까지의 영률의 평균 변화율보다 크거나 같다. 접촉부의 표면으로부터 표면에서 20 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부까지의 영률의 평균 변화율은 [{(Y0-Y20)/Y0}/(20-0)] (여기서 Y20은 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면에서 20 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부의 영률을 나타냄)로부터 산출된다. 표면에서 20 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부로부터 표면에서 50 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부까지의 영률의 평균 변화율은 [{(Y20-Y50)/Y0}/(50-20)]로부터 산출된다. 이러한 구조는 영률이 접촉부의 표면으로부터 내부 (접촉부의 표면에서 50 ㎛ 이격된 내부)까지 급격히 감소해도 클리닝 블레이드의 절결을 방지할 수 있다. 이러한 구조는 또한 클리닝되는 부재의 표면의 요철 또는 이물에 대한 양호한 추종성을 갖는다. 이는 아마 표면 근방에서는 큰 변형 응력 하에 영률을 급격히 감소시키고 내부에서는 영률을 완만히 감소시킴으로써 변형 응력이 분산되기 때문이다.
접촉부의 표면으로부터 표면에서 20 ㎛ 이격된 내부까지의 영률의 평균 변화율 [{(Y0-Y20)/Y0}/(20-0)]은 이후에 또한 "ΔY0 -20"로도 표기한다. 또한, 표면에서 20 ㎛ 이격된 내부로부터 표면에서 50 ㎛ 이격된 내부까지의 영률의 평균 변화율 [{(Y20-Y50)/Y0}/(50-20)]은 이후에 또한 "ΔY20 -50"로도 표기한다. 따라서, 본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드는 ΔY0 -20≥ΔY20 -50을 만족시킨다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드에서, 영률 (Y50) 대 영률 (Y0)의 비 (Y50/Y0)는 0.5 이하이다. 영률 (Y20) 대 영률 (Y0)의 비 (Y20/Y0)는 0.5 이하일 수도 있다. 이러한 클리닝 블레이드는 클리닝되는 부재의 표면의 요철 또는 이물에 대해 양호한 추종성을 갖는다.
클리닝 블레이드의 접촉부의 표면으로부터의 거리 (접촉부의 표면은 0 ㎛의 거리로 간주됨)를 나타내는 횡축 및 영률을 나타내는 종축에 의해 한정된 평면에서, 접촉부의 표면과 표면에서 50 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부 사이의 위치 (접촉부의 표면에서 N [㎛] 이격된 위치)에서의 영률 (YN) (0＜N＜50 [㎛])은 영률 (Y0)과 영률 (Y50) 사이의 직선보다 아래에 있을 수 있다. 이는 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면에서부터 내부까지의 영률의 변화가 아래로 볼록한 곡선을 형성함을 의미한다. 이러한 클리닝 블레이드는 클리닝되는 부재의 표면의 요철 또는 이물에 대한 양호한 추종성을 갖는다.
도 7의 (a)는 영률에서의 차이를 색의 농담에 의해 도시한 클리닝 블레이드의 모식도이다. 도 7의 (b)는 클리닝 블레이드의 영률이 측정된 부분의 모식도이다. 클리닝 블레이드의 접촉부를 변형시키는 부하는 클리닝되는 부재에 대향하는 클리닝 블레이드의 면에 따른 방향 (도 7의 (a)에서 화살표 X의 방향)의 응력이 된다. 도 7의 (a)에서, 더 짙은 색은 더 높은 영률을 나타낸다. 설명의 편의상, 도 7의 (a)에서 영률이 단계적으로 변하지만, 클리닝 블레이드의 영률은 연속적으로 변할 수 있다.
클리닝 블레이드의 영률은 단계적이기보다는 연속적으로 변할 수 있다. 연속적 변화는 박리 또는 절결에 책임이 있는 상이한 영률을 갖는 부분 사이의 계면의 부재를 의미한다.
본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드에서, 클리닝 블레이드의 표면 영역은 클리닝되는 부재의 표면의 요철 또는 이물에 대한 추종성 또는 클리닝 블레이드의 에지에서의 절결의 방지와 같은, 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면 근방에서의 국소적 (미시적) 변형에 대응한다. 클리닝 블레이드의 "표면 영역"이란 용어는, 본원에 사용된 바와 같이, 클리닝 블레이드의 영률이 접촉부의 표면에서부터 클리닝 블레이드의 내부까지 감소하는 영역을 나타낸다. 한편, 클리닝 블레이드의 내부 영역은 클리닝 블레이드의 전체 휨 또는 온도의 변화로 인한 특성의 변화와 같은, 전체적 (거시적) 특성에 대응할 수 있다.
"내부 영역"이란 용어는, 본원에 사용된 바와 같이, 표면 영역 내의 영역을 의미한다. 클리닝 블레이드의 표면 영역은 클리닝 블레이드의 두께의 1/2 이하의 두께를 가질 수 있다.
클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 사이의 닙부 또는 접촉부의 폭은 일반적으로 몇십 내지 몇백 마이크로미터의 범위에 이른다. 따라서, 표면 영역은 클리닝 블레이드의 에지로부터 2 ㎜ 이상 떨어져 있을 수 있다.
클리닝 블레이드는 클리닝 블레이드를 지지 부재에 접착시키거나 클리닝 블레이드를 복수의 지지 부재 사이에 설치함으로써 지지될 수 있다. 또 다르게는, 클리닝 블레이드가 클리닝 블레이드를 지지 부재의 선단에 형성함으로써 지지될 수 있다 (클리닝 블레이드의 일부는 지지부로서 기능한다).
본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드는, 상술한 바와 같이 우레탄 고무 클리닝 블레이드이다. 우레탄 고무 중에서, 폴리에스테르계 우레탄 고무, 특히 지방족 폴리에스테르계 우레탄 고무는 내마모성과 같은 높은 기계적 강도, 및 접촉 압력으로 인한 영구 변형에 대한 높은 저항 (크리프 저항)을 갖는다.
우레탄 고무 클리닝 블레이드의 접촉부의 영률은 상술한 바와 같이 우레탄 고무의 분자 구조를 제어함으로써 효과적으로 제어될 수 있다.
우레탄 고무는 폴리이소시아네이트, 고 분자량 폴리올, 사슬 연장제 (예를 들어, 다관능성 저 분자량 폴리올), 및 우레탄 고무 합성용 촉매를 사용하여 합성할 수 있다. 폴리올은 폴리에스테르계 우레탄 고무의 합성에서는 폴리에스테르계 폴리올일 수 있고 또는 지방족 폴리에스테르계 우레탄 고무의 합성에서는 지방족 폴리에스테르계 폴리올일 수 있다.
보다 구체적으로, 우레탄 고무 클리닝 블레이드의 접촉부의 영률은 상술한 바와 같이 우레탄 고무의 가교도를 변화시키거나 우레탄 고무의 원료의 분자량을 제어함으로써 제어될 수 있다. 특히, 우레탄 고무의 원료인, 폴리이소시아네이트로부터 유래된 이소시아누레이트 기 농도는, 영률의 제어의 정밀도를 개선하기 위해 우레탄 고무의 내부에서부터 표면까지 높일 수 있다.
이소시아누레이트 기 (이소시아누레이트 결합)를 갖는 우레탄 고무는, 이 우레탄 고무가 실질적으로 동일한 경도 (예를 들어, 국제 고무 경도)를 갖는 경우에도 이소시아누레이트 기를 갖지 않은 우레탄 고무보다 높은 클리닝 각 β를 더 쉽게 유지할 수 있다.
폴리이소시아네이트의 예로는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI, 4,4'-MDI), 2,4-톨릴렌 디이소시아네이트 (2,4-TDI), 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트 (2,6-TDI), 크실렌 디이소시아네이트 (XDI), 1,5-나프틸렌 디이소시아네이트 (1,5-NDI), p-페닐렌 디이소시아네이트 (PPDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HDI), 이소포론 디이소시아네이트 (IPDI), 4,4'-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트 (수소첨가 MDI), 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트 (TMXDI), 카르보디이미드-변성 MDI, 및 폴리메틸렌 폴리페닐 이소시아네이트 (PAPI)를 포함한다. 폴리이소시아네이트는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트일 수도 있다.
고 분자량 폴리올 (지방족 폴리에스테르계 폴리올)의 예로는 에틸렌 부틸렌 아디페이트 폴리에스테르 폴리올, 부틸렌 아디페이트 폴리에스테르 폴리올, 헥실렌 아디페이트 폴리에스테르 폴리올, 및 락톤 폴리에스테르 폴리올을 포함한다. 이들 폴리올은 단독으로 또는 조합하여 사용할 수도 있다. 부틸렌 아디페이트 폴리에스테르 폴리올 및 헥실렌 아디페이트 폴리에스테르 폴리올은 높은 결정성을 갖는다. 지방족 폴리에스테르 폴리올의 결정성이 높을수록 얻어지는 폴리에스테르계 우레탄 고무 (폴리에스테르계 우레탄 고무 클리닝 블레이드)의 경도는 높아지게 되고 클리닝 블레이드의 내구성도 높아지게 된다.
고 분자량 폴리올은 바람직하게는 1500 이상 4000 이하, 더 바람직하게는 2000 이상 3500 이하의 수-평균 분자량을 갖는다. 폴리올의 수-평균 분자량이 높을수록 얻어지는 우레탄 고무 (우레탄 고무 클리닝 블레이드)의 경도, 탄성률, 및 인장 강도는 높아지게 된다. 폴리올의 수-평균 분자량이 낮을수록 점성은 낮아지게 되고 핸들링은 용이하게 된다.
사슬 연장제 (다관능성 저 분자량 폴리올)는 글리콜일 수 있다. 글리콜의 예로는 에틸렌 글리콜 (EG), 디에틸렌 글리콜 (DEG), 프로필렌 글리콜 (PG), 디프로필렌 글리콜 (DPG), 1,4-부탄디올 (1,4-BD), 1,6-헥산디올 (1,6-HD), 1,4-시클로헥산디올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 크실릴렌 글리콜 (테레프탈릴 알콜), 및 트리에틸렌 글리콜을 포함한다. 글리콜 이외의 사슬 연장제는 3가 이상의 다가 알콜일 수 있다. 3가 이상의 다가 알콜의 예로는 트리메틸올프로판, 글리세린, 펜타에리트리톨, 및 소르비톨을 포함한다. 이들 알콜 및 다가 알콜은 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
우레탄 고무 합성용 촉매는 폭넓게 고무화 (수지화) 또는 기포화를 촉진하기 위한 우레탄화 촉매 (반응 촉진 촉매) 및 이소시아누레이트화 촉매 (이소시아네이트 삼량체화 촉매)로 구별된다. 이들 촉매는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
우레탄화 촉매의 예로는 디부틸주석 디라우레이트 및 스태너스 옥토에이트와 같은 주석계 촉매, 및 트리에틸렌디아민, 테트라메틸구아니딘, 펜타메틸디에틸렌트리아민, 디메틸이미다졸, 테트라메틸프로판디아민, 및 N,N,N'-트리메틸아미노에틸에탄올아민과 같은 아민계 촉매를 포함한다. 이들 우레탄화 촉매는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 트리에틸렌디아민은 높은 반응성을 갖는다.
이소시아누레이트화 촉매의 예로는 Li2O 및 (Bu3Sn)2O와 같은 금속 산화물; NaBH4와 같은 수소화물 화합물; NaOCH3, KO-(t-Bu), 및 붕산염과 같은 알콕시드 화합물; N(C2H5)3, N(CH3)2CH2C2H5, 및 N2C6H12와 같은 아민 화합물; HCO2Na, CO3Na2, PhCO2Na/DMF, CH3CO2K, (CH3CO)2Ca, 알칼리성 비누, 및 나프텐산 염과 같은 알칼리성 카르복실산 염 화합물; 알칼리성 포름산 염 화합물; ((R1)3-NR2OH)-OOCR3과 같은 4급 암모늄 염 화합물을 포함한다. 조합 촉매의 예로는 아민/에폭시드, 아민/카르복실산, 및 아민/알킬렌 이미드와 같은 조합 촉매를 포함한다. 본 발명에서, 이들 이소시아누레이트화 촉매는 혼합물로서 사용할 수도 있다.
N,N,N'-트리메틸아미노에틸에탄올아민은 우레탄화 촉매 및 이소시아누레이트화 촉매 둘 다로서 작용한다.
필요한 경우, 안료, 가소제, 방수제, 산화방지제, 자외선 흡수제, 또는 광 안정제와 같은 첨가제를 또한 사용할 수도 있다.
본 발명자들은 하기 기재된 바와 같이 우레탄 고무를 합성함으로써 이소시아누레이트 기 분포를 상술한 바와 같이 제어할 수 있음을 발견했다. 즉, 폴리올로서 지방족 폴리에스테르계 폴리올을 사용하고, 이소시아누레이트화 촉매를 금형의 내부 표면에 도포하고, 이 금형을 폴리이소시아네이트 및 지방족 폴리에스테르계 폴리올을 특정 비율로 함유한 원료로 채움으로써 우레탄 고무를 합성한다.
금형의 내부 표면에 도포된 이소시아누레이트화 촉매는 금형의 내부 표면과 접촉하는 원료 중 일부분의 이소시아누레이트화 반응을 촉진한다. 이와 같이, 지방족 폴리에스테르계 폴리올의 양에 대해 과량의 폴리이소시아네이트를 사용할 수 있다. 상술한 바와 같이 제어된 이소시아누레이트 기 분포를 갖는 우레탄 고무는 과량의 폴리이소시아네이트에 대한 금형의 내부 표면에 도포된 이소시아누레이트화 촉매 및 금형 온도의 작용에 의해 합성된다.
지방족 폴리에스테르계 폴리올의 몰 수는 폴리이소시아네이트의 몰 수의 30% 이상 40% 이하일 수 있다. 지방족 폴리에스테르계 폴리올의 몰 수가 적을수록 폴리이소시아네이트의 과량의 더 큰 효과가 얻어지고 10 mgf/μ㎡ 이상의 범위로의 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면의 영률 (Y0)의 제어가 용이하게 된다. 한편, 폴리이소시아네이트의 과량을 어느 정도 억제하면 400 mgf/μ㎡ 이하의 범위로의 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면의 영률 (Y0)의 제어가 용이하게 된다.
금형 온도는 바람직하게는 80℃ 이상 150℃ 이하, 더 바람직하게는 100℃ 이상 130℃ 이하이다. 금형 내에서 원료를 반응시켜 우레탄 고무를 합성하는 경우, 반응 속도를 높이기 위해 금형 온도를 높일 수도 있다. 그러나, 금형 온도가 높을수록 접촉부의 표면과 내부 사이의 영률의 차가 더 작아지게 되는 경향이 있다.
상술한 방법 이외에, 클리닝 블레이드는 또한 드럼-형상 금형을 액체로 채우고 클리닝 블레이드를 원심력 하에 성형하거나 (원심법), 또는 벨트 또는 그루브 금형을 액체로 채우고 클리닝 블레이드를 성형함으로써 (캐스트 프레스법) 제조될 수 있다.
저 마찰화를 위해, 본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드는 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면 (이하에서 또한 "표면 C"로도 표기함)의 평균 경사각 θa가 1 도 이상이도록 요철을 가질 수 있다. 클리닝 블레이드의 표면 C의 평균 경사각 θa가 1 도 이상인 경우, 이는 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 사이의 작은 실제 접촉 면적 및 저 마찰화를 초래한다.
클리닝 블레이드가 그의 표면 C에서 1 도 이상의 평균 경사각 θa를 갖는 요철을 갖는 경우, 클리닝 대상물 토너가 요철을 통해 빠져 나가는 것을 억제할 필요가 있다. 이를 위해, 클리닝 블레이드의 표면 C에서의 10점 평균 조도 Rz는 10 ㎛ 이하일 수 있다.
클리닝 블레이드의 표면 C 위의 1 도 이상의 평균 경사각 θa는 상기 표면 C에 상응하는 금형의 표면에 상기 표면 C 위의 평균 경사각 θa가 1 도 이상이 되도록 요철을 형성하고, 요철의 형상을 상기 표면 C에 전사함으로써 달성될 수 있다. 금형의 표면의 요철은 에칭, 블라스트 가공, 쇼트 피닝, 레이저 가공, 방전 가공, 마이크로임프린트, 또는 나노임프린트에 의해 형성할 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드는 "카운터" 방식으로 사용될 수 있다. "카운터" 방식에서, 클리닝 블레이드는 화상-형성시 클리닝되는 부재의 회전 방향 (클리닝되는 부재의 표면의 이동 방향)에 대하여 카운터 방향으로 배치된다. 본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드는 또한 "위드" 방식으로 사용될 수 있다. "위드" 방식에서, 클리닝 블레이드는 화상-형성시 클리닝되는 부재의 회전 방향 (클리닝되는 부재의 표면의 이동 방향)에 대하여 "위드" 방향으로 배치된다. "위드" 방식에서는, 클리닝되는 부재의 표면과 클리닝 블레이드의 선단 사이에 적절한 쐐기 형상 및 접촉 압력을 유지하는 것이 용이하다. 적절한 쐐기 형상 및 접촉 압력은 요철 또는 이물에 대한 양호한 추종성, 및 높은 클리닝 성능, 및 클리닝되는 부재의 작은 회전 토크를 야기한다.
이하에서 "카운터" 방식 및 "위드" 방식을 설명할 것이다.
<"카운터" 방식의 클리닝>
도 12의 (a) 및 (b)는 각각 "카운터" 방식과 "위드" 방식의 클리닝 블레이드의 접촉 상태의 모식도이다.
"카운터" 방식에서, 도 12의 (a)에 도시한 바와 같이, 클리닝 블레이드를 위한 지지 부재 (992)는 클리닝되는 부재의 표면의 이동 방향으로 접촉부의 하류측 (이하에서 또한 간단히 "하류측"으로도 표기함)에 배치된다. 도 12의 (a)에서, R1은 클리닝되는 부재의 표면의 이동 방향을 나타내고, 점선 V는 접촉부에서 클리닝되는 부재의 표면에 직교하는 선을 나타낸다. 지지 부재 (992)는 점선 V의 하류측에 배치된다.
"카운터" 방식에서, 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 사이의 마찰력은 클리닝 블레이드 전체를 압축하는 방향으로 작용한다. 이는 클리닝 블레이드의 선단에 가해지는 압력을 높이고, 상승한 압력은 마찰력을 더 높인다. 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 사이의 마찰력의 상승은, 접촉력을 상승시키고, 이는 마찰력의 추가 상승을 일으키는 경향이 있다. 따라서, 접촉력 및 마찰력은 비정상적으로 증가하는 경향이 있다. 이러한 상황에서, 클리닝 블레이드의 선단은 하류 방향으로 인장된 후 그의 원상태로 되돌아간다. 클리닝 블레이드는 이러한 동작을 반복하는 경향이 있다. 반복되는 동작은 때때로 이음을 발생시킨다. 이음은 종종 클리닝되는 부재의 구동시 및 정지시에 발생된다. 클리닝 블레이드를 이음이 발생한 채 방치하는 동안에, 클리닝 블레이드의 선단은 하류 방향으로 넘겨질 수도 있다.
도 13의 (a) 및 (b)는 "카운터" 방식 및 "위드" 방식의 접촉부 근방의 상태의 모식도이다.
도 13의 (a)는 "카운터" 방식의 접촉부 근방을 나타낸다. 도 13의 (a)에서, 클리닝 블레이드의 선단의 상류측에서 클리닝 블레이드 (991)와 클리닝되는 부재 (901)는 각도 β를 형성한다. 보다 정확하게는, 클리닝되는 부재 (901)의 회전 방향 (클리닝되는 부재 (901)의 표면의 이동 방향)으로의 클리닝 블레이드 (991)와 클리닝되는 부재 (901) 사이의 접촉부의 중앙에서 클리닝되는 부재 (901)의 표면과 접촉하는 평면을 접촉면 A로 지칭한다. 클리닝되는 부재 (901)의 회전 방향 (상기 이동 방향)으로의 접촉부의 상류측의 클리닝되는 부재 (901)의 표면에 대향하는 클리닝 블레이드 (991)의 표면은 표면 U로 지칭한다. 접촉면 A와 표면 U 사이의 각도는 각도 β이다. "상류측"이란 용어는, 본원에 사용된 바와 같이, 클리닝되는 부재의 표면의 이동 방향으로의 접촉부의 상류측을 의미한다. 이하에서 동일하게 적용된다. 도 13의 (a) 및 (b)에서, N은 클리닝 블레이드 (991)와 클리닝되는 부재 (901) 사이의 접촉부를 나타내고, T는 토너 입자를 나타낸다. 토너 입자 T의 차단은 각도 β 및 접촉부 N에 가해지는 압력 P에 의존한다. 압력 P가 높을수록 더 작은 각도 β에서 토너 입자 T의 차단이 이루어진다. "카운터" 방식에서, 클리닝 블레이드의 선단과 클리닝되는 부재 사이의 마찰력 때문에 클리닝 블레이드의 선단은 하류 방향으로 인장된다. 이는 압력 P를 높이고 이로써 토너 입자 T의 빠져 나감을 효과적으로 방지한다. 소 입경 및 고 구형도를 갖는 토너의 제거는 높은 접촉 압력을 필요로 한다. 따라서, "카운터" 방식은 또한 이러한 클리닝에도 적합하다. 더욱이, 그의 높은 접촉 압력 때문에, "카운터" 방식에서 클리닝 블레이드의 선단은 클리닝 블레이드의 선단과 클리닝되는 부재의 표면 사이에 거의 틈이 없이 클리닝되는 부재의 표면의 요철에 대한 양호한 추종성을 갖는다.
그러나, 높은 접촉 압력을 갖는 "카운터" 방식은 클리닝되는 부재의 높은 회전 토크를 초래하는 경향이 있다.
<"위드" 방식의 클리닝>
"위드" 방식에서, 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, 클리닝 블레이드를 위한 지지 부재 (992)는 상류측에 배치된다. 도 12의 (b)에서, R1은 클리닝되는 부재의 표면의 이동 방향을 나타내고, 점선 V는 접촉부에서 클리닝되는 부재의 표면에 직교하는 선을 나타낸다. 지지 부재 (992)는 점선 V의 상류측에 배치된다.
"위드" 방식에서, 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 사이의 마찰력은 클리닝 블레이드 전체를 늘리는 방향으로 작용한다. 이는 클리닝 블레이드의 선단에서 압력을 완화시키는 경향이 있다. 따라서, "카운터" 방식에 비해, 접촉 압력 및 마찰력은 비정상적으로 덜 상승할 것이다. 따라서, "위드" 방식은 이음을 덜 발생시킬 것이고 저 토크화에 적합하다.
도 13의 (b)는 "위드" 방식의 접촉부 근방을 나타낸다. 도 13의 (b)에서, 클리닝 블레이드의 선단의 상류측에서 클리닝 블레이드 (991) 및 클리닝되는 부재 (901)는 각도 β를 형성한다. 도 13의 (a) 및 (b)에서, N은 클리닝 블레이드 (991) 및 클리닝되는 부재 (901) 사이의 접촉부를 나타내고, T는 토너 입자를 나타낸다. "위드" 방식에서, 클리닝 블레이드 (991)와 클리닝되는 부재 (901) 사이의 마찰력 때문에 클리닝 블레이드 (991)의 선단은 R1 방향 (하류 방향)으로 인장될 것이다. R1 방향으로의 클리닝 블레이드 (991)의 선단의 인장은 각도 β를 줄이고 토너 입자 T가 접촉부 N에 침입하기 쉽게 만드는 경향이 있다. 접촉부 N의 폭은 클리닝 블레이드 (991)의 선단이 더 강하게 인장되므로 늘어나는 경향이 있다. 접촉부 N의 폭이 커질수록 압력 P는 작아지게 되어, 접촉부 N에서의 토너 입자 T가 접촉부 N을 통해 하류 방향으로 빠져 나가는 것을 쉽게 만든다. 클리닝 블레이드 (991)가 클리닝되는 부재 (901)에 대해 더 강하게 가압되는 경우 (더 높은 접촉 압력), 클리닝 블레이드의 선단은 하류 방향으로 더 강하게 인장된다. 이는 각도 β를 더 감소시키고 접촉부 N의 폭을 증가시킨다. 따라서, 접촉 압력은 효과적으로 올리는 것이 어렵다. 접촉부 N의 폭이 상당히 커진 경우, 몇몇 종류의 클리닝 블레이드는 클리닝되는 부재의 표면에 강하게 응착할 수도 있다. 이러한 경우, 클리닝되는 부재는 "카운터" 방식에서의 회전 토크만큼 큰 회전 토크를 가질 수도 있다.
도 16의 (a) 및 (b)는 클리닝 블레이드의 선단에서의 접촉 상태의 모식도이다.
도 16의 (a)에 도시한 바와 같이, 클리닝 블레이드 중 접촉부의 상류측의 클리닝되는 부재의 표면에 대향하는 "위드" 방식의 클리닝 블레이드의 표면 U (이하에서 또한 간단히 "표면 U"로도 표기함)의 영률 (YU0)은 10 mgf/μ㎡ 이상일 수 있다. 10 mgf/μ㎡ 이상의 영률 (YU0)을 갖는 클리닝 블레이드의 표면 U는 클리닝 블레이드의 선단을 R1 방향 (하류 방향)으로 인장하는 힘에 저항할 수 있다. 따라서, 클리닝 블레이드의 자세는 적절히 유지될 수 있다. 그 결과, 각도 β는 적절히 유지된다. 이러한 표면 U는 또한 클리닝 블레이드의 선단에서 변형을 감소시키고 접촉부 N의 폭도 감소시켜, 접촉 압력 P를 높이는 것이 쉬워진다. 따라서, 소 입경 및 고 구형도를 갖는 토너조차도 충분히 제거할 수 있다. 높은 접촉 압력 P는 클리닝되는 부재의 요철에 대한 양호한 추종성을 야기한다. 접촉부 N의 폭이 작을수록 클리닝 블레이드와 클리닝되는 부재 사이의 응착력은 작아지게 되어, 클리닝되는 부재의 회전 토크를 낮추는 것이 쉬워진다. 영률 (YU0)이 높을수록 각도 β 및 접촉 압력 P를 증가시키고 접촉부 N의 폭을 줄이는 것이 더 용이해져, 클리닝 성능을 더 개선하게 된다. 따라서, "위드" 방식의 클리닝 블레이드는 40 mgf/μ㎡ 이상의 영률 (YU0)을 가질 수 있다. 표면 U가 그 전체 표면에 걸쳐 10 mgf/μ㎡ 이상의 영률 (YU0)을 반드시 갖는 것은 아니다. 클리닝 블레이드의 선단을 R1 방향 (하류 방향)으로 인장하는 힘에 강하게 저항하고 클리닝 블레이드 전체의 자세를 확고히 유지하기 위해, 전체 표면 U는 10 mgf/μ㎡ 이상의 영률 (YU0)을 가질 수 있다. 클리닝 블레이드의 선단의 변형을 줄이기 위해, 접촉부 근방에서의 영률 (YU0)을 높일 수도 있다. 소 입경 및 고 구형도를 갖는 토너를 제거하기 위해 각도 β를 크게 할 수도 있지만, "위드" 방식에서 각도 β의 상한은 90 도 미만이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드의 표면 C는 적당히 높은 영률 (10 mgf/μ㎡ 이상 400 mgf/μ㎡ 이하)을 갖고, 영률은 클리닝 블레이드의 표면 C에서부터 내부까지 감소한다. 보다 구체적으로, 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면에서 50 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 접촉부의 영률 (Y50) 대 영률 (Y0)의 비 (Y50/Y0)는 0.5 이하 (바람직하게는 0.2 이하)이다. 영률 (Y0)을 높게 하여, 클리닝 블레이드의 선단이 하류 방향으로 인장되는 것을 방지하여, 높은 각도 β를 유지하는 것을 쉽게 만든다. 표면 C의 영률이 어느 정도 높아지더라도, 0.5 이하의 비 (Y50/Y0)는 요철 또는 이물에 대한 양호한 추종성을 야기한다.
그러나, 과도하게 높은 영률 (Y0) 및 영률 (YU0)은 클리닝 블레이드의 표면의 작은 변형을 초래하는 경향이 있다. 이는 클리닝되는 부재의 표면의 요철에 대한 나쁜 추종성 또는 클리닝되는 부재의 표면에 가해진 매우 큰 국소적 압력으로 인한 클리닝되는 부재의 표면의 손상을 초래하는 경향이 있다. 따라서, 영률 (Y0) 및 영률 (YU0)은 400 mgf/μ㎡ 이하일 수 있다.
<영률의 측정 방법>
클리닝 블레이드의 영률은 엘리오닉스 인크.(Elionix Inc.)에 의해 제작된 미세압입 경도 시험기 ENT-1100 (상품명)으로 측정하였다. 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면과 내부 사이의 적당한 지점에서 하기의 조건 하에 부하-비부하 시험을 수행한다. 영률은 시험기에서 계산 결과로서 얻어진다.
시험 모드: 부하-비부하 시험
하중 범위: A
시험 하중: 100 [mgf]
분할수: 1000 [회]
스텝 간격: 10 [ms]
하중 유지 시간: 2 [s]
도 7의 (b)는 클리닝 블레이드의 영률이 측정되는 부분의 모식도이다.
클리닝 블레이드를 우선 종방향으로 사등분했다. 양단을 제외한 3개의 단면 (805) 위의 접촉부 (806) (도 7의 (b)의 하측 도면 중 회색 영역)의 임의의 지점에서 클리닝 블레이드의 접촉부 (806)의 표면에서부터 내부로 향하는 방향 (도 7의 (b)의 하측 도면 중 화살표 방향)으로 상술한 측정 및 계산을 수행했다. 보다 구체적으로, 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면에서부터 내부까지, 표면에서부터 60 ㎛의 깊이까지 2 ㎛의 간격, 60 ㎛의 깊이에서부터 100 ㎛의 깊이까지 10 ㎛의 간격, 그리고 100 ㎛의 깊이에서부터 300 ㎛의 깊이까지 20 ㎛의 간격으로 상술한 측정 및 계산을 수행했다. 각 측정 지점에서, 상기 3개의 단면에서 측정된 값을 평균을 내어, 상응하는 지점에서의 영률을 얻었다. 원리상, 영률은 0보다 크다.
<μATR 방법을 사용한 IR 스펙트럼의 측정>
μATR 방법을 사용하여 퍼킨엘머, 인크.(PerkinElmer, Inc.)에 의해 제작된 푸리에 변환 적외선 분광계 (상표명: 퍼킨 엘머 스펙트럼 원/스팟라이트(Perkin Elmer Spectrum One/Spotlight) 300)로 IR 스펙트럼을 측정했다 (다이아몬드 크리스탈을 사용하는 유니버설 ATR).
본 발명의 실시양태에 따른 우레탄 고무 클리닝 블레이드 (우레탄 고무)는 65 도 이상 90 도 이하의 경도를 가질 수 있다. 우레탄 고무 클리닝 블레이드 (우레탄 고무)의 경도가 높을수록, 우레탄 고무 클리닝 블레이드가 클리닝되는 부재와 접촉했을 때 접촉 압력은 높아지게 된다. 우레탄 고무 클리닝 블레이드 (우레탄 고무)의 경도가 낮을수록 클리닝되는 부재에 대한 손상은 적어지게 된다. 우레탄 고무 클리닝 블레이드 (우레탄 고무)의 경도 (IRHD)는 에치.더블유. 월레스(H.W. WALLACE)에 의해 제작된 월레스 미소경도계로 국제 고무 경도 시험 M 방법을 사용하여 측정한다. 국제 고무 경도 시험 M 방법은 JISK6253-1997에 규정되어 있다.
본 발명의 실시양태에 따른 우레탄 고무 클리닝 블레이드 (우레탄 고무)의 100% 신장시의 인장 응력 (100% 모듈러스)은 2.5 ㎫ 이상 6.0 ㎫ 이하일 수 있다. 우레탄 고무 클리닝 블레이드 (우레탄 고무)의 100% 신장시의 인장 응력이 클수록 우레탄 고무 클리닝 블레이드가 클리닝되는 부재와 접촉했을 때 접촉 압력은 높아지게 된다. 우레탄 고무 클리닝 블레이드 (우레탄 고무)의 100% 신장시의 인장 응력 (100% 모듈러스)이 낮을수록 클리닝되는 부재의 표면에 대한 추종성은 양호하게 된다. 우레탄 고무 클리닝 블레이드 (우레탄 고무)의 100% 신장시의 인장 응력 (100% 모듈러스)의 측정에서, 우선 JIS 3호 덤벨로 클리닝 블레이드를 펀칭했다. JIS 3호 덤벨의 100% 신장시의 인장 응력 (100% 모듈러스)을 500 ㎜/분의 크로스헤드 속도로 측정했다.
본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드를 형성하는 우레탄 고무의 tan δ (10 Hz의 주파수에서 -50℃ 이상 +130℃ 이하의 온도에서 측정됨; 이하 동일하게 적용됨)의 피크 온도는 가능한 낮은, 예를 들어, 5℃ 이하일 수 있다. 클리닝 블레이드를 형성하는 우레탄 고무의 tan δ는 저온에서 고온까지 완만한 곡선을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, tan δ는 5℃에서 0.7 이하 그리고 40℃에서 0.04 이상일 수 있다. 클리닝 블레이드를 형성하는 우레탄 고무의 tan δ의 피크 온도가 낮을수록 저온 환경에서 클리닝 블레이드의 더 높은 탄성이 얻어진다. 저온에서 고온까지 tan δ의 곡선이 완만할수록 저온 환경에서 클리닝 블레이드의 더 높은 탄성이 얻어진다. 저온 환경에서의 클리닝 블레이드의 탄성이 높을수록 저온 환경에서 더 양호한 클리닝 성능이 얻어진다. 클리닝 블레이드를 형성하는 우레탄 고무의 tan δ의 피크 온도가 낮을수록 더 높은 점성이 얻어지는 경향이 있다. 저온에서부터 고온까지 tan δ의 곡선이 완만할수록 더 높은 점성이 얻어지는 경향이 있다. 더 높은 점성은 클리닝 블레이드가 고온 환경에서 채터링되거나 넘겨지는 것을 억제할 수 있다. 우레탄 고무의 tan δ는 세이코 인스트루먼츠 인크.(Seiko Instruments Inc.)에 의해 제작된 동적 점탄성 측정 장치 (상표명: 엑스스타(Exstra) 6100DMS)로 측정한다.
클리닝 블레이드를 형성하는 우레탄 고무의 압축 영구 변형이 클수록 클리닝되는 부재의 표면 위의 클리닝 블레이드의 에지의 압접력이 낮아지는 경향이 있다. 압축 영구 변형이 클수록 또한 클리닝 블레이드의 에지와 클리닝되는 부재의 표면 사이에 불균일한 접촉을 초래하는 경향이 있다. 따라서, 압축 영구 변형은 가능한 작을 수 있다. 우레탄 고무의 내마모성을 개선하기 위해, 우레탄 고무의 압축 영구 변형은 가능한 작을 수 있다. 보다 구체적으로, 클리닝 블레이드를 형성하는 우레탄 고무의 압축 영구 변형은 5% 이하일 수 있다. 우레탄 고무의 압축 영구 변형은 JIS K 6262-1997에 따라 측정된다.
<수-평균 분자량의 측정 방법>
수-평균 분자량은 통상 절차에 따라 결정되었다. 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)를 사용하여 GPC용 단분산 폴리스티렌의 수-평균 분자량 및 피크 카운트로부터 검량선을 작성했다. 보다 구체적으로, 샘플을 테트라히드로푸란 (용매)에 용해시켰고, 용해된 성분의 수-평균 분자량은 하기 기재된 조건 하에 다음의 장치로 측정했다.
GPC 장치: 도소 코포레이션(Tosoh Corp.)에 의해 제작된 HLC-8120 GPC (상표명)
칼럼: 도소 코포레이션에 의해 제작된 TSK-GEL (상표명), G-5000HXL (상표명), G-4000HXL (상표명), G-3000HXL (상표명), 및 G-2000HXL (상표명)
검출기: 시차 굴절계
용매: 테트라히드로푸란
용매 농도: 0.5 질량%
유속: 1.0 ㎖/분
<10점 평균 조도 (Rz) 및 평균 경사각 (θa)의 측정 방법>
10점 평균 조도 (Rz) 및 평균 경사각 (θa)은 고사카 래버러토리 리미티드(Kosaka Laboratory Ltd.)에 의해 제작된 서프코더 (Surfcorder) (상표명: SE-3500)로 측정했다. 10점 평균 조도 (Rz)는 JIS B 0601-94에 따라 측정했다. 도 11은 평균 경사각 (θa)의 산출 방법을 나타낸다. 측정 조건은 하기에 기재되어 있다.
컷-오프: 0.8 ㎜
측정 길이: 2.5 ㎜
이송 속도: 0.1 ㎜/s
<운동 마찰 계수의 측정 방법>
운동 마찰 계수는 신토 사이언티픽 캄파니, 리미티드(Shinto Scientific Co., Ltd.)에 의해 제작된 표면성 시험기 (상표명: 헤이돈 타입(Heidon Type): 14FW)로 측정했다. 압입자로서 사토 뎃코 캄파니, 리미티드(Sato Tekko Co., Ltd.)에 의해 제작된 SiC 볼 (공칭: 3/8인치)을 사용했다. 측정되는 부분은 도 7의 (b)에서 접촉부 (806)를 비롯한, 클리닝되는 부재에 대향하는 면이었다. 측정 조건은 하기에 기재되어 있다.
하중: 100 mgf
측정 길이: 1 ㎜
측정 속도: 1 ㎜/min
데이터 포획 주파수: 1000 Hz
상술한 측정 조건 하에서 60000점 데이터를 얻을 수 있다. 운동 마찰 계수는 후반 10000점 데이터의 평균값이었다.
본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드는 "카운터" 방식 또는 "위드" 방식으로 프로세스 카트리지에 사용할 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따른 프로세스 카트리지는
본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드, 및
클리닝 블레이드로 클리닝되는 부재인, 전자 사진 감광체를 일체형으로 지지한다. 상기 프로세스 카트리지는 전자 사진 장치의 본체에 탈착가능하게 부착될 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드는 "카운터" 방식 또는 "위드" 방식으로 전자 사진 장치에 사용할 수 있다.
본 발명의 실시양태에 따른 전자 사진 장치는
본 발명의 실시양태에 따른 클리닝 블레이드, 및
클리닝 블레이드로 클리닝되는 부재인, 전자 사진 감광체 및/또는 중간 전사체를 포함한다.
본 발명은 하기 실시예에 기재될 것이다. 실시예에서 용어 "부"는 "질량부"를 표기한다.
<실시예 A1>
<제1 조성물의 제조 공정>
4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트 (또한 이하 "4,4'-MDI"로 표기함) 299 부 및 2600의 수평균 분자량을 갖는 부틸렌 아디페이트 폴리에스테르 폴리올 (또한 이하 "BA2600"로 표기함) 767.5 부를 80℃에서 3 시간 동안 반응시켜 제1 조성물 (예비중합체)을 얻었다. 제1 조성물의 NCO 기의 함유량은 7.2 질량%이었다.
<제2 조성물의 제조 공정>
2,000의 수평균 분자량을 갖는 헥실렌 아디페이트 폴리에스테르 폴리올 (또한 이하 "HA2000"로 표기함) 300 부 및 우레탄 고무 합성용 촉매인 N,N,N'-트리메틸아미노에틸에탄올아민 (또한 이하 "ETA"로 표기함) 0.25 부를 60℃에서 1 시간 동안 혼합하여 제2 조성물을 얻었다.
<혼합물의 제조 방법>
80℃로 가열된 제1 조성물을 60℃로 가열된 제2 조성물과 혼합하여 제1 조성물 및 제2 조성물의 혼합물을 얻었다. 혼합물 중의 폴리올의 몰수는 혼합물 중의 폴리이소시아네이트의 몰수의 17%이었다. 그러한 비는 또한 이하에서 "M(OH/NCO)"로 표기한다. M(OH/NCO)는 본 실시예에서는 17 몰%이었다.
<우레탄 고무 클리닝 블레이드의 제조 방법>
100 부의 에탄올을 100 부의 ETA와 혼합하여 촉매액을 생성하였다. 촉매액은 클리닝 블레이드의 제조시 사용하기 위한 금형의 내부면의 일부에 분무하였다. 우레탄 고무 블레이드로 금형의 내부면의 일부 (클리닝 블레이드의 접촉부에 대응하는 면)에 촉매액을 펴발랐다.
금형을 110℃로 가열한 후, 촉매액이 도포되지 않은 금형의 내부면의 일부에 이형제를 도포하였다. 금형을 다시 110℃로 가열하고, 이 온도에서 유지하였다.
그후, 혼합물을 금형 (캐비티)에 주입하였다. 이어서 혼합물을 110℃ (성형 온도)에서 30 분간 경화시켰다. 생성된 우레탄 고무판을 탈형시켰다. 우레탄 고무판을 절단기로 절단하여 에지를 형성하여 우레탄 고무 클리닝 블레이드를 형성하였다. 클리닝 블레이드는 2 ㎜의 두께, 20 ㎜의 길이 및 345 ㎜의 폭을 지녔다.
표 1 및 2는 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다.
클리닝 블레이드에 대하여 상기 기재된 바와 같은 분석 및 물성 측정을 실시하였다. 도 1의 (a) 및 (b) 및 표 3은 결과를 보여준다.
도 1의 (a)에서, L0 -50은 영률 (Y0) 및 영률 (Y50) 사이의 직선을 나타내며, L0-20은 영률 (Y0) 및 영률 (Y20) 사이의 직선을 나타내며, L20 -50은 영률 (Y20) 및 영률 (Y50) 사이의 직선을 나타낸다.
<평가 방법>
평가기로서 캐논 가부시키가이샤(CANON KABUSHIKI KAISHA)의 복사기 (상품명: iR-ADV C5255)를 사용하였다. 표면에 40 ㎛의 직경 및 2.5 ㎛의 깊이로 감광 드럼 표면의 면적율 50%를 차지하는 오목부를 지닌 감광 드럼 (또한 이하 "표면에 오목부를 지닌 감광 드럼"으로 표기함); 표면에 30 ㎛의 Sm 및 2 ㎛의 요철 높이를 갖는 줄무늬로 원주상의 그루브를 지닌 감광 드럼 (또한 이하 "표면에 원주상의 그루브를 지닌 감광 드럼"으로 표기함); 및 평활한 면을 지닌 감광 드럼인 3종의 드럼을 준비하였다. 이러한 3종의 감광 드럼은 복사기에 사용하기 위한 드럼형 감광 부재와 동일한 치수를 갖는다 (또한 이하 "감광 드럼"으로 표기함). 3종의 감광 드럼 각각을 복사기에 탑재하였다. 상기 기재된 바와 같이 제조된 클리닝 블레이드는 접촉면 (촉매액이 도포된 금형의 내부면의 일부에 대향하는 면)이 감광 드럽과 접촉하도록 복사기에 탑재하였다. 클리닝 블레이드는 피클리닝 부재가 되는 감광 드럼에 대하여 "카운터" 방식으로 접촉된다. 설치 조건은 22°의 설정각, 28 gf/cm의 접촉압 및 8 mm의 자유 길이를 포함하였다. 클리닝 블레이드를 내구 시험에서 30℃/80% RH의 고온 및 고습 환경에서 이음, 채터 및 넘김에 대하여 평가하였다. 내구 시험에서, 10,000장을 현상하지 않고 100 ㎂의 방전 전류에서 인쇄하였다.
멜라민 수지 입자 (옵트비즈(Optbeads) (상품명) 직경 3.5 ㎛, 토너 대용으로 사용함)를 감광 드럼의 표면 위에 분산시킨 후, 멜라민 수지 입자의 빠져나감을 15℃/10% RH의 저온 및 저습 환경에서 클리닝 성능으로서 평가한다. 더 적은 수의 멜라민 수지 입자의 빠져나감은 클리닝 블레이드가 감광 드럼의 표면에서의 요철 및 멜라민 수지 입자에 대한 추종성이 더 우수하다는 것을 나타낸다. 표 4는 결과를 보여준다.
평가 기준은 하기와 같다.
<이음, 채터 및 넘김의 평가>
A: 클리닝 블레이드의 이음, 채터 및 넘김 없음
B: 정지시 또는 구동 개시시 이음이 종종 발생함.
C: 정지시 및 구동 개시시 또는 구동 중에 이음이 발생함.
D: 상시 이음이 발생하거나 또는 클리닝 블레이드가 넘겨짐.
<빠져나감>
A: 멜라민 수지 입자의 빠져나감이 없음.
B: 클리닝 블레이드의 하류측의 면(감광체의 대향면)에서 빠져나간 멜라민 수지 입자가 관찰됨(클리닝 블레이드의 관찰).
C: 일부가 시각으로 판별될 정도로 빠져나간 멜라민 수지 입자의 줄무늬가 관찰됨 (감광 드럼의 표면의 관찰).
D: 일반적으로 시각으로 판별될 정도로 멜라민 수지 입자의 빠져나감이 관찰됨 (감광 드럼의 표면의 관찰).
실시예 A1에 의한 클리닝 블레이드의 영률 (Y0)이 41.8 mgf/μ㎡이고 Y50/Y0은 0.18이고, Y20/Y0은 0.48이었다. ΔY0 -20≥ΔY20 -50은 L0 -20 및 L20 -50의 기울기로부터 명백하였다. 영률 (YN)은 L0 -50 미만이었으며, 접촉부의 표면으로부터 클리닝 블레이드의 내부로의 영률의 변화는 아래로 볼록한 곡선을 형성하였다. 비 ISI/ISE는 0.50이었다.
<실시예 A2>
금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 ETA 100 부를 하기 화학식 D를 갖는 화합물 (상품명: DABCO-TMR, 산교 에어 프로덕츠 컴파니, 리미티드(Sankyo Air Products Co., Ltd.) 제조) 100 부로 대체하고, 성형 온도를 110℃로부터 80℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 1A에서와 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 1 및 2는 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 2의 (a) 및 표 3 및 4는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<화학식 D>
Figure pat00001
<실시예 A3>
금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 ETA 100 부를 특수 아민 (상품명: UCAT-18X, 산-아프로 리미티드(San-Apro Ltd.) 제조) 100 부로 대체하고 그리고 성형 온도를 110℃로부터 150℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 A1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 1 및 2는 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 2의 (a) 및 표 3 및 4는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<실시예 A4>
제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부로부터 360 부로 변경시키고 그리고 금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 ETA 100 부를 CH3COOK (상품명: 폴리캐트(Polycat) 46, 에어 프로덕츠 앤 케미칼즈, 인코포레이티드(Air Products and Chemicals, Inc.) 제조) 100 부로 대체한 점을 제외하고, 실시예 A1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 1 및 2는 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 2의 (a) 및 표 3 및 4는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<실시예 A5>
제1 조성물의 제조 공정에서 4,4'-MDI의 양을 299 부로부터 350 부로 변경하고, BA2600의 양을 767.5 부로부터 860 부로 변경하고, 그리고 제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부로부터 170 부로 변경하고, 금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 ETA 100 부를 UCAT-18X (상품명) 및 DABCO-TMR (상품명)의 1:1 (질량비) 혼합물 100 부로 대체하고, 성형 온도를 110℃로부터 90℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 A1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 1 및 2는 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 2의 (a) 및 표 3 및 4는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<실시예 A6>
제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부로부터 218.5 부로 변경하고, 금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 100 부의 ETA를 100 부의 UCAT-18X (상품명)로 변경하고, 성형 온도를 110℃로부터 100℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 A1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 1 및 2는 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 2의 (a) 및 표 3 및 4는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<실시예 A7>
제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부로부터 218.5 부로 변경하고, 금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 100 부의 ETA를 100 부의 UCAT-18X (상품명)로 변경한 점을 제외하고, 실시예 A1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 1 및 2는 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 2의 (a) 및 표 3 및 4는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 A1>
제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부로부터 500 부로 변경하고, 성형 온도를 110℃로부터 140℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 A1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 1 및 2는 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 2의 (b) 및 표 3 및 4는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 A2>
제1 조성물의 제조 공정에서 4,4'-MDI의 양을 299 부로부터 350 부로 변경하고, BA2600의 양을 767.5 부로부터 860 부로 변경하고, 제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부로부터 150 부로 변경하고, 금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 100 부의 ETA를 100 부의 UCAT-18X (상품명)로 변경한 점을 제외하고, 실시예 A1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 1 및 2는 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 2의 (b) 및 표 3 및 4는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 A3>
금형의 내부면에 촉매액을 도포하지 않은 점을 제외하고, 실시예 A1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하였다. 클리닝 블레이드를 4,4'-MDI 중에서 80℃에서 30 분 동안 침지시켰다. 그후, 클리닝 블레이드의 표면 위의 4,4'-MDI를 에탄올로 제거하였다. 그후, 클리닝 블레이드를 25℃/90% RH의 고습 환경에서 2 일 동안 방치하고, 이에 의하여 클리닝 블레이드의 표면에 잔존하는 4,4'-MDI를 물과 반응시켰다. 생성된 클리닝 블레이드를 비교 실시예 A3에 사용하였다. 표 1 및 2는 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 2의 (b) 및 표 3 및 4는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 A4>
0.1 부 (1,000 ppm에 해당)의 DABCO-TMR (상품명)에 이어서 200 부의 4,4'-MDI를 100 부의 메틸 이소부틸 케톤 (MIBK)에 첨가하여 촉매액을 생성하였다. 촉매액을 130℃로 가열한 금형의 내부면에 분무하였다. 촉매액은 이소시아누레이트 및 미반응 MDI를 함유하며 그리고 50 ㎛의 두께를 갖는 폴리이소시아네이트 막을 금형의 내부면에 형성하였다. 실시예 A1에서와 동일한 방식으로 생성된 제1 조성물 및 제2 조성물의 혼합물을 금형 (캐비티)에 주입하였다. 그후, 혼합물을 130℃ (성형 온도)에서 30 분 동안 경화시켰다. 생성된 우레탄 고무판을 탈형시켰다. 우레탄 고무판을 절단기로 절단하여 에지를 형성하여 우레탄 고무 클리닝 블레이드를 형성하였다. 클리닝 블레이드는 2 ㎜의 두께, 20 ㎜의 길이 및 345 ㎜의 폭을 지녔다. 클리닝 블레이드를 실시예 A1에서와 동일한 방식으로 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 2는 제조 조건을 보여준다. 도 3의 (a) 및 표 3 및 4는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 A5>
금형의 내부면에 촉매액을 도포하지 않은 점을 제외하고, 실시예 A1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하였다. 40 ㎛의 두께를 갖는 나일론 코트를 클리닝 블레이드의 접촉부에 도포하였다. 생성된 클리닝 블레이드를 비교 실시예 A5에서 사용하였다. 도 3의 (a) 및 표 3 및 4는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 A6>
제1 조성물의 제조 공정에서 BA2600의 양을 767.5 부로부터 800 부로 변경하고, 제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부로부터 450 부로 변경하고, ETA의 양을 0.25 부로부터 0.28 부로 변경하고, 금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 ETA 100 부를 폴리캐트 46 (상품명) 및 4급 암모늄 염 (상품명: 토요캐트(Toyocat)-TRV, 토소 코포레이션(Tosoh Corp.) 제조)의 3:2 (질량비) 혼합물 100 부로 대체하고, 성형 온도를 110℃로부터 100℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 A1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 1 및 2는 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 3의 (a) 및 표 3 및 4는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 A7>
촉매액의 조제에 사용된 ETA를 UCAT-18X (상품명) 및 DABCO-TMR (상품명)의 1:1 (질량비) 혼합물로 변경하고, 혼합물을 금형의 내부면에 도포하지 않았으나, 0.25 부의 혼합물을 제2 조성물과 혼합하고, 성형 온도를 110℃로부터 90℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 A1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 1 및 2는 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 3의 (b) 및 표 3 및 4는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 A8>
제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부로부터 380 부로 변경하고, 금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 ETA 100 부를 폴리캐트 46 (상품명) 및 토요캐트-TRV (상품명)의 1:1 (질량비) 혼합물 100 부로 대체하고, 성형 온도를 110℃로부터 100℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 A1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 1 및 2는 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 3의 (b) 및 표 3은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00005
Y0가 10 mgf/μ㎡ 이상 400 mgf/μ㎡ 이하이고, Y50/Y0가 0.5 이하이고, ΔY0 -20이 ΔY20 -50 이상인 실시예 A1 내지 A7에서, 더 적은 수의 입자가 클리닝 블레이드 및 각각의 감광 드럼 사이를 빠져나가며, 클리닝 블레이드는 이음, 채터의 발생을 억제하며 그리고 각각의 감광 드럼에서의 넘김을 억제하였다.
<실시예 B1>
<제1 조성물의 제조 공정>
299 부의 4,4'-MDI 및 767.5 부의 BA2600은 80℃에서 2 시간 동안 반응되도록 하여 제1 조성물 (예비중합체)을 생성하였다. 제1 조성물의 NCO 기의 함유량은 7.2 질량%이었다.
<제2 조성물의 제조 공정>
300 부의 HA2000 및 0.25 부의 우레탄 고무 합성용 촉매 ETA를 60℃에서 1 시간 동안 혼합하여 제2 조성물을 생성하였다.
<혼합물의 제조 방법>
80℃로 가열된 제1 조성물을 60℃로 가열된 제2 조성물과 혼합하여 제1 조성물 및 제2 조성물의 혼합물을 생성하였다. 혼합물 중의 폴리올의 몰수는 혼합물 중의 폴리이소시아네이트의 몰수에 대하여 17%이었다 (M(OH/NCO)). 본 실시예에서 M(OH/NCO)는 17 몰%이었다.
<우레탄 고무 클리닝 블레이드의 제조 방법>
100 부의 에탄올을 100 부의 ETA와 혼합하여 촉매액을 생성하였다. 클리닝 블레이드의 제조에 사용하기 위한 금형의 내부면의 일부에 촉매액을 분무하였다. 우레탄 고무 블레이드로 금형의 내부면의 일부 (클리닝 블레이드의 접촉부에 해당하는 면)의 위에 촉매액을 펴발랐다. 본 실시예에서 사용된 금형에서, 촉매를 도포하는 면 (또한 이하 "촉매 도포면"으로 표기함)은 유리 비드로 블라스트 처리하고, 1.01°의 평균 경사각 (θa) 및 0.63 ㎛의 10-점 평균 조도 (Rz)를 갖는다.
촉매액을 펴바른 후, 금형을 110℃로 가열하였다. 그후, 이형제를 촉매액을 도포하지 않은 금형의 내부면의 일부에 도포하였다. 금형을 다시 110℃로 가열하고, 이 온도에서 유지하였다.
그후, 혼합물을 금형 (캐비티)에 주입하였다. 이어서 혼합물을 110℃ (성형 온도)에서 30 분간 경화시켰다. 생성된 우레탄 고무판을 탈형시켰다. 우레탄 고무판의 표면에는 금형의 표면 형상에 해당하는 요철부가 존재하였다. 우레탄 고무판을 절단기로 절단하여 에지를 형성하여 우레탄 고무 클리닝 블레이드를 형성하였다. 클리닝 블레이드는 2 ㎜의 두께, 20 ㎜의 길이 및 345 ㎜의 폭을 지녔다.
표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다.
클리닝 블레이드에 대하여 상기 기재된 바와 같은 분석 및 물성 측정을 실시하였다. 도 8의 (a) 및 (b) 및 표 7은 결과를 보여준다.
도 8의 (a)에서, L0 -50은 영률 (Y0) 및 영률 (Y50) 사이의 직선을 나타내며, L0-20은 영률 (Y0) 및 영률 (Y20) 사이의 직선을 나타내며, L20 -50은 영률 (Y20) 및 영률 (Y50) 사이의 직선을 나타낸다.
<평가 방법>
캐논 가부시키가이샤가 제조한 복사기 (상품명: iR-ADV C5255)를 평가기로서 사용하였다. 표면에 40 ㎛의 직경 및 2.5 ㎛의 깊이로 감광 드럼의 표면의 면적율 50%를 차지하는 오목부를 지닌 감광 드럼 (표면에 오목부를 지닌 감광 드럼) 및 평활한 면을 지닌 감광 드럼인 2종의 감광 드럼을 준비하였다. 이들 2종의 감광 드럼은 복사기에 사용하기 위한 감광 드럼과 동일한 치수를 지녔다. 각각의 2종의 감광 드럼을 복사기에 탑재하였다. 접촉면 (촉매액을 도포한 금형의 내부면의 일부의 대향면)이 감광 드럼과 접촉하도록 상기 기재한 바와 같이 제조한 클리닝 블레이드를 복사기에 탑재하였다. 클리닝 블레이드는 피클리닝 부재가 되는 감광 드럼에 대하여 "카운터" 방식으로 접촉된다. 설치 조건은 22°의 설정각, 28 gf/cm의 접촉압 및 8 mm의 자유 길이를 포함하였다. 클리닝 블레이드를 내구 시험에서 30℃/80% RH의 고온 및 고습 환경에서 이음, 채터 및 넘김에 대하여 평가하였다. 내구 시험에서, 10,000장을 현상하지 않고 100 ㎂의 방전 전류에서 인쇄하였다.
구형 토너 입자 (5.5 ㎛의 직경을 가짐)를 감광 드럼의 표면 위에 분산시킨 후, 구형 토너 입자의 빠져나감을 15℃/10% RH의 저온 및 저습 환경에서 클리닝 성능으로서 평가하였다. 더 적은 수의 토너 입자의 빠져나감은 클리닝 블레이드가 감광 드럼의 표면의 요철 및 표면의 토너 입자에 대한 추종성이 더 우수하다는 것을 나타낸다. 표 8은 결과를 보여준다.
평가 기준은 하기와 같다.
<이음, 채터 및 넘김의 평가>
A: 클리닝 블레이드의 이음, 채터 및 넘김 없음
B: 정지시 또는 구동 개시시 이음이 종종 발생함.
C: 정지시 및 구동 개시시 또는 구동 중에 이음이 발생함.
D: 상시 이음이 발생하거나 또는 클리닝 블레이드가 넘겨짐.
<빠져나감>
A: 토너 입자의 빠져나감이 없음.
B: 클리닝 블레이드의 하류측의 면(감광 드럼 표면의 대향면)에서 빠져나간 토너 입자가 관찰됨(클리닝 블레이드의 관찰).
C: 일부가 시각으로 판별될 정도로 빠져나간 토너 입자의 줄무늬가 관찰됨 (감광 드럼의 표면의 관찰).
D: 일반적으로 시각으로 판별될 정도로 토너 입자의 빠져나감이 관찰됨 (감광 드럼의 표면의 관찰).
실시예 B1에 의한 클리닝 블레이드는 42 mgf/μ㎡의 영률 (Y0), 0.19의 Y50/Y0 및 0.48의 Y20/Y0를 갖는다. ΔY0 -20≥ΔY20 -50은 L0 -20 및 L20 -50의 기울기로부터 명백하였다. 영률 (YN)은 L0 -50 미만이며, 접촉부의 표면으로부터 클리닝 블레이드의 내부로의 영률의 변화는 아래로 볼록한 곡선을 형성하였다. 비 ISI/ISE는 0.50이었다. 평균 경사각 θa는 1.26°이었으며, 10-점 평균 조도 Rz는 0.71 ㎛이었다.
<실시예 B2>
금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 ETA 100 부를 화학식 D를 갖는 화합물 (상품명: DABCO-TMR, 산교 에어 프로덕츠 컴파니, 리미티드 제조) 100 부로 대체하고, 성형 온도를 110℃로부터 80℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 9의 (a) 및 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<실시예 B3>
금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 ETA 100 부를 특수 아민 (상품명: UCAT-18X, 산-아프로 리미티드 제조) 100 부로 대체하고, 성형 온도를 110℃로부터 150℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 9의 (a) 및 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<실시예 B4>
제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부로부터 360 부로 변경시키고, 금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 ETA 100 부를 CH3COOK (상품명: 폴리캐트 46, 에어 프로덕츠 앤 케미칼즈, 인코포레이티드 제조) 100 부로 대체한 점을 제외하고, 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 9의 (a) 및 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<실시예 B5>
제1 조성물의 제조 공정에서 4,4'-MDI의 양을 299 부로부터 350 부로 변경하고, BA2600의 양을 767.5 부로부터 860 부로 변경하고, 제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부로부터 170 부로 변경하고, 금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 ETA 100 부를 UCAT-18X (상품명) 및 DABCO-TMR (상품명)의 1:1 (질량비) 혼합물 100 부로 대체하고, 성형 온도를 110℃로부터 90℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 9의 (a) 및 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<실시예 B6>
제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부로부터 218.5 부로 변경하고, 금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 ETA 100 부를 UCAT-18X (상품명) 100 부로 대체하고, 성형 온도를 110℃로부터 100℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 9의 (a) 및 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<실시예 B7>
제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부로부터 218.5 부로 변경하고, 금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 100 부의 ETA를 100 부의 UCAT-18X (상품명)로 대체한 점을 제외하고, 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 9의 (a) 및 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<실시예 B8>
금형의 촉매 도포면이 15.1°의 평균 경사각 θa를 가지며 그리고 9.2 ㎛의 10-점 평균 조도 Rz를 갖는 점을 제외하고, 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 본 실시예에서 금형의 표면 형상을 제외한 제조 조건은 실시예 B1에서와 동일하였다. 깊이 방향에서의 영률의 변화는 실질적으로 실시예 B1에서와 동일하였다. 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<실시예 B9>
금형의 촉매 도포면이 15.1°의 평균 경사각 θa 및 9.2 ㎛의 10-점 평균 조도 Rz를 갖는 점을 제외하고, 실시예 B6에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 본 실시예에서 금형의 표면 형상을 제외한 제조 조건은 실시예 B6에서와 동일하였다. 깊이 방향에서의 영률의 변화는 실질적으로 실시예 B6에서와 동일하였다. 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<실시예 B10>
실시예 B9에서와 같은 동일한 방식으로 제조한 클리닝 블레이드를 벨트형 중간 전사체 (이하에서 또한 "중간 전사 벨트"로도 표기함)와 함께 사용하였다. 실시예 B1에서와 같이, 캐논 가부시키가이샤에 의해 제작된 복사기 (상표명: iR-ADV C5255)를 시험기로서 사용하였다. 복사기에서 사용하지 않았던 중간 전사 벨트 (평활한 면을 지닌 중간 전사 벨트)를 사용하였다. 설정 각도는 25°이었고, 접촉압은 35 gf/㎝였다. 내구 시험에서 30℃/80% RH의 고온 및 고습 환경에서 클리닝 블레이드를 이음, 채터 및 넘김에 대해 평가하였다. 내구 시험에서, 화상을 형성하지 않은 채 40 μA의 일차 전사 전류 및 80 μA의 이차 전사 전류에서 10,000장을 인쇄하였다. 50 ㎜의 폭을 갖는 솔리드 화상을 15℃/10% RH의 저온 및 저습 환경에서 중간 전사 벨트에 그의 전체 원주를 따라 전사하였다. 솔리드 화상에 대한 클리닝 성능을 평가하였다. 중간 전사 벨트의 표면 위에 가능한 많은 토너가 클리닝 섹션에 도달할 수 있도록 전사 바이어스를 이차 전사부에 인가하지 않았다. 토너의 종류, 토너 퇴적량 및 대전량은 실시예 B1에서와 동일하였다. 표 7 및 8은 결과를 보여준다.
<비교 실시예 B1>
제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부에서 500 부로 변경하고, 성형 온도를 110℃에서 140℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 9의 (b) 및 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 B2>
제1 조성물의 제조 공정에서 4,4'-MDI의 양을 299 부에서 350 부로 변경하고, BA2600의 양을 767.5 부에서 860 부로 변경하고, 제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부에서 150 부로 변경하고, 금형의 내부면에 도포되는 촉매액의 조제에서 사용한 100 부의 ETA를 100 부의 UCAT-18X (상표명)로 대체한 점을 제외하고, 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 9의 (b) 및 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 B3>
금형의 내부면에 촉매액을 도포하지 않은 점을 제외하고, 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하였다. 클리닝 블레이드를 80℃에서 30 분간 4,4'-MDI에 침지시켰다. 그 후, 클리닝 블레이드의 표면 위의 4,4'-MDI를 에탄올을 사용하여 제거하였다. 이어서 클리닝 블레이드를 25℃/90% RH의 고습 환경에서 2일간 방치하여 클리닝 블레이드의 표면에 잔존하는 4,4'-MDI를 물과 반응시켰다. 생성된 클리닝 블레이드는 비교 실시예 B3에서 사용하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 9의 (b) 및 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 B4>
0.1 부 (1,000 ppm에 해당)의 DABCO-TMR (상표명) 그리고 이어서 200 부의 4,4'-MDI를 100 부의 메틸 이소부틸 케톤 (MIBK)에 첨가하여 촉매액을 조제하였다. 촉매액을 130℃로 가열한 금형의 내부면에 분무하였다. 촉매액은 이소시아누레이트와 미반응 MDI를 함유한 50 ㎛의 두께를 갖는 폴리이소시아네이트 막을 금형의 내부면 위에 형성하였다. 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 제조한 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합물을 상기 금형 (캐비티)에 주입하였다. 이어서 혼합물을 130℃ (성형 온도)에서 30 분간 경화시켰다. 생성된 우레탄 고무판을 탈형시켰다. 우레탄 고무판을 절단기로 절단하여 에지를 형성하여 우레탄 고무 클리닝 블레이드를 형성하였다. 클리닝 블레이드는 2 ㎜의 두께, 20 ㎜의 길이 및 345 ㎜의 폭을 지녔다. 클리닝 블레이드에 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 도 10의 (a) 및 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 B5>
제1 조성물의 제조 공정에서 BA2600의 양을 767.5 부에서 800 부로 변경하고, 제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부에서 450 부로 변경하고, ETA의 양을 0.25 부에서 0.28 부로 변경하고, 금형의 내부면에 도포되는 촉매액의 조제에서 사용한 100 부의 ETA를 100 부의 폴리캐트 46 (상표명)와 4급 암모늄 염 (상표명: 토요캐트-TRV, 토소 코포레이션에 의해 제조됨)의 3:2 (질량비) 혼합물로 대체하고, 성형 온도를 110℃에서 100℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 10의 (a) 및 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 B6>
촉매액의 조제에서 사용한 ETA를 UCAT-18X (상표명)와 DABCO-TMR (상표명)의 1:1 (질량비) 혼합물로 대체하고, 상기 혼합물을 금형의 내부면에 도포하지 않았으나, 0.25 부의 혼합물을 제2 조성물과 혼합하고, 성형 온도를 110℃에서 90℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 10의 (b) 및 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 B7>
제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부에서 380 부로 변경하고, 금형의 내부면에 도포되는 촉매액의 조제에서 사용한 100 부의 ETA를 100 부의 폴리캐트 46 (상표명)와 토요캐트-TRV (상표명)의 1:1 (질량비) 혼합물로 대체하고, 성형 온도를 110℃에서 100℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 10의 (b) 및 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 B8>
금형의 촉매 도포면이 0.36°의 평균 경사각 θa 및 0.17 ㎛의 10-점 평균 조도 (Rz)를 갖는 점을 제외하고, 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 본 실시예에서 금형의 표면 형상 이외의 제조 조건은 실시예 B1에서와 동일하였다. 깊이 방향의 영률의 변화는 실질적으로 실시예 B1에서와 동일하였다. 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 B9>
금형의 촉매 도포면이 19.8°의 평균 경사각 θa 및 10.3 ㎛의 10-점 평균 조도 (Rz)를 갖는 점을 제외하고, 실시예 B1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 본 실시예에서 금형의 표면 형상 이외의 제조 조건은 실시예 B1에서와 동일하였다. 깊이 방향의 영률의 변화는 실질적으로 실시예 B1에서와 동일하였다. 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 B10>
금형의 촉매 도포면이 0.36°의 평균 경사각 θa 및 0.17 ㎛의 10-점 평균 조도 (Rz)를 갖는 점을 제외하고, 실시예 B6에서와 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 본 실시예에서 금형의 표면 형상 이외의 제조 조건은 실시예 B6에서와 동일하였다. 깊이 방향의 영률의 변화는 실질적으로 실시예 B6에서와 동일하였다. 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 B11>
금형의 촉매 도포면이 19.8°의 평균 경사각 θa 및 10.3 ㎛의 10-점 평균 조도 (Rz)를 갖는 점을 제외하고, 실시예 B6에서와 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 5 및 6은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 표 7 및 8은 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
실시예 B1 내지 B10에서, Y0은 10 mgf/μ㎡ 이상 400 mgf/μ㎡ 이하이고, Y50/Y0은 0.5 이하이고, ΔY0 -20은 ΔY20 -50 이상이었고, θa가 1 도 이상이었고, Rz는 10 ㎛ 이하이었다. 실시예 B1 내지 B10에서, 클리닝 블레이드는 저 마찰화 접촉부를 가졌고, 더 적은 수의 입자가 클리닝 블레이드와 각각의 감광 드럼 및 중간 전사 벨트 사이를 빠져나갔고, 클리닝 블레이드는 각각의 감광 드럼 및 중간 전사 벨트에서 이음 발생, 채터링, 넘김이 억제되었다.
<실시예 C1>
<제1 조성물의 제조 공정>
299 부의 4,4'-MDI 및 767.5 부의 BA2600을 80℃에서 3 시간 동안 반응시켜, 제1 조성물 (예비중합체)를 얻었다. 제1의 조성물의 NCO 기 함량은 7.2 질량%이었다.
<제2 조성물의 제조 공정>
300 부의 HA2000 및 0.25 부의 우레탄 고무 합성용 촉매제 ETA를 60℃에서 1시간 동안 혼합하여 제2 조성물을 얻었다.
<혼합물의 제조 공정>
80℃로 가열한 제1 조성물을 60℃로 가열한 제2 조성물과 혼합하여 제1 조성물 및 제2 조성물의 혼합물을 얻었다. 혼합물 중의 폴리올의 몰수는 혼합물 중의 폴리이소시아네이트의 몰수의 17%이었다 (M(OH/NCO)). 본 실시예에서 M(OH/NCO)는 17몰%이었다.
<우레탄 고무 클리닝 브레이드의 제조 공정>
100 부의 에탄올을 100 부의 ETA와 혼합하여 촉매액을 생성하였다. 클리닝 블레이드의 제조에 사용하기 위한 금형의 내부면의 일부에 촉매액을 분무하였다. 우레탄 고무 블레이드로 금형의 내부면의 일부 (클리닝 블레이드의 접촉부에 대응하는 면)에 촉매액을 펴발랐다.
금형을 110℃로 가열한 후, 촉매액을 도포하지 않은 금형의 내부면의 일부에 이형제를 도포하였다. 그후, 금형을 다시 110℃로 가열하고, 이 온도에서 유지하였다.
그후, 혼합물을 금형 (캐비티)에 주입하였다. 그후, 혼합물을 110℃ (성형 온도)에서 30 분간 경화시켰다. 생성된 우레탄 고무판을 탈형시켰다. 우레탄 고무판을 절단기로 절단하여 에지를 형성하여 우레탄 고무 클리닝 블레이드를 형성하였다. 클리닝 블레이드는 2 ㎜의 두께, 20 ㎜의 길이 및 345 ㎜의 폭을 지녔다.
표 9 및 10은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다.
클리닝 블레이드에 대하여 상기 기재된 바와 같은 분석 및 물성 측정을 실시하였다. 도 14의 (a) 및 (b) 및 표 11은 결과를 보여준다.
도 14의 (a)에서, L0 -50은 영률 (Y0) 및 영률 (Y50) 사이의 직선을 나타내며, L0-20은 영률 (Y0) 및 영률 (Y20) 사이의 직선을 나타내며, L20 -50은 영률 (Y20) 및 영률 (Y50) 사이의 직선을 나타낸다.
<전자사진 장치>
클리닝 블레이드의 클리닝 성능을 하기 전자사진 장치로 평가하였다. 감광 드럼의 회전 토크도 또한 측정하였다.
도 17은 평가에 사용된 전자사진 장치 (900)를 도시한다. 전자사진 장치 (900)는 탠덤-타입 전자사진 방식의 레이저-빔 프린터이다.
전자사진 장치 (900)는 제1, 제2, 제3 및 제4 화상-형성부 (스테이션) SY, SM, SC 및 SK를 포함한다. 제1, 제2, 제3 및 제4 화상-형성부 SY, SM, SC 및 SK는 옐로우 (Y), 마젠타 (M), 시안 (C) 및 블랙 (K) 화상 각각을 형성할 수 있다.
화상-형성부 SY, SM, SC 및 SK의 구성 및 동작은 실질적으로 사용되는 토너의 색상이 상이한 것을 제외하고 동일하다. 그러므로, 구별이 필요하지 않을 경우, 색상을 나타내는 첨자 (Y, M, C 및 K)는 하기 기재에서 생략한다.
각각의 화상-형성부 S는 감광 드럼 (901)을 포함한다. 감광 드럼 (901)은 도 17에서 화살표 R1의 방향 (시계방향)으로 회전한다. 전자사진 장치 (900)는 또한 접촉 대전 부재 (대전 롤러) (902), 화상 노광을 위한 레이저 빔 스캐너 (903), 현상 장치 (904) 및 클리닝 장치 (909)를 감광 드럼 (901)의 주위에서 포함한다. 전자사진 장치 (900)는 또한 각각의 화상-형성부 S의 감광 드럼 (901) 및 1차 전사 롤러 (905) 사이에 중간 전사 벨트 (906)를 포함한다.
총천연색 화상의 화상 형성 동작 (화상 형성 방법)은 예로서 하기에 기재할 것이다.
우선, 감광 드럼 (901)의 표면은 대전 롤러 (902)를 사용하여 소정의 극성 (본 실시예에서는 음의 극성)으로 고르게 대전된다. 감광 드럼 (901)은 300 mm/s의 원주 속도 (표면 이동 속도)에서 화살표 R1의 방향으로 회전한다. 감광 드럼 (901)의 원주 속도는 전자사진 장치 (900)의 처리 속도에 해당한다.
감광 드럼(901)의 대전면은, 레이저 빔 스캐너 (화상 노광 장치) (903)를 사용하여 해당 화상 신호에 반응하여 변조된 레이저 빔 L으로 스캐닝된다. 레이저 빔이 조사된 감광 드럼 (901)의 표면에서의 대전 전하의 일부는 소실되며, 그리하여 정전 잠상이 감광 드럼 (901)의 표면에 형성된다.
감광 드럼 (901) 표면의 위에 형성된 정전 잠상을 현상 장치 (904)에 함유된 토너로 현상하며, 토너 화상을 형성한다. 본 실시예에서, 감광 드럼 (901)의 표면 위의 정전 잠상은 현상 장치 (904)를 사용한 반전 현상 방법을 사용하여 현상한다.
감광 드럼 (901)의 표면 위에 형성된 상이한 색상의 토너 화상은 1차 전사 롤러 (905) 및 감광 드럼 (901)이 중간 전사 벨트 (906)의 대향면에 배치되어 있는 1차 전사부에서 중간 전사 벨트 (906)로 연속적으로 전사 (1차 전사)된다. 이때, 1차 전사 전압을 1차 전사 롤러 (905)에 인가한다. 1차 전사 전압은 토너의 정규 대전 극성에 반대의 극성을 갖는다.
중간 전사 벨트 (906)는 구동 롤러 (961)와 함께 회전된다. 중간 전사 벨트 (906) 위의 4색 중첩된 토너 화상은 2차 전사부 (907)에서 종이 등의 전사재 M에 정전 및 포괄 전사된다.
토너 화상이 전사된 전사재 M은 중간 전사 벨트 (906)로부터 분리되며, 정착 유닛 (열 롤러 정착 유닛) (908)으로 반송된다. 전사재 M 위의 미정착 토너 화상을 정착 유닛 (908)으로 가열 및 가압하고, 전사재 M의 위에 정착시킨다.
1차 전사 단계 후 중간 전사 벨트 (906)에 전사되지 않고 그리고 감광 드럼 (901)의 표면에 잔존하는 토너 (1차 전사 잔존 토너)는 감광 드럼 (901)의 표면으로부터 제거되며, 클리닝 장치 (909)로 수집한다. 클리닝 장치의 구체적인 구성은 하기 실시예 및 비교 실시예에 기재할 것이다. 1차 전사 잔존 토너가 제거된 감광 드럼 (901)을 다시 화상 형성에 사용한다.
마지막으로, 2차 전사 단계 후 전사재 M으로 전사되지 않고 그리고 중간 전사 벨트 (906)의 표면에 잔존하는 토너 (2차 전사 잔존 토너)는 중간 전사 벨트 (906)의 표면으로부터 제거되고, 중간 전사 벨트 클리너 (910)로 수집한다.
<클리닝 장치의 구성>
도 15의 (a)는 "위드" 방식의 클리닝 장치의 구성을 도시한다. 클리닝 블레이드 (991)는 촉매를 도포한 표면 U가 감광 드럼 (901)과 접촉하도록 "위드" 방향으로 감광 드럼 (901)과 접촉한다. 클리닝 장치 (909)의 부품은 클리닝 블레이드 (991) 및 감광 드럼 (901) 사이에서 접촉면과 표면 U 사이의 각도 θ가 35°가 되도록 배치한다. 지지 부재 (992)는 회전 중심 (993)을 포함하며, 회전 중심 (993)에서 자유 회전할 수 있다. 고정 부재 (994)는 전자사진 장치 (900)의 프레임 (도시하지 않음)에 고정되며, 스프링 S1으로 지지 부재 (992)에 연결된다. 스프링 S1은 지지 부재 (992)를 고정 부재 (994)로 끌어당긴다. 그래서, 클리닝 블레이드 (991)는 일정한 하중 (28 gf/cm의 선압)으로 감광 드럼(901)의 면에 대하여 압접된다. 클리닝 블레이드의 자유 길이 (지지 부재 (992)로부터 클리닝 블레이드의 돌출 길이)는 8 mm이었다.
감광 드럼 (901)과 동일한 직경을 갖는 원료 파이프에 대하여 클리닝 장치 (909)와 동일한 접촉 상태로 클리닝 블레이드를 접촉시킬 수 있어서 클리닝 블레이드의 단면 방향으로부터 그의 선단의 접촉 상태를 관찰할 수 있는 지그를 사용하여 도 16의 (b)에서의 각도 β를 추정하였다. 원료 파이프는 알루미늄으로 제조된다. 측정시, 원료 파이프를 회전시키면서 클리닝 블레이드의 단면 화상을 CCD 카메라로 촬영하였다. 각도 β는 6 ㎛의 직경을 갖는 구형 입자가 클리닝 블레이드의 표면 U 및 감광 드럼의 표면 모두와 접할 때 측정하였다. 설정각 θ가 35°이더라도, 클리닝 블레이드는 감광 드럼 (901)을 향하여 약간 굴곡되며, 각도 β는 28°이었다.
<평가 방법>
전자사진 장치 (900)의 감광 드럼 (901)과 동일한 크기를 갖는 3종의 감광 드럼을 준비하였다. 3종의 감광 드럼은 표면에 40 ㎛의 직경 및 2.5 ㎛의 깊이로 감광 드럼 표면의 면적율 50%인 오목부를 지닌 감광 드럼 (표면에 오목부를 지닌 감광 드럼); 30 ㎛의 Sm 및 2 ㎛의 요철 높이를 갖는 줄무늬로 표면에 원주상의 그루브를 지닌 감광 드럼 (표면에 원주상의 그루브를 지닌 감광 드럼); 및 평활한 면을 지닌 감광 드럼이었다. 각각의 3종의 감광 드럼을 전자사진 장치 (900)의 블랙 스테이션에서 평가하였다. 각각의 3종의 감광 드럼의 경우, 도 15의 (a)에 도시한 바와 같이 클리닝 장치를 "위드" 방식으로 장착하였다. 클리닝 블레이드를 내구 시험에서 30℃/80% RH의 고온 및 고습 환경에서 이음, 채터 및 넘김에 대하여 평가하였다. 내구 시험에서, 10,000장을 현상하지 않고 -100 ㎂의 방전 전류로 인쇄하였다. 이음이 발생하지 않았을 경우, 감광 드럼을 회전시키기 위한 구동 모터 전류를 모니터하였다. 감광 드럼의 회전 토크를 구동 모터 전류로부터 추정하였다.
토너 클리닝 성능은 50 ㎜의 폭을 갖는 솔리드 화상을 15℃/10% RH의 저온 및 저습 환경에서 블랙 스테이션에서 감광 드럼의 전체 원주를 따라 현상한 후 평가하였다. 전사 바이어스는 블랙 스테이션에 인가되지 않았다. 그래서, 거의 전부의 현상 토너는 감광 드럼 및 클리닝 블레이드 사이의 접촉부에 도달하였다. 2-성분 컬러 현상제를 현상제로서 사용하였다. 토너는 현탁 중합법에 의하여 제조한 약 6 ㎛의 중심 입경을 갖는 구형 토너였다. 20 nm의 1차 입자 크기를 갖는 실리카 입자 1 부를 토너 100 부에 첨가하였다. 전체 솔리드 화상의 현상시 감광 드럼의 표면에서의 토너의 퇴적량 및 대전량은 블로우-오프 방법을 사용하여 측정시 각각 0.55 mg/㎠ 및 -40 μC/g이었다. 전체 솔리드 화상을 현상하고 그리고 감광 드럼의 표면 위의 토너가 접촉부에 도달한 후, 감광 드럼을 한번 회전시켰다. 감광 드럼을 중지시킨 후, 감광 드럼의 표면 및 클리닝 블레이드를 관찰하여 클리닝 성능을 평가하였다. 클리닝 블레이드가 커다란 각도 β, 높은 당압 및 감광 드럼의 표면 위의 요철로의 우수한 추종성을 가질 경우, 클리닝 블레이드는 높은 클리닝 성능을 지녔다. 표 12는 결과를 보여준다.
평가 기준은 하기와 같다.
<이음, 채터 및 넘김의 평가>
AA: 클리닝 블레이드에서 이음, 채터 및 넘김 없음. 감광 드럼을 회전시키기 위한 구동 모터 전류 (토크)는 매우 낮았다.
A: 클리닝 블레이드에서 이음, 채터 및 넘김 없음.
B: 정지시 또는 구동 개시시 이음이 종종 발생함.
C: 정지시 및 구동 개시시 또는 구동 중에 이음이 발생함.
D: 상시 이음이 발생하거나 또는 클리닝 블레이드가 넘겨짐.
<빠져나감 평가>
A: 토너의 빠져나감 없음.
B: 클리닝 블레이드의 하류측의 면 (감광 드럼의 대향면)에 빠져나간 토너 입자가 관찰됨 (클리닝 블레이드의 관찰).
C: 일부가 시각 편별될 정도로 빠져나간 토너 입자의 줄무늬가 관찰됨 (감광 드럼의 표면의 관찰).
D: 전체적으로 시각 편별될 정도로 빠져나간 토너 입자가 관찰됨 (감광 드럼 표면의 관찰).
실시예 C1에 의한 클리닝 블레이드는 41.8 mgf/μ㎡의 영률 (Y0), 0.18의 Y50/Y0 및 0.48의 Y20/Y0을 갖는다. ΔY0 -20≥ΔY20 -50은 L0 -20 및 L20 -50의 기울기로부터 명백하였다. 영률 (YN)은 L0 -50 미만이었으며, 접촉부의 표면으로부터 클리닝 블레이드의 내부로의 영률의 변화는 아래로 볼록한 곡선을 형성하였다. 비 ISI/ISE는 0.50이었다.
<실시예 C2>
금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 ETA 100 부를 화학식 D를 갖는 화합물 (상품명: DABCO-TMR, 산교 에어 프로덕츠 컴파니, 리미티드 제조) 100 부로 대체하고, 성형 온도를 110℃로부터 80℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 C1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 9 및 10은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 18의 (a) 및 표 11 및 12는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<실시예 C3>
제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부로부터 360 부로 변경하고, 금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 ETA 100 부를 CH3COOK (상품명: 폴리캐트 46, 에어 프로덕츠 앤 케미칼즈, 인코포레이티드 제조) 100 부로 대체한 점을 제외하고, 실시예 C1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 9 및 10은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 18의 (a) 및 표 11 및 12는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<실시예 C4>
제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부로부터 218.5 부로 변경하고, 금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 100 부의 ETA를 100 부의 UCAT-18X (상품명)로 대체하고, 성형 온도를 110℃로부터 100℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 C1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 9 및 10은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 18의 (a) 및 표 11 및 12는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<실시예 C5>
실시예 C1에 기재된 평가는 클리닝 블레이드의 설정각 θ이 50°가 되도록 클리닝 장치의 부품을 조절한 후 실시하였다.
<실시예 C6 내지 C9>
실시예 C1 내지 C4에 의한 클리닝 블레이드는 클리닝 장치의 부품을 클리닝 블레이드의 설정각 θ가 75°가 되도록 조절한 후 실시예 C1에서와 동일한 방식으로 평가하였다.
<실시예 C10 내지 C13>
"카운터" 방식으로 실시예 C1 내지 C4에 의한 클리닝 블레이드는 실시예 C1에서와 동일한 방식으로 평가하였다. 도 15의 (b)는 "카운터" 방식으로 클리닝 장치의 구성을 도시한다. 클리닝 블레이드 (991)는 표면 U가 감광 드럼 (901)과 접촉하도록 "카운터" 방향으로 감광 드럼 (901)과 접촉한다. 클리닝 블레이드 및 감광 드럼 (901) 사이의 접촉점에서의 접선과 표면 U 사이의 각도 θ는 22°이었다. 지지 부재 (992)는 회전 중심 (993)을 포함하며, 회전 중심 (993)에서 자유 회전할 수 있다. 고정 부재 (994)는 전자사진 장치 (900)의 프레임 (도시하지 않음)에 고정되며, 스프링 S2으로 지지 부재 (992)에 연결된다. 스프링 S2은 지지 부재 (992)를 고정 부재 (994)로 끌어당긴다. 그래서, 클리닝 블레이드 (991)는 감광 드럼 (901)의 표면에 대하여 일정한 하중 (28 gf/cm의 선압)으로 압접된다. 클리닝 블레이드는 8 mm의 자유 길이를 갖는다.
<비교 실시예 C1>
제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부로부터 500 부로 변경시키고, 성형 온도를 110℃로부터 140℃로 변경한 점을 제외하고, 실시예 C1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 9 및 10은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 18의 (b) 및 표 11 및 12는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 C2>
제1 조성물의 제조 공정에서 4,4'-MDI의 양을 299 부로부터 350 부로 변경하고, BA2600의 양을 767.5 부로부터 860 부로 변경하고, 제2 조성물의 제조 공정에서 HA2000의 양을 300 부로부터 150 부로 변경하고, 금형의 내부면에 도포된 촉매액의 조제에 사용된 100 부의 ETA를 100 부의 UCAT-18X (상품명)로 대체한 점을 제외하고, 실시예 C1에서와 같은 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하고 그리고 분석 및 물성의 측정을 실시하였다. 표 9 및 10은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 18의 (b) 및 표 11 및 12는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 C3>
금형의 내부면에 촉매액을 도포하지 않은 점을 제외하고, 실시예 C1에서와 동일한 방식으로 클리닝 블레이드를 제조하였다. 클리닝 블레이드를 4,4'-MDI 중에서 80℃에서 30 분 동안 침지시켰다. 그후, 클리닝 블레이드의 표면 위의 4,4'-MDI를 에탄올로 제거하였다. 그후, 클리닝 블레이드를 25℃/90% RH의 고습 환경에서 2 일 동안 방치하고, 이에 의하여 클리닝 블레이드의 표면에 잔존하는 4,4'-MDI가 물과 반응하도록 하였다. 생성된 클리닝 블레이드를 비교 실시예 C3에서 사용하였다. 표 9 및 10은 제조 조건 및 M(OH/NCO)를 보여준다. 도 18의 (b) 및 표 11 및 12는 분석 및 물성 측정의 결과를 보여준다.
<비교 실시예 C4 내지 C6>
비교 실시예 C1 내지 C3에 의한 클리닝 블레이드는 클리닝 블레이드의 설정각 θ가 75°가 되도록 클리닝 장치의 부품을 조절한 후 실시예 C6 내지 C9에서와 동일한 방식으로 평가하였다.
10 mgf/μ㎡ 이상 400 mgf/μ㎡ 이하의 Y0 및 0.5 이하의 Y50/Y0 및 ΔY20 -50 이상의 ΔY0 -20을 갖는 실시예 C1 내지 C4에 의한 클리닝 블레이드를 "위드" 방식으로 사용하는 실시예 C1 내지 C9에서, 각각의 감광 드럼을 낮은 토크로 회전시키고, 빠져나간 입자의 수가 감소되었다. 특히, 40 mgf/μ㎡ 이상 400 mgf/μ㎡ 이하의 Y0를 갖는 실시예 C1, C2 및 C4에 의한 클리닝 블레이드는 만족스러운 결과를 지녔다. 각도 β가 40° 이상(40° 이상 90°미만)인 경우, 결과가 추가로 개선되었다. 상기 기재한 바와 같이, 더 큰 β는 빠져나간 구형 토너 입자의 수가 더 작다. 표면 C가 감광 드럼 (901)과 접촉되는 "위드" 방식에서, 접촉 위치가 조절되는 정확도 및 블레이드의 굴곡을 고려하면, 설정각 θ는 75° 이하일 수 있으며, 각도 β는 70° 이하일 수 있다. 도 15의 (a)에서 70° 이하의 각도 β에서, 클리닝 블레이드 (991)는 감광 드럼 (901)의 표면에서의 미끄러져서 회전 중심 (993)에서 시계방향으로 회전하고, 감광 드럼 (901)으로부터 분리되는 것을 방지한다.
Figure pat00010
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
본 실시예에서 스프링을 포함하는 정하중 방식의 클리닝 장치를 사용하기는 하나, 스프링이 없는 정변위 방식 클리닝 장치는 또한 본 발명의 잇점을 갖는다. 정변위 방식 클리닝 장치에서, 지지 부재 (992) 및 감광 드럼 (901) 사이의 상대적 위치를 고정한다. 정변위 방식 클리닝 장치는 정하중 클리닝 장치보다 더 작은 공간을 필요로 한다. 정변위 방식 클리닝 장치에서, 분리가 거의 발생하지 않으므로 설정각 θ 및 각도 β는 증가될 수 있다. 그러나, 감광 드럼의 편심 또는 프레임의 굴곡으로 인한 클리닝 블레이드의 정하중에서의 변동은 정변위 방식 클리닝 장치에서보다 정하중 클리닝 장치에서 더 작다.
감광 드럼의 표면으로부터 스크레이프되고 그리고 접촉부의 상류측에서 감광 드럼 및 클리닝 블레이드 사이에서 수집된 토너는 보조 유닛으로 제거될 수 있다. 예를 들면, 전도성 퍼(fur) 브러쉬 또는 스폰지 롤러를 감광 드럼과 가볍게 접촉시킬 수 있으며, 감광 드럼의 회전과 동시시켜 회전시킬 수 있다.
<실시예 C14>
실시예 C1에 의한 클리닝 블레이드에서의 토너 클리닝 평가는 중간 전사 벨트의 표면에서 실시하였다.
2가지 타입의 폴리이미드 중간 전사 벨트는 클리닝 성능의 평가를 위하여 준비하였다. 이들은 표면에 30 ㎛의 Sm 및 2 ㎛의 요철 높이를 갖는 줄무늬가 있는 원주상의 그루브를 지닌 중간 전사 벨트 (또한 이하 "표면에 원주상의 그루브를 지닌 중간 전사 벨트로 표기함); 및 평활한 면을 지닌 중간 전사 벨트이다. 각각의 중간 전사 벨트를 전자사진 장치 (900)에 탑재하였다. 각각의 중간 전사 벨트에 중간 전사 벨트 클리너 (910)를 장착하였다. 중간 전사 벨트 클리너 (910)의 구성은 중간 전사 벨트 클리너 (910)를 중간 전사 벨트에 장착하기 위한 부품을 제외하고 (도 15의 (a)에 도시된) 실시예 C1에서의 구성과 동일하였다. 설정각 θ는 30°이었다. 클리닝 블레이드의 선단은 중간 전사 벨트의 전면의 일부와 접촉하였다. 중간 전사 벨트의 이면 (토너 화상이 없는 면)에서의 대향 부분은 대향 롤러(962)와 접촉하였다. 10,000장의 내구 시험은 40 ㎂의 1차 전사 전류 (전사 롤러 (905)를 통하여 흐르는 전류) 및 80 ㎂의 2차 전사 전류 (2차 전사부 (907)를 통하여 흐르는 전류)에서 화상을 형성하지 않고 30℃/80% RH의 고온 및 고습 환경에서 실시하였다. 클리닝 블레이드는 내구 시험에서 이음, 채터 및 넘김을 평가하였다. 이음이 발생하지 않을 경우, 중간 전사 벨트를 회전시키기 위한 구동 롤러 (961)의 구동 모터 전류를 모니터하였다. 중간 전사 벨트의 회전 토크는 구동 모터 전류로부터 추정하였다.
50 mm의 폭을 갖는 솔리드 화상은 15℃/10% RH의 저온 및 저습 환경에서 그의 전체 원주를 따라 중간 전사 벨트로 전사하였다. 중간 전사 벨트 클리너 (910)를 사용하여 솔리드 화상을 제거하는 클리닝 성능을 평가하였다. 전사 바이어스가 2차 전사부에 인가되지 않아서 중간 전사 벨트의 표면에서 가능한 한 많은 토너가 중간 전사 벨트 및 클리닝 블레이드 사이의 접촉부에 도달될 수 있다. 토너의 타입, 토너의 퇴적량 및 대전량은 실시예 C1과 동일하였다. 중간 전사 벨트의 표면에서의 토너가 중간 전사 벨트 클리너 (910)에 도달한 후, 중간 전사 벨트는 180° 회전하였다. 중간 전사 벨트가 중지된 후, 클리닝 성능은 중간 전사 벨트의 표면 및 클리닝 블레이드를 관찰하여 평가하였다. 클리닝 블레이드가 큰 각도 β, 큰 접촉압 및 중간 전사 벨트의 표면에서의 요철로의 우수한 추종성을 가질 경우, 클리닝 블레이드는 높은 클리닝 성능을 지녔다. 표 13은 결과를 보여준다. 평가 기준은 실시예 C1에 기재되어 있다.
<실시예 C15 내지 C17>
실시예 C2, C3 및 C4에 의한 클리닝 블레이드는 실시예 C14에서와 동일한 방식으로 평가하였다.
<실시예 C18>
클리닝 장치의 부품을 클리닝 블레이드의 설정각 θ가 50°가 되도록 조절한 후 실시예 C14에 기재된 평가를 실시하였다.
<실시예 C19 내지 C22>
클리닝 장치의 부품을 클리닝 블레이드의 설정각 θ가 75°가 되도록 조절한 후 실시예 C1 내지 C4에 의한 클리닝 블레이드를 실시예 C14에서와 동일한 방식으로 평가하였다.
<실시예 C23 내지 C26>
"카운터" 방식의 실시예 C1 내지 C4에 의한 클리닝 블레이드를 실시예 C14에서와 동일한 방식으로 평가하였다. "카운터" 방식의 중간 전사 벨트 클리너 (910)의 구성은 실시예 C10에서의 구조와 동일하였다 (도 15의 (b)에 도시함).
<비교 실시예 C7 내지 C9>
비교 실시예 C1 내지 C3에 의한 클리닝 블레이드는 실시예 C14에서와 동일한 방식으로 평가하였다.
<비교 실시예 C10 내지 C12>
비교 실시예 C1 내지 C3에 의한 클리닝 블레이드는 75°의 설정각 θ에서 실시예 C14에서와 동일한 방식으로 평가하였다.
클리닝 블레이드 C1 내지 C4를 "위드" 방식으로 사용한 실시예 C14 내지 C22에서, 각각의 중간 전사 벨트를 낮은 토크에서 회전시키고, 빠져나간 입자의 수가 감소되었다. 특히, 40 mgf/μ㎡ 이상 400 mgf/μ㎡ 이하의 Y0를 갖는 클리닝 블레이드 C1, C2 및 C4는 더 우수한 결과를 지니며, 40° 이상의 각도 β는 훨씬 더 우수한 결과를 지닌다.
Figure pat00014
본 발명을 예시의 실시양태를 참조하여 기재하기는 하나, 본 발명은 개시된 예시의 실시양태로 한정되지 않는 것으로 이해하여야 한다. 하기 특허청구범위의 범주는 모든 변형예 및 등가예의 구성 및 기능을 포괄하도록 광의의 해석을 따른다.

Claims (20)

  1. 클리닝되는 부재와 접촉하여 클리닝되는 부재의 표면을 클리닝하도록 구성된 우레탄 고무 클리닝 블레이드로서,
    클리닝되는 부재와 접촉하는 클리닝 블레이드의 접촉부의 표면 C가 10 mgf/μ㎡ 이상 400 mgf/μ㎡ 이하의 영률 (Y0)을 갖고,
    표면 C에서 50 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부의 영률 (Y50) 대 상기 영률 (Y0)의 비 (Y50/Y0)가 0.5 이하이고,
    표면 C로부터 표면 C에서 20 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부까지의 영률의 평균 변화율 [{(Y0-Y20)/Y0}/(20-0)]이 표면 C에서 20 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부로부터 표면 C에서 50 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부까지의 영률의 평균 변화율 [{(Y20-Y50)/Y0}/(50-20)] 이상인 (여기서 Y0은 표면 C의 영률을 나타내고, Y20 및 Y50은 각각 표면 C에서 20 ㎛ 및 50 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부의 영률을 나타냄) 우레탄 고무 클리닝 블레이드.
  2. 제1항에 있어서, 영률 (Y0)이 10 mgf/μ㎡ 이상 250 mgf/μ㎡ 이하인 클리닝 블레이드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 우레탄 고무가 이소시아누레이트 기를 갖는 클리닝 블레이드.
  4. 제1항에 있어서, 영률 (Y0)이 10 mgf/μ㎡ 이상 250 mgf/μ㎡ 이하이고, 우레탄 고무가 이소시아누레이트 기를 갖는 클리닝 블레이드.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 우레탄 고무가 이소시아누레이트 기를 갖는 폴리에스테르계 우레탄 고무이고,
    μATR 방법을 사용하여 측정된 폴리에스테르계 우레탄 고무의 접촉부의 표면의 IR 스펙트럼에서 폴리에스테르계 우레탄 고무의 이소시아누레이트 기의 C-N 피크 (1411 ㎝-1) 강도 (ISI) 대 폴리에스테르계 우레탄 고무의 에스테르 기의 C=O 피크 (1726 ㎝-1) 강도 (ISE)의 비 (ISI/ISE)가 0.50 이상 1.55 이하인 클리닝 블레이드.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 표면 C로부터의 거리 (표면 C는 0 ㎛의 거리로 간주됨)를 나타내는 횡축 및 영률을 나타내는 종축에 의해 한정된 평면에서, 표면 C와 표면 C에서 50 ㎛ 이격된 클리닝 블레이드의 내부 사이의 위치 (표면 C에서 N [㎛] 이격된 위치)에서의 영률 (YN) (0＜N＜50 [㎛])이 영률 (Y0)과 영률 (Y50) 사이의 직선보다 아래에 있는 클리닝 블레이드.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 영률 (Y20) 대 영률 (Y0)의 비 (Y20/Y0)가 0.5 이하인 클리닝 블레이드.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 표면 C가 1 도 이상의 평균 경사각 θa를 갖고, 표면 C가 10 ㎛ 이하의 10점 평균 조도 Rz를 갖는 클리닝 블레이드.
  9. 전자 사진 장치의 본체에 탈착가능하게 부착되는 프로세스 카트리지로서,
    제1항 또는 제2항에 따른 클리닝 블레이드, 및 클리닝 블레이드에 의해 클리닝되는 부재인 전자 사진 감광체를 일체형으로 지지하도록 구성된 프로세스 카트리지.
  10. 제9항에 있어서, 클리닝 블레이드가 화상 형성시 전자 사진 감광체의 회전 방향에 대하여 "위드(with)" 방향으로 배치되고 전자 사진 감광체와 접촉하여 접촉부를 형성하고,
    접촉부에 대하여 회전 방향으로 전자 사진 감광체의 상류 표면에 대향하는 클리닝 블레이드의 표면 U의 영률 (YU0)이 10 mgf/μ㎡ 이상 400 mgf/μ㎡ 이하인 프로세스 카트리지.
  11. 제10항에 있어서, 접촉면 A가 접촉부 내의 회전 방향의 중앙에서 전자 사진 감광체의 표면과 접촉하는 평면인, 접촉면 A와 표면 U 사이의 각도가 40 도 이상 90 도 미만인 프로세스 카트리지.
  12. 전자 사진 장치로서,
    제1항 또는 제2항에 따른 클리닝 블레이드; 및
    클리닝 블레이드로 클리닝되는 부재인 전자 사진 감광체를 포함하는 전자 사진 장치.
  13. 제12항에 있어서, 클리닝 블레이드가 화상 형성시 전자 사진 감광체의 회전 방향에 대하여 "위드" 방향으로 배치되고 전자 사진 감광체와 접촉하여 접촉부를 형성하고,
    접촉부에 대하여 회전 방향으로 전자 사진 감광체의 상류 표면에 대향하는 클리닝 블레이드의 표면 U의 영률 (YU0)이 10 mgf/μ㎡ 이상 400 mgf/μ㎡ 이하인 전자 사진 장치.
  14. 제13항에 있어서, 접촉면 A가 접촉부 내의 회전 방향의 중앙에서 전자 사진 감광체의 표면과 접촉하는 평면인, 접촉면 A와 표면 U 사이의 각도가 40 도 이상 90 도 미만인 전자 사진 장치.
  15. 전자 사진 장치로서,
    제1항 또는 제2항에 따른 클리닝 블레이드; 및
    클리닝 블레이드로 클리닝되는 부재인 중간 전사체를 포함하는 전자 사진 장치.
  16. 제15항에 있어서, 클리닝 블레이드가 화상 형성시 중간 전사체의 회전 방향에 대하여 "위드" 방향으로 배치되고 중간 전사체와 접촉하여 접촉부를 형성하고,
    접촉부에 대하여 회전 방향으로 중간 전사체의 상류 표면에 대향하는 클리닝 블레이드의 표면 U의 영률 (YU0)이 10 mgf/μ㎡ 이상 400 mgf/μ㎡ 이하인 전자 사진 장치.
  17. 제16항에 있어서, 접촉면 A가 접촉부 내의 회전 방향의 중앙에서 중간 전사체의 표면과 접촉하는 평면인, 접촉면 A와 표면 U 사이의 각도가 40 도 이상 90 도 미만인 전자 사진 장치.
  18. 제1항 또는 제2항에 따른 클리닝 블레이드의 제조 방법으로서,
    우레탄 고무가 이소시아누레이트 기를 갖는 폴리에스테르계 우레탄 고무이고,
    상기 방법이 (a) 폴리이소시아네이트, 지방족 폴리에스테르계 폴리올 (지방족 폴리에스테르계 폴리올의 몰 수는 폴리이소시아네이트의 몰 수의 30% 이상 40% 이하임), 및 우레탄화 촉매를 혼합하여 혼합물을 생성하는 단계와,
    (b) 금형의 내부 표면에 이소시아누레이트화 촉매를 도포하는 단계와,
    (c) (a)에서 생성된 혼합물을 (b)에서 이소시아누레이트화 촉매로 도포한 금형에 주입하고 상기 금형을 가열하는 단계를 포함하는 클리닝 블레이드의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, (c)에서 금형의 가열 온도가 80℃ 이상 150℃ 이하인 클리닝 블레이드의 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서, 이소시아누레이트화 촉매가 N,N,N'-트리메틸아미노에틸에탄올아민인 클리닝 블레이드의 제조 방법.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105900019B (zh) * 2014-03-11 2018-09-14 佳能株式会社 充电构件、充电构件的制造方法、电子照相设备和处理盒
JP6436721B2 (ja) * 2014-10-29 2018-12-12 キヤノン株式会社 クリーニングブレードならびに、プロセスカートリッジおよび電子写真装置
JP6418900B2 (ja) 2014-10-30 2018-11-07 キヤノン株式会社 クリーニングブレード及びクリーニング装置
JP6455145B2 (ja) * 2014-12-26 2019-01-23 富士ゼロックス株式会社 摺擦部材、クリーニング装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置
JP6237672B2 (ja) * 2015-02-27 2017-11-29 コニカミノルタ株式会社 画像形成装置
US10394180B2 (en) 2015-12-25 2019-08-27 Nok Corporation Cleaning blade
US9996047B2 (en) * 2016-01-22 2018-06-12 Canon Kabushiki Kaisha Cleaning blade, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus
JP6717040B2 (ja) * 2016-05-10 2020-07-01 コニカミノルタ株式会社 画像形成装置
JP6833412B2 (ja) 2016-09-01 2021-02-24 キヤノン株式会社 クリーニングブレード及び画像形成装置
JP6880652B2 (ja) * 2016-10-26 2021-06-02 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 転写装置及び画像形成装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5438400A (en) * 1992-09-30 1995-08-01 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus having cleaning blade with surface coated layer at a tip end thereof
JP2001075451A (ja) * 1999-09-07 2001-03-23 Canon Inc クリーニングブレードおよびその製造方法
US20110236095A1 (en) * 2010-03-24 2011-09-29 Taku Aoshima Cleaning blade and image forming apparatus
WO2011125824A1 (ja) * 2010-03-31 2011-10-13 バンドー化学株式会社 電子写真用ブレード

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5168309A (en) 1987-10-05 1992-12-01 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus having a charging member and a cleaning member and a process cartridge detachably mountable to same
JPH05346753A (ja) * 1992-06-12 1993-12-27 Ricoh Co Ltd 電子写真記録装置
JPH06266263A (ja) * 1992-09-30 1994-09-22 Canon Inc 画像形成装置
JP3239607B2 (ja) 1994-04-25 2001-12-17 東海ゴム工業株式会社 クリーニングブレードの製法
JPH09104734A (ja) * 1995-08-04 1997-04-22 Tosoh Corp ポリウレタンフォーム及びイソシアヌレートフォーム製造用触媒
JP3576990B2 (ja) 2001-03-29 2004-10-13 キヤノン化成株式会社 クリーニングブレード、電子写真装置、クリーニングブレードの製造方法
JP4350452B2 (ja) * 2003-08-05 2009-10-21 株式会社リコー クリーニングブレード、クリーニング装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置
JP4900796B2 (ja) * 2005-12-19 2012-03-21 シンジーテック株式会社 クリーニングブレード部材
JP5224316B2 (ja) 2006-06-02 2013-07-03 シンジーテック株式会社 クリーニングブレード部材
JP5352097B2 (ja) 2007-03-05 2013-11-27 キヤノン化成株式会社 電子写真装置用ブレード
JP2008268670A (ja) 2007-04-23 2008-11-06 Ricoh Co Ltd クリーニングブレード及びそれを用いた画像形成装置
JP5288455B2 (ja) * 2007-06-26 2013-09-11 シンジーテック株式会社 クリーニングブレード部材
US7805103B2 (en) 2007-06-26 2010-09-28 Synztec Co., Ltd. Cleaning blade for removing toner
JP5364251B2 (ja) * 2007-07-18 2013-12-11 キヤノン化成株式会社 電子写真装置用ブレード及びその製造方法
JP4936481B2 (ja) * 2009-08-31 2012-05-23 株式会社沖データ クリーニング装置およびそれを備えた画像形成装置
JP2012150203A (ja) 2011-01-18 2012-08-09 Ricoh Co Ltd 画像形成装置及びプロセスカートリッジ
US8649724B2 (en) * 2011-05-27 2014-02-11 Eastman Kodak Company Cleaning blade member and apparatus with controlled tribocharging

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5438400A (en) * 1992-09-30 1995-08-01 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus having cleaning blade with surface coated layer at a tip end thereof
JP2001075451A (ja) * 1999-09-07 2001-03-23 Canon Inc クリーニングブレードおよびその製造方法
US20110236095A1 (en) * 2010-03-24 2011-09-29 Taku Aoshima Cleaning blade and image forming apparatus
WO2011125824A1 (ja) * 2010-03-31 2011-10-13 バンドー化学株式会社 電子写真用ブレード

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