CN111856910B - 清洁刮板、处理盒和图像形成装置 - Google Patents

清洁刮板、处理盒和图像形成装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及清洁刮板、处理盒和图像形成装置。所述清洁刮板包含与待清洁部件接触的接触部，所述接触部由含有聚氨酯橡胶的部件构成，所述聚氨酯橡胶通过将至少多元醇组分与多异氰酸酯组分聚合而制造，所述多元醇组分含有相对于整个多元醇组分超过50摩尔％且75摩尔％以下的1,4‑丁二醇。100％模量(M100[MPa])与回弹系数(Re[％])之比(M100/Re)为0.25以上。所述回弹系数(Re[％])为25％以上。

Description

清洁刮板、处理盒和图像形成装置
技术领域
本发明涉及清洁刮板、处理盒和图像形成装置。
背景技术
电子照相复印机、打印机、传真机等已经使用清洁刮板作为清洁单元，该清洁刮板去除诸如感光体等图像保持部件的表面上的残留色调剂等。
例如，日本未决专利申请公开No.2014-235423公开了一种清洁刮板，其包含与待清洁的部件接触的接触部，所述接触部由含有聚氨酯橡胶的部件构成，所述聚氨酯橡胶通过将至少多元醇组分与多异氰酸酯组分聚合而制造，所述多元醇组分含有相对于整个多元醇组分为30摩尔％以上且50摩尔％以下的1,4-丁二醇。在构成所述接触部的部件中，100％模量(M100[MPa])与回弹系数(Re[％])之比(M100/Re)为0.25以上，所述回弹系数(Re[％])为25％以上。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种清洁刮板，其与下述清洁刮板相比抑制了局部磨耗：清洁刮板，其包含与待清洁的部件接触的接触部，所述接触部由含有聚氨酯橡胶的部件构成，所述聚氨酯橡胶通过将至少多元醇组分与多异氰酸酯组分聚合而制造，所述多元醇组分含有相对于整个多元醇组分为50摩尔％以下的1,4-丁二醇，所述部件的100％模量(M100[MPa])与回弹系数(Re[％])之比(M100/Re)或者压痕弹性模量(EIT[MPa])与回弹系数(Re[％])之比(EIT/Re)为0.65以上，并且回弹系数(Re[％])为0.25以上。
根据本发明的第一方面，提供了一种清洁刮板，其包含与待清洁的部件接触的接触部，所述接触部由含有聚氨酯橡胶的部件构成，所述聚氨酯橡胶通过将至少多元醇组分与多异氰酸酯组分聚合而制造，所述多元醇组分含有相对于整个多元醇组分超过50摩尔％且75摩尔％以下的1,4-丁二醇。在构成所述接触部的所述部件中，100％模量(M100[MPa])与回弹系数(Re[％])之比(M100/Re)为0.25以上，并且所述回弹系数(Re[％])为25％以上，或者压痕弹性模量(EIT[MPa])与回弹系数(Re[％])之比(EIT/Re)为0.65以上，并且所述回弹系数(Re[％])为25％以上。
根据本发明的第二方面，在本发明第一方面所述的清洁刮板中，所述多元醇组分含有相对于整个多元醇组分为55摩尔％以上且75摩尔％以下的1,4-丁二醇。
根据本发明的第三方面，在本发明第二方面所述的清洁刮板中，所述多元醇组分含有相对于整个多元醇组分为55摩尔％以上且60摩尔％以下的1,4-丁二醇。
根据本发明的第四方面，在本发明第一方面所述的清洁刮板中，所述聚氨酯橡胶具有硬链段和软链段，并且所述硬链段的聚集体的平均粒径为1μm以上且10μm以下。
根据本发明的第五方面，在本发明第四方面所述的清洁刮板中，所述聚氨酯橡胶具有硬链段和软链段，并且所述硬链段的聚集体的平均粒径为1μm以上且5μm以下。
根据本发明的第六方面，清洁设备包含本发明的第一至第五方面中任一项所述的清洁刮板。
根据本发明的第七方面，处理盒能够从图像形成装置上拆卸，并且包含清洁设备，所述清洁设备包含本发明的第一至第五方面中任一项所述的清洁刮板。
根据本发明的第八方面，图像形成装置包含：图像保持部件；充电设备，其对所述图像保持部件充电；静电潜像形成设备，其在所述图像保持部件的经充电的表面上形成静电潜像；显影设备，其利用色调剂使在所述图像保持部件的表面上形成的所述静电潜像显影以形成色调剂图像；转印设备，其将在所述图像保持部件上形成的所述色调剂图像转印至记录介质；和清洁设备，在通过所述转印设备转印了所述色调剂图像之后，所述清洁设备通过使本发明的第一至第五方面中任一项所述的清洁刮板与所述清洁所述图像保持部件的表面接触而清洁所述表面。
根据本发明的第一方面，提供了一种清洁刮板，其与下述清洁刮板相比抑制了局部磨耗：清洁刮板，其包含与待清洁的部件接触的接触部，所述接触部由含有聚氨酯橡胶的部件构成，所述聚氨酯橡胶通过将至少多元醇组分与多异氰酸酯组分聚合而制造，所述多元醇组分含有相对于整个多元醇组分为50摩尔％以下的1,4-丁二醇，所述部件的100％模量(M100[MPa])与回弹系数(Re[％])之比(M100/Re)为0.25以上，并且回弹系数(Re[％])为0.25以上，或者压痕弹性模量(EIT[MPa])与回弹系数(Re[％])之比(EIT/Re)为0.65以上，并且回弹系数(Re[％])为0.25以上。
根据本发明的第二或第三方面，提供了一种清洁刮板，其与下述情况相比抑制了局部磨耗：多元醇组分含有相对于整个多元醇组分小于55摩尔％的1,4-丁二醇。
根据本发明的第四或第五方面，提供了一种清洁刮板，其与下述情况相比抑制了局部磨耗：聚氨酯橡胶具有硬链段和软链段，并且所述硬链段的聚集体的平均粒径小于1μm。
根据本发明的第六、第七或第八方面，提供了清洁设备、处理盒或图像形成装置，其与具有下述清洁刮板的情况相比抑制了由清洁刮板中的局部磨耗造成的清洁缺陷：清洁刮板，其包含与待清洁的部件接触的接触部，所述接触部由含有聚氨酯橡胶的部件构成，所述聚氨酯橡胶通过将至少多元醇组分与多异氰酸酯组分聚合而制造，所述多元醇组分含有相对于整个多元醇组分为50摩尔％以下的1,4-丁二醇，所述部件的100％模量(M100[MPa])与回弹系数(Re[％])之比(M100/Re)或者压痕弹性模量(EIT[MPa])与回弹系数(Re[％])之比(EIT/Re)为0.65以上，并且回弹系数(Re[％])为0.25以上。
附图说明
将基于下述附图详细描述本发明的示例性实施方式，其中：
图1是示出本发明的示例性实施方式的清洁刮板的实例的示意图；
图2是示出本发明的示例性实施方式的清洁刮板的另一个实例的示意图；
图3是示出本发明的示例性实施方式的清洁刮板的又一个实例的示意图；
图4是示出本发明的示例性实施方式的图像形成装置的实例的示意性构造图；和
图5是示出本发明的示例性实施方式的清洁设备的实例的示意性截面图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的示例性实施方式。
<清洁刮板>
本发明的示例性实施方式的清洁刮板包含与待清洁的部件接触的接触部(下文中简称为“接触部”)，所述接触部由含有聚氨酯橡胶的部件构成，所述聚氨酯橡胶通过将至少多元醇组分与多异氰酸酯组分聚合而制造，所述多元醇组分含有相对于整个多元醇组分超过50摩尔％且75摩尔％以下的1,4-丁二醇。
另外，构成接触部的部件满足下述特性(1)和(2)中的至少一项。
·特性(1)：100％模量(M100[MPa])与回弹系数(Re[％])之比(M100/Re)为0.25以上，并且所述回弹系数(Re[％])为25％以上。
·特性(2)：压痕弹性模量(EIT[MPa])与回弹系数(Re[％])之比(EIT/Re)为0.65以上，并且所述回弹系数(Re[％])为25％以上。
因此，具有上述构造的本发明示例性实施方式的清洁刮板抑制了局部磨耗。
用于图像形成装置中的清洁刮板通过在待清洁的部件(图像保持部件等)上滑动来进行清洁，因此与待清洁部件的接触部分逐渐被磨耗或切削(chipping)，从而造成清洁缺陷。
另一方面，鉴于低成本，需要使用含有采用1,4-丁二醇的聚氨酯橡胶的部件，来作为构成清洁刮板的接触部的部件。
然而，含有采用1,4-丁二醇的聚氨酯橡胶的部件对于磨耗和切削的耐性往往较差。特别地，当使用相对于整个多元醇组分含有30摩尔％以上的1,4-丁二醇的聚氨酯橡胶时，含有该橡胶的部件对于磨耗和切削的耐性往往较差。
就此而言，日本未决专利申请公开No.2014-235423中描述的清洁刮板在耐磨耗性和耐切削性方面都优异，即使该清洁刮板所包含的接触部由含有采用1,4-丁二醇的聚氨酯橡胶的部件构成。
然而，日本未决专利申请公开No.2014-235423中描述的清洁刮板可以造成局部磨耗。其原因推测如下：日本未决专利申请公开No.2014-235423中描述的清洁刮板含有50摩尔％至70摩尔％的除1,4-丁二醇以外的多元醇组分，因此由1,4-丁二醇(其是聚氨酯的扩链剂)组成的硬链段的生长被抑制。因此，不能降低含有聚氨酯橡胶的接触部的表面的摩擦系数，从而使刮板行为不稳定。因此，应该会发生局部磨耗。
另一方面，示例性实施方式的清洁刮板使用将至少多元醇组分与多异氰酸酯组分聚合而制得的聚氨酯橡胶，所述多元醇组分含有相对于整个多元醇组分超过50摩尔％且75摩尔％以下的1,4-丁二醇。因此，1,4-丁二醇以外的多元醇组分的量降低。因此，由1,4-丁二醇组成的硬链段的生长受到的阻碍应该会被抑制。由此，含有聚氨酯橡胶的接触部的表面摩擦系数应当降低，从而使刮板行为稳定。
因此，示例性实施方式的清洁刮板应当抑制了局部磨耗。
此外，在示例性实施方式的清洁刮板中，构成接触部的部件满足上述特性(1)和(2)中的至少一项，从而使得在耐磨耗性和耐切削性方面都优异。
此外，示例性实施方式的清洁刮板抑制了由清洁刮板的局部磨耗造成的清洁缺陷(例如，图像缺陷，例如色条纹等)。
通过选择聚氨酯橡胶的各聚合组分的类型和量并选择制造条件，将含有聚氨酯橡胶的部件的M100/Re比值、EIT/Re比值和回弹系数调至上述各范围内。
下面描述本发明的示例性实施方式的清洁刮板的构造。
至少在与待清洁部件接触的接触部分中，本发明示例性实施方式的清洁刮板可以包括含有聚氨酯橡胶并且满足上述特性的部件(下文中称为“接触部件”)。换言之，清洁刮板可具有双层构造，其包括：由接触部件构成并与待清洁的部件接触的第一层，和在第一层的背面作为背层提供的第二层；或者，其可以具有包含三个以上的层的构造。另外，清洁刮板可具有以下构造：仅有与待清洁的部件接触的部分的角部由所述接触部件组成，而其周围由另一种材料组成。
接下来，下面利用附图进一步详细描述本发明的示例性实施方式的清洁刮板的构造。
图1是示出第一示例性实施方式的清洁刮板的示意图，其处于与待清洁的部件(例如图像保持部件)的表面接触的状态。图2是示出第二示例性实施方式的清洁刮板的示意图，其处于与待清洁的部件(例如图像保持部件)的表面接触的状态。图3是示出第三示例性实施方式的清洁刮板的示意图，其处于与待清洁的部件(例如图像保持部件)的表面接触的状态。
首先，用图1来描述清洁刮板的各部分。如图1所示，清洁刮板具有：接触部(接触角部)3A，其通过与受驱动的图像保持部件31接触而清洁图像保持部件(感光体鼓)31的表面；前端面3B，其一条边由接触角部3A构成，并且其面向驱动方向(箭头A方向)的上游侧；腹面3C，其一条边由接触角部3A构成，并且其面向驱动方向(箭头A方向)的下游侧；以及背面3D，其与前端面3B共享一条边，并且与腹面3C相对。
另外，与接触角部3A平行的方向称为“深度方向”，从接触角部3A至形成前端面3B的一条边的方向称为“厚度方向”，从接触角部3A至形成腹面3C的一条边的方向称为“宽度方向”。
图1所示的第一实施方式的清洁刮板342A在包含与感光体鼓31接触的部分(接触角部)3A的整个区域上由单一材料组成；即，为仅包含接触部件的构造。
另外，如图2所示的第二实施方式那样，本发明的示例性实施方式的清洁刮板可以具有双层构造，其包括：第一层3421B，其包括与感光体鼓31接触的部分(即接触角部3A)，在腹面3C侧的整个区域上形成，且由接触部件组成；和第二层3422B，其形成为第一层的背面3D一侧上的背面层，并且由与接触部件不同的材料组成。
此外，如图3所示的第三实施方式那样，本发明的示例性实施方式的清洁刮板的构造可以包括：接触部件(边缘部件)3421C，其含有与感光体鼓31接触的部分(即接触角部3A)，其具有四分之一切割的圆柱在深度方向上延伸的形状，并且由直角部分形成接触角部3A，并且其由接触部件组成；和背面部件3422C，其由与接触部件不同的材料组成，并且形成为覆盖接触部件3421C的在厚度方向上的背面3D一侧和在宽度方向上的与前端面3B相对的一侧，即，构成接触部件3421C以外的部分。
图3示出了接触部件是具有四分之一切割的圆柱形状的部件的实例，但接触部件不限于此。例如，接触部件可具有四分之一切割的椭圆柱的形状，或正方形四棱柱或矩柱四棱柱等的形状。
另外，清洁刮板通常通过粘合到刚性板状支持材料上来使用。
-接触部件的组成-
本发明的示例性实施方式的清洁刮板的接触部件含有聚氨酯橡胶。另外，接触部件满足上述特性(1)和(2)中的至少一项。
·聚氨酯橡胶
聚氨酯橡胶是通过将至少多元醇组分与多异氰酸酯组分聚合而制造的聚氨酯橡胶。必要时，聚氨酯橡胶可以是通过将多元醇组分以外的树脂聚合而制造的聚氨酯橡胶，所述树脂具有可与多异氰酸酯的异氰酸酯基反应的官能团。
聚氨酯橡胶优选具有硬链段和软链段。术语“硬链段”和“软链段”表示聚氨酯橡胶材料的链段，构成硬链段的材料比构成软链段的材料相对更硬，构成软链段的材料比构成硬链段的材料相对更软。
构成硬链段的材料(硬链段材料)的实例包括多元醇组分中的低分子量多元醇组分和具有可与多异氰酸酯的异氰酸酯基反应的官能团的树脂等。构成软链段的材料(软链段材料)的实例包括多元醇组分中的高分子量多元醇组分。
硬链段的聚集体的平均粒径优选为1μm以上且10μm以下，更优选为1μm以上且5μm以下。
当硬链段的聚集体的平均粒径为1μm以上时，可以容易地减小接触部件表面的摩擦阻力。因此，使刮板行为稳定，从而可以容易地抑制局部磨耗。
当硬链段的聚集体的平均粒径为10μm以下时，可以容易抑制切削的发生。
硬链段的聚集体的平均粒径如下测量。使用偏光显微镜(Olympus Corporation制造的BX51-P)以×20的放大率拍摄图像，并通过图像处理将图像二值化。在20个清洁刮板中的每一个的五个点处(每个点5个聚集体的粒径)测量聚集体的粒径(等效圆直径)，并且计算总共500个聚集体的平均粒径。
在这种情况下，可以使用图像处理软件OLYMPUS Stream Essentials(OlympusCorporation)对图像进行二值化处理，并调整色相/饱和度/明度阈值，以使结晶部分和硬链段聚集体为黑色，而非晶部分(对应于软链段)为白色。
·多元醇组分
多元醇组分含有高分子量多元醇和低分子量多元醇。
高分子量多元醇组分是数均分子量为500以上(优选500以上且5,000以下)的多元醇。高分子量多元醇组分的实例包括已知的多元醇，例如通过低分子量多元醇与二元酸的脱水缩合制成的聚酯多元醇、通过低分子量多元醇与碳酸烷基酯的反应制成的聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇和聚醚多元醇等。高分子量多元醇的市售产品的实例是由DaicelCorporation制造的Placcel 205和Placcel 240。
数均分子量是通过凝胶渗透色谱(GPC)测得的值。在下文中同样适用。
这些高分子量多元醇可以单独使用，或者两种以上组合使用。
相对于聚氨酯橡胶的全部聚合组分，高分子量多元醇的聚合比为30摩尔％以上且50摩尔％以下，优选40摩尔％以上且50摩尔％以下。
低分子量多元醇组分是分子量(数均分子量)小于500的多元醇。低分子量多元醇是起扩链剂和交联剂作用的材料。
作为低分子量多元醇，采用1,4-丁二醇。相对于全部多元醇组分(高分子量多元醇+低分子量多元醇)，1,4-丁二醇的比例为超过50摩尔％且75摩尔％以下(优选52摩尔％以上且75摩尔％以下，更优选55摩尔％以上且75摩尔％以下，还更优选55摩尔％以上且60摩尔％以下)。
当1,4-丁二醇的比例超过50摩尔％时，局部磨耗被抑制。而当1,4-丁二醇的比例为75摩尔％以下时，切削的发生被抑制。
1,4-丁二醇与全部低分子量多元醇组分之比为80摩尔％以上，优选90摩尔％以上，还更优选100摩尔％。换言之，最优选的是使用1,4-丁二醇作为全部低分子量多元醇组分。
1,4-丁二醇以外的低分子量多元醇组分的实例包括已知为扩链剂和交联剂的二醇(双官能)、三醇(三官能)和四醇(四官能)等。
1,4-丁二醇以外的这些多元醇可单独使用，或两种以上组合使用。
相对于聚氨酯橡胶的全部聚合组分，低分子量多元醇的聚合比为超过50摩尔％且75摩尔％以下，优选52摩尔％以上且75摩尔％以下，更优选55摩尔％以上且75摩尔％以下，还更优选55摩尔％以上且60摩尔％以下。
·多异氰酸酯组分
多异氰酸酯组分的实例包括二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(MDI)、甲苯-2,6-二异氰酸酯(TDI)、己烷-1,6-二异氰酸酯(HDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(NDI)和3,3-二甲基苯基-4,4-二异氰酸酯(TODI)等。
多异氰酸酯组分更优选为二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(MDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(NDI)或六亚甲基二异氰酸酯(HDI)。
这些多异氰酸酯组分可以单独使用，或两种以上组合使用。
相对于聚氨酯橡胶的全部聚合组分，多异氰酸酯组分的聚合比为5摩尔％以上且25摩尔％以下，优选为10摩尔％以上且20摩尔％以下。
·具有可与异氰酸酯基反应的官能团的树脂
具有可与异氰酸酯基反应的官能团的树脂(下文中称为“含官能团的树脂”)优选为柔性树脂，并且从柔性的角度出发，其更优选为具有线性结构的脂肪族树脂。含官能团的树脂的实例包括具有两个以上羟基的丙烯酸系树脂、具有两个以上羟基的聚丁二烯树脂、以及具有两个以上环氧基的环氧树脂等。
具有两个以上羟基的丙烯酸系树脂的市售产品的实例包括Soken ChemicalEngineering Co.,Ltd.制造的Actflow(等级：UMB-2005B、UMB-2005P、UMB-2005和UME-2005等)。
具有两个以上羟基的聚丁二烯树脂的市售产品的实例包括Idemitsu Kosan Co.,Ltd.制造的R-45HT等。
具有两个以上环氧基的环氧树脂优选具有比普通环氧树脂更高的柔性和韧性，但是不像普通常见环氧树脂那样具有坚硬和易碎的性质。例如，从分子结构的角度出发，环氧树脂优选在主链结构的中间具有可以提高主链的移动性的结构(柔性骨架)。柔性骨架的实例包括亚烷基骨架、环烷烃骨架和聚氧化烯骨架等，特别优选聚氧化烯骨架。
考虑到物理性质，与普通环氧树脂相比，上述环氧树脂相对于分子量优选具有低粘度。具体地，重均分子量优选为900±100，25℃下的粘度优选为15000±5000mPa·s，更优选为15000±3000mPa·s。具有这些特性的环氧树脂的市售产品的实例包括由DICCorporation制造的EPLICON EXA-4850-150等。
含官能团的树脂的聚合比在不损害本发明的示例性实施方式的清洁刮板的效果的范围内。
·聚氨酯橡胶的制造方法
聚氨酯橡胶通过普通的聚氨酯制造方法来制造，例如预聚物法或一步法等。对于本发明的示例性实施方式，优选预聚物法，因为可制得具有优异的耐磨耗性和耐切削性的聚氨酯橡胶，但制造方法没有限制。
清洁刮板通过以下方法形成：利用例如离心成型或挤出成型等，将用上述方法制得的清洁刮板形成用组合物成型为片形，然后进行切割等。
在此情况下，用于制造聚氨酯橡胶的催化剂的实例包括胺类化合物(例如叔胺等)、季铵盐和有机金属化合物(例如有机锡化合物等)等。
叔胺的实例包括：三烷基胺，例如三乙胺等；四烷基二胺，例如N,N,N',N'-四甲基-1,3-丁二胺等；氨基醇，例如二甲基乙醇胺等；酯胺，例如乙氧基化胺、乙氧基化二胺和己二酸二(二乙基乙醇胺)等；环己胺衍生物，例如三亚乙基二胺(TEDA)和N,N-二甲基环己胺等；吗啉衍生物，例如N-甲基吗啉和N-(2-羟丙基)-二甲基吗啉等；哌嗪衍生物，例如N,N'-二乙基-2-甲基哌嗪和N,N'-双(2-羟丙基)-2-甲基哌嗪等；等等。
季铵盐的实例包括2-羟丙基三甲基铵辛酸盐、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5(DBN)辛酸盐、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯-7(DBU)-辛酸盐、DBU-油酸盐、DBU-对甲苯磺酸盐、DBU-甲酸盐和2-羟丙基三甲基铵甲酸盐等。
有机锡化合物的实例包括：二烷基锡化合物，例如二月桂酸二丁基锡和二(2-乙基己酸)二丁基锡等；2-乙基己酸亚锡和油酸亚锡等。
在这些催化剂中，从耐水解性的角度出发，优选使用三亚乙基二胺(TEDA)作为叔胺；从加工性的角度出发，优选使用季铵盐。在季铵盐中，优选使用具有高反应活性的1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬烯-5(DBN)辛酸盐、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳烯-7(DBU)-辛酸盐和DBU-甲酸盐。
相对于构成接触部件的整个聚氨酯橡胶，催化剂的含量优选为0.0005质量％以上且0.03质量％以下，特别优选为0.001质量％以上且0.01质量％以下。
这些可以单独使用，或两种以上组合使用。
-接触部件的物理性质-
接触部件(聚氨酯橡胶部件)的M100/Re比值(接触部的100％模量(M100[MPa])与回弹系数(Re[％])之比)为0.25以上，优选0.28以上，更优选0.3以上。从耐切削性的角度出发，接触部件的M100/Re比值的上限优选为1.0以下，更优选为0.9以下。
接触部件(聚氨酯橡胶部件)的EIT/Re比值(压痕弹性模量(EIT[MPa])与回弹系数(Re[％])之比)为0.65以上，优选0.75以上，更优选0.85以上。从耐切削性的角度出发，接触部件的EIT/Re比值的上限优选为1.1以下，更优选为1.0以下。
接触部件(聚氨酯橡胶部件)的回弹系数(Re[％])为25％以上，优选28％以上，更优选30％以上。从抑制刮板尖鸣(squealing)和耐磨耗性的角度出发，接触部的回弹系数(Re[％])的上限优选为60％以下，更优选为40％以下。
从耐磨耗性和耐切削性的角度出发，接触部件(聚氨酯橡胶部件)的100％模量(M100[MPa])优选为4MPa以上且10MPa以下，更优选为5MPa以上且9MPa以下。
从耐磨耗性和耐切削性的角度出发，接触部件(聚氨酯橡胶部件)的压痕弹性模量(EIT[MPa])优选为10MPa以上且30MPa以下，更优选为15MPa以上且25MPa以下。
100％模量(M100[MPa])、压痕弹性模量(EIT[MPa])和回弹系数(Re[％])是在下文描述的实施例中用上述方法测得的值。
接触部件(聚氨酯橡胶部件)的重均分子量为1000以上且4000以下，优选为1500以上且3500以下。
-非接触部件的组成-
接下来，如图2所示的第二实施方式和图3所示的第三实施方式那样，本发明的示例性实施方式的清洁刮板包括接触部件和接触部件以外的区域(非接触部件)，他们由各自不同的材料组成，将描述非接触部件的组成。
非接触部件没有具体限制，只要其具有支持接触部件的功能即可，可以使用任何已知材料。用于非接触部件的材料的实例包括聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶、氯丁橡胶和丁二烯橡胶等。其中，优选聚氨酯橡胶。聚氨酯橡胶的实例包括酯类聚氨酯和醚类聚氨酯，优选酯类聚氨酯。
-清洁刮板的制造-
在清洁刮板仅由图1所示的接触部构成的情况下，清洁刮板通过上面描述的接触部件的成型方法来制造。
在清洁刮板具有多层构造(例如图2所示的双层构造等)的情况下，清洁刮板通过将作为接触部件的第一层和作为非接触部件的第二层(包含三个以上层的层构造中的多个层)粘合在一起而制造。粘合方法优选使用双面胶带或各种粘合剂等。另外，多个层可通过以下方法粘合在一起：在成型期间制造时间差的同时将各层的材料倒入模具中，在不提供粘合剂层的情况下将这些材料粘合在一起。
在具有图3所示的接触部件(边缘部件)和非接触部件(背面部件)的构造的情况下，制备第一模具和第二模具，第一模具具有对应于半圆柱形状(通过将图3所示的两个接触部件3421C的腹面3C重叠而形成)的空腔(用于将接触部件形成用组合物倒入该区域中)，第二模具具有对应于通过将各自具有图3所示的接触部件3421C和非接触部件3422C的两个部分的腹面3重叠而形成的形状的空腔。将接触部件形成用组合物倒入第一模具的空腔中并固化以形成第一成型品，其具有两个接触部件3421C彼此拼接的形状。接下来，移除第一模具，然后安装第二模具使得第一成型品被置于第二模具的腔中。随后，将非接触部件形成用组合物倒入第二模具的空腔中以覆盖第一成型品，然后固化，形成第二成型品，其具有两个接触部件3421C和两个非接触部件3422C的腹面3彼此拼接的形状。接下来，在中心(即在充当腹面3C的部分)处切割所形成的第二成型品，从而在中心处切开半圆柱形接触部件以形成四分之一切割的圆柱形状。将产品进一步切割成预定尺寸以制造图3所示的清洁刮板。
-清洁刮板的应用-
当使用本发明示例性实施方式的清洁刮板来清洁待清洁的部件时，作为清洁目标的待清洁的部件没有具体限制，只要该部件具有需要在图像形成装置中清洁的表面即可。其实例包括中间转印体、充电辊、转印辊、转印材料输送带、纸输送辊以及从清洁刷(其从图像保持部件上去除色调剂)上进一步去除色调剂的脱色调剂辊等。在本发明的示例性实施方式中，特别优选图像保持部件。本发明的示例性实施方式的清洁刮板可以清洁图像形成部件以外的部件(作为待清洁部件)。
(清洁设备、处理盒和图像形成装置)
接下来描述各自使用本发明示例性实施方式的清洁刮板的清洁设备、处理盒和图像形成装置。
本发明的示例性实施方式的清洁设备没有具体限制，只要设置有本发明的示例性实施方式的清洁刮板作为通过与待清洁的部件表面接触而清洁待清洁的部件表面的清洁刮板即可。例如，清洁设备的构造实例为以下构造：清洁刮板固定在清洁箱体中，清洁箱体在待清洁部件的一侧具有开口，使得边缘尖端置于开口部侧，并且提供输送部件以将通过清洁刮板从待清洁部件表面上回收的异物(例如废弃色调剂等)引导至异物回收容器中。另外，本发明的示例性实施方式的清洁设备可使用两个以上的本发明示例性实施方式的清洁刮板。
当使用本发明的示例性实施方式的清洁刮板来清洁图像保持部件时，为了抑制图像形成期间的图像流动，将清洁刮板推向图像保持部件的力NF(法向力)优选为1.3gf/mm以上且2.3gf/mm以下，更优选为1.6gf/mm以上且2.0gf/mm以下。
另外，清洁刮板尖端部分刺入图像保持部件的刺入长度优选为0.8mm以上且1.2mm以下，更优选为0.9mm以上且1.1mm以下。
清洁刮板和图像保持部件之间的接触部的角度W/A(工作角)优选为8°以上且14°以下，更优选为10°以上且12°以下。
本发明的示例性实施方式的处理盒没有具体限制，只要设置有本发明的示例性实施方式的清洁设备作为通过与待清洁的一个或多个部件(例如图像保持部件和中间转印体等)表面接触而清洁该待清洁部件表面的清洁设备即可。例如，处理盒的形式包括图像保持部件和本发明示例性实施方式的清洁设备(其清洁图像保持部件的表面)，所述处理盒能够从图像形成装置上拆卸。例如，在具有对应于各种颜色色调剂的图像保持部件的所谓串联型机器中，示例性实施方式的清洁设备可以设置在每个图像保持部件上。另外，示例性实施方式的清洁设备可以与清洁刷等组合使用。
-清洁刮板、图像形成装置和清洁设备的实例-
接下来，利用附图进一步详细描述本发明示例性实施方式的清洁刮板以及各自使用所述清洁刮板的图像形成装置和清洁设备的实例。
图4是示出本发明的示例性实施方式的图像形成装置的实例并且示出所谓的串联型图像形成装置的示意图。
在图4中，附图标记21表示壳体，附图标记22、22a至22d各自表示图像形成单元，附图标记23表示带模块，附图标记24表示记录介质供应盒，附图标记25表示记录介质输送路径，附图标记30表示感光体单元，附图标记31表示感光体鼓，附图标记33表示显影单元，附图标记34表示清洁设备，附图标记35、35a至35d各自表示色调剂盒，附图标记40表示曝光单元，附图标记41表示单元箱体，附图标记42表示多棱镜，附图标记51表示第一转印设备，附图标记52表示第二转印设备，附图标记53表示带式清洁设备，附图标记61表示进给辊，附图标记62表示输送辊，附图标记63表示定位辊，附图标记66表示定影设备，附图标记67表示输出辊，附图标记68表示传送部，附图标记71表示手动进给设备，附图标记72表示进给辊，附图标记73表示双面记录单元，附图标记74表示导向辊，附图标记76表示输送路径，附图标记77表示输送辊，附图标记230表示中间转印带，附图标记231和232各自表示支持辊，附图标记521表示第二转印辊，附图标记531表示清洁刮板。
图4所示的串联型图像形成装置包括：设置在壳体21中的四种颜色(在示例性实施方式中为黄色、品红色、青色和黑色)的图像形成单元22(具体为22a至22d)，以及设置在图像形成单元22上方并含有沿着图像形成单元22的排列方向循环运转的中间转印带230的带模块23。另一方面，容纳记录介质(未示出)(例如纸等)的记录介质供应盒24设置在壳体21的下部中，并且在竖直方向设置有输送路径25，其充当来自记录介质供应盒24的记录介质的输送路径。
在本发明的示例性实施方式中，图像形成单元22(22a至22d)在中间转印带230的循环方向上从上游侧依次分别形成例如黄色、品红色、青色和黑色的色调剂图像(排列不一定是这个顺序)，并且提供感光体单元30、显影单元33和共有曝光单元40。
感光体单元30各自包括子盒，所述子盒一体化容纳有例如感光体鼓31、充电设备(充电辊)32(其将感光体鼓31预充电)和清洁设备34(其除去感光体鼓31上的残留色调剂)。
显影单元33通过曝光单元40的曝光而用相应颜色的色调剂使在经充电的感光体鼓31上形成的静电潜像(在示例性实施方式中例如为负极性)显影，并且与诸如包含感光体单元30的子盒集成，形成处理盒(所谓的消费者可更换单元)。
显然，感光体单元30也可以提供为与显影单元33分离的单个处理盒。另外，在图4中，附图标记35(35a至35d)各自表示用于将各颜色组分的色调剂供应(通过未示出的色调剂供应途径来供应)至各显影单元33的色调剂盒。
另一方面，曝光单元40包括单元箱体41，其容纳有例如四个半导体激光器(未示出)、多棱镜42、成像透镜(未示出)和与各感光体单元30对应的镜子(未示出)。因此，来自每种颜色组分的半导体激光器的光被多棱镜42偏转扫描，并且通过成像透镜和镜子将光图像引导到对应的感光体鼓31上的曝光点。
在本发明的示例性实施方式中，带模块23包括例如在一对支持辊(其中一个是驱动辊)231和232之间张紧的中间转印带230，并且第一转印设备(在该实例中为第一转印辊)51设置在中间转印带230的背面上以与各感光体单元30的感光体鼓31对应。因此，当将与色调剂的电荷极性相反的极性的电压施加到第一转印设备51时，感光体鼓31上的色调剂图像被静电转印到中间转印带230侧。此外，第二转印设备52设置在对应于支持辊232的位置处，且位于中间转印带230的最下游侧图像形成单元22d的下游；并且在中间转印带230上一次转印的图像被二次转印至记录介质(共同转印)。
在本发明的示例性实施方式中，第二转印设备52包括：设置为与中间转印带230的色调剂图像保持侧挤压接触的第二转印辊521，以及设置在中间转印带230的背面上并用作第二转印辊521的对电极的背辊(在此实例中其还充当支持辊232)。另外，例如，使第二转印辊521接地，并且将与色调剂的电荷极性相同的极性的偏压施加至背辊(支持辊232)。
此外，带式清洁设备53设置在中间转印带230的最上游侧图像形成单元22a的上游，因此，其去除中间转印带230上的残留色调剂。
另外，在记录介质供应盒24上设置有供给记录介质的进给辊61，并且紧接着进给辊61之后设置有供给记录介质的输送辊62。另外，定位辊63设置在记录介质输送路径25中，并且位于第二转印位置之前且与之紧邻的位置，以使得记录介质在预定的时机被供应到第二转印位置。另一方面，定影设备66设置在记录介质输送路径25中，位于第二转印位置下游，而用于输出记录介质的输出辊67设置在定影设备66的下游，并且输出的记录介质容纳在形成于壳体21的上部中的传送部68内。
此外，手动进给设备(MSI)71设置在壳体21的一侧，并且通过传送辊72和输送辊62将手动进给设备71上的记录介质传送至记录介质输送路径25。
此外，双面记录单元73附接至壳体21。当选择双面模式来在记录介质的两侧上都记录图像时，双面记录单元73通过使传送辊67反转并使用进样口前面的导向辊74来接收单面记录后的记录介质，并且记录介质由输送辊77沿着内部记录介质返回输送路径76输送，并再次供应至定位辊63侧。
接下来详细描述图4所示的串联型图像形成装置中设置的清洁设备34。
图5是示出发明的示例性实施方式的清洁设备的实例的示意性截面图，并且还示出了与图4所示的清洁设备34一起容纳在子盒中的感光体鼓31和充电辊32以及显影单元33。
在图5中，附图标记32表示充电辊(充电设备)，附图标记331表示单元箱体，附图标记332表示显影辊，附图标记333表示色调剂输送部件，附图标记334表示输送桨叶，附图标记335表示修整部件，附图标记341表示清洁箱体，附图标记342表示清洁刮板，附图标记344表示膜密封件，附图标记345表示输送部件。
清洁设备34包括清洁箱体341，其容纳残留色调剂并且具有与感光体鼓31相对的开口；而且，与感光体鼓31接触设置的清洁刮板342通过支架(未示出)附接在清洁箱体341的开口的下边缘处。另一方面，膜密封件344附接在清洁箱体341的开口的上边缘处，以保持清洁设备和感光体鼓31之间的气密性。另外，附图标记345表示输送部件，其将清洁箱体341中容纳的废弃色调剂引导至侧翼废弃色调剂容器中。
接下来利用附图详细描述清洁设备34上提供的清洁刮板。
图1是示出本发明的示例性实施方式的清洁刮板的实例的示意性截面图，并且示出了图5所示的清洁刮板342以及与清洁刮板342接触的感光体鼓31。
在本发明的示例性实施方式中，本发明的示例性实施方式的清洁刮板用作图像形成单元22(22a至22d)各自的清洁设备34中的清洁刮板342，并且本发明的示例性实施方式的清洁刮板可以用作带式清洁设备53中使用的清洁刮板531。
另外，例如如图5所示，本发明的示例性实施方式中使用的显影单元(显影设备)33包括单元箱体331，其容纳显影剂且具有与感光体鼓31相对的开口。显影辊332设置在面向单元箱体331的开口的位置处，并且用于搅拌和输送显影剂的色调剂输送部件333设置在单元箱体331中。此外，输送桨叶334设置在显影辊332和色调剂输送部件333之间。
在显影期间，显影剂被供应至显影辊332，然后在利用例如修整部件335调节显影剂层的厚度的状态下，显影剂被输送至面向感光体鼓31的显影区域。
在本发明的示例性实施方式中，显影单元33使用例如含有色调剂和载体的双组分色调剂，但也可以使用仅含色调剂的单组分色调剂。
接下来描述示例性实施方式的图像形成装置的运行。首先，当图像形成单元22(22a至22d)各自形成对应于每种颜色的单色色调剂图像时，各颜色的单色色调剂图像被相继叠加以与原始信息一致，而后被一次转印至中间转印带230的表面。然后，第二转印设备52将转印至中间转印带230的表面的彩色色调剂图像转印至记录介质的表面，并且定影设备66将已转印有彩色色调剂图像的记录介质定影，然后输出至传送部68。
另一方面，在每个图像形成单元22(22a至22d)中，清洁设备34清洁感光体鼓31上的残留色调剂，并且带式清洁设备53清洁中间转印带230上的残留色调剂。
在上述图像形成过程中，清洁设备34(或带式清洁设备53)清洁残留的色调剂。
清洁刮板342可以通过弹簧材料来固定，而不是如图5所示直接固定在清洁设备34中的框架部件上。
[实施例]
下面通过实施例描述本发明，但本发明并非仅限于这些实施例。在下面的描述中，“份”表示“质量份”。
<实施例1至7和比较例1至4>
各实施例的清洁刮板如下形成：根据表1，改变高分子量多元醇组分、低分子量多元醇组分和异氰酸酯组分的类型和摩尔比，并改变固化/熟化条件。具体地，如下形成清洁刮板。
首先，将己二酸(HOOC-C4H8-COOH)与1,4-丁二醇以1:1(摩尔比)聚合，处理所得的聚合物使得末端为-OH，从而通过具有4个碳原子的线性二醇(丁二醇)的聚合制得聚酯多元醇。所得聚酯多元醇的数均分子量为2000。
接下来，将作为高分子量多元醇组分的所述聚酯多元醇、作为低分子量多元醇的1,4-丁二醇(1,4-BD，扩链剂)、作为异氰酸酯的二苯甲烷-4,4'-二异氰酸酯(MDI，多异氰酸酯，由Nippon Polyurethane Industry Co.,Ltd.制造,Millionate MT)和作为交联剂的三羟甲基丙烷(TMP，由Mitsubishi Gas Chemical Company,Inc.制造)以表1所示的混合量(摩尔比)在80℃的氮气气氛下反应2小时，制得清洁刮板形成用组合物A1。
接下来，将清洁刮板形成用组合物A1倒入离心成型机(其模具被调至140℃)中，在表1所示的固化/熟化条件下加热使其固化然后熟化。然后，切割冷却的固化产物以制造宽度为8mm且厚度为2mm的清洁刮板。
但在实施例6中使用聚四亚甲基醚二醇(PTMG)作为高分子量多元醇组分。
表1所示的固化/熟化条件A至E如下。
·固化/熟化条件A：在100℃下固化反应1小时，然后在110℃下熟化加热24小时
·固化/熟化条件B：在110℃下固化反应1小时，然后在110℃下熟化加热24小时
·固化/熟化条件C：在110℃下固化反应2小时，然后在110℃下熟化加热48小时
·固化/熟化条件D：在100℃下固化反应40分钟，然后在110℃下熟化加热24小时
·固化/熟化条件E：在100℃下固化反应40分钟，然后在100℃下熟化加热24小时
<评价>
对于各实施例中形成的清洁刮板，评价接触部的物理性质和刮板的特性。结果在表1中示出。
(接触部的物理性质的评价)
-100％模量(M100)-
根据JIS K6251(2010)，使用3号哑铃形试件以500mm/min的拉伸速度测得100％应变下的应力，由此来确定100％模量。使用的测量设备是由Toyo Seiki Co,Ltd.制造的Strograph AE弹性体。
-压痕弹性模量(EIT)-
根据ISO14577(2002)，在压头的载荷-穿透曲线中通过卸载来获得卸载曲线，由该曲线的最大载荷的65％至95％的载荷区域内的梯度来确定压痕弹性模量(EIT)。测量条件如下。
测量设备：纳米压痕法，动态显微硬度计“商品名PICODENTOR HM500”(制造商Fischer Instruments K.K.)
压头：具有120°面角的圆锥形Berkovich金刚石压头
压头的压入深度：20μm
压头的压入速度：12.5μm/sec
压头的卸载速度：12.5m/sec
-回弹系数(Re)-
根据JIS K6255(1996)，在23℃的环境下使用Lupke回弹性测试仪来确定回弹系数。
-硬链段聚集体的平均粒径(HS聚集体的平均粒径)-
根据上文描述的方法测量硬链段聚集体的平均粒径。
(刮板的物理性质的评价)
-切削评价-
将各实施例中形成的清洁刮板安装在图像形成装置“DocuCentre-IV C5575”(由Fuji Xerox Co.,Ltd.制造)上，将NF(法向力)调节至2.0gf/mm，将W/A(工作角)调节至11°。
在低温低湿度(10℃/15％RH)环境下利用上述图像形成装置来评价切削。具体地，如下进行评价。
首先，在感光体的表面的一个位置处设置50μm的突起。
接下来，使感光体转动，并在感光体的每25次循环时用Keyence Corporation制造的激光显微镜VK-9500观察刮板的尖端。
然后，将刮板尖端(即，接触部)处发生切削时的感光体循环数认为是切削循环。
-刮板的磨耗量、局部磨耗率等的评价-
将各实施例中形成的清洁刮板安装在图像形成装置“DocuCentre-IV C5575”(由Fuji Xerox Co.,Ltd.制造)上，将NF(法向力)调节至2.0gf/mm，将W/A(工作角)调节至11°。
在高温高湿度(28℃/85％RH)环境下用上述图像形成装置在20,000张A4尺寸的纸(由Fuji Xerox Co.,Ltd.制造，C2r纸)上输出未转印的实心图像。然后，在低温低湿度(10℃/15％RH)环境下在20,000张A4尺寸的纸(由Fuji Xerox Co.,Ltd.制造，C2r纸)上输出30％半色调图像。因此，在总共40,000张纸上输出了图像。然后，如下测量刮板尖端的磨耗量和刮板尖端的局部磨耗率。
通过使用Keyence Corporation制造的激光显微镜VR-9500观察截面轮廓并测量磨耗部分的截面面积来确定刮板尖端的磨耗量。
根据(局部磨耗部分的宽度方向的长度)÷(总宽度)计算单位长度的边缘缺损率，由此推导出刮板尖端的局部磨耗率。
-图像评价-
将各实施例中形成的清洁刮板安装在图像形成装置“DocuCentre-IV C5575”(由Fuji Xerox Co.,Ltd.制造)上，将NF(法向力)调节至2.0gf/mm，将W/A(工作角)调节至11°。
用上述图像形成装置在20,000张A4尺寸的纸(由Fuji Xerox Co.,Ltd.制造，C2r纸)上输出图像浓度为1％的图像(在A4尺寸的纸上的6.2mm×1mm的实心图像)。在第2000张纸上的图像中，根据以下标准，通过目视观察来评价色条纹图像缺陷的出现。
A：没有观察到色条纹。
B：在图像上观察到轻微的色条纹，但在可接受的范围内。
C：在图像上观察到不可接受的色条纹。
结果表明，与1,4-丁二醇比例为50摩尔％以下的比较例1的清洁刮板相比，1,4-丁二醇相对于整个多元醇组分的比例均超过50摩尔％的实施例的清洁刮板显示出较低的局部磨耗率，并且抑制了局部磨耗。
还发现，与1,4-丁二醇比例超过75摩尔％的比较例4的清洁刮板相比，1,4-丁二醇相对于整个多元醇组分的比例均为75摩尔％以下的实施例的清洁刮板显示出较多的切削循环数，并且抑制了切削的出现。
还发现，实施例的清洁刮板显示出较小的磨耗量，因此具有高耐磨耗性。
提供对本发明的实施方式的前述描述是为了说明和描述的目的。并非试图穷尽本发明所披露的精确形式或将本发明限制于所披露的精确形式。显然，许多改进和变化对于本领域技术人员是显而易见的。选择并描述所述实施方式是为了能够最好地解释本发明的原理及其实际用途，由此使得本领域的其它技术人员能够理解适用于预计的特定用途的本发明的各种实施方式和各种改进方案。意图使本发明的范围由下述权利要求及其等同物所限定。
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Claims (10)

1.一种清洁刮板，其包含：
与待清洁部件接触的接触部，
其中，所述接触部由含有聚氨酯橡胶的部件构成，所述聚氨酯橡胶通过将至少多元醇组分与多异氰酸酯组分聚合而制造，所述多元醇组分含有相对于整个多元醇组分超过50摩尔％且75摩尔％以下的1,4-丁二醇；并且
在构成所述接触部的所述部件中，
100％模量M100与回弹系数Re之比M100/Re为0.25以上，并且所述回弹系数Re为25％以上；并且
压痕弹性模量EIT与回弹系数Re之比EIT/Re大于0.65，并且所述回弹系数Re为25％以上；
其中，所述100％模量M100和压痕弹性模量EIT的单位为MPa，所述回弹系数Re的单位为％。
2.如权利要求1所述的清洁刮板，其中，所述多元醇组分含有相对于整个多元醇组分为55摩尔％以上且75摩尔％以下的1,4-丁二醇。
3.如权利要求2所述的清洁刮板，其中，所述多元醇组分含有相对于整个多元醇组分为55摩尔％以上且60摩尔％以下的1,4-丁二醇。
4.如权利要求1所述的清洁刮板，其中，所述聚氨酯橡胶具有硬链段和软链段，并且所述硬链段的聚集体的平均粒径为1μm以上且10μm以下。
5.如权利要求4所述的清洁刮板，其中，所述聚氨酯橡胶具有硬链段和软链段，并且所述硬链段的聚集体的平均粒径为1μm以上且5μm以下。
6.如权利要求1所述的清洁刮板，其中，所述M100/Re为0.28以上，所述EIT/Re为0.75以上。
7.如权利要求1所述的清洁刮板，其中，所述M100/Re为0.3以上，所述EIT/Re为0.85以上。
8.一种清洁设备，其包含权利要求1至7中任一项所述的清洁刮板。
9.一种能够从图像形成装置上拆卸的处理盒，所述处理盒包含清洁设备，所述清洁设备包含权利要求1至7中任一项所述的清洁刮板。
10.一种图像形成装置，其包含：
图像保持部件；
充电设备，其对所述图像保持部件充电；
静电潜像形成设备，其在所述图像保持部件的经充电的表面上形成静电潜像；
显影设备，其利用色调剂使在所述图像保持部件的表面上形成的所述静电潜像显影以形成色调剂图像；
转印设备，其将在所述图像保持部件上形成的所述色调剂图像转印至记录介质；和
清洁设备，在通过所述转印设备转印了所述色调剂图像之后，所述清洁设备通过使权利要求1至7中任一项所述的清洁刮板与所述图像保持部件的表面接触而清洁所述表面。
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