JP2001075451A - クリーニングブレードおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、表面が充分に低摩擦であ
り、クリーニングブレード内部よりの潤滑性物質、潤滑
性粒剤の染み出しも少なく、感光ドラムを傷めることが
少ない電子写真装置のクリーニングブレードを得ること
である。 【解決手段】 本発明は、感光ドラムに当接するエッジ
部により該感光ドラム外周面に残留するトナーを清掃除
去するウレタンゴム製の電子写真装置のクリーニングブ
レードにおいて、該エッジ部表面におけるイソシアヌレ
ート基の濃度が該エッジ部内部のイソシアヌレート基の
濃度よりも高いことを特徴とするクリーニングブレード
を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電写真プロセス
に用いられる部材であり、感光ドラムに残留したトナー
を除去するクリーニングブレードに関するものである。
また、該クリーニングブレードの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】クリーニングブレードは、電子写真装置
中で用いられる部材であり、現像工程と転写工程を経た
感光ドラム外周面より、不要なトナーを取り除く機能を
持つ。クリーニングブレードは感光ドラムに当接するよ
う固定されており、回転する感光ドラム上の不要のトナ
ーを当接部において削り落とす。

【０００３】クリーニングブレードは表面が低摩擦であ
ることが、感光ドラム外周面の摩耗を防ぐ意味で重要で
ある。従来、クリーニングブレードの摩擦を小さくする
ためには以下のような方法が用いられていた。 （１）潤滑性粒子をブレードエッジ近傍に塗布し粉体潤
滑により低摩擦化する方法しかし、この方法では潤滑性
粒子を用いるため、クリーニングブレードと当接する感
光ドラム面が摩耗される傾向があり、また潤滑性粒子の
摩擦帯電による帯電メモリーなどの画像劣化が発生し易
い問題があった。 （２）クリーニングブレードのエッジ近傍に潤滑性オイ
ルを塗布し低摩擦化する方法しかし、この方法は、潤滑
性オイルが感光ドラム面へ付着してしまい、感光ドラム
を汚染し、それにより転写画像に劣化が発生し易い問題
があった。 （３）クリーニングブレードに潤滑性粒子を内添し低摩
擦化する方法しかし、この方法では、クリーニングブレ
ードを充分に低摩擦とするためには、エッジ表面に潤滑
性粒子を露出させる必要があり、そのため大量の潤滑性
粒子を添加させることが必要であった。しかし、潤滑性
粒子を大量に添加することで逆にブレードの硬度が大幅
に増加したり、クリーニングブレードのゴムが脆くなっ
てクリーニング能力が低下し転写画像の劣化を引き起こ
す等の問題があった。 （４）クリーニングブレードの原料と反応性を有する潤
滑性物質（フッ素化合物、シリコーン化合物など）を添
加してクリーニングブレードに成形し低摩擦化する方法
この方法も前述の方法（３）と同じように、潤滑剤を大
量に添加せねばならず、このために、クリーニングブレ
ードの硬度が著しく減少したり、塑性変形が生じやすく
なり、また、クリーニングブレード内部からの添加剤の
染み出しを引き起こす等の問題点があった。 （５）クリーニングブレードの成形時に、原料と反応性
を有する潤滑性物質（フッ素、シリコーン骨格など）を
あらかじめ金型面に塗布し、成形と同時に潤滑性物質を
クリーニングブレード表面に反応させ潤滑層を形成し、
クリーニングブレードを低摩擦化する方法しかし、この
方法は、界面に反応した膜を形成できることが特徴であ
るが、反応性を有する潤滑性物質の多くはウレタンゴム
との相溶性が悪く、形成された膜の膜厚も薄く、さらに
欠陥も多いためクリーニング不良を起こし易い問題があ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】本発明は、上述の
問題点に鑑みなされたものであり、潤滑性物質又は潤滑
性オイルを塗布しなくても表面が充分に低摩擦であり、
クリーニングブレード内部よりの潤滑性物質、潤滑性粒
剤の染み出しも少なく、感光ドラムを傷めることが少な
いクリーニングブレードを得ることを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、感光ドラムに
当接するエッジ部により該感光ドラム外周面に残留する
トナーを清掃除去するウレタンゴム製の電子写真装置の
クリーニングブレードにおいて、該エッジ部表面におけ
るイソシアヌレート基の濃度が該エッジ部内部のイソシ
アヌレート基の濃度よりも高いことを特徴とするクリー
ニングブレードを提供する。

【０００６】摩擦を低下させるための添加物（潤滑性オ
イル、潤滑性粒子等）を用いないウレタンゴム単体のク
リーニングブレードは、感光ドラムにトナーが付着して
いない電子写真装置の初回使用時に、回転する感光ドラ
ムにクリーニングブレードのエッジが巻き込まれ、捲れ
あがる不良が発生することがある。これは、トナーがま
だ感光ドラム表面に付着していないために、感光ドラム
とクリーニングブレードの接触摩擦が通常よりも大きく
なるためである。

【０００７】しかし、感光ドラムとの当接面（エッジ
部）にイソシアヌレート基を多く含んだ本発明のクリー
ニングブレードは材料自体の摩擦が少ないため、潤滑剤
（潤滑性オイル、潤滑性粒子等）を用いなくとも、初回
の使用時においても捲れあがることなく、安定したクリ
ーニング性能を示す。

【０００８】本発明のクリーニングブレードは内部に潤
滑性粒子、潤滑性オイルを含まないことより、オイルの
ブリードによる感光ドラムの汚染、及び潤滑性粒子が感
光ドラム外周面を摩滅してしまう現象を抑えられる。

【０００９】前記クリーニングブレードのエッジ部のイ
ソシアヌレート基の濃度が、該エッジ部表面から連続的
に減少してもよい。

【００１０】ここで、「連続的に減少する」とは、イソ
シアヌレート基の濃度が深さと共に単調に減少する場合
を含むことは勿論であるが、該エッジ部表面からある深
さまで一定濃度であり、該ある深さから深さと共に濃度
が減少する場合も含む。

【００１１】クリーニングブレードのエッジ部は、摩耗
等による発生する欠損が１０μm以上の大きさとなると
トナーがすり抜けクリーニング不良を引き起こす。そこ
でエッジ部表面の摩擦を低下するイソシアヌレート基は
一定濃度で深くまで存在することが望ましいが、少なく
とも２０μｍの深さまでイソシアヌレート基の濃度が一
定であれば、長期使用によりクリーニングブレードが多
少摩耗したとしても、当初のクリーニング性能を保つこ
とが可能となる。

【００１２】また、クリーニングブレードの硬度はＩＲ
ＨＤ法（国際ゴム硬度）による測定で６０〜７８度の範
囲であることが望ましい。６０〜７８度であれば、圧接
による永久変形を抑えられる。また、７８度以下であれ
ば、当接する感光ドラムを傷つけることがない。

【００１３】また、本発明は、前記エッジ部におけるイ
ソシアヌレート基を形成する原材料であるイソシアネー
トが、前記クリーニングブレードを形成するウレタンゴ
ムの原材料であるイソシアネートと同じ種類のイソシア
ネートであることを特徴とするクリーニングブレードを
提供する。

【００１４】イソシアネートとして共通の物質を用いる
ことで、クリーニングブレードのエッジ表面部のイソシ
アヌレートが豊富な部分と下地であるポリウレタン層と
の接合性がより向上する。

【００１５】また、本発明は、(a)少なくともイソシア
ヌレート基の原材料となるイソシアネート、イソシアヌ
レート三量化触媒及び溶媒とを混合して混合溶液を調製
する工程と、(b)加熱されたクリーニングブレード用金
型のエッジ部の内表面に工程(a)で調製した混合溶液を
塗布しイソシアヌレート化を促進する工程と(c)工程(b)
後、前記金型中にウレタンゴムの原材料を注入し、加熱
硬化する工程と、を少なくとも有する電子写真装置に用
いるクリーニングブレードの製造方法を提供する。

【００１６】より、詳細にクリーニングブレードの製造
方法を記述する。 ＝ 工程(a) ＝ ウレタンゴム製クリーニングブレードの感光ドラムとの
当接面（エッジ部）にイソシアヌレート基を多く形成さ
せるために、成形時にイソシアヌレート化触媒（イソシ
アネートの三量化触媒）、イソシアネート及び溶媒を含
む混合溶液を調製する。 ＝ 工程(b) ＝ あらかじめ離型剤を塗布し加熱したクリーニングブレー
ドの金型のエッジ部に対応する内表面に工程(a)で調製
した混合溶液を塗布する。

【００１７】加熱により溶媒が揮発し、湿った薄膜状と
となった混合溶液中ではイソシアヌレート化反応及びポ
リイソシアネート生成が同時に促進する。

【００１８】金型の加熱温度は、公知の技術より適当な
温度を選択することが可能であるが、１２０〜１４０℃
が望ましい。

【００１９】また、金型内表面への混合溶液の塗布は、
金型内表面に均一な厚さで塗布できる方法より任意に選
択可能であるが、手順の簡便さよりスプレー法が好適に
用いられる。 ＝ 工程(c) ＝ ある程度イソシアヌレート化が進行し、金型内表面にポ
リイソシアネートの湿った薄膜が形成され、次の工程の
ウレタンゴムの原材料の注入により剥がれない強度を有
するようになったならば、イソシアネート、ポリオール
及び鎖延長剤、架橋剤、反応促進剤等の各種添加剤を含
むウレタンゴムの原材料を前記金型中に注入し加熱硬化
成形する。

【００２０】注入したウレタンゴム原材料は薄膜中に残
留するイソシアネート及び三量化触媒と混合しながら反
応するので、ウレタン化反応とともに、イソシアヌレー
ト化反応を伴って硬化していく。

【００２１】これにより、イソシアヌレート化された表
面を有する硬く、低摩擦なクリーニングブレードが得ら
れる。エッジ部の深さ方向におけるイソシアヌレート基
の濃度は深さと共に減少する分布となり、表面から内部
にかけて徐々に柔らかくなっていく。これにより、表面
は硬く摩擦が小さく、内部はウレタン結合に由来する柔
軟で塑性変形の少ないクリーニングブレードを形成する
ことが可能となった。また、本発明は、前記工程(a)に
おいてイソシアヌレート基を形成する原材料として、前
記クリーニングブレードを形成するウレタンゴムの原材
料と同じイソシアネートを用いることを特徴とする電子
写真装置に用いるクリーニングブレードの製造方法を提
供する。

【００２２】ポリウレタンと、イソシアヌレート基の原
材料であるイソシアネートを共通とすることで、表面か
らブレード内部に行くに従って、傾斜的にイソシアヌレ
ート化反応を進めやすい効果がある。

【００２３】ウレタンゴムを硬化するシステムとして
は、プレポリマー法、セミワンショット法、ワンショッ
ト法などの反応システムがあり、いずれの方法を採用し
ても構わないが、三量化触媒を添加したイソシアネート
の膜との反応を考えた場合、遊離したイソシアネートが
多い（NCO基濃度の多い）ほど反応するイソシアネート
が多く三量化触媒を添加したイソシアネートの膜との反
応がより多く、強固なものができるため、遊離したNCO
基濃度を大きく設定できるセミワンショット法、ワンシ
ョット法は有利である。

【００２４】

【発明の実施の形態】前述したイソシアネート三量化触
媒としては具体的に、Li₂O, (Bu₃Sn)₂Oなどの金属酸化
物、NaBHなどのハイドライト化合物、NaOCH₃, KOtBu,
ホウ酸塩などのアルコキシド化合物、N(C₂H₅)_3,, N(C
H₃)₂ CH₂C₂H₅ , N₂C₆H₁₂ などのアミン化合物、HCO₂ ^-Na
⁺, CO₃ ^-2(Na⁺)₂, PhCO₂ ^-Na⁺/DMF, CH₃CO₂ ^-K⁺, (CH₃C
O₂ ^-)₂Ca⁺,アルカリ石鹸、ナフテン酸塩などのアルカリ
性カルボキシレート塩化合物、アルカリ性蟻酸塩化合
物、((R1)₃―NR₂OH)^+-OOCR₃などの四級アンモニウム塩
化合物、組み合わせ触媒としてアミン／エポキシド、ア
ミン／カルボン酸アミン／アルキレンイミドなどが好適
に用いられる。

【００２５】また、ポリウレタン及びイソシアヌレート
基の原料でもあるイソシアネートとしては、４,４’―
メチレンジイソシアネート(MDI)、トルエンジイソシア
ネート(TDI)などの芳香族イソシアネートやヘキサメチ
レンジイソシアネートなどの脂肪族イソシアネートや水
添MDI などの環状脂肪族イソシアネートなどが好適であ
るが、特に４,４’―メチレンジイソシアネート（MDI)
が好ましい。

【００２６】また、イソシアネートとイソシアネート三
量化触媒を溶かす溶媒としては、メチルイソブチルケト
ン(MIBK)やトルエンなどが好適に用いられる。

【００２７】前記の材料からイソシアネートを選択した
ならば、溶媒１００グラムに対して、（１）イソシアネ
ートの三量化触媒：１００〜１００００ppm （２）イソシアネート：１０〜５００ｇ を溶解した混合溶液とし金型内表面に塗布する。

【００２８】次に、ウレタンゴムの材料であるが、イソ
シアネートとしては、上述したイソシアヌレート基の原
材料と同じ物を用いることができる。

【００２９】またポリウレタンのもう一方の原材料であ
るポリオールとしては、エチレンアジペート系ポリエス
テルジオールやブチレンアジペート系ポリエステルジオ
ール、ヘキサメチレンアジペート系ポリエステルジオー
ル、カプドラムクトンジオール、またエチレンブチレン
アジペート系ポリエステルジオールなどの共重合ポリオ
ールやこれらポリオールを任意にブレンドしたポリオー
ルなどが用いられる。

【００３０】また、鎖延長剤としては１,４―ブタンジ
オール、エチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレング
リコールなどが用いられる。

【００３１】架橋剤としてはトリメチロールプロパンな
どの３官能の化合物が用いられる。反応促進触媒として
は、スズ系のジブチルチンジラウレート、スタナスオク
トエートなどがよく、アミン系ではトリエチレンジアミ
ン、テトラメチルグアニジン、ペンタメチルジエチレン
トリアミン、ジメチルイミダゾール、テトラメチルプロ
パンジアミンなどがよく、好ましくは反応性の速い点で
トリエチレンジアミンがよい。

【００３２】製造された、クリーニングブレードの一例
を図１に示す。図１(a)はクリーニングブレードの感光
ドラムとの当接面側から見た平面図である。担持体２は
ステンレス製である。該担持体２のブレード１よりも幅
広い部分が電子写真装置への取り付け部となる。ウレタ
ンゴム製のブレード１は、担持体２を覆っている。ま
た、感光ローラと当接するエッジ部３は前述のようにイ
ソシアヌレート化されている。

【００３３】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。

【００３４】（実施例１）表１にあるように、メチルイ
ソブチルケトン(MIBK)溶剤１００グラムに、イソシアネ
ートの４級アンモニウムカルボキシレート塩系の三量化
触媒DABCOTMR（三共エアプロダクツ社）を１０００ppm
添加し、４,４’―メチレンフェニルジイソシアネート
(MDI)を２００グラム混合した混合溶液を、あらかじめ
離型剤を塗布し、担持体を所定の箇所に設置して、１３
０℃に加熱した金型にスプレー法等でクリーニングブレ
ードエッジ面に対応する金型の内表面に前記混合溶液を
塗布し、溶剤を揮発させて、三量化触媒を添加したMDI
の膜を約１００μｍ形成した。ここで、形成された薄膜
は、イソシアヌレート基と未反応のＭＤＩを含有したポ
リイソシアネートである。

【００３５】続いて、表１にあるようにウレタンゴムの
原材料として、以下の２液を調製した。 ４,４’―メチレンジイソシアネート(MDI)を他の原材
料との混合後のNCO基濃度が１８.４wt％となるように分
子量が１３００のエチレンブチレンアジペートポリエス
テルグリコール（EABA）で濃度を調整した液。

【００３６】ここで、ＮＣＯ基濃度とは、調製した溶液
中に活性なＮＣＯ（分子量４２）として存在する重量％
を示す。 ポリエステルグリコールとしてEABAと、鎖延長剤とし
て１,４―ブタジオール（１,４―BD)と、架橋剤として
トリメチロールプロパン(TMP)と、反応促進触媒として
トリエチレンジアミン触媒と、を添加した液。

【００３７】これらの２液を、それぞれ８０℃に加温
し、回転撹拌式の混合機で１００：１００の割合で混合
し、直ちに金型に注型するセミワンショット法で硬化を
行なった。

【００３８】成形したクリーニングブレードの硬さを測
定すると７４度(ＩＲＨＤ)であった。また、図２に示し
た摩擦係数測定機で測定すると、摩擦係数は１.２であ
った。

【００３９】摩擦測定は、電子写真装置の実際の使用条
件に近い条件で行われた。温度２４．３度、相対湿度４
４％の条件で、クリーニングブレードのエッジ部はポリ
エチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートで形成された
摩擦面に２５度の角度で当接し、摩擦面の法線方向に３
０g/cmの力で摩擦面に押し付けられている。

【００４０】ここでクリーニングブレードに加える力で
あるが、エッジ部と摩擦面が直線で接触している（面積
を持たない）として考えている。つまり、クリーニング
ブレードに加えた荷重（g）をクリーニングブレードの
接触長さ（cm）で除した値である。

【００４１】摩擦面の水平方向から見た時に摩擦面とク
リーニングブレードが２５度の鋭角をなしている方向に
１０cm/minの一定速度で摩擦面を引き抜く時に要する力
より摩擦係数を求めた。

【００４２】（実施例２）イソシアヌレート基の原料で
ある混合溶液塗布膜の乾燥厚みを５０μmとした以外は
実施例１と同様に、クリーニングブレードを作製した。
表１にその諸元を示す。

【００４３】（実施例３）イソシアヌレート三量化触媒
をオクチル酸カリとジメチルアミノメチルフェノールの
混合物とした以外は実施例１と同様にして、クリーニン
グブレードを作製した。表１にその諸元を示す。

【００４４】（実施例４）ウレタンゴムの硬化システム
をプレポリマー法とし、ウレタンゴムの原料である２液
の比率を１００：６とし、NCO基濃度を６.３wt％とした
こと以外は実施例１と同様にして、クリーニングブレー
ドを作製した。諸元を表１に示す。

【００４５】（比較例１）本比較例はエッジ部に何らの
処理を行なわない従来法によるウレタンゴムのみのクリ
ーニングブレードである。

【００４６】イソシアヌレート化処理を行なわないこと
以外は実施例４と同様にして、クリーニングブレードを
作製した。諸元を表１に示す。

【００４７】（比較例２）本比較例は、ウレタンゴム表
面に、潤滑性物質を反応させることでブレードを低摩擦
化する従来法によるものである。

【００４８】イソシアヌレート化処理の代わりに活性水
素を有する両末端ヒドロキシ変性シリコーンオイル（信
越化学：X22-160）２００gをトルエン１００グラムに稀
釈し、実施例４のイソシアヌレート化原材料と同様の方
法で金型の所定の内表面に塗布した。

【００４９】ウレタンゴムの形成法は実施例４と同様で
ある。

【００５０】

【表１】 表１より明らかなように全く表面処理を行なわない比較
例１に比べると、実施例１〜４は低摩擦なクリーニング
ブレードが得られた。

【００５１】また、表面にシリコーンを導入して低摩擦
化を図った比較例２に比べても実施例１〜４方が低摩擦
化がされている。

【００５２】さらに、実施例１〜４のクリーニングブレ
ードをポリカーボネート系の有機感光体（ＯＰＣ）ドラ
ムに接触させて回転したところ、従来のように潤滑性の
紛体をエッジに塗布しなくても、ブレードの捲れは発生
しなかった。

【００５３】

【発明の効果】本発明の表面がイソシアヌレート化され
たポリウレタン製クリーニングブレードにより、潤滑性
物質又は潤滑製オイルを塗布しなくても表面が充分に低
摩擦であり、添加剤の内部からの染み出しも少ないクリ
ーニングブレードを得ることができた。

【００５４】従来技術で問題であった、電子写真装置の
初回使用時にクリーニングブレードが捲れてしまう現象
が本発明のクリーニングブレードを使用することで回避
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクリーニングブレードの側面図と平面
図である。

【図２】クリーニングブレードの摩擦測定方法に関する
ものである。

【符号の説明】

１：ブレード ２：担持体 ３：エッジ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H034 BF00 BF01 BF03 4J034 CA04 CA05 CB03 CB04 CB07 CC03 DA01 DB04 DC50 DF01 DF12 DF16 DF20 DG03 DG04 DG06 DG08 HA01 HA07 HA11 HC03 HC12 HC17 HC22 HC46 HC52 HC61 HC71 JA02 KA01 KB02 KB03 KC17 KD12 KE02 QA01 QB15 QD03 RA07 RA14

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光ドラムに当接するエッジ部により該
   感光ドラム外周面に残留するトナーを清掃除去するウレ
   タンゴム製の電子写真装置のクリーニングブレードにお
   いて、該エッジ部表面におけるイソシアヌレート基の濃
   度が該エッジ部内部のイソシアヌレート基の濃度よりも
   高いことを特徴とするクリーニングブレード。
2. 【請求項２】 前記クリーニングブレードのエッジ部の
   イソシアヌレート基の濃度が、該エッジ部表面から連続
   的に減少する請求項１記載のクリーニングブレード。
3. 【請求項３】 前記エッジ部におけるイソシアヌレート
   基を形成する原材料であるイソシアネートが、前記クリ
   ーニングブレードを形成するウレタンゴムの原材料であ
   るイソシアネートと同じ種類のイソシアネートであるこ
   とを特徴とする請求項１または２記載のクリーニングブ
   レード。
4. 【請求項４】 (a)少なくともイソシアヌレート基の原
   材料となるイソシアネート、イソシアヌレート三量化触
   媒及び溶媒とを混合して混合溶液を調製する工程と、
   (b)加熱されたクリーニングブレード用金型のエッジ部
   の内表面に工程(a)で調製した混合溶液を塗布しイソシ
   アヌレート化を促進する工程と(c)工程(b)後、前記金型
   中にウレタンゴムの原材料を注入し、加熱硬化する工程
   と、を少なくとも有する電子写真装置に用いるクリーニ
   ングブレードの製造方法。
5. 【請求項５】 前記工程(a)においてイソシアヌレート
   基を形成する原材料として、前記クリーニングブレード
   を形成するウレタンゴムの原材料と同じイソシアネート
   を用いることを特徴とする請求項４記載の電子写真装置
   に用いるクリーニングブレードの製造方法。