JP6108139B2 - クリーニングブレード - Google Patents
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Description
図1に示すように、クリーニングブレード1は、弾性体10と支持部材20とを備えており、弾性体10と支持部材20とは図示されない接着剤を介して接合されている。弾性体10は、ウレタンエラストマーの成形体からなる。弾性体10は、その表層部に表面処理層11が形成されている。表面処理層11は、弾性体10の表層部に表面処理液を含浸させ硬化することにより形成されたものである。表面処理層11は、弾性体10のクリーニング対象との当接部に形成されていればよいが、本実施形態では、弾性体10の端面の表面全体の表層部に表面処理層11を形成している。なお、本明細書では、支持部材20を有さない弾性体10のみでもクリーニングブレードという。
(ウレタン弾性体の作製)
ポリオールとしてカプロラクトン系ポリオール(分子量2000)100質量部と、イソシアネート化合物として4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)38質量部とを115℃×20分間反応させた後、架橋剤として1,4−ブタンジオール6.1質量部およびトリメチロールプロパン2.6質量部を混合し、140℃に保った金型で40分間加熱硬化させた。成形後、幅12.3mm、厚さ2.0mm、長さ324mmに切断加工しウレタン弾性体とした。
イソシアネート化合物として2官能イソシアネート化合物MDI(日本ポリウレタン工業(株)製、分子量250.25)と、ポリオールとして3官能ポリオールTMP(日本ポリウレタン工業(株)製、分子量134.17)と、メチルエチルケトン(MEK)とを、イソシアネート基と水酸基との比率(NCO基/OH基)が1.0となるように混合し、濃度5質量%の表面処理液を調製した。ここで、表面処理液の濃度(質量%)は、表面処理液の全体の質量に対するイソシアネート化合物及びポリオールの質量の割合とする。
表面処理液を23℃に保ったまま、ウレタン弾性体を表面処理液に1分間浸漬後、50℃で保持されたオーブンで1時間加熱した。その後、表面処理されたウレタン弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。これにより、表層部に厚さ10μmの表面処理層を有し、表面処理層の表面に含まれる窒素濃度と、表面処理層の表面から厚み方向の内部に向かって0.5mmの位置における窒素濃度との差(以下、表面処理層の表面及び内部の窒素濃度差)が、0.05質量%であるクリーニングブレードを得た。
(ウレタン弾性体の作製)
実施例1と同様の手順でウレタン弾性体を得た。
2官能イソシアネート化合物に含有されるイソシアネート基と、3官能ポリオールに含有される水酸基との比率(NCO基/OH基)は1.2になるように混合し、濃度10質量%の表面処理液を調製した以外は実施例1と同様の手順で表面処理液を調製した。
ウレタン弾性体を表面処理液に実施例1と同様の手順で表面処理を行った。その後、表面処理されたウレタン弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。これにより、表層部に厚さ30μmの表面処理層を有し、表面処理層の表面及び内部の窒素濃度差が、0.05質量%であるクリーニングブレードを得た。
(ウレタン弾性体の作製)
実施例1と同様の手順でウレタン弾性体を得た。
2官能イソシアネート化合物に含有されるイソシアネート基と、3官能ポリオールに含有される水酸基との比率(NCO基/OH基)は1.5になるように混合し、濃度15質量%の表面処理液を調製した以外は実施例1と同様の手順で表面処理液を調製した。
ウレタン弾性体を表面処理液に実施例1と同様の手順で表面処理を行った。その後、表面処理されたウレタン弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。これにより、表層部に厚さ50μmの表面処理層を有し、表面処理層の表面及び内部の窒素濃度差が、0.05質量%であるクリーニングブレードを得た。
(ウレタン弾性体の作製)
実施例1と同様の手順でウレタン弾性体を得た。
ポリオールとして2官能ポリオール1,3−プロパンジオール(PDO)(関東化学(株)製、分子量76.09)と3官能ポリオールTMP(日本ポリウレタン工業(株)製、分子量134.17)とを混合した以外は実施例1と同様の手順で表面処理液を調製した。なお、2官能イソシアネート化合物に含有されるイソシアネート基と、2官能ポリオール及び3官能ポリオールに含有される水酸基との比率(NCO基/OH基)を1.2になるように混合し、濃度10質量%の表面処理液を調製した。また、2官能ポリオールと3官能ポリオールとの官能基数の比(2官能の官能基数/3官能の官能基数)は、40/60とした。
ウレタン弾性体を表面処理液に実施例1と同様の手順で表面処理を行った。その後、表面処理されたウレタン弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。これにより、表層部に厚さ30μmの表面処理層を有し、表面処理層の表面及び内部の窒素濃度差が、0.07質量%であるクリーニングブレードを得た。
(ウレタン弾性体の作製)
実施例1と同様の手順でウレタン弾性体を得た。
ポリオールとして2官能ポリオール1,3−プロパンジオール(PDO)(関東化学(株)製、分子量76.09)と3官能ポリオールTMP(日本ポリウレタン工業(株)製、分子量134.17)とを混合し、2官能ポリオールと3官能ポリオールとの官能基数の比(2官能の官能基数/3官能の官能基数)を、85/15とした以外は実施例4と同様の手順で表面処理液を調製した。
実施例4と同様の手順で表面処理を行った。その後、表面処理されたウレタン弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。これにより、表層部に厚さ30μmの表面処理層を有し、表面処理層の表面及び内部の窒素濃度差が、0.10質量%であるクリーニングブレードを得た。
(ウレタン弾性体の作製)
実施例1と同様の手順でウレタン弾性体を得た。
ポリオールとして2官能ポリオール1,3−プロパンジオール(PDO)(関東化学(株)製、分子量76.09)を混合した以外は実施例4と同様の手順で表面処理液を調製した。
実施例4と同様の手順で表面処理を行った。その後、表面処理されたウレタン弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。これにより、表層部に厚さ30μmの表面処理層を有し、表面処理層の表面及び内部の窒素濃度差が、0.10質量%であるクリーニングブレードを得た。
(ウレタン弾性体の作製)
実施例1と同様の手順でウレタン弾性体を得た。
濃度30質量%とした以外は実施例2と同様の手順で表面処理液を調製した。
ウレタン弾性体を表面処理液に30分間浸漬した以外は実施例2と同様の手順で表面処理を行った。その後、表面処理されたウレタン弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。これにより、表層部に厚さ150μmの表面処理層を有し、表面処理層の表面及び内部の窒素濃度差が、0.5質量%であるクリーニングブレードを得た。
(ウレタン弾性体の作製)
実施例1と同様の手順でウレタン弾性体を得た。
実施例2と同様の手順で表面処理液を調製した。
ウレタン弾性体を表面処理液に18秒間浸漬した以外は実施例2と同様の手順で表面処理を行った。その後、表面処理されたウレタン弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。これにより、表層部に厚さ5μmの表面処理層を有し、表面処理層の表面及び内部の窒素濃度差が、0.01質量%であるクリーニングブレードを得た。
(ウレタン弾性体の作製)
実施例1と同様の手順でウレタン弾性体を得た。
ポリオールを含有しないで、濃度20質量%とした以外は、実施例2と同様の手順で表面処理液を調製した。
ウレタン弾性体を表面処理液に1分間浸漬した以外は実施例1と同様の手順で表面処理を行った。その後、表面処理されたウレタン弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。これにより、表層部に厚さ3μmの表面処理層を有し、表面処理層の表面及び内部の窒素濃度差が、0.7質量%であるクリーニングブレードを得た。
(ウレタン弾性体の作製)
実施例1と同様の手順でウレタン弾性体を得た。
3官能ポリオールを含有しない以外は実施例2と同様の手順で表面処理液を調製した。
ウレタン弾性体を表面処理液に1分間浸漬した以外は実施例1と同様の手順で表面処理を行った。その後、表面処理されたウレタン弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。これにより、表層部に厚さ20μmの表面処理層を有し、表面処理層の表面及び内部の窒素濃度差が、1.0質量%であるクリーニングブレードを得た。
実施例1と同様の手順でウレタン弾性体を得た。ウレタン弾性体に表面処理を施さず、ウレタン弾性体を支持部材に接着してクリーニングブレードとした。
<動摩擦係数の測定>
新東科学製表面性試験機を用いて、JIS K7125、P8147、ISO8295に準じ、相手材として直径10mmのSUS304鋼球を用い、移動速度50mm/分、荷重0.49N、振幅50mmの条件下で動摩擦係数を測定した。結果を表1及び表2に示す。
<押し込み弾性率の測定>
島津製作所製ダイナミック超微小硬度計を用いて、ISO14577に準じ、負荷−除荷試験により保持時間5s、最大試験荷重0.98N、負荷速度0.14N/sの条件下で表面処理層の最表面から、その厚さに相当する深さ、例えばサンプル1では10μmの部分の押し込み弾性率を測定した。結果を表1及び表2に示す。
<表面硬度の測定>
島津製作所製ダイナミック超微小硬度計を用いて、JIS Z2255、ISO14577に準じ、圧し押し込み試験により負荷速度1.4mN/s、測定深さ10μmの条件下で表面硬度を測定した。結果を表1及び表2に示す。
<表面粗さの測定>
東洋精密サーフコム1400Aを用いて、JIS B0601−1994に準じ、移動速度0.15mm/s、カットオフ波長:0.8mm、負荷速度1.4mN/s、測定深さ10μmの条件下でゴム弾性体表面の十点平均粗さRzを測定した。結果を表1及び表2に示す。
<クリーニング性の評価>
A3サイズ カラーMFP 55枚/分 機を用いて、カートリッジにブレードを組み込み100万枚印刷した後、トナーのすり抜けがなかった場合を○、トナーのすり抜けがあった場合を×としてクリーニング性を評価した。結果を表1及び表2に示す。
<フィルミング抑制性の評価>
A3サイズ カラーMFP 55枚/分 機を用いて、カートリッジにブレードを組み込み100万枚印刷した後、トナーの固着がなかった場合を○、トナーの固着があったが実用上問題なしを△、トナーの固着があった場合を×としてフィルミング抑制性を評価した。結果を表1及び表2に示す。
<耐摩耗性の評価>
A3サイズ カラーMFP 55枚/分 機を用いて、カートリッジにブレードを組み込み100万枚印刷した後、カケや摩耗がなかった場合を○、カケや摩耗があったが実用上問題なしを△、カケや摩耗があった場合を×として耐摩耗性を評価した。結果を表1及び表2に示す。
<外観の評価>
A3サイズ カラーMFP 55枚/分 機を用いて、カートリッジにブレードを組み込み100万枚印刷した後、処理ムラがなかった場合を○、処理ムラがあった場合を×として外観を評価した。結果を表1及び表2に示す。
<表面処理液のライフの評価>
500ml容器に表面処理液400gを調合し密封して保管温度40℃で保管し、外観上に異常が発生するまでの日数を測定し、2日以上外観上に異常が発生しなかった場合を○、2日未満で外観上に異常が発生した場合を×として表面処理液のライフを評価した。結果を表1及び表2に示す。
10 弾性体
11 表面処理層
20 支持部材
Claims (4)
- ウレタンエラストマーからなる弾性体を有し、前記弾性体の被接触体と当接する部位に少なくとも表面処理層を有するクリーニングブレードであって、
前記表面処理層は、2官能イソシアネート化合物と、2官能ポリオール及び3官能ポリオールから選択される少なくとも一種のポリオールと、有機溶剤とを含有する表面処理液、又は前記2官能イソシアネート化合物と前記2官能ポリオール及び前記3官能ポリオールから選択される少なくとも一種のポリオールとの反応生成物であってイソシアネート基を末端に有するイソシアネート基含有化合物と、有機溶剤とを含有する表面処理液を、前記弾性体の表層部に含浸し硬化して形成され、
前記表面処理層の厚さは、10μm〜100μmであり、
前記表面処理層の表面の窒素濃度と、前記表面処理層の表面から厚み方向の内部に向かって0.5mmの位置における窒素濃度との差が、0.02〜0.15質量%であることを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項1記載のクリーニングブレードにおいて、
前記表面処理液の前記2官能イソシアネート化合物は、分子量が200以上300以下であり、
前記表面処理液の前記2官能ポリオール及び前記3官能ポリオールは、分子量が150以下であることを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項1又は2に記載のクリーニングブレードにおいて、
前記表面処理液の前記2官能イソシアネート化合物に含有されるイソシアネート基と、前記2官能ポリオール及び前記3官能ポリオールから選択される少なくとも一種に含有される水酸基との比率(NCO基/OH基)は、1.0以上1.5以下であることを特徴とするクリーニングブレード。 - 請求項1〜3の何れか一項に記載のクリーニングブレードにおいて、
前記表面処理液は、前記2官能ポリオール及び前記3官能ポリオールを含有し、
前記2官能ポリオールと、前記3官能ポリオールとの官能基数の比(2官能の官能基数/3官能の官能基数)は、50/50〜95/5であることを特徴とするクリーニングブレード。
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