クリーニングブレード部材
【課題】高耐久性のクリーニングブレード部材を提供する。
【解決手段】トナーを除去するクリーニングブレード部材１０において、トナー付着体に当接するエッジ層１１と、エッジ層１１の裏面に設けられた背面層１２との二層からなり、エッジ層１１のヤング率が８〜２０ＭＰａで且つ２５℃における反発弾性が２０〜４０％であり、エッジ層１１のヤング率をＥａ、背面層１２のヤング率をＥｂ、エッジ層１１の肉厚Ｔａ、背面層１２の肉厚Ｔｂとしたときに、式：Ｒａ＝［ＴａＥａ／（Ｔａ＋Ｔｂ）］で表されるエッジ層１１のヤング率起因率Ｒａと式：Ｒｂ＝［ＴｂＥｂ／（Ｔａ＋Ｔｂ）］で表される背面層１２のヤング率起因率Ｒｂとの比（Ｒｂ／Ｒａ）が０．０１〜６．０であり、且つエッジ層１１及び背面層１２の全体のヤング率（Ｒａ＋Ｒｂ）が７〜１４ＭＰａとなるようにする。
【解決手段】トナーを除去するクリーニングブレード部材１０において、トナー付着体に当接するエッジ層１１と、エッジ層１１の裏面に設けられた背面層１２との二層からなり、エッジ層１１のヤング率が８〜２０ＭＰａで且つ２５℃における反発弾性が２０〜４０％であり、エッジ層１１のヤング率をＥａ、背面層１２のヤング率をＥｂ、エッジ層１１の肉厚Ｔａ、背面層１２の肉厚Ｔｂとしたときに、式：Ｒａ＝［ＴａＥａ／（Ｔａ＋Ｔｂ）］で表されるエッジ層１１のヤング率起因率Ｒａと式：Ｒｂ＝［ＴｂＥｂ／（Ｔａ＋Ｔｂ）］で表される背面層１２のヤング率起因率Ｒｂとの比（Ｒｂ／Ｒａ）が０．０１〜６．０であり、且つエッジ層１１及び背面層１２の全体のヤング率（Ｒａ＋Ｒｂ）が７〜１４ＭＰａとなるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーニングブレード部材に関し、特に、電子写真法において感光体や転写ベルトなど、トナー像が形成され且つその後当該トナー像を被転写材に転写するトナー像担持体上のトナーを除去するクリーニングブレード部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電子写真プロセスでは、電子写真感光体あるいは転写ベルト等を繰り返し使用するためにトナーを除去するクリーニングブレードが用いられる。クリーニングブレードは、長期間に亘って感光体に当接させるものであるため、耐磨耗性が良好で、低摩擦係数であることが求められている。近年はさらに、ユニットのロングライフ化が進むにつれて感光体が高耐久品となっており、それに伴ってクリーニングブレードにも高耐久性が求められている。
【０００３】
高耐久性のブレードにするには、ブレードの高硬度化が必要であるが、単層のクリーニングブレードを高硬度化すると、感光体への接圧が高くなりすぎて感光体表面の膜の剥がれが発生したり、ブレードのヘタリが発生したりする問題があった。なお、ここでいうヘタリとは、ブレードの感光体との当接側とは反対側の端部を片持支持して水平にした際の先端の沈み込みである。そこで、複数構造を有するクリーニングブレードが提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００４】
これらのクリーニングブレードは、複数の種類の材料を用いることで、感光体に当接する層、及びその他の層がそれぞれの特性を補うことで優れた特性を示すものであったが、高温環境下又は低温環境下いずれかにおいて良好な特性を示すものであり、高温環境下〜低温環境下において良好な特性を示すものではなかった。
【０００５】
従って、従来、高温環境下〜低温環境下と、温度環境が変化しても十分に安定した機械特性を維持するクリーニングブレードが求められている。
【０００６】
【特許文献１】特許第２５４２２０４号
【特許文献２】特開２００２−２１４９８９号公報
【特許文献３】特開２００２−２１４９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、いずれの環境においても、耐磨耗性、耐ヘタリ性などの機械特性に優れた高耐久性のクリーニングブレード部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、トナー付着体上のトナーを除去するクリーニング部に用いるクリーニングブレード部材において、前記トナー付着体に当接するエッジ層と、前記エッジ層の裏面に設けられた背面層との二層からなり、前記エッジ層のヤング率が８〜２０ＭＰａで且つ２５℃における反発弾性が２０〜４０％であり、前記エッジ層のヤング率をＥａ、前記背面層のヤング率をＥｂ、前記エッジ層の肉厚Ｔａ、前記背面層の肉厚Ｔｂとしたときに、下記式（１）で表される前記エッジ層のヤング率起因率Ｒａと下記式（２）で表される前記背面層のヤング率起因率Ｒｂとの比（Ｒｂ／Ｒａ）が０．０１〜６．０であり、且つ前記エッジ層及び前記背面層の全体のヤング率（Ｒａ＋Ｒｂ）が７〜１４ＭＰａであることを特徴とするクリーニングブレード部材にある。
【０００９】
【数１】
【００１０】
【数２】
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のクリーニングブレード部材において、前記エッジ層のｔａｎδ（１Ｈｚ）のピーク温度が−２０℃〜５℃であることを特徴とするクリーニングブレード部材にある。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１又は２の何れかの態様に記載のクリーニングブレード部材において、前記エッジ層の５０℃での硬度ＨｓＴ５０（°）（ＪＩＳ Ａ）と１０℃での硬度ＨｓＴ１０（°）（ＪＩＳ Ａ）との差であるΔＨｓ（°）（ＪＩＳ Ａ）が４以下であることを特徴とするクリーニグブレード部材にある。
【００１３】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様に記載のクリーニングブレード部材において、前記エッジ層の５０℃での反発弾性ＲｂＴ５０（％）と１０℃での反発弾性ＲｂＴ１０（％）との差であるΔＲｂ（％）が３０以下であることを特徴とするクリーニングブレード部材にある。
【００１４】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様に記載のクリーニングブレード部材において、前記エッジ層及び前記背面層が遠心成形により一体に成形されたものであることを特徴とするクリーニングブレード部材にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、いずれの環境においても耐磨耗性、耐ヘタリ性などの機械特性に優れた高耐久性のクリーニングブレード部材となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、ヤング率及び反発弾性を規定することで、クリーニングブレード部材の機械特性を制御できるという知見に基づいて完成されたものである。
【００１７】
すなわち、本発明のクリーニングブレード部材は、トナー付着体に当接するエッジ層と、エッジ層の裏面に設けられた背面層との二層からなるものであり、エッジ層のヤング率及び反発弾性と、エッジ層及び背面層のヤング率起因率の比と、クリーニングブレード部材のヤング率とを規定することにより、耐磨耗性及び耐ヘタリ性に優れ、高耐久性とするというものである。
【００１８】
本発明にかかるエッジ層は、トナー付着体に当接する側の層であり、ヤング率が８〜２０ＭＰａで且つ２５℃における反発弾性が２０〜４０％である。エッジ層のヤング率及び反発弾性をこの範囲に規定することで、耐磨耗性に優れた高耐久性のクリーニングブレード部材となる。ヤング率をこの範囲に規定することで、エッジ層は比較的高硬度となるためトナー付着体との接触面積が低減でき、摩擦係数を低下させることができる。ヤング率がこの範囲よりも大きくなると磨耗しやすくなってしまい、この範囲よりも小さいと十分な硬度が得られなくなる。また、エッジ層の反発弾性をこの範囲に規定することで、クリーニング特性を良好に維持することができる。なお、反発弾性がこの範囲よりも大きくなると磨耗しやすくなり、この範囲より小さくなると欠けやすくなってしまう。
【００１９】
本発明のクリーニングブレード部材は、上述した規定を満たすエッジ層の特性を補うためにエッジ層の裏面に背面層が設けられている。つまり、クリーニングブレード部材を二層とすることで、トナーと当接するエッジ層を高硬度化してもクリーニングブレード部材のヘタリや、感光体の表面の膜の剥がれが発生することがないクリーニングブレード部材を実現できる。
【００２０】
本発明のクリーニングブレード部材は、具体的には、エッジ層のヤング率をＥａ、背面層のヤング率をＥｂ、エッジ層の肉厚Ｔａ、背面層の肉厚Ｔｂとしたときに、下記式（１）で表されるエッジ層のヤング率起因率Ｒａと下記式（２）で表される背面層のヤング率起因率Ｒｂとの比（Ｒｂ／Ｒａ）が０．０１〜６．０であり、エッジ層及び背面層の全体のヤング率（Ｒａ＋Ｒｂ）が７〜１４ＭＰａとなるものである。
【００２１】
【数３】
【００２２】
【数４】
【００２３】
ここで、ヤング率起因率とは、上述したようにクリーニングブレード全体におけるエッジ層又は背面層の厚さの割合にヤング率をかけたものであり、クリーニングブレード全体における各層のヤング率の影響力の目安となるものである。つまり、エッジ層のヤング率起因率Ｒａと背面層のヤング率起因率Ｒｂの比である（Ｒｂ／Ｒａ）が１のときにはエッジ層と背面層との全体における影響は同程度であるが、１より小さくなるとエッジ層の全体に占める影響力が大きくなり、１より大きくなると背面層の全体に占める影響力が大きくなるということになる。
【００２４】
エッジ層と背面層とのヤング率起因率の比（Ｒｂ／Ｒａ）が０．０１〜６．０であるのは、ヤング率起因率の比が、この範囲よりも小さいと背面層を設ける効果が顕著ではなくなってしまい、この範囲よりも大きいと背面層の影響が大きくなりすぎてエッジ層の特性が発現しなくなるためである。
【００２５】
また、クリーニングブレード部材のヤング率は、二層全体を測定して求めることもできるが、本発明においては、ヤング率起因率Ｒａとヤング率起因率Ｒｂの和である（Ｒａ＋Ｒｂ）を、クリーニングブレード部材のヤング率とする。本発明のクリーニングブレード部材のヤング率（Ｒａ＋Ｒｂ）は７〜１４ＭＰａである。この範囲より高いと感光体に傷をつける虞があり、この範囲より低いとクリーニングブレード部材が磨耗する虞があるからである。
【００２６】
上述した規定を満たすことで、いずれの環境においても耐磨耗性、耐ヘタリ性などの機械特性に優れた高耐久性のクリーニングブレード部材となる。
【００２７】
エッジ層は、ｔａｎδ（１Ｈｚ）のピーク温度が−２０℃〜５℃であるのが好ましい。低温低湿環境でもゴム性を維持でき、欠けの発生しにくいクリーニングブレード部材となるからである。
【００２８】
この範囲よりも高くなると、低温低湿環境でゴム性を失ってしまい、非常に欠け易くなり、環境の変動が大きいクリーニングブレード部材となってしまう。また、−２０℃より低いと一般的に強度が弱くなり、耐磨耗性が優れない。
【００２９】
エッジ層は、５０℃での硬度ＨｓＴ５０（°）（ＪＩＳ Ａ）と１０℃での硬度ＨｓＴ１０（°）（ＪＩＳ Ａ）との差であるΔＨｓ（°）（ＪＩＳ Ａ）が４以下であるのが好ましい。また、本発明のエッジ層は、ゴム硬度がＪＩＳ Ａで７０〜９０°であるのが好ましく、この条件を満たすことで硬度の温度依存性が小さく、環境が変化しても十分に安定したクリーニングブレード部材となる。
【００３０】
また、エッジ層の５０℃での反発弾性ＲｂＴ５０（％）と１０℃での反発弾性ＲｂＴ１０（％）との差であるΔＲｂ（％）が３０以下であるのが好ましい。この条件を満たすことで反発弾性の温度依存性が小さく、環境が変化しても十分に安定したクリーニングブレード部材となる。
【００３１】
本発明のクリーニングブレード部材の１００％永久伸びは４％以下であることが好ましい。４％より大きいと、クリーニングブレード部材の使用時にエッジ部のヘタリが大きくなり、線圧が低下してクリーニング性能が悪化してしまうためである。
【００３２】
本発明のクリーニングブレード部材の３００％伸張時の引張強度（３００％Ｍｏｄｕｌｕｓ）は１０ＭＰａ以上であることが好ましい。１０ＭＰａ未満であると耐磨耗性が悪くなる傾向があり、少ない通紙枚数でエッジが欠けたり、白抜け等の画像不良が起こる傾向が大きくなるからである。
【００３３】
本発明のクリーニングブレード部材の２５℃での引張強度は１５ＭＰａ以上であることが好ましい。１５ＭＰａ未満であると、耐磨耗性が悪くなるので好ましくない。
【００３４】
また、本発明のクリーニングブレード部材の引裂強度は４０ｋＮ／ｍ以上であることが好ましい。引裂強さが４０ｋＮ／ｍ以上と高強度であると、耐磨耗性に優れたクリーニングブレード部材となる。
【００３５】
本発明のクリーニングブレード部材にかかるエッジ層及び背面層はいずれもポリウレタンからなり、ポリオールとポリイソシアネートと架橋剤とを反応させることにより製造することができる。
【００３６】
ポリオールとしては、ジオールと二塩基酸との脱水縮合で得られるポリエステルポリオール、ジオールとアルキルカーボネートの反応により得られるポリカーボネートポリオール、カプロラクトン系のポリオール、ポリエーテルポリオール等を挙げることができる。なお、ポリオールの配合割合は、ポリウレタン中に６０〜８０重量％であるのが好ましい。
【００３７】
ポリオールと反応させるポリイソシアネートは、分子構造が比較的剛直でないものであることが好ましく、例えば、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、１，６−ヘキサンジイソシアネート（ＨＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−ジメチルフェニル−４，４−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）などを挙げることができる。特に、好適なものはＭＤＩである。ポリイソシアネートの配合割合は、ポリウレタン１００重量部に対して３０〜８０重量部であることが好ましい。３０重量部未満では引張強さが不十分になる場合があるからであり、８０重量部より多いと永久伸びが大きくなりすぎる。
【００３８】
架橋剤としては、ジオール（２官能）、トリオール（３官能）、ジアミノ化合物（２官能）が挙げられ、勿論これらを併用してもよい。
【００３９】
ジオールは特に限定されないが、例えば、プロパンジオール（ＰＤ）、ブタンジオール（ＢＤ）等が挙げられる。
【００４０】
また、トリオールも特に限定されないが、分子量が１２０〜２５００のトリオールが好ましく、さらに好ましくは１２０〜１０００のトリオールである。具体的には、トリメチロールエタン（ＴＭＥ）、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）等の短鎖トリオールや、分子量がそれらよりも大きい下記式（３）で表されるカプロラクトン系トリオール（εカプロラクトンから合成されるトリオール）等を挙げることができる。なお、トリオールはクリープや応力緩和などの特性を改良するために添加されるものである。
【００４１】
【化１】
【００４２】
ジアミノ化合物も特に限定されないが、融点が８０℃以下であるのが好ましい。反応時にジアミノ化合物を融点以上の温度に上げる必要があり、その温度が８０℃以上の場合は極端にポットライフが短くなるからである。ポットライフが短くなると、成形が行えなくなったり、寸法精度が悪化してしまう。なお、ここでいう「ポットライフ」とは、粘度が比較的低く、流動性を保持した状態の時間のことである。
【００４３】
また、２，２′，３，３′−テトラクロロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタンとは異なり、塩素を分子構造に有さないが芳香環を有する化合物であり、且つ２，２′，３，３′−テトラクロロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタンを同一の硬化・成形条件で用いた場合と比較して、反応速度が遅いことが好ましい。このようなジアミノ化合物は、塩素原子を含まないために立体障害がほとんどなく、芳香環を有するために、これを用いて硬化させたポリウレタンは機械的強度の優れたものになる。なお、２，２′，３，３′−テトラクロロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタン以上の反応速度であると、反応が速すぎるためにシートが成形できない。
【００４４】
また、ジアミノ化合物は、リキッドタイプまたはソリッドタイプのものがあるが、リキッドタイプが好ましい。ジアミノ化合物は、例えばジアミノジフェニルメタン系、フェニレンジアミン系が挙げられ、具体的には、４，４′−メチレンジアニリン（ＤＤＭ）、３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアミン（ＤＭＴＤＡ）、２，４−トルエンジアミン（２，４−ＴＤＡ）、２，６−トルエンジアミン（２，６−ＴＤＡ）、メチレンビス（２−エチル−６−メチルアミン）、１，４−ジ−ｓｅｃ−ブチルアミノベンゼン、４，４−ジ−ｓｅｃ−ブチルアミンジフェニルメタン、１，４−ビス（２−アミノフェニル）チオメタン、ジエチルトルエンジアミン、トリメチレンビス（４−アミノベンゾエート）、ポリテトラメチレンオキシドジ−ｐ−アミノベンゾエート等を挙げることができる。
【００４５】
また、これらの架橋剤の配合割合は特に限定されないが、架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０〜０．６０であることが好ましく、より好ましくは０．０５〜０．４０である。なお、２官能も３官能もそれぞれ二種以上混合して用いてもよい。
【００４６】
また、α値は０．７〜１．０であることが好ましい。α値とは、下記式で表される値である。α値が、１．０より大きいと架橋剤の水酸基やジアミノ基である官能基が残存するため当接する感光体等を汚染してしまい、０．７未満では架橋密度が少なすぎて強度が不充分となったり、残存イソシアネートの失活に時間がかかり感光体汚染する場合がある。
【００４７】
【数５】
【００４８】
上述したポリオール及び架橋剤に、ポリイソシアネートを配合し、イソシアネートの重量部、架橋剤の重量部及び比率等を調整して反応させることにより、上述した規定を満たすエッジ層及び背面層のポリウレタンを製造することができる。なお、エッジ層の硬度はＪＩＳ Ａで７０〜９０°、背面層の硬度はＪＩＳ Ａで６０〜８０°となるようにするのが好ましい。トナー付着体に接触するエッジ層を高硬度にし、エッジ層の裏面に設けられた背面層をエッジ層に比べて低硬度とすることで、高耐久性があり、且つ耐磨耗性及び耐ヘタリ性に優れたクリーニングブレード部材となる。
【００４９】
本発明のクリーニングブレード部材は、プレポリマー法やワンショット法などのポリウレタンの一般的な製造方法を用いることができ、遠心成形法により成形するのが好ましい。
【００５０】
遠心成形法で製造する場合には、まず、遠心成形機の回転ドラムを所定の回転数で回転しながらエッジ層及び背面層の成形材料を順次投入して成形する。ドラム内に例えば背面層の材料をまず投入し、背面層を成形した後、エッジ層の材料を投入し、背面層上にエッジ層を成形する。このとき、先に成形する層が完全に硬化しないうちに次に成形する層の材料を投入するのが好ましい。これにより二層を一体的に成形することができる。また、エアー面、すなわち後に成形する層の表面の方が金型面より平坦となるので、エアー面側が被帯電体と接触するように用いるのが望ましい。
【００５１】
ただし、本発明のクリーニングブレード部材の成形方法はこれに制限されるものではなく、例えば注型などにより成形した背面層上に、別途、注型してエッジ層を成形する方法、又はディッピング処理やスプレー処理によりエッジ層を成形する方法などが挙げられる。
【００５２】
このようにして製造したポリウレタンを切断等して、所定の寸法のクリーニングブレード部材とし、これを接着剤等で支持部材に接着すればクリーニングブレードとなる。
【００５３】
図１に、本発明の一実施形態に係るクリーニングブレードの側面図を示す。図示するように、支持部材２０に、エッジ層１１と背面層１２からなるクリーニングブレード部材１０を接着する。
【００５４】
以下に示すポリウレタン（イ）〜（ト）を用いて製造したブレードに基づいて本発明を説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５５】
＜ポリウレタン（イ）＞
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９−ＮＤアジペート１００重量部と、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）５０重量部、及び架橋剤としてプロパンジオール（ＰＤ）／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）／３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアオミンジアミン（ＤＭＴＤＡ）をα値が０．９５で、２官能架橋剤中のジアミノ化合物のモル比が０．１０で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．０５となるように配合し、反応させてポリウレタン（イ）とした。
【００５６】
＜ポリウレタン（ロ）＞
分子量１６００のポリテトラメチレングリコール（ＰＴＧ）１００重量部と、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）６０重量部、及び架橋剤としてブタンジオール（ＢＤ）／トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）／３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアオミンジアミン（ＤＭＴＤＡ）をα値が０．９５で、２官能架橋剤中のジアミノ化合物のモル比が０．０２で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．１０となるように配合し、反応させてポリウレタン（ロ）とした。
【００５７】
＜ポリウレタン（ハ）＞
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９−ＮＤアジペート１００重量部と、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４０重量部、及び架橋剤としてプロパンジオール（ＰＤ）／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）とをα値が０．９５で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．１５となるように配合し、反応させてポリウレタン（ハ）とした。
【００５８】
＜ポリウレタン（ニ）＞
分子量２０００のカプロラクトン（ＰＣＬ）１００重量部と、３，３−ジメチルフェニル−４，４−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）４０重量部、及び架橋剤としてトリメチロールプロパン（ＴＭＰ）／３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアオミンジアミン（ＤＭＴＤＡ）を、α値が０．９５で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．３５となるように配合し、反応させてポリウレタン（ニ）とした。
【００５９】
＜ポリウレタン（ホ）＞
分子量３０００のカプロラクトン（ＰＣＬ）１００重量部と、３，３−ジメチルフェニル−４，４−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）３０重量部、及び架橋剤としてブタンジオール（ＢＤ）／トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）とをα値が０．９５で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．３５となるように配合し、反応させてポリウレタン（ホ）とした。
【００６０】
＜ポリウレタン（ヘ）＞
分子量２０００のカプロラクトン（ＰＣＬ）１００重量部と、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４７重量部、及び架橋剤としてブタンジオール（ＢＤ）／トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）とをα値が０．９５で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．３０となるように配合し、反応させてポリウレタン（ヘ）とした。
【００６１】
＜ポリウレタン（ト）＞
分子量２０００のカプロラクトン（ＰＣＬ）１００重量部と、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４２重量部、及び架橋剤としてブタンジオール（ＢＤ）／トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）とをα値が０．９５で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．３３となるように配合し、反応させてポリウレタン（ト）とした。
【００６２】
（試験例１）
ポリウレタン（イ）〜（ト）のテストサンプルを形成し、各ポリウレタンからなるテストサンプルについて、２３℃において、ヤング率をＪＩＳ Ｋ６２５４で２５％伸長により、３００％伸張時の引張強度（３００％Ｍｏｄｕｌｕｓ）、引張強度及び切断時の伸び（破断伸び）をＪＩＳ Ｋ６２５１に準じて、引裂強度をＪＩＳ Ｋ６２５２、永久伸びをＪＩＳ Ｋ６２６２に準じて測定した。また、反発弾性（Ｒｂ）をＪＩＳ Ｋ６２５５に準拠したリュプケ式反発弾性試験装置により、ゴム硬度（Ｈｓ）をＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、１０℃〜５０℃で測定して、温度依存性についても評価した。各ポリウレタンの測定結果を、表１に示す。
【００６３】
【表１】
【００６４】
（実施例１）
エッジ層が肉厚０．２ｍｍのポリウレタン（イ）、背面層が肉厚１．８ｍｍのポリウレタン（ヘ）となるように、背面層及びエッジ層を順次遠心成形することによりクリーニングブレード部材を成形した。これを板金（支持部材）に接着させて実施例１のクリーニングブレードを成形した。
【００６５】
（実施例２）
エッジ層が肉厚０．５ｍｍのポリウレタン（ロ）、背面層が肉厚０．５ｍｍとなるようにした以外は実施例１と同様にして実施例２のクリーニングブレードを成形した。
【００６６】
（比較例１）
ポリウレタン（イ）を遠心成形することにより肉厚２．０ｍｍの比較例１のクリーニングブレードを成形した。
【００６７】
（比較例２）
エッジ層が肉厚１．０ｍｍ、背面層が肉厚１．０ｍｍのポリウレタン（ニ）となるようにした以外は実施例１と同様にして比較例２のクリーニングブレードを成形した。
【００６８】
（比較例３）
エッジ層がポリウレタン（ハ）となるようにした以外は実施例１と同様にして比較例３のクリーニングブレードを成形した。
【００６９】
（比較例４）
エッジ層が肉厚１．０ｍｍのポリウレタン（ニ）、背面層が肉厚１．０ｍｍのポリウレタン（ト）となるように、背面層及びエッジ層を順次遠心成形することにより比較例４のクリーニングブレードを成形した。
【００７０】
（比較例５）
エッジ層が肉厚０．５ｍｍのポリウレタン（ホ）、背面層が肉厚１．５ｍｍとなるようにした以外は実施例１と同様にして比較例５のクリーニングブレードを成形した。
【００７１】
（試験例２）
各実施例及び各比較例のクリーニングブレードを当接させた感光体を、ＬＬ（１０℃×３５％）、ＮＮ（２３℃×５５％）及びＨＨ（３０℃×８５％）の各環境下で、線速１２５ｍｍ／ｓｅｃにて空回し、連続運転を６０分間行った。その後、各クリーニングブレードのエッジの磨耗状態をレーザー顕微鏡により観察・測定し、磨耗断面積の平均値が０〜１０μｍ２の場合を○、１１〜２０μｍ２の場合を△、２１μｍ２以上の場合を×として評価した。また、各クリーニングブレードのクリーニング性について評価した。感光体が良好にクリーニングされた場合を○、クリーニングされなかった場合を×とした。測定条件を以下に、結果を表２に示す。
【００７２】
＜測定条件＞
当接条件・・・当接角度：２５ｄｅｇ、当接圧：３ｇｆ／ｃｍ
感光体・・・・ＯＰＣ（初期滑剤塗布）
帯電条件・・・機内電位：Ｖｄ／−７５０Ｖ ＶＩ／−５０
レーザー顕微鏡測定条件・・・測定機：キーエンス ＶＫ−９５００、倍率：５０倍、
測定モード：カラー超深度、
光学ズーム：１．０倍、測定ピッチ：０．１０μｍ、
測定箇所：クリーニングブレード１本内５点
（両端から２０ｍｍ及び８０ｍｍの地点並びに中央）
（試験例３）
各実施例及び各比較例のクリーニングブレードを、ブレード変位治具に、当接量（設定食い込み量）１．７ｍｍ、２５ｄｅｇの角度の倒れ込み量となるように取り付けた。放置環境ＨＨ（温度４５℃×湿度９５％）に７２時間放置し、さらにＨＨ環境から取り出して６時間変形状態で常温放置し、治具から解除後３０分常温放置した。ハイトゲージを使用してピックテスターによりクリーニングブレードのヘタリ率の測定を行った。
【００７３】
図２に示すように、各実施例及び各比較例のクリーニングブレード１の支持部材２０Ａを固定治具８０に固定してクリーニングブレード部材１０Ａの倒れ込み量ｈを測定し、試験前の倒れ込み量ｈ０と比較して以下の式（４）からヘタリ率を測定した。
【００７４】
【数６】
【００７５】
クリーニングブレードのヘタリ特性は、ヘタリ特性が７％未満であった場合を○、７％以上１０％未満であった場合を△、１０％以上であった場合を×とした。この結果を表２に示す。
【００７６】
【表２】
【００７７】
（結果のまとめ）
実施例１及び２のクリーニングブレードは、いずれの環境においてもクリーニング性及び耐磨耗性が良好であった。
【００７８】
実施例１のエッジ層と同材質の単層からなる比較例１のクリーニングブレードは、クリーニング性を維持するために接圧を高くしなければならず、ヘタリが大きかった。
【００７９】
エッジ層は実施例１と同材質であるが、二層でのヤング率の高い比較例２のクリーニングブレードは、感光体に傷がつくためクリーニング性が悪く、耐磨耗性も良好ではなかった。これより、上述した規定を満たす背面層を選択し、二層クリーニングブレードとすることが好ましいことがわかった。
【００８０】
また、エッジ層の２５℃における反発弾性が４０％以上である比較例３〜５のクリーニングブレードは、いずれも耐磨耗性が悪かった。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態に係るクリーニングブレードの側面図である。
【図２】クリーニングブレードのヘタリ率測定方法を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１ クリーニングブレード
１０ クレーニングブレード部材
１１ エッジ層
１２ 背面層
２０ 支持部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーニングブレード部材に関し、特に、電子写真法において感光体や転写ベルトなど、トナー像が形成され且つその後当該トナー像を被転写材に転写するトナー像担持体上のトナーを除去するクリーニングブレード部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電子写真プロセスでは、電子写真感光体あるいは転写ベルト等を繰り返し使用するためにトナーを除去するクリーニングブレードが用いられる。クリーニングブレードは、長期間に亘って感光体に当接させるものであるため、耐磨耗性が良好で、低摩擦係数であることが求められている。近年はさらに、ユニットのロングライフ化が進むにつれて感光体が高耐久品となっており、それに伴ってクリーニングブレードにも高耐久性が求められている。
【０００３】
高耐久性のブレードにするには、ブレードの高硬度化が必要であるが、単層のクリーニングブレードを高硬度化すると、感光体への接圧が高くなりすぎて感光体表面の膜の剥がれが発生したり、ブレードのヘタリが発生したりする問題があった。なお、ここでいうヘタリとは、ブレードの感光体との当接側とは反対側の端部を片持支持して水平にした際の先端の沈み込みである。そこで、複数構造を有するクリーニングブレードが提案されている（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００４】
これらのクリーニングブレードは、複数の種類の材料を用いることで、感光体に当接する層、及びその他の層がそれぞれの特性を補うことで優れた特性を示すものであったが、高温環境下又は低温環境下いずれかにおいて良好な特性を示すものであり、高温環境下〜低温環境下において良好な特性を示すものではなかった。
【０００５】
従って、従来、高温環境下〜低温環境下と、温度環境が変化しても十分に安定した機械特性を維持するクリーニングブレードが求められている。
【０００６】
【特許文献１】特許第２５４２２０４号
【特許文献２】特開２００２−２１４９８９号公報
【特許文献３】特開２００２−２１４９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、いずれの環境においても、耐磨耗性、耐ヘタリ性などの機械特性に優れた高耐久性のクリーニングブレード部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、トナー付着体上のトナーを除去するクリーニング部に用いるクリーニングブレード部材において、前記トナー付着体に当接するエッジ層と、前記エッジ層の裏面に設けられた背面層との二層からなり、前記エッジ層のヤング率が８〜２０ＭＰａで且つ２５℃における反発弾性が２０〜４０％であり、前記エッジ層のヤング率をＥａ、前記背面層のヤング率をＥｂ、前記エッジ層の肉厚Ｔａ、前記背面層の肉厚Ｔｂとしたときに、下記式（１）で表される前記エッジ層のヤング率起因率Ｒａと下記式（２）で表される前記背面層のヤング率起因率Ｒｂとの比（Ｒｂ／Ｒａ）が０．０１〜６．０であり、且つ前記エッジ層及び前記背面層の全体のヤング率（Ｒａ＋Ｒｂ）が７〜１４ＭＰａであることを特徴とするクリーニングブレード部材にある。
【０００９】
【数１】
【００１０】
【数２】
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のクリーニングブレード部材において、前記エッジ層のｔａｎδ（１Ｈｚ）のピーク温度が−２０℃〜５℃であることを特徴とするクリーニングブレード部材にある。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１又は２の何れかの態様に記載のクリーニングブレード部材において、前記エッジ層の５０℃での硬度ＨｓＴ５０（°）（ＪＩＳ Ａ）と１０℃での硬度ＨｓＴ１０（°）（ＪＩＳ Ａ）との差であるΔＨｓ（°）（ＪＩＳ Ａ）が４以下であることを特徴とするクリーニグブレード部材にある。
【００１３】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様に記載のクリーニングブレード部材において、前記エッジ層の５０℃での反発弾性ＲｂＴ５０（％）と１０℃での反発弾性ＲｂＴ１０（％）との差であるΔＲｂ（％）が３０以下であることを特徴とするクリーニングブレード部材にある。
【００１４】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様に記載のクリーニングブレード部材において、前記エッジ層及び前記背面層が遠心成形により一体に成形されたものであることを特徴とするクリーニングブレード部材にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、いずれの環境においても耐磨耗性、耐ヘタリ性などの機械特性に優れた高耐久性のクリーニングブレード部材となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、ヤング率及び反発弾性を規定することで、クリーニングブレード部材の機械特性を制御できるという知見に基づいて完成されたものである。
【００１７】
すなわち、本発明のクリーニングブレード部材は、トナー付着体に当接するエッジ層と、エッジ層の裏面に設けられた背面層との二層からなるものであり、エッジ層のヤング率及び反発弾性と、エッジ層及び背面層のヤング率起因率の比と、クリーニングブレード部材のヤング率とを規定することにより、耐磨耗性及び耐ヘタリ性に優れ、高耐久性とするというものである。
【００１８】
本発明にかかるエッジ層は、トナー付着体に当接する側の層であり、ヤング率が８〜２０ＭＰａで且つ２５℃における反発弾性が２０〜４０％である。エッジ層のヤング率及び反発弾性をこの範囲に規定することで、耐磨耗性に優れた高耐久性のクリーニングブレード部材となる。ヤング率をこの範囲に規定することで、エッジ層は比較的高硬度となるためトナー付着体との接触面積が低減でき、摩擦係数を低下させることができる。ヤング率がこの範囲よりも大きくなると磨耗しやすくなってしまい、この範囲よりも小さいと十分な硬度が得られなくなる。また、エッジ層の反発弾性をこの範囲に規定することで、クリーニング特性を良好に維持することができる。なお、反発弾性がこの範囲よりも大きくなると磨耗しやすくなり、この範囲より小さくなると欠けやすくなってしまう。
【００１９】
本発明のクリーニングブレード部材は、上述した規定を満たすエッジ層の特性を補うためにエッジ層の裏面に背面層が設けられている。つまり、クリーニングブレード部材を二層とすることで、トナーと当接するエッジ層を高硬度化してもクリーニングブレード部材のヘタリや、感光体の表面の膜の剥がれが発生することがないクリーニングブレード部材を実現できる。
【００２０】
本発明のクリーニングブレード部材は、具体的には、エッジ層のヤング率をＥａ、背面層のヤング率をＥｂ、エッジ層の肉厚Ｔａ、背面層の肉厚Ｔｂとしたときに、下記式（１）で表されるエッジ層のヤング率起因率Ｒａと下記式（２）で表される背面層のヤング率起因率Ｒｂとの比（Ｒｂ／Ｒａ）が０．０１〜６．０であり、エッジ層及び背面層の全体のヤング率（Ｒａ＋Ｒｂ）が７〜１４ＭＰａとなるものである。
【００２１】
【数３】
【００２２】
【数４】
【００２３】
ここで、ヤング率起因率とは、上述したようにクリーニングブレード全体におけるエッジ層又は背面層の厚さの割合にヤング率をかけたものであり、クリーニングブレード全体における各層のヤング率の影響力の目安となるものである。つまり、エッジ層のヤング率起因率Ｒａと背面層のヤング率起因率Ｒｂの比である（Ｒｂ／Ｒａ）が１のときにはエッジ層と背面層との全体における影響は同程度であるが、１より小さくなるとエッジ層の全体に占める影響力が大きくなり、１より大きくなると背面層の全体に占める影響力が大きくなるということになる。
【００２４】
エッジ層と背面層とのヤング率起因率の比（Ｒｂ／Ｒａ）が０．０１〜６．０であるのは、ヤング率起因率の比が、この範囲よりも小さいと背面層を設ける効果が顕著ではなくなってしまい、この範囲よりも大きいと背面層の影響が大きくなりすぎてエッジ層の特性が発現しなくなるためである。
【００２５】
また、クリーニングブレード部材のヤング率は、二層全体を測定して求めることもできるが、本発明においては、ヤング率起因率Ｒａとヤング率起因率Ｒｂの和である（Ｒａ＋Ｒｂ）を、クリーニングブレード部材のヤング率とする。本発明のクリーニングブレード部材のヤング率（Ｒａ＋Ｒｂ）は７〜１４ＭＰａである。この範囲より高いと感光体に傷をつける虞があり、この範囲より低いとクリーニングブレード部材が磨耗する虞があるからである。
【００２６】
上述した規定を満たすことで、いずれの環境においても耐磨耗性、耐ヘタリ性などの機械特性に優れた高耐久性のクリーニングブレード部材となる。
【００２７】
エッジ層は、ｔａｎδ（１Ｈｚ）のピーク温度が−２０℃〜５℃であるのが好ましい。低温低湿環境でもゴム性を維持でき、欠けの発生しにくいクリーニングブレード部材となるからである。
【００２８】
この範囲よりも高くなると、低温低湿環境でゴム性を失ってしまい、非常に欠け易くなり、環境の変動が大きいクリーニングブレード部材となってしまう。また、−２０℃より低いと一般的に強度が弱くなり、耐磨耗性が優れない。
【００２９】
エッジ層は、５０℃での硬度ＨｓＴ５０（°）（ＪＩＳ Ａ）と１０℃での硬度ＨｓＴ１０（°）（ＪＩＳ Ａ）との差であるΔＨｓ（°）（ＪＩＳ Ａ）が４以下であるのが好ましい。また、本発明のエッジ層は、ゴム硬度がＪＩＳ Ａで７０〜９０°であるのが好ましく、この条件を満たすことで硬度の温度依存性が小さく、環境が変化しても十分に安定したクリーニングブレード部材となる。
【００３０】
また、エッジ層の５０℃での反発弾性ＲｂＴ５０（％）と１０℃での反発弾性ＲｂＴ１０（％）との差であるΔＲｂ（％）が３０以下であるのが好ましい。この条件を満たすことで反発弾性の温度依存性が小さく、環境が変化しても十分に安定したクリーニングブレード部材となる。
【００３１】
本発明のクリーニングブレード部材の１００％永久伸びは４％以下であることが好ましい。４％より大きいと、クリーニングブレード部材の使用時にエッジ部のヘタリが大きくなり、線圧が低下してクリーニング性能が悪化してしまうためである。
【００３２】
本発明のクリーニングブレード部材の３００％伸張時の引張強度（３００％Ｍｏｄｕｌｕｓ）は１０ＭＰａ以上であることが好ましい。１０ＭＰａ未満であると耐磨耗性が悪くなる傾向があり、少ない通紙枚数でエッジが欠けたり、白抜け等の画像不良が起こる傾向が大きくなるからである。
【００３３】
本発明のクリーニングブレード部材の２５℃での引張強度は１５ＭＰａ以上であることが好ましい。１５ＭＰａ未満であると、耐磨耗性が悪くなるので好ましくない。
【００３４】
また、本発明のクリーニングブレード部材の引裂強度は４０ｋＮ／ｍ以上であることが好ましい。引裂強さが４０ｋＮ／ｍ以上と高強度であると、耐磨耗性に優れたクリーニングブレード部材となる。
【００３５】
本発明のクリーニングブレード部材にかかるエッジ層及び背面層はいずれもポリウレタンからなり、ポリオールとポリイソシアネートと架橋剤とを反応させることにより製造することができる。
【００３６】
ポリオールとしては、ジオールと二塩基酸との脱水縮合で得られるポリエステルポリオール、ジオールとアルキルカーボネートの反応により得られるポリカーボネートポリオール、カプロラクトン系のポリオール、ポリエーテルポリオール等を挙げることができる。なお、ポリオールの配合割合は、ポリウレタン中に６０〜８０重量％であるのが好ましい。
【００３７】
ポリオールと反応させるポリイソシアネートは、分子構造が比較的剛直でないものであることが好ましく、例えば、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、１，６−ヘキサンジイソシアネート（ＨＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）及び３，３−ジメチルフェニル−４，４−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）などを挙げることができる。特に、好適なものはＭＤＩである。ポリイソシアネートの配合割合は、ポリウレタン１００重量部に対して３０〜８０重量部であることが好ましい。３０重量部未満では引張強さが不十分になる場合があるからであり、８０重量部より多いと永久伸びが大きくなりすぎる。
【００３８】
架橋剤としては、ジオール（２官能）、トリオール（３官能）、ジアミノ化合物（２官能）が挙げられ、勿論これらを併用してもよい。
【００３９】
ジオールは特に限定されないが、例えば、プロパンジオール（ＰＤ）、ブタンジオール（ＢＤ）等が挙げられる。
【００４０】
また、トリオールも特に限定されないが、分子量が１２０〜２５００のトリオールが好ましく、さらに好ましくは１２０〜１０００のトリオールである。具体的には、トリメチロールエタン（ＴＭＥ）、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）等の短鎖トリオールや、分子量がそれらよりも大きい下記式（３）で表されるカプロラクトン系トリオール（εカプロラクトンから合成されるトリオール）等を挙げることができる。なお、トリオールはクリープや応力緩和などの特性を改良するために添加されるものである。
【００４１】
【化１】
【００４２】
ジアミノ化合物も特に限定されないが、融点が８０℃以下であるのが好ましい。反応時にジアミノ化合物を融点以上の温度に上げる必要があり、その温度が８０℃以上の場合は極端にポットライフが短くなるからである。ポットライフが短くなると、成形が行えなくなったり、寸法精度が悪化してしまう。なお、ここでいう「ポットライフ」とは、粘度が比較的低く、流動性を保持した状態の時間のことである。
【００４３】
また、２，２′，３，３′−テトラクロロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタンとは異なり、塩素を分子構造に有さないが芳香環を有する化合物であり、且つ２，２′，３，３′−テトラクロロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタンを同一の硬化・成形条件で用いた場合と比較して、反応速度が遅いことが好ましい。このようなジアミノ化合物は、塩素原子を含まないために立体障害がほとんどなく、芳香環を有するために、これを用いて硬化させたポリウレタンは機械的強度の優れたものになる。なお、２，２′，３，３′−テトラクロロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタン以上の反応速度であると、反応が速すぎるためにシートが成形できない。
【００４４】
また、ジアミノ化合物は、リキッドタイプまたはソリッドタイプのものがあるが、リキッドタイプが好ましい。ジアミノ化合物は、例えばジアミノジフェニルメタン系、フェニレンジアミン系が挙げられ、具体的には、４，４′−メチレンジアニリン（ＤＤＭ）、３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアミン（ＤＭＴＤＡ）、２，４−トルエンジアミン（２，４−ＴＤＡ）、２，６−トルエンジアミン（２，６−ＴＤＡ）、メチレンビス（２−エチル−６−メチルアミン）、１，４−ジ−ｓｅｃ−ブチルアミノベンゼン、４，４−ジ−ｓｅｃ−ブチルアミンジフェニルメタン、１，４−ビス（２−アミノフェニル）チオメタン、ジエチルトルエンジアミン、トリメチレンビス（４−アミノベンゾエート）、ポリテトラメチレンオキシドジ−ｐ−アミノベンゾエート等を挙げることができる。
【００４５】
また、これらの架橋剤の配合割合は特に限定されないが、架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０〜０．６０であることが好ましく、より好ましくは０．０５〜０．４０である。なお、２官能も３官能もそれぞれ二種以上混合して用いてもよい。
【００４６】
また、α値は０．７〜１．０であることが好ましい。α値とは、下記式で表される値である。α値が、１．０より大きいと架橋剤の水酸基やジアミノ基である官能基が残存するため当接する感光体等を汚染してしまい、０．７未満では架橋密度が少なすぎて強度が不充分となったり、残存イソシアネートの失活に時間がかかり感光体汚染する場合がある。
【００４７】
【数５】
【００４８】
上述したポリオール及び架橋剤に、ポリイソシアネートを配合し、イソシアネートの重量部、架橋剤の重量部及び比率等を調整して反応させることにより、上述した規定を満たすエッジ層及び背面層のポリウレタンを製造することができる。なお、エッジ層の硬度はＪＩＳ Ａで７０〜９０°、背面層の硬度はＪＩＳ Ａで６０〜８０°となるようにするのが好ましい。トナー付着体に接触するエッジ層を高硬度にし、エッジ層の裏面に設けられた背面層をエッジ層に比べて低硬度とすることで、高耐久性があり、且つ耐磨耗性及び耐ヘタリ性に優れたクリーニングブレード部材となる。
【００４９】
本発明のクリーニングブレード部材は、プレポリマー法やワンショット法などのポリウレタンの一般的な製造方法を用いることができ、遠心成形法により成形するのが好ましい。
【００５０】
遠心成形法で製造する場合には、まず、遠心成形機の回転ドラムを所定の回転数で回転しながらエッジ層及び背面層の成形材料を順次投入して成形する。ドラム内に例えば背面層の材料をまず投入し、背面層を成形した後、エッジ層の材料を投入し、背面層上にエッジ層を成形する。このとき、先に成形する層が完全に硬化しないうちに次に成形する層の材料を投入するのが好ましい。これにより二層を一体的に成形することができる。また、エアー面、すなわち後に成形する層の表面の方が金型面より平坦となるので、エアー面側が被帯電体と接触するように用いるのが望ましい。
【００５１】
ただし、本発明のクリーニングブレード部材の成形方法はこれに制限されるものではなく、例えば注型などにより成形した背面層上に、別途、注型してエッジ層を成形する方法、又はディッピング処理やスプレー処理によりエッジ層を成形する方法などが挙げられる。
【００５２】
このようにして製造したポリウレタンを切断等して、所定の寸法のクリーニングブレード部材とし、これを接着剤等で支持部材に接着すればクリーニングブレードとなる。
【００５３】
図１に、本発明の一実施形態に係るクリーニングブレードの側面図を示す。図示するように、支持部材２０に、エッジ層１１と背面層１２からなるクリーニングブレード部材１０を接着する。
【００５４】
以下に示すポリウレタン（イ）〜（ト）を用いて製造したブレードに基づいて本発明を説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５５】
＜ポリウレタン（イ）＞
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９−ＮＤアジペート１００重量部と、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）５０重量部、及び架橋剤としてプロパンジオール（ＰＤ）／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）／３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアオミンジアミン（ＤＭＴＤＡ）をα値が０．９５で、２官能架橋剤中のジアミノ化合物のモル比が０．１０で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．０５となるように配合し、反応させてポリウレタン（イ）とした。
【００５６】
＜ポリウレタン（ロ）＞
分子量１６００のポリテトラメチレングリコール（ＰＴＧ）１００重量部と、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）６０重量部、及び架橋剤としてブタンジオール（ＢＤ）／トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）／３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアオミンジアミン（ＤＭＴＤＡ）をα値が０．９５で、２官能架橋剤中のジアミノ化合物のモル比が０．０２で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．１０となるように配合し、反応させてポリウレタン（ロ）とした。
【００５７】
＜ポリウレタン（ハ）＞
１，９−ノナンジオールとアジピン酸とから得た分子量２０００の１，９−ＮＤアジペート１００重量部と、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４０重量部、及び架橋剤としてプロパンジオール（ＰＤ）／トリメチロールエタン（ＴＭＥ）とをα値が０．９５で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．１５となるように配合し、反応させてポリウレタン（ハ）とした。
【００５８】
＜ポリウレタン（ニ）＞
分子量２０００のカプロラクトン（ＰＣＬ）１００重量部と、３，３−ジメチルフェニル−４，４−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）４０重量部、及び架橋剤としてトリメチロールプロパン（ＴＭＰ）／３，５−ジメチルチオ−２，４−トルエンジアオミンジアミン（ＤＭＴＤＡ）を、α値が０．９５で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．３５となるように配合し、反応させてポリウレタン（ニ）とした。
【００５９】
＜ポリウレタン（ホ）＞
分子量３０００のカプロラクトン（ＰＣＬ）１００重量部と、３，３−ジメチルフェニル−４，４−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）３０重量部、及び架橋剤としてブタンジオール（ＢＤ）／トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）とをα値が０．９５で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．３５となるように配合し、反応させてポリウレタン（ホ）とした。
【００６０】
＜ポリウレタン（ヘ）＞
分子量２０００のカプロラクトン（ＰＣＬ）１００重量部と、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４７重量部、及び架橋剤としてブタンジオール（ＢＤ）／トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）とをα値が０．９５で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．３０となるように配合し、反応させてポリウレタン（ヘ）とした。
【００６１】
＜ポリウレタン（ト）＞
分子量２０００のカプロラクトン（ＰＣＬ）１００重量部と、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４２重量部、及び架橋剤としてブタンジオール（ＢＤ）／トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）とをα値が０．９５で、且つ架橋剤中の３官能架橋剤のモル比が０．３３となるように配合し、反応させてポリウレタン（ト）とした。
【００６２】
（試験例１）
ポリウレタン（イ）〜（ト）のテストサンプルを形成し、各ポリウレタンからなるテストサンプルについて、２３℃において、ヤング率をＪＩＳ Ｋ６２５４で２５％伸長により、３００％伸張時の引張強度（３００％Ｍｏｄｕｌｕｓ）、引張強度及び切断時の伸び（破断伸び）をＪＩＳ Ｋ６２５１に準じて、引裂強度をＪＩＳ Ｋ６２５２、永久伸びをＪＩＳ Ｋ６２６２に準じて測定した。また、反発弾性（Ｒｂ）をＪＩＳ Ｋ６２５５に準拠したリュプケ式反発弾性試験装置により、ゴム硬度（Ｈｓ）をＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、１０℃〜５０℃で測定して、温度依存性についても評価した。各ポリウレタンの測定結果を、表１に示す。
【００６３】
【表１】
【００６４】
（実施例１）
エッジ層が肉厚０．２ｍｍのポリウレタン（イ）、背面層が肉厚１．８ｍｍのポリウレタン（ヘ）となるように、背面層及びエッジ層を順次遠心成形することによりクリーニングブレード部材を成形した。これを板金（支持部材）に接着させて実施例１のクリーニングブレードを成形した。
【００６５】
（実施例２）
エッジ層が肉厚０．５ｍｍのポリウレタン（ロ）、背面層が肉厚０．５ｍｍとなるようにした以外は実施例１と同様にして実施例２のクリーニングブレードを成形した。
【００６６】
（比較例１）
ポリウレタン（イ）を遠心成形することにより肉厚２．０ｍｍの比較例１のクリーニングブレードを成形した。
【００６７】
（比較例２）
エッジ層が肉厚１．０ｍｍ、背面層が肉厚１．０ｍｍのポリウレタン（ニ）となるようにした以外は実施例１と同様にして比較例２のクリーニングブレードを成形した。
【００６８】
（比較例３）
エッジ層がポリウレタン（ハ）となるようにした以外は実施例１と同様にして比較例３のクリーニングブレードを成形した。
【００６９】
（比較例４）
エッジ層が肉厚１．０ｍｍのポリウレタン（ニ）、背面層が肉厚１．０ｍｍのポリウレタン（ト）となるように、背面層及びエッジ層を順次遠心成形することにより比較例４のクリーニングブレードを成形した。
【００７０】
（比較例５）
エッジ層が肉厚０．５ｍｍのポリウレタン（ホ）、背面層が肉厚１．５ｍｍとなるようにした以外は実施例１と同様にして比較例５のクリーニングブレードを成形した。
【００７１】
（試験例２）
各実施例及び各比較例のクリーニングブレードを当接させた感光体を、ＬＬ（１０℃×３５％）、ＮＮ（２３℃×５５％）及びＨＨ（３０℃×８５％）の各環境下で、線速１２５ｍｍ／ｓｅｃにて空回し、連続運転を６０分間行った。その後、各クリーニングブレードのエッジの磨耗状態をレーザー顕微鏡により観察・測定し、磨耗断面積の平均値が０〜１０μｍ２の場合を○、１１〜２０μｍ２の場合を△、２１μｍ２以上の場合を×として評価した。また、各クリーニングブレードのクリーニング性について評価した。感光体が良好にクリーニングされた場合を○、クリーニングされなかった場合を×とした。測定条件を以下に、結果を表２に示す。
【００７２】
＜測定条件＞
当接条件・・・当接角度：２５ｄｅｇ、当接圧：３ｇｆ／ｃｍ
感光体・・・・ＯＰＣ（初期滑剤塗布）
帯電条件・・・機内電位：Ｖｄ／−７５０Ｖ ＶＩ／−５０
レーザー顕微鏡測定条件・・・測定機：キーエンス ＶＫ−９５００、倍率：５０倍、
測定モード：カラー超深度、
光学ズーム：１．０倍、測定ピッチ：０．１０μｍ、
測定箇所：クリーニングブレード１本内５点
（両端から２０ｍｍ及び８０ｍｍの地点並びに中央）
（試験例３）
各実施例及び各比較例のクリーニングブレードを、ブレード変位治具に、当接量（設定食い込み量）１．７ｍｍ、２５ｄｅｇの角度の倒れ込み量となるように取り付けた。放置環境ＨＨ（温度４５℃×湿度９５％）に７２時間放置し、さらにＨＨ環境から取り出して６時間変形状態で常温放置し、治具から解除後３０分常温放置した。ハイトゲージを使用してピックテスターによりクリーニングブレードのヘタリ率の測定を行った。
【００７３】
図２に示すように、各実施例及び各比較例のクリーニングブレード１の支持部材２０Ａを固定治具８０に固定してクリーニングブレード部材１０Ａの倒れ込み量ｈを測定し、試験前の倒れ込み量ｈ０と比較して以下の式（４）からヘタリ率を測定した。
【００７４】
【数６】
【００７５】
クリーニングブレードのヘタリ特性は、ヘタリ特性が７％未満であった場合を○、７％以上１０％未満であった場合を△、１０％以上であった場合を×とした。この結果を表２に示す。
【００７６】
【表２】
【００７７】
（結果のまとめ）
実施例１及び２のクリーニングブレードは、いずれの環境においてもクリーニング性及び耐磨耗性が良好であった。
【００７８】
実施例１のエッジ層と同材質の単層からなる比較例１のクリーニングブレードは、クリーニング性を維持するために接圧を高くしなければならず、ヘタリが大きかった。
【００７９】
エッジ層は実施例１と同材質であるが、二層でのヤング率の高い比較例２のクリーニングブレードは、感光体に傷がつくためクリーニング性が悪く、耐磨耗性も良好ではなかった。これより、上述した規定を満たす背面層を選択し、二層クリーニングブレードとすることが好ましいことがわかった。
【００８０】
また、エッジ層の２５℃における反発弾性が４０％以上である比較例３〜５のクリーニングブレードは、いずれも耐磨耗性が悪かった。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態に係るクリーニングブレードの側面図である。
【図２】クリーニングブレードのヘタリ率測定方法を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１ クリーニングブレード
１０ クレーニングブレード部材
１１ エッジ層
１２ 背面層
２０ 支持部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー付着体上のトナーを除去するクリーニング部に用いるクリーニングブレード部材において、前記トナー付着体に当接するエッジ層と、前記エッジ層の裏面に設けられた背面層との二層からなり、前記エッジ層のヤング率が８〜２０ＭＰａで且つ２５℃における反発弾性が２０〜４０％であり、前記エッジ層のヤング率をＥａ、前記背面層のヤング率をＥｂ、前記エッジ層の肉厚Ｔａ、前記背面層の肉厚Ｔｂとしたときに、下記式（１）で表される前記エッジ層のヤング率起因率Ｒａと下記式（２）で表される前記背面層のヤング率起因率Ｒｂとの比（Ｒｂ／Ｒａ）が０．０１〜６．０であり、且つ前記エッジ層及び前記背面層の全体のヤング率（Ｒａ＋Ｒｂ）が７〜１４ＭＰａであることを特徴とするクリーニングブレード部材。
【数１】
【数２】
【請求項２】
請求項１に記載のクリーニングブレード部材において、前記エッジ層のｔａｎδ（１Ｈｚ）のピーク温度が−２０℃〜５℃であることを特徴とするクリーニングブレード部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のクリーニングブレード部材において、前記エッジ層の５０℃での硬度ＨｓＴ５０（°）（ＪＩＳ Ａ）と１０℃での硬度ＨｓＴ１０（°）（ＪＩＳ Ａ）との差であるΔＨｓ（°）（ＪＩＳ Ａ）が４以下であることを特徴とするクリーニグブレード部材。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のクリーニングブレード部材において、前記エッジ層の５０℃での反発弾性ＲｂＴ５０（％）と１０℃での反発弾性ＲｂＴ１０（％）との差であるΔＲｂ（％）が３０以下であることを特徴とするクリーニングブレード部材。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のクリーニングブレード部材において、前記エッジ層及び前記背面層が遠心成形により一体に成形されたものであることを特徴とするクリーニングブレード部材。
【請求項１】
トナー付着体上のトナーを除去するクリーニング部に用いるクリーニングブレード部材において、前記トナー付着体に当接するエッジ層と、前記エッジ層の裏面に設けられた背面層との二層からなり、前記エッジ層のヤング率が８〜２０ＭＰａで且つ２５℃における反発弾性が２０〜４０％であり、前記エッジ層のヤング率をＥａ、前記背面層のヤング率をＥｂ、前記エッジ層の肉厚Ｔａ、前記背面層の肉厚Ｔｂとしたときに、下記式（１）で表される前記エッジ層のヤング率起因率Ｒａと下記式（２）で表される前記背面層のヤング率起因率Ｒｂとの比（Ｒｂ／Ｒａ）が０．０１〜６．０であり、且つ前記エッジ層及び前記背面層の全体のヤング率（Ｒａ＋Ｒｂ）が７〜１４ＭＰａであることを特徴とするクリーニングブレード部材。
【数１】
【数２】
【請求項２】
請求項１に記載のクリーニングブレード部材において、前記エッジ層のｔａｎδ（１Ｈｚ）のピーク温度が−２０℃〜５℃であることを特徴とするクリーニングブレード部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のクリーニングブレード部材において、前記エッジ層の５０℃での硬度ＨｓＴ５０（°）（ＪＩＳ Ａ）と１０℃での硬度ＨｓＴ１０（°）（ＪＩＳ Ａ）との差であるΔＨｓ（°）（ＪＩＳ Ａ）が４以下であることを特徴とするクリーニグブレード部材。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のクリーニングブレード部材において、前記エッジ層の５０℃での反発弾性ＲｂＴ５０（％）と１０℃での反発弾性ＲｂＴ１０（％）との差であるΔＲｂ（％）が３０以下であることを特徴とするクリーニングブレード部材。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のクリーニングブレード部材において、前記エッジ層及び前記背面層が遠心成形により一体に成形されたものであることを特徴とするクリーニングブレード部材。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−１９３３０６（Ｐ２００７−１９３３０６Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３１１１１（Ｐ２００６−３３１１１１）
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（０００２２７４１２）シンジーテック株式会社 (99)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（０００２２７４１２）シンジーテック株式会社 (99)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]