ブレード部材
【課題】 鳴きを防止し、高耐久性のブレード部材を提供する。
【解決手段】 被接触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り、エッジ層は、ポリオール、イソシアネート化合物、及び架橋剤を少なくとも含むポリウレタン組成物を硬化・成形して得たポリウレタン部材からなり、背面層は、ポリオール、イソシアネート化合物、及び架橋剤を少なくとも含むポリウレタン組成物１００質量部に対して、比重が２．０以上且つ薄板状でアスペクト比が３以上の無機充填剤を１〜３０質量部配合して成形したポリウレタン部材からなる。
【解決手段】 被接触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り、エッジ層は、ポリオール、イソシアネート化合物、及び架橋剤を少なくとも含むポリウレタン組成物を硬化・成形して得たポリウレタン部材からなり、背面層は、ポリオール、イソシアネート化合物、及び架橋剤を少なくとも含むポリウレタン組成物１００質量部に対して、比重が２．０以上且つ薄板状でアスペクト比が３以上の無機充填剤を１〜３０質量部配合して成形したポリウレタン部材からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、及び印刷用スキージー等として用いるのに好適な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、耐摩耗性が良好であることが求められる。また、感光体に当接させる際の感光体との摩擦による振動により、ブブブ、キューという異音、いわゆる鳴き現象が生じるという点が問題になっている。
【０００３】
このため、従来鳴き対策として、種々の検討がなされている。例えば、厚さ方向に沿って特性の異なる材料を複数の層状に積層して構成し、クリーニングエッジ側の層を構成する材料を高硬度の樹脂としたクリーニングブレード（特許文献１参照）や、ゴム成分（Ａ）と充填剤（Ｂ）と架橋剤（Ｃ）とを含む熱硬化性エラストマー組成物からなり、充填剤（Ｂ）及び架橋剤（Ｃ）を調整することにより鳴きを抑制したクリーニングブレード（特許文献２参照）などが提案されている。
【０００４】
従来のブレードは、製造工程が多くコストがかかる、ブレードとしての特性が不十分であるなどの問題があった。
【０００５】
さらに、近年、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、それに伴ってブレードにも高耐久性が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１８４４６２号公報
【特許文献２】特開２００７−４１４５４号公報
【発明の概要】
【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、鳴きを防止し、高耐久性の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】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、被接触体に接触させて用いられるブレード部材であって、前記被接触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、前記エッジ層は、ポリオール、イソシアネート化合物、及び架橋剤を少なくとも含むポリウレタン組成物を硬化・成形して得たポリウレタン部材からなり、前記背面層は、ポリオール、イソシアネート化合物、及び架橋剤を少なくとも含むポリウレタン組成物１００質量部に対して、比重が２．０以上且つ薄板状でアスペクト比が３以上の無機充填剤を１〜３０質量部配合して成形したポリウレタン部材からなることを特徴とするブレード部材にある。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のブレード部材において、前記ブレード部材は、４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が２．０×１０７Ｐａ以上であることを特徴とするブレード部材にある。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載のブレード部材において、前記無機充填剤が雲母又は珪灰石であることを特徴とするブレード部材にある。
【００１１】
本発明の第４の態様は、第１〜３のいずれか一つの態様に記載のブレード部材において、前記ブレード部材は、１０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）を（Ｇ’１０）Ｐａ、５０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）を（Ｇ’５０）Ｐａとしたときの（Ｇ’１０）／（Ｇ’５０）が３以下であることを特徴とするブレード部材にある。
【００１２】
本発明の第５の態様は、第１〜４のいずれか一つの態様に記載のブレード部材において、前記背面層のポリウレタン部材の１０℃及び５０℃の反発弾性をそれぞれＲｂmT10及びＲｂmT50としたときの下記式で表されるΔＲｂm（％）と、前記背面層のポリウレタン組成物のみを硬化・成形した弾性体の１０℃及び５０℃の反発弾性をそれぞれＲｂnT10及びＲｂnT50としたときの下記式で表されるΔＲｂn（％）とが、１００（ΔＲｂｍ−ΔＲｂｎ）／ΔＲｂｎ≧１４の関係を満たすことを特徴とするブレード部材にある。
【００１３】
【数１】
【００１４】
【数２】
【発明の効果】
【００１５】
本発明のブレード部材は、エッジ層と背面層の二層からなり、背面層は、ポリウレタン組成物に対してアスペクト比が３以上の無機充填剤を所定量配合することにより、鳴きを防止し、さらに耐摩耗性に優れた高耐久性のブレード部材を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ヘタリ率の測定方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のブレード部材は、エッジ層と背面層の二層からなり、背面層は、ポリウレタン組成物に対し、比重が２．０以上且つ薄板状でアスペクト比が３以上の無機充填剤を所定量配合することにより、鳴きを防止し、耐摩耗性にも優れたものである。無機充填剤を配合することにより、振動に起因する摩耗を防止することができるためである。また、無機充填剤がスリップ運動を抑制するためか、フィルミングの発生がないものとなる。
【００１８】
本発明のブレード部材において、エッジ層は、被接触体に当接する側の層であり、ポリオール、ポリイソシアネート、及び架橋剤を含むポリウレタン組成物を硬化・成形したポリウレタン部材からなるものである。一方、背面層は、エッジ層の裏面に設けられる層であり、ポリオール、イソシアネート化合物、及び架橋剤を少なくとも含むポリウレタン組成物１００質量部に対して、比重が２．０以上且つ薄板状でアスペクト比が３以上の無機充填剤を１〜３０質量部配合して成形したポリウレタン部材からなるものである。この構成により、エッジ層の機械的強度等の特性を維持しつつ、背面層により、ブレード部材の鳴きを防止し且つ耐摩耗性を向上させることができる。すなわち、例えばクリーニング特性などの所望のブレード特性を維持しつつ、鳴きを防止し、高耐久性のものとすることができる。本発明では、背面層のみに所定量の無機充填剤を配合しているので、被接触体を傷つけたり膜の剥がれを発生させたりすることがなく、鳴きを防止し、耐摩耗性に優れたものを実現することができる。
【００１９】
エッジ層は、ポリオール、ポリイソシアネート、及び架橋剤を含むポリウレタン組成物を硬化・成形したポリウレタン部材からなるものである。詳細は後述するが、ポリオール、ポリイソシアネート、及び架橋剤の種類や配合を調整することにより、破断伸びや引張強度等の機械的強度が高く、高硬度で耐摩耗性に優れたものとするのが好ましい。
【００２０】
背面層は、ポリオール、イソシアネート化合物、及び架橋剤を少なくとも含むポリウレタン組成物１００質量部に対して、比重が２．０以上でアスペクト比が３以上の無機充填剤を１〜３０質量部配合、好ましくは５〜１５質量部配合して成形したポリウレタン部材からなるものである。これにより、ブレード部材は、鳴きを防止し、耐摩耗性に優れたものとなる。また、無機充填剤がスリップ運動を抑制するためか、ブレード部材は、フィルミングの発生がないものとなる。なお、無機充填剤の配合量が１質量部未満であると無機充填剤による効果が十分には得ることができず、無機充填剤の配合量が３０質量部より多くなると、ウレタン結合量が減り、耐ヘタリ特性が低下してしまい経時的に線圧が低下したり、硬度が著しく上昇したりしてしまう。
【００２１】
ここで、無機充填剤は、比重が２．０以上且つ薄板状でアスペクト比が３以上のものであり、好ましくは、アスペクト比が３〜２０である。かかる無機充填剤の比重は２．０以上であればよいが、例えば、２．０以上４．０以下のものが挙げられる。ここで、薄板状とは、フレーク状等、板状の形状をいい、層状化合物を含むものである。無機充填剤は、平面視した際の形状は特に限定されず、アスペクト比が３以上となっていればよい。アスペクト比とは、厚さを除いた長手寸法／短手寸法をいう。なお、比重が２．０未満又は／及びアスペクト比が３未満の無機充填剤を配合しても、鳴きを防止する効果が得られない。比重が２．０以上且つ薄板状でアスペクト比が３以上の無機充填剤としては、雲母、珪灰石、石英等が挙げられ、フレーク径、比重、アスペクト比の変更により機能調整が容易にできるため特に雲母が好ましい。
【００２２】
本発明のブレード部材は、背面層に所定の無機充填剤を配合したものであり、エッジ層には無機充填剤を配合していない。これにより、ブレード部材が、被接触体を傷つけたり膜の剥がれを発生させたりすることがない。ブレード部材は、エッジ層に無機充填剤を含まず、肉厚方向全体における無機充填剤の存在領域の比率が１０〜９８％であればよく、好ましくは５０〜９０％である。なお、ブレード部材の肉厚方向全体における無機充填剤の存在領域の比率が１０％未満であると無機充填剤による鳴き防止効果が十分に発揮されず、９８％より大きいとヘタリによりブレード特性が低下してしまう虞がある。無機充填剤は、背面層のいずれの領域に存在していてもよく、例えば、背面層のブレード部材の接触面とは反対側の面、いわゆる裏面側に偏った状態で存在していても、背面層の全体に均一に分散した状態で存在していてもよい。
【００２３】
エッジ層と背面層の厚さの割合は特に限定されないが、エッジ層の厚さ／背面層の厚さ
が０．０５〜３となるようにするのが好ましい。
【００２４】
本発明のブレード部材は、ポリウレタン組成物に対して所定量の無機充填剤を配合した背面層を具備することにより、貯蔵弾性率が上昇する。貯蔵弾性率は、ブレード部材の振動能力の指標とすることができるものであり、貯蔵弾性率が高いブレード部材はウレタン結合から伝わる振動を減衰する能力が高い。本発明のブレード部材は、従来のブレード部材に比べて貯蔵弾性率が高くなることにより、鳴きの防止やトナーや外添剤のフィルミング防止に優れたものとなる。ブレード部材は、４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が１．０×１０7Ｐａ以上であることが好ましく、２．０×１０７Ｐａ以上であるのがさらに好ましく、特に３．０×１０7Ｐａ以上であることが好ましい。この条件を満たすブレード部材は、より厳しい条件においても鳴きが防止される。
【００２５】
また、ブレード部材は、１０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）を（Ｇ’１０）Ｐａ、５０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）を（Ｇ’５０）Ｐａとしたときの（Ｇ’１０）／（Ｇ’５０）が３以下であるのが好ましい。３以下となることにより、環境依存性の小さいものとなり、環境が変化しても十分に安定したクリーニング性を維持することができるためである。
【００２６】
また、本発明にかかる背面層は、所定量の無機充填剤が配合されていることにより温度依存性が低下し、環境が変化しても機械的特性等が安定したものとなる。背面層のポリウレタン部材は、例えば、ポリウレタン部材の１０℃及び５０℃の反発弾性をそれぞれＲｂmT10及びＲｂmT50としたときの下記式で表されるΔＲｂm（％）と、背面層のポリウレタン組成物のみを硬化・成形した弾性体の１０℃及び５０℃の反発弾性をそれぞれＲｂnT10及びＲｂnT50としたときの下記式で表されるΔＲｂn（％）とが、１００（ΔＲｂｍ−ΔＲｂｎ）／ΔＲｂｎ≧１４の関係を満たすものとなる。
【００２７】
【数３】
【００２８】
【数４】
【００２９】
背面層のヘタリ率は７．０％以下であるのが好ましい。ここでいうヘタリ率とは、以下の方法により求められるものである。背面層は、耐ヘタリ性に優れたポリウレタン組成物を選択して成形すればよい。ヘタリ率が７．０％以下である背面層を設けることにより、ブレード部材は耐ヘタリ性に優れたものとなる。ブレード部材のヘタリ率は１０％未満であるのが好ましい。
【００３０】
図１（ａ）に示すように、テストサンプル１０（背面層又はブレード部材）に、ホルダ部材２０Ａを固着したブレードを、押し付け用土台３０に、初期設定角度θを２５°、食い込み量ｙを１．７ｍｍで押し付け、放置環境（温度４５℃×湿度９５％）に７２時間放置し、さらに放置環境から取り出して６時間変形状態で常温放置し、押し付け用土台３０から解除後３０分常温放置する。その後、図１（ｂ）に示すようにホルダ部材２０Ａを固定治具４０に固定し、ハイトゲージを使用してピックテスターにより倒れ込み量ｈを測定し、試験前の倒れ込み量ｈ０と比較してヘタリ量（ｈ０−ｈ）を求め、以下の式からヘタリ率を求める。
【００３１】
【数５】
【００３２】
背面層のポリウレタン組成物は、ポリオールとポリイソシアネートに、架橋剤等を配合させたものである。
【００３３】
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、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）が好ましい。ポリオールは１種でも、２種以上を併用してもよい。また、ポリオールは、分子量が１０００〜３０００であることが好ましい。なお、分子量が１０００〜１５００のポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）を用いた場合は、比較的容易に貯蔵弾性率を高くすることができる。
【００３４】
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）等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は１種でも、２種以上を併用してもよい。ポリイソシアネートの配合割合は、ポリウレタン中に３０〜８０質量％であることが好ましい。３０質量％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質量％より多いと永久伸びが大きくなりすぎるためである。
【００３５】
架橋剤としては、ジオール（２官能）、トリオール（３官能）、テトラオール（４官能）等が挙げられ、これらは勿論、併用してもよい。また、架橋剤としてアミン系化合物を用いてもよい。
【００３６】
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）が挙げられる。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（１）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。
【００３７】
【化１】
【００３８】
架橋剤の配合割合は特に限定されないが、架橋剤中の３官能架橋剤の割合が０〜６０％であることが好ましく、より好ましくは５〜４０％である。なお、２官能架橋剤も３官能架橋剤もそれぞれ二種以上混合して用いてもよい。
【００３９】
エッジ層のポリウレタン組成物は、ポリオールとポリイソシアネートに、架橋剤等を配合させたものである。ポリオール、ポリイソシアネート、及び架橋剤は、それぞれ背面層で挙げたものと同様のものを用いることができる。
【００４０】
また、エッジ層のポリウレタン部材、及び背面層のポリウレタン部材は、いずれもα値が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官能基（水酸基やアミノ基等）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十分となったり、残存イソシアネートの失活に時間がかかり感光体等を汚染する場合がある。
【００４１】
【数６】
【００４２】
本発明にかかるエッジ層及び背面層は、それぞれ上述したポリオールに、ポリイソシアネート質量部、架橋剤の質量部及び比率等を調整して配合し、背面層の場合はさらに所定量の無機充填剤を配合して、これらを反応させることにより製造することができる。
【００４３】
被接触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のが好ましく、具体的には、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°であることが好ましい。被接触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、耐摩耗性及び耐ヘタリ性に優れた高耐久性のブレード部材となる。
【００４４】
本発明にかかるブレード部材は、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るが、遠心成形により形成するのが好ましい。遠心成形機の回転ドラムの回転数の制御により、背面層の無機充填剤の分散状態を容易に調整することができるためである。また、エッジ層と背面層を一体的に成形することができるためである。
【００４５】
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。
【００４６】
ただし、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。
【００４７】
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ブレードとなる。
【００４８】
本発明のブレード部材は、上述したように、エッジ層を破断伸びや引張強度等の機械的強度が高く、高硬度で耐摩耗性に優れたものとし、背面層により鳴きを防止し、耐摩耗性に優れたものとすることにより、所望のブレード特性を維持しつつ、鳴きを防止した高耐久性のものとなる。
【００４９】
本発明のブレード部材は、電子写真感光体、転写プロセスに用いる転写ドラム及び転写ベルト、又は中間搬送ベルトのクリーニングに用いられるクリーニングブレード部材に用
いて好適なものであるが、これに限定されず、例えば、トナー規制ブレード、金属性クリーニングロール等に用いて好適なものである。
【００５０】
以下、本発明のブレード部材を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５１】
＜ポリウレタンＡ＞
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１，９ＮＤアジペート１００質量部に、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４０質量部、架橋剤として１，４−ブタンジオール／トリメチロールプロパン混合液（モル比：８５／１５）を８．１質量部とし、ポリウレタン組成物とした。
【００５２】
＜ポリウレタンａ＞
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１，９ＮＤアジペート１００質量部に、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４０質量部、架橋剤として１，４−ブタンジオール／トリメチロールプロパン混合液（モル比：８５／１５）を８．１質量部としたポリウレタン組成物に、雲母（クラライトマイカ；比重２．８５、アスペクト比２０，株式会社クラレ社製）１質量部を配合した。
【００５３】
＜ポリウレタンｂ＞
クラライトマイカを５質量部とした以外は、ポリウレタンａと同様にした。
【００５４】
＜ポリウレタンｃ＞
クラライトマイカを１５質量部とした以外は、ポリウレタンａと同様にした。
【００５５】
＜ポリウレタンｄ＞
クラライトマイカを３０質量部とした以外は、ポリウレタンａと同様にした。
【００５６】
＜ポリウレタンｅ＞
クラライトマイカを０．５質量部とした以外は、ポリウレタンａと同様にした。
【００５７】
＜ポリウレタンｆ＞
クラライトマイカを３３質量部とした以外は、ポリウレタンａと同様にした。
【００５８】
＜ポリウレタンｇ＞
クラライトマイカの代わりに、珪灰石（ＮＹＡＤ４００；比重２．９０、アスペクト比３．０，ＮＹＣＯ社製）１０質量部とした以外は、ポリウレタンａと同様にした。
【００５９】
＜ポリウレタンｈ＞
クラライトマイカの代わりに、炭化チタン（Ｔｉ９１００；比重３．９０、アスペクト比１．１，ＮＹＣＯ社製）１０質量部とした以外は、ポリウレタンａと同様にした。
【００６０】
＜ポリウレタンｉ＞
クラライトマイカの代わりに、珪酸アルミニウム（Ｄｅｌｌｉｔｅ４３Ｂ；比重１．６０、アスペクト比１４，ＬＡＶＩＯＳＡ ＣＨＩＭＩＣＡ ＭＩＮＥＲＡＲＩＡ Ｓ．ｐ．Ａ社製）３０質量部とした以外は、ポリウレタンａと同様にした。
【００６１】
（試験例１）
ポリウレタンＡ及びａ〜ｉを硬化・成形したポリウレタン部材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、ゴム硬度をＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して、２３℃におけるヤング率をＪＩＳ Ｋ６２５４で２５％伸長により、１００％伸張時の引張強度（１００％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に準拠して測定した。また、１０℃〜５０℃の反発弾性（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。
【００６２】
【表１】
【００６３】
（実施例１）
ポリウレタンａ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．２ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンａを硬化・成形した肉厚１．８ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなる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のブレードを成形した。なお、ブレード部材の肉厚方向全体における雲母の存在領域の比率は８９％であった。
【００６４】
（実施例２）
ポリウレタンｂ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．２ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンｂを硬化・成形した肉厚１．８ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなる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２のブレードを成形した。なお、ブレード部材の肉厚方向全体における雲母の存在領域の比率は８９％であった。
【００６５】
（実施例３）
ポリウレタンｃ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．５ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンｃを硬化・成形した肉厚１．５ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなる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３のブレードを成形した。なお、ブレード部材の肉厚方向全体における雲母の存在領域の比率は６７％であった。
【００６６】
（実施例４）
ポリウレタンｄ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．６ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンｄを硬化・成形した肉厚１．４ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなる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４のブレードを成形した。なお、ブレード部材の肉厚方向全体における雲母の存在領域の比率は５７％であった。
【００６７】
（実施例５）
ポリウレタンｇ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．５ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンｇを硬化・成形した肉厚１．５ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなる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５のブレードを成形した。なお、ブレード部材の肉厚方向全体における珪灰石の存在領域の比率は６７％であった。
【００６８】
（比較例１）
ポリウレタンＡを遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚２．０ｍｍのポリウレタン部材からなるブレード部材を成形した。これを板金（支持部材）に接着させて比較例１のブレードを成形した。
【００６９】
（比較例２）
ポリウレタンｅ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．２ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンｅを硬化・成形した肉厚１．８ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなるブレード部材を成形した。これを板金（支持部材）に接着させて比較例２のブレードを成形した。ブレード部材の肉厚方向全体における雲母の存在領域の比率は８９％であった。
【００７０】
（比較例３）
ポリウレタンｆ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．２ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンｆを硬化・成形した肉厚１．８ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなるブレード部材を成形した。これを板金（支持部材）に接着させて比較例３のブレードを成形した。ブレード部材の肉厚方向全体における雲母の存在領域の比率は８９％であった。
【００７１】
（比較例４）
ポリウレタンｈ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．５ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンｈを硬化・成形した肉厚１．５ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなるブレード部材を成形した。これを板金（支持部材）に接着させて比較例４のブレードを成形した。ブレード部材の肉厚方向全体における炭化チタンの存在領域の比率は６７％であった。
【００７２】
（比較例５）
ポリウレタンｉ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．２ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンｉを硬化・成形した肉厚１．８ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなるブレード部材を成形した。これを板金（支持部材）に接着させて比較例５のブレードを成形した。ブレード部材の肉厚方向全体における珪酸アルミニウムの存在領域の比率は８９％であった。
【００７３】
（試験例２）
各実施例及び各比較例のブレード部材で背面層に用いたポリウレタン組成物を硬化・成形したポリウレタン部材のテストサンプルを作製し、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、１０℃及び５０℃で測定し、各実施例及び各比較例のブレード部材の背面層の温度依存性について評価した。
【００７４】
また、ブレード部材の１０℃、４０℃及び５０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）をＥＸＳＴＡＲ６０００（ＳＩＩ社製）により測定した。結果を表２及び表３に示す。
【００７５】
（試験例３）
各実施例及び各比較例のブレード部材をクリーニングブレードとして実機（コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社製：ｍａｇｉｃｏｌｏｒ５４３０）に取り付け、温度３０℃×湿度９０％の環境下で、トナー印字率５％のチャートにより、線速８０ｍｍ／ｓｅｃで１枚完結運転を行い、１０００枚印刷後に、印刷時の鳴きの有無の確認を聴覚により行った。鳴きが確認されなかった場合を○、鳴きが確認された場合を×とした。結果を表２及び表３に示す。この試験に用いたブレードの摩耗量をマイクロスコープにより確認を行い、摩耗量が１０μｍ未満の場合を○、１０μｍ以上の場合を×とした。結果を表２及び表３に示す。
【００７６】
（試験例４）
各実施例及び各比較例のブレード部材のテストサンプル１０にホルダ部材２０Ａを固着し、押し付け用土台３０に、食い込み量１．７ｍｍ、２５ｄｅｇの初期設定角度の倒れ込み量となるように取り付けた（図１（ａ）参照）。放置環境（温度４５℃×湿度９５％）に７２時間放置し、さらに放置環境から取り出して６時間変形状態で常温放置し、押し付け用土台３０から解除後３０分常温放置した。その後、図１（ｂ）に示すようにホルダ部材２０Ａを固定治具４０に固定し、ハイトゲージを使用してピックテスターにより倒れ込み量ｈを測定し、ヘタリ率を求めた。ヘタリ率が１０％未満を○、ヘタリ率が１０％以上を×として耐ヘタリ性を評価した。結果を表２及び表３に示す。
【００７７】
【表２】
【００７８】
【表３】
【００７９】
（結果のまとめ）
実施例１〜５のブレード部材はいずれも、４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が２．１×１０７Ｐａ以上であり、（Ｇ’１０）／（Ｇ’５０）が１．２３以下であり、１００（ΔＲｂｍ−ΔＲｂｎ）／ΔＲｂｎ≧１５であった。これらのブレード部材は、鳴きが発生することなく、耐ヘタリ性及び耐摩耗性に優れるものであった。
【００８０】
これに対し、無機充填剤を配合していないポリウレタン部材のみからなる比較例１のブレード部材は、耐ヘタリ性に優れていたが、４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が０．７×１０７Ｐａと低く、鳴きが発生し、耐摩耗性に劣るものであった。
【００８１】
背面層に無機充填剤を０．５質量部配合した比較例２のブレード部材は、４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が１．２×１０７Ｐａと低く、鳴きが発生し、耐摩耗性に劣るものであった。
【００８２】
背面層に無機充填剤を３３質量部配合した比較例３のブレード部材は、ヘタリ率が１０％以上であった。
【００８３】
背面層にアスペクト比が１．１の無機充填剤を配合した比較例４のブレード部材は、耐ヘタリ性に優れていたが、４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が１．３×１０７Ｐａと低く、鳴きが発生し、耐摩耗性に劣るものであった。
【００８４】
また、背面層に比重が１．６の無機充填剤を配合した比較例５のブレード部材は、（Ｇ’１０）／（Ｇ’５０）が３より大きく、耐摩耗性に劣るものであった。
【符号の説明】
【００８５】
１０ テストサンプル
２０Ａ ホルダ部材
３０ 押し付け用土台
４０ 固定治具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、及び印刷用スキージー等として用いるのに好適な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、耐摩耗性が良好であることが求められる。また、感光体に当接させる際の感光体との摩擦による振動により、ブブブ、キューという異音、いわゆる鳴き現象が生じるという点が問題になっている。
【０００３】
このため、従来鳴き対策として、種々の検討がなされている。例えば、厚さ方向に沿って特性の異なる材料を複数の層状に積層して構成し、クリーニングエッジ側の層を構成する材料を高硬度の樹脂としたクリーニングブレード（特許文献１参照）や、ゴム成分（Ａ）と充填剤（Ｂ）と架橋剤（Ｃ）とを含む熱硬化性エラストマー組成物からなり、充填剤（Ｂ）及び架橋剤（Ｃ）を調整することにより鳴きを抑制したクリーニングブレード（特許文献２参照）などが提案されている。
【０００４】
従来のブレードは、製造工程が多くコストがかかる、ブレードとしての特性が不十分であるなどの問題があった。
【０００５】
さらに、近年、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、それに伴ってブレードにも高耐久性が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１８４４６２号公報
【特許文献２】特開２００７−４１４５４号公報
【発明の概要】
【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、鳴きを防止し、高耐久性の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】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、被接触体に接触させて用いられるブレード部材であって、前記被接触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、前記エッジ層は、ポリオール、イソシアネート化合物、及び架橋剤を少なくとも含むポリウレタン組成物を硬化・成形して得たポリウレタン部材からなり、前記背面層は、ポリオール、イソシアネート化合物、及び架橋剤を少なくとも含むポリウレタン組成物１００質量部に対して、比重が２．０以上且つ薄板状でアスペクト比が３以上の無機充填剤を１〜３０質量部配合して成形したポリウレタン部材からなることを特徴とするブレード部材にある。
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のブレード部材において、前記ブレード部材は、４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が２．０×１０７Ｐａ以上であることを特徴とするブレード部材にある。
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載のブレード部材において、前記無機充填剤が雲母又は珪灰石であることを特徴とするブレード部材にある。
【００１１】
本発明の第４の態様は、第１〜３のいずれか一つの態様に記載のブレード部材において、前記ブレード部材は、１０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）を（Ｇ’１０）Ｐａ、５０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）を（Ｇ’５０）Ｐａとしたときの（Ｇ’１０）／（Ｇ’５０）が３以下であることを特徴とするブレード部材にある。
【００１２】
本発明の第５の態様は、第１〜４のいずれか一つの態様に記載のブレード部材において、前記背面層のポリウレタン部材の１０℃及び５０℃の反発弾性をそれぞれＲｂmT10及びＲｂmT50としたときの下記式で表されるΔＲｂm（％）と、前記背面層のポリウレタン組成物のみを硬化・成形した弾性体の１０℃及び５０℃の反発弾性をそれぞれＲｂnT10及びＲｂnT50としたときの下記式で表されるΔＲｂn（％）とが、１００（ΔＲｂｍ−ΔＲｂｎ）／ΔＲｂｎ≧１４の関係を満たすことを特徴とするブレード部材にある。
【００１３】
【数１】
【００１４】
【数２】
【発明の効果】
【００１５】
本発明のブレード部材は、エッジ層と背面層の二層からなり、背面層は、ポリウレタン組成物に対してアスペクト比が３以上の無機充填剤を所定量配合することにより、鳴きを防止し、さらに耐摩耗性に優れた高耐久性のブレード部材を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ヘタリ率の測定方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のブレード部材は、エッジ層と背面層の二層からなり、背面層は、ポリウレタン組成物に対し、比重が２．０以上且つ薄板状でアスペクト比が３以上の無機充填剤を所定量配合することにより、鳴きを防止し、耐摩耗性にも優れたものである。無機充填剤を配合することにより、振動に起因する摩耗を防止することができるためである。また、無機充填剤がスリップ運動を抑制するためか、フィルミングの発生がないものとなる。
【００１８】
本発明のブレード部材において、エッジ層は、被接触体に当接する側の層であり、ポリオール、ポリイソシアネート、及び架橋剤を含むポリウレタン組成物を硬化・成形したポリウレタン部材からなるものである。一方、背面層は、エッジ層の裏面に設けられる層であり、ポリオール、イソシアネート化合物、及び架橋剤を少なくとも含むポリウレタン組成物１００質量部に対して、比重が２．０以上且つ薄板状でアスペクト比が３以上の無機充填剤を１〜３０質量部配合して成形したポリウレタン部材からなるものである。この構成により、エッジ層の機械的強度等の特性を維持しつつ、背面層により、ブレード部材の鳴きを防止し且つ耐摩耗性を向上させることができる。すなわち、例えばクリーニング特性などの所望のブレード特性を維持しつつ、鳴きを防止し、高耐久性のものとすることができる。本発明では、背面層のみに所定量の無機充填剤を配合しているので、被接触体を傷つけたり膜の剥がれを発生させたりすることがなく、鳴きを防止し、耐摩耗性に優れたものを実現することができる。
【００１９】
エッジ層は、ポリオール、ポリイソシアネート、及び架橋剤を含むポリウレタン組成物を硬化・成形したポリウレタン部材からなるものである。詳細は後述するが、ポリオール、ポリイソシアネート、及び架橋剤の種類や配合を調整することにより、破断伸びや引張強度等の機械的強度が高く、高硬度で耐摩耗性に優れたものとするのが好ましい。
【００２０】
背面層は、ポリオール、イソシアネート化合物、及び架橋剤を少なくとも含むポリウレタン組成物１００質量部に対して、比重が２．０以上でアスペクト比が３以上の無機充填剤を１〜３０質量部配合、好ましくは５〜１５質量部配合して成形したポリウレタン部材からなるものである。これにより、ブレード部材は、鳴きを防止し、耐摩耗性に優れたものとなる。また、無機充填剤がスリップ運動を抑制するためか、ブレード部材は、フィルミングの発生がないものとなる。なお、無機充填剤の配合量が１質量部未満であると無機充填剤による効果が十分には得ることができず、無機充填剤の配合量が３０質量部より多くなると、ウレタン結合量が減り、耐ヘタリ特性が低下してしまい経時的に線圧が低下したり、硬度が著しく上昇したりしてしまう。
【００２１】
ここで、無機充填剤は、比重が２．０以上且つ薄板状でアスペクト比が３以上のものであり、好ましくは、アスペクト比が３〜２０である。かかる無機充填剤の比重は２．０以上であればよいが、例えば、２．０以上４．０以下のものが挙げられる。ここで、薄板状とは、フレーク状等、板状の形状をいい、層状化合物を含むものである。無機充填剤は、平面視した際の形状は特に限定されず、アスペクト比が３以上となっていればよい。アスペクト比とは、厚さを除いた長手寸法／短手寸法をいう。なお、比重が２．０未満又は／及びアスペクト比が３未満の無機充填剤を配合しても、鳴きを防止する効果が得られない。比重が２．０以上且つ薄板状でアスペクト比が３以上の無機充填剤としては、雲母、珪灰石、石英等が挙げられ、フレーク径、比重、アスペクト比の変更により機能調整が容易にできるため特に雲母が好ましい。
【００２２】
本発明のブレード部材は、背面層に所定の無機充填剤を配合したものであり、エッジ層には無機充填剤を配合していない。これにより、ブレード部材が、被接触体を傷つけたり膜の剥がれを発生させたりすることがない。ブレード部材は、エッジ層に無機充填剤を含まず、肉厚方向全体における無機充填剤の存在領域の比率が１０〜９８％であればよく、好ましくは５０〜９０％である。なお、ブレード部材の肉厚方向全体における無機充填剤の存在領域の比率が１０％未満であると無機充填剤による鳴き防止効果が十分に発揮されず、９８％より大きいとヘタリによりブレード特性が低下してしまう虞がある。無機充填剤は、背面層のいずれの領域に存在していてもよく、例えば、背面層のブレード部材の接触面とは反対側の面、いわゆる裏面側に偏った状態で存在していても、背面層の全体に均一に分散した状態で存在していてもよい。
【００２３】
エッジ層と背面層の厚さの割合は特に限定されないが、エッジ層の厚さ／背面層の厚さ
が０．０５〜３となるようにするのが好ましい。
【００２４】
本発明のブレード部材は、ポリウレタン組成物に対して所定量の無機充填剤を配合した背面層を具備することにより、貯蔵弾性率が上昇する。貯蔵弾性率は、ブレード部材の振動能力の指標とすることができるものであり、貯蔵弾性率が高いブレード部材はウレタン結合から伝わる振動を減衰する能力が高い。本発明のブレード部材は、従来のブレード部材に比べて貯蔵弾性率が高くなることにより、鳴きの防止やトナーや外添剤のフィルミング防止に優れたものとなる。ブレード部材は、４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が１．０×１０7Ｐａ以上であることが好ましく、２．０×１０７Ｐａ以上であるのがさらに好ましく、特に３．０×１０7Ｐａ以上であることが好ましい。この条件を満たすブレード部材は、より厳しい条件においても鳴きが防止される。
【００２５】
また、ブレード部材は、１０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）を（Ｇ’１０）Ｐａ、５０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）を（Ｇ’５０）Ｐａとしたときの（Ｇ’１０）／（Ｇ’５０）が３以下であるのが好ましい。３以下となることにより、環境依存性の小さいものとなり、環境が変化しても十分に安定したクリーニング性を維持することができるためである。
【００２６】
また、本発明にかかる背面層は、所定量の無機充填剤が配合されていることにより温度依存性が低下し、環境が変化しても機械的特性等が安定したものとなる。背面層のポリウレタン部材は、例えば、ポリウレタン部材の１０℃及び５０℃の反発弾性をそれぞれＲｂmT10及びＲｂmT50としたときの下記式で表されるΔＲｂm（％）と、背面層のポリウレタン組成物のみを硬化・成形した弾性体の１０℃及び５０℃の反発弾性をそれぞれＲｂnT10及びＲｂnT50としたときの下記式で表されるΔＲｂn（％）とが、１００（ΔＲｂｍ−ΔＲｂｎ）／ΔＲｂｎ≧１４の関係を満たすものとなる。
【００２７】
【数３】
【００２８】
【数４】
【００２９】
背面層のヘタリ率は７．０％以下であるのが好ましい。ここでいうヘタリ率とは、以下の方法により求められるものである。背面層は、耐ヘタリ性に優れたポリウレタン組成物を選択して成形すればよい。ヘタリ率が７．０％以下である背面層を設けることにより、ブレード部材は耐ヘタリ性に優れたものとなる。ブレード部材のヘタリ率は１０％未満であるのが好ましい。
【００３０】
図１（ａ）に示すように、テストサンプル１０（背面層又はブレード部材）に、ホルダ部材２０Ａを固着したブレードを、押し付け用土台３０に、初期設定角度θを２５°、食い込み量ｙを１．７ｍｍで押し付け、放置環境（温度４５℃×湿度９５％）に７２時間放置し、さらに放置環境から取り出して６時間変形状態で常温放置し、押し付け用土台３０から解除後３０分常温放置する。その後、図１（ｂ）に示すようにホルダ部材２０Ａを固定治具４０に固定し、ハイトゲージを使用してピックテスターにより倒れ込み量ｈを測定し、試験前の倒れ込み量ｈ０と比較してヘタリ量（ｈ０−ｈ）を求め、以下の式からヘタリ率を求める。
【００３１】
【数５】
【００３２】
背面層のポリウレタン組成物は、ポリオールとポリイソシアネートに、架橋剤等を配合させたものである。
【００３３】
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、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）が好ましい。ポリオールは１種でも、２種以上を併用してもよい。また、ポリオールは、分子量が１０００〜３０００であることが好ましい。なお、分子量が１０００〜１５００のポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）を用いた場合は、比較的容易に貯蔵弾性率を高くすることができる。
【００３４】
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）等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は１種でも、２種以上を併用してもよい。ポリイソシアネートの配合割合は、ポリウレタン中に３０〜８０質量％であることが好ましい。３０質量％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質量％より多いと永久伸びが大きくなりすぎるためである。
【００３５】
架橋剤としては、ジオール（２官能）、トリオール（３官能）、テトラオール（４官能）等が挙げられ、これらは勿論、併用してもよい。また、架橋剤としてアミン系化合物を用いてもよい。
【００３６】
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）が挙げられる。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（１）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。
【００３７】
【化１】
【００３８】
架橋剤の配合割合は特に限定されないが、架橋剤中の３官能架橋剤の割合が０〜６０％であることが好ましく、より好ましくは５〜４０％である。なお、２官能架橋剤も３官能架橋剤もそれぞれ二種以上混合して用いてもよい。
【００３９】
エッジ層のポリウレタン組成物は、ポリオールとポリイソシアネートに、架橋剤等を配合させたものである。ポリオール、ポリイソシアネート、及び架橋剤は、それぞれ背面層で挙げたものと同様のものを用いることができる。
【００４０】
また、エッジ層のポリウレタン部材、及び背面層のポリウレタン部材は、いずれもα値が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官能基（水酸基やアミノ基等）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十分となったり、残存イソシアネートの失活に時間がかかり感光体等を汚染する場合がある。
【００４１】
【数６】
【００４２】
本発明にかかるエッジ層及び背面層は、それぞれ上述したポリオールに、ポリイソシアネート質量部、架橋剤の質量部及び比率等を調整して配合し、背面層の場合はさらに所定量の無機充填剤を配合して、これらを反応させることにより製造することができる。
【００４３】
被接触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のが好ましく、具体的には、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°であることが好ましい。被接触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、耐摩耗性及び耐ヘタリ性に優れた高耐久性のブレード部材となる。
【００４４】
本発明にかかるブレード部材は、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るが、遠心成形により形成するのが好ましい。遠心成形機の回転ドラムの回転数の制御により、背面層の無機充填剤の分散状態を容易に調整することができるためである。また、エッジ層と背面層を一体的に成形することができるためである。
【００４５】
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。
【００４６】
ただし、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。
【００４７】
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ブレードとなる。
【００４８】
本発明のブレード部材は、上述したように、エッジ層を破断伸びや引張強度等の機械的強度が高く、高硬度で耐摩耗性に優れたものとし、背面層により鳴きを防止し、耐摩耗性に優れたものとすることにより、所望のブレード特性を維持しつつ、鳴きを防止した高耐久性のものとなる。
【００４９】
本発明のブレード部材は、電子写真感光体、転写プロセスに用いる転写ドラム及び転写ベルト、又は中間搬送ベルトのクリーニングに用いられるクリーニングブレード部材に用
いて好適なものであるが、これに限定されず、例えば、トナー規制ブレード、金属性クリーニングロール等に用いて好適なものである。
【００５０】
以下、本発明のブレード部材を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５１】
＜ポリウレタンＡ＞
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１，９ＮＤアジペート１００質量部に、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４０質量部、架橋剤として１，４−ブタンジオール／トリメチロールプロパン混合液（モル比：８５／１５）を８．１質量部とし、ポリウレタン組成物とした。
【００５２】
＜ポリウレタンａ＞
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１，９ＮＤアジペート１００質量部に、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４０質量部、架橋剤として１，４−ブタンジオール／トリメチロールプロパン混合液（モル比：８５／１５）を８．１質量部としたポリウレタン組成物に、雲母（クラライトマイカ；比重２．８５、アスペクト比２０，株式会社クラレ社製）１質量部を配合した。
【００５３】
＜ポリウレタンｂ＞
クラライトマイカを５質量部とした以外は、ポリウレタンａと同様にした。
【００５４】
＜ポリウレタンｃ＞
クラライトマイカを１５質量部とした以外は、ポリウレタンａと同様にした。
【００５５】
＜ポリウレタンｄ＞
クラライトマイカを３０質量部とした以外は、ポリウレタンａと同様にした。
【００５６】
＜ポリウレタンｅ＞
クラライトマイカを０．５質量部とした以外は、ポリウレタンａと同様にした。
【００５７】
＜ポリウレタンｆ＞
クラライトマイカを３３質量部とした以外は、ポリウレタンａと同様にした。
【００５８】
＜ポリウレタンｇ＞
クラライトマイカの代わりに、珪灰石（ＮＹＡＤ４００；比重２．９０、アスペクト比３．０，ＮＹＣＯ社製）１０質量部とした以外は、ポリウレタンａと同様にした。
【００５９】
＜ポリウレタンｈ＞
クラライトマイカの代わりに、炭化チタン（Ｔｉ９１００；比重３．９０、アスペクト比１．１，ＮＹＣＯ社製）１０質量部とした以外は、ポリウレタンａと同様にした。
【００６０】
＜ポリウレタンｉ＞
クラライトマイカの代わりに、珪酸アルミニウム（Ｄｅｌｌｉｔｅ４３Ｂ；比重１．６０、アスペクト比１４，ＬＡＶＩＯＳＡ ＣＨＩＭＩＣＡ ＭＩＮＥＲＡＲＩＡ Ｓ．ｐ．Ａ社製）３０質量部とした以外は、ポリウレタンａと同様にした。
【００６１】
（試験例１）
ポリウレタンＡ及びａ〜ｉを硬化・成形したポリウレタン部材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、ゴム硬度をＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して、２３℃におけるヤング率をＪＩＳ Ｋ６２５４で２５％伸長により、１００％伸張時の引張強度（１００％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に準拠して測定した。また、１０℃〜５０℃の反発弾性（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。
【００６２】
【表１】
【００６３】
（実施例１）
ポリウレタンａ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．２ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンａを硬化・成形した肉厚１．８ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなる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のブレードを成形した。なお、ブレード部材の肉厚方向全体における雲母の存在領域の比率は８９％であった。
【００６４】
（実施例２）
ポリウレタンｂ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．２ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンｂを硬化・成形した肉厚１．８ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなる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２のブレードを成形した。なお、ブレード部材の肉厚方向全体における雲母の存在領域の比率は８９％であった。
【００６５】
（実施例３）
ポリウレタンｃ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．５ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンｃを硬化・成形した肉厚１．５ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなる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３のブレードを成形した。なお、ブレード部材の肉厚方向全体における雲母の存在領域の比率は６７％であった。
【００６６】
（実施例４）
ポリウレタンｄ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．６ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンｄを硬化・成形した肉厚１．４ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなる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４のブレードを成形した。なお、ブレード部材の肉厚方向全体における雲母の存在領域の比率は５７％であった。
【００６７】
（実施例５）
ポリウレタンｇ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．５ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンｇを硬化・成形した肉厚１．５ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなる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５のブレードを成形した。なお、ブレード部材の肉厚方向全体における珪灰石の存在領域の比率は６７％であった。
【００６８】
（比較例１）
ポリウレタンＡを遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚２．０ｍｍのポリウレタン部材からなるブレード部材を成形した。これを板金（支持部材）に接着させて比較例１のブレードを成形した。
【００６９】
（比較例２）
ポリウレタンｅ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．２ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンｅを硬化・成形した肉厚１．８ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなるブレード部材を成形した。これを板金（支持部材）に接着させて比較例２のブレードを成形した。ブレード部材の肉厚方向全体における雲母の存在領域の比率は８９％であった。
【００７０】
（比較例３）
ポリウレタンｆ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．２ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンｆを硬化・成形した肉厚１．８ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなるブレード部材を成形した。これを板金（支持部材）に接着させて比較例３のブレードを成形した。ブレード部材の肉厚方向全体における雲母の存在領域の比率は８９％であった。
【００７１】
（比較例４）
ポリウレタンｈ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．５ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンｈを硬化・成形した肉厚１．５ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなるブレード部材を成形した。これを板金（支持部材）に接着させて比較例４のブレードを成形した。ブレード部材の肉厚方向全体における炭化チタンの存在領域の比率は６７％であった。
【００７２】
（比較例５）
ポリウレタンｉ及びポリウレタンＡを順次遠心成形機に投入して遠心成形することにより、ポリウレタンＡを硬化・成形した肉厚０．２ｍｍのポリウレタン部材からなるエッジ層と、ポリウレタンｉを硬化・成形した肉厚１．８ｍｍのポリウレタン部材からなる背面層とからなるブレード部材を成形した。これを板金（支持部材）に接着させて比較例５のブレードを成形した。ブレード部材の肉厚方向全体における珪酸アルミニウムの存在領域の比率は８９％であった。
【００７３】
（試験例２）
各実施例及び各比較例のブレード部材で背面層に用いたポリウレタン組成物を硬化・成形したポリウレタン部材のテストサンプルを作製し、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、１０℃及び５０℃で測定し、各実施例及び各比較例のブレード部材の背面層の温度依存性について評価した。
【００７４】
また、ブレード部材の１０℃、４０℃及び５０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）をＥＸＳＴＡＲ６０００（ＳＩＩ社製）により測定した。結果を表２及び表３に示す。
【００７５】
（試験例３）
各実施例及び各比較例のブレード部材をクリーニングブレードとして実機（コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社製：ｍａｇｉｃｏｌｏｒ５４３０）に取り付け、温度３０℃×湿度９０％の環境下で、トナー印字率５％のチャートにより、線速８０ｍｍ／ｓｅｃで１枚完結運転を行い、１０００枚印刷後に、印刷時の鳴きの有無の確認を聴覚により行った。鳴きが確認されなかった場合を○、鳴きが確認された場合を×とした。結果を表２及び表３に示す。この試験に用いたブレードの摩耗量をマイクロスコープにより確認を行い、摩耗量が１０μｍ未満の場合を○、１０μｍ以上の場合を×とした。結果を表２及び表３に示す。
【００７６】
（試験例４）
各実施例及び各比較例のブレード部材のテストサンプル１０にホルダ部材２０Ａを固着し、押し付け用土台３０に、食い込み量１．７ｍｍ、２５ｄｅｇの初期設定角度の倒れ込み量となるように取り付けた（図１（ａ）参照）。放置環境（温度４５℃×湿度９５％）に７２時間放置し、さらに放置環境から取り出して６時間変形状態で常温放置し、押し付け用土台３０から解除後３０分常温放置した。その後、図１（ｂ）に示すようにホルダ部材２０Ａを固定治具４０に固定し、ハイトゲージを使用してピックテスターにより倒れ込み量ｈを測定し、ヘタリ率を求めた。ヘタリ率が１０％未満を○、ヘタリ率が１０％以上を×として耐ヘタリ性を評価した。結果を表２及び表３に示す。
【００７７】
【表２】
【００７８】
【表３】
【００７９】
（結果のまとめ）
実施例１〜５のブレード部材はいずれも、４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が２．１×１０７Ｐａ以上であり、（Ｇ’１０）／（Ｇ’５０）が１．２３以下であり、１００（ΔＲｂｍ−ΔＲｂｎ）／ΔＲｂｎ≧１５であった。これらのブレード部材は、鳴きが発生することなく、耐ヘタリ性及び耐摩耗性に優れるものであった。
【００８０】
これに対し、無機充填剤を配合していないポリウレタン部材のみからなる比較例１のブレード部材は、耐ヘタリ性に優れていたが、４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が０．７×１０７Ｐａと低く、鳴きが発生し、耐摩耗性に劣るものであった。
【００８１】
背面層に無機充填剤を０．５質量部配合した比較例２のブレード部材は、４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が１．２×１０７Ｐａと低く、鳴きが発生し、耐摩耗性に劣るものであった。
【００８２】
背面層に無機充填剤を３３質量部配合した比較例３のブレード部材は、ヘタリ率が１０％以上であった。
【００８３】
背面層にアスペクト比が１．１の無機充填剤を配合した比較例４のブレード部材は、耐ヘタリ性に優れていたが、４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が１．３×１０７Ｐａと低く、鳴きが発生し、耐摩耗性に劣るものであった。
【００８４】
また、背面層に比重が１．６の無機充填剤を配合した比較例５のブレード部材は、（Ｇ’１０）／（Ｇ’５０）が３より大きく、耐摩耗性に劣るものであった。
【符号の説明】
【００８５】
１０ テストサンプル
２０Ａ ホルダ部材
３０ 押し付け用土台
４０ 固定治具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被接触体に接触させて用いられるブレード部材であって、
前記被接触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、
前記エッジ層は、ポリオール、イソシアネート化合物、及び架橋剤を少なくとも含むポリウレタン組成物を硬化・成形して得たポリウレタン部材からなり、
前記背面層は、ポリオール、イソシアネート化合物、及び架橋剤を少なくとも含むポリウレタン組成物１００質量部に対して、比重が２．０以上且つ薄板状でアスペクト比が３以上の無機充填剤を１〜３０質量部配合して成形したポリウレタン部材からなることを特徴とするブレード部材。
【請求項２】
請求項１に記載のブレード部材において、前記ブレード部材は、４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が２．０×１０７Ｐａ以上であることを特徴とするブレード部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のブレード部材において、前記無機充填剤が雲母又は珪灰石であることを特徴とするブレード部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のブレード部材において、前記ブレード部材は、１０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）を（Ｇ’１０）Ｐａ、５０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）を（Ｇ’５０）Ｐａとしたときの（Ｇ’１０）／（Ｇ’５０）が３以下であることを特徴とするブレード部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のブレード部材において、前記背面層のポリウレタン部材の１０℃及び５０℃の反発弾性をそれぞれＲｂmT10及びＲｂmT50としたときの下記式で表されるΔＲｂm（％）と、前記背面層のポリウレタン組成物のみを硬化・成形した弾性体の１０℃及び５０℃の反発弾性をそれぞれＲｂnT10及びＲｂnT50としたときの下記式で表されるΔＲｂn（％）とが、１００（ΔＲｂｍ−ΔＲｂｎ）／ΔＲｂｎ≧１４の関係を満たすことを特徴とするブレード部材。
【数１】
【数２】
【請求項１】
被接触体に接触させて用いられるブレード部材であって、
前記被接触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、
前記エッジ層は、ポリオール、イソシアネート化合物、及び架橋剤を少なくとも含むポリウレタン組成物を硬化・成形して得たポリウレタン部材からなり、
前記背面層は、ポリオール、イソシアネート化合物、及び架橋剤を少なくとも含むポリウレタン組成物１００質量部に対して、比重が２．０以上且つ薄板状でアスペクト比が３以上の無機充填剤を１〜３０質量部配合して成形したポリウレタン部材からなることを特徴とするブレード部材。
【請求項２】
請求項１に記載のブレード部材において、前記ブレード部材は、４０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）が２．０×１０７Ｐａ以上であることを特徴とするブレード部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のブレード部材において、前記無機充填剤が雲母又は珪灰石であることを特徴とするブレード部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のブレード部材において、前記ブレード部材は、１０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）を（Ｇ’１０）Ｐａ、５０℃の貯蔵弾性率（１Ｈｚ）を（Ｇ’５０）Ｐａとしたときの（Ｇ’１０）／（Ｇ’５０）が３以下であることを特徴とするブレード部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のブレード部材において、前記背面層のポリウレタン部材の１０℃及び５０℃の反発弾性をそれぞれＲｂmT10及びＲｂmT50としたときの下記式で表されるΔＲｂm（％）と、前記背面層のポリウレタン組成物のみを硬化・成形した弾性体の１０℃及び５０℃の反発弾性をそれぞれＲｂnT10及びＲｂnT50としたときの下記式で表されるΔＲｂn（％）とが、１００（ΔＲｂｍ−ΔＲｂｎ）／ΔＲｂｎ≧１４の関係を満たすことを特徴とするブレード部材。
【数１】
【数２】
【図１】
【公開番号】特開２０１１−３９５０５（Ｐ２０１１−３９５０５Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６００５６（Ｐ２０１０−１６００５６）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【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２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００２２７４１２）シンジーテック株式会社 (99)
【Ｆターム（参考）】
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