KR101675385B1 - 클리닝 블레이드, 클리닝 장치, 프로세스 카트리지, 및 화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흠집의 발생을 억제할 수 있는 클리닝 블레이드의 제공하는 것을 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 클리닝 블레이드는, 적어도 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분이, 다이내믹 초미소 경도가 0.25 이상 0.65 이하이며 또한 하기 식 (1)로 구해지는 지표 K가 15 이상인 부재로 구성된다.
(식 (1)) 지표 K=[23℃ 파단 신장(%)]×[10℃ 반발 탄성(%)]×(-1)
×[tanδ 피크 온도(℃)]÷[영률(MPa)]÷1000

Description

클리닝 블레이드, 클리닝 장치, 프로세스 카트리지, 및 화상 형성 장치{CLEANING BLADE, CLEANING DEVICE, PROCESS CARTRIDGE, AND IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은, 클리닝 블레이드, 클리닝 장치, 프로세스 카트리지, 및 화상 형성 장치에 관한 것이다.

종래부터, 전자 사진 방식의 복사기, 프린터, 팩시밀리 등에 있어서는, 감광체 등의 상(像) 유지체의 표면의 잔존 토너 등을 제거하기 위한 청소 수단으로서, 클리닝 블레이드가 사용되고 있다.

예를 들면 특허문헌 1에는, 토너 유지체 접촉부에, 이소시아네이트 화합물 및 폴리우레탄 수지가 반응해서 이루어지며, 정해진 형상을 갖는 경화층을 형성하고, 경화층의 tanδ와 자유 길이부의 tanδ의 관계를 제어한 클리닝 블레이드가 개시되어 있다.

또한 특허문헌 2에는, 상 유지체 표면의 전사 후의 잔류 토너를 제거하는 클리닝 블레이드로서, 25℃ 환경의 JISA 고무 경도가 50° 이상 100° 이하, 300% 모듈러스가 80㎏f/㎠ 이상 550㎏f/㎠ 이하, 반발 탄성이 4% 이상 85% 이하의 탄성체이며, 상기 상 유지체에 대한 접촉 하중이 1.0gf/㎟ 이상 6.0gf/㎟ 이하로 설정된 클리닝 블레이드가 개시되어 있다.

일본국 특개2001-343874호 공보 일본국 특개2004-287102호 공보

본 발명은, 흠집의 발생을 억제할 수 있는 클리닝 블레이드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 이하의 발명이 제공된다.

청구항 1에 따른 발명은,

적어도 피(被) 클리닝 부재와 접촉하는 부분이, 다이내믹 초미소(超微小) 경도가 0.25 이상 0.65 이하이며 또한 하기 식 (1)로 구해지는 지표 K가 15 이상인 부재로 구성되는 클리닝 블레이드이다.

(식 (1))

지표 K=[23℃ 파단 신장(%)]×[10℃ 반발 탄성(%)]×(-1)

×[tanδ 피크 온도(℃)]÷[영률(MPa)]÷1000

청구항 2에 따른 발명은,

적어도 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분을 포함하는 영역을 구성하는 접촉 부재와,

상기 접촉 부재 이외의 영역을 구성하고, 상기 접촉 부재와 다른 재료로 구성되며, 또한 50℃의 반발 탄성이 70% 이하인 비접촉 부재를 갖는 청구항 1에 기재된 클리닝 블레이드이다.

청구항 3에 따른 발명은,

적어도 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분을 포함하는 영역을 구성하는 접촉 부재와,

상기 접촉 부재 이외의 영역을 구성하고, 상기 접촉 부재와 다른 재료로 구성되며, 또한 100% 영구 신장이 1.0% 이하인 비접촉 부재를 갖는 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 클리닝 블레이드이다.

청구항 4에 따른 발명은,

청구항 1∼청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 클리닝 블레이드를 구비한 클리닝 장치이다.

청구항 5에 따른 발명은,

청구항 4항에 기재된 클리닝 장치를 구비하며, 화상 형성 장치에 대해서 탈착 가능한 프로세스 카트리지이다.

청구항 6에 따른 발명은,

상 유지체와,

상기 상 유지체를 대전하는 대전 장치와,

대전된 상기 상 유지체의 표면에 정전 잠상을 형성하는 정전 잠상 형성 장치와,

상기 상 유지체의 표면에 형성된 정전 잠상을 토너에 의해 현상해서 토너 상을 형성하는 현상 장치와,

상기 상 유지체 위에 형성된 토너 상을 기록 매체 위에 전사하는 전사 장치와,

상기 전사 장치에 의해 상기 토너 상이 전사된 후의 상기 상 유지체의 표면에, 상기 클리닝 블레이드를 접촉시켜서 클리닝하는 청구항 4에 기재된 클리닝 장치를 구비하는 화상 형성 장치이다.

청구항 1에 따른 발명에 의하면, 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분이, 다이내믹 초미소 경도가 0.25 이상 0.65 이하이며 또한 상기 식 (1)로 구해지는 지표 K가 15 이상인 부재로 구성되어 있지 않은 경우에 비하여, 흠집의 발생을 억제할 수 있는 클리닝 블레이드가 제공된다.

청구항 2에 따른 발명에 의하면, 배면을 포함하는 부분을 구성하는 부재의 50℃의 반발 탄성이 70% 이하가 아닐 경우에 비하여, 이음(울림)의 발생을 억제할 수 있는 클리닝 블레이드가 제공된다.

청구항 3에 따른 발명에 의하면, 배면을 포함하는 부분을 구성하는 부재의 100% 영구 신장이 1.0% 이하가 아닐 경우에 비하여, 늘어남의 발생을 억제할 수 있는 클리닝 블레이드가 제공된다.

청구항 4에 따른 발명에 의하면, 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분이, 다이내믹 초미소 경도가 0.25 이상 0.65 이하이며 또한 상기 식 (1)로 구해지는 지표 K가 15 이상인 부재로 구성된 클리닝 블레이드를 구비하지 않을 경우에 비하여, 토너의 빠져나감이 억제된 클리닝 장치가 제공된다.

청구항 5에 따른 발명에 의하면, 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분이, 다이내믹 초미소 경도가 0.25 이상 0.65 이하이며 또한 상기 식 (1)로 구해지는 지표 K가 15 이상인 부재로 구성된 클리닝 블레이드를 구비하지 않을 경우에 비하여, 토너의 빠져나감이 억제된 프로세스 카트리지가 제공된다.

청구항 6에 따른 발명에 의하면, 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분이, 다이내믹 초미소 경도가 0.25 이상 0.65 이하이며 또한 상기 식 (1)로 구해지는 지표 K가 15 이상인 부재로 구성된 클리닝 블레이드를 구비하지 않을 경우에 비하여, 화질 결함의 발생이 억제된 화상 형성 장치가 제공된다.

도 1은 본 실시형태에 따른 클리닝 블레이드의 일례를 나타내는 개략도.
도 2는 본 실시형태에 따른 클리닝 블레이드의 다른 일례를 나타내는 개략도.
도 3은 본 실시형태에 따른 클리닝 블레이드의 다른 일례를 나타내는 개략도.
도 4는 본 실시형태에 따른 화상 형성 장치의 일례를 나타내는 개략 모식도.
도 5는 본 실시형태에 따른 클리닝 장치의 일례를 나타내는 모식 단면도.
도 6은 참고예 A에서의 토너 퇴적량의 결과를 나타내는 그래프.
도 7은 실시예 B에서의 흠집 그레이드의 결과를 나타내는 그래프.
도 8은 실시예 B에서의 흠집 그레이드의 결과를 나타내는 그래프.
도 9는 실시예 B에서의 흠집 그레이드의 결과를 나타내는 그래프.
도 10은 실시예 B에서의 흠집 그레이드의 결과를 나타내는 그래프.
도 11은 실시예 B에서의 흠집 그레이드의 결과를 나타내는 그래프.
도 12는 실시예 B에서의 흠집 그레이드의 결과를 나타내는 그래프.
도 13은 실시예 B에서의 흠집 그레이드의 결과를 나타내는 그래프.
도 14는 실시예 B에서의 흠집 그레이드의 결과를 나타내는 그래프.
도 15는 실시예 B에서의 흠집 그레이드의 결과를 나타내는 그래프.
도 16은 실시예 B에서의 흠집 그레이드의 결과를 나타내는 그래프.
도 17은 실시예 B에서의 흠집 그레이드의 결과를 나타내는 그래프.
도 18은 실시예 B에서의 흠집 그레이드의 결과를 나타내는 그래프.
도 19는 실시예 B에서의 흠집 그레이드의 결과를 나타내는 그래프.
도 20은 실시예 B에서의 흠집 그레이드의 결과를 나타내는 그래프.

이하, 본 발명의 클리닝 블레이드, 클리닝 장치, 프로세스 카트리지, 및 화상 형성 장치의 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.

<클리닝 블레이드>

본 실시형태에 따른 클리닝 블레이드는, 적어도 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분이 이하의 (a) 및 (b)를 만족시키는 부재로 구성된다.

(a) 다이내믹 초미소 경도가 0.25 이상 0.65 이하

(b) 하기 식 (1)로 구해지는 지표 K가 15 이상

(식 (1))

지표 K=[23℃ 파단 신장(%)]×[10℃ 반발 탄성(%)]×(-1)

×[tanδ 피크 온도(℃)]÷[영률(MPa)]÷1000

한편, 본 명세서에 있어서, 클리닝 블레이드의 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분을 포함하는 영역을 구성하는 부재를 「접촉 부재」라 칭한다. 본 실시형태에 따른 클리닝 블레이드는 접촉 부재만으로 이루어져 있어도 된다.

또한, 클리닝 블레이드가, 상기 접촉 부재와 당해 접촉 부재 이외의 영역이 각각 다른 재료로 구성되어 있는 경우에는, 접촉 부재 이외의 영역을 구성하는 부재를 「비접촉 부재」라 칭한다. 비접촉 부재는, 1종의 재료로 구성되어 있어도 재료가 다른 2종 이상의 부재로 구성되어 있어도 된다.

클리닝 블레이드가 표면에 가압되는 피 클리닝 부재의 토크를 억제하는 관점에서 상기 클리닝 블레이드의 가압력을 보다 저감하는 것이 요구되고 있으며, 그에 따라 종래보다도 가압력을 저감해도 우수한 클리닝성을 유지할 수 있는 클리닝 블레이드가 요구되고 있었다.

이에 대해서는, 클리닝 블레이드의 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분의 경도를 높임으로써 우수한 클리닝성이 발휘되며, 특히 상기 접촉하는 부분의 다이내믹 초미소 경도를 0.25 이상으로 함으로써 클리닝성이 향상된다.

그러나 한편으로는, 클리닝 블레이드를 고경도화(高硬度化)하면, 피 클리닝 부재와의 접촉부에 있어서 흠집이 발생하기 쉬워지는 경우가 있었다. 또한 흠집이 발생한 개소에서는 피 클리닝 부재 표면에 부착된 부착물의 빠져나감이 발생하는 경우가 있었다.

이에 대하여 본 실시형태에 따른 클리닝 블레이드에서는, 상기 지표 K를 특정 수치 이상으로 제어함으로써, 상기한 경도의 조정에 따른 클리닝성이 유지되면서, 또한 흠집의 발생이 억제된다.

여기에서, 상기 지표 K를 나타내는 상기 식 (1)이 도출된 과정에 대하여 설명한다.

클리닝 블레이드에 있어서, 흠집의 발생이 어느 물성과 밀접한 관계를 나타내는지는 불명했기 때문에, 각종 물성을 변경한 클리닝 블레이드를 준비해서 흠집의 발생 정도와의 상관을 조사했다. 각종 물성 중에서, 예를 들면 23℃ 파단 신장에 관해서는, 어느 조건 하에서는 흠집의 발생과의 상관이 취해진 결과가 얻어지지만, 조건을 변경해버리면 파단 신장의 대소에 관계없이 흠집의 발생이 현저하게 악화되는 부분이 발생하는 등, 상관이 흐트러져버려, 반드시 파단 신장만으로는 흠집과의 관계를 논리적으로 설명하기에는 미흡했다. 또한, 10℃ 반발 탄성, tanδ 피크 온도, 및 영률(Young's modulus)에 관해서도, 파단 신장과 마찬가지로, 조건의 차이에 따라 상관이 얻어지는 경우와 상관이 흐트러지는 경우가 발견되어, 이들 단일의 물성만으로는 흠집과의 관계를 논리적으로 설명하기에는 미흡했다.

또한, 각종 물성 중에서 2개의 물성을 채택해서 흠집의 발생 정도와의 상관을 조사했다. 예를 들면, 23℃ 파단 신장과 10℃ 반발 탄성의 2개의 물성값을 조정해서 이 양자의 누적과 흠집의 발생 정도의 상관을 조사했지만, 논리적인 관계는 발견할 수 없으며, 또한 그 이외에도 각종 2개의 물성을 채택했지만, 흠집과의 관계를 논리적으로 설명하기에는 미흡했다. 또한, 각종 3개의 물성을 채택해서 흠집의 발생 정도와의 상관을 조사했을 경우에 있어서도, 역시 논리적인 관계는 발견할 수 없었다.

이에 대하여, 클리닝 블레이드로부터 얻어지는 각종 물성 중에서, 23℃ 파단 신장, 10℃ 반발 탄성, tanδ 피크 온도 및 영률의 4개의 물성값에 관한 식 (1)에 나타내는 관계식으로부터 도출되는 지표 K가, 흠집의 발생에 대해서 밀접한 상관을 나타내는 것이 판명되었다.

즉, 본 실시형태에 따른 클리닝 블레이드는, 어느 고정된 조건 하에서는 단일한 물성이더라도 흠집과의 상관을 설명할 수 있는 경우가 있는 한편 다른 조건 하에서는 그 상관이 흐트러져버려, 그 어느 조건과의 관계에 대한 설명을 행할 수 없었던 흠집의 발생 정도에 관해서, 어느 물성끼리가 뒤얽혀서 영향을 끼치고 있는 것인지를 발견한 것이다.

클리닝 블레이드의 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분의, 23℃ 파단 신장, 10℃ 반발 탄성, tanδ 피크 온도 및 영률의 4개의 물성값의 관계식으로부터 도출되는 상기 지표 K를 상기 수치 이상으로 제어함으로써, 전술한 다이내믹 초미소 경도의 범위에까지 고경도화했을 경우이어도, 효율적으로 흠집의 발생이 억제된다.

한편, 상기 지표 K의 수치는, 또한 25 이상인 것이 보다 바람직하다.

여기에서, 상기 식 (1)을 구성하는 4개의 물성에 대하여 각각 설명한다.

·23℃ 파단 신장

23℃ 파단 신장(%)의 측정은, JIS K6251(2010년)에 준해서 23℃ 환경 하에서 행해진다. 한편, 클리닝 블레이드의 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분을 포함하는 영역을 구성하는 접촉 부재가 덤벨 형상 3호형 시험편의 치수 이상의 크기일 경우에는, 당해 부재로부터 덤벨 형상 3호형 시험편의 치수의 것을 잘라냄으로써, 상기한 측정이 행해진다. 한편, 접촉 부재가 덤벨 형상 3호형 시험편의 치수 미만의 크기일 경우에는, 당해 부재와 같은 재료에 의해 덤벨 형상 3호형 시험편을 형성하고, 이 시험편에 대하여 상기한 측정이 행해진다.

접촉 부재에 있어서의 23℃ 파단 신장의 물성값은, 예를 들면 이하의 수단에 의해 제어된다.

예를 들면 23℃ 파단 신장은, 예를 들면 접촉 부재가 폴리우레탄인 경우이면 폴리올의 고분자량화에 의해 커지는 경향이 있으며, 또 가교제의 저감에 의해 커지는 경향이 있다.

단, 23℃ 파단 신장의 조정은 상기한 방법으로 한정되는 것은 아니다.

접촉 부재에 있어서의 23℃ 파단 신장의 수치는, 흠집을 보다 효율적으로 억제하는 관점에서, 250% 이상인 것이 바람직하며, 300% 이상인 것이 보다 바람직하고, 350% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 그 상한값으로서는, 에지 마모의 관점에서, 500% 이하인 것이 바람직하며, 450% 이하인 것이 보다 바람직하고, 400% 이하인 것이 더 바람직하다.

·10℃ 반발 탄성

10℃ 반발 탄성(%)의 측정은, JIS K6255(1996년)에 준해서 10℃ 환경 하에서 행해진다. 한편, 클리닝 블레이드의 접촉 부재가 JIS K6255에 규정의 시험편의 치수 이상의 크기일 경우에는, 당해 부재로부터 시험편의 치수의 것을 잘라냄으로써, 상기한 측정이 행해진다. 한편, 접촉 부재가 시험편의 치수 미만의 크기일 경우에는, 당해 부재와 같은 재료에 의해 시험편을 형성하고, 이 시험편에 대하여 상기한 측정이 행해진다.

접촉 부재에 있어서의 10℃ 반발 탄성의 물성값은, 예를 들면 이하의 수단에 의해 제어된다.

예를 들면 10℃ 반발 탄성은, 가교제의 3관능화나 증량에 의해 가교 밀도를 높게 함으로써 커지는 경향이 있으며, 또한 예를 들면 접촉 부재가 폴리우레탄인 경우이면 폴리올의 저분자량(低分子量)화나 소수성 폴리올의 도입 등의 방법에 의해 유리 전이 온도(Tg)를 저하시킴으로써 커지는 경향이 있다.

단, 10℃ 반발 탄성의 조정은 상기한 방법으로 한정되는 것은 아니다.

접촉 부재에 있어서의 10℃ 반발 탄성의 수치는, 국소적인 소성(塑性) 변형의 발생을 억제하는 관점에서, 10% 이상인 것이 바람직하며, 15% 이상인 것이 보다 바람직하고, 20% 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 그 상한값으로서는, 블레이드 울림을 억제하는 관점에서, 80% 이하인 것이 바람직하며, 70% 이하인 것이 보다 바람직하고, 60% 이하인 것이 더 바람직하다.

·tanδ 피크 온도

클리닝 블레이드의 접촉 부재에 있어서의 tanδ(손실 정접)의 피크 온도란, 유리 전이 온도(Tg)를 나타낸다.

여기에서, tanδ값은, 이하에 설명하는 저장 및 손실 탄성률로부터 도출되는 것이다. 선형(線形) 탄성체에, 정현파의 왜곡을 정상 진동적으로 부여했을 경우, 응력은 식 (2)로 표현된다. 한편, |E*|은 복소(複素) 탄성률이라 불린다. 또한, 레올로지학(rheology)의 이론으로부터, 탄성체 성분은 식 (3)으로, 점성체 성분은 식 (4)로 표현된다. 여기에서, E'는 저장 탄성률, E''는 손실 탄성률이라 불린다. δ은 응력과 왜곡의 위상차 각을 나타내며, “역학적 손실각”이라 불리는 것이다. tanδ값은, 식 (5)와 같이 E''/E'로 표현되고, “손실 정현”이라 불리는 것이며, 그 값이 클수록, 그 선형 탄성체는, 고무 탄성을 갖는 것으로 된다.

·식 (2) σ=|E*|γcos(ωt)

·식 (3) E'=|E*|cosδ

·식 (4) E''=|E*|sinδ

·식 (5) tanδ=E''/E'

tanδ값은, 레오펙톨러-DVE-V4(레올로지(주)제)에 의해 정지 왜곡 5%, 10㎐ 정현파 인장 가진(加振)을 온도 범위 -60℃ 이상 100℃ 이하에서 측정된다.

접촉 부재에 있어서의 tanδ 피크 온도의 물성값은, 예를 들면 이하의 수단에 의해 제어된다.

예를 들면 tanδ 피크 온도는, 예를 들면 접촉 부재가 폴리우레탄인 경우이면 폴리올의 저분자량화에 의해 높아지는 경향이 있으며, 또한 가교제 양을 증가시킴으로써 높아지는 경향이 있다.

단, tanδ 피크 온도의 조정은 상기한 방법으로 한정되는 것은 아니다.

접촉 부재에 있어서의 tanδ 피크 온도의 수치는, 클리닝 블레이드가 사용되는 환경의 온도 이하인 것이 바람직하며, 예를 들면 10℃ 이하인 것이 바람직하고, 0℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, -10℃ 이하인 것이 더 바람직하다.

·영률

영률은, 단위 단면적에 가해지는 힘 ΔS와 단위 길이에서의 신장 Δa를 측정함으로써 하기 식으로부터 산출한다.

·식 : E=ΔS/Δa

여기에서, ΔS는, 부하 F와 샘플의 막 두께 t, 샘플 폭 w로부터, 또한 Δa는, 샘플 기준 길이 L, 부하 인가 시의 샘플 신장 ΔL로부터, 각각 하기와 같이 해서 산출된다.

·식 : ΔS=F/(w×t)

·식 : Δa=ΔL/L

영률의 측정에는, 인장 시험기(아이코엔지니어링사제 인장 시험기 MODEL-1605N)가 사용된다. 한편, 클리닝 블레이드의 접촉 부재가 상기 측정용의 샘플(시험편)의 치수 이상의 크기일 경우에는, 당해 부재로부터 샘플의 치수의 것을 잘라냄으로써 상기한 측정이 행해진다. 한편, 접촉 부재가 샘플의 치수 미만의 크기일 경우에는, 당해 부재와 같은 재료에 의해 샘플을 형성하고, 이 샘플에 대하여 상기한 측정이 행해진다.

접촉 부재에 있어서의 영률의 물성값은, 예를 들면 이하의 수단에 의해 제어된다.

예를 들면 영률은, 화학 가교를 증가시킴(가교점을 증가시킴)으로써 커지는 경향이 있으며, 또한 예를 들면 접촉 부재가 폴리우레탄인 경우이면 하드 세그먼트 양을 증가시킴으로써 커지는 경향이 있다.

단, 영률의 조정은 상기한 방법으로 한정되는 것은 아니다.

접촉 부재에 있어서의 영률의 수치는, 접촉 부재의 경도가 충분치 않아 양호한 클리닝성이 얻어지지 않게 되는 것을 억제하는 관점에서, 예를 들면 5MPa 이상인 것이 바람직하며, 10MPa 이상인 것이 보다 바람직하고, 15MPa 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 그 상한값으로서는, 접촉 부재가 지나치게 단단해져서 구동하는 피 클리닝 부재에 대하여 클리닝 블레이드가 추종하지 않아, 양호한 클리닝성이 얻어지지 않게 되는 것을 억제하는 관점에서, 35MPa 이하인 것이 바람직하며, 30MPa 이하인 것이 보다 바람직하고, 25MPa 이하인 것이 더 바람직하다.

·다이내믹 초미소 경도

또한, 클리닝 블레이드의 접촉 부재의 다이내믹 초미소 경도에 대하여 설명한다.

다이내믹 초미소 경도는, 압자(壓子)를 시료에 일정한 압입 속도(mN/s)로 진입시켰을 때의 시험 하중 P(mN)와 압입 깊이 D(㎛)로부터, 하기 식으로부터 산출되는 경도이다.

식 : DH=α×P/D²

상기 식에 있어서, α는 압자 형상에 따른 상수를 나타낸다.

한편, 상기 다이내믹 초미소 경도의 측정은, 다이내믹 초미소 경도계 DUH-W201S((주)시마즈세이사쿠쇼사제)에 의해 행해진다. 다이내믹 초미소 경도는, 연질 재료 측정에 의해, 다이아몬드 3각추 압자(능간각(陵間角) : 115°, α : 3.8584)를, 압입 속도 0.047399mN/s, 시험 하중 4.0mN, 환경 23℃에서 진입시켰을 때의 압입 깊이 D를 측정함으로써 구해진다.

한편, 클리닝 블레이드의 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분은 통상 각부(角部)이다. 그 때문에, 3각추 압자를 압입하는 개소에서 측정을 행한다는 관점에서, 실제의 측정 개소는, 상기 각부가 하나의 변을 구성하며 또한 구동하는 피 클리닝 부재에 상기 각부가 접촉한 상태에서 당해 구동 방향의 하류측을 향하는 면(복면(腹面))측으로, 상기 각부로부터 0.5㎜ 어긋난 위치로 한다. 또한, 상기한 측정 개소 중 임의의 3개소에 대해서 측정을 행하여, 그 평균값을 다이내믹 초미소 경도로 한다.

접촉 부재에 있어서의 다이내믹 초미소 경도의 물성값은, 예를 들면 이하의 수단에 의해 제어된다.

예를 들면, 다이내믹 초미소 경도는, 예를 들면 클리닝 블레이드의 접촉 부재의 재질이 폴리우레탄인 경우이면 당해 폴리우레탄의 결정성을 높임으로써 높아지는 경향이 있다. 또한, 화학 가교를 증가시킴(가교점을 증가시킴)으로써 높아지는 경향이 있으며, 하드 세그먼트 양을 증가시킴으로써 더 높아지는 경향이 있다.

단, 다이내믹 초미소 경도의 조정은 상기한 방법으로 한정되는 것은 아니다.

접촉 부재에 있어서의 다이내믹 초미소 경도의 수치는, 0.25 이상 0.65 이하이다. 다이내믹 초미소 경도가 상기 하한값 미만이면 접촉 부재의 경도가 충분치 않아, 양호한 클리닝성이 얻어지지 않는다. 한편, 상기 상한값을 초과하면 접촉 부재가 지나치게 단단해져서 구동하는 피 클리닝 부재에 대하여 클리닝 블레이드가 추종하지 않아, 양호한 클리닝성이 얻어지지 않는다.

한편, 다이내믹 초미소 경도는, 0.28 이상 0.63 이하인 것이 보다 바람직하며, 0.3 이상 0.6 이하인 것이 더 바람직하다.

다음으로, 본 실시형태에 따른 클리닝 블레이드의 구성에 대하여 설명한다.

본 실시형태의 클리닝 블레이드는, 이하의 (a) 및 (b)를 만족시키는 부재를, 적어도 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분(접촉 부재)에 갖고 있으면 된다.

(a) 다이내믹 초미소 경도가 0.25 이상 0.65 이하

(b) 하기 식 (1)로 구해지는 지표 K가 15 이상

(식 (1))

지표 K=[23℃ 파단 신장(%)]×[10℃ 반발 탄성(%)]×(-1)

×[tanδ 피크 온도(℃)]÷[영률(MPa)]÷1000

즉, 본 실시형태에 따른 클리닝 블레이드는 상기 접촉 부재만으로 이루어져 있어도 된다. 또한 상기 접촉 부재로 이루어지며 또한 피 클리닝 부재 표면에 접촉하는 제1 층과, 당해 제1 층의 배면에, 배면층으로서의 제2 층이 설치된 2층 구성이어도 되고, 3층 이상의 구성이어도 된다. 또한, 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분의 각부만이 상기 접촉 부재로 이루어지며, 그 주위가 다른 재료로 이루어지는 구성이어도 된다.

한편, 클리닝 블레이드가, 상기 접촉 부재와 당해 접촉 부재 이외의 영역이 각각 다른 재료로 구성되어 있는 경우에는, 접촉 부재 이외의 영역을 구성하는 부재를 「비접촉 부재」라 칭한다.

여기에서, 본 실시형태에 따른 클리닝 블레이드의 예를, 도면을 사용하여 설명한다.

도 1은, 제1 실시형태에 따른 클리닝 블레이드를 나타내는 개략도이며, 피 클리닝 부재의 일례인 전자 사진 감광체의 표면에 접촉한 상태를 나타내는 도면이다. 또한, 도 2는 제2 실시형태에 따른 클리닝 블레이드가, 도 3은 제3 실시형태에 따른 클리닝 블레이드가, 전자 사진 감광체의 표면에 접촉한 상태를 나타내는 도면이다.

한편, 이하에 나타내는 도면에 있어서는, 클리닝 블레이드의 각 개소에 대하여, 화살표(A) 방향으로 구동하는 감광체(31)에 접촉해서 감광체(31)의 표면을 클리닝하는 각부를 접촉 각부(3A)로 하고, 접촉 각부(3A)가 하나의 변을 구성하며 또한 상기 구동 방향(화살표(A) 방향)의 상류측을 향하는 면을 선단면(3B)으로 하며, 접촉 각부(3A)가 하나의 변을 구성하며 또한 상기 구동 방향(화살표(A) 방향)의 하류측을 향하는 면을 복면(3C)으로 하고, 선단면(3B)과 하나의 변을 공유하며 또한 복면(3C)에 대향하는 면을 배면(3D)으로 한다. 또한, 접촉 각부(3A)와 평행한 방향(즉 도 1에 있어서 앞쪽으로부터 안쪽으로의 방향)을 깊이 방향으로 하고, 접촉 각부(3A)로부터 선단면(3B)이 형성되어 있는 측의 방향을 두께 방향으로 하며, 접촉 각부(3A)로부터 복면(3C)이 형성되어 있는 측의 방향을 폭 방향으로 한다.

제1 실시형태에 따른 클리닝 블레이드(342A)는, 감광체(31)와 접촉하는 부분 즉 접촉 각부(3A)를 포함해서, 전체가 단일한 재료로 구성되어 있으며, 즉 접촉 부재만으로 이루어지는 태양이다.

또한, 본 실시형태에 따른 클리닝 블레이드는, 도 2에 나타내는 제2 실시형태와 같이, 감광체(31)와 접촉하는 부분 즉 접촉 각부(3A)를 포함하고, 복면(3C)측 전면(全面)에 걸쳐서 형성되며 또한 접촉 부재로 이루어지는 제1 층(3421B)과, 당해 제1 층보다도 배면(3D)측에 형성되며 또한 접촉 부재와는 다른 재료로 이루어지는 배면층으로서의 제2 층(3422B)이 설치된 2층 구성이어도 된다.

또한, 본 실시형태에 따른 클리닝 블레이드는, 도 3에 나타내는 제3 실시형태와 같이, 감광체(31)와 접촉하는 부분 즉 접촉 각부(3A)를 포함하고, 1/4로 커트된 원기둥이 깊이 방향으로 신장된 형상을 가지며 당해 형상의 직각 부분이 접촉 각부(3A)를 형성하는, 접촉 부재로 이루어지는 접촉 부재(3421C)와, 접촉 부재(3421C)의 두께 방향의 배면(3D)측 및 폭 방향의 선단면(3A)과는 반대측을 덮으며, 즉 상기 접촉 부재(3421C) 이외의 부분을 구성하는, 접촉 부재와는 다른 재료로 이루어지는 배면 부재(3422C)가 설치된 구성이어도 된다.

다음으로, 본 실시형태의 클리닝 블레이드에 있어서 적어도 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분을 구성하는 접촉 부재의 조성에 대하여 설명한다.

-접촉 부재-

본 실시형태에 따른 클리닝 블레이드에 있어서의 접촉 부재는, 전술한 (a) 및 (b)을 만족시키는 한, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 폴리우레탄 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 프로필렌 고무, 부타디엔고무 등을 들 수 있다. 한편, 상기 (a)의 다이내믹 초미소 경도의 요건을 만족시키는 관점에서, 폴리우레탄 고무가 바람직하며, 특히 고결정화된 폴리우레탄 고무가 보다 바람직하다.

폴리우레탄의 결정성을 높이는 방법으로서는, 예를 들면 폴리우레탄에 있어서의 하드 세그먼트 응집체를 보다 성장시키는 방법을 들 수 있다. 구체적으로는, 폴리우레탄에 있어서의 가교 구조의 형성 시에 화학 가교(가교제에 의한 가교)보다도 물리 가교(하드 세그먼트끼리의 수소 결합에 의한 가교)가 보다 효율적으로 진행하도록 조정함으로써, 하드 세그먼트 응집체가 보다 성장하기 쉬운 환경으로 된다. 한편, 폴리우레탄의 중합 시에 중합 온도를 낮게 설정할수록 숙성 시간이 길어지고, 그 결과 물리 가교가 보다 많이 진행하는 경향이 있다.

·흡열 피크 탑(peak top) 온도

결정성의 지표로서는, 흡열 피크 탑 온도(용융 온도)를 들 수 있다. 본 실시형태에 따른 클리닝 블레이드에서는, 시차 주사 열량 측정(DSC)에 의한 흡열 피크 탑 온도(용융 온도)가 180℃ 이상인 것이 바람직하며, 또한 185℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 190℃ 이상인 것이 더 바람직하다. 한편, 상한값으로서는 220℃ 이하인 것이 바람직하고, 또한 215℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 210℃ 이하인 것이 더 바람직하다.

한편, 흡열 피크 탑 온도(용융 온도)는, 시차 주사 열량 측정(DSC)으로 ASTM D3418-99에 준해서 행해진다. 측정에는, 퍼킨엘머사제 Diamond-DSC을 사용하며, 장치 검출부의 온도 보정은 인듐과 아연의 용융 온도를 사용하고, 열량의 보정에 대해서는 인듐의 융해열을 사용한다. 측정 샘플로는 알루미늄제의 팬을 사용하고, 대조용으로 빈 팬을 세트하여 측정을 행한다.

·하드 세그먼트 응집체의 입자경(粒子徑) 및 입도 분포

또한, 본 실시형태에서는 폴리우레탄 고무가 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트를 가지며, 상기 하드 세그먼트의 응집체의 평균 입자경이 5㎛ 이상 20㎛ 이하인 것이 바람직하다.

하드 세그먼트의 응집체의 평균 입자경이 5㎛ 이상인 것에 의해, 블레이드 표면에서의 결정 면적이 증가하여, 슬라이딩성 향상의 이점이 있다. 한편, 20㎛ 이하인 것에 의해, 저마찰화를 유지하면서, 인성(내흠집성)을 잃지 않는다는 이점이 있다.

상기 평균 입자경은, 또한 5㎛ 이상 15㎛ 이하인 것이 보다 바람직하며, 5㎛ 이상 10㎛ 이하인 것이 더 바람직하다.

또한, 상기 하드 세그먼트의 응집체의 입도 분포(표준 편차 σ)가 2 이상인 것이 바람직하다.

하드 세그먼트의 응집체의 입도 분포(표준 편차 σ)가 2 이상인 것은, 즉 다양한 입자경의 것이 혼재해 있는 것을 의미하며, 작은 응집체에 의해, 소프트 세그먼트와의 접촉 면적이 증가하는 것에 의한 고경도화의 효과가 얻어지며, 한편 큰 응집체에 의해, 슬라이딩성 향상의 효과가 얻어진다.

상기 입도 분포는, 또한 2 이상 5 이하인 것이 보다 바람직하며, 2 이상 3 이하인 것이 더 바람직하다.

한편, 하드 세그먼트 응집체의 평균 입자경 및 입도 분포는, 이하의 방법에 의해 측정된다. 편광 현미경(올림퍼스제 BX51-P)을 사용하여, 배율×20으로 화상을 촬영하고, 화상 처리를 실시해서 화상을 2치화하여, 클리닝 블레이드 하나에 대해 5점(1점에 대해 5개의 응집체를 측정), 클리닝 블레이드 20개에 대해서 입자경을 측정하여, 합계 500개로부터 평균 입자경을 산출한다.

한편, 화상의 2치화는, 화상 처리 소프트웨어 OLYMPUS Stream essentials(올림퍼스사제)를 이용하여, 결정부를 흑, 비정부(非晶部)를 백이 되도록 색상/채도/휘도의 임계값을 조정한다.

또한, 측정된 500개의 입자경으로부터 이하의 식에 의해 입도 분포(표준 편차 σ)를 산출한다.

표준 편차 σ=√{(X1-M)²+(X2-M)²+…

…+(X500-M)²}/500

Xn : 측정 입경 n(n=1 내지 500)

M : 측정 입경의 평균값

하드 세그먼트 응집체의 입자경 및 입도 분포를 상기 범위로 제어하는 수단으로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 촉매에 의한 반응 제어, 가교제에 의한 삼차원 네트워크 제어, 숙성 조건에 따른 결정 성장 제어 등의 방법을 들 수 있다.

폴리우레탄 고무는, 통상 폴리이소시아네이트와 폴리올을 중합함으로써 합성된다. 또한, 폴리올 이외에 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 관능기를 갖는 수지를 사용해도 된다. 한편, 폴리우레탄 고무는 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트를 갖고 있는 것이 바람직하다.

여기에서, 「하드 세그먼트」 및 「소프트 세그먼트 」란, 폴리우레탄 고무 재료 중에서, 전자를 구성하는 재료 쪽이, 후자를 구성하는 재료보다도 상대적으로 단단한 재료로 이루어지며, 후자를 구성하는 재료 쪽이 전자를 구성하는 재료보다도 상대적으로 부드러운 재료로 이루어지는 세그먼트를 의미한다.

하드 세그먼트를 구성하는 재료(하드 세그먼트 재료)와 소프트 세그먼트를 구성하는 재료(소프트 세그먼트 재료)의 조합으로서는, 특별히 한정되지 않으며, 한쪽이 다른 쪽에 대해서 상대적으로 단단하고, 다른 쪽이 한쪽에 대해서 상대적으로 부드러운 조합으로 되도록 공지의 수지 재료에서 선택할 수 있지만, 본 실시형태에 있어서는, 이하의 조합이 바람직하다.

·소프트 세그먼트 재료

우선, 소프트 세그먼트 재료로서는, 폴리올로서, 디올과 이염기산의 탈수 축합으로 얻어지는 폴리에스테르폴리올, 디올과 알킬카보네이트의 반응에 의해 얻어지는 폴리카보네이트폴리올, 폴리카프로락톤폴리올, 폴리에테르폴리올 등을 들 수 있다. 한편, 소프트 세그먼트 재료로서 사용되는 상기 폴리올의 시판품으로서는, 예를 들면 다이셀카가쿠사제의 프락셀 205이나 프락셀 240 등을 들 수 있다.

·하드 세그먼트 재료

또한, 하드 세그먼트 재료로서는, 이소시아네이트기에 대해서 반응할 수 있는 관능기를 갖는 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 유연성이 있는 수지인 것이 바람직하며, 유연성의 점에서 직쇄 구조를 갖는 지방족계의 수지인 것이 보다 바람직하다. 구체예로서는, 2개 이상의 히드록실기를 함유하는 아크릴 수지나, 2개 이상의 히드록실기를 함유하는 폴리부타디엔 수지, 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 수지 등을 사용하는 것이 바람직하다.

2개 이상의 히드록실기를 함유하는 아크릴 수지의 시판품으로서는, 예를 들면 소켄카가쿠사제의 아크토플로(그레이드 : UMB-2005B, UMB-2005P, UMB-2005, UME-2005 등)을 들 수 있다.

2개 이상의 히드록실기를 함유하는 폴리부타디엔 수지의 시판품으로서는, 예를 들면 이데미쓰코산사제, R-45HT 등을 들 수 있다.

2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 수지로서는, 종래의 일반적인 에폭시 수지와 같이 단단해서 깨지기 쉬운 성질을 갖는 것이 아니며, 종래의 에폭시 수지보다도 유연 강인성(强靭性)인 것이 바람직하다. 상기 에폭시 수지로서는, 예를 들면 분자 구조의 면에서는, 그 주쇄(主鎖) 구조 중에, 주쇄의 가동성을 높게 할 수 있는 구조(유연성 골격)을 갖는 것이 바람직하며, 유연성 골격으로서는, 알킬렌 골격이나, 시클로알칸 골격, 폴리옥시알킬렌 골격 등을 들 수 있으며, 특히 폴리옥시알킬렌 골격이 바람직하다.

또한 물성면에서는, 종래의 에폭시 수지와 비교해서, 분자량에 비해 점도가 낮은 에폭시 수지가 바람직하다. 구체적으로는, 중량 평균 분자량이 900±100의 범위 내이며, 25℃에 있어서의 점도가 15000±5000mPa·s의 범위 내인 것이 바람직하고, 15000±3000mPa·s의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 이 특성을 갖는 에폭시 수지의 시판품으로서는, 예를 들면 DIC제, EPLICON EXA-4850-150 등을 들 수 있다.

하드 세그먼트 재료 및 소프트 세그먼트 재료를 사용할 경우, 하드 세그먼트 재료 및 소프트 세그먼트 재료의 총량에 대한 하드 세그먼트를 구성하는 재료의 질량비(이하 「하드 세그먼트 재료비」라 칭함)가 10질량% 이상 30질량% 이하의 범위 내인 것이 바람직하며, 13질량% 이상 23질량% 이하의 범위 내인 것이 보다 바람직하고, 15질량% 이상 20질량% 이하의 범위 내인 것이 더 바람직하다.

하드 세그먼트 재료비가, 10질량% 이상인 것에 의해, 내마모성이 얻어져, 장기에 걸쳐서 양호한 클리닝성이 유지된다. 한편, 하드 세그먼트 재료비가 30질량% 이하인 것에 의해, 지나치게 단단해지지 않아, 유연성이나 신장성이 얻어지며, 흠집의 발생이 억제되어, 장기에 걸쳐서 양호한 클리닝성이 유지된다.

·폴리이소시아네이트

폴리우레탄 고무의 합성에 사용되는 폴리이소시아네이트로서는, 예를 들면 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 2,6-톨루엔디이소시아네이트(TDI), 1,6-헥산디이소시아네이트(HDI), 1,5-나프탈렌디이소시아네이트(NDI) 및 3,3-디메틸페닐-4,4-디이소시아네이트(TODI) 등을 들 수 있다.

한편, 요구되는 크기(입자경)의 하드 세그먼트 응집체의 형성 용이함이라는 점에서, 폴리이소시아네이트로서는, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 1,5-나프탈렌디이소시아네이트(NDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI)가 보다 바람직하다.

폴리이소시아네이트의 이소시아네이트기에 대해서 반응할 수 있는 관능기를 갖는 수지 100질량부에 대한 배합량은, 20질량부 이상 40질량부 이하가 바람직하며, 또한 20질량부 이상 35질량부 이하가 보다 바람직하고, 20질량부 이상 30질량부 이하가 더 바람직하다.

20질량부 이상인 것에 의해, 우레탄 결합량이 많이 확보되어 하드 세그먼트 성장하여, 요구되는 경도가 얻어진다. 한편 40질량부 이하인 것에 의해, 하드 세그먼트가 지나치게 커지지 않아, 신장성이 얻어져, 클리닝 블레이드의 흠집의 발생이 억제된다.

·가교제

가교제로서는, 디올(2관능), 트리올(3관능), 테트라올(4관능) 등을 들 수 있으며, 이들을 병용해도 된다. 또한, 가교제로서 아민계 화합물을 사용해도 된다. 한편, 3관능 이상의 가교제를 사용해서 가교된 것인 것이 바람직하다. 3관능의 가교제로서는, 예를 들면 트리메틸올프로판, 글리세린, 트리이소프로판올아민 등을 들 수 있다.

가교제의 이소시아네이트기에 대해서 반응할 수 있는 관능기를 갖는 수지 100질량부에 대한 배합량은 2질량부 이하가 바람직하다. 2질량부 이하인 것에 의해, 분자 운동이 화학 가교로 구속되지 않아, 숙성에 의한 우레탄 결합 유래의 하드 세그먼트가 크게 성장하여, 요구되는 경도가 얻기 쉬워진다.

·폴리우레탄 고무의 제조 방법

본 실시형태에 있어서의 상기 접촉 부재를 구성하는 폴리우레탄 고무 부재의 제조는, 프리폴리머법이나 원숏법(one-shot method) 등, 폴리우레탄의 일반적인 제조 방법이 사용된다. 프리폴리머법은 강도, 내마모성이 우수한 폴리우레탄이 얻어지기 때문에 본 실시형태에는 바람직하지만, 제법에 의해 제한되는 것은 아니다.

한편, 접촉 부재에 있어서의 흡열 피크 탑 온도(용융 온도)를 상기 범위로 제어하는 수단으로서는, 폴리우레탄 부재의 결정성을 높이면서 또한 적정한 범위로 제어하는 방법을 들 수 있으며, 예를 들면 폴리우레탄에 있어서의 하드 세그먼트 응집체를 보다 성장시키는 방법을 들 수 있다. 구체적으로는, 폴리우레탄에 있어서의 가교 구조의 형성 시에 화학 가교(가교제에 의한 가교)보다도 물리 가교(하드 세그먼트끼리의 수소 결합에 의한 가교)가 보다 효율적으로 진행하도록 조정하는 방법을 들 수 있으며, 폴리우레탄의 중합 시에 중합 온도를 낮게 설정할수록 숙성 시간이 길어지고, 그 결과 물리 가교가 보다 많이 진행하는 경향이 있다.

이러한 폴리우레탄 고무 부재는, 전술한 폴리올에, 이소시아네이트 화합물 및 가교제 등을 배합해서, 분자 배열의 불균일이 억제될 수 있는 성형 조건에서 성형한다.

구체적으로는, 폴리우레탄 조성물을 조정할 때에, 폴리올이나 프리폴리머의 온도를 낮게 하거나, 경화·성형의 온도를 낮게 하거나 함으로써, 가교의 진행이 지연되도록 조정한다. 이들 온도(폴리올이나 프리폴리머의 온도, 경화·성형의 온도)를 낮게 설정해서 반응성을 낮춤으로써, 우레탄 결합부가 응집하여, 하드 세그먼트의 결정체가 얻어지므로, 하드 세그먼트 응집체의 입자경이 요구되는 결정경(結晶徑)으로 되도록 온도를 조정한다.

이에 따라, 폴리우레탄 조성물에 함유되는 분자가 나열된 상태로 되어, DSC를 측정했을 때에, 결정 융해 에너지의 흡열 피크 탑 온도가 상기 범위의 결정체를 함유하는 폴리우레탄 고무 부재가 성형된다.

한편, 폴리올, 폴리이소시아네이트, 및 가교제의 양이나, 가교제의 비율 등은 요구되는 범위로 조정한다.

한편, 클리닝 블레이드의 성형은, 상기 방법에 의해 조제된 클리닝 블레이드 형성용의 조성물을, 예를 들면 원심 성형이나 압출 성형 등을 이용해서, 시트 형상으로 형성하고, 절단 가공 등을 실시함으로써 제작된다.

여기에서, 일례를 들어, 접촉 부재의 제조 방법의 상세를 설명한다.

우선, 소프트 세그먼트 재료(예를 들면 폴리카프로락톤폴리올)와, 하드 세그먼트 재료(예를 들면 2개 이상의 히드록실기를 함유하는 아크릴수지)를, 혼합(예를 들면 질량비 8:2)한다.

다음으로, 이 소프트 세그먼트 재료와 하드 세그먼트 재료의 혼합물에 대해서, 이소시아네이트 화합물(예를 들면 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트)을 가하여, 예를 들면 질소 분위기 하에서 반응시킨다. 이때의 온도는 60℃ 이상 150℃ 이하인 것이 바람직하며, 80℃ 이상 130℃ 이하인 것이 더 바람직하다. 또한 반응 시간은 0.1시간 이상 3시간 이하인 것이 바람직하며, 1시간 이상 2시간 이하인 것이 더 바람직하다.

계속해서, 이소시아네이트 화합물을 더 가하여, 예를 들면 질소 분위기 하에서 반응시켜서 프리폴리머를 얻는다. 이때의 온도는 40℃ 이상 100℃ 이하인 것이 바람직하며, 60℃ 이상 90℃ 이하인 것이 더 바람직하다. 또한 반응 시간은 30분간 이상 6시간 이하인 것이 바람직하며, 1시간 이상 4시간 이하인 것이 더 바람직하다.

다음으로, 이 프리폴리머를 승온(昇溫)하여 감압 상태에서 탈포한다. 이때의 온도는 60℃ 이상 120℃ 이하인 것이 바람직하며, 80℃ 이상 100℃ 이하인 것이 더 바람직하다. 또한 반응 시간은 10분간 이상 2시간 이하인 것이 바람직하며, 30분간 이상 1시간 이하인 것이 더 바람직하다.

그 후, 프리폴리머에 대해서, 가교제(예를 들면 1,4-부탄디올이나 트리메틸올프로판)를 가해서 혼합하여, 클리닝 블레이드 형성용의 조성물을 조제한다.

다음으로, 원심 성형기의 금형에 상기 클리닝 블레이드 형성용의 조성물을 유입하여 경화 반응시킨다. 이때의 금형 온도는 80℃ 이상 160℃ 이하인 것이 바람직하며, 100℃ 이상 140℃ 이하인 것이 더 바람직하다. 또한 반응 시간은 20분간 이상 3시간 이하인 것이 바람직하며, 30분간 이상 2시간 이하인 것이 더 바람직하다.

더 가교 반응시킴으로써 접촉 부재가 형성된다. 이 가교 반응 시의 숙성 가열의 온도는 70℃ 이상 130℃ 이하인 것이 바람직하며, 80℃ 이상 130℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 100℃ 이상 120℃ 이하인 것이 더 바람직하다. 또한 반응 시간은 1시간 이상 48시간 이하인 것이 바람직하며, 10시간 이상 24시간 이하인 것이 더 바람직하다.

·물성

상기 접촉 부재에 있어서는, 폴리우레탄 고무 중에 있어서의 화학 가교(가교제에 의한 가교) 「1」에 대한 물리 가교(하드 세그먼트끼리의 수소 결합에 의한 가교)의 비율이, 1:0.8 내지 1:2.0인 것이 바람직하며, 1:1 내지 1:1.8인 것이 더 바람직하다.

화학 가교에 대한 물리 가교의 비율이 상기 하한값 이상인 것에 의해, 하드 세그먼트 응집체가 보다 성장되어 결정 유래의 저마찰성의 효과가 얻어진다. 한편, 상기 상한값 이하인 것에 의해, 인성 유지의 효과가 얻어진다.

한편, 상기 화학 가교와 물리 가교의 비율은, 이하의 Moobey-Rivilin식을 사용해서 산출한다.

σ=2C₁(λ-1/λ²)+2C₂(1-1/λ³)

σ : 응력, λ : 왜곡, C₁ : 화학 가교 밀도, C₂ : 물리 가교

한편, 인장 시험에 의한 응력-왜곡선보다 10% 신장 시의 σ과 λ을 사용한다.

상기 특정 부재에 있어서는, 폴리우레탄 고무 중에 있어서의 소프트 세그먼트 「1」에 대한 하드 세그먼트의 비율이, 1:0.15 내지 1:0.3인 것이 바람직하며, 1:0.2 내지 1:0.25인 것이 더 바람직하다.

소프트 세그먼트에 대한 하드 세그먼트의 비율이 상기 하한값 이상인 것에 의해, 하드 세그먼트 응집체 양도 증가함으로써 저마찰성의 효과가 얻어진다. 한편, 상기 상한값 이하인 것에 의해, 인성 유지의 효과가 얻어진다.

한편, 상기 소프트 세그먼트와 하드 세그먼트의 비율은, ¹H-NMR를 사용하여, 하드 세그먼트 성분으로서 이소시아네이트, 쇄(鎖) 연장제, 소프트 세그먼트 성분으로서 폴리올의 스펙트럼 면적으로부터 조성비를 산출한다.

본 실시형태에 있어서의 상기 폴리우레탄 고무 부재의 중량 평균 분자량은, 1000 내지 4000의 범위 내인 것이 바람직하며, 1500 내지 3500의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.

다음으로, 본 실시형태의 클리닝 블레이드가, 도 2에 나타내는 제2 실시형태나 도 3에 나타내는 제3 실시형태와 같이, 접촉 부재와 상기 접촉 부재 이외의 영역(비접촉 부재)이 각각 다른 재료로 구성되어 있는 경우에 있어서의, 비접촉 부재의 조성에 대하여 설명한다.

-비접촉 부재-

본 실시형태에 따른 클리닝 블레이드에 있어서의 비접촉 부재는, 특별히 한정되지 않으며 공지의 어떠한 재료도 사용할 수 있다.

·반발 탄성

그 중에서도 50℃의 반발 탄성이 70% 이하인 재료로 구성되는 것이 바람직하다.

클리닝 블레이드를 전자 사진 감광체 등의 피 클리닝 부재에 접촉시켜서 클리닝을 행할 때, 사용 환경에 따라 피 클리닝 부재와 클리닝 블레이드 사이에 접착력이 작용하여, 피 클리닝 부재와 클리닝 블레이드의 선단의 접촉면의 마찰저항이 커지고, 피 클리닝 부재의 구동과 함께 클리닝 블레이드가 크게 진폭(振幅)하여, 소위 「블레이드 울림」이라 불리는 이음이 발생하는 경우가 있다.

그러나, 반발 탄성이 상기 범위인 비접촉 부재를 설치함으로써, 상기 이음의 발생이 효과적으로 억제된다.

50℃의 반발 탄성(%)의 측정은, JIS K6255(1996년)에 준해서 50℃ 환경 하에서 행해진다. 한편, 클리닝 블레이드의 비접촉 부재가 JIS K6255에 규정된 시험편의 치수 이상의 크기일 경우에는, 당해 부재로부터 시험편의 치수의 것을 잘라냄으로써 상기한 측정이 행해진다. 한편, 비접촉 부재가 시험편의 치수 미만의 크기일 경우에는, 당해 부재와 같은 재료에 의해 시험편을 형성하고, 이 시험편에 대하여 상기한 측정이 행해진다.

비접촉 부재에 있어서의 50℃ 반발 탄성의 물성값은, 예를 들면, 가교제의 3관능화나 증량에 의해 가교 밀도를 높게 함으로써 커지는 경향이 있다.

단, 50℃ 반발 탄성의 조정은 상기한 방법으로 한정되는 것은 아니다.

비접촉 부재에 있어서의 50℃ 반발 탄성의 수치는, 70% 이하인 것이 더 바람직하고, 65% 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한 그 하한값으로서는, 20% 이상인 것이 더 바람직하고, 25% 이상인 것이 보다 바람직하다.

·영구 신장

또한, 본 실시형태에 따른 클리닝 블레이드에 있어서의 비접촉 부재는, 100% 영구 신장이 1.0% 이하인 재료로 구성되는 것이 바람직하다.

100% 영구 신장이 상기 범위인 비접촉 부재를 설치함으로써, 늘어남(영구 변형)의 발생이 억제되며, 클리닝 블레이드의 접촉압(接觸壓)이 유지되어, 결과적으로 우수한 클리닝성이 유지된다.

여기에서, 상기 100% 영구 신장(%)의 측정 방법에 대하여 설명한다.

JIS K6262(1997년)에 준거해서, 스트립 형상 시험편을 사용하여, 100% 인장 변형을 부여해서 24시간 방치하여, 하기 식과 같이 표선간(標線間) 거리로부터 구해진다.

Ts=(L2-L0)/(L1-L0)×100

Ts : 영구 신장

L0 : 인장 전의 표선간 거리

L1 : 인장 시의 표선간 거리

L2 : 인장 후의 표선간 거리

한편, 클리닝 블레이드의 비접촉 부재가 JIS K6262에 규정의 스트립 형상 시험편의 치수 이상의 크기일 경우에는, 당해 부재로부터 스트립 형상 시험편의 치수의 것을 잘라냄으로써 상기한 측정이 행해진다. 한편, 비접촉 부재가 스트립 형상 시험편의 치수 미만의 크기일 경우에는, 당해 부재와 같은 재료에 의해 스트립 형상 시험편을 형성하고, 이 스트립 형상 시험편에 대하여 상기한 측정이 행해진다.

비접촉 부재에 있어서의 100% 영구 신장의 물성값은, 예를 들면 가교제 양이나, 예를 들면 접촉 부재가 폴리우레탄인 경우이면 폴리올의 분자량을 조정함으로써 커지는 경향이 있다.

단, 100% 영구 신장의 조정은 상기한 방법으로 한정되는 것은 아니다.

비접촉 부재에 있어서의 100% 영구 신장의 수치는, 1.0% 이하인 것이 더 바람직하고, 0.9% 이하인 것이 보다 바람직하다.

비접촉 부재에 사용되는 재료로서는, 예를 들면 폴리우레탄 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 프로필렌 고무, 부타디엔 고무 등을 들 수 있다. 이들 중에서, 폴리우레탄 고무가 좋다. 폴리우레탄 고무로서는, 에스테르계 폴리우레탄, 에테르계 폴리우레탄을 들 수 있으며, 특히 에스테르계 폴리우레탄이 바람직하다.

한편, 폴리우레탄 고무를 제조할 때에는, 폴리올과 폴리이소시아네이트를 사용하는 방법이 있다.

폴리올로서는, 폴리테트라메틸에테르글리콜, 폴리에틸렌아디페이트, 폴리카프로락톤 등을 들 수 있다.

폴리이소시아네이트로서는, 2,6-톨루엔디이소시아네이트(TDI), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 파라페닐렌디이소시아네이트(PPDI), 1,5-나프탈렌디이소시아네이트(NDI), 3,3-디메틸디페닐-4,4'-디이소시아네이트(TODI) 등을 들 수 있다. 그 중에서도 MDI가 바람직하다.

또한, 폴리우레탄을 경화시키는 경화제로서, 1,4-부탄디올, 트리메틸올프로판, 에틸렌글리콜이나 이들의 혼합물 등의 경화제를 들 수 있다.

구체예를 일례로 들어서 설명하면, 예를 들면 탈수 처리한 폴리테트라메틸에테르글리콜에 디페닐메탄-4,4-디이소시아네이트를 혼입하여 반응시켜 생성한 프리폴리머에, 경화제로서 1,4-부탄디올 및 트리메틸올프로판을 병용한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 반응 조정제 등의 첨가제를 첨가해도 된다.

비접촉 부재의 제작 방법은, 제작에 사용하는 원재료에 따라, 종래 공지의 방법이 이용되며, 예를 들면 원심 성형이나 압출 성형 등을 이용해서 형성하고, 정해진 형상으로 절단 가공 등 함으로써 제작된다.

-클리닝 블레이드의 제조-

한편, 도 2에 나타내는 2층 구성 등의 복수 층 구성의 경우에는, 상기 방법에 의해 얻어진 제1 층 및 제2 층(3층 이상의 층 구성일 경우에는 복수의 층)을, 상호 첩합(貼合)시킴으로써 제작된다. 상기 상호 첩합시키는 방법으로서는, 양면 테이프, 각종 접착제 등이 바람직하게 사용된다. 또한, 성형 시에 시간차를 두고 각 층의 재료를 금형에 유입하여, 접착층을 설치하지 않고 재료 간에 결합시킴으로써 복수의 층을 접착해도 된다.

또한, 도 3에 나타내는 접촉 부재(에지)와 비접촉 부재(배면)를 갖는 구성의 경우에는, 도 3에 나타내는 접촉 부재(3421C)를 2개, 복면(3C)측끼리를 중첩시킨 반원기둥의 형상에 대응하는 공동(접촉 부재 형성용의 조성물을 유입하는 영역)을 갖는 제1 금형과, 접촉 부재(3421C) 및 비접촉 부재(3422C)를 2개, 복면(3C)측끼리를 중첩시킨 형상에 대응하는 공동을 갖는 제2 금형을 준비한다. 상기 제1 금형의 상기 공동에 접촉 부재 형성용의 조성물을 유입하고 경화시켜 접촉 부재(3421C)가 2개 겹친 형상의 제1 성형물을 형성한다. 다음으로, 상기 제1 금형을 분리한 후, 제2 금형의 공동의 내부에 상기 제1 성형물이 배치되도록, 제2 금형을 더 설치한다. 그 후, 제2 금형의 공동 내에, 상기 제1 성형물을 덮도록 비접촉 부재 형성용의 조성물을 유입하고 경화시켜, 상기 접촉 부재(3421C) 및 비접촉 부재(3422C)가 2개 복면(3C)측끼리에서 겹친 형상의 제2 성형물을 형성한다. 다음으로, 형성된 제2 성형물을 한가운데, 즉 복면(3C)으로 되는 부분에서 절단해서, 반원기둥 형상의 접촉 부재가 한가운데에서 분단되어 1/4로 절단된 원기둥 형상으로 되도록 커트하고, 정해진 치수로 더 커트함으로써 도 3에 나타내는 클리닝 블레이드가 얻어진다.

한편, 클리닝 블레이드 전체의 두께로서는, 1.5㎜ 이상 2.5㎜ 이하가 바람직하며, 1.8㎜ 이상 2.2㎜ 이하가 보다 바람직하다.

·용도

본 실시형태의 클리닝 블레이드를 이용해서 피 클리닝 부재를 클리닝할 경우, 클리닝의 대상으로 되는 피 클리닝 부재로서는, 화상 형성 장치 내에 있어서, 표면의 클리닝이 요구되는 부재이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 중간 전사체나, 대전 롤, 전사 롤, 피전사재 반송 벨트, 용지 반송 롤, 상 유지체로부터 토너를 제거하는 클리닝 브러시에서부터 또한 토너를 제거하는 디토닝 롤(detoning roller) 등도 들 수 있지만, 본 실시형태에 있어서는, 상 유지체인 것이 특히 바람직하다.

(클리닝 장치, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치)

다음으로, 본 실시형태의 클리닝 블레이드를 사용한 클리닝 장치, 프로세스 카트리지, 및 화상 형성 장치에 대하여 설명한다.

본 실시형태의 클리닝 장치는, 피 클리닝 부재 표면에 접촉하여, 피 클리닝 부재 표면을 클리닝하는 클리닝 블레이드로서, 본 실시형태의 클리닝 블레이드를 구비한 것이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 클리닝 장치의 구성예로서는, 피 클리닝 부재측에 개구부를 갖는 클리닝 케이스 내에, 에지 선단이 개구부측으로 되도록 클리닝 블레이드를 고정함과 함께, 클리닝 블레이드에 의해 피 클리닝 부재 표면으로부터 회수된 폐 토너 등의 이물을 이물 회수 용기로 유도하는 반송 부재를 구비한 구성 등을 들 수 있다. 또한, 본 실시형태의 클리닝 장치에는, 본 실시형태의 클리닝 블레이드가 2개 이상 사용되고 있어도 된다.

한편, 본 실시형태의 클리닝 블레이드를 상 유지체의 클리닝에 이용할 경우, 화상 형성 시의 상 흐름을 억제하기 위해서는, 클리닝 블레이드가 상 유지체에 가압되는 힘 NF(Normal Force)는 1.3gf/㎜ 이상 2.3gf/㎜ 이하의 범위인 것이 바람직하며, 1.6gf/㎜ 이상 2.0gf/㎜ 이하의 범위인 것이 보다 바람직하다.

또한, 클리닝 블레이드 선단부가 상 유지체에 파고드는 길이가 0.8㎜ 이상 1.2㎜ 이하의 범위인 것이 바람직하며, 0.9㎜ 이상 1.1㎜ 이하의 범위인 것이 보다 바람직하다.

클리닝 블레이드와 상 유지체의 접촉부에 있어서의 각도 W/A(Working Angle)는 8° 이상 14° 이하의 범위인 것이 바람직하며, 10° 이상 12° 이하의 범위인 것이 보다 바람직하다.

한편, 본 실시형태의 프로세스 카트리지는, 상 유지체나 중간 전사체 등의 하나 이상의 피 클리닝 부재 표면에 접촉하여, 피 클리닝 부재 표면을 클리닝 하는 클리닝 장치로서, 본 실시형태의 클리닝 장치를 구비한 것이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 상 유지체와, 이 상 유지체 표면을 클리닝하는 본 실시형태의 클리닝 장치를 포함하고, 화상 형성 장치에 대해서 탈착 가능한 태양 등을 들 수 있다. 예를 들면, 각 색의 토너에 대응한 상 유지체를 갖는 소위 탠덤기이면, 각각의 상 유지체마다 본 실시형태의 클리닝 장치를 설치해도 된다. 부가해서, 본 실시형태의 클리닝 장치 외에, 클리닝 브러시 등을 병용해도 된다.

-클리닝 블레이드, 화상 형성 장치, 클리닝 장치의 구체예-

다음으로, 본 실시형태의 클리닝 블레이드, 및 이것을 사용한 화상 형성 장치 및 클리닝 장치의 구체예에 대하여, 도면을 사용해서 보다 상세히 설명한다.

도 4는, 본 실시형태의 화상 형성 장치의 일례를 나타내는 개략 모식도이며, 소위 탠덤형의 화상 형성 장치에 대하여 나타낸 것이다.

도 4 중, 21은 본체 하우징, 22, 22a 내지 22d는 작상(作像) 엔진, 23은 벨트 모듈, 24는 기록 매체 공급 카세트, 25는 기록 매체 반송로, 30은 각 감광체 유닛, 31은 감광체 드럼, 33은 각 현상 유닛, 34는 클리닝 장치, 35, 35a 내지 35d는 토너 카트리지, 40은 노광 유닛, 41은 유닛 케이스, 42는 폴리곤 미러, 51은 1차 전사 장치, 52는 2차 전사 장치, 53은 벨트 클리닝 장치, 61은 송출 롤, 62는 반송 롤, 63은 위치 맞춤 롤, 66은 정착 장치, 67은 배출 롤, 68은 배지부(排紙部), 71은 수동 공급 장치, 72는 송출 롤, 73은 양면 기록용 유닛, 74는 안내 롤, 76은 반송로, 77은 반송 롤, 230은 중간 전사 벨트, 231, 232는 지지 롤, 521은 2차 전사 롤, 531은 클리닝 블레이드를 나타낸다.

도 4에 나타내는 탠덤형 화상 형성 장치는, 본체 하우징(21) 내에 4개의 색(본 실시형태에서는 블랙, 옐로, 마젠타, 시안)의 작상 엔진(22)(구체적으로는 22a 내지 22d)을 배열하고, 그 위쪽에는 각 작상 엔진(22)의 배열 방향을 따라 순환 반송되는 중간 전사 벨트(230)가 포함되는 벨트 모듈(23)을 배설(配設)하는 한편, 본체 하우징(21)의 아래쪽에는 용지 등의 기록 매체(도시 생략)가 수용되는 기록 매체 공급 카세트(24)를 배설함과 함께, 이 기록 매체 공급 카세트(24)로부터의 기록 매체의 반송로로 되는 기록 매체 반송로(25)를 수직 방향으로 배치한 것이다.

본 실시형태에 있어서, 각 작상 엔진(22)(22a 내지 22d)은, 중간 전사 벨트(230)의 순환 방향 상류측으로부터 차례로, 예를 들면 블랙용, 옐로용, 마젠타용, 시안용(배열은 반드시 이 순번으로는 한하지 않음)의 토너 상을 형성하는 것이며, 각 감광체 유닛(30)과, 각 현상 유닛(33)과, 공통되는 하나의 노광 유닛(40)을 구비하고 있다.

여기에서, 감광체 유닛(30)은, 예를 들면 감광체 드럼(31)과, 이 감광체 드럼(31)을 미리 대전하는 대전 장치(대전 롤)(32)와, 감광체 드럼(31) 위의 잔류 토너를 제거하는 클리닝 장치(34)를 일체적으로 서브 카트리지화한 것이다.

또한, 현상 유닛(33)은, 대전된 감광체 드럼(31) 위에 노광 유닛(40)에서 노광 형성된 정전 잠상을 대응하는 색 토너(본 실시형태에서는 예를 들면 부극성(負極性))로 현상하는 것이며, 예를 들면 감광체 유닛(30)으로 이루어지는 서브 카트리지와 일체화되어 프로세스 카트리지(소위 Customer Replaceable Unit)를 구성하고 있다.

한편, 감광체 유닛(30)을 현상 유닛(33)으로부터 분리해서 단독의 프로세스 카트리지로 해도 되는 것은 물론이다. 또한, 도 4 중, 부호 35(35a 내지 35d)는 각 현상 유닛(33)에 각 색 성분 토너를 보급하기 위한 토너 카트리지이다(토너 보급 경로는 도시 생략).

한편, 노광 유닛(40)은, 유닛 케이스(41) 내에 예를 들면 4개의 반도체 레이저(도시 생략), 하나의 폴리곤 미러(42), 결상 렌즈(도시 생략) 및 각 감광체 유닛(30)에 대응하는 각각의 미러(도시 생략)를 격납하며, 각 색 성분마다의 반도체 레이저로부터의 광(光)을 폴리곤 미러(42)로 편향 주사하여, 결상 렌즈, 미러를 통해서 대응하는 감광체 드럼(31) 위의 노광 포인트에 광상(光像)을 유도하도록 배치한 것이다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 벨트 모듈(23)은, 예를 들면 한 쌍의 지지 롤(한쪽이 구동 롤)(231,232) 사이에 중간 전사 벨트(230)를 걸쳐놓은 것이며, 각 감광체 유닛(30)의 감광체 드럼(31)에 대응한 중간 전사 벨트(230)의 이면(裏面)에는 1차 전사 장치(본 예에서는 1차 전사 롤)(51)가 배설되고, 이 1차 전사 장치(51)에 토너의 대전 극성과 역 극성의 전압을 인가함으로써, 감광체 드럼(31) 위의 토너 상을 중간 전사 벨트(230)측에 정전적으로 전사한다. 또한, 중간 전사 벨트(230)의 최하류 작상 엔진(22d)의 하류측의 지지 롤(232)에 대응한 부위에는 2차 전사 장치(52)가 배설되어 있으며, 중간 전사 벨트(230) 위의 1차 전사 상을 기록 매체에 2차 전사(일괄 전사)한다.

본 실시형태에서는, 2차 전사 장치(52)는, 중간 전사 벨트(230)의 토너 상 유지면측에 압접 배치되는 2차 전사 롤(521)과, 중간 전사 벨트(230)의 이면측에 배치되어 2차 전사 롤(521)의 대향 전극을 이루는 배면 롤(본 예에서는 지지 롤(232)을 겸용)을 구비하고 있다. 그리고, 예를 들면 2차 전사 롤(521)이 접지되어 있으며, 또한 배면 롤(지지 롤(232))에는 토너의 대전 극성과 동(同) 극성의 바이어스가 인가되어 있다.

또한 중간 전사 벨트(230)의 최상류 작상 엔진(22a)의 상류측에는 벨트 클리닝 장치(53)가 더 배설되어 있으며, 중간 전사 벨트(230) 위의 잔류 토너를 제거한다.

또한, 기록 매체 공급 카세트(24)에는 기록 매체를 픽업하는 송출 롤(61)이 설치되며, 이 송출 롤(61)의 직후에는 기록 매체를 송출하는 반송 롤(62)이 배설됨과 함께, 2차 전사 부위의 직전에 위치하는 기록 매체 반송로(25)에는 기록 매체를 정해진 타이밍으로 2차 전사 부위에 공급하는 레지스트레이션 롤(위치 맞춤 롤)(63)이 배설되어 있다. 한편, 2차 전사 부위의 하류측에 위치하는 기록 매체 반송로(25)에는 정착 장치(66)가 설치되며, 이 정착 장치(66)의 하류측에는 기록 매체 배출용의 배출 롤(67)이 설치되어 있고, 본체 하우징(21)의 상부에 형성된 배지부(68)에 배출 기록 매체가 수용된다.

또한, 본 실시형태에서는, 본체 하우징(21)의 옆쪽에는 수동 공급 장치(MSI)(71)가 설치되어 있으며, 이 수동 공급 장치(71) 위의 기록 매체는 송출 롤(72) 및 반송 롤(62)로 기록 매체 반송로(25)를 향해서 송출된다.

또한, 본체 하우징(21)에는 양면 기록용 유닛(73)이 더 부설(付設)되어 있으며, 이 양면 기록용 유닛(73)은, 기록 매체의 양면에 화상 기록을 행하는 양면 모드 선택 시에, 편면 기록 완료의 기록 매체를, 배출 롤(67)을 역전(逆轉)시키며, 또한 입구 앞쪽의 안내 롤(74)로 내부에 취입(取入)하고, 반송 롤(77)에서 내부의 기록 매체 복귀 반송로(76)를 따라 기록 매체를 반송하여, 다시 위치 맞춤 롤(63)측으로 공급하는 것이다.

다음으로, 도 4에 나타내는 탠덤형 화상 형성 장치 내에 배치된 클리닝 장치(34)에 대하여 상세히 설명한다.

도 5는, 본 실시형태의 클리닝 장치의 일례를 나타내는 모식 단면도이며, 도 4 중에 나타내는 클리닝 장치(34)와 함께, 서브 카트리지화된 감광체 드럼(31), 대전 롤(32)이나, 현상 유닛(33)도 나타낸 도면이다.

도 5 중, 32는 대전 롤(대전 장치), 331은 유닛 케이스, 332는 현상 롤, 333은 토너 반송 부재, 334는 반송 패들, 335는 트리밍 부재, 341은 클리닝 케이스, 342는 클리닝 블레이드, 344는 필름 씰(seal), 345는 반송 부재를 나타낸다.

클리닝 장치(34)는, 잔류 토너가 수용되며 또한 감광체 드럼(31)에 대향해서 개구되는 클리닝 케이스(341)를 갖고, 이 클리닝 케이스(341)의 개구 하부 가장자리에는 감광체 드럼(31)에 접촉 배치되는 클리닝 블레이드(342)를 도시하지 않은 브래킷을 통해서 부착하는 한편, 클리닝 케이스(341)의 개구 상부 가장자리에는 감광체 드럼(31)과의 사이가 기밀(氣密)하게 유지되는 필름 씰(344)을 부착한 것이다. 한편, 부호 345는 클리닝 케이스(341) 내에 수용된 폐 토너를 옆쪽의 폐 토너 용기에 유도하는 반송 부재이다.

다음으로, 클리닝 장치(34)에 구비되는 클리닝 블레이드에 대하여 도면을 사용해서 상세히 설명한다.

도 1은, 본 실시형태의 클리닝 블레이드의 일례를 나타내는 모식 단면도이며, 도 5 중에 나타내는 클리닝 블레이드(342)를, 이것에 접촉하는 감광체 드럼(31)과 함께 나타낸 도면이다.

한편, 본 실시형태에서는, 각 작상 엔진(22)(22a 내지 22d)의 모든 클리닝 장치(34)에 있어서, 클리닝 블레이드(342)로서 본 실시형태의 클리닝 블레이드가 사용되고 있는 것 외에, 벨트 클리닝 장치(53)로 사용되는 클리닝 블레이드(531)도 본 실시형태의 클리닝 블레이드가 사용되어도 된다.

또한, 본 실시형태에서 사용되는 현상 유닛(현상 장치)(33)은, 예를 들면 도 5에 나타내는 바와 같이, 현상제가 수용되며 또한 감광체 드럼(31)에 대향해서 개구되는 유닛 케이스(331)를 갖고 있다. 여기에서, 이 유닛 케이스(331)의 개구에 면한 개소에 현상 롤(332)이 배설됨과 함께, 유닛 케이스(331) 내에는 현상제 교반 반송을 위한 토너 반송 부재(333)가 배설되어 있다. 현상 롤(332)과 토너 반송 부재(333) 사이에는 반송 패들(334)을 더 배설해도 된다.

현상에 있어서는, 현상 롤(332)에 현상제를 공급한 후, 예를 들면 트리밍 부재(335)로 현상제를 층 두께 규제한 상태에서, 감광체 드럼(31)에 대향하는 현상 영역에 반송된다.

본 실시형태에서는, 현상 유닛(33)으로서는, 예를 들면 토너와 캐리어로 이루어지는 2성분 현상제를 사용하지만, 토너만으로 이루어지는 1성분 현상제를 사용하는 것이어도 지장 없다.

다음으로, 본 실시형태에 따른 화상 형성 장치의 작동을 설명한다. 우선, 각 작상 엔진(22)(22a 내지 22d)이 각 색에 대응한 단색 토너 상을 형성하면, 각 색의 단색 토너 상은 중간 전사 벨트(230) 표면에, 원래의 원고 정보와 일치하도록 순차 중첩시켜서 1차 전사된다. 계속해서, 중간 전사 벨트(230) 표면에 전사된 컬러 토너 상은, 2차 전사 장치(52)에서 기록 매체 표면에 전사되고, 컬러 토너 상이 전사된 기록 매체는 정착 장치(66)에 의한 정착 처리를 거친 후 배지부(68)에 배출된다.

한편, 각 작상 엔진(22)(22a 내지 22d)에 있어서, 감광체 드럼(31) 위의 잔류 토너는 클리닝 장치(34)에서 청소되고, 또한 중간 전사 벨트(230) 위의 잔류 토너는 벨트 클리닝 장치(53)에서 청소된다.

이러한 작상 과정에 있어서, 각각의 잔류 토너는 클리닝 장치(34)(또는 벨트 클리닝 장치(53))에 의해 청소된다.

한편, 클리닝 블레이드(342)는, 도 5에 나타낸 바와 같이 클리닝 장치(34) 내의 프레임 부재에 직접 고정하는 것이 아니며, 스프링재를 통해서 고정되어도 된다.

[실시예]

이하에, 본 발명을 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예만으로 한정되는 것은 아니다. 한편, 이하의 설명에 있어서 「부」는 「질량부」를 의미한다.

<A : 다이내믹 초미소 경도와 토너 빠져나감의 관계>

〔참고 비교예 A1〕

-클리닝 블레이드 A1-

·접촉 부재(에지)의 형성

우선, 폴리카프로락톤폴리올(다이셀카가쿠코교(주)제, 프락셀 205, 평균 분자량 529, 수산기값 212KOHmg/g) 및 폴리카프로락톤폴리올(다이셀카가쿠코교(주)제, 프락셀 240, 평균 분자량 4155, 수산기값 27KOHmg/g)을 폴리올 성분의 소프트 세그먼트 재료로서 사용했다. 또한, 2개 이상의 히드록실기를 함유하는 아크릴 수지(소켄카가쿠사제, 아크토 플로 UMB-2005B)를 하드 세그먼트 재료로서 사용하여, 상기 소프트 세그먼트 재료 및 하드 세그먼트 재료를 8:2(질량비)의 비율로 혼합했다.

다음으로, 이 소프트 세그먼트 재료와 하드 세그먼트 재료의 혼합물 100부에 대해서, 이소시아네이트 화합물로서 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(니혼폴리우레탄코교(주)제, 밀리오네이트 MT)를 6.26부 가하여, 질소 분위기 하에서 70℃에서 3시간 반응시켰다. 한편, 이 반응에서 사용한 이소시아네이트 화합물량은, 반응계에 함유되는 수산기에 대한 이소시아네이트기의 비(이소시아네이트기/수산기)가 0.5로 되도록 선택한 것이다.

계속해서, 상기 이소시아네이트 화합물을 34.3부 더 가하여, 질소 분위기 하에서 70℃에서 3시간 반응시켜서 프리폴리머를 얻었다. 한편, 프리폴리머의 사용에 있어서 이용한 이소시아네이트 화합물의 전량은 40.56부이었다.

다음으로, 이 프리폴리머를 100℃로 승온하고, 감압 상태에서 1시간 탈포했다. 그 후, 프리폴리머 100부에 대해서, 1,4-부탄디올과 트리메틸올프로판의 혼합물(질량비=60/40)을 7.14부 가하고, 3분간 거품이 생기지 않도록 혼합하여, 접촉 부재 형성용 조성물 A1을 조제했다.

다음으로, 140℃로 금형(도 3에 나타내는 접촉 부재(3421C)를 2개 합친 반원기둥 형상에 대응하는 공동을 갖는 금형)을 조정한 원심 성형기에 상기 접촉 부재 형성용 조성물 A1을 유입하여 1시간 경화 반응시켰다. 다음으로, 110℃에서 24시간 가교하고, 냉각해서 반원기둥 형상의 접촉 부재(에지)를 형성했다.

·비접촉 부재(배면)의 형성

탈수 처리한 폴리테트라메틸에테르글리콜에, 디페닐메탄-4,4-디이소시아네이트를 혼입하여 120℃에서 15분 반응시키고, 생성된 프리폴리머에 경화제로서 1,4-부탄디올 및 트리메틸올프로판을 병용한 것을, 비접촉 부재 형성용 조성물 A1로서 사용했다.

한편, 상기 접촉 부재(에지)와 비접촉 부재(배면)의 접착은, 전술한 바와 같이 접촉 부재를 반원기둥 형상으로 형성한 후의 원심 성형기에, 비접촉 부재 형성용 조성물 A1을 더 유입하여 경화시킴으로써 행했다.

접촉 부재(에지)와 비접촉 부재(배면)를 접착한 후의 부재를 110℃에서 24시간 가교한 후에 냉각하고, 이것을 한가운데에서 절단함으로써, 반원기둥 형상의 접촉 부재(에지)가 한가운데에서 분단되어 1/4로 절단된 원기둥 형상으로 되도록 커트하고, 길이 8㎜, 두께 2㎜의 치수로 더 커트했다. 이렇게 해서, 접촉 부재(에지)가 1/4로 절단된 원기둥 형상인 형상(도 3에 나타내는 형상)을 가지며 또한 그 외의 부분이 비접촉 부재(배면)로 형성된, 에지-배면 구성의 클리닝 블레이드 A1을 얻었다.

한편, 접촉 부재(에지)의 다이내믹 초미소 경도, 23℃ 파단 신장, 10℃ 반발 탄성, (-1)×tanδ 피크 온도 및 영률을 전술한 방법에 의해 측정하고, 또한 지표 K를 산출한 바, 하기 표 1에 나타내는 바와 같았다.

〔참고예 A1∼A12, 참고 비교예 A2∼A3〕

참고 비교예 A1과는 다이내믹 초미소 경도가 다른 클리닝 블레이드를 제작했다.

구체적으로는, 참고 비교예 A1의 접촉 부재(에지)의 형성에 있어서, 화학 가교 양(가교점의 양)이나 하드 세그먼트의 양을 변경함으로써 다이내믹 초미소 경도가 하기 표 1에 기재된 것으로 되도록 조정한 이외에는, 참고 비교예 A1에 기재된 방법에 의해 클리닝 블레이드를 얻었다.

[평가 시험 : 토너 빠져나감 평가]

이하의 방법에 의해, 다이내믹 초미소 경도의 차이에 따른 토너 빠져나감의 정도, 즉 클리닝 성능을 평가했다. 참고 실시예 및 참고 비교예에서 얻어진 클리닝 블레이드를, 후지제록스사제 DocuCentre-IV C5575에 탑재하고, NF(Normal Force)를 1.3gf/㎜, W/A(Working Angle)를 11°로 맞춰서, 10k장 인쇄를 행했다.

클리닝 블레이드와 감광체 드럼의 접촉 영역을 토너가 빠져나가면, 당해 토너는 클리닝 블레이드의 복면(구동하는 감광체 드럼에 접촉 부재(에지)가 접촉한 상태에서 당해 구동 방향의 하류측을 향하는 면)에 퇴적한다. 그 때문에, 상기 시험을 행한 후의 클리닝 블레이드의 복면에 퇴적한 토너의 양을 측정했다. 한편, 퇴적량은 15.0×10^-3㎣ 이하를 바람직한 것으로 판정했다. 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

[표 1]

한편, 상기한 결과를 그래프로 한 것을 도 6에 나타낸다.

<B : 4 물성값과 흠집의 관계>

〔실시예 B1∼B5, 비교예 B1∼B4〕

참고 비교예 A1의 접촉 부재(에지)의 형성에 있어서, 폴리올의 분자량의 조정, 가교제의 양의 조정, 가교제의 관능기수 수의 조정, 소수성 폴리올 도입의 유무, 화학 가교(가교점)의 증감, 하드 세그먼트 양의 조정에 의해, 접촉 부재(에지)의 각종 물성을 하기 표 2에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외에는, 참고 비교예 A1에 기재된 방법에 의해 클리닝 블레이드를 얻었다.

한편, 클리닝 블레이드의 각종 물성을 측정한 바, 하기 표 2에 나타내는 바와 같았다.

〔실시예 B6, 비교예 B5〕

에지와 배면으로 나뉘어진 클리닝 블레이드가 아닌, 감광체에 접촉하는 제1 층과 배면측의 제2 층의 2층 구성을 갖는 클리닝 블레이드를 제작했다.

·제1 층의 형성

참고예 B1의 접촉 부재(에지)의 형성에 있어서, 폴리올의 분자량의 조정, 가교제의 양의 조정, 가교제의 관능기수의 수의 조정, 소수성 폴리올 도입의 유무, 화학 가교(가교점)의 증감, 하드 세그먼트 양의 조정에 의해, 접촉 부재(에지)의 각종 물성을 하기 표 2에 나타내는 바와 같이 변경하고, 또한 형상을 반원기둥 형상의 접촉 부재(에지)가 아닌 평판 형상(제1 층)으로 변경함으로써, 각종 물성이 표 2에 기재된 것으로 되는 제1 층을 형성했다.

·제2 층의 형성

제2 층용의 조성물로서, 상기 참고 비교예 A1에서 조제한 제2 층 형성용 조성물 A1을 사용했다.

한편, 상기 제1 층과 제2 층과의 접착은, 전술한 바와 같이 제1 층을 평판 형상으로 형성한 후의 원심 성형기에, 제2 층 형성용의 조성물을 유입해서 경화시킴으로써 행하여, 제1 층의 배면에 제2 층을 형성하고, 그 이외에는 비교예 B1에 기재된 방법에 의해 클리닝 블레이드를 얻었다.

[표 2]

[평가 시험 : 흠집 평가]

이하의 방법에 의해, 흠집 발생의 정도(그레이드)를 평가했다. 실시예 및 비교예에서 얻어진 클리닝 블레이드를, 후지제록스사제 DocuCentre-IV C5575에 탑재하고, NF(Normal Force)를 1.3gf/㎜, W/A(Working Angle)를 11°로 맞춰서 10k장 인쇄를 행했다.

그 시점에서의 흠집의 크기 및 개수에 의해, 이하의 기준에 따라 흠집 발생의 정도(그레이드)를 평가했다. 한편, 흠집 발생의 정도(그레이드)는, 축 방향의 중심 부위 100㎜의 범위에서 계측했다.

그레이드 10 : 흠집 미발생

그레이드 9 : 흠집 사이즈 1㎛ 이하, 개수 1개 이상 5개 미만

그레이드 8 : 흠집 사이즈 1㎛ 이하, 개수 5개 이상 10개 미만

그레이드 7 : 흠집 사이즈 1㎛ 이하, 개수 10개 이상

그레이드 6 : 흠집 사이즈 1㎛를 초과하고 5㎛ 이하, 개수 1개 이상 5개 미만

그레이드 5 : 흠집 사이즈 1㎛를 초과하고 5㎛ 이하, 개수 5개 이상 10개 미만

그레이드 4 : 흠집 사이즈 1㎛를 초과하고 5㎛ 이하, 개수 10개 이상

그레이드 3 : 흠집 사이즈 5㎛를 초과하는, 개수 1개 이상 5개미만

그레이드 2 : 흠집 사이즈 5㎛를 초과하는, 개수 5개 이상 10개미만

그레이드 1 : 흠집 사이즈 5㎛를 초과하는, 개수 10개 이상

얻어진 흠집 그레이드의 결과와, 23℃ 파단 신장의 관계를 그래프로 한 것을 도 7에 나타낸다. 도 7에 나타나는 바와 같이, 흠집의 발생과 23℃ 파단 신장의 상관이 취해진 결과는 얻어지지 않았다.

또한, 그 외의 1 물성값(10℃ 반발 탄성, (-1)×tanδ 피크 온도, 영률)과, 얻어진 흠집 그레이드의 결과의 관계를 그래프로 한 것을 도 8 내지 도 10에 나타낸다. 그러나, 흠집의 발생과의 상관이 취해진 결과는 얻어지지 않았다.

또한, 그 외의 2 물성값(23℃ 파단 신장×10℃ 반발 탄성, 23℃ 파단 신장×(-1)×tanδ 피크 온도, 23℃ 파단 신장÷영률, 10℃ 반발 탄성×(-1)×tanδ 피크 온도, 10℃ 반발 탄성÷영률) 및, 3 물성값(23℃ 파단 신장×10℃ 반발 탄성×(-1)×tanδ 피크 온도, 23℃ 파단 신장×10℃ 반발 탄성×(-1)÷영률, 10℃ 반발 탄성×(-1)×tanδ 피크 온도÷영률, 23℃ 파단 신장×(-1)×tanδ 피크 온도÷영률)과, 얻어진 흠집 그레이드의 결과의 관계를 그래프로 한 것을 도 11 내지 도 19에 나타낸다. 그러나, 흠집의 발생과의 상관이 취해진 결과는 얻어지지 않았다.

이에 대하여, 「23℃ 파단 신장×10℃ 반발 탄성×(-1)×tanδ 피크 온도÷영률」의 값과, 얻어진 흠집 그레이드의 결과의 관계를 그래프로 한 것을 도 20에 나타낸다. 도 20에 나타나는 바와 같이, 흠집의 발생과의 상관이 취해지고, 지표 K의 수치가 15 이상의 것에 대해서는 흠집 발생이 효과적으로 억제되었다.

21 : 본체 하우징
22, 22a 내지 22d : 작상 엔진
23 : 벨트 모듈
24 : 기록 매체 공급 카세트
25 : 기록 매체 반송로
30 : 감광체 유닛
31 : 감광체 드럼
32 : 대전 롤
33 : 현상 유닛
34 : 클리닝 장치
35, 35a 내지 35d : 토너 카트리지
40 : 노광 유닛
41 : 유닛 케이스
42 : 폴리곤 미러
51 : 1차 전사 장치
52 : 2차 전사 장치
53 : 벨트 클리닝 장치
61 : 송출 롤
62 : 반송 롤
63 : 위치 맞춤 롤
66 : 정착 장치
67 : 배출 롤
68 : 배지부
71 : 수동 공급 장치
72 : 송출 롤
73 : 양면 기록용 유닛
74 : 안내 롤
76 : 반송로
77 : 반송 롤
230 : 중간 전사 벨트
231, 232 : 지지 롤
331 : 유닛 케이스
332 : 현상 롤
333 : 토너 반송 부재
334 : 반송 패들
335 : 트리밍 부재
341 : 클리닝 케이스
342, 342A, 342B, 342C : 클리닝 블레이드
344 : 필름 씰
345 : 반송 부재
521 : 2차 전사 롤
531 ; 클리닝 블레이드
3421B : 제1 층
3422B : 제2 층
3421C : 접촉 부재
3422C : 배면 부재

Claims (6)

1. 적어도 피(被) 클리닝 부재와 접촉하는 부분이, 다이내믹 초미소(超微小) 경도가 0.25 이상 0.65 이하이며 또한 하기 식 (1)로 구해지는 지표 K가 15 이상인 부재로 구성되는 클리닝 블레이드.
   (식 (1))
   지표 K=[23℃ 파단 신장(%)]×[10℃ 반발 탄성(%)]×(-1)
   ×[tanδ 피크 온도(℃)]÷[영률(MPa)]÷1000
2. 제1항에 있어서,
   적어도 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분을 포함하는 영역을 구성하는 접촉 부재와,
   상기 접촉 부재 이외의 영역을 구성하고, 상기 접촉 부재와 다른 재료로 구성되며, 또한 50℃의 반발 탄성이 70% 이하인 비접촉 부재를 갖는 클리닝 블레이드.
3. 제1항에 있어서,
   적어도 피 클리닝 부재와 접촉하는 부분을 포함하는 영역을 구성하는 접촉 부재와,
   상기 접촉 부재 이외의 영역을 구성하고, 상기 접촉 부재와 다른 재료로 구성되며, 또한 100% 영구 신장이 1.0% 이하인 비접촉 부재를 갖는 클리닝 블레이드.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 클리닝 블레이드를 구비한 클리닝 장치.
5. 제4항에 기재된 클리닝 장치를 구비하며, 화상 형성 장치에 대해서 탈착 가능한 프로세스 카트리지.
6. 상 유지체와,
   상기 상 유지체를 대전하는 대전 장치와,
   대전된 상기 상 유지체의 표면에 정전 잠상을 형성하는 정전 잠상 형성 장치와,
   상기 상 유지체의 표면에 형성된 정전 잠상을 토너에 의해 현상해서 토너 상을 형성하는 현상 장치와,
   상기 상 유지체 위에 형성된 토너 상을 기록 매체 위에 전사하는 전사 장치와,
   상기 전사 장치에 의해 상기 토너 상이 전사된 후의 상기 상 유지체의 표면에, 상기 클리닝 블레이드를 접촉시켜서 클리닝하는 제4항에 기재된 클리닝 장치
   를 구비하는 화상 형성 장치.

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