JP2003280477A - クリーニングブレード及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 欠けにくいポリウレタン系のクリーニングブ
レードを提供し、また生産性のよい製造方法を提供す
る。 【解決手段】ポリイソシアネートとポリオールとを反応
させたウレタンプレポリマー（Ａ）に、硬化剤であるポ
リオールよりなる硬化剤組成物（Ｂ）とを反応して得ら
れるものであり、かつ、該プレポリマー合成に使用する
ポリオールの数平均分子量が硬化剤であるポリオールの
数平均分子量を超えるものを使用して得られること特徴
とするクリーニングブレード。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真複写機、レ
ーザービームプリンターなどに用いるクリーニングブレ
ードおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機、レーザービームプリン
ターなどに用いるクリーニングブレードを製造する方法
として、種々の方法が提案されている。

【０００３】例えば、特開平４−２２６３０８では、ポ
リイソシアネートとポリオールとを反応させたウレタン
プレポリマーに硬化剤を反応させてポリウレタンを製造
する方法において、１，４−ブタンジオールやトリメチ
ロールプロパンなどの低分子量ポリオールと高分子量の
ポリオールを混合することにより、硬化剤の粘度を低下
させ、プレポリマーとの反応性を均一にすること、衝突
混合による混合攪拌できるが記載されている。またイミ
ダゾール誘導体触媒による反応性向上を伴って速硬化さ
せ、型数少なくても大量生産可能、二次硬化不要などの
特徴が紀載されている。

【０００４】特開平５−２４０４９では、ポリイソシア
ネートと使用するポリオールの一部を反応させたプレポ
リマーとを反応させ、残りのポリオールを硬化剤ととも
に添加し、注型架橋することにより、クリーニングブレ
ードの倒れ歪量及び耐久性を改善する方法が記載されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記文
献にはプレポリマーや硬化剤組成物の粘度が検討されて
いなく、しかも具体的には粘度と混合比の記載がない。

【０００６】一方電子写真に用いられるトナーは微小化
され続けており、現在では租径５μの物が実用化されて
いる。この微小なトナーをクリーニングするクリーニン
グブレードは、その先端エッジ部にトナーより大きな欠
陥があってはならない。また、クリーニングブレードの
需要も伸び、製造サイクルの短縮が求められ、より短時
間でプレポリマーと硬化剤を混合する要求がある。

【０００７】そのため衝突混合方式などの極短時間で混
合できる混合方式が求められている。しかしながら、短
時間での混合は、混合性を悪化させる方向にあり、クリ
ーニングブレードの欠陥を増加させる傾向にある。

【０００８】そこで、本発明者は材料の混合性を改善し
て、欠陥のないクリーニングブレードを高速で製造する
方法について検討を行った。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、クリーニン
グブレードに使用する材料の組成と粘度、材料組成と材
料の分離のしやすさ、粘度と混合性、混合比と混合性に
ついて一連の研究をした結果以下の発明に到達した。

【００１０】[１] 電子写真惑光体表面を摺擦して感光
体表面をクリーニングするポリウレタン弾性体よりなる
クリーニングブレードであって、該ウレタン弾性体がポ
リイソシアネートとポリオールとを反応させたウレタン
プレポリマー（Ａ）に、硬化剤であるポリオールよりな
る硬化剤組成物（Ｂ）とを反応して得られるものであ
り、かつ、該プレポリマー合成に使用するポリオールの
数平均分子量が硬化剤であるポリオールの数平均分子量
を超えるものを使用して得られること特徴とするクリー
ニングブレード。

【００１１】[２] （Ａ）に使用するポリオールの数平
均分子量が２０００〜５０００であり、（Ｂ）の硬化剤
として使用するポリオールの数平均分子量が１７８以
上、２０００未満であることを特徴とする請求項１記載
のクリーニングブレード。

【００１２】[３] （Ａ）ポリイソシアネートとポリオ
ールを反応して得られるプレポリマーと（Ｂ）硬化剤組
成物で使用されるポリオールが高分子ポリオールと低分
子ポリオールよりなる硬化剤組成物であって、且つ
（Ａ）と（Ｂ）の粘度（８０℃、Ｂ型粘度計で測定）の
関係が （Ａ）の粘度×０．５≦（Ｂ）の粘度≦（Ａ）の粘度×
１．６ であるものを用いることを特徴とする[１]または[２]に
記載のクリーニングブレード。

【００１３】[４] 数平均分子量が１７８以上で、数平
均分子量の異なる２種の高分子ポリオールを硬化剤に使
用したポリウレタンからなる[１]〜[３]のいずれかに記
載のクリーニングブレード。

【００１４】[５] 数平均分子量が１７８以上で、数平
均分子量の異なる３種以上の高分子ポリオールを硬化剤
に使用したポリウレタンからなる[１]〜[３]のいずれか
に記載のクリーニングブレード。

【００１５】[６] ウレタンプレポリマーと[１]〜[５]
の何れかに記載の硬化剤組成物とを反応し型内に注型す
ることを特徴とするクリーニングブレードの製造方法。

【００１６】

【発明の実施の形態】ポリウレタン製のクリーニングに
ついて検討を行い下記の知見が得られた。

【００１７】（１）プレポリマーと硬化剤組成物に使用
するポリオールについて、平均分子量が同じポリオール
を用いると、同じ温度条件で測定した場合、プレポリマ
ー側が低粘度、硬化剤側が高粘度となる。プレポリマー
側に数平均分子量の高いポリオールを用い、硬化剤組成
物側にプレポリマー側に用いた物より数平均分子量が低
いのポリオールを用いることにより、プレポリマーと硬
化剤の粘度を近づけることが出来ることが判明した。

【００１８】（２）硬化剤組成物には、分子量６０〜１
５０の低分子量ポリオール及び分子量１７８以上の高分
子ポリオールを用いた場合、保存中に、その分子量の差
が大きいと低分子量ポリオールと高分子ポリオールの分
離が起こりやすい。特に保存中に温度変化が有る場合、
結晶化と融解が繰り返され分離が進行していく場合があ
る。

【００１９】硬化剤組成物側に用いるポリオールの数平
均分子量１７８以上、２０００未満のポリオールにする
ことで分離を防止できることが判明した。

【００２０】理論上分子量が最小な二価のポリエステル
ポリオールはシュウ酸１分子とエチレングリコール２分
子が縮重合してできるもので分子量は１７８であり、そ
れ以下の物はない。

【００２１】本発明では特に、数平均分子量が１３００
以下の二価のポリオールを用いると分離が起こりにく
い。さらに好ましくは数平均分子量２３４〜１１５０が
良い。

【００２２】（３）プレポリマーと硬化剤組成物の粘度
の閑係において、衝突混合方式を用いた極短時間の混合
でも混合性がよいものは、 プレポリマーの粘度×０．５≦硬化剤組成物の粘度≦プ
レポリマーの粘度×１．６ であり、さらに好ましくは、 プレポリマーの粘度×０．８≦硬化剤組成物の粘度≦プ
レポリマーの粘度×１．２である。

【００２３】なお、上記粘度は８０℃、Ｂ型粘度計によ
って測定した。

【００２４】（４）プレポリマーと硬化剤組成物の混合
比において、衝突混合方式を用いた極短時間の混合でも
使用できる物は、プレポリマー：硬化剤組成物の重量混
合比が５０：１００〜１００：５０であり、さらに好ま
しくは７０：１００〜１００：７０である。

【００２５】本発明においては、まずポリイソシアネー
トと高分子量ポリオールを反応させてプレポリマーが製
造される。

【００２６】前記のプレポリマーに用いられるポリイソ
シアネートは、−般的にジイソシアネートが用いられ、
具体例としては、トリレンジイソシアネート、４，４
‘−ジフエニルメタンジイソシアネートなどが用いられ
るが、とくにこれらに限る物ではなく公知のポリイソシ
アネートが用いられる。

【００２７】前記高分子ポリオールは、一般的に二価の
ポリオールが用いられ、エチレンアジペートエステルポ
リオール、エチレンブチレンアジペートポリエステルポ
リオール、ブチレンアジぺ−トポリエステルポリオール
が用いられる。二種類以上混合して用いても良い。特に
これらに限る物ではない。 （Ａ）成分のポリオールの
数平均分子量は２０００〜５０００、好ましくは３００
０〜４００００である。クリーニングブレードでは、耐
摩耗性の観点からポリオールとしてポリエステル系ポリ
オールを用いる方が好ましい。

【００２８】ウレタンプレポリマーは、ポリイソシアネ
ートとポリオールをＮＣＯ／ＯＨモル比で３．８〜３
８、好ましくは４．８〜３４であり、その製造条件は公
知の条件、例えば６０〜８０℃の温度で２時間程度、窒
素雰囲気下で反応して製造される。

【００２９】さらに、本発明ではプレポリマーと硬化剤
として使用するポリオールとの比率は、イソシアネート
／水酸基当量＝１．０〜１．２程度で使用される。

【００３０】前記プレポリマーは硬化剤組成物と混合攪
拌、または衝突混合攪拌され、金型などに注入し、端部
を切断しクリーニングブレードとする。

【００３１】前記硬化剤組成物は、硬化剤として低分子
量ポリオールと高分子量ポリオール（数平均分子量１７
８以上、２０００未満）、さらに必要により触媒よりな
る。

【００３２】前記低分子量ポリオールとしては、一般的
に１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンな
どの、二または三官能で分子量６０〜１５０のポリオー
ルが用いられる。好ましくは二または三官能の混合物を
用いられるが、特にこれらに限定される物ではない。二
官能ポリオールは、鎖長延長剤として、三官能ポリオー
ルは、架橋剤として作用する。

【００３３】前記硬化剤組成物に用いられる高分子量ポ
リオールとしては、好ましくは二価のポリオールが用い
られ、エチレンアジペートエステルポリオール、エチレ
ンブチレンアジペートエステルポリオール、ブチレンア
ジペートエステルポリオール、及びその混合物が用いち
れる。特にこれらに限る物ではない。プレポリマーに用
いるポリオールと同種、異種でも良い。２種類以上用い
ても良い。ただし硬化剤組成物に用いる高分子量ポリオ
ールの数平均分子量がプレポリマーに用いる高分子量ポ
リオールの数平均分子量より好ましくは、５００以上、
より好ましくは１５００以上、さらに好ましくは２００
０以上小さいものが使用される。

【００３４】前記触媒は、通常ウレタンに用いるトリエ
チレンジアミンなどの三級アミン触媒、金属触媒などが
用いられる。 該触媒としては具体的に有機すず化合
物、例えばジブチルチンジラウレートが挙げられる。

【００３５】触媒は、広い温度範囲で、混合直後から即
座に効きき始めるものがよい。最近の即硬化システムで
は、衝突混合システムなどにより、ごく短時間で材料を
混合でき、金型への注入時間も短い。

【００３６】従来、混合と注入に時間を要していため、
イミダゾールのような、感温性または遅延性を持った触
媒が注目されていた。

【００３７】イミダゾール系触媒は感温性があり、材料
の温度が一定の温度以上にならないと効果を発揮しない
ので、衝突混合のように、混合から注型までごく短時間
で行われる注型システムでは、不適切な触媒である。

【００３８】触媒の使用量は、硬化剤に対して５０ｐｐ
ｍから１０００ｐｐｍ、好ましくは１００ｐｐｍから５
００ｐｐｍである。

【００３９】

【作用】プレポリマー側に用いるポリオールの数平均
分子量を硬化剤側のポリオールの数平均分子量より高く
する。そうするとプレポリマーと硬化剤の混合比が１０
０：１００近傍で、プレポリマー側は比較的高粘度にな
り、硬化剤側は比較的低粘度になり、両者の粘度が近づ
くので混合性がよい。

【００４０】硬化剤側に数平均分子量が低い高分子ポ
リオールを使用しているので、低分子量ポリオールとの
相溶性が良く、分離しにくい。

【００４１】

【実施例】実施例１ 表に示すプレポリマーを８０℃窒素雰囲気下、１２０分
間、反応が完結するまで攪拌した。表の配合で硬化剤組
成物を作製した。なお、本実施例及び比較例においてポ
リオールとしてはエチレンブチレンアジペートエステル
ポリオール、触媒としてトリエチレンジアミン（週品
名：ＤＡＢＣＯ Ｃｒｙｓｔａｌ、三共エアプロダクツ
社製）を硬化剤側に硬化剤に対して４００Ｗｔ．ｐｐｍ
を添加した。なお、本明細書で実施例及び比較例におい
てポリオールおよびポリイソシアネートの全合計を２０
０質量％として表に記載した。

【００４２】両者をそれぞれ８０℃、１ｍｍＨｇで脱気
した後、プレポリマー：硬化剤組成物の質量比を１０
０：１００の混合比で衝突混合攪拌機で混合し、金型に
注型し、硬化後脱型して、所定の寸法に切断てクリーニ
ングブレードを作製した。

【００４３】レーザービームプリンターに搭載し１００
００枚耐久試験後、エッジを観察したところ、５μ以上
の欠けは無かった。プレポリマーと硬化剤組成物の粘度
がほぼ同じで、硬化剤組成物の分離が無く、均−なクリ
ーニングブレードが出来たため、耐久試験によるエッジ
部の欠けが極小さい物であり、クリーニング性は良好に
保たれた。

【００４４】比較例１ 表に記載の原料を用い、実施例１と同様にプレポリマー
と硬化剤組成物を１００：１００の混合比で衝突混合攪
拌機で混合し、金型に注型し、梗化後脱型して、所定の
寸法に切断てクリーニングブレードを作製した。レーザ
ービームプリンターに搭載し１００００枚耐久試験後、
エッジを観察したところ、５μ以上の欠けが発生し、画
像にはそれによる黒筋が発生した。プレポリマーの粘度
が硬化剤組成物の粘度の１．６倍有る為混合性が悪く、
硬化剤組成物の分離が有るため、分離した成分が粒状と
なって硬化物に分散したため、欠けの原因となり、均一
なクリーニングブレードが出来なかった、耐久試験によ
るエッジ部の欠けが１０μ以上の大きい物であり、クリ
ーニング性が悪かった。

【００４５】実施例２ 実施例１と異なる点は、プレポリマーの反応を６５℃で
混合撹絆した点、および、硬化剤組成物に用いた高分子
ポリオールが二種類である点である。プレポリマー：硬
化剤組成物の質量比を１０２．９：７４．６の混合比で
衝突混合攪拌機で混合し、金型に注型し、硬化後脱型し
て、所定の寸法に切断てクリーニングブレードを作製し
た。レーザービームプリンターに搭載し１００００枚耐
久試験後、エッジを観察したところ、５μ以上の欠けは
無かった。プレポリマーと硬化剤組成物の粘度がほぼ同
じで、硬化剤の分離が無く、均一なクリーニングブレー
ドが出来たため、耐久試験によるエッジ部の欠けが極小
さい物であり、クリーニング性は良好に保たれた。

【００４６】実施例３ 実施例２と異なる点は、プレポリマーの温度と粘度、お
よび硬化剤に用いた高分子ポリオールが三種類である点
である。同様に１０２．９：９７．１の混合比で衝突混
合攪拌機で混合し、金型に注型し、硬化後脱型して、所
定の寸法に切断てクリーニングブレードを作製した。レ
ーザービームプリンターに搭載し１００００枚耐久試験
後、エッジエッジを観察したところ、５μ以上の欠けが
発生しなかった。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【発明の効果】本発明は、材料の組成と粘度、材料組成
と材料の分離しやすさ、粘度と混合性、混合比と混合性
について一連の研究を行い、生産性を向上し、欠けにく
いクリーニングブレードを提供することができた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｌ 31:00 Ｇ０３Ｇ 21/00 ３１８ Ｆターム(参考） 2H134 GA01 GB02 HD19 HD20 KD08 KD09 KE01 KH10 KH15 4F204 AA42 AA45 AB03 AH33 AM32 EA03 EA04 EB01 EE02 EE03 EK17 EW23 4J034 BA08 CA04 CC03 DF01 DF20 HA07 HC12 HC64 HC67 HC71 JA42 RA11 RA14

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真惑光体表面を摺擦して感光体表
   面をクリーニングするポリウレタン弾性体よりなるクリ
   ーニングブレードであって、該ウレタン弾性体がポリイ
   ソシアネートとポリオールとを反応させたウレタンプレ
   ポリマー（Ａ）に、硬化剤であるポリオールよりなる硬
   化剤組成物（Ｂ）とを反応して得られるものであり、か
   つ、該プレポリマー合成に使用するポリオールの数平均
   分子量が硬化剤であるポリオールの数平均分子量を超え
   るものを使用して得られること特徴とするクリーニング
   ブレード。
2. 【請求項２】 （Ａ）に使用するポリオールの数平均分
   子量が２０００〜５０００であり、（Ｂ）の硬化剤とし
   て使用するポリオールの数平均分子量が１７８以上、２
   ０００未満であることを特徴とする請求項１記載のクリ
   ーニングブレード。
3. 【請求項３】（Ａ）ポリイソシアネートとポリオールを
   反応して得られるプレポリマーと（Ｂ）硬化剤組成物で
   使用されるポリオールが高分子ポリオールと低分子ポリ
   オールよりなる硬化剤組成物であって、且つ（Ａ）と
   （Ｂ）の粘度（８０℃、Ｂ型粘度計で測定）の関係が （Ａ）の粘度×０．５≦（Ｂ）の粘度≦（Ａ）の粘度×
   １．６ であるものを用いることを特徴とする請求項１または２
   に記載のクリーニングブレード。
4. 【請求項４】 数平均分子量が１７８以上で、数平均分
   子量の異なる２種の高分子ポリオールを硬化剤に使用し
   たポリウレタンからなる請求項１〜３のいずれかに記載
   のクリーニングブレード
5. 【請求項５】 数平均分子量が１７８以上で、数平均分
   子量の異なる３種以上の高分子ポリオールを硬化剤に使
   用したポリウレタンからなる請求項１〜３のいずれかに
   記載のクリーニングブレード
6. 【請求項６】 ウレタンプレポリマーと請求項１〜５の
   何れかに記載の硬化剤組成物とを反応し型内に注型する
   ことを特徴とするクリーニングブレードの製造方法。