JP2005107376A - 電子写真装置用ブレード、電子写真装置用ブレードの製造方法及び電子写真装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エッジ部を硬化させた電子写真装置用ブレードを簡便な工程で製造する方法および該製造方法で得られる改良された性質を有するブレードを組み込んだ電子写真装置を提供する。
【解決手段】 上記課題は、ポリウレタンエラストマーからなるブレード部材を具備する電子写真装置用ブレードの製造方法において、該ウレタンエラストマー表面に、硬化層を形成させる硬化成分を気体あるいはミストとして接触、含浸させることによって達成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真複写機等の感光ドラム外周面に残留するトナーを除去するクリーニングブレードや現像ブレード等に代表される電子写真装置用ブレードの製造方法及び電子写真装置、及び電子写真装置用ブレードに関するものである。

一般に電子写真装置では、記録用紙に転写を行ったあと感光ドラム上に残存するトナーを除去して繰り返し複写を行うために、支持体にブレード部材が接合されたクリーニングブレードが用いられている。前記ブレード部材としては、耐摩耗性や永久歪みなどに優れていることからポリウレタンエラストマーが通常使用される。

しかしながら、ポリウレタンエラストマーよりなる従来のクリーニングブレードを用いた場合、ポリウレタンエラストマーと感光ドラムとの摩擦係数が大きいため、クリーニングブレードがめくれたり、感光ドラムの駆動トルクを大きくしたりする必要がある場合があった。また、クリーニングブレードの先端が感光ドラム等に巻き込まれ、引延ばされて切断され、クリーニングブレードの先端が欠ける場合もあった。

そこで、感光ドラムとの摩擦により生じるクリーニングブレードのめくれを防止するために、潤滑粉体の塗装が行われている。しかしながら、潤滑粉体の塗装は、均一な塗装が難しい、塗装がはがれやすく、耐久性が乏しい、塗布時に環境に影響の大きいハロゲン系有機溶剤を使用する、などの問題点があった。

また、膜厚０．１５〜０．６ｍｍの表面硬化層をクリーニングブレードの表面に形成することが、提案された。（例えば、特許文献１）

しかしながら、この硬化層は、通常、まず活性水素化合物をポリウレタン樹脂の表面に含浸させ、次いでイソシアネート化合物を含浸させ、この両者を架橋硬化することにより作製される。このため、含浸工程を２回行う必要があり、生産性に劣る場合があった。また、活性水素化合物とイソシアネート化合物とがポリウレタン樹脂の表面近くで反応し、表面付近に硬化薄膜を形成してしまうため、イソシアネート化合物が十分深くまで浸透せず、クリーニングブレード表面の摩擦係数および硬度は依然不十分な場合もあった。

また、ポリシラザンでブレード部材を被覆することも提案されている。（例えば、文献特許２）

しかしながら、溶液に浸漬するので、液から引き上げた後、余分な溶液を拭き取る工程、溶剤を揮発させる工程が必要になるなど、工程が煩雑になる場合があった。また、含浸ではなくコーティングのため、使用中にコーティングした膜がはがれてしまうなど、効果が不十分な場合もあった。
特開平８−２４８８５１号公報 特開平８−３１４３４３号公報

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、低摩擦層を備えたクリーニングブレード、あるいは現像ブレード等の電子写真装置用ブレードの製法及び電子写真装置の提供を課題とする。

本発明は、以下の手段により、その目的を達成する。

本願に掛かる第１の発明は、ポリウレタンエラストマーからなるブレード部材を具備する電子写真装置用ブレードの製造方法において、該ウレタンエラストマー表面に、硬化層を形成させる硬化成分を気体あるいはミストとして接触、含浸させることを特徴とする電子写真装置用ブレードの製造方法である。

本願に掛かる第２の発明は、該気体成分がウレタンエラストマーと反応可能な官能基を有するものである。

本願に掛かる第３の発明は、該ウレタンエラストマーと反応可能な官能基がイソシアネートであるものである。

該気体あるいはミストは、ブレードの摺擦する表面において、ウレタンエラストマーと架橋する等の反応をする官能基を有するもので、各種の官能基が寄与する。便宜上、ブレードの摺擦する表面において、ウレタンエラストマーと架橋する官能基としてイソシアネートを選択したものを例示する。イソシアネートは、ウレタンエラストマーとの反応が知られており、確実に、所望する厚さに硬化層を設けることが出来る。これにより、気体あるいはミストの硬化成分としてのイソシアネートがウレタンエラストマー表面に付着し、やや内側にまで浸透し、所望する厚さに硬化層を設ける。

本発明の電子写真装置用ブレードは、表面に強固な表面硬化層を有し、内部にブレード部材形成時の柔軟性および弾性が保持された内部弾性層を有するので、全体として、低摩擦で耐摩耗性にすぐれた特性をもつものである。そして、其の効果は、電子写真装置用ブレードに広く波及するものであり、クリーニングブレード、現像ブレード等においても有効である。

次に本発明の実施の形態について説明する。

本発明は、ポリウレタンエラストマーからなるブレード部材を具備する電子写真装置用ブレードの製造方法において、該ウレタンエラストマー表面に、硬化層を形成させる硬化成分を気体あるいはミストとして接触、含浸させることを特徴とする電子写真装置用ブレードの製造方法である。

これにより、気体あるいはミストの硬化成分がウレタンエラストマー表面に付着し、やや内側にまで浸透し、所望する厚さに硬化層を設ける。なお、この硬化層としては通常０．０１〜０．３０ｍｍとするのが好ましい。０．０１ｍｍ未満の場合は硬化層が薄すぎて効果が得られないことが有り、０．３０ｍｍを超える場合はウレタンエラストマーが本来持っているゴム弾性が損なわれることがあるので好ましくない。

以下に本発明を詳述する。

まず、本発明が対象とする電子写真用ブレード部材の好ましい例を、斜視図として図１に示す。

図１では、本発明のブレード部材１は、金属あるいは樹脂で形成された支持部材３に接着して、あるいは直接に形成して設けられている。そのブレード部材１の相手部材に当接するエッジ部２は相手部材との接触により、欠けが生じたり、めくれたりしてしまうため、本発明では硬化層を形成する。

すなわち、本発明において用いられるブレード部材１は、上記相手部材に当接するエッジ部２及びその近傍に、硬化層が形成されたものである。この硬化層は、ウレタンエラストマーと反応可能な官能基を有する化合物の気体、あるいはミストに、ウレタンエラストマーを接触させることより、硬化層の形成成分をウレタンエラストマーに含浸させ、ウレタンエラストマー表面に硬化層を形成させることができる。この方法によれば、ディッピングの含浸で起こる、ブレード部材１をディッピング液から引き上げた際の液溜りが生じないため、液溜りによるエッジ精度の悪化を防ぐことができる。また、エッジ精度を確保するための液溜りの除去工程が不要になり、効率的に含浸を行うことが可能となる。

硬化層の形成成分の気体あるいはミストは、硬化層を形成する成分の液体、固体に充分なエネルギーを付与すれば、その成分を気化、ミスト化させることができる。

そのエネルギーは、振動、たとえば、超音波とか、液体であれば、遥動することでも可能であり、更に加熱することでより効果的になる。また、電子線、放射線のようなエネルギー線を気体、固体の硬化層を形成する成分に付与して、励起し気体、ミストとすることができる。

また、ミストの発生方法としては、液状の硬化層の形成成分を、例えば、スプレーガンにより噴霧し、発生させることができる。また、超音波により、ミストを発生させ、硬化層形成エリア（例えば、本発明に掛かる気体やミストを充満させた槽）に導引して、ウレタンエラストマーに含浸させ、ウレタンエラストマー表面に硬化層を形成させることでもよい。

ウレタンエラストマーに硬化層の形成成分の気体、あるいはミストに接触させたあと、硬化成分が、より均一に表面上に分布するように、均し手段を施すことも考えられる。例えば、エアーブレードで、過剰成分を除去する方法がある。

ウレタンエラストマーに硬化層の形成成分を接触させた後、反応硬化させることで、硬化層が形成される。この反応は常温でも進行するが、５０〜１３０℃に数分〜数時間加熱してもよい。

ウレタンエラストマーと反応可能な官能基は、ウレタン結合と反応するイソシアネート基、未反応イソシアネートと反応するアミノ基、水酸基、メルカプト基が挙げられる。

イソシアネート基をもつものとしては、特に限定はなく、例えば、フェニルイソシアネートなどのモノイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，４−トリレンジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）、２，６−トリレンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）、１，５−ナフチレンジイソシアネート、メタフェニレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水素添加ＭＤＩ）、カルボジイミド変性ＭＤＩ、オルトトルイジンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネートなどのジイソシアネート、トリフェニルメタン−４，４’，４”−トリイソシアネート等のトリイソシアネート、ポリメリックＭＤＩ等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、耐摩耗性の観点から、ＭＤＩ、ＴＤＩが好ましい。

アミノ基、水酸基、メルカプト基をもつものとしては、特に限定はなく、ベンジルアミン、アニリン、ヘキサメチレンジアミン、フェニレンジアミンなどのアミン類、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ベンジルアルコール、キシレングリコール等のアルコール類、ベンジルメルカプタンなどのチオール類があげられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。

これらの硬化層の形成成分は、単一で使用してもよく、媒体に希釈、あるいは分散した液状のものから、気体、あるいはミストを発生させてもよい。

これらの媒体としては、硬化剤形成成分およびポリウレタンエラストマーとの相互作用を呈さないものであればよく、特に限定はないが、例えば、芳香族炭化水素、ケトン系、エステル系、エーテル系などの溶剤があげられる。これらは、単独でもしくは２種以上併せて用いられる。

本発明のブレード部材１を形成するポリウレタンエラストマーとしては、高分子量ポリオール、ポリイソシアネートおよび架橋剤を反応させてえられたものなどを用いることができる。

前記高分子量ポリオールの例としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、カプロラクトンエステルポリオール、ポリカーボネートエステルポリオール、シリコンポリオールなどがあげられ、通常、分子量が１０００〜４０００のものが用いられる。

また前記ポリイソシアネートとしては、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，４−トリレンジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）、２，６−トリレンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）、１，５−ナフチレンジイソシアネート、メタフェニレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水素添加ＭＤＩ）等があげられる。

さらに前記架橋剤としては、１，４−ブタンジオール、エチレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパンなどがあげられる。

本発明においては、上記ブレード部材１のエッジ部２及びその近傍に上記硬化層を形成する操作以外は、通常一般的に採用される方法により、電子写真装置用ブレードを製造する。

例えば、硬化層を形成したポリウレタンエラストマーを、通常用いられる接着剤を塗布又は貼着した支持部材に接合してもよいし、通常用いられる接着剤を塗布又は貼着した支持部材に、ポリウレタンエラストマーを接合した後、硬化層を形成してもよい。また、接着剤を塗布した支持部材をブレード部材成形用金型に保持し、接着部周辺にポリウレタン生成液を注入し、硬化反応と同時に接着した後、ブレード部材１のエッジ部２及びその近傍に上記硬化層を形成する方法等を採用することができる。

本発明に用いられる支持部材３にはとくに限定がなく、たとえば剛性を有する金属や弾性を有する金属、プラスチック、セラミックなどからなるものがあげられる。これらのなかでも、とくにリン酸亜鉛処理やクロメート処理などの表面処理が施された鋼板をプレス成形して得られたものが好ましく用いられる。

本発明の電子写真装置用ブレードは、表面に強固な表面硬化層を有し、内部にブレード部材形成時の柔軟性および弾性が保持された内部弾性層を有するので、全体として、低摩擦で耐摩耗性にすぐれた特性をもつものである。

上記で示した電子写真用ブレードを電子写真装置にクリーニングブレードや現像ブレードとして組み込むことにより、本発明の電子写真装置が提供される。

以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。

実施例１
イソシアネートとして４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートを用い、ポリオールとして、数平均分子量２０００のアジペート系ポリエステルポリオールを用いたＮＣＯ％が７．０％のプレポリマーと、１，４−ブタンジオールとトリメチロールプロパンの重量比が６５：３５の架橋剤を混合し、接着剤を塗布した支持部材を保持したブレード部材成形用金型に注入し、国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）７０°のブレード部材を作製した。４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートを１４０℃に加熱し、発生した気体の雰囲気中に得られたブレード部材を３０分放置し、その後、常温で２４時間放置して、表面に硬化層を形成させた。硬化層を形成した後の国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）は７４°であった。また、ブレード部材を切断し、断面をＳＥＭで観察したところ、約０．１ｍｍの硬化層が形成されているのが確認された。

実施例２
実施例１と同様にして作製したブレード部材を、ＴＤＩを１２０℃に加熱して発生した蒸気の雰囲気中に１０分間放置し、その後、常温で２４時間放置して、表面に硬化層を形成させた。硬化層を形成した後の国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）は７５°であった。また、ブレード部材を切断し、断面を観察したところ、約０．１ｍｍの硬化層が形成されているのが確認された。

なお、実施例１、２では、加熱により硬化層形成の成分を蒸気として導引したものであるが、実施例１、２と同じ組成物を用いて、微細なミストを発生せしめるスプレー装置によりミストを導引しても、或いは、超音波によって硬化層形成の反応物質を含有する液体から、ミストを発生させて、硬化層形成エリア（例えば、本発明に掛かる気体やミストを充満させた槽）に導引して、ウレタンエラストマーに含浸させ、ウレタンエラストマー表面に硬化層を形成させても、実施例と同様の結果が得られている。

比較例１
ブレード部材をＭＤＩ雰囲気中に放置する操作を行わなかった以外は実施例１と同様にして、ブレード部材を得た。

以上のようにして得られたブレード部材を下記の項目で評価した。結果を表１に示した。

〔初期めくれ〕
潤滑剤を塗布せずにレーザービームプリンターに組み込み、常温環境下で、めくれの発生の有無を評価した（めくれなかった場合を○、めくれた場合を×とした。

〔耐久性〕
レーザービームプリンターに組み込み、常温環境下で、耐久枚数が１万枚あるか否かを耐久性の判断基準とした（耐久性のある場合は○、無い場合、すなわちブレードが欠けて画像上に黒スジが発生した場合は×で示した）

〔硬度〕
ウォーレス（Ｈ．Ｗ．ＷＡＬＬＡＣＥ）社製ウォーレス微小硬度計を用い、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に基づいて硬度（ＩＲＨＤ）を測定した。

電子写真装置用ブレードの斜視図である。

符号の説明

１ ブレード部材（ポリウレタンエラストマー）
２ ブレードエッジ部
３ 支持部材

Claims (5)

1. ポリウレタンエラストマーからなるブレード部材を具備する電子写真装置用ブレードの製造方法において、該ウレタンエラストマー表面に、硬化層を形成させる硬化成分を気体あるいはミストとして接触、含浸させることを特徴とする電子写真装置用ブレードの製造方法
2. 該気体あるいはミストがウレタンエラストマーと反応可能な官能基を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の電子写真装置用ブレードの製造方法
3. 該ウレタンエラストマーと反応可能な官能基がイソシアネートであることを特徴とする請求項１または２記載の電子写真装置用ブレードの製造方法
4. 少なくとも被帯電体である電子写真感光体と、前記電子写真感光体に接触して電子写真感光体面を帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された電子写真感光体面を露光する露光手段と、前記露光手段によって形成された潜像を現像剤によって可視像化を形成する現像手段、を少なくとも有する電子写真装置において、請求項１〜３のいずれかの製造方法で製造された電子写真装置用ブレードを搭載していることを特徴とする電子写真装置。
5. ポリウレタンエラストマーからなるブレード部材を具備する電子写真装置用ブレードにおいて、該ウレタンエラストマー表面に、０．０１ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下の硬化層を有することを特徴とする電子写真装置用ブレード

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