JP2006085007A - 電子写真装置用ブレードの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウレタンとホルダーの接着力が高く、製造効率の高いクリーニングブレードの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、ホルダーを配置した金型に、熱硬化性ウレタンエラストマーを注入して硬化させてなる電子写真用ブレードの製造方法において、該ホルダーを金型に配置する前に加熱したことを特徴とする電子写真装置用ブレードの製造方法、及び、該熱硬化ウレタンエラストマーを注入するときの金型とホルダーの温度差が２０℃以内であることを特徴とする請求項１記載の電子写真装置用ブレードの製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真装置用ブレードの製造方法、すなわち電子写真装置で用いられる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後感光体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などが設けられている。

クリーニングブレードは、装置等にブレードを取り付けるための金属製のホルダーと、そのホルダーの片端部に弾性体からなるブレード部材が一体化して形成されており、ブレード部材は、耐摩耗性や永久歪みなどにすぐれていることから、ポリウレタンエラストマーが通常使用される。

ところで、このようなポリウレタン製のブレード部材を有してなるクリーニングブレードは、従来から、ポリウレタン形成材料を用いた注型成形操作を行うことによって、製造されている。すなわち上型と下型で構成されるクリーニングブレード用成形型を準備し、金型のブレード部形成用のキャビティ内にホルダーの片端部を突出した状態で配置し、この成形型内に、ポリイソシアネートとポリオールとを部分的に重合したプレポリマーと硬化剤を含有する液状組成物を注入し、これを硬化反応させ、ついで硬化物を脱型することによりクリーニングブレードを製造することができる（特許文献１、２参照）。

しかしながら、上記製造方法では、金型に配置したホルダーが金型と温度差があった場合、ホルダー側と金型側で液状組成物の硬化速度が異なってしまうという問題がある。例えば、室温のホルダーを金型に配置し、ホルダーの温度が金型の温度よりも低い状態で、液状組成物を注入した場合、ホルダー側の硬化が遅いため、ホルダーとの接着が悪くなるという問題がある。また、金型側の硬化が脱型できるレベルまで進んでいるとしても、接着を十分にするためには、さらに硬化時間を延ばすしかなく、製造効率が上げられない。

また、このような金型とホルダーの温度差をなくすため、硬化温度に保たれている金型に室温のホルダーを配置し、金型からの伝熱でホルダーの温度を上げようとしても、ホルダーと金型の接触部分はホルダーの一部であるため、金型からの伝熱では温度が上昇するまでに長い時間を要し、製造効率の低下を招く。

また、ホルダーの寸法精度を全体に渡って維持するのは困難であるため、金型との接触面積を増やしてホルダー温度を上げようとすると、寸法精度のばらつきのある状態で金型と接触する部位が増えるので、成形後のブレード部材の寸法精度低下につながり好ましくない。
特開平07-18047号公報 特許第3087230号公報

本発明の目的は、ウレタンとホルダーの接着力が高く、製造効率の高いクリーニングブレードの製造方法を提供することである。

本発明は、以下の手段により、其の目的を達成する。

本願に掛かる第1の発明は、ホルダーを配置した金型に、熱硬化性ウレタンエラストマーを注入して硬化させてなる電子写真用ブレードの製造方法において、該ホルダーを該金型に配置する前に加熱した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、該熱硬化性ウレタンエラストマーを注入するときの該金型と該ホルダーの温度差が、２０℃以内であることを特徴とする第１の発明の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３の発明は、該加熱をする方法が、電気式ヒーターあるいは熱媒を循環させたヒーターを該ホルダーに接触させる方法、抵抗加熱方法、温風加熱方法、のいずれかであることを特徴とする第１または２の発明の電子写真ブレードの製造方法である。

本発明の電子写真装置用ブレードの製造方法は、金型外でホルダーを加熱するため、ホルダーを金型に配置後すぐにウレタンの液状組成物を注入でき、接着力が十分なブレードが得られる製造効率が高い。

以下に本発明を詳述する。

本発明において用いられる電子写真装置用ブレードは、図１に示されるように、金属製のホルダー２とブレード部材３であるポリウレタンエラストマーからなっている。これらは、上型と下型で構成されるクリーニングブレード用成形型を準備し、ホルダーの片端部に接着剤を塗布し接着剤層４を形成し、金型のブレード部形成用のキャビティ内にこの部分を突出した状態で配置し、この成形型内に、ポリウレタンプレポリマーと硬化剤とを含有する液状組成物を注入し、これを１２０℃〜１４０℃程度で硬化反応させ、ついで硬化物を脱型することによりクリーニングブレード１を製造することができる。

このとき、金型外で加熱したホルダーを金型に配置することにより、金型とホルダーの温度差を小さくすることができるため、金型側とホルダー（板金側）でのポリウレタンプレポリマーの硬化速度の差を小さくすることができる。また、ホルダーを硬化温度に保たれている金型に配置し、金型からの伝熱でホルダーの温度を上げようとすると、ホルダーと金型の接触部分はホルダーの一部であるため、金型からの伝熱では温度が上昇するまでに長い時間を要するが、金型外で加熱することで、この時間が不要となり製造効率を高めることが可能になる。

ホルダーを金型に配置し、ウレタン原料である液状組成物を注入するときのホルダーの温度は、金型に対して２０℃以内の範囲が好ましいよい。金型に対し、ホルダーの温度が（金型温度−２０℃）より低い場合は、板金側のウレタンの硬化が遅くなり、ホルダーとウレタンの接着不良の原因となるので、好ましくない。また、金型に対し、ホルダーの温度が（金型温度＋２０℃）より高い場合には、ホルダー側の硬化が進みすぎるため、その部分のウレタンの物性が低くなってしまい、結果として接着強度が低下するため好ましくない。

ブレード部を形成するポリウレタン溶液としては、通常、ポリイソシアネート、ポリオールからなるプレポリマーとポリオール、鎖延長剤、及び触媒からなる硬化剤の混合物を用いる。

ポリイソシアネートとしては、例えば、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）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、１，５−ナフチレンジイソシアネート（１，５−ＮＤＩ）、p-フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、テトラメチルキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、カルボジイミド変性ＭＤＩ、ポリメチレンフェニルポリイソシアネート（ＰＡＰＩ）等が挙げられる。これらのなかでも、ＭＤＩが好ましい。

ポリオールとしては、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、シリコーンポリオール等を挙げることができ、数平均分子量１５００〜５０００が好ましい。すなわち、１５００未満であると、得られるウレタンゴムの物性が低下する傾向がみられ、また５０００を超えると、プレポリマーの粘度が高くなりハンドリングが困難になる傾向がみられるからである。

鎖延長剤としては、例えば、グリコールが使用され、このようなグリコールとしては、エチレングリコール（ＥＧ）、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、プロピレングリコール（ＰＧ）、ジプロピレングリコール（ＤＰＧ）、１，４−ブタンジオール（１，４−ＢＤ）、１，６−ヘキサンジオール（１，６−ＨＤ）、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、キシリレングリコール（テレフタリルアルコール）、トリエチレングリコール等が挙げられる。また、上記グリコールの他に、その他の多価アルコールが使用され、このような多価アルコールとしては、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等が挙げられる。

触媒としては、一般に用いられるポリウレタン硬化用の触媒を使用することができ、例えば三級アミン触媒が挙げられる。トリエチルアミンなどのトリアルキルアミン、N,N,N’,N’-テトラメチル−１，３−ブタンジアミンなどのテトラアルキルジアミン、ジメチルエタノールアミンなどのアミノアルコール、トリエチレンジアミン、ピペラジン系、トリアジン系、４級アミンの有機酸塩、フェノール塩などが例示できる。また、酢酸カリウム、オクチル酸カリウムアルカリなどの金属の有機酸塩を用いてもよい。また、通常、ウレタンに用いられる金属触媒でもよく、ジブチル錫ジラウレートなどを例示することができる。これらは単独で用いてもよく、何種類か混合して用いてもよい。

硬化剤には必要に応じて、触媒、顔料、可塑剤、防水剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の添加剤を配合することができる。

本発明のブレード部材のポリウレタンエラストマーは、上記材料を用い、常法に準じて製造することができる。具体的には、プレポリマー法、セミワンショット法、ワンショット法に準じて製造できる。

本発明に用いられるホルダーとしては、一般に電子写真装置用ブレードに用いられるものであればよく、剛性の高い鋼板、ステンレス鋼板、亜鉛メッキクロメート皮膜鋼板、クロムフリー鋼板などを例示することができる。

本発明に使用することのできる接着剤は、一般的なポリウレタンと金属との接着剤であればよく、フェノール系、ウレタン系などの接着剤を例示することができる。

上記接着剤を塗布する方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば接着剤を溶解する溶剤または混合溶剤により溶液化した接着剤を、ロールコーター、ハケ、スポンジ等でホルダーの接合面に均一な厚さになるように塗布することができる。

加熱の方法は、電気式ヒーター、あるいは熱媒を循環させたヒーターを該ホルダーに接触させる方法が挙げられる。熱媒を用いる場合、熱媒はとくに限定されず、一般に使用されているものを用いることができ、熱媒用オイル、シリコーンオイルなどを例示することができる。

ホルダー加熱時のヒーターの温度、ホルダーと接触させる時間、ホルダーとの接触面積などの条件は、ホルダー温度を金型に対して、好ましくは２０℃以内の範囲にできるような条件で、製造ラインの工程に合わせればよい。

また、ホルダー加熱を抵抗加熱で行うこともできる。このときの接触面の大きさ、接触させる場所、接触させる時間などの条件は、ホルダー温度を金型に対して、好ましくは２０℃以内の範囲に入るような条件で、製造ラインの工程やタクトに合わせればよい。

また、温風加熱でもよい。このときの温風の温度、温風を接触させている時間、ホルダーの場所などの条件は、ホルダー温度を金型に対して、好ましくは２０℃以内の範囲に入るような条件で、製造ラインの工程やタクトに合わせればよい。

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］
（熱硬化性ポリウレタン原料の調製）
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の混合物に、酢酸カリウムのＥＧ溶液（エアープロダクツジャパン社製Ｐ１５）１０００ｐｐｍ、トリエチレンジアミン（TEDA）３０００ｐｐｍを加えた硬化剤を準備した。

（ホルダー温度の測定）
ホルダー温度は、接触式のＫ型熱伝対で測定した。熱伝対がホルダーに接触する位置にくるように加工した金型を用いた。

（クリーニングブレードの成形）
あらかじめホルダーの片端部にフェノール系接着剤を塗布したホルダーを準備した。電気式ヒーターを接触させてこのホルダーを加熱し、上型と下型で構成されるクリーニングブレード用成形型のブレード部形成用のキャビティ内にホルダーの片端部を突出した状態で配置した。ホルダーを金型に配置して１５秒後に、プレポリマーと硬化剤を混合した液状組成物を成形型内に注入し、これを１３０℃で２分硬化反応させて、ついで硬化物を脱型することによりクリーニングブレードを得た。液状組成物を金型に注入したときの金型温度は１３０℃、ホルダー温度は１３０℃であり、その差は０℃であった。

（接着力測定法）
まず、成形されたブレード部材を１０ｍｍ幅で切断する。次に図２のようにホルダーを固定用チャック５で固定し、ブレード部材を引張り用チャック６で保持して、図２中矢印で示す方向に２００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張り、その先端部にロードセルを連結して引張強度を測定して、接着力を測定した。この方法に基づき上記クリーニングブレードの接着力を測定したところ、８１Ｎ／ｃｍであった。

［実施例２］
液状組成物を金型に注入したときのホルダー温度が１１０℃、金型とホルダー温度の差が２０℃である以外は実施例１と同様に行った。このときの接着力は、７５Ｎ／ｃｍであった。

［実施例３］
液状組成物を金型に注入したときのホルダー温度が１５０℃、金型とホルダー温度の差が２０℃である以外は実施例１と同様に行った。このときの接着力は、７３Ｎ／ｃｍであった。

［比較例１］
ホルダーの金型外での加熱を行わず、室温のホルダーを金型に配置し、その１５秒後に液状組成物を金型に注入した。このときの金型温度は１３０℃、ホルダー温度は８３℃であり、その差は５７℃であった。これ以外は実施例１と同様に行った。このときの接着力は、３５Ｎ／ｃｍであった。

［比較例２］
硬化時間が１０分である以外は比較例１と同様に行った。このときの接着力は、７０Ｎ／ｃｍであった。

［比較例３］
ホルダーの金型外での加熱を行わず、室温のホルダーを金型に配置し、その６０秒後に液状組成物を金型に注入した。これ以外は実施例１と同様に行った。このときの金型温度は１３０℃、ホルダー温度は１１５℃であり、その差は１５℃であった。このときの接着力は、７６Ｎ／ｃｍであった。

［比較例４］
液状組成物を金型に注入したときのホルダー温度が１８０℃、金型とホルダー温度の差が５０℃である以外は実施例１と同様に行った。このときの接着力は、４５Ｎ／ｃｍであった。

表からわかるように、ホルダー加熱を行った実施例１〜３では、接着力がいずれも７３Ｎ／ｃｍ以上の大きな数値となっている。これに対し、加熱を行わない比較例１では、接着力が３５Ｎ／ｃｍであり、実施例１〜３に比べて非常に小さい。比較例２、３のように、ホルダー加熱を行わない場合は、硬化時間が実施例の５倍の１０分、ホルダーの金型配置から注入までの時間を、実施例の４倍の６０秒と長くしないと、実施例と同様な接着力を得ることはできなかった。

本発明のクリーニングブレードの概略図である。 本発明の弾性ブレードの接着力の評価方法を示す図である。

符号の説明

１ 弾性ブレード
２ ホルダー
３ ブレード部材
４ 接着剤層
５ 固定用チャック
６ 引張用チャック

Claims (3)

1. ホルダーを配置した金型に、熱硬化性ウレタンエラストマーを注入して硬化させてなる電子写真用ブレードの製造方法において、該ホルダーを該金型に配置する前に加熱した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. 該熱硬化性ウレタンエラストマーを注入するときの該金型と該ホルダーの温度差が、２０℃以内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. 該加熱をする方法が、電気式ヒーターあるいは熱媒を循環させたヒーターを該ホルダーに接触させる方法、抵抗加熱方法、温風加熱方法、のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の電子写真装置用ブレードの製造方法。
   
   

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