JP2012247718A - Blade for electrophotography - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真装置用弾性部材、その製造方法、電子写真装置用現像ブレード、クリーニングブレード及び現像ローラに関する。 The present invention relates to an elastic member for an electrophotographic apparatus, a manufacturing method thereof, a developing blade for an electrophotographic apparatus, a cleaning blade, and a developing roller.
プリンター、複写機、ファクシミリ等の電子写真装置には、感光体に接触する現像ローラ、クリーニングブレード、現像ローラ上にトナーの薄層を形成するための現像ブレード等、各種の摺動部品には、柔軟で弾性を有し、耐摩耗性にも優れたポリウレタンが一般に使用されている。電子写真用ブレードは、トナーをかきとったり、薄膜を形成したりと常に相手材と摺擦されるため対摩耗性の優れるポリウレタンが一般に用いられる。
各種のポリウレタンの種類を網羅的に例示した先行文献（例えば、特許文献１：特開２０００−２３５３３７号公報）が見受けられる。
しかし、現実に実用化されているものは、エステル系ポリウレタンである。エステル系ポリウレタンは、対摩耗性が高いので一般に用いられている。一方、エステル系ポリウレタンには、加水分解し易く、圧接性能等の物性値が経年劣化する問題がある。しかし、対摩耗性を重視して使用されている。
For electrophotographic devices such as printers, copiers, and facsimiles, various sliding parts such as a developing roller that contacts the photoreceptor, a cleaning blade, and a developing blade for forming a thin layer of toner on the developing roller include: Polyurethane is generally used that is flexible, elastic, and excellent in wear resistance. The electrophotographic blade is generally made of polyurethane having excellent abrasion resistance because the blade is always rubbed against the mating material when the toner is scraped off or a thin film is formed.
There is a prior document (for example, Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-235337) that comprehensively exemplifies various types of polyurethane.
However, what is practically used is ester polyurethane. Ester polyurethane is generally used because of its high wear resistance. On the other hand, ester polyurethane has a problem that it is easily hydrolyzed and physical properties such as pressure contact performance deteriorate over time. However, it is used with emphasis on wear resistance.
他の代表的なポリウレタンであるエーテル系ポリウレタンは、加水分解耐性はあるものの、エステル系ポリウレタンよりも対摩耗性が小さく、実用的でないとされ、使用されていないのが現実である。
さらに、近年高画質化のために、トナーの粒径は細かく、形状は丸くなる方向であり、クリーニングや薄膜を形成するブレードとしての最適点が小さくなる方向にある。トナーの小粒径化、球状化のためにクリーニングブレードは、確実にトナーをクリーニングするためにより強く相手材に圧接させた状態で使用するケースが増えてきており、より対摩耗性が要求されている。
つまり、耐加水分解性のあるエーテル系ポリウレタンの耐磨耗性向上が求められる。
つまり、エッジ部分はより対摩耗性が要求され、エッジ部以外の部分では、永久歪みが少ないことなど、要求が多様化しており、単一の材質によってブレードを構成するポリウレタンの材料設計が限界に来ている。そこでエッジ部とバックアップ層を別々の配合で形成する案が提案されており、配置や構造など実用に供するものが求められている。
本出願人は、エッジ部やニップ部の位置と形状をベースとなるバックアップ層と別素材で形成できるブレード素材の研究開発を継続しており、この位置と形状をコントロールできる技術を開発し、既に、特許文献２（特開２００７−３０３８５号公報）、特許文献３（特開２００７−１６３６７６号公報）を提案した。
Other typical polyurethanes, such as ether-based polyurethanes, are resistant to hydrolysis, but have lower abrasion resistance than ester-based polyurethanes, are impractical, and are not used.
Further, in recent years, in order to improve the image quality, the particle diameter of the toner is fine and the shape is rounded, and the optimum point as a blade for forming a cleaning or thin film is in the direction of becoming small. In order to reduce the toner particle size and spheroidize, cleaning blades are increasingly used in a state where they are more strongly pressed against the other material in order to reliably clean the toner, and more wear resistance is required. Yes.
That is, improvement in abrasion resistance of ether-based polyurethane having hydrolysis resistance is required.
In other words, edge parts are required to have higher wear resistance, and parts other than the edge part are less permanent, and the requirements are diversified, and the material design of polyurethane that constitutes the blade with a single material is the limit. It is coming. Therefore, proposals for forming the edge portion and the backup layer with different blends have been proposed, and there are demands for practical use such as arrangement and structure.
The applicant has continued research and development of blade materials that can be formed from a different material from the backup layer that is based on the position and shape of the edge and nip, and has already developed a technology that can control this position and shape. Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-30385) and Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2007-163676) have been proposed.
２種類の材料を用いることは工程が煩雑になり、コストも高くなる。本発明は、加水分解耐性はあるもののエステル系ポリウレタンよりも対摩耗性が劣り、ブレード素材としては不向きとされているエーテル系ポリウレタンに着目し実用的なブレードを開発することを目的とする。 The use of two types of materials complicates the process and increases the cost. An object of the present invention is to develop a practical blade by paying attention to an ether-based polyurethane which is resistant to hydrolysis but is inferior to an ester-based polyurethane but is not suitable as a blade material.
本発明は、硬化剤に着目し、十分な印字性能を備えたエーテル系ポリウレタン製ブレードを実現した。本発明の主な構成は次のとおりである。
１． 硬化触媒として飽和脂肪酸アルカリ金属塩及び有機スズ化合物を用いて得られるエーテル系ポリウレタンからなることを特徴とする電子写真装置用弾性部材。
２． 飽和脂肪酸アルカリ金属塩は、飽和脂肪酸のナトリウム塩、カリウム塩又はリチウム塩である１．記載の電子写真装置用弾性部材。
３． エーテル系ポリウレタンがポリテトラメチレングリコール系ポリウレタンであって、
硬化触媒として、飽和脂肪酸アルカリ金属塩がポリウレタン１００質量部に対して０．２００〜０．００１質量部、有機スズ化合物がポリウレタン１００質量部に対して０．０００１〜０．００５０質量部であることを特徴とする１．又は２．記載の電子写真装置用弾性部材。
３−２ 飽和脂肪酸アルカリ金属塩は、ＲＣＯＯＭ（ＲはＣｎＨ２ｎ＋１で表されるアルキル基である。ｎは０〜９の整数である。Ｍはアルカリ金属である。）で表される塩である１．記載の電子写真装置用弾性部材。
４． １．２．又は３．記載の電子写真装置用弾性部材を用いて得られることを特徴とする電子写真装置用現像ブレード。
５． １．２．又は３．記載の電子写真装置用弾性部材を用いて得られることを特徴とする電子写真装置用クリーニングブレード。
６． １．２．又は３．記載の電子写真装置用弾性部材を用いて得られることを特徴とする電子写真装置用現像ローラ。
７． エーテル系ポリウレタンの構成成分と、硬化触媒としての飽和脂肪酸アルカリ金属塩及び有機スズ化合物とを含む組成物を、ミキシングチャンバー内で混合・攪拌する工程（１）、
前記工程（１）で混合・攪拌された組成物を予め硬化温度に温調されている成形用金型に注入する工程（２）、
前記工程（２）で注入された組成物を硬化させる工程（３）、並びに、
前記工程（３）で得られた硬化物を脱型する工程（４）
を含むことを特徴とする電子写真装置用弾性部材の製造方法。
８． 成形用金型が、外周に成形溝、内部に加熱装置を備えた成形ドラム及び、該成形ドラムの外周に沿って、エーテル系ポリウレタン組成物の供給手段、成形ドラムの成形溝を覆いながら成形ドラムの回転に同期して回走するエンドレスベルトを順次配置し、成形溝に供給したエーテル系ポリウレタン組成物をエンドレスベルトと成形溝から形成される成形空間によって、所定の幅と厚さを有する帯状のブレード素材を成形ドラムを回転させながら硬化させて帯状のブレード素材を取り出し、長さを定寸にカットしてブレードを製造することを特徴とする７．記載の電子写真装置用弾性部材の製造方法。
The present invention has focused on the curing agent and realized an ether polyurethane blade having sufficient printing performance. The main configuration of the present invention is as follows.
1. An elastic member for an electrophotographic apparatus, comprising an ether polyurethane obtained by using a saturated fatty acid alkali metal salt and an organic tin compound as a curing catalyst.
2. The saturated fatty acid alkali metal salt is a sodium salt, potassium salt or lithium salt of a saturated fatty acid. The elastic member for an electrophotographic apparatus according to the description.
3. The ether polyurethane is a polytetramethylene glycol polyurethane,
As a curing catalyst, the saturated fatty acid alkali metal salt is 0.200 to 0.001 part by mass with respect to 100 parts by mass of polyurethane, and the organotin compound is 0.0001 to 0.0050 part by mass with respect to 100 parts by mass of polyurethane. Features 1. Or 2. The elastic member for an electrophotographic apparatus according to the description.
3-2 A saturated fatty acid alkali metal salt is a salt represented by RCOOM (R is an alkyl group represented by C n H 2n + 1. N is an integer of 0 to 9. M is an alkali metal). 1. The elastic member for an electrophotographic apparatus according to the description.
4). 1.2. Or 3. A developing blade for an electrophotographic apparatus obtained using the elastic member for an electrophotographic apparatus described above.
5. 1.2. Or 3. An electrophotographic apparatus cleaning blade obtained by using the electrophotographic apparatus elastic member described above.
6). 1.2. Or 3. A developing roller for an electrophotographic apparatus obtained using the elastic member for an electrophotographic apparatus described above.
7). A step (1) of mixing and stirring a composition comprising a component of an ether-based polyurethane and a saturated fatty acid alkali metal salt and an organotin compound as a curing catalyst in a mixing chamber;
A step (2) of injecting the composition mixed and stirred in the step (1) into a molding die that has been previously adjusted to a curing temperature;
A step (3) of curing the composition injected in the step (2), and
Step (4) of demolding the cured product obtained in the step (3)
A method for producing an elastic member for an electrophotographic apparatus, comprising:
8). The molding die has a molding groove on the outer periphery, a molding drum provided with a heating device inside, and a molding drum covering the molding groove of the molding polyurethane and the ether polyurethane composition supply means along the outer periphery of the molding drum. The endless belts that rotate in synchronization with the rotation of the belt are sequentially arranged, and the ether-based polyurethane composition supplied to the forming grooves is formed into a band-like shape having a predetermined width and thickness by a forming space formed by the endless belt and the forming grooves. 6. The blade material is hardened while rotating the forming drum to take out the belt-like blade material, and the length is cut into a fixed size to manufacture the blade. The manufacturing method of the elastic member for electrophotographic apparatuses of description.
全体を、エーテル系ポリウレタンを用いた電子写真装置用弾性部材を開発することができた。電子写真装置用弾性部材は、摺擦部材であって、クリーニングブレード、現像用ブレード、電子写真装置用現像ローラ等である。
本発明のエーテル系ポリウレタン製のクリーニングブレードは、耐久性が優れている。
本発明の、エーテル系ポリウレタン製のクリーニングブレードは、永久歪みが小さく、トナーのすり抜けが無く綺麗な印字を実現できる。
本発明の電子写真装置用弾性部材は、ポリテトラメチレングリコールをポリオールとして用い、飽和脂肪酸アルカリ金属塩がポリウレタン１００質量部に対して０．２００〜０．００１質量部、有機スズ化合物がポリウレタン１００質量部に対して０．０００１〜０．００５０質量部を硬化触媒するエーテル系ポリウレタン製である。そして、この電子写真装置用弾性部材は、連続成形する外周に溝を設けた成形ドラムを回転させながら、短時間に硬化させて、連続的に製造できるので、複雑な工程を経ることなく低コストで製造することができる。
また、硬化触媒として飽和脂肪酸アルカリ金属塩及び有機スズ化合物を用いて得られる本発明のポリウレタンは、製造工程中のミキシングチャンバー内での汚染を抑制するのでチャンバー内のクリーニングなどのメンテナンスを少なくすることができ生産性が向上する。
Overall, an elastic member for an electrophotographic apparatus using an ether-based polyurethane could be developed. The electrophotographic elastic member is a rubbing member, such as a cleaning blade, a developing blade, a developing roller for an electrophotographic apparatus, or the like.
The ether-based polyurethane cleaning blade of the present invention has excellent durability.
The cleaning blade made of ether polyurethane according to the present invention has a small permanent distortion and can realize a beautiful printing without passing through the toner.
The elastic member for an electrophotographic apparatus of the present invention uses polytetramethylene glycol as a polyol, the saturated fatty acid alkali metal salt is 0.200 to 0.001 part by mass with respect to 100 parts by mass of polyurethane, and the organic tin compound is 100 parts by mass of polyurethane. It is made of an ether-based polyurethane that catalyzes 0.0001 to 0.0050 parts by mass with respect to parts. The elastic member for an electrophotographic apparatus can be continuously manufactured by being cured in a short time while rotating a forming drum provided with a groove on the outer periphery to be continuously formed. Can be manufactured.
In addition, the polyurethane of the present invention obtained by using a saturated fatty acid alkali metal salt and an organotin compound as a curing catalyst suppresses contamination in the mixing chamber during the manufacturing process, so that maintenance such as cleaning in the chamber is reduced. Productivity.
本発明は、硬化触媒として飽和脂肪酸アルカリ金属塩及び有機スズ化合物を用いて得られるエーテル系ポリウレタンからなる電子写真装置用弾性部材である。本発明は、柔軟性、弾性、耐摩耗性等の優れた特性が得られるため、電子写真装置用現像ブレード、クリーニングブレード、現像ローラ等の電子写真装置用弾性部材に好適に使用することができる。 The present invention is an elastic member for an electrophotographic apparatus comprising an ether polyurethane obtained by using a saturated fatty acid alkali metal salt and an organotin compound as a curing catalyst. Since the present invention provides excellent properties such as flexibility, elasticity, and abrasion resistance, it can be suitably used for an electrophotographic apparatus elastic member such as an electrophotographic apparatus developing blade, a cleaning blade, and a developing roller. .
上記電子写真装置用弾性部材を形成するエーテル系ポリウレタンとしては、ポリエーテルポリオール、ポリイソシアネート及び必要に応じて架橋剤を反応させて得られるもの等を挙げることができる。 Examples of the ether-based polyurethane that forms the elastic member for an electrophotographic apparatus include those obtained by reacting polyether polyol, polyisocyanate, and, if necessary, a crosslinking agent.
上記ポリオールは、数平均分子量が５００〜５０００であることが好ましく、１０００〜３０００であることがより好ましい。上記範囲内のポリオールを用いることにより、柔軟性、弾性、ある程度の耐摩耗性等の優れた特性が得られる。 The polyol preferably has a number average molecular weight of 500 to 5,000, more preferably 1,000 to 3,000. By using a polyol within the above range, excellent properties such as flexibility, elasticity, and a certain degree of abrasion resistance can be obtained.
上記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、それらの共重合体等のポリアルキレングリコール；ビスフェノールＡ、グリセリンのエチレンオキシド、プロピレンオキシド等のアルキレンオキシド付加物等を挙げることができる。 Examples of the polyether polyol include polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, and copolymers thereof; alkylene oxide adducts such as bisphenol A, glycerin ethylene oxide, and propylene oxide. Can do.
上記ポリイソシアネートとしては特に限定されず、従来公知のものを使用することができ、例えば、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネート、芳香族イソシアネート等を挙げることができる。なかでも、芳香族イソシアネートが好ましい。 It does not specifically limit as said polyisocyanate, A conventionally well-known thing can be used, For example, aliphatic isocyanate, alicyclic isocyanate, aromatic isocyanate etc. can be mentioned. Of these, aromatic isocyanate is preferable.
上記脂肪族イソシアネートとしては、例えば、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等を挙げることができる。また、ヘキサメチレンジイソシアネートやイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート体、ビウレット体、アダクト体の変性体等を挙げることができる。上記脂環族イソシアネートとしては、例えば、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、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート（ＮＢＤＩ）等の脂環族ジイソシアネート等を挙げることができる。上記芳香族イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、フェニレンジイソシアネート、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、カルボジイミド変性のＭＤＩ、ウレタン変性のＭＤＩ等を挙げることができる。耐摩耗性の点から、ＭＤＩが好ましい。上記ポリイソシアネートは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。 Examples of the aliphatic isocyanate include 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, and lysine diisocyanate. Moreover, the isocyanurate body of hexamethylene diisocyanate and isophorone diisocyanate, the biuret body, the modified body of an adduct body, etc. can be mentioned. Examples of the alicyclic isocyanate include alicyclic diisocyanates such as isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, norbornane diisocyanate (NBDI), and the like. Examples of the aromatic isocyanate include tolylene diisocyanate (TDI), phenylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 1,5-naphthalene diisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI), carbodiimide-modified MDI, and urethane. Examples include modified MDI. From the viewpoint of wear resistance, MDI is preferred. The said polyisocyanate may be used independently and may use 2 or more types together.
上記ポリウレタンにおいて、必要に応じて用いられる架橋剤としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、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、グリセリン、ヒドラジン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、４，４′−ジアミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノジシクロヘキシルメタン、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシプロピル）アニリン等を挙げることができる。なかでも、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパンが好ましい。 Examples of the crosslinking agent used in the polyurethane as necessary include ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, hexanediol, diethylene glycol, trimethylolpropane, glycerin, hydrazine, ethylenediamine, diethylenetriamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane. 4,4'-diaminodicyclohexylmethane, N, N-bis (2-hydroxypropyl) aniline, and the like. Of these, ethylene glycol, 1,4-butanediol, and trimethylolpropane are preferable.
上記ポリウレタンは、上記原料を使用し公知の方法で製造することができ、例えば、上記硬化触媒を使用し、各原料の当量比をＯＨ／ＮＣＯ＝０．６〜１．０５（好ましくは０．８０〜１．００）に調整して溶融反応させること等により製造することができる。また、全原料を同時に反応させる方法（ワンショット法）、プレポリマー法、擬プレポリマー法等により製造することができる。 The polyurethane can be produced by a known method using the raw materials. For example, the curing catalyst is used, and the equivalent ratio of each raw material is OH / NCO = 0.6-1.05 (preferably 0.00. 80 to 1.00) and a melt reaction can be performed. Moreover, it can manufacture by the method (one-shot method) which makes all the raw materials react simultaneously, a prepolymer method, a pseudo prepolymer method, etc.
本発明においては、硬化触媒として飽和脂肪酸アルカリ金属塩及び有機スズ化合物の両成分が併用される。アミン系化合物触媒を併用することも可能である。上記両成分をエーテル系ポリウレタンの製造の際の硬化触媒として併用した場合、耐磨耗性を向上できる。ミキシングチャンバー内での原料の攪拌中に、チャンバー内で硬化反応が進行することが抑制される。このため、チャンバー内への注入、攪拌、吐出の作業を長時間続けても、チャンバー内が硬化物で汚染されることを充分に防止することができる。 In the present invention, both components of a saturated fatty acid alkali metal salt and an organotin compound are used in combination as a curing catalyst. It is also possible to use an amine compound catalyst in combination. When both the above components are used together as a curing catalyst in the production of an ether-based polyurethane, the wear resistance can be improved. During the stirring of the raw material in the mixing chamber, the progress of the curing reaction in the chamber is suppressed. For this reason, even if the operation | work of injection | pouring in a chamber, stirring, and discharge is continued for a long time, it can fully prevent that the inside of a chamber is contaminated with hardened | cured material.
また、チャンバー内で硬化物の生成が抑制されるため、硬化物が成形用金型に注入されることによる異物不良も防止することができる。このため、このような異物によって電子写真装置で得られる画像に悪影響を与えることも防止できる。更に、チャンバー内を溶剤等で頻繁に洗浄する必要がないため、環境上も望ましい。 Moreover, since the production | generation of hardened | cured material is suppressed in a chamber, the foreign material defect by a hardened | cured material being inject | poured into a metal mold | die for shaping | molding can also be prevented. For this reason, it is possible to prevent such foreign matter from adversely affecting the image obtained by the electrophotographic apparatus. Furthermore, since it is not necessary to frequently clean the inside of the chamber with a solvent or the like, it is desirable from an environmental viewpoint.
更に、上記両成分を硬化触媒として併用すると、成形用金型に注入した後において硬化反応を急激に進行させることが可能である。このため、硬化、脱型時間を短縮することができ、高効率でポリウレタン製品を製造することができる。従って、本発明の電子写真装置用弾性部材は、生産性良く製造することができる。 Furthermore, when both the above components are used together as a curing catalyst, it is possible to rapidly advance the curing reaction after being injected into the molding die. For this reason, hardening and demolding time can be shortened, and a polyurethane product can be manufactured with high efficiency. Accordingly, the elastic member for an electrophotographic apparatus of the present invention can be manufactured with high productivity.
製造工程中のミキシングチャンバー内での汚染を抑制すること、硬化脱型時間を短縮して生産性を向上させること、の両効果は、硬化触媒として飽和脂肪酸アルカリ金属塩及び有機スズ化合物の両成分を併用する場合に特異的に得ることができる。即ち、いずれか一方のみを使用した場合に上記効果を両立することはできない。本発明において上記効果を両立できる理由は明らかではないが、飽和脂肪酸アルカリ金属塩及び有機スズ化合物の両成分を併用することによる相乗効果が発現しているためではないか、と推察される。
エーテル系ウレタンの耐摩耗性を向上できる効果は、硬化触媒として飽和脂肪酸アルカリ金属塩及び有機スズ化合物の両成分を併用する場合に特異的に得ることができる。
Both effects of suppressing contamination in the mixing chamber during the manufacturing process and improving the productivity by shortening the curing demolding time are both components of saturated fatty acid alkali metal salts and organotin compounds as curing catalysts. Can be obtained specifically when used in combination. That is, when only one of them is used, the above effects cannot be achieved. The reason why both of the above effects can be achieved in the present invention is not clear, but it is presumed that a synergistic effect is exhibited by using both the saturated fatty acid alkali metal salt and the organotin compound in combination.
The effect of improving the wear resistance of the ether-based urethane can be obtained specifically when both components of a saturated fatty acid alkali metal salt and an organotin compound are used in combination as a curing catalyst.
本発明の電子写真装置用弾性部材は、硬化触媒として飽和脂肪酸アルカリ金属塩及び有機スズ化合物を用いて得られるエーテル系ポリウレタンからなるものである。
上記飽和脂肪酸アルカリ金属塩としては、ポリウレタン製造の硬化反応を進行する機能を有するものであれば特に限定されず、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸等の飽和脂肪酸と、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムのアルカリ金属との塩を挙げることができる。上記飽和脂肪酸アルカリ金属塩を構成する飽和脂肪酸は、直鎖状、枝分かれ状のいずれであってもよい。上記飽和脂肪酸アルカリ金属塩は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
The elastic member for an electrophotographic apparatus of the present invention comprises an ether-based polyurethane obtained using a saturated fatty acid alkali metal salt and an organotin compound as a curing catalyst.
The saturated fatty acid alkali metal salt is not particularly limited as long as it has a function of proceeding the curing reaction of polyurethane production. For example, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, capryl List salts of saturated fatty acids such as acid, pelargonic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, pentadecylic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid and alkali metals of lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, and francium be able to. The saturated fatty acid constituting the saturated fatty acid alkali metal salt may be either linear or branched. The said saturated fatty acid alkali metal salt may be used independently and may use 2 or more types together.
上記飽和脂肪酸アルカリ金属塩のなかでも、ＲＣＯＯＭ（ＲはＣｎＨ２ｎ＋１で表されるアルキル基である。ｎは０〜９の整数である。Ｍはアルカリ金属である。）で表される塩が好ましい。これにより、上述した効果を良好に両立することができる。 Among the saturated fatty acid alkali metal salts, a salt represented by RCOOM (R is an alkyl group represented by C n H 2n + 1. N is an integer of 0 to 9. M is an alkali metal). Is preferred. Thereby, it is possible to satisfactorily balance the above-described effects.
上記飽和脂肪酸アルカリ金属塩としては、入手容易性の点から、飽和脂肪酸のナトリウム塩、カリウム塩又はリチウム塩が好ましい。また、上記飽和脂肪酸アルカリ金属塩としては、ポリウレタン製造用硬化剤への相溶性の点から、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸又はカプリン酸のアルカリ金属塩が好ましい。更に、これらの飽和脂肪酸アルカリ金属塩を使用した場合、上述した効果を良好に両立することができる。 The saturated fatty acid alkali metal salt is preferably a saturated fatty acid sodium salt, potassium salt or lithium salt from the viewpoint of availability. The saturated fatty acid alkali metal salt includes formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid or capric acid from the viewpoint of compatibility with the curing agent for polyurethane production. Alkali metal salts are preferred. Furthermore, when these saturated fatty acid alkali metal salts are used, the above-described effects can be satisfactorily achieved.
上記ポリウレタンの製造において、上記飽和脂肪酸アルカリ金属塩の配合量は、上記ポリウレタンを構成する原料（組成物）１００質量部に対して０．２００〜０．００１質量部であることが好ましい。０．００１質量部未満であると、得られるポリウレタンの機械的特性が低下したり、硬化時間に長時間を要するおそれがある。０．２質量部を超えると、ミキシングチャンバー内で硬化反応が進行し、チャンバー内が硬化物で汚染されるおそれがある。０．０１〜０．１質量部であることがより好ましい。 In the production of the polyurethane, the amount of the saturated fatty acid alkali metal salt is preferably 0.200 to 0.001 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the raw material (composition) constituting the polyurethane. If it is less than 0.001 part by mass, the mechanical properties of the resulting polyurethane may be lowered, or the curing time may take a long time. If it exceeds 0.2 parts by mass, the curing reaction proceeds in the mixing chamber, and the chamber may be contaminated with a cured product. It is more preferable that it is 0.01-0.1 mass part.
上記有機スズ化合物としては、ポリウレタン製造の硬化反応を進行する機能を有するものであれば特に限定されず、例えば、スタナスオクトエート、ジメチルチンジアセテート、ジブチルチンジアセテート、ジオクチルチンジアセテート、ジメチルチンジラウレート、ジブチルチンジラウレート、ジオクチルチンジラウレート、ジメチルチンジネオデカノエート、ジブチルチンジネオデカノエート、ジオクチルチンジネオデカノエート、ジメチルチンジメルカプタイド、ジブチルチンジメルカプタイド、ジオクチルチンジメルカプタイド、ジメチルスズマレイン酸塩、ジブチルスズマレイン酸塩、ジオクチルスズマレイン酸塩等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。 The organotin compound is not particularly limited as long as it has a function of proceeding the curing reaction of polyurethane production. For example, stannous octoate, dimethyltin diacetate, dibutyltin diacetate, dioctyltin diacetate, dimethyltin dilaurate, Dibutyltin dilaurate, dioctyltin dilaurate, dimethyltin dineodecanoate, dibutyltin dineodecanoate, dioctyltin dineodecanoate, dimethyltin dimercaptaide, dibutyltin dimercaptaide, dioctyltin dimercaptaide, dimethyltin malein And acid salts, dibutyltin maleate, dioctyltin maleate and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
上記ポリウレタンの製造において、上記ポリウレタンを構成する原料（組成物）１００質量部に対して、飽和脂肪酸アルカリ金属塩が０．２００〜０．００１質量部、有機スズ化合物が０．０００１〜０．００５０質量部である。
この範囲を外れると、得られるポリウレタンの機械的特性が低下するので印字テストではトナーのすり抜けが発生する。また、硬化時間に長時間を要するおそれがある。また、多量に添加すると硬化反応が進み易くミキシングチャンバー内で硬化反応が進行し、チャンバー内が硬化物で汚染されるおそれがある。
In the production of the polyurethane, 0.2100 to 0.001 part by mass of a saturated fatty acid alkali metal salt and 0.0001 to 0.0050 of an organic tin compound with respect to 100 parts by mass of the raw material (composition) constituting the polyurethane. Part by mass.
If it is out of this range, the mechanical properties of the resulting polyurethane will deteriorate, and toner will slip through in the print test. In addition, the curing time may take a long time. Moreover, when it adds abundantly, hardening reaction will advance easily, hardening reaction will advance in a mixing chamber, and there exists a possibility that the inside of a chamber may be contaminated with hardened | cured material.
更に具体的には、以下に述べる製造方法によって本発明の電子写真装置用弾性部材を得ることができる。
上述した電子写真装置用弾性部材は、ポリウレタンの構成成分と、硬化触媒としての飽和脂肪酸アルカリ金属塩及び有機スズ化合物とを含む組成物を、ミキシングチャンバー内で混合・攪拌する工程（１）、上記工程（１）で混合・攪拌された組成物を予め硬化温度に温調されている成形用金型に注入する工程（２）、上記工程（２）で注入された組成物を硬化させる工程（３）、並びに、上記工程（３）で得られた硬化物を脱型する工程（４）を含む方法により製造することができる。
More specifically, the elastic member for an electrophotographic apparatus of the present invention can be obtained by the manufacturing method described below.
The above-mentioned elastic member for an electrophotographic apparatus comprises a step (1) of mixing and stirring a composition comprising a polyurethane component and a saturated fatty acid alkali metal salt and an organotin compound as a curing catalyst in a mixing chamber, The step (2) of injecting the composition mixed and stirred in the step (1) into a molding die that has been temperature-controlled in advance to the curing temperature, and the step of curing the composition injected in the step (2) ( 3) and a method including a step (4) of demolding the cured product obtained in the step (3).
上記製造方法では、上記工程（１）のミキシングチャンバー内での組成物の混合・攪拌中に硬化反応が進行することを抑制できるため、チャンバー内の硬化物による汚染が防止される。このため、製造されるポリウレタン製品の異物不良も防止でき、異物による画像への悪影響を抑制することが可能となる。 In the said manufacturing method, since it can suppress that a hardening reaction advances during mixing and stirring of the composition in the mixing chamber of the said process (1), the contamination by the hardened | cured material in a chamber is prevented. For this reason, the foreign material defect of the manufactured polyurethane product can also be prevented, and the adverse effect of the foreign material on the image can be suppressed.
上記工程（１）で使用するポリウレタンの構成成分（原料）、硬化触媒（飽和脂肪酸アルカリ金属塩及び有機スズ化合物）は、上述した成分と同様のものを挙げることができる。例えば、プレポリマー法で製造する場合は、ポリウレタンのプレポリマー及び架橋剤等の成分と、硬化触媒（飽和脂肪酸アルカリ金属塩及び有機スズ化合物）等の添加剤とからなる原料を使用することができる。また、ワンショット法で製造する場合は、ポリオール、ポリイソシアネート及び必要に応じて架橋剤等の成分と、上記硬化触媒等の添加剤とからなる原料を使用することができる。上記工程（１）において、上記飽和脂肪酸アルカリ金属塩、有機スズ化合物の配合量は、上述した量と同様の量である。上記工程（１）におけるチャンバー内での混合・攪拌は、従来公知の方法により行うことができる。 Examples of the constituent component (raw material) and the curing catalyst (saturated fatty acid alkali metal salt and organotin compound) of the polyurethane used in the step (1) are the same as those described above. For example, when manufacturing by a prepolymer method, the raw material which consists of components, such as a polyurethane prepolymer and a crosslinking agent, and additives, such as a curing catalyst (saturated fatty acid alkali metal salt and organotin compound), can be used. . Moreover, when manufacturing by a one-shot method, the raw material which consists of components, such as a polyol, polyisocyanate, and a crosslinking agent as needed, and additives, such as the said curing catalyst, can be used. In the said process (1), the compounding quantity of the said saturated fatty acid alkali metal salt and an organotin compound is the same quantity as the quantity mentioned above. Mixing and stirring in the chamber in the step (1) can be performed by a conventionally known method.
上記工程（２）における成形方法としては特に限定されず、例えば、常圧注型成形、減圧注型成形、遠心成形、回転成形、押出成形、射出成形、反応射出成形（ＲＩＭ）、スピンコーティング等を挙げることができる。上記工程（２）における組成物の成形用金型への注入は、従来公知の方法により行うことができる。 The molding method in the step (2) is not particularly limited, and examples thereof include normal pressure casting, reduced pressure casting, centrifugal molding, rotational molding, extrusion molding, injection molding, reaction injection molding (RIM), spin coating, and the like. Can be mentioned. Injection of the composition into the molding die in the step (2) can be performed by a conventionally known method.
上記工程（３）は、上記組成物を所定時間加熱硬化させることによって行うことができる。硬化温度は９０〜１８０℃が好ましく、１００〜１６０℃であることがより好ましい。硬化時間は２分間以下で行うことができ、２０秒以上行うことが好ましい。このように、本発明では、工程（３）で急速に硬化させることができるため、短時間で脱型することが可能である。従って、生産性良く製造することができる。上記工程（４）における硬化物の脱型は、従来公知の方法によって行うことができる。上記工程（４）で脱型した硬化物を、必要に応じて加工（切断、研磨等）することによって本発明の電子写真装置用弾性部材を得ることができる。 The said process (3) can be performed by heat-hardening the said composition for predetermined time. The curing temperature is preferably 90 to 180 ° C, and more preferably 100 to 160 ° C. The curing time can be 2 minutes or less, preferably 20 seconds or longer. Thus, in this invention, since it can harden | cure rapidly at a process (3), it can demold in a short time. Therefore, it can be manufactured with high productivity. Demolding of the cured product in the step (4) can be performed by a conventionally known method. By processing (cutting, polishing, etc.) the cured product demolded in the above step (4) as necessary, the elastic member for an electrophotographic apparatus of the present invention can be obtained.
本発明の電子写真装置用の弾性部材は、短時間に硬化させることができるので、外周に成形用溝を設けた成形ドラムを用いた連続製造方法が適している。この製造方法、製造装置は、特許第４０１２１５９号公報、特許第４０１８０３３号公報などに開示されたものを利用することができる。 Since the elastic member for an electrophotographic apparatus of the present invention can be cured in a short time, a continuous production method using a molding drum having molding grooves on the outer periphery is suitable. As this manufacturing method and manufacturing apparatus, those disclosed in Japanese Patent No. 40112159, Japanese Patent No. 4018033, and the like can be used.
上記電子写真装置用弾性部材は、電子写真装置用現像ブレード、クリーニングブレード、現像ローラとして好適に用いることができ、上記電子写真装置用弾性部材を用いて得られる電子写真装置用現像ブレード、クリーニングブレード、現像ローラもそれぞれ本発明の１つである。 The electrophotographic apparatus elastic member can be suitably used as an electrophotographic apparatus developing blade, a cleaning blade, and a developing roller. The electrophotographic apparatus developing blade and the cleaning blade obtained by using the electrophotographic apparatus elastic member. The developing roller is also one aspect of the present invention.
本発明の電子写真装置用現像ブレード、クリーニングブレードとしては、例えば、上述の電子写真装置用弾性部材、支持部材及び接着剤層を有するものを挙げることができる。
上記支持部材は、弾性部材を支持する機能を有するものである。上記支持部材としては特に限定されず、従来公知のものを使用することができ、例えば、剛体の金属、弾性を有する金属、プラスチック、セラミック等から製造されたもの等を挙げることができる。なかでも、剛体の金属が好ましい。
Examples of the developing blade and cleaning blade for an electrophotographic apparatus of the present invention include those having the above-described elastic member for electrophotographic apparatus, a support member, and an adhesive layer.
The support member has a function of supporting the elastic member. The support member is not particularly limited, and a conventionally known member can be used, and examples thereof include a rigid metal, an elastic metal, a plastic, a ceramic, and the like. Among these, a rigid metal is preferable.
上記接着剤層は、上記支持部材と上記弾性部材とを接着させる機能を有する層である。上記接着剤層は、例えば、ＥＶＡ系、ポリアミド系、ポリウレタン系ホットメルト接着剤や、硬化型接着剤、若しくは両面テープによる接着方法又は板金による挟み込み等により形成することができる。上記クリーニングブレードは、従来公知の方法により製造することができる。 The adhesive layer is a layer having a function of bonding the support member and the elastic member. The adhesive layer can be formed by, for example, an EVA-based, polyamide-based, polyurethane-based hot melt adhesive, a curable adhesive, a bonding method using a double-sided tape, or sandwiching with a sheet metal. The cleaning blade can be manufactured by a conventionally known method.
以下、上記電子写真装置用クリーニングブレードを図１を用いて具体的に説明する。図１で示された電子写真装置用クリーニングブレードは、電子写真装置用弾性部材１、支持部材２及び接着剤層３を有するものを示したものである。 Hereinafter, the cleaning blade for an electrophotographic apparatus will be specifically described with reference to FIG. The cleaning blade for an electrophotographic apparatus shown in FIG. 1 has an electrophotographic apparatus elastic member 1, a support member 2, and an adhesive layer 3.
クリーニングブレード用のブレードについて実施例を示す。製造手段は、外周に溝を形成した回転成形ドラムを利用して連続成型する方法を用いた。
クリーニングブレード用のブレードについて実施例を示す。製造手段は、外周に溝を形成した回転成形ドラムを利用して連続成型する方法を用いた。
An example of a cleaning blade will be described. The manufacturing means used was a method of continuous molding using a rotary molding drum having grooves formed on the outer periphery.
An example of a cleaning blade will be described. The manufacturing means used was a method of continuous molding using a rotary molding drum having grooves formed on the outer periphery.
＜クリーニングブレード＞
ポリウレタン製弾性ゴム部材：厚さ２．０ｍｍ、幅１２．３ｍｍ、長さ３２６ｍｍ
金属製支持体：厚さ１．２ｍｍの鋼板
接着処理：ダイマー酸ベースのホットメルト接着剤使用
<Cleaning blade>
Elastic rubber member made of polyurethane: thickness 2.0mm, width 12.3mm, length 326mm
Metal support: Steel plate with a thickness of 1.2 mm Adhesion treatment: Use of dimer acid based hot melt adhesive
＜熱硬化型ポリウレタン＞
用いたエーテル系ウレタンの配合は、及び評価を表１、２に示したとおりである。
<Thermosetting polyurethane>
The composition of the ether urethane used and the evaluation are as shown in Tables 1 and 2.
＜評価＞
４万枚印字した後トナーのすり抜け状態を観察して印字状態を評価した。
◎：トナーのすり抜け無し
○：若干トナーのすり抜けが観察されるが問題とならない程度である
×：トナーのすり抜けが筋状などに観察された
<Evaluation>
After printing 40,000 sheets, the state of passing through the toner was observed to evaluate the printing state.
◎: No toner slipping ○: Slight toner slipping is observed but not problematic ×: Toner slipping is observed in a streaky pattern
表１から、実施例の電子写真装置用弾性部材の製造は、短い硬化時間で脱型可能であったため、優れた生産性を有していた。また、ミキシングチャンバー内での混合・攪拌中の汚染を良好に抑制することができた。
実施例１〜１５は、トナーのすり抜けも見られず、良好な印字性能を確認することができた。
特に、実施例１〜５、１０〜１５は、とても良好であり、実施例６、実施例９は実用に耐えうるが若干すり抜けによる筋が観察された。実施例６あるいは実施例９が両触媒の上限、下限を示していると判断できる。実施例６より少ない触媒を添加すると、硬化時間が長くなり硬化重合が不良となる。実施例９より多くの触媒を添加すると硬化時間が短くなり、比較例５や比較例７に見られるようにミキシング中に重合が始まり、混合不良が発生する。
比較例２、３にあるように、飽和脂肪酸アルカリ金属塩あるいは有機スズ化合物単独では、不良である。また、一般に使用されているアミン系化合物でも、比較例１にあるようにトナーのすり抜けが発生し不十分であった。ただし、実施例５と実施例１２の結果より、アミン系化合物を触媒として併用しても良いことが確認できた。
From Table 1, the production of the elastic member for an electrophotographic apparatus of the example had excellent productivity because it could be removed in a short curing time. In addition, contamination during mixing and stirring in the mixing chamber was successfully suppressed.
In Examples 1 to 15, no toner slip was observed, and good printing performance could be confirmed.
In particular, Examples 1 to 5 and 10 to 15 were very good, and Examples 6 and 9 could withstand practical use, but some streaks were observed. It can be judged that Example 6 or Example 9 shows the upper limit and the lower limit of both catalysts. When less catalyst than Example 6 is added, the curing time becomes longer and the curing polymerization becomes poor. When more catalyst is added than in Example 9, the curing time is shortened, and as seen in Comparative Examples 5 and 7, polymerization begins during mixing and poor mixing occurs.
As in Comparative Examples 2 and 3, a saturated fatty acid alkali metal salt or an organic tin compound alone is not satisfactory. Also, generally used amine compounds were insufficient due to toner slippage as in Comparative Example 1. However, from the results of Example 5 and Example 12, it was confirmed that an amine compound may be used in combination as a catalyst.
この試験データから、硬化触媒として、ポリウレタンを構成する原料（組成物）１００質量部に対して、飽和脂肪酸アルカリ金属塩が０．２００〜０．００１質量部、有機スズ化合物が０．０００１〜０．００５０質量部であるエーテル系ポリウレタン（ポリテトラメチレングリコール系ポリウレタン）によって、電子写真装置用弾性部材を提供することができることが確認できた。 From this test data, 0.200 to 0.001 part by mass of a saturated fatty acid alkali metal salt and 0.0001 to 0 part by weight of an organic tin compound with respect to 100 parts by mass of a raw material (composition) constituting polyurethane as a curing catalyst. It was confirmed that an elastic member for an electrophotographic apparatus can be provided by ether polyurethane (polytetramethylene glycol polyurethane) having a mass part of .0050.
本発明の電子写真装置用弾性部材は、電子写真装置用現像ブレード、クリーニングブレード、現像ローラに使用することができる。 The elastic member for an electrophotographic apparatus of the present invention can be used for an electrophotographic apparatus developing blade, a cleaning blade, and a developing roller.
１ 電子写真装置用弾性部材
２ 支持部材
３ 接着剤層
1 Elastic member for electrophotographic apparatus 2 Support member 3 Adhesive layer
Claims (8)
前記工程（１）で混合・攪拌された組成物を予め硬化温度に温調されている成形用金型に注入する工程（２）、
前記工程（２）で注入された組成物を硬化させる工程（３）、並びに、
前記工程（３）で得られた硬化物を脱型する工程（４）
を含むことを特徴とする電子写真装置用弾性部材の製造方法。 A step (1) of mixing and stirring a composition comprising a component of an ether-based polyurethane and a saturated fatty acid alkali metal salt and an organotin compound as a curing catalyst in a mixing chamber;
A step (2) of injecting the composition mixed and stirred in the step (1) into a molding die that has been previously adjusted to a curing temperature;
A step (3) of curing the composition injected in the step (2), and
Step (4) of demolding the cured product obtained in the step (3)
A method for producing an elastic member for an electrophotographic apparatus, comprising:
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