JP2539317B2

JP2539317B2 - 電子写真複写機用クリ―ニング・ブレ―ドの製造方法

Info

Publication number: JP2539317B2
Application number: JP8246692A
Authority: JP
Inventors: 良則藤原
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: JPH05278045A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機用クリ
ーニング・ブレードの製造方法に関し、詳しくは、ポリ
ウレタンエラストマーからなり、耐久性にすぐれる電子
写真複写機用クリーニング・ブレードの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】普通紙を記録紙として用いる静電式電子
写真複写機によれば、一般に、感光体の表面に放電によ
り静電荷を与え、その上に画像を露光して静電潜像を形
成し、次に、逆極性を帯びたトナーを静電潜像に付着さ
せて現像し、そのトナー像を記録紙に転写し、最後に、
トナー像が転写された記録紙を加熱加圧し、トナーを記
録紙上に定着させることによつて複写を行なう。

【０００３】従つて、複数枚の記録紙に順次複写を行な
うためには、上記工程において、感光体より記録紙にト
ナー像を転写した後、感光体の表面に残留するトナーを
除去する必要があり、その除去方式の一つとして、ブレ
ードを感光体表面に圧接し、感光体を摺擦してクリーニ
ングするブレード・クリーニング方式が知られている。
このブレード・クリーニング方式のためのブレードに
は、特に、耐摩耗性等の機械的強度、寸法精度、耐トナ
ー性、感光体を傷付けない等の特性にすぐれていること
から、ポリウレタンエラストマーからなる成形物が好ま
しく用いられている。

【０００４】このポリウレタンエラストマーには、クリ
ーニング・ブレードに要求される物性を考慮して、従
来、熱硬化型のポリウレタンエラストマーが用いられて
おり、ポリオール成分として、ポリエチレンアジペート
エステルやポリカプロラクトンエステルを用い、ポリイ
ソシアネート成分として、4,4'−ジフエニルメタンジイ
ソシアネートを用いてウレタンプレポリマーを調製し、
これに硬化剤を加えて、所定の型内に注入し、架橋硬化
させた後、常温で熟成することによつて製造されてい
る。上記硬化剤としては、通常、1,４−ブタンジオール
等の二価アルコールとトリメチロールプロパン、ペンタ
エリスリトール等の三価以上の多価アルコールとが併用
される。

【０００５】しかし、一般に、従来より知られている上
述したようなポリウレタンエラストマーからなるクリー
ニング・ブレードは、特に、例えば、Ａ４判紙５０枚／
分以上の高速複写機に適用された場合、比較的短時間の
間にフイルミング、紙粉の介在等による複写画像不良、
クリーニング・ブレードのエツジが欠損し、その結果と
して、感光体上の残留トナーが完全に除去されない現
象、即ち、残留トナーの拭き残しを生じるので、クリー
ニング・ブレードを頻繁に交換することが必要となる。

【０００６】そこで、従来、その対策として、クリーニ
ング・ブレードを構成するポリウレタンエラストマーの
摩擦係数を低減させる、感光体の摩擦係数を低減させ
る、トナーに潤滑剤を添加する、複写機に複数のクリー
ニング・ブレードを据え付け、定期的に自動的にクリー
ニング・ブレードを交換する等、種々の方策が提案され
ている。しかしながら、これらの方法は、得られる画像
品質への悪影響等があつて、いずれも十分な効果を発揮
していないうえに、装置の大型化や維持費用の増加を招
く問題もある。

【０００７】特に、セレン−ヒ素系の粗面化された感光
体を備えた複写機においては、感光体が長期間にわたつ
てクリーニング・ブレードに摺擦される間に初期の粗面
が摩滅し、鏡面化されるので、摩擦係数が上昇したり、
或いは高品質の複写画像を得るために、微小なトナーを
用いた場合に、クリーニング不良を生じる傾向があり、
かくして、クリーニング・ブレードの寿命が短い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ポリウレタ
ンエラストマーからなる電子写真複写機用クリーニング
・ブレードにおける上述したような問題を解決するため
になされたものであつて、感光体を摩滅させることが少
なく、また、紙粉の介在や微小トナーによるフイルミン
グが生じ難く、かくして、耐久性にすぐれる電子写真複
写機用クリーニング・ブレードを製造する方法を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による電子写真複
写機用クリーニング・ブレードの製造方法は、ポリイソ
シアネートと分子量１０００〜３０００のポリカプロラ
クトンエステルジオールとから調製したイソシアネート
基含量８〜２０％の擬プレポリマーに分子量１０００〜
３０００の高分子量ポリオールと分子量６０〜２５０の
低分子量ポリオールとからなる硬化剤を水酸基／イソシ
アネート基当量比0.８〜0.９として混合攪拌し、予め加
熱した型内に注入して、得られる弾性体にＪＩＳＡ硬
度６５〜８０を有せしめると共に、１３０〜２５０Kg／
cm² の３００％モジユラスと２０℃において４５％以上
の反発弾性とを有せしめることを特徴とする。

【００１０】本発明による方法によれば、先ず、ポリイ
ソシアネートと分子量１０００〜３０００のポリカプロ
ラクトンエステルジオールとからイソシアネート基含量
８〜２０％のウレタン擬プレポリマーが常法によつて調
製される。上記擬プレポリマーの調製において、ポリイ
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、3,3'−ジメチルジフエニルジイソシアネート、4,
4'−ジフエニルメタンジイソシアネート、ｐ−フエニレ
ンジイソシアネート、1,５−ナフタレンジイソシアネー
ト等のジイソシアネートが用いられるが、好適には4,4'
−ジフエニルメタンジイソシアネートが用いられる。

【００１１】また、かかるポリイソシアネートと反応さ
せるべきポリオールとしては、分子量１０００〜３００
０のポリカプロラクトンエステルジオールが用いられ
る。このようなポリカプロラクトンエステルジオール
は、得られるポリウレタンが耐加水分解性にすぐれる点
からも、有利に用いられる。しかし、本発明において
は、これ以外にも、ポリオールとしては、例えば、ポリ
テトラメチレンアジペート、ポリメチルペンタンアジペ
ート、エチレンアジペートブチレンアジペート共重合
体、ヘキサメチレンアジペートネオペンチルアジペート
共重合体等であつて、分子量が１０００〜３０００の範
囲にあるものも用いることができる。

【００１２】従来、電子写真複写機用クリーニング・ブ
レードは、一般に、先ず、イソシアネート基／水酸基の
当量比を1.１〜4.0 の範囲として、所定量の全量のポリ
イソシアネートと所定量の全量のポリオールとを６０〜
９０℃の温度で一括して反応させてプレポリマーを調製
し、次いで、このプレポリマーに低分子量の硬化剤を加
えて、架橋硬化させることによつて製造されている。か
かる方法は、所要量のポリイソシアネートとポリオール
とをすべて一括して用いてプレポリマーを調製するの
で、完全プレポリマー法と呼ばれている。

【００１３】しかしながら、本発明の方法によれば、完
全プレポリマー法において所要量のポリイソシアネート
と所要量の高分子量ポリオールのうちの一部としての分
子量１０００〜３０００のポリカプロラクトンエステル
ジオールとを反応させて擬プレポリマーを調製し、次
に、上記高分子量ポリオールの残余に低分子量ポリオー
ルを加えて硬化剤となし、これを上記プレポリマーに加
え、硬化させることによつて、電子写真複写機用クリー
ニング・ブレードを得る。即ち、擬プレポリマーとは、
末端イソシアネート基を有するプレポリマーに遊離のポ
リイソシアネートを共存させた混合物をいい、本発明に
よる方法は、このような擬プレポリマーを用いるので、
以下、擬プレポリマー法と呼ぶこととする。

【００１４】ここに、硬化剤成分として用いる高分子量
ポリオールは、擬プレポリマーの調製に用いた分子量１
０００〜３０００のポリカプロラクトンエステルジオー
ルと同じでもよく、或いは異なるものであつてもよい
が、好ましくは、擬プレポリマーの調製に用いた分子量
１０００〜３０００のポリカプロラクトンエステルジオ
ールが用いられる。また、このように、硬化剤成分とし
て用いる高分子量ポリオールの量は、本発明によれば、
完全プレポリマー法における高分子量ポリオールの所要
量の３０モル％以上であることが好ましい。

【００１５】他方、本発明において他の硬化剤成分とし
て用いる低分子量ポリオールは、分子量が６０〜２５０
の範囲にあるものであれば、従来より知られている任意
のものを適宜に用いることができる。従つて、かかる低
分子量ポリオールとしては、例えば、1,４−ブタンジオ
ール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、
ヒドロキノン−ビス（２−ヒドロキシエチル）エーテ
ル、3,3'−ジクロロ−4,4'−ジアミノジフエニルメタ
ン、4,4'−ジアミノジフエニルメタン等の二価アルコー
ルや、1,1,１−トリメチロールプロパン、グリセリン、
1,2,６−ヘキサントリオール、1,2,４−ブタントリオー
ル、トリメチロールエタン、1,1,１−トリス（ヒドロキ
シエトキシメチル）プロパン、ジグリセリン、ペンタエ
リスリトール等の三価及びそれ以上の多価アルコールを
挙げることができる。

【００１６】特に、本発明においては、硬化剤成分とし
ての低分子量ポリオールは、二価アルコールと三価アル
コールとの混合物が好ましく用いられる。例えば、1,４
−ブタンジオールと1,1,１−トリメチロールプロパンと
が1,４−ブタンジオール／1,1,１−トリメチロールプロ
パンモル比６０／４０〜９０／１０の範囲の混合物が好
ましく用いられる。

【００１７】更に、本発明においては、硬化剤は、前記
高分子量ポリオール１００重量部に対して、上記のよう
な低分子量ポリオール５〜２０重量部の範囲の混合物で
あつつて、しかも、前記擬プレポリマーの有するイソシ
アネート基に対する硬化剤の水酸基の当量数の比、即
ち、水酸基／イソシアネート基当量比が0.８〜0.９の範
囲となるように用いられる。最も好ましくは、上記水酸
基／イソシアネート基当量比は、0.８２〜0.８８の範囲
である。

【００１８】本発明の方法によれば、前述した擬プレポ
リマーを上記硬化剤と共に混合攪拌した後、例えば、こ
れを遠心成形機の回転ドラム内に注入し、大判のポリウ
レタンエラストマーのシートを成形し、これを規定の寸
法に裁断した後、これに取付け具を接着固定することに
よつて、クリーニング・ブレードを得る。このようにし
て、本発明によれば、擬プレポリマー法によつて擬プレ
ポリマーを調製し、これに高分子量ポリオールと低分子
量ポリオールとからなる硬化剤を水酸基／イソシアネー
ト基当量比を0.８〜0.９の範囲として作用させることに
よつて、得られるポリウレタンエラストマーに硬度（Ｊ
ＩＳＡ硬度）６５〜８０を有せしめると共に、１３０
〜２５０Kg／cm²、好ましくは１５０〜２００Kg／cm²
の３００％モジユラスを有せしめることができる。

【００１９】次に、２０℃におけるポリウレタンエラス
トマーの反発弾性は、その分子鎖のミクロブラウン運動
性に関連し、ポリウレタンエラストマーのガラス転移点
（Ｔｇ）に大きく依存する。ここに、ガラス転移点は、
動的粘弾性試験によつて得られるエネルギー損失（tan
δ）のピーク温度をいう。従つて、本発明において、ポ
リウレタンエラストマーの２０℃における反発弾性（Ｊ
ＩＳＫ−６３０１による。）を４５％以上とするに
は、目標とする硬度水準を定めた後に、下記のような方
法を用いればよい。即ち、第１には、用いるポリオール
を適宜に選択することによつて、第２には、前述した硬
化剤成分において、低分子量ポリオールの二官能成分と
三官能成分との比率を適宜に調節することによつて、そ
して、第３には、用いるポリイソシアネートと高分子量
ポリオールとの比率を調節するのである。反発弾性の上
限は、通常、７５％である。反発弾性が７５％を越える
ときは、感光体とクリーニング・ブレードとの摺擦時に
振動を生じ、クリーニング不良や鳴きを生じる。

【００２０】尚、本発明による擬プレポリマー法によつ
て、従来の方法によるプレポリマー法と異なり、水酸基
／イソシアネート基の当量比を0.８〜0.９とすることに
よつて、３００％モジユラスが高くなる理由は、未だ必
ずしも明らかではないが、従来、プレポリマーの調製に
用いられた高分子量ポリオールの一部を硬化剤成分とし
て、低分子量の硬化剤成分と共に、擬プレポリマーに対
して用いることによつて、得られるポリウレタンエラス
トマーの内部架橋構造、即ち、内部化学構造に変化が生
じた結果とみられ、具体的には、ハードセグメントの相
分離が阻害されて、均質構造に近くなつたためであると
みられる。

【００２１】また、本発明において、クリーニング・ブ
レードの硬度（ＪＩＳＡ硬度）は、６５〜８０の範囲
が好適である。硬度が６５よりも小さいときは、ゴム物
性が低く、一般に、強度が不足する。硬度が８０を越え
るときは、クリーニング・ブレードが感光体の表面を傷
付けやすい。

【００２２】

【発明の効果】一般に、クリーニング・ブレードによる
感光体のクリーニングは、そのエツジを回転する感光体
の表面に圧接することによつて行なわれる。このような
クリーニング操作において、エツジは感光体の表面に追
随して弾性変形し、次いで、弾性的に復元し、その際
に、トナー粒子を感光体の表面からはじき飛ばすことに
よつて、感光体の表面からトナー粒子を除去する。

【００２３】即ち、エツジは、感光体の表面との間の摩
擦力によつて、感光体の回転方向に屈曲しつつ、追随し
て巻き込まれ、次いで、弾性力の作用によつて復元する
変化を短い間隔で繰り返しており、これによつて感光体
の表面をクリーニングすると共に、他方、この繰返しに
よる疲労によつて、エツジに欠損が生じるものとみら
れ、上記エツジの感光体への追随による巻き込み量がエ
ツジの欠損に重要な役割を果たしているとみられる。

【００２４】３００％モジユラスが１３０Kg/cm²よりも
小さいときは、巻き込み量が大きすぎる。このように、
巻き込み量が大きすぎるときは、感光体上に残留するト
ナーが感光体に擦り込まれて、フイルミングを生じやす
く、また、残留トナー中の紙粉等がエツジに巻き込ま
れ、複写画像に不良を生じたりして、クリーニング効果
が悪化すると共に、エツジが大変形領域において、繰り
返して集中応力を受けるために、エツジの欠損が生じや
すくなる。

【００２５】他方、３００％モジユラスが２５０Kg/cm²
を越えるときは、感光体ドラムとクリーニング・ブレー
ドとのなじみが悪く、接触不良によるクリーニング不良
（筋入り）を生じる。本発明によれば、前述したように
して擬プレポリマーを調製し、次いで、この擬プレポリ
マーに水酸基／イソシアネート基当量比が0.８〜0.９と
なるように高分子量ポリオールと低分子量ポリオールと
からなる硬化剤を作用させることによつて、得られるウ
レタンエラストマーの硬度（ＪＩＳＡ硬度）を６５〜
８０とすると同時に、大変形領域におけるモジユラス
（３００％モジユラス）を１３０〜２５０Kg／cm²と大
きくしたので、感光体の表面との摩擦力によつて生じる
巻き込み量を小さくし、好適には、１０〜２０μｍ程度
に抑えることによつて、その発生を有効に防止すること
ができる。

【００２６】更に、本発明の方法によれば、高速度で走
行する感光体の表面に追随して弾性変形したエツジが復
元する繰返し運動を迅速に行なわせるために、その反発
弾性を４５％以上（２０℃）とする。反発弾性が４５％
よりも小さいときは、復元速度が遅く、巻き込まれやす
く、７５％を越えるときは、始動時に感光ドラムとクリ
ーニング・ブレードとの間に摺擦音、所謂鳴きを生じる
ので好ましくない。本発明によれば、これによつて、高
速複写機に適用しても、フイルミングや紙粉の介在等に
よる複写画像不良がなく、また、クリーニング・ブレー
ドのエツジの欠損がなく、品質の高い複写画像を与える
耐久性にすぐれるクリーニング・ブレードを得ることが
できる。

【００２７】

【実施例】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表１に示すように、所定量のポリカプロラクトンエステ
ルジオール（平均分子量２０００）を７０℃で３時間、
減圧下（５mmHg）に攪拌加熱し、脱水した後、これを反
応容器に仕込み、引き続いて、4,4'−ジフエニルメタン
ジイソシアネートを反応容器に加え、窒素ガス雰囲気下
に７０℃で１〜４時間攪拌して、擬プレポリマーを調製
した。ジブチルアミン法にてイソシアネート基量を測定
し、反応率が１００％に達した時点で反応を終了させ
た。得られた擬プレポリマーのイソシアネート基含量を
表１に示す。

【００２８】別に、硬化剤成分として、1,４−ブタンジ
オール、トリメチロールプロパン及び上記と同じポリカ
プロラクトンエステルジオールのそれぞれを１００℃で
１時間、減圧下（５mmHg）に攪拌加熱し、脱水した後、
表１に示すように、所定量を反応容器に仕込み、窒素雰
囲気下、混合液が無色透明になるまで、１００℃で攪拌
混合した。

【００２９】次いで、上記擬プレポリマーと硬化剤とを
それぞれ表１に示す比率で混合攪拌し、予め加熱した遠
心成形ドラム内に注入し、６０分後にシート状成形物を
取出し、１１０℃で２４時間加熱して、二次硬化を行な
つた。この後、常温にて７日間熟成した後、規定の寸法
に裁断し、取付具を接着固定して、クリーニング・ブレ
ードの物性を表２に示す。

【００３０】また、得られたクリーニング・ブレードを
シヤープ（株）製普通紙複写機ＳＦ−９５５０に装着
し、常温常湿下にブラツク／ホワイト６％文字チヤート
を被複写画像として、毎分６０枚の割合にて連続してＡ
４紙１０万枚の画像複写を行なつた後、得られた複写画
像の品質を調べると共に、クリーニング・ブレードのエ
ツジの状況を２００倍の顕微鏡観察によつて調べた。

【００３１】その結果、複写画像に黒筋や黒点の欠陥は
なく、また、クリーニング・ブレードのエツジには、５
μｍ以下の幅の均一摩耗が認められたのみであつて、欠
損はみられなかつた。比較例１表１に示すように、ポリオールとして、ポリエチレンア
ジペートジオール（平均分子量２０００）を用いた以外
は、実施例１と同様にして、２０℃における反発弾性２
０％のクリーニング・ブレードを成形した。

【００３２】このクリーニング・ブレードの物性を表２
に示す。また、実施例１と同様にして、複写試験を行な
つたところ、複写画像に黒筋や黒点の欠陥はなかつた
が、感光体に少しフイルミングが生じていた。しかし、
クリーニング・ブレードのエツジには、５μｍ以下の幅
の均一摩耗が認められたのみであつて、欠損はみられな
かつた。比較例２実施例１において、水酸基／イソシアネート基当量比を
0.９５とした以外は、実施例１と同様にして、クリーニ
ング・ブレードを得た。

【００３３】このクリーニング・ブレードの物性を表２
に示す。また、実施例１と同様にして、複写試験を行な
つたところ、８万枚付近から複写画像に黒筋が発生し
た。クリーニング・ブレードのエツジには、１０〜１５
μｍの幅の均一摩耗が認められたが、欠損はみられなか
つた。比較例３表１に示すように、所定量のポリオールを７０℃で３時
間、減圧下（５mmHg）に攪拌加熱し、脱水した後、これ
を反応容器に仕込み、引き続いて、ポリイソシアネート
を反応容器に加え、窒素ガス雰囲気下に７０℃で１〜２
時間攪拌して、完全プレポリマー法によるプレポリマー
を調製した。ジブチルアミン法にてイソシアネート基量
を測定し、反応率が約１００％に達した時点で反応を終
了させた。得られたプレポリマーのイソシアネート基含
量を表１に示す。

【００３４】別に、硬化剤成分をそれぞれ１００℃で１
時間、減圧下（５mmHg）に攪拌加熱し、脱水した後、表
１に示すように、所定量を反応容器に仕込み、窒素雰囲
気下、混合液が無色透明になるまで、１００℃で攪拌混
合した。前記プレポリマーに水酸基／イソシアネート基
当量比0.９５となるように、硬化剤を加え、以下、実施
例１と同様にして、クリーニング・ブレードを得た。

【００３５】このクリーニング・ブレードの物性を表２
に示す。また、実施例１と同様にして、複写試験を行な
つたところ、６万枚付近から複写画像に黒筋が発生し
た。クリーニング・ブレードのエツジには、１５μｍ程
度の幅の均一摩耗が認められたが、欠損はみられなかつ
た。比較例４比較例３とほぼ同様にして完全プレポリマーを調製し、
水酸基／イソシアネート基当量比を0.８６とした以外
は、比較例３と同様にして、クリーニング・ブレードを
得た。

【００３６】このクリーニング・ブレードの物性を表２
に示す。また、実施例１と同様にして、複写試験を行な
つたところ、５万枚付近から複写画像に黒筋が発生し
た。クリーニング・ブレードのエツジには、１５〜２０
μｍの幅の摩耗が認められると共に、局部的に３０〜４
０μｍの欠損が認められた。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリイソシアネートと分子量１０００〜３
０００のポリカプロラクトンエステルジオールとから調
製したイソシアネート基含量８〜２０％の擬プレポリマ
ーに分子量１０００〜３０００の高分子量ポリオールと
分子量６０〜２５０の低分子量ポリオールとからなる硬
化剤を水酸基／イソシアネート基当量比0.８〜0.９とし
て混合攪拌し、予め加熱した型内に注入して、１３０〜
２５０Kg／cm² の３００％モジユラスと２０℃において
４５％以上の反発弾性とを有せしめることを特徴とする
電子写真複写機用クリーニング・ブレードの製造方法。