JP2817868B2 - クリーニング装置 - Google Patents
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- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/48—Polyethers
- C08G18/4854—Polyethers containing oxyalkylene groups having four carbon atoms in the alkylene group
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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- C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
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- C08G18/6677—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3203 having at least three hydroxy groups
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- G03G21/0011—Arrangements not provided for by groups G03G13/00 - G03G19/00, e.g. cleaning, elimination of residual charge for removing solid developer or debris from the electrographic recording medium using a blade; Details of cleaning blades, e.g. blade shape, layer forming
- G03G21/0017—Details relating to the internal structure or chemical composition of the blades
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電複写（electrosta
tographic ）印刷装置における静電複写イメージング表
面用の新規なクリーニングブレードに関する。
tographic ）印刷装置における静電複写イメージング表
面用の新規なクリーニングブレードに関する。
【０００２】
【従来の技術】電子写真印刷プロセスにおいて、光導電
表面は、実質的に均一な電位へ帯電される。光導電表面
は、再生中のオリジナル文書の情報領域に対応する静電
潜像を記録するために、画像露光が行われる。これによ
って、オリジナル文書内に格納された情報領域に対応す
る光導電表面上に静電潜像が記録される。その後、現像
材料が静電潜像と接触するように運ばれる。トナー粒子
は、現像材料のキャリヤ粒子から潜像上へ引き付けられ
る。得られたトナー粉体画像は、次に、光導電表面から
支持材料シートへ転写されそこに永久的に固定される。
表面は、実質的に均一な電位へ帯電される。光導電表面
は、再生中のオリジナル文書の情報領域に対応する静電
潜像を記録するために、画像露光が行われる。これによ
って、オリジナル文書内に格納された情報領域に対応す
る光導電表面上に静電潜像が記録される。その後、現像
材料が静電潜像と接触するように運ばれる。トナー粒子
は、現像材料のキャリヤ粒子から潜像上へ引き付けられ
る。得られたトナー粉体画像は、次に、光導電表面から
支持材料シートへ転写されそこに永久的に固定される。
【０００３】このプロセスは良く知られており、原本か
らの光レンズ複写や、電子的に発生又は記憶された原本
からの印刷用途に有用であり、イオノグラフィーにおい
ても有用である。
らの光レンズ複写や、電子的に発生又は記憶された原本
からの印刷用途に有用であり、イオノグラフィーにおい
ても有用である。
【０００４】上記のようなタイプの再生プロセスでは、
トナー画像が支持材料シート（例えば、紙）へ転送され
た後に、光導電表面にいくらかの残余トナーが残存する
ことは不可避である。このようなプロセスでは、トナー
粒子のうちのいくつかをイメージング表面に保持する力
は転写力より大きいので、粒子のうちのいくつかはトナ
ー画像の転写後に表面上に残存することがわかってい
る。残余トナーに加えて、紙の砕片（即ち、カオリン、
繊維、クレー）、添加剤、及びプラスチックのような他
の粒子が、画像転写後の表面に残される。残余粒子は表
面に堅固に付着しており、次の潜像の表面上への記録を
妨害するのを回避するために、次の印刷サイクルの前に
取り除かれなければならない。
トナー画像が支持材料シート（例えば、紙）へ転送され
た後に、光導電表面にいくらかの残余トナーが残存する
ことは不可避である。このようなプロセスでは、トナー
粒子のうちのいくつかをイメージング表面に保持する力
は転写力より大きいので、粒子のうちのいくつかはトナ
ー画像の転写後に表面上に残存することがわかってい
る。残余トナーに加えて、紙の砕片（即ち、カオリン、
繊維、クレー）、添加剤、及びプラスチックのような他
の粒子が、画像転写後の表面に残される。残余粒子は表
面に堅固に付着しており、次の潜像の表面上への記録を
妨害するのを回避するために、次の印刷サイクルの前に
取り除かれなければならない。
【０００５】残余粒子を光導電イメージング表面から除
去するために、様々な方法及び装置を使用することがで
きる。これまで、クリーニングブラシ、及びクリーニン
グウェブが使用されてきた。クリーニングブラシ及びク
リーニングウェブは何れも、残余粒子がイメージング表
面から移動されるように表面を拭き取ることによって機
能する。しかしながら使用が長引くと、これらのタイプ
のクリーニング装置はトナーで汚染され、交換しなけれ
ばならないようになる。これは、汚れたクリーニング装
置の廃棄を必要とする。高速マシンでは、この実施は浪
費的であるだけでなく、費用がかかることも証明されて
いる。
去するために、様々な方法及び装置を使用することがで
きる。これまで、クリーニングブラシ、及びクリーニン
グウェブが使用されてきた。クリーニングブラシ及びク
リーニングウェブは何れも、残余粒子がイメージング表
面から移動されるように表面を拭き取ることによって機
能する。しかしながら使用が長引くと、これらのタイプ
のクリーニング装置はトナーで汚染され、交換しなけれ
ばならないようになる。これは、汚れたクリーニング装
置の廃棄を必要とする。高速マシンでは、この実施は浪
費的であるだけでなく、費用がかかることも証明されて
いる。
【０００６】静電複写イメージング表面から残余トナー
及び他の砕片を周期的にクリーニングするためにより広
く使用されているもう１つの装置は、イメージング表面
に関してチゼル（たがね状の）配置又はワイパー配置で
使用することのできるクリーニングブレードである。ブ
レードクリーニングシステムは、一般的に、ブラシクリ
ーニングシステムよりも遙に安価である。このようなク
リーニングブレードは、ポリウレタンラバーのような非
摩耗性の軟質エラストマー材料から製造されるのが一般
的である。それらは、適切に機能することができるが、
特に温度及び相対湿度の変化と共にその機械特性が変動
することに関して欠陥を有する。弾性（resiliency）、
圧縮永久ひずみ（compression set ）、及び引張り永久
ひずみ（tensile set ）等の機械特性は、温度変化や相
対湿度変化と共に変化する動的特性なので、不適切なク
リーニング性能が提供される。例えば、温度変動は、ク
リーニングブレードのエッジ性能に大きい動的な影響を
有する。この影響は、イメージング表面上にあるブレー
ドエッジ部分の摩擦熱によって大きくなる。あるいは、
異なるレベルの摩擦及び摩擦による加熱を提供するイメ
ージング表面上のトナーの単なる有無によって大きくな
る。更に、典型的な従来のポリエステルポリウレタンブ
レードは、イメージング表面と僅か２４乃至４８時間摩
擦接触した後に、２５％もの圧縮永久ひずみを有する傾
向がある。これによって、イメージング表面に対するブ
レードエッジの衝突角度及び衝突力のようにイメージン
グ表面に関連するブレードの設計パラメータの機能設定
が変更される。更なる調整が行われないと、ブレードの
この永久的屈曲はクリーニング力を低減させるので、ク
リーニング効率が低下する。更に、従来のポリウレタン
は、ブレードエッジが削られやすいことによって、摩耗
欠陥を有する傾向がある。このため、イメージング表面
の非均一クリーニングが行われる結果、イメージング表
面上に縞が生じ、結局、最終的な複写又はプリントにも
縞が生じることになる。クリーニングブレードエッジに
おける種々の形状及び大きさの欠損（gouges、nicks 、
craters 等) の形成は、クリーニング配置においてブレ
ードエッジに過剰な応力が加えられるときに生じる。こ
れによって、クリーニングブレードエッジの下をトナー
が通過するという顕著な故障モードとなる。
及び他の砕片を周期的にクリーニングするためにより広
く使用されているもう１つの装置は、イメージング表面
に関してチゼル（たがね状の）配置又はワイパー配置で
使用することのできるクリーニングブレードである。ブ
レードクリーニングシステムは、一般的に、ブラシクリ
ーニングシステムよりも遙に安価である。このようなク
リーニングブレードは、ポリウレタンラバーのような非
摩耗性の軟質エラストマー材料から製造されるのが一般
的である。それらは、適切に機能することができるが、
特に温度及び相対湿度の変化と共にその機械特性が変動
することに関して欠陥を有する。弾性（resiliency）、
圧縮永久ひずみ（compression set ）、及び引張り永久
ひずみ（tensile set ）等の機械特性は、温度変化や相
対湿度変化と共に変化する動的特性なので、不適切なク
リーニング性能が提供される。例えば、温度変動は、ク
リーニングブレードのエッジ性能に大きい動的な影響を
有する。この影響は、イメージング表面上にあるブレー
ドエッジ部分の摩擦熱によって大きくなる。あるいは、
異なるレベルの摩擦及び摩擦による加熱を提供するイメ
ージング表面上のトナーの単なる有無によって大きくな
る。更に、典型的な従来のポリエステルポリウレタンブ
レードは、イメージング表面と僅か２４乃至４８時間摩
擦接触した後に、２５％もの圧縮永久ひずみを有する傾
向がある。これによって、イメージング表面に対するブ
レードエッジの衝突角度及び衝突力のようにイメージン
グ表面に関連するブレードの設計パラメータの機能設定
が変更される。更なる調整が行われないと、ブレードの
この永久的屈曲はクリーニング力を低減させるので、ク
リーニング効率が低下する。更に、従来のポリウレタン
は、ブレードエッジが削られやすいことによって、摩耗
欠陥を有する傾向がある。このため、イメージング表面
の非均一クリーニングが行われる結果、イメージング表
面上に縞が生じ、結局、最終的な複写又はプリントにも
縞が生じることになる。クリーニングブレードエッジに
おける種々の形状及び大きさの欠損（gouges、nicks 、
craters 等) の形成は、クリーニング配置においてブレ
ードエッジに過剰な応力が加えられるときに生じる。こ
れによって、クリーニングブレードエッジの下をトナー
が通過するという顕著な故障モードとなる。
【０００７】従って、温度及び相対湿度の変動に対して
より安定な機械特性（特に弾性）の応答を有し、摩耗及
び圧縮永久ひずみ特性がより良好であり、特に過剰応力
からの欠損による故障に対する耐性を有すると同時に、
良好なクリーニングを行うことのできる改良型クリーニ
ングブレードが必要とされる。
より安定な機械特性（特に弾性）の応答を有し、摩耗及
び圧縮永久ひずみ特性がより良好であり、特に過剰応力
からの欠損による故障に対する耐性を有すると同時に、
良好なクリーニングを行うことのできる改良型クリーニ
ングブレードが必要とされる。
【０００８】ヤマダらの米国特許第４、８２３、１６１
号は、トナー画像保持部材表面と接触して保持されるポ
リ（ウレタン）ウレアミドポリマーから成る接触部材
と、接触部材と同一の硬さ又は実質的に同一の硬さを有
しガラス転移温度が接触部材よりも低い接触部材用支持
部材と、を含む二層構造体を有するクリーニングブレー
ド設計について記載している。
号は、トナー画像保持部材表面と接触して保持されるポ
リ（ウレタン）ウレアミドポリマーから成る接触部材
と、接触部材と同一の硬さ又は実質的に同一の硬さを有
しガラス転移温度が接触部材よりも低い接触部材用支持
部材と、を含む二層構造体を有するクリーニングブレー
ド設計について記載している。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の主要な
態様によると、温度及び相対湿度の変動に対して、機械
特性がより安定なクリーニングブレードが提供される。
態様によると、温度及び相対湿度の変動に対して、機械
特性がより安定なクリーニングブレードが提供される。
【００１０】本発明の更に特定の態様では、十分にクリ
ーニングを行うと共に、過剰応力からの欠損による故障
に対してより高い耐性を有するクリーニングブレードが
提供される。
ーニングを行うと共に、過剰応力からの欠損による故障
に対してより高い耐性を有するクリーニングブレードが
提供される。
【００１１】本発明の更なる態様では、クリーニングブ
レードは、ＨＯ（ＣＨ２）４Ｏ ｎＨ（ここで、ｎは８
乃至４１）で示されるポリテトラメチレンエーテルグリ
コールと、グリコール１００重量部当り約２０乃至約９
５重量部の、ジフェニルメタンジイソシアネート、トル
エンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート及
びその混合物から成るグループから選択されるジイソシ
アネートと、架橋エラストマーを提供するのに十分な量
の架橋剤と、の反応によって得られるポリウレタンエラ
ストマーから製造される。架橋剤は、ＨＯ（Ｒ１）ＯＨ
（ここでＲ１は、炭素原子が２乃至１２個の直鎖状又は
分枝鎖状のアルキル基である）で示される約７５重量％
乃至６０重量％のジオールと、Ｒ′−Ｃ−〔（ＯＨ）ａ
（ＣＨ２ＯＨ）ｂ〕（ここで、Ｒ′はＨ、ＣＨ３、又
はＣ２Ｈ５であり、ａは０又は１、ｂは２又は３、且つ
ａ＋ｂ＝３である）で示される約２５重量％乃至４０重
量％のトリオールと、の混合物を含む。
レードは、ＨＯ（ＣＨ２）４Ｏ ｎＨ（ここで、ｎは８
乃至４１）で示されるポリテトラメチレンエーテルグリ
コールと、グリコール１００重量部当り約２０乃至約９
５重量部の、ジフェニルメタンジイソシアネート、トル
エンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート及
びその混合物から成るグループから選択されるジイソシ
アネートと、架橋エラストマーを提供するのに十分な量
の架橋剤と、の反応によって得られるポリウレタンエラ
ストマーから製造される。架橋剤は、ＨＯ（Ｒ１）ＯＨ
（ここでＲ１は、炭素原子が２乃至１２個の直鎖状又は
分枝鎖状のアルキル基である）で示される約７５重量％
乃至６０重量％のジオールと、Ｒ′−Ｃ−〔（ＯＨ）ａ
（ＣＨ２ＯＨ）ｂ〕（ここで、Ｒ′はＨ、ＣＨ３、又
はＣ２Ｈ５であり、ａは０又は１、ｂは２又は３、且つ
ａ＋ｂ＝３である）で示される約２５重量％乃至４０重
量％のトリオールと、の混合物を含む。
【００１２】
【実施例】図１を参照すると、典型的な静電複写印刷マ
シン１０の種々の構成要素が概略的に説明されている。
静電複写印刷の実施は良く知られているので、プリント
又は複写を生成するための様々な処理ステーションにつ
いて簡単に説明する。図１には、矢印１４の方向に回転
可能なイメージングドラム１２が示されている。イメー
ジングドラム１２は、導電基板上に光導電絶縁層１６を
有する。光導電絶縁表面は、ステーションＡでコロナ発
生装置１８によって適切な電位へ帯電された後、露光ス
テーションＢにおいて光と影の画像へ露光される。画像
露光は、オリジナル文書２０をランプで照射し、光を文
書の白色領域又は非イメージング背景領域からレンズ２
２を介して、帯電した光導電絶縁層上へ反射させて、露
光領域において放電を行い、ドラム表面に静電潜像を形
成することによって達成されるのが一般的である。ある
いは、電子的に捕獲又は記憶された情報に従ってオン及
びオフされるレーザビームで、帯電した光導電絶縁層を
露光することによって静電潜像を電子的に形成すること
もできる。
シン１０の種々の構成要素が概略的に説明されている。
静電複写印刷の実施は良く知られているので、プリント
又は複写を生成するための様々な処理ステーションにつ
いて簡単に説明する。図１には、矢印１４の方向に回転
可能なイメージングドラム１２が示されている。イメー
ジングドラム１２は、導電基板上に光導電絶縁層１６を
有する。光導電絶縁表面は、ステーションＡでコロナ発
生装置１８によって適切な電位へ帯電された後、露光ス
テーションＢにおいて光と影の画像へ露光される。画像
露光は、オリジナル文書２０をランプで照射し、光を文
書の白色領域又は非イメージング背景領域からレンズ２
２を介して、帯電した光導電絶縁層上へ反射させて、露
光領域において放電を行い、ドラム表面に静電潜像を形
成することによって達成されるのが一般的である。ある
いは、電子的に捕獲又は記憶された情報に従ってオン及
びオフされるレーザビームで、帯電した光導電絶縁層を
露光することによって静電潜像を電子的に形成すること
もできる。
【００１３】次に、静電潜像は、現像ステーションＣで
現像される。現像ステーションＣは、帯電トナー粒子を
提供するために現像剤ユニット２４を備えており、この
トナー粒子は、帯電画像へ静電的に引き付けられて、光
導電表面１６上にトナー粉体画像を形成する。トナー粉
体画像は転写ステーションＤにおいてコピー用紙２６へ
転写される。トナー画像を有するコピー用紙は次に溶着
ステーションＥへ運ばれ、例えば加熱ロール溶着装置２
８によって、束縛されていないトナー粒子が加熱され
て、コピー用紙へ溶着される。その後、コピー用紙はキ
ャッチトレイ３０に集められる。コピー用紙がドラムか
ら取り除かれた後には必ず、いくらかの残余トナー粒子
及び他の砕片がドラム表面上に残存している。これら
は、クリーニングステーションＦにおいて、クリーニン
グブレード３２によってドラムから除去される。クリー
ニングに続いて、ドラム表面は、残っている残余電荷を
消失させるためにフラッドランプ（flood lamp）３３に
よって放電され、次のイメージングサイクルのためのド
ラム表面の準備が完了する。システムを通るコピー用紙
及び任意の文書の搬送を含むこの印刷シーケンスにおけ
る全ての操作は、連続的に時間が定められていることが
理解されるであろう。また。図１の概要は単なる例示で
あって、例えば、イメージングドラムは無端ベルトで置
き換えられてもよい。
現像される。現像ステーションＣは、帯電トナー粒子を
提供するために現像剤ユニット２４を備えており、この
トナー粒子は、帯電画像へ静電的に引き付けられて、光
導電表面１６上にトナー粉体画像を形成する。トナー粉
体画像は転写ステーションＤにおいてコピー用紙２６へ
転写される。トナー画像を有するコピー用紙は次に溶着
ステーションＥへ運ばれ、例えば加熱ロール溶着装置２
８によって、束縛されていないトナー粒子が加熱され
て、コピー用紙へ溶着される。その後、コピー用紙はキ
ャッチトレイ３０に集められる。コピー用紙がドラムか
ら取り除かれた後には必ず、いくらかの残余トナー粒子
及び他の砕片がドラム表面上に残存している。これら
は、クリーニングステーションＦにおいて、クリーニン
グブレード３２によってドラムから除去される。クリー
ニングに続いて、ドラム表面は、残っている残余電荷を
消失させるためにフラッドランプ（flood lamp）３３に
よって放電され、次のイメージングサイクルのためのド
ラム表面の準備が完了する。システムを通るコピー用紙
及び任意の文書の搬送を含むこの印刷シーケンスにおけ
る全ての操作は、連続的に時間が定められていることが
理解されるであろう。また。図１の概要は単なる例示で
あって、例えば、イメージングドラムは無端ベルトで置
き換えられてもよい。
【００１４】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、それぞれ、
チゼリング配置及びワイピング配置でブレードホルダ３
４に取り付けられたクリーニングブレード３２を示して
いる。ブレードホルダ３４は、ピン３６の周りに旋回可
能なように印刷マシンのフレームへ取り付けられてい
る。
チゼリング配置及びワイピング配置でブレードホルダ３
４に取り付けられたクリーニングブレード３２を示して
いる。ブレードホルダ３４は、ピン３６の周りに旋回可
能なように印刷マシンのフレームへ取り付けられてい
る。
【００１５】本発明によると、機械特性が改良され、特
に高耐摩耗性、低圧縮永久ひずみ、及び欠損による故障
への耐性が改良された新規なクリーニングブレードが提
供される。これは、新しいポリウレタンエラストマー、
エラストマー製造に使用される反応性成分、及び特に、
使用する架橋剤のタイプ及び量を注意深く選択すること
によって達成される。
に高耐摩耗性、低圧縮永久ひずみ、及び欠損による故障
への耐性が改良された新規なクリーニングブレードが提
供される。これは、新しいポリウレタンエラストマー、
エラストマー製造に使用される反応性成分、及び特に、
使用する架橋剤のタイプ及び量を注意深く選択すること
によって達成される。
【００１６】ポリウレタンエラエストマーは、以下の一
般反応式に従って、ポリイソシアネートと、水酸基を含
むポリエーテルとを反応させることによって製造される
のが一般的である。 Ｒa ＮＣＯ＋Ｒb ＯＨ → Ｒa ＮＨＣＯＯＲb
般反応式に従って、ポリイソシアネートと、水酸基を含
むポリエーテルとを反応させることによって製造される
のが一般的である。 Ｒa ＮＣＯ＋Ｒb ＯＨ → Ｒa ＮＨＣＯＯＲb
【００１７】本発明の実施において、ポリウレタンエラ
ストマーは、ＨＯ（ＣＨ２）４ＯｎＨ（ここで、ｎは約
８乃至約４１）で示され、分子量範囲が６５０乃至２，
９００であるベースポリマー鎖を形成するポリテトラメ
チレンエーテルグリコールの反応によって製造される。
好ましい実施例では、弾性、硬度、圧縮永久ひずみ、及
び靱性を含む全体的な機械特性は、オフィス環境で一般
的に遭遇される温度及び相対湿度の分布範囲にわたって
比較的安定であり、ｎは３９と４１の間である。グリコ
ール分子量が高いこの範囲内では、比較的、ソフトセグ
メントがポリウレタンエラストマーに提供されるので、
比較的広い温度範囲にわたって高レベルの弾性が可能に
なる。好ましいポリテトラメチレンエーテルグリコール
は、上記の分子量範囲の上限に近い分子量を有するもの
であり、特に、その分子量が約２９００であるポリエー
テルグリコール（ＴｅｒａｔｈａｎｅＴＭ２９００、
Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅＮｅｍｏｕｒｓ社から入手
可能）が好ましい。
ストマーは、ＨＯ（ＣＨ２）４ＯｎＨ（ここで、ｎは約
８乃至約４１）で示され、分子量範囲が６５０乃至２，
９００であるベースポリマー鎖を形成するポリテトラメ
チレンエーテルグリコールの反応によって製造される。
好ましい実施例では、弾性、硬度、圧縮永久ひずみ、及
び靱性を含む全体的な機械特性は、オフィス環境で一般
的に遭遇される温度及び相対湿度の分布範囲にわたって
比較的安定であり、ｎは３９と４１の間である。グリコ
ール分子量が高いこの範囲内では、比較的、ソフトセグ
メントがポリウレタンエラストマーに提供されるので、
比較的広い温度範囲にわたって高レベルの弾性が可能に
なる。好ましいポリテトラメチレンエーテルグリコール
は、上記の分子量範囲の上限に近い分子量を有するもの
であり、特に、その分子量が約２９００であるポリエー
テルグリコール（ＴｅｒａｔｈａｎｅＴＭ２９００、
Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅＮｅｍｏｕｒｓ社から入手
可能）が好ましい。
【００１８】ジイソシアネートは、ジフェニルメタンジ
イソシアネート、トルエンジイソシアネート、ナフタレ
ンジイソシアネート及びその混合物から成るグループか
ら選択され、その使用量はグリコール１００重量部当り
約２０乃至約９５重量部である。ジイソシアネートの官
能性ＮＣＯ基は、最終ポリマー鎖に比較的ハードな剛直
セグメントを提供してフィラーと良く類似した作用を
し、ハード領域とソフト領域の双方を有する強靱且つフ
レキシブルな構造を提供する。本発明の実施において有
用な典型的なジイソシアネートには、４，４′−ジフェ
ニルメタンジイソシアネート、２，４′−ジフェニルメ
タンジイソシアネート、２，２′−ジフェニルメタンジ
イソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート、
２，６−トルエンジイソシアネート、及びナフタレン−
１，５−ジイソシアネート、並びにそのブレンド及び混
合物が含まれる。特に好ましいジイソシアネートのブレ
ンドは、９８％の４，４′−ジフェニルメタンジイソシ
アネートと、２％の２，４′−ジフェニルメタンジイソ
シアネートとを含むものである（Dow Chemical Compan
y, Midland, Michigan から Isocyanate TM 125M の商
品名で入手可能）。
イソシアネート、トルエンジイソシアネート、ナフタレ
ンジイソシアネート及びその混合物から成るグループか
ら選択され、その使用量はグリコール１００重量部当り
約２０乃至約９５重量部である。ジイソシアネートの官
能性ＮＣＯ基は、最終ポリマー鎖に比較的ハードな剛直
セグメントを提供してフィラーと良く類似した作用を
し、ハード領域とソフト領域の双方を有する強靱且つフ
レキシブルな構造を提供する。本発明の実施において有
用な典型的なジイソシアネートには、４，４′−ジフェ
ニルメタンジイソシアネート、２，４′−ジフェニルメ
タンジイソシアネート、２，２′−ジフェニルメタンジ
イソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート、
２，６−トルエンジイソシアネート、及びナフタレン−
１，５−ジイソシアネート、並びにそのブレンド及び混
合物が含まれる。特に好ましいジイソシアネートのブレ
ンドは、９８％の４，４′−ジフェニルメタンジイソシ
アネートと、２％の２，４′−ジフェニルメタンジイソ
シアネートとを含むものである（Dow Chemical Compan
y, Midland, Michigan から Isocyanate TM 125M の商
品名で入手可能）。
【００１９】好ましい実施例において、より高分子量の
好ましいグリコールの場合には、ジイソシアネート又は
そのブレンドの存在量は、反応が完結するための化学量
論的な量を提供するために、グリコール１００重量部に
対して約２２乃至２６重量部である。
好ましいグリコールの場合には、ジイソシアネート又は
そのブレンドの存在量は、反応が完結するための化学量
論的な量を提供するために、グリコール１００重量部に
対して約２２乃至２６重量部である。
【００２０】機械特性の最適化、特に低圧縮永久ひずみ
及び欠損による故障への耐性と共に高耐摩耗性の達成
は、ポリウレタンエラストマーの選択、特に架橋剤のタ
イプと量を選択するによって、本発明の実施に従って得
ることができる。二官能及び三官能の架橋剤は、本発明
の実施では、二官能架橋剤対三官能架橋剤の重量比が約
６０％対４０％乃至７５％対２５％で使用される。二官
能架橋剤は、より高い靱性を提供し、鎖を直線的に結合
する傾向があるのでより多くの鎖延長を提供することが
わかっている。これによって、剛直なイソシアネートユ
ニットで遮断されたほぼフレキシブルな長いグリコール
鎖が提供される。三官能架橋剤は、２つの官能性末端
と、９０°方向付けられた官能性部分とを提供する。後
者は、他の鎖へ架橋して、鎖が相互にスライドできない
ようにするので、圧縮永久ひずみ特性及び引張り永久ひ
ずみ特性が最小限にされる。従って、ポリウレタンエラ
ストマーのハードサイトとソフトサイトとの適切な境界
は、二官能及び三官能の架橋剤を適切な比率で選択する
ことによって得られる。典型的には、二官能架橋剤は、
ＨＯ（Ｒ1 ）ＯＨ（Ｒ1 は、２乃至１２個の炭素原子を
有する直鎖状又は分枝鎖状のアルキル基である）で示さ
れる。また、三官能架橋剤は、Ｒ′−Ｃ−〔（ＯＨ）a
（ＣＨ2 ＯＨ）b 〕（ここで、Ｒ′はＨ、ＣＨ3 、又は
Ｃ2 Ｈ5 であり、ａは０又は１、ｂは２又は３、且つａ
＋ｂ＝３である）で示される。典型的な二官能ジオール
には、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、
１，３−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール及
びネオペンチルグリコールが含まれる。また、典型的な
三官能トリオールには、トリメチロールプロパン、トリ
メチロールエタン及びグリセロールが含まれる。１，４
−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール及び１，
３−ブタンジオールは、ポリマー鎖を直線的に延長させ
て強靱な耐摩耗性材料をもたらすので、特に好ましい二
官能架橋剤とされる。また、トリメチロールプロパン及
びトリメチロールエタンは、ポリマー鎖を９０°で架橋
させて耐永久ひずみ性が高い網をもたらすので、特に好
ましい三官能架橋剤とされる。二官能ブタンジオール
は、直線的に鎖を延長するための鎖延長剤として作用
し、直鎖状のソフトサイトを提供するので、最終エラス
トマに最大の靱性が与えられる。一方、三官能トリメチ
ロールプロパンは、三官能性であり、架橋交換サイトを
提供し網を強靱にするので、最良の圧縮永久ひずみ性能
を提供する。これによって、架橋された３次元網が提供
される。十分に架橋したエラストマーを提供するための
量の組合せ架橋剤を使用する。典型的には、組合せ架橋
剤の全量は、グリコールの分子量に応じて、ポリテトラ
メチレンエーテルグリコール１００部当り約４乃至約１
８部である。低分子量のグリコールに対しては多くの架
橋剤を使用する。好ましい実施例において、２９００オ
ーダーの高分子量を有するグリコールと、グリコール１
００重量部当り約２２乃至２６重量部のオーダーの少量
のジイソシアネートとを使用する場合、限られた数の官
能基に対してグリコール鎖長が長いために、僅か約４乃
至６重量部の架橋剤しか必要でない。
及び欠損による故障への耐性と共に高耐摩耗性の達成
は、ポリウレタンエラストマーの選択、特に架橋剤のタ
イプと量を選択するによって、本発明の実施に従って得
ることができる。二官能及び三官能の架橋剤は、本発明
の実施では、二官能架橋剤対三官能架橋剤の重量比が約
６０％対４０％乃至７５％対２５％で使用される。二官
能架橋剤は、より高い靱性を提供し、鎖を直線的に結合
する傾向があるのでより多くの鎖延長を提供することが
わかっている。これによって、剛直なイソシアネートユ
ニットで遮断されたほぼフレキシブルな長いグリコール
鎖が提供される。三官能架橋剤は、２つの官能性末端
と、９０°方向付けられた官能性部分とを提供する。後
者は、他の鎖へ架橋して、鎖が相互にスライドできない
ようにするので、圧縮永久ひずみ特性及び引張り永久ひ
ずみ特性が最小限にされる。従って、ポリウレタンエラ
ストマーのハードサイトとソフトサイトとの適切な境界
は、二官能及び三官能の架橋剤を適切な比率で選択する
ことによって得られる。典型的には、二官能架橋剤は、
ＨＯ（Ｒ1 ）ＯＨ（Ｒ1 は、２乃至１２個の炭素原子を
有する直鎖状又は分枝鎖状のアルキル基である）で示さ
れる。また、三官能架橋剤は、Ｒ′−Ｃ−〔（ＯＨ）a
（ＣＨ2 ＯＨ）b 〕（ここで、Ｒ′はＨ、ＣＨ3 、又は
Ｃ2 Ｈ5 であり、ａは０又は１、ｂは２又は３、且つａ
＋ｂ＝３である）で示される。典型的な二官能ジオール
には、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、
１，３−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール及
びネオペンチルグリコールが含まれる。また、典型的な
三官能トリオールには、トリメチロールプロパン、トリ
メチロールエタン及びグリセロールが含まれる。１，４
−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール及び１，
３−ブタンジオールは、ポリマー鎖を直線的に延長させ
て強靱な耐摩耗性材料をもたらすので、特に好ましい二
官能架橋剤とされる。また、トリメチロールプロパン及
びトリメチロールエタンは、ポリマー鎖を９０°で架橋
させて耐永久ひずみ性が高い網をもたらすので、特に好
ましい三官能架橋剤とされる。二官能ブタンジオール
は、直線的に鎖を延長するための鎖延長剤として作用
し、直鎖状のソフトサイトを提供するので、最終エラス
トマに最大の靱性が与えられる。一方、三官能トリメチ
ロールプロパンは、三官能性であり、架橋交換サイトを
提供し網を強靱にするので、最良の圧縮永久ひずみ性能
を提供する。これによって、架橋された３次元網が提供
される。十分に架橋したエラストマーを提供するための
量の組合せ架橋剤を使用する。典型的には、組合せ架橋
剤の全量は、グリコールの分子量に応じて、ポリテトラ
メチレンエーテルグリコール１００部当り約４乃至約１
８部である。低分子量のグリコールに対しては多くの架
橋剤を使用する。好ましい実施例において、２９００オ
ーダーの高分子量を有するグリコールと、グリコール１
００重量部当り約２２乃至２６重量部のオーダーの少量
のジイソシアネートとを使用する場合、限られた数の官
能基に対してグリコール鎖長が長いために、僅か約４乃
至６重量部の架橋剤しか必要でない。
【００２１】架橋及び延長メカニズムの反応速度を速く
して、硬化ウレタンエラストマーを提供するためには、
触媒を使用するのが一般的である。この機能を遂行する
典型的な従来の触媒には、ジブチルスズジラウレート及
びオクタン酸スズ（II）等のスズ誘導体、フェニル水銀
アセテート等の水銀誘導体、並びに Polycat 33 、Poly
cat 41、 Polycat 70 及び Polycat 77 等の第３級アミ
ンが含まれる。これらは一般的な量だけ使用され、典型
的には、ジオールの希薄溶液（２％）で数滴である。
して、硬化ウレタンエラストマーを提供するためには、
触媒を使用するのが一般的である。この機能を遂行する
典型的な従来の触媒には、ジブチルスズジラウレート及
びオクタン酸スズ（II）等のスズ誘導体、フェニル水銀
アセテート等の水銀誘導体、並びに Polycat 33 、Poly
cat 41、 Polycat 70 及び Polycat 77 等の第３級アミ
ンが含まれる。これらは一般的な量だけ使用され、典型
的には、ジオールの希薄溶液（２％）で数滴である。
【００２２】ポリウレタンエラストマーは、任意の適切
な手順に従って製造することができる。例えば、ポリウ
レタンエラストマーを生成するために、触媒を含む全て
の反応性成分は、単一の反応容器へ同時に又は順次添加
される。しかしながら、この手順の結果、反応があまり
十分に制御されず、２つの反応が同時に進行することに
なる。１つの反応はグリコールとジイソシアネートとの
反応であり、もう１つの反応は第１の反応の反応生成物
と架橋剤混合物との間の反応である。このため、プレポ
リマーの形成、鎖の延長及び架橋は、全て同時に生じ
る。従って、イソシアネートのＮＣＯ基とグリコールの
ＯＨ基との反応を可能にして長い鎖を形成するために、
グリコールの少なくとも一部とジイソシアネートの少な
くとも一部とでプレポリマーを調製することが好まし
い。その結果、ＮＣＯ基は、後で水を吸収してそれを最
終ポリウレタンエラストマー内に保持することができ
ず、相対湿度に依存して特性が予測できなくなるという
最大の問題を呈することがなくなる。プレポリマー法に
よって、初期の低分子量重合ジイソシアネートが提供さ
れ、ポリウレタン形成反応上でより良好な接触が提供さ
れ、単量体ジイソシアネートの形成が除去される。一般
に粘性の液体であるプレポリマーが一度形成されてしま
うと、架橋剤混合物が触媒と共に添加されて、ポリウレ
タンエラストマーが形成される。あるいは、反応は、開
始後に、華氏−４０°オーダーの温度で反応物質を凍結
することによって一時停止される。そして、一部を製造
するために、例えば、適切に加熱されたツール内に凍っ
た反応物質を配置することによって、後日反応を完了さ
せる。一旦全ての反応物質が共に添加されて重合反応が
開始されると、形成ポリウレタンは、射出成形、スピン
注型、フローコーティング等の従来の任意の技法に従っ
て成形される。
な手順に従って製造することができる。例えば、ポリウ
レタンエラストマーを生成するために、触媒を含む全て
の反応性成分は、単一の反応容器へ同時に又は順次添加
される。しかしながら、この手順の結果、反応があまり
十分に制御されず、２つの反応が同時に進行することに
なる。１つの反応はグリコールとジイソシアネートとの
反応であり、もう１つの反応は第１の反応の反応生成物
と架橋剤混合物との間の反応である。このため、プレポ
リマーの形成、鎖の延長及び架橋は、全て同時に生じ
る。従って、イソシアネートのＮＣＯ基とグリコールの
ＯＨ基との反応を可能にして長い鎖を形成するために、
グリコールの少なくとも一部とジイソシアネートの少な
くとも一部とでプレポリマーを調製することが好まし
い。その結果、ＮＣＯ基は、後で水を吸収してそれを最
終ポリウレタンエラストマー内に保持することができ
ず、相対湿度に依存して特性が予測できなくなるという
最大の問題を呈することがなくなる。プレポリマー法に
よって、初期の低分子量重合ジイソシアネートが提供さ
れ、ポリウレタン形成反応上でより良好な接触が提供さ
れ、単量体ジイソシアネートの形成が除去される。一般
に粘性の液体であるプレポリマーが一度形成されてしま
うと、架橋剤混合物が触媒と共に添加されて、ポリウレ
タンエラストマーが形成される。あるいは、反応は、開
始後に、華氏−４０°オーダーの温度で反応物質を凍結
することによって一時停止される。そして、一部を製造
するために、例えば、適切に加熱されたツール内に凍っ
た反応物質を配置することによって、後日反応を完了さ
せる。一旦全ての反応物質が共に添加されて重合反応が
開始されると、形成ポリウレタンは、射出成形、スピン
注型、フローコーティング等の従来の任意の技法に従っ
て成形される。
【００２３】例 ポリウレタンエラストマーの試験サンプルを、以下の調
合からワンショットプロセスで調製した。 ＊ポリテトラメチレンエーテルグリコール −−−１００重量部 （ DuPont Terathane TM 2900 ） ＊９８％の４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート及び ２％の２，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート の混合物 −−− ２４重量部 （Isocyanate TM 125M, Dow Chemical社） ＊１，４ブタンジオール −−− ３重量部 （商標名DABCO DBO Crosslinker, Air Products & Chemicals 社） ＊トリメチロールプロパン −−− ２重量部 （RC Crosslinker TR, Wyrough and Loser社, Trenton, New Jersey ） ＊９８重量部の１，４ブタンジオール及び ２重量部のジブチルスズジラウレートの触媒混合物 −−− １〜５滴
合からワンショットプロセスで調製した。 ＊ポリテトラメチレンエーテルグリコール −−−１００重量部 （ DuPont Terathane TM 2900 ） ＊９８％の４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート及び ２％の２，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート の混合物 −−− ２４重量部 （Isocyanate TM 125M, Dow Chemical社） ＊１，４ブタンジオール −−− ３重量部 （商標名DABCO DBO Crosslinker, Air Products & Chemicals 社） ＊トリメチロールプロパン −−− ２重量部 （RC Crosslinker TR, Wyrough and Loser社, Trenton, New Jersey ） ＊９８重量部の１，４ブタンジオール及び ２重量部のジブチルスズジラウレートの触媒混合物 −−− １〜５滴
【００２４】全ての成分は、大気中の酸素による攻撃を
防止するために窒素中で貯蔵した。更に、各成分は、水
分吸収用のモレキュラーシーブを底に入れたビンの中に
それぞれ貯蔵し、ビンをオーブン内に置いて、成分が処
理可能な液体状態となるように保持した。ジイソシアネ
ートは４０℃で貯蔵し、グリコール、トリメチロールプ
ロパン及び触媒混合物は７０℃乃至８０℃で貯蔵した。
また、ブタンジオールは室温で貯蔵した。混合する前
に、ビーカーに入れたグリコールを真空チャンバ内で８
０℃で２０乃至３０分ガス抜きし、また、別のビーカー
に入れたジイソシアネートを８０℃で１５乃至２０分間
ガス抜きした。ブタンジオール、トリメチロールプロパ
ン及び触媒混合物は、第３のビーカーへ入れて、８０℃
で２０乃至３０分間ガス抜きした。次に、ブタンジオー
ル、トリメチロールプロパン及び触媒混合物をグリコー
ルへ添加した後、ジイソシアネートを添加し、透明にな
るまで（３０秒以内）手動で混合した。その後、真空チ
ャンバ内で１乃至２分間混合物のガス抜きを行い、約１
ｍｍＨｇの真空を達成した。次に、加熱したスピンキャ
スタ内に流し込み、２３０°Ｆで２時間硬化させた。ス
ピン注型ベルトをスピンキャスタから取外し、オーブン
内で２３０°Ｆで１６時間あと硬化させた後、評価の前
に安定を達成するために室温で１０乃至１６日間予備調
整した。ベルトは、約０．４インチ長、１．０インチ
幅、０．１３インチ厚の試験サンプルへ剃刀でカットし
た。
防止するために窒素中で貯蔵した。更に、各成分は、水
分吸収用のモレキュラーシーブを底に入れたビンの中に
それぞれ貯蔵し、ビンをオーブン内に置いて、成分が処
理可能な液体状態となるように保持した。ジイソシアネ
ートは４０℃で貯蔵し、グリコール、トリメチロールプ
ロパン及び触媒混合物は７０℃乃至８０℃で貯蔵した。
また、ブタンジオールは室温で貯蔵した。混合する前
に、ビーカーに入れたグリコールを真空チャンバ内で８
０℃で２０乃至３０分ガス抜きし、また、別のビーカー
に入れたジイソシアネートを８０℃で１５乃至２０分間
ガス抜きした。ブタンジオール、トリメチロールプロパ
ン及び触媒混合物は、第３のビーカーへ入れて、８０℃
で２０乃至３０分間ガス抜きした。次に、ブタンジオー
ル、トリメチロールプロパン及び触媒混合物をグリコー
ルへ添加した後、ジイソシアネートを添加し、透明にな
るまで（３０秒以内）手動で混合した。その後、真空チ
ャンバ内で１乃至２分間混合物のガス抜きを行い、約１
ｍｍＨｇの真空を達成した。次に、加熱したスピンキャ
スタ内に流し込み、２３０°Ｆで２時間硬化させた。ス
ピン注型ベルトをスピンキャスタから取外し、オーブン
内で２３０°Ｆで１６時間あと硬化させた後、評価の前
に安定を達成するために室温で１０乃至１６日間予備調
整した。ベルトは、約０．４インチ長、１．０インチ
幅、０．１３インチ厚の試験サンプルへ剃刀でカットし
た。
【００２５】上記の手順に従って、但し２つの架橋剤の
比率を表１に示されるように変更して、追加のサンプル
を作成した。サンプルの摩耗及び圧縮永久ひずみを評価
した結果を表１に示す。
比率を表１に示されるように変更して、追加のサンプル
を作成した。サンプルの摩耗及び圧縮永久ひずみを評価
した結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】摩耗は、 ASTM D4060 のテーバー摩耗試験
（ Taber Abrasion Wear Test ）に従って、１０００サ
イクル当りの重量損失（ミリグラム）で測定した。ま
た、圧縮永久歪み（即ち、サンプルがある条件下で規定
量だけ圧縮され、圧縮力が除去されたときの永久的な厚
さの変化率）の測定は、ASTM D395 の方法Ｂを用いて行
った。種々の比率の架橋剤に関して、圧縮永久歪み及び
摩耗を比較する全体的な結果は、図３にグラフで示され
ている。図３では、圧縮永久ひずみ及び摩耗の最適バラ
ンスが二官能架橋剤対三官能架橋剤の重量比が約６０対
４０のところで達成されていることがわかるであろう。
（ Taber Abrasion Wear Test ）に従って、１０００サ
イクル当りの重量損失（ミリグラム）で測定した。ま
た、圧縮永久歪み（即ち、サンプルがある条件下で規定
量だけ圧縮され、圧縮力が除去されたときの永久的な厚
さの変化率）の測定は、ASTM D395 の方法Ｂを用いて行
った。種々の比率の架橋剤に関して、圧縮永久歪み及び
摩耗を比較する全体的な結果は、図３にグラフで示され
ている。図３では、圧縮永久ひずみ及び摩耗の最適バラ
ンスが二官能架橋剤対三官能架橋剤の重量比が約６０対
４０のところで達成されていることがわかるであろう。
【００２８】プレポリマーを用いる製造プロセスの使用
は、ベースグリコールポリマーとジイソシアネートとの
発熱反応による製造の間に、非制御的に反応速度及び架
橋を変化させる発熱を制御するために好ましい。これに
よって、始めにグリコールの一部のみを添加してプレポ
リマーを形成すると共に熱制御を行った後、残りのグリ
コールを添加してエラストマーを形成することが可能に
なる。まずプレポリマーを形成するこの技法を使用する
場合には、圧縮永久ひずみと摩耗の間の最適バランスを
維持するために、二官能架橋剤対３官能架橋剤の重量比
を６０対４０から７５対２５へ変える必要があることが
わかった。
は、ベースグリコールポリマーとジイソシアネートとの
発熱反応による製造の間に、非制御的に反応速度及び架
橋を変化させる発熱を制御するために好ましい。これに
よって、始めにグリコールの一部のみを添加してプレポ
リマーを形成すると共に熱制御を行った後、残りのグリ
コールを添加してエラストマーを形成することが可能に
なる。まずプレポリマーを形成するこの技法を使用する
場合には、圧縮永久ひずみと摩耗の間の最適バランスを
維持するために、二官能架橋剤対３官能架橋剤の重量比
を６０対４０から７５対２５へ変える必要があることが
わかった。
【００２９】Terathane TM 2900 と Isocyanate TM 125
M とのプレポリマーを以下のように調製した。水分を取
り除くために予め９０℃で２時間真空で加熱した後、窒
素中で７０℃へ冷却した１０００重量部のグリコール
を、３５１重量部のジイソシアネートへ添加した。反応
熱によって混合物の温度は８４℃±４℃まで上昇し、完
全反応を保証するためにこの温度で１乃至２時間保持さ
れる。ポリウレタンエラストマーは、以下の調合から調
製した。 ＊上記のように調製したプレポリマー −−− １００重量部 ＊グリコール −−− ３４．４重量部 ＊１，４ブタンジオール −−− ３．４重量部 ＊トリメチロールプロパン −−− ２．３重量部 ＊ワンショットプロセスと同一の触媒混合物 −−− ５〜８滴 プレポリマーは８０℃で貯蔵され、残りの成分はワンシ
ョットプロセスと同様に貯蔵される。ブタンジオール、
トリメチロールプロパン及び触媒混合物はワンショット
プロセスと同様に混合し、全ての成分を混合する前に、
ワンショットプロセスと同様にガス抜きした。プレポリ
マーは、真空チャンバで８０℃で２０乃至３０分間ガス
抜きした。グリコール、並びにブタンジオール、トリメ
チロールプロパン及び触媒混合物の混合物をプレポリマ
ーへ添加し、約３０秒間手動で混合した後、真空チャン
バで１．５乃至２分間ガス抜きした。その後、ワンショ
ットプロセスと同様に、混合物を成形し、硬化、あと硬
化及び予備調整した。
M とのプレポリマーを以下のように調製した。水分を取
り除くために予め９０℃で２時間真空で加熱した後、窒
素中で７０℃へ冷却した１０００重量部のグリコール
を、３５１重量部のジイソシアネートへ添加した。反応
熱によって混合物の温度は８４℃±４℃まで上昇し、完
全反応を保証するためにこの温度で１乃至２時間保持さ
れる。ポリウレタンエラストマーは、以下の調合から調
製した。 ＊上記のように調製したプレポリマー −−− １００重量部 ＊グリコール −−− ３４．４重量部 ＊１，４ブタンジオール −−− ３．４重量部 ＊トリメチロールプロパン −−− ２．３重量部 ＊ワンショットプロセスと同一の触媒混合物 −−− ５〜８滴 プレポリマーは８０℃で貯蔵され、残りの成分はワンシ
ョットプロセスと同様に貯蔵される。ブタンジオール、
トリメチロールプロパン及び触媒混合物はワンショット
プロセスと同様に混合し、全ての成分を混合する前に、
ワンショットプロセスと同様にガス抜きした。プレポリ
マーは、真空チャンバで８０℃で２０乃至３０分間ガス
抜きした。グリコール、並びにブタンジオール、トリメ
チロールプロパン及び触媒混合物の混合物をプレポリマ
ーへ添加し、約３０秒間手動で混合した後、真空チャン
バで１．５乃至２分間ガス抜きした。その後、ワンショ
ットプロセスと同様に、混合物を成形し、硬化、あと硬
化及び予備調整した。
【００３０】環境チャンバ内での追加の評価は、温度及
び相対湿度の変化に関して、本発明によるポリウレタン
エラストマーが安定であることを示している。評価サン
プルは、ＢＤＯ／ＴＭＰ比を６０／４０としてワンショ
ット手順に従って製造した。最も普通のオフィス環境を
包括する条件である６５°Ｆ乃至８５°Ｆの温度範囲及
び１５％乃至６５％の相対湿度範囲にわたる評価は、以
下の結果を与えた。
び相対湿度の変化に関して、本発明によるポリウレタン
エラストマーが安定であることを示している。評価サン
プルは、ＢＤＯ／ＴＭＰ比を６０／４０としてワンショ
ット手順に従って製造した。最も普通のオフィス環境を
包括する条件である６５°Ｆ乃至８５°Ｆの温度範囲及
び１５％乃至６５％の相対湿度範囲にわたる評価は、以
下の結果を与えた。
【００３１】
【表２】
【００３２】弾性（反発率）の測定は、 ASTM D2632 に
従って行った。弾性の変動は５％未満、硬度の変動は１
０％未満である。できるだけ７０に近い又は少し近い硬
度を提供することが望まれることに注意する。弾性の安
定性は、満足できる機能にとって重要な動的特性であ
る。
従って行った。弾性の変動は５％未満、硬度の変動は１
０％未満である。できるだけ７０に近い又は少し近い硬
度を提供することが望まれることに注意する。弾性の安
定性は、満足できる機能にとって重要な動的特性であ
る。
【００３３】静電複写イメージング表面のクリーニング
でのクリーニングブレードの適用において、ポリウレタ
ンエラストマーの特性を従来のポリエステルウレタンで
製造したブレードと比較するために更に評価を行った。
触媒が６０重量部の１，４ブタンジオールと４０重量部
のトリメチロールプロパンと、２重量部のジブチルスズ
ジラウレートとの混合物であるという点を除いて上記の
例と同じ調合から製造したブレードについて、４つのパ
ラメータを異なる環境で評価及び比較した。
でのクリーニングブレードの適用において、ポリウレタ
ンエラストマーの特性を従来のポリエステルウレタンで
製造したブレードと比較するために更に評価を行った。
触媒が６０重量部の１，４ブタンジオールと４０重量部
のトリメチロールプロパンと、２重量部のジブチルスズ
ジラウレートとの混合物であるという点を除いて上記の
例と同じ調合から製造したブレードについて、４つのパ
ラメータを異なる環境で評価及び比較した。
【００３４】ブレード材料の製造は、予め２３０°Ｆに
加熱したキャスター中でスピン注型し、そこへ以下のよ
うに予め加熱及びガス抜きした材料をワンショットプロ
セスで添加することによって行った。グリコール、ブタ
ンジオール、並びにトリメチロールプロパン、ブタンジ
オール及びジブチルスズジラウレートの触媒混合物を混
合し、ガス抜きし、８０℃へ予熱した。また、ジイソシ
ネートをガス抜きし４０℃へ予熱し、第１の混合物へ添
加した。次に、これを１分間よく混合した後、０．５ i
nch Ｈｇへガス抜きした。混合物を予熱したキャスタへ
注入し、２３０°Ｆで２時間硬化させた後、スピン注型
シートを取り除き、室温で２４時間ガラス上に配置し
て、カッティングブレード用の平坦面を得た。この後、
２３０°Ｆで１６時間オーブンであと硬化を行い、室温
で１６日間ガラス上で予備調整した。
加熱したキャスター中でスピン注型し、そこへ以下のよ
うに予め加熱及びガス抜きした材料をワンショットプロ
セスで添加することによって行った。グリコール、ブタ
ンジオール、並びにトリメチロールプロパン、ブタンジ
オール及びジブチルスズジラウレートの触媒混合物を混
合し、ガス抜きし、８０℃へ予熱した。また、ジイソシ
ネートをガス抜きし４０℃へ予熱し、第１の混合物へ添
加した。次に、これを１分間よく混合した後、０．５ i
nch Ｈｇへガス抜きした。混合物を予熱したキャスタへ
注入し、２３０°Ｆで２時間硬化させた後、スピン注型
シートを取り除き、室温で２４時間ガラス上に配置し
て、カッティングブレード用の平坦面を得た。この後、
２３０°Ｆで１６時間オーブンであと硬化を行い、室温
で１６日間ガラス上で予備調整した。
【００３５】マシン内の操作ジオメトリーをシミュレー
トするために（従って、上述の圧縮永久ひずみ試験と同
一ではないし、それほど厳密なテストではない）、規定
重量の下、所定角度でブレードを固定配置することによ
って、ブレードの永久ひずみを比較した。ブレードの一
端部を任意の角度でブレードホルダブロックに固定し、
他方の自由端部には湾曲させるためにおもりが加えられ
ている。マシン内でのブレードの湾曲をシミュレートす
るために、おもりによってブレードへ適切な湾曲量が与
えられる。ブレードの永久ひずみは時間の関数でもあ
り、これらのサンプルでは、おもりが取り外される前の
最大時間は７２時間から９６時間の範囲であった。ブレ
ード永久ひずみ測定が実施される前の回復を考えて、お
もりは２４時間毎に３０分間取り除いた。ブレード永久
ひずみは、おもりが除去されたブレードの自由端部の初
期取付け角度からの変位角度として測定される。
トするために（従って、上述の圧縮永久ひずみ試験と同
一ではないし、それほど厳密なテストではない）、規定
重量の下、所定角度でブレードを固定配置することによ
って、ブレードの永久ひずみを比較した。ブレードの一
端部を任意の角度でブレードホルダブロックに固定し、
他方の自由端部には湾曲させるためにおもりが加えられ
ている。マシン内でのブレードの湾曲をシミュレートす
るために、おもりによってブレードへ適切な湾曲量が与
えられる。ブレードの永久ひずみは時間の関数でもあ
り、これらのサンプルでは、おもりが取り外される前の
最大時間は７２時間から９６時間の範囲であった。ブレ
ード永久ひずみ測定が実施される前の回復を考えて、お
もりは２４時間毎に３０分間取り除いた。ブレード永久
ひずみは、おもりが除去されたブレードの自由端部の初
期取付け角度からの変位角度として測定される。
【００３６】マシン内の摩耗をシミュレートするため
に、ブレードの摩耗及び引裂試験を実施した。摩耗試験
の特徴は、ブレード材料（ウレタン）の小粒子がブレー
ドから除去されることである。これは、分子又は接着摩
耗といわれる。この試験では、ブレードはすりガラスシ
リンダ上にクリーニング方向に配置される。すりガラス
シリンダは、ブレード先端部に対して回転される。ブレ
ード先端部は、始めは鋭利であり、角ばったコーナーの
曲率半径は、１マイクロメートル未満である。ブレード
が１２０分間クリーニング構成ですりガラスシリンダ上
を走行された後、ブレード上の摩耗領域はマークされ，
高解像度（６００Ｘ）で撮影される。写真から摩耗（即
ち、ブレードエッジコーナーの除去された材料の量又は
摩耗した材料の体積）を測定することができる。これら
の写真の主観的な評価は４人によって行われ、コーナー
の丸みが１乃至１０のスケールであるとされた。１０が
最悪であった。
に、ブレードの摩耗及び引裂試験を実施した。摩耗試験
の特徴は、ブレード材料（ウレタン）の小粒子がブレー
ドから除去されることである。これは、分子又は接着摩
耗といわれる。この試験では、ブレードはすりガラスシ
リンダ上にクリーニング方向に配置される。すりガラス
シリンダは、ブレード先端部に対して回転される。ブレ
ード先端部は、始めは鋭利であり、角ばったコーナーの
曲率半径は、１マイクロメートル未満である。ブレード
が１２０分間クリーニング構成ですりガラスシリンダ上
を走行された後、ブレード上の摩耗領域はマークされ，
高解像度（６００Ｘ）で撮影される。写真から摩耗（即
ち、ブレードエッジコーナーの除去された材料の量又は
摩耗した材料の体積）を測定することができる。これら
の写真の主観的な評価は４人によって行われ、コーナー
の丸みが１乃至１０のスケールであるとされた。１０が
最悪であった。
【００３７】引裂試験は、種々の形状及び大きさの欠損
（gouges、nicks 、craters 等) を形成するブレードヒ
ッティングシャープポイントをシミュレートするため
に、ブレードがナールドロールに対してクリーニング方
向に配置されるテストである。ここで、クリーニングブ
レードの顕著な故障モードは、搭載されたクリーニング
構成における過剰な応力による種々の形状及び大きさの
欠損であることに注意すべきである。始めに欠損が生じ
ると、それは摩耗して穴（クレータ）を形成し始め、除
々に拡大して肉眼で見える孔を形成する。この孔は、結
局はトナーを通過させ、クリーニング故障をもたらす。
この引裂試験をブレードについて１５分間実施し、同一
の主観的試験評価を両方のブレードについて行った。
（gouges、nicks 、craters 等) を形成するブレードヒ
ッティングシャープポイントをシミュレートするため
に、ブレードがナールドロールに対してクリーニング方
向に配置されるテストである。ここで、クリーニングブ
レードの顕著な故障モードは、搭載されたクリーニング
構成における過剰な応力による種々の形状及び大きさの
欠損であることに注意すべきである。始めに欠損が生じ
ると、それは摩耗して穴（クレータ）を形成し始め、除
々に拡大して肉眼で見える孔を形成する。この孔は、結
局はトナーを通過させ、クリーニング故障をもたらす。
この引裂試験をブレードについて１５分間実施し、同一
の主観的試験評価を両方のブレードについて行った。
【００３８】最終的な試験は、上述の弾性試験（ ASTM
D2632 ）である。結果を表３に示す。試験条件は全て同
一とした。
D2632 ）である。結果を表３に示す。試験条件は全て同
一とした。
【００３９】
【表３】
【００４０】容易にわかるように、本発明によるブレー
ドは引裂試験において非常に優れていると共に、弾性試
験においてより少ない変動と概して良い反発を提供す
る。
ドは引裂試験において非常に優れていると共に、弾性試
験においてより少ない変動と概して良い反発を提供す
る。
【００４１】別の試験では両材料のクリーニング性能は
ほぼ同様であったが、清浄なガラス表面に非常に良く接
着するポリエステルウレタンは、より粘着性なので、本
発明のブレードはガラス表面へ粘着するよりもスライド
する傾向がより強く、クリーニングブレードとしてより
適切なより低い摩擦係数を提供することがわかった。こ
の事実は、表３に示された引裂試験の結果を説明する。
ほぼ同様であったが、清浄なガラス表面に非常に良く接
着するポリエステルウレタンは、より粘着性なので、本
発明のブレードはガラス表面へ粘着するよりもスライド
する傾向がより強く、クリーニングブレードとしてより
適切なより低い摩擦係数を提供することがわかった。こ
の事実は、表３に示された引裂試験の結果を説明する。
【００４２】本発明によると、クリーニングブレードは
適切であればどんな形状でもよく、図２（Ａ）及び図２
（Ｂ）でそれぞれ説明したようにチゼル配置又はワイピ
ング配置の何れにおいても使用することができる。ブレ
ードの厚さ及びブレードの延長部は、図２（Ａ）におい
てｔ及びｌ（エル）でそれぞれ示されている。ブレード
延長部はブレードホルダの端部からクリーニングすべき
表面上の接触線までの距離であり、最大クリーニングウ
ィンドウを提供するように選択される。典型的には、受
光体に対するクリーニングブレード力が２５ｇ／ｃｍ
（即ち、ブレード長さ３５ｃｍ当り８７５グラム）の場
合には、約０．０４０乃至約０．１５０インチのブレー
ド厚、及び約６．０ミリメートル乃至約１５ミリメート
ルのブレード延長部は、優れたクリーニング性能を提供
すると共に、ブレード／受光体界面でのブレードタック
を比較的低レベル（例えば、２５マイクロメートル未満
のオーダー）に保持する。５０マイクロメートルオーダ
の大きいレベルのブレードタックは、ブレードと受光体
との間の接触圧が、クリーニング性能が損なわれブレー
ドと受光体の間をトナーが通過するレベルへ減少される
という点で過剰である。
適切であればどんな形状でもよく、図２（Ａ）及び図２
（Ｂ）でそれぞれ説明したようにチゼル配置又はワイピ
ング配置の何れにおいても使用することができる。ブレ
ードの厚さ及びブレードの延長部は、図２（Ａ）におい
てｔ及びｌ（エル）でそれぞれ示されている。ブレード
延長部はブレードホルダの端部からクリーニングすべき
表面上の接触線までの距離であり、最大クリーニングウ
ィンドウを提供するように選択される。典型的には、受
光体に対するクリーニングブレード力が２５ｇ／ｃｍ
（即ち、ブレード長さ３５ｃｍ当り８７５グラム）の場
合には、約０．０４０乃至約０．１５０インチのブレー
ド厚、及び約６．０ミリメートル乃至約１５ミリメート
ルのブレード延長部は、優れたクリーニング性能を提供
すると共に、ブレード／受光体界面でのブレードタック
を比較的低レベル（例えば、２５マイクロメートル未満
のオーダー）に保持する。５０マイクロメートルオーダ
の大きいレベルのブレードタックは、ブレードと受光体
との間の接触圧が、クリーニング性能が損なわれブレー
ドと受光体の間をトナーが通過するレベルへ減少される
という点で過剰である。
【００４３】
【発明の効果】従って、本発明は、高耐引裂性、低圧縮
永久ひずみ、温度及び相対湿度の広い範囲にわたって安
定な機械特性を有し、良好にクリーニングを行い、過剰
な応力からの欠損に高い耐性を有する新規なクリーニン
グブレードを提供する。
永久ひずみ、温度及び相対湿度の広い範囲にわたって安
定な機械特性を有し、良好にクリーニングを行い、過剰
な応力からの欠損に高い耐性を有する新規なクリーニン
グブレードを提供する。
【図１】本発明によるクリーニングブレードを組み込む
ことのできる静電複写印刷装置の略断面図である。
ことのできる静電複写印刷装置の略断面図である。
【図２】Ａは、クリーニングブレードのチゼルクリーニ
ングモードでの適用図である。Ｂは、クリーニングブレ
ードのワイピングクリーニングモードでの適用図であ
る。
ングモードでの適用図である。Ｂは、クリーニングブレ
ードのワイピングクリーニングモードでの適用図であ
る。
【図３】架橋組成物の選択及び量に基づいて、圧縮永久
ひずみ特性及び摩耗特性の最適化を説明するグラフであ
る。
ひずみ特性及び摩耗特性の最適化を説明するグラフであ
る。
１０ 静電複写印刷マシン １２ イメージングドラム １６ 光導電絶縁層 １８ コロナ発生装置 ２０ オリジナル文書 ２２ レンズ ２４ 現像剤ユニット ２６ コピー用紙 ２８ 加熱ロール溶着装置 ３０ キャッチトレイ ３２ クリーニングブレード ３３ フラッドランプ ３４ ブレードホルダ ３６ ピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハーバート シー．レルイェー アメリカ合衆国 14580 ニューヨーク 州 ウェブスター グリーンスボロ ド ライブ 1615 (72)発明者 クリスタル エイ．マルティン アメリカ合衆国 14624 ニューヨーク 州 ロチェスター ウエストウェイ 29 (72)発明者 ジェイムズ エフ．スミス アメリカ合衆国 14519 ニューヨーク 州 オンタリオ ファーネス ロード 7284 (72)発明者 ルシール エム．シャーフ アメリカ合衆国 14534 ニューヨーク 州 ピッツフォード イースト ストリ ート 243 (72)発明者 エドワード エル．シュルーター，ジュ ニア アメリカ合衆国 14612 ニューヨーク 州 ロチェスター グレンサイド ウェ イ 53 (56)参考文献 特開 昭54−104840（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−38968（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−284191（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−81793（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 ブレードホルダと、該ブレードホルダへ
取り付けられたクリーニングブレードとを備え、現像剤
受取イメージング部材の表面から残余現像剤を除去する
ためのクリーニング装置であって、 前記クリーニングブレードは、ＨＯ［（ＣＨ2 ）4 Ｏ］
n Ｈ（ここで、ｎは８乃至４１）で示されるポリテトラ
メチレンエーテルグリコールと、該グリコール１００重
量部当り約２０乃至約９５重量部の、ジフェニルメタン
ジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ナフタ
レンジイソシアネート及びその混合物から成るグループ
から選択されるジイソシアネートと、架橋エラストマを
提供するのに十分な量の架橋剤と、の反応によって得ら
れるポリウレタンエラストマーから製造され、 前記架橋剤は、ＨＯ（Ｒ1 ）ＯＨ（ここで、Ｒ1 は、炭
素原子が２乃至１２個の直鎖状又は分枝鎖状のアルキル
基である）で示される約７５重量％乃至６０重量％のジ
オールと、Ｒ′−Ｃ〔（ＯＨ）a （ＣＨ2 ＯＨ）b 〕
（ここで、Ｒ′はＨ、ＣＨ3 、又はＣ2 Ｈ5 であり、ａ
は０又は１、ｂは２又は３、且つａ＋ｂ＝３である）で
示される約２５重量％乃至４０重量％のトリオールと、
の混合物を含むことを特徴とするクリーニング装置。 - 【請求項２】 前記エラストマーを、全ての前記反応成
分と架橋剤とを同時に反応容器に添加して調製するか、
又はまず前記ポリテトラメチレンエーテルグリコールと
ジイソシアネートとのプレポリマーを形成し、その後前
記両架橋剤をそのプレポリマーに添加して調製する請求
項１記載のクリーニング装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US767432 | 1991-09-30 | ||
| US07/767,432 US5157098A (en) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | Cleaning apparatus made of polyurethane |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05210342A JPH05210342A (ja) | 1993-08-20 |
| JP2817868B2 true JP2817868B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=25079468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4269441A Expired - Fee Related JP2817868B2 (ja) | 1991-09-30 | 1992-09-11 | クリーニング装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5157098A (ja) |
| EP (1) | EP0535875B1 (ja) |
| JP (1) | JP2817868B2 (ja) |
| DE (1) | DE69211083T2 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69434644T2 (de) * | 1993-04-30 | 2006-12-21 | Canon K.K. | Reinigungsklinge, Verfahrenskartusche, die diese enthält, und elektrophotographisches Gerät, welches diese einsetzt |
| US5339149A (en) * | 1993-08-23 | 1994-08-16 | Xerox Corporation | Non-stick spots blade |
| JP3015240B2 (ja) * | 1993-12-22 | 2000-03-06 | キヤノン株式会社 | 現像剤量規制部材およびそれを用いた現像装置 |
| JPH07316249A (ja) * | 1994-05-20 | 1995-12-05 | Sanyo Chem Ind Ltd | 耐薬品性ポリウレタン成型物 |
| JP2645980B2 (ja) * | 1994-06-07 | 1997-08-25 | バンドー化学株式会社 | クリーニングブレードとその製造方法および製造装置 |
| JP2942183B2 (ja) * | 1995-11-24 | 1999-08-30 | バンドー化学株式会社 | 電子写真装置用ブレードの製造方法および製造装置 |
| JP3916185B2 (ja) * | 1998-01-22 | 2007-05-16 | 東海ゴム工業株式会社 | クリーニングブレード |
| US6282401B1 (en) | 1999-09-02 | 2001-08-28 | Xerox Corporation | Hard cleaning blade for cleaning an imaging member |
| DE10125326B4 (de) * | 2001-05-23 | 2004-03-18 | OCé PRINTING SYSTEMS GMBH | Einrichtung zur Entfernung eines auf einem Zwischenträger haftenden Belags bei einem elektrografischen Druck- oder Kopiergerät |
| US7052426B2 (en) | 2002-01-25 | 2006-05-30 | Xerox Corporation | Seamed, conformable belt and method of making |
| JP4471160B2 (ja) * | 2004-06-08 | 2010-06-02 | シンジーテック株式会社 | クリーニングブレード部材 |
| JP5077914B2 (ja) * | 2005-08-05 | 2012-11-21 | シンジーテック株式会社 | 電子写真装置用ポリウレタン部材 |
| JP5477837B2 (ja) * | 2008-01-15 | 2014-04-23 | シンジーテック株式会社 | ブレード部材 |
| JP2009282294A (ja) * | 2008-05-22 | 2009-12-03 | Canon Chemicals Inc | 電子写真装置用クリーニングブレード |
| JP2018004857A (ja) * | 2016-06-30 | 2018-01-11 | 住友理工株式会社 | 電子写真機器用クリーニングブレード |
| JP7302263B2 (ja) * | 2019-04-26 | 2023-07-04 | 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 | クリーニングブレード、クリーニング装置、プロセスカートリッジ、および画像形成装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2901467A (en) * | 1956-04-20 | 1959-08-25 | Du Pont | Polyurethane coating compositions |
| JPS5840576A (ja) * | 1981-09-03 | 1983-03-09 | Toshiba Corp | 画像形成装置 |
| US4451622A (en) * | 1983-04-12 | 1984-05-29 | Henkel Corporation | Urethane prepolymers crosslinked with amino crosslinking agents |
| US4543405A (en) * | 1984-10-01 | 1985-09-24 | Ppg Industries, Inc. | High solids polyurethane polyols and coating compositions thereof |
| JP2542204B2 (ja) * | 1986-12-23 | 1996-10-09 | 東洋ゴム工業株式会社 | 電子写真複写機のクリ―ニングブレ―ド |
| US4958197A (en) * | 1987-10-30 | 1990-09-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Cleaning blade with a surface active antistatic agent |
| JP2877311B2 (ja) * | 1988-02-19 | 1999-03-31 | キヤノン株式会社 | クリーニングブレードおよびその製造方法 |
-
1991
- 1991-09-30 US US07/767,432 patent/US5157098A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-09-11 JP JP4269441A patent/JP2817868B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1992-09-25 EP EP92308763A patent/EP0535875B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-09-25 DE DE69211083T patent/DE69211083T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0535875A1 (en) | 1993-04-07 |
| DE69211083T2 (de) | 1996-11-28 |
| JPH05210342A (ja) | 1993-08-20 |
| DE69211083D1 (de) | 1996-07-04 |
| EP0535875B1 (en) | 1996-05-29 |
| US5157098A (en) | 1992-10-20 |
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