JP3363364B2 - 電子写真装置用ブレード - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面平滑性、厚み
精度に優れた電子写真装置用ブレードに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置は、表面に光導電体層を設
けた感光体を有しており、作動の際、上記感光体の外周
面が一様に帯電され、ついで露光又はデータ送信によ
り、静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着さ
せてトナー像を形成し、これを紙等に転写し、定着させ
るものである。

【０００３】この過程において、転写後の感光体や転写
ベルト等に残留するトナーを除去するためのクリーニン
グブレード、現像ロール上にトナーを薄層化して担持さ
せるための現像ブレード、更には、感光体を帯電させる
ための帯電ブレード等の種々の電子写真装置用ブレード
が使用されてきている。このような電子写真装置用ブレ
ードは、通常、金属等の剛体からなる支持部材、ポリウ
レタン等の弾性体からなる短冊状のブレード部材及び支
持部材とブレード部材とを接合する接着剤層により形成
されている。

【０００４】上記ブレード部材としてポリウレタンを用
いる場合、通常、硬さ６５〜７４°（ＪＩＳ Ａ）のも
のが用いられるが、近年、装置の高速化に伴い、高速回
転への追従性（スティックスリップ）を確保するため、
ブレード部材にも従来より反撥弾性が大きく、耐摩耗性
が要求されるようになってきた。

【０００５】通常、ブレード部材に用いるポリウレタン
は、熱硬化性であり、遠心成形法により厚みが１〜３ｍ
ｍで、内径が１０００〜２０００ｍｍ、幅が５０〜１５
０ｍｍの薄肉円筒に成形される。反撥弾性及び耐摩耗性
の大きいポリウレタンを得るには、分子構造中のハード
セグメントを増加させる必要がある。しかし、分子構造
中のハードセグメントを増加させると、ハードセグメン
トの結晶化を起こり易くしてしまい、ゴム弾性を阻害す
るという問題があった。

【０００６】分子構造中のハードセグメントの結晶化を
防止するためには、遠心成形機の金型温度を１５０〜１
６０℃にする必要があった。しかし、成形機の金型温度
を１５０〜１６０℃にすると、硬化後、成形品を金型か
ら取り出す時及びその後熟成する時の収縮が大きく、薄
肉円筒を開環して得られるシートは、表面にシワ模様が
発生したり、歪みが発生することがあり、このシートを
短冊状にカットして得られるブレード部材は、表面平滑
性及び厚みの規格外れが混入し、収率低下の原因となっ
ていた。

【０００７】また、金型温度を１５０〜１６０℃にする
と、離型剤として用いるモンタン酸系ワックスが熱分解
して金型に焼付き、離型性が劣るようになるため、シリ
コーン系ワックスを用いねばならず、後工程で支持部材
に接着する前に、シリコーン系ワックスの洗浄除去を要
し、余分な工程が入り、洗浄剤（有機溶剤）の廃棄や職
場環境の問題を有している（モンタン酸系ワックスの場
合、１５０℃未満の温度では離型性もよく、接着剤とも
なじみよく、洗浄が不要である）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、１５０℃より低い金型温度で２０〜３０分で金型か
ら離型性よく取り出すことができ、収縮しわのない表面
平滑性を有し、厚みの規格外れが少なく、しかも高速回
転でもめくれの発生しない腰強さを兼ね備えた電子写真
装置用ブレードを提供することを目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ブレード部材
と、支持部材と、両者を接合する接着剤層とからなる電
子写真装置用ブレードにおいて、上記ブレード部材は、
硬さ７４〜８０°（ＪＩＳ Ａ）のポリウレタンからな
るものであり、上記ポリウレタンは、硬化触媒としてモ
ノクロロ酢酸ナトリウム５〜５０ｐｐｍを添加し、硬化
させて得られるものである電子写真装置用ブレードであ
る。以下に本発明を詳述する。

【００１０】本発明の電子写真装置用ブレードを構成す
るブレード部材は、ポリウレタンからなる。上記ポリウ
レタンの硬さは、７４〜８０°（ＪＩＳ Ａ）である。
７４°未満であると、感光体の高速回転において、設置
姿勢を保持できず、めくれが生じやすく、トナーのすり
抜けが生じやすくなり、８０°を超えると、感光体や転
写ベルト等の相手材を傷付けてしまうため、上記範囲に
限定される。

【００１１】上記ポリウレタンは、モノクロロ酢酸ナト
リウムの含有量が５〜５０ｐｐｍになるように添加して
得られるポリウレタンからなる。上記モノクロロ酢酸ナ
トリウムの含有量が５ｐｐｍ未満であると、触媒成分が
ウレタン化反応の反応基付近に存在することができなく
なるため、充分な硬化促進性を得ることができず、２０
〜３０分で成形品を金型から取り出すことが困難とな
り、５０ｐｐｍを超えると、遠心成形法で成形すると、
ポットライフが短くなりすぎて、ポリウレタン形成液が
成形機の金型内に均一に広がることが難しくなり、厚み
不良や表面凹凸不良を起こしたり、気泡を混入したまま
硬化する等の不具合が起こりやすくなるため、上記範囲
に限定される。好ましくは、５〜３０ｐｐｍである。

【００１２】本発明において、上記モノクロロ酢酸ナト
リウムは、硬化触媒として用いられる。上記モノクロロ
酢酸ナトリウムは低温時の活性が低いので、ポットライ
フが極端に短くなることもなく、金型内での流動伸展性
を必要とする遠心成形に好適である。また、上記モノク
ロロ酢酸ナトリウムを添加することにより、成形時の発
熱量が大きくなり、成形機の金型温度を１０℃低くして
も、２０〜３０分の所定時間で金型から取り出すことが
できる。

【００１３】上記ポリウレタンからなるブレード部材
は、通常用いられるポリウレタン形成方法により得るこ
とができ、例えば、脱水処理を行ったポリオールとイソ
シアネートとを混合し、温度７０〜１５０℃で１０〜１
２０分間反応させて得られるプレポリマーに、低分子量
ジオール又は低分子量トリオール等の架橋剤に硬化触媒
であるモノクロロ酢酸ナトリウムを加えて調製した硬化
剤を加え、１５０℃より低い１４５℃前後に予熱した遠
心成形機の金型内（モンタン酸系ワックス離型剤塗布
済）に注入し、２０〜３０分間硬化させて、金型から取
り出し、厚さ１〜３ｍｍの円筒状シート体を得、幅８〜
４０ｍｍ、長さ２２０〜５００ｍｍの短冊状にカットし
て得ることができる。

【００１４】上記ポリオールとしては、通常、ポリウレ
タンの形成に用いられるものであれば特に限定されず、
例えば、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペ
ート、ポリエチレンブチレンアジペート、ポリカプロラ
クトンポリオール等を挙げることができる。これらは単
独でも２種以上併用して用いてもよい。

【００１５】上記イソシアネートとしては、通常、ポリ
ウレタンの形成に用いられるものであれば特に限定され
ず、例えば、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイ
ソシアネート、及び、その異性体等を挙げることができ
る。

【００１６】上記架橋剤としては、粘度が低いものが好
ましく、なかでも、低分子量ジオール、低分子量トリオ
ール、又は、両者の混合物が好ましく用いられる。上記
低分子量ジオールとしては、通常、ポリウレタンの形成
に用いられるものであれば特に限定されず、例えば、
１，４−ブタンジオール、エチレングリコール等を挙げ
ることができる。上記低分子量トリオールとしては、ト
リメチロールプロパン、トリイソプロパノールアミン等
を挙げることができる。

【００１７】本発明で用いられる支持部材としては特に
限定されず、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、通常は、リン酸亜鉛処理、クロメート
処理等の上に潤滑性樹脂膜の表面を形成させた鋼板から
プレス加工により製造されたものを用いる。上記支持部
材は、溶剤等により脱脂処理を行って使用するのが好ま
しい。

【００１８】本発明の電子写真装置用ブレードは、通常
用いられる方法で製造され、例えば、上記短冊状にカッ
トしたポリウレタンシートからなるブレード部材を、接
着剤を塗布又は貼着した支持部材の上に接着部を重ね合
わせ加熱加圧して接着する方法を用いることができる。
上記接着剤としては特に限定されず、例えば、ホットメ
ルト接着剤等を挙げることができる。接着の際、ブレー
ド部材に付着しているモンタン酸系ワックスは、接着剤
とのなじみがよいので、洗浄除去する必要がない。

【００１９】本発明においては、モノクロロ酢酸ナトリ
ウムが５〜５０ｐｐｍ含有されるように添加して得られ
るポリウレタン形成液を、１５０℃より低い１４５℃前
後の金型温度で２０〜３０分間硬化させることにより、
白濁化する直前の結晶化レベルにとどめることがポイン
トであり、これにより得られるポリウレタン製ブレード
部材を、高速回転時にも「めくれ」が発生せず、感光体
等の相手材を傷つけない硬度である７４〜８０°（ＪＩ
Ｓ Ａ）にでき、表面性（稜線の直線性）も良好なもの
にできる。

【００２０】

【実施例】以下に本発明の実施例を掲げて更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。

【００２１】実施例１プレポリマーの合成 ポリオールとしてポリカプロラクトンジオール（ダイセ
ル化学工業社製、ＰＬＡＣＣＥＬ ２２０Ｎ、水酸基価
５６．１ＫＯＨｍｇ／ｇ）を用いた。これを７０℃で１
２時間減圧脱水させた。このポリオール１００重量部に
対して、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（日本ポリウレタン工業社製、ミ
リオネートＭＴ）４７．７重量部を加え、７０℃で３時
間、窒素雰囲気下で合成し、プレポリマーを得た。

【００２２】硬化剤の調製 液温７０℃の１，４−ブタンジオール１００重量部中
に、硬化触媒としてモノクロロ酢酸ナトリウムを０．０
２重量部加えたものに、同じく、７０℃のトリメチロー
ルプロパン１８重量部を加えてよく攪拌し、硬化剤とし
た。

【００２３】ポリウレタンシートの成形 プレポリマーを１００℃で１時間減圧脱泡後、プレポリ
マー１００重量部に、硬化剤を７．７１重量部加え、２
分間混合した後、円筒状加熱オーブン中で内面に凹部を
設けた円筒状金型を回転可能に支持した遠心成形機（金
型温度１４５℃、直径７４０ｍｍ、回転数６００ｒｐ
ｍ）に流し込み、２５分間硬化反応させて円筒状シート
を取り出し、２３℃で２４時間熟成した。得られたシー
ト（触媒含有量１２．１ｐｐｍ）を幅１２ｍｍ、長さ３
１８ｍｍ、厚さ２ｍｍの短冊状にカットして、１００個
のブレード部材を得た。

【００２４】得られたブレード部材の硬度（ＪＩＳ
Ａ）、厚み、外観をチェックし、厚み公差に対する厚み
のばらつきの比である工程能力指数を求め、合格割合
（収率）を求めた。また、得られたブレード部材を、潤
滑被膜鋼板にホットメルト接着し、クリーニングブレー
ドを得、６０枚／分の高速複写機（シャープ社製、ＳＤ
２０６０）にて、６％標準チャートの１００００枚画像
出し試験を行った。上記のチェック及び試験結果を表１
に示した。

【００２５】実施例２ モノクロロ酢酸ナトリウムの含有量を５ｐｐｍにし、硬
化時間を３０分としたこと以外は実施例１と同様にして
ポリウレタン製ブレード部材及びクリーニングブレード
を得、実施例１と同様にして評価した。結果を表１に示
した。

【００２６】実施例３ モノクロロ酢酸ナトリウムの含有量を５０ｐｐｍにした
こと以外は実施例１と同様にしてポリウレタン製ブレー
ド部材及びクリーニングブレードを得、実施例１と同様
にして評価した。結果を表１に示した。

【００２７】実施例４ 遠心成形機の金型温度を１４０℃としたこと以外は実施
例１と同様にしてポリウレタン製ブレード部材及びクリ
ーニングブレードを得、実施例１と同様にして評価し
た。結果を表１に示した。

【００２８】実施例５ 遠心成形機の金型温度を１４８℃としたこと以外は実施
例１と同様にしてポリウレタン製ブレード部材及びクリ
ーニングブレードを得、実施例１と同様にして評価し
た。結果を表１に示した。

【００２９】比較例１ 硬化触媒を用いず、硬化時間を５０分としたこと以外は
実施例１と同様にしてポリウレタン製ブレード部材及び
クリーニングブレードを得、実施例１と同様にして評価
した。結果を表１に示した。

【００３０】比較例２ 硬化触媒を用いず、遠心成形機の金型温度を１５５℃と
し、硬化時間を５０分としたこと以外は実施例１と同様
にしてポリウレタン製ブレード部材及びクリーニングブ
レードを得、実施例１と同様にして評価した。結果を表
１に示した。

【００３１】比較例３ 触媒含有量を３ｐｐｍ（１，４−ブタンジオール１００
重量部に対して０．００５重量部）としたこと以外は実
施例１と同様にしてポリウレタン製ブレード部材及びク
リーニングブレードを得、実施例１と同様にして評価し
た。結果を表１に示した。

【００３２】比較例４ 触媒含有量を６１ｐｐｍ（１，４−ブタンジオール１０
０重量部に対して０．１０重量部）としたこと以外は実
施例１と同様にしてポリウレタン製ブレード部材及びク
リーニングブレードを得、実施例１と同様にして評価し
た。結果を表１に示した。

【００３３】比較例５ 遠心成形機の金型温度を１３５℃としたこと以外は実施
例１と同様にしてポリウレタン製ブレード部材及びクリ
ーニングブレードを得、実施例１と同様にして評価し
た。結果を表１に示した。

【００３４】比較例６ 硬化触媒を用いず、遠心成形機の金型温度を１３５℃と
し、９０分間かけて硬化させ、ポリウレタン製ブレード
部材及びクリーニングブレードを得、実施例１と同様に
して評価した。結果を表１に示した。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１の結果より、実施例のものは、ブレー
ド部材の硬度、厚みの工程能力、外観が良好で、１００
００枚画像出し試験においても問題がなかった。比較例
１のものは、金型温度が低く、硬化時間が長いので、結
晶化が進み過ぎ、エッジ欠け摩耗が発生した。比較例２
のものは、金型温度が高く、素材シート（円筒）の両端
部にしわが発生し、一部厚み不良が出た。比較例３のも
のは、硬化触媒の添加量が少なく、比較例１と同様であ
った。比較例４のものは、硬化触媒の添加量が多すぎ、
反応液が金型に充分に伸展できず、円筒中央と端部との
厚み差が大きく、ブレード部材が得られなかった。比較
例５のものは、金型温度が低すぎ、硬度（腰強さ）が低
く、画像出し試験でブレード部材のめくれが見られた。
比較例６のものは、硬度が高すぎ、画像出し試験におい
て、感光体きずによる黒すじが見られた。

【００３７】

【発明の効果】本発明においては、ブレード部材を、従
来より低い金型温度で、しかも従来と同様の成形サイク
ルで成形して得るので、適度の腰強さ（剛性≒硬度）と
表面平滑性を兼ね備えたものとすることができる。従っ
て、このブレード部材を支持部材に接着させた電子写真
装置用ブレードは、相手部材の高速回転化に対し「めく
れ」を発生することなく追従し、しかも摺動エッジの欠
け摩耗を抑えることができる。

【００３８】更に、従来より低い金型温度で成形できる
ので、モンタン酸系ワックスを離型剤として用いること
ができ、支持部材との接着も、離型剤の除去なしで強固
にできる。また、遠心成形機の金型（ドラム）の熱歪み
も小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子写真装置用ブレードの一実施形態
を表す模式図である。

【符号の説明】

１ 支持部材 ２ ブレード部材 ３ 接着剤層

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブレード部材と、支持部材と、両者を接
   合する接着剤層とからなる電子写真装置用ブレードにお
   いて、 前記ブレード部材は、硬さ７４〜８０°（ＪＩＳ Ａ）
   のポリウレタンからなるものであり、 前記ポリウレタンは、硬化触媒としてモノクロロ酢酸ナ
   トリウム５〜５０ｐｐｍを添加し、硬化させて得られる
   ものであることを特徴とする電子写真装置用ブレード。
2. 【請求項２】 ポリウレタンは、１４０〜１５０℃の金
   型温度で２０〜３０分間硬化させることにより得られる
   ものである請求項１記載の電子写真装置用ブレード。