JP3443600B2

JP3443600B2 - 電子写真装置用ブレード体

Info

Publication number: JP3443600B2
Application number: JP19999599A
Authority: JP
Inventors: 新太谷; 隆司三木; 剛千増山
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2003-09-02
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: JP2001027870A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンター等の電子写真装置において、感光体や
現像スリーブなどの剛性体と圧接させて使用されるブレ
ード体に関する。また、本発明は、感光体や現像スリー
ブなどの剛性体への圧接によるへたりの少ない電子写真
装置用ブレード体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ
−などの電子写真装置においては、一般に感光体の表面
を帯電させ、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、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上に転写し定着させることに
よって、上記画像を記録する。従って、複数枚の記録紙
に順次、画像を記録するためには、上記工程において、
感光体に残留するトナーを除去したり、また、現像ロー
ラ上のトナーの層厚を規制したり、帯電させるために種
々のブレ−ド体が使用されている。このようなブレード
体としては、ポリウレタンエラストマーからなる板状成
形物を所定寸法に裁断してブレード部材とし、これを接
着剤を介して鋼製の支持体に接着一体化したものが一般
的に用いられている。また、予め支持体に接着剤を塗
布、乾燥しておき、これを金型に取付け、金型内にポリ
ウレタンエラストマー形成液を注入し、架橋硬化させ
て、硬化と同時にポリウレタンエラストマーからなるブ
レード部材を支持体に接着してなるものも知られてい
る。

【０００３】これらのブレード体は、クリーニング性、
帯電性やトナー帯電性等の機能を果たすため、通常感光
体や現像スリーブ等の相手部材に圧接して用いられるの
が普通である。圧接して用られる場合、上記機能を長期
に亘って発揮するためには、圧接力の経時変化（低下）
を小さく押さえることが必要であり、そのためブレード
部材そのものを永久歪みの少ない、すなわち、へたりの
少ないものにする試みが種々なされてきた。しかし、解
像度を上げるためトナーが小粒径になるにつれ、強く均
一な圧接力が要求されてきていることに対してブレード
部材の素材の改良や板状弾性体を鋼製支持体に接着させ
ただけの構成のブレート体では限度があり、対応が困難
になってきた。特に、高温高湿条件においてへたり大き
く、問題になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述するように、本発
明では、画像の解像度を高めるため、小粒径で球形のト
ナーを採用しようとする傾向に対応してブレード体とし
てのへたりを一定範囲に押さえることにより、圧接力の
低下を小さくするため、ブレード体としてのへたりの原
因を追求し、ヘたりが接着剤層からも生じていることに
着目して、特定の接着剤にすることや弾性ブレ−ドの形
状を変えることにより接着剤層への応力集中を緩和する
ことによってへたりを押さえたブレード体を提供しよう
とするものである。すなわち、本発明では、電子写真装
置の感光体周辺の低温／低湿から高温／高湿条件、特に
高温／高湿条件において、必要な接着力が確保でき、相
手部材への圧接に対し、圧接力の低下の小さい、すなわ
ち、へたり（永久歪み）の少ないブレート体を提供する
ことを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題解決のため、本
発明では、ポリウレタンエラストマーを素材とする弾性
ブレ−ドと支持体とを二液反応硬化型の接着剤からな
り、架橋構造を有する弾性体である接着剤層を介して接
合してなり、剛性を有する相手部材に圧接させて用いる
電子写真装置用ブレード体であって、二液反応硬化型の
接着剤として、熱硬化性ポリウレタン系接着剤を用い、
弾性ブレードの圧接側の表裏両面が平行部を有し、ブレ
ード体を圧接角度３２°で、圧接させ、４３℃で９０％
ＲＨ環境で７２時間保管後常温に戻した時の、圧接変位
量に対するへたり量が８％以下であることを特徴とする
電子写真装置用ブレード体、とした。このようにするこ
とにより、へたりによる圧接力の低下を小さくできるの
で、トナーすり抜けのない安定したクリーニングやトナ
ー薄層の安定形成が可能となり、感光体やトナーの帯電
量低下を防止することができる。また、接着剤層を、二
液反応硬化型の接着剤からなり、架橋構造を有する弾性
体とすることにより、剛性を有する相手部材への圧接に
より接着部にかかる力（支持体側で引っ張り、非接合側
で圧縮）に架橋網目構造の変形応力で対抗し、かつ接着
剤自身が塑性流動せず変形回復するので、へたりが小さ
くなる。変形応力と復元性のバランスより、架橋構造を
有する弾性体としては、JIS Ａ硬度５０〜９０で弾性ブ
レードと硬度が同程度のものが好ましい。特にポリウレ
タンエラストマーを素材とする弾性ブレードと熱硬化性
ポリウレタン系接着剤の組合せが良い。

【０００６】本発明は、二液反応硬化型の接着剤として
熱硬化性ポリウレタン系接着剤を用いることにより、JI
S A硬度５０〜９０のものが得られやすく、変形応力が
大きく、変形回復性に優れ、しかも弾性ブレード及び支
持体との接着性に優れたものにできる。さらにまた、弾
性ブレードが、平面視長方形で、軸長に直角な断面が肉
厚部と肉薄部とからなり、該肉厚部の幅より小さい幅で
肉厚部を支持体と接着させ、肉薄部を非接着（自由）に
し、しかも肉薄部の幅（相手部材との接触端から肉厚部
と肉薄部の境界まで）を３〜１０mmにしているので、圧
接変形は主に肉薄部で受け持つようにでき、圧接応力は
段差部で吸収されるので、圧接に起因する接着部への応
力集中を緩和出来る。従って従来から用いられているホ
ットメルト接着剤等を用いても接着剤層の塑性流動によ
る永久歪みが小さくなりブレード体全体としてのへたり
を抑えることができ、小粒径トナーを用いる場合でも、
圧接力の低下に基づくクリーニング不良や帯電不良を引
き起こしにくくなる。弾性ブレード部材の肉厚部の接合
部における支持体に対する接合の上下関係はどちらも採
用でき、全面平坦側と段差面側のいずれを接合側にして
もよい。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の態様を図面によっ
て説明する。図１、図２は、本発明のブレード体の構成
を示し、１は弾性ブレード、２は支持体、３は接着剤層
である。また、図２は、請求項２に対応するブレード体
で、弾性ブレード１のうち１ａは肉厚部を、１ｂは肉薄
部を示す。本発明の電子写真装置用ブレ−ト体は、画像
の解像度を高めるため、小物径で球形のトナ−を採用し
ようとする傾向に対してブレード体としてのへたりを一
定範囲に押さえることにより、圧接力の低下を小さくし
たものである。すなわち、本発明のブレード体は、弾性
ブレードと支持体とを接着剤層を介して接合してなり、
剛性を有する相手部材に圧接させて用いる電子写真装置
用ブレード体であって、弾性ブレードの圧接側の表裏両
面が平行部を有し、ブレード体を圧接角度３２°で、圧
接させ、４３℃で９０％ＲＨ環境で保管後常温に戻した
時の、圧接変位量に対するへたり量が８％以下であるこ
とを特徴とするものである。また、本発明では、ブレー
ト体としてのへたりの原因を追求し、へたりが接着剤層
からも生じていることに着目して、接着剤層を特定の接
着剤として二液反応硬化型の接着剤である熱硬化性ポリ
ウレタン系接着剤にすることによりへたりを押さえたも
のである。

【０００８】図４、図５は、弾性ブレ−ドの形状を、薄
肉の稜線（エッジともいう）側と厚肉の接着側の段差付
きにしたものを示す（請求項２）。l ₁は接合部の幅、
l ₂は肉厚部の幅、l ₃は弾性ブレ−ドの総幅を示し、
ｔ₁及びｔ₂はそれぞれ薄肉部及び厚肉部の厚さを示
す。各寸法（単位：ｍｍ）は、通常、下記式 l ₁≦l ₂でかつ、3 ≦l ₃−l ₂≦10 及び、0.7 ≦ｔ₁＜ｔ₂≦3 に設定される。薄肉部から厚肉部に立ち上がる角隅は、
応用集中を避けるため円弧又は面取りに隅詰めされる。
このような寸法、形状にすることにより、剛性の相手部
材に厚接することによる変形及び応力を主に薄肉部及び
段差部に負担させ、厚肉部には及びにくくできる。その
結果、弾性ブレードと支持体の接合部には、圧接の影響
を軽減でき、ブレード体としてへたりを小さくできる。
好ましくは、接着剤を特定の接着剤、特に二液反応硬化
型の接着剤、例えば熱硬化性ポリウレタン系接着剤の仕
様にし、弾性ブレードの形状、接着位置を弾性ブレード
が、平面視長方形で、軸長に直角な断面が肉厚部と肉薄
部とからなり、該肉厚部が支持体に接合され、該肉薄部
が非接合とされ、幅３〜１０mmの平行面をなすようにし
たものである。

【０００９】ブレード体のへたり量を８％以下にするこ
とは、電子写真装置、特にプリンタの上記した傾向に対
応するため、本願発明者らが、研究している中で、特に
高温／高湿条件でへたりが出やすい点に着目して見い出
したものである。へたり量の測定は、図３に示す治具を
用いて測定する。すなわち、ブレード体から切り出した
試料４をホルダ５に固定し、弾性ブレードの接合してな
い端面（稜線もしくはエッジともいう）に平行な面を有
し、該端面に直角にスライドするブロック６をマイクロ
メータ７によりスライドさせて所定の圧接変位を与え、
温度４３℃／相対湿度９０％の環境で７２時間保管した
のち常温に戻し、弾性ブレードの接合してない端面とス
ライドブロックの接触開始位置を測定して行う。

【００１０】圧接前の接触開始位置をＡ₀とし、圧接変
位Ｈで保管後の接触開始位置をＡ₂としたときへたり量（mm）＝Ａ₂−Ａ₀ へたり率（％）＝｛（Ａ₂−Ａ₀）／Ｈ｝×１００−−−−−−−（１）で求める。

【００１１】圧接角３２°、圧接保管条件（温度４３℃
／相対湿度９０％の環境で７２時間）は、電子写真装置
における上記したへたりの発生しやすい使用状況を調査
し、設定したものである。へたり率が８％より大きくな
ると画像出しの進展につれトナーのすり抜けが発生する
傾向があり、１２％を越えると、１００〜２００枚程度
でもすり抜けが発生する。好ましくは６％以下である。

【００１２】本発明に用いる弾性ブレードは、耐摩耗
性、圧接応力及び変形回復性にすぐれ感光体汚染を引き
起こしにくい点でポリウレタンエラストマーが好ましく
用いられる。ポリウレタンエラストマーの場合、イソシ
アネート末端プレポリマとポリオール硬化剤を混合した
液状体を遠心成形や連続注入成形の金型に注入し硬化さ
せて形成すればよい。特に請求項２に用いる肉厚部と肉
薄部からなる弾性ブレードは、断面に合わせた溝を回転
ドラム外周に一本設けるだけで量産できる点で連続注入
成形によるのが好ましい。なお、連続注入成形について
は、本願出願人により、既に出願されている（特開平９
−２７４４１６）。

【００１３】本発明に用いる支持体は、従来より用いら
れてきた、リン酸亜鉛処理、クロメート処理や潤滑樹脂
処理などの表面処理鋼鈑等を適宜用いればよい。本発明
において、弾性ブレードを支持体に接合するのに用いる
接着剤は、弾性ブレードが凹凸のない平板状の場合は、
前記した二液反応硬化型で、架橋構造をとる弾性体から
なる熱硬化性ポリウレタン系接着剤を用いることが必要
である。接着方法は、二液反応硬化型接着剤の場合、主
剤と硬化剤を各々のタンクからポンプ等で供給し、ミキ
シングヘッドで混合して、支持体もしくは弾性ブレード
の接着部分に厚さ１０〜３００μmに吐出塗布して重ね
合わせ、６０〜１２０℃で０．５〜２分加熱硬化させれ
ばよい。次に本発明を実施例で説明するが、本発明は実
施例の記載等に限定されるものではない。

【００１４】

【実施例１】６０℃、３ｍｍＨｇで２．５時間脱泡した
エチレンアジペ−ト系プレポリマ−（ＮＣＯ含有量１
６．５％）１００部と、硬化剤としてポリエチレンアジ
ペ−ト／１，４ブタンジオ−ル／トリメチロ−ルプロパ
ンを混合比８８．６／６．８／４．６で混合した混合液
状物１０４部を、予め１５０℃に予熱し、２５０ｒｐｍ
で回転する遠心成形金型に注入し、６００ｒｐｍ／１５
０℃／３０分硬化させ、厚さ２．０ｍｍの円筒状シ−ト
を得た。この円筒状シ−トを切り開き１２０℃−６時間
で後加熱し、２日吊り下げ放置した後、遠心成形の回転
方向が長さ方向になるように切断し、長さ３０５ｍｍ−
幅１１．５ｍｍのポリウレタンからなる弾性ブレ−ドを
得た。一方、二液反応硬化型のポリウレタン接着剤とし
て、主剤（末端ＮＣＯ基のプレポリマー、イーテック社
製：マイティグリップ４０００）及び硬化剤（末端ＯＨ
基のポリオール、イーテック社製：マイティグリップ４
０４４）を各々ギヤポンプでＮＣＯ基／ＯＨ基が１．０
５になるよう計量・移送し、混合へッドで混合して弾性
ブレードの接着予定部に幅４mmで塗布し、予め１００℃
に予熱した潤滑樹脂処理鋼鈑からなる支持体を重ね合わ
せ、３０秒間加熱のまま保持した後冷却し本発明のクリ
ーニングブレードを得た。このクリーニングブレードよ
り弾性ブレードのエッジ長さ１０mm、非接着部幅７．５
mmの試験片を湿式高速カッタで切り出し、図３に示すへ
たり治具の試料ホルダーに当接面に対し圧接角３２度に
なるように固定した。マイクロメータを回転し圧接用ス
ライドブロックが弾性ブレードのエッジに接触開始する
時のマイクロメータの目盛り（Ａ０）を読み、その点か
ら１．２５mmスライドブロックをエッジ側に移動させて
圧接変位（Ｈ）を与え、試験装置全体を、温度４３℃、
相対湿度９０％の環境に７２時間保管し、常温（２３
℃）に約５時間放置した。スライドブロックを逆方向に
スライドさせて、エッジを当接面より離し、再度接触開
始する時のマイクロメータの目盛り（Ａ２）を読み取
り、前記式（１）よりへたり率を求めたところ、４．６
％であった。

【００１５】

【実施例２】弾性ブレードのサイズを厚み１．０mm、幅
１４mm×長さ３０５mmとした以外は実施例１と同様にし
て、現像ブレードを得た。この現像ブレードを、実施例
１と同様にへたり試験装置に取り付け、ヘたり率を測定
した。上記実施例１のクリーニングブレード及び実施例
２の現像ブレードを、一成分磁性トナーを用いた一体型
カートリッジに組込み、４３℃、９０％ＲＨの環境で７
日間保管後、常温に戻し、カートリッジをプリンタ（リ
コー社製：イプシオＮＸ700 ）に組み込み、Ａ４サイズ
の文字チャートを８０００枚まで画像出しを行った結
果、トナーすり抜けによる画像汚れやトナー帯電不足に
よる文字やせ等は認められなかった。また、上記画像評
価と同一圧接と環境で、３０日まで保管した時の、接着
部の状況を目視で観察したが接着剥離は認められなかっ
た。各評価結果を表１に示す。

【００１６】

【参考例１】実施例１で用いたプレポリマーと実施例１
で用いた硬化剤１００部に促進剤として1.2 ジメチルイ
ミダゾール０．１４部を混入した硬化剤を別々の原料タ
ンクに準備し、タンク下部より計量ポンプを介してプレ
ポリマーと促進剤含有硬化剤を１：１の重量比でミキシ
ングヘツドに供給し、ローターで混合後、予め１４５℃
に予熱され、８０秒／１回転の速度で回転するドラムの
全外周に刻設された段付成形溝に、ポリウレタン形成用
の上記混合液を吐出した。吐出された液は、エンドレス
ベルトがドラムに当接する点で成形溝を充満し、回転移
動しながら約５０秒で硬化し、連続した帯状シートとし
てドラムから離した（脱型）。帯状シートをコンベヤで
搬送しつつ常温に冷却後、カットして長さ３０５mm、幅
１４mmで、断面が厚さ３．０mm×幅６．０mmの肉厚部
と、厚さ２．０mm×幅５．５mmの肉薄部からなる弾性ブ
レードを得た。潤滑樹脂処理を施した鋼鈑からなり、接
着予定部に４mm幅のウレタン系ホットメルト接着剤（武
田薬品社製：タケメルトＸＭ２２３）を固定した支持体
を、厚肉部で段付きでない面を上にして真空吸引して治
具に固定した弾性ブレードに上方から重ねて固定し、高
周波加熱により溶融接着させてクリーニングブレードを
得た。このクリーニングブレードからの試料を、実施例
１と同様にへたり試験装置に取り付け、へたり率を測定
した。

【００１７】

【参考例２】（段付きの現像ブレードの例）弾性ブレードのサイズを（肉厚部厚さ２．０mm×幅６．
０mm、肉薄部厚さ１．０mm×幅８．０mm、総幅１４mm×
総長さ）にした以外は参考例１と同様にして弾性ブレー
ドを得た。この弾性ブレードを参考例１と同様に潤滑樹
脂処理を施した鋼鈑に、接着幅４mm幅のウレタン系ホッ
トメルト接着剤で接合して現像ブレードを得た。実施例
１と同様に現像ブレードから切り出した試料を、ヘたり
試験装置に取り付け、へたり率を測定した。上記参考例
１のクリーニングブレード及び参考例２の現像ブレード
を、一成分磁性トナーを用いた一体型カートリッジに組
込み、４３℃、９０％ＲＨの環境で７日間保管後、常温
に戻し、カートリッジをプリンタ（リコー社製：イプシ
オＮＸ700）に組み込み、Ａ４サイズの文字チャートを
８０００枚まで画像出しを行ない画像評価を行った。ま
た、上記画像評価と同一圧接と環境で、３０日まで保管
した時の、接着部の状況を目視で観察した。各評価結果
を表１に示す。

【００１８】

【比較例１】弾性ブレードを支持体に接合する接着剤
を、ウレタン系ホットメルト接着剤にした以外、実施例
１と同様にしてクリーニングブレードを得、ヘタリ率を
評価した。結果を表１に示す。

【００１９】

【比較例２】弾性ブレードを支持体に接合する接着剤
を、ウレタン系ホットメルト接着剤にした以外、実施例
２と同様にしてクリーニングブレードを得、へたり率を
評価した。結果を表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【結果の考察】以上の実施例及び比較例の結果は、本発
明の二液反応型の熱硬化性ポリウレタン接着剤の、へた
り量の少ない接着剤を採用した場合に画像不良を生じな
いが、へたり量のより大きいホットメルト接着剤の使用
の場合にへたりによる圧接力低下でクリ−ニング不良を
生じやすいことを示している。また、比較例１のクリ−
ニング不良は、弾性ブレ−ド部材の断面が従来の平坦な
長方形なので、高温高湿で保管中に接着部に応力が集中
し、ブレ−ドにへたりが生じた。

【００２２】

【発明の効果】本発明のブレード体は、圧接によるへた
り（永久歪み）が小さく、電子写真装置の高温高湿条件
においても、圧接力の低下が小さく、長時間の使用にお
いても均一で、鮮明な複写画像を与えることができる。
本発明のブレード体は、現像ブレ−ド及びクリーニング
ブレードとして使用したとき、支持体とブレード部材と
の接合部において、接着剤の剥離が起こらず、接着接合
部が脆弱化することなく、ブレードにへたりが生じるこ
とを防止するもので、それによりブレード体の接着接合
部の使用寿命を長くし、また、へたりの防止により、現
像ロ−ラ上に均質で安定した現像トナー膜を形成でき、
均一な帯電賦与もなされ、感光ドラム外周上の残余の不
要トナーを均一に完全に除去できる点で顕著な効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のブレード体

【図２】本発明のブレード体の別例

【図３】サンプル片を実際のクリ−ニングブレ−ドが使
用される圧接角とくい込み量に調整し、保持できる治具
の概略図

【図４】本発明のクリーニングブレードの横断面図

【図５】本発明のクリーニングブレードの横断面図の別
例

【符号の説明】

１；弾性ブレ−ド１ａ；肉薄部１ｂ；肉厚部２；支持体３；接着剤層４；試料ブレード５；試料ホルダー６；圧接用スライドブロック７；マイクロメータ８；ブレード体のへたり量測定装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平９−80999（ＪＰ，Ａ) 特開平９−152824（ＪＰ，Ａ) 特開平５−237179（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−151680（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−127084（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 21/10 C09J 175/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリウレタンエラストマーを素材とする
弾性ブレ−ドと支持体とを二液反応硬化型の接着剤から
なり、架橋構造を有する弾性体である接着剤層を介して
接合してなり、剛性を有する相手部材に圧接させて用い
る電子写真装置用ブレード体であって、二液反応硬化型
の接着剤として、熱硬化性ポリウレタン系接着剤を用
い、弾性ブレードの圧接側の表裏両面が平行部を有し、
ブレード体を圧接角度３２°で、圧接させ、４３℃で９
０％ＲＨ環境で７２時間保管後常温に戻した時の、圧接
変位量に対するへたり量が８％以下であることを特徴と
する電子写真装置用ブレード体。
【請求項２】弾性ブレードが、平面視長方形で、軸長
に直角な断面が肉厚部と肉薄部とからなり、該肉厚部が
支持体に接合され、該肉薄部が非接合とされ、幅３〜１
０mmの平行面をなしてい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体。