JP5150339B2 - 電子写真装置用ブレードの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真装置に用いる電子写真装置用ブレードの製造方法関する。

複写機、プリンターおよびファクシミリ等に代表される電子写真装置では、感光体の外周面を一様に帯電し、被複写画像を介して露光して形成した静電潜像に、トナーを付着してトナー像とし、それを紙等の転写材に転写して画像を形成している。トナー像の転写後の感光体の外周面上には、トナーが残留するため、クリーニングブレードを感光体の外周面に当接して残留トナーの除去を行い、次の画像形成に備えている。

クリーニングブレードは金属製等の板状のホルダーの片端にゴム製のブレードを一体化し、ホルダーを装置に固定して設けられる。ブレードは、耐摩耗性や耐永久歪み等に優れていることから、ポリウレタンエラストマーが使用されている。しかし、ポリウレタンエラストマー製のブレードは、硬度が高すぎると、当接する感光体を傷つけるおそれがあり、低すぎると、耐磨耗性が不充分となりエッジ部分に欠けが生じ、欠損部分からトナーがすり抜けてクリーニング不良が発生することがある。そこで、ウレタンゴムの硬度が６０〜７５（ＪＩＳ Ａ）の範囲に設定するクリーニングブレードが報告されている（特許文献１参照）。

しかしながら、近年、電子写真装置は、高解像度化のためにトナーの形状が球形化され、且つ、小径化されており、クリーニングブレードに硬度等の特性に微妙なばらつきがある場合、トナーのすり抜けが生じやすく、クリーニング不良が発生するという問題がある。

この種のポリウレタンエラストマー製のブレードは、ポリウレタン形成材料を注型成形によって製造している。例えば、イソシアネートを部分的に重合したプレポリマーとポリオール等のウレタン材料と、鎖延長剤、触媒等を含有する硬化剤とを注型機で混合して得られた混合物を、ホルダーを配置した金型に注入し、加熱、硬化し、硬化物を脱型する方法によっている。

このような注型機は、攪拌機を備えた混合室内に、ブレードを成型するための一定量の原料を連続して投入し、混合して混合物の吐出を行うものであり、原料の混合、吐出を順次行い、金型の搬送時等、金型へ注入していないときも混合物の吐出を行う。このため、金型に注入されない混合物は、材料ロスとなっていた。そこで、材料ロスを減少させる目的で、金型に注入するときだけ混合物を吐出する方法が使用されている（特許文献２）。しかし、混合物の吐出を断続的に行う場合でも、混合室にはブレードの材料を連続的に充填するので、混合室内で重合反応が進行し、混合室内から最初に吐出された混合物と、最後に吐出された混合物間では、硬度等の特性が異なる。更に、金型に混合物を注入する際、加熱した金型に最初に注入される混合物と、最後に注入される混合物間でも、加熱時間が異なることから、一つのブレード内でも重合度、硬化度が相違し、成型されたブレードに硬度等の特性に不均一が生じるという問題がある。
特開平７−９８５５８号公報 特開平６−２１０１５０号公報

本発明の課題は、重合、硬化の進行の相違による硬度等の特性にばらつきが生じるのを抑制し、均一な特性を有する電子写真装置用ブレードの製造方法を提供することにある。特に、小径のトナーを用いた電子写真装置のクリーニングブレードに適用した場合であっても、トナーのすり抜け等を抑制し、良好なクリーニングを行うことができるクリーニングブレードに好適な電子写真装置用ブレードの製造方法を提供することにある。また、本発明の課題は、上記電子写真装置用ブレードを材料のロスを低減し、しかも、効率よく容易に製造することができる電子写真装置用ブレードの製造方法を提供することにある。

本発明は、モノマー又はプレポリマーと硬化剤とを含む原料の所定量を混合室に導入しながら、
混合室内で混合した混合物を混合室から吐出して金型へ注入し、混合物を硬化してポリウレタンエラストマーを含むブレードを成形する電子写真装置用ブレードの製造方法であって、
混合物の金型への注入は、混合室から所定量の混合物を吐出した後、混合室からの混合物の吐出を停止して行い、
所定量の混合物を金型へ注入するのに要する時間ｔ２を４０秒以下とし、混合室からの混合物の吐出を停止する時間をｔ３（秒）、混合室内の初期の混合物の量をＡ、混合物の所定量をＢとするとき、
ｔ４＝ｔ３×［（Ａ／Ｂ）−１］ （１）
で表されるｔ４を０．１秒以上５００秒以下とすることを特徴とする電子写真装置用ブレードの製造方法に関する。

本発明の電子写真装置用ブレードの製造方法によって得られる電子写真装置用ブレードは、重合、硬化反応の進行の相違による硬度等の特性にばらつきが生じるのを抑制し、均一な特性を有する。特に、小径のトナーを用いた電子写真装置のクリーニングブレードに適用した場合であっても、トナーのすり抜け等を抑制し、良好なクリーニングを行うことができ、クーニングブレードに好適である。

本発明の電子写真装置用ブレードの製造方法は、上記電子写真装置用ブレードを、材料のロスを低減し、しかも、効率よく容易に製造することができる。

本発明の電子写真装置用ブレードの製造方法によって得られる電子写真装置用ブレードは、ポリウレタンエラストマーを含む電子写真装置用ブレードにおいて、国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）が６５°〜８０°であり、長手方向の該国際ゴム硬度のばらつきが４％以下とすることができる。

上記電子写真装置用ブレードは、硬度が８０°（ＩＲＨＤ）以下であれば、当接する部材の損傷を抑制することができ、６５°（ＩＲＨＤ）以上であれば、当接する部材に適切に当接し、当接する部材による自身の損傷を抑制することができる。

上記電子写真装置用ブレードは、クリーニングブレードに好適であり、当接する感光体の損傷を抑制し、自身の損傷を抑制することができ、先端部の損傷によるトナーのすり抜けを抑制することができる。

上記電子写真装置用ブレードの国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）の長手方向におけるばらつきは、４％以下である。ブレードの長手方向におけるばらつきが４％以下であれば、最近の小粒径トナーを適用した電子写真装置においてもすり抜けを抑制し良好なクリーニングを行うことができる硬度の均一性を有することとなる。硬度が不均一になると、ブレードのエッジ部に欠けが生じていなくても、ブレードが、感光体等に対する当接圧にばらつきが生じ、小径トナーのすり抜けによるクリーニング不良が発生しやすい。ブレードの国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）の長手方向のばらつきが、４％以内であれば、当接圧のばらつきによるクリーニング不良を抑え、安定したクリーニング性を得ることができる。

国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）は、ウォーレス微小硬度計（ウォーレス（Ｈ．Ｗ．ＷＡＬＬＡＣＥ）社製）を用い、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準じた測定方法により、長手方向に１０点を等間隔で測定し、その平均値として得られた値を採用することができる。また、国際ゴム硬度のばらつきは、上記方法により測定した測定値の平均値に対する較差をいう。

上記電子写真装置用ブレードは、形状も、特に限定されず、使用目的に適した形状とすればよい。例えば、厚さ０．５ｍｍ〜５ｍｍ、長手方向の長さ２００ｍｍ〜４００ｍｍ、幅方向の長さ２ｍｍ〜２０ｍｍ等とすることができる。

上記電子写真装置用ブレードは、以下の本発明の電子写真装置用ブレードの製造方法により製造することができる。

本発明の電子写真装置用ブレードの製造方法は、モノマー又はプレポリマーと硬化剤とを含む原料を混合室内で混合した混合物を混合室から吐出して金型へ注入し、混合物を硬化してポリウレタンエラストマーを含む複数のブレードを成形する方法であって、
混合物の金型への注入は、混合室から所定量の混合物を吐出した後、混合室からの混合物の吐出を停止して行い、
所定量の混合物を金型へ注入するのに要する時間ｔ２を４０秒以下とし、混合室からの混合物の吐出を停止する時間をｔ３（秒）、混合室内の初期の混合物の量をＡ、混合物の所定量をＢとするとき、
ｔ４＝ｔ３×［（Ａ／Ｂ）−１］ （１）
で表されるｔ４を０．１秒以上５００秒以下とすることを特徴とする。

本発明の電子写真装置用ブレードの製造方法は、モノマー又はプレポリマーと硬化剤とを含む原料を混合室内で混合した混合物を混合室から吐出して金型へ注入し、混合物を硬化してポリウレタンエラストマーを含む複数のブレードを成形する方法である。

上記モノマー又はプレポリマーと硬化剤とを含む原料としては、モノマーとしてポリイソシアネート及びポリオールを挙げることができ、プレポリマーとしてはこれらのプレポリマーを挙げることができる。

ポリイソシアネートとしては、２以上のイソシアネート基を有するものであればよく、例えば、以下のものを例示することができる。４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，４−トリレンジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）、２，６−トリレンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）。１，５−ナフチレンジイソシアネート（１，５−ＮＤＩ）、ｐ−フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、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（水添ＭＤＩ）、テトラメチルキシレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、カルボジイミド変性ＭＤＩ、ポリメチレンフェニルポリイソシアネート（ＰＡＰＩ）等。これらの中でも、ＭＤＩを好ましいものとして挙げることができる。これらの化合物は１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。

上記ポリオールとしては、２以上のＯＨ基を有するものであればよいが、プレポリマーとして用いることが好ましい。プレポリマーとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、カプロラクトンエステルポリオール、ポリカーボネートエステルポリオール、シリコーンポリオール等を挙げることができる。これらは１種又は２種以上を組み合わせて用いることもできる。ポリオールのプレポリマーとしては、数平均分子量が、１５００〜３０００であることが好ましい。ポリオールのプレポリマーの数平均分子量が１５００以上であれば、得られるポリウレタンエラストマーの物性が良好であり、３０００以下であれば、プレポリマーの粘度が適当で取り扱いが容易であり好ましい。

上記原料に含まれるモノマー又はプレポリマーの硬化剤としては、鎖延長剤及び触媒を挙げることができる。鎖延長剤としては、例えば、以下のグリコールを挙げることができる。エチレングリコール（ＥＧ）、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、プロピレングリコール（ＰＧ）、ジプロピレングリコール（ＤＰＧ）、１，４−ブタンジオール（１，４−ＢＤ）、１，６−ヘキサンジオール（１，６−ＨＤ）、１，４−シクロヘキサンジオール。１，４−シクロヘキサンジメタノール、キシリレングリコール（テレフタリルアルコール）、トリエチレングリコール等。その他、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の３価のアルコール等を挙げることができる。これらは１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

上記触媒としては、三級アミン触媒等を用いることができる。具体的には、以下のものを挙げることができる。ジメチルエタノールアミン等のアミノアルコール、トリエチルアミン等のトリアルキルアミン、N,N,N',N'-テトラメチル−１，３−ブタンジアミン等のテトラアルキルジアミン、トリエチレンジアミン、ピペラジン系、トリアジン系等。また、ジブチル錫ジラウレート等の金属触媒も用いることができる。

また、上記触媒はイソシアヌレート化を促進するイソシアヌレート化触媒を含有していてもよい。イソシアヌレート化触媒は、その感温性により、硬化温度未満の混合室内での硬化反応を抑制し、金型に注入後、硬化温度になってから、硬化反応を一気に進行させることができる。このため、混合室内での硬化反応の進行のばらつきを抑制し、その結果、成型後のブレードの硬度ばらつきを抑制することができる。

イソシアヌレート化触媒としては、以下のものを挙げることができる。Ｎ−エチルピペリジン、Ｎ，Ｎ′−ジメチルピペラジン、Ｎ−エチルモルフォリン等の第３級アミン、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウムのハイドロオキサイドや有機弱酸塩。トリメチルヒドロキシプロピルアンモニウム、トリエチルヒドロキシプロピルアンモニウム等のヒドロキシアルキルアンモニウムのハイドロオキサイドや有機弱酸塩。酢酸、プロピオン酸、酪酸、カプロン酸、カプリン酸、吉草酸、オクチル酸、ミリスチン酸、ナフテン酸等のカルボン酸のアルカリ金属塩。これらは１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらのうち、ブレードの成型後にブルームして他の部材の汚染が少ないカルボン酸の金属塩が好ましい。

上記原料には、必要に応じて、触媒、顔料、可塑剤、防水剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の添加剤を配合することができる。

これらの原料を混合室に投入する方法としては、完全プレポリマー法、セミワンショット法、ワンショット法等いずれの方法によってもよいが、金型注入時の混合物の粘度が高粘度となるのを抑制するため、硬化剤とポリオールを混合して導入することが好ましい。原料は一時に所定量を混合室に導入してもよいが、連続的に所定量を導入することが好ましい。

上記混合室は、上記モノマー又はプレポリマーと硬化剤を含む原料を混合して混合物を調製するものであり、原料の混合のための攪拌装置や、温度調整機構等が適宜備えられる。攪拌装置としては、例えば、ローター等を、硬化反応が均一に進行し、また、過度の硬化の進行を抑制するため、回転数や混合室とのクリアランスを調整して用いることが好ましい。温度調整機構としては、混合室外周のジャケットに温度調整した循環水を循環する方法等を用いることができる。

混合室は、複数のブレードを製造する原料がそれぞれ秤量されて投入され、その混合が可能な容積を有する。後述するように、混合室は、混合物の吐出を停止する時間との関連において、原料が混合室内に滞在する間に、混合が充分に行えるような容積を有するものであればよい。

また、混合室には、原料を混合して調製した混合物を吐出する吐出口を有し、吐出口は、特定の吐出速度、例えば、０．５〜４．０ｍｌ／秒等で混合物を吐出可能とする口径を有することが好ましい。吐出速度が上記範囲であれば、クリーニングブレードに用いたとき、トナーの除去に好適な硬度で、その均一を有するブレードを得ることができる。混合室からの混合物の吐出は、金型のキャビティに注入される量に相当する所定量の混合物を吐出した後、吐出を停止して行うものとし、吐出を金型への混合物の注入と対応して、間歇的に行う。所定量の混合物を吐出した後、吐出を停止することにより、混合物の注入を行う金型を設定する間に吐出による混合物の浪費を抑制することができ、材料ロスの低減を図ることができる。

金型への所定量の混合物の注入に要する時間ｔ２を４０秒以下とする。ｔ２が４０秒以下であれば、加熱した金型に最初に注入された混合物と、最後に注入された混合物間での硬化時間の相違に起因する硬度差が生じるのを抑制することができる。

また、混合室からの所定量の混合物を吐出した後、混合室からの混合物の停止時間をｔ３（秒）とするとき、複数のブレードの製造の全工程における混合室からの混合物の吐出を停止する合計の時間ｔ４は、式（１）で表される。
ｔ４＝ｔ３×［（Ａ／Ｂ）−１］ （１）
式（１）中、Ａは混合室内の混合物の量、Ｂは混合物の所定量（金型への注入量）を示し、Ａ／Ｂは全工程で製造するブレード数を示す。

また、式（１）は、混合室からの混合物の吐出速度をＣ、混合室内の総ての混合物を吐出するのに要する時間をｔ１とすると、
ｔ１＝Ａ／Ｃ、
ｔ２＝Ｂ／Ｃから、
ｔ４＝ｔ３×［（ｔ１／ｔ２）−１］
として表すこともできる。

そして、ｔ４を０．１秒以上５００秒以下とすることにより、国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）が６５°〜８０°であり、長手方向における該国際ゴム硬度のばらつきが４％以下の硬度を有するブレードを製造することができる。

上記より、複数のブレードを製造する際に、混合室から総ての混合物の吐出が終了するまでに要する時間は、ｔ２×（Ａ／Ｂ）＋ｔ４となる。

金型への混合物の注入は、長手方向や、長手方向に対し直交方向、即ち、幅方向に注入することもできる。注入された混合物の硬化は、例えば、８０℃〜１５０℃、０．２分〜６０分で行うことができる。金型の加熱方法としては、特に限定されるものではないが、得られるブレードが長手方向において均一な硬度を有するものとするため、長手方向に均一な温度が得られる、接触式の熱板による方法を用いることができる。金型には、ブレードの支持部材となるホルダーを配置し、一体成型することもできる。

上記方法により得られるブレードの長手方向の片端に設けられ、ブレードを電子写真装置に固定するホルダーとしては、特に制限されるものではなく、板状であることが好ましい。材質としては、鋼板、ステンレス鋼板、亜鉛メッキクロメート皮膜鋼板、クロムフリー鋼板等の金属材料、６−ナイロン、６，６−ナイロン等の樹脂材料を用いることができる。ブレードとホルダーとの接合方法は、上記のように、ホルダーを金型内に配置して一体成型することもできるが、フェノール樹脂等の接着剤を用いて接着する方法等を採用することができる。

本発明に係る電子写真装置用ブレードは、例えば、複写機、レーザービームプリンタ、エルイーディープリンタ（ＬＥＤプリンタ）、電子写真製版システム等の電子写真技術を応用した電子写真装置用として用いられる。特に、クリーニングブレードとして用いることが好ましい。

次に本発明について実施例を挙げてより詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
クリーニングブレードの成型
予め一端側片端部にフェノール系接着剤を塗布したホルダーを準備した。クリーニングブレード成型用の金型を準備し、金型のキャビティ内にホルダーの一端側片端部を突出した状態で配置した。

４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート２９６．６ｇ、数平均分子量２０００のエチレンアジペートポリエステルポリオール７０３．４ｇを８０℃で３時間反応させ、ＮＣＯ基の含有量が７．００質量％のプレポリマーを得た。１，４−ブタンジオール３９．１ｇ、トリメチロールプロパン２１．０ｇ、酢酸カリウムのエチレングリコール溶液（ＤＡＢＣＯ Ｐ１５：エアープロダクツジャパン社製）０．０６ｇ、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）０．１８ｇを混合し硬化剤を得た。プレポリマーと硬化剤とを混合室を有する注型機で混合し、混合物を吐出し、金型に注入した。吐出速度は１．９ｍｌ／秒、吐出時間を金型への混合物の注入に要する時間ｔ２を５．２秒、混合室からの混合物の吐出を停止する時間ｔ３を５．０秒とした。ｔ４は５．０秒、混合室内の総ての混合物の金型内への注入が終了するまでに要した時間は、１５．４秒であった。金型内で、５分間、１３０℃で硬化反応させ、硬化物を脱型し、２３０ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍのブレードを得た。

［硬度］
得られたブレードについて、硬度をウォーレス微小硬度計（ウォーレス（Ｈ．Ｗ．ＷＡＬＬＡＣＥ）社製）を用い、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠して、長手方向に等間隔に１０点測定した。最大が７０．６°、最小が６９．８°、平均が７０．２°であった。硬度のばらつきを、較差（最大−最小）を平均値で除して算出した。ばらつきは１．１％であった。

［実機評価］
以上のようにして得られたクリーニングブレードをレーザービームプリンター（キヤノンＬＢＰ２５１０）に組み込み、１５℃の環境下で、低温でのクリーニング性の評価を行った。１万枚画像出力を行い、１万枚目に得られた出力画像上にクリーニング不良による画像不良が認められない場合を〇、画像上にクリーニング不良によるスジが発生した場合を×とした。結果を表１に示す。

［実施例２］
ｔ１、ｔ２を１．６秒、ｔ３を１．０秒、ｔ４を１．０秒とした以外は実施例１と同様に行った。結果を表１に示す。

［実施例３］
ｔ１を２５．０秒、ｔ２を１．６秒、ｔ３を３０．０秒とした以外は実施例１と同様に行った。ｔ４は４３８．８秒、混合室内の総ての混合物の金型内への注入が終了するまでに要した時間は、４６３．８秒であった。結果を表１に示す。

［実施例４］
吐出速度を０．５ｍｌ／秒、ｔ１を９７．５秒、ｔ２を３９．０秒とした以外は、実施例１と同様に行った。ｔ４は７．５秒、混合室内の総ての混合物の金型内への注入が終了するまでに要した時間は、１０５秒であった。結果を表１に示す。

［比較例１］
ｔ１を３１．２秒、ｔ２を１．６秒、ｔ３を３０．０秒とした以外は、実施例１と同様に行った。ｔ４は５５５．０秒、混合室内の総ての混合物の金型内への注入が終了するまでに要した時間は、５８６．２秒であった。結果を表１に示す。

表中の記号は以下のものを示す。
4,4'-MDI：４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート、
PEA：ポリエチレンアジペートポリエステルポリオール
1,4-BD：1,4-ブタンジオール、TMP：トリメチロールプロパン、P15：酢酸カリウムのエチレングリコール溶液（エアープロダクツジャパン製）、
TEDA：トリエチレンジアミン
実施例１−４では、クリーニングブレードの長手方向でのばらつきは、４％以下であり、実機評価でもクリーニング不良は発生していない。これに対し、比較例１では、混合室の容量が大きく、吐出してない時間ｔ３が３０．０秒と長いため、ｔ４が５５５．０秒となっており、混合室内での反応のばらつきが大きい。その結果、クリーニングブレードの硬度のばらつきが６．７％になっており、実機評価でもトナーすり抜けによるクリーニング不良が発生した。

Claims (2)

1. モノマー又はプレポリマーと硬化剤とを含む原料の所定量を混合室に導入しながら、混合室内で混合した混合物を混合室から吐出して金型へ注入し、混合物を硬化してポリウレタンエラストマーを含むブレードを成形する電子写真装置用ブレードの製造方法であって、混合物の金型への注入は、混合室から所定量の混合物を吐出した後、混合室からの混合物の吐出を停止して行い、所定量の混合物を金型へ注入するのに要する時間ｔ２を４０秒以下とし、混合室からの混合物の吐出を停止する時間をｔ３（秒）、混合室内の混合物の量をＡ、混合物の所定量をＢとするとき、
   ｔ４＝ｔ３×［（Ａ／Ｂ）−１］ （１）
   で表されるｔ４を０．１秒以上５００秒以下とすることを特徴とする電子写真装置用ブレードの製造方法。
2. 電子写真装置用ブレードが、クリーニングブレードであ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の製造方法。