JP5280021B2 - クリーニングブレードの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、普通紙複写機、普通紙ファクシミリ、レーザービームプリンター等の静電方式の画像形成装置において感光体表面の残存トナーを除去するクリーニングブレードに関するものである。

画像形成装置において使用する弾性体ブレードとしては、ポリウレタンエラストマーを使用したクリーニングブレードやトナー規制ブレードが公知である（例えば特許文献１、２など）。

特許文献１には、低温でのクリーニング性に優れ、高温でビビリ音が発生せず、長期にわたり広範囲の温度条件で安定したクリーニング性を有するクリーニングブレードを疑似プレポリマー法により製造する技術が開示されており、実施例においてはポリエチレンアジペートをポリオールとして使用した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が開示されている。

また特許文献２には、２種のポリオール化合物を使用した場合において、該２種のポリオール化合物を混合して使用した場合よりも優れた特性を有するブレードを得る技術が開示されており、実施例においてポリカプロラクトンポリオールとアジペート系ポリオールを使用したポリウレタン弾性体からなるクリーニングブレードが開示されている。

特開２００２−２３６４３８号公報 特開２００１−２６５１９０号公報

近年、普通紙複写機、普通紙ファクシミリ、レーザービームプリンター等の静電方式の画像形成装置において画像の鮮明化のために微粒子トナーである重合トナーが使用され、係る重合トナーを使用した場合、クリーニングブレードのわずかな摩耗によりクリーニング不良が発生するため、従来よりもはるかに厳しい耐摩耗性が求められている。上記特許文献１、２に開示されたクリーニングブレードは係る要請を満たすものではない。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、重合トナーを使用した場合であっても長期に画像不良を発生しない耐摩耗性に優れたクリーニングブレードの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、ジイソシアネート化合物とポリオール化合物とを反応させてプレポリマーとするプレポリマー製造工程及び前記プレポリマーを硬化剤成分と混合、反応させてシート状ポリウレタン弾性体とする成形工程を有し、静電転写プロセスを利用した画像形成装置に使用するクリーニングブレードの製造方法であって、
前記ポリオール化合物は平均分子量（末端基定量法）が１５００〜４５００のポリカプロラクトンジオール（ポリオールＰ１）と平均分子量（末端基定量法）が３５００〜４５００のポリカプロラクトンジオール（ポリオールＰ２）からなり、
前記プレポリマー製造工程は前記ポリオールＰ1を使用してイソシアネート基（ＮＣＯ基）含有擬似プレポリマーを製造するものであり、
前記硬化剤成分は前記ポリオールＰ２、架橋剤及び鎖延長剤とを含むものであることを特徴とする。

係る構成の製造方法によれば、重合トナーを使用した場合であっても長期に画像不良を発生しない耐摩耗性に優れたクリーニングブレードを製造することができる。

上述のクリーニングブレードの製造方法においては、（ａ）前記ポリオールＰ１、ポリオールＰ２の一方は直鎖状グリコールを開始剤とするものであり、他方は側鎖含有グリコールを開始剤とするものであるか、又は（ｂ）前記ポリオールＰ１、ポリオールＰ２のいずれもが側鎖含有グリコールを開始剤とするものであることがより好ましい。

係る構成の製造方法によれば、重合トナーを使用した場合であっても長期に画像不良を発生しない耐摩耗性により優れたクリーニングブレードを製造することができる。

上記のクリーニングブレードの製造方法においては、前記ポリオールＰ１が直鎖状グリコールを開始剤とし、平均分子量が１５００〜２５００のポリカプロラクトンジオールであり、前記ポリオールＰ２が側鎖含有グリコールを開始剤とするポリカプロラクトンジオールであることが好ましい。

係る構成によれば、ポリオールＰ１とポリオールＰ２とを使用した場合であっても、より耐摩耗性により優れたクリーニングブレードを製造することができる。

本発明の画像形成装置用のポリウレタンエラストマー製弾性体ブレードを構成するポリオール化合物としては、平均分子量（末端基定量法）が１５００〜４５００のポリカプロラクトンジオール（ポリオールＰ１）と平均分子量（末端基定量法）が３５００〜４５００のポリカプロラクトンジオール（ポリオールＰ２）を使用する。

ポリオールの開始剤である直鎖状グリコールとしては、エチレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール，１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール等を例示することができる。また側鎖含有グリコールとしては、１，２−プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール等を例示することができる。これらの開始剤を使用したポリカプロラクトンジオールは、周知の方法により製造することができる。

本発明においては、ポリカプロラクトンポリオールを使用することにより、アジペート系ポリオールを使用した場合、アジペート系ポリエステルとポリカプロラクトンポリオールを併用した場合と比較して、より耐摩耗性に優れたポリウレタン弾性体からなるクリーニングブレードを製造することができる。本発明においては、本発明の効果を損なわない範囲において、上記２種のポリオール化合物に加えて他のポリウレタンエラストマー用のポリオール化合物を限定なく使用することができ、カプロラクトンポリオール以外のラクトン系ないしアジペート系などのポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールなどが例示される。これらのポリオールの使用量は、２種のポリカプロラクトンポリオールの合計の１０％以下、好ましくは５％以下である。

本発明のクリーニングブレードの製造方法において使用する架橋剤、鎖延長剤は、公知の化合物を使用する。架橋剤としては、具体的にはグリセリン、トリメチロールプロパン、トリエタノールアミン、ペンタエリスリトール等の３官能ないし４官能の多価アルコールを例示することができる。また鎖延長剤としては、ポリウレタンの技術分野において公知の鎖延長剤を使用することができ、具体的にはエチレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール等のグリコールを例示することができる。

鎖延長剤と架橋剤の比率は、モル比にて鎖延長剤／架橋剤＝３〜６であることが好ましい。鎖延長剤／架橋剤比が６を超えて鎖延長剤の比率が高くなると得られる弾性体ブレードの永久歪が大きくなり、３を超えて架橋剤の比率が高くなると得られる弾性体ブレードの機械的特性が低下して耐欠け性の低下などが起こる。

本発明の画像形成装置用のポリウレタンエラストマー製クリーニングブレードを構成するポリイソシアネート成分としてはトルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）等の公知のジイソシアネートを使用することができる。

上記のポリウレタンエラストマー原料を使用してポリウレタンエラストマーを形成する方法としては、プレポリマー構成成分のポリオール化合物であるポリオールＰ１を予めイソシアネート成分と反応させてプレポリマーを作製し（プレポリマー製造工程）、残りのポリオール化合物であるポリオールＰ２と鎖延長剤と架橋剤とを混合して硬化剤成分とし（硬化剤成分製造工程）、プレポリマーと硬化剤成分を混合して（混合工程）反応原液組成物とし、該反応原液組成物を反応硬化させる疑似プレポリマー法を採用する。反応原液組成物の硬化反応におけるＮＣＯ／ＯＨ当量比（ＮＣＯインデックス）は、１．０５〜１．３０であることが好ましい。

上記のプレポリマー法は、ポリオールＰ１を予めイソシアネート成分と反応させてプレポリマーを作製し、残りのポリオールＰ２は、架橋剤と鎖延長剤と混合して硬化剤成分とするものであって、疑似プレポリマー法である。本発明の疑似プレポリマー法のプレポリマー製造工程におけるＮＣＯ／ＯＨ当量比は５〜１２であることが好ましい。またポリオールＰ１とポリオールＰ２のモル比は、ポリオールＰ１／ポリオールＰ２にて１．５〜４．５、より好ましくは２．０〜４．０である。

画像形成装置用ブレードは、例えば以下の成形工程を有する製造方法により製造することができる。
＜１＞シート成形法
１）反応原液組成物をシート状に注型して反応硬化させて原反シートとし、該原反シートを裁断して（裁断工程）ブレードとする。シート成形においては、一般に遠心成形法が使用される。
２）ブレードを画像形成装置に装着するための基材（金具など）に接着などにより装着してブレードユニットとする。
＜２＞直接成形法
成形すべきブレードの形状のキャビティーを有する金型に必要に応じてブレードを画像形成装置に装着するための基材（金具など）を配設し、成形キャビティーに反応原液組成物を注型してブレードないしブレードと基材が一体化されたブレードユニットを成形する。

＜ポリウレタンエラストマーシート製造例＞
（実施例１〜４、比較例１、２）
表１の「プレポリマー」欄に記載の配合比率（数値は重量部）でジイソシアネート化合物であるＭＤＩとポリオール化合物を常法により反応させてプレポリマー（疑似プレポリマー）とした。また表１の「硬化剤」欄に記載の配合比率にてポリオール化合物、架橋剤、鎖延長剤を混合して硬化剤成分を調製した。このプレポリマーと硬化剤成分を混合して反応原液組成物とし、遠心成形法により厚さ２ｍｍのポリウレタンエラストマーシートを作製し、ポストキュアと熟成を行った。ポリウレタンエラストマーの硬度（ＪＩＳ Ａ）は７５±３の範囲内であった。

使用したポリウレタン原料は以下のとおりである。
ＰＣＬ−２２０Ｎ：直鎖状グリコールを開始剤とするポリカプロラクトンジオール（平均分子量２０００；ダイセル化学工業）
ＰＣＬ−２３０ＣＰ：側鎖含有グリコールを開始剤とするポリカプロラクトンジオール（平均分子量３０００；ダイセル化学工業）
ＰＣＬ−２４０ＣＰ：側鎖含有グリコールを開始剤とするポリカプロラクトンジオール（平均分子量４０００；ダイセル化学工業）
ＢＤ：１，４−ブタンジオール（鎖延長剤）
ＴＭＰ：トリメチロールプロパン（架橋剤）
ＭＤＩ：４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート

＜評価＞
上記にて作製したポリウレタンエラストマーシートを裁断加工して幅１２．５ｍｍ，長さ３２６ｍｍのクリーニングブレードを作製し、所定の金具に接着してクリーニング部材とした。このクリーニング部材を、重合トナーを使用した静電転写プロセス方式のフルカラーのプリンター／複写機複合機であるＩＰＳＩＯ ＣＸ−９８００（リコー製）に装着して耐摩耗性評価を行った。評価はＮ／Ｎ環境にて行った。

耐摩耗性評価は、連続１５，０００枚画像形成を行った後にクリーニングブレードを取り外し、下記の方法によりエッジ部を評価し、摩耗断面積（μｍ^２）と最大摩耗深さ（μｍ）を求めた。結果は表１の下段に示した。

（摩耗断面積、最大摩耗深さの測定）
上記評価後のクリーニングブレードを、両端と中央部の３箇所を、感光体との当接部の断面が見えるように幅方向に裁断し，断面をデジタルマイクロスコープＶＨＸ１００（キーエンス社）にて観察した。摩耗断面積は、図１のエッジの摩耗により形成された三角形Ａの面積（μｍ^２）であり、最大摩耗深さは図１のＹ（μｍ）である。ｔはクリーニングブレードの厚さである。表１の結果は３つの測定値の最大値である。

＜評価結果＞
表１の結果より、実施例１、２は摩耗断面積、最大摩耗深さとも小さく、重合トナーを使用した場合であっても長期に鮮明な画像を維持できた。実施例３は、摩耗深さにおいて、また実施例は摩耗断面積において実施例１、２より結果は劣るものであったが、比較例１、２よりは優れたものであった。

耐摩耗評価後のクリーニングブレードの摩耗断面積、最大摩耗深さを示した断面図

Claims (3)

1. ジイソシアネート化合物とポリオール化合物とを反応させてプレポリマーとするプレポリマー製造工程及び前記プレポリマーを硬化剤成分と混合、反応させてシート状ポリウレタン弾性体とする成形工程を有し、静電転写プロセスを利用した画像形成装置に使用するクリーニングブレードの製造方法であって、
   前記プレポリマー製造工程は、直鎖状グリコールを開始剤とし、平均分子量（末端基定量法）が１５００〜２５００のポリカプロラクトンジオール（ポリオールＰ１）を使用してイソシアネート基（ＮＣＯ基）含有擬似プレポリマーを製造するものであり、
   前記硬化剤成分は、側鎖含有グリコールを開始剤とし、平均分子量（末端基定量法）が３５００〜４５００のポリカプロラクトンジオール（ポリオールＰ２）、架橋剤及び鎖延長剤とを含むものであることを特徴とするクリーニングブレードの製造方法。
2. 前記ポリオールＰ１とポリオールＰ２のモル比は、ポリオールＰ１／ポリオールＰ２にて２．０〜４．０であることを特徴とする請求項１に記載のクリーニングブレードの製造方法。
3. 前記ポリオールＰ１の平均分子量が２０００であり、前記ポリオールＰ２の平均分子量が４０００である請求項１または２に記載のクリーニングブレードの製造方法。

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