JP6150723B2

JP6150723B2 - クリーニングブレードの製造方法

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Publication number: JP6150723B2
Application number: JP2013270264A
Authority: JP
Inventors: 三浦　博之; 博之三浦
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: JP2015125320A

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画像形成装置用クリーニングブレードの製造方法に関する。

画像形成装置において使用する弾性体ブレードとして、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が一般的に使用される。

近年、高画質の画像形成のために粒子径が小さな球状の重合法トナーが使用されて、このような球状小粒子径のトナーを使用した場合のブレードの耐摩耗性改善、クリーニング性確保を目的としたクリーニングブレード及びその製造方法が公知である（特許文献１及び２）。

エステルポリオールを用いたポリウレタンエラストマーは、耐摩耗性は良いが温度依存性が悪い。一方、エーテルポリオールを用いたポリウレタンエラストマーは、耐摩耗性は悪いが、温度依存性は良い。そこで、前記特許文献１及び２では、感光体に接触する部分には耐摩耗性の点からエステルポリオールを用いたポリウレタンエラストマーを用い、感光体と接触しない部分は、温度依存性の点から、エーテルポリオールを用いたポリウレタンエラストマーを用いている。

特開２００８―２６８４９３号公報特開２００２―２１４９８９号公報

しかし、特許文献１及び２では、遠心成形機の金型内で１層目を注型、硬化した後に２層目を注型、硬化させて２層構造を形成しているため、脱型までの時間が長く、生産性が悪い。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、脱型までの時間が短く、生産性に優れた少なくとも２層の積層構造を有するクリーニングブレードの製造方法を提供することである。

本発明のクリーニングブレードの製造方法は、遠心成形法を用いて少なくとも２層の積層構造を有するクリーニングブレードの製造方法であって、ポリエステルポリオールをポリオール成分として有するポリウレタン組成物Ａと、ポリエーテルポリオールをポリオール成分として有するポリウレタン組成物Ｂとを同時に金型に流し込む工程を有する。

本発明によれば、脱型までの時間が短く、生産性に優れた少なくとも２層の積層構造を有するクリーニングブレードの製造方法を提供することができる。

実施例で得られたクリーニングブレードのＩＲスペクトルを示すチャート比較例１で得られたクリーニングブレードのＩＲスペクトルを示すチャート比較例２で得られたクリーニングブレードのＩＲスペクトルを示すチャート

本実施形態のクリーニングブレードの製造方法は、遠心成形法を用いて少なくとも２層の積層構造を有するクリーニングブレードの製造方法であって、ポリエステルポリオールをポリオール成分として有するポリウレタン組成物Ａと、ポリエーテルポリオールをポリオール成分として有するポリウレタン組成物Ｂとを同時に金型に流し込む工程を有する。

＜ポリエステルポリオールをポリオール成分として有するポリウレタン組成物Ａと、ポリエーテルポリオールをポリオール成分として有するポリウレタン組成物Ｂとを同時に金型に流し込む工程＞
当該工程は、ポリエステルポリオールをポリオール成分として有するポリウレタン組成物Ａと、ポリエーテルポリオールをポリオール成分として有するポリウレタン組成物Ｂとを同時に金型に流し込む工程である。ポリエステルポリオールは、一般に、ポリエーテルポリオールよりも高い比重を有し、かつポリエーテルポリオールと相溶性が悪い。そのため、ポリエステルポリオールをポリオール成分として有するポリウレタン組成物Ａと、ポリエーテルポリオールをポリオール成分として有するポリウレタン組成物Ｂとを同時に金型に流し込むことにより、当該金型の回転の遠心力でポリウレタン組成物Ａが外側に集まるため、２層構造を有するクリーニングブレードを製造することができる。従って、本実施形態のクリーニングブレードの製造方法によれば、従来のように、遠心成形機の金型内で１層目を注型、硬化した後に２層目を注型、硬化させる必要がないため、脱型までの時間を短くすることができ、生産性を向上させることができる。

本実施形態に係る「ポリエステルポリオールをポリオール成分として有するポリウレタン組成物Ａと、ポリエーテルポリオールをポリオール成分として有するポリウレタン組成物Ｂとを同時に金型に流し込む工程」における「同時」は、１０秒以下、好ましくは５秒以下の時間的なずれを含む。前記ポリウレタン組成物Ａ及び前記ポリウレタン組成物Ｂが硬化する前であれば、金型の回転の遠心力でポリウレタン組成物Ａが外側に集まる。そのため、当該工程における「同時」が１０秒以下の時間的なずれを含んでも、本実施形態のクリーニングブレードの製造方法の効果が得られる。

本実施形態のクリーニングブレードの製造方法は、遠心成形法を用いて少なくとも２層の積層構造を有するクリーニングブレードの製造方法である。当該遠心成形法の製造方法に用いられる遠心成形機及び金型は、従来公知のものを用いることができる。従来公知の遠心成形法によるクリーニングブレードの製造方法の例としては、高速で回転する加熱した円筒形状の金型に、クリーニングブレードを構成するポリウレタン組成物を流し込み、加熱、硬化させることが挙げられる。

＜ポリウレタン組成物Ａ＞
ポリウレタン組成物Ａは、ポリオール成分としてポリエステルポリオールを含有する。本実施形態に用いることができるポリエステルポリオールとしては、公知のポリエステルポリオールを用いることができる。当該ポリエステルポリオールとしては、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マレイン酸等のジカルボン酸の１種以上と、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、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、１，１０−デカンジオール、ジエチレングリコール等のグリコールの１種以上を縮重合させて得られる縮合系ポリエステルポリオール、側鎖含有グリコールに加えて必要に応じて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、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、１，１０−デカンジオール、ジエチレングリコール等のグリコールの１種以上を開始剤としてε−カプロラクトンやγ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン等のラクトン化合物の開環重合により得られるラクトン系ポリエステルが例示できる。ポリカーボネートポリオールは、例えば、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のジオールとホスゲン、ジアリルカーボネート（例えばジフェニルカーボネート）もしくは環式カーボネート（例えばプロピレンカーボネート）との反応により得られるポリカーボネートポリオールが例示できる。これらのポリエステルポリオールは、単独で使用しても良く、２種以上を併用しても良い。

前記ポリウレタン組成物Ａは、ポリイソシアネート成分を含有する。当該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）、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４（２，４，４）−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキサメチレンジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニル４，４’−ジイソシアネート、ジアニシジンジイソシアネート、ｍ−キシレンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネートなどが挙げられるが、これらの中でも、より耐摩耗性に優れたブレードが得られることから、４，４’−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の使用が好ましい。

前記ポリウレタン組成物Ａは、必要に応じて架橋剤や鎖延長剤を含有しても良い。

前記架橋剤としては、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などの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。また前記鎖延長剤としては、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などのグリコールを例示することができる。

前記ポリオール成分、前記ポリイソシアネート成分、架橋剤および鎖延長剤を含有するポリウレタン組成物Ａ中のＮＣＯ／ＯＨ等量比（ＮＣＯインデックス）は、０．９０〜１．２０であることが好ましく、１．００〜１．１０であることがより好ましい。

前記ポリウレタン組成物Ａは、前記ポリオール成分、前記ポリイソシアネート成分、前記架橋剤、及び前記鎖延長剤をそのまま用いて含有させても良いし（ワンショット法）、前記ポリオール成分の少なくとも一部と前記ポリイソシアネート成分とで予めプレポリマーを作成し、当該プレポリマーと、残りの前記ポリオール成分、前記架橋剤、及び前記鎖延長剤を含有する硬化剤成分と、を反応させても良い（プレポリマー法）。

＜ポリウレタン組成物Ｂ＞
ポリウレタン組成物Ｂは、ポリオール成分としてポリエーテルポリオールを含有する。本実施形態に用いることができるポリエーテルポリオールとしては、公知のポリエーテルポリオールを用いることができる。当該ポリエーテルポリオールとしては、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、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、１，１０−デカンジオール、ジエチレングリコール等のグリコールの１種以上を開始剤として、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフラン等の環状エーテルを開環付加重合させたポリオール化合物が例示できる。これらのポリエーテルポリオールは、単独で使用しても良く、２種以上を併用しても良い。

前記ポリエーテルポリオールは、前記ポリウレタン組成物Ａに含有されるポリエステルポリオールよりも比重が低く、かつ、当該ポリエステルポリオールと相溶性が悪いものが好ましい。

前記ポリエステルポリオールと前記ポリエーテルポリオールの比重差（ポリエステルポリオールの比重−ポリエーテルポリオールの比重）は、遠心分離を可能にする観点から、０．０３以上が好ましく、０．０５以上がより好ましい。

前記ポリエステルポリオールの溶解度パラメータ（ＳＰ値）と、前記ポリエーテルポリオールの溶解度パラメータ（ＳＰ値）は、反相溶性の観点から、△０．５以上が好ましく、△１．０以上がより好ましい。なお、溶解度パラメーターはＦｅｄｏｒｓの推算法により求めた。

前記ポリウレタン組成物Ｂは、ポリイソシアネート成分を含有する。当該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）などの公知のジイソシアネートを使用することができる。

前記ポリウレタン組成物Ｂは、必要に応じて架橋剤や鎖延長剤を含有しても良い。

前記ポリオール成分、前記ポリイソシアネート成分、架橋剤および鎖延長剤を含有するポリウレタン組成物Ｂ中のＮＣＯ／ＯＨ等量比（ＮＣＯインデックス）は、０．９０〜１．２０であることが好ましく、１．００〜１．１０であることがより好ましい。

前記ポリウレタン組成物Ｂは、前記ポリオール成分、前記ポリイソシアネート成分、前記架橋剤、及び前記鎖延長剤をそのまま用いて含有させても良いし（ワンショット法）、前記ポリオール成分の少なくとも一部と前記ポリイソシアネート成分とで予めプレポリマーを作成し、当該プレポリマーと、残りの前記ポリオール成分、前記架橋剤、及び前記鎖延長剤を含有する硬化剤成分と、を反応させても良い（プレポリマー法）。

ポリエステルポリオールをポリオール成分として有するポリウレタン組成物Ａと、ポリエーテルポリオールをポリオール成分として有するポリウレタン組成物Ｂとを同時に金型に流し込む工程において、ポリウレタン組成物Ａに対するポリウレタン組成物Ｂの量は、積層構造を有するクリーニングブレードを得る観点から、ポリウレタン組成物Ａ１００質量部に対してポリウレタン組成物Ｂが１０〜９０質量部が好ましい。

本実施形態のクリーニングブレードの製造方法は、例えば以下の成形工程を有していても良い。
＜１＞シート成形法
１）前記イソシアネート基含有擬似プレポリマー及び前記硬化剤組成物を含有する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、当該原反シートを裁断して（裁断工程）クリーニングブレードとする。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）クリーニング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クリーニングブレードとする。
＜２＞直接成形法
成形すべきクリーニング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クリーニング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クリーニングブレードないしクリーニングブレードを成形する。

本実施形態のクリーニングブレードの製造方法によれば、少なくとも２層の積層構造を有するクリーニングブレードの生産性を向上させることができる。

以下、本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明は当該実施例に限定されるものではない。

［測定、評価方法］
（溶解度パラメーターの算出方法）
使用した可塑剤の溶解度パラメーターは、下記Ｆｅｄｏｒｓの式より算出した。
Ｆｅｄｏｒｓの式：
ＳＰ値（δ）＝（Ｅｖ／ｖ）^１／２＝（ΣΔｅｉ／ΣΔｖｉ）^１／２
Ｅｖ：蒸発エネルギー
ｖ：モル体積
Δｅｉ：各成分の原子又は原子団の蒸発エネルギー
Δｖｉ：各原子又は原子団のモル体積
上記の式の計算に使用する各原子又は原子団の蒸発エネルギー、モル体積はＲ．Ｆ．Ｆｅｄｏｒｓ，Ｐｏｌｙｍ．Ｅｎｇ．Ｓｃｉ．，１４，１４７（１９７４）を参照することができる。

（比重）
ＪＩＳＺ８８０７−１９７６に準拠して行った。４ｃｍ×８．５ｃｍの短冊状（厚み：任意）に切り出したポリウレタン弾性体を比重測定用試料とし、温度２３℃±２℃、湿度５０％±５％の環境で１６時間静置した。測定には比重計（ザルトリウス社製）を用い、比重を測定した。

（積層構造の評価）
ＩＲスペクトル測定装置ＦＴ／ＩＲ−４２００（日本分光）を使用し、下記にて製造したクリーニングブレードの、遠心成形時に外側になっていた面（金型に面していた側）及び遠心成形時に内側になっていた面（空気に面していた側）のＩＲスペクトルを測定した。エーテル結合を示す１１００ｃｍ^−１のスペクトルの有無により層構造を評価した。

（実機評価）
下記にて製造したクリーニングブレードを、所定の金具に接着してクリーニングブレードとした。このクリーニングブレードを、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であるＩＰＳＩＯＳＰＣ８２１（リコー社製）にポリウレタン組成物Ａの層が感光体に当接するように装着して画像評価を行った。画像評価は２３℃、５４％Ｒｈ環境にて、連続１０，０００枚画像形成後に確認した。

（実施例）
（ポリウレタン組成物Ａの調整）
４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）３８．５質量部とポリエステルグリコールであるニッポラン４０４０（ポリエチレンアジペートジオール２０００；日本ポリウレタン工業製、比重１．１７、ＳＰ値１０．９）６１．５質量部を添加し、窒素気流中にて８０℃にて３時間反応させてＮＣＯ基含有擬似プレポリマーＡを作成した。前記疑似プレポリマーＡ１００質量部を８０℃に加熱し、ニッポラン４０４０を４４．３質量部、架橋剤としてトリメチロールプロパン（ＴＭＰ）４．１質量部、鎖延長剤として１,４ブタンジオール（ＢＤ）４．３質量部を添加、撹拌してポリウレタン組成物Ａを調整した。

（ポリウレタン組成物Ｂの調整）
４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）５５．６質量部とポリエーテルグリコールであるＰＴＭＧ１０００（ポリテトラメチレンエーテルグリコール１０００；三菱化学製、比重０．９８、ＳＰ値９．４）４４．４質量部を反応させて疑似プレポリマーＢを作製した。得られた疑似プレポリマーＢ１００質量部を８０℃に加熱し、ＰＴＭＧ１０００を４９．５質量部、架橋剤としてトリメチロールプロパンを２．２質量部、鎖延長剤として１,４ブタンジオール８．５質量部を添加、撹拌してポリウレタン組成物Ｂを調整した。

遠心成形機の金型を１５０℃に予熱し、回転させ、前記ポリウレタン組成物Ａを当該金型に流し込みながらポリウレタン組成物Ｂを流し込んだ。その後、当該金型を回転させながら２０分間硬化させて成形し、脱型した。

（比較例１）
前記ポリウレタン組成物Ａを金型に流し込んで１０分間硬化させた後にポリウレタン組成物Ｂを流し込んで２０分間硬化させて成形した以外は実施例と同様にした。

（比較例２）
（ポリウレタン組成物Ｃの調整）
前記疑似プレポリマーＡ１００質量部と前記疑似プレポリマーＢ１００質量部を８０℃に加熱し、ニッポラン４０４０を４４．３質量部、ＰＴＭＧ１０００を４９．５質量部、架橋剤としてトリメチロールプロパンを６．３質量部、鎖延長剤として１,４ブタンジオール１２．８質量部を添加、撹拌してポリウレタン組成物Ｃを調整した。

前記ポリウレタン組成物Ｃを金型に流し込み、２０分間硬化させ、成形した以外は実施例と同様にした。

前記評価結果を表１、及び図１〜３に示す。

図１は、前記実施例で得られたクリーニングブレードのＩＲスペクトルを示すチャートである。図１中のチャート１１は遠心成形時に外側になっていた面（金型に面していた側）のＩＲスペクトルを示すチャートである。図１中のチャート１２は遠心成形時に内側になっていた面（空気に面していた側）のＩＲスペクトルを示すチャートである。チャート１１では、１１００ｃｍ^−１にエーテル結合を示すスペクトルが見られない。一方、チャート１２では、１１００ｃｍ^−１にエーテル結合を示すスペクトルが見られる。従って、当該クリーニングブレードが、ポリエステルポリオールをポリオール成分として含有するポリウレタン弾性体と、ポリエーテルポリオールをポリオール成分として含有するポリウレタン弾性体との積層構造を有していることが判る。

図２は、前記比較例１で得られたクリーニングブレードのＩＲスペクトルを示すチャートである。図２中のチャート２１は遠心成形時に外側になっていた面（金型に面していた側）のＩＲスペクトルを示すチャートである。図２中のチャート２２は遠心成形時に内側になっていた面（空気に面していた側）のＩＲスペクトルを示すチャートである。チャート２１では、１１００ｃｍ^−１にエーテル結合を示すスペクトルが見られない。一方、チャート２２では、１１００ｃｍ^−１にエーテル結合を示すスペクトルが見られる。従って、当該クリーニングブレードが、ポリエステルポリオールをポリオール成分として含有するポリウレタン弾性体と、ポリエーテルポリオールをポリオール成分として含有するポリウレタン弾性体との積層構造を有していることが判る。

図３は、前記比較例２で得られたクリーニングブレードのＩＲスペクトルを示すチャートである。図３中のチャート３１は遠心成形時に外側になっていた面（金型に面していた側）のＩＲスペクトルを示すチャートである。図３中のチャート３２は遠心成形時に内側になっていた面（空気に面していた側）のＩＲスペクトルを示すチャートである。チャート３１、チャート３２いずれにおいても、１１００ｃｍ^−１にエーテル結合を示すスペクトルが見られる。従って、当該クリーニングブレードが、ポリエステルポリオールをポリオール成分として含有するポリウレタン弾性体と、ポリエーテルポリオールをポリオール成分として含有するポリウレタン弾性体との積層構造を有していないことが判る。

実施例では、従来の成形方法（比較例１）よりも短い成形時間で、実機評価で問題のない積層構造のクリーニングブレードを製造することができた。比較例２では、従来の成形方法（比較例１）よりも短い成形時間で製造することができるが、積層構造のクリーニングブレードが得られず、実機評価で良い結果が得られなかった。

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画像形成装置用クリーニングブレードの製造方法に好適に利用することができる。

Claims

遠心成形法を用いて少なくとも２層の積層構造を有するクリーニングブレードの製造方法であって、
ポリエステルポリオールをポリオール成分として有するポリウレタン組成物Ａと、ポリエーテルポリオールをポリオール成分として有するポリウレタン組成物Ｂとを同時に金型に流し込む工程を有する、クリーニングブレードの製造方法。
前記ポリエーテルポリオールが、前記ポリエステルポリオールよりも比重が低い請求項１に記載のクリーニングブレードの製造方法。
前記ポリエステルポリオールと前記ポリエーテルポリオールの比重差（ポリエステルポリオールの比重−ポリエーテルポリオールの比重）が、０．０３以上である請求項１又は２に記載のクリーニングブレードの製造方法。