JPH0524049A - 電子写真複写機用クリーニング・ブレードの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子写真複写機用クリーニングブレードの硬
度、強度などの機械的性質、低温特性などを低下させる
ことなく、倒れ歪量を低減し、耐久性を改善する。 【構成】 ポリイソシアネートとポリオールの一部とを
反応させたプレポリマーに、残りのポリオールと硬化剤
とを添加し、注型架橋した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、硬度、強度などの機械
的性質および低温特性を低下させることなく、倒れ歪量
を低減し、耐久性を改善したポリウレタン製の電子写真
複写機用クリーニング・ブレードの製法に関する。

【０００２】

【従来の技術・発明が解決しようとする課題】普通紙を
記録紙として用いる静電式電子写真複写機では、一般に
感光体の表面に放電により静電荷を与え、その上に画像
を露光して静電潜像を形成し、つぎに逆極性を帯びたト
ナーを静電潜像に付着させて現像し、そのトナー像を記
録紙に転写したのち加熱し、トナーを記録紙上に定着さ
せることによって複写が行なわれている。したがって、
複数枚の記録紙に順次複写を行なうためには、前記工程
において、感光体から記録紙にトナー像を転写したの
ち、感光体の表面に残留するトナーを除去する必要があ
る。前記トナーを除去する方式の一つとして、ブレード
を感光体表面に圧接し、感光体を摺擦してクリーニング
するブレード・クリーニング方式が知られている。

【０００３】近年、前記ブレード・クリーニング方式に
おいて、構成の単純化、機械本体の軽量・コンパクト化
の点からブレードが感光体に対してある角度をもって常
時圧接されている常時圧接方式が広く採用されている。
かかる方式においては、ブレードとしてJIS A 硬度にて
65〜85度程度の硬度を有するとともに、機械的強度が大
きいこと、倒れ歪量が小さいこと、低温特性に優れるこ
となどが要求される。とくに、ブレードが耐久性を有す
るためには、倒れ歪量の小さいことが必要である。

【０００４】前記倒れ歪量とは、感光体の表面に残留す
るトナーを摺擦してクリーニングするために、所定期間
ブレードを変形させて圧接したのち圧接を解放したと
き、ブレードが当初の形状に戻らず、ある程度変形が残
留して生じる一種の歪の量のことである。この倒れ歪量
が大きいばあいには、ブレードの圧接力が経時的に低下
し、当初の圧接力および圧接状態を維持することができ
なくなる。その結果、感光体に残留するトナーを充分に
除去することができず、画像不良を生じるようになる。

【０００５】倒れ歪量は、環境温度が一定しているばあ
いには比較的小さいが、温度変化が大きくなるにつれて
大きくなる。電子写真複写機の内部は温度変化が大き
く、使用時間や環境温度などによって５〜50℃程度もの
範囲にわたって変動するが、とくに使用している複写機
の使用時の50℃程度の温度から、電源を切って放置して
室温に至らしめたときの温度変化が大きくかつ急激であ
り、この間の倒れ歪量がとくに大きくなる。したがっ
て、翌朝の始動時にはクリーニング・ブレードの倒れ歪
量が大きいので設計どおりの圧接力をうることができ
ず、クリーニング不良を起こすことが多い。

【０００６】前記ブレードには、とくに耐摩耗性などの
機械的強度が優れているポリウレタン成形物から製造し
たものが好ましいものとして用いられている。

【０００７】前記ポリウレタン成形物は、通常、ポリオ
ール成分としてポリエチレンアジペートエステルまたは
ポリカプロラクトンエステルを用い、ポリイソシアネー
ト成分として 4,4′- ジフェニルメタンジイソシアネー
トを用いてプレポリマーを製造し、これに架橋剤および
触媒を加え、型内にて架橋を行ない、炉内で後架橋させ
たのち、常温で放置して熟成することによって製造され
ている。前記プレポリマーの製造は、ポリオール成分と
ポリイソシアネート成分とをＮＣＯ／ＯＨがモル比で1.
1/1 〜4.0/1 になるように全量を一括して混合し、60〜
90℃で反応させる完全プレポリマー法により行なわれて
いる。また、前記架橋剤としては、通常、たとえば1,4-
ブタンジオールなどの２価のアルコールと、たとえばト
リメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどの３
価以上のアルコールとが併用される。物性の調整などの
ために両者の比率を変えることも行なわれている。

【０００８】従来、前記ポリウレタン成形物を製造する
際に、ブレードの倒れ歪量を低減させるために架橋剤と
して用いる３価以上の多価アルコールと併用する２価ア
ルコールの使用量を少なくし、３価以上の多価アルコー
ル／２価アルコールの比率を高めることが一般に行なわ
れている。しかし、かかる比率を高めることは、同時に
ブレードの硬度、機械的性質、低温特性などの低下をひ
きおこし、他方、硬度の低下を補うために、ポリイソシ
アネート量を増やすと、低温特性が一層低下してしまう
という問題が生じる。

【０００９】本発明は前記のような従来のポリレウレタ
ン製の電子写真複写機用クリーニング・ブレードにおけ
る問題を解決するためになされたものであり、硬度、強
度などの機械的性質および低温特性などを低下させるこ
となく、倒れ歪量を低減し、耐久性を改善したポリウレ
タン製の電子写真複写機用クリーニング・ブレードの製
法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリイソシア
ネートとポリオールの一部とを反応させたプレポリマー
に、残りのポリオールと硬化剤とを添加し、注型架橋す
ることを特徴とする電子写真複写機用クリーニング・ブ
レードの製法に関する。

【００１１】

【作用】本発明による効果の発現メカニズムは必ずしも
明らかではないが、ポリオールの一部を硬化剤とともに
加えることにより、えられるエラストマーの内部構造、
とくに内部化学形態に変化が生じたものと考えられる。
具体的にはハードセグメントの相分離性が阻害され、均
質構造に近くなったためと考えられる。むろん本発明の
効果は、これらの発現メカニズムによる効果に限定され
るものではない。

【００１２】

【実施例】本発明においては、まず、ポリイソシアネー
トとポリオールの一部とを反応させてプレポリマーが製
造される。

【００１３】前記プレポリマーの製造に用いるポリイシ
アネートは、エラストマーの物理的性質の点からジイソ
シアネートであるのが好ましい。このようなポリイソシ
アネートの具体例としては、たとえばトリレンジイソシ
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、 4,4′- ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、p-フェニレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジ
イソシアネートなどがあげられ、なかでも 4,4′- ジフ
ェニルメタンジイソシアネート（以下、MDI という）が
エラストマー特性のバランスおよびコスト、作業性など
の点から好ましい。

【００１４】また、前記ポリオールは、えられるプレポ
リマーが鎖状分子となり、粘度が低く、作業性がよいと
いう点から２価のポリオールであることが好ましく、ま
た、えられるポリウレタンの物理的特性が優れており、
バランスがとれているという点から分子量が1000〜4000
のものが好ましい。このようなポリオールの具体例とし
ては、たとえばエチレンアジペートエステルポリオー
ル、ブチレンアジペートエステルポリオール、ヘキシレ
ンアジペートエステルポリオール、エチレンプロピレン
アジペートエステルポリオール、エチレンブチレンアジ
ペートエステルポリオール、エチレンネオペンチレンア
ジペートエステルポリオールなどのアルキレングリコー
ルとアジピン酸などの脂肪族二塩基酸とのポリエステル
ポリオールなどのポリエステル系ポリオールや、カプロ
ラクトンを開環重合してえられるポリカプロラクトンエ
ステルなどのポリカプロラクトン系ポリオールや、ポリ
（オキシテトラメチレン）グリコール、ポリ（オキシプ
ロピレン）グリコールなどのポリエーテル系ポリオール
などがあげられる。また、ポリカーボネートジオールを
用いてもよい。これらのうちでもアジピン酸系ポリエス
テルポリオールやポリカプロラクトン系ポリオールが物
理特性のバランスと倒れ歪量が小さくなるという点から
好ましい。

【００１５】プレポリマーを製造する際に用いるポリオ
ールは、前述のごとくポリウレタンの製造に用いるポリ
オールの一部であり、残りのポリオールがのちに硬化剤
とともに用いられる。このように、ポリオールを２段に
分けて反応させることにより、硬度、強度などの機械的
性質、低温特性を低下させることなく倒れ歪量を低減し
た電子写真複写機用クリーニング・ブレードとしてとく
に好ましいポリウレタンエラストマーをうることができ
る。

【００１６】使用されるポリオールのうち、硬化剤とと
もに用いるポリオールがわずかであっても前記効果が認
められるが、プレポリマーの製造に用いるポリオールと
硬化剤とともに用いるポリオールの割合は、モル比で30
／70〜70／30であるのが好ましい。前記モル比が30／70
未満では内部化学構造に生じる変化が少なく、この効果
が充分えられなくなる傾向があり、70／30をこえると前
記効果が低下する。

【００１７】前記プレポリマーは、イソシアネートとポ
リオールとを、ＮＣＯ／ＯＨをモル比で4.0 〜10.0と
し、チッ素ガス雰囲気下60〜90℃の温度で残存ＮＣＯ基
が一定になるまで反応させて製造するのが好ましい。前
記モル比が4.0 未満では内部構造に規則性ができ、歪が
充分低下しなくなり、10.0をこえると内部構造がランダ
ムになりすぎ、かえって歪が大きくなる。

【００１８】えられたプレポリマーは、残存ＮＣＯ量が
8.4 〜16.8％程度で、完全プレポリマー法によるプレポ
リマーに比べ、かなり粘度が低いものである。

【００１９】つぎに、前記プレポリマーに残りのポリオ
ールと硬化剤とを添加し、注型架橋させる。

【００２０】硬化剤とともに添加されるポリオールは、
プレポリマーの製造に用いたポリオールと同種でもよ
く、異種でもよい。

【００２１】硬化剤は従来より知られているものを適宜
に用いてもよい。たとえば1,4-ブタンジオール、エタン
ジオール、ネオペンチルグリコール、ヒドロキノン- ビ
ス（2-ヒドロキシエチル）エーテル、 3,3′- ジクロロ
-4,4′- ジアミノジフェニルメタン、 4,4′- ジアミノ
ジフェニルメタンなどの２官能性架橋剤や、1,1,1-トリ
メチロールプロパン、グリセリン、1,2,6-ヘキサントリ
オール、1,2,4-ブタントリオール、トリメチロールエタ
ン、1,1,1-トリス（ヒドロキシエトキシメチル）プロパ
ン、ジグリセリン、ペンタエリスリトールなどの３価ま
たは３価以上の多価アルコール、トリエタノールアミ
ン、トリイソプロパノールアミン、ジイソプロパノール
アミンなどのアミノ多価アルコール、これら多官能性化
合物により、たとえばエチレンオキサイド、プロピレン
オキサイドなどのアルキレンオキサイドまたはこれらの
混合物を開環重合させたアミノ多価アルコールなどが用
いられる。好ましくは２価アルコールと３価アルコール
とが併用される。とくに本発明においては、２価アルコ
ールとして1,4-ブタンジオールを用い、３価アルコール
として1,1,1-トリメチロールプロパンを用いるのが物理
特性のバランスと歪量の点から好ましい。

【００２２】硬化剤として用いる２価アルコールと３価
アルコールとの割合はモル比で60／40〜90／10、さらに
は60／40〜70／30であるのが好ましい。前記モル比が60
／40未満では硬度が高く、倒れ歪が大きくなり、90／10
をこえると硬度が小さくなり、物理特性の低下を生じ
る。

【００２３】硬化剤およびそれとともに用いるポリオー
ルの使用量は、本発明に用いるポリイソシアネート、ポ
リオールおよび硬化剤の全量におけるイソシアネート基
／活性水素（水酸基、アミノ基）が当量比で0.70/1〜1.
10/1となる量であるのが好ましい。前記当量比が0.70未
満では硬化速度が遅く、物理特性が低下し、倒れ歪が大
きくなる傾向がある。一方1.10をこえると硬度が低下
し、物理特性が低下する。また、硬化剤は全ポリオール
100 部（重量部、以下同様）に対して0.26〜11部の範囲
で用いるのが好ましい。前記使用量が0.26部未満では硬
度および物理特性が充分発現しにくくなり、11部をこえ
ると硬度が高すぎてエラストマーとならなくなるばあい
がある。

【００２４】本発明の製法における注型架橋は常法によ
ればよい。たとえばプレポリマーにポリオールと硬化剤
とを混合液として、または別々に加え、さらに必要に応
じて通常ウレタンの製造に用いられるアミン化合物、有
機金属化合物、イミダゾール化合物などの触媒を加えた
液状のゴム組成物を、所定の金型に流延する方法、遠心
鋳造法などにより成形し、必要に応じて100 〜180 ℃で
反応させ、熟成させればよい。

【００２５】えられたポリウレタンは使用する電子写真
複写機の規格に合せて裁断されクリーニング・ブレード
として供される。

【００２６】以下に実施例をあげて本発明を説明する
が、本発明はこれら実施例により何ら限定されるもので
はない。

【００２７】実施例１ 表１に示す量のポリエチレンアジペートポリオール（三
洋化成工業（株）製のサンエスター2620、水酸基価56.0
mgKOH/g ）と 4,4′- ジフェニルメタンジイソシアネー
トとをチッ素雰囲気下、70℃で３時間反応させ、残留イ
ソシアネート量16.0％の液状プレポリマーをえた。

【００２８】ついでえられたプレポリマーに100 〜110
℃の温度で表１に示す量のポリエチレンアジペートポリ
オールと、1,4-ブタンジオールおよび1,1,1-トリメチロ
ールプロパンからなる硬化剤とを加えて混合したのち、
この液状混合物を遠心成形機に注入し、150 ℃で１時
間、約600rpmにて回転成形して、板状ポリウレタン成形
物をえた。これをさらに室温で１週間熟成したのち、20
×240 ×２mmに裁断してクリーニング・ブレードをえ
た。

【００２９】えられたポリウレタン硬化物の物性をJIS
K 6301に準拠して評価した。またTgは粘弾性測定装置に
より温度分散を測定し、tanδ（損失正接）のピーク温
度とした。

【００３０】倒れ歪量は、板状ポリウレタン成形物を10
×15×２mmに裁断し、10mmの長さの一端を固定し、長さ
方向に垂直にあて板に圧接して先端部を1.7 mm変形さ
せ、その状態で50℃で５日間放置し、ついで室温に放置
したのち、あて板から解放したときの変形量（曲がり
量）を測定することによって評価した。また、クリーニ
ング・ブレードを市販の乾式普通紙電子写真複写機に装
着し、繰り返して画像複写して、ブレードの寿命を調べ
た。

【００３１】以上の評価結果を表１に示す。

【００３２】実施例２ 実施例１と同様にしてプレポリマーを製造し、ついで硬
化剤のうち1,4-BDとTMP の量を減らしてＯＨ／ＮＣＯ当
量比を0.95から0.88に低下させたほかは実施例１と同様
にしてクリーニング・ブレードを製造し、評価した。

【００３３】比較例１ ポリオールを全てプレポリマー側に用いたほかは実施例
１と同様にしてクリーニング・ブレードを製造し、評価
した。結果を表１に示す。

【００３４】比較例２ 硬化剤の量を変えてＯＨ／ＮＣＯ当量比を0.95から0.88
に低下させたほかは比較例１と同様にしてクリーニング
・ブレードを製造し、評価した。結果を表１に示す。

【００３５】比較例３ 硬化剤における1,4-BD／TMP 重量比を60／40から85／15
にかえたほかは比較例１と同様にしてクリーニング・ブ
レードを製造し、評価した。結果を表１に示す。

【００３６】実施例３〜５ 硬化剤とともに用いるポリオールの量を292g、435gまた
は592gと少くしたほかは実施例１と同様にしてクリーニ
ング・ブレードを製造し、評価した。結果を表１に示
す。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１に示される結果から、本発明によるブ
レードは倒れ歪量がきわめて小さく、耐久性が格段に改
善されていることがわかる。これに対し、比較例１〜３
の従来からの完全プレポリマー法によるクリーニング・
ブレードは倒れ歪量が大きく、耐久性に劣ることがわか
る。とくに比較例３のように硬度を上昇させると前記性
能の劣ることが明らかである。

【００３９】また、実施例１、３、４および５の結果か
ら、ポリオールの30モル％以上を硬化剤とともに用いる
ことがとくに有効であることがわかる。

【００４０】

【発明の効果】本発明の製法によれば、ポリイソシアネ
ートとポリオールの一部とを反応させてプレポリマーを
製造し、えられたプレポリマーに残りのポリオールと硬
化剤とを添加して注型架橋することにより、硬度、強度
など機械的性質および低温特性を低減させることなく、
倒れ歪量を低減し、耐久性に優れた電子写真複写機用ク
リーニング・ブレードをうることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ポリイソシアネートとポリオールの一部
   とを反応させたプレポリマーに、残りのポリオールと硬
   化剤とを添加し、注型架橋することを特徴とする電子写
   真複写機用クリーニング・ブレードの製法。