JPH07290603A - クリーニングブレードおよびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】感光ドラム表面を汚染することがないクリーニ
ングブレードを提供する。 【構成】プレポリマー法により製造されるウレタンゴム
製クリーニングブレードであって、上記製造の際に、下
記の一般式（１）で表される触媒および下記の一般式
（２）で表される触媒の少なくとも一つの触媒を用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機等の感
光ドラム表面から残留トナーを除去するために用いられ
るクリーニングブレードおよびその製法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機等において、感光ドラム
表面の残留トナーの除去は、図１に示すクリーニング装
置を用いた物理的除去が一般に行われている。図示のよ
うに、このクリーニング装置３は、板状保持材２の一端
にゴム等の弾性体から形成されたクリーニングブレード
１が取り付けられて構成されている。そして、このクリ
ーニングブレード１が感光ドラム表面と摺接し、残留ト
ナーを掻き落とすことにより、感光ドラム表面をクリー
ニングしている。

【０００３】上記クリーニンブレードの形成に用いられ
る弾性体としては、耐摩耗性等の力学的特性に優れるウ
レタンゴムが賞用されている。このウレタンゴム製クリ
ーニングブレードは、例えば、つぎのようにして製造さ
れる。すなわち、まず、クリーニングブレード用成形型
を準備し、この成形型内に、ポリイソシアネートとポリ
オールとを部分的に重合したプレポリマー（以下「ウレ
タンゴム形成用プレポリマー」という）と硬化剤とを主
成分とする液状クリーニングブレード成形組成物を注入
し、これを硬化反応させ、ついで硬化物を脱型すること
によりクリーニングブレードが製造される。そして、通
常、上記液状クリーニングブレード成形組成物には、触
媒が添加されている。この触媒の添加により、液状クリ
ーニングブレード成形組成物の硬化反応速度が速くな
り、成形サイクルが短縮化されてクリーニングブレード
の製造効率が向上するようになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来から、上記触媒と
して、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）や１，８−ジ
アザビシクロ〔５．４．０〕ウンデセン−７−２エチル
ヘキサン酸塩（ＤＢＵ−２エチルヘキサン酸塩）等が使
用されている。しかし、これらの触媒を用いて形成され
たウレタンゴム製クリニングブレードは、上記触媒が経
時的にクリーニングブレード表面に移行して析出すると
いう問題を有する。この触媒が表面に析出したクリーニ
ングブレードを感光ドラムに摺接させると、上記触媒に
より感光ドラム表面が汚染され、その結果、感光ドラム
へのトナーの付着が不充分となって、複写画像において
白抜けが発生するようになる。

【０００５】この感光ドラムの汚染の問題を解決するた
めに、使用する触媒量を少量とし、かつ硬化温度を高く
して、硬化速度を速めることも考えられるが、ウレタン
ゴムの耐熱性から、硬化温度を高く設定することにも上
限があるため、成形サイクルの短縮化を充分に行うこと
はできない。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、高効率で製造することが可能で、かつ感光ドラ
ムを汚染することがないクリーニングブレードおよびそ
の製法の提供をその目的とする。

【０００７】

【課題を解決する手段】上記目的を達成するために、本
発明は、ウレタンゴム組成物からなるクリーニングブレ
ードであって、上記ウレタンゴム組成物が、下記の一般
式（１）で表される触媒および下記の一般式（２）で表
される触媒の少なくとも一つの触媒を含有するクリーニ
ングブレードを第１の要旨とし、

【０００８】

【化５】

【０００９】

【化６】

【００１０】そして、上記クリーニングブレードの製造
に際し、液状クリーニングブレード成形組成物に、下記
の一般式（１）で表される触媒および下記の一般式
（２）で表される触媒の少なくとも一つの触媒を含有さ
せるクリーニングブレードの製法を第２の要旨とする。

【００１１】

【化７】

【００１２】

【化８】

【００１３】

【作用】本発明者等は、上記課題を解決するために、ウ
レタンゴム作製の際に使用する触媒について種々検討を
重ね、好結果をもたらすと思われるものについて試作，
研究を行った。その結果、上記一般式（１）で表される
触媒および上記一般式（２）で表される触媒の少なくと
も一つの触媒を用いると、得られるウレタンゴム製クリ
ーニングブレードにおいて、経時的な触媒の表面移行が
抑制されることを突き止めた。しかも、この触媒を用い
てウレタンゴム製クリーニングブレードを製造すると、
硬化反応を高速度とすることができるようになり、成形
サイクルの短縮化をも図ることが可能となることを見出
し本発明に到達した。本発明により、耐摩耗性等の力学
的特性に優れ、かつ感光ドラムの表面を汚染することが
ないクリーニングブレードを高効率で製造することが可
能となる。

【００１４】つぎに、本発明を詳しく説明する。

【００１５】本発明のクリーニングブレードは、液状ク
リーニングブレード成形組成物およびクリーニングブレ
ード用成形型を用いて作製することができる。

【００１６】上記液状クリーニングブレード成形組成物
は、ウレタンゴム形成用プレポリマー，硬化剤，特定の
触媒を主成分とするものである。

【００１７】上記ウレタンゴム形成用プレポリマーは、
ポリイソシアネートとポリオールとを部分的に重合して
得られるものである。

【００１８】上記ポリイソシアネートとしては、例え
ば、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（Ｍ
ＤＩ）、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
（水添加ＭＤＩ）、トリメチルヘキサメチレンジイソシ
アネート（ＴＭＨＤＩ）、トリレンジイソシアネート
（ＴＤＩ）、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）、オルトトル
イジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ナフチレンジイ
ソシアネート（ＮＤＩ）、キシレンジイソシアネート
（ＸＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤ
Ｉ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＤＩ）、リ
ジンジイソシアネートメチルエステル（ＬＤＩ）、ジメ
リルジイソシアネート（ＤＤＩ）等があげられる。この
なかでも、ＭＤＩ，ＴＯＤＩ等を用いることが好まし
い。

【００１９】また、上記ポリイソシアネートとともに用
いられるポリオールとしては、ポリエチレンアジペー
ト，ポリブチレンアジペート，ポリヘキシレンアジペー
ト，エチレンアジペートとブチレンアジペートとの共重
合体等のポリエステルポリオールや、ポリカプロラクト
ン，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等のポリエーテルポリオールがあ
げられる。このなかでも、分子量が１５００〜３０００
のものを用いることが好ましい。すなわち、１５００未
満であると、得られるウレタンゴムの物性が低下する傾
向がみられ、また３０００を超えると、プレポリマーの
粘度が高くなり、クリーニングブレード成形の作業性が
悪くなる傾向がみられるからである。

【００２０】そして、上記ポリイソシアネートおよびポ
リオールを用いてプレポリマーが調製される。このプレ
ポリマーの調製は、特に制限するものではなく、例え
ば、つぎのようにして調製される。すなわち、まず、上
記ポリイソシアネートとポリオールとを配合して混合す
る。そして、この混合物を、８０〜１２０℃の温度で、
３０〜９０分間反応させて、プレポリマーを得ることが
できる。このとき、このプレポリマーは、下記の式
（５）で算出されるＮＣＯ％の値が、１０〜３０％の範
囲に設定することが好ましい。このＮＣＯ％の範囲のプ
レポリマーは、その粘度が１００〜５００ｃｐｓ（７５
℃）の低い範囲となる。すなわち、ＮＣＯ％の値が、１
０％未満であると、プレポリマーの粘度が充分低下せ
ず、成形型への注入が困難となるおそれがある。また、
３０％を超えると硬化反応が不均一となり、得られるウ
レタンゴムの物性が悪くなるという不都合が生じるから
である。このＮＣＯ％の値は、ポリイソシアネートとポ
リオールとの配合割合を変えることで調整することが可
能である。なお、本発明において、粘度は、ＪＩＳ Ｋ
７１１７に基づいて測定される粘度をいう。

【００２１】

【数１】

【００２２】つぎに、上記硬化剤としては、分子量３０
０以下の低分子量ポリオールを用いることが好ましい。
このようなポリオールとしては、例えば、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（１４ＢＤ）、ヘ
キサンジオール（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、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、ソルビトールがあげられる。

【００２３】そして、混合操作の容易性や得られるクリ
ーニングブレードの特性の見地から、上記プレポリマー
および硬化剤の好適組合わせは、上記プレポリマーとし
ては、ＭＤＩとポリエステルポリオールとからなるプレ
ポリマー、硬化剤としては、１，４−ブタンジオール、
トリメチロールプロパン、ポリエステルポリオールとの
組合わせである。そして、最適の組合わせは、プレポリ
マーとして、ＭＤＩとポリエチレンアジペートとからな
るプレポリマー、硬化剤としては、１，４−ブタンジオ
ール、トリメチロールプロパン、ポリエチレンアジペー
トの組合わせである。

【００２４】つぎに、触媒について説明する。この触媒
は、前述のように、上記プレポリマーと硬化剤との反応
を促進させて、成形サイクルの短縮化を図るために用い
られる。そして、本発明では、上記の一般式（１）およ
び一般式（２）で表される触媒の少なくとも一つの触媒
が用いられる。この一般式（１），（２）で表される触
媒が、クリーニングブレード中から表面へ移行しない理
由は明らかではないが、例えば、つぎのように推測する
ことができる。すなわち、上記触媒の分子骨格末端に位
置する水酸基と、ウレタンゴム中のウレタン分子骨格と
の間で何らかの結合が生じ、上記触媒が、ウレタンゴム
中に固定されて、表面移行が抑制されるものと考えられ
る。このように、本発明では、特定の触媒を使用するこ
とにより、ウレタンゴム製クリーニングブレードにおい
て、触媒の表面への移行が抑制されて、感光ドラムの表
面汚染の問題を解決している。これが、本発明の最大の
特徴である。

【００２５】上記２種類の触媒は、それぞれ単独で用い
たり、これら２種類の触媒を同時に使用してもよい。同
時に使用する場合の、配合割合（重量比）は、上記一般
式（１）の触媒Ａと上記一般式（２）の触媒Ｂとで、Ａ
／Ｂ＝１／９〜９／１の範囲、好ましくはＡ／Ｂ＝４／
６〜６／４の範囲、最適にはＡ／Ｂ＝５／５である。

【００２６】さらに、上記一般式（１）および一般式
（２）で表される触媒の合計配合量は、ウレタンゴム組
成物全体の２０００ｐｐｍ（重量割合、以下同じ）以下
に設定することが好ましく、特に好ましくは、１００〜
１５００ｐｐｍの範囲である。すなわち、２０００ｐｐ
ｍを超える割合で、上記触媒を配合すると、プレポリマ
ーと硬化剤との硬化反応が速くなりすぎて、成形型への
注入が困難になるおそれがあるからである。

【００２７】また、上記一般式（１），（２）で表され
る２種類の触媒は、ウレタンゴムの作製に従来から用い
られている触媒と併用してもよい。この併用する従来の
触媒としては、例えば、ＴＥＤＡ，ＤＢＵ−２エチルヘ
キサン酸塩等があげられる。この従来の触媒の配合割合
は、ウレタンゴム組成物全体の１００〜１０００ｐｐ
ｍ、好ましくは２００〜５００ｐｐｍの範囲である。

【００２８】そして、上記一般式（１），（２）で表さ
れ触媒のなかでも、入手の容易性や、取扱性の見地から
下記の一般式（３）で表される触媒ａおよび一般式
（４）で表される触媒ｂを使用することが好ましい。

【００２９】［触媒ａ］

【化９】

【００３０】［触媒ｂ］

【化１０】

【００３１】つぎに、本発明のクリーニングブレード
は、上記材料およびクリーニングブレード用成形型を用
いて、プレポリマー法により作製することができる。す
なわち、まず、プレポリマー，硬化剤，上記特定の触媒
を混合して液状クリーニングブレード成形組成物を調製
する。そして、上記液状クリーニングブレード成形組成
物を、上記成形型に注入する。ついで、上記成形型を温
度６０〜１５０℃に加熱して硬化反応させ、硬化物を成
形型から取り出すことによりクリーニングブレードを得
ることができる。なお、上記硬化時間は、１０分以内の
短時間であるため、型成形サイクルの短縮化を図ること
が可能である。

【００３２】また、本発明のクリーニングブレードは、
以下に示す改良プレポリマー法を適用することも可能で
ある。この方法は、プレポリマーの調製に使用するポリ
オールの一部を、硬化剤に配合することにより、希釈効
果を得て、液状クリーニングブレード成形組成物の粘度
を下げ、型注入作業性等を向上させるものである。この
改良プレポリマー法を具体的に説明すると、すなわち、
まず、ポリイソシアネートとポリオールとを前述の様に
して反応させてプレポリマーを作製する。このとき、目
的とするウレタンゴムに必要なポリオールを全て反応さ
せず、一部を残しておく。そして、この一部残しておい
たポリオールと硬化剤とを混合し、さらに、上記特定の
触媒を加えて、液状クリーニングブレード成形組成物を
作製する。このようにすると、液状クリーニングブレー
ド成形組成物は、上記一部のポリオールの希釈効果によ
り、約１００〜５００ｃｐｓ（７５℃）の低い粘度とな
る。そして、この組成物を成形型に注入し、ついで硬化
させて脱型することにより、クリーニングブレードを作
製することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明のクリーニングブ
レードは、クリーニングブレード表面へ経時的に移動す
ることがない特定の触媒を用いて作製される。したがっ
て、本発明のクリーニングブレードを感光ドラムと摺接
させて、残留トナーの除去を行っても、感光ドラムの表
面が汚染されることがない。このため、本発明のクリー
ニングブレードを用いれば、常に高画質の複写画像を得
ることが可能となる。また、上記特定の触媒は、優れた
触媒作用を有するため、クリーニングブレード製造にお
いて、成形サイクルの短縮化を達成することが可能とな
る。その結果、製造効率が向上し、クリーニングブレー
ドを低コストで製造することが可能となる。このよう
に、本発明のクリーニングブレードは、ウレタンゴムの
有する優れた機械的特性に加え、感光ドラム表面を汚染
しないという特性を備えた低コストのものである。した
がって、本発明のクリーニングブレードを、電子写真方
式を採用している複写機やプリンター等に適用すれば、
この複写機等の高性能化および低コスト化に寄与するこ
とが可能となる。

【００３４】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００３５】

【実施例１〜６，比較例１〜４】前述の改良プレポリマ
ー法により、クリーニングブレードを作製した。すなわ
ち、下記の表１および表２に示すポリイソシアネート，
ポリオール，硬化剤，触媒を同表に示す割合で配合して
混合し、クリーニングブレード成形組成物を調製した。
そして、この組成物を、クリーニングブレード用成形型
に注入し、これを１３０℃で加熱処理した。ついで、こ
の硬化物を脱型することにより、クリーニングブレード
を作製した。なお、上記触媒は、上記の一般式（３）で
示される触媒ａ、上記の一般式（４）で示される触媒
ｂ，ＴＥＤＡ，ＤＵＢ−２エチルヘキサン酸塩（Ｕ−ｃ
ａｔＳＡ１０２、サンアプロ社製）を使用した。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】このようにして作製したクリーニングブレ
ードについて、その製造過程の型注入性，硬化脱型時
間、クリーニングブレード成形組成物の粘度，クリーニ
ングブレードの硬度，引張強さ，反発弾性，ガラス転移
点、感光ドラムの汚染性，複写画像の画質の特性を評価
した。その結果を下記の表３および表４に示す。なお、
上記特性の評価は、以下のようにして行った。

【００３９】〔型注入性〕幅２ｍｍ×深さ２ｍｍ×長さ
４００ｍｍの溝を有する成形型を用い、この溝に液状ク
リーニングブレード成形組成物を注入して自然落下さ
せ、その到達距離（ｍｍ）を測定した。この到達距離
が、２００ｍｍ以上であれば、支障無くクリーニングブ
レードを製造をすることが可能である。

【００４０】〔硬化脱型時間〕液状ウレタンゴム成形組
成物を、１３０℃で反応，硬化させた時の硬化時間を測
定した。

【００４１】〔クリーニングブレードの硬度，引張強
さ，反発弾性〕ＪＩＳ Ｋ ６３０１に準じて行った。

【００４２】〔ガラス転移点〕動的粘弾性測定機によ
り、減衰係数の温度依存性を測定し、ガラス転移点
（℃）を決定した。

【００４３】〔感光ドラムの汚染性〕クリーニングブレ
ード用成形型を用いない以外は、上記実施例および比較
例と同様してウレタンゴムシートを作製し、このウレタ
ンゴムシートの表面を洗浄した。一方、有機感光体（Ｏ
ＰＣ）およびセレン（Ｓｅ）の２種類の感光ドラムを準
備し、この感光ドラム表面に上記ウレタンゴムシートを
はりつけた。そして、このウレタンゴムシートをはりつ
けた感光ドラムを、室温下で７日間放置し、感光ドラム
表面の変質，変色等の変化を目視観察した。そして、変
化がなかったものを○、何らかの変化が確認できた場合
は、その旨を表に記した。

【００４４】〔複写画像の画質評価〕上記感光ドラムの
汚染性の評価で使用した感光ドラムを用いて、実際の複
写テストを行い、得られる複写画像の評価を行った。そ
して、複写画像において、変化や異常が確認されなかっ
たものを○、何らかの変化が確認できた場合は、その旨
を表に記した。

【００４５】

【表３】

【００４６】

【表４】

【００４７】上記表３の結果から、全実施例品のクリー
ニングブレードは、製造効率および物性が優れ、また感
光ドラムに対する汚染も発生しなかった。これに対し、
上記表４から、比較例１は、硬化脱型時間、比較例２
は、型注入性および感光ドラムの汚染性、比較例３は硬
化時間，感光ドラムの汚染性および複写画像、比較例４
は、感光ドラムの汚染性および複写画像にそれぞれ問題
があった。

【図面の簡単な説明】

【図１】クリーニング装置の構成を示す斜視図である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 21/10 // Ｂ２９Ｋ 75:00 (72)発明者 津田 一英 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600 東海 ゴム工業株式会社内 (72)発明者 森 宏之 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600 東海 ゴム工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウレタンゴム組成物からなるクリーニン
   グブレードであって、上記ウレタンゴム組成物が、下記
   の一般式（１）で表される触媒および下記の一般式
   （２）で表される触媒の少なくとも一つの触媒を含有す
   ることを特徴とするクリーニングブレード。 【化１】 【化２】
2. 【請求項２】 クリーニングブレード用成形型を準備
   し、このクリーニングブレード用成形型内に、ウレタン
   ゴム形成用プレポリマー，硬化剤，触媒を含有する液状
   クリーニングブレード成形組成物を注入して硬化させ、
   ついでこの硬化物を脱型するクリーニングブレードの製
   法であって、上記触媒が、下記の一般式（１）で表され
   る触媒および下記の一般式（２）で表される触媒の少な
   くとも一つの触媒であることを特徴とするクリーニング
   ブレードの製法。 【化３】 【化４】