迫 康浩 (〒47 兵庫県神戸市中央区港島南町4丁目6番6号 バンドー化学株式会社内 Hyogo, 6500047, JP)
HIROTOMI, Ken (6-6, Minatojima minamimachi 4-chome, Chuo-ku, Kobe-sh, Hyogo 47, 6500047, JP)
バンドー化学株式会社 (〒47 兵庫県神戸市中央区港島南町4丁目6番6号 Hyogo, 6500047, JP)
SAKO, Yasuhiro (6-6, Minatojima minamimachi 4-chome, Chuo-ku, Kobe-sh, Hyogo 47, 6500047, JP)
迫 康浩 (〒47 兵庫県神戸市中央区港島南町4丁目6番6号 バンドー化学株式会社内 Hyogo, 6500047, JP)
| 材質が異なるエッジ部とベース部を備えた電子写真装置用ブレードであって、少なくともエッジ部がエステル系ポリウレタンからなり、エッジ部以外のベース部がエーテル系ポリウレタンからなることを特徴とする電子写真装置用ブレード。 |
| 材質が異なるニップ部とベース部を備えた電子写真装置用ブレードであって、少なくともニップ部がエステル系ポリウレタンからなり、ニップ部以外のベース部がエーテル系ポリウレタンからなることを特徴とする電子写真装置用ブレード。 |
| ベース部を構成するエーテル系ポリウレタンが、ポリテトラメチレングリコール系ウレタン又はポリオキシプロピレン系ウレタンからなることを特徴とする請求項1又は2記載の電子写真装置用ブレード。 |
| ベース部の硬さがJIS-A硬度60~85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。 |
| ベース部を構成するエーテル系ポリウレタンが0℃~50℃での反発弾性の変化率が10%以下であることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の電子写真装置用ブレード。 |
| ベース部を構成するエーテル系ポリウレタンが下記条件で測定したtanδのピーク温度が-33℃~0℃であることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の電子写真装置用ブレード。 tanδの測定条件(温度分散) 動歪:0.1% 周波数:10Hz 昇温スピード:2℃/min |
| エッジ部の厚みが0.1~1.0mmであることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の電子写真装置用ブレード。 |
| エッジ部の形状が円弧状の横断面形状であることを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の電子写真装置用ブレード。 |
| 電子写真装置用ブレードが残留トナーをクリーニングするクリーニングブレードであることを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載の電子写真装置用ブレード。 |
| 電子写真装置用ブレードが現像ブレードであることを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載の電子写真装置用ブレード。 |
| エステル系ポリウレタン製のエッジ層又はエーテル系ポリウレタン製のベース層の一方の層を形成する材料を先に円筒状の金型に流し込み金型を回転しながら硬化させ半硬化した後、他方の層を形成する材料を流しこみ回転させながら硬化させて2層から構成されるブレード素材を成型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。 |
| 成形溝を外周に備え、内部に加熱装置を備えた成形ドラムであって、該成形ドラムの外周に沿って、成形溝に合成樹脂供給手段、成形ドラムの成形溝を覆いながら成形ドラムの回転に同期して回走するエンドレスベルトを順次配置し、成形溝に供給した合成樹脂原料をエンドレスベルトと成形溝から形成される成形空間によって、所定の幅と厚さを有する帯状のブレード素材を成形ドラムの回転に従い製造する方法であって、エッジ部を形成するエステル系ポリウレタン材料を先に流し込み半硬化した後、ベース部を形成するエーテル系ポリウレタン材料を流し込み硬化させてブレード素材を形成することを特徴とする電子写真装置用ブレードの成型方法。 |
この発明は、電子写真装置用ブレードに する。電子写真装置としては、電子写真方 の複写機、プリンタ、ファクシミリ等があ 。特に、熱硬化型ポリウレタンからなるク ーニングブレード、現像ブレードとなる素 、その製造方法およびその製造装置に関す 。
電子写真装置用ブレードはトナーをかきとっ
たり、薄膜を形成したりと常に相手材と摺擦
されるため耐摩耗性の優れるポリウレタンが
一般に用いられる。
各種のポリウレタンの種類を網羅的に例示
た先行文献が見受けられる。(例えば、特許
文献1:特開2000-235337号公報(東海ゴム))
しかし、現実に実用化されているものは
エステル系ポリウレタンである。エステル
ポリウレタンは、耐摩耗性が高いので一般
用いられている。一方、エステル系ポリウ
タンには、加水分解し易く、圧接性能など
物性値が経年劣化する問題があるが、耐摩
性を重視して利用されている。他の代表的
ポリウレタンであるエーテル系ポリウレタ
は、加水分解耐性はあるもののエステル系
リウレタンよりも耐摩耗性が小さく、実用
でないとされ、使用されていないのが現実
ある。
また近年高画質化のために、トナーの粒径
細かく、形状は丸くなる方向であり、クリ
ニングや薄膜を形成するブレードとしての
適点が小さくなる方向にある。トナーの小
径化、球状化のためにクリーニングブレー
は確実にトナーをクリーニングするために
り強く相手材に圧接させた状態で使用する
ースが増えてきており、より耐摩耗性と永
変形の少ないことが要求されている。
つまりエッジ部分はより耐摩耗性が要求さ
、エッジ以外の部分では、永久歪が少ない
となど要求が多様化しており、単一の材質
よってブレードを構成するポリウレタンの
料設計が限界に来ている。そこでエッジ層
背面層を別々の配合で構成する案が提案さ
ており、配置や構造など実用に供すること
できるものが求められている。
本出願人は、エッジ部やニップ部の位置と
状をベースと別素材で形成できるブレード
材の鋭意研究開発を継続しており、この位
と形状をコントロールできる技術を開発し
既に、特許出願(特願2005-218238号(CP2層)、特
2005-357859号(割型2層))を行った。
部分的に材質を変更した先行文献をいくつ
例示する。
特許文献2(特開2002-214989号公報)にはポリエ
テル系ウレタンの2層成形がクレームに示さ
ており、ポリエステル系ウレタン同士の2層
では、加水分解性は通常のウレタン1層の物
変わらず、向上しない。
その他、2層ブレードに関する次のような先
行文献がある。
表面コーティング法
表面をコーティング剤で処理し、改質した
のが提案されている(例えば、特許文献3:特
2001-356566号公報)。これは、遠心成形法で成
した板状のポリウレタンシート(第1層)の表
に、液状の原料を塗布し、加熱硬化するこ
により第2層を積層したブレード用ゴム部材
とした例である。
コーティング方法としてディッピング方式
用いる方法(例えば、特許文献4:特開2004-46145
号公報)がある。
遠心成型法、割型法、貼り合わせ法
遠心成形で2層になるように成形する方法(
えば、特許文献5:特開2004-184462号公報 [0076]
照)がある。また、別々に作ったゴム部材を
着して張り合わせる方法(例えば、特許文献
6:特開昭60-165682号公報)がある。
ゴムに別素材含浸・改質法
ポリウレタンブレードの処理不必要な部分
マスキングを行い、ポリシアノアクリレー
やイソシアネート、水、シリコンなどをポ
ウレタンブレードに含浸させ、その後加熱
で反応硬化させ、ブレードエッジ近傍の質
変える(硬度を上げる、粘弾性特性を変える
、摩擦係数を変える 等)ことにより、クリー
ニングブレードとしての性能を改良する方法
が提案されている(例えば、特許文献4:特開200
4-46145号公報、特許文献7:特開2004-233818号公報)
。
本出願人も多層ブレードについて例えば、
許文献8:特開平9-127846号公報、特許文献9:特
2002-214990号公報、特許文献10:特開平11-212414
公報に例示される表面コーティング法、遠
成型法、含浸法等を研究開発して提案して
た。
本発明は、永久変形が少なく、機械的強 、耐摩耗性に優れ、使用環境対応性に優れ 2層に形成した電子写真装置用のブレードを 提供することを目的とする。
本出願人は、ブレードのエッジやニップ に部分的に異なる材質を正確に設けること できる技術を開発し、部分的に異なる素材 形成した電子写真装置用のブレードに関す 提案を特許出願(特願2005-218238号(CP2層)、特 2005-357859号(割型2層))を行った。本出願人は これらの発明をもとに、エッジ部やニップ とベース部に用いるポリウレタンを特定し 電子写真装置用のブレードを提供するもの ある。また、その製法を提供するものであ 。
本発明は、エッジ部やニップ部にエステル
ポリウレタンを採用し、ベース部にはエー
ル系ポリウレタンを採用することを基本と
るものである。
本発明の主な解決手段は次のとおりである
(1)材質が異なるエッジ部とベース部を備えた
電子写真装置用ブレードであって、少なくと
もエッジ部がエステル系ポリウレタンからな
り、エッジ部以外のベース部がエーテル系ポ
リウレタンからなることを特徴とする電子写
真装置用ブレード。
(2)材質が異なるニップ部とベース部を備えた
電子写真装置用ブレードであって、少なくと
もニップ部がエステル系ポリウレタンからな
り、ニップ部以外のベース部がエーテル系ポ
リウレタンからなることを特徴とする電子写
真装置用ブレード。
(3)ベース部を構成するエーテル系ポリウレタ
ンが、ポリテトラメチレングリコール系ウレ
タン又はポリオキシプロピレン系ウレタンか
らなることを特徴とする(1)又は(2)記載の電子
写真装置用ブレード。
(4)ベース部の硬さがJIS-A硬度60~85であること
特徴とする(1)記載の電子写真装置用ブレー
。
(5)ベース部を構成するエーテル系ポリウレタ
ンが0℃~50℃での反発弾性の変化率が10%以下
あることを特徴とする(1)~(4)のいずれかに記
の電子写真装置用ブレード。
(6)ベース部を構成するエーテル系ポリウレタ
ンが下記条件で測定したtanδのピーク温度が-
33℃~0℃であることを特徴とする(1)~(5)のいず
かに記載の電子写真装置用ブレード。
tanδの測定条件(温度分散)
動歪:0.1% 周波数:10Hz 昇温スピード:2℃
/min.
(7)エッジ部の厚みが0.1~1.0mmであることを特徴
とする(1)~(6)のいずれかに記載の電子写真装
用ブレード。
(8)エッジ部の形状が円弧状の横断面形状であ
ることを特徴とする(1)~(7)のいずれかに記載
電子写真装置用ブレード。
(9)電子写真装置用ブレードが残留トナーをク
リーニングするクリーニングブレードである
ことを特徴とする(1)~(8)のいずれかに記載の
子写真装置用ブレード。
(10)電子写真装置用ブレードが現像ブレード
あることを特徴とする(1)~(8)のいずれかに記
の電子写真装置用ブレード。
(11)エステル系ポリウレタン製のエッジ層又
エーテル系ポリウレタン製のベース層の一
の層を形成する材料を先に円筒状の金型に
し込み金型を回転しながら硬化させ半硬化
た後、他方の層を形成する材料を流しこみ
転させながら硬化させて2層から構成される
レード素材を成型することを特徴とする電
写真装置用ブレードの製造方法。
(12)成形溝を外周に備え、内部に加熱装置を
えた成形ドラムであって、該成形ドラムの
周に沿って、成形溝に合成樹脂供給手段、
形ドラムの成形溝を覆いながら成形ドラム
回転に同期して回走するエンドレスベルト
順次配置し、成形溝に供給した合成樹脂原
をエンドレスベルトと成形溝から形成され
成形空間によって、所定の幅と厚さを有す
帯状のブレード素材を成形ドラムの回転に
い製造する方法であって、エッジ部を形成
るエステル系ポリウレタン材料を先に流し
み半硬化した後、ベース部を形成するエー
ル系ポリウレタン材料を流し込み硬化させ
ブレード素材を形成することを特徴とする
子写真装置用ブレードの成型方法。
1.本発明よって、耐摩耗性が求められるエッ
部やニップ部にエステル系ポリウレタンを
い、圧接性などの安定した物性が求められ
ベース部にエーテル系ポリウレタンを用い
、対摩耗性と安定性を実現し、小径トナー
どにも対応できる、きれいな画像を安定し
提供できる電子写真用装置用ブレードを実
できる。
2.永久変形が少なく、機械的強度、耐摩耗性
優れ、使用環境範囲での粘弾性の温度依存
が小さく、硬さ(ブレードの圧接力)が適正
囲であるブレード(低温環境下でもクリーニ
グ可能かつ高温環境下で異音が発生しない)
を単一材で実現するのが困難であるが、本発
明のブレードはエステル系ポリウレタンをエ
ッジ部あるいはニップ部とし、エーテル系ポ
リウレタンをベース部とすることによって解
決することができた。
3.従来のブレード部材としては、機械的強度
耐摩耗性等に優れしかも当接する相手材を
傷しない点から、ポリエステル系ポリウレ
ンからなる弾性体が一般に使用されている
本発明は、クリーニング、薄膜形成をする
ッジ部分に耐摩耗性、機械的強度に優れた
ステル系ポリウレタン、それ以外の部分に
用環境範囲での温度依存性が小さく、永久
みの小さいエーテル系ポリウレタン特に、
リテトラメチレングリコール系ポリウレタ
を用いる。特に、外周に成型溝を設けた回
ドラムを使用した連続成型法による製法を
いることで品質が安定したブレードを供給
ることができる。
4.低温クリーニングと高温での異音低減、長
にわたる圧接力の安定化を実現するブレー
を供給することが出来る。
5.エーテル系ポリウレタンを使用することに
り、ブレードを安価に製造する事ができる
1 部分層(エッジ部、ニップ部)
2 ベース層
3 弾性ゴム部材
4 指示部材
10 外部加熱装置
11 第一注型機ミキシングベルト
12 第二注型機ミキシングベルト
13 成形ドラム
14 エンドレスベルト
15 回転軸
16 予熱ロール
17 ガイドロール
18 テンションロール
19 冷却ロール
20 冷却コンベヤ
21 冷却装置
22 弛み検知器
23 送りロール
24 裁断装置
25 コンベア
26 上側センサー
27 下側センサー
30 成形溝
101 帯状ブレード素材
103 定尺寸法ブレード部材
108 吐出ヘッド
110 金型
110a、110b 分割金型
111 分割金型に注型する装置
112 スライド板
113 ベース板
114 側壁
115 傾斜側壁
116 型締め部材
117 ボールネジ
118 ガイド棒
本願発明は、エッジ部あるいはニップ部 エステル系ポリウレタンを用い、ベース部 エーテル系ポリウレタンを用いた電子写真 装置用ブレードである。
1.多層ブレードの例
本発明のクリーニングブレードや現像ブレ
ドは、図1に示す全体に2層とする構成の他
図2、図3に示すような部分的に2層構成とす
ことができる。また、3層構成、あるいは部
層を複数設けることもできる。
従来あるいは、本発明によるブレードにお
ても、硬度が範囲を外れると圧接力不足に
りクリーニングできなくなる。また、圧接
過多により、摩耗、カケが発生し、クリー
ング不具合を発生する。また、反発弾性の
度依存性が10%を超えると高温環境で異音が
生する、または低温環境下でトナーのすり
けが起き、高温と低温での両立ができなく
る。また、tanδピーク温度が上限を超える
低温環境下でトナーのすり抜けが起き、下
を超えると高温環境下で異音が発生する。
た、永久伸び率が5%を超えるものは、長期保
管による永久変形により圧接力が低下し、ト
ナーすり抜けが起きる等の様々な要素がブレ
ードの機能障害の原因となっている。
本発明は、基本的にエッジ部あるいはニッ
部にエステル系ポリウレタンを用い、ベー
部にエーテル系ポリウレタンを用い、各種
物性をコントロールすることにより、これ
の弊害を少なくしたものである。
即ち、次のような作用効果を奏するブレ ドを提供する。耐摩耗性が求められるエッ 部やニップ部にエステル系ポリウレタンを い、圧接性などの安定した物性が求められ ベース部にエーテル系ポリウレタンを用い 、耐摩耗性と安定性を実現し、小径トナー どにも対応できる、きれいな画像を安定し 提供できる電子写真装置用ブレードを実現 きる。永久変形が少なく、機械的強度、耐 耗性に優れ、使用環境範囲での粘弾性の温 依存性が小さく、硬さ(ブレードの圧接力) 適正範囲であるブレード(低温環境下でもク ーニング可能かつ高温環境下で異音が発生 ない)を単一材で実現するのが困難である。 従来のブレード部材としては、機械的強度、 耐摩耗性等に優れしかも当接する相手材を損 傷しない点から、ポリエステル系ポリウレタ ンからなる弾性体が一般に使用されている。 本発明は、クリーニング、薄膜形成をするエ ッジ部分に耐摩耗性、機械的強度に優れたエ ステル系ポリウレタン、それ以外の部分に使 用環境範囲での温度依存性が小さく、永久歪 みの小さいエーテル系ポリウレタン特に、ポ リテトラメチレングリコール系ポリウレタン を用いる。特に、外周に成型溝を設けた回転 ドラムを使用した連続成型法による製法を用 いることで品質が安定したブレードを供給す ることができる。低温クリーニングと高温で の異音低減、長期にわたる圧接力の安定化を 実現するブレードを供給することが出来る。 ポリエーテル系を使用することにより、ブレ ードを安価に製造する事ができる。
2.ポリウレタン素材
ウレタンの形成材料としては、ポリイソシ
ネートおよびポリオールを含有するポリウ
タン組成物が用いられる。
ポリオール成分として、エッジ部あるいは
ップ部を含む層はエステル系ポリウレタン
用い、エッジ部やニップ部を含む層以外の
ース部はエーテル系ポリウレタンを用いる
本発明に用いられるポリウレタン原料は、
溶剤型の熱硬化性が望ましい。
2-1 エステル系ポリオール
本発明に用いるエッジ層を形成するエステ
系ポリウレタンは、従来から使用されてい
エステル系ポリウレタンを使用することが
きる。
ポリエステルジオール、ポリエステルトリ
ール等のポリエステルポリオール。
ポリエステルポリオールとしては、多塩基
有機酸とポリオールとから製造される。ε-
プロラクタムの開環重合から得られるポリ
プロラクトンジオール等のポリカプロラク
ンポリオールも使用できる。
多塩基性有機酸としては、特に限定するも
ではなく、シュウ酸、コハク酸、グルタル
、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、
ゼライン酸、セバシン酸、イソセバシン酸
の飽和脂肪酸や、マレイン酸、フマル酸等
不飽和脂肪酸や、フタル酸、イソフタル酸
テレフタル酸等の芳香族酸等のジカルボン
があげられる。また、無水マレイン酸、無
フタル酸等の酸無水物や、テレフタル酸ジ
チル等のジアルキルエステル等を用いるこ
もできる。さらに、不飽和脂肪酸の二量化
よって得られる、ダイマー酸を用いること
できる。これらは単独でもしくは2種以上併
せて用いられる。
ポリオールとしては、特に限定するもの はなく、エチレングリコール、ジエチレン リコール、トリエチレングリコール、プロ レングリコール、ジプロピレングリコール ブチレングリコール、ネオペンチルグリコ ル、1,6-ヘキシレングリコール等のジオール や、トリメチロールエタン、トリメチロール プロパン、ヘキサントリオール、グリセリン 等のトリオールや、ソルビトール等のヘキサ オール等、ポリブチレンアジペート(PBA)、ポ エチレンアジペート等があげられる。これ は単独でもしくは2種以上併せて用いられる 。
2-2 エーテル系ポリオール
ポリオキシテトラメチレングリコール、ポ
オキシプロピレングリコール等のポリエー
ルポリオール。
ポリエーテルポリオールとして、エチレン
キサイド、プロピレンオキサイド、トリメ
レンオキサイド、ブチレンオキサイド、α-
チルトリメチレンオキサイド、3,3″-ジメチ
ルトリメチレンオキサイド、テトラヒドロフ
ラン、ジオキサン、ジオキサミン等の環状エ
ーテルがあげられる。
2-3 ポリイソシアネート
ポリイソシアネートとしては、特に限定す
ものではなく、例えば、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
ネート(2,6-TDI)、3,3″-ビトリレン-4,4″-ジイ
シアネート、3,3″-ジメチルジフェニルメタ
-4,4″-ジイソシアネート、2,4-トリレンジイ
シアネートウレチジンジオン(2,4-TDIの二量
)、1,5-ナフチレンジイソシアネート、メタフ
ェニレンジイソシアネート、ヘキサメチレン
ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネ
ート、4,4″-ジシクロヘキシルメタンジイソ
アネート(水添MDI)、カルボジイミド変性MDI、
オルトトルイジンジイソシアネート、キシレ
ンジイソシアネート、パラフェニレンジイソ
シアネート、リジンジイソシアネートメチル
エステル等のジイソシアネート、トリフェニ
ルメタン-4,4″,4′-トリイソシアネート等の
リイソシアネート、ポリメリックMDI等があ
られる。これらは単独でもしくは2種以上併
て用いられる。なかでも、耐摩耗性の観点
ら、MDIが好ましい。
2-4その他の素材
ポリウレタン組成物には、上記ポリイソシ
ネートおよびポリオール以外に、鎖延長剤
界面活性剤、難燃剤、着色剤、充填剤、可
剤、安定剤、離型剤、触媒等通常用いられ
いる剤を配合することができる。
上記鎖延長剤としては、従来公知のもの あれば特に限定されるものではなく、例え 、1,4-ブタンジオール(1,4-BD)、エチレングリ ール、ジエチレングリコール、プロピレン リコール、ジプロピレングリコール、ヘキ ンジオール、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 リコール、トリエチレングリコール、トリ チロールプロパン(TMP)、グリセリン、ペンタ エリスリトール、ソルビトール、1,2,6-ヘキサ ントリオール等の、分子量300以下のポリオー ルがあげられる。これらは単独で用いてもよ いし、2種以上併用してもよい。
上記触媒としては、三級アミン等のアミン
化合物、有機錫化合物等の有機金属化合物
があげられる。なかでも、アミン系化合物
好ましい。
上記三級アミンとしては、トリエチルアミン
等のトリアルキルアミンや、N,N,N″,N″-テト
メチル-1,3-ブタンジアミン等のテトラアル
ルジアミンや、ジメチルエタノールアミン
のアミノアルコールや、エトキシル化アミ
や、エトキシル化ジアミンや、ビス(ジエチ
エタノールアミン)アジペート等のエステル
アミンや、トリエチレンジアミンや、N,N-ジ
チルシクロヘキシルアミン等のシクロヘキ
ルアミン誘導体や、N-メチルモルホリン、N-(
2-ヒドロキシプロピル)-ジメチルモルホリン
のモルホリン誘導体や、N,N″-ジエチル-2-メ
ルピペラジン、N,N″-ビス-(2-ヒドロキシプ
ピル)-2-メチルピペラジン等のピペラジン誘
体等があげられる。
上記有機錫化合物としては、ジブチル錫ジ
ウレート、ジブチル錫ジ(2-エチルヘキソエ
ト)等のジアルキル錫化合物があげられる。
また、2-エチルカプロン酸第1錫、オレイン酸
第1錫等があげられる。
2-5 樹脂例
本発明で用いられる合成樹脂は、主に熱硬
性のポリウレタン樹脂である。特に、非溶
型の2液性の熱硬化性ポリウレタンが適して
いる。外周成型溝回転ドラムによる連続成型
法は、注型から取り出しまでの時間が成形ド
ラムの一回転以内であり、30~60秒程度で取り
し可能な程度に重合固化している必要があ
。このような条件を満たすイソシアネート
ポリオール、架橋剤、触媒を選定し設計す
。取り出した後工程において、2次架橋、熟
成工程を施すことができる。割型を用いる場
合も、エッジ部やニップ部となるエステル系
ポリウレタンの初期硬化時間を短くすること
が望ましい。
添加成分として、潤滑剤、導電性付与剤、
磨粒子などがある。
潤滑剤の例としては、ポリ四フッ化エチレ
、窒化ホウ素、グラファイト、二硫化モリ
デン、ポリジメチルシロキサン等のシリコ
化合物がある。
導電性付与物質としては、特に限定される
のではないが、ケッチェンブラック、アセ
レンブラック、ファーネスブラック等のカ
ボンブラックや、グラファイト、金属フィ
ー、金属酸化物ウィスカー等の電子伝導性
質、金属石鹸、過塩素酸塩等のイオン伝導
物質等を単独で、もしくは2種以上の物質を
組合わせて使用することができ、現像ブレー
ドや帯電ブレードに適用される。
研磨粒子は、感光体等、当接する相手材の
面をリフレッシュする目的で使用されるブ
ードに適用される。
例えば、本願出願人が先に特許第3004586号公
報、特許第2942183号公報、特許第2645980号公報
特開2002-214989号公報、特開2002-214990号公報等
に提案したポリウレタン樹脂を例示すること
ができる次のようなポリウレタンを使用する
ことができる。
ウレタンプレポリマーの液状物および架橋
との液状物のうち少なくとも一方に混合さ
る高分子量ポリオールの成分が数平均分子
1000~3000の2官能ポリオールと、数平均分子量
92~980の3官能ポリオールとを平均官能基数が2.
02~2.20となるポリオールにイソシアネート基
含量が5~20%となる量のジイソシアネート化合
物を混合してプレポリマーを調製し、そのプ
レポリマーに、OH基/NCO基の当量比が0.85~1.00と
なる量の架橋剤とを40~70゜Cにおいて混合して
ポリウレタン液状物(未硬化ポリウレタン組
物)を調製する。
なお、前記高分子量ポリオール成分の数平
分子量は、好ましくは1000~3000の範囲がより
ましい。この組成物を注型することにより
応が円滑に行われ、得られるブレードの物
も好ましい。すなわち、使用されるポリオ
ルの数平均分子量は、1000~3000の範囲であり
1000未満であると、できあがったウレタンゴ
ムが硬くなりすぎて必要な物性(柔軟性)が得
れず、3000を超えると成形時の粘度が高く、
注型加工することが困難となる。
また平均官能基数(f)がf=1ではモノオールと
るため重合せず、f≧5では多官能になりす
るために、重合物の粘度が増大し且つ物性
低下するからである。
本発明に係るポリウレタンエラストマー 造の為の成分としては、次のようなものが 用できる。ポリエーテル系ポリオールとし は、ポリエチレングリコール、ポリプロピ ングリコール、ポリオキシテトラメチレン リコール等のポリオキシアルキレングリコ ル類あるいは、ビスフェノールA、グリセリ ンのエチレンオキシド、プロピレンオキシド 等のアルキレンオキシド付加物類のポリエー テル型ポリオールが例示される。ポリエステ ル系ポリオールとしては、アジピン酸、無水 フタル酸、イソフタル酸、マレイン酸、フマ ール酸等の2塩基酸とエチレングリコール、 ロピレングリコール、1,4ブタンジオール、1, 6ヘキサンジオール、トリメチロールプロパ 等のグリコール類との重合反応により得ら るポリエステル型ポリオールならびにポリ プロラクトンジオールを挙げることができ 。
ジイソシアネート化合物としては、トリ ンジイソシアネート、4,4ジフェニルメタン イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシ ネート、イソホロンジイソシアネート、1,4 クロヘキサンジイソシアネート等を挙げる とができる。鎖延長剤として、エチレング コール、1,4ブタンジオール、ジエチレング コール、1,6ヘキサンジオール、ネオペンチ グリコール等の低分子量ジオール並びにエ レンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、 ソホロンジアミン等のジアミンを挙げるこ ができる。望ましくは、低分子量ジオール 用いられる。さらに必要に応じて多官能成 としてトリメチロールプロパン、トリエタ ールアミン、グリセリン、及びこれらのエ レンオキシド、プロピレンオキシド付加物 添加してもよい。
上記のポリウレタンの製造においては、O H基/NCO基の当量比は生成するポリウレタンの 性から0.8~1.05がよく、望ましくは0.85~1.00の 囲である。また必要に応じて一般的なアミ 化合物や有機錫系化合物等の反応促進剤が いられる。例えば、特許第2942183号公報、第0 022段落に開示される反応促進剤は下記の一般 化学式で表されるイミダゾール誘導体等であ って、その具体例としては、化学構造上から 反応温度依存性の高い2-メチルイミダゾール 1,2ジメチルイミダゾール等を挙げることが きる。
かかる、反応促進剤は有効量としてプレ リマー100重量部に対して、0.01~0.5重量部、 ましくは0.05~0.3重量部の範囲で用いられる。 望ましくは更に感温性、或は遅効性を有する ものが混合した樹脂の可使時間を長くとれ、 脱型時間が短くなるため好適に用いられる。 その具体例としては、ブロックアミンと称さ れる1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン-7-有 酸塩、1,5-ジアザビシクロ(4,3,0)ノネン-5-有 酸塩またはこれらの混合物等が挙げられる 本発明では熱硬化型ポリウレタンの原料成 であるウレタンプレポリマーの液状物と架 剤の液状物との混合撹拌に使用する2液混合 型機には、市販のものを使用できる。また 量ポンプはその定量精度を考慮して、3連以 上のプランジャータイプを使用することが好 ましいがギアーポンプタイプも使用可能であ る。特に、本発明の製造装置では、脱型時に 所定の硬度を得るために反応促進剤を使用し て速硬化処方にする必要があるので、撹拌混 合室は、特公平6-11389号公報に開示されてい ような、混合室内での滞留を防ぎ、且つ反 熱による発熱を抑制した小容量のタイプが ましい。
2液性の熱硬化性のポリウレタン樹脂につ いて詳しく例示したが、本発明で使用できる ブレード用の樹脂としては、これに限られる ことはない。熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の いずれも使用できる。加熱された回転する成 型ドラムを使用するので、加熱硬化反応が注 型直後から開始されるので、溶剤を含まない 非溶剤型が好ましい。
これらの合成樹脂成分を配合して、部分 になる樹脂組成とベース層になる樹脂組成 作成して、使用する。一般に、エッジ部や ップ部などに使用される部分層となる合成 脂は高硬度、高反発弾性、ベース層に使用 れる樹脂はエッジ層よりも低硬度、低反発 性に設計される。
3 製法
エッジ部又はニップ部をエステル系ポリウ
タン層とベース部をエーテル系ポリウレタ
層の2層に形成する方法は、(1)外周に溝を形
成した回転成型ドラムを利用して連続成型す
る方法、(2)割型による個別に成型する方法、
(3)ドラムの内壁面に液状ポリウレタン原料を
注型して回転させて薄層を複数形成する幅広
ポリウレタンシートを作成する遠心成型法を
利用することができる。
3-1 外周に溝を形成した回転成型ドラムを利
して連続成型する方法
この成型手段は、本願発明者が先に提案し
特願2005-218238号に開示した手段を利用する
とができる。ブレードに使用されている合
樹脂製の弾性ゴムからなるテープの幅と同
かそれよりやや大きい幅を有する合成樹脂
のテープを連続して製造し、その長尺テー
を定寸にカットし、金属製の支持体の一側
に接合して現像ブレード、クリーニングブ
ード等に仕上げる技術を基本製法とする。
この製法に用いる基本的な製造手段は、外
に成形溝を設けた成形ドラムを、水平軸を
心に回転させつつ、ポリウレタン等の液状
料を頂点付近から成形溝に連続注型し、成
ドラムの回転動作中に重合させて、注型箇
より前の位置でテープ状となったポリウレ
ン等の連続成型物を剥離して、成形溝から
り出し、後工程に供給するものを用いるも
である。テープ状の成型物が連続して産出
れるので、後工程では、一本の定尺にカッ
、金属支持体との接合と一連の作業を連続
て実施でき、稼働に無駄が無く生産性が高
。
具体的な製法は、次のとおりである。
この連続成型法は、複数の注型機を備えた
のである。それぞれの注型機から組成の異
る合成樹脂を成形ドラムの成形溝に連続供
することにより、2層あるいはそれ以上の合
成樹脂層を備えた合成樹脂製のブレード素材
を製造する方法である。連続回転する成形ド
ラムの成形溝に対して、注型口を前後に配置
した場合は、先に注型された合成樹脂の上に
後から注型された合成樹脂が被覆された状態
で硬化して層が形成される。先に注型する合
成樹脂の位置、供給量、合成樹脂の組成や種
類、成形ドラムの回転スピードなどによって
、樹脂層の位置と幅、厚さをコントロールす
ることができる。後から注型する合成樹脂は
、全体を充填するのに必要な量を供給するこ
ととなり、ベース層を形成する。
先行する合成樹脂を成形溝のコーナー部に
型した場合は、エッジ部に異種材料を設け
ブレード素材を製造することができる。中
部に注型した場合は、ブレード素材の中間
異種材料を設けることができる。薄く溝底
全体に注型した場合は、全面に2層あるいは
多層にしたブレード素材を製造することがで
きる。
成形溝断面の深さに変化を付けると、部分
に厚さを変化させたブレード素材を製造す
ことができる。深い部分に先行する合成樹
を供給した場合には、その部分に異種材料
を形成することができる。
成形溝の底面を粗面化した場合は、その粗
を反映した表面を持つブレード素材を製造
ることができる。
エッジ部に異種材料層を設けたブレード素
は、エッジ部を当接するクリーニングブレ
ドに適しており、中間部を異種材料層とし
ものは、その部分をニップ部として使用し
ナーを摺擦して帯電する現像ブレード用の
材や帯電ブレードの素材に適する。
また、異種材料を組み合わせることにより
弾性ゴムの物性値をコントロールすること
できるので、高温域や低温域等の温度変化
性、あるいは、摩耗耐性などを向上させる
とができる。
また、この成形ドラムを用いた合成樹脂テ
プの連続成形法は、本出願人が既に提案し
各製法、構成要素を使用できるものである
成形溝に注型された合成樹脂は、成形ドラ
の外周の一部に成形溝に蓋をする状態で設
られた回転する金属製のエンドレスベルト
覆われた領域において、成形ドラムから熱
受けて、硬化重合が進行し、エンドレスベ
トが成形ドラムから離れる位置では、溝の
面形状を備えたテープ状に形成されている
このテープを成形溝から引き出して連続し
合成樹脂テープが得られることは、従来の
案と同様である。
この手法においては、樹脂注型後数十秒以
(例えば、30~60秒程度)に成形溝から取り出さ
れること、成形のために加圧されないこと、
重合硬化は回転する成型ドラムの下半部が中
心であること、成形溝からの引き剥がし角度
が小さくすることができる等の成形条件であ
るので、成形溝底面からの剥離が比較的容易
であり、必ずしも離型剤を使用する必要がな
い。トナーが微細化やカラー化することによ
って、離型剤が悪影響となることがあり、本
発明の一形態として、離型剤を使用しない場
合は、このような不都合も生じない。
また、離型剤を用いる必要がないことは、
の表面処理剤を作用させることもできるこ
となり積極的に表面改質に利用することも
能である。
また、重合をコントロールするために、合
樹脂供給位置とエンドレスベルトで覆われ
までの間に、成形ドラムの溝に向けて加熱
る外部加熱手段を講ずることもできる。テ
プ取り出し部近傍では、剥離を容易にする
めに外部から冷風などを吹きつける冷却手
を講ずることもできる。
本発明で得られる樹脂テープのサイズは、
、厚みとも十分に従来から使用されている
像ブレードやクリーニングブレードの範囲
満足することができる。例えば、厚みが0.40
~3.00mm程度のものは十分に製造できる。
弧状に部分層を形成する一例を模式的に示
。
この例は、試験的に行った実測値に基づく
例であって、これに限定されるものではな
。図10は、ベース層2と弧状の部分層1を備え
た弾性ゴム部材を示す。弧を模式的に円弧と
して扱うと次のようになる。円弧状の部分層
1は、仮想の半径Rの部分弧となり、その弦Xの
2倍が幅となり、高さが円弧の高さYとなるも
と想定することができる。
実測した例では、幅Xが2.564~4.524mm、高さYが0
.69~0.97mmを得ることができた。この幅Xと高さY
の関係をグラフ化して図11に示す。高さ約1mm
幅5mmで十分実現できる。
この手法に基づいて製造できる部分層のバ
エーションの例を図12に示す。(a)が基本形
ある。(b)は(a)の例の左端側をカットするこ
により部分層1をエッジ部とすることができ
。(c)は、表面張力を大きくする、あるいは
合速度を早くすることにより、高さYを大き
くする例である。(d)は(c)の(b)と同様に左端側
をカットした例である。(e)は、弾性ゴム層の
厚さと同じ高さの部分層を形成し、左端側を
カットしてエッジ部を形成した例である。な
お、(e)は、(b)や(d)の上面側を研削することに
よっても実現可能である。(f)は、合成樹脂の
調合と左端や上面のトリミングを工夫するこ
とにより、小さな幅で大きな高さを実現する
例を示している。なお、幅Xに比して高さYを
きく盛り上げる手法としては、成形溝底面
幅Xに相当する部分を少し深くすることによ
り、部分層が広がることを防止することもで
きる。
3-1-2.連続成型装置
断面凹状の成形用溝を外周面の全周にわた
形成し、水平に支持され中心軸を中心に回
する成形ドラムと、回転方向を時計回りと
た場合、合成樹脂注型機の注型口を前記成
用溝に臨ませて前記成形ドラムの頂点付近(
約9時から2時の間の位置)に配設され、熱硬化
型ポリウレタンの原料成分であるウレタンプ
レポリマーの液状物と架橋剤及び必要に応じ
て他の添加成分を加えた液状物を混合撹拌し
吐出するための混合注型機と、必要に応じて
前記成形ドラム上方に配設された外部加熱装
置と、前記成形ドラムの外周面に当接され前
記成形ドラムに従動して回走する金属製のエ
ンドレスベルトと、必要に応じて剥離部直前
に外部冷却装置と、前記成形ドラムの前記成
形用溝における帯状ブレード素材成形物の取
出部に一端部を近接して前記帯状ブレード素
材成形物の搬送部を水平に配置したコンベヤ
(冷却可能)と、このコンベヤを必要に応じて
却する冷却装置と、成形された前記帯状ブ
ード素材を所定長さごとに切断する裁断装
とを備えている。
上記の製造装置によると、複数の混合注 機の注型口からポリウレタン液状物を、加 され回転している成形ドラムの成形用溝部 吐出し、成形ドラムで加熱されつつ、必要 応じて成形ドラム上方の外部加熱装置でポ ウレタン液状物を加熱し、さらに、この成 用溝部と金属製エンドレスベルトとにより 成される空間部(キャビテイ)内に充満しな ら、そのキャビテイ内で所定の時間成形ド ムにより加熱して重合反応させ、所定の幅 厚さで帯状に連続するポリウレタンエラス マー(ブレード素材等の成形物)を連続的に成 形する。そして、剥離部の直前に必要に応じ て冷却装置を設けて外部から金属製エンドレ スベルトを介して冷却して成形ドラムの成形 用溝部から連続的に剥離され、取り出される 帯状の多層となった合成樹脂成形物は、平坦 なコンベアベルト上で放熱冷却されながら搬 出される。一方、コンベヤベルトは成形物の 熱を吸収し温度が上昇するが、必要に応じて 冷却装置によって冷却される。こうして、帯 状の合成樹脂成形物は常温付近まで冷却され て、硬化して安定する。この状態で、ブレー ド等の製品の長さに裁断装置で次々と切断さ れ、所定の幅と厚さおよび長さを有する熱硬 化型ポリウレタン製のブレード用の弾性ゴム 部材が完成する。
切断操作は、一旦搬送を止めて行われる 合には、間欠搬送となるので、搬送タイミ グを調整するために、裁断装置の前に、間 駆動する送りロールと帯状の現像ブレード 材をたるませて余裕をもたせる弛み部分を 成して、切断操作と送りの同調制御を行う 置構成を設ける。刃物にセラミックを使用 ることにより、ポリウレタンとの滑りがよ 、切断面が鋭利でかつ長期間連続して切断 きる。
3-1-2-1 装置各構成要素
多層ブレード素材の連続成型製造装置につ
て、図4~図9に基づいて説明する。
図4はブレード素材の製造装置の実施例を概
要的に示す全体図、図5は成形装置部分を示
図、図6は合成樹脂硬化挙動説明用成形ドラ
概略図、図7は合成樹脂硬化過程を示す図、
図8及び図9は成形ドラムと帯状ブレード素材
形概略図である。
図4に示すように、弾性ゴム部材であるブレ
ード素材の製造装置は、成形ドラム13、樹脂
供給する供給口する第1注型機ミキシングヘ
ッド11、第2注型機、スチール製の鏡面を備え
たエンドレスベルト14、冷却用コンベア20、
断装置24、搬出用のコンベア25等から構成さ
る。
ポリウレタン樹脂の液状物を注型する第1注
型機ミキシングヘッド11の注型口は、成形ド
ム13頂点より約10時の時計方向の位置に配設
され、第2注型機ミキシングヘッド12の注型口
は成形ドラムの頂部付近に配置され、それぞ
れ成形溝に臨んでいる。それに続いて成形ド
ラムの外周面に接してその約半分を覆うエン
ドレスベルト14が配設され、剥離された帯状
ブレード素材101を冷却搬送、定尺切断する
断装置、搬送装置の順に工程に沿って配設
れている。
第2注型機12とエンドレスベルト14の間や第1
型機と第2注型機の間に外部加熱装置を付加
することもできる。また、剥離直前の位置に
エンドレスベルト14を冷却する冷却装置を付
することもできる。注型機は2つ例示してあ
るが、層構成に応じて増加することができ、
その供給口の位置は、約9時~2時の間で移動す
ることが可能である。
成形ドラム13は、材質を例えば、硬質アル
ニウムやステンレスとし、回転駆動機構、
形溝、内蔵された加熱機器を備えている。
成形溝30は、ブレード素材の巾と厚みに 当する所定の寸法で彫り込まれた断面凹状 成形溝が成形ドラムの外周に沿って周回形 されている。この成形溝30は金型に相当する こととなる。また、成形ドラムには加熱手段 が内蔵され、成形溝30にポリウレタン等の樹 を硬化させる熱を供給する。この加熱手段 、電気ヒータ、加熱オイル、蒸気等であっ 、特に限定されるものではない。その加熱 度は、使用される樹脂や回転速度等によっ 適宜決定される。例えば、110℃~150℃に設定 される。回転駆動は、水平な回転軸15により 転自在に支持され、図示を省略した駆動装 により、所定速度で回転する。回転方向は 図示では、時計回りに設定してある。
樹脂を供給する注型機は、使用する樹脂の
分を混合調整して一定量を連続して、注型
から成形ドラム13の成形溝30に供給する。
外部加熱装置を設けた場合は、注型口から
形溝30に注型された樹脂に熱を照射して加
する機能を果たす。この熱によって、樹脂
表面側の硬化が促進される。注型された樹
は成形ドラム13の熱と外からの熱によって硬
化が促進され、粘度が上がって、エンドレス
ベルト14の接触始端部への流れ込みを制御す
ことができる。外部加熱手段として、非接
タイプである遠赤外線、レーザー光、紫外
、誘導加熱などがある。加熱温度の調整は
使用する樹脂、製造スピード、ブレードの
さなどによって、変更される。出力を調整
ることや溝までの距離を調整することでも
熱条件の調整が可能である。使用する樹脂
の関係では、紫外線硬化剤を添加した樹脂
用いた場合は、紫外線を照射することによ
ても、効果を促進することができる。外部
熱を行うことによって、ブレードの厚さを
きくすることが可能で、あるいは、成形ス
ードを上げることができる。
金属製のエンドレスベルト14は、成形溝30を
覆って空間部を形成して、ポリウレタン液状
物を充満する構造となっている。エンドレス
ベルト14と成形溝30によって、成形用のキャ
ティが形成され、ブレード素材の外形が整
られて樹脂の硬化反応が進行される。エン
レスベルト14が成形ドラム13の成形溝30を覆
区間は、樹脂の硬化が進み帯状ブレード素
101として成形溝30から剥離して取り出すこと
ができる程度に設計する必要がある。例えば
、時計で2時から8時までの区間に相当する180
が操作し易い領域である。
剥離直前には、エンドレスベルト14の外側
ら冷風などを吹き付けて冷却する冷却装置
必要に応じて設置する。
冷却コンベヤ20は、成型ドラム13成型溝から
剥離された樹脂製の帯状のテープに成型され
た帯状ブレード素材101を冷却しながら後工程
に搬送するものである。なお、この冷却コン
ベヤは、ブレード素材によっては冷却を必要
としない場合もあり、冷却が不要な場合は、
このコンベヤは後工程への搬送装置となるか
、あるいは、省略することができる。
裁断装置24は、連続した帯状の素材をブレ
ドの長さに切断する装置である。この裁断
よって、ブレード素材は弾性ゴムの最終形
に形成されることとなる。この後は、金属
のブレード支持体への固着工程へ搬出され
。この裁断装置の作用と同期させるために
裁断装置24の直前に送りを制御する送りロー
ル23を配置し、送りロール23の前にテープを
るませる空間を持たせて、冷却用コンベア20
と裁断装置24のタイミング調整を計る。
なお、さらに二次架橋を行って、硬化反応
最終的に実施させる二次架橋のために加熱
程を後工程として必要に応じて加えること
できる。
次に、装置の各部分の構成例について、さ
に記載する。
成形ドラム13のほぼ半分の外周面には、 面仕上げされたステンレスなどの金属帯板 らなる成形用空間(金型)形成用のエンドレス ベルト14が当接され、このエンドレスベルト1 4は、このエンドレスベルト14を予熱する予熱 ロール16、ベルト走行を調整するガイドロー 17、エンドレスベルトに張力を付与するテ ションロール18およびエンドレスベルト14を 却する冷却ロール19に掛け渡されて、成形 ラム13の回転に従動して回転する。また、エ ンドレスベルト14は、ヒータにより所定温度( 例えば、成形ドラムと同程度の145℃前後)に 熱されており、この温度によってポリウレ ン液状物の温度低下を防止する。
冷却ロール19に隣接して、下部に冷却装 21が設けられた冷却用コンベヤ20が水平に設 られ、帯状ブレード素材101を冷却して、搬 する。
冷却用コンベヤ20のロールの下流に隣接し
、弛み検知機22、送りロール23、裁断装置24
よびコンベヤ25がこの順序で配備されている
。弛み検知機22は、鉛直に立設された一対の
柱に上下一対のセンサーを取り付け、その
に帯状のブレード成形素材を案内してその
み状態を検知する。
送りローラ23は、裁断装置24と連動して弛み
、検知機22の信号を受けて所定の速度で帯状
レード素材を裁断装置24に送り、帯状のブ
ード素材を所定の長さに裁断する。コンベ
25は、裁断されたブレード成形素材を次工程
(架橋工程、金具接着工程、検査工程等)に搬
する。
上記のようにして本実施例のブレード用弾
ゴム製造装置が構成される。次に、この製
装置による電子写真装置用ブレードの製造
程を説明する。
成形ドラムを用いた基本的な製造概略が図8
,9に示されている。成形溝30を外周に備えた
平な回転軸15を中心にして回動する成形ドラ
ム13を用いて、熱硬化性合成樹脂液を注型機
注型口から、成形ドラムの頂点付近から成
溝に溝断面をちょうど満たす程度の定量を
続して供給し、その後図示しないエンドレ
ベルトで溝の開放表面を覆いながら、回転
る過程で合成樹脂の硬化重合が進み、テー
状に取り出し可能な程度に硬化した箇所に
いて、帯状のブレード素材を成形溝から剥
して取り出し、連続して帯状の素材を得る
のである。
本発明の1実施形態である2層構造の弾性 ム部材を作成する場合は、注型機を2台設け 前後に配置し、それぞれの注型機はプレポ マーと架橋剤とを計量して、均一に撹拌・ 合しながら注型口より所定温度、例えば、1 45℃に温度調節された成形ドラム13の成形用 内にポリウレタン液状物を順次吐出して注 する。このとき、成形ドラム13は所定の速度 (例えば80秒/1回転)で時計方向に回転しており 、成形ドラム13の周速と成形溝30の彫り込み さおよび幅に対応する必要量が連続的に注 され、先に注型された樹脂を後から注型さ た樹脂が覆う状態の層となって充満してい 。
部分2層構造の成型工程を模式的に図6、図7
基づいて説明する。
部分層を形成するポリウレタン液状物は、
6の例では成形ドラム13の上方から約10時半
時計位置図示A点に配設された第1注型機11の
型口11aから供給され、ベース層を形成する
リウレタン液状物は、ほぼ成形ドラム13の
上C点に位置する第2注型機12の注型口12aから
給され、成形ドラムによる熱を受けながら
々に硬化しつつ、エンドレスベルトの当接
始位置F点に至り、その後エンドレスベルト
によって覆われた状態でG点までの間、加熱
保持される。これにより、液状物のウレタ
重合反応がほぼ完了し、必要な幅と厚を備
た部分的に2層に形成されたブレード素材が
状に連続的に成形される。
注型口の位置は、層構成、樹脂の種類やブ
ードの厚み、製造スピードなどによって、
整される。本例では、成形ドラムの反回転
向で約9時から2時の時計位置に調整設置さ
る。好ましくは、10時付近と0時付近からや
左よりに設置される。
図7に基づいて第1注型のA点からエンドレス
ルトが被覆するF点までの成形過程を模式的
に説明する。この図示の例では、弾性ゴム部
材の面の中間部に筋状に部分層1を形成する
を示している。また、注型された合成樹脂
硬化状態を斜線で示し、未硬化の部分は白
きに標記している。ただし、この硬化進行
況はイメージ的表示であって、加熱されて
る成型溝の底面や壁面に接した部分から硬
が進行し、エンドレスベルトも加熱されて
るので、接触によって溝部開放側も硬化が
進されるというイメージである。
まず、A点では、成形溝内に第1注型口11aか
部分層1に相当する樹脂液を注型する。この
では、筋状になるような一定量を連続して
給する。重合に適した温度に加温された成
溝底面に接した樹脂は重合が始まり、B点で
は溝底面側が硬化をはじめている状態を示し
ている。C点においてベース層2を形成する樹
を第2注型口12aから残りの成形溝断面を充填
する量を連続して供給する。D点では成形溝
面や壁面の高温部に接触した部分から硬化
進行している状態を現している。エンドレ
ベルトが接触する直前のE点では、成形溝開
部表面側が流動状態を残し、下流側への流
込みが生ずるため、やや盛り上がった状態
示している。F点では、エンドレスベルトの
鏡面と接触し、余熱で高温とされたベルトと
接触して、表面側も硬化が進行することとな
る。なお、F点では全体に斜線が入っている
、重合硬化が完全に終了したことを意味す
ものではない。
このF点から取り出し位置(図4に記載)のまで
の間に更に重合が進行し、テープ状に引出可
能とされる。
なお、B点付近やD点付近に外部加熱装置を
置すると、表面側の重合を促進することが
きる。また、G点の直前に冷風送風装置等の
却装置を配置すると、成形溝からの剥離性
向上させることができる。また、離型剤や
面処理剤などを連続して供給する場合は、G
点とA点の間に配置することができる。
こうして連続的に成形された帯状のブレ ド成形物は、G点で成形ドラム13の成形溝30 ら剥離され、冷却用コンベヤ20であるエンド レスコンベヤベルト上に導かれる。
なお、図7に示された成形溝断面は底面が フラットである例を示しているが、これに限 らず肉厚を途中で変えた異形断面の弾性ゴム 部材を作成する場合は、成形断面形状も段差 を設ける。また、部分層をやや凸状に設ける 場合はその部分に層とする部分を深くするこ とができる。また、溝底面を粗面化すると、 粗面が形成されたブレード素材が得られ、微 小、球状のトナーの帯電用ブレード用として 適している。
エンドレスコンベヤベルトは冷却装置21 冷却されているため、帯状ブレード素材101 エンドレスコンベヤベルト上で常温(20℃前 )近くまで冷却されつつ搬送される。ブレー の種類によっては、冷却コンベヤを積極的 冷却する必要がないことは前述のとおりで る。この場合は、この冷却用コンベヤ20上 、搬送されながら帯状のブレード素材は自 に放熱する。
そして、冷却された帯状ブレード素材は、
却用コンベヤ20より弛み検知機22、送りロー
ル23、裁断装置24およびコンベヤ25に導かれる
。弛み検知機22は、支柱に取り付けられたセ
サーの間を通って帯状ブレード素材を、送
ロール23に誘導する。送りロール23は、帯状
ブレード素材を挟持して冷却用コンベヤ20よ
速く走行するので、その帯状ブレード素材
上側センサー26に接するときは停止し、下
センサー27に接するとき送りを開始して、帯
状ブレード素材の製造速度と、裁断装置24の
理速度とを調整する(帯状ブレード素材に過
剰な張力を掛けない)。裁断装置24は、上刃お
よび下刃の間にブレード素材を誘導して所定
の長さ(製品としての長さ)に裁断する。これ
よって、所定の長さに裁断された平板状の
レード用弾性ゴム部材の製造工程が終了す
。
裁断装置は、上下の刃に限定されることは
く、テーブルと上側に刃を設けた構成によ
ても構成することができる。送りロールか
テーブル上に載置されたテープを押さえて
を作用させて、所定長に切断することがで
る。
このようにして製造されるブレード用の弾
ゴム部材は、その一側縁部を、図2に図示す
るように金属製支持部材4の一側縁に接着剤
よって接着して、最終製品としてのクリー
ングブレード等が完成する。
また本発明の場合には、従来の遠心成形法
違って、クリーニングブレード等が連続し
一本ずつ製造されていくので、ホルダーと
着する工程などの後工程も一本ごとに処理
ればよいので、これらの工程の自動化が容
となる。成形型を用いる方法では、バリが
生することが避けられず、ブレードの先端
の稜線を裁断により形成する必要があり、
リの裁断などによる廃棄物が発生し、無駄
なる樹脂原料が多く発生する問題がある。
3-2 割型成型法
割型成型法は、1枚のポリウレタン製の弾性
ブレードの大きさに相当するキャビティーを
成型する2枚の型部材をあわせて、キャビテ
ー内へ液状のポリウレタン原料を注型し、
合硬化後脱型して製造するものである。本
明者は、型組みする前に一方の割型の壁面
筋状にエッジ部あるいはニップ部を形成す
液状のエステル系ポリウレタン原料を塗布
、半硬化させた後に型組みして、ベース部
形成するエーテル系ポリウレタン原料を注
して、硬化させて脱型して部分2層を形成し
ブレード素材を得る。
この割型による部分2層の成型方法は、本出
願人が出願した特願2005-357859号に開示した手
を用いることができる。
即ち、次のとおりである。
部分層に相当する位置に熱硬化性樹脂であ
液状合成樹脂を吐出するヘッドを移動させ
か、あるいは金型を移動させることにより
硬化性樹脂をビード状に塗布するように注
した後、割り金型を組み、ベースとなる熱
化性樹脂を注型して加熱炉で一体成形する
一体成形されたブレード素材は、割り金型
解体して取り出して所定のサイズに裁断さ
てブレードとして用いられる。金型を組む
きに支持体の一部をキャビティ内部にセッ
して、ベース形成用樹脂を注型すると支持
とブレードゴム体を一体的に接合できる。
<工程>
本発明におけるブレードの製造方法は以下
示す金型の循環工程となる。工程を図13に
す。
まず、金型を清掃して熱硬化性樹脂の接す
部分の表面に離型剤を塗布する(A,B)。必要
応じて、部分層対応樹脂塗布前に、あらか
め、金型に金属製等の支持部材を固定する(C
)。この際、ブレード素材の連続製造を意図
て必要ならば支持部材となる金属を所定位
に挿入されているか否かを検出するための
持部材の検出装置を備えていてもよい。つ
で、熱硬化性樹脂液を合成樹脂液吐出ヘッ
からビード状等部分層に対応する樹脂を一
の割り金型表面に塗布する(D)。しかる後に
ブレード形状の割り金型を組み(E)、ベース
材である熱硬化性樹脂を注型する(F)。次に
この熱硬化性樹脂液を充填した割り金型を
架橋するオーブンに搬送しながら液状合成
脂を加熱硬化させて異なる組成の液状合成
脂を一体成型する(G)。加熱硬化時において
型に固定化されている金属製支持部材は、
成樹脂と支持部材は一体化して加熱硬化さ
る。その後、割り金型を解体してブレード
取り出す(H,I)。ブレード素材を取り出した後
の金型は再度清掃することにより液状合成樹
脂を充填して繰り返し使用する(J)ことができ
るという循環工程である。
割り金型の清掃は、いかなる方法で行っ も良いが、具体的には、特開平11-114972号公 で提案されているように所定の位置に清掃 を上に向けて載置された金型の上面に、平 ブラシを当接してその成形金型の長さ方向 往復運動させて前記成形金型の表面を清掃 る装置を用いても良い。清掃された金型の 面には、熱硬化した合成樹脂が金型から離 やすくするために離型剤を用いても良い。
<金型>
図14に割金型構造の概略を断面図として示
。
金型110は、左右の分割金型110a,110bから構成
れる。分割金型110a,110bの中間には支持部材
なる芯金AAを挟持する突出部材が形成され
いる。この分割型110a,110bは、ベース板113と
ベース板113の左右に立設された側壁114と傾
側壁115の間に配置し、該傾斜側壁115側に楔
に型締め部材116を押し込むことにより、締
付けられて型組されるものである。両分割
型110a,110bの間に形成された空間にベースと
る合成樹脂を注型して、ブレードが成型さ
る。
図14に示したものは、芯金AAを配置して、樹
脂の加熱成型と芯金との接合を同時に行う例
を示している。芯金AAを配置せずに樹脂を硬
したブレード素材を成型し、その後支持部
を接合して、ブレードを製造することもで
る。
図15に分割金型の一方(110a又は110b)に分割層
形成する樹脂を吐出ヘッド108から長手方向
ビード状に吐出する状態を示す。部分層の
型手段は、例えば、吐出ヘッドを移動させ
方法と分割金型を移動させる2つの方法を採
用することができる。
図16に吐出ヘッド移動タイプの概略を示す
この分割金型に注型する装置111は、スライ
板112を装着したホールドネジ118を駆動モー
Mで、回転して移動するものである。スライ
ド板112は、2本のガイド桿によって案内され
。駆動モータMには、回転方向を正逆切り換
、及び回転速度が制御可能なサーボモータ
用いられ、制御自体はリミットスイッチな
を装備したコンピュータ制御によって実施
れる。
吐出ヘッド108を移動させるタイプでは、ス
イド板112に吐出ヘッド108を連結する。分割
型110aを移動するタイプでは、スライド板112
に分割金型110a(又は110b)を連結する。この後
図14に示すように型組みをし、上方からベー
スとなる樹脂を注型し、加熱硬化して、成型
する。得られた、ブレード樹脂素材は電子写
真用のブレード素材に適するものである。
使用される液状合成樹脂は熱硬化性合成樹
が適しており、例えば、熱硬化性ポリウレ
ン樹脂が用いられる。硬さや弾性などの物
に応じた組成とした樹脂を用いる。また、
加剤を加えることができる。
割型成型法によって成型されたクリーニ グブレード等は、金属製などの支持部材4の 一方の先端部に弾性ゴム部材3が接合された 態で一体成型される。図17は割型成型法によ って成型されたクリーニングブレードの斜視 図を示し、図18は横断面を示す。この図示の では、摺擦してトナーを掻き落とすエッジ 分1をベース部材2と別組成とした多層弾性 ム部材3の例を示している。図17、図18に示す クリーニングブレードは、弾性ゴム部材3に 持部材4の一部がくい込む状態で接合されて る。この図示の例では、摺擦してトナーを き落とすエッジ部分1とベース部材2とを別 成とした多層弾性ゴム部材の例を示してい 。
3-3遠心成型法
遠心成型法は、回転ドラムの内面に2種類の
ポリウレタン材料を前後に分けて注型するこ
とによって2層以上の層構成を形成した幅の
いポリウレタンシートを得て、これを個別
ブレード用の大きさに裁断して得る製法で
る。
[実施例]
各実施例及び各比較例を次条件によりクリ
ニングブレードあるいは現像ブレードを製
した。
製造手段は、外周に溝を形成した回転成型
ラムを利用して連続成型する方法を用いた
製造装置は図4参照。
<クリーニングブレード、現像ブレード>
;
ポリウレタン製弾性ゴム部材:厚さ2.0mmであ
て、エッジ層(又はニップ層)厚0.3mm、ベース
層1.7mmとする。幅、長さは、試験用実機にあ
せた。
金属製支持体:厚さ1.2mmの鋼板、
接着処理:ダイマー酸ベースのホットメルト
接着剤にて、上記弾性ゴム部材と金属製支持
体を溶融接着。
<熱硬化型ポリウレタン>
エッジ(ニップ)層及びベース層に用いたエ
テル系ウレタン、エーテル系ウレタンの配
は、各表に示したとおりである。
<評価試験>
各実施例、各比較例で得られたクリーニン
ブレードあるいは現像ブレードを、平均粒
8μmの一成分磁性トナーを用いた一体型カー
トリッジの現像装置(リコー社製レーザービ
ムプリンター イプシオNX700)に仕込み、50%グ
レースケール画像で画像ムラを確認した。ト
ナー帯電量は、吸引式トナー帯電測定装置を
用いて評価した。実機による印字テストには
、43℃、湿度95%環境下14日間暴露したブレー
を実機に装填して供試した。また文字チャ
トでの画像出しを1セット1000枚(単位1k)とし
、40kまで行い、印字状態を観察した。
[実施例1~4]
実施例1~4、比較例1~4について、表1~3に示す
表1には、ポリウレタンの組成を示す。表2
、クリーニングブレードに関する実施例1~3
び比較例1,2について物性値、印字テスト結
を示す。表3は、現像ブレードに関する実施
4、比較例3,4について物性値、印字テスト結
果を示す。ブレードは成型後43℃95%湿度14日
露後実機試験に供試した。物性値は、成型
7日間以上室温下に放置して物性値が安定し
供試前のポリウレタンの物性値を示す。
エッジ層をエステル系ウレタン、ベース をエーテル系ウレタンとした実施例1~4のク ーニングブレード、現像ブレードは良好な 字結果がえられた。エッジ層及びベース層 エステル系ウレタンとした比較例1、3では 14日間の高温高湿下に暴露したことにより加 水分解が進み、当接力が低下して印字不良が 発生したと考えられる。エッジ層をエーテル 系ウレタン、ベース層をエステル系ウレタン とした比較例2、4では、耐摩耗性に劣るエー ル系ウレタンにより、エッジ摩耗が進み印 不良が発生したことが認められる。
[実施例5~13]
クリーニングブレードに関して、ウレタン
合、物性値、評価試験結果について実施例5
~13、比較例5を表4に示す。
ブレードは成型後43℃95%湿度14日暴露後実機
試験に供試した。物性値は、表2と同様に物
値が安定した供試前のポリウレタンの物性
を示す。
エッジ層をエステル系ウレタン、ベース層
エーテル系ウレタンとした実施例5~13のクリ
ーニングブレードは良好な印字結果がえられ
た。永久変形が少なく、機械的強度、耐摩耗
性に優れ、使用環境対応性に優れた2層に形
した電子写真装置用のブレードであること
確認できた。永久変形が少なく、機械的強
、耐摩耗性に優れ、使用環境範囲での粘弾
の温度依存性が小さく、硬さ(ブレードの圧
力)が適正範囲であるブレード(低温環境下
もクリーニング可能かつ高温環境下で異音
発生しない)が確認できた。このような広範
の適用は単一材で実現するのが困難である
、本発明のブレードはエステル系ポリウレ
ンをエッジ部あるいはニップ部とし、エー
ル系ポリウレタンをベース部とすることに
って解決することができた。
特に、ベース層のエーテル系ウレタンのJIS-
A硬度は、60~85で良好であることが確認された
。tanδピーク温度は-33~0℃において特に良好
あった。反発弾性に着目すると、各実施例
も0℃と50℃の差が10%以下であった。
比較例5は、エッジ層、ベース層ともエステ
ル系ウレタンで構成されており、低温下での
印字評価が最初から不良となっており、低温
特性が不良である。反発弾性が低温下で小さ
いことが原因と推測される。実施例12、13で
、常温下での評価がやや悪くなっており、JI
S-A硬度が58と小さいことと、87と大きいこと
影響していると推測される。実施例10、11で
、tanδピーク温度が-34℃と低いこと、6℃と
いことが影響していると推測される。
[実施例14~22]
クリーニングブレードに関して、ウレタン
合、物性値、評価試験結果について実施例1
4~22、比較例5を表5に示す。
表4の評価試験に加えて、実機にクリーニン
グブレードを組み付けた後、40℃、湿度95%の
囲気下に30日間保管した後の常温(23℃)での
価を加えた。
ブレードは成型後43℃95%湿度14日暴露後実機
試験に供試した。物性値は、表2と同様に物
値が安定した供試前のポリウレタンの物性
を示す。
この表5の結果から、表4の結果と同様の 容が確認でき、30日間高温高湿下に放置した 後も、実施例14~18は常温では良好な印字が得 れた。
Next Patent: PNEUMATIC TIRE
