クリーニングブレード、現像ブレード及びその製造方法
【課題】摩擦低下剤、研磨剤、導電剤を適用したポリウレタン製弾性部材をもちいたクリーニングブレード又は現像ブレードを提供する。
【解決手段】エッジ部分又はニップ部分とバックアップ層を形成するポリウレタンの組成が異なるポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着したクリーニングブレード又は現像ブレードであって、エッジ部分又はニップ部分を形成するポリウレタンが添加剤を混入したポリウレタンであり、バックアップ層を形成するポリウレタンが前記添加剤を混入しないポリウレタンであるクリーニングブレード又は現像ブレード。
【解決手段】エッジ部分又はニップ部分とバックアップ層を形成するポリウレタンの組成が異なるポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着したクリーニングブレード又は現像ブレードであって、エッジ部分又はニップ部分を形成するポリウレタンが添加剤を混入したポリウレタンであり、バックアップ層を形成するポリウレタンが前記添加剤を混入しないポリウレタンであるクリーニングブレード又は現像ブレード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バックアップ層とエッジ部又はニップ部を形成するポリウレタンの組成が異なる層からなるポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着した電子写真装置用のクリーニングブレードや現像ブレードに関する。電子写真装置としては、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等がある。特に、熱硬化型ポリウレタンからなるクリーニングブレード、現像ブレード、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来電子写真方式でのトナークリーニングには、装置の小型化、コストメリットのあるブレードクリーニング方式が広く使用されている。ブレードには長寿命、省電力、高温での異音対策、低温でのクリーニング性低下の対策、高温下の長期圧接状態でのヘタリによるクリーニング性低下の対策等が求められている。
また近年、カラー化に伴う画質向上などの理由により略球形状のトナーである所謂球形トナーを用いる機種が増えており、この球形トナーはクリーニングエッジとロールの隙間に入り込みやすく、エッジを押し上げてすり抜けやすくなってきている。装置が高速化するに伴い、ますますそのクリーニングブレードに対する要求は複雑で厳しくなってきている。
【０００３】
クリーニングブレード又は現像ブレード用のポリウレタン製弾性部材として、低摩擦剤、研磨剤、導電剤等の添加剤を混入して成形したポリウレタン製弾性部材、あるいはポリウレタン製弾性部材表面にこれらの剤をスプレーやディッピングによるコーティングが試みられた。
ディッピング方式は同じコーティング液を繰り返し使用するために、コーティング液のポットライフが長くなくてはならない。コーティング液の物性(粘度、固形分比率等)を一定に保つために設備が大規模なものになる。マスキングが必要であり、コーティング液の塗布、乾燥の前後にマスキングの着脱作業が必要となり、自動化が困難であるなど、実用性が低い。ディッピング方式やスプレー方式では工程数が増加する問題もある。
スプレー塗布方式は、コーティング液は使いきりでポットライフの点ではディッピングより優れるが、塗布効率が悪く、マスキングも必要となる。また温湿度等の環境により皮膜にばらつきを生じやすい。
ディスペンサーを用いた塗布法では皮膜層の幅や厚みを均一にするのが難しい。
特に、クリーニングブレードに使用する場合、エッジ精度の正確性が劣る問題を生じる。
添加剤が全体に混入したポリウレタン製弾性部材や表面部分に添加剤を付着させたポリウレタン製弾性部材を金属製支持部剤に接着した場合に、接着力が十分に得られず実用に耐えない問題もある。接着不良の原因は、添加剤によってポリウレタンの表面性状が変質して接着剤との馴染みが低下することや添加剤が表面にブリードすることにより接着が劣化すること等があげられる。
【０００４】
一方、本出願人は、バックアップ層とエッジ部又はニップ部を形成するポリウレタンの組成が異なる層からなる電子写真装置用のポリウレタン製のクリーニングブレード又は現像ブレードに関する発明を継続して提案してきた。
特許文献１（特開２００７−３０３８５号公報）では、連続成型法を用いた手法であって、外周に成形溝及び内部に加熱装置を備えた成形ドラムを用いて、合成樹脂を成形用原料とするブレードの素材を連続成形する方法において、２種以上の異なる液状合成樹脂原料を別々に注型することにより、異種材料を組み合わせたブレード素材を製造する方法を提案した。
特許文献２（特開２００７−１６３６７６号公報）では、注型法を用いた手法であって、割り金型の一方の金型に、部分層を形成する液状合成樹脂をビード状に注型した後、金型を組み、ベース層を形成する液状合成樹脂を注型して、加熱硬化してブレード素材を形成するブレードの製造方法を提案した。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０３８５号公報
【特許文献２】特開２００７−１６３６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、摩擦低下剤、研磨剤、導電剤を適用したポリウレタン製弾性部材をもちいたクリーニングブレード又は現像ブレードを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明は、本出願人が継続して追求してきた材質の異なる部分層を形成したポリウレタン製弾性部材の製造技術を適用することにより発明を完成したものである。
【０００８】
本発明の主な解決手段は次のとおりである。
（１）エッジ部分又はニップ部分とバックアップ層を形成するポリウレタンの組成が異なるポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着したクリーニングブレード又は現像ブレードであって、エッジ部分又はニップ部分を形成するポリウレタンが添加剤を混入したポリウレタンであり、バックアップ層を形成するポリウレタンが前記添加剤を混入しないポリウレタンであることを特徴とするクリーニングブレード又は現像ブレード。
（２）エッジ部分又はニップ部分のポリウレタンが、エステル系ポリウレタンからなり、バックアップ層のポリウレタンが、エーテル系ポリウレタンからなることを特徴とする（１）記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
（３）エッジ部分又はニップ部分がバックアップ層とは異なる色であることを特徴とする（１）又は（２）記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
（４）添加剤が、摩擦低下剤、研磨剤、導電剤のいずれかであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
（５）摩擦低下剤が、脂肪酸金属塩、シリコーンオイル、有機微粒子、無機微粒子のいずれかであることを特徴とする（４）記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
（６）研磨剤が、酸化セリウム又はシリカあることを特徴とする（４）記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
（７）導電剤が、カーボンブラック又はイミドリチウムであることを特徴とする（４）記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
（８）材質が異なるエッジ部分又はニップ部分とバックアップ層を備えたポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着してクリーニングブレード又は現像ブレードを製造する方法であって、 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を用いたポリウレタン製弾性部材の製法であって、
エッジ層を形成する添加剤を混入したポリウレタン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て、半硬化した後、バックアップ層を形成するポリウレタン材料を流しこみ回転させながら硬化させて部分２層から構成される帯状のブレード素材を取り出し、幅と長さを定寸にカットしてポリウレタン製弾性部材を成形後、該ポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着してクリーニングブレード又は現像ブレードを製造する方法。
（９）材質が異なるエッジ部分又はニップ部分とバックアップ層を備えたポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着してクリーニングブレード又は現像ブレードを製造する方法であって、 ２枚の型部材を型組して形成されるキャビティー内へ液状のポリウレタン原料を注型し、重合硬化後脱型して製造する割型成型法を用いたポリウレタン製弾性部材の製造方法であって、型組みする前に一方の割型の壁面に筋状にエッジ部形成する液状の添加剤を混入したポリウレタンを塗布し、半硬化させた後に型組みし、バックアップ層を形成するポリウレタン原料を注入し、硬化させて脱型してポリウレタン製弾性部材を得、該ポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着してクリーニングブレード又は現像ブレードを製造する方法。
（１０）エッジ部分又はニップ部分を形成するポリウレタン原料をエステル系ポリウレタン原料、バックアップ層を形成するポリウレタン原料をエーテル系ポリウレタン原料とすることを特徴とする（８）又は（９）記載のクリーニングブレード又は現像ブレードの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
ロールなど相手材と接触するエッジ部分あるいはニップ部分のみにバックアップ層と異なる添加剤を加えたポリウレタンを用いたポリウレタン製弾性部材を用いることにより、添加剤の影響をエッジ部分あるいはニップ部分にのみ限定して、金属製支持部材との接着性など他の要素を変更する必要のないクリーニングブレード又は現像ブレードを提供できる。従来の製造工程や接着剤などを使用することができるので、生産性を維持したまま、性能を向上させることができる。
導電剤を添加した場合は、クリーニングブレードではトナーの残留電荷を中和し、トナーの付着力を低下させ、クリーニング性能を長期的に向上させることができ、現像ブレードでは長期間線圧が一定になり、かぶり等の印字不良を低減できる。
摩擦低下剤を添加した場合は、圧接力を高くすることなくクリーニング性能や摺擦を維持することができ、感光体ドラムの駆動力を抑えることができ、また、摩擦熱を小さくすることができるので放熱などの冷却装置を小さくすることができ、省電力化できる。また、圧接力を高めると摩擦力が大きくなりブレードめくれ、反転等を生じていたが、低摩擦ブレードを使用することによりこのような弊害を防止できる。
研磨材を添加した場合は、感光体上の転写残トナーや付着物質の除去を効果的に行うことができる。バイアス印加によって生ずるオゾンや窒素酸化物などの付着物の除去を研磨材添加により向上させることができる。
金属製支持部材と接着するポリウレタン製弾性部材の接着する領域は、添加剤の影響を受けない部分であるので、接着強度が十分に確保できる。
【００１０】
エッジ部分又はニップ部分とバックアップ層を別組成のポリウレタンをもちいたクリーニングブレード又は現像ブレードであって、エステル系ポリウレタンからなるエッジ部分又はニップ部分とエーテル系ポリウレタンからなるバックアップ層との組み合わせが適している。エッジ部を着色すると、エッジ部の測定、トリミング成形が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜ブレードの形状・構成＞
本発明のクリーニングブレードは、例えば、図１に示すエッジ部分の部分層１とバックアップ層となるベース層２からなるポリウレタン製弾性部材を支持部材４に接着して構成される。本発明では、基本的にエッジ部にエステル系ポリウレタンを用い、ベース部にはエーテル系ポリウレタンを用いることが好ましい。
本発明の現像ブレードは、トナーと摺擦するニップ部を部分層として設けたポリウレタン製弾性部材を支持部材に接着して構成される。
【００１２】
＜添加剤＞
エッジ部分あるいはニップ部分を形成するポリウレタンに添加剤を混入する。添加剤の種類は、摩擦低下剤（低μ化材）、研磨剤、導電剤等があげられる。これらの添加剤はバックアップ層には添加しない。
【００１３】
（１）摩擦低下剤（低μ化材）
摩擦係数を低下させる作用のある添加剤を投与し低μブレードにする。
添加剤としては、脂肪酸金属塩、シリコーンオイル、有機微粒子、無機微粒子、ポリシロキサン、ジメチルポリシロキサン、ポリシロキサンオイル、パーフルオロポリエーテルジオールやパーフルオロポリエーテルのポリアルコキシ化ジオール等のパーフルオロポリエーテル化合物、フッ化黒鉛、ステアリン酸亜鉛、金属酸化物パウダー等がある。また、ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル系樹脂、アミド系樹脂、ウレタン樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂等の樹脂微粒子を用いることもでき、この樹脂微粒子にはリチウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、カルシウムなどの無機元素やワックスやオイルを含有させることができる。
摩擦係数の小さいブレードとすることにより、ブレードの捲くれを抑制し、ロールなどの像担持体の駆動トルクを小さくすることができる。従来ブレードでは、ブレード捲れが生じたり、クリーニング性能を維持するために圧接力をあげることに対して像担持体の駆動トルクを上げる必要があった。
摩擦低下剤を添加した場合は、圧接力を高くすることなくクリーニング性能や摺擦を維持することができ、感光体ドラムの駆動力を抑えることができ、また、摩擦熱を小さくすることができるので放熱などの冷却装置を小さくすることができ、省電力化できる。また、圧接力を高めると摩擦力が大きくなりブレードめくれ、反転等を生じていたが、低摩擦ブレードを使用することによりこのような弊害を防止できる。
【００１４】
（２）研磨剤
研磨機能を有した粒子を投与し研磨ブレードにする。研磨剤としては、酸化セリウム、シリカ、セリウム、ジルコニウム、ストロンチウム等があげられる。
研磨粒子は、感光体等、当接する相手材の表面をリフレッシュする目的で使用されるブレードに適用される。研磨材を添加した場合は、感光体上の転写残トナーや付着物質の除去を効果的に行うことができる。バイアス印加によって生ずるオゾンや窒素酸化物などの付着物の除去を研磨材添加により向上させることができる。
【００１５】
（３）導電剤
エッジ近傍部の帯電特性を変更出来る材料を投与し導電性ブレードにする。導電性付与させるものとして、カーボンブラック、イミドリチウム、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム、マグネタイト等の磁性体、アジン系化合物、第４級アンモニウム塩、含金属アゾ染料等があげられる。
導電剤を添加した場合は、クリーニングブレードではトナーの残留電荷を中和し、トナーの付着力を低下させ、クリーニング性能を長期的に向上させることができ、現像ブレードでは長期間線圧が一定になり、かぶり等の印字不良を低減できる。
【００１６】
＜ポリウレタンの種類＞
本発明に用いられるブレードは、熱硬化性ポリウレタン樹脂製が適している。
ウレタンの形成材料としては、ポリイソシアネートおよびポリオールを含有するポリウレタン組成物が用いられる。
ポリオール成分として、エッジ部あるいはニップ部を含む層はエステル系ポリウレタンを用い、エッジ部やニップ部を含む層以外のベース部はエーテル系ポリウレタンを用いることが適している。
本発明に用いられるポリウレタン原料は、非溶剤型の熱硬化性が望ましい。例えば、本出願人が、先に出願した特願２００７−１８１６２号に開示したエステル系ポリウレタン、エーテル系ポリウレタンを用いることができる。エッジ部分又はニップ部分用ポリウレタン樹脂に着色剤を添加してバックアップ層とは異なる色とすると、エッジ部分の大きさが明瞭に識別できる。ポリウレタンを硬化させた後にエッジの大きさをトリミングして形成するのが容易になる。
【００１７】
（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ル系ポリウレタンは、従来から使用されているエステル系ポリウレタンを使用することができる。ポリエステルジオール、ポリエステルトリオール等のポリエステルポリオール。ｔａｎδピーク温度を−２０〜５℃とすることにより、エステル系ポリウレタンをバックアップ層として用いることができる。
ポリエステルポリオールとしては、多塩基性有機酸とポリオールとから製造される。ε−カプロラクタムの開環重合から得られるポリカプロラクトンジオール等のポリカプロラクトンポリオールも使用できる。
多塩基性有機酸としては、特に限定するものではなく、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、イソセバシン酸等の飽和脂肪酸や、マレイン酸、フマル酸等の不飽和脂肪酸や、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酸があげられる。また、無水マレイン酸、無水フタル酸等の酸無水物や、テレフタル酸ジメチル等のジアルキルエステル等を用いることもできる。さらに、不飽和脂肪酸の二量化によって得られる、ダイマー酸を用いることもできる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１８】
ポリオールとしては、特に限定するものではなく、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、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ール、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）、ポリエチレンアジペート等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１９】
（２）エーテル系ポリオール
本発明では、エーテル系ウレタンをバックアップ層として用いる。
ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリエーテルポリオール。
ポリエーテルポリオールとして、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、トリメチレンオキサイド、ブチレンオキサイド、α−メ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。
【００２０】
（３）ポリイソシアネート
ポリイソシアネートとしては、特に限定するものではなく、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−トリレンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）、３，３′−ビトリレン−４，４′−ジイソシアネート、３，３′−ジメチルジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートウレチジンジオン（２，４−ＴＤＩの二量体）、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シアネート（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トリイソシアネート、ポリメリックＭＤＩ等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、耐摩耗性の観点から、ＭＤＩが好ましい。
【００２１】
（４）その他の素材
ポリウレタン組成物には、上記ポリイソシア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、可塑剤、安定剤、離型剤、触媒等通常用いられている剤を配合することができる。
【００２２】
上記鎖延長剤としては、従来公知のものであれば特に限定されるものではなく、例えば、１，４−ブタンジオール（１，４−ＢＤ）、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ヘキサンジオール、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、キシレングリコール、トリエチレングリコール、トリメチロールプロパン（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。
【００２３】
上記触媒としては、三級アミン等のアミン系化合物、有機錫化合物等の有機金属化合物等があげられる。なかでも、アミン系化合物が好ましい。
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′−テトラメチル−１，３−ブタンジアミン等のテトラアルキルジアミンや、ジメチルエタノールアミン等のアミノアルコールや、エトキシル化アミンや、エトキシル化ジアミンや、ビス（ジエチルエタノールアミン）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−ジメチルシクロヘキシルアミン等のシクロヘキシルアミン誘導体や、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等のモルホリン誘導体や、Ｎ，Ｎ′−ジエチル−２−メチルピペラジン、Ｎ，Ｎ′−ビス−（２−ヒドロキシプロピル）−２−メチルピペラジン等のピペラジン誘導体等があげられる。
上記有機錫化合物としては、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジ（２−エチルヘキソエート）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。
【００２４】
（５）樹脂例
本発明で用いられる合成樹脂は、主に熱硬化性のポリウレタン樹脂である。特に、非溶剤型の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秒程度で取り出し可能な程度に重合固化している必要がある。このような条件を満たすイソシアネートとポリオール、架橋剤、触媒を選定し設計する。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。
【００２５】
例えば、本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剤との液状物のうち少なくとも一方に混合される高分子量ポリオールの成分が数平均分子量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の含量が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℃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成物）を調製する。
【００２６】
なお、前記高分子量ポリオール成分の数平均分子量は、好ましくは１０００〜３０００の範囲がより望ましい。この組成物を注型することにより反応が円滑に行われ、得られるブレードの物性も好ましい。すなわち、使用されるポリオー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）が得られず、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ではモノオールとなるため重合せず、ｆ≧５では多官能になりすぎるために、重合物の粘度が増大し且つ物性が低下するからである。
【００２７】
本発明に係るポリウレタンエラストマー製造の為の成分としては、次のようなものが使用できる。ポリエーテル系ポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール等のポリオキシアルキレングリコール類あるいは、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、プ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ン等のグリコール類との重合反応により得られるポリエステル型ポリオールならびにポリカプロラクトンジオールを挙げることができる。
【００２８】
ジイソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、４，４ジフェニルメタンジイソシアネート、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、１，４シクロヘキサンジイソシアネート等を挙げることができる。鎖延長剤として、エチレングリコール、１，４ブタンジオール、ジエチレングリコール、１，６ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等の低分子量ジオール並びにエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン等のジアミンを挙げることができる。望ましくは、低分子量ジオールが用いられる。さらに必要に応じて多官能成分としてトリメチロールプロパン、トリエタノールアミン、グリセリン、及びこれらのエチレンオキシド、プロピレンオキシド付加物を添加してもよい。
【００２９】
上記のポリウレタンの製造においては、ＯＨ基／ＮＣＯ基の当量比は生成するポリウレタンの物性から０．８〜１．０５がよく、望ましくは０．８５〜１．００の範囲である。また必要に応じて一般的なアミン化合物や有機錫系化合物等の反応促進剤が用いられる。例えば、特許第２９４２１８３号公報、第００２２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や１，２ジメチルイミダゾール等を挙げることができる。
【００３０】
【化１】
式中Ｒは水素、メチル基，又はエチル基を示す。
【００３１】
かかる、反応促進剤は有効量としてプレポリマー１００重量部に対して、０．０１〜０．５重量部、好ましくは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−有機酸塩、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）ノネン−５−有機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分であるウレタンプレポリマーの液状物と架橋剤の液状物との混合撹拌に使用する２液混合注型機には、市販のものを使用できる。また計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るような、混合室内での滞留を防ぎ、且つ反応熱による発熱を抑制した小容量のタイプが好ましい。
【００３２】
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。
【００３３】
これらの合成樹脂成分を配合して、部分層になる樹脂組成とベース層になる樹脂組成を作成して、使用する。エッジ部又はニップ部に使用される部分層となる合成樹脂は高硬度、高反発弾性、ベース層（バックアップ層）に使用される樹脂はエッジ層又はニップ部よりも低硬度、低反発弾性に設計される。
【００３４】
＜ポリウレタン弾性部材の製法＞
エッジ部やニップ部を形成する部分層となるポリウレタン層とベース部層（バックアップ層）のポリウレタン層の２層に形成する方法は、（ａ）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、（ｂ）割型による個別に成型する方法を利用することができる。この部分層を形成するポリウレタンに摩擦低下剤、研磨剤、導電剤等の添加剤を配合する。
（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
この成型手段は、本願発明者が先に提案した特開２００７−３０３８５号公報に開示した手段を利用することができる。ブレードに使用されている合成樹脂製の弾性ゴムからなるテープの幅と同一かそれよりやや大きい幅を有する合成樹脂製のテープを連続して製造し、その長尺テープを定寸にカットし、金属製の支持体の一側縁に接合して現像ブレード、クリーニングブレ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、外周に成形溝を設けた成形ドラムを、水平軸を中心に回転させつつ、ポリウレタン等の液状原料を頂点付近から成形溝に連続注型し、成形ドラムの回転動作中に重合させて、注型箇所より前の位置でテープ状となったポリウレタン等の連続成型物を剥離して、成形溝から取り出し、後工程に供給するものを用いるものである。テープ状の成型物が連続して産出されるので、後工程では、一本の定尺にカット、金属支持体との接合と一連の作業を連続して実施でき、稼働に無駄が無く生産性が高い。
【００３５】
この連続成型法は、複数の注型機を備えたものである。それぞれの注型機から組成の異なる合成樹脂を成形ドラムの成形溝に連続供給することにより、部分２層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注型した場合は、エッジ部に異種材料を設けたブレード素材を製造することができる。中間部に注型した場合は、ブレード素材のニップ部に相当する中間位置に異種材料を設けることができる。
基本構成を図２に示す。
図２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、外周に成型用溝が形成された成形ドラム１３、樹脂を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注型機ミキシングヘッド１２、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、裁断装置２４、搬出用のコンベア２５等から構成される。
【００３６】
エッジ部あるいはニップ部に異種材料層を設けたブレード素材は、エッジ部あるいはニップ部の特性をベース部に影響を与えることなく発揮させることができるので、部分層を設けたブレードの特性を活かすことができる。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ができるので、高温域や低温域等の温度変化適性、あるいは、摩耗耐性などを向上させることができる。また、この成形ドラムを用いた合成樹脂テープの連続成形法は、本出願人が既に提案した各製法、構成要素を使用できるものである。
【００３７】
成形溝に注型された合成樹脂は、成形ドラムの外周の一部に成形溝に蓋をする状態で設けられた回転する金属製のエンドレスベルトで覆われた領域において、成形ドラムから熱を受けて、硬化重合が進行し、エンドレスベルトが成形ドラムから離れる位置では、溝の断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た合成樹脂テープが得られることは、従来の提案と同様である。
この手法においては、樹脂注型後数十秒以内（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、他の表面処理剤を作用させることもできることとなり積極的に表面改質に利用することも可能である。
【００３８】
また、重合をコントロールするために、合成樹脂供給位置とエンドレスベルトで覆われるまでの間に、成形ドラムの溝に向けて加熱する外部加熱手段を講ずることもできる。テープ取り出し部近傍では、剥離を容易にするために外部から冷風などを吹きつける冷却手段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、幅、厚みとも十分に従来から使用されている現像ブレードやクリーニングブレードの範囲を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。
成型課程の模式図を図３に示す。
【００３９】
弧状に部分層を形成する一例を模式的に示す。
この例は、試験的に行った実測値に基づく一例であって、これに限定されるものではない。図４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となるものと想定することができる。
この幅Ｘと高さＹの関係をグラフ化して図５に示す。このようにして得られたポリウレタン弾性ゴム部材に部分層１が所定の厚みと幅になるようにトリミングして切断成形することにより、所望のエッジの大きさを備えたクリーニングブレードを製造することができる。エッジ部とベース部が異なる色に着色されていると切断位置の決定が容易である。
【００４０】
（２）割型による個別に成型する方法（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、キャビティー内へ液状のポリウレタン原料を注型し、重合硬化後脱型して製造するものである。型組みする前に一方の割型の壁面に筋状にエッジ部又はニップ部を形成する液状のエステル系ポリウレタン原料を塗布し、半硬化させた後に型組みして、ベース部を形成するエーテル系ポリウレタン原料を注入して、硬化させて脱型して部分２層を形成した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開２００７−１６３６７６号公報に開示した手段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る液状合成樹脂を吐出するヘッドを移動させるか、あるいは金型を移動させることにより熱硬化性樹脂をビード状に塗布するように注型した後、割り金型を組み、ベースとなる熱硬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、割り金型を解体して取り出して所定のサイズに裁断されてブレードとして用いられる。金型を組むときに支持体の一部をキャビティー内部にセットして、ベース形成用樹脂を注型すると支持体とブレードゴム体を一体的に接合できる。この例では、ポリウレタンの硬化成形と支持体との一体化を同時に行っているが、ポリウレタン弾性部材のみを硬化成形し、その後支持体と接着接合することもできる。
【００４１】
（ａ）金型
図６に割金型構造の概略を断面図として示す。
金型１１０は、左右の分割金型１１０ａ，１１０ｂから構成される。分割金型１１０ａ，１１０ｂの中間には支持部材となる芯金ＡＡを挟持する突出部材が形成されている。この分割型１１０ａ，１１０ｂは、ベース板１１３と該ベース板１１３の左右に立設された側壁１１４と傾斜側壁１１５の間に配置し、該傾斜側壁１１５側に楔状に型締め部材１１６を押し込むことにより、締め付けられて型組されるものである。両分割金型１１０ａ，１１０ｂの間に形成された空間にベースとなる合成樹脂を注型して、ブレードが成型される。
図６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化したブレード素材を成型し、その後支持部材を接合して、ブレードを製造することもできる。
図７に分割金型の一方（１１０ａ又は１１０ｂ）に分割層を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。部分層の注型手段は、例えば、吐出ヘッドを移動させる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。
【実施例】
【００４２】
ポリウレタン製弾性ゴム部材の製造手段は、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を用い、図１に示すクリーニングブレードを作成した。製造装置は図２参照。
【００４３】
＜クリーニングブレード＞
ポリウレタン製弾性ゴム部材：厚さ２．０ｍｍ、幅１２．３ｍｍ、長さ３２６ｍｍ
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使用
各実施例に用いるポリウレタン弾性部材は、エッジ部とベース層を構成するポリウレタンの組成を異ならせたものである。
各比較例に用いるポリウレタン弾性部材は、全体に同じ組成のポリウレタン組成である。
【００４４】
＜熱硬化型ポリウレタン＞
エッジ層あるいはベース層に用いたエステル系ウレタン、エーテル系ウレタンの配合は、表１〜６に示したとおりである。
【００４５】
＜印字テスト＞
評価機：市販のプリンターを使用
評価パターン
・耐久評価（２３℃×５３％）
エリアカバー５％出力で通紙１０万枚まで実施。１万枚毎にハーフトーン画像を 出力しクリーニング不良の有無を確認した。
・クリーニング性能評価（１０℃×１５％）で実施
エリアカバー１％出力で通紙2000枚まで実施。200枚毎にハーフトーン画像を出 力しクリーニング不良の有無を確認した。
【００４６】
＜接着力の評価＞
ポリウレタン弾性部材を所定の長さにカットし試験片とし、ブレードに使用される鋼材に接着した。その際、一般的に使用される形状となるように、ポリウレタン弾性部材の自由長を７ｍｍとし、接着部の幅は５ｍｍとした。接着剤には、本実施例の仕様に用いたホットメルト接着剤を使用した。接着力の試験は、接着幅が10ｍｍになるように接着部及びポリウレタン弾性部材を、ギロチンカッターを使用してカットし、テストに必要な部位を残して、他を除去し、ゴム試験片を取得した。
図８に示すような形で、ゴム試験片の先端部を10ｍｍにわたり、チャッキングし鋼版面に対し、90度の方向に垂直にピーリングを実施した。
ピーリング速度は、20ｍｍ/ｍｉｎとした。ポリウレタン弾性部材が金具から剥がれるか又は切断するまで引っ張る。
一般的に使用に耐えうる接着強度である１ｋＮ／ｍ以上である事を評価基準とした。
【００４７】
＜導電ブレードの例＞
表１に示す組成のポリウレタンを用い表２に示す実施例１、２、比較例１、２のポリウレタン弾性部材を用いたクリーニングブレードの例を示す。評価試験結果を表２に示す
導電性添加剤としてビス（トルフルオロメタンスルホニル）イミドリチウムを用いた。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
[考察]
導電剤を添加した単層ポリウレタン弾性部材を用いた比較例２は、金属製支持部材との接着性が十分でなく、印字枚数も少ない。導電剤を添加しない単層ポリウレタン製弾性部材を用いた比較例１では接着性は接着力は十分であるが、印字枚数が不足する。
酸化セリウムをエッジ部分にのみ添加した実施例１、２は、接着力は十分であり、トナーのすり抜けなく１０万枚の印字テストをパスすることができた。導電性を向上させる事で、クリーニング性能、印字耐久性を向上させることができた。エッジ部分にエステル系ポリウレタン、バックアップ層にエーテル系ポリウレタンを用いた実施例２は、良好な印字評価を示した。
クリーニングブレードとして使用する場合、トナーの残留電荷を中和し、トナーの付着力を低下させ、クリーニング性能を長期的に向上させることができた。
【００５１】
＜低摩擦（低μ）ブレードの例＞
表３に示す組成のポリウレタンを用い表４に示す実施例３、４、比較例３、４のポリウレタン弾性部材を用いたクリーニングブレードの例を示す。評価試験結果を表４に示す
低μ添加剤としてフッ化黒鉛を用いた。
【００５２】
【表３】
【００５３】
【表４】
【００５４】
[考察]
フッ化黒鉛を添加した単層ポリウレタン弾性部材を用いた比較例４は、金属製支持部材との接着性が十分でなく、印字枚数も少ない。フッ化黒鉛を添加しない単層ポリウレタン製弾性部材を用いた比較例３では接着性は接着力は十分であるが、印字枚数が不足する。
フッ化黒鉛をエッジ部分にのみ添加した実施例３、４は、接着力は十分であり、トナーのすり抜けなく１０万枚の印字テストをパスすることができた。低μを実現する事で、同圧接力でも摩擦抵抗は少なくなり、クリーニング不良を生じる事なく、ブレードめくれ、反転などの問題を解消できた。また、消費電力の低減に効果がある。エッジ部分にエステル系ポリウレタン、バックアップ層にエーテル系ポリウレタンを用いた実施例４は、良好な印字評価を示した。
【００５５】
＜研磨ブレードの例＞
表５に示す組成のポリウレタンを用い表６に示す実施例５、６、比較例５、６のポリウレタン弾性部材を用いたクリーニングブレードの例を示す。評価試験結果を表６に示す
添加用研磨材として、酸化セリウムを用いた。
【００５６】
【表５】
【００５７】
【表６】
【００５８】
[考察]
酸化セリウムを添加した単層ポリウレタン弾性部材を用いた比較例６は、金属製支持部材との接着性が十分でなく、印字枚数も少ない。酸化セリウムを添加しない単層ポリウレタン製弾性部材を用いた比較例５では接着性は接着力は十分であるが、印字枚数が不足する。
酸化セリウムをエッジ部分にのみ添加した実施例５、６は、接着力は十分であり、トナーのすり抜けなく１０万枚の印字テストをパスすることができた。研磨性能を向上させる事で、クリーニング性能、印字耐久性を向上させることができた。エッジ部分にエステル系ポリウレタン、バックアップ層にエーテル系ポリウレタンを用いた実施例６は、良好な印字評価を示した。
感光体表面を損傷させる事なく、感光体表面に付着するトナー、トナー添加剤バイアス印加時のオソン、窒素酸化物の付着物を従来のクリーニングブレードより、効果的にクリーニング出来、良好な画像を長期にわたり提供出来るようになる。従来は、付着物を取り除く為に過度に圧接する等を行っており、感光体を損傷させ、画像品質を低下したり、ブレード先端のめくれ、巻き込みなどブレードの破断等をひきおこしていたが、このような弊害を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】クリーニングブレード装置の例を示す図。
【図２】クリーニングブレードを連続して製造する装置の例を示す図。
【図３】クリーニングブレード連続成形法におけるポリウレタンの硬化課程を示す図。
【図４】弧状に形成された部分層の例を示す図。
【図５】形成される弧状の部分層の大きさを示すグラフ。
【図６】割金型構造の概略を示す断面図。
【図７】割金型の片方に部分層用のポリウレタン樹脂をビード状に形成する概略を示す図。
【図８】接着力試験装置の概略を示す図。
【符号の説明】
【００６０】
１ 部分層（エッジ部、ニップ部）
２ ベース層
３ 弾性ゴム部材（クリーニングブレード）
４ 支持部材
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
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
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バックアップ層とエッジ部又はニップ部を形成するポリウレタンの組成が異なる層からなるポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着した電子写真装置用のクリーニングブレードや現像ブレードに関する。電子写真装置としては、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等がある。特に、熱硬化型ポリウレタンからなるクリーニングブレード、現像ブレード、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来電子写真方式でのトナークリーニングには、装置の小型化、コストメリットのあるブレードクリーニング方式が広く使用されている。ブレードには長寿命、省電力、高温での異音対策、低温でのクリーニング性低下の対策、高温下の長期圧接状態でのヘタリによるクリーニング性低下の対策等が求められている。
また近年、カラー化に伴う画質向上などの理由により略球形状のトナーである所謂球形トナーを用いる機種が増えており、この球形トナーはクリーニングエッジとロールの隙間に入り込みやすく、エッジを押し上げてすり抜けやすくなってきている。装置が高速化するに伴い、ますますそのクリーニングブレードに対する要求は複雑で厳しくなってきている。
【０００３】
クリーニングブレード又は現像ブレード用のポリウレタン製弾性部材として、低摩擦剤、研磨剤、導電剤等の添加剤を混入して成形したポリウレタン製弾性部材、あるいはポリウレタン製弾性部材表面にこれらの剤をスプレーやディッピングによるコーティングが試みられた。
ディッピング方式は同じコーティング液を繰り返し使用するために、コーティング液のポットライフが長くなくてはならない。コーティング液の物性(粘度、固形分比率等)を一定に保つために設備が大規模なものになる。マスキングが必要であり、コーティング液の塗布、乾燥の前後にマスキングの着脱作業が必要となり、自動化が困難であるなど、実用性が低い。ディッピング方式やスプレー方式では工程数が増加する問題もある。
スプレー塗布方式は、コーティング液は使いきりでポットライフの点ではディッピングより優れるが、塗布効率が悪く、マスキングも必要となる。また温湿度等の環境により皮膜にばらつきを生じやすい。
ディスペンサーを用いた塗布法では皮膜層の幅や厚みを均一にするのが難しい。
特に、クリーニングブレードに使用する場合、エッジ精度の正確性が劣る問題を生じる。
添加剤が全体に混入したポリウレタン製弾性部材や表面部分に添加剤を付着させたポリウレタン製弾性部材を金属製支持部剤に接着した場合に、接着力が十分に得られず実用に耐えない問題もある。接着不良の原因は、添加剤によってポリウレタンの表面性状が変質して接着剤との馴染みが低下することや添加剤が表面にブリードすることにより接着が劣化すること等があげられる。
【０００４】
一方、本出願人は、バックアップ層とエッジ部又はニップ部を形成するポリウレタンの組成が異なる層からなる電子写真装置用のポリウレタン製のクリーニングブレード又は現像ブレードに関する発明を継続して提案してきた。
特許文献１（特開２００７−３０３８５号公報）では、連続成型法を用いた手法であって、外周に成形溝及び内部に加熱装置を備えた成形ドラムを用いて、合成樹脂を成形用原料とするブレードの素材を連続成形する方法において、２種以上の異なる液状合成樹脂原料を別々に注型することにより、異種材料を組み合わせたブレード素材を製造する方法を提案した。
特許文献２（特開２００７−１６３６７６号公報）では、注型法を用いた手法であって、割り金型の一方の金型に、部分層を形成する液状合成樹脂をビード状に注型した後、金型を組み、ベース層を形成する液状合成樹脂を注型して、加熱硬化してブレード素材を形成するブレードの製造方法を提案した。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０３８５号公報
【特許文献２】特開２００７−１６３６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、摩擦低下剤、研磨剤、導電剤を適用したポリウレタン製弾性部材をもちいたクリーニングブレード又は現像ブレードを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明は、本出願人が継続して追求してきた材質の異なる部分層を形成したポリウレタン製弾性部材の製造技術を適用することにより発明を完成したものである。
【０００８】
本発明の主な解決手段は次のとおりである。
（１）エッジ部分又はニップ部分とバックアップ層を形成するポリウレタンの組成が異なるポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着したクリーニングブレード又は現像ブレードであって、エッジ部分又はニップ部分を形成するポリウレタンが添加剤を混入したポリウレタンであり、バックアップ層を形成するポリウレタンが前記添加剤を混入しないポリウレタンであることを特徴とするクリーニングブレード又は現像ブレード。
（２）エッジ部分又はニップ部分のポリウレタンが、エステル系ポリウレタンからなり、バックアップ層のポリウレタンが、エーテル系ポリウレタンからなることを特徴とする（１）記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
（３）エッジ部分又はニップ部分がバックアップ層とは異なる色であることを特徴とする（１）又は（２）記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
（４）添加剤が、摩擦低下剤、研磨剤、導電剤のいずれかであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
（５）摩擦低下剤が、脂肪酸金属塩、シリコーンオイル、有機微粒子、無機微粒子のいずれかであることを特徴とする（４）記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
（６）研磨剤が、酸化セリウム又はシリカあることを特徴とする（４）記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
（７）導電剤が、カーボンブラック又はイミドリチウムであることを特徴とする（４）記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
（８）材質が異なるエッジ部分又はニップ部分とバックアップ層を備えたポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着してクリーニングブレード又は現像ブレードを製造する方法であって、 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を用いたポリウレタン製弾性部材の製法であって、
エッジ層を形成する添加剤を混入したポリウレタン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て、半硬化した後、バックアップ層を形成するポリウレタン材料を流しこみ回転させながら硬化させて部分２層から構成される帯状のブレード素材を取り出し、幅と長さを定寸にカットしてポリウレタン製弾性部材を成形後、該ポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着してクリーニングブレード又は現像ブレードを製造する方法。
（９）材質が異なるエッジ部分又はニップ部分とバックアップ層を備えたポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着してクリーニングブレード又は現像ブレードを製造する方法であって、 ２枚の型部材を型組して形成されるキャビティー内へ液状のポリウレタン原料を注型し、重合硬化後脱型して製造する割型成型法を用いたポリウレタン製弾性部材の製造方法であって、型組みする前に一方の割型の壁面に筋状にエッジ部形成する液状の添加剤を混入したポリウレタンを塗布し、半硬化させた後に型組みし、バックアップ層を形成するポリウレタン原料を注入し、硬化させて脱型してポリウレタン製弾性部材を得、該ポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着してクリーニングブレード又は現像ブレードを製造する方法。
（１０）エッジ部分又はニップ部分を形成するポリウレタン原料をエステル系ポリウレタン原料、バックアップ層を形成するポリウレタン原料をエーテル系ポリウレタン原料とすることを特徴とする（８）又は（９）記載のクリーニングブレード又は現像ブレードの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
ロールなど相手材と接触するエッジ部分あるいはニップ部分のみにバックアップ層と異なる添加剤を加えたポリウレタンを用いたポリウレタン製弾性部材を用いることにより、添加剤の影響をエッジ部分あるいはニップ部分にのみ限定して、金属製支持部材との接着性など他の要素を変更する必要のないクリーニングブレード又は現像ブレードを提供できる。従来の製造工程や接着剤などを使用することができるので、生産性を維持したまま、性能を向上させることができる。
導電剤を添加した場合は、クリーニングブレードではトナーの残留電荷を中和し、トナーの付着力を低下させ、クリーニング性能を長期的に向上させることができ、現像ブレードでは長期間線圧が一定になり、かぶり等の印字不良を低減できる。
摩擦低下剤を添加した場合は、圧接力を高くすることなくクリーニング性能や摺擦を維持することができ、感光体ドラムの駆動力を抑えることができ、また、摩擦熱を小さくすることができるので放熱などの冷却装置を小さくすることができ、省電力化できる。また、圧接力を高めると摩擦力が大きくなりブレードめくれ、反転等を生じていたが、低摩擦ブレードを使用することによりこのような弊害を防止できる。
研磨材を添加した場合は、感光体上の転写残トナーや付着物質の除去を効果的に行うことができる。バイアス印加によって生ずるオゾンや窒素酸化物などの付着物の除去を研磨材添加により向上させることができる。
金属製支持部材と接着するポリウレタン製弾性部材の接着する領域は、添加剤の影響を受けない部分であるので、接着強度が十分に確保できる。
【００１０】
エッジ部分又はニップ部分とバックアップ層を別組成のポリウレタンをもちいたクリーニングブレード又は現像ブレードであって、エステル系ポリウレタンからなるエッジ部分又はニップ部分とエーテル系ポリウレタンからなるバックアップ層との組み合わせが適している。エッジ部を着色すると、エッジ部の測定、トリミング成形が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜ブレードの形状・構成＞
本発明のクリーニングブレードは、例えば、図１に示すエッジ部分の部分層１とバックアップ層となるベース層２からなるポリウレタン製弾性部材を支持部材４に接着して構成される。本発明では、基本的にエッジ部にエステル系ポリウレタンを用い、ベース部にはエーテル系ポリウレタンを用いることが好ましい。
本発明の現像ブレードは、トナーと摺擦するニップ部を部分層として設けたポリウレタン製弾性部材を支持部材に接着して構成される。
【００１２】
＜添加剤＞
エッジ部分あるいはニップ部分を形成するポリウレタンに添加剤を混入する。添加剤の種類は、摩擦低下剤（低μ化材）、研磨剤、導電剤等があげられる。これらの添加剤はバックアップ層には添加しない。
【００１３】
（１）摩擦低下剤（低μ化材）
摩擦係数を低下させる作用のある添加剤を投与し低μブレードにする。
添加剤としては、脂肪酸金属塩、シリコーンオイル、有機微粒子、無機微粒子、ポリシロキサン、ジメチルポリシロキサン、ポリシロキサンオイル、パーフルオロポリエーテルジオールやパーフルオロポリエーテルのポリアルコキシ化ジオール等のパーフルオロポリエーテル化合物、フッ化黒鉛、ステアリン酸亜鉛、金属酸化物パウダー等がある。また、ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル系樹脂、アミド系樹脂、ウレタン樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂等の樹脂微粒子を用いることもでき、この樹脂微粒子にはリチウム、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、カルシウムなどの無機元素やワックスやオイルを含有させることができる。
摩擦係数の小さいブレードとすることにより、ブレードの捲くれを抑制し、ロールなどの像担持体の駆動トルクを小さくすることができる。従来ブレードでは、ブレード捲れが生じたり、クリーニング性能を維持するために圧接力をあげることに対して像担持体の駆動トルクを上げる必要があった。
摩擦低下剤を添加した場合は、圧接力を高くすることなくクリーニング性能や摺擦を維持することができ、感光体ドラムの駆動力を抑えることができ、また、摩擦熱を小さくすることができるので放熱などの冷却装置を小さくすることができ、省電力化できる。また、圧接力を高めると摩擦力が大きくなりブレードめくれ、反転等を生じていたが、低摩擦ブレードを使用することによりこのような弊害を防止できる。
【００１４】
（２）研磨剤
研磨機能を有した粒子を投与し研磨ブレードにする。研磨剤としては、酸化セリウム、シリカ、セリウム、ジルコニウム、ストロンチウム等があげられる。
研磨粒子は、感光体等、当接する相手材の表面をリフレッシュする目的で使用されるブレードに適用される。研磨材を添加した場合は、感光体上の転写残トナーや付着物質の除去を効果的に行うことができる。バイアス印加によって生ずるオゾンや窒素酸化物などの付着物の除去を研磨材添加により向上させることができる。
【００１５】
（３）導電剤
エッジ近傍部の帯電特性を変更出来る材料を投与し導電性ブレードにする。導電性付与させるものとして、カーボンブラック、イミドリチウム、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム、マグネタイト等の磁性体、アジン系化合物、第４級アンモニウム塩、含金属アゾ染料等があげられる。
導電剤を添加した場合は、クリーニングブレードではトナーの残留電荷を中和し、トナーの付着力を低下させ、クリーニング性能を長期的に向上させることができ、現像ブレードでは長期間線圧が一定になり、かぶり等の印字不良を低減できる。
【００１６】
＜ポリウレタンの種類＞
本発明に用いられるブレードは、熱硬化性ポリウレタン樹脂製が適している。
ウレタンの形成材料としては、ポリイソシアネートおよびポリオールを含有するポリウレタン組成物が用いられる。
ポリオール成分として、エッジ部あるいはニップ部を含む層はエステル系ポリウレタンを用い、エッジ部やニップ部を含む層以外のベース部はエーテル系ポリウレタンを用いることが適している。
本発明に用いられるポリウレタン原料は、非溶剤型の熱硬化性が望ましい。例えば、本出願人が、先に出願した特願２００７−１８１６２号に開示したエステル系ポリウレタン、エーテル系ポリウレタンを用いることができる。エッジ部分又はニップ部分用ポリウレタン樹脂に着色剤を添加してバックアップ層とは異なる色とすると、エッジ部分の大きさが明瞭に識別できる。ポリウレタンを硬化させた後にエッジの大きさをトリミングして形成するのが容易になる。
【００１７】
（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ル系ポリウレタンは、従来から使用されているエステル系ポリウレタンを使用することができる。ポリエステルジオール、ポリエステルトリオール等のポリエステルポリオール。ｔａｎδピーク温度を−２０〜５℃とすることにより、エステル系ポリウレタンをバックアップ層として用いることができる。
ポリエステルポリオールとしては、多塩基性有機酸とポリオールとから製造される。ε−カプロラクタムの開環重合から得られるポリカプロラクトンジオール等のポリカプロラクトンポリオールも使用できる。
多塩基性有機酸としては、特に限定するものではなく、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、イソセバシン酸等の飽和脂肪酸や、マレイン酸、フマル酸等の不飽和脂肪酸や、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酸があげられる。また、無水マレイン酸、無水フタル酸等の酸無水物や、テレフタル酸ジメチル等のジアルキルエステル等を用いることもできる。さらに、不飽和脂肪酸の二量化によって得られる、ダイマー酸を用いることもできる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１８】
ポリオールとしては、特に限定するものではなく、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、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ール、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）、ポリエチレンアジペート等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１９】
（２）エーテル系ポリオール
本発明では、エーテル系ウレタンをバックアップ層として用いる。
ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリエーテルポリオール。
ポリエーテルポリオールとして、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、トリメチレンオキサイド、ブチレンオキサイド、α−メ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。
【００２０】
（３）ポリイソシアネート
ポリイソシアネートとしては、特に限定するものではなく、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−トリレンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）、３，３′−ビトリレン−４，４′−ジイソシアネート、３，３′−ジメチルジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートウレチジンジオン（２，４−ＴＤＩの二量体）、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シアネート（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トリイソシアネート、ポリメリックＭＤＩ等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、耐摩耗性の観点から、ＭＤＩが好ましい。
【００２１】
（４）その他の素材
ポリウレタン組成物には、上記ポリイソシア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、可塑剤、安定剤、離型剤、触媒等通常用いられている剤を配合することができる。
【００２２】
上記鎖延長剤としては、従来公知のものであれば特に限定されるものではなく、例えば、１，４−ブタンジオール（１，４−ＢＤ）、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ヘキサンジオール、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、キシレングリコール、トリエチレングリコール、トリメチロールプロパン（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。
【００２３】
上記触媒としては、三級アミン等のアミン系化合物、有機錫化合物等の有機金属化合物等があげられる。なかでも、アミン系化合物が好ましい。
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′−テトラメチル−１，３−ブタンジアミン等のテトラアルキルジアミンや、ジメチルエタノールアミン等のアミノアルコールや、エトキシル化アミンや、エトキシル化ジアミンや、ビス（ジエチルエタノールアミン）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−ジメチルシクロヘキシルアミン等のシクロヘキシルアミン誘導体や、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等のモルホリン誘導体や、Ｎ，Ｎ′−ジエチル−２−メチルピペラジン、Ｎ，Ｎ′−ビス−（２−ヒドロキシプロピル）−２−メチルピペラジン等のピペラジン誘導体等があげられる。
上記有機錫化合物としては、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジ（２−エチルヘキソエート）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。
【００２４】
（５）樹脂例
本発明で用いられる合成樹脂は、主に熱硬化性のポリウレタン樹脂である。特に、非溶剤型の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秒程度で取り出し可能な程度に重合固化している必要がある。このような条件を満たすイソシアネートとポリオール、架橋剤、触媒を選定し設計する。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。
【００２５】
例えば、本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剤との液状物のうち少なくとも一方に混合される高分子量ポリオールの成分が数平均分子量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の含量が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℃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成物）を調製する。
【００２６】
なお、前記高分子量ポリオール成分の数平均分子量は、好ましくは１０００〜３０００の範囲がより望ましい。この組成物を注型することにより反応が円滑に行われ、得られるブレードの物性も好ましい。すなわち、使用されるポリオー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）が得られず、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ではモノオールとなるため重合せず、ｆ≧５では多官能になりすぎるために、重合物の粘度が増大し且つ物性が低下するからである。
【００２７】
本発明に係るポリウレタンエラストマー製造の為の成分としては、次のようなものが使用できる。ポリエーテル系ポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール等のポリオキシアルキレングリコール類あるいは、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、プ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ン等のグリコール類との重合反応により得られるポリエステル型ポリオールならびにポリカプロラクトンジオールを挙げることができる。
【００２８】
ジイソシアネート化合物としては、トリレンジイソシアネート、４，４ジフェニルメタンジイソシアネート、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、１，４シクロヘキサンジイソシアネート等を挙げることができる。鎖延長剤として、エチレングリコール、１，４ブタンジオール、ジエチレングリコール、１，６ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等の低分子量ジオール並びにエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン等のジアミンを挙げることができる。望ましくは、低分子量ジオールが用いられる。さらに必要に応じて多官能成分としてトリメチロールプロパン、トリエタノールアミン、グリセリン、及びこれらのエチレンオキシド、プロピレンオキシド付加物を添加してもよい。
【００２９】
上記のポリウレタンの製造においては、ＯＨ基／ＮＣＯ基の当量比は生成するポリウレタンの物性から０．８〜１．０５がよく、望ましくは０．８５〜１．００の範囲である。また必要に応じて一般的なアミン化合物や有機錫系化合物等の反応促進剤が用いられる。例えば、特許第２９４２１８３号公報、第００２２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や１，２ジメチルイミダゾール等を挙げることができる。
【００３０】
【化１】
式中Ｒは水素、メチル基，又はエチル基を示す。
【００３１】
かかる、反応促進剤は有効量としてプレポリマー１００重量部に対して、０．０１〜０．５重量部、好ましくは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−有機酸塩、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）ノネン−５−有機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分であるウレタンプレポリマーの液状物と架橋剤の液状物との混合撹拌に使用する２液混合注型機には、市販のものを使用できる。また計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るような、混合室内での滞留を防ぎ、且つ反応熱による発熱を抑制した小容量のタイプが好ましい。
【００３２】
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。
【００３３】
これらの合成樹脂成分を配合して、部分層になる樹脂組成とベース層になる樹脂組成を作成して、使用する。エッジ部又はニップ部に使用される部分層となる合成樹脂は高硬度、高反発弾性、ベース層（バックアップ層）に使用される樹脂はエッジ層又はニップ部よりも低硬度、低反発弾性に設計される。
【００３４】
＜ポリウレタン弾性部材の製法＞
エッジ部やニップ部を形成する部分層となるポリウレタン層とベース部層（バックアップ層）のポリウレタン層の２層に形成する方法は、（ａ）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、（ｂ）割型による個別に成型する方法を利用することができる。この部分層を形成するポリウレタンに摩擦低下剤、研磨剤、導電剤等の添加剤を配合する。
（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
この成型手段は、本願発明者が先に提案した特開２００７−３０３８５号公報に開示した手段を利用することができる。ブレードに使用されている合成樹脂製の弾性ゴムからなるテープの幅と同一かそれよりやや大きい幅を有する合成樹脂製のテープを連続して製造し、その長尺テープを定寸にカットし、金属製の支持体の一側縁に接合して現像ブレード、クリーニングブレ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、外周に成形溝を設けた成形ドラムを、水平軸を中心に回転させつつ、ポリウレタン等の液状原料を頂点付近から成形溝に連続注型し、成形ドラムの回転動作中に重合させて、注型箇所より前の位置でテープ状となったポリウレタン等の連続成型物を剥離して、成形溝から取り出し、後工程に供給するものを用いるものである。テープ状の成型物が連続して産出されるので、後工程では、一本の定尺にカット、金属支持体との接合と一連の作業を連続して実施でき、稼働に無駄が無く生産性が高い。
【００３５】
この連続成型法は、複数の注型機を備えたものである。それぞれの注型機から組成の異なる合成樹脂を成形ドラムの成形溝に連続供給することにより、部分２層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注型した場合は、エッジ部に異種材料を設けたブレード素材を製造することができる。中間部に注型した場合は、ブレード素材のニップ部に相当する中間位置に異種材料を設けることができる。
基本構成を図２に示す。
図２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、外周に成型用溝が形成された成形ドラム１３、樹脂を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注型機ミキシングヘッド１２、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、裁断装置２４、搬出用のコンベア２５等から構成される。
【００３６】
エッジ部あるいはニップ部に異種材料層を設けたブレード素材は、エッジ部あるいはニップ部の特性をベース部に影響を与えることなく発揮させることができるので、部分層を設けたブレードの特性を活かすことができる。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ができるので、高温域や低温域等の温度変化適性、あるいは、摩耗耐性などを向上させることができる。また、この成形ドラムを用いた合成樹脂テープの連続成形法は、本出願人が既に提案した各製法、構成要素を使用できるものである。
【００３７】
成形溝に注型された合成樹脂は、成形ドラムの外周の一部に成形溝に蓋をする状態で設けられた回転する金属製のエンドレスベルトで覆われた領域において、成形ドラムから熱を受けて、硬化重合が進行し、エンドレスベルトが成形ドラムから離れる位置では、溝の断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た合成樹脂テープが得られることは、従来の提案と同様である。
この手法においては、樹脂注型後数十秒以内（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、他の表面処理剤を作用させることもできることとなり積極的に表面改質に利用することも可能である。
【００３８】
また、重合をコントロールするために、合成樹脂供給位置とエンドレスベルトで覆われるまでの間に、成形ドラムの溝に向けて加熱する外部加熱手段を講ずることもできる。テープ取り出し部近傍では、剥離を容易にするために外部から冷風などを吹きつける冷却手段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、幅、厚みとも十分に従来から使用されている現像ブレードやクリーニングブレードの範囲を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。
成型課程の模式図を図３に示す。
【００３９】
弧状に部分層を形成する一例を模式的に示す。
この例は、試験的に行った実測値に基づく一例であって、これに限定されるものではない。図４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となるものと想定することができる。
この幅Ｘと高さＹの関係をグラフ化して図５に示す。このようにして得られたポリウレタン弾性ゴム部材に部分層１が所定の厚みと幅になるようにトリミングして切断成形することにより、所望のエッジの大きさを備えたクリーニングブレードを製造することができる。エッジ部とベース部が異なる色に着色されていると切断位置の決定が容易である。
【００４０】
（２）割型による個別に成型する方法（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、キャビティー内へ液状のポリウレタン原料を注型し、重合硬化後脱型して製造するものである。型組みする前に一方の割型の壁面に筋状にエッジ部又はニップ部を形成する液状のエステル系ポリウレタン原料を塗布し、半硬化させた後に型組みして、ベース部を形成するエーテル系ポリウレタン原料を注入して、硬化させて脱型して部分２層を形成した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開２００７−１６３６７６号公報に開示した手段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る液状合成樹脂を吐出するヘッドを移動させるか、あるいは金型を移動させることにより熱硬化性樹脂をビード状に塗布するように注型した後、割り金型を組み、ベースとなる熱硬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、割り金型を解体して取り出して所定のサイズに裁断されてブレードとして用いられる。金型を組むときに支持体の一部をキャビティー内部にセットして、ベース形成用樹脂を注型すると支持体とブレードゴム体を一体的に接合できる。この例では、ポリウレタンの硬化成形と支持体との一体化を同時に行っているが、ポリウレタン弾性部材のみを硬化成形し、その後支持体と接着接合することもできる。
【００４１】
（ａ）金型
図６に割金型構造の概略を断面図として示す。
金型１１０は、左右の分割金型１１０ａ，１１０ｂから構成される。分割金型１１０ａ，１１０ｂの中間には支持部材となる芯金ＡＡを挟持する突出部材が形成されている。この分割型１１０ａ，１１０ｂは、ベース板１１３と該ベース板１１３の左右に立設された側壁１１４と傾斜側壁１１５の間に配置し、該傾斜側壁１１５側に楔状に型締め部材１１６を押し込むことにより、締め付けられて型組されるものである。両分割金型１１０ａ，１１０ｂの間に形成された空間にベースとなる合成樹脂を注型して、ブレードが成型される。
図６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化したブレード素材を成型し、その後支持部材を接合して、ブレードを製造することもできる。
図７に分割金型の一方（１１０ａ又は１１０ｂ）に分割層を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。部分層の注型手段は、例えば、吐出ヘッドを移動させる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。
【実施例】
【００４２】
ポリウレタン製弾性ゴム部材の製造手段は、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を用い、図１に示すクリーニングブレードを作成した。製造装置は図２参照。
【００４３】
＜クリーニングブレード＞
ポリウレタン製弾性ゴム部材：厚さ２．０ｍｍ、幅１２．３ｍｍ、長さ３２６ｍｍ
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使用
各実施例に用いるポリウレタン弾性部材は、エッジ部とベース層を構成するポリウレタンの組成を異ならせたものである。
各比較例に用いるポリウレタン弾性部材は、全体に同じ組成のポリウレタン組成である。
【００４４】
＜熱硬化型ポリウレタン＞
エッジ層あるいはベース層に用いたエステル系ウレタン、エーテル系ウレタンの配合は、表１〜６に示したとおりである。
【００４５】
＜印字テスト＞
評価機：市販のプリンターを使用
評価パターン
・耐久評価（２３℃×５３％）
エリアカバー５％出力で通紙１０万枚まで実施。１万枚毎にハーフトーン画像を 出力しクリーニング不良の有無を確認した。
・クリーニング性能評価（１０℃×１５％）で実施
エリアカバー１％出力で通紙2000枚まで実施。200枚毎にハーフトーン画像を出 力しクリーニング不良の有無を確認した。
【００４６】
＜接着力の評価＞
ポリウレタン弾性部材を所定の長さにカットし試験片とし、ブレードに使用される鋼材に接着した。その際、一般的に使用される形状となるように、ポリウレタン弾性部材の自由長を７ｍｍとし、接着部の幅は５ｍｍとした。接着剤には、本実施例の仕様に用いたホットメルト接着剤を使用した。接着力の試験は、接着幅が10ｍｍになるように接着部及びポリウレタン弾性部材を、ギロチンカッターを使用してカットし、テストに必要な部位を残して、他を除去し、ゴム試験片を取得した。
図８に示すような形で、ゴム試験片の先端部を10ｍｍにわたり、チャッキングし鋼版面に対し、90度の方向に垂直にピーリングを実施した。
ピーリング速度は、20ｍｍ/ｍｉｎとした。ポリウレタン弾性部材が金具から剥がれるか又は切断するまで引っ張る。
一般的に使用に耐えうる接着強度である１ｋＮ／ｍ以上である事を評価基準とした。
【００４７】
＜導電ブレードの例＞
表１に示す組成のポリウレタンを用い表２に示す実施例１、２、比較例１、２のポリウレタン弾性部材を用いたクリーニングブレードの例を示す。評価試験結果を表２に示す
導電性添加剤としてビス（トルフルオロメタンスルホニル）イミドリチウムを用いた。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
[考察]
導電剤を添加した単層ポリウレタン弾性部材を用いた比較例２は、金属製支持部材との接着性が十分でなく、印字枚数も少ない。導電剤を添加しない単層ポリウレタン製弾性部材を用いた比較例１では接着性は接着力は十分であるが、印字枚数が不足する。
酸化セリウムをエッジ部分にのみ添加した実施例１、２は、接着力は十分であり、トナーのすり抜けなく１０万枚の印字テストをパスすることができた。導電性を向上させる事で、クリーニング性能、印字耐久性を向上させることができた。エッジ部分にエステル系ポリウレタン、バックアップ層にエーテル系ポリウレタンを用いた実施例２は、良好な印字評価を示した。
クリーニングブレードとして使用する場合、トナーの残留電荷を中和し、トナーの付着力を低下させ、クリーニング性能を長期的に向上させることができた。
【００５１】
＜低摩擦（低μ）ブレードの例＞
表３に示す組成のポリウレタンを用い表４に示す実施例３、４、比較例３、４のポリウレタン弾性部材を用いたクリーニングブレードの例を示す。評価試験結果を表４に示す
低μ添加剤としてフッ化黒鉛を用いた。
【００５２】
【表３】
【００５３】
【表４】
【００５４】
[考察]
フッ化黒鉛を添加した単層ポリウレタン弾性部材を用いた比較例４は、金属製支持部材との接着性が十分でなく、印字枚数も少ない。フッ化黒鉛を添加しない単層ポリウレタン製弾性部材を用いた比較例３では接着性は接着力は十分であるが、印字枚数が不足する。
フッ化黒鉛をエッジ部分にのみ添加した実施例３、４は、接着力は十分であり、トナーのすり抜けなく１０万枚の印字テストをパスすることができた。低μを実現する事で、同圧接力でも摩擦抵抗は少なくなり、クリーニング不良を生じる事なく、ブレードめくれ、反転などの問題を解消できた。また、消費電力の低減に効果がある。エッジ部分にエステル系ポリウレタン、バックアップ層にエーテル系ポリウレタンを用いた実施例４は、良好な印字評価を示した。
【００５５】
＜研磨ブレードの例＞
表５に示す組成のポリウレタンを用い表６に示す実施例５、６、比較例５、６のポリウレタン弾性部材を用いたクリーニングブレードの例を示す。評価試験結果を表６に示す
添加用研磨材として、酸化セリウムを用いた。
【００５６】
【表５】
【００５７】
【表６】
【００５８】
[考察]
酸化セリウムを添加した単層ポリウレタン弾性部材を用いた比較例６は、金属製支持部材との接着性が十分でなく、印字枚数も少ない。酸化セリウムを添加しない単層ポリウレタン製弾性部材を用いた比較例５では接着性は接着力は十分であるが、印字枚数が不足する。
酸化セリウムをエッジ部分にのみ添加した実施例５、６は、接着力は十分であり、トナーのすり抜けなく１０万枚の印字テストをパスすることができた。研磨性能を向上させる事で、クリーニング性能、印字耐久性を向上させることができた。エッジ部分にエステル系ポリウレタン、バックアップ層にエーテル系ポリウレタンを用いた実施例６は、良好な印字評価を示した。
感光体表面を損傷させる事なく、感光体表面に付着するトナー、トナー添加剤バイアス印加時のオソン、窒素酸化物の付着物を従来のクリーニングブレードより、効果的にクリーニング出来、良好な画像を長期にわたり提供出来るようになる。従来は、付着物を取り除く為に過度に圧接する等を行っており、感光体を損傷させ、画像品質を低下したり、ブレード先端のめくれ、巻き込みなどブレードの破断等をひきおこしていたが、このような弊害を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】クリーニングブレード装置の例を示す図。
【図２】クリーニングブレードを連続して製造する装置の例を示す図。
【図３】クリーニングブレード連続成形法におけるポリウレタンの硬化課程を示す図。
【図４】弧状に形成された部分層の例を示す図。
【図５】形成される弧状の部分層の大きさを示すグラフ。
【図６】割金型構造の概略を示す断面図。
【図７】割金型の片方に部分層用のポリウレタン樹脂をビード状に形成する概略を示す図。
【図８】接着力試験装置の概略を示す図。
【符号の説明】
【００６０】
１ 部分層（エッジ部、ニップ部）
２ ベース層
３ 弾性ゴム部材（クリーニングブレード）
４ 支持部材
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
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッジ部分又はニップ部分とバックアップ層を形成するポリウレタンの組成が異なるポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着したクリーニングブレード又は現像ブレードであって、
エッジ部分又はニップ部分を形成するポリウレタンが添加剤を混入したポリウレタンであり、
バックアップ層を形成するポリウレタンが前記添加剤を混入しないポリウレタンであることを特徴とするクリーニングブレード又は現像ブレード。
【請求項２】
エッジ部分又はニップ部分のポリウレタンが、エステル系ポリウレタンからなり、
バックアップ層のポリウレタンが、エーテル系ポリウレタンからなることを特徴とする請求項１記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
【請求項３】
エッジ部分又はニップ部分がバックアップ層とは異なる色であることを特徴とする請求項１又は２記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
【請求項４】
添加剤が、摩擦低下剤、研磨剤、導電剤のいずれかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
【請求項５】
摩擦低下剤が、脂肪酸金属塩、シリコーンオイル、有機微粒子、無機微粒子のいずれかであることを特徴とする請求項４記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
【請求項６】
研磨剤が、酸化セリウム又はシリカあることを特徴とする請求項４記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
【請求項７】
導電剤が、カーボンブラック又はイミドリチウムであることを特徴とする請求項４記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
【請求項８】
材質が異なるエッジ部分又はニップ部分とバックアップ層を備えたポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着してクリーニングブレード又は現像ブレードを製造する方法であって、
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を用いたポリウレタン製弾性部材の製法であって、
エッジ層を形成する添加剤を混入したポリウレタン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て、半硬化した後、バックアップ層を形成するポリウレタン材料を流しこみ回転させながら硬化させて部分２層から構成される帯状のブレード素材を取り出し、幅と長さを定寸にカットしてポリウレタン製弾性部材を成形後、
該ポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着してクリーニングブレード又は現像ブレードを製造する方法。
【請求項９】
材質が異なるエッジ部分又はニップ部分とバックアップ層を備えたポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着してクリーニングブレード又は現像ブレードを製造する方法であって、
２枚の型部材を型組して形成されるキャビティー内へ液状のポリウレタン原料を注型し、重合硬化後脱型して製造する割型成型法を用いたポリウレタン製弾性部材の製造方法であって、
型組みする前に一方の割型の壁面に筋状にエッジ部形成する液状の添加剤を混入したポリウレタンを塗布し、
半硬化させた後に型組みし、
バックアップ層を形成するポリウレタン原料を注入し、
硬化させて脱型してポリウレタン製弾性部材を得、
該ポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着してクリーニングブレード又は現像ブレードを製造する方法。
【請求項１０】
エッジ部分又はニップ部分を形成するポリウレタン原料をエステル系ポリウレタン原料、バックアップ層を形成するポリウレタン原料をエーテル系ポリウレタン原料とすることを特徴とする請求項８又は９記載のクリーニングブレード又は現像ブレードの製造方法。
【請求項１】
エッジ部分又はニップ部分とバックアップ層を形成するポリウレタンの組成が異なるポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着したクリーニングブレード又は現像ブレードであって、
エッジ部分又はニップ部分を形成するポリウレタンが添加剤を混入したポリウレタンであり、
バックアップ層を形成するポリウレタンが前記添加剤を混入しないポリウレタンであることを特徴とするクリーニングブレード又は現像ブレード。
【請求項２】
エッジ部分又はニップ部分のポリウレタンが、エステル系ポリウレタンからなり、
バックアップ層のポリウレタンが、エーテル系ポリウレタンからなることを特徴とする請求項１記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
【請求項３】
エッジ部分又はニップ部分がバックアップ層とは異なる色であることを特徴とする請求項１又は２記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
【請求項４】
添加剤が、摩擦低下剤、研磨剤、導電剤のいずれかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
【請求項５】
摩擦低下剤が、脂肪酸金属塩、シリコーンオイル、有機微粒子、無機微粒子のいずれかであることを特徴とする請求項４記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
【請求項６】
研磨剤が、酸化セリウム又はシリカあることを特徴とする請求項４記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
【請求項７】
導電剤が、カーボンブラック又はイミドリチウムであることを特徴とする請求項４記載のクリーニングブレード又は現像ブレード。
【請求項８】
材質が異なるエッジ部分又はニップ部分とバックアップ層を備えたポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着してクリーニングブレード又は現像ブレードを製造する方法であって、
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を用いたポリウレタン製弾性部材の製法であって、
エッジ層を形成する添加剤を混入したポリウレタン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て、半硬化した後、バックアップ層を形成するポリウレタン材料を流しこみ回転させながら硬化させて部分２層から構成される帯状のブレード素材を取り出し、幅と長さを定寸にカットしてポリウレタン製弾性部材を成形後、
該ポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着してクリーニングブレード又は現像ブレードを製造する方法。
【請求項９】
材質が異なるエッジ部分又はニップ部分とバックアップ層を備えたポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着してクリーニングブレード又は現像ブレードを製造する方法であって、
２枚の型部材を型組して形成されるキャビティー内へ液状のポリウレタン原料を注型し、重合硬化後脱型して製造する割型成型法を用いたポリウレタン製弾性部材の製造方法であって、
型組みする前に一方の割型の壁面に筋状にエッジ部形成する液状の添加剤を混入したポリウレタンを塗布し、
半硬化させた後に型組みし、
バックアップ層を形成するポリウレタン原料を注入し、
硬化させて脱型してポリウレタン製弾性部材を得、
該ポリウレタン製弾性部材を金属製支持部材に接着してクリーニングブレード又は現像ブレードを製造する方法。
【請求項１０】
エッジ部分又はニップ部分を形成するポリウレタン原料をエステル系ポリウレタン原料、バックアップ層を形成するポリウレタン原料をエーテル系ポリウレタン原料とすることを特徴とする請求項８又は９記載のクリーニングブレード又は現像ブレードの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−６６３３２（Ｐ２０１０−６６３３２Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３０４１０（Ｐ２００８−２３０４１０）
【出願日】平成２０年９月９日（２００８．９．９）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月９日（２００８．９．９）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
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