JP5492746B2 - 電子写真装置用ブレード部材製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
該電子写真装置用ブレード部材は下記(A)から(D)を少なくとも含有するポリウレタン組成物を加熱硬化したポリウレタン樹脂で形成されたものであり、かつ該ポリウレタン組成物の混合攪拌終了後注入前の粘度が500mPa・s以上、3000mPa・s以下であり、該注入工程における該ポリウレタン組成物の配置位置は、該成型ドラムと該エンドレスベルトが初めに接触する位置から該エンドレスベルトの移動方向に対して上流側の該エンドレスベルト上の該成型用溝に対向する位置にあることを特徴とする電子写真装置用ブレード部材製造方法により、その目的を達成する。
(A)ポリイソシアネート
(B)数平均分子量が1000〜4000のアジペート系ポリエステルポリオール
(C)分子量200以下の鎖延長剤
(D)硬化用触媒としてイソシアヌレート化触媒が20ppm以上、500ppm以下であり、かつ、ウレタン化触媒が200ppm以上、1500ppm以下
硬化時間の速いポリウレタン組成物からなるポリウレタン樹脂を使用して、硬度等物性のムラが少なく、外観上の模様や気泡混入の発生が低減した高品質な電子写真装置用ブレード部材を連続的に成型する製造方法及び製造装置を提供することができる。
該電子写真装置用ブレード部材は下記(A)から(D)を少なくとも含有するポリウレタン組成物を加熱硬化したポリウレタン樹脂で形成されたものであり、かつ該ポリウレタン組成物の混合攪拌終了後注入前の粘度が500mPa・s以上、3000mPa・s以下であり、該注入工程における該ポリウレタン組成物の配置位置は、該成型ドラムと該エンドレスベルトが初めに接触する位置から該エンドレスベルトの移動方向に対して上流側の該エンドレスベルト上の該成型用溝に対向する位置にあることを特徴とする。
(A)ポリイソシアネート
(B)数平均分子量が1000〜4000のアジペート系ポリエステルポリオール
(C)分子量200以下の鎖延長剤
(D)硬化用触媒としてイソシアヌレート化触媒が20ppm以上、500ppm以下であり、かつ、ウレタン化触媒が200ppm以上、1500ppm以下。
本発明に係る電子写真装置用ブレードは、複写機、レーザービームプリンタ、LEDプリンタ、電子写真製版システムなどの電子写真技術を応用した電子写真装置のクリーニングブレード、現像ブレード等として用いられるブレードである。該ブレードは、ポリウレタン組成物を用いて製造されたポリウレタン樹脂から形成された電子写真装置用ブレード部材と、支持部材とが接合された構成を有している。支持部材および電子写真装置用ブレード部材等の形状は、特に限定されず、使用目的に適した形状とすれば良い。
((A)ポリイソシアネート)
上記ポリウレタン組成物に配合される(A)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(4,4’−MDI)、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(HMDI)、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)、ジメチルジイソシアネート(DDI)等が挙げられる。これらのなかでも、4,4’−MDIを用いることが好ましい。これらは、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
上記ポリウレタン組成物に配合される(B)ポリオールの具体例としてはポリエチレンアジペートエステルポリオール、ポリブチレンアジペートエステルポリオール、ポリヘキシレンアジペートエステルポリオール、ポリエチレン−プロピレンアジペートエステルポリオール、ポリエチレン−ブチレンアジペートエステルポリオール、ポリエチレン−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ジペート系ポリエステルなどが挙げられる。これらは、単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
上記ポリウレタン組成物に配合される(C)鎖延長剤としては、例えば、グリコールが使用される。このようなグリコールとしては、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(1,4BD)、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、p−キシリレングリコール(テレフタリルアルコール)、トリエチレングリコール等が挙げられる。また、上記グリコールの他に、その他の多価アルコールを使用することができる。このような多価アルコールとしては、例えば、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、ソルビトール等が挙げられる。これらは、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
上記ポリウレタン組成物に配合される(D)硬化用触媒としては、イソシアヌレート化触媒が20ppm以上、500ppm以下であり、かつ、ウレタン化触媒が200ppm以上、1500ppm以下である。なお、本発明においてppmとは質量基準である。
また、ポリウレタン組成物は混合攪拌終了後注入前の粘度が500mPa・s以上、3000mPa・s以下である。
上記ポリウレタン組成物は、(C)分子量200以下の鎖延長剤と(B)数平均分子量1000〜4000のポリオールという分子量の差があるものを(A)ポリイソシアネートと反応させるため、反応が不均一になる場合がある。反応が不均一になった結果、硬化ムラ等による表面模様が発生する可能性がある。
ポリウレタン組成物に含有される(E)ポリオールの質量に対する(B)ポリオールの質量の比率(E)/(B)は0.02〜0.60であることが好ましい。0.02以上とすると、(E)ポリオールにより(C)鎖延長剤と(B)ポリオールとの間の分子量の差を効果的に段階的にできるため収縮ムラに起因する表面模様を抑制する効果がより向上する。一方、0.60以下とすると、(B)ポリオールに比べて数平均分子量が小さい(E)ポリオールの比率が好適であるため、得られるポリウレタン樹脂の物性が電子写真装置用ブレード部材としてより好適な物性を有する傾向になる。
以下、本発明の製造方法の実施の形態を製造装置と併せて図面に基づいて説明する。図1は電子写真装置用ブレード部材製造装置の一例を示す概略図である。
初めに、ポリウレタン組成物を計量、混合攪拌して混合物を調製する。図1に示すようにポリウレタン組成物を混合攪拌する装置は、少なくとも2台のタンク10及び11を備える。また、各タンク出口から計量ポンプ12及び13を介してミキシングヘッド16に接続され、吐出・循環用配管14及び15によってミキシングヘッド16とタンク10及び11を接続している。さらにミキシングヘッド16は液状物の導入口と吐出口を備えたチャンバー内に攪拌用回転子を備えた公知の構造からなり、ポリウレタン組成物を高精度に吐出できる。このような定量混合機を用い、計量ポンプにより一定量ミキシングヘッドに供給し、均一に混合攪拌を行う。
次に、成型装置は、外周面に回転方向に電子写真装置用ブレード部材の連続した成型溝を有した成型ドラム18と、成型ドラム18の外周面の一部に該成型用溝を覆うように配置されたエンドレスベルト19を配設する構成をしている。また、成型ドラム18に内蔵または近接した位置、或いは、成型ドラム18とエンドレスベルト19の圧接された部分のエンドレスベルト19側に密接または近接に配置された加熱手段を備える。該加熱手段により、図2に示す成型ドラム18上の成型用溝とエンドレスベルト19とに囲まれた空間部23内で、成型用溝内に注液されたポリウレタン組成物を加熱硬化することができる。
次に成型ドラム18の成型用溝とエンドレスベルト19により構成される空間部23にポリウレタン組成物を充満させながら所定の時間を加熱硬化する。これにより、ポリウレタン組成物のウレタン重合反応が成型ドラム18とエンドレスベルト19から離型可能な程度まで完了し、必要な幅と厚みおよび表面性を備えた電子写真装置用ブレード部材原型体が連続的に形成される。なお、図1に示す製造装置を用いた本実施形態においては、加熱温度は80〜200℃程度が好ましく、ウレタン重合反応の進行により、ポリウレタン組成物が成型ドラム18とエンドレスベルト19から離型可能な程度までかかる時間は20秒から90秒である。しかし、成型ドラム18とエンドレスベルト19から離型可能な程度までに硬化が終了していれば、離型を行うことが可能であるため、加熱温度、加熱時間はポリウレタン組成物の組成、製造装置の構成に合わせて適宜選択することができる。
こうして加熱硬化終了したポリウレタン樹脂を、成型ドラム18とエンドレスベルト19から離型手段24により離型される。
成型ドラム18は少なくともポリウレタン組成物が接触する部分、例えば、成型用溝に離型処理を施すことが望ましい。離型処理は、離型剤処理装置等を用い、型表面に離型剤を塗布する方法、成型ドラム18の表面にPTFE、フッ素含有メッキ等のメッキ処理を行う方法、シリコン等離型性のある樹脂をコーティングする方法等が挙げられる。しかし、ウレタン樹脂の離型が可能であれば適したものを選択すれば良い。
本発明に係る電子写真装置用ブレード部材を現像剤量規制ブレードに用いる場合、電子写真装置用ブレード部材は、少なくとも現像剤担持体に当接される部分において、電子写真装置用ブレード部材が接触する部分に粗面化部分を形成することが望ましい。なお、現像剤量規制ブレードは、電子写真装置内において現像剤担持体との間で現像剤を摩擦帯電させつつ均一薄層状に現像剤量を規制するブレードである。
(熱硬化性ポリウレタン組成物の調製)
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)32.0質量部と、分子量2000のポリブチレンアジペートポリエステルポリオール(PBA)61.0質量部を80℃窒素雰囲気下3時間反応させ、NCO8.8%のプレポリマーを得た。一方、1,4−ブタンジオール(14BD)3.9質量部、トリメチロールプロパン(TMP)3.2質量部及びウレタン硬化用触媒を混合し、硬化剤を得た。硬化用触媒にはイソシアヌレート化触媒と、ウレタン化触媒とを用いた。ポリウレタン硬化用触媒としては、イソシアヌレート化触媒として商品名「P15」(酢酸カリウムのエチレングリコール(EG)溶液、エアプロダクツジャパン製)を用いた。この時、ポリウレタン組成物におけるイソシアヌレート化触媒の配合量が80ppmとなるようにした。また、ウレタン化触媒としてトリエチレンジアミン(商品名「DABCO crystal」;エアプロダクツ ジャパン製)を用い、ポリウレタン組成物におけるウレタン化触媒の配合量が340ppmになるように調整した。
粘度は、エー・アンド・ディ社製「SV型粘度計」SV−10を用い、測定環境25℃にて測定した。
国際ゴム硬度(IRHD)の測定はウォーレス(H.W,WALLACE)社製ウォーレス微小硬度計を用い、JIS K 6253に基づいて行った。測定は成型した電子写真装置用ブレード部材の原形体を500mm毎に5箇所測定し、それらの平均値をゴム硬度とし、それらの最大値と最小値の差を硬度差として示した。
表面の硬化ムラは、電子写真装置用ブレード部材の表面を目視により確認し、以下の基準で評価した。
○:表面模様が無い。
△:外観上識別できる表面模様が有る。
×:画像不良が発生するレベルの表面模様が有る。
気泡の混入、異物の混入は、それぞれ電子写真装置用ブレード部材の表面を目視により確認し、以下の基準で評価した。
○:気泡・異物の混入が無い。
×:気泡・異物の混入が有る。
作製した現像剤量規制ブレードを「LASER SHOT−LBP」(商品名、キヤノン社製)用カートリッジに組み込み、ゴースト、画像スジについて以下の基準で評価した。
・ゴースト
○:ゴーストの発生が無い。
△:僅かにゴーストが確認される。
×:はっきりゴーストが確認される。
・画像スジ
○:画像スジの発生がない。
△:画像スジが画像上の僅かな変化として確認される。
×:画像スジが画像上の大きな変化として確認される。
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)27.7質量部と、分子量2000のポリブチレンアジペートポリエステルポリオール(PBA)52.7質量部を80℃窒素雰囲気下3時間反応させ、NCO8.8%のプレポリマーを得た。一方、分子量1000のPBA(商品名「ニッポラン4009」(日本ポリウレタン工業(株)製))14.9質量部、1,4−ブタンジオール(14BD)2.6質量部、トリメチロールプロパン(TMP)2.1質量部及び実施例1同様の硬化用触媒を混合した。これにより硬化剤を調製した。硬化用触媒の配合量は実施例1と同様にした。こうして得られたポリウレタン組成物を実施例1と同様にして現像剤量規制ブレードを作製し、実施例1と同様に評価を行った。得られた結果を表1に示す。
(B)ポリオールとして数平均分子量2000のポリエチレンアジペートポリオール(PEA)(商品名「ニッポラン4040」(日本ポリウレタン工業(株)社製))を用いた。また、仕込み量を表1に示す仕込み量とした以外は実施例1と同様にして現像剤量規制ブレードを作製した。また、実施例1と同様に評価を行った。得られた結果を表1に示す。
(B)ポリオールとして数平均分子量4000のポリブチレンアジペートポリエステルポリオール(PBA)を試作した原料を用い、仕込み量を表1に示す仕込み量とした以外は実施例1と同様にして現像剤量規制ブレードを作製し、評価を行った。得られた結果を表1に示す。
(B)ポリオールとして数平均分子量1000のポリブチレンアジペートポリエステルポリオール(PBA)(商品名「ニッポラン4009」(日本ポリウレタン工業(株)製))を用いた。また、仕込み量を表1に示す仕込み量とした以外は実施例1と同様にして現像剤量規制ブレードを作製した。また、実施例1と同様に評価を行った。得られた結果を表1に示す。
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)35.9質量部と、分子量2000のポリブチレンアジペートポリエステルポリオール(PBA)34.7質量部を80℃窒素雰囲気下3時間反応させ、NCO15%のプレポリマーを得た。一方、分子量1000のPBA22.3質量部、1,4−ブタンジオール(14BD)3.9質量部、トリメチロールプロパン(TMP)3.2質量部及び実施例1同様の硬化用触媒を混合し、硬化剤を調製した。硬化用触媒の配合量は実施例1と同様にした。この時の混合したポリウレタン組成物の粘度は500mPa・sであった。
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)21.4質量部と、分子量2000のポリブチレンアジペートポリエステルポリオール(PBA)66.4質量部を80℃窒素雰囲気下3時間反応させ、NCO5%のプレポリマーを得た。一方、分子量1000のPBA9.3質量部、1,4−ブタンジオール(14BD)1.6質量部、トリメチロールプロパン(TMP)1.3質量部及び実施例1同様の硬化用触媒を混合し、硬化剤を調製した。硬化用触媒の配合量は実施例1と同様にした。この時の混合したポリウレタン組成物の粘度は3000mPa・sであった。
実施例2におけるポリウレタン硬化用触媒として、ポリウレタン組成物におけるイソシアヌレート化触媒の配合量が20ppmとなるように調整した。また、ポリウレタン組成物におけるウレタン化触媒の配合量が200ppmになるように調整した。
実施例2におけるポリウレタン硬化用触媒として、ポリウレタン組成物におけるイソシアヌレート化触媒の配合量が20ppmとなるように調整した。また、ポリウレタン組成物におけるウレタン化触媒の配合量が1500ppmになるように調整した。
実施例2におけるポリウレタン硬化用触媒として、ポリウレタン組成物におけるイソシアヌレート化触媒の配合量が500ppmとなるように調整した。また、ポリウレタン組成物におけるウレタン化触媒の配合量が200ppmになるように調整した。
実施例2におけるポリウレタン硬化用触媒として、ポリウレタン組成物におけるイソシアヌレート化触媒の配合量が500ppmとなるように調整した。また、ポリウレタン組成物におけるウレタン化触媒の配合量が1500ppmになるように調整した。
(B)ポリオールとして数平均分子量800のポリブチレンアジペートポリエステルポリオール(PBA)を用いた。また、表2に示す仕込み量とした以外は実施例1と同様にして現像剤量規制ブレードを作製し、評価を行った。結果を表2に示す。
(B)ポリオールとして数平均分子量4500のポリブチレンアジペートポリエステルポリオール(PBA)を用いた。また、表2に示す仕込み量とした以外は実施例1と同様にして現像剤量規制ブレードを作製し、評価を行った。結果を表2に示す。
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)41.2質量部と、分子量2000のポリブチレンアジペートポリエステルポリオール(PBA)23.1質量部を80℃窒素雰囲気下3時間反応させ、NCO20%のプレポリマーを得た。一方、分子量1000のPBA27.1質量部、1,4−ブタンジオール(14BD)4.7質量部、トリメチロールプロパン(TMP)3.9質量部及び実施例1同様の硬化用触媒を混合し、硬化剤を調製した。硬化用触媒の配合量は実施例1と同様にした。この時の混合したポリウレタン組成物の粘度は420mPa・sであった。
4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)21.4質量部と、分子量2000のポリブチレンアジペートポリエステルポリオール(PBA)66.4質量部を80℃窒素雰囲気下3時間反応させ、NCO5%のプレポリマーを得た。一方、分子量1000のPBA9.3質量部、1,4−ブタンジオール(14BD)1.6質量部、トリメチロールプロパン(TMP)1.3質量部及び実施例1同様の硬化用触媒を混合し、硬化剤を調製した。硬化用触媒の配合量は実施例1と同様にした。以上のようにして得られた材料を、2液定量混合注型機に投入し、ミキシングヘッドで均一に攪拌・混合しながら、吐出時のポリウレタン組成物の粘度が3800mPa・sになるまでミキシングヘッド内でポリウレタン組成物を滞留させるよう調整した。
実施例2におけるポリウレタン硬化用触媒として、ポリウレタン組成物におけるイソシアヌレート化触媒の配合量が15ppmとなるように調整した。また、ポリウレタン組成物におけるウレタン化触媒の配合量が180ppmになるように調整した。
実施例2におけるポリウレタン硬化用触媒として、ポリウレタン組成物におけるイソシアヌレート化触媒の配合量が600ppmとなるように調整した。また、ポリウレタン組成物におけるウレタン化触媒の配合量が180ppmになるように調整した。
実施例2におけるポリウレタン硬化用触媒として、ポリウレタン組成物におけるイソシアヌレート化触媒の配合量が15ppmとなるように調整した。また、ポリウレタン組成物におけるウレタン化触媒の配合量が1520ppmになるように調整した。
実施例2におけるポリウレタン硬化用触媒として、ポリウレタン組成物におけるイソシアヌレート化触媒の配合量が600ppmとなるように調整した。また、ポリウレタン組成物におけるウレタン化触媒の配合量が1520ppmになるように調整した。
実施例2と同様にして調製したポリウレタン組成物の配置位置を図1における成型ドラム18の頂点27とし、吐出位置を該配置位置から垂直方向に5mm上部の位置とした。その他は実施例1と同様にして現像剤量規制ブレードを作製し、評価を行った。得られた結果を表2に示す。
硬化時間の速いポリウレタン組成物を使用して、硬度等物性のムラが少なく、外観上の模様や気泡混入の発生が低減した高品質な電子写真装置用ブレード部材を連続的に成型する製造方法及び製造装置を提供することができる。
12、13 計量ポンプ
14、15 吐出・循環用配管
16 ミキシングヘッド
17 成型ドラム駆動回転軸
18 成型ドラム
19 エンドレスベルト
20 ベルト駆動ロール
21 ガイドロール
22 テンションロール
23 成型ドラムとエンドレスベルトにより構成される空間部
24 成型ドラムからの離型機構
25 搬送機構
26 切断機構
27 成型ドラムの頂点
Claims (8)
- 外周面に連続した成型用溝を形成した成型ドラムと該成型ドラムの外周面に当接されたエンドレスベルトを用いて、混合攪拌工程、注入工程、加熱硬化工程、離型工程、切断工程を有する電子写真装置用ブレード部材製造方法において、
該電子写真装置用ブレード部材は下記(A)から(D)を少なくとも含有するポリウレタン組成物を加熱硬化したポリウレタン樹脂で形成されたものであり、かつ該ポリウレタン組成物の混合攪拌終了後注入前の粘度が500mPa・s以上、3000mPa・s以下であり、該注入工程における該ポリウレタン組成物の配置位置は、該成型ドラムと該エンドレスベルトが初めに接触する位置から該エンドレスベルトの移動方向に対して上流側の該エンドレスベルト上の該成型用溝に対向する位置にあることを特徴とする電子写真装置用ブレード部材製造方法。
(A)ポリイソシアネート
(B)数平均分子量が1000〜4000のアジペート系ポリエステルポリオール
(C)分子量200以下の鎖延長剤
(D)硬化用触媒としてイソシアヌレート化触媒が20ppm以上、500ppm以下であり、かつ、ウレタン化触媒が200ppm以上、1500ppm以下 - 該ポリウレタン組成物の配置位置が、該成型ドラムと該エンドレスベルトとが初めに接触する位置から該エンドレスベルトの移動方向に対して上流側に5mm以上、350mm以下の該エンドレスベルト上であって、該成型用溝に対向する位置であり、かつ該ポリウレタン組成物の吐出位置が、該配置位置から垂直方向に上方に5mm以上、200mm以下である請求項1に記載の電子写真装置用ブレード部材製造方法。
- 該ポリウレタン組成物が、該(B)アジペート系ポリエステルポリオールの数平均分子量より小さく、該(C)鎖延長剤の分子量よりも大きい数平均分子量を有する(E)ポリオールを含有する請求項1又は2に記載の電子写真装置用ブレード部材製造方法。
- 該ポリウレタン組成物に含まれる該(B)アジペート系ポリエステルポリオールの質量に対する該(E)ポリオールの質量の比率(E)/(B)が、0.02〜0.60であり、かつ、(B)アジペート系ポリエステルポリオールと(E)ポリオールを混合したポリオールの数平均分子量が1000〜3000である請求項3に記載の電子写真装置用ブレード部材製造方法。
- 該成型ドラムは少なくとも該ポリウレタン組成物が接触する部分に離型処理が施されている請求項1から4のいずれか一項に記載の電子写真装置用ブレード部材製造方法。
- 該エンドレスベルトは少なくとも該ポリウレタン組成物が接触する部分に離型処理が施されている請求項1から5のいずれか一項に記載の電子写真装置用ブレード部材製造方法。
- 該成型ドラムの該成型用溝の底面を成す角の少なくとも1角に粗面化部分が形成されている請求項1から6のいずれか一項に記載の電子写真装置用ブレード部材製造方法。
- 外周面に連続した成型用溝を形成した成型ドラムと該成型ドラムの外周面に当接されたエンドレスベルトを用いたもので、混合攪拌手段、注入手段、加熱硬化手段、離型手段、切断手段を有する電子写真装置用ブレード部材製造装置において、
該電子写真装置用ブレード部材は下記(A)から(D)を少なくとも含有するポリウレタン組成物を加熱硬化したポリウレタン樹脂であり、かつ該ポリウレタン組成物の混合攪拌終了後注入前の粘度が500mPa・s以上、3000mPa・s以下のものであり、
該注入手段は該エンドレスベルトの上方に配置されており、該ポリウレタン組成物を該成型ドラムと該エンドレスベルトが初めに接触する部分から該エンドレスベルトの移動方向に対して上流側の該エンドレスベルト上の該成型用溝に対向する位置に配置することを特徴とする電子写真装置用ブレード部材製造装置。
(A)ポリイソシアネート
(B)数平均分子量が1000〜4000のアジペート系ポリエステルポリオール
(C)分子量200以下の鎖延長剤
(D)ウレタン硬化用触媒としてイソシアヌレート化触媒が20ppm以上、500ppm以下であり、かつ、ウレタン化触媒が200ppm以上、1500ppm以下
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