(57)【要約】      （修正有）【課題】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層に形成した電子写真装置用のブレードを提供する。【解決手段】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。【選択図】図１
2008185716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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請求項１又は２記載の電子写真装置用ブレード。
【請求項４】
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。
【請求項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。
【請求項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
【請求項７】
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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真装置用ブレードに関する。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、現像ブレードとなる素材、その製造方法およびその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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し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。エステル系ポリウレタンは、耐摩耗性が高いので一般に用いられている。一方、エステル系ポリウレタンには、加水分解し易く、圧接性能などの物性値が経年劣化する問題があるが、耐摩耗性を重視して利用されている。他の代表的なポリウレタンであるエーテル系ポリウレタンは、加水分解耐性はあるもののエステル系ポリウレタンよりも耐摩耗性が小さく、実用的でないとされ、使用されていないのが現実である。
また近年高画質化のために、トナーの粒径は細かく、形状は丸くなる方向であり、クリーニングや薄膜を形成するブレードとしての最適点が小さくなる方向にある。トナーの小粒径化、球状化のためにクリーニングブレードは確実にトナーをクリーニングするためにより強く相手材に圧接させた状態で使用するケースが増えてきており、より耐摩耗性と永久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れ、エッジ以外の部分では、永久歪が少ないことなど要求が多様化しており、単一の材質によってブレードを構成するポリウレタンの材料設計が限界に来ている。そこでエッジ層と背面層を別々の配合で構成する案が提案されており、配置や構造など実用に供することが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形状をベースと別素材で形成できるブレード素材の鋭意研究開発を継続しており、この位置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）、特願２００５−３５７８５９号（割型２層））を行った。
【０００３】
部分的に材質を変更した先行文献をいくつか例示する。
特許文献２（特開２００２−２１４９８９号公報）にはポリエステル系ウレタンの２層成形がクレームに示されており、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層の物と変わらず、向上しない。
【０００４】
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、改質したものが提案されている（例えば、特許文献３：特開２００１−３５６５６６号公報）。これは、遠心成形法で成形した板状のポリウレタンシート（第１層）の表層に、液状の原料を塗布し、加熱硬化することにより第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を用いる方法（例えば、特許文献４：特開２００４−４６１４５号公報）がある。
【０００５】
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（例えば、特許文献５：特開２００４−１８４４６２号公報  [００７４]参照）がある。また、別々に作ったゴム部材を接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。
【０００６】
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にマスキングを行い、ポリシアノアクリレートやイソシアネート、水、シリコンなどをポリウレタンブレードに含浸させ、その後加熱等で反応硬化させ、ブレードエッジ近傍の質を変える（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２００４−４６１４５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、特許文献８：特開平９−１２７８４６号公報、特許文献９：特開２００２−２１４９９０号公報、特許文献１０：特開平１１−２１２４１４号公報に例示される表面コーティング法、遠心成型法、含浸法等を研究開発して提案してきた。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２３５３３７号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４９８９号公報
【特許文献３】特開２００１−３５６５６６号公報
【特許文献４】特開２００４−４６１４５号公報
【特許文献５】特開２００４−１８４４６２号公報
【特許文献６】特開昭６０−１６５６８２号公報
【特許文献７】特開２００４−２３３８１８号公報
【特許文献８】特開平９−１２７８４６号公報
【特許文献９】特開２００２−２１４９９０号公報
【特許文献１０】特開平１１−２１２４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、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。
【０００９】
本出願人は、ブレードのエッジやニップ部に部分的に異なる材質を正確に設けることができる技術を開発し、部分的に異なる素材を形成した電子写真装置用のブレードに関する提案を特許出願（特願２００５−２１８２３８号（ＣＰ２層）、特願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、エッジ部やニップ部とベース部に用いるポリウレタンを特定した電子写真装置用のブレードを提供するものである。また、その製法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、エッジ部やニップ部にエステル系ポリウレタンを採用し、ベース部にはエーテル系ポリウレタンを採用することを基本とするものである。
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であることを特徴とする（１）記載の電子写真装置用ブレード。
（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％以下であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載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．
（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置用ブレード。
（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）のいずれかに記載の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電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であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載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。
（１２）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。
【発明の効果】
【００１１】
１．本発明よって、耐摩耗性が求められるエッジ部やニップ部にエステル系ポリウレタンを用い、圧接性などの安定した物性が求められるベース部にエーテル系ポリウレタンを用いて、対摩耗性と安定性を実現し、小径トナーなどにも対応できる、きれいな画像を安定して提供できる電子写真用装置用ブレードを実現できる。
２．永久変形が少なく、機械的強度、耐摩耗性に優れ、使用環境範囲での粘弾性の温度依存性が小さく、硬さ（ブレードの圧接力）が適正範囲であるブレード（低温環境下でもクリーニン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。
４．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。
５．エーテル系ポリウレタン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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本願発明は、エッジ部あるいはニップ部にエステル系ポリウレタンを用い、ベース部にエーテル系ポリウレタンを用いた電子写真用装置用ブレードである。
【００１３】
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ードは、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層構成とすることができる。また、３層構成、あるいは部分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いても、硬度が範囲を外れると圧接力不足によりクリーニングできなくなる。また、圧接力過多により、摩耗、カケが発生し、クリーニング不具合を発生する。また、反発弾性の温度依存性が１０％を超えると高温環境で異音が発生する、または低温環境下でトナーのすり抜けが起き、高温と低温での両立ができなくなる。また、tanδピーク温度が上限を超えると低温環境下でトナーのすり抜けが起き、下限を超えると高温環境下で異音が発生する。また、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プ部にエステル系ポリウレタンを用い、ベース部にエーテル系ポリウレタンを用い、各種の物性をコントロールすることにより、これらの弊害を少なくしたものである。
【００１４】
即ち、次のような作用効果を奏するブレードを提供する。耐摩耗性が求められるエッジ部やニップ部にエステル系ポリウレタンを用い、圧接性などの安定した物性が求められるベース部にエーテル系ポリウレタンを用いて、耐摩耗性と安定性を実現し、小径トナーなどにも対応できる、きれいな画像を安定して提供できる電子写真装置用ブレードを実現できる。永久変形が少なく、機械的強度、耐摩耗性に優れ、使用環境範囲での粘弾性の温度依存性が小さく、硬さ（ブレードの圧接力）が適正範囲であるブレード（低温環境下でもクリーニン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。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。
【００１５】
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。
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。
【００１６】
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。
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
２−５  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。
【００２４】
添加成分として、潤滑剤、導電性付与剤、研磨粒子などがある。
潤滑剤の例としては、ポリ四フッ化エチレン、窒化ホウ素、グラファイト、二硫化モリブデン、ポリジメチルシロキサン等のシリコン化合物がある。
導電性付与物質としては、特に限定されるものではないが、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラックや、グラファイト、金属フィラー、金属酸化物ウィスカー等の電子伝導性物質、金属石鹸、過塩素酸塩等のイオン伝導性物質等を単独で、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。
【００２５】
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゜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】
2008185716.tif 000003
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。一般に、エッジ部やニップ部など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、ベース層に使用される樹脂はエッジ層よりも低硬度、低反発弾性に設計される。
【００３４】
３  製法
エッジ部又はニップ部をエステル系ポリウレタン層とベース部をエーテル系ポリウレタン層の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。
【００３５】
３−１  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願２００５−２１８２３８号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。
具体的な製法は、次のとおりである。
【００３６】
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、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、ブレード素材の中間に異種材料を設けることができる。薄く溝底面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。
【００３７】
成形溝断面の深さに変化を付けると、部分的に厚さを変化させたブレード素材を製造することができる。深い部分に先行する合成樹脂を供給した場合には、その部分に異種材料層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、その粗面を反映した表面を持つブレード素材を製造することができる。
エッジ部に異種材料層を設けたブレード素材は、エッジ部を当接するクリーニングブレードに適しており、中間部を異種材料層としたものは、その部分をニップ部として使用しトナーを摺擦して帯電する現像ブレード用の素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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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となるもの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は幅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リエーションの例を図１２に示す。（ａ）が基本形である。（ｂ）は（ａ）の例の左端側をカットすることにより部分層１をエッジ部とすることができる。（ｃ）は、表面張力を大きくする、あるいは重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を大きく盛り上げる手法としては、成形溝底面を幅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。
【００４１】
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り形成し、水平に支持され中心軸を中心に回転する成形ドラムと、回転方向を時計回りとした場合、合成樹脂注型機の注型口を前記成形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冷却する冷却装置と、成形された前記帯状ブレード素材を所定長さごとに切断する裁断装置とを備えている。
【００４２】
上記の製造装置によると、複数の混合注型機の注型口からポリウレタン液状物を、加熱され回転している成形ドラムの成形用溝部に吐出し、成形ドラムで加熱されつつ、必要に応じて成形ドラム上方の外部加熱装置でポリウレタン液状物を加熱し、さらに、この成形用溝部と金属製エンドレスベルトとにより構成される空間部（キャビテイ）内に充満しながら、そのキャビテイ内で所定の時間成形ドラムにより加熱して重合反応させ、所定の幅と厚さで帯状に連続するポリウレタンエラストマー（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。
【００４３】
切断操作は、一旦搬送を止めて行われる場合には、間欠搬送となるので、搬送タイミングを調整するために、裁断装置の前に、間欠駆動する送りロールと帯状の現像ブレード素材をたるませて余裕をもたせる弛み部分を形成して、切断操作と送りの同調制御を行う装置構成を設ける。刃物にセラミックを使用することにより、ポリウレタンとの滑りがよく、切断面が鋭利でかつ長期間連続して切断できる。
【００４４】
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いて、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す図、図６は合成樹脂硬化挙動説明用成形ドラム概略図、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成形概略図である。
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、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。
【００４５】
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、成形ドラム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、剥離された帯状のブレード素材１０１を冷却搬送、定尺切断する切断装置、搬送装置の順に工程に沿って配設されている。
第２注型機１２とエンドレスベルト１４の間や第１注型機と第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加することもできる。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、硬質アルミニウムやステンレスとし、回転駆動機構、成形溝、内蔵された加熱機器を備えている。
【００４６】
成形溝３０は、ブレード素材の巾と厚みに相当する所定の寸法で彫り込まれた断面凹状の成形溝が成形ドラムの外周に沿って周回形成されている。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脂を硬化させる熱を供給する。この加熱手段は、電気ヒータ、加熱オイル、蒸気等であって、特に限定されるものではない。その加熱温度は、使用される樹脂や回転速度等によって適宜決定される。例えば、１１０℃〜１５０℃に設定される。回転駆動は、水平な回転軸１５により回転自在に支持され、図示を省略した駆動装置により、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。
【００４７】
樹脂を供給する注型機は、使用する樹脂の成分を混合調整して一定量を連続して、注型口から成形ドラム１３の成形溝３０に供給する。
外部加熱装置を設けた場合は、注型口から成形溝３０に注型された樹脂に熱を照射して加熱する機能を果たす。この熱によって、樹脂の表面側の硬化が促進される。注型された樹脂は成形ドラム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ることができる。外部加熱手段として、非接触タイプである遠赤外線、レーザー光、紫外線、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、ブレードの厚さなどによって、変更される。出力を調整することや溝までの距離を調整することでも加熱条件の調整が可能である。使用する樹脂との関係では、紫外線硬化剤を添加した樹脂を用いた場合は、紫外線を照射することによっても、効果を促進することができる。外部加熱を行うことによって、ブレードの厚さを大きくすることが可能で、あるいは、成形スピードを上げることができる。
【００４８】
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、成形用のキャビティが形成され、ブレード素材の外形が整えられて樹脂の硬化反応が進行される。エンドレスベルト１４が成形ドラム１３の成形溝３０を覆う区間は、樹脂の硬化が進み帯状ブレード素材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の外側から冷風などを吹き付けて冷却する冷却装置を必要に応じて設置する。
【００４９】
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ードの長さに切断する装置である。この裁断によって、ブレード素材は弾性ゴムの最終形状に形成されることとなる。この後は、金属製のブレード支持体への固着工程へ搬出される。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の前にテープをた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、硬化反応を最終的に実施させる二次架橋のために加熱工程を後工程として必要に応じて加えることができる。
次に、装置の各部分の構成例について、さらに記載する。
【００５０】
成形ドラム１３のほぼ半分の外周面には、鏡面仕上げされたステンレスなどの金属帯板からなる成形用空間（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１４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ル１７、エンドレスベルトに張力を付与するテンションロール１８およびエンドレスベルト１４を冷却する冷却ロール１９に掛け渡されて、成形ドラム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）に加熱されており、この温度によってポリウレタン液状物の温度低下を防止する。
【００５１】
冷却ロール１９に隣接して、下部に冷却装置２１が設けられた冷却用コンベヤ２０が水平に設けられ、帯状ブレード素材１０１を冷却して、搬送する。
【００５２】
冷却用コンベヤ２０のロールの下流に隣接して、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支柱に上下一対のセンサーを取り付け、その間に帯状のブレード成形素材を案内してその弛み状態を検知する。
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ブレード素材を裁断装置２４に送り、帯状のブレード素材を所定の長さに裁断する。コンベヤ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）に搬送する。
【００５３】
上記のようにして本実施例のブレード用弾性ゴム製造装置が構成される。次に、この製造装置による電子写真装置用ブレードの製造工程を説明する。
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を外周に備えた水平な回転軸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の注型口から、成形ドラムの頂点付近から成形溝に溝断面をちょうど満たす程度の定量を連続して供給し、その後図示しないエンドレスベルトで溝の開放表面を覆いながら、回転する過程で合成樹脂の硬化重合が進み、テープ状に取り出し可能な程度に硬化した箇所において、帯状のブレード素材を成形溝から剥離して取り出し、連続して帯状の素材を得るものである。
【００５４】
本発明の１実施形態である２層構造の弾性ゴ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リマーと架橋剤とを計量して、均一に撹拌・混合しながら注型口より所定温度、例えば、１４５℃に温度調節された成形ドラム１３の成形用溝内にポリウレタン液状物を順次吐出して注型する。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の彫り込み深さおよび幅に対応する必要量が連続的に注入され、先に注型された樹脂を後から注型された樹脂が覆う状態の層となって充満している。
【００５５】
部分２層構造の成型工程を模式的に図６、図７に基づいて説明する。
部分層を形成するポリウレタン液状物は、図６の例では成形ドラム１３の上方から約１０時半の時計位置図示Ａ点に配設された第１注型機１１の注型口１１ａから供給され、ベース層を形成するポリウレタン液状物は、ほぼ成形ドラム１３の真上Ｃ点に位置する第２注型機１２の注型口１２ａから供給され、成形ドラムによる熱を受けながら徐々に硬化しつつ、エンドレスベルトの当接開始位置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、液状物のウレタン重合反応がほぼ完了し、必要な幅と厚を備えた部分的に２層に形成されたブレード素材が帯状に連続的に成形される。
注型口の位置は、層構成、樹脂の種類やブレードの厚み、製造スピードなどによって、調整される。本例では、成形ドラムの反回転方向で約９時から２時の時計位置に調整設置される。好ましくは、１０時付近と０時付近からやや左よりに設置される。
【００５６】
図７に基づいて第１注型のＡ点からエンドレスベルトが被覆する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を形成する例を示している。また、注型された合成樹脂の硬化状態を斜線で示し、未硬化の部分は白抜きに標記している。ただし、この硬化進行状況はイメージ的表示であって、加熱されている成型溝の底面や壁面に接した部分から硬化が進行し、エンドレスベルトも加熱されているので、接触によって溝部開放側も硬化が促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から部分層１に相当する樹脂液を注型する。この例では、筋状になるような一定量を連続して供給する。重合に適した温度に加温された成形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を形成する樹脂を第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点では成形溝底面や壁面の高温部に接触した部分から硬化が進行している状態を現している。エンドレスベルトが接触する直前のＥ点では、成形溝開放部表面側が流動状態を残し、下流側への流れ込みが生ずるため、やや盛り上がった状態を示している。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が、重合硬化が完全に終了したことを意味するものではない。
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配置すると、表面側の重合を促進することができる。また、Ｇ点の直前に冷風送風装置等の冷却装置を配置すると、成形溝からの剥離性を向上させることができる。また、離型剤や表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。
【００５７】
こうして連続的に成形された帯状のブレード成形物は、Ｇ点で成形ドラム１３の成形溝３０から剥離され、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。
【００５８】
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。
【００５９】
エンドレスコンベヤベルトは冷却装置２１で冷却されているため、帯状ブレード素材１０１はエンドレスコンベヤベルト上で常温（２０℃前後）近くまで冷却されつつ搬送される。ブレードの種類によっては、冷却コンベヤを積極的に冷却する必要がないことは前述のとおりである。この場合は、この冷却用コンベヤ２０上で、搬送されながら帯状のブレード素材は自然に放熱する。
【００６０】
そして、冷却された帯状ブレード素材は、冷却用コンベヤ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ンサーの間を通って帯状ブレード素材を、送りロール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より速く走行するので、その帯状ブレード素材が上側センサー２６に接するときは停止し、下側センサー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の処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。これによって、所定の長さに裁断された平板状のブレード用弾性ゴム部材の製造工程が終了する。
裁断装置は、上下の刃に限定されることはなく、テーブルと上側に刃を設けた構成によっても構成することができる。送りロールからテーブル上に載置されたテープを押さえて刃を作用させて、所定長に切断することができる。
【００６１】
このようにして製造されるブレード用の弾性ゴム部材は、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の一側縁に接着剤によって接着して、最終製品としてのクリーニングブレード等が完成する。
また本発明の場合には、従来の遠心成形法と違って、クリーニングブレード等が連続して一本ずつ製造されていくので、ホルダーと接着する工程などの後工程も一本ごとに処理すればよいので、これらの工程の自動化が容易となる。成形型を用いる方法では、バリが発生することが避けられず、ブレードの先端側の稜線を裁断により形成する必要があり、バリの裁断などによる廃棄物が発生し、無駄になる樹脂原料が多く発生する問題がある。
【００６２】
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。本発明者は、型組みする前に一方の割型の壁面に筋状にエッジ部あるい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願２００５−３５７８５９号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内部にセッして、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。
【００６３】
＜工程＞
本発明におけるブレードの製造方法は以下に示す金型の循環工程となる。工程を図１３に示す。
まず、金型を清掃して熱硬化性樹脂の接する部分の表面に離型剤を塗布する（Ａ，Ｂ）。必要に応じて、部分層対応樹脂塗布前に、あらかじめ、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して必要ならば支持部材となる金属を所定位置に挿入されているか否かを検出するための支持部材の検出装置を備えていてもよい。ついで、熱硬化性樹脂液を合成樹脂液吐出ヘッドからビード状等部分層に対応する樹脂を一方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）、ベース部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熱架橋するオーブンに搬送しながら液状合成樹脂を加熱硬化させて異なる組成の液状合成樹脂を一体成型する（Ｇ）。加熱硬化時において金型に固定化されている金属製支持部材は、合成樹脂と支持部材は一体化して加熱硬化される。その後、割り金型を解体してブレードを取り出す（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。
【００６４】
割り金型の清掃は、いかなる方法で行っても良いが、具体的には、特開平１１−１１４９７２号公報で提案されているように所定の位置に清掃面を上に向けて載置された金型の上面に、平面ブラシを当接してその成形金型の長さ方向に往復運動させて前記成形金型の表面を清掃する装置を用いても良い。清掃された金型の表面には、熱硬化した合成樹脂が金型から離れやすくするために離型剤を用いても良い。
【００６５】
＜金型＞    
図１４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１５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。
【００６６】
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、スライド板１１２を装着したホールドネジ１１８を駆動モータ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る。駆動モータＭには、回転方向を正逆切り換え、及び回転速度が制御可能なサーボモータが用いられ、制御自体はリミットスイッチなどを装備したコンピュータ制御によって実施される。
吐出ヘッド１０８を移動させるタイプでは、スライド板１１２に吐出ヘッド１０８を連結する。分割金型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脂が適しており、例えば、熱硬化性ポリウレタン樹脂が用いられる。硬さや弾性などの物性に応じた組成とした樹脂を用いる。また、添加剤を加えることができる。
【００６７】
割型成型法によって成型されたクリーニングブレード等は、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が接合された状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。この図示の例では、摺擦してトナーを掻き落とすエッジ部分１をベース部材２と別組成とした多層弾性ゴム部材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に支持部材４の一部がくい込む状態で接合されている。この図示の例では、摺擦してトナーを掻き落とすエッジ部分１とベース部材２とを別組成とした多層弾性ゴム部材の例を示している。
【００６８】
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広いポリウレタンシートを得て、これを個別のブレード用の大きさに裁断して得る製法である。
【００６９】
[実施例]
各実施例及び各比較例を次条件によりクリーニングブレードあるいは現像ブレードを製造した。
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た。製造装置は図４参照。
【００７０】
＜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であって、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、試験用実機にあわせた。
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。
【００７１】
＜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ステル系ウレタン、エーテル系ウレタンの配合は、各表に示したとおりである。
【００７２】
＜評価試験＞    
各実施例、各比較例で得られたクリーニングブレードあるいは現像ブレードを、平均粒度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ームプリンター  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ドを実機に装填して供試した。また文字チャートでの画像出しを１セット１０００枚（単位１ｋ）として、４０ｋまで行い、印字状態を観察した。
【００７３】
[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は、クリーニングブレードに関する実施例１〜３及び比較例１，２について物性値、印字テスト結果を示す。表３は、現像ブレードに関する実施例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日暴露後実機試験に供試した。物性値は、成型後７日間以上室温下に放置して物性値が安定した供試前のポリウレタンの物性値を示す。
【００７４】
【表１】
2008185716.tif 000004
【００７５】
【表２】
2008185716.tif 000005
【００７６】
【表３】
2008185716.tif 000006
【００７７】
エッジ層をエステル系ウレタン、ベース層をエーテル系ウレタンとした実施例１〜４のクリーニングブレード、現像ブレードは良好な印字結果がえられた。エッジ層及びベース層を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テル系ウレタンにより、エッジ摩耗が進み印字不良が発生したことが認められる。
【００７８】
[実施例５〜１３]
クリーニングブレードに関して、ウレタン配合、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と同様に物性値が安定した供試前のポリウレタンの物性値を示す。
【００７９】
【表４】
2008185716.tif 000007
【００８０】
エッジ層をエステル系ウレタン、ベース層を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層に形成した電子写真装置用のブレードであることが確認できた。永久変形が少なく、機械的強度、耐摩耗性に優れ、使用環境範囲での粘弾性の温度依存性が小さく、硬さ（ブレードの圧接力）が適正範囲であるブレード（低温環境下でもクリーニング可能かつ高温環境下で異音が発生しない）が確認できた。このような広範囲の適用は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。
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℃において特に良好であった。反発弾性に着目すると、各実施例とも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では、常温下での評価がやや悪くなっており、ＪＩＳ−Ａ硬度が５８と小さいことと、８７と大きいことが影響していると推測される。実施例１０、１１では、ｔａｎδピーク温度が−３４℃と低いこと、６℃と高いことが影響していると推測される。
【００８１】
[実施例１４〜２２]
クリーニングブレードに関して、ウレタン配合、物性値、評価試験結果について実施例１４〜２２、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％の雰囲気下に３０日間保管した後の常温（２３℃）での評価を加えた。
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と同様に物性値が安定した供試前のポリウレタンの物性値を示す。
【００８２】
【表５】
2008185716.tif 000008
【００８３】
この表５の結果から、表４の結果と同様の内容が確認でき、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られた。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本願発明の２層ブレードの例
【図２】エッジ層を部分層としたブレードの例、斜視図
【図３】エッジ層を部分層としたブレードの例、断面図
【図４】連続成型装置の例
【図５】連続成型装置の成型装置部分
【図６】成型ドラム概略図
【図７】硬化過程説明図
【図８】成型ドラム概略斜視図
【図９】帯状ブレード素材成型概略図
【図１０】部分層を備えた弾性ゴム部材の例
【図１１】部分層の大きさを示すグラフ
【図１２】部分層のバリエーションを示す図
【図１３】割型成型法の工程図
【図１４】割金型構造の概略図
【図１５】分割金型の一方にビート状に樹脂を吐出する状態図
【図１６】吐出ヘッド移動タイプのビート状樹脂供給装置
【図１７】割型成型法によるクリーニングブレードの斜視図
【図１８】割型成型法によるクリーニングブレードの断面図
【符号の説明】
【００８５】
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
【図１】
2008185716.tif 000009
【図２】
2008185716.tif 000010
【図３】
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【図１４】
2008185716.tif 000012
【図１５】
2008185716.tif 000013
【図１６】
2008185716.tif 000014
【図４】
2008185716.tif 000015
【図５】
2008185716.tif 000016
【図６】
2008185716.tif 000017
【図７】
2008185716.tif 000018
【図８】
2008185716.tif 000019
【図９】
2008185716.tif 000020
【図１０】
2008185716.tif 000021
【図１１】
2008185716.tif 000022
【図１２】
2008185716.tif 000023
【図１３】
2008185716.tif 000024
【図１７】
2008185716.tif 000025
【図１８】
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