(57)【要約】【課題】  成形型内での良好な流動性を実現し、硬化反応を所望のタイミングで急激に進行させ、硬化時間を短縮し、安定した物性の電子写真装置用ブレードの製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、以下の手段により、其の目的を達成する。  ポリイソシアネートとポリオールからなるプレポリマーと、ポリオールと触媒からなる硬化剤を混合、硬化させて得られるポリウレタンエラストマーからなる電子写真装置用ブレードにおいて、プレポリマー中に無機酸、無機酸誘導体、有機酸誘導体から選ばれる少なくとも一つの酸性物質を含有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である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリイソシアネートとポリオールを反応して得られるプレポリマーと、ポリオールと触媒を含む硬化剤を混合、硬化させて得られるポリウレタンエラストマーからなる電子写真装置用ブレードの製造方法において、該プレポリマー中に無機酸、無機酸誘導体、有機酸誘導体から選ばれる少なくとも一つの酸性物質を含有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２】
上記の一つの酸性物質が、リン酸エステル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の製造方法。
【請求項３】
上記リン酸エステルの含有量が、上記ポリウレタンエラストマーに対して１５〜２００ｐｐｍであることを特徴とする請求項２記載の電子写真装置用ブレードの製造方法。
【請求項４】
上記硬化剤中に飽和脂肪酸カリウムを含有することを特徴とする請求項１から３記載の電子写真装置用ブレードの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法で製造された電子写真装置用ブレード。
【請求項６】
請求項５記載のブレードを具備する電子写真装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置に用いられるブレード、その製造方法及びそれを具備する電子写真装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真装置では、記録用紙に転写を行った後、感光体上に残存するトナーを除去して繰り返し複写を行うために、支持体にブレード部材が接合されたクリーニングブレードや、現像器内でトナーを摩擦帯電させながら薄膜を形成する現像ブレードなどの、支持体に弾性部材が接合されたブレードが設けられている。
【０００３】
クリーニングブレードは、装置等にブレードを取り付ける金属製のホルダーと、そのホルダーの片端部に弾性体からなるブレード部材とが一体化して形成されており、ブレード部材は、耐摩耗性や永久歪みの程度等に優れていることから、ポリウレタンエラストマーが通常使用される。
【０００４】
上記ポリウレタンエラストマーは、ポリイソシアネート，ポリオール，鎖延長剤および触媒を用い、プレポリマー法、セミワンショット法に準じて製造されている。
【０００５】
例えば、プレポリマー法の場合は、ポリイソシアネートとポリオールを用いてプレポリマーを調製し、このプレポリマーに鎖延長剤および触媒を添加したのち、これを成形用の金型に注入して硬化させるものである。
【０００６】
この金型に注入してから硬化、脱型するまでの時間、すなわち硬化時間は、製造効率に大きく影響する。硬化時間が長ければ、金型数を増やさなければならなくなり、膨大な投資が必要となるため、硬化時間を短縮しようと様々な検討がなされている。
【０００７】
触媒の増量により硬化時間を短縮しようとした場合、触媒として、従来から汎用されているトリエチレンジアミンやジメチルイミダゾール等のウレタン化を促進する触媒では、触媒の増量につれて、混合直後から硬化反応が速くなり混合液の粘度が高くなるため、金型内に混合液がゆきわたらず、流れ不足になってしまう。また、注型機のミキシングチャンバー内で硬化したウレタンカスが混合液に混入した状態で注型されるため、成型品に異物が混入してしまうという問題があった。
【０００８】
このため、本願出願人は、先に、ポリイソシアネートと高分子量ポリオールとを部分的に重合して得られるプレポリマーと、ポリオールを主に含んでなる硬化剤と、硬化触媒としての飽和脂肪酸カリウムとを含んでなることを特徴とするイソシアネート組成物を硬化することによって、成形型内での良好な流動性を実現し、硬化反応を所望のタイミングで急激に進行させ、硬化時間を短縮する技術を提案した（特許文献１参照）。
【０００９】
しかしながら、硬化時間を短くしていくと、金型温度、硬化時間の条件をよりシビアに管理しないと、得られるポリウレタンエラストマーの物性がばらつき、安定しないという問題がある。このため、金型温度を設定温度±５％、硬化時間は設定時間±２０％の範囲に入れなければならず、精度を高くする必要があるので、結果的に装置コストが高くなってしまう。
【特許文献１】特開２００２−８０５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、成形型内での良好な流動性を実現し、硬化反応を所望のタイミングで急激に進行させ、硬化時間を短縮し、安定にポリウレタンエラストマーの物性が得られる電子写真装置用ブレードの製造方法を提供することである。
さらに上記製造方法で得られたブレード、それを具備する電子写真装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、以下の手段により、其の目的を達成する。
【００１２】
本願に掛かる第１の発明は、ポリイソシアネートとポリオールを反応して得られえるプレポリマーと、ポリオールと触媒からなる硬化剤を混合、硬化させて得られるポリウレタンエラストマーからなる電子写真装置用ブレードの製造方法において、プレポリマー中に無機酸、無機酸誘導体、有機酸誘導体から選ばれる少なくとも一つの酸性物質を含有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である。
【００１３】
本願に掛かる第２の発明は、上記の一つの酸性物質が、リン酸エステル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の製造方法である。
【００１４】
本願に掛かる第３の発明は、上記リン酸エステルの含有量が、ポリウレタンエラストマーに対して１５〜２００ｐｐｍ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の製造方法である。
【００１５】
本願に掛かる第４の発明は、上記硬化剤中に飽和脂肪酸カリウムを含有することを特徴とする請求項１から３記載の電子写真装置用ブレードの製造方法である。
【００１６】
本発明に掛かる第５の発明は上記製造方法で得られた電子写真装置用ブレードである。
【００１７】
本発明に掛かる第６の発明は上記ブレードを具備する電子写真装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、成形型内での良好な流動性を実現し、硬化反応を所望のタイミングで急激に進行させ、硬化時間を短縮し、安定した物性の電子写真装置用ブレードが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の実施形態を詳述する。
本発明に用いられるポリウレタンエラストマーは、ポリイソシアネートとポリオールを反応して得られるプレポリマーと、ポリオールと触媒からなる硬化剤を混合、硬化させて得られる。
【００２０】
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（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）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、１，５−ナフチレンジイソシアネート（１，５−ＮＤＩ）、ｐ−フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、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）、テトラメチルキシレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、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）等があげられる。これらの中でも、ＭＤＩを用いることが好ましい。
【００２１】
ポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、カプロラクトンエステルポリオール、ポリカーボネートエステルポリオール、シリコーンポリオール等を挙げることができ、数平均分子量が１５００〜５０００が好ましい。これは、１５００以上であれば、得られるウレタンゴムの物性が良好であり、また５０００以下であれば、プレポリマーの粘度が適当でハンドリングが容易であり好ましい。
【００２２】
ポリオールとして、低分子量の鎖延長剤を用いる。これらは、硬化剤側に導入される。例えば、グリコールが使用され、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（１，４−ＢＤ）、１，６−ヘキサンジオール（１，６−ＨＤ）、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、キシリレングリコール（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、多価アルコールが使用され、このような多価アルコールとしては、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。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２３】
プレポリマーには無機酸、無機酸誘導体、有機酸誘導体から選ばれる酸性物質が用いられる。
【００２４】
無機酸としては、リン酸、塩酸、硫酸などが挙げられ、その誘導体としては、モノメチルホスフェート、モノブチルホスフェート、モノイソデシルホスフェート、モノ（２−エチルヘキシル）ホスフェートなどのモノアルキルホスフェート、ジメチルホスフェート、ジブチルホスフェート、ジイソデシルホスフェート、ジ（２−エチルヘキシル）ホスフェートなどのジアルキルホスフェートが挙げられる。また、ｐ−トルエンスルホン酸などの芳香族スルホン酸やメタンスルホン酸などの脂肪族スルホン酸が挙げられる。有機酸誘導体としては、例えば、塩化ベンゾイルなどの酸クロライドなどが挙げられる。この中でも、モノまたはジアルキルホスフェート等のリン酸エステルが好ましい。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２５】
酸性物質はイソシアネートの反応を抑える効果があるため、イソシアネートの反応速度を落として一定にできるので、異常反応や局部的な急激な反応がなく、安定した反応が得られるため、硬化反応後のウレタンの物性が安定する。酸性物質を添加していない場合には、プレポリマーの反応性が高いため、硬化触媒のわずかな量の違いや硬化温度の違いで大きく硬化反応時の挙動が変化し、得られるウレタンエラストマーの物性が安定しないが、プレポリマーの反応性を落とすことにより、硬化触媒による硬化反応の調整が行いやすくなり、結果として物性が安定したウレタンエラストマーを得ることができる。さらに、プレポリマーの合成時の反応も安定化することができ、さらにプレポリマーの貯蔵安定性にも効果がある。
【００２６】
プレポリマーに添加する酸性物質の量は、ポリウレタンエラストマーに対し、１５ｐｐｍ以上、２００ｐｐｍ以下が好ましい。さらに好ましくは２０ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以下である。１５ｐｐｍ以上では、反応性を適当に落とすことができ、２００ｐｐｍ以下では、反応性が適当に保たれ、硬化時間が適当で、製造効率が保てる。
【００２７】
硬化剤はポリオールと飽和脂肪酸カリウムを含有することが好ましい。飽和脂肪酸カリウムとしては、以下の一般式（１）で示される塩が、遅効性および硬化反応促進効果の観点から、好ましい；
ＲＣＯＯＫ                        （１）
（式中、ＲはＣnＨ2n+1で表されるアルキル基であり、ｎは０以上１５以下の整数である）。
また、式（１）で示される硬化触媒のうち、遅効性および最高活性の観点から、ギ酸カリウム、酢酸カリウム、プロピオン酸カリウム、酪酸カリウム、イソ酪酸カリウム、吉草酸カリウム、イソ吉草酸カリウム、ピバル酸カリウム、アルキル基が直鎖状および枝別れ状のカプロン酸カリウム、アルキル基が直鎖状および枝別れ状のエナント酸カリウム、アルキル基が直鎖状および枝別れ状のカプリル酸カリウム、アルキル基が直鎖状および枝別れ状のペラルゴン酸カリウム、アルキル基が直鎖状および枝別れ状のカプリン酸カリウム、アルキル基が直鎖状および枝別れ状のウンデカン酸カリウム、アルキル基が直鎖状および枝別れ状のラウリン酸カリウム、アルキル基が直鎖状および枝別れ状のトリデカン酸カリウム、アルキル基が直鎖状および枝別れ状のミリスチン酸カリウム、アルキル基が直鎖状および枝別れ状のペンタデカン酸カリウム、アルキル基が直鎖状および枝別れ状のパルミチン酸カリウム、アルキル基が直鎖状および枝別れ状のヘプタデカン酸カリウム、アルキル基が直鎖状および枝別れ状のステアリン酸カリウム等が好ましい。中でも、酢酸カリウム、アルキル基が枝別れ状のカプリル酸カリウム等が好ましい。
【００２８】
更に、好適に使用できる硬化触媒を含み、市販されている製品としては、商品名ＤＡＢＣＯ  Ｐ１５（三共エアプロダクツ社製）、商品名ＤＡＢＣＯ  Ｋ１５（三共エアプロダクツ社製）等を例示することができる。
なお、ＤＡＢＣＯ  Ｐ１５は、下記の式（２）で示される硬化触媒を、３８．４質量％含んでいる；
ＣＨ3ＣＯＯＫ                          （２）。
また、ＤＡＢＣＯ  Ｋ１５は、下記の式（３）で示される硬化触媒を、７５質量％含んでいる；
Ｃ4Ｈ9ＣＨ（Ｃ2Ｈ5）ＣＯＯＫ            （３）。
【００２９】
飽和脂肪酸カリウムの添加量は、良好な特性のブレード等を製造するために、注意深く最適化する必要がある。即ち、イソシアネート組成物が十分硬化し、得られるウレタンゴム成形品の機械特性等を十分なものとし、硬化時間を短縮するために、イソシアネート組成物全体に対して、１質量ｐｐｍ以上が好ましく、５質量ｐｐｍ以上がより好ましい。また、イソシアネート組成物の硬化し始める時間を十分遅らせ、良好な混合性および注入性を実現するために、５００質量ｐｐｍ以下が好ましく、２００質量ｐｐｍ以下がより好ましい。
【００３０】
なお、必要に応じて、硬化触媒として、２種以上の飽和脂肪酸カリウムを使用する場合もあり、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）及びジメチルイミダゾール（ＤＭＩＺ）等の従来知られている硬化触媒を併用することもできる。
【００３１】
硬化剤には必要に応じて、触媒、顔料、可塑剤、防水剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の添加剤を配合することができる。
【００３２】
本発明に係るブレード部材のポリウレタンエラストマーは、上記材料を用い、プレポリマー法、セミワンショット法に準じて製造できる。
【００３３】
本発明に用いられるホルダーとしては、一般に電子写真装置用ブレードに用いられるものであればよく、剛性の高い鋼板、ステンレス鋼板、亜鉛メッキクロメート皮膜鋼板、クロムフリー鋼板等を例示することができる。
【００３４】
本発明に使用することのできる接着剤は、一般的なポリウレタンと金属との接着剤であればよく、フェノール系、ウレタン系のものを例示することができる。
【実施例】
【００３５】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
【００３６】
実施例１
（クリーニングブレードの成型）
あらかじめホルダーの一端側片端部にフェノール系接着剤を塗布したホルダーを準備した。上型と下型で構成されるクリーニングブレード用成形型を準備し、金型のブレード部形成用のキャビティ内にホルダーの一端側片端部を突出した状態で配置した。
【００３７】
４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート２９６．６ｇ、数平均分子量２０００のポリエチレンアジペート（ＰＥＡ）７０３．４ｇ、２−エチルヘキシルホスフェート（モノ、ジ混合体）５０ｍｇ（対ポリウレタンエラストマーで４７．２ｐｐｍ）を８０℃で３時間反応させ、ＮＣＯ％が７．００％のプレポリマーを得た。これに１，４−ブタンジオール３９．１ｇ、トリメチロールプロパン２１．０ｇ、ＤＡＢＣＯ  Ｐ１５（酢酸カリウムのＥＧ溶液、エアープロダクツジャパン社製）０．０９ｇ、ＴＥＤＡ０．１８ｇを加えた硬化剤を混合した液状組成物を予熱した成形型内に注入し、硬化反応させ、硬化物を脱型することにより、クリーニングブレードを得た。なお触媒量は脱型時にウレタンが変形することなく、1分で脱型できる量に調節した。
【００３８】
（型への流れ性）
成型したクリーニングブレードに流れ不良がないものは〇、あるものは×として評価したところ、クリーニングブレードに流れ不良の発生はなく、〇であった。
【００３９】
（硬度）
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に基いてエージング後の硬度（ＩＲＨＤ）を測定した。硬化温度を設定温度±５％及び±１０％の範囲で変化させ、そのときの硬度の最大と最小の差でばらつきの大きさを判定した。硬度差が１°以内を◎、２°以内を〇、３°以上を×として評価した。±５％のときの硬度は、６５〜６６°で、ばらつきは◎、±１０％のときの硬度は６５〜６６°で、ばらつきは◎であった。
【００４０】
実施例２
２−エチルヘキシルホスフェート（モノ、ジ混合体）の量を２０ｍｇ（対ポリウレタンエラストマーで１８．９ｐｐｍ）とし、硬化時間を１分にするためＰ１５を０．０７ｇ、ＴＥＤＡを０．１４ｇとした以外は、実施例１と同様に行った。型への流れ性は〇、±５％のときの硬度は、６４〜６６°で、ばらつきは○、±１０％のときの硬度は６４〜６６°で、ばらつきは○であった。
【００４１】
実施例３
２−エチルヘキシルホスフェート（モノ、ジ混合体）の量を２００ｍｇ（対ポリウレタンエラストマーで１８８．７ｐｐｍ）とし、硬化時間を１分にするためＰ１５を０．１５ｇ、ＴＥＤＡを０．２４ｇとした以外は、実施例１と同様に行った。型への流れ性は〇、±５％のときの硬度は、６６〜６７°で、ばらつきは◎、±１０％のときの硬度は６６〜６７°で、ばらつきは◎であった。
【００４２】
比較例１
２−エチルヘキシルホスフェート（モノ、ジ混合体）を添加せず、硬化時間を１分にするためＰ１５を０．０６ｇ、ＴＥＤＡを０．１２ｇとした以外は、実施例１と同様に行った。型への流れ性は〇、±５％のときの硬度は、６4〜６6°で、ばらつきは○、±１０％のときの硬度は６1〜６6°で、ばらつきは×であった。
【００４３】
【表１】
2007017505.tif 000002
【００４４】
表１の実施例では、硬化時間が１分と短く、得られたクリーニングブレードの硬度のばらつきは、硬化温度が設定温度±１０％の範囲でも小さい。このため、金型温度を高精度に維持する必要がなく、低い装置コストで効率良く製造することができる。酸性物質が入っていない比較例１では、硬化時間は１分で、硬化温度が設定温度±５％では、硬度のばらつきは小さいが、±１０％になると、ばらつきが大きくなっている。このため、硬化温度を±５％の範囲内に維持しなければならず、高精度な制御が必要になり、高い装置コストとなってしまう。