DE69621106T2

DE69621106T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Rakeln für elektrophotographische Geräte

Info

Publication number: DE69621106T2
Application number: DE69621106T
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Fujiwara; Takeshi Noda; Yuichi Shigechika; Arata Tani; Toshiharu Taniguchi
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2016-11-14
Also published as: EP0775564B1; DE69621106D1; JPH09141761A; EP0775564A3; CN1159977A; JP2942183B2; EP0775564A2; CN1066677C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Rakel aus warmhärtbarem Polyurethan für elektrophotographische Geräte (in einigen Fällen nachstehend als Rakel bezeichnet), z. B. eine Reinigungsrakel, die zum Entfernen von restlichem Toner von einem Aktivator (einer empfindlichen Trommel oder einem empfindlichen Riemen und dergleichen) benutzt wird, und eine Entwicklungsrakel zur Bildung einer dünnen Schicht aus Toner, während er elektrisch durch Reibung in einer Entwicklungsvorrichtung aufgeladen wird, in elektrophotographischen Kopiergeräten, Druckern und Faxgeräten.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Eine Reinigungsrakel 2 dieser Art ist üblicherweise bei der Benutzung an einem Halter 3 aus Metall angebracht, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Eine derartige Rakel wird bislang nach einem der beiden folgenden Verfahren hergestellt.
Das eine Herstellungsverfahren wird Zentrifugalformungsverfahren genannt. Wie Fig. 4(a) zeigt, wird dabei eine Flüssigkeit A durch Vermischen und Rühren eines Urethanvorpolymers mit einer Isocyanat-Endgruppe und einem Vernetzungsmittel (ein sogenanntes Kettenverlängerungsmittel oder ein Härtungsmittel, wie es in einigen Fällen genannt wird) zubereitet und in eine zylindrische hohle Trommel 51 gespritzt, die mit hoher Drehzahl um eine Achse 52 gedreht wird, um durch Zentrifugalkraft eine flüssige rohrförmige Schicht A mit einer festen Wandstärke auf der inneren Umfangsfläche der Trommel 1 auszubilden. Gleichzeitig wird die flüssige Schicht zur Reaktion gebracht, während sie zur Ausbildung einer zylindrischen Polyurethan-Blattform erwärmt wird, die vorsichtig mit der Hand von der Trommel entfernt wird. Nachdem die Form in Längsrichtung aufgeschnitten und geöffnet worden ist, um ein flaches Polyurethanblatt B zu bilden, wird das Polyurethanblatt B während einer vorbestimmten Zeit auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten, um es einer sekundären Vernetzung zu unterziehen. Dann wird es bei normaler Temperatur weiter ausgehärtet. Als nächstes wird es auf vorbestimmte Abmessungen zugeschnitten, wie es in Fig. 4(b) dargestellt ist, um eine Vielzahl rechteckiger und rohrförmiger Reinigungsrakeln 2 herzustellen, wonach der eine seitliche Randabschnitt jeder Reinigungsrakel an einem seitlichen Rand des Halters 3 mittels eines Klebstoffs angeklebt wird, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, wodurch sich ein Reinigungsrakelwerkzeug 1 als Endprodukt ergibt.
Ein weiteres Verfahren wird Formwerkzeug-Herstellungsverfahren genannt. Wie Fig. 4(c) zeigt, wird ein zuvor mit einem Klebstoff beschichteter Halter 3 aus Metall in getrennten Formwerkzeugteilen 55, 56 angeordnet, und dann wird eine Flüssigkeit A, die durch Vermischen und Verrühren eines Urethanvorpolymers aus einer Isocyanat- Endgruppe mit einem Vernetzungsmittel zubereitet wurde, in den durch die beiden Formwerkzeugteile 55, 56 gebildeten Hohlraum gespritzt. Die Flüssigkeit wird eine vorbestimmte Zeit lang erwärmt, um die Reinigungsrakel 2 auszuhärten, so daß die Rakel einstückig mit dem Halter 3 geformt wird. Dann werden die Formwerkzeugteile 55, 56 geöffnet, um die Rakel zu entfernen, und nachdem sie einer sekundären Vernetzung und einer Härtung unterzogen wurde, wird der Endteil jeder Reinigungsrakel mittels eines Schneidwerkzeugs zugeschnitten, um eine (firstartige) Kante zu formen, wonach ein Reinigungsrakelwerkzeug als Endprodukt fertiggestellt ist.
Andere bekannte Verfahren umfassen die Herstellung eines Polyurethanblatts, wie es in der JP-A-05070570 beschrieben ist. Bei diesem Herstellungsverfahren werden thermoplastische Polyurethanharzteilchen hergestellt und in einem Extruder geschmolzen, wodurch die Extrusionsdauer und die Dauer der Bildung einer vorbestimmten Form verringert wird. Nach dem Vermischen einer vorbestimmten Menge eines Polyols mit einem Polyolisocyanat, bei denen es sich um die Rohmaterialkomponenten von Polyurethan handelt, mit einem Kettenverlängerungsmittel, wird das Gemisch in einen biaxialen Extruder gespritzt, um es zu polymerisieren, und mittels einer Dosierpumpe durch eine Matrize geleitet, um es biaxial auf eine Blattdicke von etwa 50 um zu strecken, wonach es nach Durchlaufen mehrerer Kühlwalzen in einem Walzwerk gewalzt wird.
Die vorstehend beschriebenen bekannten Herstellungsverfahren lassen jedoch Raum für Verbesserungen in folgender Hinsicht:
1. Zentrifugalformverfahren: Dieses Verfahren hat zwar den Vorteil, daß sich mittels eines einzigen Formwerkzeugs eine Vielzahl von Rakeln herstellen läßt, doch vergeht viel Zeit vom Einspritzen bis zur Extraktion, weil es von einem Stapelverfahren (batch system) Gebrauch macht. So wird zwar eine große Anzahl von Rakeln gleichzeitig in dem Reinigungsrakel-Formungsschritt geformt, doch müssen die Rakeln nach dem Formungsschritt nacheinander an Haltern angeklebt werden. Wegen der Diskontinuität der Hauptverfahrensschritte ist es daher schwierig, die Herstellungsschritte zu automatisieren.
2. Herstellung im Formwerkzeug: Hierbei müssen die Formwerkzeuge für jede Art von Erzeugnis, wegen der unterschiedlichen Abmessungen der Rakeln und Form der Halter geändert werden, und für eine Massenproduktion müssen die jeweiligen Formwerkzeuge in großen Stückzahlen hergestellt werden. Ferner muß auch der Ofen, in dem die Formwerkzeuge erwärmt werden, sehr groß sein, und die Installation der gesamten Einrichtung erfordert einen großen Raum, was die Installationskosten erhöht. Ferner ist der Produktionswirkungsgrad niedrig, da die Installation Zeit erfordert. Außerdem muß die Flüssigkeit A in nacheinander transportierte Formwerkzeuge eingespritzt werden, so daß ein Verlust-Schuß (eine kontinuierliche Entladung) der Flüssigkeit A zwischen benachbarten Formwerkzeugen oder ein intermittierender Betrieb der Gießmaschine erforderlich ist; bei ersterem kann Material verloren gehen, während bei letzterem ein Gewichtsfehler auftreten kann.
3. JP-A-05070570: Man nimmt an, daß Blätter, die eine gewisse Dicke haben, nach diesem Verfahren hergestellt werden, bei dem die filmartige Ausbildung mittels eines Formwerkzeugs bewirkt wird, das eine große Öffnung aufweist. Bei diesen Reinigungsrakeln hängt ihre Qualität von der Qualität der firstartigen Kante und der gleichförmigen Dicke des geformten Erzeugnisses ab. D. h., um eine konstante Dicke und hochwertige firstartige Kante zu erzielen, muß die eine Fläche (die Fläche, in der die firstartige Kante ausgebildet wird) der Rakel zu einer Spiegelfläche geformt und senkrecht zur Rakelfläche durchschnitten werden. Hierbei ist es jedoch äußerst schwierig, eine gleichmäßige Dicke und Oberflächenbeschaffenheit, wenigstens auf der einen Fläche, zur Erzielung einer Spiegelfläche durch Extrusion von Formlingen aus der Matrize herzustellen. Ferner ist ein biaxialer Extruder kostspielig, so daß die Installationskosten und dadurch die Herstellungskosten zunehmen. Ferner bewirkt ein Rückstand in dem biaxialen Extruder eine Wärme-Zersetzung und Fremdmaterial, was die Qualität verringert. Es ist daher praktisch nicht möglich, das in der obigen Veröffentlichung beschriebene Herstellungsverfahren zur Herstellung einer Reinigungsrakel anzuwenden.
Die frühere Anmeldung EP-A-0 686 471 offenbart, daß ein Gemisch aus einem flüssigen Polyurethanvorpolymer und einem flüssigen Vernetzungsmittel an einer ersten Stelle in eine Nut in der Umfangsfläche einer rotierenden und innen beheizten Formungstrommel eingespritzt und durch die Trommel zu einer zweiten Stelle befördert wird, von der an ein gespannter endloser Riemen, der auf seiner Innenseite erwärmt wird, das Gemisch in der Nut bis zu einer dritten Stelle abdeckt und unter Druck setzt. Die Zeit, während der das eingespritzte Gemisch von der ersten zur zweiten Stelle durch Drehung der Trommel befördert wird, ist ziemlich lang (20 s), so daß es eine hohe Viskosität erreicht, bevor es durch den endlosen Riemen unter Druck gesetzt und erwärmt wird, um es endgültig zu polymerisieren. Aufgrund der hohen Viskosität des Gemisches an der zweiten Stelle, wird durch eine Druckvorrichtung ein hoher Druck auf die Rückseite des Riemens ausgeübt. Zur Aufnahme von überlaufendem Gemisch sind zusätzliche Nuten auf beiden Seiten der Formungsnut ausgebildet.
DE-A-41 16 562 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Rakel für elektrophotographische Vorrichtungen, das folgende Schritte aufweist:
das Vermischen und Verrühren eines flüssigen Polyurethanvorpolymers, das eine Rohmaterialkomponente für ein warmhärtbares Polyurethanpolymer ist, mit einem flüssigen Vernetzungsmittel, um ein flüssiges Gemisch zu bilden,
das Einspritzen des Gemisches in eine Nut mit vorbestimmten Abmessungen in einem Formwerkzeug, das auf eine vorgeschriebene Temperatur erwärmt wird,
das Erwärmen des Gemisches während einer vorgeschriebenen Zeit und das Entformen.
Die GB-A-1089360 offenbart eine Vorrichtung, die zur Herstellung einer Reinigungsrakel geeignet ist und aufweist: eine Formtrommel mit einer Formnut, die einen konkaven Querschnitt aufweist und sich über den gesamten Umfang der Trommel erstreckt, wobei die Trommel horizontal gelagert ist und um eine horizontale Mittelachse gedreht wird, eine Dosier-, Misch- und Rührmaschine, die über der Formtrommel angeordnet ist, wobei eine untere Auslaßöffnung für eine gemischte Lösung der Formnut zugekehrt ist, einen endlosen Riemen aus Metall, der über einen Teil der äußeren Umfangsfläche der Formtrommel synchron mit der Umfangsgeschwindigkeit der Formtrommel läuft, und ein Schneidwerkzeug. Das Gemisch in der Formnut wird durch eine außerhalb des Riemens angeordnete Heizvorrichtung erwärmt. Die Wärme wird daher nach etwa einer halben Umdrehung des Riemens hauptsächlich durch den äußeren Teil des endlosen Riemens hindurch auf das Gemisch übertragen, weil ein weiter isolierender Luftspalt zwischen beiden Hälften des Riemens vorhanden ist. Die Heizvorrichtung muß daher eine hohe Temperatur erzeugen, die einen Energieverlust zur Folge hat.
Nach der DE-A-43 19 062 wird ein thermoplastisches Gemisch zwischen zwei Druckriemen zu einem langgestreckten Band geformt. Stromoberhalb des Ausgangs des Bandformungsspalts der Druckriemen befindet sich ein Kühlsystem zum raschen Abkühlen der Bänder, so daß das geformte Band nicht an den Riemen haftet, wenn es den Ausgang des Bandformungsspalts verläßt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Punkte gemacht. Die Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Rakel für elektrophotographische Vorrichtungen aus einem warmhärtenden Polyurethan anzugeben, die eine kontinuierliche Herstellung der Rakel mit hohem Produktionswirkungsgrad, automatisch und auf einfache Weise mit hoher Qualität ermöglichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe ist in Anspruch 1 angegeben. Dabei kann das flüssige Polyurethanvorpolymer ein Reaktionsprodukt aus einem Polyol mit hohem Molekulargewicht und Polyisocyanat sein.
Wenn das vorstehend angegebene Herstellungsverfahren das Unterdrucksetzen des in ein Formwerkzeug oder eine Nut eingespritzten Gemisches mittels des endlosen Riemens und einer Gegendruckvorrichtung zur kontinuierlichen Formung einer bandförmigen Rakel umfassen würde, würde durch den Druck das Überlaufen und der Verlust des überschüssigen Polyurethans bewirkt, so daß eine Druckvorrichtung, eine Vorrichtung zum Entfernen von Graten (Überschuß-Wulsten) und dergleichen erforderlich würde, so daß die Vorrichtung kompliziert und groß würde. Bei dem Verfahren nach Anspruch 1 wird das Polyurethan nicht durch Ausübung von Druck geformt, weil die Nut zuverlässig durch den endlosen Riemen abgedeckt werden kann.
Nach dem Verfahren wird ein Raum (Hohlraum) durch den endlosen Riemen begrenzt, indem er eine Nut auf der äußeren Umfangsfläche der Formtrommel abdeckt; der Raum wird mit dem Gemisch (flüssigem, nicht ausgehärtetem Polyurethan), das vorstehend erwähnt wurde, gefüllt; das Gemisch wird erwärmt und ausgehärtet, während es gedreht wird, um es zu einem bandförmigen Rakel- Formling zu formen. Die Drehzahl der Formtrommel und das Einspritzvolumen werden durch die nachstehend beschriebenen Mittel genau aufeinander abgestimmt geregelt, und die Abstimmung wird noch dadurch verbessert, daß es dem Flüssigkeitspegel des Gemisches gestattet wird, in dem vorstehend beschriebenen Raum zu schwanken, so daß kein Hohlraum mangels ausreichender Füllung entsteht. Da ein Rakel-Formling ohne Druck geformt wird, entsteht kein Überschußgrat, und der Materialverlust wird verringert.
Ferner wird ein Rand an der einen seitlichen Kante des erwähnten bandförmigen Rakel-Formlings vorzugsweise kontinuierlich mittels eines eine feststehende Schneidkante aufweisenden Werkzeugs zugeschnitten, das in einer Ebene senkrecht zu seiner einen Fläche steht, und zwar in einer Anfangsphase der Abkühlung, während der bandförmige Rakel-Formling aus der Nut befördert wird.
Ferner kann eine Komponente aus Polyol mit hohem Molekulargewicht wenigstens einer der Flüssigkeiten beigemischt werden, die a) aus dem flüssigen Polyurethanvorpolymer und b) dem flüssigen Vernetzungsmittel ausgewählt wird. Die Komponente hat vorzugsweise ein mittleres Molekulargewicht von etwa 500 bis etwa 5.000 und eine mittlere funktionelle Gruppennummer (f) von 2 ≤ f ≤ 4. Vorzugsweise liegt das mittlere Molekulargewicht der Polyolkomponente mit hohem Molekulargewicht in dem Bereich von etwa 1.000 bis etwa 3.000.
Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Rakel für elektrophotographische Vorrichtungen kann in einer Patrone für elektrophotographische Vorrichtungen verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung der Rakel für elektrophotographische Vorrichtungen ist in Anspruch 4 angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Förderriemen in dem beschriebenen Riemen-Förderer ein endloser Riemen sein, und über dem horizontal laufenden Teil dieses endlosen Förderriemens kann ein Werkzeug mit keramischer Kante angeordnet sein, so daß ein seitlicher Kantenteil des bandförmigen Rakel-Formlings in Längsrichtung abgeschnitten werden kann.
Als Komponenten zur Herstellung des Polyurethanelastomers können erfindungsgemäß bekannte Komponenten verwendet werden. Das Polyol mit hohem Molekulargewicht kann aufweisen: Polyetherpolyole, einschließlich Polyoxyalkylenglykol, z. B. Polyethylenglykol, Polypropylenglykol und Polyoxytetramethylenglykol oder Alkylenoxidaddukte, z. B. Ethylenoxid und Propylenoxid von Bisphenol A und Glyzerin; Polyesterpolyole, die durch eine Polymerisationsreaktion dibasischer Säuren, z. B. Additinsäure, Phthalanhydrid, Isophthalsäure, Maleinsäure und Fumarsäure mit Glykolen, z. B. Ethylenglykol, Propylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol und Trimethylolpropan; Polycaprolactondiol; und Polycarbonatdiol.
Das mittlere Molekulargewicht dieser Polyole mit hohem Molekulargewicht liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 500 bis etwa 5.000, vorzugsweise im Bereich von etwa 1.000 bis etwa 3.000.
Die Diisocyanatverbindung kann aufweisen: Tolylendiisocyanat, 4,4-Diphenylmethandiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat, Isophrondiisocyanat und 1,4-Cyclohexandiisocyanat.
Das Kettenverlängerungsmittel kann Diole mit niedrigem Molekulargewicht aufweisen, z. B. Ethylenglykol, 1,4- Butandiol, Diethylenglykol, 1,6-Hexandiol und Neopentylglykol und Diamin, z. B. Ethylendiamin, Hexamethylendiamin und Isophorondiamin. Vorzugsweise werden Diole mit niedrigem Molekulargewicht verwendet.
Ferner können Trimethylolpropan, Triethanolamin, Glyzerin und Ethylenoxid sowie deren Propylenoxidaddukte, soweit erforderlich, als polyfunktionelle Komponente zugesetzt werden.
Diese Polyole und die Diisocyanatverbindungen können durch irgendein einstufiges Verfahren, ein Pseudovorpolymerverfahren und ein Vorpolymerverfahren, die bei vorhandenen Polyurethan-Herstellungsverfahren angewandt werden, zur Reaktion gebracht werden. Das Pseudovorpolymerverfahren oder das Vorpolymerverfahren wird vorzugsweise angewandt, da auf diese Weise erzielte Produkte stabile physikalische Eigenschaften und eine ausgezeichnete Qualität aufweisen.
Bei der Herstellung des erwähnten Polyurethans liegt das Äquivalentverhältnis von OH/NCO-Gruppen vorzugsweise im Bereich von etwa 0,8 bis etwa 1,05, insbesondere im Bereich von etwa 0,85 bis etwa 1,00 hinsichtlich der physikalischen Eigenschaften des hergestellten Polyurethans. Dieser Reaktionsbeschleuniger ist ein Imidazolderivativ, das durch folgende Gleichung dargestellt wird [CF 1], wobei konkrete Beispiele dafür 2- Methylimidazol und 1,2-Dimethylimidazol aufweisen.
wobei R Wasserstoff, Methyl oder Ethyl darstellt.
Der Reaktionsbeschleuniger wird im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 0,5 Gewichtsteilen, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,3 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Vorpolymers als eine wirksame Menge angewandt. Agenzien mit einer Temperaturempfindlichkeit oder einer verzögerten Wirkung werden vorzugsweise benutzt, weil dadurch die Topfzeit (Verwendbarkeitsdauer) verlängert und die Entformungszeit verkürzt werden kann. Konkrete Beispiele umfassen 1,8-diazabicyclo [5,4,0]undecen-7-organisches Salz und 1,5-diazabicyclo [4,3,0]nonen-5-organisches Salz, sogenanntes Blockamin, und eine Mischung davon. Bei vorliegender Erfindung kann eine handelsübliche Maschine benutzt werden, z. B. eine Misch- und Gießmaschine für zwei Flüssigkeiten, die zum Mischen und Rühren des flüssigen Polyurethanvorpolymers benutzt wird, bei dem es sich um eine Rohmaterialkomponente für ein warmhärtendes Polyurethan und das flüssige Vernetzungsmittel handelt. Vorzugsweise wird eine 3- oder mehrkurbelige Kolbenpumpe als Dosierpumpe im Hinblick auf die angestrebte Dosiergenauigkeit verwendet. Eine Zahnradpumpe kann ebenfalls verwendet werden. Insbesondere wird, weil die erfindungsgemäße Produktionsvorrichtung eine rasche Aushärtung ermöglichen soll, indem ein Reaktionsbeschleuniger zur Bildung eines Formlings mit bestimmter Härte, wenn er entformt wird, benutzt wird, eine Rühr- und Mischkammer mit kleinem Volumen, wie sie in der JP-A-06011389 offenbart ist, bevorzugt, bei der Rückstände und eine Erwärmung durch Reaktionswärme verhindert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für die Reinigungsrakel mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau wird das Gemisch aus dem flüssigen Polyurethanvorpolymer, bei dem es sich um eine Rohmaterialkomponente für warmhärtendes Polyurethan handelt, und dem flüssigen Vernetzungsmittel kontinuierlich in einem Formwerkzeug mit einem konkaven Querschnitt ausgehärtet und zu einem bandförmigen Rakel-Formling mit fester Breite geformt. Da dieser Formling bei der Serienherstellung kontinuierlich aus einem Formwerkzeug entfernt werden kann, kann der Rakel-Formling in der gewünschten Länge entsprechend der Anzahl der Endprodukte geformt und auf eine vorbestimmte Länge zugeschnitten werden. Durch Ankleben des Rakel-Formlings an einem Halter mittels Klebstoff wird dann das Endprodukt fertiggestellt. Nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren kann mithin die gewünschte Anzahl von Rakel-Formlingen mit gleichbleibender Länge kontinuierlich hergestellt werden, so daß Abfall vermieden wird, und da die Rakel-Formlinge nacheinander ausgegeben werden, ist auf einfache Weise eine Automatisierung, einschließlich das Ankleben des Rakel-Formlings am Halter, möglich.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch den wenigstens einen Teil einer Nut in der äußeren Umfangsfläche der Formtrommel abdeckenden endlosen Riemen ein Hohlraum gebildet, der mit dem vorstehend beschriebenen Gemisch (flüssiges ungehärtetes Polyurethan) gefüllt wird, wonach das Gemisch während der Drehung der Formtrommel erwärmt und ausgehärtet wird, um es zu einem bandförmigen Rakel-Formling zu formen. Die Drehzahl der Formtrommel und das Volumen des eingespritzten Materials werden, genau aufeinander abgestimmt, durch nachstehend beschriebene Mittel geregelt, und die Abstimmung wird um so besser, indem eine Fluktuation des Flüssigkeitspegels des Gemisches in dem vorstehend beschriebenen Raum ermöglicht wird, so daß kein Hohlraum aufgrund mangelhafter Füllung entsteht. Der endlose Riemen deckt lediglich die Nut zur Bildung des Formhohlraums auf der äußeren Umfangsfläche der Formtrommel ab, d. h. der endlose Riemen übt keine Druckkraft auf das Gemisch aus, so daß kein Grat entsteht und der Materialverlust verringert wird.
Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Rakel-Formling in der Anfangsphase der Abkühlung nicht ausgehärtet wird, ist der Schneidwiderstand für ein Werkzeug mit einer Schneidkante gering, so daß ein weiches Abschneiden eines schmalen Randabschnitts möglich ist. Außerdem ergibt sich eine gute Geradlinigkeit, und es läßt sich eine scharfe firstartige Kante ausbilden. Mithin ergibt sich eine Reinigungsrakel hoher Qualität.
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren läuft die Reaktion aus folgenden Gründen gleichmäßig ab. D. h., eine ein hohes Molekulargewicht aufweisende Polyolkomponente mit einem mittleren Molekulargewicht von weniger als 500 verringert die Viskosität zu stark und verringert die Handhabbarkeit (Behandlungsfähigkeit). Die physikalischen Eigenschaften des fertigen Polyolethans sind daher nicht ausreichend. Dagegen erhöht ein mittleres Molekulargewicht von mehr als etwa 500 die Viskosität zu stark und erschwert das Mischen. Eine mittlere Anzahl (f) funktioneller Gruppen von f = 1 verhindert die Polymerisation. Eine Anzahl von f ≥ 5, die eine zu hohe Funktionalität ergibt, erhöht die Viskosität des Polymers und verringert die physikalischen Eigenschaften ebenfalls.
Da nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Rakel für elektrophotographische Vorrichtungen hergestellt wird, wird die eine Fläche der Rakel (die Fläche, wo die firstartige Wischkante am einen seitlichen Rand ausgebildet wird) als Spiegelfläche ausgebildet, weil sich dadurch eine scharfe firstartige Wischkante ausbilden läßt und die Rakel vorzugsweise als Rakel für elektrophotographische Vorrichtungen, insbesondere als Reinigungsrakel, benutzt werden kann. Eine Automatisierung aller Herstellungsschritte kann die Herstellungskosten verringern.
Die erfindungsgemäße Rakel für elektrophotographische Vorrichtungen hat ein geringes Gewicht und ist preisgünstig. Sie kann in einer Patrone benutzt werden, in der eine empfindliche Walze, Toner, eine Rakel und dergleichen als Motor in elektrophotographischen Vorrichtungen dient und kann vorzugsweise in einer austauschbaren Einheit angeordnet sein, wie sie in der JP-A-06118857 offenbart ist, oder eine Prozeßpatrone, wie sie in der JP-A-06318022 offenbart ist.
Im Betrieb der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung wird die gemischte Lösung aus dem flüssigen Polyurethanvorpolymer und dem flüssigen Vernetzungsmittel aus einer Auslaßöffnung der Dosier-, Misch- und Gießmaschine in eine Formnut in einer Formtrommel gefüllt und nicht mittels eines endlosen Riemens aus Metall unter Druck gesetzt, während sie in der Nut erwärmt wird, um eine Polymerisationsreaktion zu unterstützen, so daß ein Polyurethanelastomer (Rakel-Formling) mit vorbestimmter Breite und gleichmäßiger Bandform kontinuierlich geformt wird. Darüber hinaus macht eine Bearbeitung der Bodenfläche der Formnut in der Formtrommel zu einer äußerst genauen Spiegelfläche die Ausbildung der einen Fläche des Rakel-Formlings als Spiegelfläche möglich. Die Formen der Rakel-Formlinge, die kontinuierlich aus der Formnut entfernt werden, werden in Ordnung gebracht, während sie auf dem flachen Riemen eines Kühlriemen-Förderers gekühlt werden. Bei der Kühlung auf dem Kühlriemen wird die Temperatur des Riemens des Kühlriemen-Förderers durch Aufnahme der Wärme der Rakel-Formlinge erhöht, so daß diese gekühlt werden. Dadurch wird der nahezu auf Zimmertemperatur gekühlte Formling ausgehärtet und stabilisiert. In diesem Zustand wird der Formling durch ein Schneidwerkzeug auf die erforderliche Länge der fertigen Rakel zugeschnitten, so daß sich eine Reinigungsrakel aus Polyurethan mit der vorbestimmten Breite und Dicke ergibt.
Die erfindungsgemäße Herstellungsvorrichtung schneidet einen bandförmigen Rakel-Formling mittels eines eine keramische Kante aufweisenden Werkzeugs auf die vorgeschriebene Breite zu, bevor er ausgehärtet und gleichzeitig befördert wird. Dadurch wird eine scharfe firstartige Kante ausgebildet, wie sie bei einer Reinigungsrakel erforderlich ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nach der folgenden ausführlichen Beschreibung der beiliegenden Zeichnungen verständlicher. Darin stellen dar:
Fig. 1 eine schematische Vorderansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Reinigungsrakel, bei der es sich um eines der bevorzugten Ausführungsbeispiele einer Rakel für elektrophotographische Vorrichtungen handelt,
Fig. 2(a) eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung einer Reinigungsrakel,
Fig. 2(b) einen Teil eines Querschnitts einer Formtrommel in der in Fig. 2(a) dargestellten Vorrichtung,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Rakelwerkzeugs mit einer erfindungsgemäßen Reinigungsrakel und
Fig. 4 (a), Fig. 4 (b) und Fig. 4 (c) herkömmliche Herstellungsverfahren.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Reinigungsrakel und eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung der Rakel werden nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Nach Fig. 1 enthält eine Vorrichtung 10 zur Herstellung einer Reinigungsrakel zwei Behälter oder Trichter 11, 12, deren an ihrem Boden vorgesehene Auslaßöffnungen jeweils über ein Ventil 13A, eine Pumpe 13 und 14 und eine Rohrleitung 15 und 16 mit einem Dosierkopf 17 (einer Dosier-, Misch- und Spritzmaschine) verbunden sind. Der Mischkopf 17 und die Behälter 11, 12 sind jeweils über eine Rückleitung 15a und 16a verbunden. Der Mischkopf 17 kann einen bekannten Aufbau aufweisen, bei dem ein drehbares Rührwerk 17b an seinem oberen Endabschnitt gelagert ist, so daß es in einer Kammer gedreht werden kann, die an ihrem oberen Ende mit zwei Flüssigkeitseinlaßöffnungen und an dem unteren mittleren Ende mit einer Flüssigkeitsauslaßöffnung 17a für die gemischte Flüssigkeit versehen ist. Das Rührwerk wird durch einen Motor 17c gedreht, der über dem Mischkopf 17 angeordnet ist. Durch die Mischpumpen 13 und 14 und den Mischkopf 17 kann der Durchfluß sehr genau durch Wahl eines Antriebsmotors gesteuert oder geregelt werden, wobei ein Rückstand und dergleichen in der Kammer vermieden werden kann.
Nach Fig. 2(a) enthält eine Formtrommel 20 eine Formnut 21 [Fig. 2(b)] mit einem konkaven Querschnitt, die um den gesamten Umfang einer zylindrischen Metall-Trommel herum ausgebildet ist, und ein endloser Riemen 24 deckt einen Teil der äußeren Umfangsfläche der Nut 21 ab, um einen Raum zu bilden, der durch Einspritzen einer Flüssigkeit U gefüllt wird, wie es in Fig. 2(a) und 2(b) dargestellt ist. Die Formtrommel 20 ist beispielsweise aus hartem Aluminium, rostfreiem Stahl oder dergleichen hergestellt. Bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein (nicht dargestellter) Mantel zum Herumleiten von heißem Dampf oder Öl an der Innenseite der Trommel 20 zum Erwärmen der Umfangsfläche der Trommel 20 auf eine vorbestimmte Temperatur (etwa 145ºC) zum Aushärten des Gemisches in der Nut 21 vorgesehen. Der mittlere Teil der Trommel 20 ist auf einer horizontalen Drehachse 23 drehbar gelagert und wird mit einer vorbestimmten Drehzahl durch eine mit der Achse 23 verbundene (nicht dargestellte) Antriebseinrichtung im Gegenuhrzeigersinn [in Fig. 2(a) gesehen] angetrieben. Ein Wechselstrom-Servomotor dient als Antriebseinrichtung zur Regelung der Drehzahl mit einer Schwankung im Bereich von ± 0,3% (derzeit etwa ± 1,5%) durch Rückführung der Belastungsschwankung, wobei ein hohes Übersetzungsverhältnis zwischen dem Antriebsmotor und der Formtrommel 20 benutzt und die Drehzahl (auf beispielsweise 1.500 Umdrehungen pro Minute) erhöht wird.
Der endlose Riemen 24 (siehe Fig. 1) besteht aus Riemen-Metallblech, z. B. aus rostfreiem Stahl, zur Bildung eines Formhohlraums und steht mit der äußeren Umfangsfläche der Formtrommel 20 im wesentlichen in ihrer unteren Hälfte in Berührung. Dieser endlose Riemen 24 läuft über eine Vorwärmrolle 26 zur Vorwärmung des endlosen Riemens 24, eine Führungsrolle 28 zur Einstellung des Riemenlaufs (der Lage des Riemens in axialer Richtung der Rollen), eine Spannrolle 27 zum Spannen des endlosen Riemens und eine Kühlrolle 25 zum Kühlen des endlosen Riemens 24 (Fig. 1) und läuft in der gleichen Richtung wie die Oberfläche der Formtrommel 20 um. Der endlose Riemen 24 ist mit einer Vielzahl (in Fig. 1 nicht dargestellter) innenliegender Heizelemente 41 versehen, die in Fig. 2(a) dargestellt sind, um den Riemen 24 auf eine vorbestimmte Temperatur (etwa 145ºC) zu erwärmen. Die Aushärtungsgeschwindigkeit des Polyurethans kann durch Regelung der Temperatur des Riemens 24 und des Polyurethans eingestellt werden. Ferner ist die Lagerung der Vorwärmrolle 26 in Fig. 1 relativ zur Trommel 20 so einstellbar, daß sich der Riemen 24 der Formtrommel 20 nähert oder von ihr entfernt, und sie ist so gelagert, daß die Anfangsberührungsstelle zwischen der Umfangsfläche der Trommel 20 und dem endlosen Riemen 24, d. h. die Anfangserwärmungsstelle der eingespritzten Flüssigkeit U, eingestellt werden kann. Dieser Aufbau ermöglicht eine Feineinstellung der Erwärmungsdauer zwischen einer Stelle a und einer Stelle b, ohne die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel 20 zu ändern, um Änderungen der Reaktivität der eingespritzten Flüssigkeit U auszugleichen, bei der es sich um ein Polyurethanrohmaterial handelt. Mit der Bezugszahl 30 in Fig. 2(a) ist eine kreisbogenförmige Abdeckung bezeichnet, die dazu dient, eine Vielzahl von Heizelementen 41 und den erwärmten endlosen Riemen 24 warmzuhalten.
Ferner ist eine in Fig. 1 nicht dargestellte Vorrichtung 29 [Fig. 2(a)] zur Reinigung der Innenseite der Formnut und zum Besprühen mit einem Ablösungsmittel zwischen einer Stelle c und der Stelle a der Trommel 20 angebracht. Eine ähnliche (nicht dargestellte) Vorrichtung ist an der Rücklaufseite des endlosen Riemens 24 (z. B. zwischen der angekuppelten Antriebsrolle 27 und der angekuppelten Antriebsrolle 28) angebracht. Eine Vorrichtung, bei der beispielsweise ein in Form einer Rolle aufgewickeltes Reinigungstuch gegen die Trommel 20 gedrückt wird, um die Nut 21 auszuwischen, ist ebenfalls vorgesehen, aber nicht dargestellt.
In unmittelbarer Nähe der oberen rechten Kühlrolle 25 ist ein Kühlriemen-Förderer 31 vorgesehen. Der Riemen dieses Förderers 31 ist ein endloser Riemen 31a aus Metall, z. B. rostfreiem Stahl, und hängt zwischen zwei oberen Rollen 32, 33. Unter dem Förderer 31 ist eine Kühlvorrichtung 34 (Fig. 1) vorgesehen, die den Rakel- Formling S über den endlosen Riemen 31a durch Besprühen des Riemens 31a mit Kühlwasser (das durch Pfeile angedeutet ist) oder durch Herumführen von Kühlwasser durch die Rollen 32, 33 hindurch kühlt. In der Nähe derjenigen Stelle des horizontalen Förderungsteils des Riemen- Förderers 31, an der die Förderung beginnt, stromoberhalb und in einer zum Riemen 31a senkrechten Ebene ist ein [in Fig. 1 nicht dargestelltes, sondern in Fig. 2(a) erkennbares] keramisches Werkzeug 35 mit geradliniger Schneidkante und geringem Reibungskoeffizienten schräg befestigt, so daß der eine seitliche Rand des Rakel-Formlings 2 kontinuierlich abgeschnitten und dadurch eine scharfe firstartige Kante gebildet werden kann. Ein (nicht dargestelltes) Versorgungssystem für ein Schneidfluid für das Werkzeug 35, das in der Zeichnung weggelassen ist, ist ebenfalls vorgesehen.
In der Nähe und stromunterhalb der Rolle 33 des Riemen- Förderers 31 sind ein Lockerheitsfühler 52 (Fig. 1), Förderrollen 50, eine Schneidvorrichtung 37 und ein Förderer 51 in dieser Reihenfolge vorgesehen. Der Lockerheitsfühler 52 ist mit zwei Fühlern 54, 55 an zwei auseinanderliegenden, vertikalen Pfosten 53 versehen. Zwischen den Pfosten 53 und den Fühlern 54, 55 wird der Rakel-Formling S hindurchgeführt, um eine Schlaffheit oder Lockerheit festzustellen. Die Förderrollen 50 erhalten von dem Lockerheitsdetektor 52 ein Signal und befördern den Rakel-Formling S mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (die höher als die des endlosen Kühlriemens 31a ist) zur Schneidvorrichtung 37. Die Schneidvorrichtung 37, die ein unteres Messer 37b und ein oberes Messer 37a aufweist, schneidet den Rakel- Formling S in vorbestimmte Längen zu. Der Förderer 51 befördert die zugeschnittenen Abschnitte des Rakel- Formlings S zu den nächsten Schritten oder Stufen des Herstellungsverfahrens (das Ankleben metallischer Teile, das Zuschneiden der Breite (die Ausbildung einer firstartigen Kante) und dergleichen). Die nächsten Herstellungsschritte können auf dem Förder 51 durchgeführt werden.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10 ist in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebaut, und nachstehend wird das Verfahren der Herstellung einer Rakel für elektrophotographische Vorrichtungen mittels dieser Herstellungsvorrichtung 10 anhand von Fig. 1 beschrieben.
In den Behältern 11 und 12 der Dosier-, Misch- und Gießmaschine wird jeweils ein Vorpolymer und ein Vernetzungsmittel angeordnet und erwärmt und, unter Verringerung des Drucks, gerührt und entschäumt. Das Vorpolymer und das Vernetzungsmittel, die auf diese Weise gewonnen wurden, werden dem Mischkopf 17 über die Dosierpumpen 13 und 14 zugeführt und über die Auslaßöffnung 17a in die Formnut 21 [Fig. 2(a)] der Formtrommel 20 gespritzt, die auf eine Temperatur von 145ºC eingestellt ist, während sie gleichmäßig gerührt und gemischt werden. Dabei wird die Formtrommel 20 im Gegenuhrzeigersinn (in Fig. 1 gesehen) mit einer vorbestimmten Drehzahl (z. B. eine Umdrehung in 80 Sekunden) gedreht und die erforderliche Menge des Gemisches, die von der Umfangsgeschwindigkeit der Trommel 20 und der Tiefe und Breite der Nut 21 abhängt, kontinuierlich eingespritzt.
Ein spezielles Beispiel des Zusammenhangs zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Formtrommel und dem eingespritzten Volumen des Flüssigkeitsgemisches ist folgendes: Wenn der Rechteck-Querschnitt der Nut eine Breite von 14 mm und eine Tiefe von 2,02 mm hat und die Temperatur darin 150ºC beträgt, liegt die Umfangsgeschwindigkeit bei 1,729 mm/min und das eingespritzte Volumen bei 52,68 g/min.
Der Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit und dem Volumen wird grundsätzlich so geregelt, daß die Nut bis zum Rand, jedoch nicht bis zum Überlaufen, mit der eingespritzten Flüssigkeit gefüllt wird, und zwar unabhängig von der Drehzahl der Formtrommel. Die Drehzahl wird entsprechend dem maximalen Produktionswirkungsgrad unter Berücksichtigung der Zeit festgelegt, die zur Durchführung der anschließenden Verfahrensschritte erforderlich ist.
Die Drehzahl der Trommel, das Einspritzvolumen der Flüssigkeit und die Temperatur in der Nut werden mithin ständig gemessen und jeweils so geregelt, daß ihr Sollwert beibehalten wird.
Die Reaktion der eingespritzten Flüssigkeit U wird in dem Intervall von der unmittelbar unter der Auslaßöffnung 17a liegenden Stelle a bis zu der Stelle b (einer unmittelbar vor der Anfangsberührungsstelle des endlosen Riemens 24 liegenden Stelle) der Formtrommel 20 gefördert, und dann wird die eingespritzte Flüssigkeit U in einem Intervall von der Stelle b bis zur Stelle c der Formtrommel 20 durch den auf 145ºC erwärmten endlosen Formungsriemen 24 erwärmt und eingeschlossen gehalten. Dadurch wird die Urethanpolymerisationsreaktion der eingespritzten Flüssigkeit U nahezu vollständig abgeschlossen, so daß ein Rakel-Formling S mit der gewünschten Breite, Dicke und einer ebenen Spiegelfläche kontinuierlich geformt wird. Bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Laufzeit der eingespritzten Flüssigkeit U von der Stelle a bis zur Stelle b während der Drehung auf 10 Sekunden und die Laufzeit von der Stelle b bis zur Stelle c auf 50 Sekunden eingestellt. Wie schon erwähnt, kann die Reaktionszeit der eingespritzten Flüssigkeit U und ihre Formungszeit durch Änderung der Lage der Stelle b durch das Annähern oder Entfernen der Vorwärmrolle 26 an die bzw. von der Trommel 20 und durch Änderung des Drehwinkels zwischen der Stelle a und der Stelle b und des Drehwinkels zwischen der Stelle b und der Stelle c genau geregelt werden.
Der auf diese Weise kontinuierlich geformte, bandförmige Rakel-Formling S wird an der Stelle c aus der Nut 21 freigegeben und auf den endlosen Riemen 31a des Kühl- Förderers 31 geleitet. Da der endlose Riemen 31a durch die Kühlvorrichtung 34 bis auf die Umgebungstemperatur (etwa 20ºC) abgekühlt wird, wird der Rakel-Formling S auf dem endlosen Riemen 31a befördert und gekühlt. Da der Rakel-Formling S in der Phase, in der er auf den endlosen Riemen 31a übertragen wird, eine relativ hohe Temperatur (etwa 145ºC) aufweist und nicht hinreichend abgekühlt worden ist, ist sein Schneidwiderstand gering. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird daher der Schneidrand (oder die Trimmung) S' an dem einen seitlichen Randteil des Rakel-Formlings S kontinuierlich mit einem Werkzeug 35 mit keramischer Schneidkante, die einen geringen Reibungskoeffizienten hat, unter Ausnutzung der Bewegungskraft des endlosen Riemens 31a abgeschnitten. Dadurch wird eine scharfe firstartige Kante mit einer Breite und Geradlinigkeit möglich, wie sie für eine Reinigungsrakel erforderlich ist. Der Rakel-Formling 5 wird so lange auf dem horizontalen und flachen endlosen Riemen 31a gehalten und gekühlt, bis er auf die Stützplatte 36 übertragen wird, und gleichzeitig wird er zu einer Rakel als Endprodukt geformt.
Der abgekühlte Rakel-Formling S wird vom Kühlriemen- Förderer 31 weiter zu dem Lockerheitsfühler 52, den Förderollen 50, dem Schneidwerkzeug 47 und dem Förderer 51 geleitet. Der Lockerheitsfühler 52 leitet den Rakel- Formling S zwischen den an den Pfosten 53 angebrachten Fühlern 54, 55 hindurch zu den Förderollen 50 weiter. Da sich die Förderrollen 50 schneller als der Kühlriemen-Förderer 31 drehen, halten sie an, wenn der Rakel- Formling S den oberen Fühler 54 berührt, und beginnen sie mit dem Vorschub, wenn der Rakel-Formling S den unteren Fühler 55 berührt, so daß die Produktionsgeschwindigkeit des Rakel-Formlings 5 und die Arbeitsgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs 37 geregelt werden (und zwar so, daß keine zu hohe Zugspannung auf den Rakel-Formling S ausgeübt wird). Die Schneidvorrichtung 37 führt den Rakel-Formling S zwischen dem oberen Messer 37a und dem unteren Messer 37b und schneidet den Rakel-Formling 5 auf eine vorbestimmte Länge (die gewünschte Länge des fertigen Erzeugnisses) zu. Das Verfahren zur Herstellung der rohrförmigen Rakel 2 (Fig. 3) mit vorbestimmter Länge ist damit beendet.
Die auf diese Weise hergestellte Rakel 2 hat einen seitlichen Rand (der dem durch das Messer zugeschnittenen Rand gegenüberliegt), der am Endrandabschnitt des Metall-Halters 3 mittels Klebstoff angeklebt wird, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, so daß das Rakelwerkzeug 1 fertiggestellt ist. Wenn ein Rakelwerkzeug 1 eine Rakel mit einer scharfen firstartigen Kante benötigt (z. B. eine Reinigungsrakel), dann wird die firstartige Kante durch Abschneiden des seitlichen Randes der Rakel 2 (des dem am Metall-Halter 3 angeklebten Rand gegenüberliegenden seitlichen Randes) mittels eines keramischen Schneidwerkzeugs oder dergleichen zugeschnitten. Da nach vorliegender Erfindung die erforderlichen Stücke der Rakel 2 nacheinander hergestellt werden, im Gegensatz zu einem herkömmlichen Zentrifugalformungsverfahren, kann die Rakel 2 nacheinander angeklebt und mit der firstartigen Kante versehen werden, so daß diese Verfahrensschritte auf einfache Weise automatisiert werden können.
Nachstehend wird ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung 10' anhand der Fig. 2(a) beschrieben. Die Herstellungsvorrichtung 10' gemäß diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich in den folgenden Punkten von dem zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel. So ist, wie Fig. 2(a) zeigt, eine große Anzahl halbzylindrischer Heizelemente 41 zwischen der Stelle a und der Stelle b der äußeren Umfangsfläche der Formtrommel 20 und weiterer Heizelemente 41 an der inneren Umfangsseite des endlosen Riemens 24 zwischen der Stelle b und der Stelle c der Formtrommel 20 und an einer inneren Umfangsfläche eines weiteren Teils zur Erwärmung des endlosen Riemens 24 vorgesehen. Die Anzahl der Rollen 25 bis 27, über die der endlose Riemen 24 läuft, ist von vier auf drei verringert worden. Die Reinigungsmittelablösungsbehandlungsvorrichtung 29 ist zwischen der Stelle c und der Stelle a der Formtrommel 20 vorgesehen. Die Heizelemente 41 sind durch eine Abdeckung 30a abgedeckt.
Als Kühlmittel für den endlosen Riemen 31a des Kühlriemen-Förderers 31 ist ein Teil seines unteren Trums so gelagert, daß er über Rollen 44 bis 47 bis in eine (nicht dargestellte) Kühlvorrichtung verlagert werden kann. Da der Rakel-Formling S in der Phase, in der er auf den endlosen Riemen 31a befördert wird, eine relativ hohe Temperatur (nahe bei 145ºC) hat und nicht hinreichend abgekühlt worden ist, ist sein Schneidwiderstand gering. Bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel wird daher der Schneidrand (oder die Trimmung) S' des einen seitlichen Randabschnitts des Rakel-Formlings S kontinuierlich mittels eines keramischen Schneidwerkzeugs 35 mit geringem Reibungskoeffizienten unter Ausnutzung der Bewegungskraft des endlosen Riemens 31a abgeschnitten. Dies ermöglicht die Ausbildung einer scharfen firstartigen Kante mit der für eine Reinigungsrakel erforderlichen Breite und Geradlinigkeit. Der Rakel-Formling S wird dadurch ausgehärtet, daß er so lange auf dem horizontalen und ebenen endlosen Riemen 31a gehalten und gekühlt wird, bis er auf die Tragplatte 36 befördert worden ist, und gleichzeitig wird er in eine Rakel als Endprodukt geformt. Außerdem hat die zum Zerschneiden des Rakel-Formlings S dienende Schneidvorrichtung kein unteres Messer, wie es in Fig. 2(a) dargestellt ist, und eine Unterlage 42 aus dickem Rollenpapier, einem weichen Kunststoffband oder dergleichen, auf der Tragplatte 36 unter dem oberen Messer 37a, um von der einen Rolle ab- und auf der anderen Rolle jedesmal um die Breite des oberen Messers 37a aufgewickelt zu werden, jedesmal wenn sich das obere Messer 37a nach oben und unten bewegt. An die Tragplatte 36 schließt sich ein hin und her bewegbarer Tisch 43 horizontal an, um die abgeschnittenen Reinigungsrakeln 2, die vom oberen Messer 37a abgeschnitten worden sind, der Reihe nach auf dem Tisch 43 anzuordnen. Da der Rest dieser Vorrichtung ebenso wie das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel aufgebaut ist, sind diejenigen Bauteile, die beiden Ausführungsbeispielen gemeinsam sind, mit den gleichen Bezugszahlen versehen, so daß sie nicht erneut beschrieben werden. Bei beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann der Aufbau des Kühlriemen-Förderers, das Zuschneidverfahren der seitlichen Kante und das Verfahren des Zuschneidens auf die gewünschte Länge entsprechend den Spezifikationen kombiniert werden.
Das Zuschneiden der firstartigen Kante der Reinigungsrakel 2 kann in dem Zustand ausgeführt werden, in dem die Reinigungsrakel 2 am Halter 3 festgeklebt ist. Das bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgesehene Schneidwerkzeug 35 kann daher in diesem Falle entfallen, und das Zuschneiden des Randes S' erfolgt dann mit einer anderen (nicht dargestellten) Schneidvorrichtung.
Das Mischungsverhältnis des erfindungsgemäß verwendeten Polyurethans und die Formungsbedingungen sind in der nachstehenden Tabelle 1 und die physikalischen Eigenschaften und Abmessungen des hergestellten Rakel- Formlings in Tabelle 2 angegeben.

Bevorzugtes Ausführungsbeispiel 1

Wie die Tabelle 1 zeigt, wurde eine vorbestimmte Menge von Polycaprolactonesterdiol (mittleres Molekulargewicht: 2.000) bei 70ºC 3 Stunden lang unter reduziertem Druck (5 mm Hg) erwärmt und gerührt und danach in einem Reaktor angeordnet, wo dann 4,4-Diphenylmethandiisocyanat zugesetzt und bei 70ºC 1 bis 4 Stunden in einer Stickstoffatmosphäre gerührt wurde, wodurch sich ein flüssiges Urethanpolymer mit einem restlichen Isocyanatgruppengehalt von 7,0% ergab. Was dagegen die Vernetzungsmittelkomponente betrifft, so wurden nach Tabelle 1 vorbestimmte Mengen an 1,4-Butandiol, Trimethylolpropan und 1,2-Dimethylimidazol 3 Stunden lang unter reduziertem Druck (5 mm Hg) bei 70ºC erwärmt und gerührt, um es zu dehydrieren, wodurch sich ein Vernetzungsmittel mit einem Hydroxylgruppenäquivalent von 45 ergab.
Das Vorpolymer und das Vernetzungsmittel, die auf diese Weise hergestellt wurden, wurden jeweils in einen der Behälter 11 und 12 der Dosier-, Misch- und Gießmaschine gefüllt und darin so erwärmt und gerührt, daß sich die in der Tabelle 1 angegebenen Flüssigkeitstemperaturen ergaben. Diese Flüssigkeiten wurden dann mittels der Dosierpumpen 13 und 14 in den Mischkopf 17 gepumpt, so daß sich die in der Tabelle 1 angegebenen Äquivalentverhältnisse ergaben, und in die Formnut 21 der Formtrommel 20, deren Temperatur auf 145ºC geregelt wurde, unter gleichmäßigem Rühren und Mischen aus der Auslaßöffnung 17a eingespritzt. Die sich anschließenden Herstellungsprozesse waren die gleichen wie sie bei dem Herstellungsverfahren mittels der Herstellungsvorrichtung 10 beschrieben wurden.

Bevorzugtes Ausführungsbeispiel 2

Es wurde eine Reinigungsrakel nach dem gleichen Verfahren, wie es bei dem ersten Ausführungsbeispiel 1 beschrieben wurde, hergestellt, nur daß das in der Vorpolymerkomponente enthaltene Polyol mit hohem Molekulargewicht von Polycaprolactonesterdiol (mittleres Molekulargewicht: 2.000) in Polyethylenadipatdiol (mittleres Molekulargewicht: 2.000) geändert wurde.

Bevorzugtes Ausführungsbeispiel 3

Es wurde eine Reinigungsrakel nach dem gleichen Verfahren wie dem als bevorzugtes Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen hergestellt, nur daß ein Pseudovorpolymerverfahren angewandt wurde, bei dem eine Viskositätsdifferenz zwischen dem Vorpolymer und dem Vernetzungsmittel verringert und ein Mischungsverhältnis von 1 : 1 gewählt wurde.

Bevorzugtes Ausführungsbeispiel 4

Es wurde eine Reinigungsrakel nach dem gleichen Verfahren wie dem als bevorzugtes Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen hergestellt, nur daß das in der Pseudovorpolymerkomponente und der Vernetzungsmittelkomponente enthaltene Polyol mit hohem Molekulargewicht von Polycaprolactonesterdiol (mittleres Molekulargewicht: 2.000) in Polyethylenadipatdiol (mittleres Molekulargewicht: 2.000) geändert wurde.
Bei allen Ausführungsbeispielen ergaben sich physikalische Eigenschaften und Abmessungsgenauigkeiten, die um nichts schlechter waren als die bei einem Zentrifugalformverfahren und einem Formgebungsverfahren in einem Formwerkzeug, bei denen es sich um herkömmliche Verfahren handelt, und die auf diese Weise hergestellten Rakeln konnten der Benutzung in der Praxis standhalten. Tabelle 1 Mischungsverhältnisse und Formungsbedingungen
Bemerkung: 1) Polycaprolactonesterdiol (Molekulargewicht: 2.000)
2) Polyethylenadipatdiol (Molekulargewicht: 2.000)
3) 4,4-Diphenylmethandiisocyanat
4) das gleiche wie das bei der Zubereitung des Vorpolymers
5) 1,2-Dimethylimidazol Tabelle 2 Physikalische Eigenschaften und Abmessungsgenauigkeiten der Formwerkzeuge
Bemerkung: 1) Vulkanisiertes Gummi, physikalisches Prüfverfahren nach JIS K-6301.
2) In einem handelsüblichen Kopierer installiert, und nach Anfertigung von 10.000 Blatt Kopien wurde eine Kopie visuell geprüft. Alle waren in Ordnung.
3) Nach der Prüfung wurden die Rakeln entfernt, um ihren Abnutzungszustand unter einem Mikroskop zu untersuchen. Alle zeigten nur eine sehr geringe Abnutzung und waren denjenigen, die nach herkömmlichen Verfahren hergestellt waren, gleichwertig.
4) Nach der Prüfung wurden die Oberflächen der Sensibilisierer visuell untersucht. Alle waren in Ordnung.
Die Erfindung ist nicht auf die Herstellung einer Rakel für elektrophotographische Vorrichtungen beschränkt, sondern auch für andere Anwendungsfälle geeignet, z. B. zur Herstellung einer Rakel für das Abstreichen von Polyurethan beim Siebdruck.
Wie sich aus vorstehender Beschreibung ergibt, hat die Erfindung die folgenden Vorteile und Effekte:
1. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, ein bandförmiges kontinuierliches Polyurethanelastomer zu formen, bei dem es sich um ein warmhärtendes Polyurethan handelt, ohne ein Blatt durch ein Schmelzextrusions-Formungsverfahren aus thermoplastischem Polyurethan herzustellen, was es wiederum ermöglicht, das Herstellungsverfahren zu automatisieren und zu vereinfachen, aber die exzellenten Eigenschaften des warmhärtenden Polyurethans beizubehalten und eine Reinigungsrakel durch ein hochproduktives Verfahren herzustellen. Ferner können die Installationskosten verringert werden.
Da der endlose Riemen, der die Nut mit seiner Vorderseite abdeckt, nicht durch Kraft angedrückt wird, die auf seine Rückseite ausgeübt wird, werden Materialverluste durch ein Überlaufen verhindert.
Darüber hinaus entfällt eine Andruckvorrichtung zur Ausübung eines Drucks auf die Rückseite des Riemens oder eine Reinigungsvorrichtung zum Entfernen von Graten, so daß die Herstellung der Vorrichtung einfach wird und die Installationskosten verringert werden können.
2. Nach dem vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren kann nicht nur ein schmaler Schneidrand gleichmäßig zugeschnitten, sondern auch eine scharfe firstartige Kante gebildet und eine Reinigungsrakel mit hoher Qualität hergestellt werden.
3. Bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren läuft die Reaktion darüber hinaus gleichmäßig ab.
4. Da die vorstehend beschriebene Reinigungsrakel auf der einen Oberfläche der Rakel zu einer Spiegelfläche ausgebildet ist und eine scharfe firstartige Abstreifkante gebildet wird, hat sie eine hohe Qualität, und sie ist preisgünstig.
Und die Rakel für eine Patrone in den vorstehend beschriebenen elektrophotographischen Vorrichtungen hat eine hohe Reinigungsfähigkeit und Abriebfestigkeit. Außerdem ist sie preisgünstig.
5. Mit der vorstehend beschriebenen Herstellungsvorrichtung kann das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren sicher verbessert werden, und die Installationskosten können verringert werden.
6. Ein keramisches Schneidwerkzeug mit geringem Reibungswiderstand und hoher Standfestigkeit kann über eine lange Zeit hinweg benutzt werden. Insbesondere läßt sich damit eine scharfe firstartige Kante, wie sie für Reinigungsrakeln erforderlich ist, herstellen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Rakel für elektrophotographische Geräte, das folgende Schritte aufweist:

das Vermischen und Verrühren eines flüssigen Polyurethanvorpolymers, das eine Rohmaterialkomponente für ein warmhärtbares Polyurethanpolymer ist, mit einem flüssigen Vernetzungsmittel, um ein flüssiges Gemisch zu bilden,

das Einspritzen dieses Gemisches an einer ersten Stelle (a) in eine Nut (21), die mit vorbestimmten Abmessungen in der äußeren Umfangsfläche einer Formtrommel (20), die auf eine vorgeschriebene Temperatur erwärmt wird und rotiert, ausgebildet ist,

das Bewegen des Gemisches zusammen mit der Nut durch die erwähnte Drehung während einer Zeit, die unzureichend ist, um das Gemisch vollständig zu polymerisieren, von der ersten Stelle (a) zu einer zweiten Stelle (b) in einen Raum, der durch die Nut (21) und einen endlosen Riemen (24) gebildet ist, der mit seiner Vorderseite die Nut (21) zwischen der zweiten Stelle (b) und einer dritten Stelle (c) abdeckt und synchron mit der Umfangsgeschwindigkeit der Formtrommel (20) läuft, ohne daß ein Gegendruck auf die Rückseite des Riemens (24) ausgeübt wird, so daß das Gemisch nicht aus der Nut unter dem Riemen überläuft,

das Erwärmen des Gemisches während einer vorgeschriebenen Zeit durch Heizelemente (41), die an der Rückseite des Riemens (24) angeordnet sind, um kontinuierlich einen bandförmigen Rakel-Formling (S) mit einer vorgeschriebenen Breite und Dicke zu formen, und

das Abkühlen des Rakel-Formlings (S), sobald er aus der Nut entfernt wird, und dann das Zuschneiden auf eine vorgeschriebene Länge.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein an der einen seitlichen Kante des bandförmigen Rakel-Formlings vorgesehener Zuschneidrand kontinuierlich mittels eines eine feststehende Schneidkante aufweisenden Werkzeugs abgeschnitten wird, das in einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zu einer Oberfläche des Formlings steht, und zwar in einer Anfangsphase der Abkühlung, während der bandförmige Rakel- Formling aus der Nut befördert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Polyolkomponente mit hohem Molekulargewicht, die in das flüssige Polyurethanvorpolymer und/oder das flüssige Vernetzungsmittel eingemischt wird, ein mittleres Molekulargewicht von etwa 500 bis etwa 5000 und eine mittlere funktionelle Gruppennummer (f) von 2 ≤ f ≤ 4 aufweist.

4. Vorrichtung zur Herstellung einer Reinigungsrakel, die aufweist:

eine Formtrommel (20) mit einer Formnut (21), die mit vorgeschriebenen Abmessungen auf deren äußerer Umfangsfläche ausgebildet ist, wobei die Trommel (20) um eine horizontale Mittelachse (23) drehbar ist und die Trommel (20) keine weiteren Nuten in ihrem Umfang aufweist,

eine Dosier-, Misch- und Rührmaschine (17), die über der Formtrommel angeordnet ist und eine untere Auslaßöffnung (17a) für ein Lösungsgemisch aufweist, die der Formnut (21) an einer ersten Stelle (a) der Trommel (20) zugekehrt ist, wobei die Maschine (17) zum Vermischen und Verrühren einer Flüssigkeit aus einem Polyurethanvorpolymer, die eine Rohmaterialkomponente für ein warmhärtbares Polyurethanpolymer ist, mit einem flüssigen Vernetzungsmittel dient,

einen endlosen Metallriemen (24), der die Nut (21) mit seiner Vorderseite zwischen einer zweiten Stelle (b) und einer dritten Stelle (c) der äußeren Umfangsfläche der Formtrommel abdeckt und synchron mit der Umfangsgeschwindigkeit der Formtrommel um eine Kühlrolle (25) an einer dritten Stelle (c) herumlaufen kann, an der Rückseite der Riemens (21) angeordnete Heizelemente (41) zum Erwärmen der gemischten Lösung während einer vorgeschriebenen Zeit, um kontinuierlich einen bandförmigen Rakel- Formling (S) mit einer vorgeschriebenen Breite und Dicke zu formen,

einen kühlenden Riemen-Förderer mit einem horizontal angeordneten Förderteil für den Rakel- Formling (S), dessen einer Endteil in unmittelbarer Nähe der Formtrommel (20) liegt, eine Kühlvorrichtung (34) zum Kühlen des endlosen Riemens (24) in dem Riemen-Förderer (31) und ein Schneidwerkzeug (37) zum Zuschneiden des Rakel-Formlings (S) in feste Längen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der der Riemen in dem Riemen-Förderer (31) ein endloser Riemen ist und ein Werkzeug (35) mit einer Keramikkante oberhalb eines horizontal laufenden Teils des endlosen Förderriemens angeordnet ist, so daß der eine seitliche Rand des bandförmigen Rakel-Formlings (S) in Längsrichtung abgeschnitten werden kann.