JP4634205B2 - ブレードの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は電子写真装置等に用いられるブレードの製造方法に関するものである。

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するための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。

クリーニングブレードは、電子写真装置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部材のブレード部材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など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。

ところで、このようなポリウレタン製のブレード部材を有したクリーニングブレードは、従来から、ポリウレタン形成材料を用いた注型成形操作を行うことによって製造されている。すなわち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、短手方向の片端部に接着剤を塗布したホルダーを、金型キャビティ内にホルダーの接着剤塗布部分を突出した状態で配置し、この成形型内に、ポリイソシアネートとポリオールとを部分的に重合したプレポリマーと硬化剤を含有する液状組成物を注入し、これを硬化反応させ、次いで硬化物を脱型することによりクリーニングブレードを製造することができる。

また、生産効率を上げるため、以下のような方法でも製造される。片端部に接着剤を塗布したホルダーを、金型キャビティ内にホルダーの接着剤塗布部分を突出した状態で２本対向させて配置し、この成形型内に、ポリイソシアネートとポリオールとを部分的に重合したプレポリマーと硬化剤を含有する液状組成物を注入し、これを硬化反応させ、ホルダー２本がポリウレタンエラストマーによって一体化した成形品を得る。そして、この成形品の上記ウレタン部分を切断して２個に分離し、さらに、ホルダー長手方向両端に沿ってウレタン部分の不用部を切断除去することにより、２個のクリーニングブレードを製造することができる。

ところが、硬化反応は１２０〜１５０℃で行われるため、熱収縮による歪みが残る。このとき、金属製であるホルダーよりもポリウレタンエラストマーの方が熱収縮量が大きいため、ホルダーに接着されている部分は、収縮しようとしても熱収縮量の小さい金属製ホルダーに固定されているため収縮が抑制されるが、ホルダーに固定されていない部分は大きく収縮する。

このため、切断後のブレードは、ブレード長手方向の端部から中央部に向って収縮して両端部付近が跳ね上がった形状となり、ホルダー短手方向の基準となる線からブレード部材（図１の３）のエッジまでの距離Ａ（図１の５）が、長手方向において一定でなく、両端部が長いものとなる。

このようなクリーニングブレードを感光ドラムに押し付けた場合、クリーニングブレード長手方向でブレードのニップ幅にバラツキが生じ、均一なクリーニング性が得られないという問題が生じる。特に、最近では、レーザビームプリンタのフルカラー化に伴いトナーが小径化されたため、ブレード部材の長手方向でエッジ位置が高精度なクリーニングブレードが求められている。また、ブレード長手方向の両端部では、距離Ａが長いため、より強くドラムに押し付けられるので、めくれやすいという問題がある。

このような問題に対し、ホルダーのウレタン接合部分の長手方向両端部に切り欠きを入れる方法や、中央部から端部に向ってテーパーを付ける方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、この方法では、ホルダーの形状が複雑になるため、ホルダーを精度良く作製することが困難になり、その結果、ブレードの寸法精度の低下を招いたり、コストアップにつながるという問題がある。
特開平１１−１９４６８９号公報

本発明の目的は、ブレードを２個同時に製造する場合であって、寸法精度が良い電子写真装置用等のブレードの製造方法を提供することである。

本発明は、以下の手段により、その目的を達成する。

本願に係る第１の発明は、２本のホルダーを対向させて配置し、次いで該２本のホルダーに渡って熱硬化性樹脂により１つのブレード作製用部材を形成して、該２本のホルダーと該ブレード作製用部材からなる一体成形品を作製し、次いで該ブレード作製用部材を切断することにより２分割して、ホルダーとブレード部材からなるブレードを２個得る電子写真装置用ブレードの製造方法において、該ブレード作製用部材の切断を、一方のホルダーの熱硬化性樹脂接合部分における切断線方向先端を通る、切断線に対する垂線上から、他方のホルダーの熱硬化性樹脂接合部分における切断線方向先端がずれており、該２本のホルダー間にあるブレード作製用部材を切断線垂直方向に伸ばした状態で行う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。

本願に係る第２の発明は、該切断を、該２本のホルダー間にあるブレード作製用部材を伸び率で０．３％〜４．０％切断線垂直方向に伸ばした状態で行うことを特徴とする上記の電子写真装置用ブレードの製造方法である。

本願に係る第３の発明は、第２の発明において、２本のホルダー間の距離が１３ｍｍ〜２０ｍｍの場合であって、該切断時にブレード作製用部材を切断線垂直方向に伸ばした状態でのブレード作製用部材の伸びが、伸び量で０．０５ｍｍ〜０．５０ｍｍであ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。

本願に係る第４の発明は、該２本のホルダー間の熱硬化性樹脂接合部分における切断線方向先端のずれ量が３ｍｍ〜１００ｍｍであることを特徴とする上記の電子写真装置用ブレードの製造方法である。

本願に係る第５の発明は、該熱硬化性樹脂がポリウレタンエラストマーであることを特徴とする上記の電子写真装置用ブレードの製造方法である。

本発明によれば、寸法精度が良い電子写真装置用等のブレードを生産効率良く製造できる。

以下に本発明を詳述する。

本発明により製造されるブレードは、図１に示すように、電子写真装置等にブレード１を取り付けるためのホルダー２にブレード部材３が接合されたものである。ブレード部材の材質は、ポリウレタン、シリコン樹脂などの熱硬化性樹脂であり、クリーニングブレードとして用いる場合には、耐摩耗性、永久歪みなどに優れているポリウレタンエラストマーが好ましい。ホルダーの材質としては、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、クロムフリー鋼板などを例示することができる。

例えば、ブレード部材がポリウレタンエラストマーであるクリーニングブレードは、図２に示すように、以下の方法で製造することができる。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、ホルダー２の短手方向の片端部に接着剤を塗布し、成形型（金型）のブレード部材形成用のキャビティ内にこの部分を突出した状態で２本対向させて配置し、この成形型内に、プレポリマーと硬化剤とを含有する液状組成物を注入し、これを１２０℃〜１５０℃で硬化反応させ、ホルダー２本がポリウレタンエラストマーによって一体化した成形品を得る。

２本のホルダーは、一方のホルダー２のウレタン接合部分における切断線方向先端６を通る、切断線７に対する垂線８上から、他方のホルダー２のウレタン接合部分における切断線方向先端６をずらして配置する。

ずれ量は３ｍｍ〜１００ｍｍが好ましく、３ｍｍ未満では、ブレードにおける距離Ａ（図１の５：ホルダー基準線（図１の４）からブレード部材のエッジまでの距離）の精度を、エッジ全域に渡り向上させる効果が小さく、１００ｍｍを超えると、効果はあるものの、製品としては使えないウレタン部長手方向両端の不要部が増えてしまうことや、金型が大きくなりすぎるため好ましくない。ここで、「ホルダー基準線」とは、矩形のホルダーの短手方向の端（長手方向の縁）から一定距離にあり、ブレードの寸法を測定するための基準となる線をいう。

図３に示すように、一方のホルダー２のウレタン接合部分における切断線方向先端６を通る、切断線７に対する垂線（不図示）上に、他方のホルダー２のウレタン接合部分における切断線方向先端６がある場合には、ホルダー２本がポリウレタンエラストマーによって一体化した成形品のウレタン部分の収縮は、ブレード長手方向で両端部から中央部に向って収縮する。

これに対し、図２に示すように、ホルダーの先端位置をずらすことにより、対向するホルダーの長手方向での端部の環境が変わり、ブレード長手方向で端部の収縮の方向が分散するため、ホルダー長手方向両端部付近での跳ね上がりが低減されるものと思われる。

そして、このホルダー２本とウレタンからなる一体成形品のブレード作製用部材３’の略中央を、切断線方向の端から逆の端へ、金属製の刃物などを走らせて切断し、２つに分離して、さらに、ホルダーの長手方向両端に沿ってブレード部材の不用部を切断除去することにより、２個のクリーニングブレードを製造することができる。

ホルダー２本とウレタンからなる一体成形品の切断は、２本のホルダー間にあるブレード作製用部材３’を切断線垂直方向に伸ばした状態で行う。このときの、２本のホルダー間にあるブレード作製用部材の伸びは、伸び率で０．３％〜４．０％が好ましい。また、２本のホルダー間の距離が１３ｍｍ〜２０ｍｍ程度の場合には、伸び量で０．０５ｍｍ〜０．５０ｍｍ程度が好ましい。

２本のホルダーは、一方のホルダー２のウレタン接合部分における切断線方向先端６を通る、切断線７に対する垂線８上から、他方のホルダー２のウレタン接合部分における切断線方向先端６をずらして配置している。このため、対向する２本のホルダーでは、ブレード作製用部材３’の切断線方向先端からホルダーの先端までの距離が異なる。

従って、刃物がブレード作製用部材３’の切断線方向先端を通るときに、この距離が長い側、つまりホルダーの長手方向端部を外れたブレード作製用部材が多い側に変形してしまい、結果として、切断後には、ブレード作製用部材が多かった側のブレードの距離Ａは長く、対向していた側のブレードの距離Ａは短くなる。

しかし、２本のホルダー間にあるブレード作製用部材３’を伸ばした状態で切断すると、切断線方向端部のホルダーが片側にしかない部分は、ブレード作製用部材がホルダーのある側だけ、つまり、切断時にブレード作製用部材が変形する逆側に引っ張られるので、結果として、切断後のブレードの距離Ａの精度を向上させることができる。

０．３％未満では、この効果が小さく、４．０％を超えると切断時のブレード作製用部材３’の変形以上にウレタンがホルダーのある側に偏ってしまうため、外れたブレード作製用部材が多かった側のブレードの距離Ａは短く、対向していた側のブレードの距離Ａは長くなってしまうため好ましくない。また、４．０％を超えて伸ばした場合には、刃物で切るのではなく、刃物が入ったところから裂けるような状態になるため、切断面が荒れてしまい好ましくない。

一体成形品の固定は、刃物がブレード作製用部材３’を切断するときに、動かないように固定できればよく、例えば、一体成形品を配置する面にピンを予め差し込んでおき、ホルダーに形成された切り欠きをこのピンにはめ込み固定する方法や、ホルダーに予め形成した穴にピンを挿通させて固定してもよい。

ブレード部材を形成するポリウレタンエラストマーとしては、ポリイソシアネート、ポリオールからなるプレポリマーとポリオール、鎖延長剤、及び触媒からなる硬化剤の混合物を挙げることができる。

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）等が挙げられる。これらのなかでも、ＭＤＩを用いることが好ましい。

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であることが好ましい。すなわち、１５００未満であると、得られるウレタンゴムの物性が低下する傾向がみられ、また５０００を超えると、プレポリマーの粘度が高くなりハンドリングが困難になる傾向がみられるからである。

鎖延長剤としては、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。

硬化剤として用いられる触媒としては、一般に用いられるポリウレタン硬化用の触媒を使用することができ、例えば三級アミン触媒が挙げられる。トリエチルアミンなどのトリアルキルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−ブタンジアミンなどのテトラアルキルジアミン、ジメチルエタノールアミンなどのアミノアルコール、トリエチレンジアミン、ピペラジン系、トリアジン系、４級アミンの有機酸塩、フェノール塩などが例示できる。また、酢酸カリウム、オクチル酸カリウムアルカリなどの金属の有機酸塩を用いてもよい。また、通常、ウレタンに用いられる金属触媒でもよく、ジブチル錫ジラウレートなどを例示することができる。これらは単独で用いてもよく、何種類か混合してもよい。

硬化剤には必要に応じて、上記以外の触媒、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。

本発明に用い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、常法に準じて製造することができる。具体的には、プレポリマー法、セミワンショット法、ワンショット法に準じて製造できる。

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。

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。

［実施例１］
（熱硬化性ポリウレタン原料の調製）
イソシアネートとして４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートを用い、ポリオールとして、数平均分子量２０００のアジペート系ポリエステルポリオールを用いたＮＣＯ％が７．０％のプレポリマー９４．３ｇと、１，４−ブタンジオールとトリメチロールプロパンの質量比が６５：３５の混合物にエアープロダクツジャパン社製Ｐ１５ １０００ｐｐｍ、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）３０００ｐｐｍを加えた硬化剤５．７ｇを準備した。

（クリーニングブレードの成形）
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と長手２４０ｍｍ、短手２５ｍｍのホルダーを準備し、ホルダー短手方向の片端部にフェノール系接着剤を塗布し、成形型（金型）のブレード部形成用のキャビティ内にこの部分を突出した状態で２本対向させて配置した。このとき、注入口側を上に、エッジ部のエッジ面を手前にした状態で、左側のホルダーを(1)、右側のホルダーを(2)とすると、ホルダー(1)のウレタンが接合する切断線方向での先端（注入口側（図２の９））を、ホルダー(2)のウレタンが接合する切断線方向での先端に対し、１０ｍｍ注入口側になるように２本のホルダーを配置した。この成形型内に、プレポリマーと硬化剤とを含有する液状組成物を注入し、これを１２０℃〜１５０℃で硬化反応させ、ホルダー２本がポリウレタンエラストマーによって一体化した、２本のホルダー間距離が１５ｍｍの成形品を得た。そして、この一体成形品を切断線垂直方向に引っ張って、２本のホルダー間にあるブレード作製用部材３’を１．０％伸ばした状態で、注入口側から刃物を入れて切断し、２個に分離して、さらに、ホルダーの長手方向両端に沿ってブレード部材の不用部を切断除去することにより、２個のクリーニングブレード(1)と(2)を得た。

（エッジ位置の測定）
図４に示すように、得られたクリーニングブレード(1)、(2)のブレード部材３の長手方向両端１０、１１と、中央１２における、ブレードの距離Ａ（図４の５）を測定し、ブレードの長手方向両端と中央での距離Ａの差を求めた。その差がブレードの両端とも３０μｍ以下なら◎、片方でも３１〜５０μｍの場合は〇、片方でも５１μｍ以上の場合は×とした。

［実施例２］
ブレード作製用部材３’を２．０％伸ばした状態で切断した以外は実施例１と同様に行った。

［実施例３］
ブレード作製用部材３’を３．０％伸ばした状態で切断した以外は実施例１と同様に行った。

［実施例４］
ブレード作製用部材３’を０．０５％伸ばした状態で切断した以外は実施例１と同様に行った。

［実施例５］
ブレード作製用部材３’を４．０％伸ばした状態で切断した以外は実施例１と同様に行った。

［実施例６］
ホルダー(1)のウレタンが接合する切断線方向での先端（注入口側）が、ホルダー(2)のウレタンが接合する切断線方向での先端に対し、１００ｍｍ注入口側になるように２本のホルダーを配置した以外は実施例１と同様に行った。

［実施例７］
ホルダー(1)のウレタンが接合する切断線方向での先端（注入口側）が、ホルダー(2)のウレタンが接合する切断線方向での先端に対し、３ｍｍ注入口側になるように２本のホルダーを配置した以外は実施例１と同様に行った。

［比較例１］
ブレード作製用部材３’を伸ばさない状態で切断した以外は実施例１と同様に行った。

［比較例２］
ホルダー(1)のウレタンが接合する切断線方向での先端（注入口側）を、ホルダー(2)の先端と同じ位置に配置した以外は実施例１と同様に行った。

表１からわかるように、実施例１〜７では、ブレードの距離Ａについて、左端、右端と中央の差が５０μｍ以下、特に実施例１〜２では３０μｍ以下で小さく、長手方向で精度が良いことがわかる。これに対し、表２からわかるように、比較例１〜２では、距離Ａの中央と両端の差が５１μｍ以上で大きく、精度が悪いことがわかる。

本発明により製造された電子写真装置用ブレードの概略図である。 本発明に係るブレードの製造方法の一例を示す説明図である。 従来のブレードの製造方法を示す説明図である。 本発明により製造されたブレードにおける距離Ａの測定位置を示す説明図である。

符号の説明

１ 電子写真装置用ブレード
２ ホルダー
３ ブレード部材
３’ ブレード作製用部材
４ ホルダー基準線
５ ブレードにおける距離Ａ
６ ホルダーの熱硬化性樹脂接合部分における切断線方向先端
７ 切断線
８ 切断線に対する垂線
９ 注入口側
１０ 距離Ａの測定個所であるブレード部材の左端
１１ 距離Ａの測定個所であるブレード部材の右端
１２ 距離Ａの測定個所であるブレード部材の中央

Claims (5)

1. ２本のホルダーを対向させて配置し、次いで該２本のホルダーに渡って熱硬化性樹脂により１つのブレード作製用部材を形成して、該２本のホルダーと該ブレード作製用部材からなる一体成形品を作製し、次いで該ブレード作製用部材を切断することにより２分割して、ホルダーとブレード部材からなるブレードを２個得る電子写真装置用ブレードの製造方法において、該ブレード作製用部材の切断を、一方のホルダーの熱硬化性樹脂接合部分における切断線方向先端を通る、切断線に対する垂線上から、他方のホルダーの熱硬化性樹脂接合部分における切断線方向先端がずれており、該２本のホルダー間にあるブレード作製用部材を切断線垂直方向に伸ばした状態で行うことを特徴とする電子写真装置用ブレードの製造方法。
2. 該切断を、該２本のホルダー間にあるブレード作製用部材を伸び率で０．３％〜４．０％切断線垂直方向に伸ばした状態で行うことを特徴とする請求項１に記載の電子写真装置用ブレードの製造方法。
3. ２本のホルダー間の距離が１３ｍｍ〜２０ｍｍの場合であって、該切断時にブレード作製用部材を切断線垂直方向に伸ばした状態でのブレード作製用部材の伸びが、伸び量で０．０５ｍｍ〜０．５０ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の電子写真装置用ブレードの製造方法。
4. 該２本のホルダー間の熱硬化性樹脂接合部分における切断線方向先端のずれ量が３ｍｍ〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子写真装置用ブレードの製造方法。
5. 該熱硬化性樹脂がポリウレタンエラストマーであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子写真装置用ブレードの製造方法。

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