JPH0341833B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、電子写真複写機用クリーニングブレ
ードに関するものである。 一般に電子写真複写機、特に普通紙を記録紙と
して用いる電子写真複写機においては、感光体に
形成された潜像をトナーにより現像しトナー像を
記録紙に転写させることにより、感光体を繰り返
して使用するようにしており、このため、１回の
電子写真プロセスの最終工程として、感光体をク
リーニングしてこれに付着している残留トナーを
除去することが必要である。斯かるクリーニング
の方式の一例として弾性体より成るクリーニング
ブレードを、感光体に対接せしめて相対的に摺擦
せしめるブレードクリーニング方式が知られてお
り、この方式は構成が非常に簡単である点で有利
である。 従来、このブレードクリーニング方式に用いら
れるブレードの材質としては、ウレタンゴム、シ
リコンゴム、フツ素ゴム、クロロプレンゴム、ブ
タジエンゴム等が知られているが、このうちウレ
タンゴムは他のゴムに比して、その力学的特性、
特に耐摩耗性がすぐれている点で極めて有用なも
のである。 従来、クリーニングブレードにおいては、例え
ばポリエチレンアジペートエステル、ポリオキシ
プロピレングリコール若しくはカプロラクトンエ
ステル等とポリイソシアネートとを反応せしめて
得られるウレタンゴムが材質として使用され得る
ことが例えば特開昭54−104840号公報に記載され
ている。しかしながら、このような物質群に属す
る物質が、その構造或いは分子量等の如何にかか
わらず、すべてクリーニングブレードとして好適
であるのではない。事実、本発明者等の研究によ
つても、温度安定性、機械的強度、耐湿性等の点
で必ずしも良好なクリーニング効果が得られず実
用上好適とは言い難いものも少なくないことが確
認されている。このような事情から、現在実用に
供されているクリーニングブレードとしては、ポ
リエチレンアジペートエステルを原料とし、４，
4′−ジメチレンジイソシアネート、１，５−ナフ
チレンジイソシアネート等をポリイソシアネート
原料とし、これらを硬化剤である１，４−ブタン
ジオール等のグリコールの作用により反応硬化せ
しめたものが用いられている。 この従来実用化されているクリーニングブレー
ド（以下「従来ブレード」という。）には次のよ
うな欠点がある。 第１の欠点は、従来ブレードは雰囲気温度の変
化によりその特性が大きく変化することである。
通常の電子写真複写機の内部においては、定着用
熱源、原稿露光用ランプ、装置駆動用モータ等よ
り相当多量の熱が発せされ、またクリーニングブ
レードそれ自体が感光体との摩擦によつて発熱す
るため、クリーニングブレードは複写機外の環境
温度よりも10〜20℃程度高くなる場合がある一
方、環境温度も通常０〜35℃程度の温度範囲内で
変化し、しかも複写機の使用開始時にはクリーニ
ングブレードも環境温度と略等しい温度状態とな
つている場合も多く、結局クリーニングブレード
は例えば５〜50℃と相等広い温度範囲内の温度状
態でクリーニングを行なうこととなる。そしてそ
の温度状態の如何にかかわらずに安定したクリー
ニング作用が発揮されることが必要であるが、従
来ブレードの材質のウレタンゴムは、温度安定性
が小さくて硬度、引張り強さ、反発弾性等の温度
による変化が大きいものであり、このため常に良
好なクリーニング作用を得ることができない。即
ち、ブレードクリーニング方式において良好なク
リーニング作用を得るためには、感光体の特性、
現像用トナーの特性、更には他のプロセス条件と
の関連において、クリーニングブレードが特定の
物性値例えば硬度（好ましくはJISK6301Aスケ
ール硬度で60〜95度）、引張り強さ（好ましくは
JISK6301による値が250Kg／cm²以上、より好まし
くは300Kg／cm²以上）、反発弾性（好ましくは
JISK6301による値が20％以上）等の物性値を有
し、しかも当該ブレードの厚さ、形状、取り付け
における感光体に対する押圧力等の条件が或る特
定の条件下にあることが必要であるが、温度変化
により上記物性値が仮に１つでも大きく変化する
と他の条件とのバランスが崩れ、結局良好なクリ
ーニング作用が得られる温度条件が限定されて常
に所期のクリーニングを行なうことができず、感
光体を損傷させる場合もある。 第２の欠点は、従来ブレードは、その特性の経
時的劣化が大きいことである。このため、従来ブ
レートは、その製品化後長期間に亘つて保存した
後に用いる場合、或いはコピー頻度が小さい複写
機に組み込まれた場合に、耐用コピー回数が大幅
に制限されることになる。従来ブレードのこの経
時的劣化は、その材質のウレタンゴムの加水分解
と結晶化の進行が主たる原因となつて生ずること
が究明された。そして加水分解は、クリーニング
ブレードの周囲雰囲気の湿度と温度が高い程大き
な速度で進行し、加水分解によつて結晶化し易い
状態となる。 この加水分解が進行すると当該ウレタンゴムの
前記物性値が低下し、弾性体としての強度が小さ
くなる。斯かる現像が生ずると、クリーニングブ
レードは初期装着時に比較して軟い状態となるた
め感光体との実際の接触面積が増大し、その結果
として単位面積当りの感光体に対する押圧力が減
少し、このために感光体上の残留トナーに対する
掻落し力が小さくなつてクリーニング不良の原因
となるものと考えられる。 また、従来ブレードのウレタンゴムが加水分解
の進行したものである場合に、当該従来ブレード
を比較的低い温度で使用するとウレタンゴムの結
晶化が進行し、その結果、当該ウレタンゴムは硬
度が高くなつて柔軟性を失うと共に脆いものとな
る。そしてこのような状態に陥ると、ブレードク
リーニング方式において不可欠な、ブレードの先
端エツジ部が均一な押圧力で感光体の全幅に当接
するという状態が得られなくなり、結局良好なク
リーニングを行なうことができなくなる。 本発明は、従来ブレードにおける以上の如き欠
点を軽減除去し、温度変化に対する安定性及び熱
的耐久性が大きく、しかも長期間に亘つて良好な
クリーニングを安定に行なうことができる電子写
真複写機用クリーニングブレードを提供すること
を目的とする。 以上の目的は、感光体の表面をこれと摺擦して
クリーニングする電子写真複写機用クリーニング
ブレードにおいて、30重量％以上のカプロラクト
ンエステル成分を含有し1000〜4000の平均分子量
を有するポリカプロラクトンエステルとポリイソ
シアネートとを反応硬化せしめて得られるウレタ
ンゴムを材質として構成した電子写真複写機用ク
リーニングブレードにより達成される。 本発明クリーニングブレードの材質であるウレ
タンゴムの特徴は、特定量（30重量％以上）のカ
プロラクトンエステル成分を含むポリカプロラク
トンエステルによるものである点にある。このよ
うな特徴を有するウレタンゴムを材質とするクリ
ーニングブレードは、良好な物性を有し、しかも
その物性の温度安定性並びに耐加水分解性、保存
中の経時変化等において優れた特性を有する。そ
の理由は明かではないが、カプロラクトン環の有
する高い反応エネルギーが結果的にクリーニング
ブレードとして特性の優れたウレタンゴムを形成
するに到るものと推擦される。本発明者等の研究
によれば、ポリカプロラクトンエステル中のカプ
ロラクトンエステル成分割合があまり低いと求め
る効果が得られず、少なくとも30重量％以上を含
有するポリカプロラクトンエステルを用いること
が必要である。そして、前記ポリカプロラクトン
エステルをポリイソシアネートと作用させて得ら
れる単なるウレタン結合体は必ずしも優れた特性
が得られないことが多く、さらに硬化剤により硬
化されたウレタンゴムが好ましく、特にその物性
値例えばJISK6301Aスケールによる硬度が60〜
95度、JISK6301による引張り強さが250Kg／cm²以
上、より好ましくは300Kg／cm²以上、JISK6301に
よる反発弾性が20％以上のウレタンゴムが望まし
い。 本発明クリーニングブレードの材質であるウレ
タンゴムの原料となるポリカプロラクトンエステ
ルは、平均分子量が1000〜4000の範囲のものであ
る。ここに平均分子量の測定法は、ポリカプロラ
クトンエステルに無水酢酸及びピリジンより成る
アセチル化試薬を加え、規定の反応温度及び一定
時間でアセチル化させ、生ずる酢酸を中和する要
する水酸化カリウムの量により末端OH基を定量
し、数平均分子量を測定したときの値である。 また実際上ポリカプロラクトンエステルは結合
状態の異つた多種の成分の混合体として得られる
ため、特定の構造式により規定することは必ずし
も適切ではないが、前記ポリカプロラクトンエス
テルを一般式〔〕で示すとすれば、ほぼ下記の
如きものと考えられる。 一般式〔〕 HO−〔X₁〕−_nＲ−〔X₂〕−_oOH 式中、X₁、X₂はカプロラクトン環の開裂残基
であつて互に同じでも異つてもよく、ｍ、ｎの和
は２〜35、ｍ：ｎが１：３〜３：１となるような
範囲である。ＲはX₁、X₂の連結基で炭素原子数
約300以下の２価の有機基である。また一般式
〔〕で示される化合物の平均分子量（前記測定
法に基く分子量）は1000〜4000であり、カプロラ
クトンエステル成分（X₁＋X₂）の含有量は30重
量％以上である。 上記一般式〔〕で示されるポリカプロラクト
ンエステルを製造するためには、同種または異種
のカプロラクトン化合物２〜35モルに対して１モ
ルの重合開始剤を加え、温度150〜300℃の条件下
で開環付加重合せしめて平均分子量1000〜4000の
ポリカプロラクトンエステルを得る。前記重合開
始剤としては、例えば−OH基、−NH₂基または
−SH基等の活性水素基を少なくとも２個有する
有機化合物が用いられる。 前記一般式〔〕におけるカプロラクトン環開
裂残基を形成するためのカプロラクトン化合物は
３〜７員ラクトン環を有し、炭素原子数が６個の
化合物であるが、ラクトン環を構成する炭素原子
にさらにメチル基またはエチル基等の低級アルキ
ル基が結合されたものも含まれる。 斯かるカプロラクトン化合物の具体例としては
次のものを挙げることができる。 また前記一般式〔〕における連結基Ｒを形成
するための重合開始剤としては、例えば下記の化
合物例を挙げることができる。

【表】

【表】 なお本発明クリーニングブレードに有利に用い
られるポリカプロラクトンエステルの市販品とし
て例えば下記商品名のものがある。 「NIAXPCP 0240」（ユニオンカーバイド社
製） 「CATA 220」（ラポルデ社製） 「ODX−640」（大日本インキ社製） 以上のポリカプロラクトンエステルは、硬化剤
の存在下にポリイソシアネートと反応して本発明
クリーニングブレードの材質であるウレタンゴム
を与えるが、ここにポリイソシアネートとして
は、例えば次のものを好適なものとして挙げるこ
とができる。

【表】

【表】 デユポン
社製

【表】

【表】 また硬化剤の具体例としては、次のものを挙げ
ることができる。 以上のポリカプロラクトンエステル、ポリイソ
シアネート及び硬化剤を用いて、ウレタンゴムか
ら成る本発明クリーニングブレードを製造するに
は、次のようにするのが好適である。即ち脱水処
理を行なつたポリカプロラクトンエステルとポリ
イソシアネートとを混合し、温度70〜150℃で10
〜120分間反応させてウレタンプレポリマーを調
製し、このウレタンプレポリマーに対し、ポリイ
ソシアネートによるイソシアネート基のモル数
と、ポリエステル及び硬化剤による水酸基及び／
またはアミノ基のモル数との比が1.00〜1.30にな
るような割合で硬化剤を加えて液状のゴム組成物
を作り、このゴム組成物を例えば温度約140℃に
保温した遠心鋳造機に注入する。第１図は遠心鋳
造機の一例を示し、図中１は加熱室、２は加熱室
１を加熱するための加熱流体流路、３は断熱材
層、４は開閉扉、５は円筒状ロータ、６は駆動
軸、７はモータを示し、ゴム組成物は高速で回転
されているロータ５内に注入され、その回転によ
る遠心力によつて、ロータ５の内周面による鋳造
面上に均一な厚さに展延して円筒形の膜状体８
（鎖線で示す。）が形成される。この膜状体８は硬
化剤による架橋の進行と共に固化され、斯くして
形成されたウレタンゴム固化層は、鋳造面から剥
離され、その後熱処理及び数日間の熟成を経てブ
レード用ゴム板が形成され、このゴム板が、予定
の電子写真複写機の規格に合せて切断されてクリ
ーニングブレードが製造される。 斯くして得られるゴム板の物性値、即ち硬度は
JISK6301Aスケールで60〜95度、引張り強さは
JISK6301で250Kg／cm²以上、好ましくは300Kg／
cm²以上、反発弾性はJISK6301で20％以上である
ことが望ましい。 以上の遠心鋳造法のほか、例えばクリーニング
ブレードの形状の金型に注入固化する方法、或い
はそのような金型で加圧成形する方法等があり、
これらの何れの方法においても、ウレタンゴムか
ら成る本発明クリーニングブレードを有利に製造
することができる。 本発明クリーニングブレードは、以上のよう
に、従来ブレードとの比較においては、従来ブレ
ードの材質であるウレタンゴムのポリオール原料
であるポリエチレンジペートエステル等の代り
に、ポリカプロラクトンエステルを用いて得られ
るウレタンゴムを材質とするものであり、後述す
る実施例の説明からも明かなように、クリーニン
グブレードとして良好な物性を有し、温度変化に
よる弾性を始めとする物性の変化が小さくて温度
安定性が大きく、また高湿高温雰囲気における耐
久性が大きくて経時的劣化が僅かであり、結局電
子写真複写機用クリーニングブレードとして長期
間に亘つて良好な感光体クリーニングを安定に行
なうことができる。 本発明クニーリングブレードは、例えば次のよ
うにして用いられる。 即ち、反復転写式電子写真複写機においては、
例えば回動するセレン感光体ドラム上に帯電、露
光を施して静電荷像を形成し、これをトナーによ
り現像してトナー像を形成した後例えば静電的に
転写紙に転写して転写像を形成する。一方セレン
感光体ドラム上に残留トナーが付着しているの
で、このトナーを付着せしめているドラム上の電
荷を消去した後、クリーニングブレードをセレン
感光体ドラム面に当接させて前記残留トナーをク
リーニングし、次の像形成サイクルを行なうよう
にしている。 前記クリーニングブレードは保持部材により保
持されていてセレン感光体ドラム面に対しその上
流側に向くように例えば15〜25ｇ重／cmの押圧力
で対接するのがよいが、直角または下流側に向く
ように当接させてもよい。 以下本発明を実施例により具体的に説明するが
本発明の実施の態様がこれらより限定されるもの
ではない。 実施例 第１表に示すところに従い、カプロラクトンと
重合開始剤とを計量混合し、温度150〜350℃で約
30〜180分間付加重合せしめて合計10種のポリカ
プロラクトンエステルPLE1〜PLE10を合成し
た。

【表】

【表】 これらの10種類のポリカプロラクトンエステル
並びにポリエチレンアジペートエステルに対し、
第２表に示すところに従い、ポリイソシアネート
を加え、温度約70℃で100分間反応せしめてポリ
ウレタンプレポリマーを合成し、これにさらに必
要量の架橋剤を加えて温度120℃で２分間反応せ
しめ、なお液状を呈しているゴム組成物を、第１
図に示した遠心鋳造機の温度140℃付近に保持さ
れたロータ内に注入し、ロータを約1000回転／分
で回転し、20〜120分間そのまま回転を続けて固
化ゴム層を形成し、これを剥離して取り出し、温
度約140℃の加熱炉で180分間熱処理した後更に室
温で６〜８日間熟成し、以つて内径204mmの円筒
状の合計11種のウレタンゴム板UR1〜UR11を得
た。

【表】

【表】 これらのウレタンゴム板の厚みの分布を調べた
ところ、誤差は何れも±15μｍの精度を有してい
た。斯くして得られたこれらのウレタンゴム板を
電子写真複写機「Ｕ−Bix3000」（小西六写真工
業社製）の規格に合せて切断して合計11種のクリ
ーニングブレードCB１〜CB１１を得た。 以上の11種のクリーニングブレードのうち、
CB２，CB３，CB６〜CB１０は本発明に係るも
のであるが、CB１はそのウレタンゴムUR1のポ
リカプロラクトンエステルPLE1の平均分子量が
800と過小のもの、CB４は同4500と過大のもの、
CB５はそのウレタンゴムUR5のポリカプロラク
トンエステルPLE5におけるカプロラクトンエス
テル成分含有割合が25重量％と過小のもの、CB
１１は従来実用化されているポリエチレンアジペ
ートエステル「デスモフエン2000M」（バイエル
社製）を用いて得られたウレタンゴムを材質とす
るものである。 これらの各クリーニングブレードCB１〜CB１
１を温度70℃、相対湿度100％の条件下で25日間
強制劣化された後、電子写真複写機「Ｕ−
Bix3000」に装着して温度20℃、相対湿度60％の
条件下でコピー操作を行ない、クリーニング性能
を調べた。 結果を第３表に示す。

【表】

【表】 またクリーニングブレードCB１〜CB６，CB
８〜CB１１を用いて第４表に示す種々の環境条
件下でコピー操作を行つてクリーニング性能を調
べた。結果を併せて第４表に示す。 尚、各クリーニングブレードの電子写真複写機
に対する装着は、第２図に示すように、クリーニ
ングブレード１９の先端接触部と感光体ドラム１
１の表面とのなす角度が上流側表面に対して160
度となる状態で押圧力Ｆが25ｇ重／cmとなるよう
にホルダー２０に保持せしめることにより行なつ
た。尚第２図中、１２は帯電装置、１３は原稿光
像露光機構、１４は現像器、１５は給紙ローラ
ー、Ｐは転写紙通路、１６は転写電極、１７は分
離用電極、１８は電荷消去用露光機構、２１はト
ナー回収容器を示す。 以上の結果より本発明のクリーニングブレード
を反復転写式電子写真複写機に装着して像形成に
供したとき、経時変化、耐熱、耐湿性等に特に優
れていることがわかる。 次に前記クリーニングブレードCB１〜CB６，
CB８〜CB１１の各々について、これらを温度70
℃、相対湿度100％の条件下で保存したときの硬
度及び引張り強さの経時変化を、初期、15日間経
過後及び25日間経過後の３段階に亘つて調べた。
結果を第５表及び第６表に示す。

【表】

【表】

【表】 次に前記クリーニングブレードCB１〜CB３，
CB６，CB８〜CB１１の各々について、これら
を相対湿度60％、温度５℃、20℃、35℃及び50℃
の各条件下で１時間保存したときの反発弾性の変
化を調べた。結果を第７表に示す。

【表】 前記第５表より、カプロラクトンエステルを用
いたクリーニングブレードは、ポリエチレンアジ
ペートエステルを用いた従来のクリーニングブレ
ードCB１１に比して硬度の経時変化が小さいこ
とがわかり、特にこの従来のクリーニングブレー
ドCB１１は25日間経過後における硬度が56度と
なり、クリーニングブレードに通常要請される硬
度の下限値60度を下回り、実用性を失なうことが
わかる。 また第６表より、カプロラクトンエステルを用
いたクリーニングブレードであつても、このカプ
ロラクトンエステルの平均分子量が1000未満のク
リーニングブレードCB１、4000を越えるクリー
ニングブレードCB４、ポリカプロラクトンエス
テルにおけるカプロラクトンエステル成分が30重
量％未満であるクリーニングブレードCB５につ
いては、各々引張り強さが初期においてすでに不
足していて、クリーニングブレードに通常要請さ
れる引張り強さの下限値250Kg／cm²を下回ること
もあり、実用に供し得ないものであることがわか
る。これに対し、本発明のクリーニングブレード
CB２，CB３，CB６，CB８〜CB１０は、高温
高湿下で25日間経過後においても引張り強さの経
時変化が小さく物性が優れていて実用に好適に供
し得ることがわかる。またポリエチレンアジペー
トエステルを用いた従来のクリーニングブレード
CB１１は、初期においては十分な引張り強さを
有するものの25日間経過後は著しく低下して実用
に供し得ないものであることがわかる。 また第７表より、カプロラクトンエステルの平
均分子量が1000未満のクリーニングブレードCB
１及びポリエチレンアジペートエステルを用いた
従来のクリーニングブレードCB１１は、温度変
化に対する反発弾性の変化が著しく大きく、温度
５℃においてはクリーニングブレードに通常要請
される反発弾性の下限値20Kg／cm²をはるかに下回
り、実用に供し得ないことがわかる。これに対し
て本発明のクリーニングブレードCB２，CB３，
CB６，CB８〜CB１０は、温度変化に対する反
発弾性の変化が多少はあるにせよ温度５℃の低温
下においても実用に好適に供し得るものであるこ
とがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明クリーニングブレードの製造に
好適に用いることのできる遠心鋳造機の説明用断
面図、第２図はクリーニングブレードの使用の態
様を示す説明図である。 １……加熱室、２……加熱流体流路、３……断
熱材層、４……開閉扉、５……円筒状ロータ、６
……駆動軸、７……モータ、１１……感光体ドラ
ム、１２……帯電装置、１３……原稿光像露光機
構、１４……現像器、１５……給紙ローラー、Ｐ
……通路、１６……転写電極、１７……分離用電
極、１８……電荷消去用露光機構、１９……クリ
ーニングブレード、２０……ホルダー、２１……
トナー回収容器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 感光体の表面をこれと摺擦してクリーニング
   する電子写真複写機用クリーニングブレードにお
   いて、30重量％以上のカプロラクトンエステル成
   分を含有し1000〜4000の平均分子量を有するポリ
   カプロラクトンエステルとポリイソシアネートと
   を反応硬化せしめて得られるウレタンゴムを材質
   として構成したことを特徴とする電子写真複写機
   用クリーニングブレード。