(57)【要約】【課題】本発明の課題は、長期使用に対する支持部材とゴム部材との接着性が向上したクリーニング部材、画像形成装置及びクリーニング部材の製造方法を提供することである。【解決手段】本発明のクリーニング部材は、ウレタンゴムを含有するゴム部材と、支持部材とを備えたクリーニング部材であって、前記ウレタンゴムを構成する分子が、スルホ基が直結した環状構造部を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウレタンゴムを含有するゴム部材と、支持部材とを備えたクリーニング部材であって、
前記ウレタンゴムを構成する分子が、スルホ基が直結した環状構造部を有することを特徴とするクリーニング部材。
【請求項２】
前記スルホ基が、少なくとも前記支持部材と接着する前記ゴム部材の表面に存在することを特徴とする請求項１に記載のクリーニング部材。
【請求項３】
前記環状構造部が、ベンゼン環を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクリーニング部材。
【請求項４】
前記ウレタンゴムを構成する分子が、フルオロ基が直結した環状構造部又は直鎖状構造部を有することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のクリーニング部材。
【請求項５】
インクジェット用又は電子写真用のクリーニング部材であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のクリーニング部材。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のクリーニング部材を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のクリーニング部材を製造するクリーニング部材の製造方法であって、
前記ウレタンゴムと、少なくとも亜硫酸ガス又は発煙硫酸と反応させることにより、前記ウレタンゴムをスルホ化する工程を含むことを特徴とするクリーニング部材の製造方法。
【請求項８】
前記ウレタンゴムと、フッ素ガス又はフッ素化合物ガスとを反応させることにより、前記ウレタンゴムをフッ素化する工程を含むことを特徴とする請求項７に記載のクリーニング部材の製造方法。
【請求項９】
前記ウレタンゴムを成型する工程を含むことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のクリーニング部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クリーニング部材、画像形成装置及びクリーニング部材の製造方法に関し、特に、長期使用に対する支持部材とゴム部材との接着性が向上したクリーニング部材等に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウレタンゴムは、耐摩耗性に優れるゴム材として知られており、相手材表面の清掃や異物除去等のために摩擦・摺動させて用いるクリーニング部材としての用途で、利用されている。例えば、電子写真印刷方式において、転写残トナーを除去するクリーニング工程においては、直方体状のウレタンゴム部材のエッジを対象部材に当接させてトナーを掻き落とす方法が広く採用されている。
電子写真印刷機などにおいては、ユニットの高耐久化などのニーズが年々高まっており、クリーニング部材に対しては、さらなる高寿命化が求められている。
一方、クリーニング部材は、ウレタンゴムからなるゴム部材と、鋼板からなる支持部材で構成され、ゴム部材と支持部材は接着剤により接着されている。
しかしながら、上記のように接着剤で接着されていても、低温環境で高印字率画像を連続印刷する場合では、クリーニング部材の所期の寿命が達成されず、ゴム部材と接着剤の界面で剥がれることがある。特に、高印字率の印刷物を大量に連続印刷する印刷産業において、ゴム部材と接着剤の界面の剥がれが問題となっている。
【０００３】
なお、特許文献１では、感光体ドラムの表面と摺接する稜線を含む面にのみ表面被覆層を設置し、表面被覆層がフルオロ基を側鎖に反応性基（スルホ基を含む。）を分子鎖末端に有することを特徴としており、このように表面被覆層を構成することにより、クリーニング性能を向上させている。しかしながら、ゴム弾性体からなるブレード本体と支持部材との接着性向上の効果については記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１６６６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、長期使用に対する支持部材とゴム部材との接着性が向上したクリーニング部材、画像形成装置及びクリーニング部材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、ゴム部材に含有するウレタンゴムを構成する分子に、スルホ基が直結した環状構造部を持たせることで、長期使用に対する支持部材とゴム部材との接着性を向上させ、耐久性に優れたクリーニング部材、画像形成装置及びクリーニング部材の製造方法を提供できることを見いだし本発明に至った。
すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
１．ウレタンゴムを含有するゴム部材と、支持部材とを備えたクリーニング部材であって、
前記ウレタンゴムを構成する分子が、スルホ基が直結した環状構造部を有することを特徴とするクリーニング部材。
【０００７】
２．前記スルホ基が、少なくとも前記支持部材と接着する前記ゴム部材の表面に存在することを特徴とする第１項に記載のクリーニング部材。
【０００８】
３．前記環状構造部が、ベンゼン環を有することを特徴とする第１項又は第２項に記載のクリーニング部材。
【０００９】
４．前記ウレタンゴムを構成する分子が、フルオロ基が直結した環状構造部又は直鎖状構造部を有することを特徴とする第１項から第３項までのいずれか一項に記載のクリーニング部材。
【００１０】
５．インクジェット用又は電子写真用のクリーニング部材であることを特徴とする第１項から第４項までのいずれか一項に記載のクリーニング部材。
【００１１】
６．第１項から第５項までのいずれか一項に記載のクリーニング部材を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１２】
７．第１項から第５項までのいずれか一項に記載のクリーニング部材を製造するクリーニング部材の製造方法であって、
前記ウレタンゴムと、少なくとも亜硫酸ガス又は発煙硫酸と反応させることにより、前記ウレタンゴムをスルホ化する工程を含むことを特徴とするクリーニング部材の製造方法。
【００１３】
８．前記ウレタンゴムと、フッ素ガス又はフッ素化合物ガスとを反応させることにより、前記ウレタンゴムをフッ素化する工程を含むことを特徴とする第７項に記載のクリーニング部材の製造方法。
【００１４】
９．前記ウレタンゴムを成型する工程を含むことを特徴とする第７項又は第８項に記載のクリーニング部材の製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の上記手段により、長期使用に対する支持部材とゴム部材との接着性を向上させ、耐久性に優れたクリーニング部材、画像形成装置及びクリーニング部材の製造方法を提供することができる。
本発明の効果の発現機構又は作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
クリーニング部材は、クリーニング対象物に押圧させてクリーニングするので、ゴム部材と支持部材との界面に大きな負荷が掛かり、その部分で剥がれる。一方、本発明では、ゴム部材に含有するウレタンゴムを構成する分子が、スルホ基が直結した環状構造部を有するので、ゴム部材の表面（支持部材との界面）に、極性の高いスルホ基が導入されることで、スルホ基と接着剤との親和性が高くなり、ゴム部材と支持部材との十分な接着性が得られる。特に、環状構造に直接スルホ基を有することが有利であり、その理由は定かではないが、ベンゼン環部の方が直鎖部と比べると極性が小さく、よりスルホ基の効果が得られると推察できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のクリーニング部材（クリーニングブレード）の構成の概略斜視図
【図２】像担持体の表面に当接しているクリーニングブレードの状態を模式的に示す図
【図３】本発明の画像形成装置の構成の一例を模式的に示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のクリーニング部材は、ウレタンゴムを含有するゴム部材と、支持部材とを備えたクリーニング部材であって、前記ウレタンゴムを構成する分子が、スルホ基が直結した環状構造部を有することを特徴とする。
この特徴は、下記各実施形態に共通又は対応する技術的特徴である。
【００１８】
本発明の実施態様としては、前記スルホ基が、少なくとも前記支持部材と接着する前記ゴム部材の表面に存在することが、スルホ基と接着剤との親和性がより高くなり、ゴム部材と支持部材との十分な接着性が得られる点で好ましい。
【００１９】
前記環状構造部が、ベンゼン環を有することが、ウレタンゴムの剛直性が得られる点で好ましい。
また、前記ウレタンゴムを構成する分子が、フルオロ基が直結した環状構造部又は直鎖状構造部を有することが、摩耗を低減できる点で好ましい。
さらに、インクジェット用又は電子写真用のクリーニング部材であることが、本発明の効果をさらに高める観点から好ましい。
本発明のクリーニング部材は、画像形成装置に好適に用いられる。
【００２０】
本発明のクリーニング部材の製造方法は、前記ウレタンゴムと、少なくとも亜硫酸ガス又は発煙硫酸と反応させることにより、前記ウレタンゴムをスルホ化する工程を含むことを特徴とする。
また、前記ウレタンゴムと、フッ素ガス又はフッ素化合物ガスとを反応させることにより、前記ウレタンゴムをフッ素化する工程を含むことが、摩耗を低減したクリーニング部材が得られる点で好ましい。
さらに、前記ウレタンゴムを成型する工程を含むことが好ましい。
【００２１】
以下、本発明とその構成要素及び本発明を実施するための形態・態様について説明をする。なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
【００２２】
［クリーニング部材］
本発明のクリーニング部材は、ウレタンゴムを含有するゴム部材と、支持部材とを備えたクリーニング部材であって、前記ウレタンゴムを構成する分子が、スルホ基が直結した環状構造部を有することを特徴とする。
本発明のクリーニング部材は、インクジェット用又は電子写真用のクリーニング部材（クリーニングブレード）として好ましく用いることができるものである。
【００２３】
クリーニング部材２０１は、図１及び図２に示すように、ゴム部材２１０と支持部材２２０とを備え、前記ゴム部材２１０は平板状をなし、クリーニング対象物（例えば、像担持体１０）の表面に対して所定の圧力で当接するように配置されている。
前記支持部材２２０は、前記ゴム部材２１０を支持する部材であり、支持部材２２０の先端にゴム部材２１０が取り付けられ、支持部材２２０の先端からゴム部材２１０の先端が突出している。なお、支持部材２２０は、図１及び図２では断面Ｌ字型の形状をなしているがこれ以外の形状であってもよい。
【００２４】
＜ゴム部材＞
本発明に係るゴム部材は、クリーニングニップ部で像担持体の表面の凹凸に追随して密着するための柔軟性を有し、さらに擦過による摩耗を低減するために、適度な強度を有することが好ましく、エッジ部の寸法精度などの観点から、ウレタンゴムを含有する。
【００２５】
（環状構造部）
前記ウレタンゴムを構成する分子が、スルホ基が直結した環状構造部を有する。環状構造部とは、炭化水素環、複素環をいう。スルホ基が直結した環状構造部としては、例えば、
（１）ベンゼン環における置換反応によりベンゼン環骨格の水素原子の一部がスルホ基で置換されたもの、
（２）ベンゼン環へのスルホ基の付加反応により、シクロヘキサン、シクロヘキセン又はシクロヘキサジエン骨格の側鎖にスルホ基を有するもの、が好ましく挙げられる。
【００２６】
ベンゼン環の環状構造部の電子軌道の対称性を低下させ、π−πスタッキングを低減する観点から、少なくとも前記（２）を含有することが好ましい。これにより、π電子自体が減少するためである。また、（１）又は（２）いずれの構造においても、一つの環状構造部に対して直結しているスルホ基数は多い方が好ましい。
【００２７】
（直鎖状構造部）
本発明に係るウレタンゴムを構成する分子は、スルホ基が直結した直鎖状構造部をさらに有していてもよい。
【００２８】
環状構造部又は直鎖状構造部に直結したスルホ基の存在は、ＮＭＲによるピーク位置から検出することができる。
具体的には、ベンゼン環又はシクロヘキサン等の環状構造部の水素原子が置換された位置に存在するスルホ基は、アルキル鎖のスルホ基とは異なる位置にピークが検出されるため、区別することができる。
【００２９】
また、前記スルホ基が、少なくとも前記支持部材と接着する前記ゴム部材の表面に存在することが好ましい。さらに、スルホ基が、前記ゴム部材の表面から深さ２０μｍ以内の領域に存在することが、支持部材との接着性がより良好となる点で好ましい。
スルホ基が存在する領域は、後述するウレタンゴムをスルホ化する工程において、例えば、ガス濃度、反応温度又は反応時間等を変えることにより、制御することができる。
【００３０】
（スルホ基量）
前記ゴム部材の表面に存在するスルホ基量は、Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）により硫黄（Ｓ）元素濃度で検出することができる。
硫黄元素濃度は、０．３〜６．０の範囲内が好ましく、２．０〜 ６．０の範囲内がより好ましい。
【００３１】
また、本発明に係るウレタンゴムを構成する分子は、フルオロ基が直結した環状構造部又は直鎖状構造部を有することが、摩耗を低減できる点で好ましい。すなわち、フッ素原子を有することにより、分子間力による束縛が弱まり、分子鎖の運動性が向上し、その結果、架橋点などへの応力集中が抑制されるため、架橋密度の高い構造であってもクラックの起点となる分子鎖切断を生じにくくなり摩耗が低減される。
【００３２】
フルオロ基が直結した環状構造部としては、例えば、
（１）ベンゼン環における置換反応によりベンゼン環骨格の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたもの、
（２）ベンゼン環へのフッ素原子の付加反応により、シクロヘキサン、シクロヘキセン又はシクロヘキサジエン骨格の側鎖にフッ素原子を有するもの、
が好ましく挙げられる。
【００３３】
ベンゼン環の環状構造部の電子軌道の対称性を低下させ、π−πスタッキングを低減する観点から、少なくとも前記（２）を含有することが好ましい。これにより、π電子自体が減少するためである。また、（１）又は（２）いずれの構造においても、一つの環状構造部に対して直結しているフッ素原子数は多い方が好ましい。
【００３４】
環状構造部又は直鎖状構造部に直結したフッ素原子の存在は、フッ素１９核磁気共鳴法（１９Ｆ  ＮＭＲ）によるピーク位置から検出することができる。
具体的には、ベンゼン環又はシクロヘキサン等の環状構造部の水素原子が置換された位置に存在するフッ素原子は、アルキル鎖のフッ素原子とは異なる位置にピークが検出されるため、区別することができる。
【００３５】
また、前記フッ素原子は、少なくとも像担持体に当接する前記ゴム部材の表面に存在することが好ましく、さらに、フッ素原子が、前記ゴム部材の表面から深さ２０μｍ以内の領域に存在することが好ましい。
クリーニング部材をクリーニングブレードとして用いる場合、全体として、剛性の高い方が、クリーニングブレードが像担持体との摩擦力によって引き込まれる際、クリーニングブレードの復元力が大きく、引き込み量が少ない方が、クリーニングブレード先端部への応力集中を低減できる。
【００３６】
ベンゼン環は、フッ素原子に置換されていない方がクリーニングブレードの剛性が高く、復元力が大きくなるため、応力の集中するゴム部材の先端部近傍以外はフッ素原子で置換されていないことが好ましい。
フッ素原子が、表面から深さ２０μｍ以内の領域に存在する場合、ブレード全体としての剛性を下げることがなく、摩耗低減の効果がより大きくなる。より好ましくは、フッ素原子が、前記表面から深さ２０μｍ以内の領域に存在することである。さらに好ましくは前記表面から深さ２０μｍ以内の領域にのみ存在することである。
フッ素原子が、存在する領域は、後述するウレタンゴムをフッ素化する工程において、例えば、ガス濃度、反応温度又は反応時間等を変えることにより、制御することができる。
【００３７】
（フッ素原子が存在する領域）
フッ素原子が、存在する領域は、特開２００５−５４０６７号公報に記載されているＥＰＭＡ(電子線マイクロアナライザ)法と同様にして、試料を樹脂に埋め込み、断面を露出させた状態で、断面の線分析を行う。検出された強度ピーク値の山の幅を、フッ素原子が存在する層厚とする。日本電子社製ＪＸＡ−８９００を用いてフッ素強度のしきい値を５０として、ＥＰＭＡにより検出された強度ピーク値の山の幅を測定することができる。微量存在したとしても、上記ＥＰＭＡによる測定でピークが認められない場合、フッ素原子は、「存在しない」と定義する。
【００３８】
＜支持部材＞
本発明に係る支持部材としては、例えば鋼板やステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム版、銅板、りん青銅板等が挙げられる。
前記ゴム部材の先端部から前記支持部材の先端部までの距離Ｌ（図２参照）は、５〜３０ｍｍの範囲内が好ましく、１５ｍｍ程度が特に好ましい。
また、前記ゴム部材と支持部材とは、例えば、ホットメルト接着剤（エチレン−酢酸ビニル系接着剤、オレフィン系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリエステル系接着剤
）で接着されていることが好ましい。
【００３９】
［クリーニング部材の製造方法］
本発明のクリーニング部材の製造方法は、ウレタンゴムと、少なくとも亜硫酸ガス又は発煙硫酸と反応させることにより、前記ウレタンゴムをスルホ化する工程を含むことを特徴とする。
また、前記ウレタンゴムと、フッ素ガス又はフッ素化合物ガスとを反応させることにより、前記ウレタンゴムをフッ素化する工程を含むことが、摩耗を低減したクリーニング部材が得られる点で好ましい。
さらに、前記ウレタンゴムを成形する工程を含むことが好ましく、成形して板状のゴム部材とすることが好ましい。
【００４０】
＜原料のウレタンゴム＞
スルホ化又はフッ素化する工程で用いる、スルホ化又はフッ素化する前の原料のウレタンゴムは、公知の方法で製造することができ、その重合方法としてはプレポリマー法やワンショット法など、ポリウレタンの一般的な方法が用いられる。プレポリマー法は強度、耐摩耗性に優れるポリウレタンが得られるため本実施形態には好適であるが、製法により制限されるものではない。
【００４１】
プレポリマー法における製造方法としては、例えば、原料のウレタンゴムは、ポリオールとポリイソシアネートとを用いてポリウレタンプレポリマーを調製し、当該ポリウレタンプレポリマーに架橋材、鎖延長剤、及び必要に応じて硬化触媒を加えて、所定の型内にて上記ポリウレタンプレポリマーを架橋させ、炉内にて後架橋させ、遠心成型によりシート状に成型し、得られたシートを常温で放置して熟成し、所定の寸法で平板状に裁断することによりゴム部材として製造することができる。
上記ポリオールは、１種でもそれ以上でもよく、目的に応じて適宜選択することができ、その例には、高分子量ポリオール及び低分子量ポリオールが含まれる。
【００４２】
上記高分子量ポリオールの例には、アルキレングリコールとアジピン酸などの脂肪族二塩基酸との縮合体であるポリエステルポリオール、カプロラクトンを開環重合して得られるポリカプロラクトンエステルポリオールなどのポリカプロラクトン系ポリオール、ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール及びポリ（オキシプロピレン）グリコールなどのポリエーテル系ポリオール、が含まれる。上記アルキレングリコールの例には、エチレンアジペートエステルポリオール、ブチレンアジペートエステルポリオール、ヘキシレンアジペートエステルポリオール、エチレンプロピレンアジペートエステルポリオール、エチレンブチレンアジペートエステルポリオール、及びエチレンネオペンチレンアジペートエステルポリオールが含まれる。
【００４３】
上記低分子量ポリオールの例には、１，４−ブタンジオール、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヒドロキノン−ビス（２−ヒドロキシエチル）エーテル、３，３′−ジクロロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノジフェニルメタンなどの二価アルコール、及び１，１，１−トリメチロールプロパン、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、１，１，１−トリス（ヒドロキシエトキシメチル）プロパン、ジグリセリン、ペンタエリスリトールなどの三価又はそれ以上の多価アルコールが含まれる。
高分子量ポリオールのうち、ポリエステルポリオールとしては、例えばジオールとジカルボン酸との脱水縮合により得られるポリオールが、好適に用いられる。
ジオールとしてはエチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオール、１，１１−ウンデカンジオール、１，１２−ドデカンジオール、１，１３−トリデカンジオール、１，１４−テトラデカンジオール等が挙げられる。これらは単独で使用しても、２種以上併用してもよい。
【００４４】
ジカルボン酸としては例えばシュウ酸、マロン酸、コハク酸、メチルマロン酸、グルタル酸、エチルマロン酸、メチルコハク酸、アジピン酸、プロピルマロン酸、エチルコハク酸、ジメチルコハク酸、ピメリン酸、ブチルマロン酸、ジエチルマロン酸、プロピルコハク酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、フタル酸、デカメチレンジカルボン酸等が挙げられる。これらのうち、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、デカメチレンジカルボン酸、フタル酸が望ましい。これらは単独で使用しても、２種以上併用してもよい。
【００４５】
上記ポリイソシアネートは、１種でもそれ以上でもよく、目的に応じて適宜選択することができ、その例には、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート（ＮＤＩ）、テトラメチルキシレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、水添キシリレンジイソシアネート（Ｈ６ＸＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（Ｈ１２ＭＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ダイマー酸ジイソシアネート（ＤＤＩ）、ノルボルネンジイソシアネート（ＮＢＤＩ）及びトリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＤＩ）が含まれる。
【００４６】
さらに、ポリオールとポリイソシアネートとを用いてポリウレタンプレポリマーを調製する際、前記ポリイソシアネートと反応させるポリオールとして、フッ素原子を含むポリマーポリオールを用いても良い。フッ素原子を含むポリマーポリオールの具体例としては、例えば、フルオロエチレン、フルオロアルキル基を有する（メタ）アクリレート又はフルオロアルキルビニル化合物と、ヒドロキシ基を有する単量体との重合物が挙げられる。
【００４７】
架橋剤としては、ジオール（２官能）、トリオール（３官能）、テトラオール（４官能）等が挙げられ、これらを併用してもよい。また、架橋剤としてアミン系化合物を用いてもよい。なお、３官能以上の架橋剤を用いて架橋されたものであることが望ましい。
３官能の架橋剤としては特に限定されず、例えば、トリメチロールプロパン、グリセリン、トリイソプロパノールアミン等が挙げられる。
また、鎖延長剤として、重量平均分子量（Ｍｗ）が４００未満のジオール又はジアミンを用いてもよく、例えば１，４−ブタンジオール等が挙げられる。
【００４８】
硬化触媒は、１種でもそれ以上でもよく、目的に応じて適宜選択することができ、その例には、２−メチルイミダゾール及び１，２−ジメチルイミダゾールが含まれる。上記硬化触媒の含有量は、目的に応じて適宜選択することができ、０．０１〜０．５質量％であることが好ましく、０．０５〜０．３質量％であることがより好ましい。
【００４９】
＜ウレタンゴムをスルホ化する工程＞
ウレタンゴムをスルホ化する工程では、上記のようにして製造したウレタンゴムと、少なくとも亜硫酸ガス又は発煙硫酸と反応させることにより、前記ウレタンゴムをスルホ化する（下記反応式参照。）。亜硫酸ガス又は発煙硫酸を用いることにより、ウレタンゴムからなるゴム部材の、支持部材と接着する界面（表面）にスルホ基を導入することができる。
【００５０】
【化１】
2020095141.tif 000003
【００５１】
具体的には、ウレタンゴムを処理容器に入れて、減圧し、次いで、窒素等の不活性ガスの雰囲気下、亜硫酸ガス又は発煙硫酸を処理容器内に導入する。このとき、温度は２５〜３０℃の範囲内、処理時間は０．５〜１０時間、亜硫酸ガスを０．５〜５０％の範囲内の条件下で行うことが好ましい。
【００５２】
＜ウレタンゴムをフッ素化する工程＞
ウレタンゴムをフッ素化する工程では、上記のようにしてスルホ化したウレタンゴムと、フッ素ガス又はフッ素化合物ガスとを反応させることにより、スルホ化したウレタンゴムをさらにフッ素化する。フッ素ガス又はフッ素化合物ガスを用いることにより、ウレタンゴムからなるゴム部材の、像担持体に当接する表面にフッ素原子を導入することができる。
【００５３】
具体的には、直接フッ素化法又はプラズマフッ化法によりフッ素化することができる。これら方法を用いることにより、芳香族環にもフッ素原子を導入することができる。また、フッ素化条件を調整することにより、ウレタンゴムのフッ素化の程度及び、ウレタンゴムの表面からの深さ方向でのフッ素原子の含有量を制御することができる。
【００５４】
（１）直接フッ素化法
フッ素ガスを直接接触させる方法である。フッ素ガスは容易に解離し、生成したフッ素ラジカルがウレタンゴムと反応する。必要により、フッ素ガスとともに不活性ガスを用いても良い。
例えば、ウレタンゴムを処理容器に入れて処理容器を１００Ｐａ以下に減圧する。次いで、窒素ガスなどの不活性ガスに雰囲気を置換する。その後、フッ素ガスが０．１〜９９％となるように容器内に導入する。このとき、フッ素ガスの圧力は１〜１０００ｋＰａであることが好ましい。フッ素ガスと接触させる処理時間は１０秒〜１０日、好ましくは１０分〜１０時間である。処理温度は０〜２００℃、好ましくは室温〜１００℃の範囲内である。
【００５５】
（２）プラズマフッ化法
例えば、特開平６−９８０３号公報に記載のように、真空雰囲気において１３〜１３０Ｐａの含フッ素ガスの存在下で、０．５〜２．５ｋＶの直流電圧を印加することにより生成されるプラズマをウレタンゴムの表面に照射することにより、ウレタンゴムの表面をフッ素化することができる。陰極と陽極との間に生ずる比較的弱いエネルギーの直流電界により含フッ素ガスがプラズマ化され、これが陰極上に置かれたウレタンゴムの表面に化学的に吸着して表面がフッ素化される。
【００５６】
含フッ素ガスとしては、ＣＦ４、ＮＦ３、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ４、Ｃ２Ｆ６などのフッ素化合物を用い、これらのガスをプラズマ化してウレタンゴムの表面をフッ素化することができる。
【００５７】
＜ウレタンゴムを成型する工程＞
ウレタンゴムを成型する工程は、ウレタンゴムを板状のゴム部材に成型する。成型は公知の方法で行うことができる。また、成型する工程は、ウレタンゴムをスルホ化する工程の前でも後でもよく、また、フッ素化する工程の前でも後でも良い。
【００５８】
＜ゴム部材と支持部材とを接着する工程＞
ゴム部材と支持部材とを接着する工程では、支持部材の所定の位置にゴム部材を接着剤により接着する。接着剤としては、例えば、ホットメルト接着剤（エチレン−酢酸ビニル系接着剤）等が挙げられる。
【００５９】
［用途］
本発明のクリーニング部材は、電子写真用途及びインクジェット印刷機向け用途などに用いることができる。
電子写真用途としては、感光体用クリーニングブレードや中間転写ベルト用クリーニングブレードに用いることができる。
電子写真用途のクリーニングブレードは板状であることが好ましく、また、ＪＩＳ−Ａの硬度で６０〜８０度の範囲内であることが好ましく、６５〜７５度の範囲内であることがより好ましい。上記硬度が６０度以上であれば、クリーニングブレードが適度な剛性を有し、当接部での引き込みによる展張が抑えられ、クラックを抑制できるため、摩耗低減の効果を十分に得ることができる。
硬度が８０度以下であれば、硬度が８０度より大きい場合と比較して、架橋密度を比較的低い設計にすることができ、架橋点への応力集中による分子鎖切断が抑えられるため、摩耗低減の効果を十分に得ることができる。
【００６０】
また、上記ゴム部材の反発弾性は、２５℃で測定された反発弾性係数で、１０〜８０％であることが好ましく、１０〜５０％であることがより好ましい。
上記反発弾性が１０％以上あれば、クリーニングブレードが適度な復元力を有し、当接部での引き込みによる展張が抑えられ、クラックを抑制できるため、摩耗低減の効果を十分に得ることができる。
上記反発弾性が８０％以下あれば、反発弾性が８０％より大きい場合と比較して、架橋密度を比較的低い設計にすることができ、架橋点への応力集中による分子鎖切断が抑えられるため、摩耗低減の効果を十分に得ることができる。
上記硬度及び反発弾性は、それぞれ、ゴム部材の材料の種類やその添加比率などにより調整することが可能である。
【００６１】
インクジェット印刷機向け用途としては、転写ベルト、搬送ベルト向けクリーニングブレード、プリントヘッド用クリーニングブレードに適用することができる。
その他、一般用途として自動車用ワイパー及びスクイージーなどにも用いることができる。
【００６２】
［画像形成装置］
本発明のクリーニング部材は、図１及び図２に示すように、像担持体（感光体ドラム）１０の表面に、少なくともゴム部材２０１のエッジ部２１２で当接して、前記像担持体１０の表面から付着物を除去するための部材として使用することが可能である。すなわち、本発明のクリーニング部材は、電子写真方式の画像形成におけるブレードクリーニング方式でのクリーニングブレードとして使用することが可能である。
前記電子写真方式の当該画像形成は、トナー画像を担持し転写するための像担持体と、トナー画像を転写した後の上記像担持体の表面に当接して上記表面に残存するトナー粒子を上記表面から除去するためのクリーニングブレードとを有する公知の電子写真方式の画像形成装置により行うことが可能である。なお、上記エッジ部２１２は、像担持体１０の軸方向における表面の全長に十分に当接する長さを有していればよく、例えば、ゴム部材２１０の長手方向を横断する断面の形状における角（一側縁）とすることができる。
本発明のクリーニング部材２０１は、第１の部分２１４が像担持体１０の表面の移動方向Ａの上流側に位置するように上記エッジ部２１２で像担持体１０に当接させることにより、公知の電子写真方式の画像形成装置におけるクリーニングブレードとして用いられる。また、上記クリーニングブレードを用いる電子写真方式の画像形成方法は、上記の公知の電子写真方式の画像形成装置に本発明のクリーニング部材を用いることによって行うことが可能である。
【００６３】
本発明の画像形成方法では、外添剤を有する公知のトナー粒子を現像剤に用いることができる。当該現像剤は、トナー粒子のみから実質的に構成される一成分現像剤であってもよいし、トナー粒子とキャリア粒子とを有する二成分現像剤であってもよい。
【００６４】
上記トナー粒子は、例えば、結着樹脂及び着色剤を含有するトナー母体粒子と、当該トナー母体粒子の表面に付着する外添剤とを有する。トナー母体粒子は、画像形成方法において形成しようとする画像に応じて公知技術に基づき適宜に構成することが可能である。
【００６５】
上記外添剤は、流動性や帯電特性などのトナー粒子の特性を改良する作用を呈する粒子であり、公知のものから適宜に選ぶことが可能である。外添剤は、１種でもそれ以上でもよく、その例には、無機微粒子、有機微粒子及び滑剤が含まれる。
【００６６】
上記無機微粒子の例には、シリカ、チタニア、アルミナ又はチタン酸ストロンチウムの微粒子が好ましくは含まれる。無機微粒子は、必要に応じて、その表面が疎水化処理されていてもよい。
【００６７】
上記シリカ微粒子の例には、日本アエロジル株式会社製の市販品Ｒ−８０５、Ｒ−９７６、Ｒ−９７４、Ｒ−９７２、Ｒ−８１２、Ｒ−８０９、及びキャボット社製の市販品ＴＳ−７２０、ＴＳ−５３０、ＴＳ−６１０、Ｈ−５、ＭＳ−５、が含まれる。
【００６８】
上記チタニア微粒子の例には、日本アエロジル株式会社製の市販品Ｔ−８０５、Ｔ−６０４、テイカ株式会社製の市販品ＭＴ−１００Ｓ、ＭＴ−１００Ｂ、ＭＴ−５００ＢＳ、ＭＴ−６００、ＭＴ−６００ＳＳ、ＪＡ−１、富士チタン工業株式会社製の市販品ＴＡ−３００ＳＩ、ＴＡ−５００、ＴＡＦ−１３０、ＴＡＦ−５１０、ＴＡＦ−５１０Ｔ、及び出光興産株式会社製の市販品ＩＴ−Ｓ、ＩＴ−ＯＡ、ＩＴ−ＯＢ、ＩＴ−ＯＣ、が含まれる。
【００６９】
上記アルミナ微粒子の例には、日本アエロジル株式会社製の市販品ＲＦＹ−Ｃ、Ｃ−６０４、及び石原産業株式会社製の市販品ＴＴＯ−５５、が含まれる。
上記有機微粒子の例には、その数平均一次粒子径が１０〜２０００ｎｍ程度の有機微粒子が含まれる。上記有機微粒子の材料の例には、スチレンやメチルメタクリレートなどの単独重合体及びこれらの共重合体が好ましくは含まれる。
【００７０】
上記滑剤の例には、高級脂肪酸の金属塩の粒子が含まれ、当該高級脂肪酸の金属塩の例には、ステアリン酸の亜鉛、アルミニウム、銅、マグネシウム、カルシウムの塩、オレイン酸の亜鉛、マンガン、鉄、銅、マグネシウムの塩、パルミチン酸の亜鉛、銅、マグネシウム、カルシウムの塩、リノール酸の亜鉛、カルシウムの塩、及びリシノール酸の亜鉛、カルシウムの塩、が含まれる。
【００７１】
上記トナー粒子における上記外添剤の含有量は、０．１〜１０．０質量％であることが好ましい。タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー及びＶ型混合機などの公知の混合装置を用いてトナー母体粒子と外添剤とを混合することによって、トナー粒子を構成することができる。
【００７２】
図３は、本発明の画像形成装置の構成の一例を模式的に示す図である。本発明の画像形成装置は、図３に示されるように、矢印Ａの方向に回転自在に配置されているドラム状の像担持体１０、像担持体１０の表面を帯電させるための帯電装置１１、帯電した像担持体１０の表面を露光して静電潜像を形成するための露光装置１２、トナー粒子を含む現像剤により静電潜像を顕在化させてトナー画像を形成するための現像装置１３、像担持体１０上に形成されたトナー画像を転写材Ｐに転写させるための転写装置１４、像担持体１０から転写後の転写材Ｐを分離させるための分離装置１５、転写後の像担持体１０上に残留するトナー粒子を除去するためのクリーニング装置２０、及び転写材Ｐ上の未定着トナー画像を転写材Ｐに定着させるための定着装置１６を有している。帯電装置１１、露光装置１２、現像装置１３、転写装置１４、分離装置１５及びクリーニング装置２０は、矢印Ａの方向に沿ってこの順で像担持体１０の外周側に配置されている。
【００７３】
クリーニング装置２０は、像担持体１０に向けて開口しているクリーニング容器２０５と、クリーニング容器２０５の開口部に支持されている、像担持体１０の表面に当接するクリーニング部材（クリーニングブレード）２０１とを有する。
クリーニング部材２０１は、ゴム部材２１０の先端部が像担持体１０の表面に当接するように、その基端部で支持部材２２０によって上記開口部に支持されている。クリーニング部材２０１のその基端側から像担持体１０に対して延出する方向は、像担持体１０の回転方向（その表面の移動方向）とは反対の方向、いわゆるカウンター方向、である。
【００７４】
クリーニング部材２０１は、図１に示されるように、弾性を有するゴム部材２１０と、支持部材とを有し、ゴム部材２１０は、エッジ部２１２と、第１の部分２１４と、第２の部分２１６とを有する。
【００７５】
クリーニング部材２０１は、図２に示されるように、エッジ部２１２で像担持体１０の表面を押圧するように配置される。
クリーニング部材２０１の像担持体１０に対する押圧力は、１４〜３５Ｎ／ｍの範囲内であることが好ましく、１７〜３０Ｎ／ｍの範囲内であることがより好ましい。当該押圧力が１４Ｎ／ｍ以上あれば、上記押圧力の不足により、トナー粒子のすり抜けが生じやすくなることはない。当該押圧力が３５Ｎ／ｍ以下の場合では、部材の当接部に印加される応力を小さくすることができ、応力集中によるクラックを抑制できるため、摩耗低減の効果を十分に得ることができる。
【００７６】
クリーニング部材２０１（ゴム部材２１０）の像担持体１０の表面に対する当接角は、剛体当接角で１０〜３０°の範囲内であることが好ましく、１２〜２７°の範囲内であることがより好ましい。通常、エッジ部２１２が回転方向（矢印Ａ方向）に引き込まれることにより、第１の部分２１４において適度なクリーニングニップ部が形成される。当該当接角が１２°以上あれば、第２の部分２１６においてクリーニング部材２０１が像担持体１０の表面と当接する、いわゆる「腹当たり」の状態となることがないため、トナー粒子のすり抜けを生じることがない。また、上記当接角が２７°以下であれば、クリーニング部材の摺動方向への引き込み量が大きくなることがないため、ゴム部材２１０の展張や屈曲が大きくならないため、摩耗低減の効果を十分に得ることができる。
【００７７】
なお、剛体当接角とは、クリーニング部材２０１を剛体とみなしたときの、クリーニング部材２０１が像担持体１０の表面に当接する位置における、クリーニング部材２０１の延出方向が当該当接する位置における像担持体１０の接線となす角度（図３中のθ）である。
【００７８】
像担持体１０は、帯電装置１１によって帯電され、帯電した像担持体１０の表面には、露光装置１２による当該表面への露光によって静電潜像が形成される。当該静電潜像は、現像装置１３のトナー粒子の供給によって顕在化し、トナー画像となる。像担持体１０上に形成されたトナー画像は、転写装置１４によって転写材Ｐに転写される。トナー画像を担持する転写材Ｐは、分離装置１５からの電圧の印加によって像担持体１０の表面から分離する。転写材Ｐ上のトナー画像は、定着装置１６による加熱加圧により転写材Ｐに定着される。
【実施例】
【００７９】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「％」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量％」を表す。
【００８０】
［クリーニングブレード１の作製］
＜原料のウレタンゴム１の作製＞
１，８−オクタンジオール（東京化成工業社製О００２４）７３１．２ｇをアジピン酸（東京化成工業社製Ａ０１６１）７３０．７ｇと脱水縮合させてポリエステルポリオール１を得た。
前記ポリエステルポリオール１  １０００ｇと４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（東ソー社製「ミリオネートＭＴ」）３８０ｇとを窒素雰囲気下、７０℃で３時間反応させ、液状プレポリマーを得た。
このプレポリマーに１００〜１１０℃の温度で鎖延長剤として１，４−ブタンジオール（東京化成工業社製Ｂ０６８０）５２ｇと、架橋剤として１，１，１−トリメチロールプロパン（東京化成工業社製Ｂ０６８０）３５ｇを加えて混合した後、この液状混合物を遠心成形機に注入し、１５０℃で１時間、約６００ｒ．ｐ．ｍ．にて回転成形して、板状ポリウレタン成形物を得た。これをさらに室温にて１週間熟成した後２ｍｍ×１３ｍｍ×３５０ｍｍのサイズに裁断し、原料のウレタンゴム１を得た。
【００８１】
＜ウレタンゴムをスルホ化する工程＞
前記のウレタンゴムを処理容器に入れて、処理容器を１００Ｐａ以下に減圧した。次いで、不活性ガスとしての窒素ガスに雰囲気を置換し、その後、亜硫酸ガスを容器内に導入した。温度が２５〜３０度、処理時間が６時間、亜硫酸ガスを３０％（亜硫酸ガス圧力４０ｋＰａ、窒素ガス圧力５３ｋＰａ）の条件下で行い、クリーニングブレード１を得た。クリーニングブレード１は、板金の支持部材にホットメルト接着剤で接着させた。
【００８２】
［クリーニングブレード２〜４の作製］
クリーニングブレード１の作製において、ウレタンゴムをスルホ化する工程の亜硫酸ガス濃度を下記表Ｉに示すとおりに調整した以外は、クリーニングブレード１の作製と同様にしてクリーニングブレード２〜４を作製した。
【００８３】
［クリーニングブレード５の作製］
クリーニングブレード１の作製において、ウレタンゴムをスルホ化する工程の後に、フッ素化する工程のフッ素ガス処理を下記表Ｉに記載の所定の濃度の条件下で行った以外は、クリーニングブレード１の作製と同様にしてクリーニングブレード５を作製した。
【００８４】
［クリーニングブレード６の作製］
クリーニングブレード１の作製において、ウレタンゴムをスルホ化する工程の亜硫酸ガス処理に代えて発煙硫酸処理を下記表Ｉに記載の所定の濃度の条件下で行った以外は、クリーニングブレード１の作製と同様にしてクリーニングブレード６を作製した。
【００８５】
［クリーニングブレード７の作製］
クリーニングブレード２の作製において、ウレタンゴムの材料組成を下記表Ｉに記載のとおりに変更した以外は、ウレタンゴム２と同様にしてクリーニングブレード７を作製した。
【００８６】
［クリーニングブレード８の作製］
クリーニングブレード１の作製で用いたウレタンゴム１を、支持部材である板金に張り付けて、クリーニングブレード８を作製した。
【００８７】
［クリーニングブレード９の作製］
ウレタンゴム１の作製において、ポリエステルポリオール１の代わりに、側鎖にスルホ基を有するポリエステルポリオール（２−スルホブタンジオール）を用いた以外は、ウレタンゴム１と同様にしてクリーニングブレード９を作製した。
【００８８】
＜ＮＭＲ測定＞
上記作製したクリーニングブレードの各々について、環状構造部（ベンゼン環）又は直鎖状構造部（アルキル鎖）に直結したスルホ基の有無を調べた。環状構造部又は直鎖状構造部に直結したスルホ基の存在は、炭素１３核磁気共鳴法（１３Ｃ  ＮＭＲ）によるピーク位置から確認し、結果を表Ｉに示した。核磁気共鳴法は以下の機器・条件で行った。
使用機器：日本電子社製  ＮＭＲ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ  Ｚ
条件：  ４００ＭＨｚ、溶媒：重水素化ジメチルスルホキシド、内部基準：テトラメチルシラン
【００８９】
また、上記作製したクリーニングブレードの各々について、環状構造部に直結したフッ素原子の有無を調べた。環状構造部に直結したフッ素原子の存在は、フッ素１９核磁気共鳴法（１９Ｆ  ＮＭＲ）によるピーク位置から確認した。フッ素１９核磁気共鳴法は以下の機器・条件で行った。
使用機器：日本電子社製    ＪＮＭ−ＡＬ３００
条件：２８２．７ＭＨｚ、溶媒：重アセトン、基準：ＣＦＣｌ３、内部標準：ビス（トリフルオロメチル）ベンゼン
上記測定の結果、クリーニングブレード５のみ、フッ素原子の存在を確認できた。
【００９０】
＜Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）＞
上記作製したクリーニングブレードの各々について、Ｘ線光電子分光法により硫黄（Ｓ）元素濃度からゴム部材の表面に存在するスルホ基量を検出した。測定した硫黄元素濃度（ａｔｍ％）を表Ｉに示した。Ｘ線光電子分光法は以下の機器・条件で行った。
使用機器：サーモフィッシャーサイエンティフィック社製  Ｋ−Ａｌｐｈａ
条件：Ｘ線：Ａｌモノクロ線源、加速：１２ｋＶ、６ｍＡ、分解能：５０ｅＶ、ビーム系：４００μｍ
【００９１】
［評価］
＜剥離試験＞
上記作製したクリーニングブレードの各々について、２５℃環境下でＪＩＳ６２５６に基づく９０°剥離試験を実施し、下記基準にしたがって評価した。○及び◎を実用上問題ないものとした。
（評価基準）
◎：６．５ｋｇｆ以上
○：５．５ｋｇｆ以上６．５ｋｇｆ未満
△：３．５ｋｇｆ以上５．５ｋｇｆ未満
×：３．５  ｋｇｆ未満
【００９２】
【表１】
2020095141.tif 000004
【００９３】
上記結果に示されるように、本発明のクリーニングブレードは、比較例のクリーニングブレードに比べて、剥離しにくく、長期使用に対する支持部材とゴム部材との接着性に優れていることが分かる。
【符号の説明】
【００９４】
１０  像担持体
１１  帯電装置
１２  露光装置
１３  現像装置
１４  転写装置
１５  分離装置
１６  定着装置
２０  クリーニング装置
２０１  クリーニングブレード
２０５  クリーニング容器
２１０  ゴム部材
２１２  エッジ部
２１４  第１の部分
２１６  第２の部分
２２０  支持部材
Ａ  像担持体の表面の移動方向を表す矢印
Ｐ  転写材
【図１】
2020095141.tif 000005
【図２】
2020095141.tif 000006
【図３】
2020095141.tif 000007