(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリイソシアネートおよびポリオールを含有するポリウレタン組成物の硬化体からなるクリーニングブレードであって、上記硬化体におけるアロファネート結合量が５．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ以上１０．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ未満に設定され、ｔａｎδピーク温度が４〜１０℃に設定されていることを特徴とするクリーニングブレード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機等の感光体外周面に残留するトナーを除去するためのクリーニングブレードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真複写機は、光導電体表面層付の感光ドラムを備え、この感光ドラムの外周面を一様に帯電させ、ついで被複写体の複写画像を介してその外周面を露光することにより上記外周面上に静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成し、これを複写紙等に転写することにより複写を行うものである。そして、上記複写後には、図２に示すように、感光ドラム１の外周面上にトナー２が残留するため、このトナー２の除去を、クリーニングブレード３の弾性を利用してその先端部を感光ドラム１の外周面に摺接させることにより行っている。なお、図において、クリーニングブレード３は、板状保持具４に支持されており、この板状保持具４の一端（クリーニングブレード３を支持している端部と反対側の端部）が、樹脂ケース５に取り付けられている。
【０００３】
上記クリーニングブレード３は、その寿命が、摺接による摩耗や欠損といった物理的要因や、トナーに対する耐汚染性といった化学的要因によって判断されており、これらの要因に対して優れた性質を備えたウレタンゴムが形成材料として賞用されている。しかしながら、上記ウレタンゴムでは、長期使用による経時的摩耗が顕在化して、複写画像にかぶり（イメージのないところにトナー画像が形成されること）、白抜け等を発生させてしまうという問題が生じる。そこで、耐摩耗性を向上させる試みがなされており、例えばウレタンゴムの硬度を向上させる方法（特開平２−２０８６８７号公報等）が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法によって得られるクリーニングブレードは、耐摩耗性に関してある程度の向上効果が得られるものの、硬度が高すぎて感光ドラムを損傷させてしまうという問題がある。そこで、耐摩耗性を高めるために、▲１▼ウレタンゴムに潤滑剤を分散させたり（特開平７−３０６６１６号公報等）、▲２▼ウレタンゴムをシリコーン変性させたり（特開平５−２２４５７３号公報）、▲３▼ウレタンゴム硬化体表面にコーティングを施したり（特開平４−２６００８４号公報等）、▲４▼ソフトセグメントの規則性（結晶性）を乱したり（特開平８−４４２６４号公報）することが提案されている。しかしながら、▲１▼〜▲３▼の手法では潤滑剤の添加等の新たな工程が余分に必要となり、また▲４▼の手法ではクリーニングブレード成形用の液状組成物の粘度が高くなって作業性が悪くなるため、それぞれコストアップに繋がるという問題がある。
【０００５】
一方、最近では、電子写真複写機の信頼性をより高めるという点から、常温環境下だけでなく、低温環境下であっても良好に画出しが行えることが要求されている。このため、低温環境下でのクリーニング性（低温クリーニング性）が良好であることも重要である。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、耐摩耗性に優れ、しかも良好な低温クリーニング性を備えたクリーニングブレードの提供をその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のクリーニングブレードは、ポリイソシアネートおよびポリオールを含有するポリウレタン組成物の硬化体からなるクリーニングブレードであって、上記硬化体におけるアロファネート結合量が５．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ以上１０．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ未満に設定され、ｔａｎδピーク温度が４〜１０℃に設定されているという構成をとる。
【０００８】
本発明者らは、耐摩耗性に優れ、しかも良好な低温クリーニング性を備えたクリーニングブレードを得るため、一連の研究を重ねた。その過程で、クリーニングブレードの耐摩耗性は、硬化体の分子構造に左右されるとの知見を得た。すなわち、硬化体の分子構造は、ウレタン直鎖と、アロファネート結合等のウレタン分岐結合によって決定され、このウレタン分岐結合が多くなり硬化体の架橋密度が高くなると、耐摩耗性が良好になることが判明した。そこで、本発明者らは、クリーニングブレードを構成する硬化体の分子構造について鋭意研究を重ねた結果、その硬化体におけるアロファネート結合量を５．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ以上にすればよいことを突き止めた。しかし、適正と思われるアロファネート結合量を備えたクリーニングブレードであっても、低温環境での動作時に、クリーニング性が悪化することを突き止めた。そこで、本発明者らは、さらに研究を重ねた結果、硬化体のアロファネート結合量と、ｔａｎδピーク温度とをそれぞれ特定の範囲に設定（アロファネート結合量を５．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ以上１０．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ未満に設定するとともに、ｔａｎδピーク温度を４〜１０℃に設定）すれば、所期の目的を達成できることを見いだし、本発明に到達した。このように、ｔａｎδピーク温度を特定の範囲に設定することにより、低温クリーニング性が良好になるのは、必ずしも明らかではないが、つぎのような理由によるものと考えられる。すなわち、ポリウレタン組成物の硬化体はｔａｎδピーク温度以下の環境に晒されると、硬度が増大する傾向がある。特に、架橋密度が大きいほどその傾向が顕著になる。よって、低温環境下では、へたりが発生しやすくなり、クリーニング性が悪化すると考えられる。
【０００９】
そして、上記のようにアロファネート結合量が５．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ以上で１０．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ未満に設定され、かつ、ｔａｎδピーク温度が４〜１０℃の範囲に設定されていることが、クリーニングブレードの特性の観点から優れている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
本発明のクリーニングブレードは、例えば、図１に示すように、板状保持具４に支持されて、その使用に供される。
【００１２】
上記クリーニングブレード１１の形成材料としては、ポリイソシアネートおよびポリオールを含有するポリウレタン組成物が用いられる。
【００１３】
上記ポリイソシアネートとしては、特に限定するものではなく、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）、３，３′−ビトリレン−４，４′−ジイソシアネート、３，３′−ジメチルジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネートウレチジンジオン（２，４−ＴＤＩの二量体）、１，５−ナフチレンジイソシアネート、メタフェニレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、カルボジイミド変性ＭＤＩ、オルトトルイジンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートメチルエステル等のジイソシアネート、トリフェニルメタン−４，４′，４″−トリイソシアネート等のトリイソシアネート、ポリメリックＭＤＩ等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、耐摩耗性の観点から、ＭＤＩが好ましい。
【００１４】
上記ポリイソシアネートとともに用いられるポリオールとしては、ポリエステルジオール、ポリエステルトリオール等のポリエステルポリオールや、ポリカプロラクトン、ポリカーボネート、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール等のポリエーテルポリオール等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。そして、このポリオールの数平均分子量（Ｍｎ、以下単に「分子量」という）は、１５００〜３０００の範囲に設定されていることが好ましい。より好ましくは、１５００〜２５００の範囲である。すなわち、上記分子量が１５００未満であると、得られるクリーニングブレード１１の物性が低下する傾向がみられ、逆に上記分子量が３０００を超えると、作業性が悪くなる傾向がみられるからである。なお、この分子量は、ポリオールの水酸基価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）に基づいて下記の数式（１）により算出されたものである。
【００１５】
【数１】
0003687390.tif 000002
【００１６】
上記ポリエステルポリオールとしては、多塩基性有機酸とポリオールとから製造され、水酸基を末端基とする、ヒドロキシルポリエステルポリオールが好ましい。
【００１７】
上記多塩基性有機酸としては、特に限定するものではなく、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、イソセバシン酸等の飽和脂肪酸や、マレイン酸、フマル酸等の不飽和脂肪酸や、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等の芳香族酸等のジカルボン酸があげられる。また、無水マレイン酸、無水フタル酸等の酸無水物や、テレフタル酸ジメチル等のジアルキルエステル等を用いることもできる。さらに、不飽和脂肪酸の二量化によって得られる、ダイマー酸を用いることもできる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１８】
上記多塩基性有機酸とともに用いるポリオールとしては、特に限定するものではなく、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，６−ヘキシレングリコール等のジオールや、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、グリセリン等のトリオールや、ソルビトール等のヘキサオール等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００１９】
また、前記ポリエーテルポリオールとしては、環状エーテルの開環重合または共重合によって製造されるものが好ましい。
【００２０】
上記環状エーテルとしては、特に限定するものではなく、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、トリメチレンオキサイド、ブチレンオキサイド、α−メチルトリメチレンオキサイド、３，３′−ジメチルトリメチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキサミン等があげられる。
【００２１】
そして、本発明において、上記ポリイソシアネートとともに用いられるポリオールとしては、上記一連のもののなかでも、耐加水分解性に優れる、ポリブチレンアジペート（ＰＢＡ）が好ましい。
【００２２】
本発明で用いるポリウレタン組成物には、上記ポリイソシアネートおよびポリオール以外に、鎖延長剤、発泡剤、界面活性剤、難燃剤、着色剤、充填剤、可塑剤、安定剤、離型剤、触媒等を含有させてもよい。
【００２３】
上記鎖延長剤としては、従来公知のものであれば特に限定されるものではなく、例えば、１，４−ブタンジオール（１，４−ＢＤ）、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ヘキサンジオール、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、キシレングリコール、トリエチレングリコール、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、１，２，６−ヘキサントリオール等の、分子量３００以下のポリオールがあげられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【００２４】
上記触媒としては、三級アミン等のアミン系化合物、有機錫化合物等の有機金属化合物等があげられる。なかでも、アミン系化合物が好ましい。
【００２５】
上記三級アミンとしては、トリエチルアミン等のトリアルキルアミンや、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラメチル−１，３−ブタンジアミン等のテトラアルキルジアミンや、ジメチルエタノールアミン等のアミノアルコールや、エトキシル化アミンや、エトキシル化ジアミンや、ビス（ジエチルエタノールアミン）アジペート等のエステルアミンや、トリエチレンジアミンや、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン等のシクロヘキシルアミン誘導体や、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）−ジメチルモルホリン等のモルホリン誘導体や、Ｎ，Ｎ′−ジエチル−２−メチルピペラジン、Ｎ，Ｎ′−ビス−（２−ヒドロキシプロピル）−２−メチルピペラジン等のピペラジン誘導体等があげられる。
【００２６】
上記有機錫化合物としては、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジ（２−エチルヘキソエート）等のジアルキル錫化合物があげられる。また、２−エチルカプロン酸第１錫、オレイン酸第１錫等があげられる。
【００２７】
本発明のクリーニングブレード１１は、上記各材料を用い、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。なかでも、加工性に優れるという観点から、セミワンショット法が好適に用いられる。
【００２８】
上記セミワンショット法に準じて、本発明のクリーニングブレード１１は、例えばつぎのようにして製造される。すなわち、まず、上記ポリイソシアネートおよびポリオールを準備し、両者を適宜の配合割合で配合し、適宜の反応条件で反応させてウレタンプレポリマー（主剤液）を調製する。一方、上記ポリオールと、鎖延長剤、触媒等とを準備し、これらを適宜の配合割合で配合し、適宜の混合条件で混合して硬化剤液を調製する。つぎに、上記主剤液および硬化剤液を適宜の配合割合で配合して混合し、この混合液を、板状保持具４が保持されたクリーニングブレード成形用金型内に注入して、反応硬化させる。そして、得られた硬化体を成形型から取り出し、所定の形状に加工する。このようにして、図１に示すような、板状保持具４と一体成形されたクリーニングブレード１１を得ることができる。
【００２９】
上記クリーニングブレード１１を構成する硬化体のアロファネート結合量は、５．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ以上で、１０．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ未満に設定されている必要がある。すなわち、上記アロファネート結合量が５．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ未満であると、耐摩耗性の向上が見られないからである。なお、上記アロファネート結合量は、硬化体から切り出した試料とアミン化合物（仕込みアミン）とを反応させた後、ガスクロマトグラフィー等を用いて残余のアミン量を求め、この残余のアミン量を上記仕込みアミン量から減ずることによって求められる値である。
【００３０】
また、上記クリーニングブレード１１を構成する硬化体のｔａｎδピーク温度は、４〜１０℃の範囲内に設定されている必要がある。好適には５〜９℃の範囲内である。すなわち、上記ｔａｎδピーク温度が、１０℃を超えると、クリーニングブレード１１の低温クリーニング性の悪化が見られるからである。なお、上記ｔａｎδピーク温度は、動的粘弾性特性の一つであって、動的粘弾性測定機によって測定されるｔａｎδ（損失正接）が最大（ピーク）となる温度である。
【００３１】
このように、上記クリーニングブレード１１は、アロファネート結合量、ｔａｎδピーク温度がそれぞれ特定の範囲に設定されているため、耐摩耗性に優れ、良好な低温クリーニング性を備えたものとなる。
【００３２】
なお、本発明のクリーニングブレード１１は、図１に示すように、必ずしも板状保持具４と一体成形する必要はなく、例えば板状保持具４の表面に、あとから接着するようにしてもよい。
【００３３】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００３４】
【実施例１】
ＰＢＡ（Ｍｎ：２０００）５７重量部（以下「部」と略す）とＭＤＩを４３部準備し、まずＰＢＡを８０℃×１時間の条件で真空脱泡した。ついで、この真空脱泡したＰＢＡ中にＭＤＩを添加した。そして、窒素雰囲気下、８０℃×３時間の条件で反応させることにより、ＮＣＯ末端の主剤液（プレポリマー）を調製した。
【００３５】
一方、ＰＢＡ（Ｍｎ：２０００）８３部と１，４−ＢＤを７部とＴＭＰを６部とアミン系触媒０．０１部を準備し、まずＰＢＡを８０℃×１時間の条件で真空脱泡した。ついで、この真空脱泡したＰＢＡ中に１，４−ＢＤおよびＴＭＰを添加し、混合した。その後、アミン系触媒を添加し、窒素雰囲気下、８０℃×１時間の条件で混合して、ＯＨ末端の硬化剤液を調製した。
【００３６】
上記のように調製された主剤液（液温７０℃）に、上記硬化剤液（液温７０℃）を加え、真空脱泡しながら攪拌羽根で３０秒間混合した後、板状保持金具が配置されたクリーニングブレード用成形型（１４０℃）内に注入して硬化させた。その後、脱型し、所定の形状に加工して板状保持金具付クリーニングブレードを得た。なお、下記に示す方法にて求められるアロファネート結合量は、５．５×１０-5ｍｏｌ／ｇであった。また、下記に示す方法にて求められるｔａｎδピーク温度は、８℃であった。
【００３７】
〔アロファネート結合量〕
まず、クリーニングブレードを構成する硬化体から試料０．１ｇを切り出し、この試料を、ジ−ｎ−ブチルアミン０．０１ｍｏｌ／ｌ，ナフタリン０．０１ｍｏｌ／ｌに濃度調整したＮ−メチルピロリドン溶液２ｍｌ中に浸漬し、共栓付試験管中で８０℃×４時間の条件で分解させた。ついで、無水酢酸を１０μｌ添加して混合し、さらにジ−ｎ−プロピルアミンを５０μｌ添加して混合した。そして、得られた溶液中のジ−ｎ−ブチルアセトアミドのモル数を下記条件のガスクロマトグラフィーにより、ナフタリンを内部標準として求めた。ついで、試料を入れないで同様にしてジ−ｎ−ブチルアセトアミドのモル数を求めレファレンスとした。そして、レファレンスとの差から、アロファネート結合量を導出した。（条件）
装      置：Shimadzu GC-17A 型（島津製作所社製）
カ  ラ  ム：10% PEG-20 M on Chromosorb WAW DMCS 60/80 mesh
（ガスクロ工業社製）
ガラスカラム  ３ｍｍφ×２ｍ
カラム温度：５０〜３５０℃（昇温）
【００３８】
〔ｔａｎδピーク温度〕
まず、クリーニングブレードを構成する硬化体を１．６ｍｍ×１．６ｍｍ×３０．０ｍｍに成形採寸して、試料を準備した。ついで、この試料を、レオロジ社製のＤＶＥレオスペクトラーに、引張治具のチャック間が２０．０ｍｍになるようにセットし、変位振幅±１０μｍ、周波数１０Ｈｚの正弦波歪を与え、−２０℃〜５０℃の範囲におけるｔａｎδ（損失正接）を、昇温速度３℃／ｍｉｎで１℃毎に測定した。そして、このｔａｎδの値が最大（ピーク）となる温度をｔａｎδピーク温度とした。
【００３９】
【実施例２】
主剤液用の材料として、ＰＢＡ（Ｍｎ：２０００）５２部とＭＤＩを４８部用い、硬化剤液用の材料として、ＰＢＡ（Ｍｎ：２０００）７８部と１，４−ＢＤを６部とＴＭＰを４部とアミン系触媒０．０１部を用いたこと以外は、実施例１と同様にして板状保持金具付クリーニングブレードを得た。なお、上記と同様にして求められるアロファネート結合量は、８．９×１０-5ｍｏｌ／ｇであった。また、上記と同様にして求められるｔａｎδピーク温度は、８℃であった。
【００４０】
【比較例１】
主剤液用の材料として、ＰＢＡ（Ｍｎ：２０００）５７部とＭＤＩを４３部用い、硬化剤液用の材料として、ＰＢＡ（Ｍｎ：２０００）８９部と１，４−ＢＤを８部とＴＭＰを６部とアミン系触媒０．０１部を用いたこと以外は、実施例１と同様にして板状保持金具付クリーニングブレードを得た。なお、上記と同様にして求められるアロファネート結合量は、１．５×１０-5ｍｏｌ／ｇであった。また、上記と同様にして求められるｔａｎδピーク温度は、５℃であった。
【００４１】
【比較例２】
主剤液用の材料として、ＰＢＡ（Ｍｎ：２０００）５７部とＭＤＩを４３部用い、硬化剤液用の材料として、ＰＢＡ（Ｍｎ：２０００）７０部と１，４−ＢＤを６部とＴＭＰを５部とアミン系触媒０．０１部を用いたこと以外は、実施例１と同様にして板状保持金具付クリーニングブレードを得た。なお、上記と同様にして求められるアロファネート結合量は、１０．０×１０-5ｍｏｌ／ｇであった。また、上記と同様にして求められるｔａｎδピーク温度は、１２℃であった。
【００４２】
このようにして得られた各板状保持金具付クリーニングブレードを市販のレーザープリンター（ＬＢＰ）に組み込み、常温常湿環境下（２５℃×６０％ＲＨ）にて、Ａ４サイズで３万枚画出ししたのち、下記に示す方法にてクリーニングブレードの摩耗量を測定し、併せて初期および３万枚複写後の画像を下記に示す基準で評価した。また、上記各板状保持金具付クリーニングブレードを上記と同様のＬＢＰに組み込み、低温低湿環境下（ＬＬ環境下：５℃×１５％ＲＨ）にて、Ａ４サイズで６０００枚画出しを行い、６０００枚複写後の画像を下記に示す基準で評価した。
【００４３】
〔摩耗量〕
走査型電子顕微鏡にてクリーニングブレードのエッジ部の摩耗量を観察し、摩耗した部分の断面積（Ｕμｍ2 ）と、先端部の単位長さ（Ｘμｍ）を測定し、下記の数式（２）により、摩耗量（Ｗμｍ3 ）を算出した。なお、この摩耗量が小さいほど、耐摩耗性に優れているといえる。
【００４４】
【数２】
Ｗ＝Ｕ×Ｘ  …（２）
【００４５】
〔画像評価〕
得られた複写画像の画質を目視評価した。すなわち、文字を複写し、複写画像に問題がなく、細線が鮮明に複写されたものを○、かぶり、白抜け等が多量に発生して複写画像に不具合が見られるものを×としてそれぞれ表示した。
【００４６】
【表１】
0003687390.tif 000003
【００４７】
上記表１の結果から、実施例１品および２品は、比較例１品（アロファネート結合量が５．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ未満のもの）に比べ摩耗量が小さく、耐摩耗性が良好であることが確認できる。しかも、比較例２品（ｔａｎδピーク温度が１０℃を超えるもの）に比べＬＬ環境下での複写画像が良好であるため、低温クリーニング性に優れていることも確認できる。したがって、実施例１品および２品は、耐摩耗性に優れ、良好な低温クリーニング性を備えていることがわかる。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明のクリーニングブレードは、アロファネート結合量、ｔａｎδピーク温度がそれぞれ特定の範囲（アロファネート結合量が５．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ以上１０．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ未満、ｔａｎδピーク温度が４〜１０℃）に設定された硬化体からなっている。このため、耐摩耗性に優れ、低温クリーニング性が良好になる。したがって、電子写真複写機に組み込んで画出しを行った場合、高画質な複写画像を長期に渡り、広い温度域で得ることができるという利点を有する。
【００４９】
上記のように、アロファネート結合量は、５．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ以上で１０．０×１０-5ｍｏｌ／ｇ未満に設定されていることが、耐摩耗性の観点から優れている。また、上記のように、ｔａｎδピーク温度は、４〜１０℃の範囲に設定されていることが、低温クリーニング性の観点から優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクリーニングブレードの説明図である。
【図２】電子写真複写機のクリーニング装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１１  クリーニングブレード
【図１】
0003687390.tif 000004
【図２】
0003687390.tif 000005