(57)【要約】【課題】低温低湿環境下におけるクリーニング性に優れたクリーニングブレードを提供すること。【解決手段】ポリウレタン弾性体を備えるクリーニングブレードにおいて、ポリウレタン弾性体をエッジ層と基材層とを有する２層以上の積層構造を有するものとし、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含有するポリオール成分と、トリレンジイソシアネートを含有するイソシアネート成分と、３官能の架橋材と、を反応させることにより得られたポリウレタンで基材層を構成する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電転写プロセスを利用した画像形成装置に使用するポリウレタン弾性体を備えるクリーニングブレードであって、
前記ポリウレタン弾性体が、エッジ層と基材層とを有する２層以上の積層構造を有し、
前記基材層が、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含有するポリオール成分と、トリレンジイソシアネートを含有するイソシアネート成分と、３官能の架橋材と、を反応させることにより得られたポリウレタンであることを特徴とするクリーニングブレード。
【請求項２】
前記エッジ層が、ポリカプロラクトンポリオールを含有するポリオール成分と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートを含有するイソシアネート成分と、３官能の架橋材と、を反応させることにより得られたポリウレタンである請求項１に記載のクリーニングブレード。
【請求項３】
前記基材層を構成する３官能の架橋材が、トリエタノールアミンである請求項１または２に記載のクリーニングブレード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、普通紙複写機、普通紙ファクシミリ、レーザービームプリンターなどの静電方式の画像形成装置において感光体表面の残存トナーを除去するクリーニングブレードに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置においては、微粒子トナーである重合トナーを使用することが主流となっている。重合トナーは、従来から使用されていた粉砕法トナーに比べて、画像の鮮明化が可能である。しかしながら、その形状（略球状）および微小粒径に起因して、クリーニング時に重合トナーのすり抜けが発生し、クリーニング不良が発生する場合がある。したがって、重合トナーを使用する場合、クリーニングブレードのクリーニング性をさらに向上することが必要不可欠となる。
【０００３】
また、市場においては、常温常湿環境下（以下、「ＮＮ環境下」とも言う）だけでなく、低温低湿環境下（以下、「ＬＬ環境下」とも言う）においても、優れたクリーニング性を備えたクリーニングブレードが要求されている。一般に、単層構造のポリウレタン弾性体を有するクリーニングブレードにおいて、ＮＮ環境下でのクリーニング性を確保すべく配合設計を行うと、ＬＬ環境下でのクリーニング性が悪化する傾向がある。したがって、ＮＮ環境下でのクリーニング性を維持しつつ、ＬＬ環境下でのクリーニング性を向上するために、積層構造のポリウレタン弾性体を有するクリーニングブレードが開発されている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１および２では、積層構造のポリウレタン弾性体を有するクリーニングブレードとして、エッジ層がポリカプロラクトンポリオールおよび／またはポリエステルポリオールと、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（以下、「ｐ−ＭＤＩ」とも言う）と、を反応させることにより得られたポリウレタンからなり、基材層がポリエーテルポリオールと、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートと、を反応させることにより得られたポリウレタンからなるクリーニングブレードが記載されている。しかしながら、本発明者らが鋭意検討した結果、基材層とエッジ層とにおいて、ともにｐ−ＭＤＩを配合したポリウレタンで構成されたクリーニングブレードでは、特にＬＬ環境下でのクリーニング性の向上に限界があることが判明した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６８４９５号公報
【特許文献２】特開２００８−２６８３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低温低湿環境下におけるクリーニング性に優れたクリーニングブレードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、クリーニング性に対する基材層の温度依存性を向上することに関し、鋭意検討を行った。その結果、基材層のイソシアネート成分としてトリレンジイソシアネート（以下、「ＴＤＩ」とも言う）を使用した架橋ポリウレタンを使用した場合、ＬＬ環境下におけるクリーニング性を向上できることを見出した。本発明は、上記の検討の結果なされたものであり、下記の如き構成により上述の目的を達成するものである。
【０００８】
すなわち、本発明に係るクリーニングブレードは、静電転写プロセスを利用した画像形成装置に使用するポリウレタン弾性体を備えるクリーニングブレードであって、前記ポリウレタン弾性体が、エッジ層と基材層とを有する２層以上の積層構造を有し、前記基材層が、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含有するポリオール成分と、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）を含有するイソシアネート成分と、３官能の架橋材と、を反応させることにより得られたポリウレタンであることを特徴とする。
【０００９】
上記のクリーニングブレードにおいては、基材層がＴＤＩとポリテトラメチレンエーテルグリコールとを主成分として得られたポリウレタンであるため、特にＬＬ環境下での反発弾性の低下を抑制することができる。その結果、かかる基材層を備えたクリーニングブレードでは、ＬＬ環境下でのクリーニング性が向上する。なお、ＴＤＩを原料として得られたポリウレタンにおいて、特にＬＬ環境下でのクリーニング性が向上する理由は明らかではないが、ＴＤＩを原料として得られたポリウレタンでは、その靭性（じん性）が高くなることが原因であると推測される。さらに、上記のクリーニングブレードにおいては、基材層がＴＤＩとポリテトラメチレンエーテルグリコールとを主成分とし、これに３官能の架橋材を反応させて得られるものであるため、クリーニング性に加えて、耐ヘタリ性が向上する。
【００１０】
上記のクリーニングブレードにおいて、前記エッジ層が、ポリカプロラクトンポリオールを含有するポリオール成分と、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートを含有するイソシアネート成分と、３官能の架橋材と、を反応させることにより得られたポリウレタンであることが好ましい。かかる構成によれば、エッジ層の耐摩耗性が向上し、かつ基材層におけるＬＬ環境下での反発弾性の低下が抑制できることから、ＬＬ環境下であってもクリーニング性と耐摩耗性とを向上することができる。
【００１１】
上記のクリーニングブレードにおいて、前記基材層を構成する３官能の架橋材が、トリエタノールアミンであることが好ましい。かかる構成によれば、トリエタノールアミンの高反応性に起因して、基材層を構成するポリウレタン中に３次元架橋ユニットが確実に形成されるため、クリーニング性に加えて、耐ヘタリ性が特に向上する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係るクリーニングブレードは、金属板からなる支持体と、ポリウレタン弾性体と、支持体およびポリウレタン弾性体を接着する接着剤層と、を備える。本発明においては、特にポリウレタン弾性体として、エッジ層と基材層とを有する２層以上の積層構造を有するものを使用する（３層以上の積層構造とする場合は、基材層を２層以上で構成するものとする）。画像形成装置にて、残留トナーをクリーニングブレードによりクリーニングする場合は、上記エッジ層のエッジが像担持体に当接し、残留トナーを掻き取ることでトナーのクリーニングが行われる。
【００１３】
本発明においては、基材層を構成するポリオール成分として、主としてポリテトラメチレンエーテルグリコールを使用する。ポリテトラメチレンエーテルグリコールと後述するＴＤＩとを反応させることにより得られたポリウレタンでは、ＬＬ環境下での反発弾性の低下が抑制可能となる。ＬＬ環境下での反発弾性を考慮した場合、ポリテトラメチレンエーテルグリコールの数平均分子量は、５００〜３０００であることが好ましく、１０００〜２０００であることがより好ましい。
【００１４】
基材層を構成するポリオール成分として、ポリテトラメチレンエーテルグリコール以外にポリカプロラクトンポリオールあるいはポリエステルポリオールなど含有しても良いが、ＬＬ環境下での反発弾性を考慮した場合、基材層を構成するポリオール成分として、ポリテトラメチレンエーテルグリコールのみを含有することが好ましい。
【００１５】
基材層を構成するイソシアネート成分としては、主としてトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）を使用する。ＴＤＩには、２，４−トリレンジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）と、２，６−トリレンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）とが有るが、本発明においてはどちらか一方のみを用いても良いし、混合して用いても良い。イソシアネート成分として使用可能な他のイソシアネートとしては、ｐ−ＭＤＩ、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４（２，４，４）−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキサメチレンジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニル４，４’−ジイソシアネート、ジアニシジンジイソシアネート、ｍ−キシレンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネートなどが挙げられる。ただし、ＬＬ環境下での反発弾性を考慮した場合、基材層を構成するイソシアネート成分として、ＴＤＩを９０重量％以上含有することが好ましく、ＴＤＩのみを含有することがより好ましい。
【００１６】
基材層のポリウレタンを製造する際、ポリテトラメチレンエーテルグリコールおよびＴＤＩとともに使用される３官能の架橋材としては、トリエタノールアミン（以下、「ＴＥＡ」とも言う）、トリメチロールプロパン（以下、「ＴＭＰ」とも言う）、グリセリンなどが挙げられる。ポリウレタンの耐ヘタリ性を考慮した場合、これらの中でもＴＥＡを使用することが好ましい。また、ポリウレタンの耐ヘタリ性を考慮した場合、ポリテトラメチレンエーテルグリコール１００重量部に対する３官能の架橋材の配合量を２．５〜４．５重量部とすることが好ましい。
【００１７】
基材層のポリウレタンを製造する際、上記ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ＴＤＩおよび３官能の架橋材に加えて、必要に応じて鎖延長材を使用しても良い。鎖延長材としては、ポリウレタンの技術分野において公知の鎖延長材を使用することができ、具体的にはエチレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコールなどのグリコール；エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、ｍ−フェニレンジアミン、３，３’−ジクロロ−４，４’ジアミノジフェニルメタン（ＭＯＣＡ）、３，５−ジエチル−２，４−トルエンジアミン、３，５−ジエチル−２，６−トルエンジアミン、３，５−ビス（メチルチオ）−２，４−トルエンジアミン、３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−トルエンジアミンなどのジアミンを例示することができる。ポリウレタンの物性を考慮した場合、これらの中でも、ＭＯＣＡ、３，５−ビス（メチルチオ）−２，４−トルエンジアミンおよび３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−トルエンジアミンが好ましく、環境面での安全性を考慮した場合、３，５−ビス（メチルチオ）−２，４−トルエンジアミンおよび３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−トルエンジアミンが特に好ましい。
【００１８】
一方、エッジ層を構成するポリオール成分として、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエステルポリオールあるいはポリテトラメチレンエーテルグリコールを使用することができるが、エッジ層の耐摩耗性を考慮した場合、主としてポリカプロラクトンポリオールを使用することが好ましい。より具体的には、エッジ層を構成するポリオール成分として、ポリカプロラクトンポリオールを４０重量％以上含有することが好ましい。例えば、ポリカプロラクトンポリオールを４０〜６０重量％使用し、残りのポリオール成分としてポリエチレンアジペートポリオールを使用した場合、エッジ層の耐摩耗性が特に優れるため好ましい。なお、使用するポリカプロラクトンポリオールの数平均分子量としては、１０００〜４０００が好ましい。
【００１９】
エッジ層を構成するイソシアネート成分としては、基材層と同様のイソシアネートを使用可能であるが、耐摩耗性を考慮した場合、ｐ−ＭＤＩを９０重量％以上含有することが好ましく、ｐ−ＭＤＩのみを含有することがより好ましい。
【００２０】
エッジ層のポリウレタンを製造する際、ポリカプロラクトンポリオールおよびｐ−ＭＤＩに加えて、必要に応じて上述した３官能の架橋材および鎖延長材を使用することができる。
【００２１】
本発明に係る基材層およびエッジ層を構成するポリウレタンを製造する際、ポリオール成分、イソシアネート成分、架橋材および鎖延長材を含有するポリウレタン原液中のＮＣＯ／ＯＨ等量比（ＮＣＯインデックス）は、０．９０〜１．２０であることが好ましく、１．００〜１．１０であることがより好ましい。
【００２２】
エッジ層および基材層を構成するポリウレタンは、ポリオール成分とイソシアネート成分とをそのまま反応させることにより製造することができるが、ポリオール成分の少なくとも一部とイソシアネート成分とで予めプレポリマーを作成し、このプレポリマーと、残りのポリオール成分、架橋材および鎖延長材を含有する硬化剤成分と、を反応させるものであっても良い。
【００２３】
使用される製品の仕様により異なるが、本発明においては、クリーニングブレードを構成するポリウレタン弾性体の厚みとして１．８ｍｍ、そのうちエッジ層の厚みが０．５ｍｍ、基材層の厚みが１．３ｍｍのものが例示される。
【００２４】
ポリウレタン弾性体全体（エッジ層と基材層との積層体）の反発弾性は、ＬＬ環境でのクリーニング性を考慮した場合、１０℃測定条件下にて１５％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましい。
【００２５】
本発明に係るクリーニングブレードは、例えば以下の成形工程を有する製造方法により製造することができる。
【００２６】
１）ポリオール成分、イソシアネート成分、架橋材および鎖延長材を含有するポリウレタン原液をシート状に注型して反応硬化させて原反シートとし、該原反シートを裁断してポリウレタン弾性体とする。シート成形においては、一般に遠心成形法が使用される。
【００２７】
２）ポリウレタン弾性体を画像形成装置に装着するための支持体（金具など）に接着剤などにより接着してクリーニングブレードとする。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例などについて説明する。なお、実施例などにおける評価項目は下記のようにして測定を行った。
【００２９】
（１）硬度
ポリウレタンの硬度（°）は、ＪＩＳ−Ｋ  ６２５３に準拠して、２３℃にて測定した。
【００３０】
（２）反発弾性
ポリウレタンの反発弾性（％）は、ＪＩＳ−Ｋ  ６２５５に準拠して、１０℃および２３℃にて測定した。
【００３１】
（３）機械物性
ポリウレタンのヤング率（ＭＰａ）および２５％モジュラス（Ｍ２５）（ＭＰａ）についてはＪＩＳ  Ｋ６２５４に準拠し、１００％モジュラス（Ｍ１００）（ＭＰａ）、３００％モジュラス（Ｍ３００）（ＭＰａ）、引張強度（ＭＰａ）および伸び（％）についてはＪＩＳ  Ｋ６２５１に準拠し、引裂強度（Ｎ／ｍｍ）についてはＪＩＳ  Ｋ６２５２に準拠し、永久伸び（％）についてはＪＩＳ  Ｋ６２７３に準拠し、それぞれ２３±３℃にて測定した。
【００３２】
（４）ＬＬ環境下でのクリーニング性
製造したクリーニングブレードサンプルをＮＮ環境下で実装走行させ、エッジ層のエッジの摩耗量が各サンプルで略一定（６μｍ〜８μｍ）となるように調整した後、ＬＬ環境下（１０℃、湿度１５％）でクリーニング評価を行った。評価は、印刷枚数１００枚時点において、クリーニング後にトナーのすり抜け（クリーニング不良）が発生した枚数を基に評価した。クリーニング不良の発生枚数が３枚以下（発生率３％以下）の場合を○（クリーニング性良好）とし、クリーニング不良の発生枚数が２０枚を超える（発生率２０％超）場合を×（クリーニング性不良）とした。
【００３３】
実施例１〜３
表１上段に記載の配合比率（数値は、プレポリマー全量を１００重量部としたときの重量部）にて、ポリオール成分の一部とｐ−ＭＤＩとで予めプレポリマーを製造し、このプレポリマーと残りのポリオール成分、架橋材であるＴＭＰ、鎖延長材である１，４−ブタンジオールを混合してポリウレタン原液とした。このポリウレタン原液を用いて遠心成形法により、０．５ｍｍ厚みを有するエッジ層（ポリウレタンＡ〜Ｃ）を製造した。各ポリウレタンＡ〜Ｃ単層での物性の評価結果を表１下段に示す。
【００３４】
さらに、表２上段に記載の配合比率（数値は、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを１００重量部としたときの重量部）にて、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ＴＤＩ（ＴＤＩ−１００）、架橋材であるＴＥＡ、ならびに鎖延長材である３，５−ビス（メチルチオ）−２，４−トルエンジアミンおよび３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−トルエンジアミンの混合物を混合してポリウレタン原液とした。このポリウレタン原液を、予め製造したエッジ層の内周側に投入し、遠心成形法により、１．３ｍｍ厚みを有する基材層（ポリウレタンＤ）を製造した（別途製造したポリウレタンＤ単層での物性の評価結果を表２下段に示す。）。エッジ層および基材層の積層体の物性評価結果を表３に示す。さらに、各エッジ層および基材層を有するポリウレタン弾性体を備えるクリーニングブレードサンプルを作成し、ＬＬ環境下でのクリーニング性の評価を行った。結果を表３に示す。
【００３５】
比較例
エッジ層および基材層をいずれもポリウレタンＡで構成した以外は、実施例１〜３と同様の手法によりクリーニングブレードサンプルを作成した。結果を表３に示す。
【００３６】
使用した各原料は以下のとおりである。
ポリテトラメチレンエーテルグリコール；（数平均分子量１０００；三菱化学社製）
ＰＣＬ２２０Ｎ；直鎖状グリコールを開始剤とするポリカプロラクトンジオール（数平均分子量２０００；ダイセル化学工業社製）
ＰＣＬ２４０ＣＰ；側鎖含有グリコールを開始剤とするポリカプロラクトンジオール（数平均分子量４０００；ダイセル化学工業社製）
３，５−ビス（メチルチオ）−２，４−トルエンジアミンおよび３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−トルエンジアミンの混合物；「エタキュア３００」、アルベマール社製
【００３７】
【表１】
2011186141.tif 000002
【００３８】
【表２】
2011186141.tif 000003
【００３９】
【表３】
2011186141.tif 000004
【００４０】
表３の結果から、比較例１のクリーニングブレードに比べて、実施例１〜３のクリーニングブレードでは、低温時（１０℃）における反発弾性の低下が抑制されていることがわかる。これは、基材層を構成するポリウレタン（ポリウレタンＤ）の反発弾性に関する温度依存性が優れる点が影響しているものと推測される。低温時（１０℃）における反発弾性の低下が抑制された結果、実施例１〜３のクリーニングブレードでは、ＬＬ環境下におけるクリーニング性が向上した。