(57)【要約】【目的】広い温度範囲で高速プロセスに対応可能なクリーニング性を確保する。【構成】像担持体上に残留するトナーを摺擦して除去するためのクリーニングブレードにおいて、ポリウレタン樹脂からなる単一な部材からなり、像担持体との当接部における粘弾性特性のｔａｎδ値ピーク温度より高い粘弾性特性のｔａｎδピーク温度をもつ部分を有し、かつ、該当接部の０℃から７０℃の範囲でのｔａｎδ値変化幅の３倍以上の０℃から７０℃の範囲でのｔａｎδ値変化幅を持つ部分を有することを特徴とするクリーニングブレード。【選択図】  図１
2004170779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に残留するトナーを摺擦して除去するためのクリーニングブレードにおいて、
ポリウレタン樹脂からなる単一な部材からなり、
像担持体との当接部における粘弾性特性のｔａｎδ値ピーク温度より高い粘弾性特性のｔａｎδピーク温度をもつ部分を有し、かつ、
該当接部の０℃から７０℃の範囲でのｔａｎδ値変化幅の３倍以上の０℃から７０℃の範囲でのｔａｎδ値変化幅を持つ部分を有する
ことを特徴とするクリーニングブレード。
【請求項２】
像担持体上に残留するトナーを摺擦して除去するためのクリーニングブレードの製造方法において、
ポリウレタン樹脂からなる単一な部材からなるブレードの、像担持体との当接部を含む部分に、活性水素化合物を含浸させることなく、イソシアネート化合物を含浸させるイソシアネート含浸工程と、
該イソシアネート化合物が含浸した部分を水分の存在下に加熱する加熱工程と
を有することを特徴とするクリーニングブレードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置において使用される、感光ドラム、転写ベルト、中間転写体等の像担持体上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及びその製造方法に関する。またクリーニングブレードを備える電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真装置には、感光ドラム、転写ベルト、中間転写体等の像担持体上に残留するトナーを除去するために、種々のクリーニングブレードが配設されている。そして、これらのクリーニングブレードは、熱可塑性または熱硬化性のポリウレタン樹脂等により製造できるが、塑性変形や耐摩耗性の観点から、主に熱硬化性ポリウレタン樹脂より製造される。
【０００３】
しかしながら、ポリウレタン樹脂よりなる従来のクリーニングブレードを用いた場合、ポリウレタン樹脂と像担持体との摩擦係数が大きいため、クリーニングブレードが捲れたり、像担持体の駆動トルクを大きくする必要がある場合があった。また、クリーニングブレードの先端が感光ドラム等に巻き込まれ、引延ばされて切断され、クリーニングブレードの先端が欠ける場合もあった。そして、これらの問題は、クリーニングブレードの硬度が低い場合に特に顕著となり、その結果、クリーニングブレードの耐久性が不足する場合もあった。
【０００４】
また、最近の電子写真システムでは転写効率を高めるために、トナーの形状を真球に近い形状にする傾向がある。このような球形トナーはクリーニングブレードと像担持体との間にもぐりこみ易く、従来の粉砕型トナーよりクリーニングがいっそう難しくなった。
【０００５】
電子写真装置は従来、５℃〜３５℃の範囲の環境下で使われてきたが、近年、より広い温度環境で使用できることが望まれている。たとえば、冬季の朝、電子写真装置の雰囲気温度が０℃程度に低下しているときにも正常に機能することが求められている。すなわち、低温環境下では、動的粘弾性特性の粘性成分が弾性成分より比較的高まるため、粘性成分が抵抗となり、像担持体から受ける応力や、像担持体の回転による摩擦力によるクリーニングブレードの変形が起こると、すぐには原形に回復できず、トナーがすり抜けやすい。また、電子写真プロセスは、いっそう高速化しており、クリーニングブレードと像担持体の間での摩擦抵抗により変形したクリーニングブレードの先端の形状が、より早く原形に回復することがますます求められている（低温の場合は特に）。したがって、低温でのｔａｎδ値（動的粘弾性特性の粘性成分を弾性成分で割った値）ができる限り小さく誘導したクリーニングブレードが求められている。しかしながら上記の温度環境下でも、最近の高速電子写真プロセスではクリーニングブレードの当節部は像担持体との摩擦熱で６０℃から７０℃程度に昇温しているとされる。低温でのｔａｎδを小さくしようとすると、高温での反発弾性が高すぎ、そのような高温でトナー融着が発生する恐れがある。その点からは、高温でのｔａｎδ値が小さくなりすぎない方が良い。そのようなクリーニングブレードの性能を出すには、ポリウレタン単体など特性の均一な部材では限界がある。
【０００６】
他方、特許文献１には、ポリシロキサンを含有するポリオールで製作したクリーニングブレードの反発弾性が０℃から６０℃で実質的に同じであり、クリーニングブレードの温度依存性がないとされる。しかしながら、シリコーン変性ウレタンは、削れ易く、耐久性は数千枚にとどまり、最近の高耐久複写機には使用できない。また、圧縮永久歪が大きいので、クリーニングブレードが変形する問題がある。
【０００７】
また、クリーニングブレードに関連する技術が特許文献２〜８に開示されているが、これらについては後に詳述する。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３１５４２９２号公報
【特許文献２】
特開平１−１１３７８３号公報
【特許文献３】
特開平２−１４９８７８号公報
【特許文献４】
特開平１０−２１４００９号公報
【特許文献５】
実開昭５７−１７８２６２号公報
【特許文献６】
特開平８−２４８８５１号公報
【特許文献７】
特開平９−１２７８４６号公報
【特許文献８】
特開２０００−１１２３１５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上の様な要改善点を解決するために、クリーニングブレードと像担持体とが接する部分と、その他の部分との機能を分離させ、それぞれの機能にふさわしい複数の材料でクリーニングブレードを構成する試みが行われている。
【００１０】
たとえば、特許文献２や、特許文献３のように、像担持体に接する面と、その他の面を、振動減衰能の異なる二種類のポリウレタン材料で構成したものや、特許文献４のように、像担持体に接する面を潤滑剤を含有するゴム層で形成した二層タイプのクリーニングブレードが開示されている。しかしながら、二層構造は、その構造上クリーニングブレード全体としての必要な特性のバランスを保つことが難しい。またこれら文献では、振動減衰特性については、特定の温度のみについて記載されているのみで、広い温度範囲での減衰特性についてはまったく検討されていない。
【００１１】
また、樹脂をクリーニングブレードにコーティングして低摩擦化する方法が行われている。しかしながら、クリーニングブレードのエッジ部にコーティングするとエッジ部が丸くなりシャープでなくなる場合がある、ウレタンシートにコーティングしてから切断する場合でも、切断個所での界面の破壊などが発生する場合がある。更に、使用中にコーティング膜が剥離する場合もある。
【００１２】
一方、二層構造であるが、一方の層の厚さを薄くすることにより、他の層の特性を損なわないようにして、機能を分離する試みが行われている。特許文献５には、イソシアネート化合物によりクリーニングブレードの表面を処理する事、すなわち、ポリウレタン樹脂の表面上でイソシアネート化合物と空気中の水分やポリウレタン樹脂自身とを反応させて、ポリウレタン樹脂の表面に硬化薄膜を形成することが記載されている。しかしながら、この様にして成形された硬化薄層の膜厚は０．０１〜０．１ｍｍと小さい。
【００１３】
これを踏まえ、活性水素化合物とイソシアネート化合物とをウレタン樹脂含浸させ、膜厚０．１５〜０．６ｍｍの表面硬化層をクリーニングブレードの表面に形成することが、特許文献６で提案された。しかしながら、この硬化層は、通常、まず活性水素化合物をポリウレタン樹脂の表面に含浸させ、次いでイソシアネート化合物を含浸させ、この両者を架橋硬化することにより作製される。このため、含浸工程を２回行う必要があり、生産性に劣る場合があった。また、活性水素化合物とイソシアネート化合物とがポリウレタン樹脂の表面近くで反応し、表面付近に硬化薄膜を形成してしまうため、イソシアネート化合物が十分深くまで浸透せず、両者の混合が不十分であり、クリーニングブレード表面の摩擦係数および硬度は依然不十分な場合もあった。
【００１４】
一方、含浸する順序を逆にする方法も開示されているが、上記と同じ理由で、クリーニングブレード表面の摩擦係数および硬度は依然不十分な場合もあった。
【００１５】
他方、両者を同時に含浸する方法も開示されているが、混合後の粘度上昇により含浸性が悪化することや、含浸中のクロマト現象により混合物が分離する等の原因により、クリーニングブレード表面の摩擦係数および硬度は依然不十分な場合もあった。
【００１６】
また、イソシアネートの活性水素化合物による反応が不十分であると、ブレード中のイソシアネート化合物がブリード現象またはブルーム現象により外部に染み出す可能性もある。
【００１７】
さらに、この文献には活性水素化合物である水を用いることは一切記載されていない。
【００１８】
また、特許文献７の第二の発明には樹脂を含浸させることにより摩擦磨耗性が低減されるとある。しかしながら、樹脂は、分子量が大きいため、ポリウレタン樹脂に含浸できる量は極限られており、効果は少ない。
【００１９】
更に、以上の様な従来技術においては、硬化層をクリーニングブレードの一部に設定することが記載されているものもあるが、低摩擦性や耐磨耗性が検討の中心であって、クリーニング性に大きく影響を及ぼす粘弾性特性を制御する検討はほとんどなされていない。
【００２０】
一方、特許文献８には、ｔａｎδピーク温度が−１０℃〜２０℃の範囲にあり、且つ半価幅が、３０℃以上であるゴム弾性体で構成することが開示されている。それにより広い温度範囲で安定したクリーニング特性が得られると記載されている。しかしながら、このクリーニングブレードをもってしても、ｔａｎδ値は０．０２〜０．７程度であり、使用温度が変化したときの物性の変化は大きく、特性の均一な材料での限界があることを示している。
【００２１】
また、以上の様な従来技術においては、硬化層のｔａｎδの関係を制御する技術等は記載されていない。
【００２２】
このため、広い環境の変化に対してクリーニング性を十分保てないことや、特に突起などのために表面平滑性に劣る像担持体等に対しては、ブレード先端が追従できないためクリーニング性能が不足する、ブレード捲れ、トナーのスリ抜け及びトナーの融着等が発生する場合があった。
【００２３】
以上のような状況に鑑み、本発明においては、自由長部分の運動性を維持したまま、像担持体当接部を高硬度化し低摩擦とし、当接部の広い範囲の温度変化に対する粘弾性特性の変化を最小限にとどめることにより、広い温度環境で、高速な電子写真プロセスにおいても良好なクリーニング性と耐久性を実現することを目的とし、このような点で優れたクリーニングブレードとその好適な製造方法を提供することを目的とする。
【００２４】
また、ブレード捲れ、トナーのスリ抜け及びトナーの融着を抑制し、表面平滑性に劣る像担持体に対しても好適に使用できるクリーニングブレードを提供することを目的とする。
【００２５】
さらには優れたクリーニング性を有し、長期に亘って広い温度範囲で良好な画像を形成できる電子写真装置を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本願発明は以下の態様を包含する。
【００２７】
（１）像担持体上に残留するトナーを摺擦して除去するためのクリーニングブレードにおいて、
ポリウレタン樹脂からなる単一な部材からなり、
像担持体との当接部における粘弾性特性のｔａｎδ値ピーク温度より高い粘弾性特性のｔａｎδピーク温度をもつ部分を有し、かつ、
該当接部の０℃から７０℃の範囲でのｔａｎδ値変化幅の３倍以上の０℃から７０℃の範囲でのｔａｎδ値変化幅を持つ部分を有する
ことを特徴とするクリーニングブレード。
【００２８】
（２）像担持体上に残留するトナーを摺擦して除去するためのクリーニングブレードにおいて、
ポリウレタン樹脂からなる単一な部材からなり、
像担持体との当接部における粘弾性特性のｔａｎδ値ピーク温度より高い粘弾性特性のｔａｎδピーク温度をもつ部分を有し、かつ、
該当接部の０℃から７０℃の範囲でのｔａｎδ値変化幅の５倍以上の０℃から７０℃の範囲でのｔａｎδ値変化幅を持つ部分を有する
ことを特徴とするクリーニングブレード。
【００２９】
（３）前記当接部の摩擦係数が２．０以下である（１）または（２）に記載のクリーニングブレード。
【００３０】
（４）前記当接部の国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）は、７５°以上１００°以下である（１）〜（３）のいずれか記載のクリーニングブレード。
【００３１】
（５）（１）〜（４）のいずれか記載のクリーニングブレードを有する電子写真装置。
【００３２】
（６）像担持体上に残留するトナーを摺擦して除去するためのクリーニングブレードの製造方法において、
ポリウレタン樹脂からなる単一な部材からなるブレードの、像担持体との当接部を含む部分に、活性水素化合物を含浸させることなく、イソシアネート化合物を含浸させるイソシアネート含浸工程と、
該イソシアネート化合物が含浸した部分を水分の存在下に加熱する加熱工程と
を有することを特徴とするクリーニングブレードの製造方法。
【００３３】
（７）前記加熱工程を、９０℃以上の水蒸気の存在下で行う（６）の方法。
【００３４】
（８）前記加熱工程を、ウレタン化触媒および／またはウレア化触媒を含む８０℃以上の熱水の存在下で行う（６）の方法。
【００３５】
（９）前記熱水がウレア化触媒を含む（８）の方法。
【００３６】
（１０）前記含浸工程が、
ポリウレタン樹脂からなる単一な部材からなるブレードにマスク部材を配置して前記当接部を含む部分のみを露出させる工程と、
該マスク部材が配置されていない部分の表面のみからイソシアネート化合物を含浸させる工程と
を含む（６）〜（９）のいずれかの方法。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、ｔａｎδ値ピーク温度とは、ｔａｎδすなわち損失正接（動的粘性の動的弾性に対する割合）の最大値を与える温度をいう。また０℃から７０℃の範囲でのｔａｎδ値変化幅とは、この温度範囲におけるｔａｎδの値の最大値と最小値との差をいう。ｔａｎδ値ピーク温度は例えば−４０℃から８０℃の温度範囲で評価することができる。
【００３８】
本発明の、単一部材であるがｔａｎδ特性を部分的に変化させる方法によって表面に設けられる硬化部は、ポリウレタン樹脂よりなるクリーニングブレードの表面に、イソシアネート化合物を所定時間含浸させた後、水蒸気または熱水によりイソシアネート化合物とポリウレタン樹脂とを反応させることにより形成することができる。すなわち、クリーニングブレードを形成するポリウレタン樹脂中には活性水素を有するウレタン結合が存在しており、本発明においては、このウレタン結合と含浸されたイソシアネート化合物とを反応させアロファネート結合を形成することにより、および、水蒸気または熱水の水がイソシアネート化合物と反応して、ウレア結合を形成することより硬化部が作製できる。ポリウレタン、イソシアネート、熱水に触媒を含有させることにより、反応を早期に完結させ、ポリウレタンの加水分解を抑えることや、イソシアネートの残留をなくすことができる。
【００３９】
また、触媒の選択によってはイソシアネート化合物の多量化反応も同時に進行し、硬化部の形成に寄与するものと考えられる。
【００４０】
また、水は特許文献６に記載されている活性水素化合物とは異なり、反応後に乾燥させることにより、除去することができるので、残留によるポリウレタンの加水分解の懸念がなく、また、残留によりポリウレタン中のポリエステル鎖を切断するエステル交換反応を起こすことも無く、長期にわたり安定した物性を保つことができる。
【００４１】
本発明においては、イソシアネート化合物がクリーニングブレードの十分深くまで浸透し、十分の厚みを有する硬化部を形成することができる。過剰の水蒸気または熱水を使用すれば、イソシアネート化合物の反応は完全に行われ、未反応分によるウレタンの分解反応もない。この結果、ｔａｎδ特性は、ピーク温度が低下するとともに、０℃から７０℃の範囲での変化幅が小さくなる。また部分的にクリーニングブレード表面の摩擦係数は十分に低下され、硬度は十分に向上され、クリーニングブレードの耐久性を改良することができる。また、たとえ、クリーニングブレードの表面が摩耗したとしても、硬化部を厚くすることができるため、クリーニングブレードの表面の良好な特性は長期間維持される。
【００４２】
更に、本発明においては活性水素化合物を含浸する必要がないため、含浸工程は１回（イソシアネート化合物の含浸）でよい。この結果、本発明のクリーニングブレードは良好な生産性を有する。
【００４３】
なお本明細書中、活性水素化合物とは、水以外で、イソシアネート化合物のイソシアネート基と反応しウレタン結合形成に関与する水素を有する反応基を含有する化合物を意味しており、例えば、ポリオール類、ポリアミン類、アルカノールアミン類、ポリカルボン酸類等を意味している。
【００４４】
図１に本発明のクリーニングブレードの例を示した。この例では、自由長方向１１及びクリーニングブレードの厚み方向１２にＬ字の断面形状を有する硬化部１５が、端部１６を含む像担持体との当接部１４のみに、クリーニングブレードの長手方向１０に対して一様に形成されている。
【００４５】
本発明においては、硬化部が当接部１４とその付近のみに形成されているため、自由長部１３のゴム弾性が保持される。このため、クリーニングブレード全体としての剛性が高くなり過ぎることが抑制され、像担持体に対して良好な追従性が実現でき、優れたクリーニング性が実現できる。また、像担持体とクリーニングブレードとの間の良好な密着性が実現され、像担持体がクリーニングブレードにより損傷されることが抑制される。
【００４６】
また、本発明において単一な部材とは、コーティングや貼り合わせのような、複数の部材の境界面があるものとは異なり、明確な境界が無いものを指している。このような部材を用いることにより、粘弾性や、硬度などの物性が、硬化部の表面から内部に向かって連続的に変化しているため、不連続層がないことも大きな利点である。平滑性の乏しい像担持体や、像担持体に融着したトナーなどの突起がクリーニングブレードに食い込んだ場合、クリーニングブレードの表面から内部に掛けての特性がうまくミックスされ、突起の裏側にあるトナーや、融着したトナーをクリーニングすることができる。
【００４７】
なお、自由長部とは、イソシアネート化合物により処理されておらず、硬化部が形成されていない部分を意味しており、未処理部とも記載する。
【００４８】
クリーニングブレードは単独で用いることもでき、あるいは、金属などの支持部材に固定された状態で用いることもできる。
【００４９】
硬化部の断面形状は特に制限されないが、図２に示す様に、Ｌ字形（ａ及びｂ）、矩形（ｃ及びｄ）、三角形（ｅ）、台形（ｆ）、コ字形（ｇ〜ｉ）等を例示することができる。ここで、Ｌ１は硬化部の自由長方向の長さ、Ｌ２はクリーニングブレードの厚み方向の長さ、Ｔは硬化部の厚みを意味する。Ｌ１、Ｌ２、Ｔは、光学顕微鏡による断面観察により、白濁した部分として観察される部分の長さ或いは厚みとして捉えることができる。
【００５０】
同図（ｃ）〜（ｆ）に示す様に、断面形状に依っては、ＴがＬ１及び／又はＬ２と等しい場合もある。図２に示す様な断面形状は、製造が容易であり、端部に十分な厚みの硬化部が形成されており、自由長部のゴム弾性が損なわれることが抑制されているため好ましい。
【００５１】
Ｌ１は、硬化部の効果を十分なものとするため、０．２ｍｍ以上が好ましく、０．５ｍｍ以上がより好ましく、１ｍｍ以上が更に好ましい。また、自由長部の十分なゴム弾性を実現するために、自由長の５０％以下が好ましく、４５％以下がより好ましい。Ｌ１を、ここに記載の範囲内とすることにより、当接部の進入による線圧の急峻な増加を抑制できるため、安定した線圧を得ることができる。
【００５２】
なお、自由長とは支持部材と一体化しているものはクリーニングブレードが支持部材から露出している自由長方向の長さをいい、一般に５ｍｍ以上１５ｍｍ以下とされる。また支持部材のないクリーニングブレードでは、長手方向と厚さ方向にそれぞれ垂直な方向のことをさす。一般に１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。
【００５３】
Ｌ２は、硬化部の効果を十分なものとするため、０．２ｍｍ以上が好ましく、０．５ｍｍ以上がより好ましく、１ｍｍ以上が更に好ましい。また、クリーニングブレードの厚み以下とされる。
【００５４】
Ｔは０．１２ｍｍ以上が好ましく、０．１３ｍｍ以上がより好ましく、０．１５ｍｍ以上が更に好ましく、１．２ｍｍ以下が好ましく、１．１ｍｍ以下がより好ましく、１．０ｍｍ以下が更に好ましい。硬化部の厚みが、この様な範囲であれば、たとえクリーニングブレードの表面が摩耗したとしても、クリーニングブレードの表面の良好な特性は長期間維持される。更に、硬化部が十分な厚みを有しているため、像担持体との摺動によりクリーニングブレードの表面が大きく変形することが抑制されるため、近年頻繁に用いられつつある微小なトナーや球形トナーも効果的に除去することができる。
【００５５】
本発明における硬化部の摩擦係数は、クリーニングブレードの摺動特性の観点からゼロに近いほど好ましく、２．０以下が好ましく、１．８以下がより好ましく、１．５以下が更に好ましい。
【００５６】
本発明における硬化部の国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）は、クリーニングブレードの良好な耐久性を実現し、像担持体がクリーニングブレードにより損傷されることを防止するため、自由長部の硬度より高いことが好ましく、７５°以上が好ましく、７６°以上がより好ましく、７７°以上が更に好ましく、１００°以下が好ましく、９５°以下がより好ましく、９０°以下が更に好ましい。
【００５７】
図３には、本発明のクリーニングブレードが像担持体３０に当接されている状況を示した。図において、ａは像担持体３０が停止している場合、ｂは回転している場合であり、特に、ｂはクリーニングブレードの好ましい動作の様子を示している。即ち、自由長部は柔軟に像担持体の運動に追従しており、硬化部および像担持体の間には十分な幅のニップが形成されているため、ブレード捲れ、トナーのスリ抜け及びトナーの融着が抑制され、良好なクリーニング性が実現される。
【００５８】
図３に示す様な、クリーニングブレードの好ましい動作特性を広い温度範囲で確保するには、硬化部の損失正接（動的粘性の動的弾性に対する割合＝ｔａｎδ）が、広い温度範囲でなるべく一定であることが望まれる。ｔａｎδは、部材の動的な粘弾性特性の指標である。例えば、ｔａｎδの変化が温度変化に対して十分小さければ、クリーニングブレードの温度に対する特性が一定に近いことを示す。通常のポリウレタンでは、実使用温度範囲の下限付近で、ｔａｎδが高くなっており、粘性の割合が高い。したがって、回転する像担持体と摩擦力で変形したクリーニングブレードの当接部分が変形を受けた場合、原形に回復するのに時間がかかり、トナーがすり抜けやすくなる。電子写真プロセスが高速なほどその傾向は顕著になる。本発明者らは、イソシアネート化合物を含浸した部分の０℃付近のｔａｎδ値が著しく低下することを見出した。更に水蒸気または熱水で水と反応させることにより、ｔａｎδをより低く誘導でき、いっそうの低温化でもトナーのすり抜けが起こりにくくなることを発見した。
【００５９】
以上の様な観点から、硬化部の、１０Ｈｚで測定される損失正接（ｔａｎδ）の温度依存性において、硬化部のｔａｎδ値の変化幅はできるだけ小さいことが好ましい。そのため、ピーク温度は低い方にシフトし、０℃から７０℃の範囲の変化幅は、他の部分（自由長部）の三分の一以下であることが好ましく、五分の一以下であることが更に好ましい。
【００６０】
硬化部のｔａｎδ値の温度スペクトルを図５に示す。０℃〜７０℃の範囲内でｔａｎδ値の変動が、未処理（自由長部）、水蒸気処理、熱水処理の順に小さく制御できることが分かる。電子写真装置のクリーニングブレードの当接部の実用温度領域（０℃以上７０℃以下）において、ｔａｎδの値が小さく且つ変化幅が小さいほど、当接部の形状安定性が向上するため、ブレード捲れ及びトナーのスリ抜けが抑制される。また、ベースのポリウレタン樹脂と含浸するイソシアネートの種類、処理方法によって異なるが、自由長部のｔａｎδと処理部のｔａｎδは２０℃から５０℃間でその大小関係が逆転する傾向がある。これは硬化部の反発弾性が高温部でさほど低下していないことを示し、トナーの融着が抑制されることを表す。
【００６１】
以上に説明してきたようなクリーニングブレードの製造方法としては、図４に示す様に、
（ａ）像担持体との当接部を形成する部分または当接部を形成する部分を含む部分が露出する様に、クリーニングブレードの表面にマスク部材を配置する工程と、
（ｂ）マスク部材が配置されていない部分の表面のみから、イソシアネート化合物を所定時間含浸させる工程と、
（ｃ）含浸されたイソシアネート化合物とポリウレタン樹脂とを水蒸気または熱水の水分を利用して反応させて硬化部を形成する工程と、
を含む方法を例示することができる。なお、マスク無しでも含浸位置を正確に制御できる場合は、マスクの必要はない。
【００６２】
硬化部形成前のポリウレタン樹脂をベースとするクリーニングブレードの国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）は、６２°以上９０°以下であることが好ましい。この場合、得られるクリーニングブレードは、全体として柔軟でゴム弾性に富んだものとなり、像担持体とクリーニングブレードとの間の良好な密着性が実現でき、像担持体がクリーニングブレードにより損傷されることを抑制できる。
【００６３】
ベースとなるクリーニングブレードは、一例として以下のように製造することが出来る。
【００６４】
ウレタン樹脂の原料であるプレポリマー又はセミプレポリマーとしては、少なくとも活性水素化合物としての高分子ポリオールと、ポリイソシアネートを反応させたものを用いることができる。
【００６５】
ポリウレタン樹脂製造における、使用原料であるプレポリマー中のイソシアネート基含有量（ＮＣＯ％）は、良好な弾性特性を実現するために、５％以上２０％以下が好ましい。
【００６６】
活性水素化合物としての高分子ポリオールの具体例としては、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、これらの重量平均分子量は通常５００以上５０００以下であることが好ましい。
【００６７】
ポリイソシアネートの具体例としては、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等を挙げることができる。
【００６８】
また、プレポリマーに用いる高分子ポリオールの一部を硬化剤に配合するセミプレポリマー法を用いることもできる。
【００６９】
なお、イソシアネート基含有量（ＮＣＯ％）とは、ウレタン樹脂の原料であるプレポリマー又はセミプレポリマー１００ｇ中に含まれるイソシアネート官能基（ＮＣＯ、分子量は４２として計算する）の質量％であり、以下の式により計算される。
【００７０】
【数１】
2004170779.tif 000003
【００７１】
架橋剤の具体例としては、１，４―ブタンジオール、１，６―ヘキサンジオール、エチレングリコール、トリメチロールプロパン等を挙げることができる。
【００７２】
なお、高分子ポリオール、ポリイソシアネート及び架橋剤を反応させる際には、ポリウレタン樹脂の形成に用いられる通常の触媒を添加する場合もある。このような触媒の具体例としては、トリエチレンジアミン等の三級アミンを挙げることができる。
【００７３】
硬化部形成前のクリーニングブレードの成形方法としては、高分子ポリオール、ポリイソシアネート、架橋剤及び触媒等を一度に混合して、金型または遠心成形円筒金型に注型して成形するワンショット法；高分子ポリオールおよびポリイソシアネートを予備反応させてプレポリマーとし、その後架橋剤や触媒等を混合して、金型または遠心成形円筒金型に注型して成形するプレポリマー法；ポリイソシアネートに高分子ポリオールを反応させたセミプレポリマーと、架橋剤に高分子ポリオールを添加した硬化剤を反応させて、金型または遠心成形円筒金型に注型して成形するセミワンショット法等を挙げることができる。
【００７４】
本発明において、ポリウレタン樹脂に含浸されるイソシアネート化合物は、分子中に１個以上のイソシアネート基を有するものである。
【００７５】
１個のイソシアネートを基を有するイソシアネート化合物としては、脂肪族モノイソシアネートなどがある。
【００７６】
２個のイソシアネートを基を有するイソシアネート化合物としては、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ｍ−フェニレンジイソシアネート、テトラメチ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等を挙げることができる。
【００７７】
また、本発明においては、４，４′，４″−トリフェニルメタントリイソシアネート、１，３，６−ヘキサメチレントリイソシアネート、シクロヘプタントリイソシアネート、１，６，１１−ウンデカントリイソシアネートなどの３個以上のイソシアネートを基を有するイソシアネート化合物や、２個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物の誘導体、変性体、多量体等を使用することもできる。
【００７８】
１個以上のイソシアネート基を持つイソシアネート化合物をポリウレタン樹脂に含浸させ、水蒸気または熱水でポリウレタン樹脂と反応させた場合、イソシアネート化合物はポリウレタン樹脂中のウレタン結合と反応して、アロファネート結合を生成し、また、水と反応してウレア結合を有する重合体を生成する。ポリウレタン、イソシアネート、熱水に触媒を含有させることにより、反応を早期に完結させ、ポリウレタンの加水分解を抑えることや、イソシアネートの残留をなくすことができる。
【００７９】
このため、ポリウレタン中に元来ある架橋構造に加え、イソシアネート化合物とポリウレタン樹脂とよりなる架橋構造が硬化部中に形成される。この結果、硬化部の耐久性は更に良好なものとなる。また、三量化触媒を使用するとイソシアネート化合物の多量化反応も同時に進行し、硬化部の形成に寄与すると考えられる。
【００８０】
本発明において、イソシアネート化合物をクリーニングブレードに含浸させる際には、クリーニングブレードはそれ単体の状態でも良く、支持部材に接合された状態でも構わない。また、クリーニングブレードを裁断する前のシートにイソシアネート化合物を含浸し反応した後、シートを切断してクリーニングブレードとすることもできる。
【００８１】
イソシアネート化合物を含浸させるクリーニングブレードの領域は、少なくともクリーニングブレードと像担持体が接する端部分を含み、所定のＬ１及びＬ２の値を有する。
【００８２】
イソシアネート化合物のクリーニングブレードへの含浸は、例えば、イソシアネート化合物が液体である温度で、イソシアネート化合物の液体中にクリーニングブレードを浸漬させることにより行われる。
【００８３】
即ち、像担持体当接部の所定領域のみを、活性水素化合物を含まずイソシアネート化合物より主になる浴に所定時間、浸漬する。
【００８４】
また、繊維質状の部材や多孔質の部材にイソシアネート化合物を含浸させ、クリーニングブレードに塗布する方法や、スプレーにより塗布する方法を例示することもできる。
【００８５】
なお、クリーニングブレードの当接部のみにイソシアネート化合物を含浸させる方法としては、含浸させたくない部分を耐薬品性テープ等でマスキングすることを例示することができる。
【００８６】
即ち、像担持体当接部の所定領域のみが露出する様に、クリーニングブレードの表面にマスク部材を配置し、マスク部材が配置されていない部分の表面のみから、活性水素化合物を含浸させることなく、イソシアネート化合物を所定時間含浸させる。
【００８７】
以上のようにして、イソシアネート化合物をクリーニングブレードに所定の時間含浸後、クリーニングブレード表面に残存するイソシアネート化合物を拭き取る。そして、含浸されたイソシアネート化合物とポリウレタン樹脂との反応を進行させる。
【００８８】
最終的に得られるクリーニングブレードの硬化部の厚みを所望の範囲とするためには、イソシアネート化合物の含浸時間は１分以上とすることが好ましく、２分以上がより好ましく、１２０分以下が好ましく、６０分以下がより好ましく、３０分以下が更に好ましい。
【００８９】
また、含浸温度は、イソシアネート化合物が液体である温度以上であればよく、具体的には１０℃以上が好ましく、２０℃以上がより好ましく、３０℃以上が更に好ましい。また、イソシアネート化合物の熱劣化の観点から、１００℃以下が好ましく、９５℃以下がより好ましく、９０℃以下が更に好ましい。
【００９０】
イソシアネート化合物を含浸した後、水分の存在下に加熱することで、前述の反応が進む。
【００９１】
含浸されたイソシアネート化合物とポリウレタン樹脂と水の反応は、水蒸気中に暴露すること、または熱水中に浸漬することが好ましい。反応効率とポリウレタン樹脂の熱劣化の観点から、水蒸気は、１００℃から１５０℃の水蒸気が好ましく、処理時間は５分以上とすることが好ましく、８分以上がより好ましく、１０分以上が更に好ましく、１２０分以下が好ましく、１００分以下がより好ましく、８０分以下が更に好ましい。蒸気圧は飽和水蒸気圧に近いほど効率が良い。熱水温度は、８０℃以上が好ましく、沸点温度以下が好ましい。更に、水溶性のＴＥＤＡ（トリエチレンジアミン）触媒や水分子を活性化する直鎖ポリアミン触媒を用いると、反応が低温で短時間で完結するため、ポリウレタン樹脂の劣化を抑えることができる。使用する触媒の量は、５００ｐｐｍ以上が好ましく、５０００ｐｐｍ以上がより好ましく、５００００ｐｐｍ以上が更に好ましく。１０００００ｐｍ以下が好ましい。熱水での処理時間は１０分から６０分が好ましく、２０分から５０分がより好ましい。
【００９２】
以上に説明したように、本発明のクリーニングブレードにおいては、トナー担持体との当接部のみまたはその近傍に十分な厚みの硬化部が形成されているため、自由長部分のゴム弾性を保持したまま、摩擦係数が低く、硬度が高く、良好な摺動特性と耐久性が実現される。安定したクリーニング特性が得られる。
【００９３】
また、当接部の０℃〜７０℃温度変化に対するｔａｎδの変化幅が少ないので、ブレード捲れ、トナーのスリ抜け及びトナーの融着が抑制されている。
【００９４】
従って、本発明のクリーニングブレードを、各種の電子写真装置に好適に配設することができる。特に、本発明のクリーニングブレードは、表面平滑性に劣る像担持体の場合においても、良好なクリーニング特性を示す。
【００９５】
【実施例】
以下に実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、これらは、本発明を何ら限定するものではない。なお、以下特に明記しない限り、試薬等は市販の高純度品を用いた。
【００９６】
（実施例１）クリーニングブレード１
国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）７９°、０℃〜７０℃のｔａｎδ値変化幅が約０．８、長手方向３３０ｍｍ、厚さ３ｍｍ、自由長２０ｍｍで支持部材のない熱硬化性ポリエステル系ポリウレタン樹脂製クリーニングブレードを図４に示すように耐薬品性テープよりなるマスク部材４１で、Ｌ１及びＬ２が３ｍｍとなるようマスキングし（Ｌ１は自由長の１５％）、８０℃のイソシアネート（ＭＤＩ）浴４２に３０分間浸漬後、ＭＤＩ浴よりポリウレタン樹脂製クリーニングブレードを引き上げ、余分なＭＤＩを拭き取った。その後１３０℃の電気炉に水をはった水槽をおき、その上に水と接しないように該クリーニングブレードをおき、１３０℃の水蒸気に６０分の間暴露し、含浸されたイソシアネート化合物とポリウレタン樹脂と水分を反応させ、その後マスキングをはずし、真空乾燥を行いクリーニングブレード１を作製した。
【００９７】
得られたクリーニングブレード１の像担持体当接部の断面を光学顕微鏡で観察したところ、硬化部は白濁した層として観察され、硬化部の厚さＴは０．７ｍｍであった。
【００９８】
また、クリーニングブレード１を幅５０ｍｍに切断し、ＰＥＴフィルムシートにカウンター当接して、加重０．３Ｎ／１ｃｍ幅、移動速度１０ｃｍ／分で、ＨＥＩＤＯＮ表面性試験器を用いて摩擦係数を測定したところ、０．６であった。
【００９９】
更に、このクリーニングブレードの国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）を測定したところ、８５°であった。
【０１００】
硬化部の粘弾性を評価するため、クリーニングブレード１の硬化部の表面から２００μｍの深さの部分までをミクロトームで切断し、粘弾性測定装置（レオメトリックス社製、型番：ＲＳＡ２）を用い、１０Ｈｚでｔａｎδの温度依存性を測定した。処理部の粘弾性特性のｔａｎδ曲線は図５の、「水蒸気処理」の曲線であり、ｔａｎδピーク温度は−８℃、０℃〜７０℃のｔａｎδの変化幅は約０．２１であった。ｔａｎδ値は０℃、７０℃でそれぞれ、０．２７、０．０６で、変化幅は未処理部の０．２７倍（三分の一以下）あった（未処理部のｔａｎδピーク温度は０℃、０℃から７０℃のｔａｎδの変化幅は０．８でありｔａｎδ変化幅は、硬化部のそれの３．８倍）。
【０１０１】
次に、クリーニングブレード１をキャノン製複写機（商品名：Ｐｉｘｅｌ  Ｄｉｏ  Ｖ）に組み込み、実際にカラーコピーすることによって実装試験を行った。球形トナーのクリーニング性を調べたところ、０℃でごくわずかのトナーのすり抜けが観測されたが画像には影響はなかった。良好なクリーニング性であった。また、３５万枚のカラーコピーを行った後も、良好なクリーニング性が維持され、良好なコピーが得られた。
【０１０２】
以上より、本発明によれば、クリーニングブレードの像担持体当接部に十分な厚みの硬化部を簡便に形成できることが判った。この結果、自由長部分の運動性を維持したまま、像担持体当接部を低摩擦係数で高硬度とできるため、良好なクリーニング性と耐久性が実現できることが示された。
【０１０３】
（実施例２）クリーニングブレード２
国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）７９°、０℃〜７０℃のｔａｎδ値変化幅が約０．８、長手方向３３０ｍｍ、厚さ３ｍｍ、自由長２０ｍｍで支持部材のない熱硬化性ポリエステル系ポリウレタン樹脂製ブレードを図４に示すように耐薬品性テープよりなるマスク部材４１で、Ｌ１及びＬ２が３ｍｍとなるようマスキングし（Ｌ１は自由長の１５％）、８０℃のイソシアネート（ＭＤＩ）浴４２に３０分間浸漬後、ＭＤＩ浴よりポリウレタン樹脂製ブレードを引き上げ、余分なＭＤＩを拭き取った。その後、ＴＥＤＡ触媒５００００質量ｐｐｍの１００℃水溶液に４０分の間浸漬し、含浸されたイソシアネート化合物とポリウレタン樹脂と水分を反応させ、その後マスキングをはずし、真空乾燥を行いクリーニングブレード２を作製した。
【０１０４】
得られたクリーニングブレード２の像担持体当接部の断面を光学顕微鏡で観察したところ、硬化部は白濁した層として観察され、硬化部の厚さＴは０．７ｍｍであった。
【０１０５】
また、クリーニングブレード２を幅５０ｍｍに切断し、ＰＥＴフィルムシートにカウンター当接して、加重０．３Ｎ／１ｃｍ幅、移動速度１０ｃｍ／分で、ＨＥＩＤＯＮ表面性試験器を用いて摩擦係数を測定したところ、０．６であった。
【０１０６】
更に、硬化部が表面に形成された熱硬化性ポリエステル系ポリウレタン樹脂よりなる硬度測定用のテストピースを、上記と同様にして作製し、国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）を測定したところ、８９°であった。
【０１０７】
処理部の表面から２００μｍまでの深さのの粘弾性特性のｔａｎδ曲線は図５の、「熱水処理」の曲線であり、ｔａｎδピーク温度は−６℃、０℃〜７０℃のｔａｎδの変化幅は約０．０６であった。ｔａｎδ値は０℃、７０℃でそれぞれ、０．１３、０．０７であった。変化幅は未処理部の０．０８倍であった（未処理部のｔａｎδ変化幅は、硬化部のそれの１３倍）。
【０１０８】
次に、クリーニングブレード２をキャノン製複写機（商品名：Ｐｉｘｅｌ  Ｄｉｏ  Ｖ）に組み込み、実際にカラーコピーすることによって実装試験を行った。球形トナーのクリーニング性を調べたところ、良好なクリーニング性であった。また、４０万枚のカラーコピーを行った後も、良好なクリーニング性が維持され、良好なコピーが得られた。
【０１０９】
以上より、本発明によれば、クリーニングブレードの像担持体当接部に十分な厚みの硬化部を簡便に形成できることが判った。この結果、自由長部分の運動性を維持したまま、像担持体当接部を低摩擦係数で高硬度とできるため、良好なクリーニング性と耐久性が実現できることが示された。
【０１１０】
（実施例３）クリーニングブレード３
クリーニングブレード１で使用したものと同じポリウレタン樹脂よりなる厚さ３ｍｍのウレタンシートを、クリーニングブレードとして裁断する前に、感光ドラムに接しない部分に相当するところを耐薬品性テープでマスキングし、８０℃のＭＤＩ浴に３０分間浸漬し、余分なイソシアネートを拭き取り、その後、ＴＥＤＡ触媒５００００質量ｐｐｍの１００℃水溶液に４０分の間浸漬し、含浸されたイソシアネート化合物とポリウレタン樹脂と水分を反応させ、その後マスキングをはずし、真空乾燥を行い、裁断してクリーニングブレード３を作製した。
【０１１１】
得られたクリーニングブレード３の特性をクリーニングブレード１と同様に評価したところ、硬化部の厚みは０．７ｍｍ、摩擦係数は０．６、国際ゴム硬度（ＩＲＨＤ）は８９°であった。
【０１１２】
また、クリーニングブレード１と同様に実装試験を行ったところ、球形トナーの場合においても良好なクリーニング性が確認され、良好なクリーニング性は、４０万枚のコピー後も維持された。
【０１１３】
以上より、ポリウレタン樹脂に硬化部を形成後に、ポリウレタン樹脂をクリーニングブレードに加工することも可能であることが示された。
【０１１４】
（比較例１）クリーニングブレード４
クリーニングブレード１の作製で使用したものと同じポリウレタン樹脂で製造されたクリーニングブレードで表面に硬化部を形成しないものを用意した。その摩擦係数は、振動のため不安定であったが、３．５であった。
【０１１５】
また、クリーニングブレード１と同様に実装試験を行ったところ、良好なクリーニング性は、１０万枚のコピーまでであった。０℃でのトナーのすり抜けがあり、画像に筋となって現れた。０℃〜７０℃のｔａｎδの変化幅は約０．８であった。ｔａｎδ値は０℃、５０℃、７０℃でそれぞれ、０．７９、０．０２、０．０１であった。
【０１１６】
以上で得られた結果を表１に示した。
【０１１７】
【表１】
2004170779.tif 000004
【０１１８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明により、広い温度範囲において、クリーニングブレードの自由長部分の運動性を維持したまま、像担持体当接部のトナーすり抜け、ブレード捲れ、及びトナーの融着を抑制できる。また低摩擦係数で高硬度とできるため、高速電子写真プロセスであっても良好なクリーニング性と耐久性が実現できる。
【０１１９】
本発明によって、上記のような優れた特性を有するクリーニングブレードが提供され、このようなブレードを好適に製造できるクリーニングブレードの製造方法が提供された。また、優れたクリーニングブレードを備え、長期間、広い使用温度範囲において高品位な画質を得ることのできる電子写真装置が提供された。
【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一形態を示す模式図である。
【図２】本発明のクリーニングブレードの様々な形態を示す模式的断面図である。
【図３】本発明のクリーニングブレードの動作例を説明するための模式図である。
【図４】本発明のクリーニングブレードの製造方法を説明するための工程図である。
【図５】ｔａｎδの温度依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  長手方向
１１  自由長方向
１２  厚み方向
１３  自由長部
１４  当接部
１５  硬化部
１６  端部
３０  像担持体
４０  ポリウレタン樹脂製ブレード
４１  マスク部材
４２  イソシアネート浴
Ｌ１  自由長方向の長さ
Ｌ２  厚み方向の長さ
Ｔ  硬化部の厚み
【図１】
2004170779.tif 000005
【図２】
2004170779.tif 000006
【図３】
2004170779.tif 000007
【図４】
2004170779.tif 000008
【図５】
2004170779.tif 000009