(57)【要約】【課題】高温高湿の環境下での圧縮永久歪の優れた高分子材料、この材料を用いた画像形成装置部品及び画像形成装置を提供することである。【解決手段】ポリエーテルポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られる高分子材料において、該ポリエーテルポリオールが下記式（１）で示され、かつ該ポリエーテルポリオールがエチレンオキサイドを３１〜８０質量％含有することを特徴とする高分子材料、該高分子材料を用いた画像形成部品及びこの画像形成部品を装着した画像形成装置。【化１】2004307715.tif 000005（式中、ｍ、ｎ及びｔは０以上の整数である）【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエーテルポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られる高分子材料において、該ポリエーテルポリオールが下記式（１）で示され、かつ該ポリエーテルポリオールがエチレンオキサイドを３１〜８０質量％含有することを特徴とする高分子材料。
【化１】
2004307715.tif 000004
（式中、ｍ、ｎ及びｔは０以上の整数である）
【請求項２】
ポリエーテルポリオールが第１級である末端水酸基を有する請求項１又は２に記載の高分子材料。
【請求項３】
ポリイソシアネートが、芳香族ポリイソシアネート、その誘導体の少なくとも一つを含有する請求項１〜３のいずれかに記載の高分子材料。
【請求項４】
ポリイソシアネートが、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート及びその誘導体からなる群より選ばれた少なくとも一つを含有する請求項１〜３のいずれかに記載の高分子材料。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の高分子材料を用いて構成されたことを特徴とする画像形成装置部品。
【請求項６】
前記画像形成装置部品が、帯電ローラー、現像ローラー、トナー供給ローラー、転写ローラー、クリーニングローラー、トナー層規制ブレード及びクリーニングブレードからなる群より選ばれた少なくとも一つである請求項５に記載の画像形成装置部品。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の画像形成装置部品を装着してなることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子材料、それを用いた画像形成装置部品及び画像形成装置に関する。更に詳しくは、本発明は、諸特性に優れた電子写真プロセス等に好適に用いられる高分子材料、それを用いた画像形成装置部品及び該部品を帯電用部品、現像用部品、トナー供給用部品、転写用部品或いはクリーニング用部品として装着した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真技術の進歩に伴い、乾式電子写真装置等の画像形成装置には、帯電用、現像用、転写用、トナー供給用、クリーニング用等に供される部品の部材として、高分子材料からなる部材が注目されており、帯電ローラー、現像ローラー、転写ローラー、トナー供給ローラー及びクリーニングローラー等の弾性を有するローラーやトナー層規制ブレード及びクリーニングブレード等の弾性を有するブレード等の形態で用いられる。これらの目的に使用される高分子材料からなる部材には、通常ゴム又はポリウレタン等の高分子エラストマーやフォームが用いられ、低硬度であることが求められている。
【０００３】
近年、地球環境保護により従来の発泡材であるフルオロカーボン（フロン）が使用できなくなり、従来フロン使用の際には、発泡助剤であった水を、この代替発泡材として従来の発泡効果に見合うように用いるため、配合上使用する水の量が増加している。更に、近年は低硬度化のための低密度化が要望され、発泡材として使用する水の量は更に増加の傾向にある。水を増加させることは、発生炭酸ガス量を増加させるため、軟質フォームの密度を低下させるには有効であるが、生成する芳香族ポリ尿素は、軟質フォームの圧縮永久歪を悪化させる。特に、温度４０℃／湿度９５％のような高温高湿の環境下での圧縮永久歪が大きいという問題があった。
【０００４】
前記高分子材料に用いられるポリオールとしては、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加重合して得られたポリエーテルポリオール、或いはテトラヒドロフラン等を開環重合して得られたポリエーテルポリオール等が挙げられる。これらエチレンオキサイド含有ポリエーテルの種類としては、エチレンオキサイドを末端に含有したものと、エチレンオキサイドを全体にランダムに含有したものの２種類が挙げられる。
【０００５】
末端にエチレンオキサイドを含有するポリエーテルポリオールの水酸基は、１級アルコールとなり易く、反応性に優れ、モールド成形時には好んで使用されている。しかしながら、化学式の構造上、３０質量％を超えるエチレンオキサイドを末端のみに含有することは難しく、高反応化のためにエチレンオキサイドをランダムに含有したポリエーテルポリオールが使用されていた。このエチレンオキサイドをランダムに含有したポリオールは、反応性に優れる。しかし、高分子形成反応がオープン化（低樹脂化）し易く、高分子材料を得るのが非常に難しい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、このような従来の高分子材料からなる部材がもつ欠点を克服し、高温高湿環境下での圧縮永久歪の優れた高分子材料、この材料を用いた画像形成装置部品及び画像形成装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に従って、ポリエーテルポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られる高分子材料において、該ポリエーテルポリオールが下記式（１）で示され、かつ該ポリエーテルポリオールがエチレンオキサイドを３１〜８０質量％含有することを特徴とする高分子材料が提供される。
【０００８】
【化２】
2004307715.tif 000002
式中、ｍ、ｎ及びｔは０以上の整数である。
【０００９】
また、本発明に従って、上記高分子材料を用いた画像形成部品及びこの画像形成部品を装着した画像形成装置が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ポリエーテルポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られる高分子材料で、前記ポリエーテルポリオールが、上記式（１）で表される如く、末端に集中して存在していることを特徴とする高分子材料を用いた部材は、高温高湿下での圧縮永久歪に優れ、電子写真装置等の画像形成装置用の部材として、好適であることを見出した。本発明は、係る知見に基づいて完成したものである。
【００１２】
一般的なエチレンオキサイド末端含有ポリエーテルポリオールの中で、エチレンオキサイド含有量は最大でも３０質量％程度である。本発明者らは、エチレンオキサイドの含有量に着目し、通常高分子材料用としては使用せずに、界面活性剤として使用されるポリエーテルポリオールを発見した。
【００１３】
前記界面活性剤用ポリエーテルポリオールは、エチレンオキサイドを末端にのみ有し、エチレンオキサイド含有量が３１〜８０質量％である。前記ポリエーテルポリオールとポリイソシアネートを用いて得られた高分子材料が、高温高湿下での圧縮永久歪に優れ、電子写真装置等の画像形成装置用の部材として特に好ましいものである。すなわち、エチレンオキサイド含有量が３０質量％以下であると、反応性の低下から、高分子形成反応が十分に行われない。また、８０質量％を超えた場合、反応性向上により独立気泡性（クローズ化）が向上し、モールド成形等には適さない。このポリエーテルポリオールは一種用いてもよいし、二種以上を用いてもよく、また、本発明の効果が損なわれない範囲で、所望により、他の各種ポリオールと適宜組み合せて用いることができる。
【００１４】
前記ポリエーテルポリオールと組み合せる他の各種ポリオールとしては、ポリエーテルポリオールやポリエステルポリオール等が挙げられる。なかでも、ポリエーテルポリオールの少なくとも一部をポリエーテルポリオール中でエチレン性不飽和単量体（アクリロニトリル、スチレン、メタクリル酸メチル及び塩化ビニリデン等）の重合により変性した通称ポリマーポリオール（商品名：三井武田ケミカル）、エチレンオキサイドを６０〜９５モル％ランダム付加重合させたポリエーテルポリオール等が挙げられる。これらのポリオールを一部併用することによりフォームの湿熱耐久性を低下させることなく、通気性向上等を図ることができる。
【００１５】
一方、前記ポリエーテルポリオールと反応させて高分子材料を得るのに用いられるポリイソシアネートとしては、特に制限は無く、従来公知の各種ポリイソシアネートの中から、適宜選択して使用することができる。このポリイソシアネートの例としては、トリレンジイソシアネートやジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート及びその誘導体、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート及びその誘導体、イソホロンジイソシアネート等の脂環式ポリイソシアネート及びその誘導体等が挙げられる。前記誘導体としては、例えば、多核体やポリオール等で変性したウレタン変性物、ウレチジオン形成による二量体、イソシアヌレート変性物、カルボジイミド変性物、ウレトンイミン変性物、アロハネート変性物、ウレア変性物及びビュレット変性物等を挙げることができる。これらのポリイソシアネートの中で、トリレンジイソシアネートやジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート及びその誘導体を主成分とするものは、得られる高分子材料からなる部材の低硬度化、湿熱耐久性を向上させるので好適である。
【００１６】
本発明においては、トリレンジイソシアネートやジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート及びその誘導体を一種用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。また、所望により、本発明の目的が損なわれない範囲で、前記トリレンジイソシアネートやジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネート及びその誘導体と共に、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等の脂環式ポリイソシアネート及びその誘導体を併用することができる。これらポリイソシアネートの配合量としては特に制限は無いが、ＮＣＯインデックスが６０〜１２０％になるように配合量を設定することが好ましく、より好ましくは７０〜１０５％の範囲である。
【００１７】
本発明の高湿熱耐久性の高分子材料は、前記ポリオール、ポリイソシアネート、及び所望により用いられる整泡剤、触媒、水、その他助剤から製造される。整泡剤は、ポリジメチルシロキサンとＥＯ／ＰＯ共重合物からの水溶性ポリエーテルシロキサン、スルホン化リシノール酸のナトリウム塩やこれらとポリシロキサン・ポリオキシアルキレンコポリマーとの混合物等が挙げられる。これらの整泡剤の中で、ポリジメチルシロキサンとＥＯ／ＰＯ共重合物からの水溶性ポリエーテルシロキサンが好適である。使用量は全ポリオール１００質量部に対して、０．１〜３質量部が好ましい。
【００１８】
触媒は、特に制限は無く、従来公知のものを使用してもよい。触媒の使用量は全ポリオール１００質量部に対して、０．００５〜１０質量部を使用することが好適である。触媒としては、例えば、アミン系触媒｛トリエチレンジアミン、ビス（ジメチルアミノエチル）エーテル、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサンジアミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）−７−ウンデセン、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）−５−ノネン、１，２−ジメチルイミダゾール、Ｎ−エチルモルホリン及びＮ−メチルモルホリン等｝や、有機金属系触媒｛オクチル酸錫、オレイン酸錫、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、テトラ−ｉ−プロポキシチタン、テトラ−ｎ−ブトキシチタン及びテトラキス（２−エチルヘキシルオキシ）チタン等｝や、前記アミン系触媒及び有機金属系触媒の初期活性を低下させた有機酸塩触媒（カルボン酸塩やホウ酸塩等）が用いられる。この触媒は一種用いてもよく、二種以上を組み合せて用いてもよい。
【００１９】
水は、ポリイソシアネートと反応して炭酸ガスを発生することにより発泡剤として使用される。通常使用される量は、全ポリオール１００質量部に対して、０．１〜１０質量部が好ましく、更に好ましくは０．１〜５質量部である。また、地球環境保護の目的で開発されたクロロフルオロカーボン類（ＨＦＣ−１３４Ａ等）、炭化水素（シクロペンタン等）、その他の発泡剤を助剤として水と併用しても本発明の主旨を損なうものではない。
【００２０】
その他助剤として、架橋剤、難燃剤、着色剤、紫外線吸収剤、老化防止剤、酸化防止剤及び導電性付与剤等が挙げられる。これらのその他助剤を必要に応じて添加してもなんら本発明の主旨を損なうものではない。
【００２１】
本発明の高分子材料の製造方法については、特に制限は無く常法によればよい。その一例を示せば次の通りである。まず、前記のポリオール、ポリイソシアネート及び所望により用いられる整泡剤、触媒、水、その他助剤等を均質に混合した後、加熱して反応硬化させることにより、本発明の高分子材料が得られる。原料を混合する際の温度や時間については特に制限は無いが、混合温度は、通常１０〜９０℃、好ましくは２０〜６０℃の範囲であり、混合時間は、通常１秒〜１０分間、好ましくは３秒〜５分間程度である。また、加熱して反応硬化させる際、従来公知の方法により、発泡させることにより、ポリウレタンフォームからなる高分子材料を作製することができる。ここでの発泡方法については特に制限は無く、発泡剤を用いる方法、機械的な攪拌により気泡を混入する方法等、いずれの方法をも用いることができる。なお、発泡倍率は、適宜定めればよく、特に制限は無い。
【００２２】
本発明の画像形成装置部品は、このようにして得られた高分子材料を用いたものであって、該画像形成装置部品がローラーである場合には、通常、鉄にメッキを施したものやステンレス鋼等からなる芯金を、前記の高分子材料で被覆することにより製造される。用途によっては、導電性付与剤を添加してもよいし、導電性や半導電性、或いは絶縁性の塗料により、その外側を塗装してもよい。本発明の画像形成装置部品は、その用途については特に制限は無いが、例えば帯電用部材、現像用部材、転写用部材、トナー供給用部材及びクリーニング用部材等に装着してなるものである。
【００２３】
金属部材とポリウレタン部材の接合方法については特に制限は無いが、金属部材を予めモールド（成形型）内部に配設しておきポリウレタン組成物を注型硬化する方法や、ポリウレタン部材を所定の形状に成形した後接着する方法等を用いることができる。どちらの方法でも、必要に応じて金属部材とポリウレタンフォームの間に接着層を設けることができ、この接着層としては、接着剤やホットメルトシート等の公知の材料を用いることができる。ポリウレタン部材の形成方法としては特に制限は無く、公知の方法、例えば前述した所定の形状のモールドに注型する方法の他に、ブロックから切削加工により、所定の寸法に切り出す方法、研磨処理により所定の寸法にする方法、或いはこれらの方法を適宜組み合せる方法等を用いることができる。本発明の高分子材料であるポリウレタンを用いた画像形成装置部品の種類としては特に制限は無いが、帯電ローラー、現像ローラー、トナー供給ローラー、転写ローラー、クリーニングローラー、トナー層規制ブレード、クリーニングブレード等を挙げることができる。
【００２４】
図１は、本発明の画像形成装置部品をトナー供給ローラーとして装着した電子写真方式の画像形成装置の一例を示す説明図であって、本発明に係るトナー供給ローラー３と潜電潜像を保持した画像形成体１との間に現像ローラー２がその外周面を画像形成体１の表面に近接させた状態で配設され、かつ画像形成体１に紙等の記録媒体８を介して、転写ローラー５を当接させた構造を示している。トナー供給ローラー３、現像ローラー２及び画像形成体１を矢印方向に回転させることにより、トナーがトナー供給ローラー３により、現像ローラー２の表面に供給され、層規制ブレード４によって均一な薄層に整えられた後、画像形成体１上の潜像に付着し、該潜像が可視化される。そして画像形成体１と転写ローラー５との間に電界を発生させることにより、画像形成体１上のトナー画像を記録媒体８に転写させる。また、６はクリーニングローラーであり、このクリーニングローラー６により、転写後に画像形成体１表面に残留するトナーが除去される。なお、７は帯電ローラーである。
【００２５】
【実施例】
次に、本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
【００２６】
（実施例１〜１１及び比較例１〜４）
まず、下表１に示す組成のポリオール成分（ポリオール、整泡剤、触媒及び水等）とポリイソシアネートを液温２５℃に調整した。そして、両液を、各ＮＣＯインデックスとなるように配合し、攪拌羽根で５秒間攪拌した後、４０℃に温調したトナー供給ロール用成形型に注入してトナー供給ロールを製造し、各種物性を評価した。
【００２７】
＜評価＞
モールド成形性は、良好：○、やや困難だが良好：△、不良：×と評価した。
【００２８】
成形品の硬度は、図２（ａ）及び（ｂ）に示される如く、トナー供給ロールを、その両端の芯金部分において支持し、そしてそのポリウレタンフォーム層を５０ｍｍ幅（厚さ：１０ｍｍ）の板状押圧面を有する治具にて、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で押圧したときの、１ｍｍ変位（圧縮）時の荷重（ｇ）。その数値が大きくなるほど、ポリウレタンフォーム層の硬さが高い、すなわち硬いことを示している。測定ポイントは、図示の如く、周方向の９０度毎に４ヶ所を測定した平均値である。
【００２９】
成形品の湿熱永久歪は、図３（ａ）及び（ｂ）に示される如く、トナー供給ロールを、その両端の芯金部分において支持し、そしてそのポリウレタンフォーム層に、φ１６ｍｍのスリーブを１．５ｍｍ変位（圧縮）させた状態で、温度５０℃／湿度９５％の環境下に７２時間放置し、取り出し解放後３０分経過した後の復元度合いを示したものである（ＪＩＳ  Ｋ６２０２に準拠：ＣＳ＝（ｔ０−ｔ１）／１．５×１００、ＣＳ：圧縮永久歪率（％）、ｔ０：初めの成形品の半径（ｍｍ）、ｔ１：試験後の成形品の半径（ｍｍ））。湿熱永久歪は、１５％以下であることが好ましい。
【００３０】
【表１】
2004307715.tif 000003
【００３１】
１）三洋化成工業（株）製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価３２、エチレンオキサイドを末端に約５０％含有するポリエーテルポリオール
２）三洋化成工業（株）製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価３２、エチレンオキサイドを末端に約４０％含有するポリエーテルポリオール
３）三洋化成工業（株）製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価１５、エチレンオキサイドを末端に約８０％含有するポリエーテルポリオール
４）三洋化成工業（株）製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価２９、エチレンオキサイドを末端に約２０％含有するポリエーテルポリオール
５）三洋化成工業（株）製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価３３、エチレンオキサイドを末端に約１４％含有するポリエーテルポリオール
６）三井武田ケミカル（株）製ポリマーポリオール、ＯＨ価２８
７）三洋化成工業（株）製ポリエーテルポリオール、ＯＨ価４９、エチレンオキサイドをランダムに約７０％含有するポリエーテルポリオール
８）日本ユニカ（株）製シリコーン整泡剤
９）東ソー（株）製第三級アミン触媒
１０）三共エアプロダクツ（株）製第三級アミン触媒
１１）日本ポリウレタン工業（株）製ポリイソシアネート、ＮＣＯ＝４５％
１２）日本ポリウレタン工業（株）製ポリイソシアネート、ＮＣＯ＝３６％
１３）日本ポリウレタン工業（株）製ＴＤＩ、ＮＣＯ＝４８％
１４）日本ポリウレタン工業（株）製カルボジイミド変性ＭＤＩ、ＮＣＯ＝２９％
１５）日本ポリウレタン工業（株）製ポリイソシアネート、ＮＣＯ＝３１％
前記表１の結果から、実施例１〜１１に記載のポリオールＰＥ−７５、ＰＥ−６４及びＰＥ−７８はエチレンオキサイドが末端に集中して存在しているポリオールであるため、いずれも良好な湿熱永久歪を示した。いずれのポリオールもエチレンオキサイドを３１〜８０質量％含有したポリエーテルポリオールであり、官能基数に関わらず、良好な湿熱永久歪を示す。但し、ＰＥ−７８成形品は、エチレンオキサイドを８０質量％含有したポリオールであるため、独立気泡性（クローズ化）が強い成形品である。これに対し、比較例品はエチレンオキサイド含有量が１４〜２０質量％と低いため、いずれの湿熱永久歪が不良である。特に、低官能基数である比較例１及び２の湿熱永久歪は極めて悪い。
【００３２】
【発明の効果】
上述したように、本発明によって、高温高湿下での圧縮永久歪の優れた高分子材料、この材料を用いた画像形成装置部品及び画像形成装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置部品をトナー供給ローラーとして装着した電子写真方式の画像形成装置の一例を示す説明図である。
【図２】トナー供給ロールのポリウレタンフォーム層の硬度の測定方法を示す説明図であって、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は側面説明図である。
【図３】トナー供給ロールのポリウレタンフォーム層の湿熱永久歪の測定方法を示す説明図であって、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は側面説明図である。
【符号の説明】
１  画像形成体
２  現像ローラー
３  トナー供給ローラー
４  層規制ブレード
５  転写ローラー
６  クリーニングローラー
７  帯電ローラー
８  記録媒体
９  スキン層
１０  芯金
１１  ポリウレタンフォーム層
１２  スリーブ（φ１６ｍｍ）
【図１】
2004307715.tif 000006
【図２】
2004307715.tif 000007
【図３】
2004307715.tif 000008