(57)【要約】【課題】重合体トナーを使用した高速の画像形成装置のクリーニングに使用した場合においても、耐摩耗性並びに耐欠け性に優れたクリーニングブレードとその製造方法を提供する。【解決手段】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からなるクリーニングブレードであって、ポリウレタン弾性体は側鎖を有する側鎖含有グリコールを構成成分とするポリエステルポリオールを含有するクリーニングブレードとする。ポリエステルポリオール全量中の側鎖含有グリコールの含有率は、１〜１０重量％であることが好ましい。【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からな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は側鎖含有グリコールを構成成分とするポリエステルポリオール化合物を含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】
前記ポリエステルポリオール化合物全量中の側鎖含有グリコールの含有率が１〜１０重量％であることを特徴とする請求項１に記載のクリーニングブレード。
【請求項３】
前記ポリウレタン弾性体は、さらに側鎖含有しないグリコールを構成成分とするポリエステルポリオール化合物を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーニングブレード。
【請求項４】
前記側鎖含有グリコールがネオペンチルグリコールであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクリーニングブレード。
【請求項５】
前記ポリエステルポリオール化合物が、ラクトン系ポリオールであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のクリーニングブレード。
【請求項６】
ジイソシアネート化合物とポリエステルポリオール化合物とを反応させてプレポリマーとするプレポリマー製造工程、前記プレポリマーと架橋剤並びに鎖延長剤を含む硬化剤成分と混合して反応性組成物とする混合工程、及び前記反応性組成物を金型等を使用して所定形状の成形体に成形する成形工程を有するクリーニングブレードの製造方法であって、
前記ポリエステルポリオール化合物全量中の側鎖含有グリコールの含有率が１〜１０重量％となるように調整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】
【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等の静電方式の画像形成装置において、感光体、中間転写ベルト、転写ベルト等のトナーを担持し或いはトナー担持面と接触する部材表面の残存トナーを除去するクリーニングブレード及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静電方式の画像形成装置においてトナー画像を用紙等に転写した後の感光体、中間転写ベルト等の像担持体表面に残存するトナーや像担持体に接触する転写ベルト等表面に付着したトナーを拭き取り、除去するために、従来から厚さが約１〜３ｍｍ程度のポリウレタン系弾性体のシートから裁断して形成されるクリーニングブレードが使用されていた。
【０００３】
近年においては、画像形成装置の高機能化、カラー化が進んでおり、静電潜像をレーザーで形成する方法により高解像度と同時に高速化することが要請されている。さらに、電子写真機の世界的な普及に伴い、画像形成が行われる条件が高温高湿から低温低湿まで広い範囲の環境条件で使用されるようになっている
トナーに対しては高解像度化に対応できるように小粒径化、粒子径分布のシャープ化が要求されている。従来の粉砕法によって製造されたトナーは、小粒径化が困難であり、粒子径分布をシャープにするため分級操作をする必要があり、製造工程が複雑であった。また、粉砕して得られたトナーの表面には粉砕により副生する微粉が残留しているため、この微粉の影響による帯電量の変化によって画像濃度の低下など、画像の質の低下が発生しやすいものであった。
【０００４】
このような問題を解決するため、懸濁重合法をはじめとして、各種重合法によるトナー製造方法が提案されている。重合法トナーは多くの利点を有するものであるが、一方で、感光体上に残留したトナーのクリーニングが難しくなり画質を低下させるという問題を生じることが判明した。
【０００５】
特にカラートナーによる画像形成においては、感光体などの像担持体に転写残トナーが存在していると、混色が発生するという問題があり、黒トナーを使用した画像形成方法以上に像担持体の表面に残留した転写残トナーを除去するクリーニングブレードが重要となる。
【０００６】
係るクリーニングブレードを構成するポリウレタン弾性体としては、２官能のポリオール化合物、ジイソシアネート化合物、３官能以上の架橋剤及び２官能の鎖延長剤を反応させたポリウレタンが公知である（特許文献１、２、３等）。
【０００７】
特許文献1に開示された技術は、感光体を摩滅させることが少なく、また、紙粉の介在や微小トナーによるフイルミングが生じ難く、その結果画像形成装置の耐久性に優れる電子写真複写機用クリーニングブレードを製造する方法を提供することを目的とし、ポリイソシアネートと分子量１０００〜３０００のポリカプロラクトンエステルジオールとから調製したイソシアネート基含量８〜２０％の擬プレポリマーに分子量１０００〜３０００の高分子量ポリオールと分子量６０〜２５０の低分子量ポリオールとからなる硬化剤を水酸基／イソシアネート基当量比0.８〜0.９として混合撹拌し、予め加熱した型内に注入して、ＪＩＳ Ａ硬度６５〜８０、３００％モジユラス１３０〜２５０ｋg／ｃｍ2 、２０℃における反発弾性が４５％以上のクリーニングブレードとする製造方法である。
【０００８】
特許文献2に開示されたクリーニングブレードは、低温域から高温域にわたって、適正な反発弾性を有するクリーニングブレードを提供することを目的とし、ポリオール成分として、低級アルキル基を置換基として有するラクトンの開環ポリエステルポリオールを用い、ポリイソシアネート成分として、ｐ−フエニレンジイソシアネート及び／又は１，４−シクロヘキサンジイソシアネートを用い、これらを反応させて得られるウレタンプレポリマーを硬化剤にて硬化させることによって得られる、硬度（ＪＩＳ  Ａ）が６５〜８０、０〜６０℃の温度域において反発弾性が２５〜７０％、ガラス転移点が−１０℃以下であるクリーニングブレードである。
【０００９】
特許文献３に開示のクリーニングブレードは、環境が変化しても十分に安定した反発弾性を有し、高機能なクリーニングブレードを提供することを目的として、エステル濃度が特定範囲に入る縮合系のポリエステルポリオールを長鎖ポリオールとして使用したポリウレタン弾性体にて構成されるクリーニングブレードである。
【特許文献１】特開平５−２７８０４５号公報
【特許文献２】特公平７−１１３８０７号公報
【特許文献３】特開２００３−７３４４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、近年、画像形成の高速化が求められており、また画像形成装置の小型化の要請により感光体等も小型化しており、画像形成装置における感光体や転写ベルト、転写搬送ベルトなどのクリーニング対象部材とクリーニングブレードとの摺動速度が高速化している状況において、上記特許文献１〜３に開示されたポリウレタン弾性体からなるクリーニングブレードを、画像の鮮明化の要請に対応して現在実用化されつつある重合トナーを使用した画像形成装置においてクリーニングに使用すると、耐摩耗性や耐欠け性が十分ではないことが明らかとなった。
【００１１】
本発明は、重合体トナーを使用した高速の画像形成装置のクリーニングに使用した場合においても、耐摩耗性並びに耐欠け性に優れたクリーニングブレードとその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、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からな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は側鎖を有する側鎖含有グリコールを構成成分とするポリエステルポリオールを含有することを特徴とする。
【００１３】
係る構成のクリーニングブレードは、重合体トナーを使用した高速の画像形成装置のクリーニングに使用した場合においても、耐摩耗性並びに耐欠け性に優れたクリーニングブレードである。
【００１４】
上述のクリーニングブレードにおいては、前記ポリエステルポリオール全量中の側鎖含有グリコールの含有率が１〜１０重量％であることが好ましい。
【００１５】
ポリエステルポリオール全量中の側鎖含有グリコールの含有率が１重量％未満の場合にはクリーニング性能の環境依存性が大きくなり、１０重量％を超えるとポリウレタンの強度が低下する。ポリエステルポリオール全量中の側鎖含有グリコールの含有率は、２〜８重量％であることがより好ましい。
【００１６】
上述のクリーニングブレードを構成する前記ポリウレタン弾性体は、さらに側鎖含有しないグリコールを構成成分とするポリエステルポリオール化合物を含有することが好ましい。
【００１７】
係る構成により、重合トナーを使用した画像形成装置において低温環境から高温環境に至る広い範囲において優れた耐摩耗性並びに耐欠け性を有するクリーニングブレードが得られる。また、ポリエステルポリオール全量中の側鎖含有グリコールの含有率の調整も容易に行うことができる。
【００１８】
別の本発明は、ジイソシアネート化合物とポリエステルポリオール化合物とを反応させてプレポリマーとするプレポリマー製造工程、前記プレポリマーと架橋剤並びに鎖延長剤を含む硬化剤成分と混合して反応性組成物とする混合工程、及び前記反応性組成物を金型等を使用して所定形状の成形体に成形する成形工程を有するクリーニングブレードの製造方法であって、
前記ポリエステルポリオール化合物全量中の側鎖含有グリコールの含有率が１〜１０重量％となるように調整することを特徴とする。
【００１９】
係る構成の製造方法により、重合体トナーを使用した高速の画像形成装置のクリーニングに使用した場合においても、耐摩耗性並びに耐欠け性に優れたクリーニングブレードを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の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形成成分であるポリエステルポリオール化合物は、側鎖含有グリコールを構成成分とする。側鎖含有グリコールとしては、ネオペンチルグリコール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール等が例示されるが、ネオペンチルグリコールを使用することが特性上より好ましい。
【００２１】
ポリエステルポリオール化合物は、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、マレイン酸等のジカルボン酸の１種以上と、側鎖含有グリコールに加えて必要に応じて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、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、１，１０−デカンジオール、ジエチレングリコール等のグリコールの１種以上を縮重合させて得られる縮合系ポリエステルポリオール、側鎖含有グリコールに加えて必要に応じて側鎖を含有しないグリコールである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、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、１，１０−デカンジオール、ジエチレングリコール等のグリコールの１種以上を開始剤としてε−カプロラクトンやγ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン等のラクトン化合物の開環重合により得られるラクトン系ポリエステルが例示できる。ポリエステルポリオールは、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２２】
ポリエステルポリオール化合物の中でも、ε−カプロラクトンやバレロラクトンを開環重合させたラクトン系ポリオールを使用することは、より優れた耐摩耗性、耐欠け性を有するクリーニングブレードを得ることができるので、好適な態様である。
【００２３】
ポリウレタン弾性体を構成するポリエステルポリオール化合物全量中の側鎖含有グリコール含有率の調整は、ポリオール化合物の分子量、側鎖含有グリコール含有ポリエステルポリオール化合物と側鎖含有グリコールを含まないポリエステルポリオール化合物との混合比、縮合系ポリエステルポリオールの場合にはポリエステルポリオール合成時に使用する側鎖含有グリコールと併用する他のグリコールとの比率、またラクトン系ポリオールの場合には、開始剤として使用する側鎖含有グリコールと併用する他のグリコールとの比率などを調整することによって行うことができる。これらの中でも、側鎖含有グリコール含有ポリエステルポリオールと側鎖含有グリコールを含まないポリエステルポリオールとの混合比の調整による方法が、簡便であり、好適である。ポリエステルポリオール化合物全量中の側鎖含有グリコールの含有率は、重合体中の単位の重量ではなく、グリコールとして計算する。
【００２４】
本発明の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形成成分であるジイソシアネート化合物としては、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、４，４’−フェニレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート化合物、エチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等の脂肪族ジイソシアネート化合物、水素添加４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート（ＣＨＤＩ）、メチルシクロヘ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（ＩＰＤＩ）、水素添加ｍ−キシリレンジイソシアネート（ＨＸＤＩ）、ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート化合物が例示できる。ジイソシアネート化合物も２種以上を併用することができる。ジイソシアネート化合物としては、より耐摩耗性に優れたブレードが得られることから、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートの使用が好ましい。
【００２５】
本発明の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形成成分である架橋剤としては、トリメチロールプロパン、トリエチロールプロパン、ペンタエリスリトール、トリエタノールアミン等の低分子量トリオールが例示される。架橋剤も２種以上を併用することができる。
【００２６】
本発明の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形成成分である鎖長延長剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール等の低分子量グリコールが例示される。鎖延長剤も２種以上を併用することができる。
【００２７】
クリーニングブレードの製造に際しては、ポリウレタン重合触媒を使用してもよく、係る重合触媒としては、ジブチル錫ジラウレートやオクチル酸錫等の有機錫系触媒、トリエチレンジアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサメチレンジアミン、１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］ウンデセン−７（ＤＢＵ）、ビス（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−２−エチル）エーテル、ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル等の第３級アミン系触媒、酢酸カリウム、オクチル酸カリウム等のカルボン酸金属塩触媒、イミダゾール系触媒等が例示される。これらの中でも、第３級アミン触媒の使用が好ましい。
【００２８】
本発明のクリーニングブレードの製造方法は、ポリエステルポリオール化合物とジイソシアネート化合物を反応させてプレポリマー製造するプレポリマー製造工程、プレポリマーと架橋剤並びに鎖延長剤を含む硬化剤成分と混合して反応性組成物とする混合工程、反応性組成物を金型等を使用して所定形状の成形体に成形する成形工程を有する。成形体は、金型を使用して所定形状のクリーニングブレードであってもよく、シート状であってもよい。成形体がシート状である場合には、該シートを所定のブレード形状に裁断する裁断工程を含む製造方法によりクリーニングブレードが製造可能である。本発明の製造方法は、成形体を、１００〜１４０℃、通常１２０℃で５時間以上、好ましくは２４時間以内加熱するポストキュア工程を有していることが好ましく、さらに常温の環境下で１日以上、好ましくは７日以下放置する熟成工程を有していてもよい。
【００２９】
本発明の製造方法においては、ポリエステルポリオール化合物全量とジイソシアネート化合物を反応させてプレポリマーとし、硬化剤成分は、架橋剤と鎖延長剤にて構成する完全プレポリマー法であってもよく、ポリエステルポリオール化合物の一部をジイソシアネート化合物と反応させて擬似プレポリマーとし、硬化剤成分を残部のポリエステルポリオール化合物、架橋剤、鎖延長剤と混合して使用する擬似プレポリマー法であってもよい。
【００３０】
クリーニングブレードを使用したクリーニング方法は、公知の方法が使用可能である。例えば、感光体、転写ベルト、ローラー等の画像形成装置を構成する部材で、クリーニングを行う必要がある部材に、所定の角度と当接圧にて当接させてクリーニングを行う方法が例示される。
【実施例】
【００３１】
（クリーニングブレード製造例１）
ネオペンチルグリコール（ＮＰＧ）を開始剤とし、触媒を使用してε−カプロラクトンを開環付加させて得られた２官能のポリエステルポリオール化合物としてプラクセル２３０ＣＰ（数平均分子量３０００；ダイセル化学工業製）５９．８１ｇに対して４，４‘−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４０．１９ｇを添加し、窒素気流中にて８０℃にて３時間反応させてＮＣＯ基末端擬似プレポリマーを得た。
【００３２】
８０℃に加熱した前記ＮＣＯ基末端擬似プレポリマーに対して、１，４−ブタンジオールを開始剤とし、触媒を使用してε−カプロラクトンを開環付加させて得られた２官能のポリエステルポリオール化合物としてプラクセル２２０（数平均分子量２０００；ダイセル化学工業製）１６．７０ｇ、架橋剤としてトリメチロールプロパン（ＴＭＰ）５．７０ｇ及び鎖延長剤として１，４−ブタンジオール（ＢＤ）５．２０ｇの混合物である硬化剤成分を添加、撹拌して反応性組成物とした後に真空脱泡を行い、内面が直径３４０ｍｍ、幅６００ｍｍの成形面である円筒状金型に反応性組成物をキャスティングして１５０℃にて１時間加熱反応させて硬化させて厚さ１．６ｍｍのポリウレタン弾性体シートを成形した。ポリウレタン弾性体シートを金型より脱型し、１２０℃にて６時間ポストキュアを行った後にさらに室温で７日放置、熟成した。
【００３３】
該ポリウレタン弾性体シートを裁断して縦１２ｍｍ，横２３８ｍｍのクリーニングブレード１を作製し、ホットメルト接着剤を使用して所定の金具に所定の自由端長さとなるように貼着してクリーニングブレードユニット１とした。
【００３４】
（クリーニングブレード製造例２）
プラクセル２３０ＣＰの使用量を５９．８１ｇとしたままでプラクセル２２０の使用量を２５．５０ｇ、ＴＭＰの使用量を３．０４ｇ、ＢＤの使用量を７．３７ｇとした以外はクリーニングブレード製造例１と同様にしてクリーニングブレードユニット２を作製した。
【００３５】
（クリーニングブレード製造例３）
プラクセル２３０ＣＰの使用量を５９．８１ｇとしたままでプラクセル２２０の使用量を２７．２４ｇ、ＴＭＰの使用量を２．３１ｇ、ＢＤの使用量を７．９１ｇとした以外はクリーニングブレード製造例１と同様にしてクリーニングブレードユニット３を作製した。
【００３６】
（クリーニングブレード製造例４）
ネオペンチルグリコール（ＮＰＧ）を開始剤とし、触媒を使用してε−カプロラクトンを開環付加させて得られた２官能のポリエステルポリオール化合物としてプラクセル２１０ＣＰ（数平均分子量１０００；ダイセル化学工業製）５１．１４ｇに対して４，４‘−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）４８．８６ｇを添加し製造例１と同様にして擬似プレポリマーを作製した。この擬似プレポリマーに対してＴＭＰの使用量を２．３１ｇ、ＢＤの使用量を７．９１ｇとした以外はクリーニングブレード製造例１と同様にしてクリーニングブレードユニット４を作製した。
【００３７】
（クリーニングブレード製造例５）
クリーニングブレード製造例１のＮＣＯ基末端擬似プレポリマーに対して、プラクセル２３０ＣＰを２６．５０ｇ、架橋剤としてトリメチロールプロパン（ＴＭＰ）３．０７ｇ及び鎖延長剤として１，４−ブタンジオール（ＢＤ）７．７６ｇの混合物である硬化剤成分を使用した以外は、クリーニングブレード製造例１と同様にしてクリーニングブレード７を作製した。
【００３８】
（クリーニングブレード製造例６）
プラクセル２３０ＣＰを使用せずにプラクセル２２０の使用量を８６．３６ｇとし、ＭＤＩの使用量を４３．１２ｇとしてＮＣＯ基末端プレポリマーを作製し、ＴＭＰの使用量を３．１２ｇ、ＢＤの使用量を７．２１ｇとした以外はクリーニングブレード製造例１と同様にしてクリーニングブレードユニット５を作製した。
【００３９】
（クリーニングブレード製造例７）
プラクセル２３０ＣＰを使用せずにプラクセル２２０の使用量を１０９．６４ｇとし、ＭＤＩの使用量を４３．１２ｇとしてＮＣＯ基末端プレポリマーを作製し、ＴＭＰの使用量を２．１８ｇ、ＢＤの使用量を７．１２ｇとした以外はクリーニングブレード製造例１と同様にしてクリーニングブレード６を作製した。
【００４０】
＜評価＞
（１）ポリウレタン弾性体の物理特性
製造例において得たポリウレタン弾性体シートを使用してＪＩＳ  Ｋ  ６２５１に準拠して引張強さを、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５２に準拠して引裂強さを、それぞれ測定した。またＪＩＳ  Ｋ  ６２５５（リュプケ式）に準拠して０℃、２３℃、５０℃の反発弾性を測定した。硬度はＪＩＳ  Ｋ  ６２５３に準拠して、ショアＡ硬度を測定した。測定は、製造例において得られた厚さ１．６ｍｍのポリウレタン弾性体シートを６枚重ねて厚さ９．６ｍｍとしたサンプルについて行った。
【００４１】
（２）ｔａｎ  δピーク特性
粘弾性測定機ＤＶＥ−Ｖ４（レオロジー社製）を使用し、初期歪み０．３ｍｍ、振幅４０μｍ、周波数１０Ｈｚにて測定した。使用したサンプルは、製造例で示したポリウレタン弾性体シートから切り出した長さ２０ｍｍ、幅５ｍｍの短冊状サンプルである。
【００４２】
（３）クリーニング性
重合体トナーを使用する市販の高速プリンター（１４枚機）を使用し、評価用のクリーニングブレードサンプルを取り付け、印字用紙をセットした後に温度２３℃、湿度５０％（Ｎ／Ｎ）環境下、及び温度１０℃、湿度２０％（Ｌ／Ｌ）環境下にて５％ハーフトーンで連続印字を行い、５００枚毎にクリーニング不良（欠けによる黒筋）をチェックした。最終印字枚数はＮ／Ｎ環境では１００００枚、Ｌ／Ｌ環境では６０００枚である。これらの枚数においてクリーニング不良が発生しなかったものをそれぞれ、＞１００００，＞６０００と表示した。
【００４３】
（４）耐摩耗性
上記（３）の印字濃度の評価におけるＮ／Ｎ環境の画像再生実験後にクリーニングブレードの感光体と当接する稜線（エッジ）部を光学顕微鏡又はレーザー顕微鏡により観察して摩耗の程度を目視にて評価した。
【００４４】
＜評価結果＞
クリーニングブレードの特性評価結果は（表１）に示した。
【００４５】
【表１】
2005345634.tif 000002
【００４６】
（表１）の評価結果より、本発明のクリーニングブレード（製造例１〜５）は、いずれもｔａｎ  δのピーク温度が−１０〜１０℃の範囲内であり、しかも真球状に近い重合トナーを使用した場合においても、Ｎ／Ｎ環境、Ｌ／Ｌ環境のいずれにおいてもクリーニング性に優れたものであった。また本発明のクリーニングブレード（製造例１〜５）の耐摩耗性評価結果は、いずれも摩耗が少なく良好であった。