JP2008268407A - クリーニングブレード - Google Patents

Abstract

【課題】高温、高湿下での長期保管においても、他部品を汚染することのないクリーニングブレードを提供する。
【解決手段】静電転写プロセスを利用した画像形成装置に配置され、該画像形成装置が具備する感光ドラム上の残留トナーを摺擦して除去するための、ブレード部材及び支持部材を有するクリーニングブレードであって、該クリーニングブレードからメタノール抽出される含窒素化合物の量が、該クリーニングブレードの長手方向1ｃｍ当り１２μｇ以下であることを特徴とするクリーニングブレード。
【選択図】なし

Description

本発明は、静電転写プロセスを利用した画像形成装置に配置され、該画像形成装置が具備する感光ドラム上の残留トナーを摺擦して除去するための、ブレード部材及び支持部材を有するクリーニングブレードに関する。

電子写真複写機やレーザービームプリンター、ファクシミリ等の静電転写プロセスを利用した画像形成装置は、感光ドラム上に形成された静電潜像上にトナーを付着させて、これを複写紙に転写させて複写や印字を行うものである。転写後の感光ドラム上に残った残留トナーを除去する方法の一つとして、ウレタンエラストマーからなるブレード部材と支持部材（ホルダー）からなるクリーニングブレードを用いる方法が実用化されている。

従来、このブレード部材を構成する材料としては、耐磨耗性等の機械的強度に優れ、かつクリープ性（当接応力による永久変形）の少ないポリエステル系ウレタンエラストマー、中でも熱硬化性ウレタンエラストマーが用いられてきた。

上記ポリエステル系ウレタンエラストマーは、通常、ポリイソシアネート、ポリオール、鎖延長剤および触媒を用いて、プレポリマー法、セミワンショット法、ワンショット法等により製造される。この製造に際し、成形サイクルの短縮、ブレード部材の製造効率向上のため、触媒が添加される。従来からこの触媒として、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ）、ジメチルイミダゾール（ＤＭＩ）等が使用されている。しかしながら、これらの触媒を用いて成形されたポリエステル系ウレタンエラストマーは、内部に残留した上記触媒が、空気中の水分または熱によって揮発し、他の部品を汚染するという問題を有する。そして、他の部品が上記触媒に汚染された結果、画像不良が発生する。

これを解決する手段として、分子内に２ないし３個の水酸基をもつ触媒を用いた事例が紹介されている（例えば、特許文献１参照。）。このような特徴をもつ触媒を用いた場合、その分子内に含まれる水酸基がプレポリマー中に含まれるイソシアネートと反応するため、ウレタンエラストマー外への滲出を防ぐことができる。しかしながら、分子内に水酸基を有していても、その全てがプレポリマー中のイソシアネートと反応するわけではなく、反応しなかった触媒は空気中の水分または熱によってウレタンエラストマー外へ滲出してしまう。

一方、電子写真複写機やレーザービームプリンターの普及に伴う小型化、高画質化により、従来よりも他部品との位置関係が密接になったり、クリーニングブレードの周りの空隙が少なくなっている。このため、空気中の水分または熱により揮発した触媒等がわずかな量であっても他部品が汚染され、画像不良が発生しやすくなっているため、画像不良が発生しやすいという問題を有している。

特開平０７−２９０６０３号公報

本発明は、上記現状に鑑み、なされたものであり、高温、高湿下での長期保管においても、他部品を汚染することのないクリーニングブレードを提供することを目的とする。

上記課題を解決した本発明は、静電転写プロセスを利用した画像形成装置に配置され、該画像形成装置が具備する感光ドラム上の残留トナーを摺擦して除去するための、ブレード部材及び支持部材を有するクリーニングブレードであって、該クリーニングブレードからメタノール抽出される含窒素化合物の量が、該クリーニングブレードの長手方向1ｃｍ当り１２μｇ以下であることを特徴とするクリーニングブレードである。

本発明によれば、反応しなかった触媒等が他部品を汚染することのないクリーニングブレードを提供することができる。

本発明の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配置され、該画像形成装置が具備する感光ドラム上の残留トナーを摺擦して除去するための、ブレード部材及び支持部材を有するクリーニングブレードである。そして、該クリーニングブレードは、該クリーニングブレードからメタノール抽出される含窒素化合物の量が、該クリーニングブレードの長手方向1ｃｍ当り１２μｇ以下であることを特徴とする。

本発明のクリーニングブレードの製造方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法により製造することができる。例えば、次のようにして製造することができる。すなわち、支持部材を用意し、この支持部材の片端面に接着剤を塗布しこれを、例えば、上型と下型で構成されるクリーニングブレード用成形型に配置する。このとき、前記支持部材は、接着剤を塗布された片端部がキャビティ内に突出した状態で前記成形型内に配置される。次に、ポリイソシアネート、ポリオール、鎖延長剤およびウレタン硬化用触媒等を含有する液状の原料組成物を、前記クリーニングブレード用成形型のキャビティ内に注入し、これを加熱して硬化させる。次いで脱型し、所定の寸法に切断して、ホルダー部材上にブレード部材が形成されたクリーニングブレードを作製することができる。

本発明のクリーニングブレードは、該クリーニングブレードからメタノールによって抽出される含窒素化合物の量が、該クリーニングブレードの長手方向1ｃｍ当り１２μｇ以下でなければならない。メタノールによって抽出される含窒素化合物が該クリーニングブレードの長手方向1ｃｍ当り１２μｇより多いと、他部品が汚染され、画像不良が発生する。クリーニングブレードの近傍に設置される他部品としては、例えば、感光ドラム、帯電ローラーが挙げられる。これらの部品の長手方向と、クリーニングブレードの長手方向は同じである。そこで、クリーニングブレードに起因する他部品の汚染が発生する場合、クリーニングブレードの長手方向１ｃｍ当り滲出する含窒素化合物量が重要な指標となる。

また、前記ブレード部材が、ウレタンエラストマーからなるとき、該ウレタンエラストマーからメタノール抽出される含窒素化合物は該ウレタンエラストマー1ｇ当り５０μｇ以下であることが好ましい。メタノール抽出される含窒素化合物の量を該ウレタンエラストマー1ｇ当り５０μｇ以下とすると、上述した他部品の汚染の発生を防ぐことができる。

このように、本発明のクリーニングブレードは、クリーニングブレードから滲出する含窒素化合物の量が適切な値に設定されているため、他部品を汚染することなく、画像不良が発生しない。

本発明において使用することのできるポリイソシアネートとしては、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）が好ましいが、特に制限されるものではなく以下のポリイソシアネートも使用できる。例えば、イソホロンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、カルボジイミド変性ジイソシアネート、ポリメチレンフェニルポリイソシアネート、オルトトルイジンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、キシリ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、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、ジメチルジイソシアネート等が挙げられる。これらは単独で用いても、二種以上を併用してもよい。

本発明において使用することのできるポリオールは、特に制限されるものではなく、例えば従来公知のポリオールを使用することができる。具体例としては、例えばポリエチレンアジペートポリエステルポリオール、ポリブチレンアジペートポリエステルポリオール、ポリヘキシレンアジペートポリエステルポリオール、ポリエチレン−プロピレンアジペートポリエステルポリオール、ポリエチレン−ブチレンアジペートポリエステルポリオール、ポリエチレン−ネオペンチレンアジペートポリエステルポリオールなどのアジペート系ポリエステルポリオールなどが挙げられる。また、カプロラクトンを開環重合して得られるポリカプロラクトン系ポリエステルポリオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどのポリエーテルポリオールが挙げられる。また、ポリカーボネートジオールを用いても良い。これらは単独で用いても、二種以上を併用してもよい。

本発明において使用することのできる鎖延長剤は、特に制限されるものではなく、例えば従来公知のポリオールを使用することができる。具体的には、１，４−ブタンジオール、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、へキサンジオール、１，４−シクロへキサンジオール、１，４−シクロへキサンジメタノール、キシリレングリコール、トリエチレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、１，２，６−へキサントリオール等の分子量２００以下のポリオールが挙げられる。これらは単独で用いても、二種以上を併用してもよい。

また、本発明において使用することのできるウレタン硬化用触媒としては、三級アミン等のアミン系化合物、有機金属化合物等が挙げられる。ウレタン硬化用触媒は、イソシアヌレート化触媒とウレタン化触媒に大別される。本発明においては、ウレタン硬化用触媒として、イソシアヌレート化触媒とウレタン化触媒を併用することが好ましい。

本発明において使用することのできるイソシアヌレート化触媒としては、例えば、Ｎ−エチルピペリジン、Ｎ，Ｎ′−ジメチルピペラジン、Ｎ−エチルモルフォリン等の第３級アミン；テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウムのハイドロオキサイドや有機弱酸塩；トリメチルヒドロキシプロピルアンモニウム、トリエチルヒドロキシプロピルアンモニウム等のヒドロキシアルキルアンモニウムのハイドロオキサイドや有機弱酸塩；酢酸、プロピオン酸、酪酸、カプロン酸、カプリン酸、吉草酸、オクチル酸、ミリスチン酸、ナフテン酸等のカルボン酸のアルカリ金属塩の中の１種類、またはその混合物が挙げられる。この中では、成型後にブルームして他のパーツに影響を及ぼすことのないカルボン酸のアルカリ金属塩が好ましい。これらは単独で用いても、二種以上を併用してもよい。

本発明において使用することのできるウレタン化触媒としては、一般に用いられるポリウレタン硬化用の触媒を挙げることができる。例えばアミン系触媒が挙げられる。具体的には、ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチル−２−ヒドロキシエチルプロピレンジアミンなどのアミノアルコール；トリエチルアミンなどのトリアルキルアミン；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−ブタンジアミンなどのテトラアルキルジアミン；トリエチレンジアミン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、Ｎ−メチルモルホリンなどの環状アミン；ピペラジン系、トリアジン系、イミダゾール系、などが例示できる。また、通常、ウレタンに用いられる金属触媒でもよく、ジブチル錫ジラウレートなどを例示することができる。この中では、反応性とともに、成形後、他部品に影響の及ぼすことのない、分子内にイソシアネートとの活性水素基をもったアミノアルコールが好ましい。さらに好ましくは、分子内の活性水素基とイソシアネートとの反応性が高いＮ，Ｎ−ジメチルヘキサノールアミンである。これらは単独で用いても、二種以上を併用してもよい。

本発明に係るクリーニングブレードの製造方法は、特に限定されず、公知の方法の中から適したものを選択すればよい。例えば次のようにして、クリーニングブレードを製造することができる。まず、クリーニングブレード用成形型を準備する。次にポリイソシアネートとポリエステルポリオールを部分的に重合したウレタンエラストマー用プレポリマーならびに触媒を含有した鎖延長剤を注型機に投入し、ミキシングチャンバー内で、一定比率にて混合、攪拌し、液状混合物を得る。これを上記成形型内に注入、反応硬化させ、ついで硬化物を脱型し、所定の寸法に切断することにより、クリーニングブレードを製造することができる。

次に本発明を実施例を挙げてさらに詳細に説明する。本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。

本実施例においては下記原材料を用いた。
（１）４，４−ジフェニルメタンジイソシアネート
（ミリオネートＭＴ（商品名）、日本ポリウレタン工業（株）製）
（２）ポリブチレンアジペート
（ニッポラン４０１０（商品名）、日本ポリウレタン工業（株）製）
（３）ポリヘキシレンアジペート
（ニッポラン１６４（商品名）、日本ポリウレタン工業（株）製）
（４）１，４−ブタンジオール（三菱化学（株）製）
（５）トリメチロールプロパン（三菱ガス化学（株）製）
（６）Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノヘキサノール（カオライザーNo.25（商品名）、花王（株）製）
（７）Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチル−２−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン（ＰＯＬＹＣＡＴ１７（商品名）、エアープロダクツジャパン（株）製）

実施例１
（熱硬化性ポリウレタン原料組成物の調製）
前記（１）４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート２７．６質量部と、（２）ポリブチレンアジペート（数平均分子量２０００）５７．６質量部を、８０℃窒素雰囲気下で１２０分間反応させ、プレポリマーを得た。また、前記（４）１，４−ブタンジオール２．１質量部、（５）トリメチロールプロパン１．７質量部、（３）ポリヘキシレンアジペート（数平均分子量１０００）１１．８質量部と表１に示す触媒とを混合し、硬化剤を得た。

（クリーニングブレードの製造）
予め支持部材として鋼板製のホルダーを用意した。このホルダーの片端面にフェノール樹脂系の接着剤を塗布した。上型と下型で構成されるクリーニングブレード用成形型に、接着剤を塗布された片端部がキャビティ内に突出した状態で上記ホルダーを前記成形型に配置した。次に、上記プレポリマーと硬化剤とを混合して調製した熱硬化性ポリウレタン原料組成物をキャビティ内に注入した。これを１３０℃の温度で加熱し反応硬化させ、次いで脱型し、所定の寸法に切断して、ホルダー上にブレード部材が形成されたクリーニングブレードを作製した。

（含窒素化合物の定量）
上記クリーニングブレードをメタノールに浸し、２５℃環境下にて４日間抽出を行った。次いで、クリーニングブレードを取り出し、ロータリーエバポレーターを用いて、前記抽出を行ったメタノールを濃縮し濃縮液を得た。次に、メスフラスコを用いて、メタノールを前記濃縮液に加え一定量の被験試料を調製した。この被験試料１μLをＧＣ−ＭＳで分析した。得られたマススペクトルから、検出された含窒素化合物を同定し、各含窒素化合物のピーク面積を求めた。

また、上記分析において検出された含窒素化合物を別途準備し、異なる濃度に調整したメタノール溶液を調整した。このようにして準備した既知濃度の含窒素化合物のメタノール溶液１μLをＧＣ−ＭＳにて分析し、得られたピーク面積より、検量線を作成した。

得られた検量線を基に、前記被験試料中に含まれる含窒素化合物の濃度を算出し、クリーニングブレードから抽出された含窒素化合物の量を算出した。さらに、クリーニングブレードの長手方向長さで割ることにより、クリーニングブレードの長手方向１ｃｍ当たりの含窒素化合物の溶出量を算出した。得られた結果を表１に示した。

また、クリーニングブレードのブレード部材として成形したウレタンエラストマーを切り出し、これを被験試料とし、上記クリーニングブレードと同様に処理し、分析して、抽出された含窒素化合物の量を求めた。抽出に用いた前記ウレタンエラストマー被験試料の重量で割ることにより、ウレタンエラストマー１ｇ当りの含窒素化合物の溶出量を求めた。得られた結果を表１に示した。

また、前記含窒素化合物として、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノヘキサノールが抽出された。

（画像評価）
得られたクリーニングブレードをトナーカートリッジ（キヤノン（株）製レーザービームプリンター ＬＢＰ−５３００）に組み込んだ。このレーザービームプリンターを５０℃／９５％ＲＨの環境に３０日間放置し、その後１５℃／３０%ＲＨの環境下にて画像を形成した。得られた画像を目視にて検査し下記の基準にて画像評価を行った。
○：得られた画像に異常が確認されなかった
△：得られた画像にうっすらと白くなった部分が確認され、その部分がドラムのクリーニングブレードが接していた位置もしくは帯電ローラーのクリーニングブレードに面していた位置に対応した。
×：得られた画像にはっきりとした白いスジが確認され、その部分がドラムのクリーニングブレードが接していた位置もしくは帯電ローラーのクリーニングブレードに面していた位置に対応した。

実施例２
触媒を表１に示す配合量にした以外は、実施例１と同様にしてクリーニングブレードを作製し、実施例１と同様にして含窒素化合物の抽出量を求め、画像評価を行った。得られた結果を表１に示す。
また、前記含窒素化合物として、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノヘキサノールが抽出された。

実施例３
表１に示す触媒及び配合量にした以外は、実施例１と同様にしてクリーニングブレードを作製し、実施例１と同様にして含窒素化合物の抽出量を求め、画像評価を行った。得られた結果を表１に示す。
また、前記含窒素化合物として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチル−２−ヒドロキシエチルプロピレンジアミンが抽出された。

実施例４
表１に示す触媒及び配合量にした以外は、実施例１と同様にしてクリーニングブレードを作製し、実施例１と同様にして含窒素化合物の抽出量を求め、画像評価を行った。得られた結果を表１に示す。
また、前記含窒素化合物として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチル−２−ヒドロキシエチルプロピレンジアミンが抽出された。

比較例1
表２に示す触媒及び配合量にした以外は、実施例１と同様にしてクリーニングブレードを作製し、実施例１と同様にして含窒素化合物の抽出量を求め、画像評価を行った。得られた結果を表１に示す。
また、前記含窒素化合物として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチル−２−ヒドロキシエチルプロピレンジアミンが抽出された。

比較例２
表２に示す触媒及び配合量にした以外は、実施例１と同様にしてクリーニングブレードを作製し、実施例１と同様にして含窒素化合物の抽出量を求め、画像評価を行った。得られた結果を表１に示す。
また、前記含窒素化合物として、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチル−２−ヒドロキシエチルプロピレンジアミンが抽出された。

表１に示す結果から分かるように、実施例１〜４で作製したクリーニングブレードにおいては、感光ドラム、帯電ローラーの汚染に起因する画像不良は発生しなかった。これに対し、比較例１及び２で作製したクリーニングブレードにおいては、画像不良が発生した。これは、クリーニングブレードから水分または熱により揮発した含窒素化合物によるものと考えられる。

Claims (3)

1. 静電転写プロセスを利用した画像形成装置に配置され、該画像形成装置が具備する感光ドラム上の残留トナーを摺擦して除去するための、ブレード部材及び支持部材を有するクリーニングブレードであって、該クリーニングブレードからメタノール抽出される含窒素化合物の量が、該クリーニングブレードの長手方向1ｃｍ当り１２μｇ以下であることを特徴とするクリーニングブレード。
2. 前記ブレード部材が、ウレタンエラストマーからなり、該ウレタンエラストマーからメタノール抽出される含窒素化合物が該ウレタンエラストマー1ｇ当り５０μｇ以下であることを特徴とする請求項１記載のクリーニングブレード。
3. 前記含窒素化合物がアミン系化合物であることを特徴とする請求項１または２記載のクリーニングブレード。