JP3900492B2 - 紙葉類分離部材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙葉類分離部材に関し、特に、インクジェットプリンタ、レーザプリンタなどの各種プリンタ複写機、ファクシミリなどの各種ＯＡ機器の給紙装置に用いられる紙葉類分離部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子写真プロセスでは、電子写真感光体に対して、少なくとも帯電、露光、現像、転写およびクリーニングの各プロセスが実行される。かかる電子写真プロセスでは、トナー像が形成され且つその後当該トナー像を転写材に転写するトナー像担持体上のトナーを除去するクリーニング部材、現像部に用いられる現像部材及び感光体を帯電させる帯電部材などにポリウレタンが使用される。
【０００３】
ポリウレタンは、耐摩耗性が良好で、補強剤などを添加しなくても十分な機械的強度を有し、非汚染性であるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポリウレタンの物性には温度依存性があることが知られている。温度依存性は特に反発弾性に現れ、ポリウレタンでクリーニングブレードとした場合のクリーニング上の問題となっている。すなわち、低温で反発弾性が低下するとクリーニング不良となり、高温で反発弾性が増加すると、エッジの欠けや鳴きの問題が発生する。
【０００５】
一方、低温低湿ではブレード先端が感光体等を押圧する線圧が増大して感光体が摩耗しやすくなる一方、高温高湿環境下では線圧低下からくるクリーニング不良が発生するという、相反する問題が発生する場合もある。
【０００６】
ところで、最近の電子写真技術における高画質化により、トナーの小粒径化が図られ、さらに高機能なブレードが望まれている。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、環境が変化しても十分に安定した性能を有する高機能な紙葉類分離部材を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、数平均分子量１５００〜３８００で且つ下記式に定義したエステル濃度が６．８５±０．２５ｍｍｏｌ／ｇの範囲にあるポリエステルポリオールを長鎖ポリオールと、ポリイソシアネートと、分子量５００未満の短鎖ポリオールとから構成され、前記短鎖ポリオールとして、１，３−プロパンジオール及びトリメチロールプロパンの組み合わせ、又は１，４−ブタンジオール及びトリメチロールエタンの組み合わせを主成分として用いたポリウレタンからなるゴム弾性体であり、３００％モジュラスが１４０ｋｇ／ｃｍ２以上であり、０℃での反発弾性ＲｂT ０（％）が１０％以上、５０℃での反発弾性ＲｂT50（％）が７５％以下であることを特徴とする紙葉類分離部材にある。
【０００９】
【数２】
エステル濃度（ｍｍｏｌ／ｇ）
＝（エステル基のモル数）／（ポリエステルポリオールの重量）
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の紙葉類分離部材において、前記ポリエステルポリオールが、ジオール成分と二塩基酸との脱水縮合により得られたものであることを特徴とする紙葉類分離部材にある。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第１の態様に記載の紙葉類分離部材において、前記ポリエステルポリオールが、ジオール成分と二塩基酸とを脱水縮合する際にラクトン類を共重合したもの又は脱水縮合したものにラクトン類を重付加したものであることを特徴とする紙葉類分離部材にある。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様に記載の紙葉類分離部材において、前記ポリウレタン中の前記長鎖ポリオールが６０〜８０重量％であることを特徴とする紙葉類分離部材にある。
【００１３】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様に記載の紙葉類分離部材において、５０℃での反発弾性ＲｂT50（％）と０℃での反発弾性ＲｂT ０（％）との差であるΔＲｂ（％）が、６０％以下であることを特徴とする紙葉類分離部材にある。
【００１４】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様に記載の紙葉類分離部材において、ガラス転位温度が−５℃以下にあることを特徴とする紙葉類分離部材にある。
【００１５】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様に記載の紙葉類分離部材において、前記ゴム弾性体の硬度が、ＪＩＳ Ａで６０〜８０°であることを特徴とする紙葉類分離部材にある。
【００１６】
本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様に記載の紙葉類分離部材において、２５℃での１００％永久伸びが２．４％以下であることを特徴とする紙葉類分離部材にある。
【００１７】
本発明では、数平均分子量１５００〜３８００で且つ下記式に定義したエステル濃度が６．８５±０．２５ｍｍｏｌ／ｇの範囲にあるポリエステルポリオールを長鎖ポリオールと、ポリイソシアネートと、分子量５００未満の短鎖ポリオールとから構成されるポリウレタンをゴム弾性体の材料とする。
【００１８】
すなわち、本発明は、エステル濃度が６．８５±０．２５ｍｍｏｌ／ｇと、従来用いられていたポリオールより低いエステル濃度のポリエステルポリオールを用い且つ特定の鎖長延長剤を組み合わせて用いたポリウレタンとすると、反発弾性の温度依存性が低下し且つ機械的特性が向上するという知見に基づくものである。
【００１９】
すなわち、本発明の紙葉類分離部材は、短鎖ポリオールとして、１，３−プロパンジオール及びトリメチロールプロパンの組み合わせ、又は１，４−ブタンジオール及びトリメチロールエタンの組み合わせを主成分として用いるので、３００％モジュラスが１４０ｋｇ／ｃｍ２以上であり、０℃での反発弾性ＲｂT ０（％）が１０％以上、５０℃での反発弾性ＲｂT50（％）が７５％以下となり、また、ゴム硬度の温度依存性も低下し、反発弾性の温度依存性が小さいので、低温環境下においても安定した紙葉類分離特性を有する。
【００２０】
本発明では、このように短鎖ポリオールとして、特定のジオールと、特定のトリオールとを組み合わせて用いることにより、３００％モジュラス、反発弾性をバランスよく向上させることができる。なお、ジオールの配合割合を多くするとモジュラスが向上するが、１００％永久伸びが低下するので、ジオールの割合が６０〜９０％程度が好ましい。
【００２１】
また、本発明の紙葉類分離部材は、５０℃での反発弾性ＲｂT50（％）と０℃での反発弾性ＲｂT0（％）との差であるΔＲｂ（％）が、６０以下であるのが好ましい。反発弾性の温度依存性が低いので、低温域での反発弾性がある程度確保されると共に高温域での反発弾性の上昇を抑えることができるからである。
【００２２】
さらに、本発明の紙葉類分離部材は、２５℃での１００％永久伸びが２．４％以下であるのが好ましい。
【００２３】
なお、本発明の紙葉類分離部材は、ガラス転位温度が−５℃以下にあるのが好ましい。低温環境下においても優れたゴム弾性を示し、安定した紙葉類分離特性を示すためである。
【００２４】
本発明の紙葉類分離部材において、所定のエステル濃度を有するポリオールは、従来標準的に用いられていたカプロラクトン系ジオールよりも、ジオール成分と二塩基酸との脱水縮合により得られるポリエステルポリオールを用いる方がよいことを知見した。但し、ジオール成分と二塩基酸との脱水縮合により得られるポリエステルポリオール以外のポリオールを用いても、エステル濃度が上述した所定の範囲に入れば、上述した特性を得ることができる。
【００２５】
本発明で用いられる所定のポリエステルポリオールとしては、エチレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、ブチルエチルプロパンジオール、１，９−ノナンジオール、２−メチル−１，８−オクタンジオールなどのジオールと、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸などの二塩基酸との組み合わせで上述した条件を満足するエステル濃度を有するものを挙げることができる。具体的には、ノナンジオールアジペート、２−メチル−１，８−オクタンジオールアジペート、デカンジオールアジペート、ヘキサンジオールアゼレート、ノナンジオールアゼレート、２−メチル−１，８−オクタンジオールアゼレート、デカンジオールアゼレート、ブタンジオールセバケート、ヘキサンジオールセバケート、ノナンジオールセバケート、２−メチル−１，８−オクタンジオールセバケート、デカンジオールセバケート、各種グリコールのダイマー酸エステル及び水添ダイマー酸エステルなどを挙げることができる。数種類のジオールおよび二塩基酸を組み合わせることも差し支えない。
【００２６】
また、上述した条件の範囲内でε−カプロラクトンやδ−バレロラクトンなどのラクトン類を、重付加もしくは共重合することもできる。すなわち、ジオール成分と二塩基酸とを脱水縮合する際にラクトン類を共重合してランダム共重合体とするか、または、脱水縮合したものにラクトン類を重付加するかなどにより得たポリオールを用いることもできる。このようにラクトン類を用いることにより、低温時の反発弾性をさらに向上させることができる。
【００２７】
特に、性能およびコスト面で好適なものは１，９−ノナンジオールおよびメチル−１，８−オクタンジオールなどのジオールと、アジピン酸とを脱水縮合してなるポリエステルポリオールであるが、１，９−ノナンジオール単独では結晶性が強すぎて好ましくない。従って、メチル−１，８−オクタンジオールのみ、又はこれに１，９−ノナンジオールを添加して用いるのが好ましい。勿論、これらを主成分とし、一部の成分を他のグリコールや二塩基酸で置換したものも好適に用いることができる。ここで、メチル−１，８−オクタンジオールとは、１又は８以外の位置にメチル基を有するオクタンジオールであり、代表的なものは２−メチル−１，８−オクタンジオールであるが、これに限定されるものではない。
【００２８】
また、ポリエステルポリオールと反応させるポリイソシアネートとしては、２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、３，３−ジメチルジフェニル−４，４’−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）などを挙げることができる。特に、性能およびコスト面で好適なものはＭＤＩである。
【００２９】
上述したポリエステルポリオールを用いてポリウレタンを製造するには、ポリエステルポリオール及び鎖長延長剤としての短鎖ポリオールに、ポリイソシアネートを配合し、反応させる。反応はプレポリマー法やワンショット法など、ポリウレタンの一般的な製造方法を用いることができる。プレポリマー法は強度、耐摩耗性にすぐれるポリウレタンが得られるため本発明には好適であるが、製法により制限されるものではない。
【００３０】
ここで、短鎖ポリオールは、数平均分子量が５００未満のものであり、上述した通りであるが、本発明の趣旨の範囲内で、他の短鎖ポリオールを併用してもよい。例えば、エチレングリコールなどの主鎖の炭素数が２〜１２の直鎖グリコール；ネオペンチルグリコール、３−メチル−１，５−ペンタンジオールなどの炭素数１２以下の側鎖を有するジオール類；３−アリルオキシ−１，２−プロパンジオールなどの炭素数１２以下の不飽和基を有するジオール類；および、１，４−ビス（ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、パラキシレングリコールなどの芳香族環を含む炭素数２０以下のジオール類、シクロへキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール等の脂環式ジオール類、グリセリンなどのトリオール類およびペンタエリスリトールやソルビトールなどの４官能以上のポリオールを挙げることができる。これらのポリオールは、勿論、二種以上混合して用いてもよい。
【００３１】
本発明で用いられるポリウレタンでは、ポリウレタン中の長鎖ポリオールが６０〜８０重量％であるのが好ましい。
【００３２】
また、本発明では、上述した所定のポリエステルポリオールの他、本発明の効果を損なわない範囲で他のポリオールを併用することができるが、ポリエステルポリオールの含有量は、長鎖ポリオール中、９０〜３０重量％であるのが好ましい。
【００３３】
本発明のポリウレタンを用いると、紙葉類分離部材として要求される機械的特性を維持した上で、反発弾性の温度依存性が著しく小さいものとなる。
【００３４】
本発明の紙葉類分離部材の成形方法は、特に限定されず、注型法のほか、ミラブルタイプのポリウレタンを用いてインジェクション、メカフロス成形等を用いてもよい。
【００３５】
なお、紙葉類分離部材の形状はパッド形状、ロール形状など、形状は特に限定されず、ゴム硬度は、ソリッドのロール形状とした場合には、ＪＩＳ Ａで４０〜８０°、ソリッドのパッド形状とした場合、ＪＩＳ Ａで７０〜９０°、発泡体のロール形状とした場合、Ａｓｋｅｒ Ｃで５０〜９０°、発泡体のパッド形状とした場合、Ａｓｋｅｒ Ｃで７０〜９０°が好ましい。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００３７】
（参考例１）
１，９−ノナンジオール／２−メチル−１，８−オクタンジオール（モル比６５／３５）とアジピン酸とから数平均分子量２０００のポリエステルポリオールを得た。ポリエステルポリオール中のエステル濃度は、６．８ｍｍｏｌ／ｇである。
【００３８】
このポリエステルポリオールと、ＭＤＩおよび鎖長延長剤としての１，３−プロパンジオール／トリメチロールプロパン（８２／１８）の混合液とを用いて熱硬化型ポリウレタンとし、テストサンプル及びクリーニングブレードを製造した。なお、ポリウレタン中のポリエステルポリオールは約６５重量％とした。
【００３９】
（参考例２）
参考例１と同様なポリエステルポリオールと、ＭＤＩおよび鎖長延長剤としての１，４−ブタンジオール／トリメチロールエタン（８２／１８）の混合液とを用いて熱硬化型ポリウレタンとし、テストサンプル及びクリーニングブレードを製造した。なお、ポリウレタン中のポリエステルポリオールは約６５重量％とした。
【００４０】
（参考例３）
参考例１と同様なポリエステルポリオールと、ＭＤＩおよび鎖長延長剤としての１，４−ブタンジオール／トリメチロールプロパン（７８／２２）の混合液とを用いて熱硬化型ポリウレタンとし、テストサンプル及びクリーニングブレードを製造した。なお、ポリウレタン中のポリエステルポリオールは約６５重量％とした。
【００４１】
（参考例４）
数平均分子量１５００のポリエステルポリオールを用いた以外は、参考例１と同様にしてテストサンプル及びクリーニングブレードを製造した。なお、ポリエステルポリオール中のエステル濃度は、６．６ｍｍｏｌ／ｇであった。
【００４２】
（参考例５）
数平均分子量３８００のポリエステルポリオールを用いた以外は、参考例１と同様にしてテストサンプル及びクリーニングブレードを製造した。なお、ポリエステルポリオール中のエステル濃度は、７．１ｍｍｏｌ／ｇであった。
【００４３】
（比較参考例１）
エチレングリコールを開始剤とし、これにε−カプロラクトンを付加させて得た、数平均分子量２０００のポリエステルジオール（カプロラクトンＡ：エステル濃度８．５ｍｍｏｌ／ｇ）を用いた以外は参考例２と同様にしてテストサンプル及びクリーニングブレードを製造した。なお、ポリウレタン中のポリエステルポリオールは約６５重量％とした。
【００４４】
（比較参考例２）
エチレングリコールを開始剤とし、これにε−カプロラクトンを付加させて得た、数平均分子量２０００のポリエステルジオール（カプロラクトンＡ：エステル濃度８．５ｍｍｏｌ／ｇ）を用い、１，３−プロパンジオール／トリメチロールエタンの割合を（６６／３４）とした以外は参考例２と同様にしてテストサンプル及びクリーニングブレードを製造した。なお、ポリウレタン中のポリエステルポリオールは約６５重量％とした。
【００４５】
（比較参考例３）
エチレングリコールを開始剤とし、これにε−カプロラクトンを付加させて得た、数平均分子量２０００のポリエステルジオール（カプロラクトンＡ：エステル濃度８．５ｍｍｏｌ／ｇ）を用い、１，３−プロパンジオール／トリメチロールエタンの割合を（７８／２２）とした以外は参考例２と同様にしてテストサンプル及びクリーニングブレードを製造した。なお、ポリウレタン中のポリエステルポリオールは約６５重量％とした。
【００４６】
（参考試験例１）
各参考例及び比較参考例のテストサンプルについて、０℃〜５０℃の反発弾性を測定してその温度依存性を評価した。この結果は、表１に示す。反発弾性（Ｒｂ）はＪＩＳ Ｋ６２５５に準拠したリュプケ式反発弾性試験装置により求めた。また、ゴム硬度（Ｈｓ）をＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して０℃〜５０℃で測定し温度依存性を評価した。さらに、ガラス転位温度（Ｔｇ）を示差走査熱量分析（ＤＳＣ）により求め、３００％伸張時の引張強さ（３００％モジュラス：Ｍ３００）をＪＩＳ Ｋ６２５１に準じて、ヤング率（Ｅ）をＪＩＳ Ｋ６２５４で２５％伸長により、１００％永久伸び（１００％ＰＳ）をＪＩＳ Ｋ６２６２に準じて測定した。
【００４７】
この結果より、参考例１〜５のテストサンプルは、比較参考例１のものと比較して、３００％モジュラスが大きく１４０ｋｇ／ｃｍ２以上であり、反発弾性やゴム硬度の温度依存性も小さいことがわかった。
【００４８】
【表１】
【００４９】
（参考試験例２）
各参考例及び比較参考例のクリーニングブレードを用いて、クリーニング特性をＬＬ（１０℃１５％ＲＨ）、ＮＮ（２３℃５０％ＲＨ）、ＨＨ（３５℃８５％ＲＨ）の各条件で評価し、画像評価を行った。詳細には、各ブレードをレーザープリンタにセットし、２４時間放置後、Ａ４縦枠のみの印刷を１０００枚単位で実施し、その後の画像を評価した。最大３０００枚まで行い、クリーニング不良が発見された時点で試験を終了した。評価は、◎：３０００枚クリア、○：２０００枚クリア、△：１０００枚クリア、×：１０００枚クリアせずとした。なお、クリーニング特性は、平均粒径６μｍの球状重合のトナーを用いて行った。また、ＨＨ環境で１０ｋ通紙した後の摩耗幅を観察した。この結果は表２に示す。
【００５０】
この結果より、参考例１〜５のクリーニングブレードは温度変化に対して安定したクリーニング特性を示し、低温時のクリーニング特性が良好で、高温使用時におけるエッジの耐久性が良好であることがわかった。また、ＨＨ１０ｋ通紙後の摩耗幅も小さかった。一方、比較参考例１は１ｋ通紙で欠けが生じ、比較参考例２及び３はクリーニング性はよいが、ＨＨ１０ｋ通紙後の摩耗が大きく、ランニングを続ければクリーニング不良が生じることがわかった。
【００５１】
また、粒径が比較的大きく、粉砕型の形状の従来のトナーではクリーニング特性が良好であった、ポリカプロラクトン等を原料としたポリエステル系ウレタンでは、小粒径、真球度の高いトナーに対しては十分なクリーニング特性が得られず、このような小粒径、真球度の高いトナーに対しては本発明の条件を満足するポリウレタンを用いた方がより優れた特性が得られることがわかった。
【００５２】
【表２】
【００５３】
（実施例１〜４）
参考例１〜２及び４〜５のそれぞれと同様な熱硬化型ポリウレタンを用いて、テストサンプル及びロール形状の紙葉類分離部材を製造した。
【００５４】
（比較例１〜２）
ポリエステルポリオールの代わりにカプロラクトンＡを用いる以外は実施例１及び２と同様にしてテストサンプル及びロール形状の紙葉類分離部材を製造した。
【００５５】
（試験例１）
各実施例１〜４、比較例１及び２で得たテストサンプルにて、０℃〜５０℃における反発弾性（Ｒｂ）を測定し、ΔＲｂを算出した。測定はＪＩＳ Ｋ６２５５に準拠したリュプケ式反発弾性試験装置により求めた。さらに、ガラス転位温度（Ｔｇ）を示差走査熱量分析（ＤＳＣ）により求め、ゴム硬度をＪＩＳ Ｋ６３０１により測定した。結果を表３に示す。
【００５６】
この結果、実施例１〜４は、比較例１及び２と比較して反発弾性の温度依存性が小さく、ガラス転移点も十分に小さいことがわかった。
【００５７】
【表３】
【００５８】
（試験例２）
各実施例１〜４、比較例１及び２で得たロール部材を実機の原稿自動送り装置（ＡＤＦ）部に紙葉類分離ロールとして組み込み、ＬＬ（１０℃×３０％ＲＨ）、ＮＮ（２３℃×５５％ＲＨ）、ＨＨ（３０℃×８０％ＲＨ）環境下での通紙試験を行い、給紙トラブルを観察した。紙種には普通紙（６４ｇ／ｍ２）、及び給紙トラブルが発生し易い薄紙（トレーシングペーパー）を使用し、各試験条件毎に１０００枚通紙を行って鳴きや重送（Ｄ／Ｆ）を観察した。結果を表４に示す。
【００５９】
この結果、実施例１〜４はあらゆる環境下で、安定した給紙性能を有し、これは反発弾性の温度依存性が小さく、Ｔｇが−１０℃以下にあって、ゴム弾性がより低温まで保たれることによると推測される。
【００６０】
【表４】
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、環境が変化しても十分に安定した反発弾性を有する紙葉類分離部材を提供することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙葉類分離部材に関し、特に、インクジェットプリンタ、レーザプリンタなどの各種プリンタ複写機、ファクシミリなどの各種ＯＡ機器の給紙装置に用いられる紙葉類分離部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子写真プロセスでは、電子写真感光体に対して、少なくとも帯電、露光、現像、転写およびクリーニングの各プロセスが実行される。かかる電子写真プロセスでは、トナー像が形成され且つその後当該トナー像を転写材に転写するトナー像担持体上のトナーを除去するクリーニング部材、現像部に用いられる現像部材及び感光体を帯電させる帯電部材などにポリウレタンが使用される。
【０００３】
ポリウレタンは、耐摩耗性が良好で、補強剤などを添加しなくても十分な機械的強度を有し、非汚染性であるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポリウレタンの物性には温度依存性があることが知られている。温度依存性は特に反発弾性に現れ、ポリウレタンでクリーニングブレードとした場合のクリーニング上の問題となっている。すなわち、低温で反発弾性が低下するとクリーニング不良となり、高温で反発弾性が増加すると、エッジの欠けや鳴きの問題が発生する。
【０００５】
一方、低温低湿ではブレード先端が感光体等を押圧する線圧が増大して感光体が摩耗しやすくなる一方、高温高湿環境下では線圧低下からくるクリーニング不良が発生するという、相反する問題が発生する場合もある。
【０００６】
ところで、最近の電子写真技術における高画質化により、トナーの小粒径化が図られ、さらに高機能なブレードが望まれている。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑み、環境が変化しても十分に安定した性能を有する高機能な紙葉類分離部材を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、数平均分子量１５００〜３８００で且つ下記式に定義したエステル濃度が６．８５±０．２５ｍｍｏｌ／ｇの範囲にあるポリエステルポリオールを長鎖ポリオールと、ポリイソシアネートと、分子量５００未満の短鎖ポリオールとから構成され、前記短鎖ポリオールとして、１，３−プロパンジオール及びトリメチロールプロパンの組み合わせ、又は１，４−ブタンジオール及びトリメチロールエタンの組み合わせを主成分として用いたポリウレタンからなるゴム弾性体であり、３００％モジュラスが１４０ｋｇ／ｃｍ２以上であり、０℃での反発弾性ＲｂT ０（％）が１０％以上、５０℃での反発弾性ＲｂT50（％）が７５％以下であることを特徴とする紙葉類分離部材にある。
【０００９】
【数２】
エステル濃度（ｍｍｏｌ／ｇ）
＝（エステル基のモル数）／（ポリエステルポリオールの重量）
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の紙葉類分離部材において、前記ポリエステルポリオールが、ジオール成分と二塩基酸との脱水縮合により得られたものであることを特徴とする紙葉類分離部材にある。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第１の態様に記載の紙葉類分離部材において、前記ポリエステルポリオールが、ジオール成分と二塩基酸とを脱水縮合する際にラクトン類を共重合したもの又は脱水縮合したものにラクトン類を重付加したものであることを特徴とする紙葉類分離部材にある。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様に記載の紙葉類分離部材において、前記ポリウレタン中の前記長鎖ポリオールが６０〜８０重量％であることを特徴とする紙葉類分離部材にある。
【００１３】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様に記載の紙葉類分離部材において、５０℃での反発弾性ＲｂT50（％）と０℃での反発弾性ＲｂT ０（％）との差であるΔＲｂ（％）が、６０％以下であることを特徴とする紙葉類分離部材にある。
【００１４】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様に記載の紙葉類分離部材において、ガラス転位温度が−５℃以下にあることを特徴とする紙葉類分離部材にある。
【００１５】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様に記載の紙葉類分離部材において、前記ゴム弾性体の硬度が、ＪＩＳ Ａで６０〜８０°であることを特徴とする紙葉類分離部材にある。
【００１６】
本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様に記載の紙葉類分離部材において、２５℃での１００％永久伸びが２．４％以下であることを特徴とする紙葉類分離部材にある。
【００１７】
本発明では、数平均分子量１５００〜３８００で且つ下記式に定義したエステル濃度が６．８５±０．２５ｍｍｏｌ／ｇの範囲にあるポリエステルポリオールを長鎖ポリオールと、ポリイソシアネートと、分子量５００未満の短鎖ポリオールとから構成されるポリウレタンをゴム弾性体の材料とする。
【００１８】
すなわち、本発明は、エステル濃度が６．８５±０．２５ｍｍｏｌ／ｇと、従来用いられていたポリオールより低いエステル濃度のポリエステルポリオールを用い且つ特定の鎖長延長剤を組み合わせて用いたポリウレタンとすると、反発弾性の温度依存性が低下し且つ機械的特性が向上するという知見に基づくものである。
【００１９】
すなわち、本発明の紙葉類分離部材は、短鎖ポリオールとして、１，３−プロパンジオール及びトリメチロールプロパンの組み合わせ、又は１，４−ブタンジオール及びトリメチロールエタンの組み合わせを主成分として用いるので、３００％モジュラスが１４０ｋｇ／ｃｍ２以上であり、０℃での反発弾性ＲｂT ０（％）が１０％以上、５０℃での反発弾性ＲｂT50（％）が７５％以下となり、また、ゴム硬度の温度依存性も低下し、反発弾性の温度依存性が小さいので、低温環境下においても安定した紙葉類分離特性を有する。
【００２０】
本発明では、このように短鎖ポリオールとして、特定のジオールと、特定のトリオールとを組み合わせて用いることにより、３００％モジュラス、反発弾性をバランスよく向上させることができる。なお、ジオールの配合割合を多くするとモジュラスが向上するが、１００％永久伸びが低下するので、ジオールの割合が６０〜９０％程度が好ましい。
【００２１】
また、本発明の紙葉類分離部材は、５０℃での反発弾性ＲｂT50（％）と０℃での反発弾性ＲｂT0（％）との差であるΔＲｂ（％）が、６０以下であるのが好ましい。反発弾性の温度依存性が低いので、低温域での反発弾性がある程度確保されると共に高温域での反発弾性の上昇を抑えることができるからである。
【００２２】
さらに、本発明の紙葉類分離部材は、２５℃での１００％永久伸びが２．４％以下であるのが好ましい。
【００２３】
なお、本発明の紙葉類分離部材は、ガラス転位温度が−５℃以下にあるのが好ましい。低温環境下においても優れたゴム弾性を示し、安定した紙葉類分離特性を示すためである。
【００２４】
本発明の紙葉類分離部材において、所定のエステル濃度を有するポリオールは、従来標準的に用いられていたカプロラクトン系ジオールよりも、ジオール成分と二塩基酸との脱水縮合により得られるポリエステルポリオールを用いる方がよいことを知見した。但し、ジオール成分と二塩基酸との脱水縮合により得られるポリエステルポリオール以外のポリオールを用いても、エステル濃度が上述した所定の範囲に入れば、上述した特性を得ることができる。
【００２５】
本発明で用いられる所定のポリエステルポリオールとしては、エチレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、２，４−ジエチル−１，５−ペンタンジオール、ブチルエチルプロパンジオール、１，９−ノナンジオール、２−メチル−１，８−オクタンジオールなどのジオールと、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸などの二塩基酸との組み合わせで上述した条件を満足するエステル濃度を有するものを挙げることができる。具体的には、ノナンジオールアジペート、２−メチル−１，８−オクタンジオールアジペート、デカンジオールアジペート、ヘキサンジオールアゼレート、ノナンジオールアゼレート、２−メチル−１，８−オクタンジオールアゼレート、デカンジオールアゼレート、ブタンジオールセバケート、ヘキサンジオールセバケート、ノナンジオールセバケート、２−メチル−１，８−オクタンジオールセバケート、デカンジオールセバケート、各種グリコールのダイマー酸エステル及び水添ダイマー酸エステルなどを挙げることができる。数種類のジオールおよび二塩基酸を組み合わせることも差し支えない。
【００２６】
また、上述した条件の範囲内でε−カプロラクトンやδ−バレロラクトンなどのラクトン類を、重付加もしくは共重合することもできる。すなわち、ジオール成分と二塩基酸とを脱水縮合する際にラクトン類を共重合してランダム共重合体とするか、または、脱水縮合したものにラクトン類を重付加するかなどにより得たポリオールを用いることもできる。このようにラクトン類を用いることにより、低温時の反発弾性をさらに向上させることができる。
【００２７】
特に、性能およびコスト面で好適なものは１，９−ノナンジオールおよびメチル−１，８−オクタンジオールなどのジオールと、アジピン酸とを脱水縮合してなるポリエステルポリオールであるが、１，９−ノナンジオール単独では結晶性が強すぎて好ましくない。従って、メチル−１，８−オクタンジオールのみ、又はこれに１，９−ノナンジオールを添加して用いるのが好ましい。勿論、これらを主成分とし、一部の成分を他のグリコールや二塩基酸で置換したものも好適に用いることができる。ここで、メチル−１，８−オクタンジオールとは、１又は８以外の位置にメチル基を有するオクタンジオールであり、代表的なものは２−メチル−１，８−オクタンジオールであるが、これに限定されるものではない。
【００２８】
また、ポリエステルポリオールと反応させるポリイソシアネートとしては、２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、パラフェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、３，３−ジメチルジフェニル−４，４’−ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）などを挙げることができる。特に、性能およびコスト面で好適なものはＭＤＩである。
【００２９】
上述したポリエステルポリオールを用いてポリウレタンを製造するには、ポリエステルポリオール及び鎖長延長剤としての短鎖ポリオールに、ポリイソシアネートを配合し、反応させる。反応はプレポリマー法やワンショット法など、ポリウレタンの一般的な製造方法を用いることができる。プレポリマー法は強度、耐摩耗性にすぐれるポリウレタンが得られるため本発明には好適であるが、製法により制限されるものではない。
【００３０】
ここで、短鎖ポリオールは、数平均分子量が５００未満のものであり、上述した通りであるが、本発明の趣旨の範囲内で、他の短鎖ポリオールを併用してもよい。例えば、エチレングリコールなどの主鎖の炭素数が２〜１２の直鎖グリコール；ネオペンチルグリコール、３−メチル−１，５−ペンタンジオールなどの炭素数１２以下の側鎖を有するジオール類；３−アリルオキシ−１，２−プロパンジオールなどの炭素数１２以下の不飽和基を有するジオール類；および、１，４−ビス（ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、パラキシレングリコールなどの芳香族環を含む炭素数２０以下のジオール類、シクロへキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール等の脂環式ジオール類、グリセリンなどのトリオール類およびペンタエリスリトールやソルビトールなどの４官能以上のポリオールを挙げることができる。これらのポリオールは、勿論、二種以上混合して用いてもよい。
【００３１】
本発明で用いられるポリウレタンでは、ポリウレタン中の長鎖ポリオールが６０〜８０重量％であるのが好ましい。
【００３２】
また、本発明では、上述した所定のポリエステルポリオールの他、本発明の効果を損なわない範囲で他のポリオールを併用することができるが、ポリエステルポリオールの含有量は、長鎖ポリオール中、９０〜３０重量％であるのが好ましい。
【００３３】
本発明のポリウレタンを用いると、紙葉類分離部材として要求される機械的特性を維持した上で、反発弾性の温度依存性が著しく小さいものとなる。
【００３４】
本発明の紙葉類分離部材の成形方法は、特に限定されず、注型法のほか、ミラブルタイプのポリウレタンを用いてインジェクション、メカフロス成形等を用いてもよい。
【００３５】
なお、紙葉類分離部材の形状はパッド形状、ロール形状など、形状は特に限定されず、ゴム硬度は、ソリッドのロール形状とした場合には、ＪＩＳ Ａで４０〜８０°、ソリッドのパッド形状とした場合、ＪＩＳ Ａで７０〜９０°、発泡体のロール形状とした場合、Ａｓｋｅｒ Ｃで５０〜９０°、発泡体のパッド形状とした場合、Ａｓｋｅｒ Ｃで７０〜９０°が好ましい。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００３７】
（参考例１）
１，９−ノナンジオール／２−メチル−１，８−オクタンジオール（モル比６５／３５）とアジピン酸とから数平均分子量２０００のポリエステルポリオールを得た。ポリエステルポリオール中のエステル濃度は、６．８ｍｍｏｌ／ｇである。
【００３８】
このポリエステルポリオールと、ＭＤＩおよび鎖長延長剤としての１，３−プロパンジオール／トリメチロールプロパン（８２／１８）の混合液とを用いて熱硬化型ポリウレタンとし、テストサンプル及びクリーニングブレードを製造した。なお、ポリウレタン中のポリエステルポリオールは約６５重量％とした。
【００３９】
（参考例２）
参考例１と同様なポリエステルポリオールと、ＭＤＩおよび鎖長延長剤としての１，４−ブタンジオール／トリメチロールエタン（８２／１８）の混合液とを用いて熱硬化型ポリウレタンとし、テストサンプル及びクリーニングブレードを製造した。なお、ポリウレタン中のポリエステルポリオールは約６５重量％とした。
【００４０】
（参考例３）
参考例１と同様なポリエステルポリオールと、ＭＤＩおよび鎖長延長剤としての１，４−ブタンジオール／トリメチロールプロパン（７８／２２）の混合液とを用いて熱硬化型ポリウレタンとし、テストサンプル及びクリーニングブレードを製造した。なお、ポリウレタン中のポリエステルポリオールは約６５重量％とした。
【００４１】
（参考例４）
数平均分子量１５００のポリエステルポリオールを用いた以外は、参考例１と同様にしてテストサンプル及びクリーニングブレードを製造した。なお、ポリエステルポリオール中のエステル濃度は、６．６ｍｍｏｌ／ｇであった。
【００４２】
（参考例５）
数平均分子量３８００のポリエステルポリオールを用いた以外は、参考例１と同様にしてテストサンプル及びクリーニングブレードを製造した。なお、ポリエステルポリオール中のエステル濃度は、７．１ｍｍｏｌ／ｇであった。
【００４３】
（比較参考例１）
エチレングリコールを開始剤とし、これにε−カプロラクトンを付加させて得た、数平均分子量２０００のポリエステルジオール（カプロラクトンＡ：エステル濃度８．５ｍｍｏｌ／ｇ）を用いた以外は参考例２と同様にしてテストサンプル及びクリーニングブレードを製造した。なお、ポリウレタン中のポリエステルポリオールは約６５重量％とした。
【００４４】
（比較参考例２）
エチレングリコールを開始剤とし、これにε−カプロラクトンを付加させて得た、数平均分子量２０００のポリエステルジオール（カプロラクトンＡ：エステル濃度８．５ｍｍｏｌ／ｇ）を用い、１，３−プロパンジオール／トリメチロールエタンの割合を（６６／３４）とした以外は参考例２と同様にしてテストサンプル及びクリーニングブレードを製造した。なお、ポリウレタン中のポリエステルポリオールは約６５重量％とした。
【００４５】
（比較参考例３）
エチレングリコールを開始剤とし、これにε−カプロラクトンを付加させて得た、数平均分子量２０００のポリエステルジオール（カプロラクトンＡ：エステル濃度８．５ｍｍｏｌ／ｇ）を用い、１，３−プロパンジオール／トリメチロールエタンの割合を（７８／２２）とした以外は参考例２と同様にしてテストサンプル及びクリーニングブレードを製造した。なお、ポリウレタン中のポリエステルポリオールは約６５重量％とした。
【００４６】
（参考試験例１）
各参考例及び比較参考例のテストサンプルについて、０℃〜５０℃の反発弾性を測定してその温度依存性を評価した。この結果は、表１に示す。反発弾性（Ｒｂ）はＪＩＳ Ｋ６２５５に準拠したリュプケ式反発弾性試験装置により求めた。また、ゴム硬度（Ｈｓ）をＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して０℃〜５０℃で測定し温度依存性を評価した。さらに、ガラス転位温度（Ｔｇ）を示差走査熱量分析（ＤＳＣ）により求め、３００％伸張時の引張強さ（３００％モジュラス：Ｍ３００）をＪＩＳ Ｋ６２５１に準じて、ヤング率（Ｅ）をＪＩＳ Ｋ６２５４で２５％伸長により、１００％永久伸び（１００％ＰＳ）をＪＩＳ Ｋ６２６２に準じて測定した。
【００４７】
この結果より、参考例１〜５のテストサンプルは、比較参考例１のものと比較して、３００％モジュラスが大きく１４０ｋｇ／ｃｍ２以上であり、反発弾性やゴム硬度の温度依存性も小さいことがわかった。
【００４８】
【表１】
（参考試験例２）
各参考例及び比較参考例のクリーニングブレードを用いて、クリーニング特性をＬＬ（１０℃１５％ＲＨ）、ＮＮ（２３℃５０％ＲＨ）、ＨＨ（３５℃８５％ＲＨ）の各条件で評価し、画像評価を行った。詳細には、各ブレードをレーザープリンタにセットし、２４時間放置後、Ａ４縦枠のみの印刷を１０００枚単位で実施し、その後の画像を評価した。最大３０００枚まで行い、クリーニング不良が発見された時点で試験を終了した。評価は、◎：３０００枚クリア、○：２０００枚クリア、△：１０００枚クリア、×：１０００枚クリアせずとした。なお、クリーニング特性は、平均粒径６μｍの球状重合のトナーを用いて行った。また、ＨＨ環境で１０ｋ通紙した後の摩耗幅を観察した。この結果は表２に示す。
【００５０】
この結果より、参考例１〜５のクリーニングブレードは温度変化に対して安定したクリーニング特性を示し、低温時のクリーニング特性が良好で、高温使用時におけるエッジの耐久性が良好であることがわかった。また、ＨＨ１０ｋ通紙後の摩耗幅も小さかった。一方、比較参考例１は１ｋ通紙で欠けが生じ、比較参考例２及び３はクリーニング性はよいが、ＨＨ１０ｋ通紙後の摩耗が大きく、ランニングを続ければクリーニング不良が生じることがわかった。
【００５１】
また、粒径が比較的大きく、粉砕型の形状の従来のトナーではクリーニング特性が良好であった、ポリカプロラクトン等を原料としたポリエステル系ウレタンでは、小粒径、真球度の高いトナーに対しては十分なクリーニング特性が得られず、このような小粒径、真球度の高いトナーに対しては本発明の条件を満足するポリウレタンを用いた方がより優れた特性が得られることがわかった。
【００５２】
【表２】
（実施例１〜４）
参考例１〜２及び４〜５のそれぞれと同様な熱硬化型ポリウレタンを用いて、テストサンプル及びロール形状の紙葉類分離部材を製造した。
【００５４】
（比較例１〜２）
ポリエステルポリオールの代わりにカプロラクトンＡを用いる以外は実施例１及び２と同様にしてテストサンプル及びロール形状の紙葉類分離部材を製造した。
【００５５】
（試験例１）
各実施例１〜４、比較例１及び２で得たテストサンプルにて、０℃〜５０℃における反発弾性（Ｒｂ）を測定し、ΔＲｂを算出した。測定はＪＩＳ Ｋ６２５５に準拠したリュプケ式反発弾性試験装置により求めた。さらに、ガラス転位温度（Ｔｇ）を示差走査熱量分析（ＤＳＣ）により求め、ゴム硬度をＪＩＳ Ｋ６３０１により測定した。結果を表３に示す。
【００５６】
この結果、実施例１〜４は、比較例１及び２と比較して反発弾性の温度依存性が小さく、ガラス転移点も十分に小さいことがわかった。
【００５７】
【表３】
（試験例２）
各実施例１〜４、比較例１及び２で得たロール部材を実機の原稿自動送り装置（ＡＤＦ）部に紙葉類分離ロールとして組み込み、ＬＬ（１０℃×３０％ＲＨ）、ＮＮ（２３℃×５５％ＲＨ）、ＨＨ（３０℃×８０％ＲＨ）環境下での通紙試験を行い、給紙トラブルを観察した。紙種には普通紙（６４ｇ／ｍ２）、及び給紙トラブルが発生し易い薄紙（トレーシングペーパー）を使用し、各試験条件毎に１０００枚通紙を行って鳴きや重送（Ｄ／Ｆ）を観察した。結果を表４に示す。
【００５９】
この結果、実施例１〜４はあらゆる環境下で、安定した給紙性能を有し、これは反発弾性の温度依存性が小さく、Ｔｇが−１０℃以下にあって、ゴム弾性がより低温まで保たれることによると推測される。
【００６０】
【表４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、環境が変化しても十分に安定した反発弾性を有する紙葉類分離部材を提供することができる。
Claims (8)
- 数平均分子量１５００〜３８００で且つ下記式に定義したエステル濃度が６．８５±０．２５ｍｍｏｌ／ｇの範囲にあるポリエステルポリオールを長鎖ポリオールと、ポリイソシアネートと、分子量５００未満の短鎖ポリオールとから構成され、前記短鎖ポリオールとして、１，３−プロパンジオール及びトリメチロールプロパンの組み合わせ、又は１，４−ブタンジオール及びトリメチロールエタンの組み合わせを主成分として用いたポリウレタンからなるゴム弾性体であり、３００％モジュラスが１４０ｋｇ／ｃｍ２以上であり、０℃での反発弾性ＲｂT ０（％）が１０％以上、５０℃での反発弾性ＲｂT50（％）が７５％以下であることを特徴とする紙葉類分離部材。
- 請求項１に記載の紙葉類分離部材において、前記ポリエステルポリオールが、ジオール成分と二塩基酸との脱水縮合により得られたものであることを特徴とする紙葉類分離部材。
- 請求項１に記載の紙葉類分離部材において、前記ポリエステルポリオールが、ジオール成分と二塩基酸とを脱水縮合する際にラクトン類を共重合したもの又は脱水縮合したものにラクトン類を重付加したものであることを特徴とする紙葉類分離部材。
- 請求項１〜３の何れかに記載の紙葉類分離部材において、前記ポリウレタン中の前記長鎖ポリオールが６０〜８０重量％であることを特徴とする紙葉類分離部材。
- 請求項１〜４の何れかに記載の紙葉類分離部材において、５０℃での反発弾性ＲｂT50（％）と０℃での反発弾性ＲｂT ０（％）との差であるΔＲｂ（％）が、６０以下であることを特徴とする紙葉類分離部材。
- 請求項１〜５の何れかに記載の紙葉類分離部材において、ガラス転位温度が−５℃以下にあることを特徴とする紙葉類分離部材。
- 請求項１〜６の何れかに記載の紙葉類分離部材において、前記ゴム弾性体の硬度が、ＪＩＳ Ａで６０〜８０°であることを特徴とする紙葉類分離部材。
- 請求項１〜７の何れかに記載の紙葉類分離部材において、２５℃での１００％永久伸びが２．４％以下であることを特徴とする紙葉類分離部材。
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