JPH07134526A

JPH07134526A - 電子写真感光体用クリーニング部材

Info

Publication number: JPH07134526A
Application number: JP5282305A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Iwakura; 倉光春岩
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1993-11-11
Filing date: 1993-11-11
Publication date: 1995-05-23
Anticipated expiration: 2014-02-03
Also published as: JP2854229B2

Abstract

(57)【要約】【目的】適度な硬度を持ち、弾性回復性に優れ圧縮永久
歪および伸張永久歪が共に極めて小さく、また反発弾
性、特に高温下であっても従来に比して反発弾性が低
く、しかも高温多湿下における耐久性も良好な電子写真
感光体用クリーニング部材を提供する。【構成】２，２−ジメチルプロパンジオールを重合開始
剤としてε−カプロラクトンを開環重合させた平均分子
量５００〜５０００のポリエステルポリオールと、ポリ
イソシアネートとを反応、硬化して得られるウレタンエ
ラストマーを材料として用いることにより前記目的を達
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機やプリンタ等に
利用される電子写真感光体用のクリーニング部材に関す
る。詳しくは、弾性回復性に優れ永久歪が極めて小さい
電子写真感光体用クリーニング部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、レーザビームプリンタ、ファッ
クス等の各種の用途に、電子写真感光体を用いた電子写
真式の画像記録装置が利用されている。このような電子
写真式の画像記録装置、特に普通紙を記録紙として用い
る画像記録装置においては、電子写真感光体（以下、感
光体とする）を露光して形成された静電潜像をトナーに
よって現像し、得られたトナー像を記録紙に転写するこ
とによって複写画像等を形成している。

【０００３】このため、電子写真式の画像記録装置で
は、一回の画像記録プロセスの最終工程において、記録
紙への画像転写後に感光体をクリーニングして、これに
付着する残留トナーを除去することが必要である。

【０００４】このような感光体のクリーニング方法とし
ては、弾性体によって形成されるクリーニング部材（い
わゆるクリーニングブレード）を感光体に当接して、感
光体とクリーニング部材とを相対的に摺擦することによ
って残留トナーを掻き取る方法が知られており、構成が
簡単であることから、各種の画像記録装置に広く採用さ
れている。また、クリーニング部材の材料としては、他
の材料に比べて耐摩耗性が優れる等の理由で、ウレタン
エラストマーが好適に利用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
電子写真感光体用のクリーニング部材は、弾性体によっ
て形成される薄い板状の形状を有するものであり、感光
体に対して所定の角度を持った状態で、その角部を感光
体に圧接して設置され、両者が相対的に摺擦するとによ
って感光体の残留トナーを除去する。

【０００６】そのため、好適なクリーニングを行うため
には、クリーニング部材は適正な硬度（JIS A 硬度で６
０〜８０度程度）を持つことが要求される。他方、常時
感光体に圧接されるクリーニング部材は長期にわたって
使用されることで永久歪が生じるが、永久歪が生じると
感光体への圧接力が低下してクリーニング機能が低下す
るため、クリーニング部材には永久歪が小さいことも要
求される。さらに、感光体は高温の定着器の近傍に配置
される場合が多いので、感光体に圧接するクリーニング
部材も高温多湿下における優れた耐食性を有するのが好
ましい。

【０００７】一般に、得られる形成物の硬度を小さくす
れば、永久歪も小さくすることができる。しかしなが
ら、低硬度すぎる材料でクリーニング部材を作製する
と、残留トナーを感光体から除去することができないの
で使用に適さない。また、形成物の永久歪を小さくする
と、一般的に反発弾性が大きくなる傾向にあり、さらに
弾性体は高温になると反発弾性が大きくなるが、クリー
ニング部材の反発弾性が大きい場合、特に反発弾性が７
５％を超えた場合には、感光体とクリーニング部材との
摺擦で異音（いわゆる鳴き）が発生し易く好ましくな
い。

【０００８】このような問題点を解決するために各種の
提案がされており、例えば、特公平１−４９４０９号公
報には、ジオール系硬化剤、隣接する炭素原子が共に水
酸基を有するビシナル（vicinal)ジオール系硬化剤、お
よび３官能以上の多官能性硬化剤を併用して、ウレタン
プレポリマーを硬化したウレタンエラストマを材料とし
て用いる電子写真複写機用クリーニング部材が開示され
ている。

【０００９】しかしながら、適度な硬度、低永久歪、低
反発弾性、さらには高温多湿下における耐久性等、要求
される各種の特性を良好に満足した電子写真複写機用ク
リーニング部材は未だ実現されていない。

【００１０】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決することにあり、電子写真複写機用クリーニング部
材として適度な硬度を持ち、弾性回復性に優れ圧縮永久
歪および伸張永久歪が共に極めて小さく、また反発弾
性、特に高温下であっても従来に比して反発弾性が低
く、しかも高温多湿下における耐久性も良好な電子写真
感光体用クリーニング部材を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、２，２−ジメチルプロパンジオールを重
合開始剤としてε−カプロラクトンを開環重合させた平
均分子量５００〜５０００のポリエステルポリオール
と、ポリイソシアネートとを反応、硬化して得られるウ
レタンエラストマーを材料として用いることを特徴とす
る電子写真感光体用クリーニング部材を提供する。

【００１２】以下、本発明の電子写真感光体用クリーニ
ング部材（以下、クリーニング部材とする）について詳
細に説明する。

【００１３】本発明のクリーニング部材は、２，２−ジ
メチルプロパンジオール（ネオペンチルグリコール）を
重合開始剤として用い、これでε−カプロラクトンを開
環重合させたポリカプロラクトンエステルをポリエステ
ルポリオールとして用いるウレタンエラストマーを材料
とする。

【００１４】本発明は、ウレタンエラストマーにこのよ
うなポリエステルポリオールを用いることにより、適度
な硬度、極めて小さい永久歪、適度な反発弾性、さらに
は高温多湿下における耐久性、中でも特に、弾性回復性
に優れ圧縮永久歪および伸張永久歪が共に極めて小さい
クリーニング部材を実現したものであるが、ε−カプロ
ラクトンの開環重合開始剤としてネオペンチルグリコー
ルを使用することにより、得られるポリカプロラクトン
エステルが非晶質性あるいは非結晶性となり、そのため
に、これをポリエステルポリオールとして用いたウレタ
ンエラストマーが弾性回復性にすぐれ永久歪が極めて小
さいものになると考えられる。

【００１５】本発明のクリーニング部材において、この
ようなポリエステルポリオールの平均分子量は５００〜
５０００である。平均分子量が５００未満では、後にポ
リイソシアネートと硬化剤とを加えた硬化（架橋）反応
において反応速度が速すぎてしまい、成型が完全に行わ
れる前に硬化して、所定形状のクリーニング部材とする
ことができない。逆に、平均分子量が５０００を超えて
しまうと、ネオペンチルグリコールを重合開始剤として
利用することの効果が希釈されてしまい、永久歪が小さ
い等の特性を発揮することができない。また、ポリエス
テルポリオールの平均分子量が大きくなると、後にポリ
イソシアネートや硬化剤を混合して得られるプレポリマ
ーの粘度が高く、成型性が悪化する等の問題点もある。

【００１６】なお、好ましくは、ポリエステルポリオー
ルの平均分子量を８００〜３０００程度とすることによ
り、弾性回復性、永久歪等の点で好ましい結果を得る。

【００１７】このようなポリエステルポリオール（ポリ
カプロラクトンエステル）の合成方法には特に限定はな
く、一般的な方法によればよい。また、ε−カプロラク
トンとネオペンチルグリコールとの量比は、例えば化学
量論的に設定すればよい。

【００１８】本発明のクリーニング部材は、上記ポリエ
ステルポリオールにポリイソシアネートを反応して得ら
れるウレタンプレポリマーを硬化したウレタンエラスト
マーを材料として用いる。用いられるポリイソシアネー
トには特に限定はなく、従来のウレタンエラストマーの
製造に利用されるポリイソシアネートが各種利用可能で
ある。具体的には、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、ヘキサメチ
レンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシア
ネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等が
例示される。

【００１９】主にこれらの原料より製造される本発明の
クリーニング部材は、好ましくは下記の方法によって製
造される。まず、常法によって合成したポリエステルポ
リオール（ポリカプロラクトンエステル）を１００〜１
２０℃、０〜５mmHgの条件下で２〜５時間脱水した後、
ポリイソシアネートを混合し、５０〜１２０℃の温度で
１〜４時間反応してウレタンプレポリマーを得る。次い
で、このウレタンプレポリマーに硬化剤を添加して所定
の形状に成型し、１００〜１４０℃の温度で１０〜１２
０分程度硬化（架橋）して、JIS A 硬度で６０〜８０度
程度の所望の硬度を有するウレタンエラストマーを得
る。得られたウレタンエラストマーを所定形状に加工し
て、本発明のクリーニング部材とする。

【００２０】なお、上記ウレタンプレポリマーの硬化剤
としては、通常のウレタンプレポリマーの硬化剤が各種
利用可能であり、具体的には、１，４−ブタンジオー
ル、２，３−ブタンジオール、１，１，１−トリメチロ
ールプロパン、エチレングリコール、ヒドロキノン−ビ
ス（β−ヒドロキシエチル）エーテル、３，３′−ジク
ロロ−４，４′−ジアミノジフェニルメタン等が例示さ
れる。また、硬化剤とウレタンプレポリマーとの量比に
は特に限定はないが、好ましくはＮＣＯ／（ＯＨ and/o
r ＮＨ₂）比で０．８〜１．３程度、より好ましくは
０．９〜１．１程度である。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明
をより詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に
限定されないのはもちろんである。

【００２２】＜実験例＞下記の３種のウレタンエラスト
マーを用意した。［ウレタンエラストマーＡ］２，２−ジメチルプロパン
ジオール（ネオペンチルグリコール）を重合開始剤とし
てε−カプロラクトンを開環重合させた平均分子量２０
００のポリエステルポリオール（ポリカプロラクトンエ
ステル）１００重量部に、４，４′−ジフェニルメタン
ジイソシアネート４３．３重量部を反応させることによ
り、フリーイソシアネート６．７％のウレタンプレポリ
マーを得た。このウレタンプレポリマー１００重量部に
硬化剤（１，４−ブタンジオール／１，１，１−トリメ
チロールプロパン＝６０／４０モル比）６．５重量部
を添加して（ＮＣＯ／ＯＨ＝０．９）、１４０℃で１時
間硬化して、ウレタンエラストマーＡ（本発明品に対
応）を得た。

【００２３】［ウレタンエラストマーＢ］ジエチレング
リコールを重合開始剤としてε−カプロラクトンを開環
重合させた平均分子量２０００のポリエステルポリオー
ル（ポリカプロラクトンエステル）１００重量部に、
４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート３８．１
重量部を反応させることにより、フリーイソシアネート
６．１％のウレタンプレポリマーを得た。このウレタン
プレポリマー１００重量部に硬化剤（１，４−ブタンジ
オール／１，１，１−トリメチロールプロパン＝７５／
２５モル比）５．７重量部を添加して（ＮＣＯ／ＯＨ
＝０．９５）、１４０℃で１時間硬化して、ウレタンエ
ラストマーＢ（従来品に対応）を得た。

【００２４】［ウレタンエラストマーＣ］平均分子量２
０００のポリエチレンブチレンアジペート１００重量部
に４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート３９．
４重量部を反応させることにより、フリーイソシアネー
ト６．１％のウレタンプレポリマーを得た。このウレタ
ンプレポリマー１００重量部に硬化剤（１，４−ブタン
ジオール／１，１，１−トリメチロールプロパン＝６５
／３５モル比）６．３重量部を添加して（ＮＣＯ／Ｏ
Ｈ＝０．９５）、１４０℃で１時間硬化して、ウレタン
エラストマーＣ（従来品に対応）を得た。

【００２５】得られた各ウレタンエラストマーに付い
て、ＪＩＳＫ６３０１に準じて、JIS A 硬度、破断強
度、伸び、２５％，５０％および１００％伸張モジュラ
ス、引裂強度、圧縮永久歪、および各種温度での反発弾
性を測定した。また、常温で５０％伸張して２４時間保
持した後の歪量を測定することによって、引張永久歪を
測定した。さらに、各ウレタンエラストマーの耐湿熱劣
化性を調べるために、７０℃、湿度９５％の環境下に１
０日間保存下後の２５％伸張モジュラスを測定し、前記
環境保存前後における２５％伸張モジュラスの保持率を
算出した。結果を下記表１に示す。また、各ウレタンエ
ラストマーの温度と反発弾性との関係を図１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１に示されるように、本発明のクリーニ
ング部材に利用されるウレタンエラストマーＡは、適度
な硬度、クリーニング部材として十分な強度を有しつ
つ、圧縮永久歪、引張永久歪ともに、従来のクリーニン
グ部材に利用されるウレタンエタストマーＢおよびＣに
比べ極めて小さい。また、前述のように、通常のエラス
トマーは永久歪を小さくすると反発弾性が大きくなり、
かつ反発弾性は温度上昇と共に大きくなる傾向にある
が、反発弾性が大きなもの（特に７５％以上）を感光体
用のクリーニング部材に利用するといわゆる鳴きが発生
する問題がある。ここで、図１に示されるように、本発
明品に対応するウレタンエタストマーＡは、永久歪が極
めて小さいにも関わらず、永久歪の大きなウレタンエタ
ストマーＢおよびＣよりも小さな反発弾性を有し、しか
も、温度上昇に対する反発弾性の向上も少ない。しか
も、本発明品に対応するウレタンエタストマーＡは、従
来品に対応するウレタンエタストマーＢおよびＣに比し
て極めて耐湿熱劣化性に優れる。従って、このようなウ
レタンエラストマーを利用する本発明のクリーニング部
材は、適度な高度、小さな圧縮永久歪、優れた耐湿熱劣
化性等によって、良好なクリーニング機能を長期に渡っ
て安定して発揮し、しかも鳴きの問題等の少ない優れた
性能を有するものであることが解る。

【００２８】＜実施例＞上記実験例で作製したウレタン
エラストマーＡ、ＢおよびＣを用いてクリーニング部材
を作製し、３０枚／分の複写装置に取り付けて、２００
００枚の普通紙に複写を行った後のクリーニング性、お
よびクリーニング部材角部の摩耗量を測定した。

【００２９】その結果、ウレタンエラストマーＡを利用
した本発明のクリーニング部材においては、２００００
枚の普通紙複写後も良好なクリーニング性能を発揮して
良好な複写画像を得ることができた。これに対し、ウレ
タンエラストマーＢを利用した従来のクリーニング部材
では２００００枚の普通紙複写後ではトナーによる汚れ
を有する不良複写画像がまざり、ウレタンエラストマー
Ｃを利用した従来のクリーニング部材では２００００枚
の普通紙複写後には不良複写画像しか得ることができな
かった。

【００３０】また、２００００枚の普通紙複写後の角部
の摩耗量は、ウレタンエラストマーＡを利用した本発明
のクリーニング部材は０〜５μｍとその後も十分に使用
できるものであった。これに対し、ウレタンエラストマ
ーＢを利用した従来のクリーニング部材は摩耗量が５〜
１０μｍ、ウレタンエラストマーＣを利用した従来のク
リーニング部材では１０〜１５μｍと、使用継続後すぐ
に交換が必要、あるいはその後の使用は困難な状態であ
った。以上の結果より、本発明の効果は明らかである。

【００３１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
電子写真感光体用クリーニング部材は、適度な硬度を持
ち、弾性回復性に優れ圧縮永久歪および伸張永久歪が共
に極めて小さく、また反発弾性、特に高温下であっても
従来に比して反発弾性が低く、しかも高温多湿下におけ
る耐久性も良好であり、良好なクリーニング機能を長期
に渡って安定して発揮し、しかも鳴きの問題等の少ない
優れた性能を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウレタンエラストマーの反発弾性と温度との関
係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】２，２−ジメチルプロパンジオールを重合
開始剤としてε−カプロラクトンを開環重合させた平均
分子量５００〜５０００のポリエステルポリオールと、
ポリイソシアネートとを反応、硬化して得られるウレタ
ンエラストマーを材料として用いることを特徴とする電
子写真感光体用クリーニング部材。