WO2017170988A1

WO2017170988A1 - クリーニングブレード

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Publication number: WO2017170988A1
Application number: PCT/JP2017/013546
Authority: WO
Inventors: 健史緒佐島; 秀知向井
Original assignee: Nok株式会社; シンジーテック株式会社
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2017-10-05
Also published as: JPWO2017170988A1; JP6628063B2

Abstract

弾性体１１からなるクリーニングブレード１であって、前記弾性体の少なくともエッジ部が、カーボネート系ポリオールとナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）と短鎖ジオールからなる鎖長延長剤と必要に応じて短鎖トリオールからなる架橋剤との組み合わせ（タイプＡ）、又はポリオールとｏ－トルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）とジアミン化合物からなる鎖長延長剤と必要に応じてトリオールアミン化合物からなる架橋剤との組み合わせ（タイプＢ）の何れかの注型タイプのポリウレタン部材からなり、総量に対する前記鎖長延長剤の含有量が１０質量％以下、総量に対する前記架橋剤の含有量が１質量％以下であり、ＪＩＳ　Ａタイプのゴム硬度が８０度以上、反発弾性が４５％以上であるポリウレタン部材からなる。

Description

クリーニングブレード

　本発明は、電子写真式複写機及びプリンタ又はトナージェット式複写機及びプリンタ等の画像形成装置に用いられるクリーニングブレードに関する。

　一般に電子写真プロセスでは、電子写真感光体に対して、少なくともクリーニング、帯電、露光、現像及び転写の各プロセスが実行される。各プロセスでは、感光ドラム表面に残存するトナーを除去清掃するクリーニングブレードや、感光体に一様な帯電を付与する導電性ロールや、トナー像を転写する転写ベルト等が用いられている。そして、クリーニングブレードは、塑性変形や耐摩耗性の観点から、主に熱硬化性ポリウレタン樹脂により製造される。

　そして、従来からポリウレタン製ブレードの当接部を高硬度、且つ低摩擦にする試みが行われてきた。例えば、ポリウレタン製ブレードにイソシアネート化合物を含浸させ、ポリウレタン樹脂とイソシアネート化合物とを反応させることにより、ポリウレタン樹脂ブレードの表面及び表面近傍のみを高硬度化させ、且つ表面の低摩擦化を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

　しかしながら、ブレード表面を高硬度化すると、カケが発生しやすくなるという問題がある。また、ブレード表面を低摩擦化すると、フィルミング（トナーが感光体ドラムに付着する現象）の発生を抑制することができるが、今度はトナーがすり抜けやすくなり、クリーニング不良が発生するという問題がある。

　他方、ポリウレタン樹脂ブレードの表面のダイナミック硬度や摩擦係数等を規定したクリーニングブレードが提案されている（例えば、特許文献２～５参照）。しかしながら、ブレード表面のダイナミック硬度や摩擦係数等を規定しても、必ずしも満足できるブレードを実現できておらず、長期の使用によるカケの発生やフィルミングの発生は十分抑制できていない。

特開２００７－０５２０６２号公報特開２０１０－１５２２９５号公報特開２０１０－２１０８７９号公報特開２００９－６３９９３号公報特開２０１１－１８０４２４号公報

　本発明は、このような事情に鑑み、高硬度で且つ耐カケ性に優れ、耐フィルミング性にも優れた長期にわたり良好なクリーニング性を維持することができるクリーニングブレードを提供することを目的とする。

　上記課題を解決する本発明の態様は、弾性体からなるクリーニングブレードであって、前記弾性体の少なくともエッジ部が、カーボネート系ポリオールとナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）と短鎖ジオールからなる鎖長延長剤と必要に応じて短鎖トリオールからなる架橋剤との組み合わせ（タイプＡ）、又はポリオールとｏ－トルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）とジアミン化合物からなる鎖長延長剤と必要に応じてトリオールアミン化合物からなる架橋剤との組み合わせ（タイプＢ）の何れかの注型タイプのポリウレタン部材からなり、総量に対する前記鎖長延長剤の含有量が１０質量％以下、総量に対する前記架橋剤の含有量が１質量％以下であり、ＪＩＳ　Ａタイプのゴム硬度が８０度以上、反発弾性が４５％以上であるポリウレタン部材からなることを特徴とするクリーニングブレードにある。

　本発明の第２の態様は、第１の態様のクリーニングブレードにおいて、前記ジアミン化合物が、ジメチルチオトルエンジアミンであり、前記トリオールアミン化合物が、トリイソプロパノールアミンであることを特徴とするクリーニングブレードにある。

　本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様のクリーニングブレードにおいて、前記ポリオールが、カプロラクトン系ポリオール及びポリテトラメチレンエーテルグリコールから選択される少なくとも１種であることを特徴とするクリーニングブレードにある。

　本発明の第４の態様は、第１～３の態様のクリーニングブレードにおいて、前記弾性層の前記エッジ部の表面層は表面処理層を有し、前記表面処理層は、イソシアネート化合物と有機溶剤とを含有する表面処理液を前記弾性体の表層部に含浸し硬化したものであることを特徴とするクリーニングブレードにある。

　本発明の第５の態様は、第１～４の態様のクリーニングブレードにおいて、前記弾性層は、前記エッジ部を含むエッジ層と、前記エッジ層の背面側に設けられた背面層とからなることを特徴とするクリーニングブレードにある。

　かかる発明によれば、高硬度で且つ耐カケ性に優れ、耐フィルミング性にも優れた長期にわたり良好なクリーニング性を維持することができるクリーニングブレードが実現される。

本発明に係るクリーニングブレードの一例の横断面図。本発明に係るクリーニングブレードの一例の横断面図。

　以下に、本発明に係るクリーニングブレードを画像形成装置に適用した場合について詳細に説明する。

　（実施形態１）
　図１に示すように、クリーニングブレード１は、ブレード本体１０と支持部材２０とを備えており、ブレード本体（これ自体をクリーニングブレードともいう）１０と支持部材２０とは図示されない接着剤を介して接合されている。ブレード本体１０は、ゴム基材の成形体である弾性体１１で構成される。

　弾性体１１は、カーボネート系ポリオールとナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）と短鎖ジオールからなる鎖長延長剤と必要に応じて短鎖トリオールからなる架橋剤との組み合わせ（タイプＡ）、又はポリオールとｏ－トルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）とジメチルチオトルエンジアミンからなる鎖長延長剤と必要に応じてトリイソプロパノールアミンからなる架橋剤との組み合わせ（タイプＢ）の何れかの注型タイプのポリウレタン部材からなる。

　本発明の弾性体１１は、熱硬化性ポリウレタンであるが、高硬度、高反発弾性の熱可塑性ポリウレタンの特性を併せ持つように設計されたものであり、ポリオールに剛直なカーボネート系ポリオールを採用するか、イソシアネートに剛直なｏ－トルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）を採用することにより、高硬度、高反発弾性を実現している。

　タイプＡのポリウレタン部材は、分子鎖が剛直なポリオールであるカーボネート系ポリオールと同じく分子鎖が剛直なナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）とを組み合わせたものとする。これにより、後述するように、高硬度、高反発弾性を実現している。

　カーボネート系ポリオールは、ジオール成分とジアルキルカーボネートとを反応させることによって得られる。ポリカーボネートジオールやポリエステルポリオールの原料であるジオール成分（ベースジオール）は特に限定されないが、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール（ＨＤ）、メチルペンタンジオール、ノナンジオール（ＮＤ）、メチルオクタンジオール（ＭＯＤ）等を挙げることができ、また、二種以上を混合して用いてもよい。カーボネート系ポリオールは、数平均分子量が１０００～３０００のものを用いるのが好ましい。

　カーボネート系ジオールとしては、好適には、ジフェニルメチルカーボネートと１，６－ヘキサンジオール（ＨＤ）とを反応させることによって得られる数平均分子量２０００のポリカーボネートジオールを用いることができる。

　このようなカーボネート系ポリオールとナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）とを用いた場合、反応は比較的速いので、鎖長延長剤及び架橋剤としては、反応性が比較的低いものを用いる必要がある。

　ここで用いられる鎖長延長剤は、短鎖ジオールである。短鎖ジオールは特に限定はないが、プロパンジオール（ＰＤ）及びブタンジオール（ＢＤ）の少なくとも一方を有することが好ましい。ここで、プロパンジオールとしては１，３－プロパンジオールが、ブタンジオールとしては１，４－ブタンジオールが代表的なものであり、１，３－プロパンジオール及び１，４－ブタンジオールは性能およびコスト面で好適であるが、これに限定されるものではない。

　また、ここで用いられる架橋剤は、１２０～１０００の短鎖トリオールであり、トリメチロールエタン（ＴＭＥ）、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）等を挙げることができる。なお、架橋剤は、少なくなればなるほど反発弾性が向上するので、必ず用いる必要はなく、必要に応じて配合すればよい。

　タイプＡのポリウレタン部材では、分子鎖が剛直なポリオールであるカーボネート系ポリオールと同じく分子鎖が剛直なナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）とを組み合わせ、且つ鎖長延長剤を相対的に増やす一方架橋剤を相対的に減らすことにより、高硬度化と高反発弾性化との両立を実現している。

　タイプＡのポリウレタン部材では、総量、すなわち、総配合量に対する鎖長延長剤の含有量は、１０質量％以下、好ましくは、２質量％以上９質量％以下、さらに好ましくは、２質量％以上５質量％以下とする。また、架橋剤の含有量は、総量に対して、１質量％以下、好ましくは、０．３質量％以上０．６質量％以下とする。これにより、ＪＩＳ　Ａタイプのゴム硬度が８０度以上、好ましくは、８５度以上、さらに好ましくは、８７度以上であり、反発弾性が４５％以上、好ましくは、４７％以上、さらに好ましくは、５０％以上であるポリウレタン部材となる。

　ここで、ＪＩＳ　Ａタイプのゴム硬度は、旧ＪＩＳ　Ｋ６３０１に準拠したものであり、反発弾性は、ＪＩＳ　Ｋ６２５５に基づく２５℃測定のものである。

　タイプＢのポリウレタン部材は、分子鎖が剛直なｏ－トルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）を用いるもので、ポリオールとしては比較的広い範囲のものを用いることができる。ＴＯＤＩは、反応性が低いので、後述するような反応性の高い鎖長延長剤及び架橋剤を用いる必要があるが、この場合、反応性が高くなりすぎるので、反応温度を比較的低温、例えば、６５℃～８５℃とする必要があるので、反応温度で粘度が比較的低く、遠心成形型などに注入できる程度の粘度を有しているものを用いる必要がある。具体的には、例えば、７０℃での粘度が１０ｄＰａ・ｓ以下、好ましくは、８ｄＰａ・ｓ以下のものを用いるのが好ましい。

　このような条件を満足するポリオールとしては、カプロラクトン系ジオール、ポリエーテル系ポリオール又はこれらを組み合わせて用いるのが好ましい。また、主成分としなければ、エステル系ポリオールをカプロラクトン系ジオール、ポリエーテル系ポリオールと共に用いてもよい。

　ここで、カプロラクトン系ジオールは、ε－カプロラクトンから合成されるジオールであり、数平均分子量が１０００～４０００のものを用いることができる。また、エーテル系ポリオールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）が好ましく、数平均分子量が１０００～３０００、好ましくは、１０００～２０００のポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ）が好ましい。

　タイプＢのポリウレタン部材では、ジアミン系の鎖長延長剤と、トリオールアミン系の架橋剤を用いる。ジアミン系の鎖長延長剤としては、ジメチルチオトルエンジアミン、ＭＯＣＡ（４，４′－メチレンビス（２－クロロアニリン））が挙げられ、ジメチルチオトルエンジアミンが好ましい。また、アミン系の架橋剤としては、トリアミン化合物を用いると反応が速すぎるので、トリイソプロパノールアミンを用いるのが好ましい。なお、架橋剤は、少なくなるほど反発弾性が向上するので、必ずしも用いる必要はなく、鎖長延長剤のみの配合でもよい。

　タイプＢのポリウレタン部材では、分子鎖が剛直なナフタレンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）とポリオールと反応性の高い鎖長延長剤と架橋剤とを組み合わせ、且つ鎖長延長剤を相対的に増やす一方架橋剤を相対的に減らすことにより、高硬度化と高反発弾性化との両立を実現している。

　タイプＢのポリウレタン部材では、総量、すなわち、総配合量に対する鎖長延長剤の含有量は、１０質量％以下、好ましくは、２質量％以上９質量％以下、さらに好ましくは、５質量％以上９質量％以下とする。また、架橋剤の含有量は、総量に対して、１質量％以下、好ましくは、０．６質量％以下、さらに好ましくは、０．２質量％以上０．６質量％以下とする。これにより、ＪＩＳ　Ａタイプのゴム硬度が８０度以上、好ましくは、８５度以上、さらに好ましくは、８７度以上であり、反発弾性が４５％以上、好ましくは、４７％以上、さらに好ましくは、５０％以上であるポリウレタン部材となる。

　本発明のポリウレタン部材は、タイプＡ、タイプＢ何れも、α値が０．７～１．０であることが好ましく、特に０．９０～０．９８であることが好ましい。α値とは、下記式で表される値である。α値が、１．０より大きいと架橋剤の官能基（水酸基やアミノ基等）が残存するため当接する感光体等を汚染してしまう場合があり、０．７未満では、ハードセグメントの量が不十分で強度不足となり摩擦係数が高くなってしまう場合がある。

　また、Ｋ値（ポリウレタン配合材料中のＮＣＯ基数／長鎖ポリオールのＯＨ基数）は、２．０～６．０であるのが好ましく、より好ましくは２．０～３．９であるのが好ましい。Ｋ値が２．０未満となるとハードセグメントの量が少なすぎるために柔軟性が高くなりすぎてポリウレタンの強度が低下し、摩擦係数が高くなってしまうことがあり、６．０より大きくなるとハードセグメントの量が多すぎるために柔軟性が得られなくなり摩擦係数が低くなってしまうことがあるためである。

　本発明のポリウレタン部材は、単層でクリーニングブレードとすることができる。すなわち、クリーニングブレードのエッジ層として用いた場合に優れた高硬度、高反発弾性を有しているので、長期にわたり良好なクリーニング性を維持することができ、耐カケ性に優れ、耐フィルミング性にも優れたものとなる。

　このようなクリーニングブレードのエッジ層として用いたときの優れていることの指標となる特性としては、ユニバーサル硬さ及び弾性仕事率を挙げることができる。ユニバーサル硬さは、ダイナミック超微小硬度計を用いて、ＩＳＯ１４５７７に準じて測定される、エッジ層表面近傍の硬さを表す指標である。また、弾性仕事率は、ダイナミック超微小硬度計を用いて、ＩＳＯ１４５７７に準じ測定される、負荷－除荷曲線の弾性仕事量と塑性仕事量との関係を示した値であり、下記式で表される。材料の弾性・塑性特性を表す指標であり、値が大きいほど、変形が元に戻る弾性の性質を示す。
弾性仕事率＝［弾性仕事量／（弾性仕事量＋塑性仕事量）］×１００

　ここで、ユニバーサル硬さは、３．０Ｎ／ｍｍ^２以上、好ましくは、３．１Ｎ／ｍｍ^２以上、さらに好ましくは、３．３Ｎ／ｍｍ^２以上がよく、本発明のポリウレタン部材は、これを満足する。また、弾性仕事率は、５４％以上、好ましくは、５５％以上、さらに好ましくは、５７％以上がよく、本発明のポリウレタン部材は、これを満足する。

　しかしながら、本発明のポリウレタン部材は、１００％永久伸びが比較的大きく、いわゆるへたり性は特に優れたものではない。よって、二層ブレード構造として、本発明のポリウレタン部材をエッジ層とし、耐へたり性の優れたポリウレタン部材を背面層としてもよい。

　このような耐へたり性の優れたポリウレタン部材としては、一般的なポリオール、ポリイソシアネート、短鎖ジオール、及び短鎖トリオールを含むポリウレタン組成物を硬化・成形してなる注型タイプのポリウレタン部材を挙げることができ、分子構造に塩素原子を含まないが芳香環を有し、且つジアミノ化合物である２，２’，３，３’－テトラクロロ－４，４’－ジアミノジフェニルメタンを同一の硬化・成形条件で用いた場合と比較して、反応速度が遅いジアミノ化合物を含んでいてもよい。

　上述した条件を満たすジアミノ化合物としては、例えばジアミノジフェニルメタン系、フェニレンジアミン系が挙げられ、具体的には、４，４’－メチレンジアニリン（ＤＤＭ）、３，５－ジメチルチオ－２，４－トルエンジアミン（ＤＭＴＤＡ）、２，４－トルエンジアミン（２，４－ＴＤＡ）、２，６－トルエンジアミン（２，６－ＴＤＡ）、メチレンビス（２－エチル－６－メチルアミン）、１，４－ジ－ｓｅｃ－ブチルアミノベンゼン、４，４－ジ－ｓｅｃ－ブチルアミンジフェニルメタン、１，４－ビス（２－アミノフェニル）チオメタン、ジエチルトルエンジアミン、トリメチレンビス（４－アミノベンゾエート）、ポリテトラメチレンオキシドジ－ｐ－アミノベンゾエート等を挙げることができる。

　背面層のポリウレタン組成物は、ポリオール１００質量部に対してポリイソシアネートが２０～４５質量部であり、短鎖トリオールと短鎖ジオールとの総モル数に対する短鎖トリオールのモル比が０．４以上となるように配合したものであることが好ましい。この条件を満たすことで、耐ヘタリ性に優れた背面層を成形することができるからである。具体的には、ポリオール１００質量部に対してポリイソシアネートが２０～４５質量部であることにより、耐ヘタリ性の優れた背面層となる。

　また、本発明のポリウレタン部材は、単層で用いる場合も、二層ブレードのエッジ層に用いる場合も、エッジ部に表面処理を施す必要はない。ポリウレタン部材自体で高強度、高反発弾性を実現しているからである。しかしながら、表面処理層を設けてもよい。表面処理層を設けると、ユニバーサル硬度は向上するが、弾性仕事率が低下するので、この点では設けないのが好ましい。しかしながら、表面処理層を設けることにより、低摩擦係数とすることができるので、この目的で表面処理層を設けてもよく、また、低摩擦係数化を目的とし、ユニバーサル硬度や弾性仕事率に大きな影響を与えない程度で表面処理層を設けるのが好ましい。

　ポリウレタン部材からなる弾性体１１の表層部に表面処理層１２を設けた例を図２に示す。表面処理層１２は、弾性体１１の表層部に表面処理液を含浸させ硬化することにより形成したものである。表面処理層１２は、弾性体１１のクリーニング対象と当接する部分に少なくとも形成すればよいが、図２の例では、弾性体１１の表面全体の表層部に表面処理層１２を形成してある。

　このような表面処理層１２を形成するために用いられる表面処理液は、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールと有機溶剤との混合溶液、又は２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとを反応させることにより得られるイソシアネート基を末端に有するイソシアネート基含有化合物であるプレポリマーと有機溶剤との混合溶液である。これらの表面処理液は、弾性体１１への濡れ性、浸漬程度や表面処理液の有効期間を考慮して適宜調製される。

　表面処理剤中２官能イソシアネート化合物に含有されるイソシアネート基と、３官能ポリオールに含有される水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）は、１．０以上１．５以下である。イソシアネート基と、水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）が、１．０よりも小さいと、未反応のポリオールが残留し白化、軟化を引き起こす。また、１．５よりも大きいと未反応のイソシアネートが残留し、褐色変化を引き起こす。よって、イソシアネート基と、水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）が、１．０よりも小さい、又は１．５よりも大きいと、高硬度で低摩擦の表面処理層が得られず、クリーニング性や耐摩耗性が発現されなくなる。

　また、表面処理層１２は、弾性体１１の表層部に、厚さ１０μｍ～１００μｍ、好ましくは１０μｍ～５０μｍで形成される。この厚さは、従来の表面処理層１２の厚さの約１／１０と極めて薄いものであるが、高硬度で低摩擦であり、且つ耐摩耗性に優れたものとなる。これは、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールと有機溶剤とを含有する表面処理液、又はこれらを反応させて得られるプレポリマーを用いることで、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとの反応や、プレポリマーと弾性体１１との反応が効率よく進行し、弾性体１１の表層部に高架橋密度の表面処理層１２が形成されるからである。このような表面処理層１２は、高濃度の表面処理液を用いなくても、弾性体１１の表層部に形成することができるため、弾性体の表面に余剰量のイソシアネート化合物が塗布されることがなく、従来のような余剰量のイソシアネート化合物を除去する除去工程が不要となる。

　ここで、まず、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールと有機溶剤との混合溶液からなる表面処理液について説明する。

　表面処理液に用いられる２官能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（ＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４′－ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（Ｈ－ＭＤＩ）、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート（ＴＭＨＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、カルボジイミド変性ＭＤＩ、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、３，３－ジメチルジフェニル－４，４′－ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）、ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、キシレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、リジンジイソシアネートメチルエステル（ＬＤＩ）、ジメチルジイソシアネート及びこれらの多量体および変性体等が挙げられる。２官能イソシアネート化合物の中でも、分子量が２００以上３００以下のものを用いることが好ましい。上記の中では、４，４′－ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、３，３－ジメチルジフェニル－４，４′－ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）が挙げられる。分子量が２００以上３００以下の２官能イソシアネート化合物を用いることにより、３官能ポリオールとの反応が安定して進行し、弾性体１１の表層部に短時間で表面処理液が含浸し、表面処理層が薄くても高硬度で低摩擦となる。

　特に弾性体１１としてポリウレタンを用いた場合、２官能イソシアネート化合物とポリウレタンとの親和性が高く、表面処理層１２と弾性体１１との結合による一体化をより高めることができ、表面処理層１２をより高硬度で低摩擦とすることができる。一方、３官能イソシアネート化合物を用いた場合、３官能ポリオールとポリウレタンとの反応性は高くなりすぎてしまい、表面処理液のゲル化が生じてしまう。このため、イソシアネート化合物としては、安定的に３官能ポリオールと反応することができる２官能イソシアネート化合物を用いる必要がある。

　３官能ポリオールとしては、グリセリン、１，２，４－ブタントリオール、トリメチロールエタン（ＴＭＥ）、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）、１，２，６－ヘキサントリオール等の３官能脂肪族ポリオール、３官能脂肪族ポリオールにエチレンオキシド、ブチレンオキシド等を付加したポリエーテルトリオール、３官能脂肪族ポリオールにラクトン等を付加したポリエステルトリオール等が挙げられる。３官能ポリオールの中でも、分子量が１５０以下のものを用いることが好ましい。上記の中では、トリメチロールプロパン（ＴＭＰ）が挙げられる。分子量が１５０以下の３官能ポリオールを用いることにより、２官能イソシアネートとの反応が速く、高硬度の表面処理層を得ることができる。

　３官能ポリオールを表面処理液に含有すると、３官能の水酸基がイソシアネート基と反応し、３次元構造を持つ高架橋密度の表面処理層１２を得ることができる。これにより、低濃度の表面処理液を用いて厚さが薄い表面処理層１２を形成しても、高硬度で低摩擦とすることができる。さらに、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとを含有する表面処理液は、後述する実施例に示すように、有効期間が長く、保管性に優れたものとなる。

　有機溶剤は、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールを溶解するものであれば特に限定されないが、イソシアネート化合物と反応し得る活性水素を持たないものが好適に用いられる。例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、アセトン、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン等が挙げられる。有機溶剤は、低沸点である程、溶解性が高く、含浸後の乾燥を速くすることができ、均一に処理することができる。なお、これらの有機溶剤は、弾性体１１の膨潤程度により適宜選択され、好ましくはメチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、酢酸エチルが用いられる。

　２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールと有機溶剤との混合溶液からなる表面処理液を用いた場合、弾性体１１の表層部への表面処理液を含浸させ、硬化処理を行うと、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールが反応してプレポリマー化すると共に硬化し、末端に残ったイソシアネート基が弾性体１１と反応することで表面処理層１２が形成される。

　一方、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとの反応生成物であるイソシアネート基を有するイソシアネート基含有化合物を含有する表面処理液は、上述した２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとを予め反応させて、末端にイソシアネート基を有するイソシアネート基含有化合物であるプレポリマーを合成し、これと有機溶剤とを混合して表面処理液とする。この場合、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとを反応させる際の２官能イソシアネート化合物に含有されるイソシアネート基と、３官能ポリオールに含有される水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）は、上述した場合と同様に、１．０以上１．５以下とする。

　このような２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールとのプレポリマー化は、上述したように原料を含む表面処理液を弾性体１１の表層部に含浸させる間に起こるように設定してもよいが、どの程度の反応を行わせるかは、反応温度、反応時間、放置環境を調節することによって制御することができる。プレポリマー化の条件は、一般的には、表面処理液の温度５℃～３５℃、湿度２０％～７０％下で行われる。

　なお、何れの場合においても、表面処理液には、必要に応じて架橋剤、触媒、硬化剤等が添加される。

　弾性体１１の表層部に表面処理液を含浸させ硬化することにより、弾性体１１の表層部に表面処理層１２が形成されるが、弾性体１１の表層部に表面処理液を含浸させ硬化する方法は特に限定されない。例えば、弾性体１１を表面処理液に浸漬し、次いで加熱する方法、又は表面処理液をスプレー塗布等により弾性体１１表面に塗布して含浸させ、次いで加熱する方法が挙げられる。また、加熱する方法は限定されず、例えば加熱処理、強制乾燥及び自然乾燥等が挙げられる。

　具体的に、表面処理液として、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールと有機溶剤との混合溶液を用いる場合、表面処理層１２の形成は、弾性体１１の表層部への表面処理液の含浸中に、２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールが反応してプレポリマー化すると共に硬化し、且つイソシアネート基が弾性体１１と反応することで進行する。

　表面処理液として、プレポリマーを用いる場合、表面処理層１２の形成は、弾性体１１の表層部に表面処理液を含浸し、その後硬化すると共にイソシアネート基が弾性体１１と反応することで進行する。

　弾性体１１の表面処理層の形成部位は、少なくとも被接触体と当接する部位を含めばよい。例えば、弾性体１１の先端部のみに形成してもよいし、弾性体１１の全体に形成してもよい。また、弾性体１１に支持部材２０を接着してクリーニングブレードとした状態で、先端部のみ、又は弾性体全体の表層部に形成してもよい。また、弾性体１１をブレード形状に切断する前のゴム成形体の一面、両面又は全面に表面処理層を形成した後、切断するようにしてもよい。

　本発明によれば、イソシアネート基と水酸基との比率（ＮＣＯ基／ＯＨ基）が１．０以上１．５以下である２官能イソシアネート化合物と３官能ポリオールと有機溶剤とを含有する表面処理液、又はこれらを反応させて得られるプレポリマーを、弾性体１１の表層部に含浸させ硬化することにより、弾性体１１の表層部に厚さが１０μｍ～１００μｍ、好ましくは１０μｍ～５０μｍと極めて薄いが高硬度で低摩擦の表面処理層を形成することができる。このような表面処理層を有するクリーニングブレードは耐摩耗性に優れ、長期にわたり良好なクリーニング性やフィルミング抑制性等を維持することができる。また、表面処理層の厚さが薄いため、弾性体の表面に余剰量のイソシアネート化合物が塗布されることを防止することができる。

　以下、本発明を実施例により説明するが、本発明を限定するものではない。

　（実施例１～２）
　表１に示す配合で、カーボネート系ポリオール（分子量２０００）と、ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）とを１３０℃×１０分間反応させた後、架橋剤として１，４－ブタンジオールおよび鎖長延長剤のトリメチロールプロパンを混合し、１４０℃に保った金型で３０分間加熱硬化させた。成形後、幅１２．３ｍｍ、厚さ２．０ｍｍ、長さ３２４ｍｍに切断加工したゴム弾性体とした。

　（実施例３～５）
　表１に示す配合で、カプロラクトン系ポリオール（分子量２０００）と、ｏ－トルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）とを７０℃×３０分間反応させた後、鎖長延長剤としてのジメチルチオトルエンジアミン及び架橋剤としてのトリイソプロパノールアミンを混合し、１１０℃に保った金型で３０分間加熱硬化させた。成形後、幅１２．３ｍｍ、厚さ２．０ｍｍ、長さ３２４ｍｍに切断加工したゴム弾性体とした。なお、実施例で用いたカプロラクトン系ポリオール（分子量２０００）の７０℃での粘度は、約１０ｄＰａ・ｓであった。

　（実施例６）
　表１に示す配合で、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ：分子量２０００）と、ｏ－トルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）とを７０℃×３０分間反応させた後、鎖長延長剤としてのジメチルチオトルエンジアミン及び架橋剤としてのトリイソプロパノールアミンを混合し、１１０℃に保った金型で３０分間加熱硬化させた。成形後、幅１２．３ｍｍ、厚さ２．０ｍｍ、長さ３２４ｍｍに切断加工したゴム弾性体とした。なお、実施例で用いたポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＧ：分子量２０００）の７０℃での粘度は、約８ｄＰａ・ｓであった。

　（実施例７）
　表１に示す配合で、カプロラクトン系ポリオール（分子量２０００）と、ｏ－トルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）とを７０℃×３０分間反応させた後、鎖長延長剤としてのジメチルチオトルエンジアミンを混合し、１１０℃に保った金型で３０分間加熱硬化させた。成形後、幅１２．３ｍｍ、厚さ２．０ｍｍ、長さ３２４ｍｍに切断加工したゴム弾性体とした。なお、実施例で用いたカプロラクトン系ポリオール（分子量２０００）の７０℃での粘度は、約１０ｄＰａ・ｓであった。

　（比較例１）
　表１に示す配合で、エステル系ポリオール（分子量２０００）と、４，４′－ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）とを１１５℃×２０分間反応させた後、鎖長延長剤としての１，４－ブタンジオール及び架橋剤としてのトリメチロールプロパンを混合し、１４０℃に保った金型で３０分間加熱硬化させた。成形後、幅１２．３ｍｍ、厚さ２．０ｍｍ、長さ３２４ｍｍに切断加工したゴム弾性体とした。

　（比較例２）
　ポリオールとしてエステル系ポリオール（分子量２０００）と、及びカプロラクトン系ポリオール（分子量２０００）と、イソシアネート化合物として４，４′－ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）とを１１５℃×２０分間反応させた後、鎖長延長剤としての１，４－ブタンジオール及び架橋剤としてのトリメチロールプロパンを混合し、１４０℃に保った金型で３０分間加熱硬化させた。成形後、幅１２．３ｍｍ、厚さ２．０ｍｍ、長さ３２４ｍｍに切断加工したゴム弾性体とした。

　（試験例１）
　＜硬度、反発弾性の測定＞
　ＪＩＳ　Ｋ６３０１に準じてゴム硬度を測定した。また、ＪＩＳ　Ｋ６２５５に準じて反発弾性（２５℃）を測定した。
　結果を表１に示す。

　（試験例２）
　＜表面硬度の測定＞
　島津製作所製ダイナミック超微小硬度計を用いて、ＪＩＳ　Ｚ２２５５、ＩＳＯ１４５７７に準じ、圧子押込み試験により負荷速度０．１５ｍＮ／ｓ、最大試験荷重０．９８ｍＮ、保持時間５ｓの条件下で表面硬度を測定した。
　結果を表１に示す。

　（試験例３）
　＜弾性仕事率の測定＞
　島津製作所製ダイナミック超微小硬度計を用いて、ＩＳＯ１４５７７に準じ、負荷－除荷試験により保持時間５ｓ、最大試験荷重０．９８ｍＮ、負荷速度０．１５ｍＮ／ｓの条件下で弾性仕事率を測定した。
　結果を表１に示す。

　（試験例４）
　＜クリーニング性の評価＞
　Ａ３サイズ　カラーＭＦＰ　５５枚／分機を用いて、カートリッジにブレードを組み込み１００万枚印刷した後、トナーのすり抜けがなかった場合を○、トナーの多少のすり抜けはあったが許容範囲であった場合を△、トナーのすり抜けがあった場合を×としてクリーニング性を評価した。
　結果を表１に示す。

　（試験例５）
　＜フィルミング抑制性の評価＞
　Ａ３サイズ　カラーＭＦＰ　５５枚／分機を用いて、カートリッジにブレードを組み込み１００万枚印刷した後、トナーの固着がなかった場合を○、トナーの固着が多少あったが、許容範囲であった場合を△、トナーの固着があった場合を×としてフィルミング抑制性を評価した。
　結果を表１に示す。

　（試験例６）
　＜耐カケ性の評価＞
　Ａ３サイズ　カラーＭＦＰ　５５枚／分機を用いて、カートリッジにブレードを組み込み１００万枚印刷した後、カケや摩耗がなかった場合を○、極微小なカケがあったが、許容範囲であった場合を△、カケや摩耗があった場合を×として耐カケ性を評価した。
　結果を表１に示す。

　（試験結果）
　実施例１～７のゴム弾性体では、ＪＩＳ　Ａゴム硬度が８６度以上の高硬度で且つ反発弾性が４５％以上の高反発弾性を実現できた。また、ユニバーサル硬さで３．１Ｎ／ｍｍ^２以上且つ弾性仕事率で５６．０％以上が実現でき、従来には実現できなかった高硬度・高反発弾性のゴム弾性体が実現できた。この結果、フィルミング抑制性、耐カケ性、クリーニング性の全ての機能で満足な結果が得られた。なお、実施例１～７の中でユニバーサル硬さが比較的低い実施例１、３、５では、フィルミング抑制性が多少劣るものであった。

　これに対し、従来の高硬度処方の比較例１、２では、ＪＩＳ　Ａゴム硬度がある程度高い水準となっても、反発弾性が不足し、また、ユニバーサル硬さが劣るものであり、フィルミング抑制性、クリーニング性が劣るものであった。

　本発明に係るクリーニングブレードは、電子写真式複写機及びプリンタ、又はトナージェット式複写機及びプリンタ等の画像形成装置に用いられるクリーニングブレード、導電性ロール及び転写ベルト等に用いて好適であるが、その他の用途で用いることもできる。その他の用途としては、例えば、シール部品、工業用ゴムホース、工業用ゴムベルト、ワイパー、自動車用ウエザーストリップ、ガラスラン等のゴム部品が挙げられる。

　　１　クリーニングブレード
　１０　ブレード本体
　１１　弾性体
　１２　表面処理層
　２０　支持部材

Claims

　弾性体からなるクリーニングブレードであって、前記弾性体の少なくともエッジ部が、カーボネート系ポリオールとナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）と短鎖ジオールからなる鎖長延長剤と必要に応じて短鎖トリオールからなる架橋剤との組み合わせ（タイプＡ）、又はポリオールとｏ－トルイジンジイソシアネート（ＴＯＤＩ）とジアミン化合物からなる鎖長延長剤と必要に応じてトリオールアミン化合物からなる架橋剤との組み合わせ（タイプＢ）の何れかの注型タイプのポリウレタン部材からなり、総量に対する前記鎖長延長剤の含有量が１０質量％以下、総量に対する前記架橋剤の含有量が１質量％以下であり、ＪＩＳ　Ａタイプのゴム硬度が８０度以上、反発弾性が４５％以上であるポリウレタン部材からなることを特徴とするクリーニングブレード。
　請求項１に記載のクリーニングブレードにおいて、
　前記ジアミン化合物が、ジメチルチオトルエンジアミンであり、前記トリオールアミン化合物が、トリイソプロパノールアミンであることを特徴とするクリーニングブレード。
　請求項１又は２に記載のクリーニングブレードにおいて、
　前記ポリオールが、カプロラクトン系ポリオール及びポリテトラメチレンエーテルグリコールから選択される少なくとも１種であることを特徴とするクリーニングブレード。
　請求項１～３の何れかのクリーニングブレードにおいて、
　前記弾性層の前記エッジ部の表面層は表面処理層を有し、前記表面処理層は、イソシアネート化合物と有機溶剤とを含有する表面処理液を前記弾性体の表層部に含浸し硬化したものであることを特徴とするクリーニングブレード。
　請求項１～４の何れかのクリーニングブレードにおいて、
　前記弾性層は、前記エッジ部を含むエッジ層と、前記エッジ層の背面側に設けられた背面層とからなることを特徴とするクリーニングブレード。