JP2014219529A - クリーニングブレード、画像形成装置、プロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【課題】経時使用時の異常摩耗、異音の発生、先端稜線部のめくれを抑制し、且つ、先端稜線部の被清掃部材に対する追従性を良好にでき当接圧を維持することが可能なクリーニングブレード、画像形成装置、及び、プロセスカートリッジを提供すること。
【解決手段】短冊形状の弾性ブレードで構成され、該弾性ブレードの先端稜線部を表面移動する被清掃部材の表面に当接して、該被清掃部材表面から粉体を除去するクリーニングブレードにおいて、上記弾性ブレードの上記先端稜線部を含む部分に紫外線硬化樹脂が含浸され、且つ、上記弾性ブレードの該先端稜線部を含む部分に紫外線硬化樹脂から成る表面層を設けており、上記紫外線硬化樹脂を含浸や表面層形成する際に用いる希釈剤の残留量が上記表面層を設けた上記弾性ブレードにおいて300ppm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】図1
Description
このクリーニング装置のクリーニング部材として、一般的に構成を簡単にでき、クリーニング性能も優れていることから、短冊形状のクリーニングブレードを用いたものがよく知られている。このクリーニングブレードは、ポリウレタンゴムなどの弾性体で構成されている。そして、クリーニングブレードの基端を支持部材で支持して先端稜線部を像担持体の周面に押し当て、像担持体上に残留するトナーをせき止めて掻き落とし除去する。
すなわち、上記ゴム部材の先端面の長手方向にわたって表面層や含浸部分を設けているため、表面層や含浸部分の影響によりゴム部材の弾性が阻害されることがある。ゴム部材の弾性が阻害されると、像担持体が偏心していたり、像担持体表面に微小なうねりがあったりした場合、像担持体表面に当接するクリーニングブレードの長手方向で当接圧が変動し、クリーニングブレードの先端稜線部の像担持体表面への追随性が低下してしまう。連続的なベタ画像形成時など、クリーニングブレードによって、多くのトナーが堰き止められているとき、堰き止められているトナーによるクリーニングブレードへの押圧力が高くなる。そのため、クリーニングブレードの像担持体に対する当接圧が低い部分では、クリーニングブレードが当接する力よりも像担持体上のトナーによるクリーニングブレードへの押圧力が勝ると、その部分で当接状態が維持できなくなり、クリーニングブレードをトナーがすり抜けてしまう。その結果、像担持体に形成される粉体量が非常に多い連続的なベタ画像形成時等の厳しい条件では、クリーニング不良が生じてしまったと考えられる。
また、本発明は、以下の(2)〜(7)に記載するとおりのクリーニングブレード、画像形成装置、プロセスカートリッジに係わる。
(2)「上記紫外線硬化樹脂が、官能基当量分子量350以下、官能基数3〜6のペンタエリスリトール・トリアクリレートを主要骨格とする材料であることを特徴とする前記(1)に記載のクリーニングブレード。」
(3)「上記紫外線硬化樹脂に、官能基当量分子量100〜1000、官能基数1〜2のアクリレート材料を混合することを特徴とする前記(1)または(2)に記載のクリーニングブレード。」
(4)「上記紫外線硬化樹脂に、パーフルオロポリエーテル骨格を持ち官能基数2以上のアクリレート材料を少なくとも一つを混合することを特徴とする前記(1)乃至(3)のいずれか1に記載のクリーニングブレード。」
(5)「上記弾性ブレードはJIS−A硬度の異なる2種類以上のゴムが一体成型によって積層されたものであることを特徴とする前記(1)乃至(4)のいずれか1に記載のクリーニングブレード。」
(6)「表面移動部材である像担持体上に形成した画像を最終的に記録媒体に転移させる画像形成装置において、上記像担持体の表面に接触し、その表面上に付着した不要な付着物を除去するためのクリーニング部材として、前記(1)乃至(5)のいずれか1に記載のクリーニングブレードを用いることを特徴とする画像形成装置。」
(7)「表面移動する潜像担持体上に形成した画像を最終的に記録媒体に転移させる画像形成装置の本体に着脱自在に構成され、該潜像担持体を上記被清掃部材としてその表面に接触し、その表面上に付着した不要な付着物を除去するクリーニング部材を有するクリーニング手段と、該潜像担持体とを一体に支持したプロセスカートリッジにおいて、上記クリーニング部材として、前記(1)乃至(5)のいずれか1に記載のクリーニングブレードを用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。」
図2は、プリンタ500を示す概略構成図である。プリンタ500は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y、C、M、Kと記す)用の四つの作像ユニット1Y,C,M,Kを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のY,C,M,Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。
また、四つの作像ユニット1の下方に光書込ユニット40が配設されている。潜像形成手段たる光書込ユニット40は、画像情報に基づいて発したレーザ光Lを、各作像ユニット1Y,C,M,Kの感光体3Y,C,M,Kに照射する。これにより、感光体3Y,C,M,K上にY,C,M,K用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット40は、光源から発したレーザ光Lを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー41によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体3Y,C,M,Kに照射するものである。かかる構成のものに代えて、LDEアレイによる光走査を行うものを採用することもできる。
図3に示すように、作像ユニット1は、像担持体としてのドラム状の感光体3を備えている。感光体3はドラム状の形状を示しているが、シート状、エンドレスベルト状のものであっても良い。
感光体3の周囲には、帯電ローラ4、現像装置5、一次転写ローラ7、クリーニング装置6、潤滑剤塗布装置10及び不図示の除電ランプ等が配置されている。帯電ローラ4は、帯電手段としての帯電装置が備える帯電部材であり、現像装置5は、感光体3の表面上に形成された潜像をトナー像化する現像手段である。一次転写ローラ7は、感光体3の表面上のトナー像を中間転写ベルト14に転写する一次転写手段としての一次転写装置が備える一次転写部材である。クリーニング装置6は、トナー像を中間転写ベルト14に転写した後の感光体3上に残留するトナーをクリーニングするクリーニング手段である。潤滑剤塗布装置10は、クリーニング装置6がクリーニングした後の感光体3の表面上に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段である。不図示の除電ランプは、クリーニング後の感光体3の表面電位を除電する除電手段である。
現像装置5は、現像剤担持体としての現像ローラ51を有している。この現像ローラ51には、図示しない電源から現像バイアスが印加されるようになっている。現像装置5のケーシング内には、ケーシング内に収容された現像剤を互いに逆方向に搬送しながら攪拌する供給スクリュ52及び攪拌スクリュ53が設けられている。また、現像ローラ51に担持された現像剤を規制するためのドクタ54も設けられている。供給スクリュ52及び攪拌スクリュ53の二本スクリュによって撹拌・搬送された現像剤中のトナーは、所定の極性に帯電される。そして、現像剤は、現像ローラ51の表面上に汲み上げられ、汲み上げられた現像剤は、ドクタ54により規制され、感光体3と対向する現像領域でトナーが感光体3上の潜像に付着する。
潤滑剤塗布装置10は、固形潤滑剤103や潤滑剤加圧スプリング103a等を備え、固形潤滑剤103を感光体3上に塗布する塗布ブラシとしてファーブラシ101を用いている。固形潤滑剤103は、ブラケット103bに保持され、潤滑剤加圧スプリング103aによりファーブラシ101側に加圧されている。そして、感光体3の回転方向に対して連れまわり方向に回転するファーブラシ101により固形潤滑剤103が削られて感光体3上に潤滑剤が塗布される。感光体への潤滑剤塗布により感光体3表面の摩擦係数が非画像形成時に0.2以下に維持される。
また、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもできる。
これらの光源のうち、発光ダイオード、及び半導体レーザは照射エネルギーが高く、また600〜800[nm]の長波長光を有するため、良好に使用される。
図示しない操作部などからプリント実行の信号を受信したら、帯電ローラ4及び現像ローラ51にそれぞれ所定の電圧または電流が順次所定のタイミングで印加される。同様に、光書込ユニット40及び除電ランプなどの光源にもそれぞれ所定の電圧または電流が順次所定のタイミングで印加される。また、これと同期して、駆動手段としての感光体駆動モータ(不図示)により感光体3が図中矢印方向に回転駆動される。
静電潜像の形成された感光体3の表面は、現像装置5との対向部で現像ローラ51上に形成された現像剤の磁気ブラシによって摺擦される。このとき、現像ローラ51上の負帯電トナーは、現像ローラ51に印加された所定の現像バイアスによって、静電潜像側に移動し、トナー像化(現像)される。各作像ユニット1において、同様の作像プロセスが実行され、各作像ユニット1Y,C,M,Kの各感光体3Y,C,M,Kの表面上に各色のトナー像が形成される。
このように、プリンタ500では、感光体3上に形成された静電潜像は、現像装置5によって、負極性に帯電されたトナーにより反転現像される。本実施形態では、N/P(ネガポジ:電位が低い所にトナーが付着する)の非接触帯電ローラ方式を用いた例について説明したが、これに限るものではない。
中間転写ベルト14上に形成された四色トナー像は、第一給紙カセット151または第二給紙カセット152から給紙され、レジストローラ対55のローラ間を経て、二次転写ニップに給紙される転写紙Pに転写される。このとき、転写紙Pはレジストローラ対55に挟まれた状態で一旦停止し、中間転写ベルト14上の画像先端と同期を取って二次転写ニップに供給される。トナー像が転写された転写紙Pは中間転写ベルト14から分離され、定着ユニット80へ搬送される。そして、トナー像が転写された転写紙Pが定着ユニット80を通過することにより、熱と圧力の作用でトナー像が転写紙P上に定着されて、トナー像が定着された転写紙Pはプリンタ500装置外に排出され、スタック部88にスタックされる。
また、一次転写ニップで中間転写ベルト14に各色のトナー像を転写した感光体3の表面は、クリーニング装置6によって転写後の残留トナーが除去され、潤滑剤塗布装置10によって潤滑剤が塗布された後、除電ランプで除電される。
プリンタ500に用いるトナーとしては、画質向上のために、高円形化、小粒径化がし易い懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法により製造された重合トナーを用いるのが好ましい。特に、円形度が0.97以上、体積平均粒径5.5[μm]以下の重合トナーを用いるのが好ましい。平均円形度が0.97以上、体積平均粒径5.5[μm]のものを用いることにより、より高解像度の画像を形成することができる。
クリーニングブレード62は、金属や硬質プラスチックなどの剛性材料からなる短冊形状のホルダー621と、短冊形状の弾性ブレード622とで構成されている。弾性ブレード622は先端稜線部62cに詳細は後述する含浸処理がなされている。また、ブレード先端面62aとブレード下面62bには、ブレード長手方向にわたって表面層623が形成されている。
弾性ブレード622は、ホルダー621の一端側に接着剤などにより固定されており、ホルダー621の他端側は、クリーニング装置6のケースに片持ち支持されている。
また、弾性ブレード622の硬度としては、SII社製DMS6100などで測定したゴムのtanδピーク温度が0[℃]以上、且つ、23[℃]と10[℃]におけるそれぞれの硬度(JIS−A)の差が5℃以上あるウレタンゴムが好ましい。この条件を満たさないものは、ゴムの架橋密度が不足し、後述するように、含浸処理による改質をして、その表面に表面層623を形成しても、耐久性能が充分ではなく、長期の使用によって稜線部の摩耗が大幅に進み、その結果、クリーニング性が低下するおそれがある。
なお、弾性ブレード622の硬さは含浸処理によるウレタンゴムそのものの改質で変化し、さらに表面層623の形成によっても影響を受けるので、各々の機能・作用の発揮程度を、本発明の目的達成のために総合的に調整することが必要である。
紫外線硬化樹脂を含浸させた後、または、表面層623による被覆を行った後に、紫外線を照射することで、図1に示す含浸部分62dを形成し、先端稜線部62cの硬度上昇を図る改質効果を生じさせることができる。特許文献3に記載の弾性ブレードでは、イソシアネート化合物、シリコーン化合物等の含浸をさせて改質を行っているが、本実施形態のように紫外線硬化樹脂を含浸させて紫外線を照射することで、さらに耐久性の向上を図ることができる。これは以下の理由によるものと考えられる。
もう一つの可能性として、含浸した紫外線硬化樹脂が、表面に追加された紫外線硬化樹脂に対し、いわゆる「アンカー効果」を発揮して、樹脂膜とゴムの密着性を増大させていることが考えられる。これにより紫外線硬化樹脂自体の耐久性が底上げされていると考えることもできる。
これを達成するための方策としては、例えば、クリーニングブレード基質の内部に残留溶媒が存在しないように留意し、また、かつ、基質ゴムの物性変化を招起するような加熱を避け、かつ、ゴム基質が膨潤したままで厚みが元に戻らないなど物性を悪化させないような態様の処理を好ましく用いることができる。そのためには例えば、多量の溶媒で希釈せずとも適度の含浸が齎らされ、硬化は硬度と靭性を発現する含浸液を用いることが好ましい。含浸の程度は、無論、含浸液の粘度、基質ゴムとの親和性、含浸時間と温度、等に依存し、粘度は含浸液を構成する材料の分子量、バルク程度(特に分子長)、溶質が複数の分子からなる崩壊可能なクラスターを形成するものであるときは、クラスターのサイズと耐崩壊攪拌強度、等に依存する。そして、粘度が低くかつ浸透性の高いものとしては多官能性のアクリル樹脂、エポキシ樹脂が挙げられ、これらは低駆動力でインクを吐出可能なインクジェット印刷用のインクに用いられている(樹脂面印字用)。したがって、本発明においてもこれら高浸透性の多官能硬化性材料を有利に用いることができる。これら候補としてはまた、多官能性のアクリル樹脂原料や、活性水素基と反応して硬化可能なもの、すなわちエポキシ樹脂原料及びウレタン樹脂原料、が挙げられる。例えばアクリル樹脂原料(モノマー)は、粘度を200cp以下に抑えられるものがほとんどである。
しかし、上述のように、本発明においては、インクジェットインク場合と異なり、多量の溶剤で希釈することを避けた浸透液であることが好ましい。
具体的には、上記紫外線硬化樹脂が、官能基当量分子量350以下、官能基数3〜6のペンタエリスリトール・トリアクリレートを主要骨格とする材料を、これに限るわけではないが、好ましく用いることができる。また、これに、官能基当量分子量100〜1000、官能基数1〜2のアクリレート材料を併用することにより、より確実に前記本発明の目的を達成することができる。ただし、これらは1例であって、例えば、近い将来、その余の材料や製作条件により、本発明の「クリーニングブレード」が達成できるようになることを否定するものではない。
すなわち、上記条件を満たす弾性ブレードに上記条件を満たす紫外線硬化樹脂を含浸処理して弾性ブレードの改質を行い、弾性ブレードよりも硬い表面層を弾性ブレードの該先端稜線部を含む部分にフッ素系アクリルモノマーを含む紫外線硬化樹脂から成る表面層を設けたことにより、経時使用時の異常摩耗及び異音の発生を抑制しつつ、先端稜線部のめくれを抑制し、かつ、先端稜線部の被清掃部材に対する追従性を良好にし、さらにフッ素系アクリルモノマーの存在による低μ化により摩耗抑制が可能となる。
希釈剤としては、紫外線硬化樹脂が可溶で、沸点の低いことが望ましい。特に沸点が160℃以下、さらには100℃以下であればさらに好ましい。使用できる希釈溶剤としては、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶媒、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、メチルセロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル系溶媒、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等のケトン系溶媒、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル系溶媒、1-ブタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール等のアルコール系などの有機溶剤を用いることもできる。
ここで、弾性ブレード622の基材に紫外線硬化樹脂を含浸させず、この基材よりも硬度の硬い表面層623のみを備える構成について説明する。表面層623を設けて摩擦係数を低減させても、経時で表面層623は摩耗し減少する。このとき、長期使用に耐え得るように、表面層623を厚くすると、弾性ブレード622の先端稜線部62cにおける弾性変形を阻害して、クリーニング不良となるおそれがある。一方、弾性ブレード622の先端稜線部62cにおける弾性変形を阻害しないように、表面層623を薄くすると、短時間で基材が露出する程度に表面層623が摩耗する。硬度の低い基材が露出して感光体3の表面に直接接触すると、クリーニングブレード62と感光体3表面との摩擦係数が大きくなり、異常摩耗や異音が発生する。
また、弾性ブレード622の基材に硬度の高い表面層623のみを設けると、高硬度層と基材層との境目で硬度が急激に変化して応力が集中し、弾性ブレード622が破損するおそれがある。これに対して、弾性ブレード622の基材に含有量に傾斜性を生じさせることで、高硬度層と基材層との境目で硬度が急激に変化することを抑制し、応力集中に起因して弾性ブレード622が破損することを防止できる。
このため、弾性ブレード622のブレード下面62bの全面に弾性ブレード622よりも硬度が高い表面層623を形成すると、ブレード下面62bに形成した表面層623が、弾性ブレード622の先端稜線部62cの感光体表面への弾性変形を阻害してしまい、先端稜線部62cにおいて感光体3表面への当接圧を高める向きに働く弾性変形に対する復元力がほとんど得られなくなってしまう。その結果、先端稜線部62cが感光体3の偏心や微小なうねりに対して追随できなくなってしまう。従って、感光体3に対する当接圧が変動してしまい、連続的なベタ画像形成時等、先端稜線部62cに堰きとめたトナーから大きな押圧力を受けるなどの厳しい条件において、当接圧が低下したときに、トナーがクリーニングブレード62からすり抜けてクリーニング不良を生じるおそれがある。
このような問題に対して、弾性ブレード622のブレード下面62bに表面層623を形成しないことも考えられる。しかし、ブレード下面62bに表面層623を形成しなかった場合は、弾性ブレード622の先端稜線部62cが感光体3の表面移動方向へ大きく弾性変形して、先端稜線部62cがめくれてしまい、めくれ摩耗が生じるおそれがある。
表面層にフッ素系アクリルモノマーを含む紫外線硬化樹脂を用いることで被清掃体との摩擦力が低減し、被清掃体や弾性ブレードの摩耗を抑制することができる。
また、弾性ブレード622の材質、表面層623の材質、含浸処理方法、ブレード下面62bにおける表面層623の形成をそれぞれ変化させて、耐久試験を行った。
はじめに、各実勢例および検証実験に用いたブレード及び紫外線硬化樹脂材料の一覧を表1〜表4に示す。
ウレタンゴムの硬度/JIS−Aは、島津製作所製デュロメーターを用いて測定した。試料は厚さ12[mm]以上となるように約2[mm]のシートを重ね合わせたものとした。
ウレタンゴムの反発弾性率は、東洋精機製作所製No.221レジリエンステスタを用い、JIS K6255に準じて測定した。試料は厚さ4[mm]以上となるように約2[mm]のシートを重ね合わせたものとした。
マルテンス硬度は、上述のように、ガラス板上に紫外線硬化樹脂を塗布し、層厚20[μm]として、フィシャー・インストルメンツ社製、微小硬度計 HM−2000を用いて、ビッカース圧子9.8[mN]の力で10秒で押し込み、5秒保持し、9.8[mN]の力で10秒間で抜き、計測した。
また、弾性仕事率は、マルテンス硬度の計測時のビッカース圧子を押し込むときの積算応力をWplast、試験荷重除荷寺の積算応力をWelastとすると、弾性仕事率は、Welast/Wplast×100%の式から求めた。
上記ウレタンゴム1〜4のいずれかを用いて、厚さ1.8[mm]の短冊形状の弾性ブレードを作成し、この弾性ブレードを含浸材料として、上記硬化材料1または2を用いて固形分濃度50wt%となるよう上記希釈剤1〜5で希釈した塗工液を作製し、任意の時間で浸漬したのち、3分間風乾する。さらにスプレー塗工法により上記硬化材料1または2からなる表面層623を形成した。具体的には、適宜含浸処理を行った各々のウレタンゴムからなる弾性ブレードに対し、含浸塗工液と同様、固形分濃度20wt%となるよう上記希釈剤1〜5で希釈した塗工液を作製し、その塗工液を用いたスプレー塗工によりブレード先端面から10[mm/s]のスプレーガン移動速度にて任意のオシレート回数で先端面全面に重ね塗りを行った。3分間指触乾燥後、ブレード下面に先行のスプレー塗工回数と同数のスプレー塗工を実施した。その後、3分間指触乾燥を行い、紫外線露光(140[W/cm]×5[m/min]×5パス)を行った。さらに、熱乾燥機を用いて庫内温度100℃で15分間乾燥を行った。また、実施例14は、真空乾燥機を用いて真空度1000Pa、温度100℃にて15分間乾燥をいった。さらに、実施例15は、無溶剤の含浸液、表面層塗工液となるよう処方はそのままで、希釈剤を用いない含浸液、表面層塗工液にて含浸処理と表面層形成を行った。固形分濃度が100%となるため含浸の進行が遅く、スプレー塗布時の製膜性が変わるため、実施例1で作製されるブレードと物性、形状が同じになるよう含浸時間とスプレー(表面層塗工)のオシレート回数をそれぞれ変更した。
トナー母体:円形度0.98、平均粒径4.9[μm]
外添剤 :小粒径シリカ1.5部(クラリアント製H2000)
小粒径酸化チタン0.5部(テイカ製MT−150AI)
大粒径シリカ1.0部(電気化学工業製UFP−30H)
検証実験は、実験室環境:21[℃]・65[%RH]、通紙条件:画像面積率5%チャートを3プリント/ジョブで、50,000枚(A4横)で行った。そして、以下の項目を評価した。
クリーニング不良発生:有無(目視観察)
評価時画像:縦帯パターン(紙進行方向に対して)43[mm]幅、3本チャート
出力20枚(A4横)
ブレードエッジ摩耗幅:図6に示すようにブレード先端面側からみた摩耗幅
ブレードエッジ摩耗深さ:摩耗幅と90°反対側の摩耗幅
前記1の基材ゴム(ベースゴム)に、弾性ブレードの先端稜線部を含む部分に下記処方の紫外線硬化樹脂液1を含浸させ、且つ、弾性ブレードの先端稜線部を含む部分に下記処方の紫外線硬化樹脂液1から成る表面層を設けて、希釈剤(溶剤)の残留量が表面層を設けた弾性ブレードにおいて300ppm以下となるよう30秒間浸漬し含浸した後3分間風乾し、次に前記のような、スプレー塗工2回、風乾により表面層を形成した後、UV照射(紫外線露光;140[W/cm]×5[m/min]×5パス)により硬化処理し、熱乾燥機を用いて庫内温度100℃で15分間乾燥を行って、実施例1のクリーニングブレードを作成した。
(紫外線硬化樹脂含浸液1)
紫外線硬化樹脂 :アクリルモノマー1 PETIA;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 ODA;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤1(溶剤):シクロヘキサノン ;・・・50%濃度にする残部
(表面層塗工液1)
紫外線硬化樹脂 :アクリルモノマー1 PETIA;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 ODA;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤1(溶剤):シクロヘキサノン ;・・・20%濃度にする残部
基材ゴム(ベースゴム)を前記2のもの代え、かつ表面層塗工液を下記処方のものに代えた他は、実施例1と同様にして、実施例2のクリーニングブレードを作成した。
(表面層塗工液2)
紫外線硬化樹脂:アクリルモノマー1 DPCA−120;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 EBECRY11;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤1(溶剤):シクロヘキサノン ;・・・20%濃度にする残部
基材ゴム(ベースゴム)を前記3のもの代え、かつ含浸液を下記処方のものに代えた他は、実施例1と同様にして、実施例3のクリーニングブレードを作成した。
(紫外線硬化樹脂含浸液2)
紫外線硬化樹脂:アクリルモノマー1 DPCA−120;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 EBECRY11;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤1(溶剤):シクロヘキサノン ;・・・50%濃度にする残部
基材ゴム(ベースゴム)を前記4のもの代え、かつ含浸液を下記処方の含浸液に、また表面層塗工液を下記処方の表面層塗工液に、それぞれ代えた他は、実施例1と同様にして、実施例4のクリーニングブレードを作成した。
(紫外線硬化樹脂含浸液3)
紫外線硬化樹脂:アクリルモノマー1 DPCA−120;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 EBECRY11;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤1(溶剤):シクロヘキサノン ;・・・50%濃度にする残部
(表面層塗工液3)
紫外線硬化樹脂:アクリルモノマー1 DPCA−120;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 EBECRY11;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤1(溶剤):シクロヘキサノン ;・・・20%濃度にする残部
含浸液を下記処方の含浸液に、また表面層塗工液を下記処方の表面層塗工液に、それぞれ代えた他は、実施例1と同様にして、実施例5のクリーニングブレードを作成した。
(紫外線硬化樹脂含浸液4)
紫外線硬化樹脂:アクリルモノマー1 DPCA−120;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 EBECRY11;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤1(溶剤)1:シクロヘキサノン ;・・・20%濃度にする残部
(表面層塗工液4)
紫外線硬化樹脂:アクリルモノマー1 DPCA−120;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 EBECRY11;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤(溶剤):シクロヘキサノン ;・・・20%濃度にする残部
基材ゴム(ベースゴム)を前記2のもの代えた他は、実施例1と同様にして、実施例6のクリーニングブレードを作成した。
基材ゴム(ベースゴム)を前記3のもの代え、かつ表面層塗工液を下記処方のものに代えた他は、実施例1と同様にして、実施例7のクリーニングブレードを作成した。
(表面層塗工液5)
紫外線硬化樹脂:アクリルモノマー1 DPCA−120;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 EBECRY11;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤1(溶剤):シクロヘキサノン ;・・・20%濃度にする残部
基材ゴム(ベースゴム)を前記4のもの代え、かつ含浸液を下記処方のものに代えた他は、実施例1と同様にして、実施例8のクリーニングブレードを作成した。
(紫外線硬化樹脂含浸液5)
紫外線硬化樹脂:アクリルモノマー1 DPCA−120;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 EBECRY11;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤1(溶剤):シクロヘキサノン ;・・・50%濃度にする残部
基材ゴム(ベースゴム)を前記2のもの代え、かつ含浸液、表面層塗工液を、それぞれ下記処方の含浸液、表面層塗工液に代えた他は、実施例1と同様にして、実施例9のクリーニングブレードを作成した。
(紫外線硬化樹脂含浸液6)
紫外線硬化樹脂 :アクリルモノマー1 PETIA;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 ODA;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤2(溶剤):シクロペンタノン ;・・・50%濃度にする残部
(表面層塗工液6)
紫外線硬化樹脂 :アクリルモノマー1 PETIA;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 ODA;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤2(溶剤):シクロペンタノン ;・・・20%濃度にする残部
基材ゴム(ベースゴム)を前記2のもの代え、かつ含浸液、表面層塗工液を、それぞれ下記処方の含浸液、表面層塗工液に代えた他は、実施例1と同様にして、実施例10のクリーニングブレードを作成した。
(紫外線硬化樹脂含浸液7)
紫外線硬化樹脂 :アクリルモノマー1 PETIA;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 ODA;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤3(溶剤):メチルイソブチルケトン ;・・・50%濃度にする残部
(表面層塗工液7)
紫外線硬化樹脂 :アクリルモノマー1 PETIA;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 ODA;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤3(溶剤):メチルイソブチルケトン ;・・・20%濃度にする残部
基材ゴム(ベースゴム)を前記2のもの代え、かつ含浸液、表面層塗工液を、それぞれ下記処方の含浸液、表面層塗工液にそれぞれ代えた他は、実施例1と同様にして、実施例11のクリーニングブレードを作成した。
(紫外線硬化樹脂含浸液8)
紫外線硬化樹脂 :アクリルモノマー1 PETIA;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 ODA;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤4(溶剤):1−ブタノール ;・・・50%濃度にする残部
(表面層塗工液8)
紫外線硬化樹脂 :アクリルモノマー1 PETIA;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 ODA;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤4(溶剤):1−ブタノール ;・・・20%濃度にする残部
基材ゴム(ベースゴム)を前記2のもの代え、含浸液、表面層塗工液を下記処方の含浸液6、表面層塗工液6にそれぞれ代えた他は、実施例1と同様にして、実施例12のクリーニングブレードを作成した。
(紫外線硬化樹脂含浸液9)
紫外線硬化樹脂 :アクリルモノマー1 PETIA;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 ODA;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤5(溶剤):プロピレングリコールモノメチルエーテル;・・50%濃度にする残部
(表面層塗工液9)
紫外線硬化樹脂 :アクリルモノマー1 PETIA;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 ODA;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤5(溶剤):プロピレングリコールモノメチルエーテル;・・20%濃度にする残部
基材ゴム(ベースゴム)を前記2のもの代え、かつ、前記のような、表面層塗工液のスプレー塗工の回数を4回とした他は、実施例1と同様にして、実施例13のクリーニングブレードを作成した。
UV照射後のブレードを、熱乾燥機を用いて庫内温度100℃で15分間乾燥を行うのに代えて、真空乾燥機を用いて真空度1000Pa、温度100℃にて15分間乾燥した他は、実施例1と同様にして、実施例14のクリーニングブレードを作成した。
無溶剤の含浸液、塗工液となるよう、乾燥固形分の処方は実施例1のままで希釈剤を用いない含浸液、塗工液にて含浸処理と表面層形成を行った他は、実施例1と同様にして、実施例15のクリーニングブレードを作成した。
固形分濃度が100%となるため含浸の進行が遅く、スプレー塗布時の製膜性が変わるため、実施例1で作製されるブレードと物性、形状が同じになるよう含浸時間を90秒に変更し、また、スプレーのオシレート回数を1回に変更した。
基材ゴム(ベースゴム)として前記2のものを採用し、そのまま(含浸処理と表面層形成処理を行わず)、比較例1のクリーニングブレードとした。
基材ゴム(ベースゴム)を前記2のもの代え、かつ、前記のような、含浸処理時間を300秒とした以外は、実施例1と同様にして、比較例2のクリーニングブレードを作成した。
基材ゴム(ベースゴム)を前記2のもの代え、かつ、前記のような、表面層塗工液のスプレー塗工の回数を8回とした他は、実施例1と同様にして、比較例2のクリーニングブレードを作成した。
基材ゴム(ベースゴム)を前記2のもの代え、かつ、前記のような、含浸処理を省略した以外は、実施例1と同様にして、比較例4のクリーニングブレードを作成した。
基材ゴム(ベースゴム)を前記2のもの代え、かつ含浸液を下記処方の含浸液に、また表面層塗工液を下記処方の表面層塗工液に、それぞれ代えた他は、実施例1と同様にして、比較例5のクリーニングブレードを作成した。
(紫外線硬化樹脂含浸液10)
紫外線硬化樹脂:アクリルモノマー1 DPCA−120;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 EBECRY11;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤1(溶剤):シクロヘキサノン ;・・・10%濃度にする残部
(表面層塗工液10)
紫外線硬化樹脂:アクリルモノマー1 DPCA−120;・・・・・・・・・・15部
:アクリルモノマー2 EBECRY11;・・・・・・・・・・10部
:アクリルモノマー3 DAC−HP;・・・・・・・・・0.2部
重合開始剤 :イルガキュア 184;・・・・・・・・・・・2部
希釈剤1(溶剤):シクロヘキサノン ;・・・10%濃度にする残部
これら各例の詳細は、纏めて次の表5に示される。
また、実施例と比較例とを比較する概念図を図7に示す。
実施例1〜実施例15においては、弾性ブレード622に、弾性ブレードの先端稜線部を含む部分に紫外線硬化樹脂を含浸させ、且つ、弾性ブレードの先端稜線部を含む部分に紫外線硬化樹脂から成る表面層を設けており、紫外線硬化樹脂を含浸や表面層形成する際に用いる希釈剤の残留量が表面層を設けた弾性ブレードにおいて300ppm以下となるよう含浸や表面層を形成したものである。含浸処理による硬度上昇を図り、先端稜線部の動きが抑制され過ぎず、且つ、クリーニングブレードとしての姿勢を適度に保つことができるレベルで、先端稜線部62cの改質処理がなされている。このため、ブレード先端面62aに表面層623を設けた構成において、経時的な異音発生を回避することができたと考えられる。さらに、表面層に動摩擦係数の小さいフッ素系アクリルモノマーを含んでいるため、感光体3と先端稜線部62cとの間で生じる摩擦力を低減することができ、先端稜線部62cのめくれを抑制することができるとともに、弾性ブレード622の摩耗も抑制することができたと考えられる。表面層623は感光体3との接触部近傍の弾性体部分を補強する効果を有しており、それにより先端稜線部62cの運動を適度に制御することができ、異音発生を生じることなく、めくれを抑制できたと考えられる。また、無溶剤の塗工液を使用しても問題ない。その際は、含浸時間やスプレー塗布回数を変更することで、希釈剤を用いた塗工液で作製したブレードと同等の耐摩耗性・めくれ防止等の機能を有するブレードを得ることができる。
また、比較例2においては、含浸改質処理をしすぎたため、希釈剤の残留濃度が高くゴムの厚みが増大し、感光体の摺動においてブレードの稜線部挙動が抑制されすぎ、局所的な応力集中による表面層の部分的な破壊が起き、トナーすり抜けによるクリーニング不良が発生したと考えられる。
比較例3においては、表面層の膜厚を厚くしすぎたため、希釈剤の残留濃度が高くゴム厚みが増大し、感光体の摺動においてブレードの稜線部挙動が抑制されすぎ、局所的な応力集中による表面層の部分的な破壊が起き、トナーすり抜けによるクリーニング不良が発生したと考えられる。
比較例4においては、含浸時間が短く、表面層を設けていないため、ブレード稜線の変形抑制効果が得られず、また、低μ材料であるフッ素系アクリル樹脂が表面に存在しないため摩耗速度が大きくなったと考えられる。
比較例5においては、含浸液や表面層塗工液の固形分濃度が低いため、希釈剤の残留濃度が高くゴムの厚みが増大し、感光体の摺動においてブレードの稜線部挙動が抑制されすぎ、局所的な応力集中による表面層の部分的な破壊が起き、トナーすり抜けによるクリーニング不良が発生したと考えられる。
短冊形状の弾性ブレード622で構成され、弾性ブレードの先端稜線部を含む部分に紫外線硬化樹脂を含浸させ、且つ、弾性ブレードの先端稜線部を含む部分に紫外線硬化樹脂から成る表面層を設けており、紫外線硬化樹脂を含浸や表面層形成する際に用いる希釈剤の残留量が表面層を設けた弾性ブレードにおいて300ppm以下となるよう含浸処理と表面層形成を行ったものである。これによれば、上記実施形態について説明したように、摩擦係数の小さい材料を表層に用いることで経時使用時の異常摩耗及び異音の発生を抑制しつつ、先端稜線部のめくれを抑制し、かつ、先端稜線部の被清掃部材に対する追従性を良好にでき当接圧を維持することができる。
(態様A)において、表面層623として、弾性ブレード622を紫外線硬化樹脂で被覆している。これによれば、上記実施形態について説明したように、所望の硬度を有する表面層623を容易に得ることができ、クリーニングブレード62を安価に製造することができる。
(態様A)または(態様B)において、紫外線硬化樹脂が、官能基当量分子量350以下、官能基数3〜6のペンタエリスリトール・トリアクリレートを主要骨格とする材料である。これにより、上記実施形態について説明したように、紫外線硬化樹脂を含む層が脆弱になり過ぎることを防止して、先端稜線部のめくれや先端面摩耗をさらに良好に抑制することができる。
(態様A)、(態様B)または(態様C)において、紫外線硬化樹脂として、官能基当量分子量100〜1000、官能基数1〜2のアクリレート材料を混合する構成とする。これによれば、上記実施形態について説明したように、表面層623に可撓性を付与することが可能であり、特定環境での異音が発生した時などにブレード挙動を微調整するなど、環境特性等を向上させることも可能となる。
(態様A)、(態様B)、(態様C)または(態様D)において、紫外線硬化樹脂として、パーフルオロポリエーテル骨格を持ち官能基数2以上のアクリレート材料を少なくとも1つを混合する構成とする。これによれば、表面層の摩擦係数を低減して像担持体との摺動ストレスを低減するとともに、ブレード表面にトナーが固着することを防止し、固着トナーの脱落によるストレスも低減することで、より高い耐摩耗性を発揮することができる。
(態様A)、(態様B)、(態様C)、(態様D)または(態様E)において、クリーニングブレード62は、弾性ブレード622として、硬度の異なるゴムを遠心成型などで一体的に積層する。これによれば、上記実施形態について説明したように、先端稜線部62cとなる側に架橋密度の高い層、反対側に適度な架橋密度、すなわち、高い反発弾性を持つ層を配し、高耐久かつ、低温領域でのクリーニング性能低下を抑制できる。
感光体3等の像担持体と、像担持体の表面を帯電する帯電ローラ4等の帯電手段と、帯電した像担持体表面に静電潜像を形成する光書込ユニット40等の潜像形成手段と、像担持体表面に形成された静電潜像を現像してトナー像化する現像装置5等の現像手段と、像担持体表面のトナー像を転写体である転写紙Pに転写する転写ユニット60等の転写手段と、像担持体表面に当接して像担持体表面に付着した残トナーを除去するクリーニング部材を有するクリーニング装置6等のクリーニング手段とを備えたプリンタ500等の画像形成装置である。このような画像形成装置において、クリーニング部材として、(態様A)、(態様B)、(態様C)、(態様D)、(態様E)または(態様F)のクリーニングブレードを用いる。これによれば、上記実施形態について説明したように、経時使用時においても、異常摩耗及び異音の発生を抑制しつつ、良好なクリーニング性能を維持でき、高品位な画像を形成することができる。
感光体3等の像担持体と、少なくとも像担持体表面に付着した残トナーを除去するクリーニング部材を有するクリーニング装置6とを一体に支持し、プリンタ500等の画像形成装置本体に対して本体に対して着脱自在な作像ユニット1等のプロセスカートリッジである。このようなプロセスカートリッジのクリーニング部材として、態様A)、(態様B)、(態様C)、(態様D)、(態様E)または(態様F)のクリーニングブレードを用いる。これによれば、上記実施形態について説明したように、経時使用時においても、クリーニング性が良好なプロセスカートリッジを提供することができる。
3 感光体
4 帯電ローラ
5 現像装置
6 クリーニング装置
7 一次転写ローラ
10 潤滑剤塗布装置
14 中間転写ベルト
40 光書込みユニット
41 ポリゴンミラー
51 現像ローラ
52 供給スクリュ
53 撹拌スクリュ
54 ドクタ
55 レジストローラ対
60 転写ユニット
62 クリーニングブレード
62a ブレード先端面
62b ブレード下面
62c 先端稜線部
62d 含浸部分
63 第一ブラケット
64 第二ブラケット
66 二次転写バックアップローラ
67 駆動ローラ
68 補助ローラ
69 テンションローラ
70 二次転写ローラ
80 定着ユニット
81 加圧加熱ローラ
82 定着ベルトユニット
83 加熱ローラ
84 定着ベルト
85 テンションローラ
86 駆動ローラ
87 排紙ローラ対
88 スタック部
101 ファーブラシ
103 固形潤滑剤
103a 潤滑剤加圧スプリング
103b ブラケット
123 像担持体
151 第一給紙カセット
151a 第一給紙ローラ
152 第二給紙カセット
152a 第二給紙ローラ
153 給紙路
154 搬送ローラ対
162 ベルトクリーニングユニット
162a ベルトクリーニングブレード
500 プリンタ
621 ホルダー
622 弾性ブレード
623 表面層
L レーザ光
P 転写紙
Claims (7)
- 短冊形状の弾性ブレードで構成され、該弾性ブレードの先端稜線部を表面移動する被清掃部材の表面に当接して、該被清掃部材表面から粉体を除去するクリーニングブレードにおいて、上記弾性ブレードの上記先端稜線部を含む部分に紫外線硬化樹脂が含浸され、且つ、上記弾性ブレードの該先端稜線部を含む部分に紫外線硬化樹脂から成る表面層を設けており、上記紫外線硬化樹脂を含浸や表面層形成する際に用いる希釈剤の残留量が上記表面層を設けた上記弾性ブレードにおいて300ppm以下であることを特徴とするクリーニングブレード。
- 上記紫外線硬化樹脂が、官能基当量分子量350以下、官能基数3〜6のペンタエリスリトール・トリアクリレートを主要骨格とする材料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。
- 上記紫外線硬化樹脂に、官能基当量分子量100〜1000、官能基数1〜2のアクリレート材料を混合することを特徴とする請求項1または2に記載のクリーニングブレード。
- 上記紫外線硬化樹脂に、パーフルオロポリエーテル骨格を持ち官能基数2以上のアクリレート材料を少なくとも一つを混合することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のクリーニングブレード。
- 上記弾性ブレードはJIS−A硬度の異なる2種類以上のゴムが一体成型によって積層されたものであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のクリーニングブレード。
- 表面移動部材である像担持体上に形成した画像を最終的に記録媒体に転移させる画像形成装置において、上記像担持体の表面に接触し、その表面上に付着した不要な付着物を除去するためのクリーニング部材として、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のクリーニングブレードを用いることを特徴とする画像形成装置。
- 表面移動する潜像担持体上に形成した画像を最終的に記録媒体に転移させる画像形成装置の本体に着脱自在に構成され、該潜像担持体を上記被清掃部材としてその表面に接触し、その表面上に付着した不要な付着物を除去するクリーニング部材を有するクリーニング手段と、該潜像担持体とを一体に支持したプロセスカートリッジにおいて、上記クリーニング部材として、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のクリーニングブレードを用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
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