JP2019191301A - 清掃装置、帯電装置、組立体及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】清掃部材の従動性不良を抑制できるようにする。【解決手段】清掃装置は、回転し、回転軸方向端部の外径に対する回転軸方向中央部の外径の比率が1.004以上とされた被清掃体と、軸部と、前記軸部の外周面に前記軸部の軸方向一端側から軸方向他端側へかけて螺旋状に配置された弾性層と、を有し、前記被清掃体に前記弾性層が接触して従動回転する清掃部材であって、前記弾性層が前記軸部の周方向に沿って前記被清掃体の回転軸方向中央部に接触する周方向接触幅よりも、前記弾性層が前記軸部の周方向に沿って前記被清掃体の回転軸方向端部に接触する周方向接触幅が広い清掃部材と、を備える。【選択図】図4
Description
本発明は、清掃装置、帯電装置、組立体及び画像形成装置に関する。
特許文献1には、軸部の外周面に軸方向一端側から軸方向他端側へかけて螺旋状に配置された発泡弾性層を有し、該発泡弾性層の長手方向の両端部が軸部の周方向に沿って張り出した清掃部材が開示されている。
軸部の外周面に軸部の軸方向一端側から軸方向他端側へかけて螺旋状に配置された弾性層を有し、回転する被清掃体に弾性層が接触して従動回転する清掃部材において、被清掃体の外径が回転軸方向端部よりも回転軸方向中央部で大きい場合では、被清掃体の回転軸方向端部において清掃部材がスリップし、清掃部材の従動性不良が発生する場合がある。
本発明は、被清掃体の回転軸方向端部に接触する周方向接触幅が、被清掃体の回転軸方向中央部に接触する周方向接触幅以下である構成に比べ、清掃部材の従動性不良を抑制できるようにすることを目的とする。
請求項1の発明は、回転し、回転軸方向端部の外径に対する回転軸方向中央部の外径の比率が1.004以上とされた被清掃体と、軸部と、前記軸部の外周面に前記軸部の軸方向一端側から軸方向他端側へかけて螺旋状に配置された弾性層と、を有し、前記被清掃体に前記弾性層が接触して従動回転する清掃部材であって、前記弾性層が前記軸部の周方向に沿って前記被清掃体の回転軸方向中央部に接触する周方向接触幅よりも、前記弾性層が前記軸部の周方向に沿って前記被清掃体の回転軸方向端部に接触する周方向接触幅が広い清掃部材と、を備える。
請求項2の発明は、前記被清掃体の回転方向に沿った第一位置における回転軸方向端部と回転軸方向中央部とでの外径差と、前記被清掃体の回転方向に沿った第二位置における回転軸方向端部と回転軸方向中央部とでの外径差と、が異なる。
請求項3の発明は、前記弾性層は、前記軸部の軸方向端部における周方向の一部で前記軸部の径方向に圧縮処理が施され、前記軸方向端部における非圧縮処理領域が前記被清掃体の前記回転軸方向端部に接触し、前記被清掃体の回転軸方向中央部に接触する周方向接触幅よりも前記非圧縮処理領域の周方向幅が広い。
請求項4の発明は、前記弾性層は、前記軸方向端部で前記軸部の周方向に張り出す張出部分を有し、該張出部分の張出方向先端部で圧縮処理が施されている。
請求項5の発明は、前記被清掃体の回転軸方向中央部に接触する周方向接触幅に対する前記被清掃体の回転軸方向端部に接触する周方向接触幅の比率が、2.0以上である。
請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の清掃装置を備え、前記被清掃体は、被帯電体を帯電させる帯電体であり、前記清掃部材は、前記軸部の軸方向両端部が前記帯電体へ向けて押されて前記帯電体の表面に接触し、前記帯電体の表面を清掃する清掃部材である。
請求項7の発明は、像を保持可能な前記被帯電体としての像保持体と、前記像保持体を帯電する前記帯電体を有する請求項6に記載の帯電装置と、が装置本体に一体に着脱可能に組み立てられている。
請求項8の発明は、像を保持可能な前記被帯電体としての像保持体と、前記像保持体を帯電する前記帯電体を有する請求項6に記載の帯電装置と、を備える。
本発明の請求項1の構成によれば、被清掃体の回転軸方向端部に接触する周方向接触幅が、被清掃体の回転軸方向中央部に接触する周方向接触幅以下である構成に比べ、清掃部材の従動性不良を抑制できる。
本発明の請求項2の構成によれば、被清掃体の回転方向に沿った第一位置における軸方向端部と軸方向中央部とでの外径差と、被清掃体の回転方向に沿った第二位置における軸方向端部と軸方向中央部とでの外径差と、が異なる構成において、被清掃体の回転軸方向端部に接触する周方向接触幅が、被清掃体の回転軸方向中央部に接触する周方向接触幅以下である構成に比べ、清掃部材の従動性不良を抑制できる。
本発明の請求項3の構成によれば、非圧縮処理領域の周方向幅が、被清掃体の回転軸方向中央部に接触する周方向接触幅以下である場合に比べ、軸部の軸方向端部での弾性層の剥離を抑制しつつ、清掃部材の従動性不良を抑制できる。
本発明の請求項4の構成によれば、弾性層の張出部分全体で圧縮処理が施されている構成に比べ、張出部分の先端側からの剥離を抑制しつつ、清掃部材の従動性不良を抑制できる。
本発明の請求項5の構成によれば、被清掃体の回転軸方向中央部に接触する周方向接触幅に対する被清掃体の回転軸方向端部に接触する周方向接触幅の比率が、2.0未満である構成に比べ、清掃部材の従動性不良を抑制できる。
本発明の請求項6の構成によれば、被清掃体の回転軸方向端部に接触する周方向接触幅が、被清掃体の回転軸方向中央部に接触する周方向接触幅以下である構成に比べ、帯電ムラを抑制できる。
本発明の請求項7、8の構成によれば、被清掃体の回転軸方向端部に接触する周方向接触幅が、被清掃体の回転軸方向中央部に接触する周方向接触幅以下である構成に比べ、画像の濃度ムラを抑制できる。
以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。なお、同じ機能及び同じ作用を有する構成部分には、全図面を通して同じ符号を付与し、その説明を省略する場合がある。
(画像形成装置10)
本実施形態に係る画像形成装置10について説明する。図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
本実施形態に係る画像形成装置10について説明する。図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示される画像形成装置10は、画像を形成する画像形成装置の一例である。具体的には、画像形成装置10は、記録媒体Pにトナー像(画像の一例)を形成する電子写真式の画像形成装置である。さらに具体的には、画像形成装置10は、図1に示されるように、タンデム方式の画像形成装置であり、以下のように構成されている。
画像形成装置10は、装置本体10Aを有している。装置本体10Aの内部には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、及び黒(K)に対応したプロセスカートリッジ18Y、18M、18C、18K(以下、まとめて18と称する)を備えている。
各プロセスカートリッジ18は、図2に示されるように、像を保持可能な感光体12(像保持体の一例、被帯電体の一例)と、帯電部材14(帯電体の一例)を有する帯電装置11と、現像装置19と、を備えている。このプロセスカートリッジ18は、図1に示される装置本体10Aに着脱可能となっており、装置本体10Aに一体に着脱可能に組み立てられた組立体の一例として機能する。なお、この実施形態の組立体としては、少なくとも、感光体12及び帯電装置11を備えていればよい。また、プロセスカートリッジ18に備えられた帯電装置11の具体的な構成については、後述する。
図1に示される感光体12の表面は、帯電部材14によって帯電された後、露光装置16から出射されるレーザービームによって画像露光が施され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体12上に形成された静電潜像は、現像装置19によって現像され、トナー像となる。
例えば、カラーの画像を形成する場合、各色の感光体12の表面には、帯電・露光・現像の各工程が、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色に対応して行なわれ、各色の感光体12の表面には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色に対応したトナー像が形成される。
感光体12上に順次形成されるイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナー像は、支持ロール40、42で支持された搬送ベルト20を介して感光体12と転写装置22とが対向する位置にて、搬送ベルト20で搬送される記録媒体24へ転写される。さらに、感光体12上からトナー像が転写された記録媒体24は、定着装置64へと搬送され、この定着装置64によって加熱・加圧されてトナー像が記録媒体24上に定着される。その後、片面プリントの場合には、トナー像が定着された記録媒体24は、排出ロール66によって画像形成装置10の上部に設けられた排出部68上に排出される。
なお、記録媒体24は、収納容器28から取出ローラ30により取り出され、搬送ロール32、34により搬送ベルト20まで搬送される。
一方、両面プリントの場合には、定着装置64により第一面(表面)にトナー像が定着された記録媒体24を、排出ロール66によって排出部68上に排出せずに、排出ロール66によって記録媒体24の後端部を狭持した状態で、排出ロール66を逆転させる。これにより、記録媒体24が両面用の搬送路70に導入され、この両面用の搬送路70に配設された搬送ロール72によって、記録媒体24の表裏を反転した状態で、再度、搬送ベルト20上へ搬送される。そして、記録媒体24の第二面(裏面)に感光体12上からトナー像が転写される。その後、記録媒体24の第二面(裏面)のトナー像を定着装置64によって定着させ、記録媒体24(被転写体)を排出部68上に排出する。
なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体12の表面は、感光体12が1回転する毎に、感光体12の表面であって、転写装置22が対向する位置よりも感光体12の回転方向下流側に配置された清掃ブレード80によって、残留トナーや紙粉などが除去され、次の画像形成工程に備えるようになっている。
なお、本実施形態に係る画像形成装置10は、上記構成に限られず、中間転写方式の画像形成装置等、周知の画像形成装置を採用してもよい。
(帯電装置11)
帯電装置11(帯電ユニット)は、図3に示されるように、清掃装置13を備えている。清掃装置13は、感光体12を帯電させる前述の帯電部材14(帯電体の一例、被清掃体の一例)と、帯電部材14を清掃する清掃部材100と、を有している。以下、帯電部材14及び清掃部材100の具体的な構成を説明する。
帯電装置11(帯電ユニット)は、図3に示されるように、清掃装置13を備えている。清掃装置13は、感光体12を帯電させる前述の帯電部材14(帯電体の一例、被清掃体の一例)と、帯電部材14を清掃する清掃部材100と、を有している。以下、帯電部材14及び清掃部材100の具体的な構成を説明する。
(帯電部材14)
図3に示される帯電部材14は、回転し、回転軸方向端部の外径に対する回転軸方向中央部の外径の比率が1.004以上とされた被清掃体の一例である。この帯電部材14は、被帯電体を帯電させる帯電体の一例でもある。具体的には、帯電部材14は、感光体12を帯電させる帯電ロールである。さらに具体的には、帯電部材14は、芯体14Aと、弾性層14Bと、を有している。
図3に示される帯電部材14は、回転し、回転軸方向端部の外径に対する回転軸方向中央部の外径の比率が1.004以上とされた被清掃体の一例である。この帯電部材14は、被帯電体を帯電させる帯電体の一例でもある。具体的には、帯電部材14は、感光体12を帯電させる帯電ロールである。さらに具体的には、帯電部材14は、芯体14Aと、弾性層14Bと、を有している。
(芯体14A)
芯体14Aは、具体的には、導電性を有する円筒体又は円柱体で構成された軸部である。芯体14Aの材料としては、例えば、快削鋼、ステンレス鋼等が使用され、摺動性等の必要な機能に応じて、表面処理方法等が適宜選択される。また、芯体14Aの材質として、導電性を有さない材料を用いる場合には、メッキ処理等の一般的な導電化処理によって導電性を付与するようにしてもよい。
芯体14Aは、具体的には、導電性を有する円筒体又は円柱体で構成された軸部である。芯体14Aの材料としては、例えば、快削鋼、ステンレス鋼等が使用され、摺動性等の必要な機能に応じて、表面処理方法等が適宜選択される。また、芯体14Aの材質として、導電性を有さない材料を用いる場合には、メッキ処理等の一般的な導電化処理によって導電性を付与するようにしてもよい。
(弾性層14B)
弾性層14Bは、具体的には、導電性を有する発泡弾性層で構成される。この弾性層14Bは、芯体14Aの外周に積層されており、円筒状に形成されている。
弾性層14Bは、具体的には、導電性を有する発泡弾性層で構成される。この弾性層14Bは、芯体14Aの外周に積層されており、円筒状に形成されている。
弾性層14Bは、例えば弾性を有するゴム等の弾性材に、抵抗の調整を目的として導電剤の他、必要に応じて軟化剤、可塑剤、硬化剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、シリカ又は炭酸カルシウム等の充填剤など、通常のゴムに添加され得る材料を加えてもよい。
抵抗値の調整を目的とした導電剤としては、マトリックス材に配合されるカーボンブラックやイオン導電剤等の電子及びイオンの少なくとも一方を電荷キャリアとして電気伝導する材料を分散したものなどが用いられる。
弾性層14Bを構成する弾性材は、例えばゴム材中に導電剤を分散させることによって形成される。ゴム材としては、例えばシリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム及びこれらのブレンドゴムが挙げられる。これらのゴム材は発泡したものであっても無発泡のものであってもよい。
導電剤としては、電子導電剤やイオン導電剤が用いられる。電子導電剤の例としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラック;熱分解カーボン、グラファイト;アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼等の各種導電性金属又は合金;酸化スズ、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ−酸化アンチモン固溶体、酸化スズ−酸化インジウム固溶体等の各種導電性金属酸化物;絶縁物質の表面を導電化処理したもの;などの微粉末が挙げられる。
また、イオン導電剤の例としては、テトラエチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウム等のオニウム類の過塩素酸塩、塩素酸塩等;リチウム、マグネシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の過塩素酸塩、塩素酸塩;などが挙げられる。なお、これらの導電剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、その添加量に特に制限はないが、電子導電剤の場合には、ゴム材の100質量部に対して、1質量部以上60質量部以下の範囲であることが望ましく、イオン導電剤の場合には、ゴム材の100質量部に対して、0.1質量部以上5.0質量部以下の範囲であることが望ましい。このような導電剤によって抵抗値を制御することにより、弾性層14Bは、その抵抗値が環境条件によって変化せず、安定的な特性が得られる。
また、弾性層14Bの外周面に表面層を形成してもよい。表面層の材料としては、樹脂、ゴム等の何れを用いてもよく、特に限定するものではないが、ポリフッ化ビニリデン、4フッ化エチレン共重合体、ポリエステル、ポリイミド、共重合ナイロンなどが挙げられる。更に、表面層には、フッ素系又はシリコーン系の樹脂などを用いてもよく、フッ素変性アクリレートポリマーを用いることが特に望ましい。
(帯電部材14の支持構造)
図3に示される帯電部材14では、芯体14Aの軸方向両端部が、軸受等の支持部(図示省略)で回転自在に支持されている。帯電部材14は、当該支持部を介して芯体14Aの軸方向両端部へ荷重F1が加えられることにより感光体12へ押し付けられている。これにより、弾性層14Bが感光体12の表面(外周面)に沿って弾性変形することで、帯電部材14と感光体12との間に、特定の幅を有する接触領域が形成されている。
図3に示される帯電部材14では、芯体14Aの軸方向両端部が、軸受等の支持部(図示省略)で回転自在に支持されている。帯電部材14は、当該支持部を介して芯体14Aの軸方向両端部へ荷重F1が加えられることにより感光体12へ押し付けられている。これにより、弾性層14Bが感光体12の表面(外周面)に沿って弾性変形することで、帯電部材14と感光体12との間に、特定の幅を有する接触領域が形成されている。
また、帯電部材14は、感光体12が図示しないモータによって矢印X方向に回転駆動されることで、感光体12の回転に従動して矢印Y方向に回転する。すなわち、帯電部材14は、芯体14Aの軸方向を回転軸方向として従動回転する。したがって、帯電部材14の軸方向及び芯体14Aの軸方向は、帯電部材14の回転軸方向に相当する。なお、帯電部材14の回転により清掃部材100が矢印Z方向に従動回転する。
(帯電部材14の外形形状)
芯体14Aの外径は、軸方向の一端部から他端部にかけて予め定められた許容範囲で一定とされる。一方、弾性層14Bは、径方向に沿った厚みが軸方向両端部より軸方向中央部で厚くされている。これにより、図4に示されるように、帯電部材14は、軸方向両端部の外径よりも軸方向中央部の外径が大きくされた太鼓状(クラウン形状)に形成されている。
芯体14Aの外径は、軸方向の一端部から他端部にかけて予め定められた許容範囲で一定とされる。一方、弾性層14Bは、径方向に沿った厚みが軸方向両端部より軸方向中央部で厚くされている。これにより、図4に示されるように、帯電部材14は、軸方向両端部の外径よりも軸方向中央部の外径が大きくされた太鼓状(クラウン形状)に形成されている。
芯体14Aの軸方向両端部へ荷重F1が加えられた帯電部材14は、帯電部材14が太鼓状とされることで、感光体12に対する接触面が、感光体12の軸方向に沿うようになっている。なお、図4では、帯電部材14と清掃部材100とを離間した状態で示している。また、図4では、帯電部材14の軸方向中央部と軸方向端部との外径差を誇張して示している。
また、帯電部材14は、軸方向端部の外径に対する軸方向中央部の外径の比率が1.004以上とされている。当該比率は、例えば、以下のように求められる。
まず、レーザ測定機(ミツトヨ社製レーザースキャンマイクロメータ)を用いて、感光体12に接触されていない状態の帯電部材14の周方向(回転方向)の複数箇所の各位置で、帯電部材14の軸方向中央部、軸方向一端部、軸方向他端部の外径を測定する。
帯電部材14の軸方向中央部の測定では、弾性層14Bの軸方向中央(軸方向一端から軸方向他端までの中間位置)における外径を測定する。
帯電部材14の軸方向一端部及び軸方向他端部の測定では、弾性層14Bの軸方向一端部及び軸方向他端部における外径を測定する。なお、弾性層14Bの軸方向一端部(軸方向他端部)は、弾性層14Bの軸方向一端(軸方向他端)から弾性層14Bの全長に対する1/10の範囲をいう。
そして、帯電部材14の周方向の位置ごとに「(軸方向一端部の外径+軸方向他端部の外径)/2」を軸方向端部の外径とし、「軸方向中央部の外径/当該軸方向端部の外径」を当該比率とする。本実施形態では、帯電部材14の周方向の複数箇所の各位置で求められた比率のうち、最大値を当該比率とする。
さらに、帯電部材14は、周方向(回転方向)に沿った第一位置における軸方向端部と軸方向中央部とでの外径差と、周方向に沿った第二位置における軸方向端部と軸方向中央部とでの外径差と、が異なっている。換言すれば、帯電部材14は、軸方向端部と軸方向中央部とでの外径差において、周方向に分布を有している。当該外径差は、上記と同様に、レーザ測定機(ミツトヨ社製レーザースキャンマイクロメータ)を用いて測定した軸方向端部と軸方向中央部の外径により求めることができる。
なお、帯電部材14の軸方向中央部の外径は、例えば12.055mmとされ、帯電部材14の軸方向端部の外径は、例えば12.000mmとされる。帯電部材14の軸方向中央部と軸方向端部との外径差は、例えば0.050mm(50μm)とされる。また、第一位置における軸方向端部と軸方向中央部とでの外径差と、第二位置における軸方向端部と軸方向中央部とでの外径差と、が異なる程度としては、例えば0.040mm(40μm)である。
(清掃部材100)
図5は、本実施形態に係る清掃部材を示す概略斜視図である。図6は、本実施形態に係る清掃部材の概略平面図である。
図5は、本実施形態に係る清掃部材を示す概略斜視図である。図6は、本実施形態に係る清掃部材の概略平面図である。
図5及び図6に示される清掃部材100は、軸部と、前記軸部の外周面に前記軸部の軸方向一端側から軸方向他端側へかけて螺旋状に配置された弾性層と、を有し、被清掃体に前記弾性層が接触して従動回転する清掃部材であって、前記弾性層が前記軸部の周方向に沿って前記被清掃体の回転軸方向中央部に接触する周方向接触幅よりも、前記弾性層が前記軸部の周方向に沿って前記被清掃体の回転軸方向端部に接触する周方向接触幅が広い清掃部材の一例である。
具体的には、清掃部材100は、図5及び図6に示されるように、芯体100A(軸部の一例)と、芯体100Aの外周面に芯体100Aの軸方向一端側から軸方向他端側へかけて螺旋状に配置される発泡弾性層100B(弾性層の一例)と、を有している。この清掃部材100は、帯電部材14に発泡弾性層100Bが接触して従動回転する清掃部材であって、発泡弾性層100Bが芯体100Aの周方向に沿って帯電部材14の軸方向中央部に接触する周方向接触幅よりも、発泡弾性層100Bが芯体100Aの周方向に沿って帯電部材14の軸方向端部に接触する周方向接触幅が広くされている。
さらに具体的には、清掃部材100は、芯体100A及び発泡弾性層100Bに加えて、芯体100Aと発泡弾性層100Bとを接着するための接着層100Dを有し、ロール状の部材とされている。
(芯体100A)
芯体100Aに用いる材質としては、金属(例えば、快削鋼又はステンレス鋼等)、又は樹脂(例えば、ポリアセタール樹脂(POM)等)が挙げられる。なお、材質及び表面処理方法等は必要に応じて選択するのが望ましい。
芯体100Aに用いる材質としては、金属(例えば、快削鋼又はステンレス鋼等)、又は樹脂(例えば、ポリアセタール樹脂(POM)等)が挙げられる。なお、材質及び表面処理方法等は必要に応じて選択するのが望ましい。
特に、芯体100Aが金属で構成される場合には、メッキ処理を施すのが望ましい。また、樹脂等で導電性を有さない材質の場合、メッキ処理等の一般的な処理により加工して導電化処理を行ってもよいし、そのまま使用してもよい。
(接着層100D)
接着層100Dとしては、芯体100Aと発泡弾性層100Bとを接着し得るものであれば、特に制限はないが、例えば、両面テープ、その他接着剤により構成される。
接着層100Dとしては、芯体100Aと発泡弾性層100Bとを接着し得るものであれば、特に制限はないが、例えば、両面テープ、その他接着剤により構成される。
(発泡弾性層100B)
発泡弾性層100Bは、気泡を有する材料(いわゆる発泡体)で構成されている。なお、発泡弾性層100Bの具体的な材料については、後述する。
発泡弾性層100Bは、気泡を有する材料(いわゆる発泡体)で構成されている。なお、発泡弾性層100Bの具体的な材料については、後述する。
発泡弾性層100Bは、図5及び図6に示されるように、芯体100Aの外周面に芯体100Aの軸方向一端側から軸方向他端側にかけて、螺旋状に配置されている。具体的には、図11〜図13に示されるように、発泡弾性層100Bは、例えば、芯体100Aの軸方向一端から軸方向他端にかけて、芯体100Aを螺旋軸とし、短冊状の発泡弾性部材100C(以下、短冊100Cと称する場合がある)が間隔を持って螺旋状に巻き回されて形成されている。なお、短冊100Cの具体的な構成については、後述する。
発泡弾性層100Bは、図7に示されるように、芯体100Aの軸方向視の断面において、4辺(曲線を含む)で囲まれた四辺形状とされており、発泡弾性層100Bの幅方向(K方向)における両端部で中央部120よりも芯体100Aの径方向外側へ突出する突出部122を有している。この突出部122は、発泡弾性層100Bの長さ方向に沿って形成されている。
そして、突出部122は、例えば、発泡弾性層100Bに対してその長手方向に張力を付与することにより、発泡弾性層100Bの外周面の幅方向中央部120と、幅方向両端部とで外径差が生じて形成される。
発泡弾性層100Bの厚み(幅方向中央部での厚み)は、例えば、1.0mm以上3.0mm以下がよく、望ましくは1.4mm以上2.6mm以下であり、より望ましくは1.6mm以上2.4mm以下である。
なお、発泡弾性層100Bの厚みは、例えば、次のようにして測定する。
レーザ測定機(ミツトヨ社製レーザースキャンマイクロメータ)を用いて、清掃部材の周方向は固定した状態で、1mm/sのトラバース速度にて清掃部材の長手方向(軸方向)へスキャンさせて発泡弾性層厚み(発泡弾性層肉厚)のプロファイルの測定を行う。その後、周方向位置をずらし同様の測定を行う(周方向位置は120°間隔、3箇所)。このプロファイルを基に発泡弾性層100Bの厚みの算出を行う。
発泡弾性層100Bは、螺旋状に配置されているが、具体的には、例えば、螺旋角度θが10°以上65°以下(望ましくは20°以上50°以下)、螺旋幅R1が3mm以上25mm以下(望ましくは3mm以上10mm以下)であることがよい。また、螺旋ピッチR2は、例えば、3mm以上25mm以下(望ましくは15mm以上22mm以下)であることがよい(図6参照)。
発泡弾性層100Bは、被覆率(発泡弾性層100Bの螺旋幅R1/[発泡弾性層100Bの螺旋幅R1+発泡弾性層100Bの螺旋ピッチR2]=R1/(R1+R2))は、20%以上70%以下であることがよく、望ましくは25%以上55%以下である。
この被覆率を上記範囲よりも大きいと、発泡弾性層100Bが被清掃体に接触する時間が長くなるため、清掃部材の表面に付着する付着物が被清掃体へ再汚染する傾向が高くなる一方で、被覆率が上記範囲より小さいと、発泡弾性層100Bの厚み(肉厚)が安定し難くなり、清掃能力が低下する傾向となる。
なお、螺旋角度θとは、発泡弾性層100Bの長手方向P(螺旋方向)と芯体100Aの軸方向Q(芯体軸方向)とが交差する角度(鋭角)を意味する(図6参照)。
螺旋幅R1とは、発泡弾性層100Bの清掃部材100の軸方向Q(芯体軸方向)に沿った長さを意味する。
螺旋ピッチR2とは、発泡弾性層100Bの清掃部材100の軸方向Q(芯体軸方向)に沿った、隣合う発泡弾性層100B間の長さを意味する。
また、発泡弾性層100Bとは100Paの外力印加により変形しても、もとの形状に復元する材料から構成される層をいう。
(発泡弾性層100Bの材料)
発泡弾性層100Bの材料としては、例えば、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド、又はポリプロピレン等の発泡性の樹脂、或いは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、EPDM、NBR、CR、塩素化ポリイソプレン、イソプレン、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、水素添加ポリブタジエン、ブチルゴム等のゴム材料を1種類、又は2種類以上をブレンドしてなる材料が挙げられる。
発泡弾性層100Bの材料としては、例えば、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリアミド、又はポリプロピレン等の発泡性の樹脂、或いは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、EPDM、NBR、CR、塩素化ポリイソプレン、イソプレン、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、水素添加ポリブタジエン、ブチルゴム等のゴム材料を1種類、又は2種類以上をブレンドしてなる材料が挙げられる。
なお、これらには必要に応じて、発泡助剤、整泡剤、触媒、硬化剤、可塑剤、又は加硫促進剤等の助剤を加えてもよい。
発泡弾性層100Bは、特に、擦れによる被清掃体(帯電部材14)の表面に傷を付けない、長期に渡り千切れや破損が生じないようにする観点から、引っ張りに強い発泡ポリウレタンであることが望ましい。
ポリウレタンとしては、例えば、ポリオール(例えばポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルやアクリルポリオール等)と、イソシアネート(例えば、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネートや4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート等)と、の反応物が挙げられ、鎖延長剤(1,4−ブタンジオール、トリメチロールプロパン)が含まれたものであってもよい。
そして、ポリウレタンの発泡は、例えば、水やアゾ化合物(例えばアゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等)等の発泡剤を用いて行われるのが一般的である。
発泡ポリウレタンには、必要に応じて発泡助剤、整泡剤、触媒などの助剤を加えてもよい。
そして、これらの発泡ポリウレタンの中も、エーテル系発泡ポリウレタンがよい。これは、エステル系発泡ポリウレタンは、湿熱劣化し易い傾向があるためである。エーテル系ポリウレタンは主としてシリコーンオイルの整泡剤が使用されるが、保管(特に高温高湿下での長期保管)にてシリコーンオイルが被清掃体(帯電部材14)へ移行することによる画質欠陥が発生することがある。その為、シリコーンオイル以外の整泡剤を用いることで、発泡弾性層100Bの画質欠陥が抑制される。
ここで、シリコーンオイル以外の整泡剤として具体的には、例えば、Siを含まない有機系の界面活性剤(例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン系界面活性剤)が挙げられる。また、特開2005−301000号公報に記載のシリコーン系整泡剤を用いない製法も適用できる。
なお、エステル系発泡ポリウレタンが、シリコーンオイル以外の整泡剤を用いたか否かは、成分分析により、「Si」を含むか否かで判断される。
(短冊100C)
本実施形態では、短冊100Cは、図8(A)に示されるように、短冊100Cの長手方向(A方向)両端部(図8では一端部のみ図示)を長手方向中央側の部分よりも、長手方向に直交する幅方向(B方向)の幅が幅広に形成されている。具体的には、図8(A)に示す短冊100Cは、短冊100Cの長手方向端部で短手方向の片側に張り出した張出部分110(突出部)を有している。なお、張出部分110の幅W(張出方向Dに直交する方向の幅)が、張出方向Dへ一定幅とされている。
本実施形態では、短冊100Cは、図8(A)に示されるように、短冊100Cの長手方向(A方向)両端部(図8では一端部のみ図示)を長手方向中央側の部分よりも、長手方向に直交する幅方向(B方向)の幅が幅広に形成されている。具体的には、図8(A)に示す短冊100Cは、短冊100Cの長手方向端部で短手方向の片側に張り出した張出部分110(突出部)を有している。なお、張出部分110の幅W(張出方向Dに直交する方向の幅)が、張出方向Dへ一定幅とされている。
さらに、短冊100Cは、張出部分110の張出方向先端部で厚み方向に圧縮処理が施されている。具体的には、芯体100Aに接着する前の短冊100Cの張出部分110に対して、例えば、厚み方向に圧縮率(圧縮後の厚み/圧縮前の厚み×100)が10%以上70%以下となるように熱及び圧力を付与して、圧縮処理(熱圧縮処理)を施す。短冊100Cは圧縮処理されることで、圧縮された部分が、圧縮された状態(潰れた状態)に塑性変形される。また、圧縮処理された部分には、内部の気泡が潰れた状態で存在する。なお、短冊100Cの圧縮処理が施された部分は、例えば、図8(A)における斜線部分である。
そして、図9(A)に示されるように、前述の短冊100Cを芯体100Aに巻き回して、芯体100Aに螺旋状に配置することで、張出部分110が、芯体100Aの軸方向端部において芯体100Aの周方向(S方向)の片側に張り出す。
これにより、芯体100Aに配置された状態の発泡弾性層100Bは、芯体100Aの軸方向両端部における周方向(S方向)の一部で芯体100Aの径方向に圧縮処理が施された構成とされる。
さらに、発泡弾性層100Bは、芯体100Aの軸方向中央部での周方向被覆幅よりも、圧縮処理が施された芯体100Aの軸方向両端部での非圧縮処理領域の周方向被覆幅が広くされた構成とされる。なお、短冊100Cの圧縮処理が施された部分は、例えば、図9(A)(B)における斜線部分である。
また、清掃部材100では、芯体100Aの軸方向の一端部及び他端部において、発泡弾性層100Bの非圧縮処理領域が、帯電部材14の軸方向の一端部及び他端部と接触する。
したがって、「芯体100Aの軸方向端部での非圧縮処理領域の周方向被覆幅」が、発泡弾性層100Bが芯体100Aの周方向に沿って帯電部材14の軸方向他端部に接触する周方向接触幅に相当する。
また、ここでいう「芯体100Aの軸方向端部での非圧縮処理領域の周方向被覆幅」とは、図9に示すWAであり、発泡弾性層100Bにおける圧縮処理された芯体100Aの軸方向端部において、圧縮処理された部分を除く周方向被覆幅の最大値である。
さらに、清掃部材100では、発泡弾性層100Bが芯体100Aの軸方向中央部において、帯電部材14の軸方向中央部と接触する。
したがって、「芯体100Aの軸方向中央部での周方向被覆幅」が、発泡弾性層100Bが芯体100Aの周方向に沿って帯電部材14の軸方向中央部に接触する周方向接触幅に相当する。
また、ここでいう「芯体100Aの軸方向中央部での周方向被覆幅」とは、図7に示すWBであり、発泡弾性層100Bにおける圧縮処理された芯体100Aの軸方向端部に対する軸方向中央側において、圧縮処理されていない部分の周方向被覆幅の最大値である。
「周方向被覆幅」とは、芯体100Aの周方向において発泡弾性層100Bが芯体100Aの外周面を被覆する幅である。
具体的には、芯体100Aの軸方向中央部での周方向被覆幅に対する軸方向端部での非圧縮処理領域の周方向被覆幅の比率は1.1以上とされている。当該比率は、望ましくは2.0以上とされる。
なお、短冊100Cとしては、図8(B)(C)(D)に示す短冊100Cであってもよい。図8(B)(C)に示す短冊100Cは、短冊100Cの長手方向端部で短手方向の片側に張り出した張出部分110(突出部)を有している。なお、図8(B)に示す短冊100Cでは、張出部分110の幅Wが、張出方向先端部に向けて徐々に狭くなっている。また、図8(C)に示す短冊100Cでは、張出部分110の幅Wが、張出方向先端側に向けて徐々に狭くなっており、張出方向先端部が鋭角に形成されている。
図8(D)に示す短冊100Cは、短冊100Cの長手方向端部で短手方向の両側に張り出した張出部分110(突出部)を有している。図8(B)(C)(D)に示す短冊100Cにおいても、張出部分110の張出方向先端部で厚み方向に圧縮処理が施されている。なお、短冊100Cの圧縮処理が施された部分は、例えば、図8(B)(C)(D)における斜線部分である。
なお、張出部分110の先端における芯体100Aの幅Wは、4mm以上であることが望ましい。
(清掃部材100の支持構造)
清掃部材100は、図3に示されるように、帯電部材14に対する感光体12とは反対側で、発泡弾性層100Bが帯電部材14に接触している。具体的には、清掃部材100は、芯体100Aの軸方向両端部が帯電部材14に向けて荷重F2で押されることで、発泡弾性層100Bが帯電部材14へ押し付けられ、発泡弾性層100Bが帯電部材14の周面に沿って弾性変形して接触領域を形成している。
清掃部材100は、図3に示されるように、帯電部材14に対する感光体12とは反対側で、発泡弾性層100Bが帯電部材14に接触している。具体的には、清掃部材100は、芯体100Aの軸方向両端部が帯電部材14に向けて荷重F2で押されることで、発泡弾性層100Bが帯電部材14へ押し付けられ、発泡弾性層100Bが帯電部材14の周面に沿って弾性変形して接触領域を形成している。
また、清掃部材100は、帯電部材14の回転により矢印Z方向に従動回転する。なお、清掃部材100を帯電部材14へ常時接触する場合に限られず、帯電部材14のクリーニング時のみ接触させ従動回転させる構成でもよい。また、清掃部材100は、帯電部材14のクリーニング時のみ接触させ、別駆動により帯電部材14に対して周速差を付けて回転させても構わない。
(清掃部材100の製造方法)
次に、本実施形態に係る清掃部材100の製造方法について説明する。
次に、本実施形態に係る清掃部材100の製造方法について説明する。
図11〜図13は、本実施形態に係る清掃部材100の製造方法の一例を示す工程図である。
まず、図11に示すように、目的の厚みとなるようスライス加工を施したシート状の発泡弾性部材(発泡ポリウレタンシート等)を準備し、打ち抜き型により当該部材を打ち抜いて、目的とする幅、長さのシートを得る。なお、短冊100Cは、前述のとおり、張出部分110を有すると共に、張出部分110の張出方向先端部で厚み方向に圧縮処理が施されている。
このシート状の発泡弾性部材の片面に、両面テープ100Dを貼り付け、目的とする幅、長さの短冊100C(両面テープ100D付き短冊状の発泡弾性部材)を得る。
次に、図12に示すように、両面テープ100Dが付いた面を上方にして短冊100Cを配置し、この状態で両面テープ100Dの剥離紙の一端を剥がし、当該剥離紙を剥離した両面テープ上に芯体100Aの一端部を載せる。
次に、図13に示すように、両面テープの剥離紙を剥がしながら、目的とする速度で芯体100Aを回転させて、芯体100Aの外周面に短冊100Cを螺旋状に巻き付けていき、芯体100Aの外周面に螺旋状に配置された発泡弾性層100Bを有する清掃部材100を得る。
ここで、発泡弾性層100Bとなる短冊100Cを芯体100Aに巻き付ける際、芯体100Aの軸方向に対して、短冊100Cの長手方向が目的の角度(螺旋角度)となるよう、短冊100Cに位置を合わせればよい。また、芯体100Aの外径は、例えば、φ3mm以上φ6mm以下にすることがよい。
短冊100Cを芯体100Aに巻き付ける際に付与する張力は、芯体100Aと短冊100Cの両面テープ100Dとの間に隙間が生じない程度であることがよく、過度に張力を付与しないことがよい。張力を付与し過ぎると、引っ張り永久伸びが大きくなり、清掃に必要な発泡弾性層100Bの弾性力が落ちる傾向があるためである。具体的には、例えば、元の短冊100Cの長さに対して0%を超え5%以下の伸びになる張力とすることがよい。
一方で、短冊100Cを芯体100Aに巻き付けると、短冊100Cが伸びる傾向がある。この伸びは、短冊100Cの厚み方向で異なり最外郭が最も伸びる傾向があり、弾性力が落ちることがある。そのため、短冊100Cを芯体100Aに巻き付けた後における最外郭の伸びが、元の短冊100Cの最外郭に対して5%程度になることがよい。
この伸びは、短冊100Cが芯体100Aに巻き付く曲率半径と短冊100Cの厚みにより制御され、短冊100Cが芯体100Aに巻き付く曲率半径は芯体100Aの外径及び短冊100Cの巻き付け角度(螺旋角度θ)により制御される。
短冊100Cが芯体100Aに巻き付く曲率半径は、例えば、((芯体外径/2)+0.2mm)以上((芯体外径/2)+8.5mm)以下にすることがよく、望ましくは((芯体外径/2)+0.5mm)以上((芯体外径/2)+7.0mm)以下である。
短冊100Cの厚みとしては、例えば、1.5mm以上4mm以下がよく、望ましくは1.5mm以上3.0mm以下である。また、短冊100Cの幅としては、発泡弾性層100Bの被覆率が上記範囲となるように調整することがよい。また、短冊100Cの長さは、例えば、芯体100Aに巻き付ける領域の軸方向長さと巻き付け角度(螺旋角度θ)と巻き付ける際の張力により決定される。
(本実施形態の作用)
次に、本実施形態の作用を説明する。
次に、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態では、記録媒体24に転写されずに感光体12に残留した現像剤等の異物は、清掃ブレード80によって感光体12から除去される。清掃ブレード80で除去されずに清掃ブレード80をすり抜けた一部の現像剤等の異物は、帯電部材14の表面に付着する(図1参照)。
帯電部材14の表面に付着した異物は、発泡弾性層100Bの突出部122及び外周面(図7における上面)が帯電部材14に接触し、その発泡弾性層100Bの外周面が、帯電部材14の外周面を払拭すると共に、発泡弾性層100Bの突出部122が異物を掻き取ることにより除去される。
ここで、本実施形態の清掃部材100では、発泡弾性層100Bは、芯体100Aの軸方向中央部での周方向被覆幅よりも、圧縮処理が施された芯体100Aの軸方向両端部での非圧縮処理領域の周方向被覆幅が広くされている。
このため、図9(B)に示されるように、芯体100Aの軸方向両端部における周方向の一部で圧縮処理されて、発泡弾性層100Bの一部が潰れた場合でも、発泡弾性層100Bは突出部122が形成された状態が維持される。すなわち、図10(A)に示されるように、圧縮処理が施された芯体100Aの軸方向両端部での非圧縮処理領域の周方向被覆幅が芯体100Aの軸方向中央部での周方向被覆幅以下である構成(第一比較例)では、図10(B)に示されるように、発泡弾性層100Bの一部で潰れると、発泡弾性層100Bは突出部122の形状が維持されない場合がある。なお、図9(C)及び図10(C)は、発泡弾性層100Bが圧縮処理されなかった場合の断面図である。
このように、本実施形態では、突出部122が形成された状態が維持されるため、第一比較例に比べ、突出部122が異物を掻き取る掻取性能が維持され、清掃性能が維持される。
また、本実施形態では、帯電部材14は、軸方向端部の外径に対する軸方向中央部の外径の比率が1.004以上とされている。これにより、帯電部材14の軸方向端部と清掃部材100との接触圧力が、帯電部材14の軸方向中央部と清掃部材100との接触圧力よりも弱くなる。このため、第一比較例では、帯電部材14の軸方向端部と清掃部材100との間でスリップが生じやすい。
さらに、帯電部材14は、軸方向端部と軸方向中央部とでの外径差において、周方向に分布を有している。これにより、帯電部材14の軸方向端部と清掃部材100との接触圧力が、帯電部材14の回転に伴って変化する。このため、第一比較例では、帯電部材14の軸方向端部と清掃部材100との間でスリップが生じやすい。
これに対して、本実施形態では、前述のように、発泡弾性層100Bが、芯体100Aの軸方向中央部での周方向被覆幅よりも、圧縮処理が施された芯体100Aの軸方向両端部での非圧縮処理領域の周方向被覆幅が広くされているので、帯電部材14の軸方向端部に対する一回転あたりの接触面積が帯電部材14の軸方向中央部に対する一回転あたりの接触面積よりも広くなる。
特に、清掃部材100は、芯体100Aの軸方向両端部において、荷重F2にて帯電部材14へ押し付けられているため、芯体100Aの軸方向両端部において、発泡弾性層100Bと帯電部材14との摩擦力が確保される。
これにより、第一比較例に比べ、帯電部材14の回転により従動回転する清掃部材100の従動性不良が抑制される。
特に、芯体100Aの軸方向中央部での周方向被覆幅に対する軸方向端部での非圧縮処理領域の周方向被覆幅の比率が2.0以上とされる場合に、清掃部材100の従動性不良が抑制される。
ここで、本実施形態では、芯体100Aの外周面に短冊100Cを巻き付ける際に、その長手方向(巻き付け方向)に予め定められた張力が付与されて、弾性変形をした状態で短冊100Cが配置される。このため、発泡弾性層100Bの弾性変形量に応じた復元力が発生する。この復元力は、発泡弾性層100Bが収縮する方向に働く、つまり発泡弾性層100Bの長手方向(短冊100Cの巻き付け方向)に沿った方向に働くため、芯体100Aの外周面上で発泡弾性層100Bの長手方向両端部が芯体100Aから剥れる方向に作用する。この復元力は、発泡弾性層100Bの厚みと弾性係数、また芯体100Aの曲率半径が小さいほど、強く作用し、発泡弾性層100Bが剥れやすくなる。
これに対して、本実施形態の清掃部材100では、図9(A)に示されるように、発泡弾性層100Bは、芯体100Aの軸方向両端部における周方向(S方向)の一部で芯体100Aの径方向に圧縮処理が施されている。このため、圧縮処理が施されていない場合に比べ、芯体100Aの軸方向両端部で発泡弾性層100Bの厚みが薄く、弾性係数も小さくなる。このため、圧縮処理が施されていない場合に比べ、芯体100Aの軸方向両端部で発泡弾性層100Bに作用する復元力が小さく、芯体100Aの軸方向端部での発泡弾性層100Bの剥離が抑制される。
したがって、本実施形態では、第一比較例に比べ、芯体100Aの軸方向端部での発泡弾性層100Bの剥離を抑制しつつ、清掃部材100の従動性不良が抑制される。
特に、本実施形態では、発泡弾性層100Bにおける張出部分110の張出方向先端部で、圧縮処理が施されている。このため、発泡弾性層100Bの張出部分110全体で圧縮処理が施されている構成(第二比較例)に比べ、張出部分110の先端側から発泡弾性層100Bの剥離を抑制しつつ、清掃部材100の従動性不良が抑制される。
本実施形態では、以上のように、清掃部材100の従動性不良が抑制されるので、発泡弾性層100Bの単位時間あたりの帯電部材14に対する接触効率の低下が抑制され、帯電部材14を清掃する清掃性能が維持される。
これにより、第一比較例に比べ、帯電部材14の帯電ムラが抑制される。このため、記録媒体24に形成されるトナー画像の濃度ムラが抑制される。
(変形例)
発泡弾性層100Bは、1本の短冊100Cからなる態様に限られない。例えば、図14及び図15に示すように、発泡弾性層100Bは、少なくとも2本以上の短冊100C(短冊状の発泡弾性部材)からなり、2本以上の短冊100Cが芯体100Aに螺旋状に巻き回されて配置されたもので構成されていてもよい。
発泡弾性層100Bは、1本の短冊100Cからなる態様に限られない。例えば、図14及び図15に示すように、発泡弾性層100Bは、少なくとも2本以上の短冊100C(短冊状の発泡弾性部材)からなり、2本以上の短冊100Cが芯体100Aに螺旋状に巻き回されて配置されたもので構成されていてもよい。
また、2本以上の短冊100C(短冊状の発泡弾性部材)が芯体100Aに螺旋状に巻き付けて構成される発泡弾性層100Bは、短冊100Cの接着面(短冊100Cにおける芯体100Aの外周面と対向する側の面)の長手方向の辺を互いに接触させた状態で螺旋状に巻き回されて配置された構成(図14参照)であってもよいし、接触させない状態で螺旋状に巻き回されて配置された構成(図15参照)であってもよい。
なお、長手方向の辺を互いに接触させた状態で螺旋状に巻き回されて配置された構成としては、図16に示す短冊100Cを用いた構成であってもよい。図16に示す短冊100Cは、短冊100Cの長手方向端部で短手方向の片側に張り出した張出部分110(突出部)を有している。張出部分110の幅Wは、張出方向へ一定幅とされている。この短冊100Cでは、短手方向中央部に長手方向に沿ったスリット112が形成されている。
このように、2本以上の短冊100Cを芯体100Aに螺旋状に巻き付けて、発泡弾性層100Bを構成した場合では、突出部122の数が増え、突出部122が異物を掻き取る掻取性能が向上する。このため、清掃部材100の清掃性能が向上する。
特に、発泡弾性層100Bが、例えば、2本の短冊100Cの接着面の長手方向の辺を互いに接触させた状態で螺旋状に巻き回されて配置された場合(図14参照)、同一の螺旋幅R1で1本の発泡弾性部材を用いた場合と比較して、被清掃体への高い接触圧がもたらされることからより優れた清掃性能が得られ易くなると考えられる。
このように、螺旋状に並列配置された2つ以上の弾性層で構成した発泡弾性層100Bを適用することにより、清掃部材100の清掃性能が向上する。
(他の変形例)
本実施形態では、短冊100は、張出部分110(突出部)を有していたが、これに限られない。例えば、短冊100の長手方向端部において、幅が広くされることで、周方向接触幅が広くされる構成であってもよい。
本実施形態では、短冊100は、張出部分110(突出部)を有していたが、これに限られない。例えば、短冊100の長手方向端部において、幅が広くされることで、周方向接触幅が広くされる構成であってもよい。
本実施形態では、発泡弾性層100Bは、芯体100Aの軸方向両端部で芯体100Aの径方向に圧縮処理が施されていたが、これに限られない。例えば、発泡弾性層100Bは、芯体100Aの軸方向一端部で芯体100Aの径方向に圧縮処理が施されていてもよい。すなわち、発泡弾性層100Bは、芯体100Aの軸方向一端部及び他端部の少なくとも一方で芯体100Aの径方向に圧縮処理が施されていればよい。
本実施形態では、芯体100Aの軸方向中央部での周方向被覆幅よりも、圧縮処理が施された芯体100Aの軸方向両端部での非圧縮処理領域の周方向被覆幅が広くされていたが、これに限られない。発泡弾性層100Bが芯体100Aの軸方向一端部で芯体100Aの径方向に圧縮処理が施される場合には、その圧縮処理が施された軸方向一端部において、軸方向中央部での周方向被覆幅よりも非圧縮処理領域の周方向被覆幅が広くされていればよい。
また、本実施形態に係る画像形成装置10では、帯電装置11として、帯電部材14と清掃部材100とのユニットで構成した形態を説明したが、つまり、被清掃体として帯電部材14を採用した形態を説明したが、これに限られない。例えば、被清掃体としては、感光体(像保持体)、転写装置(転写部材;転写ロール)、中間転写体(中間転写ベルト)が挙げられる。そして、これら被清掃体とこれに接触して配置される清掃部材とのユニットを、画像形成装置に直接配置してもよいし、上記同様にプロセスカートリッジのようにカートリッジ化して画像形成装置に配置してもよい。
本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、上記に示した変形例は、適宜、複数を組み合わせて構成してもよい。
[評価]
以下のように作製したクリーニングロール及び帯電ロールを用いて、従動回転性、クリーニング性、剥れの評価を行った。
以下のように作製したクリーニングロール及び帯電ロールを用いて、従動回転性、クリーニング性、剥れの評価を行った。
(クリーニングロール1の作製)
厚さ3.0mmの発泡ウレタン(EP−70;株式会社イノアックコーポレーション社製)シートを幅3mm、長さ230mm、両端部に、図8(A)に示す四角形の張出部分110(芯体100Aの軸方向に沿った幅W:根元3mm・先端3mm、周方向全幅(図9のWMの最大値):6mm)を有する短冊になるように切り出した。切り出した短冊に対して、厚み0.05mmの両面テープ(日東電工社製、No5605)を、短冊全面に貼り付け、両面テープ付き短冊を得た。
厚さ3.0mmの発泡ウレタン(EP−70;株式会社イノアックコーポレーション社製)シートを幅3mm、長さ230mm、両端部に、図8(A)に示す四角形の張出部分110(芯体100Aの軸方向に沿った幅W:根元3mm・先端3mm、周方向全幅(図9のWMの最大値):6mm)を有する短冊になるように切り出した。切り出した短冊に対して、厚み0.05mmの両面テープ(日東電工社製、No5605)を、短冊全面に貼り付け、両面テープ付き短冊を得た。
得られた短冊を、両面テープに貼り付けた離型紙が下に向くよう水平な台上に置き、上部から加熱したステンレス鋼を用いて、短冊(両面テープを除く発泡ポリウレタンで構成された短冊)の四角形の張出部分110の先端周方向幅1mmの範囲の厚みが15%となるように圧縮した(端部圧縮処理領域幅(図9のWN)1mm)。この結果、芯体100Aの軸方向端部での非圧縮処理領域の周方向被覆幅(端部非圧縮処理領域幅WA(WM−WN)は、5mmとなった。また、芯体100Aの軸方向中央部での周方向被覆幅に対する端部非圧縮処理領域幅の比率(周方向被覆比率)は、1.67となった。
得られた両面テープ付き短冊を、両面テープに貼り付けた離型紙が下に向くよう水平な台上に置き、金属製の芯体(材質=SUM24EZ、外径=φ4.0mm、全長=236mm)へ、螺旋角度θが7°(巻き数=2)となるよう巻き付け、短冊全長が0%以上5%以下程度伸びるように張力を付与しつつ巻き付けて、螺旋状に配置した発泡弾性層を形成した。以上により、清掃部材100としてのクリーニングロール1を得た。
(クリーニングロール2の作製)
張出部分110の周方向全幅を5mmとした以外は、クリーニングロール1と同様にして、クリーニングロール2を得た(端部非圧縮処理領域幅4mm、周方向被覆比率1.33)。
張出部分110の周方向全幅を5mmとした以外は、クリーニングロール1と同様にして、クリーニングロール2を得た(端部非圧縮処理領域幅4mm、周方向被覆比率1.33)。
(クリーニングロール3の作製)
張出部分110の周方向全幅を7mmとした以外は、クリーニングロール1と同様にして、クリーニングロール3を得た(端部非圧縮処理領域幅6mm、周方向被覆比率2.00)。
張出部分110の周方向全幅を7mmとした以外は、クリーニングロール1と同様にして、クリーニングロール3を得た(端部非圧縮処理領域幅6mm、周方向被覆比率2.00)。
(クリーニングロール4の作製)
突起形状の周方向全幅を8mmとした以外は、クリーニングロール1と同様にして、クリーニングロール4を得た(端部非圧縮処理領域幅7mm、周方向被覆比率2.33)。
突起形状の周方向全幅を8mmとした以外は、クリーニングロール1と同様にして、クリーニングロール4を得た(端部非圧縮処理領域幅7mm、周方向被覆比率2.33)。
(比較クリーニングロール1の作製)
両端部に張出部分110のない短冊になるように切り出した以外は、クリーニングロール1と同様にして、比較クリーニングロール1を得た(端部非圧縮処理領域幅2mm、周方向被覆比率0.67)。
両端部に張出部分110のない短冊になるように切り出した以外は、クリーニングロール1と同様にして、比較クリーニングロール1を得た(端部非圧縮処理領域幅2mm、周方向被覆比率0.67)。
(比較クリーニングロール2の作製)
張出部分110の先端周方向幅を3mm圧縮(端部圧縮処理領域幅3mm)した以外は、クリーニングロール1と同様にして、比較クリーニングロール2を得た(端部非圧縮処理領域幅3mm、周方向被覆比率1.00)。
張出部分110の先端周方向幅を3mm圧縮(端部圧縮処理領域幅3mm)した以外は、クリーニングロール1と同様にして、比較クリーニングロール2を得た(端部非圧縮処理領域幅3mm、周方向被覆比率1.00)。
(比較クリーニングロール3の作製)
突起形状の先端周方向幅を4mm圧縮(端部圧縮処理領域幅4mm)した以外は、クリーニングロール1と同様にして、比較クリーニングロール3を得た(端部非圧縮処理領域幅2mm、周方向被覆比率0.67)。
突起形状の先端周方向幅を4mm圧縮(端部圧縮処理領域幅4mm)した以外は、クリーニングロール1と同様にして、比較クリーニングロール3を得た(端部非圧縮処理領域幅2mm、周方向被覆比率0.67)。
(帯電ロール1の作製)
−発泡弾性層の形成−
下記混合物をオープンロールで混練りし、SUS416からなる直径6mmの導電性支持体表面に、厚さ3mmとなるように円筒状に被覆し、内径18.0mmの円筒型の金型に入れ、170℃で30分間加硫させ、金型から取り出した後、研磨して太鼓状の導電性発泡弾性層Aを得た。
・ゴム材・・・100質量部
(エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、Gechron3106:日本ゼオン社製)
・導電剤(カーボンブラック アサヒサーマル:旭カーボン社製)・・・25質量部
・導電剤(ケッチェンブラックEC:ライオン社製)・・・8質量部
・イオン導電剤(過塩素酸リチウム)・・・1質量部
・加硫剤(硫黄、200メッシュ:鶴見化学工業社製)・・・1質量部
・加硫促進剤(ノクセラーDM:大内新興化学工業社製)・・・2.0質量部
・加硫促進剤(ノクセラーTT:大内新興化学工業社製)・・・0.5質量部
−発泡弾性層の形成−
下記混合物をオープンロールで混練りし、SUS416からなる直径6mmの導電性支持体表面に、厚さ3mmとなるように円筒状に被覆し、内径18.0mmの円筒型の金型に入れ、170℃で30分間加硫させ、金型から取り出した後、研磨して太鼓状の導電性発泡弾性層Aを得た。
・ゴム材・・・100質量部
(エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、Gechron3106:日本ゼオン社製)
・導電剤(カーボンブラック アサヒサーマル:旭カーボン社製)・・・25質量部
・導電剤(ケッチェンブラックEC:ライオン社製)・・・8質量部
・イオン導電剤(過塩素酸リチウム)・・・1質量部
・加硫剤(硫黄、200メッシュ:鶴見化学工業社製)・・・1質量部
・加硫促進剤(ノクセラーDM:大内新興化学工業社製)・・・2.0質量部
・加硫促進剤(ノクセラーTT:大内新興化学工業社製)・・・0.5質量部
−表面層の形成−
下記混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Aを、メタノールで希釈し、導電性発泡弾性層Aの表面に浸漬塗布した後、140℃で15分間加熱乾燥し、厚さ4μmの表面層を形成し、導電性ロールを得た。これを帯電ロールとした。
・高分子材料・・・100質量部
(共重合ナイロン、アミランCM8000:東レ社製)
・導電剤・・・30質量部
(アンチモンドープ酸化スズ、SN−100P:石原産業社製)
・溶剤(メタノール)・・・500質量部
・溶剤(ブタノール)・・・240質量部
下記混合物をビーズミルにて分散し得られた分散液Aを、メタノールで希釈し、導電性発泡弾性層Aの表面に浸漬塗布した後、140℃で15分間加熱乾燥し、厚さ4μmの表面層を形成し、導電性ロールを得た。これを帯電ロールとした。
・高分子材料・・・100質量部
(共重合ナイロン、アミランCM8000:東レ社製)
・導電剤・・・30質量部
(アンチモンドープ酸化スズ、SN−100P:石原産業社製)
・溶剤(メタノール)・・・500質量部
・溶剤(ブタノール)・・・240質量部
−帯電ロール1の外形形状−
第一周方向位置における軸方向中央部の外径:12.055mm
第一周方向位置における軸方向端部の外径:12.000mm
軸方向端部の外径に対する軸方向中央部の外径の比率:1.004
第二周方向位置における軸方向中央部の外径:12.015mm
第二周方向位置における軸方向端部の外径:12.000mm
軸方向端部の外径に対する軸方向中央部の外径の比率:1.001
以上により、帯電部材14としての帯電ロール1を得た。なお、「第一周方向位置」は、帯電ロールの周方向における特定の位置であり、「第二周方向位置」は、帯電ロールの周方向における特定の位置であって、且つ、第一周方向位置とは異なる位置である。
第一周方向位置における軸方向中央部の外径:12.055mm
第一周方向位置における軸方向端部の外径:12.000mm
軸方向端部の外径に対する軸方向中央部の外径の比率:1.004
第二周方向位置における軸方向中央部の外径:12.015mm
第二周方向位置における軸方向端部の外径:12.000mm
軸方向端部の外径に対する軸方向中央部の外径の比率:1.001
以上により、帯電部材14としての帯電ロール1を得た。なお、「第一周方向位置」は、帯電ロールの周方向における特定の位置であり、「第二周方向位置」は、帯電ロールの周方向における特定の位置であって、且つ、第一周方向位置とは異なる位置である。
(比較帯電ロール1の作製)
−比較帯電ロール1の外形形状−
第一周方向位置における軸方向中央部の外径:12.040mm
第一周方向位置における軸方向端部の外径:12.000mm
軸方向端部の外径に対する軸方向中央部の外径の比率:1.003
第二周方向位置における軸方向中央部の外径:12.025mm
第二周方向位置における軸方向端部の外径:12.000mm
軸方向端部の外径に対する軸方向中央部の外径の比率:1.002
比較帯電ロール1は、外形形状が異なる点を除いて、帯電ロール1と同様に作製されている。
−比較帯電ロール1の外形形状−
第一周方向位置における軸方向中央部の外径:12.040mm
第一周方向位置における軸方向端部の外径:12.000mm
軸方向端部の外径に対する軸方向中央部の外径の比率:1.003
第二周方向位置における軸方向中央部の外径:12.025mm
第二周方向位置における軸方向端部の外径:12.000mm
軸方向端部の外径に対する軸方向中央部の外径の比率:1.002
比較帯電ロール1は、外形形状が異なる点を除いて、帯電ロール1と同様に作製されている。
(従動回転性評価)
上記各例で作製したクリーニングロールと共に、上記帯電ロールをカラープリンターDocuPrint P355d:富士ゼロックス社製のドラムカートリッジに装着し、感光体ドラムに回転モータを用いて回転速度1300rpmで駆動を与え、クリーニングロールの従動回転性評価試験を行った。
上記各例で作製したクリーニングロールと共に、上記帯電ロールをカラープリンターDocuPrint P355d:富士ゼロックス社製のドラムカートリッジに装着し、感光体ドラムに回転モータを用いて回転速度1300rpmで駆動を与え、クリーニングロールの従動回転性評価試験を行った。
評価試験は、10℃、10%RHの環境下で、感光体ドラムの駆動により従動回転された帯電ロールおよびクリーニングロールそれぞれの回転周期を計測し、以下の基準に基づいて従動回転性を評価した。
−従動回転性評価:判断基準−
G0:帯電ロールの回転周期に対するクリーニングロールの回転周期の比率が95%より大きく100%以下
G0.5:帯電ロールの回転周期に対するクリーニングロールの回転周期の比率が90%より大きく95%以下
G1:帯電ロールの回転周期に対するクリーニングロールの回転周期の比率が80%より大きく90%以下
G2:帯電ロールの回転周期に対するクリーニングロールの回転周期の比率が80%以下
G0:帯電ロールの回転周期に対するクリーニングロールの回転周期の比率が95%より大きく100%以下
G0.5:帯電ロールの回転周期に対するクリーニングロールの回転周期の比率が90%より大きく95%以下
G1:帯電ロールの回転周期に対するクリーニングロールの回転周期の比率が80%より大きく90%以下
G2:帯電ロールの回転周期に対するクリーニングロールの回転周期の比率が80%以下
(クリーニング性評価(清掃性能評価))
上記各例で作製したクリーニングロールと共に、上記帯電ロールをカラープリンターDocuPrint P355d:富士ゼロックス社製に装着し、クリーニング性評価試験を行った。
上記各例で作製したクリーニングロールと共に、上記帯電ロールをカラープリンターDocuPrint P355d:富士ゼロックス社製に装着し、クリーニング性評価試験を行った。
評価試験は、30℃、75%RHの環境下で、A4用紙上に画像平均密度5%の画質パターンを10,000枚および50,000枚印字した後に、濃度50%のハーフトーン画像を出力し、帯電ロールのクリーニングムラによる濃度ムラ(クリーニング性)について評価した。具体的には、X−rite404(ビデオジェット・エックスライト社製)を用いて画像印字領域の両端から5mmの範囲をランダムに10点の画像濃度を測定し、その最大値と最小値の差から以下の基準に基づいてクリーニング性を評価した。
−クリーニング性評価:判断基準−
G0:最大値と最小値の差が0.05以下
G1:最大値と最小値の差が0.05より大きく0.10以下
G2:最大値と最小値の差が0.10より大きく0.15以下
G3:最大値と最小値の差が0.15より大きい
G0:最大値と最小値の差が0.05以下
G1:最大値と最小値の差が0.05より大きく0.10以下
G2:最大値と最小値の差が0.10より大きく0.15以下
G3:最大値と最小値の差が0.15より大きい
(剥れ評価)
上記各例で作製したクリーニングロール、帯電ロールをカラープリンターDocuPrint P355d:富士ゼロックス社製に装着し、40℃/55%RH環境下に10日放置した後に、以下の基準に基づいて、クリーニングロールの発泡弾性層の剥れ評価を行った。
上記各例で作製したクリーニングロール、帯電ロールをカラープリンターDocuPrint P355d:富士ゼロックス社製に装着し、40℃/55%RH環境下に10日放置した後に、以下の基準に基づいて、クリーニングロールの発泡弾性層の剥れ評価を行った。
なお、ここで判断したクリーニングロールの発泡弾性層の剥れ発生の状態は、発泡弾性層の長手方向一端部又は両端が金属芯体から1mm以上離れた状態を示す。
−剥れ評価:判断基準−
G0:剥れ発生なし
G1:剥れが発生あり
G0:剥れ発生なし
G1:剥れが発生あり
図17に示す結果から、本実施例は、比較例に比べ、従動回転性評価、及びクリーニング性評価が良好であることがわかる。
10 画像形成装置、11 帯電装置、12 感光体(像保持体の一例、被帯電体の一例)、13 清掃装置、14 帯電部材(帯電体の一例、被清掃体の一例)、18 プロセスカートリッジ(組立体の一例)、100 清掃部材、100A 芯体(軸部の一例)、100B 発泡弾性層(弾性層の一例)、110 張出部分
Claims (8)
- 回転し、回転軸方向端部の外径に対する回転軸方向中央部の外径の比率が1.004以上とされた被清掃体と、
軸部と、前記軸部の外周面に前記軸部の軸方向一端側から軸方向他端側へかけて螺旋状に配置された弾性層と、を有し、前記被清掃体に前記弾性層が接触して従動回転する清掃部材であって、前記弾性層が前記軸部の周方向に沿って前記被清掃体の回転軸方向中央部に接触する周方向接触幅よりも、前記弾性層が前記軸部の周方向に沿って前記被清掃体の回転軸方向端部に接触する周方向接触幅が広い清掃部材と、
を備える清掃装置。 - 前記被清掃体の回転方向に沿った第一位置における回転軸方向端部と回転軸方向中央部とでの外径差と、前記被清掃体の回転方向に沿った第二位置における回転軸方向端部と回転軸方向中央部とでの外径差と、が異なる
請求項1に記載の清掃装置。 - 前記弾性層は、
前記軸部の軸方向端部における周方向の一部で前記軸部の径方向に圧縮処理が施され、
前記軸方向端部における非圧縮処理領域が前記被清掃体の前記回転軸方向端部に接触し、
前記被清掃体の回転軸方向中央部に接触する周方向接触幅よりも前記非圧縮処理領域の周方向幅が広い
請求項1又は2に記載の清掃装置。 - 前記弾性層は、前記軸方向端部で前記軸部の周方向に張り出す張出部分を有し、該張出部分の張出方向先端部で圧縮処理が施されている
請求項3に記載の清掃装置。 - 前記被清掃体の回転軸方向中央部に接触する周方向接触幅に対する前記被清掃体の回転軸方向端部に接触する周方向接触幅の比率が、2.0以上である
請求項1〜4のいずれか1項に記載の清掃装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の清掃装置を備え、
前記被清掃体は、被帯電体を帯電させる帯電体であり、
前記清掃部材は、前記軸部の軸方向両端部が前記帯電体へ向けて押されて前記帯電体の表面に接触し、前記帯電体の表面を清掃する清掃部材である
帯電装置。 - 像を保持可能な前記被帯電体としての像保持体と、
前記像保持体を帯電する前記帯電体を有する請求項6に記載の帯電装置と、
が装置本体に一体に着脱可能に組み立てられた組立体。 - 像を保持可能な前記被帯電体としての像保持体と、
前記像保持体を帯電する前記帯電体を有する請求項6に記載の帯電装置と、
を備える画像形成装置。
Priority Applications (1)
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JP2018081608A JP2019191301A (ja) | 2018-04-20 | 2018-04-20 | 清掃装置、帯電装置、組立体及び画像形成装置 |
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2018
- 2018-04-20 JP JP2018081608A patent/JP2019191301A/ja active Pending
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