JP4463798B2 - 画像形成装置用クリーニングブレード - Google Patents
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Description
さらに、特許文献1では、水素化ニトリルゴムに微分散させるメタクリル酸亜鉛の量なども規定されておらず、メタクリル酸亜鉛の量によってはクリーニングブレードとして適した物性を有する製品を得ることができない場合がある。
第2に、ゴム成分(1)としてアクリロニトリルブタジエンゴムを含むと共に、前記ゴム成分(1)100質量部のうち、充填剤(2)としてアクリル酸亜鉛が1〜60質量%の割合で導入された水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム(1b)を5質量部〜60質量部配合している熱硬化性エラストマー組成物から成形されていることを特徴とする画像形成装置用クリーニングブレードを提供している。
第3に、ゴム成分(1)としてアクリロニトリルブタジエンゴムを含むと共に、前記ゴム成分(1)100質量部のうちカルボキシル基の含有率が0.5〜30質量%であるカルボキシル基を導入したアクリロニトリルブタジエンゴムまたはカルボキシル基を導入した水素添加アクリロニトリルブタジエンゴムが40〜100質量部配合されており、該ゴム成分(1)100質量部に充填剤(2)として酸化亜鉛または酸化マグネシウムを0.1質量部〜20質量部配合している熱硬化性エラストマー組成物から成形されていることを特徴とする画像形成装置用クリーニングブレードを提供している。
即ち、ベースポリマーである水素添加したアクリロニトリルブタジエンゴム(HNBR)にメタクリル酸亜鉛を高度に微分散させることにより、微分散したメタクリル酸亜鉛が架橋時に重合・グラフト反応を起こして微細構造を形成し、より高い機械的物性を実現することができる。
このように、HNBRに対してメタクリル酸亜鉛を91質量部〜115質量部で配合したゴム成分(1a)を、ゴム成分100質量部中に10〜75質量部配合しているのは、配合量が10質量部未満である場合には、ゴム成分100質量部に対するメタクリル酸亜鉛の量が5質量部より少なくなり、メタクリル酸亜鉛の共架橋効果が発揮されず、機械的物性の低下や磨耗を進行させてしまうおそれがあることに因る。一方、配合量が75質量部を超えると、ゴム成分100質量部に対するメタクリル酸亜鉛の量が60質量部より多くなり、メタクリル酸亜鉛の過剰な量によりゴム用混練機で混練できなくなったり、未反応物の分散不良や凝集塊が発生して耐磨耗性に悪影響を及ぼしたりするおそれがあることに因る。
好ましくは、ベースポリマーであるHNBRにメタクリル酸亜鉛を微分散させたものの配合量は、ゴム成分100質量部中に30質量部〜60質量部である。
ベースポリマーであるHNBRの結合アクリロニトリル量を21%〜46%としているのは、結合アクリロニトリル量が21%未満であると機械的物性が低下するためであり、結合アクリロニトリル量が46%を超えると、熱硬化性エラストマーのガラス転移温度Tgが高くなり、低温低湿時のクリーニング性能が悪くなりやすいためである。より好ましくは、ベースポリマーであるHNBRの結合アクリロニトリル量が21%〜44%である。
より好ましくは、ベースポリマーであるHNBRのムーニー粘度ML1+4(100℃)が40〜150である。
下記化学式1に、水素添加したアクリロニトリルブタジエンゴム(HNBR)の化学構造式(ただし、ブタジエン単位の二重結合は一部水素添加されている)を示し、下記化学式2に、HNBRの第三成分としてアクリル酸(R=H)もしくはメタクリル酸(R=CH3)を三元共重合してカルボキシル基を導入したHNBRの化学構造式(ただし、ブタジエン単位の二重結合は一部水素添加されている)を示す。
また、前記(C)においては、ゴム成分(1)100質量部に対して、前記充填剤(2)として酸化亜鉛あるいは/及び酸化マグネシウムを0.1質量部〜20質量部配合している。好ましくは、ゴム成分(1)100質量部に対して、1質量部〜10質量部である。
これは、ゴム成分(1)100質量部に対する酸化亜鉛あるいは/及び酸化マグネシウムの配合量が0.1質量部未満であると、橋架け反応が促進せず機械的物性の低下を招くおそれがあり、20質量部を超えると反応残渣が発生して機械的物性を低下させるおそれがあるからである。
これは、0.5質量%未満であると、橋架けの反応性が低く、機械的物性が悪化するおそれがあり、30質量%を超えるとカルボキシル基が反応し過ぎてゴム焼けし機械的物性が低下するおそれがあるからである。
カルボキシル基を導入したアクリロニトリルブタジエンゴム、カルボキシル基を導入し水素添加したアクリロニトリルブタジエンゴムとしては、既に共重合された市販品を使用することができる。例えば、Bayer社製のKyynacシリーズやTherbanシリーズを用いることができる。
これは、前記水素添加したアクリロニトリルブタジエンゴムにアクリル酸亜鉛を導入したもの(1b)に含まれるアクリル酸亜鉛が1質量%未満であると、橋架けの反応性が低く、機械的物性が低下するおそれがあり、60質量%を超えると反応残渣が発生し、機械的物性が低下するおそれがあるからである。
前記(A)(B)では、アクリル酸、メタクリル酸、酸化亜鉛や酸化マグネシウム等の金属酸化物、アクリル酸金属酸化物、メタクリル酸金属酸化物等を添加剤や補強剤として配合している。そのため、アクリル酸やメタクリル酸は、NBRまたはHNBR主鎖とは反応しておらず、未反応物として組成物中に残留して存在している。
これに対し、前記(C)(D)の構成の熱可塑性エラストマーでは、アクリル酸、メタクリル酸、あるいはアクリル酸亜鉛を、NBRあるいは/及びHNBRに反応させてNBRあるいは/及びHNBRにカルボキシル基や末端ビニル基を導入しているので、アクリル酸やメタクリル酸が未反応物として残留することがない。
さらに、カルボキシル基やビニル基が積極的に反応し、機械的強度や耐磨耗性を大幅に向上させることができる。そのため、前記(C)(D)の熱硬化性エラストマー組成物を用いることにより、画像形成装置用クリーニングブレードの機械的物性のバラツキをさらに低減することができ、機械的強度や耐磨耗性等の物性を大幅に向上させることができる。
なお、前記アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)に関しては、水素添加したアクリロニトリルブタジエンゴム(HNBR)、カルボキシル基を導入したアクリロニトリルブタジエンゴム、カルボキシル基を導入した水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム、さらには、前記のように前記充填剤(2)のメタクリル酸亜鉛を分散させた水素添加したアクリロニトリルブタジエンゴム(1a)、充填剤(2)のアクリル酸亜鉛が導入された水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム(1b)も含まれる。
さらに、架橋剤が、硫黄、有機硫黄化合物、有機過酸化物、耐熱性架橋剤または樹脂架橋剤からなる架橋剤を配合していることが好ましい。
ゴム成分(1)100質量部に対し、充填剤(2)は前記(2a)以外の前記充填剤(2b)を0.1質量部〜20質量部、架橋剤(3)を0.1質量部〜30質量部で配合していることが好ましい。
共架橋剤としては、一般的に、メタクリル酸エステル、メタクリル酸もしくはアクリル酸の金属塩に代表されるエチレン性不飽和単量体、多官能ポリマー類またはジオキシム等が挙げられる。
(a)アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのモノカルボン酸類、
(b)マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのジカルボン酸類、
(c)前記(a)、(b)の不飽和カルボン酸類のエステルまたは無水物、
(d)(a)〜(c)の金属塩、
(e)1,3−ブタジエン、イソプレン、2−クロル−1,3−ブタジエンなどの脂肪族共役ジエン、
(f)スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン、ジビニルベンゼンなどの芳香族ビニル化合物、
(g)トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、ビニルピリジンなどの複素環を有するビニル化合物、
(h)その他、(メタ)アクリロニトリルもしくはα−クロルアクリロニトリルなどのシアン化ビニル化合物、アクロレイン、ホルミルスチロール、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルブチルケトンなどが挙げられる。
アミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ブチルアミノエチルアクリレートなどの(メタ)アクリル酸のアミノアルキルエステル;
ベンジル(メタ)アクリレート、ベンゾイル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレートなどの芳香族環を有する(メタ)アクリレート;
グリシジル(メタ)アクリレート、メタグリシジル(メタ)アクリレート、エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレートなどのエポキシ基を有する(メタ)アクリレート;
N−メチロール(メタ)アクリルアミド、γ−(メタ)アクリルオキシプロピルトリメトキシシランなどの各種官能基を有する(メタ)アクリレート;
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートなどの多官能(メタ)アクリレート;
等が挙げられる。
前記(c)の「不飽和カルボン酸類の無水物」としては、例えば、アクリル酸無水物、マレイン酸無水物等が挙げられる。
メタクリル酸;
トリメチロールプロパントリメタクリレート(TMPT)、エチレンジメタクリレート(EDMA)、ポリエチレングリコールジメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、アリルメタクリレート、テトラハイドロフルフリルメタクリレートもしくはイソブチレンエチレンジメタクリレートなどのメタクリル酸高級エステル;
アクリル酸アルミニウム、メタクリル酸アルミニウム、アクリル酸亜鉛、メタクリル酸亜鉛、アクリル酸カルシウム、メタクリル酸カルシウム、アクリル酸マグネシウムもしくはメタクリル酸マグネシウム等のメタクリル酸もしくはアクリル酸の金属塩;
トリアリルイソシアヌレート、トリアリルシアヌレート、ジアリルフタレート、ジアリルイタコネート、ビニルトルエン、ビニルピリジンまたはジビニルベンゼン
等が挙げられる。
前記ジオキシムとしては、例えばp−キノンジオキシム、p,p’−ジベンゾイルキノンジオキシムまたはN,N’−m−フェニレンビスマレイミド等が挙げられる。
無機促進剤としては、消石灰、MgO等の酸化マグネシウム、酸化チタンまたはリサージ(PbO)等が挙げられる。
有機促進剤として、チウラム類、チアゾール類、チオウレア類、ジチオカーバミン酸塩類、グアニジン類およびスルフェンアミド類等が例示される。
チウラム類としては、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィドまたはジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等が挙げられる。
チアゾール類としては、2−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィド、N−シクロヘキシルベンゾチアゾール、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミドまたはN,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド等が挙げられる。
チオウレア類としては、N,N’−ジエチルチオウレア、エチレンチオウレアまたはトリメチルチオウレア等が挙げられる。
ジチオカーバミン酸塩類としては、ジメチルジチオカーバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカーバミン酸亜鉛、ジブチルジチオカーバミン酸亜鉛、ジメチルジチオカーバミン酸ナトリウム、ジエチルジチオカーバミン酸ナトリウム、ジメチルジチオカーバミン酸銅、ジメチルジチオカーバミン酸鉄(III)、ジエチルジチオカーバミン酸セレン、ジエチルジチオカーバミン酸テルル等が挙げられる。
グアニジン系促進剤としては、ジ−o−トリルグアニジン、1,3−ジフェニルグアニジン、1−o−トリルビグアニド、ジカテコールボレートのジ−o−トリルグアニジン塩等が挙げられる。
スルフェンアミド類としては、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド等が挙げられる。
特に、本発明においては、ゴム成分に酸化亜鉛とメタクリル酸を混合したものを配合することにより、ゴム中でメタクリル酸亜鉛を生成させ、このメタクリル酸亜鉛の共架橋効果を発揮させているが、酸化亜鉛以外の金属酸化物または金属塩も必要に応じて配合することができ、その配合量はゴム成分100質量部に対して0〜30質量部の範囲から選択することができる。
アミン類としては、フェニル−α−ナフチルアミン、2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリンポリマー、6−エトキシ−2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン、p,p’−ジオクチルジフェニルアミン、p,p’−ジクミルジフェニルアミン、N,N’−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N’−イソプロピル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N’−1,3−ジメチルブチル−p−フェニレンジアミン等が挙げられる。
イミダゾール類としては、2−メルカプトベンズイミダゾール、2−メルカプトベンズイミダゾールの亜鉛塩、ジブチルジチオカルバミン酸ニッケル等が挙げられる。
好ましくは、ゴム成分100質量部に対する老化防止剤の配合量が0.5質量部〜10質量部である。
より具体的には、ジブチルフタレート(DBP)、ジ−(2−エチルヘキシル)フタレート等のジオクチルフタレート(DOP)、ジイソオクチルフタレート(DIOP)、高級アルコール−フタレート、ジ−(2−エチルヘキシル)セバケート、アジピン酸ポリエステル、ジブチルジグリコール−アジペート、ジ(ブトキシエトキシエチル)アジペート、イソオクチル−トール油脂肪酸エステル、トリブチルフォスフェート(TBP)、トリブトキシエチル−フォスフェート(TBEP)、トリクレジルフォスフェート(TCP)、クレジル−ジフェニクルフォスフェート(CDP)、ジフェニルアルカン等が挙げられる。
なかでも、補強効果、コスト、分散性および耐摩耗性に優れたカーボンブラックとしては、例えばSAFカーボン(平均粒径18〜22nm)、SAF−HSカーボン(平均粒径20nm前後)、ISAFカーボン(平均粒径19〜29nm)、N−339カーボン(平均粒径24nm前後)、ISAF−LSカーボン(平均粒径21〜24nm)、I−ISAF−HSカーボン(平均粒径21〜31nm)、HAFカーボン(平均粒径26〜30nm)、HAF−HSカーボン(平均粒径22〜30nm)、N−351カーボン(平均粒径29nm前後)、HAF−LSカーボン(平均粒径25〜29nm)、LI−HAFカーボン(平均粒径29nm前後)、MAFカーボン(平均粒径30〜35nm)、FEFカーボン(平均粒径40〜52nm)、SRFカーボン(平均粒径58〜94nm)、SRF−LMカーボン、GPFカーボン(平均粒径49〜84nm)等が例示される。
アミド化合物としては、脂肪族系アミド化合物または芳香族系アミド化合物が挙げられる。脂肪族系アミド化合物の脂肪酸としては、オレイン酸、ステアリン酸、エルカ酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、アラキジン酸、ベヘニン酸、パルミトレイン酸、エイコセン酸、エルシン酸、エライジン酸、トランス−11−エイコセン酸、トランス−13−ドコセン酸、リノール酸、リノレン酸、リシノール酸が挙げられる。脂肪族系アミド化合物としては、具体的にはエチレンビスエルカ酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミド、ベヘニン酸アミドなどが挙げられ、特に、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド、エルカ酸アミドが好ましい。
脂肪酸としては、ラウリル酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ミステリン酸またはオレイン酸が挙げられ、脂肪酸金属塩としては、前記脂肪酸と亜鉛、鉄、カルシウム、アルミニウム、リチウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウム、セリウム、チタン、ジルコニウム、鉛またはマンガンとの金属塩が挙げられる。
ワックスとしては、パラフィン系ワックス、モンタン系ワックス、アマイド系ワックス等が挙げられる。
これらの添加剤の配合量はゴム成分の物性が十分発揮される量であればよく、本発明においては、ゴム成分100質量部に対して0質量部〜10質量部の範囲から選択することができる。
硫黄としては、通常回収硫黄を粉砕し微粉としたものが使用される。分散性などを改良した表面処理硫黄も適宜使用することができる。また、未加硫ゴムからのブルームを避けるために不溶性硫黄も使用することができる。
有機含硫黄化合物としては、例えば、N,N’−ジチオビスモルホリン、ジフェニルジスルフィド、ペンタブロモジスルフィド、ペンタクロロチオフェノール、ペンタクロロチオフェノール亜鉛塩などが挙げられる。
有機過酸化物としては、ベンゾイルパーオキシド、1,1−ジ−(tert−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(ベンゾイルパーオキシ−3−ヘキセン、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジ−tert−ブチルパーオキシジイソプロピルベンゼン、ジ−tert−ブチルパーオキシド、ジ−tert−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキシド、tert−ブチルクミルパーオキシド、2,5−ジメチル−2,5−ジ−(tert−ブチルパーオキシ)−3−ヘキセン、1,3−ビス(tert−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、n−ブチル−4,4−ビス(tert−ブチルパーオキシ)バレレート、p−クロロベンゾイルパーオキシド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキシド、tert−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ジアセチルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が挙げられる。
耐熱性架橋剤としては、1,3−ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼン、ヘキサメチレン−1,6−ビスチオ硫酸ナトリウム・二水和物、1,6−ビス(ジベンジルチオカルバモイルジスルフィド)ヘキサン等が挙げられる。
樹脂架橋剤としては、タッキーロール201、タッキーロール250−III(以上、田岡化学工業(株)製)、ヒタノール2501(日立化成工業(株)製)などアルキルフェノール樹脂または臭素化アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。
各成分の混合順序は特に限定されず、全ての成分を一度に混練装置に投入して混合してもよいし、一部の成分を混練装置に投入して予め混練しておき、得られた混合物に残りの成分を添加し混練してもよい。好ましくは、ゴム成分(1)と充填剤(2)を予め混練しておき、得られた混合物に架橋剤(3)を添加し混練する方法がよい。
このようにして得られる本発明の画像形成装置用クリーニングブレードは、引張強度が10MPa以上であることが好ましい。引張強度が10MPa未満であると、ブレードがもろくなり磨耗が激しくなる恐れがあるためであり、より好ましくは、20MPa程度である。
また、本発明の画像形成装置用クリーニングブレードの体積膨潤率は200%以下であることが好ましい。体積膨潤率が200%を超えると、ゴム弾性が得られなくなり、より好ましくは150%程度である。
図1に、本発明のクリーニングブレード20および当該クリーニングブレードが装着された画像形成装置を示す。
クリーニングブレード20は、通常、接着剤により支持部材21に接合されている。支持部材21は剛体の金属、弾性を有する金属、プラスチックまたはセラミック等で形成されたものが用いられるが、金属製が好ましく、クロムフリーSECC製が特に好ましい。
クリーニングブレード20と支持部材21とを接合するために用いる接着剤としては、ポリアミド系もしくはポリウレタン系ホットメルト接着剤や、エポキシ系もしくはフェノール系接着剤等が挙げられる。これらのなかではホットメルト接着剤を用いることが好ましい。
まず、感光体12が図中の矢印の方向に回転し、帯電ローラ11によって感光体12が帯電された後に、鏡16を介してレーザー17が感光体12の非画像部を露光して除電し、画線部に相当する部分が帯電した状態になる。次に、トナー15aが感光体12上に供給されて、帯電画線部にトナー15aが付着し1色目の画像が形成される。このトナー画像は一次転写ローラ19aを介して中間転写ベルト13上へ転写される。同様にして、感光体12上に形成されたトナー15b〜15dの各色の画像が中間転写ベルト13上に転写され、転写ベルト13上に4色のトナー15(15a〜15d)からなるフルカラー画像が一旦形成される。このフルカラー画像は二次転写ローラ19bを介して被転写体(通常は紙)18上へ転写され、所定の温度に加熱されている定着ローラ14を通過することで被転写体18の表面へ定着される。
前記工程において、複数枚の記録紙に順次複写を行うために、中間転写ベルト13上へ転写されず感光体12上に残留したトナーは、感光体12表面に圧接されているクリーニングブレード20が感光体12を摺擦することにより除去され、トナー回収ボックス22に回収される。
架橋剤(3)として、硫黄化合物、有機過酸化物または樹脂架橋剤を用いている。これらは1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
前記硫黄化合物としてはジフェニルジスルフィドを用いることが好ましい。硫黄化合物の配合量はゴム成分100質量部に対し0.1質量部〜20質量部で配合している。
前記有機過酸化物としてはジクミルパーオキシドを用いることが好ましい。有機過酸化物の配合量はゴム成分100質量部に対し0.5質量部〜10質量部、好ましくは1質量部〜6質量部である。
前記樹脂架橋剤としてはアルキルフェノール樹脂を用いることが好ましい。樹脂架橋剤の配合量はゴム成分100質量部に対し5質量部〜20質量部、好ましくは10〜20質量部である。
まず、ゴム成分(1)と充填剤(2)を一軸押出機、1.5軸押出機、二軸押出機、オープンロール、ニーダー、バンバリーミキサーまたは熱ロールなどの混練装置を用いて混練する。混練温度は80℃〜120℃、混練時間は5〜6分である。混練温度が80℃未満、混練時間が5分未満ではゴム成分(1)が十分に可塑化せず混練りが不十分となりやすいからであり、混練温度が120℃を超え、混練時間が6分を超えてはゴム成分(1)が分解するおそれがあるからである。
成形方法としては特に限定されず、射出成形や圧縮成形など公知の成形方法を用いればよい。
具体的には、例えば、熱硬化性エラストマー組成物を金型内にセットして、160℃〜170℃にて20分〜40分間プレス加硫するという方法が挙げられる。加硫温度が160℃未満、加硫時間が20分未満では加硫不足になるからであり、加硫温度が170℃を超え、加硫時間が40分を超えてはゴム成分が分解するおそれがあるからである。
前記物性とすることにより、耐摩耗性に優れ、小粒径・球形重合トナーのクリーニング性能を向上させることができる。
第三実施形態では、ゴム成分(1)100質量部のうち、前記充填剤(2)のメタクリル酸亜鉛を微分散させた水素添加したアクリロニトリルブタジエンゴム(1a)を10質量部〜75質量部配合している熱硬化性エラストマー組成物を上述したように作製し、得られた熱硬化性エラストマー組成物を用いて上述したようにクリーニングブレードを作製する。
また、ベースポリマーであるHNBRの結合アクリロニトリル量は21%〜44%であり、さらに、ベースポリマーであるHNBRのムーニー粘度ML1+4(100℃)は40〜150である。
そのため、本実施形態では、第一乃至第三実施形態のように、充填剤としてメタクリル酸亜鉛やメタクリル酸と酸化亜鉛を混合したものを添加せず、酸化亜鉛または酸化マグネシウムを配合している。
前記酸化亜鉛または酸化マグネシウムは、該ゴム成分(1)100質量部に対して、0.1質量部〜20質量部配合している。
硫黄としては、粉末硫黄を用いている。有機過酸化物としては、ジクミルパーオキシドを用いている。
架橋剤(3)の配合量はゴム成分(1)に対し、0.1〜30質量部としている。
加硫促進剤としては、ジベンゾチアジルスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィドを用いている。加硫促進剤の配合量は、ゴム成分(1)100質量部に対して、0.5〜3質量部としている。
加硫促進剤以外の他の充填剤(2b)としては、ステアリン酸、及び老化防止剤、カーボンブラックを用いている。
ステアリン酸は、ゴム成分(1)に対し、0.5〜10質量部としている。
老化防止剤としては、p、p’−ジクミルジフェニルアミン、2−メルカプトベンゾイミダゾールを用いることが好ましく、老化防止剤の配合量は、ゴム成分100質量部に対し0.1質量部〜15質量部で配合している。
その他は第一実施形態と同様にしてクリーニングブレードを作製する。
なお、前記カルボキシル基を導入したアクリロニトリルブタジエンゴムあるいは/及びカルボキシル基を導入し水素添加したアクリロニトリルブタジエンゴムにおけるカルボキシル基の含有率は0.5〜30質量%としている。
即ち、ゴム成分(1)100質量部のうち、5質量部〜60質量部はアクリル酸亜鉛が導入された水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム(1b)を用いていると共に、該アクリル酸亜鉛が導入された水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム(1b)以外のゴム成分(1)をNBR、HNBR、カルボキシル基を導入したアクリロニトリルブタジエンゴム及びカルボキシル基を導入した水素添加アクリロニトリルブタジエンゴムのいずれか1種以上としている。
前記充填剤のアクリル酸亜鉛が導入された水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム(1b)は、前記アクリル酸亜鉛を1〜60質量%の割合で含有している。
ゴム成分(1)及び充填剤(2a,2b)を表1〜表3に示す配合量計量し、二軸押出機、オープンロール、バンバリーミキサーまたはニーダーなどのゴム混練装置に投入して80℃〜120℃に加熱しながら5分〜6分間混練りした。
得られた混合物と表1〜表3に示す配合量の架橋剤(3)をオープンロール、バンバリーミキサーまたはニーダーなどのゴム混練装置に投入して、80℃〜90℃に加熱しながら5分〜6分間程度混練りした。
得られたゴム組成物を金型内にセットし、160℃〜170℃にて20分〜40分間程度プレス加硫して、2mm厚のシートを作製した。
さらに、2mm厚のシートから幅27mm、長さ320mmのクリーニングブレードを切り出し、当該クリーニングブレードをクロムフリーSECC製の支持部材にホットメルト(ダイヤモンド製材質)を用いて貼り付け、シート中心部をカットしてクリーニング部材を作製した。
表1〜表3に示す「全ゴム成分100質量部に対する充填剤(2a)の質量」は、ZDMA含有HNBR以外のゴム成分とZDMA含有HNBR中のベースポリマーであるHNBRの総質量で示される全ゴム成分100質量部に対する前記ZDMA含有HNBR中のメタクリル酸亜鉛(2a)量を含めた充填剤(2a)の総質量を示している。
・NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム);JSR(株)製「N232S(商品名)」(結合アクリロニトリル量35%)
・HNBR(水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム);ベースポリマーであるHNBRは、日本ゼオン(株)製「Zetpol2010H(商品名)」(結合アクリロニトリル量36% ムーニー粘度145)
・ZDMA含有HNBR−A(ベースポリマーであるHNBRにメタクリル酸亜鉛を微分散させたもの);日本ゼオン(株)製「Zeoforte ZSC 2195H(商品名)」(メタクリル酸亜鉛の含有量:50質量%)
・ZDMA含有HNBR−B(ベースポリマーである日本ゼオン(株)製「Zetpol 2020L 結合アクリロニトリル量36% ムーニー粘度57.5」にメタクリル酸亜鉛を微分散させたもの);日本ゼオン(株)製「Zeoforte ZSC 2295L(商品名)」(メタクリル酸亜鉛の含有量:50質量%)
・メタクリル酸亜鉛;三新化学工業(株)製「サンエステルSK−30(商品名)」
・メタクリル酸;三菱レイヨン(株)製「MAA(商品名)」
・酸化亜鉛;三井金属(株)製「酸化亜鉛2種(商品名)」
・酸化マグネシウム;協和化学工業(株)製「150ST(商品名)」
・カーボンブラック;東海カーボン(株)製「シーストISAF(商品名)」
・老化防止剤A(p,p’−ジクミルジフェニルアミン);大内新興化学(株)製「ノクラックCD(商品名)」
・老化防止剤B(2−メルカプトベンゾイミダゾール);大内新興化学(株)製「ノクラックMB(商品名)」
・硫黄化合物(ジフェニルジスルフィド);住友精化(株)製「DPDS(商品名)」
・有機過酸化物(ジクミルパーオキシド);日本油脂(株)製「パークミルD(商品名)」
(1)引張強度;作製した2mm厚のシートからダンベル状3号試験片を打ち抜いて作製し、JIS K 6251に従って引張速度500mm/分で引張強度を測定した。
(2)体積膨潤率;JIS K 6258に従い、20mm×20mm×2mm厚シートを用いて40℃、24時間、トルエン膨潤により体積膨潤率を算出した。
表1〜表3においては、全てのトナーが掻き取れた場合を「○」、わずかでも残トナーが観察される場合を「×」とした。
表1においては、断面長さが0〜5μmである場合は「◎」、5μm〜10μmである場合は「○」、10μm〜50μmである場合には「△」、50μm以上である場合は「×」とした。
表1に示すように、充填剤(2)として、メタクリル酸亜鉛をゴム成分(1)100質量部に対し4質量部配合した比較例1はクリーニング性能、耐磨耗性に問題があるクリーニングブレードであった。また、メタクリル酸亜鉛をゴム成分(1)100質量部に対し65質量部配合した比較例2は、体積膨潤率が200%を超えてしまい、クリーニング性能、耐磨耗性にも問題があるクリーニングブレードであった。
一方、充填剤(2)として、メタクリル酸亜鉛をゴム成分(1)100質量部に対し5〜60質量部配合した参考実施例1〜6はいずれも引張強度が10MPaを上回ると共に、体積膨潤率が200%を大きく下回り、クリーニング性能、耐摩耗性ともに優れたクリーニングブレードであった。
表2に示すように、充填剤(2)として、メタクリル酸と酸化亜鉛を1:1の比率で混合したものをゴム成分(1)100質量部に対し4質量部配合した比較例3は、体積膨潤率が200%を超えてしまい、クリーニング性能、耐磨耗性にも問題があるクリーニングブレードであった。また、メタクリル酸と酸化亜鉛を1:1の比率で混合したものをゴム成分(1)100質量部に対し70質量部配合した比較例4は、クリーニング性能、耐磨耗性に問題があるクリーニングブレードであった。
さらに、メタクリル酸亜鉛を共架橋剤として機能させなかった比較例5および比較例6については、比較例5では引張強度測定中に破断してしまう一方、比較例6では体積膨潤率が200%を超えてしまい、いずれも耐摩耗性に問題のあるクリーニングブレードであった。
一方、充填剤(2)として、メタクリル酸と酸化亜鉛を1:1の比率で混合したものをゴム成分(1)100質量部に対して5〜60質量部配合した参考実施例7〜11はいずれも引張強度が10MPaを上回ると共に、体積膨潤率が200%を大きく下回り、クリーニング性能、耐摩耗性ともに優れたクリーニングブレードであった。
表3に示すように、ベースポリマーであるHNBRにメタクリル酸亜鉛を微分散させたもの(ZDMA含有HNBR)をゴム成分(1)の100質量部中に7質量部配合した比較例7は、体積膨潤率が200%を超えてしまい、クリーニング性能、耐磨耗性にも問題のあるクリーニングブレードであった。また、ゴム成分(1)の100質量部中にHNBRにメタクリル酸亜鉛を微分散させたもの(ZDMA含有HNBR)を80質量部配合した比較例8は、クリーニング性能、耐磨耗性に問題のあるクリーニングブレードであった。
一方、ベースポリマーであるHNBRにメタクリル酸亜鉛を微分散させたもの(ZDMA含有HNBR)をゴム成分(1)の100質量部中に10〜75質量部配合した実施例1〜実施例7は、いずれも全ゴム成分100質量部に対するメタクリル酸亜鉛の配合量が5〜60質量部となり、引張強度が10MPaを上回ると共に、体積膨潤率が200%を大きく下回り、クリーニング性能、耐摩耗性ともに優れたクリーニングブレードであった。
ゴム成分(1)及び充填剤(2)を表4及び表5に示す配合量計量し、二軸押出機、オープンロール、バンバリーミキサーまたはニーダーなどのゴム混練装置に投入して80℃〜120℃に加熱しながら5分〜6分間混練りした。
得られた混合物と表4,5に示す配合量の架橋剤(3)をオープンロール、バンバリーミキサーまたはニーダーなどのゴム混練装置に投入して、80℃〜90℃に加熱しながら5分〜6分間程度混練りした。
得られたゴム組成物を金型内にセットし、160℃〜170℃にて20分〜40分間程度プレス加硫して、2mm厚のシートを作製した。
さらに、2mm厚のシートから幅27mm、長さ320mmのクリーニングブレードを切り出し、当該クリーニングブレードをクロムフリーSECC製の支持部材にホットメルト(ダイヤモンド製材質)を用いて貼り付け、シート中心部をカットしてクリーニング部材を作製した。
表4,表5に記載の成分のうち下記成分については、具体的に下記製品を用いた。
・NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム);JSR(株)製「N232S(商品名)」(結合アクリロニトリル量35%)
・HNBR(水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム);ベースポリマーであるHNBRは、日本ゼオン(株)製「Zetpol2010H(商品名)」(結合アクリロニトリル量36% ムーニー粘度145)
・XNBR(カルボキシル化アクリロニトリルブタジエンゴム);Bayer社製「Kryrac X7.50(商品名)」
・HXNBR(カルボキシル化水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム);Bayer社製「Therban XT VPKA8889(商品名)」
・ART(アクリル酸亜鉛が導入された水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム);Bayer社製「Therban ART VPKA8796(商品名)」
・メタクリル酸;三菱レイヨン(株)製「MAA(商品名)」
・ステアリン酸:日本油脂(株)製「つばき(商品名)」
・酸化亜鉛;三井金属(株)製「酸化亜鉛2種(商品名)」
・酸化マグネシウム;協和化学工業(株)製「150ST(商品名)」
・カーボンブラック;東海カーボン(株)製「シーストISAF(商品名)」
・老化防止剤A(p,p’−ジクミルジフェニルアミン);大内新興化学(株)製「ノクラックCD(商品名)」
・老化防止剤B(2−メルカプトベンゾイミダゾール);大内新興化学(株)製「ノクラックMB(商品名)」
・加硫促進剤A(ジベンゾチアジルスルフィド);大内新興化学(株)製「ノクセラーDM(商品名)」
・加硫促進剤B;(テトラメチルチウラムモノスルフィド);大内新興化学(株)製「ノクセラーTS(商品名)」
・硫黄;鶴見化学工業(株)製、粉末硫黄
・有機過酸化物(ジクミルパーオキシド);日本油脂(株)製「パークミルD(商品名)」
クリーニング性能評価については下記の方法で測定した。
あらかじめ感光体ドラムへの単位面積あたりトナー量を計算しておき(すり抜け前トナー量)、4%印字濃度で150,000枚(150k枚)印刷後、感光体ドラムを回転させ、クリーニングブレードにトナーをクリーニングさせた時のクリーニングブレード後方の感光体ドラム上に存在するトナー量(すり抜け後トナー量)を単位面積に換算し、下記条件式によりクリーニング性能値を算出した。
本試験は常温23℃、相対湿度55%で行い、トナーとして体積平均粒径が5〜10μmm、球形化度0.90〜0.99の真球重合トナーを用いた。
(クリーニング性能)=(すり抜け後トナー量)/(すり抜け前トナー量)
クリーニング性能は0.5以下であれば、良好である。
表4,5においては、クリーニング性能が0.3以下の場合を「◎」、0.3を越えて0.5以下の場合を「○」、0.5を超えて0.7以下の場合を「×」、0.7を超える場合を「××」とした。
表4に示すように、カルボキシル基を導入したNBR(XNBR)、カルボキシル基を導入し水素添加したNBR(HXNBR)を配合せず、かつ、メタクリル酸、酸化亜鉛、酸化マグネシウムを配合しなかった比較例9,10は、引張強度が10MPaを大幅に下回り、体積膨潤率も200%を超え、クリーニング性能、耐磨耗性も問題のあるクリーニングブレードであった。また、カルボキシル基を導入し水素添加したNBR(HXNBR)を配合しているが、ゴム成分(1)100質量部中の配合量が35質量部と少なく、かつ、酸化亜鉛、酸化マグネシウムを配合しなかった比較例11も引張強度が10MPaを下回り、体積膨潤率が200%を上回り、クリーニング性能、耐磨耗性にも問題があった。
一方、カルボキシル基を導入したアクリロニトリルブタジエンゴムまたはカルボキシル基を導入した水素添加アクリロニトリルブタジエンゴムがゴム成分(1)100質量部中に、40〜100質量部配合されており、かつ、該ゴム成分(1)100質量部に、酸化亜鉛または酸化マグネシウムを5質量部〜60質量部配合している実施例8〜13は、引張強度が10MPaを大幅に上回り、体積膨潤率が150%以下となり、クリーニング性能、耐磨耗性においても極めて優れていた。
表5に示すように、XNBRまたはHXNBRを配合し、メタクリル酸、酸化亜鉛と共に配合した比較例12,13は、ゴム焼けが発生し、混練することができず、クリーニングブレードを作製することができなかった。充填剤のアクリル酸亜鉛が導入された水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム(ART)を配合しているが、ゴム成分(1)100質量部中の配合量が3質量部と少ない比較例14は、引張強度が10MPaを下回り、体積膨潤率が200%を上回り、クリーニング性能、耐磨耗性にも問題があった。また、ARTの配合量がゴム成分(1)100質量部中に65質量部と多い比較例15は、引張強度が3MPaと極めて低く、体積膨潤率も200%を超えてしまい、クリーニング性能、耐磨耗性にも問題があった。
一方、充填剤のアクリル酸亜鉛が導入された水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム(ART)をゴム成分(1)100質量部中に10質量部〜60質量部配合している実施例14〜19は、引張強度が10MPaを上回り、体積膨潤率が160%以下と小さく、クリーニング性能、耐磨耗性においても極めて優れていた。
12 感光体
13 中間転写ベルト
14 定着ローラ
15 トナー
16 鏡
17 レーザー
18 被転写体
19a、19b 転写ローラ
20 クリーニングブレード
21 支持部材
22 トナー回収ボックス
23 OPC塗布ガラス
Claims (8)
- ゴム成分(1)としてアクリロニトリルブタジエンゴムを含むと共に、前記ゴム成分(1)100質量部のうち、充填剤(2)としてメタクリル酸亜鉛を分散させた水素添加したアクリロニトリルブタジエンゴム(1a)を10質量部〜75質量部配合している熱硬化性エラストマー組成物であって、前記充填剤(2)のメタクリル酸亜鉛を分散させた水素添加したアクリロニトリルブタジエンゴム(1a)では水素添加したアクリロニトリルブタジエンゴム100質量部に対してメタクリル酸亜鉛を91質量部〜115質量部で配合し、該水素添加したアクリロニトリルブタジエンゴムは、結合アクリロニトリル量が21%〜46%で、かつムーニー粘度ML1+4(100℃)が20〜160としている熱硬化性エラストマー組成物から成形されていることを特徴とする画像形成装置用クリーニングブレード。
- ゴム成分(1)としてアクリロニトリルブタジエンゴムを含むと共に、前記ゴム成分(1)100質量部のうち、充填剤(2)としてアクリル酸亜鉛が1〜60質量%の割合で導入された水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム(1b)を5質量部〜60質量部配合している熱硬化性エラストマー組成物から成形されていることを特徴とする画像形成装置用クリーニングブレード。
- ゴム成分(1)としてアクリロニトリルブタジエンゴムを含むと共に、前記ゴム成分(1)100質量部のうちカルボキシル基の含有率が0.5〜30質量%であるカルボキシル基を導入したアクリロニトリルブタジエンゴムまたはカルボキシル基を導入した水素添加アクリロニトリルブタジエンゴムが40〜100質量部配合されており、該ゴム成分(1)100質量部に充填剤(2)として酸化亜鉛または酸化マグネシウムを0.1質量部〜20質量部配合している熱硬化性エラストマー組成物から成形されていることを特徴とする画像形成装置用クリーニングブレード。
- 前記ゴム成分(1)は、前記アクリロニトリルブタジエンゴムのほか、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム、またはこれら2種以上を混合したものからなる請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置用クリーニングブレード。
- 前記熱硬化性エラストマー組成物は、
前記充填剤(2)として、さらに、共架橋剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤、ゴム用軟化剤、補強剤およびその他の添加剤からなる充填剤(2b)の群から選択される1種あるいは1種以上を含み、かつ、
硫黄、有機硫黄化合物、有機過酸化物、耐熱性架橋剤または樹脂架橋剤からなる架橋剤(3)を含んでいる請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置用クリーニングブレード。 - 前記ゴム成分(1)100質量部に対し、前記充填剤(2b)を0.1質量部〜20質量部、前記架橋剤(3)を0.1〜30質量部で配合している請求項5に記載の画像形成装置用クリーニングブレード。
- 前記熱硬化性エラストマー組成物は、老化防止剤を前記ゴム成分(1)100質量部に対して0.1〜15質量部の割合で含有している請求項5または請求項6に記載の画像形成装置用クリーニングブレード。
- 引張強度が10MPa以上、体積膨潤率が200%以下である前記熱硬化性エラストマー組成物から成形されている請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の画像形成装置用クリーニングブレード。
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