JP2000007990A - 誘電部品 - Google Patents

誘電部品

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JP2000007990A
JP2000007990A JP10180168A JP18016898A JP2000007990A JP 2000007990 A JP2000007990 A JP 2000007990A JP 10180168 A JP10180168 A JP 10180168A JP 18016898 A JP18016898 A JP 18016898A JP 2000007990 A JP2000007990 A JP 2000007990A
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Japan
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dielectric component
roll
polyamide elastomer
dielectric
polyurethane sponge
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Michiaki Ito
道明 伊藤
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Hokushin Industry Co Ltd
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Hokushin Industries Corp
Hokushin Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低硬度でありながら、接触対象物に対し汚染
がなく、高速化に対応すべく安定した導電性と適度な表
面粗さとを備え、しかも製作容易な誘電部品を提供す
る。 【解決手段】 見掛け密度0.05ないし0.16g/
cm3 、体積抵抗率(ρv)1MΩ・cm以下、また
は、見掛け密度0.4ないし0.6g/cm3 、体積抵
抗率(ρv)1ないし100MΩ・cmであるポリウレ
タンスポンジ3をロール芯金2上に設けてなるロール1
2を、表面抵抗率(Ρs)1ないし100MΩ、Rz=
5μm以下、ヤング率1300ないし2000kg/c
2 であるポリアミドエラストマー4にて被覆すること
で、低硬度でありながら、接触対象物に対し汚染がな
く、高速化に対応すべく安定した導電性と適度な表面粗
さとを備え、しかも製作が容易で、周囲の環境変動や経
時変化にも対応出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
ー等の電子写真技術利用の機器に使用される誘電部品に
関するものであって、より詳しくは、ロール芯金に電子
導電型あるいはイオン導電型のポリウレタン層を設けて
ロールとし、そのロールをポリアミドエラストマーにて
被覆してなる誘電部品に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、複写機やプリンター等では、感光
体の帯電方法としてコロナ放電が用いられてきた。この
コロナ放電による帯電は、感光体に高密度で均一に帯電
出来るため多用されたが、オゾン発生が避けられずその
障害が問題視され、加えて高電圧を印加することによる
危険性があるため、次第に使われなくなって来ている。
【0003】その代わりに、オゾン発生を押さえ、低電
圧で感光体を帯電できる誘電部品である導電性ロールが
一般的になって来た。この導電性ロールは、ロール芯金
にNBR、IRなどの一般合成ゴムやシリコン、ポリウ
レタンなどの特殊ゴム、あるいはTPEなどを設けてロ
ールとし、これらゴム層を導電処置したものである。こ
の導電処置としては、ゴム層にイオン導電剤を添加した
所謂「イオン導電処方」を用いたものや、金属粉末、カ
ーボンブラックを添加した「電子導電処方」を用いたも
の、あるいはこれら両処方を組み合わせたものなどがあ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記導
電性ロールは、その材質に硫黄加硫を施した一般合成ゴ
ムでは、ブルーム、ブリードといった接触対象物、すな
わち感光体に対する汚染が懸念され、場合によっては致
命的な欠陥となることがあり得る。更にシリコンゴムを
使用した場合には低分子シロキサンによる汚染が懸念さ
れる。
【0005】また、最近の傾向であるプリントスピード
の高速化に伴い、導電性ロールの低硬度化が要求されて
いる。この低硬度化に対して、可塑剤、軟化剤を多量に
配合した上記導電性ロールにおけるソリッドなゴム層で
は、圧縮永久歪みの増大、粘着性の増大、ブリードとい
った不都合が生じるため、自ずとその限度がある。ま
た、このような問題を回避するためにスポンジを利用し
た導電性ロールが考えられるが、この場合は、その表面
の凹凸により感光体に均一な帯電が得られないという問
題がある。このような状況に対応すべく、スポンジの表
層をスキン層にしたり、スポンジ層とソリッド層とを組
み合わせたロール構成も考えられるが、均一にするのが
困難であったり、その構成ゆえに高コストになるという
新たな問題が派生する。
【0006】そこで、本発明の目的は、低硬度でありな
がら、感光体たる接触対象物に対し汚染がなく、高速化
に対応すべく安定した導電性と適度な表面粗さとを備
え、しかも製作容易な誘電部品を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために提案されたものであって、下記の構成から
なることを特徴とするものである。すなわち、本発明に
よれば、ポリウレタンスポンジをロール芯金上に設けて
なるロールの表面を、表面抵抗率(ρs)1ないし10
0MΩ、Rz=5μm以下、ヤング率1300ないし2
000kg/cm2 のポリアミドエラストマーにて被覆
したことを特徴とする誘電部品が提供される。
【0008】また、本発明によれば、前記ポリウレタン
スポンジが、見掛け密度0.05ないし0.16g/c
3 、体積抵抗率(ρv)1MΩ・cm以下の連続気泡
によって構成されるものである上記誘電部品が提供され
る。
【0009】また、本発明によれば、前記ポリウレタン
スポンジが、見掛け密度0.4ないし0.6g/cm
3 、体積抵抗率(ρv)1ないし100MΩ・cmの独
立気泡によって構成されるものである上記誘電部品が提
供される。
【0010】また、本発明によれば、前記ポリアミドエ
ラストマーの被覆厚みが80ないし150μmである上
記誘電部品が提供される。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の誘電部品1は、図1に示
すように、ロール芯金2上にポリウレタンスポンジ3を
設け、更にこのポリウレタンスポンジ3上にポリアミド
エラストマー4を被覆してなるものである。請求項2
は、このロール芯金2に設けられるポリウレタンスポン
ジ3として、特定見掛け密度と表面抵抗率を有する連続
気泡から構成されるのものが採用され、導電性が付与さ
れている。その導電性は、上記の通り、体積抵抗率(ρ
v)1MΩ・cm以下の範囲のものである。本発明者の
知見によると、この範囲のものが接触対象物を有効に帯
電させることができる。
【0012】ポリウレタンスポンジ3は、特に制限が無
く、一般的軟質あるいはスラブスポンジが使用される。
例示すると、平均分子量3000のポリエーテルトリオ
ールにイソシアネートとして、トリレンジイソシアネー
ト(TDI)、発泡のために、水、整泡剤、発泡剤を加
え、触媒として、アミン触媒、有機スズ触媒を組み合わ
せ、適宜、顔料、フィラーを加えて成型し、ポリウレタ
ンスポンジ3を得る。
【0013】そして、このポリウレタンスポンジ3は、
カーボンブラックが含浸されて、上記のように導電性が
付与され、感光体が所謂電子帯電されるように加工され
る。このカーボンブラックには、ケッチェッンブラック
EC、アセチレンブラック、トーカブラック#5500
等の導電性カーボンや、SAF、HAF、FEF、SR
F等のカーボンが使用される。
【0014】前記ポリアミドエラストマー4は、脂肪族
ポリアミド成分と脂肪族ポリエーテル成分とからなり、
これにカーボンが分散されて、ヤング率1300ないし
2000kg/cm3 、表面抵抗率1ないし100MΩ
の範囲になるように配合される。このカーボンにはアセ
チレンブラックあるいはファーネスブラックが使用され
る。そして、このようにカーボンを配合されたポリアミ
ドエラストマーは、Rz=5μm以下、膜厚80ないし
150μmとなるように、スリーブ状に成型される。
【0015】このポリアミドエラストマー4は、分子内
に極性の高いアミド基や、他にエーテル基等の極性基を
有し、かつ表面抵抗率1ないし100MΩの範囲の抵抗
値を有するために、低電圧印加でも誘電分極し易い状態
にあり、接触対象物たる感光体に容易に電荷が移動し、
しかも表面粗さが低いために、接触対象物を均一に帯電
させることが出来る。また、このポリアミドエラストマ
ー4は、適度の柔軟性、弾力性および低い表面粗さを有
するために、接触対象物および自身に対する摺動磨耗や
損傷が軽微であり、使用時の環境変動、経時変化にほと
んど影響を受けず、一定の品質を長期にわたり維持でき
る。
【0016】また、請求項3の発明は、ポリウレタンス
ポンジとして、見掛け密度0.4ないし0.6g/cm
3 、体積抵抗率(ρv)1ないし100MΩ・cmのも
のを用いたものである。
【0017】図2に示すように、誘電部品1aは、ロー
ル芯金2上にポリウレタンフォーム3aを設け、更にこ
のポリウレタンフォーム3a上に上記ポリアミドエラス
トマー4を被覆してなるものである。このロール芯金2
は、上記と同様であり、これに設けられるポリウレタン
フォーム3aは、独立気泡のものが採用され、導電性が
付与されている。その導電性は、上記の通り、体積抵抗
率(ρv)1MΩ・cmないし100MΩ・cmの範囲
のものである。上記体積抵抗率の範囲は、本発明者によ
って確認された感光体に有効に帯電させることが出来る
範囲である。
【0018】ポリウレタンフォーム3aは、特に制限が
無く、所謂半硬質フォームにイオン導電剤が添加されて
導電性が付与され、所謂イオン導電処方にて成型加工さ
れる。このイオン導電剤としては、アルカリ金属塩、ア
ルカリ土類金属塩、4級アンモニウム塩等が使用され
る。なお、この誘電部品1aのポリアミドエラストマー
4は、上記のものと全く同じものが使用される。
【0019】以下に、図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図1は本発明の実施の形態を示す誘電部
品の一部を断面した側面図である。図において、誘電部
品1は、例えば、ロール芯金2上に接着層10を設け、
この状態でロール芯金2を円筒状に加工されたポリウレ
タンスポンジ3の孔11に通し接着してロール12と
し、このロール12上に適宜接着層13を設け、この状
態でロール12をポリアミドエラストマースリーブ14
に通すことにより、作られる。ポリアミドエラストマー
の被覆層の厚みは、特に制限されるものではないが、本
発明の目的を好適に達成する上で、80ないし150μ
mの範囲であることが好ましい。
【0020】また、誘電部品1aは、図2に示すよう
に、適宜接着層10を設けたロール芯金2を置いた金型
にポリウレタンフォーム原料を注型・硬化・加工してロ
ール12aとし、このロール12a上に適宜接着層13
を設け、この状態でロール12aをポリアミドエラスト
マー4のスリーブ14に通すことにより、作られる。
【0021】次に、上記の誘電部品1および1aについ
て、その性能について実証する。 〔実施例1〕まず、誘電部品1用のポリウレタンスポン
ジを次の要領で作る。すなわち、平均分子量3000の
トリオール 100重量部に対して、TDI 60.5
重量部、水 5.0重量部、33%TEDAジプロピレ
ングリコール 0.32重量部、シリコーン系整泡剤
1.4重量部、フロン11 12重量部、スタナスオク
トエート 0.45重量部の配合で汎用スラブフォーム
の処方・工程にて成型する。
【0022】次に、得られたポリウレタンスポンジに次
の要領で導電性を付与する。すなわち、ポリゾールA−
403−2 12重量部、アセチレンブラック 3重量
部、メチルアルコール 150重量部を混ぜ、良く分散
させてポリウレタンスポンジを含浸し、これを絞りロー
ルに通した後、50℃で30分間加熱乾燥させた。この
時のポリウレタンスポンジの体積抵抗率は3×103 Ω
・cmであった。導電性を付与されたポリウレタンスポ
ンジに金属製のロール芯金を通し、加熱接着した後、加
工してロールを得る。
【0023】そして、ポリアミドエラストマー製のスリ
ーブを次の要領で作り、上記ロールに被覆する。すなわ
ち、予めRz=2.3μm、膜厚 100μm、ヤング
率1650kg/cm2 、表面抵抗値 15MΩ(10
0V)に調整したポリアミドエラストマースリーブを接
着剤を塗布したロールに圧入し、加熱接着して、電子帯
電型の誘電部品1を得た。
【0024】次に得た誘電部品1につき、下記要領にて
Rvを測定する。すなわち、図3に示すように、ステン
レス板20上に誘電部品1を置き、このステンレス板2
0と誘電部品1のロール芯金21との間を電気的に接続
する。すなわち、ステンレス板20とRv計22との
間、Rv計22と電源23の陽極との間、電源23の陰
極とロール芯金21との間をそれぞれ電線24にて接続
する。そして、LLとして温度10℃×相対湿度30%
の場合、NNとして温度23℃×相対湿度55%の場
合、HHとして温度30℃×相対湿度85%の場合のそ
れぞれについて、Rv値を測定し、log (LL/HH)
を算出する。更に、NNの場合において、Rvの初期値
およびRvの480分(8時間)後の値を測定し、初期
値の平均および480分後値の平均を算出し、この平均
値に基づいてlog (480分後値/初期値)を算出し
た。結果を表1、表2に示した。
【0025】〔実施例2〕誘電部品1a用のポリウレタ
ンフォームを次の要領で作る。すなわち、平均分子量3
000のポリエーテル系フォーム100重量部に対し
て、LiClO4 0.6重量部、シリコーン系整泡剤
2.0重量部、アミン系触媒 0.15重量部、ポリメ
リックMDI 15.4重量部の配合で、予め導電性接
着剤を塗布したロール芯金の回りにメカニカルフロス法
により、導電性のポリウレタンフォームを成型し、必要
な加工を施してロールを得る。このロールに実施例1で
用いたものと同じポリアミドエラストマー製のスリーブ
を全く同様の要領で被覆して、イオン帯電型の誘電部品
1aを得る。
【0026】次に得た誘電部品1aにつき、実施例1の
場合と全く同様の要領で、LL、NN、HHの場合のそ
れぞれについて、Rv値を測定し、log (LL/HH)
を算出する。更に、NNの場合において、Rvの初期値
およびRvの480分(8時間)後の値を測定し、初期
値の平均および480分後値の平均を算出し、この平均
値に基づいてlog (480分後値/初期値)を算出した
ところ、実施例1よりも若干高いものの誘電部品として
好適な結果が得られた。
【0027】〔比較例1〕比較のための誘電部品を次の
要領で作る。すなわち、平均分子量1400のポリエー
テルポリオール 94重量部に対して、LiClO4
0.6重量部、シリコーン系整泡剤 1.0重量部、ア
ミン系触媒 0.15重量部、ポリメリックMDI 2
6.8重量部の配合で、予め接着剤を塗布したロール芯
金の回りにメカニカルフロス法により、導電性のポリウ
レタンフォームを成型し、必要な加工を施して比較のた
めの誘電部品を得る。次に得た比較用の誘電部品につ
き、実施例1の場合と同様の要領で、log (LL/H
H)を算出し、更にlog (480分後値/初期値)も算
出した。結果を表1、表2に示した。
【0028】〔比較例2〕更に、比較のための誘電部品
を次の要領で作成した。すなわち、実施例1と同様にし
て得られた導電性を付与されたポリウレタンスポンジに
金属製のロール芯金を通し、加熱接着した後、必要な加
工を施して比較のための誘電部品を得る。次に得た比較
用の誘電部品につき、実施例1の場合と同様の要領で、
log (LL/HH)を算出し、更にlog (480分後値
/初期値)を算出し、表1、表2に示した。
【0029】〔比較例3〕更に、比較のための誘電部品
を次の要領で作成した。すなわち、実施例2と同様にし
て得られた導電性を付与されたポリウレタンフォームに
金属製のロール芯金を通し、加熱接着した後、必要な加
工を施して比較のための誘電部品を得た。次に得た比較
用の誘電部品につき、実施例1の場合と同様の要領で、
log (LL/HH)を算出し、更にlog (480分後値
/初期値)を算出し、結果を表1、表2に示した。表1
はlog (LL/HH)であり、表2はlog (480分後
値/初期値)の平均については表2に示す。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】その結果、実施例1、2は共に比較例1な
いし3に比べ環境変動によるRv値の変化が少ないこと
が実証された。また、実施例1は比較例1ないし3に比
べ経時変動によるRv値の変化が少ないことが、実証さ
れた。実施例2は経時変動によるRv値の変化において
比較例2と同程度であるが、比較例3および比較例1よ
り良いことが、実証された。したがって、経時変動によ
るRv値の変化は、全体として、実施例の方が良好であ
ることが分かる。
【0033】なお、上記実施例の誘電部品と、比較例3
の誘電部品とを、市販のプリンターに帯電用のロールと
して組み込み、ハーフトーンをプリントしたところ、実
施例の誘電部品は、いずれも図4に示すようにそのまま
のものが得られ、比較例3の誘電部品は、図5に示すよ
うに所々に白ポチwのあるものが得られた。また、比較
例1および2についても同様に、帯電用のロールとして
組み込み、ハーフトーンをプリントしたところ、程度の
差はあるものの比較例3と同様な白ポチwが認められ
た。
【0034】以上、本発明の実施形態を説明したが、具
体的な構成はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱し
ない限りの変更が可能であることは理解されるべきであ
る。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、体積抵抗率が一定以下
であるポリウレタンスポンジのロールに、表面抵抗率が
所定値内で、Rz値が一定値以下であるポリアミドエラ
ストマーにて被覆することにより、このポリアミドエラ
ストマーには、分子内に極性の高いアミド基や、他にエ
ーテル基等の極性基を有し、かつ表面抵抗率が所定値内
の抵抗値を有するから、低電圧印加でも誘電分極し易い
状態にあり、接触対象物たる紙等に容易に電荷が移動
し、しかも表面粗さが低いから、紙等を均一に帯電させ
ることが出来る。更にこのポリアミドエラストマーは、
適度の柔軟性、弾力性および低い表面粗さを有するため
に、接触対象物および自身に対する摺動磨耗や損傷が軽
微であり、使用時の環境変動、経時変化にほとんど影響
を受けず、一定の品質を長期にわたり維持できる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す誘電部品の一部を断
面した側面図である。
【図2】本発明の他の実施の形態を示す誘電部品の一部
を断面した側面図である。
【図3】誘電部品のRv値を測定するための装置を示す
回路図である。
【図4】本発明の実施の形態を示す誘電部品を適用した
場合の結果を示す平面図である。
【図5】従来の誘電部品を適用した場合の結果を示す平
面図である。
【符号の説明】
1,1a 誘電部品 2,21 ロール芯金 3 ポリウレタンスポンジ 3a ポリウレタンフォーム 4 ポリアミドエラストマー 10,13 接着層 11,11a 孔 12,12a ロール 14 スリーブ 20 ステンレス板 22 Rv計 23 電源 24 電線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリウレタンスポンジをロール芯金上に
    設けてなるロールの表面を、表面抵抗率(ρs)1ない
    し100MΩ、Rz=5μm以下、ヤング率1300な
    いし2000kg/cm2 のポリアミドエラストマーに
    て被覆したことを特徴とする誘電部品。
  2. 【請求項2】 前記ポリウレタンスポンジが、見掛け密
    度0.05ないし0.16g/cm3 、体積抵抗率(ρ
    v)1MΩ・cm以下の連続気泡によって構成されるも
    のである請求項1記載の誘電部品。
  3. 【請求項3】 前記ポリウレタンスポンジが、見掛け密
    度0.4ないし0.6g/cm3 、体積抵抗率(ρv)
    1ないし100MΩ・cmの独立気泡によって構成され
    るものである請求項1記載の誘電部品。
  4. 【請求項4】 前記ポリアミドエラストマーの被覆厚み
    が80ないし150μmである請求項1ないし3のいず
    れか1記載の誘電部品。
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