JP2001051525A - 電子写真装置用導電性弾性部材、電子写真装置用ローラ、及び、電子写真装置用ベルト - Google Patents
電子写真装置用導電性弾性部材、電子写真装置用ローラ、及び、電子写真装置用ベルトInfo
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Abstract
性に優れ、化学的に安定で、低硬度な電子写真装置用導
電性弾性部材を提供する。 【解決手段】 ポリオールとジフェニルメタンジイソシ
アネートとを用いたポリウレタンエラストマーからなる
電子写真装置用導電性弾性部材であって、上記ポリオー
ルは、平均官能基数が2より大きく3以下であり、上記
ジフェニルメタンジイソシアネートは、構造異性体の混
合物である電子写真装置用導電性弾性部材。
Description
電性弾性部材、並びに、上記電子写真装置用導電性弾性
部材を用いた電子写真装置用ローラ及び電子写真装置用
ベルトに関する。
子写真装置において用いられる弾性部材は、感光体に電
荷を注入したり、トナーを電気的に吸着して搬送する役
割を有し、そのため、この弾性部材には、導電性が必要
とされる。また、これらの弾性部材は、多くの場合、感
光体や転写体等に直接接触させて使用されるので、相手
部材を物理的に傷つけたり、化学的に傷つけたりしない
ことが必要とされている。
あること、及び、ブルームやブリードが生じないことが
要求される。従って、可塑剤等の化学的に反応しない油
成分を添加することにより弾性部材の低硬度化を図る方
法は、油成分が弾性部材の表面に移行し、ひいては相手
部材を汚染することとなるので電子写真装置用導電性弾
性部材には適用できない。
の低硬度化を図る方法として、イソシアネート成分とし
てトリレンジイソシアネートの異性体を用いたポリウレ
タンエラストマーを使用する方法がある。しかしなが
ら、トリレンジイソシアネートは、その立体構造上、メ
チル基とイソシアネート基とが隣接しているので、メチ
ル基の立体障害によりイソシアネートと活性水素との反
応速度が遅い。従って、150℃以上の高温下で長時間
架橋を行わなければ反応が完結せず、生産性が著しく劣
るばかりでなく、未反応成分が相手部材を汚染する原因
ともなっていた。
学物質であり、成形を行う温度域において、蒸気圧が高
いので蒸気を発生し易く、高温下での架橋を必要とする
作業環境は、人体に対する安全面、衛生面から好ましく
なかった。
特開平10−213965号公報には液状のジフェニル
メタンジイソシアネート(以下、MDIともいう)を用
いる方法が提案されている。通常、液状のMDIとして
は、凝固点が40℃付近にある4,4′−ジフェニルメ
タンジイソシアネートに、一部をカルボジイミド変成し
たMDIをブレンドして液状にしたもの(通称;カルボ
ジイミド変性MDI)や一部をトリプロピレングリコー
ルのような比較的短い成分でプレポリマー化したMDI
をブレンドして液状にしたもの(通称;ウレタン変性M
DI)や粗MDIをブレンドして液状にしたもの(通
称;クルードMDI)等が用いられる。
ン環と結合しており、その構造上、イソシアネート基の
反応を阻害する官能基が存在しないので、反応性に優
れ、また、蒸気圧も高いことから安全面、衛生面におい
ても優れるものである。しかしながら、上記したような
通常用いられるMDIは、カルボジイミド基やウレタン
基のような硬い構造を含んでいたり、官能基数が2を超
えることから架橋密度が高くなるので、JIS A硬度
が40未満の低硬度なポリウレタンエラストマーを得る
ことができないという問題点があった。
あるローラやベルトは、トナーの小粒径化による画質の
向上に伴って、一層低硬度なものが求められている。例
えば、トナーを感光体に搬送する現像ローラでは、より
低硬度なものを用いることにより感光体との接触幅を大
きくすることができ、均一なトナー潜像を感光体上に形
成することができ、ローラの長さ方向に対して均一な画
像を形成することができる。
成するためには、ローラと感光体との接触幅を2mm以
上とる必要があり、従来のJIS A硬度が40〜50
程度のローラでは、接触時のトルクが著しく大きくな
り、それに伴って駆動モータを大きくする必要があるの
で、小型化の点で問題となる。
写ベルトでは、まず、一色づつトナーの潜像を形成した
のち、中間転写ベルト上に色を重ね合わせることでカラ
ー像を形成する。このとき、トナーの粒径が小さいほど
ドットが小さくなり画像品質が向上する。そこで、中間
転写ベルト上のトナーを紙等の転写体に転写する場合、
紙等の凹凸に小粒径のトナーを均一に転写するために、
中間転写ベルトは、転写体にニップをもたして接触する
必要があり、ベルト表面が被転写体表面に追従する必要
がある。そのため、転写ベルトにはより低硬度なものが
要求されるのである。
み、製造時に人体に対する悪影響が少なく、成形性に優
れ、化学的に安定で、低硬度な電子写真装置用導電性弾
性部材、並びに、上記電子写真装置用導電性弾性部材を
用いた電子写真装置用ローラ及び電子写真装置用ベルト
を提供することを目的とするものである。
ジフェニルメタンジイソシアネートとを用いたポリウレ
タンエラストマーからなる電子写真装置用導電性弾性部
材であって、上記ポリオールは、平均官能基数が2より
大きく3以下であり、上記ジフェニルメタンジイソシア
ネートは、構造異性体の混合物である電子写真装置用導
電性弾性部材である。以下に本発明を詳述する。
は、ポリオールとジフェニルメタンジイソシアネートと
を用いたポリウレタンエラストマーからなるものであ
り、上記ポリオールは、平均官能基数が2より大きく3
以下である。
タンエラストマー中に化学架橋点がないため圧縮永久歪
みが損なわれるので、本発明の電子写真装置用導電性弾
性部材をニップをもって相手部材に接触する電子写真装
置用ローラ、電子写真装置用ベルト等に用いた際に経時
的復元力に欠けることとなり、一方、上記平均官能基数
が3を超えると、ポリウレタンエラストマー中の架橋密
度が高くなり、低硬度化できなくなるので上記範囲に限
定される。
ては、単独で上記範囲の平均官能基数を有するものであ
ってもよく、複数のポリオールを上記範囲の平均官能基
数を有するように混合したものであってもよい。上記ポ
リオールとしては特に限定されず、例えば、ポリオキシ
エチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコー
ル、ポリブチレングリコール等のポリエーテルポリオー
ル;ポリカーボネートジオール、ネオペンチルグリコー
ル、ポリエチレンアジペートエステル、ポリエチレンブ
チレンアジペートエステル、カプロラクトンエステル等
のポリエステルポリオール等を挙げることができる。こ
れらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよ
い。
フェニルメタンジイソシアネート(MDI)の構造異性
体の混合物である。上記MDIは、反応性に優れ、か
つ、成形を行う温度域において、蒸気圧が低いので、上
記電子写真装置用導電性弾性部材を効率よく、かつ、安
全に製造することができる。上記MDIの異性体混合物
のなかでは、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート(以下、4,4′−MDIともいう)と、2,4′
−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下、2,4′
−MDIともいう)との混合物が好ましい。
4′−MDIと2,4′−MDIとの混合物を用いる場
合の両者の混合比率は、4,4′−MDI50〜80%
と、2,4′−MDI20〜50%とが好ましい。上記
混合比率で両者を混合することにより、4,4′−MD
Iの直線構造に由来する特性と2,4′−MDIの屈曲
構造に由来する特性とが、ポリウレタンエラストマーに
バランスよく付与され、低硬度でかつ成形性のよい電子
写真装置用導電性弾性部材を得ることができる。
未満では、イソシアネート成分が結晶化し、低硬度化が
図れなくなることがあり、50%を超えると、分子鎖の
屈曲構造が増加するので結晶構造をとりにくくなり、低
硬度化が図れるものの、ポリウレタンエラストマーの機
械特性が低下し、分子内粘性が増加するので、電子写真
装置用導電性弾性部材の表面にタックを生じる場合があ
る。
配合量としては、OH/NCO比が1になるように配合
することが好ましい。このような比率でポリオールとイ
ソシアネートとを配合することにより、未反応成分が相
手部材を汚染することがない。
導電性を有するものであり、上記導電性は、上記ポリウ
レタンエラストマーに導電性付与剤を含有させることに
より付与することができる。上記導電性付与剤としては
特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、
具体的には、例えば、ケッチェンブラック、アセチレン
ブラック、ファーネスブラック等の導電性カーボンブラ
ック等を挙げることができる。
ず、用いる導電性付与剤の種類に応じて適宜決定すれば
よいが、通常、ポリオール100重量部に対して0.3
〜5.0重量部が好ましい。上記導電性付与剤の配合量
が0.3重量部を未満では、導電性が不充分となり、
5.0重量部を超えると、液粘度が上昇するので注型作
業性に劣るほか、硬度等の機械的特性が劣化する場合が
ある。
トマーに含有させる方法としては特に限定されないが、
例えば、上記ポリウレタンエラストマー製造時に、予
め、上記ポリオール中に3本ロール等で混練分散させて
おく方法が、均一に分散させ易いという点で好ましい。
装置用導電性弾性部材は、低硬度で、かつ、相手部材を
汚染することがないので、電子写真装置において、電子
写真装置用ローラ、電子写真装置用ベルト、転写ドラム
等の構成部材として好適に用いることができる。
施形態を示した斜視図である。本発明の電子写真装置用
ローラ10は、図1に示すように、例えば、円柱状の芯
金12の周囲に同心円状に電子写真装置用導電性弾性部
材11が積層されたものである。また、図1では、芯金
12の周囲に電子写真装置用導電性弾性部材11が単独
で積層されているが、芯金12の周囲に弾性部材等から
なる複数の層が積層され、その最外層に電子写真装置用
導電性弾性部材11が用いられたものであってもよい。
としては特に限定されず、従来公知の製造方法を用いる
ことができ、例えば、上記ポリオール中に上記導電性付
与剤を混練分散した後、上記イソシアネートを添加し、
これらを攪拌することによりポリウレタンエラストマー
を製造するための組成物を得、続いて、得られた組成物
を予め接着処理した金型に流し込み、型内で架橋した
後、脱型する方法等により製造することができる。
材と接触する部分に本発明の電子写真装置用導電性弾性
部材を用いているので、化学的に安定で、相手部材を汚
染することがなく、また、低硬度であるので接触時に必
要なトルクも小さい。上記電子写真装置用ローラもまた
本発明の一つである。上記電子写真装置用ローラとして
は、例えば、現像ローラ、転写ローラ、帯電ローラ等を
挙げることができる。
施形態を示した断面図である。本発明の電子写真装置用
ベルト20は、図2に示すように、例えば、2本の回転
軸22の周囲にベルト状の電子写真装置用導電性弾性部
材21が設けられたものである。
転軸22は少なくとも2本であれば特に限定されず、3
本であってもよいし、4本以上であってもよい。また、
図2では、ベルト状の帯電体として本発明の電子写真装
置用導電性弾性部材21が単独で用いられているが、上
記帯電体は、相手部材と接触する最外面が電子写真装置
用導電性弾性部材21で構成されていれば、必要に応じ
て、その内側に他の導電性材料からなるものを芯体とし
て用いてもよい。
としては特に限定されず、従来公知の押出成形法等を用
いて製造することができる。この場合、できるだけ、継
ぎ目や継ぎ目の段差をなくすように製造することが好ま
しい。
部材と接触する部分に本発明の電子写真装置用導電性弾
性部材を用いているので、化学的に安定で、相手部材を
汚染することがなく、また、低硬度であるのでベルト表
面が被転写体表面に追従することができる。上記電子写
真装置用ベルトもまた本発明の一つである。上記電子写
真装置用ベルトとしては、例えば、中間転写ベルト、転
写搬送ベルト等を挙げることができる。
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。
プロピレングリコール(三井化学社製、MN2000)
と分子量5000で官能基数3のポリプロピレングリコ
ール(三井化学社製、MN5000)とを平均官能基数
2.3になるように0.7/0.3(モル比)で混合し
たものを調製した。次に、得られた混合物100重量部
に導電性カーボンであるケッチェンブラックを1重量部
添加し、ペイントロールで混練した後、100℃、減圧
下で12時間乾燥し、ポリオール成分を得た。
ジフェニルメタンジイソシアネート)と2,4′−MD
I(2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート)と
を異性体比率が50/50になるように混合し、イソシ
アネート成分を調製した。次に、OH/NCO比が1に
なるように、乾燥したポリオール成分100重量部にイ
ソシアネート成分9.91重量部を添加し、2〜3分
間、泡を巻き込まないように攪拌した後、予め接着処理
した金型に流し込み、1時間型内で架橋した後脱型し、
120℃で12時間アフターキュアすることによりロー
ラを得た。
の成形性、得られたローラの硬度、圧縮永久歪み
(%)、感光体汚染性を下記の評価方法で評価した。そ
の結果を表1に示した。
たローラ表面を目視観察及び指触によりその表面状態を
評価し、タック等のないものを良好とした。 (硬度)JIS K 6301の硬さ試験に準拠して、
スプリング式硬さ試験A型により硬度を測定した。(な
お、本明細書中で、JIS A硬度とは、この試験方法
により測定した硬度をいう。)
70℃で、22時間放置後の歪み率を測定した。 (感光体汚染性)市販の複写機の感光体にローラを接触
した状態で、40℃、相対湿度90%の環境下に2週間
保管した後の感光体表面の状態を目視観察した。
0/20に代えた以外は、実施例1と同様にしてローラ
を得た。得られたローラを実施例1と同様にして評価し
た。結果を表1に示した。
5000とを0.5/0.5モル比で混合した以外は実
施例1と同様にしてポリオール成分を得た。次に、OH
/NCO比が1になるように、得られたポリオール成分
100重量部に実施例1で用いたものと同様の組成のイ
ソシアネート成分8.93重量部を添加し、実施例1と
同様にしてローラを得た。得られたローラを実施例1と
同様にして評価した。結果を表1に示した。
てポリオール成分を得た。次に、OH/NCO比が1に
なるように、得られたポリオール成分100重量部に実
施例1で用いたものと同様の組成のイソシアネート成分
7.5重量部を添加し、実施例1と同様にしてローラを
得た。得られたローラを実施例1と同様にして評価し
た。結果を表1に示した。
レンジイソシアネート)と2,6TDI(2,6−トリ
レンジイソシアネート)との異性体比率が80/20に
なるように混合し、調製されたイソシアネート成分を用
いた。次に、OH/NCO比が1になるように、実施例
1と同様のポリオール成分に得られたイソシアネート成
分6.90重量部を添加し、実施例1と同様にしてロー
ラを得た。得られたローラを実施例1と同様にして評価
した。結果を表1に示した。なお、100℃に加熱した
ポリオール成分に、イソシアネート成分を添加した際
に、TDIの蒸気が多量に発生したので、ひどいTDI
臭がし、目や喉にひどい刺激があった。また、金型から
脱型するのに4時間を要した。
てポリオール成分を得た。次に、OH/NCO比が1に
なるように、得られたポリオール成分100重量部に実
施例1で用いたものと同様の組成のイソシアネート成分
12.5重量部を添加し、実施例1と同様にしてローラ
を得た。得られたローラを実施例1と同様にして評価し
た。結果を表1に示した。このとき、ローラに腰がな
く、金型から脱型するのに3時間を要した。
ル(三井化学社製、EP3043)を単独で用いた以外
は実施例1と同様にしてポリオール成分を得た。次に、
OH/NCO比が1になるように、得られたポリオール
成分100重量部に実施例1で用いたものと同様の組成
のイソシアネート成分10重量部を添加し、実施例1と
同様にしてローラを得た。得られたローラを実施例1と
同様にして評価した。結果を表1に示した。
ドを付加して、分子量5000としたポリエーテルポリ
オール(旭硝子社製、エクセノール828)(官能基数
2.9)100重量部に、シリコン界面活性剤(日本ユ
ニカ社製、L−520)1.5重量部、ニッケルアセチ
ルアセトネート0.5重量部、ジブチルチンジラウレー
ト0.01重量部及びアセチレンブラック(デンカ社
製、pH6.9)1.0重量部を添加し、混合機を用い
て予備混合した後、ペイントロールで混練してアセチレ
ンブラックを均一に分散させ、ポリオール組成物を調製
した。
脱泡した後、ウレタン変性したMDI(住友バイエルウ
レタン社製、スミジュールPF)を12.5重量部加え
て2分間撹拌し、次いで110℃に加熱した金型に流し
込み、2時間型内で架橋した後脱型し、実施例1と同様
にしてローラを得た。得られたローラを実施例1と同様
にして評価した。結果を表1に示した。
オール100重量部にアセチレンブラックを3.32重
量部配合し、30分間撹拌した。その後、クルードMD
I(NCO%=31.7)を13.33重量部、ジブチ
ル錫ジラウレートを0.001重量部加え、3分間撹拌
した。次に、シャフトを配置し、予め90℃に加熱され
た金型にこの反応混合物を流し込み、90℃で12時間
型内で架橋した後脱型し、実施例1と同様にしてローラ
を得た。得られたローラを実施例1と同様にして評価し
た。結果を表1に示した。
ルPFを25重量部加え、60℃で3分間反応させてプ
レポリマーを得た。得られたプレポリマーにケッチェン
ECブラック(ライオン社製、pH9.0)を2重量
部、エクセノール828を100重量部を更に加え、撹
拌・混合してポリオール組成物を調製した後、比較例4
と同様にしてローラを得た。得られたローラを実施例1
と同様にして評価した。
シアネート成分を実施例1と同様にして混合し、あらか
じめ型内に芯体をセットした金型に、液を加圧すること
で金型下面から注入し、加熱硬化させてベルトを作製し
た。得られたベルトについて、実施例1と同様の方法を
用いて感光体汚染性を評価したところ、感光体表面の状
態は良好であった。
シアネート成分を用い、実施例5と同様の方法により、
ベルトを作製した。得られたベルトについて、実施例1
と同様の方法を用いて感光体汚染性を評価したところ、
感光体表面の状態は良好であった。
シアネート成分を用い、実施例5と同様の方法により、
ベルトを作製した。得られたベルトについて、実施例1
と同様の方法を用いて感光体汚染性を評価したところ、
感光体表面の状態は良好であった。
シアネート成分を用い、実施例5と同様の方法により、
ベルトを作製した。得られたベルトについて、実施例1
と同様の方法を用いて感光体汚染性を評価したところ、
感光体表面の状態は良好であった。
シアネート成分を用い、実施例5と同様の方法により、
ベルトを作製した。得られたベルトについて、実施例1
と同様の方法を用いて感光体汚染性を評価したところ、
感光体表面にくもりがあった。
は、上述の構成からなるので、製造時に人体に対する悪
影響が少なく、成形性に優れ、化学的に安定で、低硬度
である。また、本発明の電子写真装置用ローラ及び電子
写真装置用ベルトは、上述の構成からなるので、製造時
に人体に対する悪影響が少なく、成形性に優れ、化学的
に安定で、低硬度である。
示す斜視図である。
示す断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 ポリオールとジフェニルメタンジイソシ
アネートとを用いたポリウレタンエラストマーからなる
電子写真装置用導電性弾性部材であって、前記ポリオー
ルは、平均官能基数が2より大きく3以下であり、前記
ジフェニルメタンジイソシアネートは、構造異性体の混
合物であることを特徴とする電子写真装置用導電性弾性
部材。 - 【請求項2】 ジフェニルメタンジイソシアネートは、
4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート50〜8
0%と、2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート
20〜50%との混合物であることを特徴とする請求項
1記載の電子写真装置用導電性弾性部材。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載の電子写真装置用導
電性弾性部材を用いたことを特徴とする電子写真装置用
ローラ。 - 【請求項4】 請求項1又は2記載の電子写真装置用導
電性弾性部材を用いたことを特徴とする電子写真装置用
ベルト。
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JP2000167131A JP4382257B2 (ja) | 1999-06-03 | 2000-06-05 | 電子写真装置用導電性弾性部材、電子写真装置用ローラ、及び、電子写真装置用ベルト |
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---|---|---|---|
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JP15684699 | 1999-06-03 | ||
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Publications (2)
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---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008090729A1 (ja) * | 2007-01-24 | 2008-07-31 | Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd. | 導電性ポリウレタン成形体の製造方法および導電性ロール |
JP2011248333A (ja) * | 2010-04-27 | 2011-12-08 | Tokai Rubber Ind Ltd | 電子写真機器用部材 |
-
2000
- 2000-06-05 JP JP2000167131A patent/JP4382257B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2008090729A1 (ja) * | 2007-01-24 | 2008-07-31 | Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd. | 導電性ポリウレタン成形体の製造方法および導電性ロール |
JP2008179030A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Nippon Polyurethane Ind Co Ltd | 導電性ポリウレタン成形体の製造方法および導電性ロール |
JP2011248333A (ja) * | 2010-04-27 | 2011-12-08 | Tokai Rubber Ind Ltd | 電子写真機器用部材 |
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