JP3243853B2 - 導電性ロールの製造方法 - Google Patents
導電性ロールの製造方法Info
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Description
おいて感光ドラムや記録媒体などの被帯電体に所定極性
の電位を付与する導電性ロールの製造方法に関し、更に
詳述すると、比較的簡便かつ安価に導電性ロールを製造
することができる導電性ロールの製造方法関する。
広く利用されている電子写真記録装置は、一般にドラム
状の感光体(以下、感光ドラムと称す)を備えており、
その感光ドラムに対して帯電、露光を行って静電潜像を
形成し、その後感光ドラム上の潜像に応じてトナーを付
着させて現像し、次にその感光ドラム上のトナーを記録
用紙等の記録媒体に転移させて転写し、その後その感光
ドラムを所定の電位に除電すると共に感光ドラム上に残
留するトナーを清掃し、次の記録に備えるようになって
いる。また、転写によって記録媒体に担持されたトナー
は溶融、圧着されることにより記録媒体に定着し、これ
により一連の記録作業が完了する。
てその帯電領域に所定電位を付与する帯電ロール、トナ
ーを感光ドラムに搬送する現像ロール、転写領域に搬送
されてきた記録媒体に対して所定電位を付与する転写ロ
ール、あるいは転写後の感光ドラムにおいてその帯電領
域を一定電位に均一化させる除電ロール等の導電性ロー
ルは、通常良導電性シャフトと、その外周に設けられた
良導電性のゴムからなるベース層と、ロールの電気抵抗
調整及び感光ドラムや記録媒体の汚染防止のためにベー
ス層を被覆する導電膜層とから構成されている。
クロルヒドリン等の熱硬化性ゴムや熱可塑性ポリウレタ
ンに導電性カーボンを分散させて体積抵抗を導電性ロー
ルとして使用し得る1.0×107〜1.0×1011Ω
・cmに調整したものが用いられており、これらを静電
塗布、ディッピング、ロールコータ等の湿式塗布法によ
りベース層上に塗布することにより導電性膜を形成する
ことが行われている。
重ね塗り、ディッピング回数の増減等によりロールの中
央部の外径がロール両端部の外径よりも大きくなるよう
に形成して、導電性ロールの感光ドラムに対する接触幅
(以下、ニップ幅という)がロールの軸方向に沿って均
一になるようにし、これにより、帯電電位の均一化を図
ることも行われる。
布、ディッピング、ロールコータ等の湿式塗布法は、有
機溶剤を必要としたり、導電性ロールの用途等に応じた
膜厚とするために、複数回の塗布作業を行わなければな
らないといった煩雑な操作を必要とすることから、これ
ら導電膜層の形成工程が導電性ロールの製造コストを引
き上げる一因となっている。
で、導電膜層の形成工程を単純化し、導電性ロールの製
造コストを引き下げることができる導電性ロールの製造
方法を提供することを目的とする。
するため、本発明の導電性ロールの製造方法は、導電性
膜をシャフトと、このシャフトの外周に設けられた導電
性のベース層と、このベース層上に設けられた導電膜層
とを有し、被帯電体に接触しながら該被帯電体に所定極
性の電位を付与する導電性ロールを得る場合に、熱可塑
性樹脂を用いて比較的単純な工法である押出し成形法で
上記導電膜層を成形することにより、導電性ロールの製
造コストの低減化を図ったものである。
ース層上に押出し成形して導電膜層を形成する際に、ロ
ールの送り出し又は引き取りの速度を変化させることに
より、導電膜層の厚さをロール両端部で薄く、ロール中
央部で厚く形成し、ロールの中央部の外径がロール両端
部の外径よりも大きい導電性ロールを容易かつ安価に製
造し得、更にこのときロール中央部の外径とロール両端
部の外径との差ΔDを5×10-5<ΔD/L<5×10
-3となるように上記導電膜層の厚さを調整することによ
り、均一なニップ幅が確実に得られる導電性ロールが確
実に製造されるものである。
よれば、導電膜層の形成を従来製造コストを引き上げる
原因の一つであった湿式塗布法に代えて、熱可塑性樹脂
を用いて押出し成形法により行うことにより、ベース層
上に直接熱可塑性樹脂をチューブ状に押出し成形して極
めて単純に導電膜層を形成することができ、かつ押出し
成形時のロールの送り出し又は引き取り速度を変化させ
ることにより、容易に導電膜層の厚さを制御し得る。こ
れにより、従来有機溶剤を使用しての複数回の塗布工程
及び乾燥工程を必要とし、多くの手間及びコストを要し
ていた導電膜層の形成工程を単純な作業で効率的に行う
ことができ、導電性ロールの製造コストを効果的に引き
下げると共に、作業環境の改善を図ることができる。更
に、上記方法により導電膜層の膜厚を制御して、ロール
の外径を中央部の外径と両端部の外径との差ΔDが5×
10-5<ΔD/L<5×10-3となるように調整するこ
とにより、均一なニップ幅が確実に得られる高性能な導
電性ロールを確実に得ることができるものである。
発明の製造方法は、上述したように、シャフトの外周に
導電性のベース層を設け、更にこのベース層表面に導電
膜層を被覆形成した導電性ロールを製造するもので、例
えば図1に例示した構成の導電性ロールを製造するもの
である。
れる導電性ロールの一例を示すもので、電子式複写機の
帯電器として使用するものである。この導電性ロール
は、ステンレススチール、めっき処理した鉄、黄銅、導
電性プラスチック等の良導電性材料からなるシャフト1
の外周に導電性の弾性材料からなるベース層2を設け、
更にこのベース層2の外周面に導電性を有する熱可塑性
樹脂からなる導電膜層3を被覆形成したものである。
を有する弾性材料としては、導電材を配合した無発泡又
は発泡導電性ゴム組成物及び導電性ポリウレタンフォー
ムを用いることができる。この場合、無発泡の導電性ゴ
ム組成物を構成するゴム成分としては、ニトリルブタジ
ンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、
ブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、イソプレン
ゴム、ポリノルボルネンゴム等、通常のゴム又はスチレ
ン−ブタジエン−スチレン(SBS)、スチレン−ブタ
ジエン−スチレンの水添加物(SEBS)等の熱可塑性
ゴムを使用することができ、特に制限されるものではな
いが、これらのゴム、特に固形ブタジエンゴム/液状ポ
リイソプレンゴムを10/90〜50/50程度の比率
で混合し、これに導電材を配合してベース層2を形成す
ることが好ましく、これにより硬度が低く、圧縮永久歪
が少ないベース層2を得ることができ、ロールと感光ド
ラム等の被帯電体との密着性を向上させることができ
る。
されるものではないが、エチレンプロピレンゴムに導電
材を配合したもの、エピクロルヒドリンとエチレンオキ
サイドとの共重合ゴムの発泡体又はエピクロルヒドリン
とエチレンオキサイドとの共重合ゴムに導電材を配合し
たものの発泡体を好適に使用することができる。
は、カーボンブラック、黒鉛、金属、導電性の各種金属
酸化物(酸化錫,酸化チタン等)などの導電性粉体やカ
ーボンファイバー、金属酸化物の短繊維等の各種導電性
繊維を用いることができる。その配合量は、全ゴム成分
100重量部に対して3〜100重量部、特に5〜50
重量部とすることができ、これによりベース層2の体積
抵抗を101〜107Ω・cm程度に調整することが好ま
しい。なお、このベース層2の形成は、公知の加硫成形
法により行うことができ、その厚さはロールの用途等に
応じて適宜設定されるが、通常1〜20mmとされる。
ベース層2上に形成する導電膜層3を熱可塑性樹脂を押
出し成形することにより形成したものである。この場
合、この導電膜層3を構成する熱可塑性樹脂としては、
押出し成形可能な熱可塑性樹脂であればいずれのもので
もよく、具体的には、エルフ・アトケム・ジャパン
(株)の商品名ペバックス4011,MX1723,M
X1074,MX1041、三井デュポンポリケミカル
(株)の商品名アルクリン、大日精化(株)の商品名レ
ザミン、宇部興産(株)の商品名PAE1200,PA
E1202等を例示することができる。これらの中でも
ペバックス4011、アルクリン、PAE1200、P
AE1202が好ましく使用し得るが、特にペバックス
4011、アルクリンはそれ自体導電性ロールの導電膜
層として好適な1.0×108〜1.0×1010Ω・c
mの体積抵抗を有し、導電性を調整することなくそのま
ま使用することができるので、特に好ましいものであ
る。なお、レザミン、PAE1200、PAE1202
等は、導電材を添加してその電気抵抗を調整する必要が
あるが、その調整範囲は、1.0×107〜 1.0×1
011Ω・cmとすることができ、この場合導電材として
は酸化チタン、カーボン、導電性酸化錫等の一般的な導
電材量を使用することができる。
について詳述すると、例えば、図4に示したような周壁
に押出し路4aを形成した略リング状の口金4を用い、
図5に示したように、この口金4の中空部内にシャフト
1(図示せず)外周に上記ベース層2を形成したロール
6を通し、口金4の押出し路4aから上記熱可塑性樹脂
5をチューブ状に成形してロール6のベース層2上に押
出すと共に、ロール6を一方向に移動させてロール6の
ベース層2外周面全面を上記熱可塑性樹脂5で被覆する
ことにより導電膜層3を形成することができる。この場
合、図8に示すように、ロール端部の導電膜層3をベー
ス層2と共に斜めに処理したり(図では左端部)、導電
膜層3をベース層2より長くして斜めに処理する(図で
は右端部)ことができる。
機7によりゴム又は発泡ゴムを厚肉チューブ状に成形し
たベース層2のみからなるロール6を成形機7から加熱
槽を通して架橋した後、上記口金4の中空部に通して導
電膜層3を被覆し、切断機8で所定長さに切断した後、
図7に示したように、シャフト1をベース層2の中心に
挿入し、必要により接着剤で固定するようにすることに
より導電性ロールを製造することもできる。更に、この
とき、図6中参照符号9,10で示したように、導電膜
層3を被覆形成した後、可溶性フッ素樹脂、メトキシメ
チル化ナイロン等の各種変性ナイロン、フッ素化ウレタ
ン等の各種変性ウレタンなどの被覆材をスプレー塗布機
9から導電膜層3表面に吹き付け、あるいは図9に示す
ように、円錐状のゴム器具11を用いて被覆材13を塗
り付けることにより、該導電膜層3上に感光ドラム等の
被帯電体の汚染を防止する汚染防止層10を形成するこ
とができる。
ース層2上に接着処理を施すこともできる。接着処理と
しては、ハロゲンガス又は有機表面処理剤等を用いた表
面の極性化による接着処理やホットメルト接着剤、粘着
剤、反応性接着剤、一液型接着剤等の各社接着剤による
接着処理が挙げられ、接着剤を用いる場合には導電性の
接着剤を用いることが好ましい。
の密着性が悪い場合には、ロールを熱処理して密着性を
向上させることもできる。この場合、熱処理は導電膜層
3を押出し成形した後又は汚染防止層10を被覆した
後、導電膜層3を形成する熱可塑性樹脂の融点より10
0℃低い温度から融点までの範囲において1分〜1時間
程加熱することにより行うことができる。このような熱
処理により導電膜層3の被覆時の内部歪が取り除かれ、
ベース層3との密着性が向上する。
方法は、導電膜層を熱可塑性樹脂の押出し成形で形成す
るようにしたことにより、ベース層上に直接熱可塑性樹
脂をチューブ状に押出し成形して極めて単純に導電膜層
を形成することができる。なお、本発明の導電ロールの
製造法は上記図3,4に示した製造法に限定されるもの
ではなく、ベース層の形成方法などは適宜変更すること
ができ、その他の構成も本発明の要旨の範囲内で種々変
更することができる。
ップ幅を均一に保つため、図2に示したように、導電膜
層3を形成する際に、該導電膜層3の膜厚をロールの両
端部よりも中央部を厚く形成して、ロール中央部の外径
D1をロール両端部の外径D2よりも大きく形成すること
があるが、この場合本発明の導電性ロールの製造方法に
よれば、例えば図5,6に示した押出し成形法で導電膜
層3を形成する際、ロール6の送り出し又は引き取り速
度をロール一端部から中央部にかけては漸次遅くしてい
き、中央部から他端部にかけては漸次速くしていくこと
により、図2の導電膜層3を極めて容易に形成すること
ができる。
シャフト1に長さLのロール本体を形成し、シャフト1
の両端に800gの力を加えてロールを感光ドラムに圧
接させるとすれば、通常はロール中央部の外径D1とロ
ール両端部の外径D2との差ΔDは下記式を満足するよ
うに設定すれば、ほぼ均一なニップ幅を得ることができ
る。 5×10-5<ΔD/L<5×10-3
から中央に向けて漸次外径が大きくなるように形成して
あるが、これに限定されるものではなく、例えば図3に
例示したように、両端部がテーパー状に形成され、中央
部に均一径の大径部を有するもの(A図)、中央部が断
面円弧状に膨出したもの(B図)、両端部に均一径の小
径部が形成され、中央部に均一径の大径部が形成された
もの(C図)などとすることができる。これら図3に例
示した導電性ロールも導電膜層3の押出し成形時に、ロ
ールの送り出し又は引き取り速度をロール形状に応じて
適宜変化させることにより、容易に得ることができる。
造方法によれば、導電膜層を熱可塑性樹脂の押出し成形
で形成するようにしたことにより、ベース層上に直接熱
可塑性樹脂をチューブ状に押出し成形して極めて単純に
導電膜層を形成することができ、また熱可塑性樹脂をロ
ールのベース層上に押出し成形して導電膜層を形成する
際、ロールの送り出し又は引き取り速度を変化させるこ
とにより、導電膜層の厚さを自由に制御することがで
き、ロールの中央部の外径がロール両端部の外径よりも
大きい導電性ロールを容易かつ安価に製造することがで
きる。
記図5,6に示した製造法に限定されるものではなく、
ベース層の形成方法などは適宜変更することができ、そ
の他の構成も本発明の要旨の範囲内で種々変更すること
ができる。
説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものでは
ない。
示す処方の導電性ゴム組成物を用いてベース層を3mm
厚に形成した。この場合、加硫条件は160℃×5分と
した。得られたベース層の硬度はアスカーC50°であ
り、その体積抵抗は8×102Ω・cmであった。な
お、ロール(ベース層)の電気抵抗は、図10に示した
ように、導電性ロール6の外周面に1cm幅の銅板12
を巻き付け、シャフト1と銅板12との間に1000V
の電圧を印加し、このときの電流値Iから抵抗値Rを式
R=V/Iにより求めたものである。導電性ゴム組成物処方 シス−1,4−ポリブタジエン 60 重量% (日本合成ゴム(株)製 BR02LL) 液状ポリイソプレン 40 重量% (クラレ(株)製 クラレイソプレンLIR30) ケッチェンブラックEC 10 重量% 亜鉛華 10 重量% 有機過酸化物 0.8重量%
0、100重量部に対してケッチェンブラック12重量
部、酸化チタン24重量部を添加分散して体積抵抗を
1.0×109Ω・cmに調整した後、これを図4に示
した口金を用い、図5に示した方法でロール6の移動速
度を一定にして下記条件により上記ベース層上に押出し
成形し、図1に示した構成の導電膜層3を形成して下記
寸法及び特性の導電性ロールを得た。押出し成形条件 押出機: プラベンダーφ20押出機(東洋精機製) 押出条件: ダイ 170℃ クロスヘッド 170℃ スクリュー 170℃ ホッパー 160℃ スクリュー回転数 60rpm 押出量: 1kg/Hr 引出スピード: 5m/min 押出膜厚: 250μm寸法及び特性 ロール長さ: 240〜340mm ロール径: φ10〜20mm ロール電気抵抗: 6×105Ω (図10の方法により、測定幅1cm幅,H10K1M
Ωテスタ,印加電圧1000Vで測定) 耐電圧 1.5kV 硬度 アスカーC66°
に帯電ロールとしてセットして温度15℃,相対湿度1
0%RHの低温低湿環境(L/L)及び温度32.5
℃,相対湿度85%RHの高温高湿環境(H/H)にお
いて複写テストを20回連続で行ったところ、L/L,
H/Hとも絵出し性は良好であり、またロールに焦げ等
が発生することもなかった。
スポンジをホース状に2〜2.5倍に押出し発泡してベ
ース層を形成した。なお、加硫条件は230℃,3分と
した。導電性ゴムスポンジ処方 EPDM 100 重量% (日本合成ゴム(株)製 T7201EF) オイル 70 重量% (出光石油(株)製 PW380) ポリエチレングリコール 1 重量% (日本油脂製 PEG4000) 発泡剤 6.5重量% (永和(株)製 ビニホールACNo.3又はネオセルボンN5000)
製のペバックス4011(電気抵抗値1.0×108〜
1.0×1010Ω・cm)を図4に示した口金を用い、
図6に示した方法において、ロール6の移動速度を連続
的に変化させ、下記条件により上記ベース層上に押出し
成形して図2に示した構成の導電膜層3を形成し、12
0℃×10分及び150℃×10分で熱風炉を通して熱
処理した。押出し成形条件 押出機: プラベンダーφ20押出機(東洋精機製) 押出条件: ダイ 170℃ クロスヘッド 170℃ スクリュー 170℃ ホッパー 160℃ スクリュー回転数 60rpm 押出量: 1kg/Hr 引出スピード: 5m/min〜10m/min 押出膜厚: 250μm〜500μm
てN−メトキシメチル化ナイロン層を厚さ10μmに形
成し、所定長さに切断した後、ベース層内にスチール製
シャフトを挿入して接着し、下記寸法及び特性の導電性
ロールを得た。寸法及び特性 ロール長さ: 240〜340mm ロール径: φ10〜20mm ロール電気抵抗: 5×105Ω (図10の方法により、測定幅1cm幅,H10K1M
Ωテスタ,印加電圧1000Vで測定) 耐電圧 1.5kV
層とが極めて良好に密着していた。次いで、この導電性
ロールをレーザービームプリンタの帯電ロールとしてセ
ットし、実施例1と同様に複写テストをところ、L/
L,H/Hとも絵出し性は良好であり、またロールに焦
げ等が発生することもなかった。
に実施例1と同一の押出し成形条件で導電膜層を形成し
た。このとき、導電性ロールの送り出し又は引き取り速
度を端部から中央部にかけて遅く、中央部から端部にか
けて速くなるように制御し、図2に示した形状の導電性
ロールを得た。なお、D1は14mm,D2は13.76
mm,L=240であり、ΔD=D1−D2=0.24m
m,ΔD/L=1×10-3であった。また、ロール特性
は実施例のものと同様であった。
部に800gの力を加えて該ロールを感光ドラムに圧接
し、両者を回転させながらニップ幅を測定したところ、
ロールの軸方向に沿って均一なニップ幅が常に得られて
いた。
ールの製造方法によれば、導電膜層の形成を熱可塑性樹
脂を用いて押出し成形法により行うことにより、ベース
層上に直接熱可塑性樹脂をチューブ状に押出し成形して
極めて単純に導電膜層を形成することができ、これによ
り従来複数回の塗布工程及び乾燥工程を必要とし、多く
の手間及びコストを要していた導電膜層の形成工程を単
純な作業で効率的に行うことができ、導電性ロールの製
造コストを効果的に引き下げることができる。
に押出し成形して導電膜層を形成する際に、ロールの送
り出し又は引き取りの速度を変化させることにより、導
電膜層の厚さをロール両端部で薄く、ロール中央部で厚
く形成し、ロールの中央部の外径がロール両端部の外径
よりも大きい導電性ロールを容易かつ安価に製造するこ
とができる。
の一例を示す断面図である。
の他の例を示す断面図である。
れる導電性ロールのまた別の例を示す側面図である。
電膜層形成用口金の一例を示す断面図である。
る方法を示す一部断面概略図である。
一部断面概略図である。
の他の例を示す断面図である。
る。
ある。
Claims (1)
- 【請求項1】 シャフトと、このシャフトの外周に設け
られた導電性のベース層と、このベース層上に設けられ
た導電膜層とを有し、被帯電体に接触しながら該被帯電
体に所定極性の電位を付与する導電性ロールを製造する
場合に、熱可塑性樹脂を上記ベース層上に押出し成形し
て上記導電膜層を形成すると共に、その際、ロールの送
り出し又は引き取りの速度を変化させて、導電膜層の厚
さをロール両端部で薄く、ロール中央部で厚く形成し、
上記ベース層と導電膜層とからなるロール本体の長さを
L、ロール中央部の外径とロール両端部の外径との差を
ΔDとしたとき、5×10-5<ΔD/L<5×10-3の
関係を満足するロールを得ることを特徴とする導電性ロ
ールの製造方法。
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