JP3484873B2 - 現像ローラ - Google Patents
現像ローラInfo
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
ーあるいはファクシミリの受信装置など、電子写真方式
を採用した装置に組み込まれる感光体に接触させて使用
される現像ローラに関するものであり、特に、現像ロー
ラの表面層としてN−メトキシメチル化ナイロンを使用
してなり、一成分非磁性現像剤を用いた弾性ローラ接触
式現像方法に用いられる現像ローラに関するものであ
る。
に、導電性ローラに電圧を印加することによって使用す
るローラ表面の被覆層としては、特公昭50−1366
1号公報に開示されたものに代表されるように、ナイロ
ン系の材料を使用したものが多い。また、特公昭64−
1018号公報、特開昭64−66674号公報、特開
昭64−66676号公報等には、最外層にN−メトキ
シメチル化ナイロンを使用する技術が開示されている。
しかし、これらの中には、N−メトキシメチル化ナイロ
ンからなる最外層と、その内側に位置する導電性ゴム層
とのマッチイング、すなわち接着性に関する記載がな
い。最外層がN−メトキシメチル化ナイロンで、内層と
のマッチイングに触れた技術としては、特開平2−31
1868号公報、特開平5−341627公報等に開示
されたもの挙げられる。
N−メトキシメチル化ナイロン(有機酸等で自己縮合し
たもの、フイラーを充填したものなども含む)を使用す
ると、現像剤の帯電性、表面の非粘着性、表面層として
の抵抗が良好であるが、良好なニップ幅を得られる程度
に低硬度な導電性ゴム層を用いた場合、その内側に位置
する導電性ゴム層との接着性や、変形追従性に問題が生
じ、現像ローラの耐久性が短くなるという問題がある。
そこで本発明は、N−メトキシメチル化ナイロンを現像
ローラの表面層として利用する際の前記のような問題点
を解決することを目的とする。
メチル化ナイロンを現像ローラの表面層として利用する
際の前記のような問題点を解決し、N−メトキシメチル
化ナイロンを表面保護層とした際に、この表面保護層と
導電性ゴム層との接着性が良好で、耐久性に優れた現像
ローラを提供せんとするものであって、電子写真方式に
よる複写機やプリンターなどが有する感光体に接触させ
て使用する現像ローラであって、電子写真方式による複
写機やプリンターなどが有する感光体に接触させて使用
する現像ローラであって、導電性支持体の外周に、
(A)分子中に少なくとも1個のアルケニル基を有し、
主鎖を構成する繰り返し単位がオキシアルキレン単位で
ある重合体、(B)分子中に2個以上のヒドロシリル基
を有する硬化剤、(C)ヒドロシリル化触媒、および、
(D)導電性付与剤、を主成分とする硬化性組成物から
なる導電性ゴム層が設けられ、その外周にN−メトキシ
メチル化ナイロンを主成分とする表面保護層が設けら
れ、前記(A)〜(D)を主成分とする硬化性組成物か
らなる導電性ゴム層と、N−メトキシメチル化ナイロン
を主成分とする表面保護層の中間に、カップリング剤層
が設けられた現像ローラ(請求項1)、前記導電性ゴム
層のJIS A 硬度が5〜40°の範囲内である現像
ローラ(請求項2)。前記N−メトキシメチル化ナイロ
ンが自己縮合反応により不溶性となったものである現像
ローラ(請求項3)、前記N−メトキシメチル化ナイロ
ンが有機酸を触媒として自己縮合させたものである現像
ローラ(請求項4)、前記有機酸がクエン酸である現像
ローラ(請求項5)、前記カップリング剤層が導電性ゴ
ム層中に残ったSiH基を反応可能なカップリング剤か
らなる層である現像ローラ(請求項6)、前記カップリ
ング剤層がアミノシラン系化合物からなる層である現像
ローラ(請求項7)、を内容とするものである。
ラは、表面層としてN−メトキシメチル化ナイロンを使
用してなり、一成分非磁性現像剤を用いた弾性ローラ接
触式現像方法に用いられるものである。
に示すように、直径1〜12mm程度のSUS(ステン
レス鋼)やアルミニウムなどの金属製シャフト2のまわ
りに、JIS A 硬度で5〜40°程度、好ましくは
10〜30°程度で厚さ1〜15mm程度の導電性ゴム
層3を設けた後、10μm〜200μm、好ましくは1
0μm〜100μm程度のN−メトキシメチル化ナイロ
ンからなる表面層4を設けてなる。この現像ローラのロ
ーラ抵抗は、DC100V印加時に104 〜108 Ω、
好ましくは105 Ω〜108 Ω程度のものである。
なくとも1個のアルケニル基を有し、主鎖を構成する繰
り返し単位がオキシアルキレン単位である重合体、
(B)分子中に2個以上のヒドロシリル基を有する硬化
剤、(C)ヒドロシリル化触媒、および、(D)導電性
付与剤、を主成分とする硬化性組成物からなる。
剤である(B)成分と反応して硬化し、ゴム弾性を有す
る硬化物となる成分である。
オキシアルキレン単位であり、主鎖は、出発物質として
活性水素を2個以上有する化合物、たとえばエチレング
リコール、プロピレングリコール、ビスフェノール系化
合物、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエ
リストールなどを用い、C2 〜C4 のアルキレンオキシ
ドを重合させることにより製造される。このようにして
製造される、主鎖を構成する重合体の具体例としては、
たとえば、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキ
シド、ポリブチレンオキシド、さらには、エチレンオキ
シド、プロピレンオキシド、およびブチレンオキシドか
ら選択される2種以上のランダムまたはブロック共重合
体などが挙げられ、アルケニル基が末端に導入されてい
る方がゴム弾性の点から好ましい。
有し、主鎖を構成する繰り返し単位がオキシアルキレン
単位である重合体((A)成分)の具体例としては、硬
化物の低硬度化の点から、主鎖の繰り返し単位がオキシ
プロピレン単位のものが好ましく、また、吸水性を必要
とするような場合には、オキシプロピレン単位の一部を
オキシエチレン単位に変更した共重合体が好ましい。
は、(B)成分と反応するという点から少なくとも1つ
必要であるが、2〜6個であるのが好ましい。
び低硬度化のバランスの点から、数平均分子量(Mn)
で500〜50,000、さらには1,000〜20,
000が好ましく、分子末端にアルケニル基が存在する
ものが、低硬度などの点から好ましい。
る、分子中に2個以上のヒドロシリル基を有する硬化剤
は、前記(A)成分である、分子中に少なくとも1個の
アルケニル基を有し主鎖を構成する繰り返し単位がオキ
シアルキレン単位である重合体の硬化剤として作用する
成分である。
ドロシリル基を有するため、それぞれのヒドロシリル基
が(A)成分の分子中に存在するアルケニル基と反応し
て硬化する。前記ヒドロシリル基の数は、好ましくは2
〜50個、より好ましくは2〜30個、さらには2〜2
0個、とくには3〜12個が好ましい。ヒドロシリル基
の個数が2個より少ないと、硬化性組成物をヒドロシリ
ル化反応により硬化させる場合の硬化速度が遅くなり、
硬化不良を起こす場合が多くなる。また、ヒドロシリル
基の個数が50個より多くなると、(B)成分である硬
化剤の安定性、ひいては、硬化性組成物の安定性が悪く
なるうえ、硬化後も多量のヒドロシリル基が硬化物中に
残存しやすくなり、ボイドやクラックの原因となりやす
くなる。
は、通常、SiHを1個有することをいうが、同じSi
にHが複数個結合している場合、たとえば、SiH2 の
場合には、ヒドロシリル基を2個有するという。このS
iに結合する複数のHは、異なるSiに結合していて
も、また、同じSiに結合していてもよいが、異なるS
iに結合している方が硬化性がよく、また、ゴム弾性の
点からも好ましい。
の点から、数平均分子量(Mn)で30,000以下で
あることが好ましく、さらには20,000以下、とく
には15,000以下が好ましい。(A)成分との反応
性や相溶性まで考慮すると、300〜15,000がよ
り好ましい。
は、とくに制限はないが、たとえば一般式(1): R1 Xa (1) (式中、Xは少なくとも1個のヒドロシリル基を含む
基、R1 は炭素数2〜150の1〜4価の炭化水素基、
aは1〜4から選ばれる整数、ただし、Xにl個のヒド
ロシリル基しか含まれない場合、aは2以上である)で
示され、数平均分子量が30,000以下である、ヒド
ロシリル基を含有する炭化水素系硬化剤が具体例として
挙げられる。
のヒドロキシル基を含む基を表わすが、その具体例とし
ては、たとえば−SiHn (CH3)3-n (ただし、n=
1〜3)、−SiHn (C2 H5 )3-n (ただし、n=
1〜3)、−SiHn (C6H5 )3-n (ただし、n=
1〜3)、−SiH2 (C6 H13)などの、ケイ素原子
を1個だけ含有するヒドロキシル基、
キシル基、
の各種の多価ハイドロジエンシロキサンより誘導された
ヒドロシリル基などがあげられる。なお、式中、m個の
単位とp個の単位、n個の単位とq個の単位、m個の単
位とp個の単位とx個の単位、n個の単位とq個の単位
とy個の単位、m個の単位とn個の単位、さらにはm個
の単位とn個の単位とp個の単位とq個の単位がブロッ
ク結合で結合しているように記載されているが、これら
はブロック結合でもランダム結合でもよい。以下の記載
においても同様である。
(B)成分であるヒドロシリル基含有炭化水素系硬化剤
が他の有機重合体との相溶性を損うおそれが少ないとい
う点から、ヒドロシリル基を構成する部分の分子量が5
00以下であるのが好ましく、さらに、ヒドロシリル基
の反応性も考慮すれば、下記のものが好ましい。
される基」と記す。
2〜150の1〜4価の炭化水素基を表わし、重合体か
らなる基であってもよい。具体例としては、
6号公報などに記載されている)、また、R1 が重合体
からなる基の具体例としては、エチレン、プロピレン、
1−ブテン、イソブチレンなどのような炭素数2〜6の
オレフイン系化合物を主モノマーとして重合させたもの
で、結合手を1〜4個有するもの、ブタジエン、イソプ
レンなどのようなジエン系化合物を単独重合させたり、
前記オレフイン系化合物とジエン系化合物とを共重合さ
せたりしたのち水素添加したもので、結合手を1〜4個
有するものなどが挙げられる。
(1)で表わされる炭化水素系硬化剤の中でも、R1 が
炭素数5〜20の炭化水素基で、Xが前記(化5)で示
される基の場合の組合わせが、反応性をあげ、良好な網
目構造をとらせる点と、(A)成分との相溶性の点から
好ましい。これらの中でも、R1 の炭素数が5〜12の
炭化水素基であることが、原料を容易に入手できる点か
ら好ましく、Xが前記(化5)で示される基の中でも環
状ポリシロキサン化合物であることが、(A)成分との
相溶性がよりよくなる点から好ましい。この組合わせに
よって得られる化合物が、炭化水素系硬化剤としては好
ましい。その具体例としては、たとえば、
ル基含有炭化水素系硬化剤の製法についてはとくに制限
はなく、任意の方法で製造すればよい。
つ炭化水素系硬化剤を、LiAlH 4 、NaBH4 など
の還元剤で処理して該硬化剤中のSiCl基をSiH基
に還元する方法、(2)分子中にある官能基X1 をもつ
炭化水素系化合物と分子中に前記官能基X1 と反応する
官能基Y1 およびヒドロシリル基の両者を有する化合物
とを反応させる方法、(3)アルケニル基を含有する炭
化水素系化合物に対して少なくとも2個のヒドロシリル
基をもつポリヒドロシラン化合物を選択ヒドロシリル化
することにより、反応後もヒドロシリル基を該炭化水素
系化合物の分子中に残存させる方法、などが例示され
る。
程が一般に簡便なため好適に用いることができる。この
場合、一部のポリヒドロシラン化合物のヒドロシリル基
の2個以上が炭化水素系化合物のアルケニル基と反応し
て分子量が増大することがあるが、このように分子量が
増大したものを含むものを(B)成分として用いても何
ら差しつかえない。
系硬化剤も使用することができる。具体例としては、下
記のごとき鎖状、環状のポリオルガノハイドロジエンシ
ロキサン(ポリオキシアルキレン変性体、スチレン類変
性体、オレフイン変性体などを含む)が挙げられる。
≦m、0≦n、Rはメチル基、分子量が100〜10,
000のポリオキシアルキレン基または炭素数2〜20
の炭化水素基で1個以上のフエニル基を含有してもよ
い。Rが複数個含まれる場合、これらは同じである必要
はない。)
≦m、0≦n、Rはメチル基、分子量が100〜10,
000のポリオキシアルキレン基または炭素数2〜20
の炭化水素基で1個以上のフエニル基を含有してもよ
い。Rが複数個含まれる場合、これらは同じである必要
はない。)
m≦19、0≦n≦18、Rはメチル基、分子量が10
0〜10,000のポリオキシアルキレン基または炭素
数2〜20の炭化水素基で1個以上のフエニル基を含有
してもよい。Rが複数個含まれる場合、これらは同じで
ある必要はない。)
るためには、前記Rがフエニル基を含有しているものが
好ましい。さらに入手のしやすさから、−CH2 −CH
2 −C6 H5 、−CH2 −CH(CH3 )−C6 H
5 が、また、貯蔵安定性の点から、一CH2 −CH(C
H3 )−C6 H5 が好ましい。
には、前記(A)成分、(B)成分とともに、(C)成
分であるヒドロシリル化触媒が使用される。
いてはとくに制限はなく、その具体例としては、たとえ
ば白金、アルミナやシリカ、カーボンブラックなどの担
体に固体白金を担持させたもの、塩化白金酸、塩化白金
酸とアルコール、アルデヒド、ケトンなどの錯体、白金
/オレフイン錯体、白金/ホスファイト錯体などが挙げ
られる。
から調整される。(A)成分および(B)成分の使用割
合は、(A)成分中のアルケニル基1モル当り、(B)
成分中のヒドロシリル基が0.2〜5.0モル、さらに
は0.4〜2.5モルになるように使用するのがゴム弾
性の点から好ましい。また、(C)成分であるヒドロシ
リル化触媒の使用量は、(A)成分中のアルケニル基1
モルに対して10-1〜10-6モルの範囲で用いられる。
与剤が(D)成分として含有される。この(D)成分で
ある導電性付与剤の具体例としては、カーボンブラック
や金属徴粉末、さらには第4級アンモニウム塩基、カル
ボン酸基、スルホン酸基、硫酸エステル基、リン酸エス
テル基などを含有する有機化合物もしくは重合体、エー
テルエステルアミドもしくはエーテルアミドイミド重合
体、エチレンオキサイド−エピハロヒドリン共重合体、
メトキシポリエチレングリコールアクリレート重合体な
どで代表される導電性ユニットを有する化合物または高
分子化合物などの有機帯電防止剤などが挙げられ、複数
のものを用いてもかまわない。この、(D)成分の含有
量は、抵抗のバラツキを小さくする観点から、上記
(A)〜(C)成分の合計量100重量部に対して、
0.3重量部以上、(D)成分が固体の場合には、低硬
度の観点から、20重量部以下であることが良い。好ま
しくは0.5重量部〜10重量部が良い。
リカ、炭酸マグネシウムなどの非導電性フィラー、老化
防止剤などを加えてもよい。加える量としては、通常前
記(A)〜(D)成分の合計量100重量部に対して5
0重量部程度以下、好ましくは20重量部程度以下であ
るのが、良好なゴム弾性を損なわない点から好ましい。
面保護層に用いられるN−メトキシメチル化ナイロン
は、ナイロンのアミド基の水素の一部が下記式(2)の
ごとく変性されたものである。
する溶解性、柔軟性が出てくる。また、N−メトキシメ
チル化ナイロンは、有機酸などの添加と加熱により、た
とえば下記式(3)、(4)のごとく自己縮合反応を起
こし不溶性となるとともに、耐水性、耐磨耗性が改善さ
れ、ローラの耐久性が向上する。前記N−メトキシメチ
ル化ナイロンを自己縮合させる触媒となる有機酸の好ま
しい例としては、クエン酸を挙げることができる。
る表面層には、必要に応じて内層である前記導電性ゴム
層の(D)成分である導電性付与剤、あるいは、シリ
カ、炭酸マグネシウムなどの非導電性フィラー、老化防
止剤など、導電性付与目的以外の無機フィラー等を混合
しても良い。
る表面層は、N−メトキシメチル化ナイロンをアルコー
ルなどの溶媒に希釈後、導電性ゴム層の表面に、ディッ
ピングあるいはスプレー塗布などにより形成する事がで
きる。溶液の粘度が高いときには、導電性ゴム層の表面
にロールクォータにより塗布して形成してもよい。
の組合せは、良好な接着性を有し、現像ローラとして良
好なものとなる。より、良好な接着性を有する現像ロー
ラを得る為には、カップリング剤を上記導電性ゴム層と
表面保護層との中間層に利用すると有効である。この場
合のカップリング剤としては、導電性ゴム層中に残った
SiH基を反応可能なものであるかぎり特に制限はな
く、ビニルシラン系、エポキシシラン系、アミノシラン
系、イソシアネートシラン系、チタンエステル系、リン
酸エステル系などが挙げられる。この中でも特にビニル
シラン系、エポキシシラン系、アミノシラン系、イソシ
アネートシラン系のものが、容易に入手しやすい点から
好ましい。
間層としたものは、特にN−メトキシメチル化ナイロン
を自己縮合したものを主体とする表面層と前記(A)〜
(D)成分からなる導電性ゴム層との接着性向上に有効
である。
製シャフトに導電性ゴム層を被覆し約25mmφのロー
ラを得た。その表面を下記表1に示す中間層、保護層で
被覆し、現像ローラを得た(ただし、保護層の膜厚はす
べて約30μmとした。)。得られたローラをプリンタ
ー(LP−1000;セイコーエプソン社製4枚機)の
現像ローラ位置に取付け、空回しでローラ耐久性試験を
実施した。結果を表1に示す。
分子量(Mn)8,000、分子量分布(Mw/Mn)
2.0(GPCで測定)、粘度130P(ポアズ;20
℃)のポリオキシプロピレン系重合体(ポリオキシプロ
ピレンの両末端のOHの90%をアリルエーテル化した
もの)100g、(B−イ)式
H価0.358モル/100gのもの)6.9g、塩化
白金酸(H2 PtC16 )の10%イリプロピルアルコ
ール溶液0.06g、 およびケッチェンブラックEC
0.5gを混合し、減圧(10mmHg下、120分
間)脱泡した。得られた組成物を、10mmφのステン
レス製シャフトの周りに被覆し、金型内で120℃、3
0分間硬化させて、ステンレス製シャフトの周りに厚さ
7.5mmの導電性ゴム層を設けた。
シリル基で封鎖され、メチルビニルシロキサン単位を
0.15モル%含有するポリジメチルシロキサン(重合
度約6,000)100部に対して、アセチレンブラッ
クHS−100(電気化学工業(株)製)20部の割合
になるようにニーダーに仕込み、混練を行ない、コンパ
ウンドがまとまってから取り出した。得られた混練物
に、架橋剤として2,5−ジメチル−2,5−ジ−t−
ブチルパーオキシヘキサン2部を加え、均一に混合して
シリコーンゴム組成物を調製した。得られたシリコーン
ゴム組成物を、プレス成形(160℃×10分間)によ
り10mmφのステンレス製シャフトの周りに肉厚7.
5mmになるように被覆して導電性ゴム層を設けた。
ー(株)製;A−171)をメタノールに溶解した5%
溶液。 「中間層」:イソシアネートシラン(日本ユニカー
(株)製;Y−9030)を酢酸エチルに溶解した5%
溶液。 「中間層」:アミノシラン(日本ユニカー(株)製;
A−1122)をメタノールに溶解した5%溶液。これ
らの中間層はすべてディッピング方式で導電性ゴム層の
表面に塗布して形成した。
ナイロンの20%溶液(鉛市(株)製;EM20)をメ
タノールで2倍希釈して10%溶液として使用した。 「保護層(i-2)」:N−メトキシメチル化ナイロンの2
0%溶液(鉛市(株)製;EM20)にN−メトキシメ
チル化ナイロン固形分100重量部に対して3重量部の
クエン酸を添加したものをメタノールで2倍希釈して1
0%溶液として使用した。 「保護層(ii)」:ペレット状の共重合ポリアミド(東レ
製;CM−8000)をメタノールで希釈して10%溶
液として使用した。これらの表面保護層は、すべて、上
記溶液をスプレー塗布し加熱して形成した。
単位がオキシアルキレン単位でありヒドロシリル化反応
で硬化する導電性ゴム層の表面に、N−メトキシメチル
化ナイロンを主成分とする表面保護層を設けた本発明の
現像ローラは、中間層にカップリング剤層を設けている
ので、導電性ゴム層と表面保護層との接着性がよく耐久
性に優れる。前記導電性ゴム層のJIS A 硬度は5
〜40°の範囲内とすることが好ましい。前記N−メト
キシメチル化ナイロンは、自己縮合反応により不溶性と
なったものであることが好ましく、また有機酸を触媒と
して自己縮合させたものであることが好ましく、さらに
前記有機酸がクエン酸であることが好ましい。また、前
記カップリング剤層は、導電性ゴム層中に残ったSiH
基を反応可能なカップリング剤からなる層であることが
好ましく、またアミノシラン系化合物からなる層である
ことが好ましく、さらに前記カップリング剤としては特
にアミノシラン系カップリング剤が好ましい。
ム層、 4 表面保護層。
Claims (7)
- 【請求項1】 電子写真方式による複写機やプリンター
などが有する感光体に接触させて使用する現像ローラで
あって、導電性支持体の外周に、(A)分子中に少なく
とも1個のアルケニル基を有し、主鎖を構成する繰り返
し単位がオキシアルキレン単位である重合体、(B)分
子中に2個以上のヒドロシリル基を有する硬化剤、
(C)ヒドロシリル化触媒、および、(D)導電性付与
剤、を主成分とする硬化性組成物からなる導電性ゴム層
が設けられ、その外周にN−メトキシメチル化ナイロン
を主成分とする表面保護層が設けられ、前記(A)〜
(D)を主成分とする硬化性組成物からなる導電性ゴム
層と、N−メトキシメチル化ナイロンを主成分とする表
面保護層の中間に、カップリング剤層が設けられた現像
ローラ。 - 【請求項2】 前記導電性ゴム層のJIS A 硬度が
5〜40°の範囲内である請求項1記載の現像ローラ。 - 【請求項3】 前記N−メトキシメチル化ナイロンが自
己縮合反応により不溶性となったものである請求項1ま
たは2記載の現像ローラ。 - 【請求項4】 前記N−メトキシメチル化ナイロンが有
機酸を触媒として自己縮合させたものである請求項3記
載の現像ローラ。 - 【請求項5】 前記有機酸がクエン酸である請求項4記
載の現像ローラ。 - 【請求項6】 前記カップリング剤層が導電性ゴム層中
に残ったSiH基を反応可能なカップリング剤からなる
層である請求項1〜5のいずれかに記載の現像ローラ。 - 【請求項7】 前記カップリング剤層がアミノシラン系
化合物からなる層である請求項1〜6のいずれかに記載
の現像ローラ。
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