JPH0321974A - 転写装置 - Google Patents

転写装置

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JPH0321974A
JPH0321974A JP15618889A JP15618889A JPH0321974A JP H0321974 A JPH0321974 A JP H0321974A JP 15618889 A JP15618889 A JP 15618889A JP 15618889 A JP15618889 A JP 15618889A JP H0321974 A JPH0321974 A JP H0321974A
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JP15618889A
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Junji Araya
荒矢 順治
Atsushi Murata
淳 村田
Yoshiaki Nishimura
芳明 西村
Yukihiro Ozeki
大関 行弘
Tatsunori Ishiyama
竜典 石山
Koichi Hiroshima
康一 廣島
Koji Sato
佐藤 康志
Kimio Nakahata
中畑 公生
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  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は静電複写機、同プリンタなど、静電転写プロ
セスを利用する画像形威装置、とくにその転写装置に関
するものである。
〔背景技術〕
従来、像担持体表面に静電的に形成したトナー像を、こ
れに密着した紙などシート状の転写材に静電的に転写す
る周知の画像形成装置において、転写部材として、導電
性の弾性転写ローラを像担持体に圧接してこれら両者間
に転写材を通過させるとともに、前記転写ローラにトナ
ーと逆極性のバイアス電圧を印加して転写を行うような
ものが知られている。
この種の画像形成装置は、転写部材として周知のコロナ
放電器を利用するものに比して、転写バイアス電圧がは
るかに低くてすむ、オゾン窒化物など有害なコロナ生戊
物の発生がなく、転写材を安定して搬送できるなどの利
点があるが、反面、種々な欠点も免れない。
これら欠点の中に以下のような現象がある。
即ち、この種の装置においては、像担持体に転写ローラ
が圧接する転写部位で、両者間を転写材が通過し、この
転写ローラに印加されるバイアスによって転写材背面に
電荷が付与されるわけであるが、実際転写材に付与され
る電荷量が、像担持体の表面電位、換言すると、該表面
の画像部と非画像部によって大きく左右されることが判
明している。
これは、転写ローラに印加した転写バイアスと像担持体
表面電位の電位コントラストが、画像部におけるよりも
非画像部における方が大きいためであって、このため、
転写材背面に付与される電荷量も画像部よりも非画像部
の方が多くなる。
このために、転写部位を通過した転写材には、トナーが
画像部から非画像部へ移動するような電界が形或されて
、画像部のトナーが非画像部たる生地の部分に飛び散っ
て画像ににじみが発生したり、生地が汚れたりして著し
く画質を低下させるという問題があった。そしてこのよ
うな現象は、低湿環境下において顕著であることも判明
している。
〔発明の目的〕
本発明は上述のような事態に対処すべくなされたもので
あって、転写材の画像部と非画像部とに付与される電荷
量を調整することによって前述のような欠点のない、良
好な転写が達成される低コストな転写装置を提供するこ
とを目的とするものである。
〔発明の構成〕
上記の目的を達成するため、本発明は、像担持体と、こ
れに対向する転写部材とをそなえ、これら両者間に転写
材を通過させるとともに該転写部材に印加する転写バイ
アスによって転写材背面に電荷を付与するように構成し
た転写装置において、前記転写部材は、複酸化物を含有
した弾性体で構戊され、転写材の画像部に付与する電荷
量をA(クーロン/ c rr? )、非画像部に付与
する電荷量をB(ク−ロン/ c rd )としたとき
、A≧B/2としたことを特徴とするものである。
また、本発明は、像担持体と、これに対向する転写部材
とをそなえ、これら両者間に転写材を通過させるととも
に該転写部材に印加する転写バイアスによって転写材背
面に電荷を付与するように構成した転写装置において、
前記転写部材は、複酸化物とO.1〜20wt%のカー
ボンブラックおよび5〜20wt%の絶縁オイルを含有
した弾性体で構成され、転写材の画像部に付与する電荷
量をA(クーロン/ c rrr )、非画像部に付与
する電荷量をB(クーロン/c rrr)としたとき、
A≧B/2としたことを特徴とするものである。
更に本発明の転写装置は、好ましくは前記転写部材は像
担持体と圧接しており、その圧接部において転写バイア
ス印加部との間の電気抵抗が107〜1011Ωである
。更に本発明の転写装置は、好ましくは前記転写部材に
印加する転写バイアスは1500〜4000Vであるこ
とを特徴とするものである。
〔実施例〕
第1図は本発明を適用するに適した画像形戒装置の要部
の概略側面図である。
紙面に垂直方向に軸線を有し、矢印A方向に回転する円
筒状の感光体1に、半導電性の弾性転写ローラ2が圧接
配置されて転写部位を形成してあり、感光体lの回転に
ともなって表面トナー像が前記転写部位に到来すると、
これとタイミングを合せて搬送路4から転写材(不図示
)が矢印B方向に搬送されて転写部位に達し、電源3に
よって転写ローラ2に印加される転写バイアスの作用で
、感光体側のトナー像は転写材に転移する。
転写終了後、トナー像を担持した転写材はさらに矢印B
方向に進行して不図示の定着部位に搬送されるものとす
る。
なお、第1図に示すように感光体1の周辺には、その表
面を一様に帯電させるための一次帯電器5、該帯電面に
画像変調されたレーザビーム6を照射するためのレーザ
スキャナ7等の静電潜像を形戊するための画像情報書込
手段、該潜像に1・ナーを供給してトナー像を形或する
ための現像器8、残留1・ナー残留電荷を除去するため
のクリーニング装置9、前除電ランプ10、その他画像
形成に要する部材が配設してあることは云う迄もない。
上記の画像形成装置をさらに具体的に説明すると、感光
体lとしては、直径30mmのOPC感光体を使用し、
これを一次帯電器によって−700Vに帯電させ、これ
に画像情報を付与して当該露光部を−100Vに減衰さ
せて静電潜像を形成した。
ついで現像器からネガトナーを供給して、反転現像方式
によって、感光体1表面の電位が減衰した部分にトナー
像を形成する。
転写部位に転写材が到来すると、転写ローラ2に、電源
3によって転写材背面から正極性の転写バイアスが印加
されて前記トナー像は転写材に転写される。
転写ローラとしては、直径6 m mの芯金2aに、弾
性体であるEPDMのスポンジゴム2bを被覆して外径
を1 7 m mに形成し、感光体との圧接部と芯金2
3との間の電気抵抗を107Ωとした(以下、本明細書
での弾性体の電気抵抗の意味は上記のことをいう)。こ
の弾性体の詳細については後述する。
以上の構成で、転写ローラに印加するバイアス電圧の変
化と、A4サイズの転写紙を縦送り(幅21 c m 
)で、送り速度2.4cm/secでプリントした場合
の、全面べ夕黒(画像部)通紙中の電流(A)と、全面
ベタ白(非画像部)通紙中の電流(B)の変化を第2図
に示す。
最適な転写率は、ベタ黒通紙時電流が0.5〜1,0μ
Aのときに得られた。
たとえば、バイアス電圧が2000Vの場合、ベタ黒通
紙時電流は0.8μAで、転写は良好であり、このとき
のべ夕白通紙時電流は!.5μAとなる。
即ち、転写紙の画像部背面には0.8/(2.4X21
)=0.O15 1t C/ c rd、非画像部の背
面にはI.5/(2.4X21) =0.030 μC
/c rdの電荷が付与されたことになる。このとき、
画像部から非画像部にトナーが飛び散るような現象は発
生しなかった。
ここで、比較のため弾性体2bの電気抵抗を107Ωと
十分な導電性とした転写ローラによって同様の実験を行
ったところ同図A’,B’のような結果を得た。
この場合、バイアス電圧を700■とするとベタ黒通紙
時電流は0.8μAとなって、転写は良好に遂行される
が、このときのべ夕白通紙電流が2,5μAとなり、抵
抗が109Ωの転写ローラを用いたときに比べて画像部
と非画像部に付与される電荷に大きな差異が生じ、前者
部位から後者部位へのトナーの飛び散りが発生した。
そこで、弾性体2bの電気抵抗を変化させて、転写紙の
背面に付与する電荷量を画像部と非画像部によって種々
変化させ、それらによる画像の画質と、トナーの飛び散
りの程度を評価した結果を下表に示す。
上表中、○・・・トナーの飛び散りなく、画質も良好、 △・・・トナーの飛び散りが若干あるが、画像には実用
上問題ない程度、 ×・・・トナーの飛び散りが多く、画質が著しく劣る、 をそれぞれ示す。
以上の結果から、転写紙背面に付与される電荷量を、画
像部のそれをAクーロン/crd、非画像部のそれをB
クーロンlcrdとするとき、A≧B/2 のように設定することによって、トナーの飛び散りがな
く良質の画像を得られることが判る。
一方、上記条件を達成するためには転写ローラの弾性体
の電気抵抗を107〜l010Ωとし、転写バイアスを
1500〜4000Vとすることが必要であった。
このことは、画像部と非画像部において転写ローラの実
質的な負荷抵抗に大きな差があり、それでも電流値の差
を縮小するにはある程度十分な電気抵抗を有する転写ロ
ーラと十分な転写バイアスが必要となることから理解で
きる。また、転写ローラの電気抵抗がlallΩ以上と
更に高い場合は、必要となる転写バイアスがかなり高電
圧となるため、現実的ではない。そこで、弾性体2bが
およそ107〜10′′Ω、望ましくはlOs〜l01
0Ωの半導電領域の電気抵抗をもつことが必要となる。
以下、本実施例に使用した弾性体2bについて詳述する
半導電領域の材質を得る方法として、従来より知られて
いる方法では、先ず導電カーボンやグラファイト、金属
粉などの導電フィラーをゴムや樹脂マトリックスなどの
弾性体中に分散させて、抵抗を調整する方法があるが、
周知のごとく、半導電領域では導電フィラーの添加量に
対して抵抗が急峻に変化するための導電フィラー混合時
の導電フィラー飛散や分散度合等の僅かな差異が電気抵
抗値の変化に現われ、従って再現性に欠け、量産安定性
に対し問題をかかえている。
また、可塑性や低分子量液状ゴム、界面活性剤添加によ
る半導電抵抗域での安定化が提案されているが、これら
の添加材を使用した場合、可塑剤や低分子量液状ゴム、
界面活性剤が表面に滲み出して、それが感光体に移行し
、感光体を汚染してしまい、強いては画像不良を引き起
こすという問題があった。また、転写部材表面に可塑剤
、低分子量液状ゴム、界面活性剤の滲み出しにより、粘
着牲が著しく増大し、その結果、トナーや紙粉を吸着し
、転写部材の機能を劣化させるという問題があった。
また、特開昭63−156858号公報に記載されてい
るようなカーポンブラック含有架橋済みシリコーンゴム
粉砕品をシリコーンゴムに分散した例があるが、この場
合、製造コストが高《なるといった問題点がある。
この他、比較的安定とされる107Ω・cmの以下の低
抵抗層と1010Ω・cm以上の高抵抗層との組み合わ
せによる多層構成によって半導電領域を達威しようとい
う試みがあるが、例えば107Ω・cm以下の導電ゴム
層の上に1010Ω・cm〜10′2Ω・cmの高抵抗
プラスチックフィルム層を被覆する場合、外層の膜厚や
層間の接着性によってその抵抗値が左右されるため、そ
の制御が問題になる他、製造工程が複雑となり、コスト
が高くなるなど実用化に向けて問題点をかかえている。
この問題点を解決するために、本実施例に使用した弾性
体2bは、弾性体中に複酸化物を含有した転写部材を用
いている。
ここで、複酸化物とは2種以上の酸化物からなる固溶体
の化合物を示し、従って単なる金属酸化物とは異なる。
このような複酸化物としては、例えば、ZnO−Aj’
 203,Sn02−Sb205,In2 03 −S
n02などが挙げられる。
このような複酸化物の特徴は、それぞれの金属の原子半
径が近く、置換型固溶体を成していること、及びそれぞ
れの原子価数が異なることにより、夫々単独の金属酸化
物では得られない導電性が得られることである。
これらの複酸化物の比抵抗値は107Ω’cm〜10”
Ω・cmであり、導電性カーボンブラックや補強性カー
ボンブラックまたはTiO 2や酸化リテニウムなど(
10−”Ω*cm〜lO’Ω・cm)より高く、また四
三酸化鉄や酸化スズなど(104Ω・cm以上)より低
い。
すなわち、本発明になる複酸化物によって発現される1
0IΩ・cm−10”Ω・cmのフイラーを使用した場
合、物性に問題を生じさせない添加量で安定した半導電
性が得られ、再現性および量産安定性に優れる。
これに対して、高分子等の分散媒に分散させる従来のフ
イラーは、その比抵抗が107Ω・cm未満の場合、先
に述べた様にフイラーの添加量に対して抵抗値が急変す
る領域に相当するための再現性、量産安定性に欠ける。
また107Ω・cmより高い場合は逆に半導電性を発現
させるには、かなり多量の添加量が必要となり、分散加
工が困難になる。仮に分散できたとしても物性は著しく
劣り実用レベルに至らない。また硬度もかなり高くなり
感光体等に対して十分かつ安定した圧接状態が得られな
いなどの問題が生じる。
また上記複酸化物の中でも特にZnO・AJl?203
が優れている。この理由としては、このフイラーの比抵
抗が102Ω●cm〜107Ω●cmと半導電領域での
抵抗安定性に対し、もっとも理想的な抵抗値であること
、樹脂やゴム等の高分子分散媒に対し、分散が容易であ
り加工性に優れること、コストが安価であること、Al
 ( A j! 2 0 3 )のドープ量によって適
宜な抵抗値が達戊できることなどが挙げられる。
弾性体中の複酸化物の含有量は5wt%〜40wt%、
特には10wt%〜30wt%が好ましい。
EPDM (EPT4045三井石油化学)100重量
部(以下部と称す)を分散媒ボリマーとし、亜鉛華1号
10部、ステアリン酸2部、促進剤M(ノクセラーM大
内新興化学)2部、促進剤BZ(ノクセラーBZ大内新
興化学)1部、イオウ2部、発泡剤(セルマイクC三協
化成)5部、発泡助剤(セルトンNP三協化成)5部、
さらに補強剤と絶縁オイルおよびその他を第1表に基づ
いて比較のための転写部材A1本発明の実施例である転
写部材Bをそれぞれの配合組成にて配合し、二本ロール
を用いて均一に分散混練しプライマーを付けた鉄製芯金
にゴムを巻き付け金型に入れ、40°C,100Kgf
/crrfにてプレフォームし、これを蒸気加硫(16
0°C,30分)にて加硫し、その後研磨加工すること
によりローラー形状転写部材A,Bを作製した。この寸
法は芯金径6 m m ,外径1 7 m m ,芯金
長さ2 5 0 m m %ゴム長さ230mであった
第   1   表 第3図はこの様にして得られた各転写部材の抵抗値と各
フイラーの添加部数との関係を示したものである。
第3図から明らかなように、要求する半導電領域におい
てZnO−kl 2 0 3複酸化物を添加することに
よって、添加量に対して抵抗変動が少なく、安定させる
ことが可能となる。
また各配合にて抵抗値の再現性試験を行ったところ、導
電性カーボン、(ケツチェンブラックEC)の場合、1
.2phr添加において107Ωに対してレンジで3オ
ーダーのバラツキを生じた。これに対し、ZnO−AA
 2 03複酸化物の場合レンジで1/4オーダー内と
測定誤差範囲程度のバラツキであることがわかった。
さらにローラー形状の転写用帯電部材は紙等の転写材の
搬送を兼ねるため材質自体に耐摩耗性等の機械的強度が
要求される。
この場合は複酸化物の他にさらに補強剤を併用すると良
い。
補強剤としてはカーポンブラックなどの補強性カーボン
やシリカなどを適宜用いることができる。
カーボンブラックを用いる場合について我々が検討した
結果、比抵抗としてはlO°Ω・cm以上、添加量とし
ては0.1wt%〜20wt%、好ましくはlwt%〜
15wt%の範囲において補強性に優れ、且つ抵抗が安
定することを見出した。すなわち、比抵抗が10°Ω・
cm未満であると導電能力が大きく、少量の添加でも抵
抗変動を引き起こしやすい。また、20wt%を越える
添加量になると抵抗値に対して複酸化物より、カーボン
ブラックによる依存度が大きくなり、複酸化物添加の意
味がなくなる傾向にある。
補強性カーボンとしては、一般工業用として使用される
もの、例えばHAF,FEF,ISAF,SAF,S 
R F , F T ,  E P C , M P 
Cなどで代表される一般的なタイプで良い。
また、ローラー形状転写用帯電部材は感光体との間に充
分な圧接面積を保持することによってムラのない良好な
転写特性が得られる。このため上記用途に対しては特に
低硬度が要求されている。
この際、通常絶縁オイルなどのプロセスオイルが添加さ
れるが、我々は種々の絶縁オイルを検討した結果、その
比抵抗としてはlol2Ω・cm以上、添加量は5wt
%〜20wt%、好ましくは8wt%〜16wt%にお
いて低硬度で補強性に優れ、かつ抵抗値が安定すること
を見出した。1012Ω・cmに満たない比抵抗を有す
るオイルを使用した場合、感光体上に移行すると感光体
上の電位がオイル移行箇所だけ変位し、画像障害を起こ
したり、感光体上にトナーが凝集する傾向になる。また
、添加量が20wt%を越えると転写部材表面への滲み
出しが顕著になり、感光体を汚染する他、転写部材表面
にトナーや紙粉等の付着が著しくなり、転写部材として
の機能が劣化する問題が生じやすい。
このような絶縁オイルとし,ではバラフィンオイルや鉱
物オイルなどが挙げられる。
EPDM(EPT4045三井石油化学) ioo部、
亜鉛華l号10部、ステアリン酸2部、ZnO−Aj’
203100部、促進剤M(ノクセラーM大内新興化学
)2部、促進剤BZ(ノクセラーBZ大内新興化学)1
部、イオウ2部、発泡剤(セルマイクC三協化成)5部
、発泡助剤(セルトンNP三協化FIi)5部、および
補強剤であるHAFカーボン45部、絶縁オイルである
パラフィンオイル60部の配合組成で前述と同様の製法
によりローラー形状転写部材(1)を作製した。
また、HAFカーボンを50部、バラフィンオイルを6
5部とする以外は転写部材(1)と同様の配合組或でロ
ーラー形状転写部材(2)を作製した。
また、HAFカーボンを45部、バラフィンオイルを5
5部とする以外は転写部材(1)と同様の配合組威でロ
ーラー形状転写部材(3)を作製した。
また、ZnO−AI203 150部、シリコンゴム(
KE520信越化学) 100部、シリコン架橋剤(C
8)2部およびA.IBN1.5部の配合組威でl次加
硫(250’C, 20分)し、さらに2次加硫(20
0’0. 4時間)して、ローラー形状転写部材(4)
を作製した。
また、In203*Sn02を70部用いる以外は口−
ラー形状転写部材(3)と同様にして、ローラー形状転
写部材(5)を作製した。
このようにして作製したローラー形状転写部材(1)〜
(5)の硬度および電気抵抗値を第2表に示す。
第  2  表 ◎:耐久lO万枚後も初期と同じに高画質○:◎に準じ
て良好な画質 ×:画像不良 第2表から明らかなように、弾性体中に複酸化物を含有
する転写部材は、飛び散り画像、感光体汚染、転写不良
やリーク発生などに起因した画像欠陥は見られず、高画
質な画像を得ることができる。
特に、複酸化物の他に補強剤や軟化剤などの添加剤を加
えた場合は、半導電領域で電気抵抗が安定に制御でき、
かつ軟化剤等の滲み出しによる汚染がなく、且つ耐久性
に優れたものである。
本発明における弾性体としては、例えばEPDM,ポリ
ブタジエン、天然ゴム、ポリイソブレン、SBR,CR
SNBR,シリコンゴム、ウレタンゴム、エビロクロル
ヒドリンゴム等のゴムや、RB (ブタジエン樹脂)、
SBS (スチレンーブタジエンースチレンエラストマ
ー)等のポリスチレン系、ポリオレフイン系、ポリエス
テル系、ポリウレタン系、RVC等の熱可塑性エラスト
マーやポリウレタン、ポリスチレン、PE,PP,PV
C,アクリル系樹脂、スチレンー酢酸ビニル共重合体、
ブタジエンーアクリ口ニトリル共重合体等の高分子材籾
などを用いることができる。また弾性体は発泡体として
使用してもソリッドゴムとしても適応可能である。
さらに、必要に応じて、炭酸カルシウム、各種クレー、
タルクなどあるいはそれらのブレンドしたもの、また、
含水ケイ酸、無水ケイ酸およびそれぞれの塩等のシリカ
系充填剤などの充填剤を添加してもよい。
また、発泡剤を用いる場合、発泡剤としては、A.D.
C.A.系、D.P.T系、0.B.S.H系、T.S
.H.系、A,I.B.N系などを使用することができ
、特にA,D.C.A.系、O,B.S.H系のブレン
ド系では緻密な発泡体でかつ加硫のタイトな発泡体が得
られる。
ある種のウレタンゴムやシリコーンゴム等のボリマーに
見られる様にボリマー自身の高分子構造を調整すること
によって材質の強度や柔軟度を変えられるポリマーの場
合は、複酸化物の添加のみでよく、カーポンブラック等
の補強性フイラーや軟化剤を必ずしも添加しなくても実
用上必要な硬度や強度を達成できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、転写材の画像部
と非画像部とに付与される電荷量が調整されるから画像
部のトナーが非画像部たる白地の部分に飛び散って画質
が劣化することを有効に阻止して良質の画質を得る効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施するに適した画像形或装置の要部
の概略側面図、 第2図は転写ローラに印加するバイアス電圧と通紙時電
流の関係を示すグラフ、 第3図は添加剤の添加量と転写部材の抵抗の関係を示す
グラフである。 lは感光体、 2は転写ローラ、 3は電源、 4は搬送路。 Jく”イーi7フζ電Fi:(ゾ冫

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)像担持体と、これに対向する転写部材とをそなえ
    、これら両者間に転写材を通過させるとともに、この転
    写部材に印加する転写バイアスによって転写材背面に電
    荷を付与するように構成した転写装置において、 前記転写部材は、複酸化物を含有した弾性体で構成され
    、転写材の画像部に付与する電荷量をA(クーロン/c
    m^2)、非画像部に付与する電荷量をB(クーロン/
    cm^2)としたとき、A≧B/2 としたことを特徴とする転写装置。
  2. (2)前記転写部材を構成する弾性体に含有されている
    複酸化物が、酸化亜鉛と酸化アルミニウムの固溶体であ
    る特許請求の範囲第1項記載の転写装置。
  3. (3)像担持体と、これに対向する転写部材とをそなえ
    、これら両者間に転写材を通過させるとともにこの転写
    部材に印加する転写バイアスによって転写材背面に電荷
    を付与するように構成した転写装置において、 前記転写部材は、複酸化物と0.1〜20wt%のカー
    ボンブラックおよび5〜20wt%の絶縁オイルを含有
    した弾性体で構成され、転写材の画像部に付与する電荷
    量をA(クーロン/cm^2)、非画像部に付与する電
    荷量をB(クーロン/cm^2)としたとき、 A≧B/2 としたことを特徴とする転写装置。
  4. (4)前記転写部材を構成する弾性体に含有されている
    複酸化物が、酸化亜鉛と酸化アルミニウムの固溶体であ
    る特許請求の範囲第3項記載の転写装置。
  5. (5)前記転写部材は、像担持体と圧接しており、その
    圧接部において転写バイアス印加部との間の電気抵抗が
    10^7〜10^1^1Ωである特許請求の範囲第1項
    記載又は第3項記載の転写装置。
  6. (6)前記転写部材に印加する転写バイアスは1500
    〜4000Vである特許請求の範囲第1項又は第3項記
    載の転写装置。
JP15618889A 1989-06-19 1989-06-19 転写装置 Pending JPH0321974A (ja)

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