JPH037970A - 現像ローラ及びこれを用いた現像装置 - Google Patents

現像ローラ及びこれを用いた現像装置

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JPH037970A
JPH037970A JP1191638A JP19163889A JPH037970A JP H037970 A JPH037970 A JP H037970A JP 1191638 A JP1191638 A JP 1191638A JP 19163889 A JP19163889 A JP 19163889A JP H037970 A JPH037970 A JP H037970A
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JP
Japan
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layer
toner
developing roller
conductive
resin layer
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JP1191638A
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Atsushi Aoto
淳 青戸
Yasuo Hirano
泰男 平野
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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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〕 本発明は静電潜像を現像するための現像ローラ及び該現
像ローラを用いた一成分トナー現像装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、非磁性1成分トナーを用いて静電潜像を現像する
方法として、トナー担持体(すなわち現像ローラ)上の
トナーをブレード状あるいはロール状の部材により薄層
化し、これを静電潜像の形成された感光体上に当接して
現像する方法が知られている。この方法においては現像
ローラは、■トナーの補給■トナーの帯電■トナーの薄
層形成■トナーの搬送■現像■残留電荷の除電等のサイ
クルを繰り返すのであるが、現像口、−ラが−サイクル
し、次のサイクルに入る場合に現像ローラにはトナーと
の摩擦帯電によってカウンターチャージが生じたり、感
光体からの分配電荷がその表面や内部に残存するため繰
り返しの使用によってトナーの帯電特性や現像特性が劣
化し、いわゆる残像現像が生じるといった難点があった
このため、従来より現像ローラの除電方法が色々検討さ
れており、たとえばトナー担持体の表面に金属ブラシや
導電性スポンジなどの低抵抗体を当接する方法が提案さ
れている。
しかしながら、金属ブラシを用いる方法は、トナー担持
体表面への当接が不均一であるため、画像上にスジ状の
シマが出てしまう場合があり、また導電性スポンジを用
いる方法はその残像消失効果が充分ではなかった。更に
、これらの方法はトナー薄層を介してトナー担持体に当
接する方法であることから、除電効果が極めて悪いとい
った欠点があった。また、除電効果を向上させるために
、ブラシの材質や密度、スポンジロールの設置本数の検
討など様々な試みがなされているが、残像を完全に消失
するまでに至らなかった。一方、こういった現像システ
ム側からの改良により、非常に初期化され易い、換言す
れば電荷が残存しない現像ローラの開発もなされている
このような現像ローラとしては、たとえば第一被覆層の
導電性基体として106〜1011Ω・口の中程度の体
積抵抗(以下、中抵抗)の弾性材料を用い、その上に第
2被覆漕として可撓性の合成樹脂と導電粒子とからなる
半導電性体で被覆しである現像ローラがある。しかしこ
のものは使用する材料がNBRにトリルブタジェンゴム
)、ECO(エピクロルヒドリンゴム)、クロロプレン
ゴム、ウレタンゴム等であるため、均一で安定したもの
をつくることが困難であり、特に電気特性の耐環境性(
熱とか湿度)が劣っており、そのため環境条件により現
像特性が変化するという欠点を有する。
一方、108Ω・―以下の体積抵抗を保有する導電性弾
性体を用い、その上に中抵抗〜高抵抗領域の樹脂または
ゴム層を、ついで電極層を順次積層した現像ローラが提
案されている。このものは各石に耐熱・耐湿性の優れた
樹脂またはゴム(例えば、シリコーン系、フッ素系ポリ
マー)を用いることにより耐環境性を著しく向上できる
という利点を有する。
しかしながら、この現像ローラは被覆層として中抵抗〜
高抵抗樹脂を用いているために、トナーとの摩擦帯電プ
ロセスによって生じた帯電電荷が残留蓄積し、次行程に
おけるトナー帯電性や現像特性に大きな影響を与え、残
像を生じるという欠点を有する。また、当該現像ローラ
の電極層に、導電粒子を分散させ低抵抗化させることに
よって電荷リークを促進する試みもなされているが、電
荷をリークさせる程度の導電性を表面層に付与した場合 ■トナーの’it量及びトナーの搬送性の低下0表面層
の低抵抗化に伴う保持体との電界強度の増加による濃度
過多、解像度の低下 ■多量の導電粒子添加による表面石の対トナーの離型性
の低下やトナーフィルミングの発生耐摩耗性の低下 などの問題が生じ、すべての面において満足すべき現像
ローラが開発されていないのが現状である6〔発明が解
決しようとする課題〕 本発明は、上記従来技術の実情に鑑みてなされたもので
あって、トナーの帯電性及びa型性に優れ、長期間繰り
返し使用しても残像を生じることがなく、しかも耐久性
に優れ低コストで小型化の可能な現像ローラ及び該現像
ローラを用いた現像装置を提供することを目的とする6 〔課題を解決するための手段〕 本発明によれば、上記目的は静電潜像を保持する保持体
との対向電極としての導電性基体上に樹脂層、導電性樹
脂層及び電極層を順次設けたことを特徴とする現像ロー
ラ及び補給ローうによって表面にトナーが補給され、つ
いで薄層形成部材によって均一な薄層がその表面に形成
された現像ローラを含む現像装置において、現像ローラ
が請求項(1)記載のものである現像装置によって達成
される。
本発明の現像装置を第1図に沿って説明する。
第1図においては、1は容器、2はトナー、3はアジテ
ータ、4は補給ローラ、5は現像ローラ、6はトナー薄
層ブレード、7は感光体である。
第1図において、トナー容器1の中に非磁性の一成分ト
ナー2が入っている。このトナー2はアジテータ3によ
って、補給ローラ4と現像ローラ5により形成されるト
ナー貯留部に搬送され、現像ローラ5の表面に担持され
る。さらにトナー薄層ブレード6によって均一な薄層を
形成するとともに所定の極性に摩擦帯電される。トナー
薄層は、静電潜像を保持する感光体7と現像ローラ5と
が当接する現像領域に運ばれ、ここで現像ローラから感
光体7ヘトナーが静電的に移行し、潜像が顕像化される
6以上のプロセスにおいて、トナー2と現像ローラ5と
は摩擦帯電によって静電的に結合しているが、このトナ
ー2が感光体7に移動した後に、現像ローラ5中には、
カウンターチャージが残存し、いわゆる残像現像を生じ
る6 本発明はこのようなカウンターチャージを迅速にリーク
し、かつトナーの帯電性、搬送性、離型性等を改良する
ために、前述の如き特定構造の現像ローラを用いる。
すなわち、本発明の現像ローラは、静電潜像を保持する
保持体との対向電極としての導電性基体(以下、単に芯
金という)上に樹脂層、導電性樹脂層及び電極層を順次
設けたものを基本構成とする。
本発明で用いる現像ローラの構成を第2図、第3図及び
第4図に基づいて説明する。
第2図は芯金25上に導電性弾性N24、樹脂層23、
導電層樹脂IW23及び電極Nl21を59次設けた構
成のものである。芯金25は従来公知の材料、たとえば
ステンレス、アルミニウム、鉄などの金属材料によって
形成される。
導電性弾性層24は10’Ω・cm以下の体積固有抵抗
を有する導電性弾性体を用いることが望ましい。
この場合、シリコーン系、フッ素系、ウレタン系等の合
成ゴムにカーボンなどの低抵抗粒子を分散したものが用
いられるが、可塑剤などを用いなくても低硬度化が可能
なシリコーンゴムが特に好ましく使用される。これらの
材料はプレス成形、射出成形、押し出し成形等の通常の
成形手段によフて得ることができ、更に研磨によって所
定形状のものとすることができる。この導電性弾性層の
膜厚は充分な弾性効果を発揮させるために1mm以上と
するのが適当である。
樹脂Jl123はアルキッド樹脂、塩素化ポリエーテル
、塩素化ポリエチレン、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、フ
ェノール樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエ
チレン、メタクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリスチレ
ン系樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル5ポリ塩化ビ
ニリデン、シリコーン等の樹脂、ブタジェンゴム(BR
)、スチレンブタジェンゴム(SDR)、エチレン・プ
ロピレンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)
、塩素化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム(CH
R)、ニトリルゴム(NBRR)、アクリルゴム、ウレ
タンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴムから形
成されるが、耐熱性、耐湿性の観点からみてシリコーン
樹脂、フッ素系樹脂の使用が好ましい。この樹脂層23
の膜厚は体積抵抗や誘電率等の電気特性を考慮すること
により任意に定め得るが、通常は50μs〜2ramで
ある。この層を作成するにはスプレー塗布。
ディッピング、水蒸気加硫、押し出し加硫等の適切な工
法を適宜採用すればよい。
導電性樹脂層23は樹脂層22で挙げられた樹脂やゴム
に低抵抗粒子を分散したものである。低抵抗粒子として
は、たとえば、カーボン、酸化スズ、酸化亜鉛、各種金
属粒子が用いられるが、少量の添加で低抵抗化の効果が
発現されるカーボンが特に好ましく使用される。この層
の体積抵抗は1012Ω・Qm以下が好ましい。体積抵
抗が1012Ω・am以上であると電荷のリークが困難
で残像が発生してしまう。この層もまた前述した通常の
工法により成膜できるが、簡便な方法としてはスプレー
法、ディッピング法が好ましく採用される。膜厚は10
0声以下が好ましく、100/1711以上であると塗
工液のタレなどが生じ成膜化が困難となる。
最上層の電極Ji121は、前記と同様の樹脂またはゴ
ム材料に導電性粒子や表面に樹脂コートした通電性粒子
を添加したものである。これらはトナーの離型性、帯電
性等を損わぬ程度に添加させるものであり、添加量は樹
脂またはゴム材料100重量部に対し100重量部以下
が好ましい。100重量部以上であると表面特性を維持
する事が困難となる。
第3図は芯金34上に樹脂層33、導電性樹脂32及び
電極M31を順次積層したものであり、第2図において
、導電性弾性層24を取り除いた構成のものである。樹
脂層33、導電性樹脂/932及び電極層の形成成分と
しては、第2図に各々示したものがそのまま適用される
。第4図は芯金44上に中抵抗弾性層43、導電性樹脂
層42.電極層41を順次積層したものである。
中抵抗弾性層43は10″〜1010Ω・Cmの体積抵
抗を有するもので、中抵抗弾性体としてはニトリルブタ
ジェンゴム(NBR)、エピクロルヒドリンゴム(EC
O)、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム
等の有極性ゴムや抵抗調整剤としてカーボン、金属酸化
物粒子などを分散させたシリコンゴム、ウレタンゴム、
エチレン−プロピレンゴム、スチレン−ブタジェンゴム
等が用いられるが、抵抗の調整が容易であり、また低硬
度性、耐摩耗性。
耐圧縮歪性などの実用上必要な特性を満足するものとし
て、ニトリル−ブタジェンゴム(NBR)、エピクロル
ヒドリンゴム(ECO)及びニトリル−ブタジェン−エ
ピクロルヒドリンゴム(NBR−ECO)の使用が特に
望ましい。また導電性弾性層42及び電極M41として
は第2図の説明の項で示したものと同様な成分がそのま
ま適用できる。
また、本発明で用いる現像ローラには種々の目的の為に
無機充填剤や架橋剤、熱安定剤、加工助剤など添加する
ことができる。無機充填剤としては、珪藻土、石英粉末
、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸
化マグネシウム、タルク、珪酸アルミニウム、酸化アル
ミニウムなどの粉末、チタン酸カリウム、アスベスト、
ガラス、カーボンなどの繊維、テフロン、窒化ホウ素な
どの粉末が用いられる。
また、トナーとしては、従来公知のものがそのの使用で
きる。このようなトナーの具体例としては、たとえばス
チレン−n−ブチルメタクリレートやエポキシ樹脂など
の結着樹脂中に着色剤を含有させた微粒体や更に必要に
応じて帯電制御剤にグロシン染料、塩基性染料など)、
シリカなどの流動化剤、炭化ケイ素などの研摩材、脂肪
酸金属塩などの潤滑剤などを添加したもの等が挙げられ
る。
〔実施例〕
以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明
する。
実施例1 芯金(6mmφ)上に下記の樹脂層形成成分をスプレー
塗布し、100℃71時間の条件下で熱硬化させ、膜厚
100声の樹脂層を形成した。この層の体積抵抗は1.
OX 10”Ω・cIllであった。
〔樹脂層形成成分〕
トルエン             200  uキシ
レン            200  nつぎに下記
導電性弾性層形成成分を2本ロールにより混練し、プラ
イマー(松本製薬社製:TA−25)を塗布した上記樹
脂層に 1次加硫170℃710分、120kg/cn?2次加
硫200℃71時間 の条件でプレス成形して、肉厚6mmの導電性弾性層(
体積抵抗:1.5X10’Ω”cm、ゴム硬度(JIS
A) : 28度)を形成した。
〔導電性弾性層形成成分〕
メチルビニルポリシロキサン    100重量部カー
ボン(ケッチエンブラックEC)   5重量部石英 
              20重量部上記混合物を
2本ロールで混練した後、混合物100重量部に対し架
橋剤(2,4−ジメチル−2,4−ジ−ターシャリ−ブ
チルパーオキシヘキサン:トーレシリコーン社製:RC
−4) 1.5重量部を添加したもの。
ついで、導電性弾性暦表面をトリクレンにより清浄した
後、チタネート系カップリング剤(松本製薬社製:TA
−25)の1%キシレン溶液を塗布し、30分間乾燥後
、下記の電極層形成成分をスプレーコーティングし、1
50℃71時間の条件下で硬化させ、ついで研磨して膜
厚15癖の電極層を形成し、第3図に示される構造の現
像ロールを作製した。
〔電極層形成成分〕
コロネートEH(501キシレン溶液)20重量部トル
エン             200重量部キシレン
             200重量部実施例2 実施例1において、芯金上に導電プライマー(トーレシ
リコーン社製:DY39−020)を設けると共に樹脂
層形成成分を下記のものに代えた以外は実施例1と同様
にして第3図に示される構造の現像ロールを作製した。
なお、この樹脂層の体積程抗は5.0〜1014Ω・c
mであった。
〔樹脂層形成成分〕
トルエン             SOO重量部実施
例3 予め導電プライマー(トーレシリコーン社製=DY39
−011)が塗布された芯金(6mmφ)上に下記の導
電性弾性層形成成分を1次加硫:170°C/10分、
120kg/d、2次加硫=200℃74時間の条件下
でプレス成形し肉厚6mmの導電性弾性層(体積固有抵
抗: 1.5X10sΩ’cm、ゴム硬度(JISA)
 : 28度)を形成した。
〔導電性弾性層形成成分〕
メチルビニルポリシロキサン    100重量部カー
ボン(ケッチエンブラックEC)   5重量部石英 
              20重量部上記混合物を
2本ロールで混練した後、混合物100重量部に対し架
橋剤(2,4−ジメチル−2,4−ジーターシャリーブ
チルパオキシヘキサン:トーレシリコーン社製:RC−
4) 1.5重量部を添加したもの。
ついで、導電性弾性層表面をトリクレンにより清浄した
後、チタネート系カップリング剤(松本製薬社製:TA
−25)の1%キシレン溶液を塗布し、30分間乾燥後
、下記の樹脂層形成成分をスプレーコーティングし、1
50℃71時間の条件下で硬化させ、ついで研磨して膜
厚SOpmの樹脂層を形成した。
〔樹脂層形成成分〕
コロネートEH(50%キシレン溶液)20重量部トル
エン            200重量部キシレン 
           200重量部ついで、前記樹脂
層上に下記の導電性樹脂形成成分をスプレーコーティン
グし、樹脂層の形成時と同様な条件で硬化させて膜厚5
声の導電性樹脂層を形成した。
なお、この層の体積抵抗は7X10’Ω・cmであった
〔導電性樹脂層形成成分〕
〔電極層形成成分〕 コロネートEH(50%キシレン溶液)20重量部カー
ボンブラックマスターバッチ 200重量部トルエン 
            200重量部キシレン   
          200重量部なお、カーボンマス
ターバッチは以下のようにして調製した。
フッ素系共重合体樹脂(固形分50%)  100重量
部(M硝子■社製:ルミフロン601C)トルエン  
           50重量部キシレン     
        50重量部上記混合物を72時間ボー
ルミルで分散してカーボンマスターバッチを調製した。
次に、この導電性樹脂層上に下記の電極層形成成分をス
プレー塗布し、150℃/1時間硬化後、研磨して膜厚
10μsの電極層を設け、第2図に示される構造の現像
ローラを作製した。
コロネートEH(50%キシレン溶液)20重量部トル
エン             200重量部キシレン
            200重量部実施例4 実施例3において、導電性弾性層を除き、かつ芯金の径
を20mmφとした以外は実施例3と同様にして第3図
に示される構造の現像ローラを作製した。
実施例5 実施例3において、導電性弾性層及び樹脂層の二層に代
え、下記組成の中抵抗弾性層形成成分を160℃/30
分間、100kg/adでプレス成形して肉厚6mmの
中抵抗弾性層を設けた以外は実施例3と同様にして第4
図に示される構造の現像ローラを作製した。
〔中抵抗弾性層形成成分〕
NBR(JSRN250S;日本合成ゴム)100重量
部(NIPOL1312;日本ゼオン)30重量部EC
O(エビダルマC;大阪曹達)100重量部軟化剤(黒
サブ;昭和化学工業)    20重量部滑剤(ステア
リン酸)0.5重量部 混和剤(ステアリン酸亜鉛)     1重量部加硫促
進助剤(亜鉛華)10重量部 加硫促進剤 (サルファックスH;鶴見化学工業)0.5重量部(サ
ンセラーTT;三新化学)     1重量部(サンセ
ラーDM:三新化学)1.5重量部(サンフェルR;三
新化学)      1重量部(サンセラー22;三新
化学)      1重量部この中抵抗弾性層の体積抵
抗とゴム硬度は以下のとおりである。
体積抵抗:1xio”Ω’Cm ゴム硬度(JISA) : 34度 比較例1 実施例3において、導電性樹脂層を除き、かつ電極層の
形成成分を下記のものに代えた以外は実施例1と同様に
して現像ローラを作製した。
なお、この電極層の膜厚は15碑であり、体積抵抗はl
Xl011Ω・cmであった。
〔電極層形成成分〕
コロネートEH(50%キシレン溶液)20重量部カー
ボンマスターバッチ      70重量部トルエン 
            200重量部キシレン   
          200重量部比較例2 比較例1において、電極層形成成分のカーボンマスター
バッチの使用量を30重量部とした以外は比較例1と同
様にして現像ローラを作製した。
なお、この電極層の体積抵抗は3X1013Ω・cmで
あった。
以上のようにして得られた実施例及び比較例の現像ロー
ラを各々第1図における現像ローラとして用い、トナー
の帯電量、トナーの離型性、現像ローラの摩耗性、残像
性及び画像ムラの各項目について評価した。その結果を
表−1に示す。評価方法は以下によった。
〔トナーの帯電量〕
下記の負帯電トナーを用い第1図に示す現像装置に胎い
ての帯電量をブローオフ法により測定した。
(使用トナー):粒径12よ スチレンアクリル樹脂      100重量部カーボ
ン             10重量部含クロムモノ
アゾ染料       2重量部〔トナーの離型性〕 上記のトナー及び現像装置を用いて、72時間空回した
後の現像ローラ表面のトナー状態を次の基準により評価
した。
ランクA:布などでローラ表面のトナーが簡単にふきと
れる。
ランクB:ふきとりで、わずかにトナーが残る。
ランクC:完全にふきとりができずトナーの薄膜が残る
ランクD=溶融状態のトナーが強くローラ表面に固着し
ている。
〔現像ローラの摩耗性〕
上記と同様のトナー及び現像装置を用いて、200時間
空回し後の摩耗量を現像ローラの直径を測ることによっ
て測定した。なお、ローラの直径はレーザーマイクロゲ
ージ(DT−4002A;岩通エレクトロニクス)によ
り測定した。
〔残像性の評価〕
上記と同様のトナー及び現像装置を用いパターン画像に
より残像を評価した。即ち、黒ベタ現像後、網点を現像
し、黒ベタの位置に相当する網点の画像濃度(IDt、
)と黒ベタ相当部以外の、その真横部の網点画像濃度(
IDH)との比(IDL/IDH)をマクベス濃度計に
より測定した。なお左右2ケ所においてその比を測定し
た。
〔画像ムラの評価〕
黒ベタ部の現像ローラ1回転分中の1点をとり、更に5
回転分までの計5点について、マクベス濃度計で各々の
IDを測定し、 ID100 x 100の値を求めた
0D:黒ベタ部原稿濃度 ■D=黒ベ黒部5部写濃度 なお、トナー薄層ブレード、補給ローラ及び感光体とし
ては以下のものを用いた。
〔トナー薄層ブレード〕
シリコーンゴム(1mm厚) 〔トナー補給ローラ〕 導電性ウレタンスポンジ 〔感光体〕 PC 表−1 なお、実施例1及び実施例2の現像ローラの硬度をJI
SA型硬度計(島津製作所)により測定したところいず
れも28度であった。
表−1の結果より本発明の現像ローラは残像がなく、か
つトナーの帯電性、離型性、摩耗性及び搬送性に優れた
ものであることがわかる。
〔発明の効果〕
本発明の現像ローラは、前記構成からなるので、適正な
トナー帯電量を有すると共にトナーの離型性に優れてい
ることから、残像のない高品質な画像を与える。またそ
の耐久性や除電効果も優れているので、この現像ローラ
を組み込んだ現像装置は小型化が可能であると共に製作
コストが低度である等の利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る現像装置の説明図であり、第2図
、第3図及び第4図は各々本発明に係る現像ローラの各
能態の模式断面図である。 1:容器 2:トナー 3:アジテータ− 4:補給ローラ 5:現像ローラ 6:トナー薄暦ブレード 7:感光体 21.31,41:電極層 22.32,42:導電性弾性層 23 、33 :41!脂層 24:導電性弾性層 43:中抵抗弾性潜 25 、34 、44 :芯金 第1図 第2図 第3図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)静電潜像を保持する保持体との対向電極としての
    導電性基体上に樹脂層、導電性樹脂層及び電極層を順次
    設けたことを特徴とする現像ローラ。
  2. (2)補給ローラによって表面にトナーが補給され、つ
    いで薄層形成部材によって均一な薄層がその表面に形成
    された現像ローラを含む現像装置において、現像ローラ
    が請求項(1)記載のものである現像装置。
JP1191638A 1989-03-01 1989-07-25 現像ローラ及びこれを用いた現像装置 Pending JPH037970A (ja)

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JP5071889 1989-03-01
JP1-50718 1989-03-01

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019158917A (ja) * 2018-03-07 2019-09-19 住友ゴム工業株式会社 ゴム組成物、ゴムローラおよび画像形成装置

Cited By (1)

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JP2019158917A (ja) * 2018-03-07 2019-09-19 住友ゴム工業株式会社 ゴム組成物、ゴムローラおよび画像形成装置

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