JPH05248426A - 半導電性ローラ - Google Patents

半導電性ローラ

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JPH05248426A
JPH05248426A JP4083268A JP8326892A JPH05248426A JP H05248426 A JPH05248426 A JP H05248426A JP 4083268 A JP4083268 A JP 4083268A JP 8326892 A JP8326892 A JP 8326892A JP H05248426 A JPH05248426 A JP H05248426A
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rubber
roller
conductive
layer
tube
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JP4083268A
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Kazuo Nojima
一男 野島
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Ricoh Co Ltd
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  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Dry Development In Electrophotography (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 その表面に凹凸がなく帯電電位等の電気的特
性が安定した半導電性ローラを提供する。 【構成】 導電性支持体上に導電性弾性層及び低抵抗層
を設けた半導電性ローラであって、該導電性弾性層と低
抵抗層との間に導電性被覆層を設けた半導電性ローラ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真システムにお
ける帯電、現像および転写用等に用いられる半導電性ロ
ーラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子写真式複写機は、たとえば、有機感
光体、セレン、CdS等の感光体ドラム表面に、原稿像
を静電潜像として形成し、これにトナーを付着させて、
トナー像を形成し、このトナー像を転写紙に転写、定着
することにより複写を行うものである。この場合、感光
体ドラム表面に、静電潜像を形成させるには、あらかじ
め感光体ドラム表面を帯電させ、その帯電部分に対し
て、原稿像を光学系を介して投射し、光のあたった部分
の帯電を消すことによって静電潜像を形成することがで
きる。上記の静電潜像の形成に先立って、感光体ドラム
表面を帯電させる方法として、従来からコロナ放電方式
が採用されている。コロナ放電方式は、感光体ドラム表
面に対して、コロナ放電器からコロナ放電を施して帯電
処理し、感光性を付与するものである。この方式は、一
般に5〜8KVという高電圧を金属ワイヤに印加するた
め、放電にともない発生するオゾンが感光体の性能を劣
化させるとともに、人体に悪い影響を与えることが知ら
れている。
【0003】このような問題を解決するために、最近で
は、半導電性ローラを感光体ドラム表面に接触回転させ
て、感光体表面を帯電させる、接触帯電ローラが注目さ
れている。接触ローラ帯電方式を用いた電子写真装置
は、図1のように構成されていて、感光体1は有機感光
体で形成されているが、セレン、CdS、アモルファス
シリコン等の無機感光体でもよい。上記感光体1には、
これに接して帯電ローラ2が設けられていて、この帯電
ローラ2を中心として、時計回転方向に配置されて、現
像器3、転写紙4がある。感光体1に近接して、転写ロ
ーラ5から放出される転写紙4の定着を行うための定着
器6が転写ローラ5およびトナークリーナ7との間に備
えてある。ところで、電子写真複写機等には、帯電ロー
ラ、現像ローラ、転写ローラ等多くの半導電性ローラが
用いられている。このような半導電性ローラは、106
〜1012Ωcm程度の導電性を有するものが望ましく、
通常図3に示すような、導電性支持体(金属軸芯)10
とその外周に導電性弾性体層11が形成され、この導電
性弾性体層の外周に沿って抵抗層12が形成されたもの
が用いられている。上記導電性弾性体層11の材料とし
ては、体積抵抗が105Ωcm以下、好ましくは103Ω
cm以下、ゴム硬度(JIS.A)20〜40度、好ま
しくは25〜35度のものが使用できる。一般的には、
シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴ
ム、ノルボーネンゴム、ウレタンゴム等の合成ゴム中に
導電性粉末(カーボンブラック、金属粉末など)などを
混入した組成物によって形成されている。
【0004】抵抗層材料としては、体積抵抗が105
1013Ωcm、好ましくは106〜1012Ωcmのもの
が使用できる。一般的には、エピクロルヒドリンゴム、
ニトリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、クロロプ
レンゴムなどの有極性ゴムであったり、更にはシリコー
ンゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエン
ゴムなどの高抵抗の合成ゴム中に導電性粉末(カーボン
ブラック、金属粉末など)などの抵抗物質を混入した組
成物あるいはフッ素ゴムなどの半導電性高分子化合物に
よって形成されている。
【0005】しかしながら、図1に示した感光体ドラム
はハードなドラムであるため帯電ローラとの接触性を良
好にするため帯電ローラは弾性変形するものが好まし
い。もしローラの硬度が高く弾性変形しにくいとローラ
表面のわずかの凹凸でも感光体ドラムと間隔をつくり帯
電不良を生ずることになる。従って、このような帯電不
良を防止するために、帯電ローラの導電性弾性層のゴム
硬度を25〜35度と比較的低くしておく必要がある。
【0006】しかし、低ゴム硬度の導電性弾性ローラを
製造する一般的な方法では、ローラ成形した後ローラ表
面を研磨して目標とするローラ径を得るが、先の研磨に
よってローラ表面の粗さが大きくなり、特にローラ円周
方向の粗さはRz=20〜100μmにもなってしま
う。次工程で抵抗層を形成した後にも表面粗さの凹凸が
残り帯電不良を生ずる原因となる。
【0007】以上のように低ゴム表面を研磨して表面粗
さを小さくすることは難しい。一方、ローラ表面を研磨
することなしに、表面粗さを小さくできるローラの作製
方法がある。その作製方法は円筒状の内面にクロムメッ
キなどを施して、その表面粗さをRz=5μm以下に保
った金型の中心にローラの芯金を挿入し、その筒壁と芯
金との間に導電性ゴム材料を圧力下で注入し、ついで所
要の温度および時間を金型加熱することによりゴム材料
の加硫を行い、加硫終了後金型を冷却して内容物のロー
ラを取り出す方法である。この方法によれば、ゴム表面
を研磨せずに表面粗さの小さいローラが得られる。しか
しこの方法では、ローラのゴム部分を冷却して収縮させ
ることによりローラを円筒状金型から取り出すために、
ローラのゴム部分の肉厚が6〜7mm以上でないとロー
ラを円筒状金型から取り出せないという欠点があるの
で、帯電用ローラのようにその導電性弾性層の厚さが3
〜5mmと比較的小径ローラのときには、この方法での
ローラ作製は困難となる。以上述べたように、帯電ロー
ラの導電性弾性表面を平滑に仕上げたローラを得ること
が難しく、従ってその導電性弾性層上に抵抗層を形成し
た帯電ローラは表面に凹凸が存在し帯電ムラが生ずると
いう問題があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
欠点を解消した、帯電ムラ等が生じることがなく、安定
した電気的特性が得られると共に耐久性に優れ、かつ低
価格で作製し得る半導電性ローラを提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための課題】本発明によれば、導電性
支持体上に、導電性弾性層及び低抵抗層を設けた半導電
性ローラにおいて、該導電性弾性層と低抵抗層の間に導
電性被覆層を介在させたことを特徴とする半導電性ロー
ラが提供される。
【0010】本発明者等は、帯電ローラ、現像ローラ、
転写ローラ等の半導電性ローラ(図2参照)において、
導電性弾性体層と低抵抗層の間に導電性被覆層を介在さ
せることにより、前記目的を達成することができること
を見い出し、本発明を完成するに至った。
【0011】本発明の半導電性ローラは、図2に示され
るように、導電性支持体(軸芯)10の周囲に導電性弾
性層11を設け、その外周に導電性被覆層13を設け更
にその上に低抵抗層12を設けたものである。導電性支
持体としては、Alなどの金属材料が用いられる。ま
た、導電性弾性層の材料は、特に制限されず、シリコー
ンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、ノル
ボーネンゴム、ウレタンゴムなどの合成ゴム中に導電性
粉末(カーボンブラック、金属粉末など)などを混入し
た組成物によって形成され、体積抵抗が104Ω・cm
以下、そしてゴム硬度が20〜40度(JISA)好ま
しくは25〜35度の範囲のものが使用できる。また、
この導電性弾性層のゴム硬度を下げるためのオイルとか
または電気抵抗の調製材としての界面滑性剤などの添加
は経時とともにその添加剤がローラ表面に浸出し感光体
表面の汚染およびトナー付着などを促進させ、異常画像
発生の原因となるためこれらの添加は好ましくない。
【0012】本発明者らの検討によれば、これらの材料
を用いて通常の金型成形方法に従って、ローラ形状と
し、次いでローラ表面の研磨を行った場合には、ローラ
表面の表面粗さは円周方向のRz=50〜70μm、長
手方向のRz=5〜10μmとなり、この導電性弾性層
上に直接低抵抗層を形成すると、ローラ表面に凹凸が残
り、帯電ムラの発生の原因となることを知見した。
【0013】この点を改善すべく研究を進めたところ、
この導電性弾性層と低抵抗層の間に予め平滑な導電性被
覆層を介在させておくと、低抵抗層の表面の凹凸がなく
なり、平滑性が向上し、帯電電位のバラツキが極めて少
なくなることを知見した。本発明はこれらの知見に基づ
いてなされたものである。
【0014】上記したように導電性被覆層は、その上に
設けられる低抵抗層の表面の凹凸を解消することを目的
として設けられるものであるから、かかる目的に沿うよ
うな形態であればいずれの態様を採り得るが、効果の発
現性、加工の容易性等の点からみて、シームレスチュー
ブ状の形態を採ることが望ましい。
【0015】シームレスチューブの材料としては、シリ
コーンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴ
ム、ニトリルブタジエンゴムなどのゴム類を用いること
ができる。また、シームレスチューブの形態としては、
非熱収縮性薄肉チューブと熱収縮性薄肉チューブ等が挙
げられる。
【0016】以下、非熱収縮性薄肉チューブの具体的な
作製方法の1例について述べる。まず、金属製芯金表面
にはクロムメッキ等を施し、その表面粗さをRz=5μ
m以下とする。次に、この金属製芯金を使用して、従来
の一般的な金型成型方法に従って芯金の外周面に1〜2
mm厚のゴム層を形成する。このときのゴム材料として
は導電性弾性ローラと同じカーボンブラックなどの導電
性粒子を分散した低抵抗のシリコーンゴム、エチレンプ
ロピレンゴム、クロロピレンゴム、ニトリルブタジエン
ゴムなどを用いればよい。つぎに、得られた成形体の表
面を従来の一般的な方法で研磨してゴム厚みを0.5〜
1.0mmとする。そして成型体のゴム部分の内面(芯
金との接触面)が表になるようにめくり返しながら芯金
から分離すれば、平滑な表面を有する薄肉チューブが得
られる。非熱収縮性薄肉チューブとしては、その内径A
が、導電性弾性ローラ外径Bの0.8〜0.99倍であ
るものを用いることが好ましい。この範囲以下では導電
性弾性ローラにチューブを被せにくくなったり、被せた
後のローラ径が不均一になったりする。またこの範囲を
超えると、密着性が悪くなり、帯電ムラなどの発生の原
因となる。
【0017】次に、熱収縮性薄肉チューブの具体的な作
製方法の1例について述べる。カーボンブラックなどの
導電性粒子を分散処理した低抵抗のシリコーンゴム、エ
チレンプロピレンゴム、クロロピレンゴム、ニトリルブ
タジエンゴムなどの材料を熔融押出した後、たとえば1
01〜130%程度延伸する。この場合、延伸比は均一
に収縮させるために、チューブの円周方向の延伸比をチ
ューブの軸方向の延伸比より大きくすることが良い。ま
た熱収縮性薄肉チューブの収縮前の内径A′と導電性弾
性ローラ外径B′との比が1.01〜1.30の範囲で
あることが良い。この範囲以下では熱収縮性薄肉チュー
ブを導電性弾性ローラに被せることが難しく、またこの
範囲以上であると均一に熱収縮しなくなり、ローラ上で
抵抗値がばらつき、帯電ムラ発生の原因となる。
【0018】シームレスチューブを導電性弾性ローラ上
に被覆させるには、たとえば次のような方法で実施すれ
ばよい。非熱収縮性薄肉チューブを被せるときは、該薄
肉チューブ内に圧縮エアーを吹き込み、チューブの内径
を広げながら導電性弾性ローラを挿入して被せる。ま
た、熱収縮性薄肉チューブを被せるときは、導電性弾性
ローラを熱収縮性薄肉チューブ内に挿入した後、熱風あ
るいは沸騰水等の熱源によりチューブの一端から他端へ
移動するようにして均一な収縮を行なえばよい。
【0019】また、低抵抗層材料としては体積抵抗が1
5〜1013Ω・cm好ましくは106〜1012のものが
使用できる。エピクロルヒドリンゴム、ニトリルゴム、
アクリルゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴムなどの
有極性ゴムであったり、またはフッ素ゴムなどの半導電
性高分子で形成することができる。
【0020】本発明の半導電性ローラを用いて複写を行
なうには、次のようにして実施される。矢印方向に回転
する感光体ドラム1の外周面に弾性を有する半導電性ロ
ーラからなる帯電ローラ2を感光体ドラム1によって部
分的に弾性変形させながら、従動回転させる。この帯電
ローラ2の接触により感光体ドラム1の外表面が帯電さ
れる。このようにして帯電された感光体の表面には、露
光機構部8によって、原稿に対応した静電潜像を感光体
ドラム表面に形成し、この潜像を可視化して転写紙に転
写ローラ5を用いて転写し、定着器6で定着を行う。こ
のようにして複写体が得られる。なお、この場合、上記
感光体ドラム1の表面には、転写ローラ5によって付着
しているトナーの85〜95%は転写されるが、この転
写後の残りのトナーはトナークリーナ7によって、ほぼ
完全に除去され、さらにイレーサー・ランプ9によって
全面光照射をうけ、初期化され、つぎの帯電に備える。
【0021】
【実施例】以下に実施例により更に詳細に説明する。 実施例1 熱加硫型導電性シリコーンゴム(商品名:DY32−9
31u、東レ・タウコーニング・シリコーン社製)10
0重量部、加硫剤(商品名:RC−4、東レ・タウコー
ニング・シリコーン社製)4重量部とを混練して、均一
な組成のコンパウンドとした後、このゴムコンパウンド
(導電性弾性層形成材料)をステンレス製軸芯(φ6m
m)(導電性支持体)の外周に巻きつけてからローラ成
形金型で一次加硫(170℃、10分間、100kg/
cm2)、二次加硫(200℃、4時間)を行った。次
いでローラ表面を研削して、体積抵抗3×103Ω・c
m、ゴム硬度32度(JISA)、表面粗さとして、円
周方向Rz=50μm、長手方向Rz=8μm、直径φ
12mmの導電性弾性ローラを得た。次に、導電性被覆
層形成材料としての非熱収縮性薄肉チューブ(シームレ
スチューブ)を以下のようにして作製した。導電性シリ
コーンゴム(商品名:DY32−931u、東レ・タウ
コーニング・シリコーン社製)100重量部、加硫剤
(商品名:RC−4、東レ・タウコーニング・シリコー
ン社製)4重量部とを混練して、均一な組成のゴムコン
パウンドとした後、このゴムコンパウンドをクロムメッ
キを施したφ10.8mmの金属製芯金(表面粗さRz
=3μm)の外周に巻きつけてローラ成形金型で一次加
硫(170℃、10分間、100kg/cm2)、二次
加硫(200℃、4時間)を行った。次いでローラ表面
を研削して、ゴムの厚みを0.6mmとした。そしてこ
の成形体のゴム部分の内面(芯金と接している側)が表
となるようにめくり返しながら芯金と分離して、非熱収
縮性薄肉チューブを得た。得られた非熱収縮性薄肉チュ
ーブ内に5kg/cm2の圧縮エアーを吹き込みなが
ら、先に得た導電性弾性ローラを挿入した。薄肉チュー
ブが被覆された導電性弾性ローラの表面粗さは、円周方
向がRz=6μm、長手方向がRz=5μmでまたゴム
硬度は33度(JISA)、体積抵抗が6×103Ω・
cmであった。次にこの導電性薄肉チューブが被覆され
た導電性弾性ローラ表面に下記の要領でフッ素ゴムから
なる低抵抗層を形成した。フッ化ビニリデン/4フッ化
エチレン/6フッ化プロピレン共重合体エラストマ(商
品名:エイトシールF20uI、太平化成社製)100
重量部、ポリアミン架橋剤(商品名:エイトシールF2
0uI硬化剤、太平化成社製)4重量部に溶媒として4
−メチル−2−ペンタン430重量部を加えて得たコー
ティング液を先に得た薄肉チューブが被覆された導電性
弾性ローラ表面上にエアスプレー法によってコーティン
グした後、200℃、30分間で架橋硬化させて、厚さ
50μmの低抵抗層(フッ素ゴム被膜)を形成した。こ
のようにして得られた半導電性ローラを図1に示した電
子写真複写装置の帯電ローラとして装着して、帯電ムラ
および帯電ローラの表面粗さ、体積抵抗について評価し
た。その結果を表1に示す。
【0022】実施例2 実施例1において、導電性被覆層の形成材料をクロロプ
レンの熱収縮性チューブに代えた以外は実施例1と同様
にして半導電性ローラを作製した。なお、クロロプレン
の熱収縮性チューブは次のようにして作製した。クロロ
プレンゴム(商品名:ネオプレンW、昭和ネオプレン社
製)100重量部、加硫促進剤(商品名:マグライト
D、MERCK社製)4重量部、カーボンブラック(商
品名:ケッチェンブラックEC、ライオンアクゾ社製)
5重量部を熔融混練した導電性ゴムを内径12.0m
m、外径12.7mmのチューブ状に注入成型した後、
チューブの円周方向を30%、長手方向を20%それぞ
れ延伸させて、熱収縮前の内径が15.4mmのチュー
ブを得た。この熱収縮性チューブに実施例1と同じ導電
性弾性ローラを挿入して、沸騰水をチューブの一端から
他端へ移動させてチューブの収縮を行った。熱収縮チュ
ーブを被覆させた導電性弾性ローラの表面粗さは円周方
向のRz=6μm、長手方向のRz=4μm、またゴム
硬度は35度(JISA)、体積抵抗6×103Ω・c
mであった。この導電性熱収縮性チューブが被覆された
導電性弾性ローラ表面への抵抗層の形成は実施例1と同
様に行い半導電性ローラを作製した。このローラの評価
結果を表1に示す。
【0023】実施例3 実施例1において、導電性被覆層の形成材料をエチレン
/プロピレンゴムの熱収縮性チューブに代えた以外は、
実施例1と同様にして半導電性ローラを作製した。な
お、エチレン/プロピレンゴムの熱収縮性チューブは次
のようにして作製した。エチレン/プロピレンゴム(商
品名:DUTRAL N、DUTRAL S.P.A社
製)100重量部、カーボンブラック(商品名:ケッチ
ェンブラックEC、ライオンアクゾ社製)6重量部、老
化防止剤(商品名:ノンフレックスRD、精工化学社
製)0.5重量部、硫黄0.4重量部、過酸化物(商品
名:PEROXIMON F40、モンテカチーニ社
製)4重量部を熔融混練した導電性ゴムを内径12.0
mm、外径12.7mmのチューブ状に注入成形した
後、チューブの円周方向を30%長手方向を20%それ
ぞれ延伸させて熱収縮前の内径が15.6mmのチュー
ブを得た。この熱収縮性チューブに実施例1と同じ導電
性弾性ローラを挿入して沸騰水をチューブの一端から他
端へ移動させて収縮を行った。熱収縮チューブを被覆さ
せた導電性弾性ローラの表面粗さは円周方向がRz=7
μm、長手方向がRz=6μm、またゴム硬度34度
(JISA)、体積抵抗1×104Ω・cmであった。
この導電性熱収縮性チューブが被覆された導電性弾性ロ
ーラ表面への抵抗層の形成は実施例1と同様に行い半導
電性ローラを作製した。このローラの評価を表1に示
す。
【0024】実施例4 実施例1において、導電性被覆層の形成材料をニトリル
ブタジエンゴムの熱収縮チューブに代えた以外は、実施
例1と同様にして半導電性ローラを作製した。なお、ニ
トリルブタジエンゴムの熱収縮性チューブは次のように
して作製した。ニトリルブタジエンゴム(商品名:JS
R N250S、日本合成ゴム社製)100重量部、カ
ーボンブラック(商品名:ケッチェンブラクEC、ライ
オンアクゾ社製)6重量部、ステアリン酸亜鉛1重量
部、亜鉛華6重量部、硫黄1重量部を熔融混練した導電
性ゴムを内径12.0mm、外径12.7mmのチュー
ブ状に注入成形後、チューブの円周方向を30%、長手
方向を20%それぞれ延伸させて熱収縮前の内径が1
5.2mmのチューブを得た。この熱収縮性チューブに
実施例1と同じ導電性弾性ローラを挿入して沸騰水をチ
ューブの一端から他端へ移動させて収縮させた。熱収縮
性チューブを被覆させた導電性弾性ローラの表面粗さは
円周方向がRz=6μm、長手方向がRz=6μmまた
ゴム硬度は34度(JISA)、体積抵抗は4×103
Ω・cmであった。この導電性熱収縮性チューブが被覆
されている導電性弾性ローラ表面への抵抗層の形成は実
施例1と同様に行い、半導電性ローラを作製した。この
ローラの評価結果を表1に示す。
【0025】比較例1 実施例1に示した導電性弾性ローラ(シームレスチュー
ブを被覆していない)に直接フッ素ゴムをコーティング
して低抵抗層を形成し、半導電性ローラを作成した。
【0026】
【表1】
【0027】なお、評価方法は以下によった。 (1)体積抵抗 10mm幅の銅箔テープ(3M社製スコッチテープN
o.1245)を円周方向に巻きつけて、主電極をガー
ド電極とした。電極間距離は1mmとし印加電圧100
V、そのときの電流値より体積抵抗を換算した。 (2)表面粗さ 表面粗さ測定器(HOMMEL WERKE社製、ホン
メルテスターT1000型)を用いてローラの円周方向
および長手方向の平均粗さRzを測定。 (3)帯電ムラ 非接触型表面電位計(トレック社製、モデル344)を
用いて帯電直後の感光体上の表面電位を測定。この暗部
の帯電電位のムラが±5V以下を○とし、±5Vを超え
るものを×とした。
【0028】
【発明の効果】本発明の半導電性ローラは導電性弾性層
と低抵抗層との間に導電性被覆層を介在させたことか
ら、低抵抗層の表面の凹凸がなくなり、平滑性が向上し
たものとなるので帯電電位のバラツキが極めて少なくな
り、また低コストで簡単な工程で作製して得る等といっ
た多くの利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施に有用な帯電ローラを用いた電子
写真複写装置の模式図である。
【図2】本発明に係る半導電性ローラの層構成を示す模
式図である。
【図3】従来の半導電性ローラの層構成を示す模式図で
ある。
【符号の説明】
1…感光体ドラム 2…帯電ローラ 3…現
像器 4…転写紙 5…転写ローラ 6…定
着器 7…トナークリーナ 8…露光機構部 9…イ
レーサランプ 10…軸芯 11…導電性弾性層 12…
低抵抗層 13…導電性被覆層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性支持体上に、導電性弾性層及び低
    抵抗層を設けた半導電性ローラにおいて、該導電性弾性
    層と低抵抗層の間に導電性被覆層を介在させたことを特
    徴とする半導電性ローラ。
  2. 【請求項2】 導電性被覆層がシームレスチューブであ
    る請求項1の半導電性ローラ。
  3. 【請求項3】 シームレスチューブが非熱収縮性薄肉チ
    ューブ又は熱収縮性薄肉チューブである請求項2の半導
    電性ローラ。
  4. 【請求項4】 非熱収縮性薄肉チューブの内径Aと導電
    性弾性層の外径Bの比A/Bが0.80〜0.99であ
    る請求項3の半導電性ローラ。
  5. 【請求項5】 熱収縮性薄肉チューブの熱収縮前の内径
    A′と導電性弾性層の外径B′の比A′/B′が1.0
    1〜1.60である請求項3の半導電性ローラ。
JP4083268A 1992-03-04 1992-03-04 半導電性ローラ Pending JPH05248426A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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