WO2010021403A1 - 帯電ローラ - Google Patents

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WO2010021403A1
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roller
resin
charging roller
layer
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純一 高野
宏高 田河
いづみ 江頭
代治郎 白倉
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株式会社ブリヂストン
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/02Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices
    • G03G15/0208Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices by contact, friction or induction, e.g. liquid charging apparatus
    • G03G15/0216Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices by contact, friction or induction, e.g. liquid charging apparatus by bringing a charging member into contact with the member to be charged, e.g. roller, brush chargers
    • G03G15/0233Structure, details of the charging member, e.g. chemical composition, surface properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F290/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08F290/02Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers modified by introduction of aliphatic unsaturated end or side groups on to polymers modified by introduction of unsaturated end groups
    • C08F290/06Polymers provided for in subclass C08G
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor

Definitions

  • the present invention relates to a charging roller (hereinafter, also simply referred to as “roller”), and more particularly to a charging roller that can be used in a contact-type charging method, can be more easily manufactured, and can prevent problems caused by a conductive agent.
  • a charging roller hereinafter, also simply referred to as “roller”
  • a transfer roller In general, in an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine, a transfer roller, a developing roller, a toner supply roller, a charging roller, a cleaning roller, an intermediate transfer roller, and a belt are used in each image forming process.
  • Patent Document 1 discloses a charging roller having a resistance adjustment layer and a skin layer made of urethane resin or the like on the surface of an elastic layer made of a foam layer.
  • Patent Document 2 discloses a foam roller obtained by applying an ultraviolet curable resin to the surface of a foam layer or an elastic layer composed of a foam layer and a skin layer.
  • Patent Document 3 discloses a conductive roller having a non-foamed rubber elastic layer and a surface layer made of polysiloxane.
  • Patent Document 4 discloses a conductive roller having an elastic layer made of an elastomer and a resin coating layer containing an ultraviolet curable resin.
  • Patent Document 5 discloses a developing roller in which a resin layer made of an ultraviolet curable resin is provided on a conductive shaft made of resin.
  • Patent Document 6 discloses a method of applying an ultraviolet curable resin with a die coater.
  • Patent Documents 1 to 4 since the elastic layer is formed of foamed rubber or non-foamed rubber, the process includes a mold assembling process, a preheating process, a casting process, a heating curing process, A cooling process and a solid layer (resistance adjustment layer etc.) production process are required.
  • paragraph [0015] of Patent Document 2 discloses an in-mold foaming method using two-component rubber as a method for forming an elastic layer using foamed rubber
  • paragraphs [0012] to [0014] of Patent Document 3 disclose the method.
  • Patent Documents 1 to 4 Discloses a method of forming an elastic layer of non-foamed rubber by injection molding a rubber tube and inserting a cored bar, and a method of forming a rubber layer on the cored bar by extrusion and polishing with a rotating grindstone. For this reason, the methods described in Patent Documents 1 to 4 require dedicated equipment and a long curing time in order to form the elastic layer, and improvement thereof is desired.
  • Patent Document 5 forms an elastic layer by a method in which an ultraviolet curable resin is provided as a resin layer on a hollow cylindrical body, but has a problem in that the diameter becomes too large because it is hollow.
  • an object of the present invention is to provide a charging roller that can solve the above-described problems and can be used in a contact charging method, can be more easily manufactured, and can prevent problems caused by a conductive agent.
  • the present inventors use an ultraviolet curable resin as an elastic layer, and further laminate a compound not containing an ultraviolet curable resin on the elastic layer, It has been found that a charging roller that can be used in a contact charging method, can be produced more easily, and can further prevent problems caused by a conductive agent, and the present invention has been completed.
  • the charging roller of the present invention is a charging roller comprising a shaft, an elastic layer formed on the outer periphery of the shaft, and a surface layer formed on the outer peripheral surface of the elastic layer.
  • the elastic layer is formed of an ultraviolet curable resin;
  • the surface layer is formed of a thermosetting resin.
  • the elastic layer preferably has a thickness of 0.9 to 1.3 mm, and the shaft is preferably a metal hollow cylinder or solid cylinder.
  • a charging roller that can be used in a contact-type charging method, can be manufactured more easily, and can prevent problems caused by a conductive agent.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a charging roller according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the charging roller 10 of the present invention includes a shaft 1, an elastic layer 2 formed on the outer periphery of the shaft 1, and a surface layer 3 formed on the outer peripheral surface of the elastic layer 2.
  • the elastic layer 2 is formed of an ultraviolet curable resin and the surface layer 3 is formed of a thermosetting resin.
  • the ultraviolet curable resin By providing the ultraviolet curable resin with the elasticity required for the charging roller, the charging roller can be formed without providing an elastic layer of conventional rubber.
  • an ultraviolet curable resin when carbon black is blended as a conductive agent, the carbon black is black and thus absorbs ultraviolet rays, which may cause insufficient curing.
  • a thermosetting resin for the surface layer curing can be sufficiently performed regardless of the type of the conductive agent.
  • the ultraviolet curable resin is not limited as long as the desired effect of the present invention is obtained, but the following (1) to (4), (1) Good adhesion to the shaft 1 (2) Volume resistivity of 10 6 to 10 8 ⁇ ⁇ cm (3) It is preferably an ultraviolet curable resin having flexibility and high breaking strength, and (4) no low molecular conductive agent bleeding out. Thereby, it is possible to have both characteristics of the foam elastic layer and the solid skin layer in the conventional charging roller.
  • the ultraviolet curable resin examples include polyester resin, polyether resin, fluororesin, epoxy resin, amino resin, polyamide resin, acrylic resin, acrylic urethane resin, urethane resin, alkyd resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, silicone Resins, polyvinyl butyral resins, vinyl ether resins, vinyl ester resins, and modified resins in which specific functional groups are introduced into these resins can be used. These resins can be used alone or in combination of two or more. Also good.
  • the compound can contain a reactive diluent as necessary.
  • the compound preferably contains a photopolymerization initiator and a photopolymerization accelerator. In addition, you may contain a well-known additive as needed.
  • Such an ultraviolet curable resin is particularly preferably a urethane acrylate ultraviolet curable resin composition containing an oligomer having a urethane skeleton and an ultraviolet polymerization initiator.
  • any suitable conductive agent that can be added to the ultraviolet curable resin of the elastic layer 2 can be used.
  • the carbon-based conductive agent ketjen black or acetylene black is used as rubber carbon black.
  • carbon black for ink such as oxidized carbon black, pyrolytic carbon black, graphite and the like can also be used.
  • a polymer ionic conductive agent can be added as a conductive agent.
  • a polymer ionic conductive agent examples are described in JP-A-9-227717, JP-A-10-120924 and JP-A-2000-327922. However, it is not particularly limited.
  • component (A) comprises: Polyacrylic acid ester, polymethacrylic acid ester, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, polyamide, polyurethane or polyester, component (B) is oligoethoxylated acrylate or methacrylate, oligoethoxylated styrene for aromatic ring , Polyether urethane, polyether urea, polyether amide, polyether ester amide or polyether ester, and component (C) is an inorganic or low molecular weight organic protonic acid alkali metal, alkaline earth metal, zinc or An ammonium salt, preferably, LiClo 4, LiCF 3 SO 3 , NaClo 4, LiBF 4, NaBF 4, KBF 4, NaCF 4 SO 3,
  • the method for forming the elastic layer 2 is not particularly limited.
  • a coating solution in which the ultraviolet curable resin component and the conductive agent are dispersed or dissolved is prepared.
  • a method of coating on the shaft 1 by drying, solidifying by the dipping method, spray method, roll coater method, die coating method or the like is adopted, and the dipping method is particularly preferably used.
  • the elastic layer 2 preferably has a thickness of 0.9 to 1.3 mm.
  • the thickness of the elastic layer 2 is less than 0.9 mm, spark discharge may occur from the cored bar (shaft) to the photoreceptor, particularly in a high temperature and low humidity region represented by Central America and the like, which is not preferable.
  • the thickness of the elastic layer 2 exceeds 1.3 mm, it is not preferable because it is extremely difficult to control the outer diameter at the time of dipping coating, and a left-right difference is likely to occur.
  • the shaft 1 is made of metal or plastic, and can be a hollow cylinder or a solid cylinder, and is preferably a metal hollow cylinder or a solid cylinder. More preferably, it is a metal hollow cylinder. As a result, the cost can be further reduced.
  • thermosetting resin for forming the surface layer 3 known rubbers and resins used for forming the surface layer of the charging member can be used, and are not particularly limited.
  • An acrylic resin, a polyurethane resin, an acrylic resin, a polyamide resin, a fluororesin and the like are exemplified, and one or two or more of these can be used in combination.
  • a fluororesin is preferably used from the viewpoint that toner adhesion resistance on the surface of the charging roller can be imparted.
  • fluororesin examples include polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-ethylene copolymer, polychlorotrifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer. And tetrafluoroethylene-vinylidene fluoride copolymer, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride and the like.
  • the resin forming the surface layer 3 is not particularly limited, but the conductivity (electric resistance) of the surface layer can be imparted or adjusted by adding a conductive agent.
  • the conductive agent is not particularly limited, and various electronic conductive agents and various ionic conductive agents can be used. In the present invention, it is particularly preferable to use carbon.
  • the addition amount of the conductive agent can be appropriately adjusted so that a desired resistance is obtained.
  • the volume resistivity of the surface layer 3 is preferably 1 ⁇ 10 4 to 1 ⁇ 10 12 ⁇ ⁇ cm, and more preferably 1 ⁇ 10 6 to 1 ⁇ 10 8 ⁇ ⁇ cm.
  • the addition amount of the conductive agent can be adjusted so as to achieve, and the addition amount when carbon is used as the conductive agent is usually about 1 to 100 phr, particularly about 10 to 70 phr with respect to the base resin.
  • additives such as a crosslinking agent, a thickener, a thixotropy imparting agent, and a structural viscosity imparting agent can be added to the resin composition forming the surface layer 3 as necessary.
  • the method for forming the surface layer 3 is not particularly limited. Usually, a coating solution in which the resin component and the conductive agent are dispersed or dissolved is prepared, and the coating solution is dipped, sprayed, roll coater, etc. The method of heat-curing after applying by is common. In addition, what is necessary is just to select suitably as a solvent for preparing the said coating solution according to the kind etc. of base resin which comprises a resin composition, for example, when using a fluororesin as base resin, methyl ethyl ketone ( MEK), methyl isobutyl ketone (MIBK), toluene, xylene and the like are preferably used.
  • MEK methyl ethyl ketone
  • MIBK methyl isobutyl ketone
  • the thickness of the surface layer 3 is set according to the form of the charging roller 10 and the like, and is not particularly limited, but is usually 1 to 30 ⁇ m, particularly 1 to 20 ⁇ m, and if it is less than 1 ⁇ m, In some cases, the durability of the roller is inferior. On the other hand, if it exceeds 20 ⁇ m, good surface properties may not be obtained, such as adversely affecting the charging characteristics or causing wrinkles on the surface.
  • FIG. 2 is a view showing another example of the charging roller according to the preferred embodiment of the present invention. Since it is important to form a uniform contact surface in the length direction when pressed against the photosensitive drum, the charging roller 20 has a crown shape whose central portion in the length direction has a larger diameter than the end portion. .
  • the crown amount representing the degree of the projection is preferably 50 to 300 ⁇ m. It can be made good. When the crown amount is less than 50 ⁇ m, the contact pressure at the central portion in the roller length direction is low. On the other hand, when the crown amount is greater than 300 ⁇ m, the central portion in the roller length direction is too strong. In either case, the charge amount may be non-uniform.
  • the crown amount of the charging roller in the present invention was measured using a high-precision laser measuring machine LSM-430v manufactured by Mitutoyo Corporation.
  • the outer diameter is measured at the center of the roller and at the position of 90 mm from the center to the end, and the difference between the outer diameter of the center and the average value of the outer diameter at each position of 90 mm in the direction of both ends is calculated.
  • the charging rollers 10 and 20 preferably have a deflection (film thickness accuracy) of 70 ⁇ m or less in the entire region in the roller length direction.
  • a deflection (film thickness accuracy) of 70 ⁇ m or less in the entire region in the roller length direction.
  • the charging rollers 10 and 20 and the photoconductor are rotating while being in contact with each other, when the shake of the charging rollers 10 and 20 is large, a gap is generated between the charging rollers 10 and 20 and the photoconductor. Furthermore, the gap distance also varies. In this case, the toner particles and the external additive remaining on the photosensitive member are liable to enter the gap and adhere to the charging rollers 10 and 20 as unevenness. Therefore, the surface of the roller becomes mottled and causes image defects.
  • the deflection of the charging rollers 10 and 20 was measured using a high precision laser measuring machine LSM-430v manufactured by Mitutoyo Corporation. With this measuring machine, the outer diameter was measured for each of the five points in the roller length direction, and the average value of the difference between the maximum value and the minimum value of the outer diameter measured for each point was taken as the shake.
  • the elastic layer 2 is formed by applying a paint containing an ultraviolet curable resin to the shaft 1 and irradiating with ultraviolet rays (UV). Next, a coating solution of the surface layer 3 is applied on the elastic layer 2 and then thermally cured.
  • the curing temperature can be about 105 ° C. or higher as the temperature higher than the boiling point of the solvent.
  • the ultraviolet ray (UV) irradiation amount and the integrated light amount for curing the ultraviolet curable resin are not limited as long as the ultraviolet curable resin can be sufficiently cured.
  • the UV irradiation intensity is 100 to 700 W / cm. 2 is applied so that the integrated light quantity is 200 to 3000 mJ / cm 2 .
  • Example 1 On the surface of a hollow cylindrical metal shaft member 1 (material: aluminum A6063, length: 230 mm, thickness 0.7 mm, outer diameter ⁇ 18 mm), a coating liquid having the formulation shown in Table 1 below was applied with a die coater. Then, irradiation was performed at a UV irradiation intensity of 1500 W / cm 2 for 5 seconds to obtain an elastic layer made of an ultraviolet curable resin having a thickness shown in Table 1 below. The film thickness (mm) and volume resistivity ( ⁇ ⁇ cm) of the elastic layer made of the obtained ultraviolet curable resin were measured.
  • ⁇ Measurement of volume resistivity> At a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50%, a volume resistivity ( ⁇ ⁇ cm) at a measurement voltage of 250 V was measured using a Hirester UP (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) connected to a UR probe as a measuring device. .
  • tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer as the base resin for surface layer 3
  • carbon as the conductive agent
  • PE powder trade name: SL3505, manufactured by Elementis
  • the charging roller shown in FIG. 1 was obtained.
  • the charging rollers of Examples 1 to 4 had a good volume resistivity, and there were no problems such as bleeding out of the conductive agent.
  • the charging roller of Examples 1 to 4 has an elastic layer formed of an ultraviolet curable resin, it could be manufactured at a lower cost and more easily than a charging roller using a conventional rubber or the like as the elastic layer. .
  • Example 5 a charging roller was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the elastic layer was changed as shown in Table 2 below.
  • the outer diameter left-right difference measurement and image evaluation were performed according to the following. The results are also shown in Table 2 below.
  • ⁇ Evaluation of image> The obtained charging roller was incorporated into a printer Laser jet CP1210 manufactured by HP, and an image was evaluated based on uniformity of toner density.
  • the evaluation criteria for image evaluation are as follows. ⁇ Evaluation criteria> ⁇ : There is no density unevenness over the entire image, and it is uniform. (Triangle

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Abstract

 接触式帯電方法において用いることができ、より簡単に作製され、導電剤による不具合をより防止できる帯電ローラを提供する。  シャフト1と、シャフト1の外周に形成された弾性層2と、弾性層2の外周面に形成された表層3と、を備える帯電ローラ10、20において、弾性層2が、紫外線硬化型樹脂で形成され、表層3が、熱硬化型樹脂で形成されてなる帯電ローラ10、20である。弾性層2の厚みが、0.9~1.3mmであることが好ましく、シャフト1が、金属製の中空円筒体または中実円柱体であることが好ましい。

Description

帯電ローラ
 本発明は、帯電ローラ(以下、単に「ローラ」とも称する)に関し、詳しくは、接触式帯電方法において用いることができ、より簡単に作製され、導電剤による不具合をより防止できる帯電ローラに関する。
 一般に、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、画像形成の各工程で、転写ローラ、現像ローラ、トナー供給ローラ、帯電ローラ、クリーニングローラ、中間転写ローラ、ベルト駆動ローラ等の、導電性を付与したローラが用いられている。
 かかる導電性ローラとして、金属あるいは樹脂からなる導電シャフトに、発泡もしくは非発泡ゴムからなる弾性層を設け、その上に1層以上のスキン層を設けて形成される帯電ローラ等が知られている。例えば、特許文献1には、発泡体層からなる弾性層の表面にウレタン樹脂等からなる抵抗調整層および表皮層を有する帯電ローラが、開示されている。また、特許文献2には、発泡体層又は発泡体層とスキン層とからなる弾性層の表面に紫外線硬化型樹脂を塗布してなる発泡体ローラが、開示されている。さらに、特許文献3には、非発泡ゴム弾性層とポリシロキサンからなる表層とを有する導電性ローラが、開示されている。さらにまた、特許文献4には、エラストマーからなる弾性層と紫外線硬化型樹脂を含む樹脂被覆層とを有する導電性ローラが、開示されている。
 また、特許文献5には、樹脂からなる導電シャフトに、紫外線硬化型樹脂からなる樹脂層を設けた現像ローラが、開示されている。
 さらに、導電性ローラの弾性層として、紫外線硬化型樹脂を使用することが知られている。例えば、特許文献6には、ダイコータで紫外線硬化型樹脂を塗布する方法が開示されている。
特開2007-121445号公報 特開2002-310136号公報 特開2007-232861号公報 特開2008-165214号公報 国際公開第2005/121906号パンフレット 特開2006-184895号公報
 しかしながら、特許文献1~4記載の従来の導電性ローラは、弾性層が発泡ゴム又は非発泡ゴムにより形成されているため、工程として、型組み工程、予熱工程、注型工程、加熱キュア工程、冷却工程、さらに、ソリッド層(抵抗調整層等)作製工程が必要である。例えば、特許文献2の段落[0015]等には、発泡ゴムによる弾性層の形成方法として、2液ゴムによる型内発泡方法が開示され、特許文献3の段落[0012]~[0014]等には、非発泡ゴムによる弾性層の形成方法として、ゴムチューブを射出成形し芯金を挿入する方法、および押出により芯金上にゴム層を設け、回転砥石により研磨する方法が開示されている。そのため、特許文献1~4記載の方法では、弾性層を形成するために、専用の設備と長い硬化等の時間が必要であり、その改良が望まれている。
 また、接触式帯電方法に用いられる帯電ローラにおいては、感光体への当接に耐えうる弾性をもつために、弾性層を設ける必要がある。しかしながら、特許文献5記載の方法は、中空円筒体に樹脂層として紫外線硬化型樹脂を設ける方法により弾性層を形成するが、中空であるがゆえに径が大きくなりすぎるという問題点がある。
 さらに、特許文献6に記載の方法のように、弾性層の上にさらに紫外線硬化型樹脂を含む化合物を積層した場合、カーボンブラック等の導電剤による透明度の低下や、あるいは低分子導電剤のブリードアウト等の導電剤による影響について、より一層の改良が望まれている。
 そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、接触式帯電方法において用いることができ、より簡単に作製され、導電剤による不具合をより防止できる帯電ローラを提供することにある。
 本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、弾性層として紫外線硬化型樹脂を使用し、さらに弾性層の上に紫外線硬化型樹脂を含まない化合物を積層することで、接触式帯電方法において用いることができ、より簡単に作製され、さらに、導電剤による不具合を防止できる帯電ローラが得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
 即ち、本発明の帯電ローラは、シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表層と、を備える帯電ローラにおいて、
 前記弾性層が、紫外線硬化型樹脂で形成され、
 前記表層が、熱硬化型樹脂で形成されてなることを特徴とするものである。
 また、本発明の帯電ローラは、前記弾性層の厚みが、0.9~1.3mmであることが好ましく、前記シャフトが、金属製の中空円筒体または中実円柱体であることが好ましい。
 本発明によれば、接触式帯電方法において用いることができ、より簡単に作製され、導電剤による不具合を防止できる帯電ローラを提供することが可能となった。
本発明の好適実施形態に係る帯電ローラの一例を示す図である。 本発明の好適実施形態に係る帯電ローラの他の一例を示す図である。
 以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
 図1は、本発明の好適実施形態に係る帯電ローラの一例を示す図である。本発明の帯電ローラ10は、シャフト1と、該シャフト1の外周に形成された弾性層2と、該弾性層2の外周面に形成された表層3と、を備えるものである。
 また、本発明においては、弾性層2が紫外線硬化型樹脂で形成されるとともに、表層3が、熱硬化型樹脂で形成されてなることが肝要である。紫外線硬化型樹脂に帯電ローラに要求される弾性を持たせることで、従来のゴムによる弾性層を設けることなく、帯電ローラを形成できる。また、表層に紫外線硬化型樹脂を用いると、導電剤としてカーボンブラックを配合した場合には、カーボンブラックが黒色であるために紫外線を吸収してしまい、硬化が不十分になるおそれがあったが、表層に熱硬化型樹脂を用いたことで、導電剤の種類にかかわらず、硬化を十分に行うことが可能となった。
 本発明において、紫外線硬化型樹脂としては、本発明の所期の効果が得られれば限定されないが、下記(1)~(4)、
(1)シャフト1に対する密着性がよい
(2)体積固有抵抗が10~10Ω・cm
(3)柔軟性があり、破断強度が大きい
(4)低分子導電剤のブリードアウトがない
の特性をもつ紫外線硬化型樹脂であることが好ましい。これにより、従来の帯電ローラにおける発泡体弾性層とソリッドスキン層の両方の特性を併せ持つことができる。
 上記紫外線硬化型樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ビニルエーテル系樹脂、ビニルエステル系樹脂およびこれら樹脂に特定の官能基を導入した変性樹脂等が挙げられ、これら樹脂は、1種単独でも、2種以上を混合して用いてもよい。上記化合物には、後述の導電剤の他、必要に応じて反応性希釈剤を含むことができる。上記化合物には、光重合開始剤、光重合促進剤を含むことが好ましい。その他、必要に応じて公知の添加剤を含んでもよい。
 かかる紫外線硬化型樹脂としては、特に、ウレタン骨格を有するオリゴマーと紫外線重合開始剤とを含むウレタンアクリレート系紫外線硬化型樹脂組成物が好ましい。
 また、本発明において、弾性層2の紫外線硬化型樹脂に添加できる導電剤としては適宜のものが採用され得るが、カーボン系導電剤としては、ケッチェンブラックやアセチレンブラックが、ゴム用カーボンブラックとしては、SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、FT、MT等が用いられる他、酸化カーブンブラック等のインク用カーボンブラック、熱分解カーボンブラック、グラファイト等も用いることができる。
 また、導電剤として高分子イオン導電剤を添加でき、かかる高分子イオン導電剤としては、例えば、特開平9-227717号公報、特開平10-120924号公報および特開2000-327922号公報に記載されているものを用いることができるが、特に限定されるものではない。
 具体的には、(A)有機ポリマー材料、(B)イオン導電可能なポリマーまたはコポリマーおよび(C)無機または低分子量有機塩からなる混合物を挙げることができ、ここで、成分(A)は、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、ポリアミド、ポリウレタンまたはポリエステルであり、成分(B)は、オリゴエトキシ化アクリレートもしくはメタクリレート、芳香族環についてオリゴエトキシ化されたスチレン、ポリエーテルウレタン、ポリエーテル尿素、ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステルアミドまたはポリエーテルエステルであり、また成分(C)は、無機または低分子量有機プロトン酸のアルカリ金属、アルカリ土類金属、亜鉛またはアンモニウム塩であり、好ましくは、LiClo、LiCFSO、NaClo、LiBF、NaBF、KBF、NaCFSO、KClO、KPF、KCFSO、KCSO、Ca(ClO、Ca(PF、Mg(ClO、Mg(CFSO、Zn(ClO、Zn(PF、またはCa(CFSO等である。
 本発明において、上記弾性層2を形成する方法は、特に制限されるものではないが、通常は上記紫外線硬化型樹脂成分及び導電剤等を分散又は溶解した塗料溶液を調製し、この塗料溶液をディッピング法、スプレー法、ロールコーター法、ダイコート法などにより上記シャフト1上に塗布して乾燥固化させる方法が採用され、特にディッピング法が好ましく用いられる。シャフト1に直接紫外線型硬化樹脂を塗布することで、製造工程の簡略化が可能となる。
 また、本発明の帯電ローラ10は、弾性層2の厚みが、0.9~1.3mmであることが好ましい。弾性層2の厚みをかかる範囲とすることで、スパーク放電を防止することができる。弾性層2の厚みが0.9mm未満であると、特に中米などに代表される高温低湿地域において芯金(シャフト)から感光体へスパーク放電が発生するおそれがあり、好ましくない。一方、弾性層2の厚みが1.3mmを超えると、ディッピング塗布時における外径の制御が著しく困難となり、左右差が生じやすくなるため、好ましくない。なお、ローラの外径左右差が大きすぎると、帯電ローラの感光体への密着性が均一でなくなり、特に外径が細い側において、感光体への密着が十分でなくなって帯電能力が十分発揮できず、画像評価で黒抜けの不具合を生ずるおそれがある。
 本発明において、シャフト1としては、金属製あるいはプラスチック製で、中空円筒体または中実円柱体のものを使用することができるが、好ましくは、金属製の中空円筒体または中実円柱体であり、より好ましくは、金属製の中空円筒体である。これにより、よりコストを下げることができる。
 本発明において、上記表層3を形成する熱硬化型樹脂としては、帯電部材の表層を形成する場合に用いられる公知のゴムや樹脂を用いることができ、特に制限されるものではないが、ウレタン変性アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、及びフッ素樹脂等が例示され、これらの1種又は2種以上を混合して用いることができる。これらの中で、帯電ローラ表面の耐トナー付着性を付与できるという観点から、フッ素樹脂が好ましく用いられる。
 このフッ素樹脂として具体的には、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン-エチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン-エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン-ビニリデンフルオライド共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリビニルフルオライド等が例示される。
 また、この表層3を形成する樹脂中には、特に制限されるものではないが、導電剤を添加して表層の導電性(電気抵抗)を付与又は調整することができる。この場合、導電剤としては、特に制限はなく、各種電子導電剤や各種イオン導電剤を用いることができるが、本発明では特にカーボンを用いることが好ましい。
 導電剤の添加量は、所望とする抵抗が得られるように適宜調整することができる。この場合、表層3の体積固有抵抗は、1×10~1×1012Ω・cm、特に1×10~1×10Ω・cmとすることが好ましく、このような体積固有抵抗を達成するように導電剤の添加量を調整することができ、導電剤としてカーボンを用いた場合の添加量は、通常、基材樹脂に対して1~100phr、特に10~70phr程度とされる。
 なお、この表層3を形成する樹脂組成物には、架橋剤、増粘剤、チクソトロピー性付与剤、構造粘性付与剤等の添加剤を必要に応じて添加することができる。
 上記表層3を形成する方法は特に制限されるものではないが、通常は上記樹脂成分及び導電剤等分散又は溶解した塗料溶液を調整し、この塗料溶液をディッピング法、スプレー法、ロールコーター法などにより塗布した後、熱硬化させる方法が一般的である。なお、上記塗料溶液を調製するための溶媒としては、樹脂組成物を構成する基材樹脂の種類などに応じて適宜選定すればよく、例えば基材樹脂としてフッ素樹脂を用いる場合には、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、トルエン、キシレン等が好適に用いられる。
 また、表層3の厚さは、帯電ローラ10の形態等に応じて設定され、特に制限されるものではないが通常1~30μm、特に1~20μmとすることができ、1μm未満であると、ローラの耐久性に劣る場合があり、一方20μmを超えると帯電特性に悪影響を与えたり、表面にしわを生じたりするなど、良好な表面性が得られない場合がある。
 図2は、本発明の好適実施形態に係る帯電ローラの他の一例を示す図である。感光ドラムに押圧される際長さ方向に均一な当たり面を形成することが重要であるため、帯電ローラ20は、長さ方向中央部が端部よりも径が大きいクラウン形状を有している。
 ローラ長さ方向断面において、長さ方向中央が端部より突出され、その突出の程度を表すクラウン量としては、50~300μmとすることが好ましく、このようにすることによって、通常の画像を一層良好なものにすることができる。クラウン量を50μm未満とした場合には、ローラ長さ方向中央部の接触圧が低くなり、一方、これを、300μmを超えるものとした場合には、ローラ長さ方向中央部が強く接触しすぎ、いずれの場合も帯電量の不均一を招くおそれがある。なお、本発明における帯電ローラのクラウン量の測定は、ミツトヨ(株)製高精度レーザ測定機LSM-430vを用いて行った。本測定機により、ローラ中央部及び中央部から端部へ向かう90mmの位置において外径を測定し、中央部の外径と両端部方向へ各90mmの位置における外径の平均値との差をローラクラウン量とする。例えばローラ長250mmの帯電ローラにおいては、一方の端から35mm、125mm、215mmの3点において外径を測定する。その際、一方の端から35mm位置における外径をA(mm)、125mm位置における外径をB(mm)、215mm位置における外径をC(mm)とすると、クラウン量(μm)は下記計算式(1)、
クラウン量(μm)={B-(A+C)/2}×1000   (1)
で求めることができる。
 また、本発明において、帯電ローラ10、20は、振れ(膜厚精度)をローラ長さ方向全領域において、70μm以下とすることが好ましい。帯電ローラ10、20と感光体とは接触しながら回転しているが、帯電ローラ10、20の振れが大きい場合には、帯電ローラ10、20と感光体との間に空隙が生じてくる。更にその空隙距離も様々になってしまう。この場合、感光体上に残留しているトナー粒子及び外添剤が、その空隙に侵入しやすくなり、帯電ローラ10、20にムラとなって付着する。従って、ローラ表面は、まだらに汚れる結果となり、画像不良の原因となってしまう。なお、本発明における帯電ローラ10、20の振れの測定は、ミツトヨ(株)製高精度レーザ測定機LSM-430vを用いて行った。本測定機により、外径を、ローラ長さ方向各5点について測定し、各点について測定した外径の最大値と最小値との差の平均値を振れとした。
 帯電ローラ10、20の製造方法は、紫外線硬化型樹脂を配合した塗料をシャフト1に塗布し、紫外線(UV)を照射して、弾性層2を形成する。次いで、弾性層2上に表層3の塗料溶液を塗布した後、熱硬化する。この際の硬化温度は、例えば、水系の塗料を用いた場合には、溶剤の沸点以上の温度として、約105℃以上とすることができる。弾性層を紫外線硬化型樹脂で形成することで、帯電ローラの作製工程および作製時間を簡略化できる。
 また、本発明において、紫外線硬化型樹脂を硬化させるための紫外線(UV)の照射量および積算光量は、十分に紫外線硬化型樹脂を硬化できれば限定されないが、例えば、UV照射強度100~700W/cmで積算光量が200~3000mJ/cmとなるように照射する。
 以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
(実施例1~4)
 中空円筒体状の金属シャフト部材1(材質:アルミA6063,長さ:230mm,厚み0.7mm,外径φ18mm)の表面に、下記表1に示す配合処方の塗工液をダイコータにて塗布し、UV照射強度1500W/cmで5秒照射して、下記表1に示す厚さの紫外線硬化型樹脂からなる弾性層を得た。得られた紫外線硬化型樹脂からなる弾性層の膜厚(mm)および体積固有抵抗(Ω・cm)を測定した。
<体積固有抵抗の測定>
 温度23℃、相対湿度50%にて、測定装置として、ハイレスターUP(三菱化学社製)にURプローブを接続したものを用いて、測定電圧250Vにおける体積固有抵抗(Ω・cm)を測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
※1)商品名:ウレタンオリゴマーA、第一工業製薬株式会社製
※2)商品名:ウレタンオリゴマーB、第一工業製薬株式会社製
※3)商品名:ウレタンオリゴマーC、第一工業製薬株式会社製
※4)商品名:MTG-A、共栄社化学株式会社製
※5)商品名:14EG-A、新中村化学工業株式会社製
※6)商品名:ASA、新中村化学工業株式会社製
※7)商品名:DPM-A、共栄社化学株式会社製
※8)商品名:サンコノールMTG-A-50R、三光化学工業株式会社製
※9)商品名:IRGACURE184、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製
 さらに、表層3用の基材樹脂としてテトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を100質量部、導電剤としてカーボンを30質量部、及びPE粉体(商品名:SL3505、エレメンティス社製)を30質量部混合し、メチルエチルケトン溶媒に基材樹脂濃度10%となるように溶解分散した塗料溶液(表層形成用)を用いてディッピング法により厚さ5μmの表層3(10Ω・cm)を形成し、図1に示す帯電ローラを得た。
 実施例1~4の帯電ローラは、良好な体積固有抵抗を有し、いずれも導電剤のブリードアウト等の問題はなかった。また、実施例1~4の帯電ローラは、紫外線硬化型樹脂で弾性層を形成しているため、従来のゴム等を弾性層に使用した帯電ローラより、安価で簡易に製造することができた。
(実施例5~8)
 次に、弾性層の厚みを下記表2中に示すように変えた以外は実施例1と同様にして、帯電ローラを作製した。得られた各帯電ローラについて、以下に従い外径左右差の測定および画像評価を行った。その結果を、下記の表2中に併せて示す。
<外径左右差の測定>
 ミツトヨ(株)製高精度レーザ測定機LSM-430vを用いて、ローラ中央部から端部へ向かう90mmの位置において外径を測定し、両端部方向へ各90mmの位置における外径の差を求めて、外径左右差(μm)とした。
<画像の評価>
 得られた帯電ローラをHP社製プリンター Laser jet CP1210に組み込み、トナー濃度の均一性により、画像を評価した。画像評価の評価基準は、以下に示すとおりである。
<評価基準>
○:画像全面にわたって濃度のムラがなく、均一である。
△:画像の一部に黒抜けがあり、濃度ムラが一部認められる。
×:画像の大部分に黒抜けがあり、濃度ムラが多く認められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 上記表中に示すように、弾性層の厚みが厚すぎると、ローラの外径左右差が大きくなり、画像性が低下することがわかる。
1 シャフト
2 弾性層
3 表層
10,20 帯電ローラ

Claims (3)

  1.  シャフトと、該シャフトの外周に形成された弾性層と、該弾性層の外周面に形成された表層と、を備える帯電ローラにおいて、
     前記弾性層が、紫外線硬化型樹脂で形成され、
     前記表層が、熱硬化型樹脂で形成されてなることを特徴とする帯電ローラ。
  2.  前記弾性層の厚みが、0.9~1.3mmである請求項1記載の帯電ローラ。
  3.  前記シャフトが、金属製の中空円筒体または中実円柱体である請求項1記載の帯電ローラ。
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