JP6115381B2 - 転写部材、転写ユニット、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
弾性材料、及び電圧の印加により体積が増加する平均粒径60μm以上の圧電材料を含み、弾性層の表面から測定したアスカーC硬度が60°超えの弾性層を有する転写部材。
前記弾性材料が、シリコーンゴムを除く弾性材料である請求項1に記載の転写部材。
請求項1又は2に記載の転写部材と、
前記転写部材に対向して配置される対向部材と、
を備え、
前記転写部材と前記対向部材との間を通過するとき、前記転写部材と前記対向部材との間に電界を付与して、記録媒体にトナー像を転写する転写ユニット。
前記対向部材の表面から測定したアスカーC硬度が50°以上である請求項3に記載の転写ユニット。
請求項3又は4に記載の転写ユニットを備える画像形成装置。
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
トナーを含む静電荷像現像剤により、前記像保持体上に形成された静電荷像をトナー像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー像が転写される中間転写体と、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を前記中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、
前記中間転写体の表面に転写された前記トナー像を記録媒体に二次転写する二次転写手段であって、前記中間転写体の外側に配置され、請求項1又は2に記載の転写部材と、前記中間転写体の内側に前記転写部材に対向して配置される対向部材と、を有し、前記記録媒体が前記転写部材と前記中間転写体を介した前記対向部材との間を通過するとき、前記転写部材と前記対向部材との間に電界を付与して、前記記録媒体に前記トナー像を二次転写する二次転写手段と、
前記記録媒体に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、
を備えた画像形成装置。
像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
トナーを含む静電荷像現像剤により、前記像保持体上に形成された静電荷像をトナー像として現像する現像手段と、
前記像保持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段であって、前記像保持体に対向して設けられ、請求項1又は2に記載の転写部材を有し、前記記録媒体が前記転写部材と前記像保持体との間を通過するとき、前記転写部材と前記像保持体との間に電界を付与して、前記記録媒体に前記トナー像を転写する転写手段と、
前記記録媒体上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。
請求項4に係る発明によれば、表面のアスカーC硬度が50°未満の対向部材を備える場合に比べ、記録媒体の大きさを変えても、画像の白抜けの発生を抑制する転写ユニットが提供される。
図1は、第1実施形態に係る転写ユニットを示す側面図である。
但し、背面ロール24のアスカーC硬度の上限は、転写ニップ幅を確保するため、75°以下がよく、好ましくは70°以下である。
二次転写ロール26は、例えば、支持体26Aと、支持体26A上に設けられた弾性層26Bと、を有する。なお、必要に応じて、二次転写ロール26は、弾性層26B上に設けられた表面樹脂層を有していてもよい。
支持体26Aは、二次転写ロール26の電極及び支持部材として機能する導電性部材である。
支持体26Aとしては、例えば、鉄(快削鋼等)、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等の金属の部材が挙げられる。
支持体26Aとしては、例えば、外側の面にメッキ処理を施した部材(例えば樹脂やセラミック部材)、導電剤の分散された部材(例えば樹脂やセラミック部材)等も挙げられる。
支持体26Aは、中空状の部材(筒状部材)であってもよいし、非中空状の部材であってもよい。
弾性層26BのアスカーC硬度は、60℃超えであり、好ましくは70°以上、より好ましくは75°以上である。二次転写ロール26のアスカーC硬度の上限は、転写ニップ幅を確保するため、90°以下がよく、好ましくは85°以下である。
弾性材料として具体的には、例えば、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ポリウレタン、シリコーンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン3元共重合ゴム(EPDM)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、天然ゴム等、及びこれらを混合したゴムが挙げられる。
特に、弾性材料としては、弾性層のアスカーC硬度を上記範囲内とする点から、シリコーンゴムを除く弾性材料がよく、これらの弾性材料の中でも、ポリウレタン、EPDM、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム、NBR、及びこれらを混合したゴムが好適に挙げられる。
圧電ひずみ定数は、応力ゼロの状態(応力を負荷しない状態)で単位の電界を与えたときその際に生ずるひずみ量である。
燐酸ガリウム(GaPO4),水晶等の周知の圧電材料の粒状物が挙げられる。
高分子圧電材料の粒状物としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)の共重合体、ポリ尿素等の周知の圧電材料の粒状物が挙げられる。
これらの中でも、圧電材料としては、ギャップ放電を抑制する点から、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)が好ましい。
圧電材料は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ここで、平均粒径は、圧電材料が含まれた弾性層を切り出した試料を用い、電子顕微鏡により観察し、圧電材料の粒状物の100個の直径(最大径)を測定し、平均することにより算出する。
ここで、カーボンブラックとして具体的には、デグサ社製の「スペシャルブラック350」、同「スペシャルブラック100」、同「スペシャルブラック250」、同「スペシャルブラック5」、同「スペシャルブラック4」、同「スペシャルブラック4A」、同「スペシャルブラック550」、同「スペシャルブラック6」、同「カラーブラックFW200」、同「カラーブラックFW2」、同「カラーブラックFW2V」、キャボット社製「MONARCH1000」、キャボット社製「MONARCH1300」、キャボット社製「MONARCH1400」、同「MOGUL−L」、同「REGAL400R」等が挙げられる。
電子導電剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
電子導電剤の含有量は、例えば、弾性材料100質量部に対して、1質量部以上30質量部以下であることがよく、好ましくは15質量部以上25質量部以下である。
イオン導電剤は、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
イオン導電剤の含有量は、例えば、弾性材料100質量部に対して、0.1質量部以上5.0質量部以下の範囲であることがよく、好ましくは0.5質量部以上3.0質量部以下である。
表面樹脂層は、必要に応じて、弾性層26B上に設けられる層である。
表面樹脂層は、例えば、樹脂材料と導電剤とを含み、ほかに、その他の添加剤を含んでもよい。
ここで、共重合ナイロンは、610ナイロン、11ナイロン、12ナイロン、の内のいずれか1種または複数種を重合単位として含むものであって、この共重合体に含まれる他の重合単位としては、6ナイロン、66ナイロン等が挙げられる。
ここで、塗布液の調製には、導電剤(カーボンブラック)の分散性を高める点から、ジェットミル又はホモジナイザー等の衝突型分散機を利用することがよい。導電剤(カーボンブラック)の分散性を高めることで、表面樹脂層の抵抗率の過剰な上昇を抑えつつ、表面樹脂層中の導電剤の含有量を高め、微小硬度が高められる。
背面ロール24は、例えば、支持体24Aと、支持体24A上に設けられた弾性層24Bと、を有する。この支持体24A及び弾性層24Bとしては、二次転写ロール26の支持体26A及び弾性層26Bと同様の構成が挙げられる。但し、弾性層24Bには、圧電材料は含まれない。
図4は、第2実施形態に係る転写ユニットを示す側面図である。
本実施形態に係る転写ユニット102は、一次転写部を構成する転写ユニットであり、例えば、図4に示すように、感光体(対向部材及び像保持体の一例)1と、感光体1に対向して配置される一次転写ロール5(転写部材の一例)と、を備える。
一方、一次転写ロール5は、例えば、支持体5Aと、支持体5A上に設けられた弾性層5Bと、を有する。そして、弾性層5Bは、弾性材料と電圧の印加により体積が増加する圧電材料とを含み、表面から測定したアスカーC硬度が60°超えである。なお、一次転写ロール5の支持体5A、弾性層5Bは、第1実施形態で説明した二次転写ロール26の支持体26A、弾性層26Bと同様の構成である。また、一次転写ロール5は、第1実施形態で説明した二次転写ロール26と同様に、必要に応じて、弾性層5B上に表面樹脂層を設けてもよい。
図5は、第3実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
第3実施形態に係る画像形成装置は、二次転写部として第1実施形態に係る転写ユニットを備える中間転写方式の装置である。
なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して脱着されるプロセスカートリッジであってもよい。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーが供給される。
なお、一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスを可変する。
感光体1Yは、導電性(20℃における体積抵抗率:1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂程度の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー印字パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
このようにして感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによって可視像(現像像)化される。
一方、感光体1Y上に残留したトナーはクリーニング装置6Yで除去されて回収される。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて多重転写される。
一方、記録紙P(記録媒体の一例)が供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが圧接されている隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが背面ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー像が記録紙P上に転写される。尚、この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
図6は、第4実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
第4実施形態に係る画像形成装置は、一次次転写部として第2実施形態に係る転写ユニットを備える直接転写方式の装置である。
なお、一次転写ロール5は、感光体1に対向した位置に設けられている。更に、一次転写ロール5、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)が接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、一次転写ロール5に印加する転写バイアスを可変する。
まず、帯電装置2によって感光体1の表面を帯電する電位に帯電する。次に、帯電した感光体1の表面に、図示しない制御部から送られてくる画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Lを出力する。レーザ光線3Lは、感光体1の表面の感光層に照射され、それにより、トナー印字パターンの静電荷像が感光体1の表面に形成される。
なお、感光体1上に残留したトナーはクリーニング装置6で除去されて回収される。
以下において「部」及び「%」は特に断りのない限り質量基準である。
(転写ロール(1)の作製)
エチレンオキサイド基を含有することで、イオン伝導性に優れるエピクロルヒドリンゴム(ダイソー社製エピクロマーCG−102)60部とアクリロニトリル−ブタジエンゴム(日本ゼオン社製ニポールDN−219)30部、カーボンブラック(MA100:三菱化学(株)製)5部と、チタン酸ジルコン酸鉛粒子(PZT:商品名「Z−711((株)セラテック製)、平均粒径=500μm、圧電ひずみ定数=610pC/N)55部(但し、全弾性材料100部に対する部数)とを混合し、硫黄(鶴見化学工業社製200メッシュ)1部と、加硫促進剤(大内新興化学工業社製ノクセラ−M)1.5部と、を添加して、オープンロールで混練りして混合物を得た。次に、この混合物を直径14mmのSUS製シャフト(支持体)に巻き付けた。続いて、熱源としてSUS製シャフトを160℃に昇温し、巻き付けた混合物を2時間加硫発泡させ、SUS製シャフト上に弾性層を形成した。この弾性層の外周面を研磨してφ28mm(弾性層の厚さ7mm)に加工し、弾性層付きロールを得た。
表1に従って、弾性層の組成(各成分の種類及び量)を変更した以外は、転写ロール(1)と同様にして、転写ロール(2)〜(6)、(C3)を作製した。なお、表1中、圧電材料の量は、全弾性材料100部に対する部数(つまり、弾性材料に対する質量の割合(質量%))を示す。
チタン酸ジルコン酸鉛粒子を配合しない以外は、実施例1(転写ロール(1))と同様にして、転写ロール(C1)を作製した。
以下に示すようにして、シリコーンゴム及び圧電材料を含み、アスカーC硬度が60°未満の弾性層を有する転写ロール(C2)を作製した。
表1に従った配合量で未硬化のシリコンゴム中にPZTを混合し、硫黄(鶴見化学工業社製200メッシュ)1部と、加硫促進剤(大内新興化学工業社製ノクセラ−M)1.5部と、を添加して、オープンロールで混練りして混合物を得た。次に、この混合物を直径14mmのSUS製シャフト(支持体)に巻き付けた。続いて、熱源としてSUS製シャフトを160℃に昇温し、巻き付けた混合物を2時間加硫発泡させ、SUS製シャフト上に弾性層を形成した。この弾性層の外周面を研磨してφ28mm(弾性層の厚さ7mm)に加工し、転写ロール(C2)を得た。
作製した各転写ロールを二次転写ロールとし、下記弾性層付きロールAを背面ロールとして組み合わせた二次転写ユニットについて、以下の評価を行った。評価結果を表1に示す。
エチレンオキサイド基を含有することで、イオン伝導性に優れるエピクロルヒドリンゴム(ダイソー社製エピクロマーCG−102)60部とアクリロニトリル−ブタジエンゴム(日本ゼオン社製ニポールDN−219)30部、カーボンブラック(MA100:三菱化学(株)製)5部と、を混合し、硫黄(鶴見化学工業社製200メッシュ)1部と、加硫促進剤(大内新興化学工業社製ノクセラ−M)1.5部と、を添加して、オープンロールで混練りして混合物を得た。次に、この混合物を直径28mmのSUS製シャフト(支持体)に巻き付けた。続いて、熱源としてSUS製シャフトを160℃に昇温し、巻き付けた混合物を2時間加硫発泡させ、SUS製シャフト上に弾性層を形成した。この弾性層の外周面を研磨して外径42mm(弾性層の厚さ7mm)に加工し、弾性層付きロールAを得た。
弾性層付きロールAの弾性層の表面に、アスカーC型硬度計(高分子計器社製)の測定針を押しあて1000g荷重の条件で測定したところ、アスカーC硬度は70°であった。
二次転写ユニットを富士ゼロックス社製の画像形成装置「700 Digital Color Press(中間転写ベルトを備える中間転写方式の装置)」の二次転写部に組み込んだ。この装置を用いて、10℃/15%RH環境下で、A3サイズJ紙にハーフトーン画像(画像濃度30%)を100000枚出力した後に。SRA3サイズ用紙にハーフトーン画像(画像濃度30%)を出力し、その画像の画質を目視にて評価した。評価基準は、以下の通りである。
G1:画像の白抜けの発生は確認されなかった。
G2:A3サイズJ紙の非通紙部に相当する領域に、僅かに画像の白抜けが発生していた。
G3:A3サイズJ紙の非通紙部に相当する領域に、画質上問題とならないレベルで画像の白抜けが発生していた。
NG:A3サイズJ紙の非通紙部に相当する領域に画像の白抜けが発生していた。
上記画質評価後、装置から、二次転写ロール、及び中間転写ベルトを取り出した。
そして、取り出した二次転写ロールを金属平板上に設置し、二次転写ロールにおけるA3サイズJ紙の非通紙部に相当する領域に1cm幅の金属電極を接触させた。そして、金属平板をアースとして、二次転写ロールの金属シャフトと金属電極との間に1000Vの電圧を印加し、流れる電流から二次転写ロールの当該非通紙部の抵抗値(LogΩ)を算出した。次いで、二次転写ロールにおけるA3サイズJ紙の通紙部に相当する領域に1cm幅の金属電極を接触させた状態で、同様にして、抵抗値(LogΩ)を算出した。そして、二次転写ロールの通紙部と非通紙部との抵抗値差(表1中「2ndBTR:紙部−非通紙部の抵抗差」と表記)を調べた。
なお、比較例2は、弾性材料としてシリコーンゴムを適用していることから、弾性層のアスカーC硬度が60℃以下と低硬度であり、薄紙剥離性が低く、薄紙の中間転写ベルト巻き付きジャム発生が発生した。一方、硬度を60℃超えとした弾性層を設けた比較例1では、薄紙の中間転写ベルト巻き付きジャム発生が発生しなかったが、ギャップ放電が生じ、画像の白抜けが発生していることがわかる。
−弾性材料−
・EPO: エチレンオキサイド基を含有するエピクロルヒドリンゴム(ダイソー社製エピクロマーCG−102)
・NBR: アクリロニトリル−ブタジエンゴム(日本ゼオン社製ニポールDN−219)
・Si: シリコーンゴム(信越化学工業(株)製「熱硬化型シリコーンゴムKE−106」)
・CB; カーボンブラック(MA100:三菱化学(株)製)
・PZT: チタン酸ジルコン酸鉛粒子(商品名「Z−711((株)セラテック製)、平均粒径=500μm、圧電ひずみ定数=610pC/N)
・BaTiO3: チタン酸バリウム粒子(TPL社製、平均粒径=400μm、圧電ひずみ定数=300pC/N)
・SrTiO3: チタン酸ストロンチウム粒子(TPL社製)、平均粒径=400μm、圧電ひずみ定数=300pC/N)
・硫黄: 鶴見化学工業社製200メッシュ
・加硫促進剤: 大内新興化学工業社製ノクセラ−M
2、2Y、2M、2C、2K 帯電ロール
3L、3Y、3M、3C、3K レーザ光線
3 露光装置
4、4Y、4M、4C、4K 現像装置
5、5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール
6、6Y、6M、6C、6K クリーニング装置
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト
22 駆動ロール
24 背面ロール
26 二次転写ロール
26A 支持体
25B 弾性層
28 定着装置
30 中間転写体クリーニング装置
Claims (7)
- 弾性材料、及び電圧の印加により体積が増加する平均粒径60μm以上の圧電材料を含み、弾性層の表面から測定したアスカーC硬度が60°超えの弾性層を有する転写部材。
- 前記弾性材料が、シリコーンゴムを除く弾性材料である請求項1に記載の転写部材。
- 請求項1又は2に記載の転写部材と、
前記転写部材に対向して配置される対向部材と、
を備え、
前記転写部材と前記対向部材との間を通過するとき、前記転写部材と前記対向部材との間に電界を付与して、記録媒体にトナー像を転写する転写ユニット。 - 前記対向部材の表面から測定したアスカーC硬度が50°以上である請求項3に記載の転写ユニット。
- 請求項3又は4に記載の転写ユニットを備える画像形成装置。
- 像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
トナーを含む静電荷像現像剤により、前記像保持体上に形成された静電荷像をトナー像として現像する現像手段と、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー像が転写される中間転写体と、
前記像保持体の表面に形成された前記トナー像を前記中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、
前記中間転写体の表面に転写された前記トナー像を記録媒体に二次転写する二次転写手段であって、前記中間転写体の外側に配置され、請求項1又は2に記載の転写部材と、前記中間転写体の内側に前記転写部材に対向して配置される対向部材と、を有し、前記記録媒体が前記転写部材と前記中間転写体を介した前記対向部材との間を通過するとき、前記転写部材と前記対向部材との間に電界を付与して、前記記録媒体に前記トナー像を二次転写する二次転写手段と、
前記記録媒体に転写された前記トナー像を定着する定着手段と、
を備えた画像形成装置。 - 像保持体と、
前記像保持体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
トナーを含む静電荷像現像剤により、前記像保持体上に形成された静電荷像をトナー像として現像する現像手段と、
前記像保持体上に形成されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段であって、前記像保持体に対向して設けられ、請求項1又は2に記載の転写部材を有し、前記記録媒体が前記転写部材と前記像保持体との間を通過するとき、前記転写部材と前記像保持体との間に電界を付与して、前記記録媒体に前記トナー像を転写する転写手段と、
前記記録媒体上に転写されたトナー像を定着する定着手段と、
を備える画像形成装置。
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