JPH0361533A - ゴム状表層材 - Google Patents

ゴム状表層材

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JPH0361533A
JPH0361533A JP1199093A JP19909389A JPH0361533A JP H0361533 A JPH0361533 A JP H0361533A JP 1199093 A JP1199093 A JP 1199093A JP 19909389 A JP19909389 A JP 19909389A JP H0361533 A JPH0361533 A JP H0361533A
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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) 本発明は静電複写機(以下PPCと呼ぶ)やレーザープ
リンター(以下LBPと呼ぶ)などの静電電子写真装置
における現像機用**帯電ブレードや定着ロールなどと
して有用なゴム状表層材、とくには摩擦係数が小さくて
、粘着性がなく耐汚染性に優れたゴム状表層材に関する
(従来の技術〉 シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどのゴム
材料が、静電電子写真装置の摩擦帯電ブレードや定着ロ
ールなどの材料として使用されるようになってきている
この静電電子写真プロセスは静電N像をトナーと称する
荷電粉体で現像し顕像化するもので、これは(1)帯電
用コロナ放電器により感光ドラム(Se系、opc (
有機光導電体)系、など〕上に−様な(+)電荷を帯電
させる帯電プロセス;(2)PPCの場合は露光ランプ
、レンズ、ミラーなどのアナログ光学系により、またL
BPの場合はポリゴンミラーなどのレーザー走査光学系
により、それぞれ原稿パターンに応じた(+)電荷の静
電潜像を感光ドラム上に形成する露光プロセス;(3)
(−)に帯電したトナーの薄層を付着させたマグネット
ロール(以下現像ロールと呼ぶ)を感光ドラムに当接し
て、(+)電荷の静電潜像上にトナーを転写しトナーパ
ターンを形成する現像プロセス;(4)転写用コロナ放
電器により用紙背面から(+)電荷を供給し、感光ドラ
ム上のトナーパターンを転写用普通紙(以下PPC紙と
呼ぶ)に転写し、その後感光ドラムからPPC紙を剥離
する転写プロセス:(5)トナーパターンの付着したP
PC紙をヒートロールとバックアップロールとで構成さ
れる定着ロールをニップ通過させて。
トナーを熱圧着により紙繊維組織中に圧入固定させる定
着プロセス;とからなっている。
PPCの現像方式は非磁性トナーを単独で用いる1成分
系現像方式と、非磁性トナーに粒径10〜100μの鉄
粉、フェライト粉などの磁性粒子キャリアを混合して用
いる2成分系現像方式とがあり、従来は後者が主流であ
ったが、前者は現像機の構造がシンプル、コンパクト、
トナー濃度制御が不要、撹拌機構が不要などの利点を持
つため、最近になってパーソナルコピー機などの低速P
PCに採用されつつある。
この非磁性トナーは、熱可塑性樹脂バインダー(共重合
ポリエステル、ポリエチレン、スチレン−アクリロニト
リル共重合樹脂など)、着色剤(黒トナーの場合はカー
ボンブラック)、荷電制御剤(電子受容性有機化合物な
ど)およびその他の添加剤(疎水性シリカ、脂肪酸の金
属塩など)からなる粒径5〜25Im、軟化点70〜8
0℃の不定形または球形粒子であって、2成分系現像方
式においては、これに上記磁性粒子キャリアを混合して
、磁気ブラシ現像機などによって感光ドラムにトナーコ
ーティングしている。
帯電摩擦ブレードは上記した非磁性トナーによるl成分
系現象方式に用いるもので、このブレードを現像ロール
に押圧するという簡単な機構でトナーに(−)電荷を帯
電させ現像ロール表面に一定の厚さのトナー層を形成す
るものである。
ここで、このプロセスを添付の図面にしたがって詳しく
説明すると、第1図に示すように、この現像装置上はホ
ッパー状容器2と現像ロールジと摩擦帯電ブレード4と
リカバリングブレード5とからなり、■表面に微小な凹
凸を有する現像ロール3の回転により、トナー粒子群6
はブレード4の圧力下に到達し、ここで剪断され均一な
トナー薄層が形成される。■この薄層化の過程でトナー
粒子群はブレードおよびロールの摩擦剪断を受けて(−
)電荷を獲得する。■帯電されたトナー粒子群薄層は現
像ロール表面に付着して感光ドラム7の転写位置に到達
する。帯電摩擦ブレードは、第2図に示すようにステン
レス鋼などのバネ性鋼帯8の一面に一定厚さのゴムシー
ト9を一体成形したもので、銅帯に設けた取付は孔10
により第1図のように現像装置にセットして用いる。
(発明が解決しようとする課題) 摩擦帯電ブレードとして耐摩耗性に優れたゴム材料から
なるものを使用すると、ブレードと現像ロールとの接触
面にトナーが固着し層形成を阻害するので、ゴム材料の
中では耐摩耗性の最も劣るシリコーンゴムが使用される
。(JISのゴム材料性能比較表で耐摩耗性を見ると、
r優」とされるものには、天然ゴム、IR,SBR,B
RlCR,EVA、C8M、塩素化ポリエチレン、ウレ
タンゴム、フッ素ゴムなどが、「良」とされるものには
、NBR,I IR,EPDM、エピクロルヒドリンゴ
ム、アクリルゴムなどが、また「可」とされるものに、
シリコーンゴムが挙げられている。)本発明者らの実験
の結果でも、シリコーンゴム以外のゴムはトナー固着に
よる層形成阻害を引き起こすので摩擦帯電ブレードとし
て不適当であった。要するに、このブレード材料として
の要求特性は、トナー層の形成によって摩耗し常に新し
いゴム表面が露出することである。
ところが、ここにPPCの中・高速化対応の問題がある
。すなわち、パーソナルコピー機などの低速PPCでは
1分当りのA4判コピー速度が5〜15枚であるが、中
速PPCでは20枚以上、高速PPCは50枚以上が要
求され、現在のシリコーンゴム製摩擦帯電ブレードでは
中・高速PPCに使用した場合、摩耗が早くて交換頻度
が高くメンテナンスが煩雑であるという問題である。
一方、上記定着プロセス(第3図)において、ヒートロ
ール11は耐熱性の高いこととトナーとの離形性の良い
ことが要求されるので、ヒーター12を内蔵する金属コ
ア(シリンダー)13にポリ4フッ化エチレン(PTF
E)などのフッ素樹脂のコーティング層14を設けるか
、フッ化ビニリデン・6フツ化プロピレン共重合体など
のフッ素ゴム製チューブ14を被覆したものを用いる。
またバックアップロール15は耐熱性があり、この高温
領域における圧縮復元性に優れ、トナーとの離形性や送
紙性(紙がロールに巻き付かないこと)などが要求され
るので、シリコーンゴムロールが用いられる。とくに、
これには送紙性の観点からロールの系全体は柔軟で表面
層の硬い方がよいので、シリコーンゴムスポンジコアの
表面に。
ゴム硬度(JIS−A)が50〜70”Hsのシリコー
ンゴム層を設けたものが使用される。ところが、このバ
ックアップロールはまず金属コア(ロンドまたはシリン
ダー)16に型発泡プレス成形法によりシリコーンゴム
スポンジ17を一体成形した後、表面を研摩し、これを
最終ロール形状にするためのシリンダー状キャスティン
グ金型の軸中心にセットし、この金型の軸方向端部から
常温または低温加硫型シリコーンゴム(以下RT■シリ
コーンゴムと呼ぶ)18を注入して、硬化後金型から引
き抜くという複雑な方法で製造されるため、コストが高
くなるほか、シリコーンゴムはフッ素樹脂やフッ素ゴム
はどにはトナー離形性がよくないので汚れ易いという欠
点がある。これに対してフッ素ゴム単独のロールは材料
単価が高く、またゴム硬さ(JIS−A)が60’Hs
以上の硬い材料のため送紙性に劣る欠点がある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、このような不利を解決したゴムロールまたは
ゴムブレードとして有用なゴム状表層材に関するもので
、ゴム基材にパーフルオロカーボンシラン化合物をイン
テグラルブレンドまたはコーティングしてなるものとし
たことを要旨とするものである。
本発明のゴム状表層材においてゴム基材として用いられ
る材料は、上述したようにシリコーンゴムを選択するの
が望ましいが、例えばゴムブレードの場合には現像機用
摩擦帯電ブレードだけでなく、感光ドラムに残習したト
ナーを削り落して清掃するクリーニングブレードにも使
用できること、またゴムロールの場合にはファクシミリ
、サーマルプリンターなどのプラテンロールや、PPc
、ファクシミリ、プリンター、ワープロ、パソコンなど
の各種送紙ロールに使用できることなどを考慮して、フ
ッ素ゴム、ウレタンゴム、EPDM、NBI<、CR1
塩素化ポリエチレン、その他のゴム材料を使用すること
もできる。
本発明に適用されるパーフルオロカーボンシラン化合物
は、一般式 〔式中、ORはメトキシ基(−0CH,)などのアルコ
キシ基、Xは2または3を示す〕で表わされるものであ
る。
このシラン化合物を溶媒溶液や水溶液としてゴムブレー
ド、ゴムロールなどの基材面にコーティングすると、ア
ルコキシシラン基 (−8i(OR))が水溶液中、空気中の水分。
または基体表面に吸着した水分などにより加水分解され
てシラノール基[−8i(OH))となり、これが基体
表面の水酸基と水素結合するか、あるいは脱水縮合反応
して強固に結合し、上記一般式におけるパーフルオロア
ルキル基(CnF2n+1−)を基体表面に固定化する
また、このシラン化合物をゴム基材中にインテグラルブ
レンドし、それを少なくとも表層部に有するゴムブレー
ドまたはゴムロールを形成すると、シラン化合物はゴム
基材表面層へ移行し、パーフルオロアルキル基が配列す
る。このようにして得られるパーフルオロカーボンの表
面は、硬質感。
撥水・撥油性、非粘着性などの性質を持ち、ゴム成形体
表面の摩擦係数を低下させることになるにのパーフルオ
ロカーボンシラン化合物としては、 a : CF、CH,CH,S i (OCH,)3b
 :CF、(CF、)3CH,CH,5i(OCR,)
3c : CF3(CFi)7CH2CH2Si(OC
H))3CF、(CF、)、CH,CH,5i(OCR
,)!e :CF3(cFs)、coocH,cH2c
H2s 1(OCH3)3f :CF、(CF、)、C
08CH,CH,CH25i(OCH,)。
g : CF 3 (CF a)s CON HCHz
 CHz CHz S i(OCz Hs)sh:OF
、(CF、)7So2NHCH,CH,CH,5L(O
CH3)3j :CF3(CF、)、CH,CH,SC
H,CH,5i(OCH3)ik:CF3(CF’t)
sCHICH!SCH,CH,5L(OCH3)3Go
(CF、)、CF3 1 : CF、(CF2)、C0NHCH,CH,NC
H2CH,CH。
(cHio)asi SQ、(CF、)、CF3 rn: CF、(CF2)7SO,NHCH,CH,N
CH,CH,CH。
(CHaO)3Si などが例示される。
パーフルオロカーボン表面の特性は臨界表面張力γ に
よって評価される。すなわち、臨界表面張力γ 以下の
表面張力を持つ液体でなければ、に のパーフルオロカーボン表面を濡らすことかできないの
で、γ が小さいほど濡れにくい表面が得られ、この濡
れにくさは前述した硬質感、撥水・撥油性、非粘着性な
どの指標となる。この濡れにくい表面はγ 〈約15d
yn/amのときに得られ。
に のような特性を与えるパーフルオロカーボンシラン化合
物はパーフルオロアルキル基の炭素数で7以上のもので
ある。また同じ長さのパーフルオロアルキル基でも炭化
水素鎖の構造によりγ は異なりアミド基、スルホン酸
アミド基、カルボン酸アミド基などの極性基を導入した
ものが低γ。
どなるので1例えば前述のg式で示したN −[3−(
トリメトキシシリル)プロピルコアーフルオロヘプチル
カルボン酸アミドや、i式で示したN−(3−(トリメ
トキシシリル)プロピル)−N−n−プロピルパーフル
オロオクチルスルホン酸アミドなどを使用するのが好ま
しい。
ここで参考のために先に例示した各パーフルオロカーボ
ンシラン化合物のγ (単位:dyn/am)を列挙す
ると次の通りである。
a : 20.6、b:17.3、c:13.8、d:
15.3、 a  :  17.4、 f:15.5、
 g:14゜4、h :  13.0、i  :13.
O,j  :14.7、k :14.O,l  :10
.6.m:  10.4゜またインテグラルブレンドの
場合にもパーフルオロアルキル基の炭素数が多いものほ
ど、表面層に配向しやすくなるので、この炭素数も7以
上のものが好ましい。
ゴムブレードおよびゴムロールに対する処理方法は、ゴ
ムブレードの場合摩耗を前提とするためインテグラルブ
レンド法が好ましく、ゴムロールの場合にはコーティン
グ法でもよいが、コーティングによるパーフルオロカー
ボンシラン層の厚さが0.1〜0.5g/rrrと薄く
、塗膜の耐久性に問題があるので、これもインテグラル
ブレンド法によるのが好ましい。
さらに、送紙性を考慮してゴム硬さ(J I S −A
)が30〜40’Hsで、パーフルオロカーボンシラン
化合物を含まないゴム材料をコア(第3図17)とし、
ゴム硬さ(JIS−A)が60〜70’Hsで、上記シ
ラン化合物をインテグラルブレンドしたゴム材料を表面
層(第3図18)としたゴムロールにすると、比較的高
価なこのシラン化合物の節約になる上、一般の2層押出
し法によって製造できるので、最終ロール製品コストを
安価に抑えることができる。
このパーフルオロカーボンシラン化合物のシリコーンゴ
ムなどのゴム材料へのインテグラルブレンドは、このシ
ラン化合物の100%原液を2本ロール、バンバリーミ
キサ−などの−船釣なゴム混線装置を用いてゴムコンパ
ウンド中に練り込み加工することによって行なわれる。
この際のゴム材料100重量部に対する上記シラン化合
物のブレンドの割合は、摩擦係数を実験的に測定しなが
ら 0.5〜5重量部の範囲内において適宜選択するの
がよい。
一方、このシラン化合物をコーティングするときは、こ
の化合物をエチルアルコール、イソプロピルアルコール
などの有機溶媒に溶かした後、ゴムブレードまたはゴム
ロールなどの基材表面に。
浸漬、スプレー、刷毛塗り等の手段によってコーティン
グし、100℃前後の温度で5〜30分間加熱乾燥する
ことによって行なわれる。コーティング塗膜の厚さは0
.05〜0.5g/rfの範囲から選択するとよいが、
一般に0.1g/rrfでフッ素樹脂並の表面が形成さ
れ、本発明のゴム状表層材はトナー粒子やPPC紙によ
って摩耗を受けるので約0.5g/rdとするのが望ま
しい。
以上、ゴム状表層材を設けた物品としてゴムロール、ゴ
ムブレードを例として説明したが、本発明は摩擦係数が
小さくて、粘着性がなく耐汚染性に優れた特性が生かさ
れる分野であれば、これらの用途に限られるものではな
く1例えば、静電電子写真装置内におけるガイド、各種
抑え板等の表層材として適用することができる。
(発明の作用) 本発明によるゴム状表層材は、ゴム基材にパーフルオロ
カーボンシラン化合物をインテグラルブレンドまたはコ
ーティングしてなるものであるため、摩擦係数が小さく
て、粘着性がなく耐汚染性に優れ、静電電子写真装置に
おける現像機用摩擦帯電ブレードや定着ロールなどとし
て極めて有用である6 (実施例および比較例) 以下1本発明の代表的な実施態様を実施例および比較例
により説明する。
実施例1.および比較例1゜ ゴム硬さ(J l5−A)50” Hsのシリコーンゴ
ムKE−951U(信越化学工業■製、商品名)100
重量部に対し、加硫剤C−8(信越化学工業■製、商品
名)2重量部を混練した後、N−(3−(トリメトキシ
シリル)プロピル)−N−n−プロピルパーフルオロオ
クチルスルホン酸アミドMF−160(三菱金属■製、
商品名)を2重量部配合したゴムコンパウンドA&!1
製した、また、この配合からMF−160を除いたゴム
コンパウンドBも調製した。
つぎに、プレス成形により厚さ0 、1 m X幅25
■×長さ300mの5US304鋼帯の表面に第2図に
示すように幅方向端部を揃えて、厚さ1m X #I 
10 tm x長さ300■のゴムシートを上記ゴムコ
ンパウンドAおよびBを用いて一体底形し、摩擦帯電ブ
レードAおよびBを作製した。摩擦帯電ブレードBは現
行使用のものに相当する。
この摩擦帯電ブレードの動摩擦係数を摩擦測定器TR型
(−東洋精機製作所製、商品名)により摩擦速度500
m/分で測定したところ、帯電ブレードBが1.25で
あるのに対し、帯電ブレードAは0.85であった。
また、帯電ブレード摩耗試験用現像機F’ X −27
00(富士ゼロックス■製、商品名)において、この現
像ロール(φ25m)の表面を#800番紙やすりで軸
方向に研摩し、エチルアルコールで清掃した後、これが
線圧0.3kg/asで押圧されるように摩擦帯電ブレ
ードを取付け、トナー(黒)B228 (富士ゼロック
ス■製、商品名)を供給しながら現像ロールを周速60
0mm/see (460rpm)で60分間回転させ
、ブレードの摩耗深度を測定した。この結果、現行品相
当の帯電ブレードBが摩耗深度11〜12μであったの
に対し、帯電ブレードAは6〜7μという低い値であり
、現行品の2倍の摩耗耐久性を示した。また帯電ブレー
ドA、B共トナー層は厚さ20〜30IUで均一に形成
されており、トナー固着による目詰まり等は発生しなか
った。
実施例2゜ ゴム硬さ(J I 5−A)70’ Hsのシリコーン
ゴムKE−172U(信越化学工業@製、商品名)10
0重量部に対して、加硫剤C−2(信越化学工業@製、
商品名)2重量部を配合した後。
N−(3−(トリメトキシシリル)プロピルコパーフル
オロへブチルカルボン酸アミド、MF−150(三菱金
属■製、商品名)を2重量部配合したゴムコンパウンド
A2を調製した。つぎに、ゴム硬さ(JIS−A)25
°Hsのシリコーンゴム5E1642U (トーレシリ
コン■製、商品名)100重量部に対して、加硫剤RC
−2FD(トーレシリコンm製、商品名)1重量部を配
合し、2層押出し/熱空気加硫法によって軟質層直径2
2■、硬質層肉厚1.5m、すなわち外径25−のシリ
コーンゴムロールを成型した。これをPPCの定着ロー
ルのバックアップロールとして使用したところ、トナー
付着性が少なく送紙性もよい使用状況であった。
(発明の効果) 本発明によるゴム状表層材は、シリコーンゴムなどのゴ
ム基材に、パーフルオロカーボンシラン化合物を一般的
な混練手法であるインテグラルブレンドまたは簡単なコ
ーティング法によって、パーフルオロカーボンの層を形
成したもので、この表面層は硬質感、撥水・撥油性、非
粘着性などの特性を有する。
この表層材はまた、インテグラルブレンドの場合にはゴ
ム基材に対する上記シラン化合物の配合割合を、コーテ
ィングの場合には溶媒に対する上記シラン化合物の溶解
割合を、それぞれ制御することによって、その摩擦係数
を任意に調整することができる。
このため、これを帯電摩擦ブレードに応用した場合には
、従来のシリコーンゴムブレードに比べて摩擦係数を低
下させることができ、トナー層形戒時の耐摩耗性が向上
するので、中・高速PPcへの対応が可能になる。
とりわけ、この表層材のゴム基材としてシリコーンゴム
を選択したときは、これが常に新しい表面を露出させる
というトナー層形威時の基本要求を満たしており、他の
ゴム材料を使用したときのようなトナーの固着による層
形成障害を起こさない。
一方、定着ロール等のゴムロールの場合には、ロール内
層は柔らかく1表層に硬質感を与え、かつ非粘着面とす
ることができるので、送紙性がよく、またトナーの付着
しないロールを得ることができ、この性質は他の送紙ロ
ールやプラテンロールに応用しても有効である。
さらに、O−リングバッキングをはじめ、ゴムキャップ
、ゴムスポイト、ゴムチューブなどのメディカルパーツ
には、従来からシリコーンゴム製品が使われているが、
このシリコーンゴム製品は粘着性があって自動整列機で
整列しにくく自動セットが困難であったのを1本発明品
の適用により自動セットが容易になる。
また、ファクシミリなどのサーマルプリンターのプラテ
ンロールは、帯電防止のために導電性ゴムロールが用い
られているが、サーマルヘッドで紙をプラテンロールに
押圧すると、カーボン配合導電性ゴムロールの場合、紙
が黒く汚れるため。
通常、価格の高い酸化アンチモンドープ・酸化チタン・
酸化すず粉末を配合した白色導電性ゴムロールが使用さ
れている。しかし、カーボン配合導電性ゴムロールに本
発明の表層材を適用することにより、紙汚れのない安価
な導電性ゴムロールを提供できる。
さらに、Ag、Ni、Cu等の金属粉末を配合した導電
性ゴムがインターコネクターや電磁波シールド材料に使
用され、またSm−co磁性粉やNd−Fe−B磁性粉
等を配合したゴム磁石がモーター等に使用されているが
、これに本発明品を適用すると、ゴム基材表面に撥水性
を与えるので、これまで性能劣化が問題となっていた金
属成分の酸化が効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
図面はいずれも本発明の実施例に係わり、第1図は現像
装置の縦断面図、第2図は第1図の装置で用いられる摩
!f1帯電ブレードの斜視図、第3図は定着装置の縦断
面図である。 1・・・・・・現像装置   2・・・・・・ホッパー
状容器3・・・・・・現像ロール  4・・・・・・摩
擦帯電ブレード5・・・・・・リカバリングブレード 6・・・・・・トナー粒子  7・・・・・・感光ドラ
ム8・・・・・・バネ性鋼1!F  9・・・・・・ゴ
ムシート10・・・・・・取付は孔  11・・・・・
・ヒートロール12・・・・・・ヒーター  13.1
6・・・・・・金属コア14・・・・・・フッ素樹脂被
覆層 15・・・・・・バックアップロール

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ゴム基材にパーフルオロカーボンシラン化合物をイ
    ンテグラルブレンドまたはコーティングしてなるゴム状
    表層材。 2、請求項1記載のゴム状表層材を、少なくともその表
    層部に設けてなるゴムロール。 3、請求項1記載のゴム状表層材を、少なくともその表
    層部に設けてなるゴムブレード。
JP1199093A 1989-07-31 1989-07-31 ゴム状表層材 Expired - Lifetime JPH0643118B2 (ja)

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