JP2005099323A - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくともa.感光体とb.感光体に当接され感光体との相対速度差を持って感光体を摺擦する摺擦部材とc.感光体に当接され感光体と略同一の速度で移動し感光体を押圧する押圧部材を含む画像形成装置であって、前記感光体には少なくとも最表層にフッ素樹脂粒子を含有し、かつ画像形成プロセスにより前記フッ素樹脂粒子が前記感光体表面に延展されていることを特徴とする画像形成装置。
【選択図】なし
Description
しかしながら、感光体表面に潤滑剤を外添供給すると、リサイクル使用するトナーの中にこの潤滑剤が混入し、結果、トナーの変質を来してしまうことになる。
電子写真感光体の昨今のニーズとして、高い耐摩耗性と表面の低摩擦性が共に持続されることが望まれている。しかしながら、未だこれを満足する手段は見出されていない。
百武信男、丸山彰久、重崎聡、奥山裕江、Japan Hardcopy Fall Meeting、24−27、2001)
(1)少なくともa.感光体とb.感光体に当接され感光体との相対速度差を持って感光体を摺擦する摺擦部材とc.感光体に当接され感光体と略同一の速度で移動し感光体を押圧する押圧部材を含む画像形成装置であって、前記感光体には少なくとも最表層にフッ素樹脂粒子を含有し、かつ画像形成プロセスにより前記フッ素樹脂粒子が前記感光体表面に延展されていることを特徴とする画像形成装置。
(2)前記摺擦部材には潤滑剤が保持または供給されており、潤滑剤を保持または供給された摺擦部材により前記感光体を摺擦し、感光体表面のフッ素樹脂粒子を引き伸ばすことを特徴とする前記(1)記載の画像形成装置。
(4)潤滑剤がフッ素樹脂粒子と異なる潤滑剤である前記(2)又は(3)記載の画像形成装置。
(6)前記感光体のフッ素樹脂粒子はフッ素樹脂粒子が表面に露出しており、露出したフッ素樹脂粒子が最表層表面積の10%以上占有することを特徴とする前記(1)〜(5)項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
(8)前記感光体に当接した前記摺擦部材はフェライト粒子、該フェライト粒子を支持する非磁性の導電性スリーブ及び該導電性スリーブに内包されるマグネットロールによって構成される磁気ブラシであることを特徴とする前記(1)〜(7)項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
(10)前記感光体に当接した前記押圧部材は潤滑剤が供給されたベルト状押圧部材であることを特徴とする前記(1)〜(9)項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
(12)該感光体は画像形成プロセスにおいて、摺擦、押圧を交互に受けることを特徴とする前記(1)〜(11)項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
(13)前記ブラシ状摺擦部材は転写材に対するトナー像転写後の感光体上の残留トナーを清掃する機能を有するバイアス電界が印加されたクリーニング部材であることを特徴とする前記(7)〜(12)項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
(15)前記磁気ブラシは現像剤としてトナーとキャリアを用いた2成分現像剤を用いた現像手段と、転写材に対するトナー像転写後の感光体上に残留したトナーを回収するクリーニング手段を兼ねていることを特徴とする前記(7)〜(14)項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
(17)前記ベルト状押圧部材は前記感光体上に現像されたトナー画像を中間転写体上に一次転写したのち、前記中間転写体上のトナー画像を記録材上に二次転写する中間転写手段を有する画像形成装置用の中間転写ベルトであって、複数色のトナー画像を中間転写体上に順次重ね合わせてカラー画像を形成し、該カラー画像を記録材上に一括で二次転写することを特徴とする前記(10)、(12)〜(17)項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
(19)前記ローラ状押圧部材は前記感光体上に現像されたトナー画像を中間転写体上に一次転写したのち、前記中間転写体上のトナー画像を記録材上に二次転写する中間転写手段を有する画像形成装置用の中間転写体であって、複数色のトナー画像を中間転写体上に順次重ね合わせてカラー画像を形成し、該カラー画像を記録材上に一括で二次転写することを特徴とする前記(11)〜(16)項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
(21)摺擦手段または押圧手段としての帯電用部材、摺擦部材としての現像手段、押圧手段としての転写手段、摺擦手段としてのクリーニング手段の少なくとも1つと、最表層にフッ素樹脂粒子を含有する感光体とが一体となって着脱可能としたことを特徴とする前記(1)〜(20)項のいずれか1項に記載の画像形成装置用プロセスカートリッジ。
(22)前記感光体表層の結着樹脂が熱硬化性樹脂であることを特徴とする前記(1)〜(21)項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
に関するものである。
感光体は導電性支持体上に下引き層と、電荷発生材料を主成分とする電荷発生層と、電荷輸送材料を主成分とする電荷輸送層とが、積層形成されている。
この他に、かかる下引き層として、Al2O3を陽極酸化にて設けたものや、ポリパラキシリレン(パリレン)等の有機物や、SnO2、TiO2、ITO、CeO2等の無機物を真空薄膜作製法にて設けてもよい。
本発明の電子写真感光体に用いられる感光層の種類は、Se系、OPC系等のいずれも適用できる。無機系材料としては、結晶セレン、アモルファス・セレン、セレン−テルル、セレン−テルル−ハロゲン、セレン−ヒ素化合物等が挙げられる。特に、環境に対して優しくかつ安価なOPCが良好である。これらのうち、OPC系について以下に簡単に説明する。
電荷発生層は、電荷発生物質を主成分とする層であって、必要に応じてバインダー樹脂を用いることもある。電荷発生物質としては、無機系材料と有機系材料を用いることができる。
一方、有機系材料としては、公知の材料を用いることができる。例えば、金属フタロシアニン、無金属フタロシアニンなどのフタロシアニン系顔料、アズレニウム塩顔料、スクエアリック酸メチン顔料、カルバゾール骨格を有するアゾ顔料、トリフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジフェニルアミン骨格を有するアゾ顔料、ジベンゾチオフェン骨格を有するアゾ顔料、フルオレノン骨格を有するアゾ顔料、オキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ビススチルベン骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルオキサジアゾール骨格を有するアゾ顔料、ジスチリルカルバゾール骨格を有するアゾ顔料、ペリレン系顔料、アントラキノン系又は多環キノン系顔料、キノンイミン系顔料、ジフェニルメタン及びトリフェニルメタン系顔料、ベンゾキノン及びナフトキノン系顔料、シアニン及びアゾメチン系顔料、インジゴイド系顔料、ビスベンズイミダゾール系顔料などが挙げられる。これらの電荷発生物質は、単独又は2種以上の混合物として用いることができる。
また、必要に応じて、電荷輸送性物質を添加してもよい。また、電荷発生層のバインダー樹脂として、上述のバインダー樹脂の他に、高分子電荷輸送性物質も良好に用いられる。
前者の方法としては、グロー放電重合法、真空蒸着法、CVD法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、イオンプレーティング法、加速イオンインジェクション法等が挙げられる。この真空薄膜作製法は、上述した無機系材料又は有機系材料を良好に形成することができる。
電荷輸送層は、帯電電荷を保持させ、かつ、露光により電荷発生層で発生分離した電荷を移動させて保持していた帯電電荷と結合させることを目的とする層である。帯電電荷を保持させる目的を達成するためには、電気抵抗が高いことが要求される。また、保持していた帯電電荷で高い表面電位を得る目的を達成するためには、誘電率が小さく、かつ、電荷移動性が良いことが要求される。
電子輸送物質としては、たとえば、クロルアニル、ブロムアニル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロキサントン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、2,6,8−トリニトロ−4H−インデノ〔1,2−b〕チオフェン−4オン、1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキサイドなどの電子受容性物質が挙げられる。これらの電子輸送物質は、単独又は2種以上の混合物として用いることができる。
(a)カルバゾール環を有する重合体
例えば、ポリ−N−ビニルカルバゾール、特開昭50−82056号公報、特開昭54−9632号公報、特開昭54−11737号公報、特開平4−175337号公報、特開平4−183719号公報、特開平6−234841号公報に記載の化合物等が例示される。
例えば、特開昭57−78402号公報、特開昭61−20953号公報、特開昭61−296358号公報、特開平1−134456号公報、特開平1−179164号公報、特開平3−180851号公報、特開平3−180852号公報、特開平3−50555号公報、特開平5−310904号公報、特開平6−234840号公報に記載の化合物等が例示される。
例えば、特開昭63−285552号公報、特開平1−88461号公報、特開平4−264130号公報、特開平4−264131号公報、特開平4−264132号公報、特開平4−264133号公報、特開平4−289867号公報に記載の化合物等が例示される。
例えば、N,N−ビス(4−メチルフェニル)−4−アミノポリスチレン、特開平1−134457号公報、特開平2−282264号公報、特開平2−304456号公報、特開平4−133065号公報、特開平4−133066号公報、特開平5−40350号公報、特開平5−202135号公報に記載の化合物等が例示される。
例えば、ニトロピレンのホルムアルデヒド縮重合体、特開昭51−73888号公報、特開昭56−150749号公報、特開平6−234836号公報、特開平6−234837号公報に記載の化合物等が例示される。
更に、電荷輸送層中にレベリング剤を添加してもかまわない。かかるレベリング剤としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のシリコーンオイル類や、側鎖にパーフルオロアルキル基を有するポリマーあるいはオリゴマーなどが使用され、その使用量は、バインダー樹脂100重量部に対して、0〜1重量部が適当である。
更に、電荷輸送層が感光体の最表層になる場合には、少なくとも電荷輸送層にフッ素樹脂微粒子を含有する。
塗工方法としては、浸漬塗工、スプレー塗工など公知の方法が考えられる。
SEM像は、加速電圧が高いと、表面付近の内部の様子までが画像情報として得られる場合がある。バインダー樹脂にフッ素微粒子を分散した系においては、加速電圧が高いと表面に露出していない、表面近傍に内在するフッ素樹脂微粒子まで透過して観察される場合があるため、該加速電圧の設定は、表面に露出したフッ素樹脂微粒子が映し出されるように調整する必要がある。
こうして得られた、表面のSEM画像を画像解析ソフトに取り込み、観察範囲においてカウントされた個々のフッ素樹脂微粒子の平均直径、面積比を算出させることによって、所望の感光体表面のフッ素樹脂微粒子の状態を観測することができるのである。
フィラー材料としては、有機性フィラー材料と無機性フィラー材料とがある。有機性フィラー材料としては、シリコーン樹脂粉末、a−カーボン粉末等が挙げられ、無機性フィラー材料としては、銅、スズ、アルミニウム、インジウムなどの金属粉末、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナ、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、酸化カルシウム、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、フッ化錫、フッ化カルシウム、フッ化アルミニウム等の金属フッ化物、チタン酸カリウム、窒化硼素などの無機材料が挙げられる。
その中でも高い絶縁性を有し、熱安定性が高い上に、耐摩耗性が高い六方最密構造であるα型アルミナは、画像ボケの抑制や耐摩耗性の向上の点から特に有用である。このようなフィラー材料は単独もしくは2種類以上を混合して用いてもよい。
フィラーの平均一次粒径が0.05μmよりも小さすぎると耐摩耗性が不十分となる場合がある。一方、フィラーの平均一次粒径が1.0μmよりも大きすぎると潜像担持体に照射される光書き込み光が該フィラーで散乱して透過率が低下し、画像ボケや文字太りが生じてしまうことがある。
キャスティング法で単層感光層を設ける場合、多くの場合、かかる単層感光層は、電荷発生物質と低分子並びに高分子電荷輸送性物質を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを塗布、乾燥することにより形成できる。電荷発生物質並びに電荷輸送性物質としては、前述した材料を用いることができる。
また、かかる単層感光層には、必要により、可塑剤を添加することもできる。更に、必要に応じて用いることのできるバインダー樹脂としては、先に電荷輸送層で挙げたバインダー樹脂をそのまま用いることができる。その他に、電荷発生層で挙げたバインダー樹脂を混合して用いてもよい。
さらに、単層感光層が感光体の最表層となる場合には、少なくとも該単層感光層にフッ素樹脂微粒子を含有し、該フッ素樹脂微粒子は本発明の分散状態で存在する。
これによって、前述の電荷輸送層の場合と同じ効果が得られる。
単層感光体の感光層の膜厚は、5〜100μm程度が適当である。
更に、本発明に係る電子写真感光体の保護層には、接着性、平滑性、化学的安定性を向上させる目的で、種々の添加剤を加えてもかまわない。
例えば、スプレー塗工においては、まず、塗工液の条件として、固形分濃度、混合溶媒の場合はその種類と混合比などがあり、スプレー装置の条件としては、塗工液の吐出量、霧化エア圧力、スプレー先端と被塗布部表面との距離、被塗布物表面の移動速度、重ね塗りの回数などが上げられる。例えば、塗工液の吐出量を小さくして、重ね塗り回数を増やすことで所望の膜厚の保護層を形成する場合は、よりドライな状態で塗膜が形成され、逆に吐出量を大きくして、重ね塗り回数を減らすと、よりウェットな状態で塗膜が形成されることになる。
こうして得られる保護層の膜厚は0.1〜15μmの範囲が適当であり、より好ましくは1〜10μmである。
本発明において、形状係数を示すSF−1、SF−2とは、例えば日立製作所製FE−SEM(S−800)を用い、1000倍に拡大した2μm以上の非磁性トナー粒子像を100個無作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェースを介して、例えばニコレ社製画像解析装置(Luzex III)に導入し解析を行い下式より算出し得られた値を形状係数SF−1、SF−2と定義する。
トナーの形状係数SF−1が120未満の時あるいはトナーの球状係数SF−2が115未満の時、一般にトナー担持体上にトナー融着が発生しやすい。トナーの形状係数SF−1が160を超えると、球形から離れて不定形に近づき、現像器内でトナーが破砕され易く、粒度分布が変動したり、摩擦帯電量の分布がブロードになりやすく地かぶりや反転かぶりが生じやすい。SF−2が140を超えると、静電潜像担持体から転写材への転写時におけるトナー像の転写効率の低下、および文字やライン画像の転写中抜けを招き好ましくない。粉砕法で製造した非磁性トナー粒子を表面処理したものが好ましく用いられる。
さらに、本発明において、非磁性トナーのBET法によって測定された単位体積あたりのBET比表面積Sbと、非磁性トナーを真球と仮定した際の重量平均粒径(D4)から算出した単位体積あたりの比表面積St(St=6/D4)の関係が3.0≦Sb/St≦7.0でありかつ、Sb≧St×1.5+1.5であることが好ましい。さらに、本発明で使用する非磁性トナーは、個数平均粒径をD1(μm)とし、Sb(m2/cm3)とし、D1とSbとの関係が、
試料の重量から体積を求めるための真密度は、例えば島津製作所製の乾式自動密度計「アキュピック1330」を使用して測定することができる。
さらには無機微粒子(a)及び真球状微粒子(b)が有効に使われるためにトナー粒子の体積あたりの比表面積Srが1.2〜2.5m2/cm3(好ましくは1.4〜2.1m2/cm3)であり、トナーを真球と仮定した際の重量平均粒径から計算される体積あたりの理論比表面積の1.5〜2.5倍であることが良い。
比表面積はBET法に従って、比表面積測定装置(オートソープ1;湯浅アイオニクス社製)を用いて試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて比表面積を算出する。また、60%細孔半径は、脱離側の細孔半径に対する積算細孔面積比率曲線から求める。オートソープ1においては細孔分布の計算はBarrett、Joyner & Harenda(B.J.H)によって考えられたB.J.H法で行う。
温度23℃、相対湿度60%環境下、200メッシュパス−300メッシュオンの鉄粉(EFV200/300;パウダーテック社製)を用い、鉄粉9.5gにトナー0.5gを加えた混合物を50〜100ml容量のポリエチレン製の瓶に入れ50回手で震盪する。次いで図11に示す、底に500メッシュのスクリーン73のある金属製の測定容器72に前記混合物1.0〜1.2gを入れ、金属製のフタ74をする。この時の測定容器72全体の重量を秤りW1(g)とする。次に吸引機(測定容器72と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口77から吸引し風量調節弁76を調節して真空計75の圧力を2450Pa(250mmAq)とする。この状態で一分間吸引を行いトナーを吸引除去する。この時の電位計79の電荷をV(ボルト)とする。ここで78はコンデンサーであり容量をC(μF)とする。また吸引後の測定機全体の重量を秤りW2(g)とする。このトナーの摩擦帯電量(mC/kg)は、下式の如く計算される。
摩擦帯電量(mC/kg)=CV/(W1−W2)
トナーのガラス転移点Tgは定着性、保存性の観点から50℃〜75℃(さらに好ましくは、52℃〜70℃)が好ましい。
非磁性トナーには荷電制御剤をトナー粒子に配合(内添)、又はトナー粒子と混合(外添)して用いることが好ましい。荷電制御剤によって、現像システムに応じた最適の荷電量コントロールが可能となる。トナーを負荷電性に制御するものとして下記物質がある。
ニグロシン及び脂肪酸金属塩による変性物;トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルフォン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレートの如き四級アンモニウム塩、及びこれらの類似体であるホスホニウム塩の如きオニウム塩及びこれらのレーキ顔料、トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、燐タングステン酸、燐モリブデン酸、燐タングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン化物、フェロシアン化物等)、高級脂肪酸の金属塩;ジブチルスズオキサイド、ジオクチルスズオキサイド、ジシクロヘキシルスズオキサイドの如きジオルガノスズオキサイド;ジブチルスズボレート、ジオクチルスズボレート、ジシクロヘキシルスズボレートの如きジオルガノスズボレートが挙げられる。これらを単独あるいは2種類以上組み合わせて用いることができる。
イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、97、109、110、111、120、127、128、129、147、168、174、176、180、181、191等が好適に用いられる。
これらの着色剤は、単独又は混合し更には固溶体の状態で用いることができる。着色剤は、色相角、彩度、明度、耐候性、OHP透明性、トナー中への分散性の点から選択される。該着色剤の添加量は、結着樹脂100重量部に対し1〜20重量部添加して用いられる。
非磁性トナー粒子100重量部に対して無機微粒子(a)0.1〜8重量部、好ましくは0.5〜5重量部、さらに好ましくは1.0乃至3.0重量部使用するのが特に良い。
無機微粒子(a)の個数一次平均粒径は、電子顕微鏡で100,000倍に拡大し、粒径1nm以上の粒子を無作為に100個選び、それらの長径を測定し、平均値を求めることにより算出した値である。
高い帯電量を維持し、低消費量及び高転写率を達成するためには、無機微粒子(a)は少なくともシリコーンオイルで処理されることがさらに好ましい。
例えば球状シリカ粒子、球状樹脂粒子等が好ましく用いられる。
真球状微粒子(b)は、BET比表面積が30m2/g以下のものが好ましい。
真球状微粒子(b)の表面積形状球形度ψとは、以下のように定義する。
真球状微粒子(b)約0.3gをセル中に秤取し、温度40℃、真空度1.0×10−3mmHgで1時間以上脱気処理を行なう。その後、液体窒素により冷却した状態で窒素ガスを吸着し多点法により値を求める。
真球状微粒子(b)を真球と仮定した場合の表面積は、真球状微粒子(b)の電子顕微鏡写真(×10000)から粒径10nm以上の粒子を無作為に100個の真球状微粒子像を選び、それらの直径を測定し、平均した直径の値をその樹脂微粒子を真球と仮定した場合の直径とする。この直径をもとにし、真球状微粒子の半径γを求め、さらに真球状微粒子(b)の表面積(4πγ2 )を求める。さらに真球状微粒子(b)の体積
転写残トナーによる遮光が特に問題となるのは、一枚の転写材に対し静電潜像担持体表面が繰り返し使用される場合である。静電潜像担持体一周分の長さが転写材の進行方向長さよりも短い場合、転写残トナーが静電潜像担持体上に存在する状態で帯電−露光−現像をしなければならないため、転写残トナーの存在する静電潜像担持体表面部位での電位が充分落ちきらず現像コントラストが不十分になるため反転現像を用いる画像形成方法においては、周囲よりも濃度が低い、ネガゴーストとして画像上に現れる。
図1は、本発明の画像形成装置の1例(摺擦部材がクリーニングブレードで、押圧部材がクリーニングブラシ、帯電ローラー、紙転写ベルト)を示すものである。
また、図1はこの発明をフルカラープリンタに適用した例を示す全体構成図である。装置本体1内には、4個の像担持体ユニットである感光体ユニット2A、2B、2C及び2Dを、装置本体1に対してそれぞれ着脱可能に装着している。装置本体の略中央に転写ベルト3を複数のローラ間に矢示A方向に回動可能に装着した転写ユニットを配置している。転写ベルトの内側には4つの転写ブラシ57が4個の感光体に対応してそれぞれ設けられている。その転写ベルトの上側の面に、感光体ユニット2A、2B、2C、2Dにそれぞれ設けられている感光体が接触するように配置している。そして、その感光体ユニット2A〜2Dに対応させて、それぞれ使用するトナーの色が異なる現像装置10A〜10Dを配置している。現像装置10A〜10Dは、同一の構成であり使用するトナーの色のみが異なる二成分現像方式の現像装置である。そして、現像装置10Aはマゼンタ色のトナーを使用し、現像装置10Bはシアン色のトナーを使用し、現像装置10Cはイエロー色のトナーを使用し、現像装置10Dはブラック色のトナーをそれぞれ使用する。そして、その各色の現像装置内には、トナーとキャリアからなる現像剤が収容されている。
書込みユニット6は、各色毎に用意されたレーザダイオード(LD)方式の4つの光源と、6面のポリゴンミラーとポリゴンモータから構成される1組のポリゴンスキャナと、各光源の航路に配置されたfθレンズ、長尺WTL等のレンズやミラーから構成されている。レーザダイオードから射出されたレーザー光はポリゴンスキャナにより偏向走査され感光体上に照射される。
反転ユニットは、それぞれ対をなす複数の搬送ローラと、対をなす複数の搬送ガイド板とからなり、上述したように両面画像形成する際の転写紙Pを表裏反転させて両面ユニットへ搬出したり、画像形成後の転写紙Pをそのままの向きで機外に排出したり、表裏を反転させて機外に排出したりする働きをする。給紙カセットが設けられている給紙部には、転写紙Pを1枚ずつ分離して給紙する分離給紙部55、56が、それぞれ設けられている。
また、装置本体の下部には、上下2段にサイズの異なる転写紙Pを収納可能な給紙カセット11と12を、それぞれ配設している。さらに、装置本体の右側面には、手差しトレイ13を矢示B方向に開閉可能に設け、その手差しトレイを開放することにより、そこから手差し給紙ができるようにしている。
次に、中間転写体を備えた画像形成装置の例を図3に示す。
図3は、また、カラー画像形成装置の概略構成図である。
この画像形成装置においては、摺擦部材がクリーニングブレードで、押圧部材が中間転写ベルトある。
まず、図3を用いて、本実施の形態に係るカラー複写機の概略構成及び動作について説明する。このカラー複写機は、カラー画像読取装置(以下、カラースキャナという)1、カラー画像記録装置(以下、カラープリンタという)2、給紙バンク3等で構成されている。
上記感光体ドラム200は矢印の反時計方向に回転し、その周りには、感光体クリーニング装置(クリーニングブラシ)201、クリーニングブレード(201の左の棒状のもの)、除電ランプ202、帯電器203、電位センサ204、リボルバ現像ユニット230の選択された現像器、現像濃度パターン検知器205、中間転写ユニット500、2次転写ユニット600などが配置されている。
感光体ドラム200上のトナー像を中間転写ベルト501に転写する転写部(以下「1次転写部」という)では、1次転写バイアスローラ507及びアースローラ512で中間転写ベルト501を感光体ドラム200側に押し当てるように張架することにより、感光体ドラム100と中間転写ベルト501との間に所定幅のニップ部を形成している。
650はレジストローラ対であり、2次転写バイアスローラ605と2次転写対向ローラ510とに挟持された中間転写ベルト501と2次転写ベルト601の間に、所定のタイミングで転写材である転写紙Pを送り込む。
感光体ドラム200側ではBk画像形成工程の次にC画像形成工程に進み、所定のタイミングでカラースキャナによるC画像データの読み取りが始まり、そのC画像データによるレーザ光書き込みによって、感光体ドラム200の表面にC静電潜像を形成する。
以後、C静電潜像領域の現像を続けるが、C静電潜像の後端部+所定距離が通過した時点で、先のBk現像機231Kの場合と同様にリボルバ現像ユニットの回転動作を行い、次のM現像機231Mを現像位置に移動させる。これもやはり次のM静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。
なお、M及びYの画像形成工程については、それぞれのカラー画像データ読み取り、静電潜像形成、現像の動作が上述のBk、Cの工程と同様であるので説明は省略する。
上記画像形成動作が開始される時期に、転写紙Pは図示しない転写紙カセット又は手差しトレイなどの給紙部から給送され、レジストローラ対650のニップで待機している。カセットには通常使用するサイズの転写紙たとえば国内欧州A3、北米DLTまでが積載可能である。手差しトレイはさらにA3ノビ、不定形、厚紙が積載可能である。
そして、転写紙Pが中間転写ベルト501上のトナー像と重ねられて2次転写部を通過する。このとき、2次転写電源によって2次転写バイアスローラ605に印可される電圧による転写バイアスにより、中間転写ベルト501上の4色重ねトナー像が転写紙上に一括転写される。
この定着上ローラ271と定着下ローラ272のニップ部でトナー像が溶融定着され、図示しない排出ローラ対で装置本体外に送り出され、図示しないコピートレイに表向きにスタックされ、フルカラーコピーを得る。
また、転写紙Pにトナー像を転写した後の中間転写ベルト501の表面に残留したトナーは、図示しない離接機構によって中間転写ベルト501に押圧されるベルトクリーニングブレード504によってクリーニングされる。
また、単色コピーモードの場合は、所定枚数が終了するまでの間、リボルバ現像ユニット400の所定色の現像機のみを現像動作状態にして、ベルトクリーニングブレード504を中間転写ベルト501に押圧させた状態のままの位置にしてコピー動作を行う。
電子写真装置に使用される固体潤滑材としては、ステアリン酸亜鉛などの金属石けん類、カルナウバWAX等のワックス類が特に良好である。
図7は、磁気ブラシ帯電装置を有する画像形成装置で、摺擦部材は磁気ブラシ帯電器2、押圧部材は紙転写ベルト7である。
図8は本発明に係る磁気ブラシ方式の接触帯電装置(以下、磁気ブラシ帯電装置と記す)を用いた画像形成装置の一例の概略構成模型図である。本実施例の画像形成装置は、電子写真プロセス利用、反転現像方式、クリーナーレスシステムのレーザービームプリンタである。
[感光ドラム]1は潜像担持体としての感光ドラムであり、矢印Aの時計方向に所定のプロセススピード(周速度)、本例では100mm/secで回転駆動される。
感光ドラム1としては、前述の有機感光体等を用いることができる。
感光ドラム1は、本例では、負帯電性の有機感光体で、直径30mmのアルミニウム製のドラム基体上に通常用いられる感光体層を有している。
本実施例における現像装置4は、トナーとキャリアから成る2成分現像剤を感光ドラム1に接触させて、感光ドラム1の露光部にトナー像を形成する2成分接触−反転現像装置(2成分磁気ブラシ現像装置)である。即ちマグネットローラ44を内包した現像スリーブ41上にキャリアとトナーからなる現像剤を保持している。現像スリーブ41には所定間隙を有して現像剤規制ブレード42が対向して設けられ、現像スリーブ41の矢印C方向の回転に伴い、現像スリーブ41上に現像剤薄層を形成する。
8は紙等の記録媒体(転写材)6を積載収納した給紙カセットである。この給紙カセット8内の記録媒体6が給紙ローラ9により一枚宛繰り出されて給送され、シートパス10を通って所定の制御タイミングにて感光ドラム1と接触転写手段としての転写ローラ5との圧接部である転写ニップ部51に給紙される。
本実施例の画像形成装置は、転写されずに感光ドラム1上に残存した転写残トナーを回収する専用のクリーナーが設けられておらず、現像装置4で転写残トナーを回収する現像同時クリーニング方式を採用したクリーナーレスシステムの装置である。
そして、画像形成装置は上述の動作を繰り返して行うことで画像形成を行う。
図9は、本実施形態に係る画像形成装置の変形例である。この装置は、中間転写ベルト87を有するタンデム方式の画像形成装置であり、感光体ドラム80を各色で共有させるのではなく、各色用の感光体ドラム80Y、80M、80C、80Bkを備えている。また、ドラムクリーニングユニット85、除電ランプ83、ドラムを一様帯電せしめる帯電ローラ84も、各色用のものを備えている。本装置においては、摺擦部材は82現像ユニットの中の円で示される現像ブラシ、85クリーニングユニット中の円で示されるクリーニングブラシであり、押圧部材は帯電ローラーと中間転写ベルトである。
(球形トナーの作製)
非磁性トナーの製造例1
ポリエステル樹脂(重量平均分子量20万;低分子量側ピーク約7000;
ガラス転移点Tg63℃) 100重量部
カーボンブラック 7重量部
モノアゾ染料の鉄錯体(負帯電性制御剤) 2重量部
低分子量ポリプロピレン(離型剤) 2重量部
上記材料をブレンダーにて混合し、130℃に加熱した2軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミルで微粉砕し、得られた微粉砕物をコアンダ効果を用いた多分割分級機にて厳密に分級して非磁性トナー粒子を得た。
得られた非磁性トナー粒子を、表面改質装置(奈良機械製造所(株)製ハイブリダイザー)を使用して熱機械的衝撃力(処理温度60℃)により表面処理して、形状係数SF−1が145であり、SF−2が122の非磁性トナー粒子を得た。SF−1及びSF−2が小さくなった非磁性トナー粒子100重量部に対して、ジメチルシリコーンオイルとヘキサメチルジシラザンで疎水化処理された疎水性乾式シリカ微粒子(一次個数平均粒径12nm;BET比表面積120m2/g)を1.8重量部及び真球状ポリメチルメタクリレート微粒子(表面積形状球形度ψ=0.99;一次個数平均粒径400nm;BET比表面積15m2/g;ガラス転移温度125℃;重量平均分子量30万)0.3重量部を外添して非磁性トナー(A)を得た。
スチレン・アクリル酸ブチル・マレイン酸ブチルハーフエステル共重合体
(重量平均分子量30万;低分子量側ピーク約10000;ガラス転転移点Tg
62℃) 100重量部
カーボンブラック 7重量部
モノアゾ染料の鉄錯体(負帯電性制御剤) 2重量部
低分子量ポリプロピレン(離型剤) 2重量部
上記材料をブレンダーにて混合し、130℃に加熱した2軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミルで微粉砕し、得られた微粉砕物をコアンダ効果を用いた多分割分級機にて厳密に分級して非磁性トナー粒子を得た。
得られた非磁性トナー粒子を、前記表面改質装置を使用して熱機械的衝撃力(処理温度64℃)により表面処理して、形状係数SF−1が152であり、SF−2が130の非磁性トナー粒子を得た。SF−1及びSF−2が小さくなった非磁性トナー粒子100重量部に対して、ジメチルシリコーンオイルで疎水化処理された疎水性乾式シリカ微粒子(一次個数平均粒径8nm;BET比表面積100m2/g)を1.8重量部及び真球状ポリメチルメタクリレート微粒子(表面積形状球形度ψ=0.97;一次個数平均粒径400nm;BET比表面積15m2/g;ガラス転移温度128℃;重量平均分子量35万)0.3重量部を外添して非磁性トナー(B)を得た。
得られた非磁性トナー(B)の各物性を第1表に示す。
真球状ポリメチルメタクリレート微粒子のかわりに、真球状シリカ微粒子(表面積形状球形度ψ=0.99;一次個数平均粒径100nm;BET比表面積20m2/g)を0.5重量部使用することを除いて、製造例1と同様にして非磁性トナー(C)を得た。
得られた非磁性トナー(C)の各物性を第1表に示す。
真球状ポリメチルメタクリレート微粒子のかわりに、真球状シリカ微粒子(表面積形状球形度ψ=0.98;一次個数平均粒径100nm;BET比表面積20m2/g)を0.5重量部使用することを除いて、製造例2と同様にして非磁性トナー(D)を得た。
得られた非磁性トナー(D)の各物性を第1表に示す。
ポリエステル樹脂(重量平均分子量13万;低分子量側ピーク6000;ガラス転移点
Tg55℃) 100重量部
銅フタロシアニン(着色剤) 7重量部
ジアルキルサリチル酸金属化合物(負荷電性制御剤) 2重量部
エステルワックス(離型剤) 2重量部
上記材料を使用することを除いて、製造例1と同様にして非磁性トナー(E)を得た。得られた非磁性トナー(E)の各物性を第1表に示す。
さらに、上記各非磁性トナーに使用した添加剤の物性を第2表に示す。
重合トナーの製造例6を示す。
1)単量体組成物の作製
スチレンモノマー 70部
n−ブチルメタクリレート 30部
ポリスチレン 5部
3,5−ジ−tert−ブチルサリチル酸亜鉛塩 2部
カーボンブラック 6部
上記の重合性単量体混合物をボールミルを用いて24時間分散混合して単量体組成物を調製した。
攪拌機、温度計、不活性ガス導入管及び細孔径110,000Å、細孔容積0.42cc/g、10φ×50mmの多孔質ガラス管を備えたフラスコに2%ポリビニルアルコール水溶液400mlを取り、窒素ガスを送りながら室温で攪拌を行い、反応容器中の酸素を窒素置換した。
ついで1)の単量体組成物113gにアゾビスイソブチルニトリル1.56gを加え攪拌溶解し、ポンプを用いて多孔質ガラス管を通過させて、ポリビニルアルコール水溶液中へ加え、加え終った後ポリビニルアルコールと単量体組成物の混合物を、前記ポンプと多孔質ガラス管を用いて約120ml/minの割合で2時間循環させた後、内温を70℃とし8時間重合させた。
また、形状の計測方法としては粒子を含む懸濁液を平板上の撮像部検知帯に通過させ、CCDカメラで光学的に粒子画像を検知し、解析する光学的検知帯の手法が適当であり、この手法で得られる投影面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値である平均円形度は0.98であった。
こうして得られた重合トナーをキャリアと4%のトナー濃度で混合して2成分現像剤とした。
感光体の製造例1
アルキッド樹脂(ベッコライトM6401−50(大日本インキ化学工業社製))15重量部、メラミン樹脂(スーパーベッカミンG−821−60(大日本インキ化学工業社製))10重量部をメチルエチルケトン150重量部に溶解し、これに酸化チタン粉末(タイペールCR−EL(石原産業社製))90重量部を加えボールミルで12時間分散し、下引層用塗工液を作製した。
これをφ90mm、長さ392mmの円筒状アルミニウム基体に浸漬塗工法によって塗工し130℃20分間乾燥し厚み3.5μmの下引き層を形成した。
次にポリビニルブチラール樹脂(XYHL(UCC社製))4重量部をシクロヘキサノン150重量部に溶解し、これを下記構造式(1)に示す
テトラヒドロフラン420重量部とシクロヘキサノン120重量部の混合溶媒に、ビスフェノールZ型ポリカーボネート16重量部を溶解した樹脂液に対して、PFA分散液を55重量部加えた塗工液に超音波を10分間照射して、保護層形成用塗工液を作製した以外は製造例1と同様にして製造例2の電子写真感光体を作製し、製造例1の感光体と同様の評価を行った。
テトラヒドロフラン420重量部とシクロヘキサノン120重量部の混合溶媒に、ビスフェノールZ型ポリカーボネート16重量部を溶解した樹脂液に対して、PFA分散液を300重量部加えた塗工液に超音波を10分間照射して、保護層形成用塗工液を作製した以外は製造例1と同様にして製造例3の電子写真感光体を作製し、製造例1の感光体と同様の評価を行った。
テトラヒドロフラン420重量部とシクロヘキサノン120重量部の混合溶媒に、ビスフェノールZ型ポリカーボネート16重量部を溶解した樹脂液に対して、PFA分散液を700重量部加えた塗工液に超音波を10分間照射して、保護層形成用塗工液を作製した以外は製造例1と同様にして製造例3の電子写真感光体を作製し、製造例1の感光体と同様の評価を行った。
高速液衝突分散装置(装置名:アルティマイザーHJP−25005 スギノマシン社製)による分散の代わりに、φ1mmのガラスビーズを用いたサンドミルで48時間分散して、超音波分散処理を施すことなくPFA分散液を作製した以外は、製造例1と同様にして製造例5電子写真感光体を作製し、製造例1の感光体と同様の評価を行った。
下引き層、電荷発生層、電荷輸送層までを感光体製造例1と全く同様にして形成し、保護層を設けない製造例6の感光体を作製した。
下引き層、電荷発生層までは感光体製造例1と同様に形成した。
次に、フッ素系樹脂粒子分散液の作成工程として、4フッ化エチレン樹脂粒子(ルブロンL−2、ダイキン工業製)350部、下記構造式を繰り返し単位とするポリカーボネート共重合体50部、
一覧表
図1、3、4、6、7、8、10の画像形成装置夫々について、摺擦部材、押圧部材について一覧にまとめる。
[実施例1〜5、比較例1]
以下の表のように画像形成装置、感光体、トナーを選択し、本発明の画像形成装置をくみ上げた。
評価方法は初期クリーニング性、1万枚後クリーニング性、次いで、10℃15%RH下でのクリーニング性、10℃15%下で感光体上のトナーを紙に転写せずにそのまま未転写トナーとしてクリーニングする段階的にクリーニングが困難になる試験を実施し、そのクリーニング状態を観察した。結果を表に示す。
下記の表のように画像形成装置を組み上げた。
下記の表のように画像形成装置を組み上げた。
以上の画像形成装置を用いて初期画像、1万枚使用後の画像、及び耐久寿命の指標として10万枚使用後の表面層の摩耗膜厚を評価した。結果を下記の表に示す。
フッ素樹脂粒子以外の潤滑部材を供給された場合には押厚部材上の潤滑剤から感光体上のフッ素樹脂粒子が離型し、感光体上に広がる形となり、感光体単独の力では成し得なかったような大きな耐摩耗効果を発揮する。
下記の表のように画像形成装置を組み上げた。
評価方法は初期クリーニング性、1万枚後クリーニング性、次いで、10℃15%RH下でのクリーニング性、10℃15%下で感光体上のトナーを紙に転写せずにそのまま未転写トナーとしてクリーニングする段階的にクリーニングが困難になる試験を実施し、そのクリーニング状態を観察した。結果を表に示す。
下記の表のように画像形成装置を組み上げた。
以上の画像形成装置をもちいて耐久試験を実施し、5万枚耐刷後の表層の摩耗状態を調べた。結果を次の表に示す。
100:感光体ドラム
200:帯電チャージャ
204:電位センサ
205:基準パタン付着量検知センサ
230:リボルバ現像ユニット
300:感光体クリーニング装置
500:中間転写ユニット
501:中間転写ベルト
507:1次転写バイアスローラ
508:ベルト駆動ローラ
600:2次転写ユニット
601:2次転写ベルト
602〜604:支持ローラ
605:2次転写バイアスローラ
650:レジストローラ対
Claims (22)
- 少なくともa.感光体とb.感光体に当接され感光体との相対速度差を持って感光体を摺擦する摺擦部材とc.感光体に当接され感光体と略同一の速度で移動し感光体を押圧する押圧部材を含む画像形成装置であって、前記感光体には少なくとも最表層にフッ素樹脂粒子を含有し、かつ画像形成プロセスにより前記フッ素樹脂粒子が前記感光体表面に延展されていることを特徴とする画像形成装置。
- 前記摺擦部材には潤滑剤が保持または供給されており、潤滑剤を保持または供給された摺擦部材により前記感光体を摺擦し、感光体表面のフッ素樹脂粒子を引き伸ばすことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記押圧部材には潤滑剤が保持または供給されており、潤滑剤を保持または供給された押圧部材により前記感光体上に引き伸ばされたフッ素樹脂粒子を押圧し、感光体表面に固定させることを特徴とする請求項1又は2項記載の画像形成装置。
- 潤滑剤がフッ素樹脂粒子と異なる潤滑剤である請求項2又は3記載の画像形成装置。
- 前記感光体は積層型の感光体であり、感光体最表層のフッ素樹脂粒子の含有量が最表層全量に対して重量比で40wt%〜90wt%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記感光体のフッ素樹脂粒子はフッ素樹脂粒子が表面に露出しており、露出したフッ素樹脂粒子が最表層表面積の10%以上占有することを特徴とする請求項1〜5項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記感光体に当接した前記摺擦部材は潤滑剤が供給され保持したブラシ状摺擦部材であることを特徴とする請求項1〜6項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記感光体に当接した前記摺擦部材はフェライト粒子、該フェライト粒子を支持する非磁性の導電性スリーブ及び該導電性スリーブに内包されるマグネットロールによって構成される磁気ブラシであることを特徴とする請求項1〜7項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記磁気ブラシは粒径が10μm〜10nmである導電粒子を主成分とする帯電粒子と、潤滑剤粒子と、導電性と弾性を有した表面を備え、該帯電粒子を担持する帯電粒子担持体により構成され、該帯電粒子は前記感光体に接触し、前記感光体表面を帯電する粒子であり、該担持体上に担持した粒子の抵抗が1012〜10-1Ω・cmであり、該粒子の担持量が0.1mg/cm2〜50mg/cm2であることを特徴とする請求項1〜7項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記感光体に当接した前記押圧部材は潤滑剤が供給されたベルト状押圧部材であることを特徴とする請求項1〜9項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記感光体に当接した前記押圧部材は潤滑剤が供給されたローラ状押圧部材であることを特徴とする請求項1〜9項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 該感光体は画像形成プロセスにおいて、摺擦、押圧を交互に受けることを特徴とする請求項1〜11項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記ブラシ状摺擦部材は転写材に対するトナー像転写後の感光体上の残留トナーを清掃する機能を有するバイアス電界が印加されたクリーニング部材であることを特徴とする請求項7〜12項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記磁気ブラシは直流電圧を印加、若しくは直流電圧に交番電圧を重畳し、感光体を一様に帯電する帯電用部材であることを特徴とする請求項7〜13項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記磁気ブラシは現像剤としてトナーとキャリアを用いた2成分現像剤を用いた現像手段と、転写材に対するトナー像転写後の感光体上に残留したトナーを回収するクリーニング手段を兼ねていることを特徴とする請求項7〜14項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記トナー粒子は、形状係数SF−1が120乃至160であり、形状係数SF−2が115乃至140であり、重量平均粒径が4〜9μmであり、一次個数平均粒径が50nm以下の無機微粒子(a)と、一次個数平均粒径が50乃至1000nmであり、表面積形状球形度ψが0.91乃至1.00である真球状微粒子(b)とが非磁性トナー粒子に外添されていることを特徴とする請求項13〜15項記載の画像形成装置。
- 前記ベルト状押圧部材は前記感光体上に現像されたトナー画像を中間転写体上に一次転写したのち、前記中間転写体上のトナー画像を記録材上に二次転写する中間転写手段を有する画像形成装置用の中間転写ベルトであって、複数色のトナー画像を中間転写体上に順次重ね合わせてカラー画像を形成し、該カラー画像を記録材上に一括で二次転写することを特徴とする請求項1012〜17項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記ローラ状押圧部材は直流電圧を印加、若しくは直流電圧に交番電圧を重畳した感光体を一様に帯電する帯電用部材であることを特徴とする請求項11〜16項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記ローラ状押圧部材は前記感光体上に現像されたトナー画像を中間転写体上に一次転写したのち、前記中間転写体上のトナー画像を記録材上に二次転写する中間転写手段を有する画像形成装置用の中間転写体であって、複数色のトナー画像を中間転写体上に順次重ね合わせてカラー画像を形成し、該カラー画像を記録材上に一括で二次転写することを特徴とする請求項11〜16項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記画像形成装置が複数の電子写真感光体、帯電手段、現像手段、転写手段を有するタンデム型であることを特徴とする請求1〜19項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 摺擦手段または押圧手段としての帯電用部材、摺擦部材としての現像手段、押圧手段としての転写手段、摺擦手段としてのクリーニング手段の少なくとも1つと、最表層にフッ素樹脂粒子を含有する感光体とが一体となって着脱可能としたことを特徴とする請求項1〜20項のいずれか1項に記載の画像形成装置用プロセスカートリッジ。
- 前記感光体表層の結着樹脂が熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項1〜21項のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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