JP3179270B2 - 帯電部材、その製造方法及び電子写真装置 - Google Patents

帯電部材、その製造方法及び電子写真装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置に用いら
れる帯電部材、その製造方法および電子写真装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】被帯電体に当接または近接させて、該被
帯電体を帯電処理する帯電部材は、通常、金属製等の導
電性基体の上に様々な機能を持たせた被覆層を形成して
いる。該被覆層は例えば、ゴムあるいは樹脂と顔料等に
より構成される。
【0003】顔料等をゴムあるいは樹脂中に分散させる
には、液体塗料中にて行なう場合が多い。
【0004】液体塗料中に顔料等を分散させる方法とし
て、ビーズ等のメディアの使用により、液体塗料とビー
ズ等の衝突力やせん断力を利用するビーズミルやサンド
ミル等がある。メディアとしては、ステンレススチー
ル、アルミナ、ジルコニア、磁器質のような固くて耐磨
耗性に優れたものが一般的に用いられる。
【0005】また、別の分散方法として、ロールとロー
ルのギャップによる圧縮とせん断力を利用して分散を行
なう3本ロールミル等がある。3本ロールミル等の分散
装置では、ローラ面が開放されているため、溶剤の揮発
損失が大きく、原価面および環境衛生面での欠点を有す
るため、最近の合成樹脂塗料にはあまり使用されない。
さらに、ロールミルはビーズミル、サンドミルに比べて
分散力が劣る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、帯電部材の被
覆層が、ビーズミルやサンドミル等の分散装置にて液体
塗料中に顔料(特に導電性顔料)を分散させた分散液の
乾燥被膜により形成された帯電部材を電子写真装置に用
いた場合、連続複数枚画像出し後の画像は初期画像に比
べて画像濃度の低下が少し見られる。この現象は帯電部
材に直流電圧のみを印加した場合に起きやすい。濃度の
低下は複数枚画像出しのような耐久により、帯電部材の
電気抵抗が変動するために起こるものと考えられる。特
に半導電性領域に値する102 〜1010Ωcmは電気抵
抗が安定しにくく、一般的に制御が難しい。
【0007】帯電部材の被覆層の製造工程において、液
体塗料中に顔料等をビーズミルやサンドミル等の分散装
置にて分散を行なうと、液体塗料中の顔料の粒度分布が
どうしても幅広い分布となる。このような液体塗料を帯
電部材の被覆層として塗工すると、帯電特性上、特に凝
集などによる比較的粗大な粒径の顔料の生成が問題とな
る。粗大な粒径の顔料が帯電部材中に存在すると、層内
にミクロ的に見ると抵抗値の高いところと低いところ即
ち抵抗値ムラができてしまう。この抵抗値ムラにより帯
電部材中に導電経路の片寄りが生じてしまう。
【0008】したがって、このような構成層を有する帯
電部材を用いた電子写真装置では、被帯電体である感光
体に所定の電位を乗せようとする場合、感光体上の電位
に微小の帯電ムラが生じやすく、これが原因で画像上に
斑点等の画像不良を起こすことがある。特にハーフトー
ン画像領域で顕著である。この現象は印加電圧が直流電
圧のみの場合に現われやすい。これは交流電圧のような
振動電界による“ならし効果”がないためと考えられ
る。
【0009】また、粗大な粒径の顔料が高導電性であ
り、かつ帯電部材の表面層に存在すると感光体がリーク
する恐れがある。
【0010】さらに、ビーズミルやサンドミルはメディ
アとして耐磨耗性に優れたものを用いることは前述した
が、耐磨擦性に優れていると言えども、メディアとメデ
ィアの衝突によりメディアが磨耗し、液体塗料中に不純
物が混入するという問題がある。
【0011】本発明の目的は、上記のような問題の起こ
らない帯電部材、その製造方法および電子写真装置の提
供にある。
【0012】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、被
帯電体に当接または近接させて該被帯電体を帯電処理す
る帯電部材であって、導電性基体、導電性弾性層、並び
に抵抗制御層および表面層の一方または両方を有する帯
電部材において、抵抗制御層および表面層の一方または
両方が、内径10〜600μm好ましくは40〜20
0μmのオリフィスで加速した導電性顔料を含有する
原料同士を衝突させて導電性顔料を破砕および分散する
装置(以下、微細オリフィス分散装置と記す)を用い
て、該導電性顔料を分散した塗料の乾燥被膜により形成
されていることを特徴とする帯電部材である。
【0013】また、本発明は、被帯電体に当接または近
接させて該被帯電体を帯電処理する帯電部材であって、
導電性基体、導電性弾性層、並びに抵抗制御層および表
面層の一方または両方を有する帯電部材の製造方法にお
いて、内径10〜600μmのオリフィスで加速した
導電性顔料を含有する原料同士を衝突させて導電性顔料
を破砕および分散して塗料を調製し、次いで該塗料を塗
布し、乾燥することにより抵抗制御層および表面層の一
方または両方を形成する工程を有することを特徴とする
帯電部材の製造方法である。
【0014】さらに、本発明は、感光体、潜像形成手
段、形成した潜像を現像する手段及び現像した像を転写
材に転写する手段を有する電子写真装置において、該潜
像形成手段として該感光体を帯電処理するのに上記帯電
部材を用いることを特徴とする電子写真装置である。
【0015】上記微細オリフィス分散装置はメディアを
使用しないため液体塗料中に不純物が混入するという問
題がない。
【0016】上記帯電部材に印加する電圧としては、直
流電圧、直流電圧と交流電圧の重畳電圧等いずれも使用
可能である。
【0017】本発明に用いた微細オリフィス分散装置の
オリフィス部分の概念図を図2に示した。11の太線部
は微細オリフィスを示している。12は高圧配管であ
る。高圧ポンプ等により加圧された原料が高圧配管を通
り、途中で2分割される。2分割された原料がオリフィ
スの両端から同時に中心部に向い、加速され最大流速と
なり、原料同士が衝突すると同時に分散、破砕が瞬時に
完了し、中心部より調製済みの分散液として排出され
る。
【0018】本発明にしたがう帯電部材を用いた接触帯
電装置を像担持体の一次帯電手段とした電子写真装置
(複写機)に一例の概略構成図を図1に示した。
【0019】1は被帯電体としての回転ドラム型の電子
写真感光体(以下、感光ドラムと記す)であり、矢印の
時計方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって
回転駆動される。1aは該感光ドラム1のアルミニウム
等の導電性ドラム基体、1bはそのドラム基体1aの外
周面に形成した感光層である。2は接触帯電部材であ
り、本例は感光ドラム1面のドラム母線方向に並行して
所定の押圧力で圧接させて配置したローラ体(以下、帯
電ローラと記す)で、感光ドラム1の回転に従動回転す
る。
【0020】本例の帯電ローラ2は、直流電圧あるいは
直流電圧と交流電圧の重畳電圧を印加する芯金(2
a)、弾力性と導電性を付与する導電性弾性層(2
b)、必要に応じて帯電部材の抵抗を制御する抵抗制御
層(2d)をその上に形成し、弾性層あるいは抵抗制御
層を設けた場合はその外側に必要に応じて表面層(2
c)を設けてもよい。導電性弾性層2b、抵抗制御層2
d、表面層2cについては後述する。
【0021】3は帯電ローラ2に対する電圧印加電源で
あり、この電源から帯電ローラ2の芯金2aに所定の電
圧を印加することで、回転する感光ドラム1の表面が所
定の電位に接触帯電式で帯電処理される。帯電ローラ2
に対する電圧は、直流電圧のみの場合と直流電圧に交流
電圧のような振動電界を重畳する場合とがある。均一な
帯電処理という面では振動電界を重畳した場合の方が有
利であるが、帯電音と言う問題がある。
【0022】帯電ローラ2により所定の電位に均一に一
次帯電処理された感光ドラム1面の周囲には、原稿の画
像情報に応じて露光し静電潜像を形成する不図示の露光
手段4、静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成
する現像装置5、給紙カセット6から供給された転写材
Pに感光ドラム上のトナー像を転写する転写帯電器7、
転写後の感光ドラム1上の残留トナーを除去するクリー
ニング装置9、次の一次帯電に備え、感光ドラム1上の
電荷を除去する不図示の前露光手段10が配置されてい
る。さらに、転写帯電器7の下流側には、転写材P上に
転写されたトナー像を転写材Pに定着する定着装置8が
配置されている。
【0023】帯電ローラ2において、導電性弾性層2b
は被帯電体としての感光ドラム1に対する給電と、帯電
ローラ2の感光ドラム1に対する良好な均一密着性を確
保するために適当な導電性と弾性を持たせてある。導電
性は樹脂やゴム等の弾性材料中にカーボンブラックや酸
化スズ、酸化チタン等の導電物質を添加することにより
調整される。弾性はプロセス油、可塑剤等の添加により
調整される。導電性弾性層2bの具体的弾性材料として
は、例えば、天然ゴムやEPDM、SBR、シリコンゴ
ム、ウレタンゴム、IR、BR、NBR、CR等の合成
ゴム、さらにはN−メチルメトキシ化ナイロン、ポリウ
レタン樹脂、シリコン樹脂等の樹脂が挙げられる。
【0024】表面層2cは導電性弾性層2b中の可塑剤
等の帯電ローラ表面へのにじみ出し(ブリードアウト)
を防止するために設けることが多い。表面層2cの具体
的な材料としては、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹
脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂等の樹脂、さらにはエピ
クロルヒドリン、ウレタンゴム、クロロプレン、アクリ
ロニトリル系ゴム等が挙げられる。表面層2cにも適度
な導電性を持たせるため、カーボンブラックや酸化ス
ズ、酸化チタン等の導電性顔料を分散させることが多
い。
【0025】抵抗制御層2dは帯電部材の抵抗を制御す
るために設けられる。抵抗制御層2dの具体的な材料と
しては、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹
脂、シリコン樹脂等の樹脂、さらにはエピクロルヒドリ
ン、ウレタンゴム、クロロプレン、アクリロニトリル系
ゴム等が挙げられる。抵抗制御層2dにもカーボンブラ
ックや酸化スズ、酸化チタン等の導電性顔料を分散させ
ることが多い。
【0026】上記のような帯電ローラ2の抵抗制御層2
dや表面層2c等を塗工するための液体塗料の調製に微
細オリフィス分散装置を用いると、これにより得られた
液体塗料の乾燥塗膜により形成した抵抗制御層2dや表
面層2cを有する帯電ローラ2は、連続複数枚画像出し
を行っても画像濃度の低下はほとんどない。これは微細
オリフィス分散装置の分散が加速した導電性顔料を含有
する原料同士の衝突により行われるので、バインダーが
料表面の凹凸の細部にまで入り込むため分散液が非常
に安定となり、安定した分散液により形成された被覆層
は電気抵抗も安定になるものと考えられる。
【0027】上記のような帯電ローラ2の抵抗制御層2
dや表面層2c等を塗工するための液体塗料の調製に微
細オリフィス分散装置を用いると、問題となるような粗
大な粒径の顔料の存在が認められない粒度分布幅の狭い
シャープな粒度分布の液体塗料を得ることができる。さ
らに、液体塗料の平均粒径を見ても他の分散装置より強
力に分散できることが分かる。そのため、このような液
体塗料を用いて作成した抵抗制御層2dや表面層2c等
を有する帯電ローラ2は、層内の抵抗ムラが帯電特性上
問題ない程度まで低下している。
【0028】なお、被帯電体としての感光ドラム1に接
触する帯電部材としての帯電ローラ2は非従動のもので
あってもよいし、回転駆動されてもよい。また、帯電部
材2はローラ型に限らず、図3の(a),(b)のよう
にブレード型、ブロック型等の適宜の形状・形態とする
ことができ、これらの場合も帯電部材中の抵抗制御層2
dや表面層2c等を塗工するための塗料の調製に、微細
オリフィス分散装置を用いることで、上記のローラ型の
帯電部材と同様の効果が挙げられる。
【0029】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 (実施例1)下記の要領で本発明に従う帯電部材として
の帯電ローラ2を作成した。
【0030】 EPDM 100重量部 カーボンブラック 35重量部 酸化亜鉛 5重量部 脂肪酸 2重量部 以上の材料を60℃に調節した密閉型ミキサーにて30
分間混練した後、EPDM100重量部に対してパラフ
ィンオイル25重量部を加え、20℃に冷却した密閉型
ミキサーで20分間混練し、原料コンパウンドを調製す
る。さらに原料ゴムのEPDM100重量部に対し加硫
剤として硫黄0.5重量部、加硫促進剤としてスルフェ
ンアミド系1重量部およびチウラム系1重量部を原料コ
ンパウンドに加え、20℃に冷却した2本ロールにて2
0分間混練する。このコンパウンドを用い、φ9ステン
レス製芯金2aの周囲に外形φ16になるようにローラ
状に導電性弾性層2bを加硫・成型した。
【0031】導電性弾性層2bの上に抵抗制御層2dを
以下のように形成する。
【0032】抵抗制御層2dの材料として、 熱可塑性ポリウレタンエラストマー 100重量部 酸化チタン(電子顕微鏡観察による1000個の粒子径より 得た粉体の平均一次粒径 0.2μm) 60重量部 THF 400重量部 MEK 170重量部 を小型の撹拌器にて混合した後、この混合溶液を微細オ
リフィス(オリフィス内径100μm)分散装置(ナノ
マイザーシステムLA−32C;ナノマイザー株式会
社)にて分散処理を行ない、抵抗制御層用塗料を調整し
た。本実施例では微細オリフィス分散装置にて2度の分
散処理を行なった。なお、オリフィス内の最大処理圧力
は1000[kg/cm2 ]であり、最大流速は300
[m/sec]であった。
【0033】この抵抗制御層2d用塗料の粒度分布を堀
場製作所製の遠心沈降式粒度分布測定器(CAPA70
0)にて測定したら、平均粒径が0.31μm、標準偏
差が0.36μmであった。
【0034】この抵抗制御層2d用塗料を上記のローラ
状に形成した導電性弾性層2bの上にティッピング法に
て塗布し、80℃で1時間加熱乾燥することにより厚さ
120μmの抵抗制御層2dを設けた。
【0035】さらに、抵抗制御層2dの上に表面層2c
を以下のように形成する。
【0036】表面層2cの材料として メチルメトキシ化ナイロン 100重量部 酸化チタン 30重量部 メタノール 420重量部 トルエン 150重量部 を抵抗制御層2d用塗料の調製と同様に微細オリフィス
分散装置にて表面層用塗料を調製する。この塗料を上記
の抵抗制御層2d上にディッピング法にて塗布し、12
0℃で10時間加熱乾燥することにより20μm表面層
2cを形成してローラ状の接触帯電部材2(帯電ロー
ラ)を得た。
【0037】この表面層2c用塗料の粒度分布を測定し
たら、平均粒径が0.29μm、標準偏差が0.34μ
mであった。
【0038】この帯電ローラを前記図1に示したような
複写機「NP6030(キヤノン株式会社)」の一次帯
電器の位置にある帯電ローラ2として用い、帯電ローラ
2の芯金2aに、直流電圧VDC=−1800vのバイア
ス電圧を印加して感光ドラム1の帯電を実行させ、画像
出しを行なったところ良好な画像が得られた。
【0039】また、連続50,000枚の画像出し耐久
試験を行った。得られた初期画像および50,000枚
耐久後の画像を目視にて比較したが、両者の画像にはほ
とんど差が見られず、耐久後も安定した画像が得られて
いた。
【0040】(実施例2)帯電ローラ2は表面層2cを
具備させず、図4のように抵抗制御層2dを被帯電体と
しての感光ドラム1に接触させて帯電を実行させること
もできる。
【0041】表面層2cを具備しない以外は実施例1と
同様にして画像出しを行なったところ良好な画像が得ら
れた。
【0042】また、実施例1と同様に連続50,000
枚の画像出し耐久試験を行ったが、50,000枚耐久
後の画像に濃度の低下はほとんど見られなかった。
【0043】(実施例3)実施例1において抵抗制御層
2dと表面層2cに使用する導電性顔料をともに酸化ス
ズ(粉体の平均一次粒径 0.02μm)とした以外は
実施例1と同様の帯電ローラ2の構成として、帯電ロー
ラ2の芯金2aに印加するバイアス電圧を直流電圧VDC
=−700v、交流電圧VAC=1.8kVPP(ピーク間
電圧)、周波数650Hzとし、画像出しを行なったと
ころ良好な画像が得られた。ただし、プロセススピード
を93.8[mm/sec]とした。
【0044】また、連続20,000枚の画像出し耐久
試験を行ったが、20,000枚耐久後の画像に濃度の
低下はほとんど見られなかった。
【0045】本実施例で得た抵抗制御層2d用塗料の粒
度分布を測定したら、平均粒径が0.20μm、標準偏
差が0.30μmであった。また、表面層2c用塗料の
平均粒径は0.18μm、標準偏差が0.32μmであ
った。
【0046】(実施例4)実施例1において抵抗制御層
2dに使用する導電性顔料を カーボンブラック(粉体の平均一次粒径 0.03μm) 5重量部 とし、また、表面層2cに使用する導電性顔料を カーボンブラック(粉体の平均一次粒径 0.03μm) 1重量部 とした以外、実施例1と同様にして画像出しを行なった
ところ良好な画像が得られた。
【0047】また、実施例1と同様に連続50,000
枚の画像出し耐久試験を行ったが、50,000枚耐久
後の画像に濃度の低下はほとんど見られなかった。
【0048】本実施例で得た抵抗制御層2d用塗料の粒
度分布を測定したら、平均粒径が0.22μm、標準偏
差が0.58μmであった。また、表面層2c用塗料の
平均粒径は0.19μm、標準偏差が0.49μmであ
った。
【0049】(実施例5)実施例1において抵抗制御層
2dに使用する導電性顔料を カーボンブラック(粉体の平均一次粒径 0.03μm) 5重量部 とし、また、表面層2cには導電性顔料を含有させない
こととした以外は、実施例1と同様にして画像出しを行
なったところ良好な画像が得られた。
【0050】また、実施例1と同様に連続50,000
枚の画像出し耐久試験を行ったが、50,000枚耐久
後の画像に濃度の低下はほとんど見られなかった。
【0051】本実施例で得た抵抗制御層2d用塗料の粒
度分布を測定したら、平均粒径が0.22μm、標準偏
差が0.58μmであった。
【0052】(比較例1)実施例1において微細オリフ
ィス分散装置の代わりに小型のビーズミルを用いて分散
混合した以外、実施例1と同様にして画像出しを行なっ
たところハーフトーン画像領域において、斑点状の黒点
が発生し、さらにリークが発生し良好な画像を得ること
ができなかった。
【0053】また、実施例1と同様に連続50,000
枚の画像出し耐久試験を行ったが、得られた50,00
0枚耐久後の画像は初期に比べて若干画像濃度の低下が
見られた。
【0054】本比較例で得た抵抗制御層2d用塗料の粒
度分布を測定したら、平均粒径が0.36μm、標準偏
差が1.26μmであった。また、表面層2c用塗料の
平均粒径は0.34μm、標準偏差が1.12μmであ
った。
【0055】(比較例2)実施例5において微細オリフ
ィス分散装置の代わりに小型のビーズミルを用いて分散
混合した以外、実施例5と同様にして画像出しを行なっ
たところハーフトーン画像領域において、かなり軽微で
あるが斑点状の黒点が発生し良好な画像を得ることはで
きなかった。なお、本比較例ではリークは発生しなかっ
た。これは表面層2cに導電性顔料を含有させてないた
めと考えられる。
【0056】また、実施例1と同様に連続50,000
枚の画像出し耐久試験を行ったが、得られた50,00
0枚耐久後の画像は初期に比べて若干画像濃度の低下が
見られた。
【0057】本比較例で得た抵抗制御層2d用塗料の粒
度分布を測定したら、平均粒径が0.85μm、標準偏
差が2.09μmであった。
【0058】
【発明の効果】被帯電体に当接または近接させて、該被
帯電体を帯電処理する帯電部材において、少なくとも顔
料等を含有させた被覆層を有し、該被覆層を、10〜6
00μmの範囲で形成されたオリフィス内で超高速に加
速した原料同士を衝突させて顔料等を瞬時かつ同時に破
砕および分散する装置により顔料等を含有させた分散液
の乾燥被膜で形成されている帯電部材を電子写真装置に
用いると、複数枚画像出しによる画像濃度の低下が少な
い。また、粗大な粒径の顔料がなくなり均一に分散する
ため、微小な抵抗値ムラに起因する画像不良をなくすこ
とができる。さらに感光体のリークの危険性も小さくな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にしたがう帯電部材を用いた接触帯電装
置を像担持体の一次帯電手段とした電子写真装置の一例
の概略構成図である。
【図2】本発明に用いた微細オリフィス分散装置の概念
図である。
【図3】(a),(b)は夫々本発明にしたがう接触式
帯電部材の他の形態例を示した図である。
【図4】他の実施例を示す接触帯電式帯電部材の概略構
成図である。
【符号の説明】
1 被帯電体(感光ドラム) 2 帯電部材としての帯電ローラ、帯電ブレード、帯
電ブロック 2a 芯金 2b 導電性弾性層 2c 表面層 2d 抵抗制御層 3 電源 4 露光手段 5 現像装置 6 給紙カセット 7 転写帯電器 8 定着装置 9 クリーニング装置 10 前露光装置 P 転写材 11 オリフィス 12 高圧配管
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/02 101 B05F 5/00 - 17/56 B05B 7/00 - 7/32 C09D 5/24

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被帯電体に当接または近接させて該被帯
    電体を帯電処理する帯電部材であって、導電性基体、導
    電性弾性層、並びに抵抗制御層および表面層の一方また
    は両方を有する帯電部材において、抵抗制御層および表
    面層の一方または両方が、内径10〜600μmのオリ
    フィスで加速した導電性顔料を含有する原料同士を衝
    突させて導電性顔料を破砕および分散する装置を用い
    て、該導電性顔料を分散した塗料の乾燥被膜により形成
    されていることを特徴とする帯電部材。
  2. 【請求項2】 前記塗料の乾燥被膜により表面層が形成
    されている請求項1記載の帯電部材。
  3. 【請求項3】 前記塗料の乾燥被膜により抵抗制御層が
    形成されている請求項1記載の帯電部材。
  4. 【請求項4】 前記導電性基体に印加する電圧が直流電
    圧のみである請求項1〜3のいずれかに記載の帯電部
    材。
  5. 【請求項5】 被帯電体に当接または近接させて該被帯
    電体を帯電処理する帯電部材であって、導電性基体、導
    電性弾性層、並びに抵抗制御層および表面層の一方また
    は両方を有する帯電部材の製造方法において、内径10
    〜600μmのオリフィスで加速した導電性顔料を含
    有する原料同士を衝突させて導電性顔料を破砕および分
    散して塗料を調製し、次いで該塗料を塗布し、乾燥する
    ことにより抵抗制御層および表面層の一方または両方を
    形成する工程を有することを特徴とする帯電部材の製造
    方法。
  6. 【請求項6】 感光体、潜像形成手段、形成した潜像を
    現像する手段及び現像した像を転写材に転写する手段を
    有する電子写真装置において、該潜像形成手段として該
    感光体を帯電処理するのに請求項1〜4のいずれかに
    載の帯電部材を用いることを特徴とする電子写真装置。
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