JP3287697B2 - 電子写真装置 - Google Patents

電子写真装置

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JP3287697B2
JP3287697B2 JP14017694A JP14017694A JP3287697B2 JP 3287697 B2 JP3287697 B2 JP 3287697B2 JP 14017694 A JP14017694 A JP 14017694A JP 14017694 A JP14017694 A JP 14017694A JP 3287697 B2 JP3287697 B2 JP 3287697B2
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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、電子写真装置に関し、
詳しくはブレードクリーニング手段及び研磨手段を有す
る電子写真装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、像担持体上の残留トナーを除去す
るクリーニング手段として様々なものが用いられている
が、装置の小型化、簡略化及びクリーニング効果の大き
さなどの点で、ウレタンゴムなどのゴムブレードを像担
持体表面に当接させて残留トナーをかき落とす、所謂ブ
レードクリーニング手段が最も好ましく用いられてい
る。
【0003】しかしながら、この場合も、像担持体とブ
レードの当接部に紙の繊維などの異物が堆積して像担持
体表面を傷つけたり部分的なクリーニング不良の原因に
なることがあった。また、像担持体表面には帯電時に発
生するコロナ生成物が付着するが、この付着物を除去す
るために像担持体に対するブレードの当接圧を上げる
と、摩擦によりブレードが反転してしまうこともあっ
た。これらの問題は、表面硬度が比較的低く、表面摩擦
抵抗の大きい表面層が樹脂層である像担持体においては
特に顕著であった。
【0004】特開昭59−226370号公報には、残
留トナーに起因する黒スジを防止するために、ブレード
クリーニング手段の下流に設けたウェブで像担持体表面
を研磨するクリーニング装置が記載されている。
【0005】しかしながら、この方法では、装置を小型
化することや、ウェブを像担持体表面に均一に当接させ
ることが困難であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の問題を解決し、使用初期から繰り返し使用後まで優れ
たクリーニング性を有し、高品位な画像を得ることので
きる電子写真装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、像担持
体、及び上流側より現像手段及びブレードクリーニング
手段を有する電子写真装置において、該クリーニング手
段の下流に回転しながら該像担持体の表面を研磨するブ
ラシによる研磨手段を有し、該研磨手段が磁性粉体をブ
ラシ状に配した磁性ローラーであり、該磁性粉体の平均
粒径が5μm以上50μmであり、該像担持体の表面層
がフッ素原子含有樹脂粒子を含有し、該フッ素原子含有
樹脂粒子の割合が該表面層の全重量に対し10〜60重
量%であることを特徴とする電子写真装置である。
【0008】本発明に用いられる像担持体は、誘電層と
いわれる樹脂層を有する静電記録体と感光層を有する電
子写真感光体に大別される。像担持体が電子写真感光体
の場合、その構成は、導電性支持体上に感光層を有し、
感光層が表面層であるものと、感光層上に更に保護層を
有するものに大別される。そして感光層としては、電荷
発生物質と電荷輸送物質の双方を同一の層に含有する単
層型、あるいは電荷発生物質を含有する電荷発生層と電
荷輸送物質を含有する電荷輸送層を積層した積層型が挙
げられる。保護層を設けた場合、保護層成分の感光層中
へのマイグレーションによる感光体特性劣化の問題よ
り、積層型感光層の方が好ましい。積層型の感光層の構
成としては、導電性支持体上に電荷発生層、電荷輸送層
をこの順に積層したものと、逆に電荷輸送層、電荷発生
層の順に積層したものがあるが、本発明においては電荷
発生層、電荷輸送層の順に積層したものがより好まし
い。
【0009】本発明で用いる導電性支持体は導電性を有
するものであれば、いずれのものでもよく、例えばアル
ミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛、ステンレスな
どの金属をドラムまたはシート状に成型したもの、アル
ミニウムや銅などの金属箔をプラスチックフィルムにラ
ミネートしたもの、アルミニウム、酸化インジウム、酸
化スズ等をプラスチックフィルムに蒸着したもの、導電
性物質を単独またはバインダー樹脂とともに塗布して導
電層を設けた金属、プラスチックフィルム、紙などが挙
げられる。
【0010】積層型感光体の電荷発生層はスーダンレッ
ド及びダイアンブルーなどのアゾ顔料;ピレンキノン及
びアントアントロンなどのキノン顔料、キノシアニン顔
料、ペリレン顔料、インジゴ及びチオインジゴなどのイ
ンジゴ顔料;及びフタロシアニン顔料などの電荷発生物
質をポリビニルブチラール、ポリスチレン、ポリ酢酸ビ
ニル及びアクリル樹脂などの結着剤樹脂に分散させて、
この分散液を塗工するか、前記顔料を真空蒸着すること
によって形成する。このような電荷発生層の膜厚は、5
μm以下、好ましくは0.05〜3μmである。
【0011】積層型感光体の電荷輸送層はピラゾリン化
合物、ヒドラゾン化合物、スチリル化合物及びトリアリ
ールアミン化合物などの電荷輸送物質を成膜性を有する
樹脂に溶解させた塗工液を用いて形成され、このような
成膜性を有する樹脂としてはポリエステル、ポリカーボ
ネート、ポリスチレン及びポリメタクリル酸エステルな
どが挙げられる。電荷輸送層の厚さは5〜40μm、好
ましくは10〜30μmである。
【0012】本発明においては、感光層の材料として、
上記のものの他に、Se、Se−Te合金、Se−As
合金、Se−Sb合金及びSe−Bi合金などの蒸着
膜、PVK/TNFなどの有機光導電体層、アモルファ
スSi感光体層、ZnOあるいはCdSなどの無機光導
電体を結着樹脂中に分散したものなどを用いることがで
きる。
【0013】本発明の保護層に用いることのできる結着
樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹
脂、ポリアリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチ
レン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ア
クリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、セルロー
ス樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ホスファゼン樹脂、メラ
ミン樹脂及び塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体などが挙
げられる。これらの樹脂は単独で用いることも、2種以
上を組み合わせて用いることもできる。
【0014】上記の樹脂の中でも、保護層の表面硬度、
耐摩耗性、更に微粒子の分散性及び分散後の安定性の点
から硬化性樹脂を用いることが好ましい。即ち、熱また
は光によって硬化するモノマーまたはオリゴマーを含有
する溶液に前述の導電性粒子及びフッ素原子含有樹脂粒
子を分散させて保護層用の塗工液とし、この溶液を感光
層上に塗工後、硬化させて形成した保護層は、分散性硬
度及び耐摩耗性などの点でより好ましい。
【0015】熱または光によって硬化するモノマーまた
はオリゴマーとは、例えば分子の末端に熱または光のエ
ネルギーによって重合反応を起こす官能基を有するもの
で、このうち分子の構造単位の繰り返しが2〜20程度
の比較的大きな分子がオリゴマー、それより小さいもの
がモノマーである。該重合反応を起こす官能基としては
アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基などの炭
素−炭素二重結合を有する基、ジラノール基、更に環状
エーテル基などの開環重合を起こすもの、またはフェノ
ールとホルムアルデヒドのように二種類以上の分子が反
応して重合を起こすものなどが挙げられる。
【0016】本発明の保護層の膜厚は0.2〜10μm
の範囲が好ましく、より好ましくは0.5〜6μmの範
囲である。
【0017】本発明においては、クリーニング性や転写
性の更なる向上のために像保持部材の表面層に潤滑粒子
を含有させることが特に好ましい。潤滑粒子としては、
フッ素原子含有樹脂粒子が好ましく、本発明に用いるフ
ッ素原子含有樹脂粒子としては、四フッ化エチレン樹
脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、六フッ化エチレンプロ
ピレン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ化ビニリデン樹
脂、二フッ化二塩化エチレン樹脂及びこれらの共重合体
のなかから1種あるいは2種以上を適宜選択するのが好
ましいが、特に、四フッ化エチレン樹脂、フッ化ビニリ
デン樹脂が好ましい。樹脂粒子の分子量や粒子の粒径
は、適宜選択することができ、特に制限されるものでは
ない。
【0018】前記保護層中のフッ素原子含有樹脂粒子の
割合は、表面層全重量に対し5〜70重量%が好まし
く、より好ましくは10〜60重量%である。フッ素原
子含有樹脂粒子の割合が70重量%より多いと表面層の
機械的強度が低下し易く、フッ素原子含有樹脂粒子の割
合が5重量%より少ないと表面層表面の離型性、表面層
の耐摩耗性、耐傷性が充分ではなくなることがある。
【0019】本発明においては、フッ素原子含有樹脂粒
子を樹脂溶液中でお互いの粒子を凝集させないように、
保護層にフッ素系界面活性剤、フッ素系シランカップリ
ング剤、フッ素系シリコーンオイルまたはフッ素系グラ
フトポリマーを含有させてもよい。上述のようなフッ素
原子含有化合物を含有させることにより、樹脂溶液中で
のフッ素原子含有樹脂粒子の分散性及び分散安定性が格
段に向上し、非常に分散性の良い塗工液が得られる。
【0020】これらフッ素原子含有化合物の添加量は、
フッ素原子含有樹脂粒子の重量に対し0.1〜50重量
%であることが好ましく、特には1〜30重量%である
ことが好ましい。
【0021】本発明に用いることのできるフッ素系シラ
ンカップリング剤、フッ素系シリコーンオイル、フッ素
系界面活性剤及びフッ素系グラフトポリマーの好ましい
例を以下に例示するが、これらの化合物に限定されるも
のではない。
【0022】フッ素系シランカップリング剤の好ましい
ものとしては、CF3 CH2 CH2 Si(OCH3
3 、C49 CH2 CH2 Si(OCH33 、C6
13CH2 CH2 Si(OCH33 、C817CH2
2 Si(OCH33 、C817CH2 CH2 Si
(OCH2 CH2 OCH33 、C1021Si(OCH
33 、C613CONHSi(OCH33 、C8
17CONHSi(OCH33 、C715CONHCH
2 CH2 CH2 Si(OCH33 、C715CONH
CH2 CH2 CH2 Si(OC253 、C715
OOCH2 CH2 CH2 Si(OCH33 、C715
COSCH2 CH2 CH2 Si(OCH33 、C8
17SO2 NHCH2 CH2 CH2 Si(OC25
3
【0023】
【外1】 817CH2 CH2 SCH2 CH2 Si(OCH3
3 、C1021CH2 CH2 SCH2 CH2 Si(OCH
33
【0024】
【外2】 などが挙げられる。
【0025】フッ素系シリコーンオイルの好ましいもの
としては、
【0026】
【外3】 が挙げられる。但し、式中のRは−CH2 CH2 CF3
を示し、mおよびnは正の整数を示す。
【0027】フッ素系界面活性剤の好ましいものとして
は、X−SO2 NRCH2 COOH、X−SO2 NRC
2 CH2 O(CH2 CH2 O)nH(n=5,10,
15)、X−SO2 N(CH2 CH2 CH2 OH)2
X−RO(CH2 CH2 O)n(n=5,10,1
5)、X−(RO)n(n=5〜20)、X−(RO)
nR(n=5〜20)、
【0028】
【外4】 X−COOH、X−CH2 CH2 COOH、X−ORC
OOH、X−ORCH2 COOH、X−SO3 H、X−
ORSO3 H、X−CH2 CH2 OH、
【0029】
【外5】 などが挙げられる。但し、式中のRはアルキル基、アリ
ル基、アラルキル基を、Xは−CF3 、−C49 、−
817などのフッ化カーボン基を示す。
【0030】フッ素系グラフトポリマーの好ましいもの
としては、
【0031】
【外6】
【0032】本発明におけるブレードクリーニング手段
に用いられるブレードの材料としては、ゴム、プラスチ
ック、金属及びセラミックなどが挙げられるが、中でも
弾性ゴムブレードは他材質に比べてクリーニング性に優
れている。弾性ゴム材料としては、ウレタンゴム、ネオ
プレンゴム及びシリコンゴムなどが挙げられるが、長期
にわたって弾性を維持できるという点でウレタンゴムが
特に好ましい。
【0033】本発明におけるブレードクリーニング手段
は単に現像剤のクリーニング機能のみを有していればよ
く、クリーニングブレードの像担持体への当接圧は必要
最小限とすることが好ましい。像担持体表面に与えるダ
メージを最小限に留め、しかも残留現像剤を有効に除去
するためには、ブレードエッジの像担持体への当接角と
当接圧を調節すればよく、当接角は像担持体の移動方向
に対してカウンター方向に15度以上、特には45度以
下であることが好ましく、また当接圧は1gr/cm以
上20gr/cm以下であることが、好ましく、特に3
gr/cm以上10gr/cm以下であることが好まし
い。
【0034】本発明における像担持体表面の研磨手段は
ブレードクリーニング手段の下流側で現像手段の上流側
に設置する。該研磨手段は像担持体表面に研磨部材を当
接し、これを研磨する。該研磨部材は常時、像担持体に
当接している必要はなく、例えば像担持体の移動時の
み、又は電子写真プロセスの全プロセスのうちの一部の
時間のみ当接してもよい。特に像担持体の表面研磨が必
要なのは長時間電子写真装置を休止させた後であり、従
ってスイッチon時のみ一定時間当接することは削れ量
の低減の意味で非常に効果的である。
【0035】本発明における研磨手段は、ブラシ状の部
材を像担持体に当接する。斯かるブラシ状の部材の材料
としては、金属、樹脂、ガラス及びカーボンなどの繊
維、フェライト、マグネタイト及び鉄粉などの磁性粉
体、あるいはアルミナやシリカなどの酸化物粉体などが
挙げられる。
【0036】研磨手段として磁性粉体ブラシを用いた場
合、磁性ローラー上の磁性粉体が表面を研磨するととも
に、表面層がフッ素原子含有樹脂粒子を含有する像担持
体表面に当接して表面を研磨するとともに、表面層がフ
ッ素原子含有樹脂粒子を含有する場合には、斯かるフッ
素原子含有樹脂粒子をへき壊することで担持体表面をリ
フレッシュさせるのであるが、この効果は磁性粉体の粒
径に依存し、粒径が小さ過ぎる場合には十分な効果が得
られず大き過ぎると担持体表面にムラができ画像上のム
ラとなる。従って磁性粉体の平均粒径としては5μm以
上50μm以下であることが好ましい。また表面を平ら
にならす効果と十分なへき壊効果を両立させるために
は、粒径分布に2つ以上のピークをもたせることが有効
であり、特に10μm以下と10〜50μmの間に各々
ピークを持つ粒径分布を有する磁性粉を用いることが好
ましい。
【0037】図1は、本発明のクリーニング手段及び研
磨手段の側面図である。
【0038】図中1は像担持体で、2はクリーニングブ
レードで、金属などの可撓性支持部材の先端にゴムなど
のブレード部材を設けたものである。そして、像担持体
の回転方向(矢印の方向)にブレード部材が対向する所
謂カウンター方向に配置され、像担持体表面に残留する
現像剤をクリーニング除去する。
【0039】3は研磨手段であり、クリーニングブレー
ド2の下流側で、かつ像担持体に近接して配置された磁
気ローラで、ローラ周沿に複数の磁極を有し、矢印方向
に回転する。磁気ローラの周りには、フェライト製の磁
性粉体4がブラシ状に配してあり、この磁性粉体ブラシ
が像担持体表面に当接し、像担持体の移動に伴って像担
持体表面の研磨を行う。
【0040】5はクリーニングブレード2によって除去
された現像剤を収納する部材である。
【0041】以下、実施例及び比較例により、本発明を
更に詳細に説明する。
【0042】
【実施例】
(実施例1)アルミニウムシリンダー上に、アルコール
可溶性ポリアミド樹脂(アミランCM−8000、東レ
(株)社製)10部(重量部、以下同様)及びメトキシ
メチル化6ナイロン樹脂(トレジンEF−30T、帝国
科学(株)社製)30部を、メタノール150部及びブ
タノール150部の混合溶媒中に溶解した溶液を浸漬塗
布し、90℃で10分間乾燥することによって、膜厚1
μmの下引層を形成した。
【0043】次に、下記式
【0044】
【外7】 で示されるジスアゾ顔料4部、ブチラール樹脂(エスレ
ックBL−S、積水化学(株)社製)2部及びシクロヘ
キサノン100部をサンドミル装置にて48時間分散し
た溶液に、テトラヒドロフラン(THF)100部を加
えることにより電荷発生層用の分散液を得た。この分散
液を前記下引層上に浸漬塗布し、80℃で15分間乾燥
することによって、膜厚0.15μmの電荷発生層を形
成した。
【0045】次に、下記式
【0046】
【外8】 で示されるトリアリールアミン化合物10部及びポリカ
ーボネート樹脂(ユーピロンZ−200、三菱ガス化学
(株)社製)10部をジクロルメタン20部及びモノク
ロルベンゼン50部の混合溶媒中に溶解した溶液を前記
の電荷発生層上に浸漬塗布し、120℃で60分間乾燥
することによって、膜厚20μmの電荷発生層を形成し
た。
【0047】次に、保護層用の分散液を下記の手順によ
り用意した。
【0048】結着樹脂として下記式
【0049】
【外9】 で示されるアクリル系硬化性モノマー25部、光重合開
始剤として2−メチルチオキサントン2.0部及びトル
エン300部を混合した液に四フッ化エチレン樹脂粒子
(ルブロンL−2、ダイキン工業製)25部及びフッ素
系シランカップリング剤(C49 CH2 CH2 Si
(OCH33 )20部を混合してサンドミル装置で4
時間分散することにより、保護層用の分散液を得た。こ
の分散液を前記電荷輸送層上にスプレー塗布し、乾燥
後、高圧水銀灯にて800mW/cm2の光強度で20
秒間紫外線照射することによって、膜厚1μmの保護層
を形成した。
【0050】以上に示した手順により作製した感光体を
像担持体として、デジタル複写機(GP−55、キヤノ
ン製)のクリーニング装置部を図1に示すように改造し
た電子写真装置にて10万枚の画像出し耐久試験を行っ
た。
【0051】尚、このときのクリーニングブレード材料
はウレタンゴムであり、像担持体とブレードとの当接角
は30度、当接圧は5gr/cmであった。また磁性ロ
ーラーはマグネタイト棒を用い、これを像担持体の回転
と逆方向、0.5倍の周速度で回転させた。磁性粉体は
マグネタイト粉体を用い、平均粒径30μmのものを用
いた。
【0052】耐久評価の結果、本実施例の電子写真装置
において10万枚の耐久においても像担持体表面のキ
ズ、クリーニング不良の発生はなく、耐久中常に90%
以上の現像剤転写効率が維持され、良好な画像が得られ
た。尚、転写効率とは〔(1−クリーナーで回収された
現像剤量/現像器から消費された現像剤量)×100
%〕で表わされる。
【0053】(比較例1)実施例1において磁性ローラ
ーがない以外は全て同様の電子写真装置を用い、同様の
評価を行った。
【0054】その結果画像出し耐久2.5万枚におい
て、ウレタンゴムブレードが像担持体の回転方向にめく
れてしまい、クリーニング不良が発生、更に像担持体表
面にキズが発生した。
【0055】(実施例2)実施例1に同様に感光体の電
荷発生層まで形成した。
【0056】次に下記式
【0057】
【外10】 で示されるトリアリールアミン化合物10部とポリカー
ボネート樹脂(ユーピロンZ−200、三菱ガス化学
(株)社製)10部及びジクロメシン20部、モノクロ
ルベンゼン50部の混合液に四フッ化エチレン樹脂粒子
(ルブロンL−2、ダイキン工業製)5部とフッ素グラ
フトポリマー(GF−300、ダイキン工業製)0.1
部及びモノクルベンゼン20部をサンドミルで2時間分
散した後を混合した溶液を前記電荷発生層上に浸漬塗布
し、120℃60分間乾燥することにより膜厚20μm
の電荷輸送層を形成し、感光体を得た。これを像担持体
として実施例1と同様に画像出し耐久を行った。その結
果10万枚で感光体表面層の削れによりカブリが発生し
たが、10万枚まではキズ、クリーニング不良の発生は
なく、転写効率も90%以上を全耐久中維持でき、良好
な画像が得られた。
【0058】(実施例3)実施例1の保護層用結着樹脂
を下記式
【0059】
【外11】 で示されるアクリル系硬化性モノマーに変更し、フッ素
原子含有樹脂粒子を三フッ化塩化エチレン樹脂粒子(ダ
イフロン、ダイキン工業)に変更した他は同様の方法で
感光体を作製した。
【0060】次にこれを像担持体として、半導体レーザ
ーを備えた反転現像方式、非磁性現像剤を用いたカラー
複写機(CLC−500、キヤノン製)のクリーニング
装置を本願実施例用に改造した機械を用いて3万枚の画
像出し評価を行った。
【0061】改造の内容はまずクリーニングブレード
(ウレタンゴム製)と像担持体との当接角を25度とし
当接圧を10gr/cmとした。また直径15mmのマ
グネタイト製磁性ローラーを図1の3に示す位置に設置
した。また、磁性粉体としては、フェライト製磁性粉体
(平均粒径20mμ、粒径分布は5mμと25mμにピ
ーク有)を用いた。磁性粉体はあらかじめ磁性ローラー
の周りに厚さ2d(dは磁性ローラーと像担持体との空
隙)で付着させておく。
【0062】画像出し耐久の結果3万枚耐久終了まで像
担持体表面のキズやクリーニング不良に起因する画像欠
陥は全く発生せず、また現像剤の転写効率は常に92%
以上を維持することができた。
【0063】(比較例2)実施例3において、クリーナ
ー上流部に磁性ローラーがないこと以外は全く同様にし
て画像出し耐久を行ったところ、耐久2000枚でブレ
ードが像担持体の回転方向にめくれ、クリーニング不良
が生じた。また耐久中の現像剤の転写効率は80%以下
となった。
【0064】(参考) 実施例2において図1の3の位置にナイロン製の毛の長
さ5mm、毛の直径50mμ、密度20000本/cm
のナイロン繊維ブラシを当接圧3gr/cmで当
接したものを研磨装置として用いた他は、同様にして画
像出し耐久検討を行った。
【0065】その結果8万枚で感光体の削れによるカブ
リ画像が発生したが、8万枚まではキズ、クリーニング
不良はなく、転写効率も90%以上を全耐久中維持で
き、良好な画像が得られた。
【0066】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、使用初期
から繰り返し使用後まで優れたクリーニング性を有し、
高品位な画像を得ることのできる電子写真装置を提供す
ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のクリーニング手段及び研磨手段の側面
図である。
【符号の説明】
1 像担持体 2 クリーニングブレード 3 研磨手段 4 磁性粉体 5 現像剤収納部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−142582(JP,A) 特開 平6−138687(JP,A) 特開 平5−181299(JP,A) 実開 昭60−143461(JP,U) 実開 昭59−106154(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 21/00 G03G 21/10 - 21/12 G03G 5/00 - 5/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 像担持体、及び上流側より現像手段及び
    ブレードクリーニング手段を有する電子写真装置におい
    て、該クリーニング手段の下流に回転しながら該像担持
    体の表面を研磨するブラシによる研磨手段を有し、該研
    磨手段が磁性粉体をブラシ状に配した磁性ローラーであ
    り、該磁性粉体の平均粒径が5μm以上50μmであ
    り、該像担持体の表面層がフッ素原子含有樹脂粒子を含
    有し、該フッ素原子含有樹脂粒子の割合が該表面層の全
    重量に対し10〜60重量%であることを特徴とする電
    子写真装置。
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