JP3507406B2 - 画像形成方法および感光体 - Google Patents
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Description
非単結晶シリコン系感光体を用い、特にこの感光体層上
に非単結晶炭素の積層表面層を設けた感光体(以下、a
−Si感光体)を用い、この感光体を第1の画像担持体
とし、この第1の画像担持体上にトナー像を形成する工
程と、このトナー像を一旦中間転写体上に転写させる工
程と、その後にトナー像を第2の画像担持体、例えば転
写紙上にさらに転写させ画像形成物を得る工程とを有す
る、複写機、プリンター、ファックスなどに用いられる
画像形成方法に関する。
い、この感光体上にトナー像を形成する工程と、このト
ナー像を転写ベルト上に保持された転写紙に転写して画
像形成物を得る工程とを有する、複写機、プリンター、
ファックスなどに用いられる画像形成方法に関する。
に感光体ヒータを要さない感光体に関する。
置としては、カラー画像情報や多色画像情報を複数の色
成分に分解し、各色成分の画像に対応して感光体表面に
形成した静電潜像上にその色成分のトナー像を形成し、
この色成分のトナー像を一旦中間転写体に転写し、この
中間転写体に転写したこの色成分のトナー像の上に、さ
らに他の色成分のトナー像を重畳転写して合成カラー画
像を形成する画像形成装置が知られている。このような
中間転写体を用いた画像形成装置は、カラー画像形成装
置や多色画像形成装置、またはカラー画像形成機能や多
色画像形成機能を具備した画像形成装置として有効であ
り、各成分色画像の重ね合わせのズレ(色ズレ)が非常
に小さい画像を得ることが可能である。そこで、このよ
うな画像形成装置を用いたカラー複写機、カラープリン
ターなどが、すでに市場に供給され始めている。
録材上に、カラー画像情報や多色画像情報の複数の成分
色画像を順次直接積層転写することにより、カラー画像
や多色画像が合成再現された画像形成物を出力する画像
形成装置が知られている。このような転写ベルトを使用
した画像形成装置は、カラー画像形成装置や多色画像形
成装置として有効である。また、転写ベルトを使用した
画像形成装置は、画像を高速で形成する画像形成装置と
して有効である。
形成装置は、例えば特開平8−320591、特開平8
−211757、特開平8−160759などに開示さ
れている。
感光体を用いた場合、a−Si感光体は、高湿環境下に
おいて感光体表面が吸湿し、これによりトナー像が流れ
たようになって形成画像が乱れる、画像流れが発生しや
すいことが知られている。感光体表面に付着して画質に
影響を及ぼすのはトナーばかりではなく、記録材として
殆どの場合に利用される紙から発生する微細な紙粉、こ
れから析出する有機質成分、装置内の高圧部材の存在に
起因して発生するコロナ生成物などの感光体表面に付着
した異物が、特に高湿環境下において低抵抗化して鮮明
な静電潜像の形成を妨げ、このことが画質の劣化を招く
要因になると考えられている。このような画像流れの防
止策としては、終日通電方式の感光体ヒータを設けて感
光体表面での吸湿を抑止する方法が最も一般的に用いら
れている。
は、社会的要請として、種々の製品に対して要求されて
いるのと同様に、ブルーエンジェルやエナジースタープ
ログラムに見られる様な省エネの達成や廃棄物の低減、
解消といった環境性の向上が希求されている。そこで、
待機電力が必要な、前述のような終日通電方式の感光体
ヒータを用いることなく、a−Si感光体の画像流れに
対応できる方法が求められている。また、廃棄物を低減
するために、感光体をはじめ、中間転写体または転写ベ
ルトなどの電子写真装置の各部材を長寿命にする方法も
強く求められている。
く(ビッカース硬度1500〜2000kg/m
m2)、他の有機感光体、セレン系感光体(ビッカース
硬度50〜150kg/mm2)などに比べ表面摩耗量
が桁違いに少ない(数万枚の画像形成による摩耗量は数
nm)。有機感光体、セレン系感光体などでは、トナー
の融着、異物の付着が発生しても、感光体の表面が摩耗
して絶えずフレッシュな表面が現れることにより影響が
緩和されるのに対して、表面があまり摩耗しないa−S
i感光体では、構成によっては著しいトナーの融着、異
物の付着が発生してしまう危惧がある。また、わずかで
もトナーの融着、異物の付着が発生することにより、ク
リーニングブレードなどの、感光体表面に直接当接する
部材との滑り性が大きく変動し、その結果、振動(ビビ
リ振動と通称される)が発生したり加わる負荷が片寄っ
たりして頻繁にクリーニング不良が発生するという問題
発生の危惧がある。
プ幅数mm、当接圧5〜1000g/cm2(0.49
〜98.1kPa)で感光体と当接して使用される。こ
の中間転写体または転写ベルトは、トナーおよび紙粉を
含む転写紙との間で当接、剥離を繰り返し、これにより
微小振動が発生することがある。この振動が著しい場合
には、トナー像を転写する際にぶれやずれが発生して直
接的に画質が低下してしまう。それほど振動が激しくな
い場合でも、振動エネルギーが発生することにより、感
光体および転写体または転写ベルトへの、トナーの融
着、フィルミング、転写紙含有タルクや紙粉の付着が発
生して、帯状、斑点状の画像不良が生じたり、また感光
体表面が高温高湿環境(30℃、80%RH以上)にな
って画像流れが発生したりするという問題の発生が助長
される。このような融着、付着現象は、感光体の、中間
転写体または転写ベルトとの当接(ニップ)部で顕著に
現れる。
に、中間転写体または転写ベルトの材質、形状や、当
接、展張条件などを変えることにより対処していた。し
かしながら、a−Si感光体について、微小振動や融
着、付着の発生を抑止するための考慮がなされておら
ず、このため対応が不十分で、問題の完全な解決には至
っていなかった。
は、複写機としての機能のみを有するものだけではな
く、プリンターとしての機能をも有するものが広く使用
されるようになっており、またフィーダ機能、ソータ機
能といったアプリケーションの充実も進んできている。
これにより、一度のジョブで連続して4000枚以上の
記録材に画像を形成させるような使い方もできるように
なってきている。このような使い方をした場合、たとえ
ば、50枚(A4)/分での画像形成が可能な画像形成
装置で4000枚(A4)以上の画像形成を行えば、単
純に試算しても80分以上にわたって連続動作が行われ
ることになる。このように長時間にわたって連続動作を
行うと、感光体近傍の雰囲気温度は50℃近くにまで上
昇し、中間転写体または転写ベルトと感光体との当接部
では、それ以上の温度に達すると考えられる。前述の微
少振動の発生に加え、この当接部の温度上昇が、感光体
上へのトナー融着の発生をさらに助長してしまう。
あり、複写機に使用された感光体において300〜50
0万枚の画像形成を行うことが可能な耐久性を有してい
ることが確認されている。したがって、省資源の観点か
らも、ランニングコスト低減の観点からも、a−Si感
光体と共に用いられる周辺部材である中間転写体または
転写ベルトについても長寿命であることが強く求められ
る。しかし、中間転写体または転写ベルトがa−Si感
光体と当接、剥離を繰り返して発生する微少振動に起因
して、中間転写体または転写ベルトが疲労、劣化するこ
とに対して、従来は十分な対応方法が明らかではなく、
中間転写体または転写ベルトを飛躍的に長寿命にするこ
とができなかった。
命を延ばすために、中間転写材の材料としてa−Si感
光体を使用する旨の開示、および40℃以上の状態で行
われる工程における、静電潜像の耐久安定性に関する開
示がなされている。
転写体の寿命を延ばすために、アモルフアスカーボン
(a−C)表面層を形成する旨の開示および耐久性向上
に関する開示が成されている。
体または転写ベルトがa−Si感光体と当接、剥離を繰
り返すことで発生する微少振動により転写ぶれが発生す
ることを防止し、また、感光体表面へのトナー融着や紙
粉などの付着に起因する画像流れを防止することができ
る画像形成方法を提供することにある。
ベルトを高速で稼動可能にでき、かつ長寿命にすること
ができ、また、中間転写体、転写ベルトの材料、構成の
自由度を容易に確保可能な画像形成方法を提供すること
にある。
温を不要として待機電力を低減するなど、環境問題に好
適に適応できる画像形成方法を提供することにある。
め、本発明による画像形成方法は、珪素を母体とする非
単結晶材料からなる光導電層と、珪素および/または炭
素を母体とする非単結晶材料で構成された表面層とが、
円柱状の導電性基体の外周面上に積層されている感光体
と、感光体の曲面に曲面が当接されて配置された、円柱
状の中間転写体とを有し、感光体と中間転写体とを定常
状態において実質的に一定の相対速度で回転駆動する画
像形成装置を用い、感光体の表面を帯電させる帯電工程
と、帯電工程で帯電された表面上に露光を行って静電潜
像を形成する潜像形成工程と、潜像形成工程で静電潜像
が形成された表面上にトナーを付着させることによりト
ナー像を形成する現像工程と、現像工程で形成されたト
ナー像を中間転写体上に転写する転写工程とを有し、帯
電工程と潜像形成工程と現像工程と転写工程とを複数回
繰り返して中間転写体上に複数のトナー像を重ねて形成
し、こうして中間転写体上に重ねて形成されたトナー像
を転写して記録材上に画像を形成する、電子写真方式の
画像形成方法であって、感光体と中間転写体とが当接す
る部位の温度が15〜60℃であり、定常状態におい
て、感光体と中間転写体との間に生じる摩擦力の標準偏
差である動摩擦偏差が、該摩擦力の平均値である動摩擦
力より小さく、感光体と中間転写体とを当接させる方向
の、その当接面の長手方向の単位長さ当たりに加える力
を当接線圧とするとき、当接面の長手方向の単位長さ当
たりの動摩擦偏差の、当接線圧の変化に対する変化率で
ある動摩擦偏差係数が0.1以下であり、かつ、感光体
と中間転写体とが当接する部位の温度を15℃から60
℃まで変化させた時の、動摩擦偏差係数の変動幅が0.
01以下であることを特徴とする。
感光体とが、相対速度を持って当接される定常状態にお
いて、当接剥離を繰り返すことによって生じる微小振動
を抑えて、微少振動に起因して生じる転写ぶれを防止で
き、また、感光体表面へのトナーの融着や異物の付着を
抑え、画像流れの発生を抑止できる。また、微小振動に
起因する中間転写体の劣化を抑止できる。当接部の温
度、動摩擦偏差を上記の範囲内にすることは、例えば、
感光体、中間転写の材料を変えるなどすることにより実
現できる。
なるようにすることにより、より効果的に微小振動を抑
えることができる。
接する部位の温度を15℃から60℃まで変化させた時
の、動摩擦偏差係数の変動幅を0.01以下になるよう
にすることにより、摩擦により発生する熱やその他の外
的要因によって、当接部位の温度が多少変動しても、動
摩擦偏差が大きくならないようにでき、効果的に微小振
動を抑えることができる。
程で露光される部分で、温度変化に対する暗部帯電能の
変化率が±2%/℃の範囲内になるようにすれば、潜像
形成、トナー像形成、クリーニングに関する感光体の特
性が環境に大きな影響を受けずに安定するようにでき、
これらを良好に実施できる。暗部帯電能の変化率を±2
%/℃の範囲内になるようにするために、価電子帯のテ
イル準位の指数関数的エネルギー分布の特性エネルギー
が50〜70meVになるようにすることが望ましい。
特性エネルギーを上記の範囲内にすることは、例えば、
感光体の感光層の材料や成膜速度などの成膜条件を変え
るなどすることにより実現できる。
粗さが0.01μm 〜0.9μmになるようにし、平
均傾斜Δaが0.001〜0.06になるようにするこ
とにより、フィルミング膜の形成やトナーの融着を抑止
することができる。 JIS中心線平均粗さや平均傾斜
を上記の範囲内にすることは、例えば、感光体の表面層
の材料や成膜速度などの成膜条件を変えるなどすること
により実現できる。
素を母体とする非単結晶材料からなる光導電層と、珪素
および/または炭素を母体とする非単結晶材料で構成さ
れた表面層とが、円柱状の導電性基体の外周面上に積層
されている複数の感光体と、記録材を保持し記録材を複
数の感光体の表面に順次当接させつつ搬送する転写ベル
トとを有し、感光体と記録材とを定常状態において実質
的に一定の相対速度で動かす画像形成装置を用い、感光
体の表面を帯電させる帯電工程と、帯電工程で帯電され
た表面上に露光を行って静電潜像を形成する潜像形成工
程と、潜像形成工程で静電潜像が形成された表面上にト
ナーを付着させることによりトナー像を形成する現像工
程と、現像工程で形成されたトナー像を記録材上に転写
する転写工程と、帯電工程と潜像形成工程と現像工程と
転写工程とを複数の感光体について繰り返して、記録材
上に複数のトナー像を重ねて形成する、電子写真方式の
画像形成方法に対しても、感光体と中間転写体との当接
条件を、感光体と転写ベルトとの当接条件に置き換えて
適用可能である。
体とする非単結晶材料からなる光導電層と、珪素および
/または炭素を母体とする非単結晶材料で構成された表
面層とが、円柱状の導電性基体の外周面上に積層されて
いる感光体と、感光体の表面を帯電させる帯電器と、帯
電された表面上に露光を行って静電潜像を形成する画像
露光手段と、潜像工程で静電潜像が形成された表面上に
トナーを付着させることによりトナー像を形成する現像
器と、感光体と表面同士が当接するように配置されてい
る、円柱状の中間転写体、または記録材を保持し、記録
材を複数の感光体の表面に順次当接させつつ搬送する転
写ベルトとを有する画像形成装置であって、前述のよう
な画像形成方法により画像形成を行うことを特徴とす
る。
参照して詳細に説明する。最初に、一般的な、電子写真
方式の画像形成装置の全体の構成について説明する。
度の抵抗の弾性ローラである中間転写体20を用いて転
写を行う、電子写真プロセスを利用したカラー画像形成
装置(複写機またはレーザービームプリンター)の一例
の模式図を図1に示す。
成され、この静電潜像上にトナーが付着されてトナー像
が形成される第1の画像担持体である、繰り返し使用さ
れる電子写真感光体からなる、回転ドラム型の感光体ド
ラム1を有している。感光体ドラム1の周りには、感光
体ドラム1の表面を所定の極性・電位に一様に帯電させ
る1次帯電器2と、帯電された感光体ドラム1の表面に
画像露光3を行って静電潜像を形成する、不図示の画像
露光装置とが配置されている。また、形成された静電潜
像上にトナーを付着させて現像する現像器として、マゼ
ンタトナーMを付着させる第1現像器41と、シアント
ナーCを付着させる第2現像器42と、イエロートナー
Yを付着させる第3現像器43と、ブラックトナーBを
付着させる第4現像器44とが配置されている。さら
に、中間転写体20にトナー像を転写した後、感光体ド
ラム1上をクリーニングする感光体クリーナ14が設け
られている。
して回転可能なように配置されており、パイプ状の芯金
21と、芯金21の外周面に形成された弾性層22とを
有している。芯金21には、感光体ドラム1上に形成さ
れたトナー像を中間転写体に転写するための一次転写バ
イアスを印加するバイアス電源61が接続されている。
中間転写体20の周りには、中間転写体20に転写され
たトナー像を記録材24にさらに転写するための転写ロ
ーラ25が、中間転写体20の回転軸に平行に軸支され
て中間転写体20の下面部に接触するように設けられて
いる。また、中間転写体20上のトナー像を記録材24
に転写した後、中間転写体20の表面上に残留した転写
残トナーをクリーニングするための転写体クリーナ35
が設けられている。転写ローラ25には、中間転写体2
0上のトナー像を記録材24に転写するための二次転写
バイアスを印加するバイアス電源29が接続されてい
る。
る複数の記録材24を保持する給紙カセット9と、記録
材24を給紙カセット9から転写体20と転写ローラ2
5との当接ニップ部を介して搬送する搬送機構とが設け
られている。記録材24の搬送経路上には、記録材24
上に転写されたトナー像を記録材24上に定着させる定
着器15が配置されている。
用いられる。画像露光装置としては、カラー原稿画像の
色分解・結像露光光学系や、画像情報の時系列電気デジ
タル画素信号に対応して変調されたレーザービームを出
力するレーザースキャナによる走査露光系などが用いら
れる。バイアス電源61からは、トナーとは逆極性
(+)の、例えば+2kV〜+5kVの範囲の電圧が印
加される。
明する。
ラム1が、時計方向に所定の周速度(プロセススピー
ド)で回転駆動され、中間転写体20が、反時計方向
に、感光体ドラム1と同じ周速度で回転駆動される。
器2により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次
いで、画像露光3を受け、これにより感光体ドラム1の
表面上には、目的のカラー画像の第1の色成分像(例え
ばマゼンタ成分像)に対応した静電潜像が形成される。
次いで、その静電潜像が第1現像器41により第1色で
あるマゼンタトナーMにより現像される。この時、第2
現像器42,第3現像器43,第4現像器44は、作動
オフになっていて感光体ドラム1には作用せず、第1色
のマゼンタトナー像に影響を与えることはない。
担持された第1色のマゼンタトナー像は、感光体ドラム
1と中間転写体20とのニップ部を通過する過程で、バ
イアス電源61から印加される一次転写バイアスにより
形成される電界により、中間転写体20の外周面に順次
中間転写される。
像を転写し終えた感光体ドラム1の表面は、感光体クリ
ーナ14によりクリーニングされる。次に、感光体ドラ
ム1の清掃された表面上に、第1色のトナー像の形成と
同様に、第2色のトナー像(例えばシアントナー像)が
形成され、この第2色のトナー像が、第1色のトナー像
が転写された中間転写体20の表面上に重畳転写され
る。以下同様に、第3色のトナー像(例えばイエロート
ナー像)、第4色のトナー像(例えばブラックトナー
像)が中間転写体20上に順次重畳転写され、目的のカ
ラー画像に対応した合成カラートナー像が形成される。
と転写ローラ25との当接ニップ部に所定のタイミング
で記録材24が給送され、転写ローラ25が中間転写体
20に当接されると共に、二次転写バイアスがバイアス
電源29から転写ローラ25に印加されることにより、
中間転写体20上に重畳転写された合成カラートナー像
が、第2の画像担持体である記録材24に転写される。
記録材24へのトナー像の転写終了後、中間転写体20
上の転写残トナーは中間転写体クリーナ35によりクリ
ーニングされる。トナー像が転写された記録材24は定
着器15に導かれ、ここで記録材24上にトナー像が加
熱定着される。
ラム1から中間転写体20への第1〜第4色のトナー像
の順次転写実行時には、転写ローラ25および中間転写
体クリーナ35は中間転写体20から離間させるように
してもよい。
よるカラー画像形成装置は、従来見られた、例えば特開
昭63−301960号公報に開示されているような、
転写ドラム上に記録材を張り付けまたは吸着して固定
し、この記録材の表面上に、画像担持体上から複数色の
画像を繰り返し重ね合わせて転写する画像形成装置に比
べて、以下の点で優れている。
形成位置がずれる色ズレが少ない。
んら加工、制御(例えばグリッパーに把持する、吸着す
る、曲率を持たせるなど)する必要なしに、中間転写体
20からトナー像を転写させることができ、記録材24
として多種多様なものを用いることができる。例えば、
薄い紙(40g/m2紙)から厚い紙(200g/m
2紙)までの種々の厚みのものを選択して記録材24と
して使用可能である。また、幅の広狭または長さの長短
によらず種々の大きさのものを記録材24として使用可
能である。さらには、封筒、ハガキ、ラベル紙などを記
録材24として使用可能である。
を用いることができ、こうすることにより、繰り返し使
用によるへこみ、ひずみ、変形などを抑えて、寸法精度
の狂いの発生を抑制でき、さらに、中間転写体20の交
換頻度を少なくすることができる。
形成装置には種々の利点がある。
に、記録材Pを保持する転写ベルト8を有し、転写ベル
ト8上で記録材への転写を行う、電子写真方式のカラー
画像形成装置の一例について図2を参照して簡単に説明
する。
ー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色の可視画像
(トナー像)を形成可能な第1〜第4の4つの画像形成
部Pa、Pb、Pc、Pdが直線的に並んで配列された
構成を有している。このカラー画像形成装置は、記録材
Pを、給紙部からレジストローラ13を介して転写ベル
ト8上に給送してこの上に保持し、このベルト8の、図
2の矢印方向への移動に伴なって各画像形成部Pa〜P
dの転写領域に順次搬送し、この際、記録材P上に複数
色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成するもの
である。
ー専用の画像担持体である感光体ドラム1a、1b、1
c、1dが含まれている。各感光体ドラム1a,1b,
1c,1dの周囲には、各色トナー専用の画像形成プロ
セス手段として、それぞれ、例えば1次帯電器2a、2
b、2c、2d、画像露光装置3a、3b、3c、3
d、現像器4a、4b、4c、4d、クリーナ5a、5
b、5c、5dなどが配置されている。
ドラム1a〜1dの下方を通るように記録材Pを担持す
る、本例では無端移動する転写ベルト8が、周知の態様
で複数のローラ間に張架されて設けられている。転写ベ
ルト8に囲まれた領域内の、転写ベルト8を挟んで各感
光体ドラム1a,1b,1c,1dの下面に対向する位
置には、転写帯電手段6a、6b、6c、6dがそれぞ
れ配設されている。また、転写ベルト8の、図2におけ
る右方には給紙部が、その反対側、すなわち図2におけ
る左方には定着器7がそれぞれ配置されている。さら
に、給紙部と転写ベルト8との間には、タイミングを取
って記録材Pを給送するための一対のレジストローラ1
3が配置されている。
明する。
1a〜1dは時計方向に回転駆動され、転写ベルト8は
反時計方向に循環される。
1aの表面が1次帯電器2aによって一様に帯電され、
原稿画像の、例えばイエロー色成分の画像情報を走査し
て得られたイエロー色成分の画像が、帯電された表面に
対してレーザビームなどにより照射され、静電潜像が形
成される。この静電潜像上に、現像器3aによってイエ
ロートナーが付着されてイエローの可視画像が形成され
る。
レジストローラ13にその先端を僅かに挟まれたところ
でいったん停止され、第1の画像形成部Paでの画像形
成プロセスとタイミングを合わせて送り出され、転写ベ
ルト8上に給紙される。
れて搬送され、第1の画像形成部Paの感光体ドラム1
aの下側の転写領域において、感光体ドラム1a上に形
成されたイエローの可視画像、すなわちトナー像が、転
写帯電手段6aの作用により記録材P上に転写される。
に転写されている間に、第2の画像形成部Pbでは、例
えばマゼンタ色成分の静電潜像が形成され、この静電潜
像が現像器3bでマゼンタトナー像として現像される。
このマゼンタトナー像の形成は、記録材Pが第2の画像
形成部Pbの感光体ドラム1bの下側の転写領域に搬送
されてきたときに、このマゼンタトナー像が転写領域に
移動するように、タイミングを取って行われる。こうし
て、記録材P上には、転写帯電手段6bの作用により、
マゼンタトナー像が、記録材P上のイエロートナー像の
上に重なった状態になるように転写される。
においても、第1および第2の画像形成部Pa、Pbと
同様に、例えばシアン、ブラックの各トナー像が順次形
成され、これらのトナー像が、転写ベルト8によって搬
送される記録材P上に順次多重転写される。
各感光体ドラム1a〜1dの表面からクリーナ5a〜5
dによって残留トナーが除去され、引き続き行なわれる
次の潜像形成に備えられる。一方記録材Pは、トナー像
の多重転写プロセスが終了すると転写ベルト8から分離
されて定着器7に送られ、ここで多重転写されたトナー
像を一括して定着処理することによって所望のフルカラ
ー画像が得られる。
画像形成装置に用いられる一般的な感光体300につい
て、図3の概略構成図を参照して説明する。
切り取って側面を示したものである。この感光体300
は、感光体用の基体301と、基体301上に設けられ
たa−Si:H,Xからなる感光層302とを有してい
る。感光層302上には必要に応じてa−Si:H,X
またはa−SiC:H,Xからなる中間層または第2表
面層303が設けられる。さらに最外周面にはa−Si
C:H,Xまたはa−C:H,Xからなる表面層304
が設けられる。
光体300は、一般的には、導電性の基体301を50
℃〜400℃に加熱し、基体301上に真空蒸着法、ス
パッタリング法、イオンプレーティング法、熱CVD
(Chemical Vapor Deposition)法、光CVD法、プラ
ズマCVD法(以下、「PCVD法」と称する)などの
成膜法によりa−Siからなる光導電層を形成して製造
される。なかでもPCVD法、すなわち、原料ガスを直
流または高周波あるいはマイクロ波のグロー放電によっ
て分解し、分解された原料ガスを基体301上に堆積さ
せてa−Si堆積膜を形成する方法が好適な手法として
実用に付されている。
明では、感光体ドラムに、a−Si感光層を高周波プラ
ズマCVD(PCVD)法により成膜したa−Si感光
体を用いた。図4に、本発明に用いた感光体の製造装置
の模式図を示す。この製造装置は、電子写真用感光体の
製造に使用する一般的なPCVD装置である。このPC
VD装置は、堆積装置400と、不図示の原料ガス供給
装置および排気装置とを備えている。
反応容器401を有している。反応容器401の側面に
は、高周波電力が印加される凸部404が設けられてい
る。この反応容器31内の周囲には、縦方向に延びる原
料ガス導入管403が複数本設けられており、ガス導入
管403の側面には、長手方向に沿って多数の細孔が設
けられている。反応容器401内の中心には、螺旋状に
巻かれているヒータ402が縦方向に延在して設けられ
ている。反応容器401の上部には、感光体ドラム1の
基体となる円筒状の基体412を反応容器401内に挿
入するために開閉可能な蓋401aが設けられている。
基体412はヒータ402を内側に囲むように配置され
る。
管33に接続されている原料ガス供給管405が設けら
れており、供給バルブ406を介して不図示のガス供給
装置に接続されている。また、反応容器401の下部に
は排気管407が取り付けられており、この排気管40
7はメイン排気バルブ408を介して不図示の排気装置
(真空ポンプ)に接続されている。さらに排気管407
には、真空計409、サブ排気バルブ410が取り付け
られている。
感光層を形成する方法について説明する。
基体となる基体412をセットし、蓋401aを閉じた
後、真空容器31内の空気を不図示の排気装置により排
気し、真空容器401内を所定の圧力以下まで減圧す
る。次に、排気を続けながら、ヒータ402により基体
412を内側から加熱して、基体412を20℃〜45
0℃の範囲内の所定の温度に保つように制御する。基体
412を所定の温度に加熱した後、作製する感光層に応
じた所定の原料ガスを、それぞれの原料ガス導入系統毎
に設けられている、それぞれの流量制御器(不図示)に
より所定の流量に調節しながら、導入管403を介して
反応容器401内に導入する。導入された原料ガスは、
反応容器401内に満たされ、反応容器401内を所定
の圧力に保つように排気管407を通して容器401外
に排気される。
ガスに満たされ、真空計409により反応容器401内
の圧力が所定の圧力になって安定したことを確認した
後、図示しない高周波電源(周波数13.56MHzの
RF帯域、または周波数50〜150MHzのVHF帯
域など)から、高周波電力を所望の電力投入量で反応容
器401内に導入し、反応容器401内にグロー放電を
発生させる。このグロー放電のエネルギーによって原料
ガスの成分が分解されてプラズマイオンが生成され、こ
のプラズマ化された原料ガスが基体412の表面に堆積
され、珪素を主体としたa−Si堆積層が形成される。
率、反応容器401内の圧力、基体412の温度、投入
電力、堆積膜の膜厚などのパラメータを調整することに
より、様々な特性のa−Si堆積層を形成することがで
きる。このようにして、感光体の電子写真プロセスにお
ける特性、具体的には電気特性、表面エネルギー、感光
体の表面層の表面形状などが所望の特性になるように調
整することができる。また、感光体の表面層の表面形状
については、基体412の表面形状を変えるなどの補助
的な手段も用いられる。また、原料ガス導入管403の
長手方向に沿って多数設けられている細孔から反応容器
401内に導入される原料ガスの導入量の、原料ガス導
入管403長手方向に沿った流量分布、排気管からの排
ガスの流出速度、放電エネルギーなどを調整することに
よって、基体412上に形成されるa−Si堆積層の特
性の、基体412の長手方向に沿った分布を所望の分布
に調整することもできる。
積層が所望の膜厚になった後、高周波電力の供給を止
め、供給バルブ406などを閉じて反応容器401内へ
の原料ガスの導入を停止し、一層分のa−Si堆積層の
形成を終える。同様の操作を複数回繰り返し、所望のa
−Si堆積層の多層構造を有するa−Si感光体を形成
する。以上のようにして、基体412の表面に多層構造
のa−Si感光層を有する感光体ドラムが製造される。
は、上記のような製造方法により、中心線平均粗さRa
が0.01μmから0.9μm 、かつ表面平均傾斜Δ
aが0.001以上0.06以下になるように製造し
た。
の表面粗さ測定器SE−3300(商品名、1993年
3月製造)で測定し、同機の取扱説明書第8章「表面粗
さの用語とパラメータの定義」8〜12項に記載の平均
傾斜の定義に従って算出した。すなわち、図5に示した
粗さ曲線の平均傾斜Δaは、数4により算出される。
平均粗さであり、表面粗さ測定器SE−3300によっ
て、基準長さ0.25mmの条件で測定した。
主として感光層302の作成条件を調整することによっ
て行い、補助的に基体301の表面形状を調整すること
によって上記の条件を達成した。調整した作製条件は、
具体的には、堆積スピード、放電パワー、原料ガス組
成、希釈ガス種類などである。
たは転写ベルト8を含む構成であり、a−Si感光体を
用いた画像形成装置において、感光体と中間転写体20
または転写ベルト8との当接部周りの構成および当接状
態を適切にすることを主要な特徴とする。そこで、以下
の実験例1〜4により、当接部周りの構成および当接状
態に関する検討結果について説明する。
準偏差係数) まずはじめに、本発明の当接状態を規定する要素の1つ
である、動摩擦の標準偏差係数の測定法について説明す
る。図6,7に摩擦評価装置の概略構成図を示す。
との間の摩擦評価装置を示している。感光体601は水
平な軸の周りに回転可能なように支持されており、その
周りには、帯電器605、露光系606、現像器607
がそれぞれ適宜な角度位置に設けられている。中間転写
体602は、水平な軸の周りに回転可能なようにホルダ
ー603に支持されている。
り、負荷が加わっていない状態で水平に感光体601に
接するように調整されている。ホルダー603は上皿を
有しており、この上皿に加える負荷を調節することによ
り、感光体601と中間転写体602との間の当接圧を
調節できる。ホルダー603には、感光体601と中間
転写体602の回転軸に垂直な水平方向に(図6の左右
方向に)加わる力を検出する荷重変換器604がさらに
設けられている。
度をモニターする非接触方式の温度計(不図示)が設け
られている。さらに必要に応じて、不図示の潤滑剤供給
用部材やクリーニングローラなどの部材を設置してもよ
い。
て、オシロスコープ、コンピューターなどの外部機器に
接続されている。本実験例では、歪みアンプとして、新
東科学社製の動歪みアンプHEIDON 3K−84A
(商品名)を用い、また荷重変換器604として、新東
科学社製の動歪みゲージ、トライボギアHEIDON−
14(商品名)を改造した装置を用いた。
法について説明する。
負荷を加え、感光体601と中間転写部材602との当
接圧を調節する。次に、不図示の駆動系により、感光体
601を、図6の矢印で示すように時計回りに所定の速
度で一定時間回転させる。この際、中間転写体602
は、図6の矢印で示すように反時計回りに回転される。
このようにして、回転開始時から定常速度での回転時ま
での間に亙って、加わる力を荷重変換器604、704
により検出して、摩擦力を評価する。
の間の摩擦評価装置を示している。感光体701には、
循環移動できるようにホルダー703に保持された所定
長の転写ベルト702が当接されている。ホルダー70
3には、図6に示した感光体601と中間転写体602
との間の摩擦評価装置と同様に、感光体701と転写ベ
ルト702との当接圧を調節するための上皿と、摩擦力
を検出するための荷重変換器704とが設けられてい
る。また、帯電器705、露光系706、現像器707
などの構成も図6の摩擦評価装置と同様である。
す摩擦評価装置と同様に、感光体701と転写ベルト7
02との当接圧を調節して、感光体701と転写ベルト
702との間の摩擦力を評価できる。
す。図8(A)に示すように、抗力、すなわち負荷を加
えて中間転写体602または転写ベルト702を感光体
601,701に当接した状態で、感光体601,70
1を駆動すると、駆動開始直後に摩擦力が最大の値にな
る。この時の摩擦力が最大静止摩擦力である。その後、
感光体601,701と中間転写体602または転写ベ
ルト702とが所定の相対速度で駆動される定常回転時
においては、摩擦力はほぼ一定の値になる。この際の摩
擦力の平均値を本明細書中では動摩擦力と称する。
材の表面粗さ、トナーなどの凝着などの感光体601の
表面状態にもよるが、定常回転状態において、摩擦力は
必ずしも一定の値に安定せず、微小な変動を伴う。この
定常回転状態での摩擦力のばらつきを評価する値として
標準偏差を算出し、本明細書中ではこの値を動摩擦偏差
と称する。
力、動摩擦力、および動摩擦力偏差について、ホルダー
603、703の上皿に加える負荷を変えて感光体60
1,701と中間転写体602または転写ベルト702
との当接圧を変化させて測定を行い、当接圧に対する依
存性を求めた。その結果を図8(B)に示す。なお、図
8(B)の横軸には、当接面の長手方向の単位長さ当り
の当接圧(以下、当接線圧と称する)をとっている。
りの最大静止摩擦力、動摩擦力、および動摩擦偏差は、
当接線圧にほぼ比例しており、この際の比例係数(図8
(B)の直線の傾きに対応)をそれぞれ、静止摩擦係
数、動摩擦係数、動摩擦偏差係数と称する。
または転写ベルト702と感光体601,701との当
接部での摩擦力の変動の大きさを意味し、動摩擦偏差が
小さいという事は、当接部において、中間転写体602
または転写ベルト702のバタツキや引っ掛かりなどが
生じること無く、スムーズな摺擦がなされているという
事を意味している。また、動摩擦偏差係数が小さけれ
ば、当接圧をある程度高くしても動摩擦偏差があまり大
きくならず、スムーズな摺擦がなされる。また、摩擦係
数は、転写性や耐久性、設計上のラチチュードに関わる
特性値の1つである。
所望の状態に制御可能な周知の環境試験箱、または環境
試験室内に設置し、摩擦評価装置の設置環境を所定の温
度湿度に設定した後、24時間以上放置して感光体やク
リーニング部材などを設定環境に合った状態にしてか
ら、上記のように摩擦係数、動摩擦偏差係数を測定する
ことにより温度依存性などの特性を評価できる。
50%RHを基準とし、必要に応じて温度、湿度を変化
させる。
制限されることはなく、上記のような測定を実施できる
物であればよい。例えば、摩擦力の評価用に周知のピエ
ゾ素子や歪みゲージなどを使用してもよいし、また、例
えば周知の電子写真装置に組込んだ装置によって測定を
行ってもよい。
02および転写ベルト702に種々のものを使用して、
後述する融着評価とともに繰り返し実施した。この結
果、本発明者らは、中間転写体602または転写ベルト
702が感光体601,701の表面に対して当接剥離
を繰り返すことにより発生する微少振動の大きさに相関
する値である動摩擦偏差が動摩擦力より小さい範囲にあ
る場合に、融着の発生が抑えられていることを見出し
た。さらに、動摩擦偏差係数が0.1以下である場合
に、融着の発生を良好に抑えることができた。
結果、温度を15℃から60℃まで変化させた際の動摩
擦偏差係数の変動幅が0.02以下である場合に、融着
の発生を良好に抑えることができた。
料に、主成分が珪素および/または炭素である非晶質物
質、例えば、a−SiC:H、a−C:H、a−C:
H:Fを用い、摩擦係数の、温度を15℃から60℃ま
で変化させた際の変動幅が0.01以下の条件を満たす
場合に、融着の発生をきわめて良好に抑えることができ
た。
ーEuと、感光体の帯電能の温度特性) 感光体の電気的持性については、環境の変化による変動
が小さい事が好ましい。具体的には、温度変化時の帯電
能の変化率(以下、「温度特性」と称する)が±2V/
℃以内であることが好ましい。このようにすることによ
り、潜像形成、トナー像形成に関する感光体の特性が環
境に大きな影響を受けずに安定する。そして、この条件
を満たす感光体を用いることにより、高い画質の画像を
安定して良好に形成可能な画像形成装置を構成でき、ま
た転写残トナーの状態など、クリーニングに関する条件
も安定する。
体表面への付着力の変化をもたらすものであり、感光体
表面に形成されたトナー像の、中間転写体または転写ベ
ルトに保持された記録材への転写の特性に影響する。本
発明者らは、感光体と中間転写体または転写ベルトとの
当接部における融着に関して、この帯電能の温度依存性
の、トナーの感光体表面への付着力の変化への影響を無
視できないことを見出した。すなわち、温度変化時の帯
電能の変化率を小さく抑えることは、感光体と中間転写
体または転写ベルトとの当接部における融着を抑止する
上でも好ましい。
感光体の指数関数裾(アーバックテール)の特性エネル
ギーEuを制御することも有効である。
クトルは大きく二つの部分、すなわち、光の吸収係数α
が光子エネルギーhνに対して指数関数的、すなわち実
質的に直線的に変化する部分(指数関数裾またはアーバ
ックテール)と、αがhνに対しより緩やかな依存性を
示す部分とに分けられる。前者の直線領域は、a−Si
中の価電子帯側のテイル準位から伝導帯側の準位への光
学遷移によって光吸収が行われる領域に対応し、直線領
域での、吸収係数αのhνに対する指数関数的依存性は
次式で表される。
u)が直線領域の傾きを表すことになる。Euは価電子
帯側のテイル準位の指数関数的エネルギー分布の特性エ
ネルギーに相当するため、Euが小さいということは価
電子帯側のテール準位が少ないということを意味する。
状態を測定する方法としては、一般に、深準位分光法、
等温容量過渡分光法、光熱偏向分光法、光音響分光法、
一定光電流法などが用いられている。中でも一定光電流
法(Constant PhotocurrentMethod:以後、「CPM」
と略記する)は、a−Si:Hの局在準位にもとづくサ
ブギャップ光吸収スペクトルを簡便に測定する方法とし
て有用である。本実験例における測定は、このCPMに
よって行った。CPMは、所定の波長の光を、薄膜サン
プルの光電流が一定となるように光量を変化させて照射
し、サンプルのエネルギー準位を測定する方法である。
ネルギーEuを測定するために、以下のような評価用感
光体を作成した。すなわち、前述の成膜装置を用い、評
価する感光体の製造方法と同等の方法によって、円筒形
のサンプルホルダーに設置したガラス基板(コーニング
社製7059:商品名)ならびにSiウエハー上に、光
導電層の作成条件で膜厚約1μmのa−Si膜サンプル
を堆積させた。ガラス基板上に形成した堆積膜サンプル
に特性エネルギーEuの測定用のAlの串型電極を蒸着
させ評価用感光体とした。そして、日本分光社製の分光
光度計SS−25GD(商品名)、NF回路社製の電流
印加アンプLI−76(商品名)、同社製のロックイン
アンプ5610B(商品名)を使用して評価を行った。
像形成装置としては、キャノン社製NP6750(商品
名)に別途NP6750内蔵の感光体表面電位センサー
を改造したものを設置するなどして、電気特性評価用に
改造した画像形成装置を用いた。さらに感光体ヒータを
改造して、感光体の温度を可変に出来るようにしたり、
非接触温度計を設置したりなどの準備をした。
の光線を照射しない状態での感光体表面の電位(暗電
位:Vd)を、感光体表面温度を15℃〜50℃まで変
化させて測定し、これを帯電能と評価して、このときの
温度1℃当たりの帯電能の変化率を測定した。結果を図
9に示す。
eVのときに、温度特性を±2V/℃以内の良好な特性
にできる事が判明した。65meV以下の範囲がより好
ましく、この時温度特性を±1.5V/℃以内にでき
る。なお、 Euが50meVより小さい感光体を作成
しようとすると、成膜速度が遅くなってしまい、実用
上、成膜させることが困難であるため、Euの下限を5
0meVとした。
0に示す。この画像形成装置には、転写ベルト208が
円筒状のa−Si感光体201の下面に当接して循環可
能なように支持されている。
器202、レーザー光がレーザー光学系210から折り
返しミラー216を経て感光体に照射される画像露光部
203、現像器204が設けられている。さらに、次工
程のために転写残トナーを除去する、クリーニングブレ
ード220およびクリーニングブラシ221を有するク
リーナ207、感光体表面の帯電を除去する除電光照射
器209が設けられている。クリーニングブレード22
0やクリーニングブラシ221には、一般に熱可塑性樹
脂の弾性材が用いられる。
部、図10の右方には、記録材Pを導く給紙ガイド21
9、転写ベルト208への供給タイミングを調整して記
録材Pを供給するレジストローラ222を有する給紙系
205が設けられている。転写ベルト208の循環経路
のもう一方の端部には、記録材P上にトナー像を定着さ
せて記録材Pを装置外に導く定着ローラ224を有する
定着器223が設けられている。
可能な画像形成装置を用い、トナーとしてはキヤノン社
製NP6750用のトナーを使用し、転写ベルト208
の部材としては、転写ブレードを含む、実験例1と同様
の種々のものを使用した。感光体としては、原料ガスの
組成や放電電力などを調整して表面の摩擦特性が異なる
感光体を作製した。
い、転写ベルト208とa−Si感光体201との当接
圧を0(調節機構開放)〜1500g/cm2(147
kPa)の間で変化させ、また画像形成装置を環境試験
室内に入れて、画像形成装置の設置環境を10℃、15
%の低温低湿環境(以下、「L/L環境」と称する)、
23℃、50%の通常温度通常湿度環境(以下、「N/
N環境」と称する)、33℃、85%の高温高湿環境
(以下、「H/H環境」と称する)にした状態におい
て、通紙耐久試験を行った。この際、L/L環境、N/
N環境においては感光体ヒータをOFFとした場合にお
いて、H/H環境においては感光体ヒータをOFFとし
た場合と、感光体ヒータをONにして設定温度を種々の
温度に設定した場合とにおいて評価を行った。
ング、回収の工程において感光体表面から除去されず、
この工程を繰り返し経ても残留し、感光体表面に固着
し、形成画像上に黒スジが発生するようになった状態
(本明細書においては、この状態を「融着」が発生した
状態と称する。)の判定を行った。この判定は、画像、
および感光体表面を観察して表1の判定基準で行った。
写体を用いて実験を行なった結果を、表3に示す。
Si感光体201との当接圧を5g/cm2(0.49k
Pa)より小さくした場合には、転写ベルト208とa
−Si感光体201との当接圧不足により転写ベルト2
08が大きくばたつき、この振動がクリーナ207部分
に伝達されてクリーニング不良が発生した。一方、当接
圧を1000g/cm2(98.1kPa)より大きくし
た場合には、a−Si感光体201と転写ベルト208
との間で圧縮されたトナーがa−Si感光体201表面
に融着したり、転写ベルト208に変形が生じる、いわ
ゆる「へたり」が生じるなどした。したがって、転写ベ
ルト208とa−Si感光体201との当接圧について
は、5〜1000g/cm2(0.49〜98.1kP
a)の範囲が好適である。
01へのクリーニング部材の当接部の温度は大略10℃
〜70℃であった。
0やクリーニングブラシ221に用いられるクリーニン
グ用の弾性材としては、一般に熱可塑性樹脂が用いられ
る。このため低温の状態では、この弾性材の硬度が上昇
し、また弾性反発力が低下する。このため、本実験例に
おいて、温度が15℃以下の場合、通紙耐久試験中に、
クリーニングブレード220に欠けが生じたり、クリー
ニング部材の当接部をトナーがすり抜けてしまったりし
てクリーニング不良などが発生する場合があった。
208との当接圧を前述の好ましい範囲よりも高くして
摩擦力を大きくした場合や、設定温度を高くして感光体
ヒータを動作させた場合などでは、温度がかなり上昇す
る場合があり、クリーニング部材の当接部の温度が60
℃以上の場合には、トナーが感光体表面やクリーニング
部材に固着してしまう場合があった。あまり高温になる
と、トナーが感光体などに固着して画像に出る融着など
の発生に対するラチチュードも狭くなり、好ましくな
い。
クリーニング部材の当接部の温度が15℃〜60℃の範
囲のときに、良好にクリーニングを行うことができた。
したがって、a−Si感光体201と転写ベルト208
または中間転写体との当接部の温度については、15℃
〜60℃の範囲とすることが望ましい。また、前述の実
験例2で述べたa−Si感光体の帯電能についても、温
度がこの範囲内である時に好適な特性を示す。したがっ
てこのことからも、a−Si感光体201と転写ベルト
208または中間転写体との当接部の温度をこの範囲に
することが望ましい。
成分とする非晶質体、特に、炭素の含有率が高いa−S
iC:H,X、またはa−C:H,Xを主体とする表面
層を設けることによって、感光体と中間転写体または転
写ベルトとの当接部で発生するビビリ振動の振動量を抑
えることができ、また感光体表面へのトナーの融着を有
効に防止できることを見出した。その中でも特に、潤滑
性に富むa−C:H,X材料を表面層に用いることによ
り、この効果を有効に引出すことができる。
体の表面形状について以下のような検討を行った。すな
わち、使用前の感光体と通紙耐久試験を行った後の感光
体表面をAFM(原子間力顕微鏡)にて観察した。この
結果、感光体表面の平均傾斜△aに対応して、特に凹部
で、フィルミング量が異なることを見出した。さらに、
このフィルミング量と画像流れの発生との間に相関があ
ることを見出した。このことから、フィルミング膜の形
成を抑止することに対して、中間転写体または転写ベル
トと感光体の表面形状を調整することが絶大な効果をも
たらすことが判明した。すなわち中間転写体または転写
ベルトと感光体の表面形状を調整することにより、特に
感光体ヒータを装着しない画像形成装置においても、フ
ィルミング膜の形成を抑止することができ、これによっ
て画像流れの発生を抑止できる。
立工機社)に、a−Si感光体について、表面粗さを調
整することによりクリーニング性を向上させる旨の開示
が有り、限定的な効果が開示されている。
ついて、感光体表面の中心線粗さRa、平均傾斜Δaを
変えたものを用いて、融着の評価を行った。結果を、表
4に示す。表4において、評価は、実験例3の表1に示
した評価基準と同様の基準で行った。
ゴミを核として直径が数μmから数百μm、高さが数μ
mから数十μmの異常成長突起部分が形成される事が知
られている。こうした突起は、中心線粗さRa、平均傾
斜Δaを評価する際の代表的な尺度の大きさとは、構造
の代表的な尺度の大きさの次元が異なる大きな物であ
る。この突起が原因となってフィルミングや融着が発生
する場合もある。そこで、特許登録2047474(特
公平07−077702)号明細書に開示されているよ
うな感光体表面処理方法により、異常成長突起の高さを
低くする処理を行った。その結果、このような突起によ
るフィルミングや融着の発生に関しては、突起の高さを
トナーの粒径と略同一以下、具体的には5μm以下とす
ればほとんど発生しないことが判明した。これは、a−
Si感光体の表面硬度が高いことも影響して、中間転写
体または転写ベルトに引っ掛かる部分が小さくなり、か
つ傷の発生が抑止されるため、微少振動およびこの微小
振動に起因する融着などが回避されるものと考えられ
る。
μm以下にした感光体を用いて融着の評価を行った結果
を表5に示す。
の中心線平均粗さRaを0.01μm〜0.9μm 、
かつ平均傾斜△aを0.001〜0.06とすることに
より、良好に融着を抑止できることが分かった。また、
異常成長突起の高さを5μm以下にすることによって、
より良好に融着を抑止できることが分かった。
転写体または転写ベルトとa−Si感光体とが当接して
発生するビビリ振動の大きさに相関する動摩擦偏差が特
定の範囲内になるようにすることにより、振動による転
写ぶれを防止でき、また振動エネルギーによって当接部
が高温高湿になることを抑止し、感光体へのトナーの融
着や画像流れの発生を抑止できることを見出した。さら
にa−Si感光体の表面に、珪素および/または炭素を
主成分とする非晶質体を主体とする表面層を設けるこ
と、表面形状を好ましく規定すること、感光体の帯電能
の温度変化率を特定の範囲に限定すること、感光体と中
間転写体または転写ベルトとの当接圧を特定の範囲内に
限定することによって、感光体と中間転写体または転写
ベルトとの当接部での振動を抑えることができ、また感
光体表面へのトナーの融着、異物の付着を抑制でき、画
像流れの発生を抑止できることを見出した。
像形成方法は、画像情報と露光部との関係で、大きく分
けて2つの方式がある。1つは、画素が形成される部分
である画像部を露光するイメージ露光法(以下、IAE
と称する)であり、もう1つは、画素が形成されない部
分である非画像部(背景部)を露光するバックグラウン
ド露光法(以下、BAEと称する)である。
における画像形成方法と同一の方法であり、現像機構、
クリーニング機構、現像剤などについてアナログタイプ
の電子写真装置と共通のものを使用して正現像により画
像を形成できるというメリットがある。一方、IAEで
は、逆極性の現像剤を用いた反転現像を行う必要があ
る。
て、記録材や中間転写材に転写する際の転写分離性能
は、転写効率と分離、再転写の転写電圧などのラチチュ
ードに大きく左右されるものであるが、IAEでは非画
像部の電位が画像部の電位より高いため転写させにく
く、IAEよりもBAEの方が転写させやすい。
電位が減衰しているため、電位の低い部分に現像する方
式のIAEでは、クリーニング部位で現像剤が感光体表
面に付着しやすい。このため、IAEよりもBAEの方
がクリーニングのラチチュードが広い。そこで、本発明
の画像形成装置おいて、露光方式としてBAEを用い、
正現像により画像形成を行うようにすれば、クリーニン
グのラチチュードをさらに広くできる。
のような好適な条件を満たす画像形成装置について、さ
らに具体的な実施例を示して説明する。
ような中間転写体を有する構成の画像形成装置について
の例を示す。
する。直径182mm、長さ320mm、厚み5mmの
アルミニウム製円筒状ローラの表面に、金型を用いて表
6に示す配合のゴムコンパウンドをクロスヘッド押し出
し成形し、かつ表層を研磨して弾性層を形成した。な
お、表6には、NBRを100部として混合割合を質量
割合で示している。
周面ヘスプレー塗布して、厚み80μmの被覆層を形成
し、その後、90℃で1時間加熱することにより残存溶
剤を除去するとともに被膜に架橋を生じさせて強靭な表
面層を有する中間転写体を得た。なお、表7には、ポリ
エステルポリウレタンプレポリマーを100部として混
合割合を質量割合で示している。
面層の全構成成分中に占めるPTFE粒子の割合(重量
割合)は約70%であった。この中間転写体を、温度2
3℃、湿度65%の環境下で、350mm×200mm
のアルミニウム板上にその転写面を接触させて置き、中
間転写体の内面のアルミニウムシリンダーとアルミニウ
ム板との間に1kΩの抵抗体を介して高圧電源を接続し
て1kVの電圧を印加し、抵抗体の前後の電位差を測定
して電流値に換算し、この印加電圧と電流値とから中間
転写体の体積抵抗を求めたところ、5.0×107Ωで
あった。
リンダーを基体とし、a−SiC表面層を設けたa−S
i感光体を用いた。感光体表面の形状は、中心線平均粗
さRa=0.21μm、平均傾斜△a=0.02とし
た。
ボンを分散させたウレタンゴムの上層と、メトキシメチ
ル化ナイロンに導電性酸化スズを分散させた被覆層とを
有し、約108Ω・cmの抵抗を有する中抵抗ローラを
用い、この中抵抗ローラに+2.0kVのバイアス電圧
を印加してクリーニングを行った。
体上にBAEにより解像度600dpi(dot per inc
h)でレーザー露光を行い、暗部電位VD=450V、
明部電位VL=50Vの静電潜像を形成した。
間隙(S−D間隔)を300μm、現像磁極を80mT
(800G)とし、トナー規制部材として厚み1.0m
m、自由長10mmのウレタンゴム製ブレードを147
N/m(15g/cm)の当接線圧で当接させた。現像
バイアスとして、直流バイアス成分Vdc=−450
V、重畳する交流バイアス成分Vp−p=1200V、
f=2000Hzの電圧を印加した。トナーとしては磁
性トナーを用いた。
m、自由長8mmのウレタンゴム製のクリーニングブレ
ードを用い、このクリーニングブレードを24.5N/
m(25g/cm)の当接線圧で当接させてクリーニン
グを行った。また、プロセススピードは94mm/se
cとし、現像スリーブを、現像スリーブ周速Vtと感光
体周速Vとの比Vt/V=1.5となる周速で順方向に
回転させた。
画質、繰り返し複写による耐久性などの評価、確認を行
った。
中間転写体への一次転写効率は96.5%であり、中間
転写体から第2の画像担持体である、単位面積当たりの
重さが80g/cm2の紙への二次転写効率は97%で
あった。なお、本明細書において、一次転写効率および
二次転写効率は次式により求めた値である。 一次転写効率=中間転写体上濃度/(感光体上転写残濃
度+中間転写体上濃度)×100(%) 二次転写効率=紙上濃度/(中間転写体上濃度+紙上濃
度)×100(%) 画像形成試験を繰り返して行ったところ、文字に中抜け
が生じることもなく、細線も良好に出力することがで
き、塗りつぶし画像についても均一な画質の画像が得ら
れた。1万枚を通紙して耐久試験を行った後も初期と同
様の良好な画質が得られ、二次転写効率も95%とほと
んど低下が見られなかった。2万枚を通紙して耐久試験
を行った後の中間転写体表面を顕徽鏡観察しても、トナ
ーによるフイルミングはほぼ全く発生しておらず、良好
な結果であった。
転写ベルトを有する構成の画像形成装置についての例を
示す。
mmのアルミニウムシリンダを基体とし、a−C表面層
を設けたa−Si感光体を用いた。感光体表面の形状
は、中心線平均粗さRa=0.03μm、平均傾斜△a
=0.03とした。この感光体表面に、700nmのピ
ーク波長を主体とした光を照射する発光ダイオードを用
いて前露光を行い、680nmのピーク波長を有する半
導体レーザーを用いて画像露光を行って静電潜像を形成
した。転写ベルトとしては、実施例1と同様の材質で形
成したものを用いた。
久試験を行った。耐久試験後の転写ベルト表面を顕微鏡
観察しても、トナーによるフィルミングは全く発生して
おらず、良好な結果であった。
第1にビビリ振動を抑制し、転写ずれや感光体表面への
トナー融着や紙粉などの付着に起因する画像流れを防止
でき、高い画質の画像を形成することができる。
ビリ振動に起因する中間転写体や転写ベルトの劣化を抑
制でき、したがって、これらの部材の寿命を長くするこ
とができる。さらに、ビビリ振動に起因する劣化を抑制
できるので、種々の材料、構成の転写ベルト、中間転写
体を用いることが可能になり、また、これらの部材をよ
り速い速度で駆動させるようにできる。
も、感光体へのトナーの融着や紙粉などの異物の付着を
抑制できるので、形成画像の画質を劣化させることな
く、感光体のヒータ加温を無くして待機電力を低減する
ことができる。
子写真プロセスを利用したカラー画像形成装置を示す模
式図である。
子写真プロセスを利用したカラー画像形成装置を示す模
式図である。
ある。
粗さ曲線の一例を示すグラフである。
を評価する摩擦評価装置の模式図である。
を評価する摩擦評価装置の模式図である。
(A)は摩擦力の経時変化を示すグラフ、図8(B)は
当接圧を変化させた時の、摩擦力の変化を示すグラフで
ある。
を示すグラフである。
の模式図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 珪素を母体とする非単結晶材料からなる
光導電層と、珪素および/または炭素を母体とする非単
結晶材料で構成された表面層とが、円柱状の導電性基体
の外周面上に積層されている感光体と、該感光体と表面
同士が当接するように配置されている、円柱状の中間転
写体とを有し、前記感光体と前記中間転写体とを定常状
態において実質的に一定の相対速度で回転駆動する画像
形成装置を用い、 該感光体の表面を帯電させる帯電工程と、 該帯電工程で帯電された表面上に露光を行って静電潜像
を形成する潜像形成工程と、 該潜像形成工程で静電潜像が形成された表面上にトナー
を付着させることによりトナー像を形成する現像工程
と、 該現像工程で形成された前記トナー像を前記中間転写体
上に転写する転写工程とを有し前記帯電工程と前記潜像
形成工程と前記現像工程と前記転写工程とを複数回繰り
返して前記中間転写体上に複数の前記トナー像を重ねて
形成し、こうして前記中間転写体上に重ねて形成された
前記トナー像を転写して記録材上に画像を形成する、電
子写真方式の画像形成方法であって、 前記感光体と前記中間転写体とが当接する部位の温度が
15〜60℃であり、前記定常状態において、前記感光
体と前記中間転写体との間に生じる摩擦力の標準偏差で
ある動摩擦偏差が、該摩擦力の平均値である動摩擦力よ
り小さく、 前記感光体と前記中間転写体とを当接させる方向の、そ
の当接面の長手方向の単位長さ当たりに加える力を当接
線圧とするとき、該当接面の長手方向の単位長さ当たり
の前記動摩擦偏差の、前記当接線圧の変化に対する変化
率である動摩擦偏差係数が0.1以下であり、 かつ、前記感光体と前記中間転写体とが当接する部位の
温度を15℃から60℃まで変化させた時の、前記動摩
擦偏差係数の変動幅が0.01以下である ことを特徴と
する画像形成方法。 - 【請求項2】 前記光導電層の、少なくとも前記潜像形
成工程で露光される部分で、温度変化に対する暗部帯電
能の変化率が±2%/℃の範囲内である請求項1に記載
の画像形成方法。 - 【請求項3】 前記光導電層の、少なくとも前記潜像形
成工程で露光される部分で、価電子帯のテイル準位の指
数関数的エネルギー分布の特性エネルギーが50〜70
meVである請求項2に記載の画像形成方法。 - 【請求項4】 前記感光体の表面の、JIS中心線平均
粗さが0.01μm〜0.9μmであり、かつ、X方向
に延びる曲線のx点でのY方向の高さをyとしたとき
に、 【数1】 で与えられる平均傾斜Δaが0.001〜0.06であ
る請求項1から3のいずれか1項に記載の画像形成方
法。 - 【請求項5】 珪素を母体とする非単結晶材料からなる
光導電層と、珪素および/または炭素を母体とする非単
結晶材料で構成された表面層とが、円柱状の導電性基体
の外周面上に積層されている複数の感光体と、記録材を
保持し該記録材を複数の前記感光体の表面に順次当接さ
せつつ搬送する転写ベルトとを有し、前記感光体と前記
記録材とを定常状態において実質的に一定の相対速度で
動かす画像形成装置を用い、 該感光体の表面を帯電させる帯電工程と、 該帯電工程で帯電された表面上に露光を行って静電潜像
を形成する潜像形成工程と、 該潜像形成工程で静電潜像が形成された表面上にトナー
を付着させることによりトナー像を形成する現像工程
と、 該現像工程で形成された前記トナー像を前記記録材上に
転写する転写工程と、 前記帯電工程と前記潜像形成工程と前記現像工程と前記
転写工程とを複数の前記感光体について繰り返して、前
記記録材上に複数の前記トナー像を重ねて形成する、電
子写真方式の画像形成方法であって、 前記感光体と前記記録材とが当接する部位の温度が15
〜60℃であり、前記定常状態において、前記感光体と
前記転写ベルトとの間に生じる摩擦力の標準偏差である
動摩擦偏差が、該摩擦力の平均値である動摩擦力より小
さく、 前記感光体と前記転写ベルトとを当接させる方向の、そ
の当接面の長手方向の単位長さ当たりに加える力を当接
線圧とするとき、該当接面の長手方向の単位長さ当たり
の前記動摩擦偏差の、前記当接線圧の変化に対する変化
率である動摩擦偏差係数が、0.1以下であり、 かつ、前記感光体と前記転写ベルトとが当接する部位の
温度を15℃から60℃まで変化させた時の、前記動摩
擦偏差係数の変動幅が0.01以下である ことを特徴と
する画像形成方法。 - 【請求項6】 前記光導電層の、少なくとも前記潜像形
成工程で露光される部分で、温度変化に対する暗部帯電
能の変化率が±2%/℃の範囲内である請求項5に記載
の画像形成方法。 - 【請求項7】 前記光導電層の、少なくとも前記潜像形
成工程で露光される部分で、価電子帯のテイル準位の指
数関数的エネルギー分布の特性エネルギーが50〜70
meVである請求項6に記載の画像形成方法。 - 【請求項8】 前記感光体の表面の、JIS中心線平均
粗さが0.01μm〜0.9μmであり、かつ、X方向
に延びる曲線のx点でのY方向の高さをyとしたとき
に、 【数2】 で与えられる平均傾斜Δaが0.001μm〜0.06
μmである請求項5から7のいずれか1項に記載の画像
形成方法。 - 【請求項9】 珪素を母体とする非単結晶材料からなる
光導電層と、珪素および/または炭素を母体とする非単
結晶材料で構成された表面層とが、円柱状の導電性基体
の外周面上に積層されている感光体と、該感光体の表面
を帯電させる帯電器と、帯電された表面上に露光を行っ
て静電潜像を形成する画像露光手段と、潜像工程で静電
潜像が形成された表面上にトナーを付着させることによ
りトナー像を形成する現像器と、前記感光体と表面同士
が当接するように配置されている円柱状の中間転写体と
を有する画像形成装置であって、 請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成方法によ
り画像形成を行う画像形成装置。 - 【請求項10】 珪素を母体とする非単結晶材料からな
る光導電層と、珪素および/または炭素を母体とする非
単結晶材料で構成された表面層とが、円柱状の導電性基
体の外周面上に積層されている複数の感光体と、該感光
体の表面を帯電させる帯電器と、帯電された表面上に露
光を行って静電潜像を形成する画像露光手段と、潜像工
程で静電潜像が形成された表面上にトナーを付着させる
ことによりトナー像を形成する現像器と、記録材を保持
し、該記録材を複数の前記感光体の表面に順次当接させ
つつ搬送する転写ベルトとを有する画像形成装置であっ
て、 請求項5〜8のいずれか1項に記載の画像形成方法によ
り画像形成を行う画像形成装置。
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