JP6024334B2 - 画像形成装置、およびプロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
更に特許文献9には、少なくともクリーニング対象物との接触部分がメラミン樹脂発泡体からなるクリーニング部材が、帯電装置の帯電ロール、像保持体、転写装置の転写ロールのいずれか1以上をクリーニングする画像形成装置が開示されている。
請求項1に係る発明は、
少なくとも最表面層にフッ素樹脂粒子およびフッ化アルキル基含有共重合体を含む電子写真感光体と、
前記電子写真感光体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記電子写真感光体と接触する部分がメラミン樹脂発泡体で構成されたクリーニング部材を備えるクリーニング手段と、
を備えた画像形成装置である。
前記トナーの体積平均粒径が2μm以上5μm以下である請求項1に記載の画像形成装置である。
前記電子写真感光体の最表面層が、グアナミン化合物およびメラミン化合物から選択される少なくとも1種と、アルコキシ基を有する反応性電荷輸送材料と、水酸基を有する反応性電荷輸送材料と、の重合体を含み、
前記フッ素樹脂粒子および前記フッ化アルキル基含有共重合体を除いた前記最表面層の全固形分に対する、前記グアナミン化合物および前記メラミン化合物の総添加量が0.1質量%以上20質量%以下であり、
前記フッ素樹脂粒子および前記フッ化アルキル基含有共重合体を除いた前記最表面層の全固形分に対する、前記アルコキシ基を有する反応性電荷輸送材料の添加量が10質量%以上40質量%以下である請求項1または請求項2に記載の画像形成装置である。
少なくとも最表面層にフッ素樹脂粒子およびフッ化アルキル基含有共重合体を含む電子写真感光体と、
前記電子写真感光体と接触する部分がメラミン樹脂発泡体で構成されたクリーニング部材を備えるクリーニング手段と、
を備え、画像形成装置に着脱し得るプロセスカートリッジである。
前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を、体積平均粒径が2μm以上5μm以下であるトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段を備える請求項4に記載のプロセスカートリッジである。
前記電子写真感光体の最表面層が、グアナミン化合物およびメラミン化合物から選択される少なくとも1種と、アルコキシ基を有する反応性電荷輸送材料と、水酸基を有する反応性電荷輸送材料と、の重合体を含み、
前記フッ素樹脂粒子および前記フッ化アルキル基含有共重合体を除いた前記最表面層の全固形分に対する、前記グアナミン化合物および前記メラミン化合物の総添加量が0.1質量%以上20質量%以下であり、
前記フッ素樹脂粒子および前記フッ化アルキル基含有共重合体を除いた前記最表面層の全固形分に対する、前記アルコキシ基を有する反応性電荷輸送材料の添加量が10質量%以上40質量%以下である請求項4または請求項5に記載のプロセスカートリッジである。
本実施形態に係る画像形成装置は、少なくとも最表面層にフッ素樹脂粒子およびフッ化アルキル基含有共重合体を含む電子写真感光体(以下単に「感光体」とも称す)と、前記電子写真感光体を帯電する帯電手段と、帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記電子写真感光体と接触する部分がメラミン樹脂発泡体で構成されたクリーニング部材を備えるクリーニング手段と、を備える。
これは、必ずしも明確ではないものの、メラミン樹脂発泡体が三次元架橋構造を有し、メラミン樹脂発泡体であればこの架橋構造の網目に効率的に最表面層上に突出しているフッ素樹脂粒子およびフッ化アルキル基含有共重合体が取り込まれ、除去されるために、スジ状の画質欠陥を抑制し得るものと考えられる。
また、フッ素樹脂粒子およびフッ化アルキル基含有共重合体がマイナスに帯電しやすい性質を持つのに対してメラミン樹脂がプラスに帯電しやすい性質を持っているため、静電気的にも効率的にフッ素樹脂粒子およびフッ化アルキル基含有共重合体を除去し得るものと考えられる。
従来用いられていた5μmを超えるトナーでは、使用初期の段階で最表面層上に突出して存在しているフッ素樹脂粒子やフッ化アルキル基含有共重合体が延ばされ、クリーニング部材と感光体との密着性が悪化したとしても、トナーの粒径が大きいためにクリーニング不良が生じず、画質欠陥として現れにくいものと考えられる。一方で、粒径が2μm以上5μm以下のトナーを用いる場合は、クリーニング部材と感光体との密着性が悪化することでクリーニング不良が顕著に発生しやすく、その結果スジ状の画質欠陥の発生もより顕著となるものと推察さされる。
本実施形態において感光体は、電荷輸送能と電荷発生能とを併せ持つ機能一体型の感光層を有していてもよいし、電荷輸送層と電荷発生層とを含む機能分離型の感光層を有していてもよい。さらには、下引層や保護層等のその他の層を設けてもよい。
図1は、本実施形態における感光体の層構成の一例を示す模式断面図であり、図1中、1は導電性基体、2は感光層、2Aは電荷発生層、2Bは電荷輸送層、2Cは保護層、4は下引層を表す。
図1に示す感光体は、導電性基体1上に、下引層4、電荷発生層2A、電荷輸送層2B、保護層2Cがこの順に積層された層構成を有し、感光層2は電荷発生層2A、電荷輸送層2Bおよび保護層2Cの3層から構成される(第1の態様の感光体)。
尚、図1に示す感光体においては保護層2Cが最外表面を構成する最表面層である。
図2に示す感光体は、導電性基体1上に、下引層4、電荷発生層2A、電荷輸送層2Bがこの順に積層された層構成を有し、感光層2は電荷発生層2Aおよび電荷輸送層2Bの2層から構成される(第2の態様の感光体)。
尚、図2に示す感光体においては電荷輸送層2Bが最外表面を構成する最表面層である。
第1の態様の感光体は、図1に示す通り、導電性基体1上に、下引層4、電荷発生層2A、電荷輸送層2B、保護層2Cがこの順に積層された層構成を有し、保護層2Cが最表面層である。
導電性基体1としては、導電性を有する導電性基体が用いられ、例えば、アルミニウム、銅、亜鉛、ステンレス、クロム、ニッケル、モリブデン、バナジウム、インジウム、金、白金等の金属または合金を用いて構成される金属板、金属ドラム、および金属ベルト、または、導電性ポリマー、酸化インジウム等の導電性化合物やアルミニウム、パラジウム、金等の金属または合金を塗布、蒸着またはラミネートした紙、プラスチックフィルム、ベルト等が挙げられる。ここで、「導電性」とは体積抵抗率が1013Ωcm未満であることをいう。
リン酸、クロム酸およびフッ酸を含む酸性処理液による処理は以下のようにして実施される。先ず、酸性処理液を調製する。酸性処理液におけるリン酸、クロム酸およびフッ酸の配合割合は、リン酸が10質量%以上11質量%以下の範囲、クロム酸が3質量%以上5質量%以下の範囲、フッ酸が0.5質量%以上2質量%以下の範囲であって、これらの酸全体の濃度は13.5質量%以上18質量%以下の範囲が望ましい。処理温度は42℃以上48℃以下が望ましい。被膜の膜厚は、0.3μm以上15μm以下が望ましい。
下引層4は、例えば、結着樹脂に無機粒子を含有した層として構成される。
ジルコニウムキレート化合物の例として、ジルコニウムブトキシド、ジルコニウムアセト酢酸エチル、ジルコニウムトリエタノールアミン、アセチルアセトネートジルコニウムブトキシド、アセト酢酸エチルジルコニウムブトキシド、ジルコニウムアセテート、ジルコニウムオキサレート、ジルコニウムラクテート、ジルコニウムホスホネート、オクタン酸ジルコニウム、ナフテン酸ジルコニウム、ラウリン酸ジルコニウム、ステアリン酸ジルコニウム、イソステアリン酸ジルコニウム、メタクリレートジルコニウムブトキシド、ステアレートジルコニウムブトキシド、イソステアレートジルコニウムブトキシド等が挙げられる。
また、下引層4は、ビッカース強度が35以上とされていることが望ましい。
さらに、下引層4はいかなる厚さに設定してもよいが、厚さが15μm以上が望ましく、さらに望ましくは20μm以上50μm以下とされていることが望ましい。
上記下引層の光透過率は次のようにして測定される。下引層形成用塗布液を、ガラスプレート上に乾燥後の厚さが20μmとなるように塗布し、乾燥後、分光光度計を用いて波長950nmでの膜の光透過率を測定する。光度計による光透過率は、分光光度計として装置名「Spectrophotometer(U−2000):日立社製」を用いる。
ここで、図示は省略するが、下引層4と感光層2との間に中間層をさらに設けてもよい。中間層に用いられる結着樹脂としては、ポリビニルブチラールなどのアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂などの高分子樹脂化合物のほかに、ジルコニウム、チタニウム、アルミニウム、マンガン、ケイ素原子などを含有する有機金属化合物などが挙げられる。これらの化合物は、単独または複数の化合物の混合物もしくは重縮合物として用いてもよい。中でも、ジルコニウムまたはシリコンを含有する有機金属化合物が好適である。
中間層を形成する塗布方法としては、浸漬塗布法、突き上げ塗布法、ワイヤーバー塗布法、スプレー塗布法、ブレード塗布法、ナイフ塗布法、カーテン塗布法等の通常の方法が用いられる。
電荷発生層2Aは、少なくとも電荷発生材料および結着樹脂を含有する層であることが望ましい。
電荷発生材料としては、ビスアゾ、トリスアゾ等のアゾ顔料、ジブロモアントアントロン等の縮環芳香族顔料、ペリレン顔料、ピロロピロール顔料、フタロシアニン顔料、酸化亜鉛、三方晶系セレン等が挙げられる。これらの中でも、近赤外域のレーザー露光に対しては、金属フタロシアニン顔料、無金属フタロシアニン顔料が望ましく、特に、特開平5−263007号公報、特開平5−279591号公報等に開示されたヒドロキシガリウムフタロシアニン、特開平5−98181号公報等に開示されたクロロガリウムフタロシアニン、特開平5−140472号公報、特開平5−140473号公報等に開示されたジクロロスズフタロシアニン、特開平4−189873号公報等に開示されたチタニルフタロシアニンがより望ましい。また、近紫外域のレーザー露光に対してはジブロモアントアントロン等の縮環芳香族顔料、チオインジゴ系顔料、ポルフィラジン化合物、酸化亜鉛、三方晶系セレン等がより望ましい。電荷発生材料としては、380nm以上500nmの露光波長の光源を用いる場合には無機顔料が望ましく、700nm以下800nmの露光波長の光源を用いる場合には、金属および無金属フタロシアニン顔料が望ましい。
平均粒径は、体積平均粒径(d50平均粒径)でレーザ回折散乱式粒度分布測定装置(LA−700、堀場製作所社製)にて測定した値である。また、BET式比表面積測定器(島津製作所製:フローソープII2300)を用い窒素置換法にて測定した値である。
電荷発生材料と結着樹脂の配合比は質量比で10:1から1:10までの範囲内であることが望ましい。ここで、「絶縁性」とは、体積抵抗率が1013Ωcm以上であることをいう。
分散に用いる溶剤としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、n−ブタノール、ベンジルアルコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸n−ブチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロルベンゼン、トルエン等が挙げられ、これらは1種を単独でまたは2種以上を混合して用いられる。
電荷輸送層2Bは、少なくとも電荷輸送材料と結着樹脂とを含有する層であるか、または高分子電荷輸送材を含有する層であることが望ましい。
保護層2Cは、少なくともフッ素樹脂粒子とフッ化アルキル基含有共重合体とを含み、更に電荷輸送材料を含むことが望ましい。尚、電荷輸送材料としては反応性電荷輸送材料が望ましく、つまり、保護層は反応性電荷輸送材料の重合体(または架橋体)と、フッ素樹脂粒子と、フッ化アルキル基含有共重合体と、を含む電荷輸送性硬化膜で構成されることが望ましい。
反応性電荷輸送材料は、−OH、−OR10(R10は炭素数1以上12以下のアルキル基を表す)、−NH2、−SH、−COOH、および、炭素二重結合を持つ官能基を有する基から選択される置換基の少なくとも1つを持つ電荷輸送材料の少なくとも1種であることがよい。特に、反応性電荷輸送材料としては、−OH、−OR10、−NH2、−SH、−COOH、および、炭素二重結合を持つ官能基を有する基から選択される置換基を少なくとも2つ(さらには3つ)持つ電荷輸送材料が望ましい。この如く、電荷輸送材料に反応性官能基(当該置換基)が増えることで、架橋密度が上がり、より強度の高い架橋膜が得られやすくなる。
Fr−(D)n3 ……一般式(C)
一般式(C)中、Frは電荷輸送能を有する化合物から誘導される有機基(電荷輸送骨格)を表し、Dは、−(−R11−Z)n1(R12)n2−Y(但し、R11およびR12はそれぞれ独立に炭素数1以上5以下の直鎖状若しくは分岐状のアルキレン基を表し、Zは酸素、NH、または硫黄原子を表し、Yは−OH、−OR10(R10は炭素数1以上12以下のアルキル基を表す)、−NH2、−SHまたは−COOHを表し、n1は0または1を表し、n2は0または1を表す。)、または炭素二重結合を持つ官能基を有する基を表し、n3は1以上4以下の整数を表す。
ArC5は置換若しくは無置換のアリール基、または置換若しくは無置換のアリーレン基を表す。
尚、フッ素樹脂粒子およびフッ化アルキル基含有共重合体を除いた最表面層(第一の態様では保護層2C)の全固形分に対する、アルコキシ基を有する反応性電荷輸送材料の添加量が10質量%以上40質量%以下であることが望ましく、更には10質量%以上35質量%以下がより望ましく、10質量%以上30質量%以下が特に望ましい。
フッ素樹脂粒子としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE、別名「4フッ化エチレン樹脂」)、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリジクロロジフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体などの粒子が挙げられる。
フッ素樹脂粒子は、1種を単独でまたは2種以上を併用してもよい。
なお、フッ素樹脂粒子の平均一次粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所製)を用いて、フッ素樹脂粒子が分散された分散液と同じ溶剤に希釈した測定液を屈折率1.35で測定した値をいう。
フッ化アルキル基含有共重合体は、フッ素樹脂粒子の分散安定性を保つ。フッ化アルキル基含有共重合体としては、例えば、下記構造式(E)および構造式(F)で表される繰り返し単位を持つフッ化アルキル基含有共重合体が挙げられる。当該フッ化アルキル基含有共重合体は、電子写真感光体の耐摩耗性とクリーニング性を向上させる観点から望ましい。
Y’で表される−(CzH2z−1(OH))−中のzは、1以上10以下の整数が望ましい。
p’、q’、r’およびs’はそれぞれ独立に、0または1以上10以下の整数が望ましい。
フッ化アルキル基含有共重合体は、構造式(G)で表される繰り返し単位をさらに含んでもよい。構造式(G)の含有量は、構造式(E)および構造式(F)の含有量の合計即ちg+hとの比で、g+h:jとして10:0乃至7:3が望ましく、9:1乃至7:3がより望ましい。
フッ化アルキル基含有共重合体の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定される。
また、表面保護層におけるフッ素樹脂粒子およびフッ化アルキル基含有共重合体の総含有量は、層全構成成分(固形分全量)に対して、1質量%以上40質量%以下が望ましく、3質量%以上20質量%以下がより望ましい。
保護層の形成用の組成物には、電子写真感光体の耐摩耗性および電気的安定性をより向上させるために、グアナミン構造を有する化合物(以下、「グアナミン化合物」とも称する。)およびメラミン構造を有する化合物(以下、「メラミン化合物」とも称する。)から選択される少なくとも1種を含ませてもよい。つまり、保護層は、反応性電荷輸送材料と、グアナミン化合物およびメラミン化合物から選択される少なくとも1種との架橋体(架橋物)を含んで構成されてもよい。
グアナミン化合物は、グアナミン骨格(構造)を有する化合物であり、例えば、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、ホルモグアナミン、ステログアナミン、スピログアナミン、シクロヘキシルグアナミン等が挙げられる。
RH1が置換若しくは無置換の炭素数6以上10以下のフェニル基の場合、望ましくは炭素数が6以上8以下である。フェニル基が置換される場合の置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基などが挙げられる。
RH6で表される炭素数1以上10以下の直鎖状または分岐状のアルキル基は、望ましくは炭素数が1以上8以下であり、より望ましくは炭素数が1以上6以下(例えば、メチル基、エチル基、ブチル基など)である。
一般式(H)で表される化合物は、例えば、グアナミンとホルムアルデヒドとを用いて公知の方法(例えば、「実験化学講座」第4版、28巻、430ページ)で合成される。
メラミン化合物は、メラミン骨格(構造)を有する化合物であり、特に下記一般式(J)で表される化合物およびその多量体の少なくとも1種であることが望ましい。ここで、多量体は、一般式(J)で表される化合物を構造単位として重合されたオリゴマーであり、その重合度は例えば2以上200以下(望ましくは2以上100以下)である。一般式(J)で表される化合物またはその多量体は、1種単独で用いもよいし、2種以上を併用してもよい。一般式(J)で表される化合物は、2種以上混合して用いたり、それを構造単位とする多量体(オリゴマー)として用いたりすると、溶剤に対する溶解性が向上する。
以下に一般式(J)で表される化合物の具体例を示すが、これらに限られるわけではない。また、以下の具体例は、単量体を示すが、これらを構造単位とする多量体(オリゴマー)であってもよい。
保護層を上記構成とすることで、保護層がより密な硬化膜となり、電子写真感光体の耐摩耗性と電気特性がより向上する。
保護層には、反応性電荷輸送材料(例えば一般式(C)で表される化合物)と共に、フェノール樹脂、尿素樹脂、アルキッド樹脂などを併用してもよい。また、強度を向上させるために、スピロアセタール系グアナミン樹脂(例えば「CTU−グアナミン」、味の素ファインテクノ(株)製)など、一分子中の官能基の個数がより多い化合物を当該架橋物中の材料に共重合させることも効果的である。
酸化防止剤としては、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、芳香属アミン系酸化防止剤、ヒンダードアミン系酸化防止剤、有機イオウ系酸化防止剤、ホスファイト系酸化防止剤、ジチオカルバミン酸塩系酸化防止剤、チオウレア系酸化防止剤、ベンズイミダゾール系酸化防止剤、などの公知の酸化防止剤が挙げられる。
ここで、アルコールに溶解する樹脂とは、炭素数5以下のアルコールに1質量%以上溶解する樹脂を意味する。アルコールに溶解する樹脂としては、例えば、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルフェノール樹脂が挙げられる。
また、保護層には、シリコーンオイル等のオイルを添加してもよい。
本実施形態における一例である第2の態様の感光体は、図2に示す通り、導電性基体1上に、下引層4、電荷発生層2A、電荷輸送層2Bがこの順に積層された層構成を有し、電荷輸送層2Bが最表面層である。
単層型感光層の形成方法は、電荷発生層や電荷輸送層の形成方法に準じて行われる。単層型感光層の厚さは5μm以上50μm以下が望ましく、10μm以上40μm以下がより望ましい。
図3は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。画像形成装置100は、図3に示すごとく電子写真感光体7を備えるプロセスカートリッジ300と、露光装置9(露光手段)と、転写装置40(転写手段)と、中間転写体50と、を備える。なお、画像形成装置100において、露光装置9はプロセスカートリッジ300の開口部から電子写真感光体7に露光し得る位置に配置されており、転写装置40は中間転写体50を介して電子写真感光体7に対向する位置に配置されており、中間転写体50はその一部が電子写真感光体7に接触して配置されている。
また、プロセスカートリッジ300は、ハウジング内に、電子写真感光体7、帯電装置8(帯電手段)、現像装置11(現像手段)およびクリーニング装置13(クリーニング手段)を一体に支持している。
クリーニング装置13は、感光体と接触する部分がメラミン樹脂発泡体で構成されたクリーニング部材133と、クリーニングブレード131と、潤滑材14を感光体7の表面に供給する繊維状部材132と、を有している。
メラミン樹脂発泡体は、一般的には、主原料であるメラミンおよびホルムアルデヒド等に、触媒および乳化剤等を配合し、さらに発泡剤を添加して混合した後、電子線を照射する等の方法により調製される。
また、かかるメラミン樹脂発泡体としては市販のものを使用してもよく、例えば、BASF社のBASOTECT(バソテクト)等を使用することが好ましい。当該BASOTECTは、熱硬化性の三次元網目状構造を有しているため、既述のような効果が発揮される。
メラミン樹脂クリーニング部材133の形状は、特に制限されず、図4に示すごとくパッド形状であってもよく、またその他ブラシ形状、ローラ形状等、種々の形状で使用される。
また、メラミン樹脂クリーニング部材133全体をメラミン樹脂発泡体で構成してもよいが、図4に示すごとく、感光体7に接触する部分のみをメラミン樹脂発泡体133Aとする構成としてもよい。
なお、導電性として用いた場合には感光体を帯電する帯電部材を兼ねる態様であってもよい。また、導電性とした場合にはクリーニングバイアスを印加する態様であってもよい。また、当該「導電性」には、半導電性をも含むものとする。
前記導電性塗料としては、ウレタン、シリコン、スチレン等にカーボンを分散させ溶剤(例えば、酢酸エチル、トルエン、メチルエチルケトン等)に溶解させたもの等が挙げられる。
帯電装置8としては、例えば、導電性または半導電性の帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電フィルム、帯電ゴムブレード、帯電チューブ等を用いた接触型帯電器が使用される。また、図8に示す画像形成装置110のごとく非接触型帯電器18を用いてもよい。尚、非接触型の帯電器としては、非接触方式のローラ帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン帯電器やコロトロン帯電器等のそれ自体公知の帯電器等も使用される。
露光装置9としては、例えば、感光体7表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光を、所望の像様に露光する光学系機器等が挙げられる。光源の波長は感光体の分光感度領域にあるものが使用される。半導体レーザーの波長としては、780nm前後に発振波長を有する近赤外がよい。しかし、この波長に限定されず、600nm台の発振波長レーザーや青色レーザーとして400nm以上450nm以下に発振波長を有するレーザーも利用してもよい。また、多色画像形成のためにはマルチビームを出力し得るタイプの面発光型のレーザー光源も有効である。
現像装置11としては、例えば、磁性若しくは非磁性の一成分系現像剤または二成分系現像剤等を接触または非接触させて現像する一般的な現像装置を用いて行ってもよい。その現像装置としては、上述の機能を有している限り特に制限はなく、目的に応じて選択される。例えば、上記一成分系現像剤または二成分系現像剤をブラシ、ローラ等を用いて感光体7に付着させる機能を有する公知の現像器等が挙げられる。中でも現像剤を表面に保持した現像ローラを用いるものが望ましい。
本実施形態の画像形成装置に用いられるトナーは、平均形状係数((ML2/A)×(π/4)×100、ここでMLは粒子の最大長を表し、Aは粒子の投影面積を表す)が100以上150以下であることが望ましく、105以上145以下であることがより望ましく、110以上140以下であることがさらに望ましい。さらに、トナーとしては、体積平均粒子径が3μm以上12μm以下であることが望ましく、3.5μm以上9μm以下であることがさらに望ましい。
転写装置40としては、例えば、ベルト、ローラ、フィルム、ゴムブレード等を用いた接触型転写帯電器、コロナ放電を利用したスコロトロン転写帯電器やコロトロン転写帯電器等のそれ自体公知の転写帯電器が挙げられる。
中間転写体50としては、半導電性を付与したポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル、ゴム等のベルト状のもの(中間転写ベルト)が使用される。また、中間転写体50の形態としては、ベルト状以外にドラム状のものを用いられる。
[下引層の形成]
酸化亜鉛(テイカ社製、平均粒子径70nm、比表面積値15m2/g)100部をトルエン500部と攪拌混合し、シランカップリング剤(信越化学社製KBM603)1.2部を添加し、2時間攪拌した。その後トルエンを減圧蒸留にて留去し、120℃で3時間焼き付けを行い、シランカップリング剤で表面処理した酸化亜鉛を得た。この表面処理酸化亜鉛100部を、テトラヒドロフラン500部と攪拌混合し、アリザリン1部をテトラヒドロフラン50部に溶解させた溶液を添加し、50℃にて5時間攪拌した。その後、減圧濾過にてアリザリンを付与した酸化亜鉛を濾別し、さらに60℃で減圧乾燥を行い、アリザリン付与酸化亜鉛を得た。
この下引層形成用塗布液を、浸漬塗布法にて、直径60mm、長さ357mm、肉厚1mmのアルミニウム基材上に塗布し、180℃にて40分間の乾燥硬化を行い、厚さ21μmの下引層を形成した。
X線回折スペクトルにおけるブラッグ角(2θ±0.2°)が7.4°、16.6°、25.5°および28.3°に強い回折ピークを持つクロロガリウムフタロシアニン結晶1部を、ポリビニルブチラール樹脂(積水化学社製エスレックBM−S)1部とともに酢酸ブチル100部に加え、ガラスビーズとともにペイントシェーカーで1時間処理して分散して電荷発生層用塗布液を得た。この塗布液を前記下引層の上に浸漬塗布し、100℃にて8分間加熱乾燥して、膜厚0.2μmの電荷発生層を形成した。
下記構造式で表される化合物(1)2.1部、および下記構造式(1)が連なった高分子化合物(粘度平均分子量39,000)2.9部を、テトラヒドロフラン10部およびトルエン5部に溶解して、電荷輸送層用塗布液を得た。この塗布液を前記電荷発生層の上に浸漬塗布し、135℃にて35分間加熱乾燥して、膜厚24μmの電荷輸送層を形成した。
4フッ化エチレン樹脂の粒子としてルブロンL−2(ダイキン工業製)10部、下記構造式(E)−1および構造式(F)−1で表される繰り返し単位を含むフッ化アルキル基含有共重合体(重量平均分子量50,000、l:m=1:1、s=1、n=60)0.5部、シクロペンタノン40部に攪拌混合して、4フッ化エチレン樹脂粒子懸濁液を得た。
こうして得た電子写真感光体を、感光体1とした。
感光体1の表面保護層の形成において、ベンゾグアナミン樹脂をメチル化メラミン樹脂(三和ケミカル社製ニカラックMW−30HM;既述の(J)−2)に変更した以外は感光体1と同様にして電子写真感光体を作製し、これを感光体2とした。
感光体1の表面保護層の形成において、化合物(2)を40部、化合物(3)を45部に変更した以外は感光体1と同様にして電子写真感光体を作製し、これを感光体3とした。
感光体1の表面保護層の形成において、化合物(2)を45部、化合物(3)を24部、ベンゾグアナミン樹脂を20.4部に変更した以外は感光体1と同様にして電子写真感光体を作製し、これを感光体3とした。
感光体1の表面保護層の形成において、化合物(2)を、下記構造式で表される化合物(4)に変更した以外は感光体1と同様にして電子写真感光体を作製し、これを感光体5とした。
感光体1と同様にして電荷輸送層まで形成した。
[表面保護層の形成]
4フッ化エチレン樹脂の粒子としてルブロンL−2(ダイキン工業製)10部、前記構造式(E)−1および構造式(F)−1で表される繰り返し単位を含むフッ化アルキル基含有共重合体(重量平均分子量50,000、l:m=1:1、s=1、n=60)0.5部を、シクロペンタノン40部に十分に攪拌混合して、4フッ化エチレン樹脂粒子懸濁液を得た。
−構成材料−
・下記構造式で表される化合物(6) 37部
・メチルトリメトキシシラン 37部
・テトラメトキシシラン 8.4部
・コロイダルシリカ 6部
こうして得た電子写真感光体を、感光体6とした。
[トナーの複合粒子粒度分布の測定〕
マルチサイザー(日科機社製)を用い、アパーチャー径100μmのもので測定した。
下記式で計算された値を意味し、真球の場合、ML2/A=100となる。
ML2/A=(最大長)2×π×100/(面積×4)
平均形状係数を求める為の具体的な手法として、トナー画像を光学顕微鏡から画像解析装置(LUZEXIII、ニレコ社製)に取り込み、円相当径を測定して、最大長および面積から、個々の粒子について上記式のML2/Aの値を求めた。
−樹脂粒子分散液の調製−
スチレン370g,n−ブチルアクリレート30g,アクリル酸8g、ドデカンチオール24g、四臭化炭素4gを混合して溶解したものを、非イオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製)6gおよびアニオン性界面活性剤(ネオゲンSC:第一工業製薬(株)製)10gをイオン交換水550gに溶解したフラスコ中で乳化重合させ、10分間ゆっくり混合しながら、これに過硫酸アンモニウム4gを溶解したイオン交換水50gを投入した。窒素置換を行った後、前記フラスコ内を攪拌しながら内容物が70℃になるまでオイルバスで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続した。その結果、150nmであり、ガラス転移温度Tg=58℃、重量平均分子量Mw=11500の樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液が得られた。この分散液の固形分濃度は40質量%であった。
カーボンブラック(モーガルL:キャボット製)60g
ノニオン性界面活性剤(ノニポール400:三洋化成(株)製)6g
イオン交換水240g
以上の成分を混合して、溶解、ホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間攪拌し、その後、アルティマイザーにて分散処理して平均粒子径が250nmである着色剤(カーボンブラック)粒子が分散された着色剤分散剤(1)を調製した。
パラフィンワックス(HNP0190:日本精蝋(株)製、溶融温度85℃)100g
カチオン性界面活性剤(サニゾールB50:花王(株)製)5g
イオン交換水240g
以上の成分を、丸型ステンレス鋼製フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて10分間分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、平均粒径が550nmである離型剤粒子が分散された離型剤分散液を調製した。
樹脂粒子分散液234部
着色剤分散液(1)30部
離型剤分散液40部
ポリ水酸化アルミニウム(浅田化学社製、Paho2S)0.5部
イオン交換水600部
以上の成分を、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を攪拌しながら40℃まで加熱した。40℃で30分保持した後、体積平均粒径D50が4.5μmの凝集粒子が生成していることを確認した。更に加熱用オイルバスの温度を上げて56℃で1時間保持し、体積平均粒径D50は5.3μmとなった。その後、この凝集体粒子を含む分散液に26部の樹脂粒子分散液を追加した後、加熱用オイルバスの温度を50℃まで上げて30分間保持した。この凝集体粒子を含む分散液、1N水酸化ナトリウムを追加して、系のpHを7.0に調整した後ステンレス製フラスコを密閉し、磁気シールを用いて攪拌を継続しながら80℃まで加熱し、4時間保持した。冷却後、このトナー母粒子を濾別し、イオン交換水で4回洗浄した後、凍結乾燥してトナー母粒子K1を得た。トナー母粒子K1の体積平均粒径D50が5.9μm、平均形状係数ML2/Aは132であった。
フェライト粒子(平均粒径:50μm)100部
トルエン14部
スチレン/メタクリレート共重合体(成分比:90/10)2部
カーボンブラック(R330:キャボット社製)0.2部
まず、フェライト粒子を除く上記成分を10分間スターラーで撹拌させて、分散した被覆液を調製し、次に、この被覆液とフェライト粒子を真空脱気型ニーダーに入れて、60℃において30分撹拌した後、さらに加温しながら減圧して脱気し、乾燥させることによりキャリヤを得た。このキャリヤは、1000V/cmの印加電界時の体積固有抵抗値が1011Ωcmであった。
−トナー母粒子K2の調製−
樹脂粒子分散液234部
着色剤分散液(1)30部
離型剤分散液40部
ポリ水酸化アルミニウム(浅田化学社製、Paho2S)0.5部
イオン交換水600部
以上の成分を、丸型ステンレス鋼鉄フラスコ中でホモジナイザー(ウルトラタラックスT50:IKA社製)を用いて混合し、分散した後、加熱用オイルバス中でフラスコ内を攪拌しながら30℃まで加熱した。30℃で20分保持した後、体積平均粒径D50が3.0μmの凝集粒子が生成していることを確認した。更に加熱用オイルバスの温度を上げて45℃で1時間保持し、体積平均粒径D50は3.8μmとなった。その後、この凝集体粒子を含む分散液に26部の樹脂粒子分散液を追加した後、加熱用オイルバスの温度を50℃まで上げて20分間保持した。この凝集体粒子を含む分散液、1N水酸化ナトリウムを追加して、系のpHを5.0に調整した後ステンレス製フラスコを密閉し、磁気シールを用いて攪拌を継続しながら85℃まで加熱し、3時間保持した。冷却後、このトナー母粒子を濾別し、イオン交換水で4回洗浄した後、凍結乾燥してトナー母粒子K2を得た。トナー母粒子K2の体積平均粒径D50が4.2μm、平均形状係数ML2/Aは106であった。
〔画像形成テスト〕
前述の感光体1乃至6および現像剤1および2を用い、下記表3に示す組合せにて、富士ゼロックス社製 DocuCentre−II C7500(実験機)に感光体および現像剤を装填した。尚、プロセスカートリッジを図3に示すごとく、クリーニングブレード131と帯電装置8との間にクリーニング部材133を設けるよう改造し、クリーニング部材133として下記表3に記載のクリーニング部材を設けた。
尚、表3に示されるクリーニング部材の詳細は以下の通りである。
・メラミン樹脂発泡体1:メラミン樹脂発泡体(バソテクト、BASF社製)のみからなるパッド形状のクリーニング部材
・ゴムブレード:(上記実験機で用いられているゴムブレードと同じもの)
・ブラシ:(上記実験機で用いられているブラシと同じもの)
・ウレタン樹脂発泡体:ポリウレタンフォーム(カラーフォーム、INOAC社製)のみからなるパッド形状のクリーニング部材
・フェノール樹脂発泡体:ネオマフォーム(旭化成建材)のみからなるパッド形状のクリーニング部材
22℃/55%RHの環境下において、以下の設定と測定を実施した。
まず初期の感光体の電気特性評価として、実験機から現像手段を取り外し、電位計を設置して、感光体表面電位が−700Vになるようスコロトロン(非接触型帯電手段)のグリッド電圧を調整した。次に露光部電位が−350Vになるよう露光光量を設定した。この露光光量を用いて10万枚の画像形成を行った後に、再び露光部電位を測定し、初期との差分をΔVLで表した。
A:ΔVL<10
B:10≦ΔVL<15
C:15≦ΔVL
22℃/55%RHの環境下において、以下の設定と測定を実施した。
まず評価に用いた感光体と同一構成且つ同一試作日の感光体において、前記電気特性評価と同様にグリッド電圧と露光光量を調整した。その後感光体を装着し、用紙サイズA3、画像濃度Cin40%の画像を50枚出力し、その50枚の画像を目視で観察し、以下の基準に従って評価した。
A:50枚全てに、スジ等の画像欠陥なし
B:5枚以下に、スジ等の画像欠陥あり
C:6枚以上に、スジ等の画像欠陥あり
D:10枚以上に、スジ等の画質欠陥あり
28℃/85%RHの環境下において、前記電気特性評価と同様にグリッド電圧と露光光量を調整した。
その後、用紙中央部に画像濃度(密度)Cin100%の部分と、これを挟むように2箇所の画像濃度(密度)Cin30%の部分とが存在し、且つ全体の画像濃度(密度)Cinが7.5%の画像(当該画像の概略を図6に示す)を、感光体が100000回転(誤差1%以内)するまで出力し(サイズA4の用紙で5万枚)、その後にサイズ3ptの文字「響」を印字した。その文字「響」を拡大して観察し、以下の基準に従って評価した。
A:図7Aのごとく乱れやかすれがない
B:図7Bのごとく部分的な乱れやかすれがある(文字の判読し得る)
C:図7Cのごとく文字がつぶれ、文字の判読は困難
感光体の耐摩耗性は、予め測定しておいた使用前の感光体の膜厚と、10万回転後の画質評価を行った後の感光体の膜厚との差分を求め、感光体1000回転あたりの摩耗量(nm/1000回転)を算出し、以下の基準に従って評価した。
なお、感光体の膜厚は、周方向に4点(基点を任意に設定し、0°、90°、180°、270°の4点)、軸方向に上端20mm位置から10mmピッチで33点、合計132点測定し、132点の平均値を求めた。測定には、膜厚測定器(フィッシャースコープ社製パーマスコープ)を用いた。
A:2.5nm未満
B:2.5nm以上、5nm未満
C:5nm以上
A :優れている(全てA)
A−:良好(CがなくBが1つ)
B :若干劣るが実用に問題なし(CがなくBが2つ以上)
C :実用に供し得ない(CやDがある)
Claims (6)
- 少なくとも最表面層にフッ素樹脂粒子およびフッ化アルキル基含有共重合体を含む電子写真感光体と、
前記電子写真感光体を帯電する帯電手段と、
帯電した前記電子写真感光体の表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、
前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記電子写真感光体と接触する部分がメラミン樹脂発泡体で構成されたクリーニング部材を備えるクリーニング手段と、
を備えた画像形成装置。 - 前記トナーの体積平均粒径が2μm以上5μm以下である請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記電子写真感光体の最表面層が、グアナミン化合物およびメラミン化合物から選択される少なくとも1種と、アルコキシ基を有する反応性電荷輸送材料と、水酸基を有する反応性電荷輸送材料と、の重合体を含み、
前記フッ素樹脂粒子および前記フッ化アルキル基含有共重合体を除いた前記最表面層の全固形分に対する、前記グアナミン化合物および前記メラミン化合物の総添加量が0.1質量%以上20質量%以下であり、
前記フッ素樹脂粒子および前記フッ化アルキル基含有共重合体を除いた前記最表面層の全固形分に対する、前記アルコキシ基を有する反応性電荷輸送材料の添加量が10質量%以上40質量%以下である請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。 - 少なくとも最表面層にフッ素樹脂粒子およびフッ化アルキル基含有共重合体を含む電子写真感光体と、
前記電子写真感光体と接触する部分がメラミン樹脂発泡体で構成されたクリーニング部材を備えるクリーニング手段と、
を備え、画像形成装置に着脱し得るプロセスカートリッジ。 - 前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を、体積平均粒径が2μm以上5μm以下であるトナーを含む現像剤により現像してトナー像を形成する現像手段を備える請求項4に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記電子写真感光体の最表面層が、グアナミン化合物およびメラミン化合物から選択される少なくとも1種と、アルコキシ基を有する反応性電荷輸送材料と、水酸基を有する反応性電荷輸送材料と、の重合体を含み、
前記フッ素樹脂粒子および前記フッ化アルキル基含有共重合体を除いた前記最表面層の全固形分に対する、前記グアナミン化合物および前記メラミン化合物の総添加量が0.1質量%以上20質量%以下であり、
前記フッ素樹脂粒子および前記フッ化アルキル基含有共重合体を除いた前記最表面層の全固形分に対する、前記アルコキシ基を有する反応性電荷輸送材料の添加量が10質量%以上40質量%以下である請求項4または請求項5に記載のプロセスカートリッジ。
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