JP6028621B2 - 画像形成装置、及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
請求項1に係る発明は、
導電性基材と、前記導電性基材上に設けられ、結着樹脂、金属酸化物粒子(ただし、ルチル系酸化チタンを除く)、及び酸性基を持つ電子受容性化合物を含有し、インピーダンスが1×106Ω以上1×109Ω以下の下引き層と、前記下引き層上に設けられた感光層と、を有する電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面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を露光して、静電潜像を形成する露光手段と、
体積平均粒径4μm以下のトナーを含む現像剤を収容し、且つ前記現像剤を表面に保持する現像剤保持体を有し、前記現像剤保持体の表面に保持した前記現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を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、
を備え、
前記帯電手段による帯電後の前記電子写真感光体の表面電位をV1(V)、前記露光手段による露光後の前記電子写真感光体の露光部の表面電位をV2(V)、前記現像剤保持体に印加する電圧をV3(V)としたとき、下記式(1)〜(3)の関係を満たす画像形成装置。
・式(1):|V1|≧800
・式(2):50≦|V1−V3|≦200
・式(3):300≦|V3−V2|≦600
前記電子受容性化合物が、アントラキノン誘導体である請求項1に記載の画像形成装置。
前記アントラキノン誘導体が、下記一般式(1)で表される化合物である請求項2に記載の画像形成装置。
前記帯電手段が、接触帯電方式の帯電手段である請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
導電性基材と、前記導電性基材上に設けられ、結着樹脂、金属酸化物粒子(ただし、ルチル系酸化チタンを除く)、及び酸性基を持つ電子受容性化合物を含有し、インピーダンスが1×106Ω以上1×109Ω以下の下引き層と、前記下引き層上に設けられた感光層と、を有する電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面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を露光して、静電潜像を形成する露光手段と、
体積平均粒径4μm以下のトナーを含む現像剤を収容し、且つ前記現像剤を表面に保持する現像剤保持体を有し、前記現像剤保持体の表面に保持した前記現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
を備え、
前記帯電手段による帯電後の前記電子写真感光体の表面電位をV1(V)、前記露光手段による露光後の前記電子写真感光体の露光部の表面電位をV2(V)、前記現像剤保持体に印加する電圧をV3(V)としたとき、下記式(1)〜(3)の関係を満たし、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
・式(1):|V1|≧800
・式(2):50≦|V1−V3|≦200
・式(3):300≦|V3−V2|≦600
前記電子受容性化合物が、アントラキノン誘導体である請求項5に記載のプロセスカートリッジ。
前記アントラキノン誘導体が、下記一般式(1)で表される化合物である請求項6に記載のプロセスカートリッジ。
前記帯電手段が、接触帯電方式の帯電手段である請求項5〜7のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
請求項2、3に係る発明によれば、電子受容性化合物がアントラキノン誘導体でない場合に比べ、残留電位の上昇が抑制された画像が得られる電子写真感光体が提供される。
請求項4に係る発明によれば、細線再現性の低下が生じ易い接触帯電方式の帯電手段を備えたときであっても、細線再現性に優れた画像が得られる画像形成装置が提供される。
請求項6、7に係る発明によれば、電子受容性化合物がアントラキノン誘導体でない場合に比べ、残留電位の上昇が抑制された画像が得られるプロセスカートリッジが提供される。
請求項8に係る発明によれば、細線再現性の低下が生じ易い接触帯電方式の帯電手段を備えたときであっても、細線再現性に優れた画像が得られるプロセスカートリッジが提供される。
電子写真感光体は、導電性基材と、前記導電性基材上に設けられ、結着樹脂、金属酸化物粒子、及び酸性基を持つ電子受容性化合物を含有し、インピーダンスが1×106Ω以上1×109Ω以下の下引き層と、前記下引き層上に設けられた感光層と、を有する。
そして、本実施形態に係る画像形成装置は、帯電手段による帯電後の電子写真感光体の表面電位をV1(V)、露光手段による露光後の電子写真感光体の露光部の表面電位をV2(V)、現像剤保持体に印加する電圧をV3(V)としたとき、下記式(1)〜(3)の関係を満たす画像形成装置。
・式(1):|V1|≧800
・式(2):50≦|V1−V3|≦200
・式(3):300≦|V3−V2|≦600
この理由は定かではないが、以下に示す理由によるものと考えられる。
これにより、帯電量の小さい小径のトナーでも、現像性が向上し、トナーは画像部(露光部)のみ付着し易くなる一方で、非画像部(非露光部:具体的に画像部と境界周辺の非画像部)にも現像(付着)されてしまうことが抑制されると考えられる。
なお、電子写真感光体の下引き層のインピーダンスを過剰に高くした状態で、帯電手段による電子写真感光体の表面電位V1(絶対値)を高めると、残留電位の上昇が早まり易くなるが(所謂、サイクルアップが早まり易くなるが)、本実施形態では、下引き層を上記範囲と過剰に高くしないことで、当該残留電位の上昇が抑制され、その結果、ゴースト(前サイクルの履歴による濃度変化)や、ハーフトーンの濃度ムラが抑制された画像が得られ易くなるとも考えられる。
このため、接触帯電方式の帯電手段を備える画像形成装置(プロセスカートリッジ)では、非画像部にトナーが付着する現象が生じて、細線再現性が低下し易いが、本実施形態に係る電子写真感光体を適用すると、下引き層が上記範囲のインピーダンスを有することから、帯電手段による電子写真感光体の表面電位V1(絶対値)を高めても、下引き層の耐リーク性も向上していると考えられ、当該細線再現性の低下が抑制された画像が得られ易くなる。
また、式(2)を満たすが、細線再現性、残留電圧の上昇抑制の観点から、望ましくは式(2−1)、より望ましくは式(2−2)を満たすことがよい。
また、式(3)を満たすが、細線再現性、残留電圧の上昇抑制の観点から、望ましくは式(3−1)、より望ましくは式(3−2)を満たすことがよい。
・式(1−1):900≧|V1|≧800
・式(1−2):850≧|V1|≧800
・式(2−1):50≦|V1−V3|≦150
・式(2−2):50≦|V1−V3|≦100
・式(3−1):400≦|V3−V2|≦600
・式(3−2):450≦|V3−V2|≦550
現像剤保持体に印加する電圧をV3は、現像性の観点から、600V以上750V以下であることがよく、望ましくは650V以上750V以下である。
また、「V1」、「V2」、「V3」、「V1−V3」、「V3−V2」は、帯電手段による帯電条件(例えば印加電圧)、露光手段による露光条件(例えば露光光の波長、露光量)、現像剤保持体へ印加する電圧等を調整することにより制御される。
図1は本実施形態の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
図2乃至図7は、本実施形態に係る感光体の層構成の例を示す概略図である。図2に示す感光体は、導電性基材1と、導電性基材1の上に形成された下引き層2と、下引き層2の上に形成された感光層3と、から構成されている。
また、図3に示すように、感光層3は電荷発生層31と電荷輸送層32との2層構造でもよい。さらに、図4及び図6に示すように、感光層3上又は電荷輸送層32上に保護層5を設けてもよい。また、図6及び図7に示すように、下引き層2と感光層3との間又は下引き層2と電荷発生層31との間に中間層4を設けてもよい。
導電性基体としては、従来から使用されているものであれば、如何なるものを使用してもよい。例えば、薄膜(例えばアルミニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼等の金属類、及びアルミニウム、チタニウム、ニッケル、クロム、ステンレス鋼、金、バナジウム、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)等の膜)を設けた樹脂フィルム等、導電性付与剤を塗布又は含浸させた紙、導電性付与剤を塗布又は含浸させた樹脂フィルム等が挙げられる。基体の形状は円筒状に限られず、シート状、プレート状としてもよい。
−インピーダンス−
下引き層は、インピーダンスが1×105Ω以上1×109Ω以下であり、細線再現性、残留電位の上昇抑制の観点から、望ましくは1×106Ω以上1×108Ω以下、より望ましくは5×106Ω以上5×107Ω以下である。
なお、金属酸化物粒子の粒径が大きくなるにつれ、下引層の交流インピーダンスは低下する傾向にある。また、金属酸化物粒子の添加量を多くするにつれ、下引層の交流インピーダンスは上昇する傾向にある。
また、金属酸化物粒子の分散性を向上させると、下引層の交流インピーダンスは上昇する傾向にある。具体的には、下引層形成用塗布液の分散処理時間を長くするにつれ、下引層の交流インピーダンスは上昇する傾向にある。
まず、電子写真感光体から、例えば、下引き層を被覆している電荷発生層、電荷輸送層等の塗膜を溶媒(例えばアセトン、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール等)を用いて除去し、露出された下引き層上に真空蒸着法やスパッタ法等により金電極を装着することで、測定用の下引き層試料を得る。
この下引き層試料を用いて、ソーラトロン社製インピーダンスアナライザー126096W型により、測定条件(温度22℃、湿度50%RH、交流電圧±1V(直流電圧0V)、周波数100mHz以上1000Hz以下の範囲)で測定を行い、各周波数での交流インピーダンスを求める。
下引き層は、結着樹脂と、金属酸化物粒子と、電子受容性化合物と、を含んで構成されている。
結着樹脂としては、例えば、アセタール樹脂(例えばポリビニルブチラール等)、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等が挙げられる。また、これら樹脂と硬化剤との反応により得られる樹脂も挙げられる。
金属酸化物粒子としては、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛等の粒子が挙げられる。
これらの中もで、金属酸化物粒子としては、細線再現性、残留電圧の上昇抑制の観点から、酸化錫、酸化チタン、酸化亜鉛の粒子がよい。
金属酸化物粒子の粒径が10nm以下の場合、金属酸化物粒子の表面積が大きくなり、分散液の均一性が低下する場合がある。一方、金属酸化物粒子の粒径が100nmを越える場合、2次粒子、又はそれ以上の高次粒子は1μm程度の粒径になると予想され、下引き層内で金属酸化物粒子の存在する部分と存在しない部分、いわゆる海島構造となりやすく、例えばハーフトーン濃度の不均一など画質欠陥が発生する場合がある。
金属酸化物粒子の抵抗値が104Ω・cmよりも低いと、インピーダンスの粒子添加量依存性の傾きが大きすぎて、インピーダンスの制御が難しくなる場合がある。一方、金属酸化物粒子の抵抗値が1010Ω・cmよりも高いと残留電位の上昇を引き起こす場合がある。
カップリング剤としては、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、及びアルミネート系カップリング剤から選ばれる少なくとも1種であることがよい。
具体的なカップリング剤の例としては、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピル−トリス(β−メトキシエトキシ)シラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N,N−ビス(β−ヒドロキシエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート等のアルミネート系カップリング剤、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、ビス(ジオクチルピロホスフェート)、イソプロピルトリ(N―アミノエチルーアミノエチル)チタネート等のチタネート系カップリング剤等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらのカップリング剤は2種以上を混合して使用してもよい。
FT−IR法、29Si固体NMR法、熱分析、XPSなどの分析法があるが、FT−IR法が最も簡便である。FT−IR法では通常のKBr錠剤法でも、ATR法でもよい。少量の処理済金属酸化物粒子をKBrと混合し、FT−IRを測定することで、カップリング剤の処理量を測定する。
電子受容性化合物は、下引き層に含有される金属酸化物粒子の表面と化学反応する材料、又は金属酸化物粒子の表面に吸着する材料であり、金属酸化物粒子の表面に選択的に存在し得る。
電子受容性化合物として具体的には、例えば、キノン系、アントラキノン系、クマリン系、フタロシアニン系、トリフェニルメタン系、アントシアニン系、フラボン系、フラーレン系、ルテニウム錯体、キサンテン系、ベンゾキサジン系、ポルフィリン系の化合物が挙げられる。
特に、電子受容性化合物としては、細線再現性、残留電圧の上昇抑制と共に、材料の安全性、入手性、電子輸送能力を考慮すると、アントラキノン系の材料(アントラキノン誘導体)が望ましく、特に下記一般式(1)で表される化合物であるが望ましい。
これらの中でも、細線再現性、残留電圧の上昇抑制の観点から、一般式(1)で表される化合物のうち、R1及びR2が各々独立に炭素数1以上10以下のアルコシキ基を示す化合物がよい。
R1及びR2が表す炭素数1以上10以下のアルコシキ基(アルコキシル基)としては、直鎖状、又は分鎖状のいずれでもよく、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等が挙げられる。炭素数1以上10以下のアルコシキ基としては、望ましくは1以上8以下のアルコキシル基、より望ましくは1以上6以下のアルコキシル基である。
電子受容性化合物の含有量が0.1質量%以下であるとアクセプター物質の効果が発現し難い場合がある。逆に、電子受容性化合物の含有量が20質量%を越えると金属酸化物粒子同士の凝集を引き起こし易くなり、金属酸化物粒子が下引き層内で分布が不均一になり易く、良好な導電路を形成しにくくなる場合がある。そのため、残留電位が上昇し、ゴーストを発生させるだけでなく、黒点の発生、ハーフトーン濃度の不均一が発生する場合がある。
その他添加剤としては、樹脂粒子が挙げられる。露光装置にレーザ等のコヒーレント光を用いた場合、モアレ像を防止することがよい。そのためには。下引き層の表面粗さを、使用する露光用レーザ波長λの1/4n(nは上層の屈折率)以上1/2λ以下に調整することがよい。そこで、樹脂粒子を下引き層中に添加すると、表面粗さの調整が実現される。樹脂粒子としてはシリコーン樹脂粒子、架橋型ポリメチルメタアクリレート(PMMA)樹脂等が挙げられる。
また、その他添加剤としては、上記に限られず、周知の添加剤も挙げられる。
下引き層の形成の際には、上記成分を溶媒に加えた下引き層形成用塗布液が使用される。下引き層形成用塗布液は、例えば、金属酸化物粒子、必要に応じて、電子受容性化合物その他添加剤を予備混合又は予備分散したものを、結着樹脂に分散させてことで得られる。
下引き層形成用塗布液を得るために用いる溶剤としては前述した結着樹脂を溶解する公知の有機溶剤、例えばアルコール系、芳香族系、ハロゲン化炭化水素系、ケトン系、ケトンアルコール系、エーテル系、エステル系の溶剤が挙げられる。これらの溶剤は単独又は2種類以上混合して用いてもよい。
下引き層形成用塗布液に金属酸化物粒子を分散させる方法としては公知の分散方法が用いられる。例えば、ロールミル、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、コロイドミル、ペイントシェーカーなどが挙げられる。
中間層は、例えば、下引き層と感光層との間に、電気特性向上、画質向上、画質維持性向上、感光層接着性向上などのために、必要に応じて設けられるものである。また、中間層は、導電性基体と下引き層との間に設けてもよい。
中間層に用いられる結着樹脂としては、アセタール樹脂(例えばポリビニルブチラール等)、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、シリコン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、単独に若しくは複数の化合物の混合物又は重縮合物として用いてもよい。中でも、ジルコニウムもしくはシリコンを含有する有機金属化合物は残留電位が低く環境による電位変化が少なく、また繰り返し使用による電位の変化が少ないなど点から好適である。
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。
電荷発生層は、例えば、電荷発生材料と結着樹脂とを含んで構成される。また、電荷発生層は、電荷発生材料の蒸着膜で構成されていてもよい。
電荷発生材料としては、無金属フタロシアニン、クロロガリウムフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン、ジクロロスズフタロシアニン、チタニルフタロシアニン等のフタロシアニン顔料が挙げられ、特に、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.4゜、16.6゜、25.5゜及び28.3゜に強い回折ピークを有するクロロガリウムフタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.7゜、9.3゜、16.9゜、17.5゜、22.4゜及び28.8゜に強い回折ピークを有する無金属フタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも7.5゜、9.9゜、12.5゜、16.3゜、18.6゜、25.1゜及び28.3゜に強い回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶、CuKα特性X線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)の少なくとも9.6゜、24.1゜及び27.2゜に強い回折ピークを有するチタニルフタロシアニン結晶が挙げられる。その他、電荷発生材料としては、キノン顔料、ペリレン顔料、インジゴ顔料、ビスベンゾイミダゾール顔料、アントロン顔料、キナクリドン顔料等が挙げられる。また、これらの電荷発生材料は、単独又は2種以上を混合して用いてもよい。
電荷発生層形成用塗布液中に粒子(例えば電荷発生材料)を分散させる方法としては、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、横型サンドミル等のメディア分散機や、攪拌、超音波分散機、ロールミル、高圧ホモジナイザー等のメディアレス分散機が利用される。高圧ホモジナイザーとしては、高圧状態で分散液を液−液衝突や液−壁衝突させて分散する衝突方式や、高圧状態で微細な流路を貫通させて分散する貫通方式などが挙げられる。
電荷輸送層は、電荷輸送材料と、必要に応じて結着樹脂と、を含んで構成される。
電荷輸送材料としては、例えば、2,5−ビス(p−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のオキサジアゾール誘導体、1,3,5−トリフェニル−ピラゾリン、1−[ピリジル−(2)]−3−(p−ジエチルアミノスチリル)−5−(p−ジエチルアミノスチリル)ピラゾリン等のピラゾリン誘導体、トリフェニルアミン、N,N′−ビス(3,4−ジメチルフェニル)ビフェニル−4−アミン、トリ(p−メチルフェニル)アミニル−4−アミン、ジベンジルアニリン等の芳香族第3級アミノ化合物、N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−N,N′−ジフェニルベンジジン等の芳香族第3級ジアミノ化合物、3−(4′−ジメチルアミノフェニル)−5,6−ジ−(4′−メトキシフェニル)−1,2,4−トリアジン等の1,2,4−トリアジン誘導体、4−ジエチルアミノベンズアルデヒド−1,1−ジフェニルヒドラゾン等のヒドラゾン誘導体、2−フェニル−4−スチリル−キナゾリン等のキナゾリン誘導体、6−ヒドロキシ−2,3−ジ(p−メトキシフェニル)ベンゾフラン等のベンゾフラン誘導体、p−(2,2−ジフェニルビニル)−N,N−ジフェニルアニリン等のα−スチルベン誘導体、エナミン誘導体、N−エチルカルバゾール等のカルバゾール誘導体、ポリ−N−ビニルカルバゾール及びその誘導体などの正孔輸送物質、クロラニル、ブロモアントラキノン等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン等のフルオレノン化合物、キサントン系化合物、チオフェン化合物等の電子輸送物質、及び上記した化合物からなる基を主鎖又は側鎖に有する重合体などが挙げられる。これらの電荷輸送材料は、1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、電荷輸送材料と上記結着樹脂との配合比は、例えば10:1乃至1:5が望ましい。
電荷輸送層形成用塗布液を電荷発生層上に塗布する方法としては、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を用いられる。
保護層は、必要に応じて感光層上に設けられる。保護層は、例えば、積層構造からなる感光体では帯電時の電荷輸送層の化学的変化を防止したり、感光層の機械的強度をさらに改善する為に設ける。
そのため、保護層は、架橋物(硬化物)を含んで構成された層を適用することがよい。これら層としては、例えば、反応性電荷輸送材料と必要に応じて硬化性樹脂とを含む組成物の硬化層、硬化性樹脂に電荷輸送材料を分散させた硬化層等の周知の構成が挙げられる。また、保護層は、結着樹脂に電荷輸送材料を分散させた層で構成してもよい。
保護層形成用塗布液を電荷発生層上に塗布する方法としては、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を用いられる。
単層型の感光層(電荷発生/電荷輸送層)は、例えば、結着樹脂、電荷発生材料、電荷輸送材料を含んで構成される。これら材料については、電荷発生層や電荷輸送層で説明したものと同様である。
単層型の感光層において、電荷発生材料の含有量は10質量%以上85質量%以下程度が望ましく、より望ましくは20質量%以上50質量%以下である。また、電荷輸送材料の含有量は5質量%以上50質量%以下とすることが望ましい。
単層型の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と同様である。単層型感光層の厚さは5μm以上50μm以下程度が望ましく、10μm以上40μm以下とするのがさらに望ましい。
本実施形態に係る電子写真感光体において、感光層や保護層には、画像形成装置中で発生するオゾンや酸化性ガス、又は光・熱による感光体の劣化を防止する目的で、感光層中に酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤などの添加剤を添加してもよい。
また、感光層や保護層には、感度の向上、残留電位の低減、繰り返し使用時の疲労低減等を目的として少なくとも1種の電子受容性物質を添加してもよい。
また、感光層や保護層には、各層を形成する塗布液にレベリング剤としてシリコーンオイルを添加し、塗膜の平滑性向上させてもよい。
帯電装置8は、電源9に接続され、電源9により電圧が印加され、電子写真感光体7の表面を帯電する。
帯電装置8としては、例えば、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方式の帯電器が挙げられる。また、帯電装置20としては、例えば、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挙げられる。帯電装置20としては、接触方式の型帯電器がよい。
露光装置10は、帯電した電子写真感光体7を露光して電子写真感光体7上に静電潜像を形成する。
露光装置10としては、例えば、電子写真感光体10表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光を、像様に露光する光学系機器等が挙げられる。光源の波長は電子写真感光体10の分光感度領域にあるものがよい。半導体レーザの波長としては、例えば、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や青色レーザとして400nm以上450nm以下に発振波長を有するレーザも利用してもよい。また、露光装置30としては、例えばカラー画像形成のためにはマルチビーム出力するタイプの面発光型のレーザ光源も有効である。
現像装置11は、トナーを含む現像剤を収容し、且つ現像剤を表面に保持する現像ロール11A(現像剤保持体の一例)を有し、現像ロール11Aの表面に保持した現像剤により、電子写真感光体7の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。なお、現像装置11は、例えば、現像剤を収容する容器内に、現像領域で電子写真感光体7に対向して現像ロール11Aを配置している。
現像剤は、トナー単独の一成分現像剤であってもよいし、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤であってもよい。
トナーは、体積平均粒径4.0μm以下(望ましくは2.5μm以上3.8μm以下、より望ましくは3.0μm以上3.5μm以下)の小径トナーが適用される。
また、トナーの平均円形度は、0.900以上0.998以下であることがよく、望ましくは0.950以上0.980以下である。
なお、トナーの体積平均粒径及び平均円形度は、トナー粒子の体積平均粒径及び平均円形度に相当する。
まず、分散剤として界面活性剤(望ましくはアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム)の5質量%水溶液2ml中に、測定試料を0.5mg以上50mg以下加え、これを電解液100ml以上150ml以下中に添加した。この測定試料を懸濁させた電解液を超音波分散器で約1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーII型(ベックマン−コールター社製)により、アパーチャー径が100μmのアパーチャーを用いて、粒径が2.0μm以上60μm以下の範囲の粒子の粒度分布を測定する。測定する粒子数は50,000とする。
得られた粒度分布を分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、小粒径側から体積累積分布を引いて、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとする。
トナーは、トナー粒子単独で構成されていてもよいし、トナー粒子と外添剤とを含んで構成されていてもよい。
また、代表的な結着樹脂としては、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等も挙げられる。
トナーは、例えば、トナー粒子を得た後、必要に応じて外添剤と混合することにより得られる。
トナー粒子の製造方法としては、特に製造方法により限定されるものではないが、例えば、結着樹脂、必要に応じて着色剤、離型剤その他内添剤等を加えて混練、粉砕、分級する混練粉砕法;混練粉砕法にて得られた粒子を機械的衝撃力又は熱エネルギーにて形状を変化させる方法;結着樹脂の重合性単量体を乳化重合させ、形成された分散液と、必要に応じて着色剤、離型剤その他内添剤等の分散液と、を混合し、凝集、加熱融着する乳化重合凝集法;結着樹脂を得るための重合性単量体と、必要に応じて着色剤、離型剤その他内添剤等の溶液を水系溶媒に懸濁させて重合する懸濁重合法;結着樹脂と、必要に応じて着色剤、離型剤その他内添剤等の溶液と、を水系溶媒に懸濁させて造粒する溶解懸濁法等が挙げられる。
また、トナー粒子は、上記方法で得られたトナー粒子をコアにして、さらに凝集粒子を付着、加熱融合してコアシェル構造のトナー粒子としてもよい。
なお、トナー粒子の製造方法としては、形状制御、粒度分布制御の観点から水系溶媒にて製造する懸濁重合法、乳化重合凝集法、溶解懸濁法が望ましく、乳化重合凝集法が特に望ましい。
キャリアとしては、例えば、鉄粉、ガラスビーズ、フェライト粉、ニッケル粉又はそれ等の表面に樹脂コーティングを施したものが挙げられる。
なお、トナーとキャリアとの混合比(質量比)は、例えば、トナー:キャリア=1:100から30:100程度の範囲が挙げられる。
転写装置12は、電子写真感光体7上に現像されたトナー像を被転写媒体に転写する。 転写装置12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。
クリーニング装置13は、転写後の電子写真感光体7上に残存するトナーを除去する。 クリーニング装置13は、電子写真感光体7に対して線圧10g/cm以上150g/cm以下で接するクリーニングブレードを有することが望ましい。クリーニング装置13は、例えば、筐体と、クリーニングブレードと、クリーニングブレードの電子写真感光体7回転方向下流側に配置されるクリーニングブラシと、を含んで構成される。また、クリーニングブラシには、例えば、固形状の潤滑剤が接触して配置される。
除電装置(イレーズ装置)14は、トナー像を転写した後の電子写真感光体7の表面に除電光を照射して、電子写真感光体の表面に残留する電位を除電する。除電装置14は、例えば、電子写真感光体7の軸方向幅方向全域にわたって除電光を照射して、電子写真感光体7の表面に生じた露光装置10による露光部と非露光部との電位差を除去する。
画像形成装置100は、転写工程後の記録紙Pにトナー像を定着させる定着装置15を備えている。定着装置としては、特に制限はなく、それ自体公知の定着器、例えば熱ローラ定着器、オーブン定着器等が挙げられる。
本実施形態に係る画像形成装置は、例えば、前記した本実施形態に係る電子写真感光体7を備えたプロセスカートリッジを画像形成装置に着脱させる形態であってもよい。
本実施形態に係るプロセスカートリッジの構成は、少なくとも、前記本実施形態に係る電子写真感光体7を備えていればよく、電子写真感光体7のほかに、例えば、帯電装置8、露光装置10、現像装置11、転写装置12、及びクリーニング装置13、及び除電装置14から選択される少なくとも1つの構成部材を備えていてもよい。
[表面処理例1]
金属酸化物粒子として酸化亜鉛(商品名:MZ−300 テイカ株式会社製) 100重量部、シランカップリング剤としてN−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシランの10重量%のトルエン溶液を10重量部、トルエン200重量部を混合、攪拌を行い、2時間還流を行った。その後10mmHgにてトルエンを減圧留去し、135℃で2時間焼き付け処理を行った。
表1に従った条件に変更した以外は、表面処理例1と同様に処理を行った。
[感光体1]
表面処理例1で表面処理した酸化亜鉛:33質量部、ブロック化イソシアネート スミジュール3175(住友バイエルンウレタン社製):6質量部、電子受容性化合物(例示化合物(1−6)):0.7質量部、メチルエチルケトン:25質量部を30分間混合し、その後ブチラール樹脂「エスレックBM−1(積水化学社製)」:5質量部、シリコーンボール トスパール130(東芝シリコーン社製):3質量部、レベリング剤シリコーンオイル「SH29PA(東レダウコーニングシリコーン社製)」:0.01質量部を添加し、サンドミルにて2時間の分散を行って、分散液(下引き層形成用塗布液)を得た。
さらに、この塗布液を浸漬塗布法にて直径84mm、長さ340mm、肉厚1mmのアルミニウム基材上に塗布し、180℃、30分の乾燥硬化を行い、厚さ20μmの下引き層を得た。
下引き層の形成において表面処理例2、3、4、5で表面処理した金属酸化物粒子を各々用いた以外は、感光体1と同様にして感光体2〜5を作製した。
下引き層の形成において、電子受容性化合物として、例示化合物(1−9)を1質量部用いた以外は、感光体1と同様にして感光体6を作製した。
下引き層の形成において、電子受容性化合物として、例示化合物(1−14)を1.5質量部用いた以外は、感光体1と同様にして感光体7を作製した。
下引き層の形成において、電子受容性化合物として、例示化合物(1−21)を1質量部用いた以外は、感光体1と同様にして感光体8を作製した。
下引き層の形成において、乾燥硬化の条件を195℃、30分に変更のした以外は、感光体1と同様にして感光体9を作製した。
下引き層の形成において、酸化亜鉛としてMZ−300(テイカ社製:表面処理なし)を用いた以外は、感光体1と同様にして感光体1Cを作製した。
下引き層の形成において、電子受容性化合物(例示化合物(1−6))を用いなかった以外は、感光体1と同様にして感光体を作製した。
下引き層の形成において、酸化亜鉛に代えて、酸化スズS1(三菱マテリアル(株)製:表面処理なし)を用いた以外は、感光体1と同様にして感光体1Cを作製した。
[現像剤1の作製]
(樹脂粒子分散液1の調製)
・スチレン(和光純薬工業製):320部
・nブチルアクリレート(和光純薬工業製):80部
・β−カルボキシエチルアクリレート(ローディア日華製):9部
・1’10デカンジオールジアクリレート(新中村化学製):1.5部
・ドデカンチオール(和光純薬工業製):2.7部
上記成分を混合溶解したものに、アニオン性界面活性剤ダウファックス(ダウケミカル社製)4部をイオン交換水550部に溶解した溶液を加えてフラスコ中で分散、乳化し10分間ゆっくりと攪拌・混合しながら、さらに、過硫酸アンモニウム6部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次いで充分にフラスコ内の窒素置換を十分に行った後、フラスコ内の溶液を攪拌しながらオイルバスで70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、固形分量41%のアニオン性の樹脂粒子分散液1を得た。
・スチレン(和光純薬工業製):280部
・nブチルアクリレート(和光純薬工業製):120部
・βカルボキシエチルアクリレート(ローディア日華製):9部
上記成分を混合溶解したものに、アニオン性界面活性剤ダウファックス(ダウケミカル社製)1.5部をイオン交換水550部に溶解した溶液をフラスコ中で分散、乳化し10分間ゆっくりと攪拌・混合しながら、さらに、過硫酸アンモニウム0.4部を溶解したイオン交換水50部を投入した。次いで充分にフラスコ内の窒素置換を十分に行った後、フラスコ内の溶液を攪拌しながらオイルバスで70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続し、固形分量42%のアニオン性の樹脂粒子分散液2を得た。
・C.I.Pigment Yellow74顔料1:30部
・アニオン界面活性剤(日油(株)製:ニュ−レックスR):2部
・イオン交換水:220部
上記成分を混合し、ホモジナイザー(IKAウルトラタラックス)により10分予備分散した後に、アルティマイザー(対抗衝突型湿式粉砕機:杉野マシン製)を用い圧力245Mpaで15分間分散処理を行い、着色剤粒子中心粒径が169nmで固形分が22.0%の着色剤粒子分散液1を得た。
・パラフィンワックス HNP9(融解温度75℃:日本精鑞製):45部
・カチオン性界面活性剤Neogen RK(第一工業製薬):5部
・イオン交換水:200部
上記成分を混合し100℃に加熱して、IKA製ウルトラタラックスT50にて十分に分散後、圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理し、離形剤粒子の中心粒径が196nm、固形分量が22.0%の離型剤粒子分散液1を得た。
・樹脂粒子分散液1:107部
・樹脂粒子分散液2:35部
・着色剤粒子分散液1:30部
・離型剤粒子分散液1:91部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中においてウルトラタラックスT50で十分に混合・分散した溶液を得た。
次いで、この溶液にポリ塩化アルミニウム0.4部を加えてコア凝集粒子を作製し、ウルトラタラックスを用いて分散操作を継続した。さらに加熱用オイルバスでフラスコ内の溶液を攪拌しながら48℃まで加熱し、48℃で50分保持した後、ここに樹脂粒子分散液1を緩やかに36部を追加し、コア/シェル凝集粒子を作製した。その後、0.5Mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を加えて溶液のpHを5.6にした後、ステンレス製フラスコを密閉し、磁力シールを用いて攪拌を継続しながら96℃まで加熱し、5時間保持した後、冷却した。
トナー粒子(1):100質量部に、外添剤(日本アエロジル社製 体積平均粒径12nmのヘキサメチルジシラザン表面処理シリカ(RX200)):4.0質量部加え、20Lのヘンシェルミキサーを用い、攪拌羽先端周速1500m/sで15分間混合を行い外添した。
そして45μmの目開きのシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナー1を作製した。
・フェライト粒子(体積平均粒径:23μm):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):0.5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、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、
60℃で30分撹拌した後、更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ア1を作製した。
トナー1: 10質量部と、キャリア1: 100部と、V−ブレンダーを用い40rpmで20分間攪拌し、177μmの網目を有するシーブで篩うことにより現像剤1を得た。
トナー粒子1の作製において、コア/シェル凝集粒子を作製し、水酸化ナトリウム水溶液を加えて溶液のpHを調整した後の加熱保持時間を、4時間に変更した以外は、同様にして、平均円形度0.965、体積平均粒径(D50v)3.6のトナー粒子2を作製した。
そして、このトナー粒子2を用いて、現像剤2を得た。
表2に従った組み合わせの感光体及び現像剤を、富士ゼロックス社製複写機「Docu Center Color500」(帯電装置として接触帯電方式の帯電ロール、表面電位計(Model 334(トレック社製))を備える装置に改造)に搭載した。
そして、帯電装置による帯電後の感光体の表面電位をV1(V)、露光装置による露光後の電子写真感光体の露光部の表面電位V2(V)、現像ロールに印加する電圧V3(V)が表2に記載の値となるように、設定した後、この装置を用いて、以下の評価を行った。結果を表2に示す。
ゴースト評価は、28℃80%RHの環境下で、図8に示すチャートをA4横送り(短手方向送り)で連続30万枚出力し、1枚目に出力した画像(初期画像)、30万出力後の画像(30万枚出力後画像)として、目視にて、Gの文字状の濃度変化を確認して行った。
なお、図8に示すチャートは、画像濃度100%の黒色のベタ画像中に白抜きの「G]文字を有する領域と画像濃度40%のハーフトーン画像の領域と、をプリントしたチャートである。
評価基準は以下の通りである。
○:濃度変化なし
△:濃度変化若干あり実使用上問題ないレベル
×:濃度変化有実使用に耐えない
細線再現性評価は、28℃80%RHの環境下で、1枚目に1dot線(1ドット線)及び2dot線(2ドット線)を有する細線評価用の画像(初期)を出力し、その後、画像濃度30%のハーフトーン画像をA4横送り(短手方向送り)で連続30万枚出力した後、1dot線(1ドット線)及び2dot線(2ドット線)を有する細線評価用の画像(30万枚出力後の画像)を出力し、各細線画像について細線再現性を、以下の評価基準:
○:1dot線及び2dot線の細り発生せず。
△:2dot線に50%以下の細り発生。
×:2dot線に50%を越える細りが発生、1dot線の途切れが発生。
ハーフトーン画像濃度ムラの評価は、28℃80%RHの環境下で、画像濃度30%のハーフトーン画像をA4横送り(短手方向送り)で連続30万枚出力し、1枚目に出力した画像(初期画像)、30万出力後の画像(30万枚出力後画像)として、ランダムな濃度変化を目視にて行った。
評価基準は以下の通りである。
○:濃度変化なし
△:濃度変化若干あり実使用上問題ないレベル
×:濃度変化有実使用に耐えない
上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、初期及び30万枚出力後画像について、ゴースト、ハーフトーン画像濃度ムラの評価の良好な結果も得られたことがわかる。
Claims (8)
- 導電性基材と、前記導電性基材上に設けられ、結着樹脂、金属酸化物粒子(ただし、ルチル系酸化チタンを除く)、及び酸性基を持つ電子受容性化合物を含有し、インピーダンスが1×106Ω以上1×109Ω以下の下引き層と、前記下引き層上に設けられた感光層と、を有する電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面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を露光して、静電潜像を形成する露光手段と、
体積平均粒径4μm以下のトナーを含む現像剤を収容し、且つ前記現像剤を表面に保持する現像剤保持体を有し、前記現像剤保持体の表面に保持した前記現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を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、
を備え、
前記帯電手段による帯電後の前記電子写真感光体の表面電位をV1(V)、前記露光手段による露光後の前記電子写真感光体の露光部の表面電位をV2(V)、前記現像剤保持体に印加する電圧をV3(V)としたとき、下記式(1)〜(3)の関係を満たす画像形成装置。
・式(1):|V1|≧800
・式(2):50≦|V1−V3|≦200
・式(3):300≦|V3−V2|≦600 - 前記電子受容性化合物が、アントラキノン誘導体である請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記アントラキノン誘導体が、下記一般式(1)で表される化合物である請求項2に記載の画像形成装置。
(一般式(1)中、n1及n2は、各々独立に0以上3以下の整数を表す。但し、n1及n2の少なくとも一方は、各々独立に1以上3以下の整数を表す。m1及びm2は、各々独立に0又は1の整数を示す。R1及びR2は、各々独立に炭素数1以上10以下のアルキル基、又は炭素数1以上10以下のアルコキシ基を表す。) - 前記帯電手段が、接触帯電方式の帯電手段である請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 導電性基材と、前記導電性基材上に設けられ、結着樹脂、金属酸化物粒子(ただし、ルチル系酸化チタンを除く)、及び酸性基を持つ電子受容性化合物を含有し、インピーダンスが1×106Ω以上1×109Ω以下の下引き層と、前記下引き層上に設けられた感光層と、を有する電子写真感光体と、
前記電子写真感光体の表面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を露光して、静電潜像を形成する露光手段と、
体積平均粒径4μm以下のトナーを含む現像剤を収容し、且つ前記現像剤を表面に保持する現像剤保持体を有し、前記現像剤保持体の表面に保持した前記現像剤により、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
を備え、
前記帯電手段による帯電後の前記電子写真感光体の表面電位をV1(V)、前記露光手段による露光後の前記電子写真感光体の露光部の表面電位をV2(V)、前記現像剤保持体に印加する電圧をV3(V)としたとき、下記式(1)〜(3)の関係を満たし、
画像形成装置に着脱されるプロセスカートリッジ。
・式(1):|V1|≧800
・式(2):50≦|V1−V3|≦200
・式(3):300≦|V3−V2|≦600 - 前記電子受容性化合物が、アントラキノン誘導体である請求項5に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記アントラキノン誘導体が、下記一般式(1)で表される化合物である請求項6に記載のプロセスカートリッジ。
(一般式(1)中、n1及n2は、各々独立に0以上3以下の整数を表す。但し、n1及n2の少なくとも一方は、各々独立に1以上3以下の整数を表す。m1及びm2は、各々独立に0又は1の整数を示す。R1及びR2は、各々独立に炭素数1以上10以下のアルキル基、又は炭素数1以上10以下のアルコキシ基を表す。) - 前記帯電手段が、接触帯電方式の帯電手段である請求項5〜7のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
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