JP6318834B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、感光体の表面を摺擦するブラシ部材からなる滑剤除去手段を設けることが開示されている。また例えば、特許文献2には、粉体状の滑剤を除去するための、例えば非接触方式の静電クリーニング部材からなる滑剤除去手段を設けることが開示されている。
前記感光体は表面に滑剤の皮膜を有するものであり、
前記滑剤除去手段が、前記感光体の回転方向において前記クリーニング手段の上流側かつ前記転写手段の下流側に配置され、前記感光体の表面にある滑剤の皮膜を除去するものであり、かつ、前記感光体に接触するブラシ繊維体を有するブラシからなり、少なくとも前記感光体に接触するブラシ繊維体の表面が金属酸化物微粒子による層によって被覆されていることを特徴とする。
図1は、本発明の画像形成装置の構成の一例を示す説明用断面図である。
この画像形成装置100は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、4組の画像形成ユニット110Y、110M、110C、110Bkと、中間転写体ユニット130と、給紙搬送手段150と、定着手段170とを有する。画像形成装置100の本体の上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
感光体111Yは、重合性化合物を含む組成物を重合反応により硬化して得られる架橋重合体を含有する保護層を表面層として有するドラム状のものである。この例の感光体111Yは、具体的には、導電性支持体上に、中間層を有し、この中間層上に、電荷発生物質を含有する電荷発生層および電荷輸送物質を含有する電荷輸送層がこの順に積層されてなる感光層が形成され、この感光層(電荷輸送層)上に表面層として保護層が形成された層構成を有している。なお、感光層は、電荷発生物質および電荷輸送物質を含有する単層構造の層構成を有するものであってもよい。
感光体111Yの保護層は、重合性化合物を含む組成物を重合反応により硬化して得られる架橋重合体よりなる硬化樹脂からなり、当該硬化樹脂中に、反応性有機基を有する化合物よりなる表面処理剤によって表面処理された金属酸化物微粒子が含有されてなることが好ましい。
保護層を構成する硬化樹脂は、紫外線や電子線などの活性線の照射により、重合性官能基を2個以上有する重合性化合物を重合し、架橋反応による架橋結合を形成して硬化することにより得られる架橋重合体からなる。
重合性化合物としては、重合性官能基を2個以上有するものを用い、重合性官能基を1個有するものを併用することもできる。具体的には、重合性化合物としては、例えば、スチレン系モノマー、アクリル系モノマー、メタクリル系モノマー、ビニルトルエン系モノマー、酢酸ビニル系モノマー、N−ビニルピロリドン系モノマーなどが挙げられる。
保護層には、反応性有機基を有する化合物よりなる表面処理剤(以下、「反応性有機基含有表面処理剤」ともいう。)によって表面処理された金属酸化物微粒子が含有されている。この金属酸化物微粒子は、原料となる金属酸化物微粒子(以下、「未処理金属酸化物微粒子」ともいう。)が反応性有機基含有表面処理剤によって表面処理されることにより、未処理金属酸化物微粒子表面に反応性有機基が導入されたものである。
また、反応性有機基含有表面処理剤としては、ラジカル重合性反応基を有する表面処理剤が好ましい。ラジカル重合性反応基としては、例えば、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基などが挙げられる。このようなラジカル重合性反応基は、本発明に係る重合性化合物とも反応して強固な保護層を形成することができる。ラジカル重合性反応基を有する表面処理剤としては、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基などのラジカル重合性反応基を有するシランカップリング剤が好ましい。
S−2:CH2 =CHSi(OCH3 )3
S−3:CH2 =CHSiCl3
S−4:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH3 )(OCH3 )2
S−5:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(OCH3 )3
S−6:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(OC2 H5 )(OCH3 )2
S−7:CH2 =CHCOO(CH2 )3 Si(OCH3 )3
S−8:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH3 )Cl2
S−9:CH2 =CHCOO(CH2 )2 SiCl3
S−10:CH2 =CHCOO(CH2 )3 Si(CH3 )Cl2
S−11:CH2 =CHCOO(CH2 )3 SiCl3
S−12:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )2 Si(CH3 )(OCH3 )2
S−13:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )2 Si(OCH3 )3
S−14:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(CH3 )(OCH3 )2
S−15:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(OCH3 )3
S−16:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )2 Si(CH3 )Cl2
S−17:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )2 SiCl3
S−18:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(CH3 )Cl2
S−19:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 SiCl3
S−20:CH2 =CHSi(C2 H5 )(OCH3 )2
S−21:CH2 =C(CH3 )Si(OCH3 )3
S−22:CH2 =C(CH3 )Si(OC2 H5 )3
S−23:CH2 =CHSi(OCH3 )3
S−24:CH2 =C(CH3 )Si(CH3 )(OCH3 )2
S−25:CH2 =CHSi(CH3 )Cl2
S−26:CH2 =CHCOOSi(OCH3 )3
S−27:CH2 =CHCOOSi(OC2 H5 )3
S−28:CH2 =C(CH3 )COOSi(OCH3 )3
S−29:CH2 =C(CH3 )COOSi(OC2 H5 )3
S−30:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(OC2 H5 )3
S−31:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH3 )2 (OCH3 )
S−32:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH3 )(OCOCH3 )2
S−33:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH3 )(ONHCH3 )2
S−34:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH3 )(OC6 H5 )2
S−35:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(C10H21)(OCH3 )2
S−36:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH2 C6 H5 )(OCH3 )2
保護層には、メラミン構造を有する化合物からなる有機微粒子が含有されていてもよい。有機微粒子としては、例えば、メラミン構造を有する化合物と、金属酸化物とからなる複合粒子であってもよい。
メラミン構造を有する化合物としては、具体的には、メラミンとホルムアルデヒドとの重縮合物や、メラミンと、ベンゾグアナミンと、ホルムアルデヒドとの共重縮合物などのメラミン樹脂などが挙げられる。
保護層にメラミン構造を有する化合物からなる有機微粒子が含有されていることにより、当該有機微粒子が低摩擦材料であるため、感光体表面に潤滑性が付与され、良好なクリーニング性を得ることができる。また、メラミン構造を有する化合物は硬化樹脂との相溶性が高いため、有機微粒子の硬化樹脂中での分散性が高く、さらには、有機微粒子の保護層からの脱離が少ないので、この有機微粒子が感光体表面に存在する状態で保持されることから、長期間にわたって良好なクリーニング性が得られる。
有機微粒子の数平均一次粒径が上記範囲内であることにより、保護層の光透過性を確保しながら良好なクリーニング性が得られる。
有機微粒子の数平均一次粒径が過小である場合においては、有機微粒子同士が凝集しやすいものとなり、良好なクリーニング性が得られないおそれがある。一方、有機微粒子の数平均一次粒径が過大である場合においては、光透過性が低いものとなると共に、沈降しやすいものとなるため、保護層の光透過性を確保することができず、良好なクリーニング性も得られないおそれがある。
まず、測定サンプルとして感光体表面から保護層を含む感光層をナイフ等で切り出し、切断面が上向きになるよう任意のホルダに貼り付ける。
そして、測定サンプルを透過型電子顕微鏡により、観察、撮影された写真画像より算出する。顕微鏡の倍率を10000倍に設定して写真撮影を行い、写真画像上よりランダムに100個の微粒子を抽出して算出する。具体的には、画像解析処理により100個の微粒子の水平方向フェレ径を測定し平均値を算出し、これを数平均一次粒径とするものである。なお、前記画像解析処理は、例えば、透過型電子顕微鏡測定装置に内蔵されているプログラムを駆動させることにより自動的に行うことができる。本発明では、微粒子の粒径測定には、透過型電子顕微鏡「JEM−2000FX」(日本電子(株)製)を用いた。
有機微粒子の含有割合が上記範囲内であることにより、光透過性およびクリーニング性を確保することができる。
重合性化合物を反応させる方法としては、光の照射時間や光の波長などを変化させることによって保護層のユニバーサル硬さを制御することができることから、光で反応させる方法を採用することが好ましい。
光重合開始剤としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)ブタノン−1(「イルガキュアー369」:BASFジャパン社製)、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、2−メチル−2−モルフォリノ(4−メチルチオフェニル)プロパン−1−オン、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシムなどのアセトフェノン系またはケタール系光重合開始剤;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルなどのベンゾインエーテル系光重合開始剤;ベンゾフェノン、4−ヒドロキシベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、2−ベンゾイルナフタレン、4−ベンゾイルビフェニル、4−ベンゾイルフェニールエーテル、アクリル化ベンゾフェノン、1,4−ベンゾイルベンゼンなどのベンゾフェノン系光重合開始剤;2−イソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントンなどのチオキサントン系光重合開始剤などが挙げられる。
その他の光重合開始剤としては、例えば、エチルアントラキノン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルエトキシホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルホスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシエステル、9,10−フェナントレン、アクリジン系化合物、トリアジン系化合物、イミダゾール系化合物などが挙げられる。また、光重合促進効果を有する光重合促進剤を単独で、または上記光重合開始剤と併用して用いることもできる。光重合促進剤としては、例えば、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸(2−ジメチルアミノ)エチル、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノンなどが挙げられる。
照射条件はそれぞれのランプによって異なるが、活性線の照射量は、通常5〜500mJ/cm2 、好ましくは5〜100mJ/cm2 である。
ランプの電力は、好ましくは0.1kW〜5kWであり、特に好ましくは、0.5kW〜3kWである。
保護層のユニバーサル硬さが上記範囲内であることにより、感光体表面が高い耐摩耗性を有するものとなるため、後述する滑剤除去手段の擦過力を大きくすることができて劣化した滑剤皮膜を確実に除去することができ、その結果、劣化した滑剤皮膜の存在に起因して発生する像流れをより確実に抑制することができる。
具体的には、「フィッシャースコープH100」により試験荷重下でダイヤモンド四角錐のビッカーズ圧子に荷重Fをかけて感光体表面を押し込んだときの、押し込み深さhおよび荷重Fから下記式(1)により求める。
式(1):HU(ユニバーサル硬さ)=F/(26.45×h2 )
帯電手段113Yは、感光体111Y表面に対して近接帯電方式による帯電を行う手段である。
ここで、近接帯電方式とは、感光体の表面近傍の微小な空隙で発生する近接放電を利用した帯電方式を指す。近接帯電方式には、具体的には、接触ローラ帯電方式、非接触ローラ帯電方式、ブラシ帯電方式などが含まれる。
この例の帯電手段113Yは、感光体111Yの表面に接触して配設された帯電ローラと、帯電ローラに電圧を印加する電源とからなる。
帯電ローラは、例えば、導電性支持体上に抵抗調整層が形成されてなるものである。
露光手段115Yは、帯電手段113Yによって一様な電位を与えられた感光体111Y表面に、画像信号(イエローの画像信号)に基づいて露光を行い、イエローの画像に対応する静電潜像を形成する手段である。露光手段115Yは、感光体111Yの軸方向にアレイ状に発光素子が配列されたLEDと結像素子とから構成されるもの、あるいはレーザー光学系などが用いられる。
現像手段117Yは、感光体111Y表面にトナーを供給し、感光体111Y表面に形成された静電潜像を現像し、トナー画像を形成する手段である。この例の現像手段117Yは、具体的には、マグネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブおよび感光体とこの現像スリーブとの間に直流および/または交流バイアス電圧を印加する電圧印加装置により構成される。
滑剤供給手段116Yは、感光体111Yの表面に滑剤を供給する手段であって、この滑剤供給手段116Yにより、感光体111Y表面上に滑剤皮膜が形成される。
この画像形成装置においては、滑剤供給手段116Yは、感光体111Yの回転方向においてクリーニング手段119Yの下流側かつ帯電手段113Yの上流側に配置されている。
なお、この滑剤供給手段116Yの設置位置は、クリーニング手段119Yの下流側かつ帯電手段113Yの上流側に限定されるものではなく、例えば滑剤除去手段114Yの下流側かつクリーニング手段119Yの上流側などとすることもできる。
ブラシ毛は金属製シャフトに対し垂直方向に起毛させる、直毛タイプが塗布能力の観点から好ましい。ブラシ毛に用いる糸は、フィラメント糸が望ましく、材料としては、6−ナイロン、12−ナイロン、ポリエステル、アクリル、ビニロン等の合成樹脂が挙げられ、導電性を高める目的でカーボン、ニッケル等の金属を練り込んだものでもよい。ブラシ繊維の太さは例えば3〜7デニール、ブラシ繊維の毛長は2〜5mm、ブラシ繊維の電気抵抗率は1×1010Ω以下、ブラシ繊維のヤング率は4900〜9800N/mm2 、ブラシ繊維の植設密度(単位面積あたりのブラシ繊維数)は例えば5万〜20万本/平方インチ(50k〜200k本/inch2 )であることが好ましい。ブラシローラの感光体に対する食込み量は、0.5〜1.5mmであることが好ましい。ブラシローラの回転速度は例えば感光体の周速比で0.3〜1.5とされ、感光体の回転方向と同じ方向の回転であっても、逆の方向の回転であってもよい。
クリーニング手段119Yは、感光体111Y表面に残存したトナーを除去する手段である。この例のクリーニング手段119Yは、クリーニングブレードにより構成される。このクリーニングブレードは、図2に示すように、支持部材31と、この支持部材31上に接着層(図示せず)を介して支持されたブレード部材30とにより構成される。ブレード部材30は、その先端が、感光体111Y表面との当接部分における当該感光体111Yの回転方向と反対方向(カウンター方向)に向く状態で配置されている。
滑剤除去手段114Yは、感光体111Y表面に付着した滑剤を除去する手段である。滑剤除去手段114Yは、感光体111Yの回転方向においてクリーニング手段119Yの上流側かつ転写手段113Yの下流側に配置されている。
滑剤除去手段114Yは、感光体111Yに接触するブラシ繊維体を有するブラシと、駆動機構とから構成されるものである。ブラシは、例えばローラ形状のブラシローラであることが好ましい。以下、ブラシがローラ形状のものであるとして説明する。
滑剤除去手段114Yを構成するブラシローラ21は、感光体111Yの表面に接触し、当該感光体111Yの表面を機械的に擦過する機械的作用によって滑剤を除去するものであり、具体的には、感光体111Y表面に当接し、感光体111Yの回転方向と同方向に回転して等速に回転駆動される。
滑剤除去手段114Yを構成するブラシローラ21は、例えば、縦糸および横糸を織り上げた基布に繊維の束からなるブラシ繊維体23をパイル糸として織り込んだパイル織り生地構造の長尺なブラシ体を、起毛した面を外側にして金属製シャフト25の周囲に螺旋状に巻き付け、接着してローラ形状とされたものであってもよく、複数のブラシ繊維体23が高密度に植設されてなる長尺の織布からなる植毛構造のブラシ体が、金属製シャフト25の周面に形成されてなるものであってもよい。
ブラシ繊維体23の太さは、3〜15デニールであることが好ましく、ブラシ繊維体23の毛長は、2〜5mmであることが好ましい。また、ブラシ体におけるブラシ繊維体23の植設密度は4万〜50万本/平方インチ(40k〜500kF/inch2 )の範囲に設定することによって、滑剤の除去に必要な剛性が確保されると共に、ブラシ繊維体23が疎である部分を形成させずに滑剤の除去ムラを引き起こさないようにすることができる。ブラシ繊維体23の電気抵抗率は1×107 Ω以下であることが好ましく、ブラシ繊維体23のヤング率は1500〜9800N/mm2 であることが好ましい。
SS−1:CH2 =CHSi(CH3 )(OCH3 )2
SS−2:CH2 =CHSi(OCH3 )3
SS−3:CH2 =CHSiCl3
SS−4:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH3 )(OCH3 )2
SS−5:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(OCH3 )3
SS−6:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(OC2 H5 )(OCH3 )2
SS−7:CH2 =CHCOO(CH2 )3 Si(OCH3 )3
SS−8:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH3 )Cl2
SS−9:CH2 =CHCOO(CH2 )2 SiCl3
SS−10:CH2 =CHCOO(CH2 )3 Si(CH3 )Cl2
SS−11:CH2 =CHCOO(CH2 )3 SiCl3
SS−12:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )2 Si(CH3 )(OCH3 )2
SS−13:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )2 Si(OCH3 )3
SS−14:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(CH3 )(OCH3 )2
SS−15:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(OCH3 )3
SS−16:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )2 Si(CH3 )Cl2
SS−17:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )2 SiCl3
SS−18:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(CH3 )Cl2
SS−19:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 SiCl3
SS−20:CH2 =CHSi(C2 H5 )(OCH3 )2
SS−21:CH2 =C(CH3 )Si(OCH3 )3
SS−22:CH2 =C(CH3 )Si(OC2 H5 )3
SS−23:CH2 =CHSi(OCH3 )3
SS−24:CH2 =C(CH3 )Si(CH3 )(OCH3 )2
SS−25:CH2 =CHSi(CH3 )Cl2
SS−26:CH2 =CHCOOSi(OCH3 )3
SS−27:CH2 =CHCOOSi(OC2 H5 )3
SS−28:CH2 =C(CH3 )COOSi(OCH3 )3
SS−29:CH2 =C(CH3 )COOSi(OC2 H5 )3
SS−30:CH2 =C(CH3 )COO(CH2 )3 Si(OC2 H5 )3
SS−31:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH3 )2 (OCH3 )
SS−32:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH3 )(OCOCH3 )2
SS−33:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH3 )(ONHCH3 )2
SS−34:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH3 )(OC6 H5 )2
SS−35:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(C10H21)(OCH3 )2
SS−36:CH2 =CHCOO(CH2 )2 Si(CH2 C6 H5 )(OCH3 )2
SS−37:CH3C(CH3 )(CH2)2Si(OCH3 )3
SS−38:CH3C(CH3 )(CH2)2Si(OC2H5 )3
ブラシ繊維体23の疎水化度は、具体的には、式:疎水化度={a/(a+50)}×100によって求められる。式中、aは、50mlの蒸留水に添加した0.1gのブラシ繊維体23を完全に濡らすために必要なメタノールの量(ml)を表す。
これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、基本的に、感光体111Yが硬化樹脂による保護層を有するものであるために、長寿命化が図られる。また、ブラシローラ21によって感光体111Yの表面が研磨されることによって、劣化した滑剤皮膜が除去されて常に新しい滑剤皮膜を形成させることができ、従って、良好なトナークリーニング性が確保される。さらに、ブラシ繊維体23が金属酸化物層によって被覆されていることによって、感光体111Yの表面の研磨効率が制御されて、クリーニング時には必要十分な滑剤量が確保されつつも、感光体111Y上に形成されてしまう滑剤皮膜における劣化層を、高い均一性で除去することができ、その結果、高温高湿環境下で近接帯電方式による帯電が行われても、滑剤の劣化に起因する像流れや滑剤の存在量のバラツキに起因する画像ムラなどの画像不良を引き起こすことが抑制される。なお、金属酸化物層が形成されていないブラシローラを用いた場合には、滑剤皮膜を均質なものとする点に劣るため、像流れや画像ムラを十分に抑制することができない。
また、表面が疎水化処理された金属酸化物微粒子による金属酸化物層が形成されたブラシローラ21によれば、感光体111Yの表面の研磨効率を安定的に向上させることができる。
本発明に係るブラシローラの製造方法は、ブラシ繊維体23を有するブラシ体を作製する工程と、ブラシ体の全面に金属メッキを施して金属酸化物層を形成する工程とを含む。
金属酸化物層を形成する工程は、ローラ形状に組み立てる前のブラシ体に対して行うことに限定されず、ブラシ体をローラ形状に組み立てた後に行ってもよい。
この脱脂・親水化処理は、ブラシ繊維体23の表面の残存油脂を除去し、濡れ性の向上のために行う。脱脂・親水化処理は、具体的には、ブラシ体を脱脂液に浸漬することによって行われる。脱脂液としては、特に限定されず、例えば、界面活性剤を主成分とするものを用いることができる。浸漬温度、浸漬時間は特に限定されず、例えば、浸漬温度は50℃〜70℃、浸漬時間は3〜5分間とすることができる。浸漬後は、ブラシ繊維体23の表面などに残存する界面活性剤を除去するために、湯洗浄および水洗処理を行うことが好ましい。
脱脂・親水化処理の後に、過硫酸ナトリウムなどの過硫酸塩によってブラシ繊維体23の表面の粗化処理(ソフトエッチング)を行うことが好ましい。この粗化処理において、その処理温度、処理時間は特に限定されず、例えば、処理温度は20℃〜30℃、処理時間は1〜3分間とすることができる。粗化処理後は、ブラシ繊維体23の表面などに残存する過硫酸塩を除去するために、水洗処理を行うことが好ましい。さらに、残存するナトリウム化合物などの塩を除去するために、塩酸や硫酸などの酸によって酸中和処理を行ってもよい。
次に、ブラシ体をプリディップ液に浸漬させる。プリディップ液としては、特に限定されず、例えば「PD−301」(日立化成工業社製)などの市販品を用いることができる。浸漬温度、浸漬時間は特に限定されず、浸漬温度は20〜30℃、浸漬時間は1〜2分間とすることができる。
そして、ブラシ繊維体23を金属酸化物微粒子によってコーティングするために、オルトケイ酸テトラエチル溶液などの金属酸化物の反応溶液に浸漬させる。浸漬温度は90〜110℃、浸漬時間は50〜70分間とすることができる。また、残存する金属酸化物の反応溶液の回収・除去を目的として、超音波下での水洗処理および通常の水洗処理を行ってもよい。このときの処理温度、処理時間は適宜必要に応じて設定され得る。
金属酸化物処理後、乾燥処理を行うことが好ましい。乾燥方法としては特に限定されず、従来公知の方法を採用することができる。乾燥温度は例えば70〜90℃、乾燥時間は例えば10〜30分間とすることができる。
中間転写体ユニット130は、無端ベルト状の中間転写体131と、当該中間転写体131を介して感光体111Y、111M、111C、111Bkと当接して配置された一次転写ローラ133Y、133M、133C、133Bkと、当該中間転写体131のクリーニング手段135とを有する。
転写手段を構成する一次転写ローラ133Y、133M、133C、133Bkは、感光体111Y、111M、111C、111Bk上に形成されたトナー画像を中間転写体131に転写する手段である。
本発明の画像形成装置において使用されるトナーとしては、特に限定されないが、結着樹脂および着色剤が含有されるトナー粒子よりなり、当該トナー粒子には、所望により離型剤などの他の成分が含有されていてもよい。
トナーを構成するトナー粒子は、高画質化を企図する観点からすれば、その体積平均粒径が2〜8μmであることが好ましい。
トナーを二成分現像剤として使用する場合において、キャリアとしては、鉄などの強磁性金属、強磁性金属とアルミニウムおよび鉛などの合金、フェライトおよびマグネタイトなどの強磁性金属の化合物などの従来公知の材料からなる磁性粒子を用いることができ、特にフェライトが好ましい。
本発明の画像形成装置は、近接帯電方式による帯電を行う電子写真方式の画像形成方法に用いることができる。画像形成方法は、具体的には、感光体の表面に近接帯電方式による帯電を行う近接帯電工程と、近接帯電工程により帯電された感光体を露光する露光工程と、露光工程により露光された感光体にトナーを供給してトナー画像を形成する現像工程と、感光体上に形成されたトナー画像を転写する転写工程と、感光体の表面に滑剤を供給する滑剤供給工程と、滑剤を感光体の表面より除去する滑剤除去工程と、感光体の表面に残存したトナーを除去するクリーニング工程とを有する。
以下に示すように、導電性支持体上に、中間層と、電荷発生層および電荷輸送層よりなる有機感光層とがこの順に積層され、この有機感光層上に表面層として保護層が形成された層構成の感光体〔1〕を作製した。
直径60mmの円筒形アルミニウム支持体の表面を切削加工し、表面を細かく粗面にした導電性支持体〔1〕を用意した。
下記組成の分散液を同じ混合溶媒にて二倍に希釈し、一夜静置後に濾過(フィルター;日本ポール社製リジメッシュ5μmフィルター使用)し、中間層形成用塗布液〔1〕を調製した。
バインダー樹脂:ポリアミド樹脂「CM8000」(東レ社製) 1部
金属酸化物微粒子:酸化チタン「SMT500SAS」(テイカ社製) 3部
溶媒:メタノール 10部
分散機としてサンドミルを用いて、バッチ式で10時間の分散を行った。
中間層形成用塗布液〔1〕を用いて導電性支持体〔1〕上に、浸漬コーティング法で塗布し、乾燥膜厚2μmの中間層〔1〕を形成した。
電荷発生物質:下記顔料(CG−1)20部、バインダー樹脂:ポリビニルブチラール樹脂「#6000−C」(電気化学工業社製)10部、溶媒:酢酸t−ブチル700部、溶媒:4−メトキシ−4−メチル−2−ペンタノン300部を混合し、サンドミルを用いて10時間分散し、電荷発生層形成用塗布液〔1〕を調製した。この電荷発生層形成塗布液〔1〕を中間層〔1〕上に浸漬コーティング法で塗布し、乾燥膜厚0.3μmの電荷発生層〔1〕を形成した。
(1)無定形チタニルフタロシアニンの合成
1,3−ジイミノイソインドリン;29.2質量部をo−ジクロロベンゼン200質量部に分散し、チタニウムテトラ−n−ブトキシド;20.4質量部を加えて窒素雰囲気下に150〜160℃で5時間加熱した。放冷後、析出した結晶を濾過し、クロロホルムで洗浄、2%塩酸水溶液で洗浄、水洗メタノール洗浄して、乾燥後、26.2質量部(収率91%)の粗チタニルフタロシアニンを得た。
次いで、粗チタニルフタロシアニンを5℃以下において濃硫酸250質量部中で1時間攪拌して溶解し、これを20℃の水5000質量部に注いだ。析出した結晶をろ過し、充分に水洗してウエットペースト品225質量部を得た。
このウエットペースト品を冷凍庫にて凍結し、再度解凍した後、ろ過、乾燥して無定形チタニルフタロシアニン24.8質量部(収率86%)を得た。
上記無定形チタニルフタロシアニン10.0質量部と(2R,3R)−2,3−ブタンジオール0.94質量部(0.6当量比)(当量比はチタニルフタロシアニンに対する当量比、以後同じ)をオルトクロロベンゼン(ODB)200質量部中に混合し60〜70℃で6.0時間加熱撹拌した。一夜放置後、該反応液にメタノールを加えて生じた結晶を濾過し、濾過後の結晶をメタノールで洗って((2R,3R)−2,3−ブタンジオール付加体チタニルフタロシアニンを含有する顔料)CG−1:10.3質量部を得た。顔料(CG−1)のX線回折スペクトルでは、8.3°、24.7°、25.1°、26.5°に明確なピークがある。マススペクトルにおいて576と648にピークがあり、IRスペクトルでは970cm-1付近のTi=O、630cm-1付近にO−Ti−Oの両吸収が現れる。また熱分析(TG)では390〜410℃に約7%の質量減少があることから、チタニルフタロシアニンと(2R,3R)−2,3−ブタンジオールの1:1付加体と非付加体(付加していない)チタニルフタロシアニンの混合物と推定される。
得られた顔料(CG−1)のBET比表面積を流動式比表面積自動測定装置(マイクロメトリックス・フローソープ型:島津製作所)で測定したところ、31.2m2 /gであった。
電荷輸送物質:下記化合物A225部、バインダー樹脂:ポリカーボネート樹脂「Z300」(三菱ガス化学社製)300部、酸化防止剤:「Irganox1010」(日本チバガイギー社製)6部、溶媒:THF(テトラヒドロフラン)1600部、溶媒:トルエン400部、シリコーンオイル「KF−50」(信越化学社製)1部を混合し、溶解して電荷輸送層形成用塗布液〔1〕を調製した。
この電荷輸送層形成用塗布液〔1〕を電荷発生層〔1〕の上に円形スライドホッパー塗布装置を用いて塗布し、乾燥膜厚20μmの電荷輸送層〔1〕を形成した。
(1)金属酸化物微粒子の作製
酸化錫(CIKナノテック社製、数平均一次粒径:20nm、体積抵抗率:1.05×105 (Ω・cm))100質量部、表面処理剤として上記例示化合物(S−15)30質量部、トルエン/イソプロピルアルコール=1/1(質量比)の混合溶媒300質量部の混合液を、ジルコニアビーズとともにサンドミルに入れ、約40℃で、回転速度1500rpmで撹拌し、さらに、上記処理混合物を取り出し、ヘンシェルミキサーに投入して回転速度1500rpmで15分間撹拌した後、120℃で3時間乾燥することによって、ラジカル重合性官能基を有する化合物による酸化錫の表面処理を終了し、表面処理済み酸化錫を得た。これを金属酸化物微粒子〔1〕とする。上記のラジカル重合性官能基を有する化合物による表面処理により、酸化錫の粒子表面は上記例示化合物(S−15)により被覆されていた。
重合性化合物:上記例示化合物(M1)100質量部、金属酸化物微粒子〔1〕150質量部、溶媒:sec−ブタノール510質量部、溶媒:THF(テトラヒドロフラン)0.3質量部を遮光下で混合して硬化用組成物を得、これを分散機としてサンドミルを用いて5時間分散した後、重合開始剤:「イルガキュアー379」(BASFジャパン社製)12.5質量部を加え、遮光下で撹拌して溶解させ、保護層形成用塗布液〔1〕を調製した。この保護層形成用塗布液〔1〕を電荷輸送層〔1〕上に円形スライドホッパー塗布装置を用いて塗布して塗膜を形成した。その後、この塗膜を室温で15分間乾燥し、キセノンランプを用いて窒素気流下において、光源と塗膜との間の離間距離を10mmとして、ランプ出力1kWで紫外線を1分間照射して、乾燥膜厚3.0μmの保護層〔1〕を形成し感光体〔1〕を作製した。この感光体〔1〕における保護層のユニバーサル硬さは240N/mm2 であった。
感光体の作製例1において、硬化用組成物にフィラー:「エポスターS6」(日本触媒社製)20質量部を加え、さらに、紫外線の照射強度を2kWに変更したことの他は同様にして、感光体〔2〕を作製した。この感光体〔2〕における保護層のユニバーサル硬さは280N/mm2 であった。
感光体の作製例1において、硬化用組成物にフィラー:「エポスターMS」(日本触媒社製)20質量部を加え、さらに、紫外線の照射強度を2kWに変更したことの他は同様にして、感光体〔3〕を作製した。この感光体〔3〕における保護層のユニバーサル硬さは280N/mm2 であった。
感光体の作製例1において、硬化用組成物において、重合開始剤として「イルガキュアー379」の代わりに「イルガキュアー819」(BASFジャパン社製)を用い、さらに、紫外線の照射強度を3kWに変更したことの他は同様にして、感光体〔4〕を作製した。この感光体〔4〕における保護層のユニバーサル硬さは400N/mm2 であった。
感光体の作製例1において、硬化用組成物にフィラー:「エポスターS6」(日本触媒社製)20質量部を加え、重合開始剤として「イルガキュアー379」の代わりに「イルガキュアー819」(BASFジャパン社製)を用い、さらに、紫外線の照射強度を3kWに変更すると共に紫外線の照射時間を2分間に変更したことの他は同様にして、感光体〔5〕を作製した。この感光体〔5〕における保護層のユニバーサル硬さは550N/mm2 であった。
感光体の作製例1において、重合開始剤として「イルガキュアー379」12.5質量部の代わりに「イルガキュアー819」(BASFジャパン社製)10.0質量部を用いたことの他は同様にして、感光体〔6〕を作製した。この感光体〔6〕における保護層のユニバーサル硬さは200N/mm2 であった。
感光体の作製例1において、硬化用組成物にフィラー:「エポスターS6」(日本触媒社製)20質量部を加え、重合開始剤として「イルガキュアー379」の代わりに「イルガキュアー819」(BASFジャパン社製)を用い、さらに、紫外線の照射強度を2kWに変更したことの他は同様にして、感光体〔7〕を作製した。この感光体〔7〕における保護層のユニバーサル硬さは240N/mm2 であった。
感光体の作製例1において、重合開始剤として「イルガキュアー379」の代わりに「イルガキュアー819」(BASFジャパン社製)を用いたことの他は同様にして、感光体〔8〕を作製した。この感光体〔8〕における保護層のユニバーサル硬さは180N/mm2 であった。
縦糸および横糸を織り上げた織布よりなる基布と、その基布の横糸にパイル糸(ブラシ繊維体)をW字状に絡ませるようにパイル織りに織り込んだブラシ体を用いた。
ブラシ繊維体は、ナイロン繊維からなるマルチフィラメント糸からなり、その断面形状が円形状の直毛糸を用いた。ブラシ繊維体の繊維径は30μm、繊度は6dtex、ブラシ密度は110kF/inch(10%)、ブラシ繊維体の長さ(付け根部分から先端までの距離)は5mmとした。また、基布にNBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)からなるバッキング層(厚さ0.1mm)を形成させた。また、縦糸および横糸としては、ポリエステル繊維からなるものを用いた。
まず、ブラシ繊維体の表面の残存油脂を除去し、濡れ性を向上させるために、当該ブラシ体を脱脂液「CLC−601」(日立化成工業(株)製)中に浸漬させた。この脱脂液の濃度は50ml/l、液温は60℃、浸漬時間は4分間とした。
ブラシローラ作製例1において、金属酸化物層含有ブラシ体〔1〕を、表面処理剤:上記例示化合物(SS−15)30質量部およびトルエン/イソプロピルアルコール=1/1(質量比)の混合溶媒300質量部を混合した混合液に、回転速度100rpmで回転させた状態で15分間浸漬した。この混合液の温度は40℃に保った。この混合液から取り出した後、120℃で3時間乾燥することによって、表面処理剤による表面処理を終了し、これにより、ブラシローラ〔2〕を得た。
ブラシローラ作製例2において、表面処理剤として上記例示化合物(SS−37)を用いたこと以外は同様にして、ブラシローラ〔3〕を得た。
ブラシローラ作製例1において、オルトケイ酸テトラエチル溶液の代わりにアルミニウムイソプロポキシドのn−ヘキサン溶液を用いたこと以外は同様にして、ブラシローラ〔4〕を得た。
ブラシローラ作製例3において、オルトケイ酸テトラエチル溶液の代わりにアルミニウムイソプロポキシドのn−ヘキサン溶液を用いたこと以外は同様にして、ブラシローラ〔5〕を得た。
ブラシローラ作製例1において、オルトケイ酸テトラエチル溶液の代わりにオルトチタン酸テトラエチル溶液を用いたこと以外は同様にして、ブラシローラ〔6〕を得た。
ブラシローラ作製例3において、オルトケイ酸テトラエチル溶液の代わりにオルトチタン酸テトラエチル溶液を用いたこと以外は同様にして、ブラシローラ〔7〕を得た。
ブラシローラ作製例1において、プリディップ液に浸漬させる処理、および、金属酸化物層を形成するためのオルトケイ酸テトラエチル溶液に浸漬させる処理を行わなかったこと以外は同様にして、ブラシローラ〔8〕を得た。
画像形成装置「bizhub C353」(コニカミノルタ社製)に感光体〔1〕を搭載し、画像形成ユニットを帯電ローラによる帯電が行われるように改造した。また、クリーニング手段の上流側にブラシローラ〔1〕を下記条件で設置すると共に、クリーニング手段の下流側かつ帯電手段の上流側に下記仕様の滑剤供給手段を配置した。これを画像形成装置〔1〕とする。
ブラシローラ〔1〕は感光体に対し、食込み量0.8mmとなるよう設置し、感光体の回転方向とは同方向に周速比0.6で回転させた。また、ブラシローラは金属製シャフトを介して接地させた。
滑剤供給手段には、滑剤ストックと直毛タイプのブラシローラよりなる塗布部材とにより構成された装置を使用した。このブラシローラは、フィラメント糸として炭素含有ナイロン繊維「SA−7」(東レ社製)を用い、ブラシ繊維の太さ3デニール、ブラシ繊維の植設密度120kF/inch2 、ブラシ繊維の毛長3.0mmのリボン状生地を外径6mmの金属製シャフト(SUM22)に螺旋状に巻き付け形成したものである。
−滑剤供給手段の設置条件−
ブラシローラは感光体に対し、食込み量1mmとなるよう設置し、感光体の回転方向とは逆方向に周速比0.6で回転させた。また、ブラシローラは金属製シャフトを介して接地させた。滑剤ストックのブラシローラに対する押圧力は2N/m2 とした。滑剤の種類はステアリン酸亜鉛とした。
実施例1の画像形成装置の作製例1において、表1に記載された感光体およびブラシローラを設置したことの他は同様にして、画像形成装置〔2〕〜〔8〕、〔11〕を作製した。
実施例1の画像形成装置の作製例1において、ブラシローラ〔1〕を設置せず、表1に記載された感光体を設置したことの他は同様にして、画像形成装置〔9〕、〔10〕を作製した。
高温高湿環境(温度30℃、湿度85%RH)で、印字率5%相当の文字チャートを2000枚連続で印字し、続けてハーフトーン画像1枚を印字した後に電源を切り、8時間放置した後に電源を入れ、A3ハーフトーン画像を20枚連続で印字した。
像流れは、ハーフトーン画像が放置前に印字したハーフトーン画像のレベルに回復したときの枚数によって評価した。本発明においては、7枚目以内に回復した場合を合格と評価した。なお、7枚目を基準としているのは、通常装置を立ち上げたときに実施される画像安定化での感光体の回転数がA3用紙7枚目印字相当であるため、7枚目以内であれば1枚目の印字から像流れによる画像劣化は発現しないと考えられるからである。
印字率5%相当の文字チャートを100,000枚印字した後に、感光体の保護層の膜厚を測定し、保護層の減耗量を算出した。膜厚の測定は渦電流式膜厚測定機「フィッシャースコープMMS PC」(フィッシャーインストルメンツ社製)用いた。本発明においては、保護層の減耗量が1.0μm以内である場合を合格と評価した。
23 ブラシ繊維体
25 金属製シャフト
30 ブレード部材
31 支持部材
100 画像形成装置
110Y、110M、110C、110Bk 画像形成ユニット
111Y、111M、111C、111Bk 感光体
113Y、113M、113C、113Bk 帯電手段
114Y、114M、114C、114Bk 滑剤除去手段
115Y、115M、115C、115Bk 露光手段
116Y、116M、116C、116Bk 滑剤供給手段
117Y、117M、117C、117Bk 現像手段
119Y、119M、119C、119Bk クリーニング手段
130 中間転写体ユニット
131 中間転写体
133Y、133M、133C、133Bk 一次転写ローラ(転写手段)
135 クリーニング手段
137A、137B、137C、137D ローラ
150 給紙搬送手段
170 定着手段
200 プロセスカートリッジ
201 筐体
203R、203L 支持レール
211 給紙カセット
213A、213B、213C、213D 中間ローラ
215 レジストローラ
217 二次転写ローラ(転写手段)
219 排紙ローラ
221 排紙トレイ
P 転写材
SC 原稿画像読み取り装置
Claims (6)
- 硬化樹脂による保護層を有する感光体と、前記感光体の表面を帯電させる近接帯電方式の帯電手段と、前記帯電手段により帯電された感光体を露光する露光手段と、前記露光手段により露光された感光体にトナーを供給してトナー画像を形成する現像手段と、前記感光体上に形成されたトナー画像を転写する転写手段と、前記感光体の表面に滑剤を供給する滑剤供給手段と、前記感光体の表面に残存したトナーを除去するクリーニング手段と、前記滑剤を前記感光体の表面より除去する滑剤除去手段とを備える画像形成装置であって、
前記感光体は表面に滑剤の皮膜を有するものであり、
前記滑剤除去手段が、前記感光体の回転方向において前記クリーニング手段の上流側かつ前記転写手段の下流側に配置され、前記感光体の表面にある滑剤の皮膜を除去するものであり、かつ、前記感光体に接触するブラシ繊維体を有するブラシからなり、少なくとも前記感光体に接触するブラシ繊維体の表面が金属酸化物微粒子による層によって被覆されていることを特徴とする画像形成装置。 - 前記金属酸化物微粒子の表面が、シランカップリング剤によって疎水化されていることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記感光体の保護層に、反応性有機基を有する化合物よりなる表面処理剤によって表面処理された金属酸化物微粒子が含有されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記感光体の保護層に、メラミン構造を有する化合物からなる有機微粒子が含有されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記金属酸化物微粒子が、シリカ粒子、アルミナ粒子、酸化チタン粒子の群から選択されるいずれか1つ以上からなることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記感光体の保護層が、ユニバーサル硬さが280N/mm2 以上600N/mm2 以下のものであることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の画像形成装置。
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