JPH1069098A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JPH1069098A
JPH1069098A JP14780297A JP14780297A JPH1069098A JP H1069098 A JPH1069098 A JP H1069098A JP 14780297 A JP14780297 A JP 14780297A JP 14780297 A JP14780297 A JP 14780297A JP H1069098 A JPH1069098 A JP H1069098A
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image
surface layer
charging
electric field
image carrier
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Jun Hirabayashi
純 平林
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接触帯電部材による像担持体に対する帯電を
均一に行なうとともに画像流れを防止する。 【解決手段】 |VD−VL|×aの電界下での像担持体
の表面層の体積抵抗率RDL(Ωcm)は、1.0×10
11Ωcmより大きく、VD×aの電界下での像担持体の
表面層の体積抵抗率RD(Ωcm)の2倍以上であり、
Dは2.0×1013Ωcmより小さくなるようにす
る。ただしVD(V)は暗部電位、VL(V)は明部電
位、a(dot/μm)は、静電像の解像度である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
等の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真方式や静電記録方式の画像形成
装置においては、以下のような画像形成が行われる。ま
ず、帯電部材により電子写真感光体あるいは静電記録誘
電体などの像担持体の表面を均一に帯電させる。つぎ
に、像担持体の帯電部分に画像情報に対応した露光光を
照射し、露光された部分の帯電電荷を除去する。これに
より、画像情報に対応した静電潜像を形成する。そし
て、現像部において静電潜像を現像して可視画像とす
る。この可視画像を転写部において転写紙に転写し、定
着器により定着する。転写部で転写されなかった転写残
現像剤はクリーニング部材により像担持体から除去され
る。
【0003】従来、電子写真方式や静電記録方式の画像
形成装置において、電子写真感光体あるいは静電記録誘
電体などの像担持体の帯電処理手段としてはコロナ帯電
器が使用されてきた。近年、像担持体(感光体)に、電
圧を印加した帯電部材を接触させて、感光体の帯電を行
う方式である接触帯電装置が実用化されてきている。こ
れは、低オゾンあるいは低電力などの特長を有してお
り、中でも帯電部材として導電性の弾性ローラ(以下単
に「導電性ローラ」という)を用いたローラ帯電方式の
接触帯電装置が帯電の安定性という点から好ましく用い
られている。このローラ帯電方式の接触帯電装置では、
感光体に導電性ローラを加圧当接させ、これに電圧を印
加することによって帯電処理する。
【0004】しかしながらこのような接触帯電装置にお
いても、その本質的な帯電機構は、帯電部材から感光体
への放電現象を用いているため、前述したように帯電に
必要とされる電圧に感光体の表面電位以上の値を必要と
し、微量のオゾンが発生する。そこで、新たな帯電方式
として、像担持体への電荷の直接注入による帯電方式
が、特開平6−3921号公報などで提案されている。
この直接注入帯電方式は、帯電ローラ、帯電ブラシ、帯
電磁気ブラシなどの接触帯電部材に電圧を印加し、感光
体の表面にあるトラップ準位または導電粒子などの電荷
保持部材に電荷を注入して接触注入帯電を行う方法であ
る。この直接注入帯電方式では、放電現象が支配的でな
いため、帯電に必要とされる電圧が所定の感光体の表面
電位のみであり、オゾンの発生もない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の直接注入帯電方式を用いた画像形成装置では、接触
導電部材の感光体に対する接触点分布が不均一であるた
め、感光体の表面の帯電電位がむらになり、帯電性の低
下が生じるという問題があった。
【0006】一方、像担持体への電荷注入性を上げるた
めに像担持体の表面層の体積抵抗率を小さくすると表面
電荷が移動し易くなり、静電像が形成されたとき画像流
れが生じる問題があった。
【0007】本発明の目的は、帯電部材による像担持体
に対する帯電を均一に行うとともに画像流れを防止する
画像形成装置を提供することである。
【0008】本発明の他の目的は、帯電中に像担持体の
表面の電荷を移動し易くして均一に帯電する画像形成装
置を提供することである。
【0009】本発明の他の目的は、帯電中と静電像形成
後とにおける像担持体の表面層の電荷移動に差を持たせ
た画像形成装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、電界の強さに
応じて体積抵抗率が変化する表面層を備える像担持体
と、前記像担持体に暗部電位VD(V)と明部電位V
L(V)とを備える静電像を形成する像形成手段であっ
て、前記像担持体を帯電するために前記像担持体に接触
可能な、電圧が印加可能な、帯電部材を備える像形成手
段と、を有し、前記静電像の解像度はa(dot/μ
m)である画像形成装置において、|VD−VL|×aの
電界下での前記表面層の体積抵抗率RDL(Ωcm)は、
1.0×1011Ωcmより大きく、VD×aの電界下で
の前記表面層の体積抵抗率RD(Ωcm)の2倍以上で
あり、RDは2.0×1013Ωcmより小さいことを特
徴とする画像形成装置である。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
【0012】図1は本発明の第1の実施の形態に係る画
像形成装置を示す概略構成図、図2は図1の磁気ブラシ
帯電器と感光体との接触部分を拡大して示す断面図であ
る。図1における画像形成装置は、電子写真プロセス利
用のレーザビームプリンタである。図1において、1は
像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体(以下
単に「感光体」という)であり、この感光体1は、矢印
R1方向に94mm/sec の周速度をもって回転駆動され
る直径30mmのOPC感光体である。感光体1の周囲に
は、その回転方向に沿って順に接触帯電部材としての磁
気ブラシ帯電器2と、感光体1に形成された静電潜像を
現像する反転現像装置3と、感光体1に所定の押圧力で
当接する接触転写手段としての転写部材(転写ローラ)
4と、感光体1に形成された可視画像を記録材としての
転写紙Pに転写したのちの残留トナーを清掃するクリー
ニング装置6とが備えられ、本実施の形態の画像形成装
置は、感光体1、磁気ブラシ帯電器2、反転現像装置3
およびクリーニング装置6をカートリッジCに内蔵させ
て画像形成装置本体に対して一括して着脱交換自在に装
着された構成となっている。カートリッジCは、少なく
とも磁気ブラシ帯電器2と現像装置3とクリーニング装
置6のうちの1つと、感光体と、を備えれば良い。ま
た、可視画像が転写された転写紙Pは、感光体1より分
離されたのち熱定着方式の定着装置5により定着される
ように構成されている。
【0013】感光体1は、図2に示すようにアルミニウ
ム製の接地されたドラム基体1A上に第1層〜第5層の
機能層を下から順に形成したものである。第1層は下引
き層1aであり、ドラム基体1Aの欠陥などをならした
り、レーザビームLの反射によるモアレの発生を防止し
たりするために設けられている厚さ約20μmの導電層
である。第2層は静電荷注入防止層1bであり、ドラム
基体1Aから注入された正電荷が感光体1の表面に帯電
された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果たし、ア
ミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって1×1
6 Ω・cm程度に抵抗調整された厚さ約1μmの中抵抗
層である。第3層は電荷発生層1cであり、ジスアゾ系
の顔料を樹脂に分散させた厚さ約0.3μmの層であ
り、レーザビームLを受けることによって正負の電荷対
を発生する。第4層は電荷輸送層1dであり、ポリカー
ボネート樹脂にヒドラジンを分散させたものであり、P
型半導体である。したがって、感光体1の表面に帯電さ
れた負電荷はこの層を移動することはできず、電荷発生
層1cで発生した正電荷のみを感光体1の表面に輸送す
ることができる。第5層は電荷注入層1eであり、ポリ
カーボネート樹脂にSiCの超微粒子1fを分散した材
料の塗工層で、厚さ約3μmである。第5層の電荷注入
層1eはSiCの分散量を変えることにより、抵抗調整
がなされている。第5層の厚さは、第1層から第5層ま
での全体の厚さに対して1割以下であるのが良い。図3
は本実施の形態における感光体1の第5層の電界強度に
対する抵抗値RDL、比較用の感光体11,12としてポ
リカーボネート樹脂にヒドラジンを分散させた第5層の
電界強度に対する抵抗値、および電荷注入層1eのSi
Cの分散量を変えた比較用の感光体13の表面層の電界
強度に対する抵抗値を示す。なお、いずれの抵抗値もア
ルミシート上に3μmの厚さに塗工したもので測定を行
った。これは横河ヒューレットパッカードのHIGH
RESISTANCE METER 4329AにRE
SISTIVITY CELL 16008Aを接続
し、シート状のサンプルで100Vを印加して行なっ
た。
【0014】磁気ブラシ帯電器2は、図2に示すように
感光体1に接触させて配置され、その構成は、非磁性の
直径16mmの回転可能な導電スリーブ2aと、これに内
包され、長手方向の長さが230mmのマグネットロール
2bと、マグネットロール2bの磁力により導電スリー
ブ2a上に付着する磁性導電粒子2cとを備えている。
また、上記マグネットロール2bは磁極位置を任意の位
置に設定して支持部材2d(図1参照)によって固定さ
れ、感光体と磁気ブラシの接触部において導電スリーブ
2aが感光体1の回転方向と逆回転方向に駆動回転され
る。そして、スリーブ2aには、帯電バイアス電源S1
が接続され、これらにより帯電手段を構成する。感光体
1の表面は、帯電バイアス電源S1により帯電バイアス
電圧−680が印加され、ほぼ−650Vに一様に帯電
処理される。なお、感光体1と導電スリーブ2aとの間
の距離は停止時に500μmに設定され、感光体1と導
電スリーブ2aとの間には磁性導電粒子2cの接触面が
形成される。この場合、接触面の周方向長さLは磁性導
電粒子2cの量を変えることにより変化させることがで
きる。また、本実施の形態では接触帯電部材として磁気
ブラシ2を用いたが、これに限定されるものでなく、例
えばファーブラシ(繊維ブラシ)や帯電ローラなどを用
いてもよい。
【0015】磁性粒子2Cの体積抵抗率は1×104Ω
cm〜1×107Ωcmであることが好ましく、体積抵
抗率の測定は、23℃,65%の環境で感光体の代わり
にアルミニウムドラムを用い、導電スリーブ2aに10
0Vを印加して行なった。
【0016】この感光体1の帯電面に対しては、レーザ
ダイオードおよびポリゴンミラーなどを備える不図示の
レーザビームスキャナからのレーザビームが出力され
る。このレーザビームLは、画像情報の時系列電気デジ
タル画素信号に対応して、強度変調されることにより、
感光体1の帯電面に対して画像情報に対応した静電潜像
が形成される。感光体1上で露光部(明部)電位VL
現像位置で150V程度となる。なお電位VLは、レー
ザによる光量が可変な場合には、最大の光量を照射した
ときの電位である。
【0017】反転現像装置3は、感光体1に形成された
静電潜像を負帯電性の磁性一成分絶縁現像剤(トナー)
により現像し、可視画像化するもので、マグネットを内
包する直径16mmの非磁性現像スリーブ3aを有し、こ
の非磁性現像スリーブ3aに上記トナーがコートされ
る。そして、非磁性現像スリーブ3aは、その表面と感
光体1の表面との間の距離を300μm離した状態で、
感光体1と等速で回転し、現像バイアス電源S2により
非磁性現像スリーブ3aに−500VのDC電圧と、周
波数1800Hz、ピーク間電圧1600Vの矩形のA
C電圧を重畳した現像バイアス電圧を印加し、非磁性現
像スリーブ3aと感光体1との間でジャンピング現像を
行わせる。
【0018】転写ローラ4には転写バイアス印加電源S
3から所定の転写バイアス電圧が印加される。本実施の
形態における転写ローラ4の抵抗値として5×108 Ω
のものを用い、+2000VのDC電圧を印加して転写
を行う。
【0019】一方、転写紙Pは、不図示の給紙部から供
給されて、感光体1と、中抵抗の転写ローラ4との圧接
接触部(転写部)Tに所定のタイミングにて導入され
る。転写紙Pは上記転写部Tを挟持搬送されて、その表
面側に感光体1の表面に担持されている可視画像を順次
に静電気力と押圧力とによって転写される。その後、感
光体1は、表面の残留トナーをクリーニング装置6によ
り清掃される。
【0020】可視画像の転写を受けた転写紙Pは、感光
体1の表面から分離されて熱定着方式などの定着装置5
へ導入されて可視画像の定着を受け、画像形成物(プリ
ント、コピー)として装置外へ排出される。
【0021】なお、本実施の形態の画像形成装置の解像
度a(画像分解能)は、1inch当たり600dotsであ
る。
【0022】本実施の形態の画像形成装置は、感光体
1、接触帯電部材2、現像装置3、クリーニング装置6
の4つのプロセス機器をカートリッジ容器Cに内蔵させ
て画像形成装置本体に対して着脱交換自在に装着された
カートリッジ方式の装置であるが、これに限定されるも
のではない。
【0023】前述した本実施の形態の感光体1、および
比較用の感光体11,12,13を用いた画像形成装置
によって画像形成を行った結果の画像評価を図4に示
す。なお、図4におけるLは、接触帯電部材2と感光体
1との接触面の周方向長さである。
【0024】本実施の形態において、非露光部(暗部)
電位をVD =−650(V)とし、露光部(明部)電位
をVL =−150(V)とする。また、本実施の形態の
画像形成装置の画像分解能aは、1inch当たり600do
tsであるから、隣接画素間の距離は1(inch)/600(d
ots)=2.54×104(μm)/600(dots)である。
【0025】このとき、隣接画素間の電界強度は、数式
(1)のようになる。 |VD(Volts)−VL(Volts)|/(2.54×104(μm)/600(dots))…(1) (Volts/μm) したがって、像形成時の暗部電位と明部電位との画像境
界の電界は、数式(2)のようになる。
【0026】 |VD(Volts)−VL(Volts)|×画像分解能a(dots/μm) =(650−150)(Volts) ×0.024(dots/μm) ≒12(Volts/μm) …(2) 同様に、帯電時の接触点およびその近傍(非接触点)の
電界は、数式(3)のようになる。
【0027】帯電時の接触点は、VD(V)、非接触点
は0(V)である。
【0028】 VD(Volts)×画像分解能a(dots/μm) =650(Volts) ×0.024(dots/μm) ≒15(Volts/μm) …(3)
【0029】感光体11を用いた場合、像形成時の暗部
電位と明部電位との画像境界の電界下の表面層の抵抗値
DLが1.0×1011Ω・cmよりも大きく、画像流れは生
じない。しかし、帯電時の接触点近傍の電界下における
表面層の抵抗値RDが2.0×1013Ω・cmよりも大き
いため、帯電性は悪い。そのため、帯電むらによる画像
かぶりが生じている。
【0030】感光体12を用いた場合、帯電時の接触点
近傍の電界下における表面層の抵抗値RDが2.0×1
13Ω・cmよりも小さく、帯電むらは生じない。しか
し、像形成時の画像境界の電界下の表面層の抵抗値が
1.0×1011Ω・cmよりも小さく、画像流れが生じて
いる。
【0031】感光体13を用いた場合、帯電時の接触点
近傍の電界下における表面層の抵抗値が2.0×1013
Ω・cmよりも小さく、接触面が大きいときには(図4の
接触面の周方向長さLが7mmの場合)、帯電性は良好で
あった。また、像形成時の暗部電位と明部電位との画像
境界の電界下の表面層の抵抗値が1.0×1011Ω・cm
よりも大きく、画像流れも良好であった。しかし、接触
面が小さくなると(図4の接触面の周方向長さLが5mm
の場合)、帯電むらによる画像かぶりが発生する。これ
は帯電時の接触点近傍の電界下における表面層の抵抗値
がまだ大きいためと考えられる。
【0032】それに対して、感光体1を用いた場合、帯
電時の接触点近傍の電界下における表面層の抵抗値RD
が2.0×1013Ω・cmよりも小さく、帯電性は良好で
あった。そのため、画像かぶりは生じない。また、像形
成時の暗部電位と明部電位との画像境界の電界下の抵抗
値RDLが1.0×1011Ω・cmよりも大きく、画像流れ
も生じない。また、接触面が小さくなった場合でも、画
像かぶり画像流れともに良好であった。
【0033】次に、(像形成時の表面層の抵抗値/帯電
時の表面層の抵抗値)と画像かぶりとの相関を見るため
に、感光体1を用いて、非露光部電位VD 、および露光
部電位VL を変えて画像評価を行った。非露光部電位V
D と露光部電位VL を変えるのは、帯電電位とレーザ露
光量とを変化させて行う。その結果を図5に示す。
【0034】この結果から、(像形成時の表面層の抵抗
値/帯電時の表面層の抵抗値)が2倍以上であれば、帯
電性低下による画像かぶり防止に有効であることがわか
った。なお、図5の条件1では、感光体13を用いてい
る。
【0035】以上、静電像形成時において像担持体の帯
電面における抵抗値は、 |VD(Volts)−VL(Volts)|×画像分解能a(dots/μm) (Volts/μm) の電界下において1.0×1011Ω・cmより大きけれ
ば、画像流れは発生せず、その時の抵抗値は、 VD(Volts)×画像分解能a(dots/μm) (Volts/μm) の電界下の表面層の抵抗値の2倍以上であり、 VD(Volts)×画像分解能a(dots/μm) (Volts/μm) の電界下の表面層の抵抗値が2.0×1013Ω・cmより
小さい場合には帯電むらもなく、帯電性が向上すること
がわかった。
【0036】以上のように、本実施の形態では、像担持
体表面中における抵抗値が、 |VD(Volts)−VL(Volts)|×画像分解能a(dots/μm) (Volts/μm) の電界下において1.0×1011Ω・cmより大きく、そ
の時の抵抗値が (VD(Volts)×画像分解能a(dots/μm) (Volts/μm) の電界下の抵抗値の2倍以上であり、かつ、 (VD(Volts)×画像分解能a(dots/μm) (Volts/μm) の電界下の抵抗値が2.0×1013Ω・cmより小さい場
合には、帯電性を向上させることができた。
【0037】像担持体の表面層の抵抗値は、電界が大き
くなるにしたがって小さくなるのが良い。
【0038】以上の構成に基づいて、原理を説明する
と、帯電に際して、接触帯電部材が像担持体表面にもれ
なく接触することは困難であり、前記像担持体の表面上
に電荷の注入されない部分が残って帯電性の低下が生じ
る。しかし、前記像担持体の表面層の抵抗値が小さい場
合には、表面の電荷が接触帯電中に移動することから、
前記像担持体の表面を均一に帯電することが可能であ
る。
【0039】ところが、上述のように前記表面層の抵抗
値が小さい場合、静電潜像を形成した後に電荷が移動し
て、潜像画像が流れしまうという現象が生じる。
【0040】前記像担持体上で非露光部電位VDと露光
部電位VLとの電位の点が画像分解能程度の距離をおい
て隣り合っていると考えると、像形成後の像担持体の表
面層中の表面方向の電界強度は、 |VD−VL|×画像分解能a(dots/μm) (Volts/μm) と表せる。
【0041】一方、接触帯電部材の接触点とその近傍に
おいて、非露光部電位(帯電後電位)VD(Volts)、およ
び帯電前電位0(Volts)の点が隣り合っていると考える
と、帯電中の像担持体の表面層の表面方向の電界強度
は、 VD ×画像分解能(dots/μm) (Volts/μm) と表せる。この電界下での像担持体の表面層の抵抗値が
2.0×1013Ωcmより小さいと接触点VD(V)と
非接触点0(V)とで電荷が移動し易く均一に帯電でき
る。
【0042】以上のことから、帯電中と像形成後との電
界強度は異なり、帯電中の方が像形成後より電界強度は
強くなっている。そのため、電界強度が強くなるに従っ
て、抵抗値が小さくなるような像担持体の表面層を用い
て、帯電中と像形成後との電荷移動に差を持たせること
により、画像流れを防止しながら、帯電性の向上を図る
ようにする。
【0043】なお、上記実施の形態では接触帯電部材と
して、きめ細かく帯電できる磁気ブラシを用いたが、こ
れに限るものではなく、安価なファーブラシまたは導電
ブレードを接触帯電部材に用いても、帯電を均一に行う
ことが可能である。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
異なる電界による像担持体の表面層の体積抵抗率を規定
したことにより、帯電を均一に行なうことができるとと
もに画像流れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置
を示す概略構成図である。
【図2】第1の実施の形態の磁気ブラシと感光体との接
触部分を拡大して示す断面図である。
【図3】第1の実施の形態で用いた感光体の表面層の電
界強度に対する抵抗値を示す特性図である。
【図4】本実施の形態の感光体および比較例の感光体を
用いた画像形成装置による画像形成の結果を示す画像評
価図である。
【図5】像形成時の抵抗値および帯電時の抵抗値の商
と、画像かぶりとの相関を見るために、感光体を用い
て、非露光部電位、および露光部電位を変えて画像評価
を行った結果を示す図である。
【符号の説明】
1 像担持体 1A ドラム基体 1e 電荷注入層 1f 超微粒子 2 接触帯電部材

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電界の強さに応じて体積抵抗率が変化す
    る表面層を備える像担持体と、前記像担持体に暗部電位
    D(V)と明部電位VL(V)とを備える静電像を形成
    する像形成手段であって、前記像担持体を帯電するため
    に前記像担持体に接触可能な、電圧が印加可能な、帯電
    部材を備える像形成手段と、を有し、前記静電像の解像
    度はa(dot/μm)である画像形成装置において、 |VD−VL|×aの電界下での前記表面層の体積抵抗率
    DL(Ωcm)は、1.0×1011Ωcmより大きく、
    D×aの電界下での前記表面層の体積抵抗率RD(Ωc
    m)の2倍以上であり、RDは2.0×1013Ωcmよ
    り小さいことを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記表面層は、ポリカーボネート樹脂
    と、これに分散されたSiCの粒子と、を備えることを
    特徴とする請求項1の画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記帯電部材は、磁気ブラシを備えるこ
    とを特徴とする請求項1又は2の画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記帯電部材は、繊維ブラシを備えるこ
    とを特徴とする請求項1又は2の画像形成装置。
  5. 【請求項5】 前記像担持体は、前記表面層の内側に感
    光層を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれ
    かの画像形成装置。
JP14780297A 1996-06-07 1997-06-05 画像形成装置 Pending JPH1069098A (ja)

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JP14780297A JPH1069098A (ja) 1996-06-07 1997-06-05 画像形成装置

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