JP2015152629A - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
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、導電性基体、前記導電性基体上に配置された感光層、及び前記感光層上に配置され、全固形分に対する含有量が5質量%以上15質量%以下であるフッ素樹脂粒子及びフッ化アルキル基含有共重合体を含む表面保護層を有する電子写真感光体と、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、トナー粒子及び前記トナー粒子に付着したフッ素樹脂粒子を含むトナーを含有する現像剤を収容し、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を前記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の表面に対し、12°以上16°以下の角度で、且つ2.0gf/mm以上3.5gf/mm以下の押し付け圧で接触するクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、を備えた画像形成装置である。
請求項2に係る発明は、前記トナー粒子の体積平均粒径が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。
請求項3に係る発明は、前記電子写真感光体の表面保護層が、グアナミン化合物及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、が重合された重合体を含み、前記フッ素樹脂粒子及び前記フッ化アルキル基含有共重合体を除いた前記表面保護層の全固形分に対する、前記グアナミン化合物及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及び前記フッ化アルキル基含有共重合体を除いた前記表面保護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又は請求項2に記載の画像形成装置である。
請求項5に係る発明は、前記トナー粒子の体積平均粒径が2μm以上5μm以下である請求項4に記載のプロセスカートリッジである。
請求項6に係る発明は、前記電子写真感光体の表面保護層が、グアナミン化合物及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、が重合された重合体を含み、前記フッ素樹脂粒子及び前記フッ化アルキル基含有共重合体を除いた前記表面保護層の全固形分に対する、前記グアナミン化合物及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及び前記フッ化アルキル基含有共重合体を除いた前記表面保護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又は請求項5に記載のプロセスカートリッジである。
請求項2に係る発明によれば、体積平均粒径が2μm以上5μm以下の小径トナーを用いても、使用初期におけるスジ状の画像欠陥とブレード鳴きの発生が抑制され、且つ電子写真感光体の表面の摩耗が抑制される画像形成装置が提供される。
請求項3に係る発明によれば、電子写真感光体の表面保護層における上記構成材料が上記範囲外である場合に比べ、電子写真感光体の電気特性の変動が抑制される画像形成装置が提供される。
請求項5に係る発明によれば、体積平均粒径が2μm以上5μm以下の小径トナーを用いても、使用初期におけるスジ状の画像欠陥とブレード鳴きの発生が抑制され、且つ電子写真感光体の表面の摩耗が抑制されるプロセスカートリッジが提供される。
請求項6に係る発明によれば、電子写真感光体の表面保護層における上記構成材料が上記範囲外である場合に比べ、電子写真感光体の電気特性の変動が抑制されるプロセスカートリッジが提供される。
本実施形態に係る画像形成装置は、導電性基体、前記導電性基体上に配置された感光層、及び前記感光層上に配置され、添加量が5質量%以上15質量%以下であるフッ素樹脂粒子及びフッ化アルキル基含有共重合体を含む表面保護層を有する電子写真感光体(以下、「感光体」と記す場合がある。)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、トナー粒子及び前記トナー粒子に付着したフッ素樹脂粒子を含むトナーを含有する現像剤を収容し、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を前記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の表面に対し、12°以上16°以下の角度で、且つ2.0gf/mm以上3.5gf/mm以下の押し付け圧で接触するクリーニングブレード(以下、「ブレード」と記す場合がある。)を有す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、以下のごとく推察される。つまり、最表面層に含有されるフッ素樹脂粒子及びフッ化アルキル基含有共重合体が、使用初期の段階では最表面層の表面上に露出して存在しており、感光体が画像形成装置内で駆動し始めた際にこれらがクリーニング部材や現像部材と摺擦してスジ状に延ばされることに起因して、スジ状の画質欠陥が生じるものと考えられる。尚、スジ状の画質欠陥となる理由は、スジ状に延ばされたフッ素樹脂粒子及びフッ化アルキル基含有共重合体が存在する感光体を帯電することで、スジ状に延ばされたフッ素樹脂粒子及びフッ化アルキル基含有共重合体が存在する場所と存在しない場所とで帯電性が異なって帯電ムラとなることで、画像においてスジ状の画質欠陥として現れるものと考えられる。
また、これとは別に、スジ状に延ばされたフッ素樹脂粒子及びフッ化アルキル基含有共重合体が存在する場所と存在しない場所とでクリーニング部材と感光体との密着性が変化することで、トナーや外添剤がすり抜けることで画像においてスジ状の画質欠陥として現れるものと考えられる。
従来用いられていた体積平均粒径が5μmを超えるトナーでは、使用初期の段階で感光体の最表面層上に露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にくく、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れる。
以下、本実施形態における電子写真感光体の構成について、図1乃至図2を参照して説明するが、本実施形態は図1乃至図2によって限定されることはない。
図1に示す電子写真感光体7Aは、いわゆる機能分離型感光体(又は積層型感光体)であり、導電性基体4上に下引層1が設けられ、その上に電荷発生層2、電荷輸送層3、及び保護層5が順次形成された構造を有するものである。電子写真感光体7Aにおいては、電荷発生層2及び電荷輸送層3により感光層が構成される。
なお、図1及び図2に示す電子写真感光体において、下引層1は設けてもよいし、設けなくてもよい。
また、図1に示す電子写真感光体7Aにおいて、導電性基体4側から順に電荷輸送層3、電荷発生層2の順に積層した態様であってもよい。
導電性基体としては、例えば、金属(アルミニウム、銅、亜鉛、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)又は合金(ステンレス鋼等)を含む金属板、金属ドラム、及び金属ベルト等が挙げられる。また、導電性基体としては、例えば、導電性化合物(例えば導電性ポリマー、酸化インジウム等)、金属(例えばアルミニウム、パラジウム、金等)又は合金を塗布、蒸着又はラミネートした紙、樹脂フィルム、ベルト等も挙げられる。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。
酸性処理液による処理は、例えば、以下のようにして実施される。先ず、リン酸、クロム酸及びフッ酸を含む酸性処理液を調製する。酸性処理液におけるリン酸、クロム酸及びフッ酸の配合割合は、例えば、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%以下の範囲がよい。処理温度は例えば42℃以上48℃以下が好ましい。被膜の膜厚は、0.3μm以上15μm以下が好ましい。
下引層は、例えば、無機粒子と結着樹脂とを含む層である。
これらの中でも、上記抵抗値を有する無機粒子としては、例えば、酸化錫粒子、酸化チタン粒子、酸化亜鉛粒子、酸化ジルコニウム粒子等の金属酸化物粒子がよく、特に、酸化亜鉛粒子が好ましい。
無機粒子の体積平均粒径は、例えば、50nm以上2000nm以下(好ましくは60nm以上1000nm以下)がよい。
特に、電子受容性化合物としては、アントラキノン構造を有する化合物が好ましい。アントラキノン構造を有する化合物としては、例えば、ヒドロキシアントラキノン化合物、アミノアントラキノン化合物、アミノヒドロキシアントラキノン化合物等が好ましく、具体的には、例えば、アントラキノン、アリザリン、キニザリン、アントラルフィン、プルプリン等が好ましい。
下引層に用いる結着樹脂としては、例えば、電荷輸送性基を有する電荷輸送性樹脂、導電性樹脂(例えばポリアニリン等)等も挙げられる。
これら結着樹脂を2種以上組み合わせて使用する場合には、その混合割合は、必要に応じて設定される。
添加剤としては、多環縮合系、アゾ系等の電子輸送性顔料、ジルコニウムキレート化合物、チタニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、チタニウムアルコキシド化合物、有機チタニウム化合物、シランカップリング剤等の公知の材料が挙げられる。シランカップリング剤は前述のように無機粒子の表面処理に用いられるが、添加剤として更に下引層に添加してもよい。
下引層の表面粗さ(十点平均粗さ)は、モアレ像抑制のために、使用される露光用レーザ波長λの1/4n(nは上層の屈折率)から1/2λまでに調整されていることがよい。
表面粗さ調整のために下引層中に樹脂粒子等を添加してもよい。樹脂粒子としてはシリコーン樹脂粒子、架橋型ポリメタクリル酸メチル樹脂粒子等が挙げられる。また、表面粗さ調整のために下引層の表面を研磨してもよい。研磨方法としては、バフ研磨、サンドブラスト処理、湿式ホーニング、研削処理等が挙げられる。
これらの溶剤として具体的には、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−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、酢酸エチル、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、クロロベンゼン、トルエン等の通常の有機溶剤が挙げられる。
図示は省略するが、下引層と感光層との間に中間層をさらに設けてもよい。
中間層は、例えば、樹脂を含む層である。中間層に用いる樹脂としては、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、ポリビニルアセタール樹脂、カゼイン樹脂、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、メラミン樹脂等の高分子化合物が挙げられる。
中間層は、有機金属化合物を含む層であってもよい。中間層に用いる有機金属化合物としては、ジルコニウム、チタニウム、アルミニウム、マンガン、ケイ素等の金属原子を含有する有機金属化合物等が挙げられる。
これらの中間層に用いる化合物は、単独で又は複数の化合物の混合物若しくは重縮合物として用いてもよい。
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む層である。また、電荷発生層は、電荷発生材料の蒸着層であってもよい。電荷発生材料の蒸着層は、LED(Light Emitting Diode)、有機EL(Electro−Luminescence)イメージアレー等の非干渉性光源を用いる場合に好適である。
なお、n−型の判定は、通常使用されるタイムオブフライト法を用い、流れる光電流の極性によって判定され、正孔よりも電子をキャリアとして流しやすいものをn−型とする。
結着樹脂としては、例えば、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアリレート樹脂(ビスフェノール類と芳香族2価カルボン酸の重縮合体等)、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルピリジン樹脂、セルロース樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂等が挙げられる。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。
これらの結着樹脂は1種を単独で又は2種以上を混合して用いられる。
なお、この分散の際、電荷発生層形成用塗布液中の電荷発生材料の平均粒径を0.5μm以下、好ましくは0.3μm以下、更に好ましくは0.15μm以下にすることが有効である。
電荷輸送層は、例えば、電荷輸送材料と結着樹脂とを含む層である。電荷輸送層は、高分子電荷輸送材料を含む層であってもよい。
上記各基の置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルキル基、炭素数1以上5以下のアルコキシ基が挙げられる。また、上記各基の置換基としては、炭素数1以上3以下のアルキル基で置換された置換アミノ基も挙げられる。
上記各基の置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1以上5以下のアルキル基、炭素数1以上5以下のアルコキシ基が挙げられる。また、上記各基の置換基としては、炭素数1以上3以下のアルキル基で置換された置換アミノ基も挙げられる。
なお、電荷輸送材料と結着樹脂との配合比は、質量比で10:1から1:5までが好ましい。
表面保護層は、全固形分に対する含有量が5質量%以上15質量%以下である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んで構成されており、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、及び、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、及び、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及び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、フッ素樹脂粒子及びフッ化アルキル基含有共重合体を除いた保護層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。
保護層には、保護層に含まれる全固形分に対し、フッ素樹脂粒子が5質量%以上15質量%以下の含有量で含有されている。
フッ素樹脂粒子の含有量は、層全構成成分(固形分全量)に対して、5質量%以上15質量%以下が望ましく、より望ましくは7質量%以上12質量%以下である。
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)及び構造式(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’及び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)及び構造式(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及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及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。)及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、グアナミン化合物及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)で表される化合物及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。
以下、保護層について、さらに詳細に説明する。
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、芳香族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。
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)及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、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。
ここで、電子写真感光体7の表面に対し、クリーニングブレード131が接触する角度(接触角)とは、電子写真感光体7の表面の接線とクリーニングブレード131との為す角(図4におけるθ)を意味する。電子写真感光体7の表面に対するクリーニングブレード131の接触角が12°以上であるとトナーのすり抜けなどが効果的に抑制され、16°以下であるとブレードのめくれの発生が抑制される。かかる観点から、クリーニングブレード131の接触角は、12°以上16°以下であることが望ましい。
硬化反応の後、同様に前処理した表面層形成用材料を硬化した基材層上に注入し、30分以上60分以下で硬化させる。
硬化反応後、金型から取り出すことにより、厚さ2mm以上3mm以下の円柱状の2層構造シート体を得る。これを幅5mm以上30mm以下、長さ200mm以上500mm以下の短冊状に切断し、弾性ゴム部材を得る。
帯電装置8としては、例えば、導電性又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、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、電子写真感光体7表面に、半導体レーザ光、LED光、液晶シャッタ光等の光を、定められた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の分光感度領域内とする。半導体レーザの波長としては、780nm付近に発振波長を有する近赤外が主流である。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、カラー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、トナー粒子と、外添剤としてトナー粒子に付着したフッ素樹脂粒子を含んで構成されている。
なお、トナーに含まれるフッ素樹脂粒子の平均一次粒径は、例えば、0.05μm以上10μm以下であることが望ましく、より望ましくは0.1μm以上5μm以下である。
さらに、トナー粒子としては、体積平均粒子径が2μm以上5μm以下であることが望ましい。
トナー粒子は、結着樹脂、着色剤及び離型剤を含有することが望ましく、更にシリカや帯電制御剤を含有してもよい。
また、着色剤としては、マグネタイト、フェライト等の磁性粉、カーボンブラック、アニリンブルー、カルイルブルー、クロムイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルークロリド、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ローズベンガル、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等を代表的なものとして例示される。
無機粒子としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、チタン酸バリウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリウム、酸化アンチモン、酸化タングステン、酸化スズ、酸化テルル、酸化マンガン、酸化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の各種無機酸化物、窒化物、ホウ化物等が好適に使用される。
また、電子写真用カラートナーはキャリアと混合して使用されるが、キャリアとしては、鉄粉、ガラスビーズ、フェライト粉、ニッケル粉またはそれ等の表面に樹脂を被覆したものが使用される。また、キャリアとの混合割合は、必要に応じて設定される。
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、ゴム等を含むベルト状のもの(中間転写ベルト)が使用される。また、中間転写体の形態としては、ベルト状以外にドラム状のものを用いてもよい。
1次転写後、電子写真感光体7に残留するトナーはクリーニング装置13によって除去される。
[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(信越化学工業社製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°及び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形成用塗布液を得た。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、及び下記構造式(1)で表される繰り返し単位を含む高分子化合物(粘度平均分子量39,000)2.9部を、テトラヒドロフラン10部及びトルエン5部に溶解して、電荷輸送層形成用塗布液を得た。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(ダイキン工業社製、平均粒径3.5μm)10部、下記構造式(E)−1及び構造式(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43部、化合物(3)を42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54部、化合物(3)を15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4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5の表面保護層の形成において、化合物(4)を75部、化合物(3)を10部に変更した以外は感光体5と同様にして電子写真感光体を作製し、これを感光体6とした。
感光体1の表面保護層の形成において、ルブロンL−2を5部、フッ化アルキル基含有共重合体を0.25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7とした。
感光体1の表面保護層の形成において、ルブロンL−2を15部、フッ化アルキル基含有共重合体を0.75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8とした。
感光体1と同様にして電荷輸送層まで形成した。
4フッ化エチレン樹脂の粒子としてルブロンL−2(ダイキン工業社製)10部、前記構造式(E)−1及び構造式(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。
・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9とした。
感光体1の表面保護層の形成において、ルブロンL−2及びフッ化アルキル基含有共重合体を添加しなかった以外は感光体1と同様にして電子写真感光体を作製し、これを感光体10とした。
感光体1の表面保護層の形成において、ルブロンL−2を3部、フッ化アルキル基含有共重合体を0.15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11とした。
感光体1の表面保護層の形成において、ルブロンL−2を16部、フッ化アルキル基含有共重合体を0.8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12とした。
感光体1の表面保護層の形成において、ルブロンL−2をダイニオンPTFEマイクロパウダーTF9207Z(住友3M社製、平均粒径4μm)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13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、最大長及び面積から、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及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:キャボット社製)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
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
また、キャリア100部とこのトナー5部をV−ブレンダーで、40rpm×20分間攪拌し、212μmの目開きを有するシーブで篩分することにより現像剤1を得た。
−トナー粒子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
具体的には、トナー粒子K2 100部にルチル型酸化チタン(粒径20nm,n−デシルトリメトキシシラン処理)1部、シリカ(粒径40nm,シリコーンオイル処理,気相酸化法)2.0部、酸化セリウム(平均粒径0.7μm)1部、高級脂肪酸アルコール(分子量700の高級脂肪酸アルコール)と4フッ化エチレン樹脂(ルブロンL−2)を質量比で5:1の割合でジェットミルで粉砕し、平均粒径8.0μmとしたもの0.3部を5Lヘンシェルミキサーで周速30m/s×15分間ブレンドを行った後、45μmの目開きのシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナー2を得た。
また、キャリア100部とこのトナー5部をV−ブレンダーで、40rpm×20分間攪拌し、212μmの目開きを有するシーブで篩分することにより現像剤2を得た。
現像剤1の作製において、4フッ化エチレン樹脂(ルブロンL−2)を抜いた(用いない)以外は現像剤1と同様にして現像剤を得て、これを現像剤3とした。
現像剤1の作製において、4フッ化エチレン樹脂(ルブロンL−2)の代わりにステアリン酸亜鉛を用いた以外は現像剤1と同様にして現像剤を得て、これを現像剤4とした。
硬度80Hs、反発弾性11%、永久伸び4%、厚さ0.5mmのウレタンゴムを表面層、硬度65Hs、反発弾性35%、永久伸び0.5%、厚さ1.5mmのウレタンゴムを基材層として用いた弾性ゴム部材(それぞれ320mm×15mm)を用い、これをメッキ鋼板からなる支持部材に接着し、電子写真装置用クリーニングブレード1を作製した。
〔画像形成テスト〕
前述の感光体1乃至13、現像剤1乃至4、クリーニングブレード1を用い、下記表1に示すような感光体、現像剤、及びクリーニングブレードをそれぞれ組合せて、富士ゼロックス社製 DocuCentre−II C7500(実験機)に装填した。
尚、特に断りのない限り、評価ごとに未使用の感光体を搭載した試験機を用い、画像形成を行った。
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
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Cin100%の部分と、これを挟むように2箇所の画像濃度Cin30%の部分とが存在し、且つ全体の画像濃度Cinが7%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の用紙で約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7(A)のごとく乱れやかすれがない
B:図7(B)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7(C)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、3.5nm未満
C:3.5nm以上
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、画像濃度Cinが1%のハーフトーン画像をA3で100枚出力し、その際のクリーニングブレードが微小振動することにより発生する高周波の異音の大きさを、以下の基準に従って評価した。
A:異音なし(フロントパネル開けても聞こえない)
B:微かに異音あり(フロントパネル開けて少し聞こえる程度)
C:異音あり(フロントパネル閉じていても聞こえる)
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がある)
Claims (6)
- 導電性基体、前記導電性基体上に配置された感光層、及び前記感光層上に配置され、全固形分に対する含有量が5質量%以上15質量%以下であるフッ素樹脂粒子及びフッ化アルキル基含有共重合体を含む表面保護層を有する電子写真感光体と、
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、
トナー粒子及び前記トナー粒子に付着したフッ素樹脂粒子を含むトナーを含有する現像剤を収容し、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を前記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の表面に対し、12°以上16°以下の角度で、且つ2.0gf/mm以上3.5gf/mm以下の押し付け圧で接触するクリーニングブレードを有するクリーニング手段と、
を備えた画像形成装置。 - 前記トナー粒子の体積平均粒径が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表面保護層が、グアナミン化合物及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、が重合された重合体を含み、
前記フッ素樹脂粒子及び前記フッ化アルキル基含有共重合体を除いた前記表面保護層の全固形分に対する、前記グアナミン化合物及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及び前記フッ化アルキル基含有共重合体を除いた前記表面保護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又は請求項2に記載の画像形成装置。 - 導電性基体、前記導電性基体上に配置された感光層、及び前記感光層上に配置され、全固形分に対する含有量が5質量%以上15質量%以下であるフッ素樹脂粒子及びフッ化アルキル基含有共重合体を含む表面保護層を有する電子写真感光体と、
トナー粒子及び前記トナー粒子に付着したフッ素樹脂粒子を含むトナーを含有する現像剤を収容し、前記電子写真感光体の表面に形成された静電潜像を前記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対し、12°以上16°以下の角度で、且つ2.0gf/mm以上3.5gf/mm以下の押し付け圧で接触するクリーニングブレードを有す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。 - 前記トナー粒子の体積平均粒径が2μm以上5μm以下である請求項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表面保護層が、グアナミン化合物及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、が重合された重合体を含み、
前記フッ素樹脂粒子及び前記フッ化アルキル基含有共重合体を除いた前記表面保護層の全固形分に対する、前記グアナミン化合物及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及び前記フッ化アルキル基含有共重合体を除いた前記表面保護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又は請求項5に記載のプロセスカートリッジ。
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