JP2000267405A - 潜像形成方法及び潜像形成装置 - Google Patents

潜像形成方法及び潜像形成装置

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JP2000267405A
JP2000267405A JP7397699A JP7397699A JP2000267405A JP 2000267405 A JP2000267405 A JP 2000267405A JP 7397699 A JP7397699 A JP 7397699A JP 7397699 A JP7397699 A JP 7397699A JP 2000267405 A JP2000267405 A JP 2000267405A
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voltage
latent image
image
ferroelectric layer
polarization
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JP7397699A
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English (en)
Inventor
Shuji Iino
修司 飯野
Kosuke Sasai
浩介 笹井
Katsuhiko Takeda
勝彦 武田
Masahiko Matsuura
昌彦 松浦
Keiko Momotani
桂子 桃谷
Yukiko Mizuguchi
由紀子 水口
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 階調を好適に制御することができ、かつ、解
像度の高い鮮明な多値潜像を形成することができる潜像
形成方法を提供する 【解決手段】 潜像形成装置は、強誘電体層1bを備え
る像担持体1と、像担持体1に選択的にかつ電圧値を異
ならせて電圧を印加し、強誘電体層1bに強さの異なる
分極を生じさせて多値の分極潜像を形成する多値電圧印
加手段4とを備える。

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、ファクシミリ等の画像形成装置に使用される潜像形
成方法及び潜像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】感光体からなる像担持体表面を放電によ
り均一に帯電させた後、露光により選択的に電位を減衰
させて潜像を形成する電子写真方式の潜像形成方法が従
来より知られている。しかし、この電子写真方式には、
放電時にオゾンが発生する、NOxにより感光体表面が
劣化するため感光体を削りながら使用する必要があり耐
久性に劣る、温度及び湿度環境の変化に対して潜像が不
安定である等の問題がある。また、電子写真方式では、
いわゆるリピテーションプリントが不可能であり生産性
が低い。
【0003】これに対して、強誘電体や焦電体を備える
像担持体を使用した潜像形成方法が提案されている。こ
の種の潜像形成方法は、2値潜像を形成するものが一般
的であったため、高精細な画像を得るために必須の多値
潜像を利用した濃度階調技術が求められていた。これに
対し、特開平9−281781号公報には、焦電体層を
備える像担持体とサーマルヘッドを有し、加熱量を調節
することにより多値潜像を形成して濃度階調を実現する
潜像形成方法が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平9
−281781号公報に記載の潜像形成方法では、サー
マルヘッドと焦電体の蓄熱量が変化するため、高精度の
階調制御は困難であり、所望の階調を得ることができな
い。また、この潜像形成方法では、サーマルヘッドによ
り印加された熱が焦電体中で拡散するため、潜像部分と
他の部分との電位差が小さくなるため、顕像化した画像
のエッジが不明瞭となり、十分な解像度が十分でない。
【0005】そこで、本発明は、階調を好適に制御する
ことができ、かつ、解像度の高い鮮明な多値潜像を形成
することができる潜像形成方法を提供することを課題と
している。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第1の発明は、強誘電体層を備える像担持体に、選
択的にかつ電圧値を異ならせて電圧を印加し、強誘電体
層に強さの異なる分極を生じさせて多値の分極潜像を形
成する潜像形成方法を提供するものである。
【0007】本発明の潜像形成方法では、像担持体に多
値の分極潜像が形成される。よって、この分極潜像をト
ナーや液体インク等で顕像化して被転写材に転写する
と、濃度階調を有する画像が得られる。また、本発明の
潜像形成方法は、電圧により分極潜像を形成するため、
焦電効果を利用する場合のような潜像のぼやけ等が低減
され、潜像部分と他の部分の電位差が大きく解像度の高
い潜像を形成することができる。また、本発明の潜像形
成方法では、電圧値を調節するだけで容易に階調制御を
行うことができる。
【0008】上記像担持体に選択的にかつ電圧値を異な
らせて電圧を印加する前に、予め強誘電体層を一方向に
分極させることが好ましい。このように強誘電体層の分
極をいったん均一にした状態で多値電圧を印加すれば、
電圧値を異ならせることによる階調制御が一層容易にな
る。
【0009】上記像担持体に選択的かつ電圧値を異なら
せて電圧を印加する前に、強誘電体層に熱を印加して分
極を消去させることが好ましい。このように強誘電体層
の分極をいったん消去すれば、電圧値を異ならせること
による階調制御が一層容易になる。
【0010】第2の発明は、強誘電体層を備える像担持
体と、上記像担持体に選択的にかつ電圧値を異ならせて
電圧を印加し、強誘電体層に強さの異なる分極を生じさ
せて多値の分極潜像を形成する多値電圧印加手段とを備
える潜像形成装置を提供するものである。
【0011】上記多値電圧印加手段により電圧を印加す
る前に、強誘電体層を一方向に分極させる電圧印加手段
を設けることが好ましい。
【0012】また、上記多値電圧印加手段により電圧を
印加する前に、強誘電体層に熱を印加して分極を消去さ
せる熱印加手段を設けることが好ましい。
【0013】上記潜像形成装置に、像担持体の分極潜像
に現像剤を静電的に供給して顕像化する現像手段と、現
像剤像を被転写媒体に転写する転写手段とをさらに設け
てもよい。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、図面に示す本発明の実施形
態について説明する。 (第1実施形態)図示しない駆動装置により回転駆動さ
れる像担持体1の周囲には、矢印Aで示す回転方向に沿
って、加熱装置(熱印加手段)2、電圧印加装置(電圧
印加手段)3、潜像書き込み装置(多値電圧印加手段)
4、現像装置5、転写装置6及び清掃装置7が設けられ
ている。また、この画像形成装置は、定着装置8を備え
ている。
【0015】上記像担持体1は、アルミニウム製のドラ
ム1aに、PVDF/TeFE(フッ化ビニリデンとテ
トラフルオロエチレンの共重合体、VDFの分率が80
mol%)の強誘電体をディップ法により、膜厚約3μ
mとなるように塗布した強誘電体層1bを設けている。
ドラム1aは接地されている。上記強誘電体層1bを構
成する材料は、PVDF/TeFEに限定されず、分極
配向性を有するものであればよく、公知の強誘電材料を
使用することができる。例えば、強誘電体層1bは、チ
タン酸鉛、タンタル酸リチウム、チタン酸バリウム、P
LZT、ポリシアン化ビニリデン、シアン化ビニリデン
と酢酸ビニルの共重体、シアン化ビニリデン、ふっ化ビ
ニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体等であって
もよい。
【0016】上記加熱装置2は、図示しないヒータによ
り加熱されるヒートローラ2aを備え、後述するように
像担持体1の強誘電体層1bを約120℃まで加熱して
分極を消去する機能を有する。ヒートローラ2aは像担
持体1の表面に接触していてもよく、近接していてもよ
い。また、加熱装置2の構造は特に限定されず、板状又
はベルト状の熱伝導部材を備えるものであってもよく、
輻射加熱、誘導加熱等の方式で像担持体1を加熱するも
のであってもよい。
【0017】上記電圧印加装置3は、電源3aに接続さ
れており、像担持体1の表面に接触して従動回転する導
電性ローラ3bを備え、後述するように像担持体1の強
誘電体層1bを一方向に分極させる機能を有する。電圧
印加装置3は、交流電圧を重畳して印加するものであっ
てもよい。この場合、より安定して、かつ均一に強誘電
体層1bを分極させることができる。また、電圧印加装
置3の構造は特に限定されず、導電性ブラシ、導電性ブ
レード、導電性フィルム、導電性液体を介した注入帯電
器や、帯電用コロナチャージャであってもよい。
【0018】潜像書き込み装置4は、マルチスタイラス
アレイ10、電圧調節装置11及び電源12を備えてい
る。
【0019】図2に示すように、マルチスタイラスアレ
イ10は、樹脂製の基体10aを備え、この基体10a
に多数の微細な電極10bが一定のピッチで直列配置さ
れている。電源12は電圧調節装置11を介して各電極
10bに接続されている。電圧調節装置11は、イメー
ジリーダ等で読み込んだ画像情報やパソコン等の外部機
器から供給されるプリントに基づいて、各電極10bへ
の電圧の印加の有無及び印加する電圧値を制御する。
【0020】なお、潜像書き込み装置4は、上記のよう
なマルチスタイラスアレイを備えるものに限定されず、
イオンフロー帯電器等であってもよい。
【0021】上記現像装置5は、トナー13を収容した
ハウジング5a内に薄層ローラ5bと撹拌・搬送ローラ
5cを備え、薄層ローラ5b上に薄層を形成する負極性
に帯電したトナー13を、像担持体1の表面に形成され
た潜像に静電的に供給し、潜像をトナー像として顕像化
する。
【0022】なお、現像装置5の現像方式は特に限定さ
れず、電子写真方式で通常使用される乾式又は湿式現像
のほか、帯電・分極による濡れ性変化を利用して液状の
インクを付着させるものであってもよい。
【0023】上記転写装置6は、図示しない電源から像
担持体1表面のトナー像と逆極性の電圧が印加される転
写ローラ6aを備え、図示しない給紙搬送装置から供給
される転写紙等の被転写媒体14にトナー像を転写す
る。
【0024】転写装置6の転写方式も特に限定されず、
静電的なコロナ転写やローラ又はブラシ転写が使用でき
るほか、トナーを溶融させ転写する熱転写や、粘着転
写、圧力転写等でもよい。
【0025】上記定着装置8は少なくとも一方が所定温
度に加熱された一対の定着ローラ8a,8bを備え、上
記転写装置6から供給される被転写媒体14上のトナー
像を溶融して定着させた後、図示しない排紙部に搬送す
る。
【0026】上記清掃装置7は、その先端が像担持体1
の表面に当接するクリーニングブレード7aを備え、こ
のクリーニングブレード7aにより、転写プロセス後も
像担持体1の表面に残留するトナー(残留トナー)を掻
き落として回収する。なお、清掃装置7は、クリーニン
グブラシや、クリーニングローラを備えるものであって
もよい。
【0027】次に、図3から図8を参照して、上記潜像
形成装置における潜像形成方法及び潜像の現像について
説明する。
【0028】まず、図4に示すように、加熱装置2によ
り像担持体1の強誘電体層1b全体をキューリー点未満
の120℃まで加熱し、分極を消去する。このときの強
誘電体層1bの状態は図3において点P0で表される。
【0029】次に、図5に示すように、電圧印加装置3
の導電性ローラ3bにより像担持体1に電圧が印加され
る。この電圧印加装置3の電圧は、像担持体1の強誘電
体層1bに作用する電界が100V/μmとなるように
設定される。この電界により強誘電体層1bは一方向に
均一に分極する。このときの強誘電値層1bの状態は、
図3において点P1(分極65mC/m2)で表され
る。導電性ローラ3bを通過後は、外部電界がなくな
り、強誘電体層1bの状態は点P11(分極60mC/
2)で表される。なお、図の矢印Bは分極の方向を示
し、基端側が負、先端側が正であることを示している。
また、矢印Bの大きさは分極の大きさ(分極の強さ)を
示している。
【0030】さらに、図6(A)〜(C)に示すよう
に、形成する画像に応じて潜像書き込み装置4の電極1
0bから像担持体1の個々の位置に電圧が印加される。
例えば、図6(A)では強誘電体層1bに−55V/μ
mの電界が作用し、その結果、この部分での分極は図3
において点P2で示すように30mC/m2となる。ま
た、図6(B)では強誘電体層1bに−70V/μmの
電界が作用し、その結果、この部分での分極は図3にお
いて点P3で示すように0mC/m2となる。さらに、
図6(C)では強誘電体層1bに−70V/μmの電界
が作用し、その結果、この部分での分極は図3におい点
てP4で示すように−30mC/m2となる。潜像書き
込み装置4を通過後は、外部電界がなくなるため、点P
2、点P3及び点P4は、それぞれ点P21(分極35
mC/m2)、点P31(分極5mC/m2)及び点P4
1(分極−25mC/m2)となる。
【0031】このように潜像書き込み装置4により、い
ったん均一に分極させた像担持体1に対して異なる値の
電圧を印加することにより、強誘電体層1bに異なる強
さの異なる残留分極が生じ、多値の分極潜像が形成され
る。
【0032】次に、現像装置5から供給される負に帯電
したトナーにより、分極潜像が現像される。このとき、
図7(A)から(C)に示すように、潜像書き込み装置
4による潜像書き込み以前と比較して分極の変化が大き
い程付着するトナー13の量が多くなり、濃度階調が実
現される。
【0033】このトナー像が転写装置6の転写ローラ6
aと接触する位置(転写位置)に到達するのと同期し
て、被転写媒体14が転写位置に供給される。転写ロー
ラ6aには正の電圧が印加されており、図8(A)〜
(C)に示すように、像担持体1表面の負極性に帯電し
たトナー13は被転写媒体14に静電的に吸引され、ト
ナー像が被転写媒体14に転写される。その後、被転写
媒体14は、定着装置8により、トナー像を溶融定着さ
せた後、排紙部に搬送される。トナー像が被転写媒体1
4に転写された後の像担持体1の表面は、清掃装置7に
より残留トナーが消去され、電圧印加装置2と対向する
位置に戻る。
【0034】このように、本実施形態では、像担持体1
に多値の分極潜像が形成される。よって、この分極潜像
をトナー13で顕像化して被転写材に転写すると、濃度
階調を有する像が得られる。また、電圧により分極潜像
を形成するため、焦電効果を利用する場合のような潜像
のぼやけ等が低減され、潜像部分と他の部分の電位差が
大きく解像度の高い潜像を形成することができる。さら
に、潜像書き込み装置4の個々の電極10aに印加する
電圧値を調節するだけで容易に階調制御を行うことがで
きる。
【0035】新たな画像を形成する場合には、上記図4
に示すように加熱装置2で強誘電体層1bを加熱して分
極潜像を消去し、かつ、上記図5に示すように電圧印加
装置3により強誘電体層1bにより強誘電体層1bを一
方向に均一に帯電させた後、再度、図6(A)〜(C)
に示す潜像書き込み装置4による多値の分極潜像形成を
行う。
【0036】一方、同じ画像を再度現像する場合には、
図4の分極消去、図5の均一分極及び図6の多値分極潜
像形成を行うことなく、図7及び図8のプロセスを繰り
返せばよい。なお、同じ画像を繰り返し現像しているう
ちに画像濃度が低下する場合がある。この場合は、キュ
ーリー点未満の低い温度(第1実施形態の場合、例えば
約80℃)に加熱し、この加熱と同時又はその直後に像
担持体1の表面を短絡させると、再び良好な画像が得ら
れる。この工程は必要に応じて実行すればよく、また、
この工程は加熱装置2の加熱温度や電圧印加装置3の電
圧の設定を切り換えることにより実行することができ
る。
【0037】(第2実施形態)図9に示す本発明の第2
実施形態では、潜像形成装置は、加熱装置2を備えてい
ない点を除いて、第1実施形態と同一の構成である。
【0038】この第2実施形態では、加熱による分極消
去(上記図4)を行うことなく、上記図5に示すよう
に、電圧印加装置3の導電性ローラ3bにより像担持体
1に電圧が印加され、強誘電体層1bが一方向に均一に
分極する(図3の点P11)。次に、上記図6(A)〜
(C)に示すように、形成する画像に応じて潜像書き込
み装置4のマルチスタイラスアレイ10bにより、異な
る大きさの電界が作用し、上記図3において点P21、
点P31及び点P41で示すように複数の分極を有する
多値の分極潜像が形成される。この分極潜像がトナー1
3により現像されると、上記図7(A)〜(C)に示す
ように、潜像書き込み装置4による潜像書き込み以前と
比較して分極の変化が大きい程付着するトナー13の量
が多くなり、濃度階調が実現される。そして、このトナ
ー像は上記図8(A)〜(C)に示すように被転写材1
4に転写される。
【0039】第2実施形態のその他の作用効果は第1実
施形態と同様である。
【0040】(第3実施形態)図10に示す本発明の第
3実施形態では、潜像形成装置は、電圧印加装置3を備
えていない点を除いて第1実施形態と同一の構成であ
る。
【0041】図11から図15を参照して、上記潜像形
成装置における潜像形成方法及び潜像の現像について説
明する。
【0042】まず、図12に示すように、加熱装置2に
より強誘電体層1b全体をキューリー点未満の120℃
まで加熱して分極を消去し、強誘電体層1bを図11に
おいて点P0’で示す状態とする。
【0043】次に、図13(A)〜(C)に示すよう
に、強誘電体層1bに作用する電界がそれぞれ150V
/μm、100V/μm、60V/μmとなるように潜
像書き込み装置4の電極10bから像担持体1の個々の
位置に電圧が印加される。その結果、これらの部分での
電極はそれぞれ図11において点P1’、P2’及びP
3’で示すように、80mC/m2、65mC/m2、5
0mC/m2となる。潜像書き込み装置4を通過後は外
部電界がなくなるため、点P1’、P2’及びP3’
は、それぞれ点P11’(分極70mC/m2)、P2
1’(分極60mC/m2)及びP31’(分極45m
C/m2)に変化する。このようにいったん分極を消去
した強誘電体層1bに対して潜像書き込み装置4から印
加する電圧を異ならせることにより、多値の分極潜像が
形成される。
【0044】そして、図14(A)〜(C)に示すよう
に、現像装置5から負に帯電したトナー13が供給され
ると、その箇所の分極に応じた量のトナー13が像担持
体1の表面に付着する。その後、図15(A)〜(C)
に示すように、トナー像が被転写材14に転写される
と、濃度階調を有する画像が被転写材14に形成され
る。
【0045】第3実施形態のその他の作用効果は上記し
た第1実施形態と同様である。
【0046】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく、種々の変形が可能である。
【0047】例えば、図16に示すように、図示しない
駆動装置により、矢印C1,C2で示すように図におい
て左右方向に往復移動する導電性基板21aと強誘電体
層21bからなる平板状の像担持体21を設け、この像
担持体21の上方に加熱装置2、電圧印加装置3、潜像
書き込み装置4、現像装置5、転写装置6及びクリーニ
ングブラシ7bを備える清掃装置6を順に配置してもよ
い。
【0048】この潜像形成装置では、図において矢印C
1で示す方向に像担持体1が移動する際に、第1実施形
態と同様に、加熱装置2による分極消去、電圧印加装置
3による一方向の分極、潜像書き込み装置4による多値
の分極潜像の形成、現像装置5による潜像の顕像化、転
写装置6による被転写媒体14への転写及び清掃装置7
による残留トナーの回収が順に行われる。その後、像担
持体1は矢印C2で示す方向に移動して初期位置に戻
る。この潜像形成装置のその他の動作は第1実施形態と
同様である。なお、第2及び第3実施形態のプロセスを
平板状の像担持体で実行してもよい。
【0049】
【発明の効果】本発明の潜像形成方法では、多値電圧印
加手段から像担持体の強誘電体層に印加する電圧値を調
節することにより、多値の分極潜像が形成される。よっ
て、この分極潜像をトナーや液体インク等で顕像化して
被転写材に転写すると、濃度階調を有する像が得られ
る。また、本発明の潜像形成方法は、電圧により分極潜
像を形成するため、焦電効果を利用する場合のような潜
像のぼやけ等が低減され、潜像部分と他の部分の電位差
が大きく解像度の高い潜像を形成することができる。さ
らに、本発明の潜像形成方法では、電圧値を調節するだ
けで容易に階調制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態の潜像形成装置を示す
概略構成図である。
【図2】 潜像書き込み装置を示す概略斜視図である。
【図3】 強誘電体層における電界と分極の関係を示す
線図である。
【図4】 加熱装置による分極消去を示す要部拡大図で
ある。
【図5】 電圧印加装置による一方向の均一分極を示す
要部拡大図である。
【図6】 (A),(B)及び(C)は、潜像書き込み
装置による多値の分極潜像の形成を示す要部拡大図であ
る。
【図7】 (A),(B)及び(C)は、現像を示す要
部拡大図である。
【図8】 (A),(B)及び(C)は、転写を示す要
部拡大図である。
【図9】 本発明の第2実施形態の潜像形成装置を示す
概略構成図である。
【図10】 本発明の第3実施形態の潜像形成装置を示
す概略構成図である。
【図11】 強誘電体層における電界と分極の関係を示
す線図である。
【図12】 加熱装置による分極消去を示す要部拡大図
である。
【図13】 (A),(B)及び(C)は、潜像書き込
み装置による多値の分極潜像の形成を示す要部拡大図で
ある。
【図14】 (A),(B)及び(C)は、現像を示す
要部拡大図である。
【図15】 (A),(B)及び(C)は、転写を示す
要部拡大図である。
【図16】 本発明の変形例の潜像形成装置を示す概略
構成図である。
【符号の説明】
1,21 像担持体 1a ドラム 1b 強誘電体層 2 加熱装置(熱印加手段) 3 電圧印加装置(電圧印加手段) 4 潜像書き込み装置(多値電圧印加手段) 5 現像装置(現像手段) 6 転写装置(転写手段) 7 清掃装置 8 定着装置 10 マルチスタイラスアレイ 11 電圧調節装置
フロントページの続き (72)発明者 武田 勝彦 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 松浦 昌彦 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 桃谷 桂子 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 水口 由紀子 大阪府大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Fターム(参考) 2C162 AE21 AE29 AE31 AE44 AE64 AE74 2H029 AB16 AB18 AD06 DA00 DB01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強誘電体層を備える像担持体に、選択的
    にかつ電圧値を異ならせて電圧を印加し、強誘電体層に
    強さの異なる分極を生じさせて多値の分極潜像を形成す
    る潜像形成方法。
  2. 【請求項2】 上記像担持体に選択的にかつ電圧値を異
    ならせて電圧を印加する前に、予め強誘電体層を一方向
    に分極させることを特徴とする請求項1に記載の潜像形
    成方法。
  3. 【請求項3】 上記像担持体に選択的かつ電圧値を異な
    らせて電圧を印加する前に、強誘電体層に熱を印加して
    分極を消去させることを特徴とする請求項1又は請求項
    2に記載の潜像形成方法。
  4. 【請求項4】 強誘電体層を備える像担持体と、 上記像担持体に選択的にかつ電圧値を異ならせて電圧を
    印加し、強誘電体層に強さの異なる分極を生じさせて多
    値の分極潜像を形成する多値電圧印加手段とを備える潜
    像形成装置。
  5. 【請求項5】 上記多値電圧印加手段により電圧を印加
    する前に、強誘電体層を一方向に分極させる電圧印加手
    段を備える請求項4に記載の潜像形成装置。
  6. 【請求項6】 上記多値電圧印加手段により電圧を印加
    する前に、強誘電体層に熱を印加して分極を消去させる
    熱印加手段を備える請求項4又は請求項5に記載の潜像
    形成装置。
  7. 【請求項7】 像担持体の分極潜像に現像剤を静電的に
    供給して顕像化する現像手段と、 現像剤像を被転写媒体に転写する転写手段と、 を備える請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の
    装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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