專利名稱：圖像形成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用調(diào)色劑將形成于像承載體上的靜電像可視化從而得到圖像的復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等圖像形成裝置。尤其涉及作為像承載體的感光層，使用每單位面積的靜電電容大于等于1.7×10-6(F/m2)的高靜電電容材料的圖像形成裝置。
背景技術(shù)：
在電子照片圖像形成裝置中，作為像承載體的感光體通常廣泛采用有機(jī)感光體。圖5是有機(jī)感光體的一例的層結(jié)構(gòu)模型圖。該有機(jī)感光體，在金屬基體11上依次層疊了由有機(jī)材料構(gòu)成的電荷發(fā)生層12、電荷輸送層13、表面保護(hù)層14。在此，感光體的感光層包括除了金屬基體11的電荷發(fā)生層12、電荷輸送層13、表面保護(hù)層14。另外，即使在金屬基體11上設(shè)置了基底層時，感光層包括電荷發(fā)生層12、電荷輸送層13、表面保護(hù)層14，即不包括金屬基體11和基底層(未圖示)。在為不具有表面保護(hù)層14的感光體的情況下，感光層是電荷發(fā)生層12和電荷輸送層13。
但是，電子照片圖像形成裝置，隨著復(fù)印機(jī)、打印機(jī)的數(shù)字化、全色化、高速化的發(fā)展，非常期待復(fù)印機(jī)、打印機(jī)進(jìn)入到輕印刷市場。
但是，為了進(jìn)入到印刷市場，能夠形成高精細(xì)的靜電潛像的圖像形成裝置是必不可少的，在感光體內(nèi)部具有電荷發(fā)生機(jī)構(gòu)的有機(jī)感光體中，在到達(dá)感光體表面之前產(chǎn)生電荷擴(kuò)散，在高精細(xì)化方面存在限制。
因此，作為將電荷擴(kuò)散抑制到最低限度來實(shí)現(xiàn)高精細(xì)化的方法，使用具有在感光體表面附近產(chǎn)生電荷的機(jī)構(gòu)的非晶硅感光體的方法，近年來也引起人們的關(guān)注(例如，參照日本特開2004-279902號公報)。
非晶硅感光體基本上如圖6的層結(jié)構(gòu)模型圖所示，在金屬基體11上形成非晶硅感光層(光導(dǎo)電層)15。非晶硅感光體基本上如圖6的層結(jié)構(gòu)模型圖所示，在金屬基體11上依次層疊電荷阻止層15、電荷發(fā)生層16、電荷阻止層17以及表面層18。在此，非晶硅感光體的感光層是從感光體除去金屬基體11后的層、即電荷阻止層15、電荷發(fā)生層16、電荷阻止層17以及表面層18。非晶硅感光層15是由a-Si、a-SiC、a-SiO、a-SiON等非晶硅類材料形成的，通過例如輝光(glow)放電分解法、濺射法、ECR法、蒸鍍法等形成。
為了得到高分辨率的圖像，期望像承載體感光層的每單位面積的靜電電容要高。具體而言，期望感光層的每單位面積的靜電電容為大于等于1.7×10-6(F/m2)的高靜電電容。在這一點(diǎn)上，非晶硅感光體(以下記為a-Si感光體)與有機(jī)感光體相比，介質(zhì)常數(shù)大3倍左右，因而在感光層厚度相同(感光體厚度除去作為支撐體的金屬基體的厚度的總厚度)的情況下，感光層的每單位面積的靜電電容大3倍左右。另外，為了提高點(diǎn)再現(xiàn)性，需要使感光層的厚度變薄，抑制電荷的擴(kuò)散。在a-Si感光體中，為了實(shí)現(xiàn)容許的點(diǎn)再現(xiàn)性，需要將感光層的厚度設(shè)在50μm以下；另外，在有機(jī)感光體中，為了實(shí)現(xiàn)與a-Si感光體同樣的點(diǎn)再現(xiàn)性，需要將感光層的厚度設(shè)在17μm以下。此時，將各個像承載體感光層的每單位面積的靜電電容設(shè)為下限。根據(jù)以上技術(shù)上的理由，設(shè)定為上述靜電電容≥1.7×10-6(F/m2)。
感光層的靜電電容是用以下方法測定的值。
在金屬基體上準(zhǔn)備具有與實(shí)際感光層相同的層結(jié)構(gòu)的平板狀感光板。使該平板狀感光板接觸比感光板小的電極，對電極施加直流電壓。監(jiān)視此時流過的電流，通過對所得到的電流進(jìn)行時間積分，求出殘留在感光層上的電荷量q。一邊改變直流電壓的值一邊進(jìn)行上述處理，根據(jù)電荷量q的變化量求出感光板的靜電電容C。
在本例子中，用平板狀感光板進(jìn)行測定，但只要研究電極的形狀使之具有與感光體相同的曲率，則也可以用筒狀的感光體進(jìn)行測定。
但是，在使用作為高靜電電容的非晶硅感光體(以下記為a-Si感光體)的情況下，能夠輸出非常高精細(xì)的圖像，而在使用作為低靜電電容的有機(jī)感光體的情況下，將產(chǎn)生看不到的圖像不良“漏白”。
如圖7所示，“漏白”是這樣的圖像缺陷在對感光體表面的行進(jìn)方向(旋轉(zhuǎn)方向)輸出半色調(diào)部A和高濃度部B相鄰的圖像圖案時，其邊界部C的濃度變得極淡。關(guān)于感光體表面的行進(jìn)方向，包括高濃度部B在前而半色調(diào)部A在后的情況、和相反地半色調(diào)部A在前而高濃度部B在后的情況這兩者。
發(fā)明人對該“漏白”的發(fā)生原因進(jìn)行了潛心研究，從而清楚了是根據(jù)以下機(jī)理(mechanism)產(chǎn)生的。下面，說明詳細(xì)內(nèi)容。
圖8是表示感光體上的靜電潛像電位的圖。在本例子中，是感光體-負(fù)帶電處理、圖像曝光、反轉(zhuǎn)顯影的組合，未曝光部是底色部(background非圖像部)。Vl表示圖像部的高濃度部B的潛像電位，Vh表示圖像部的半色調(diào)部A的潛像電位，Vd表示非圖像部D的潛像電位。為了對這種潛像電位進(jìn)行顯影，當(dāng)對顯影裝置的顯影劑承載體即顯影套筒施加顯影偏置電壓時，調(diào)色劑從顯影套筒轉(zhuǎn)移到感光體的圖像部，對潛像進(jìn)行顯影。這是因為要分別通過調(diào)色劑電荷，補(bǔ)償顯影偏置電壓的直流電壓成分Vdc與圖像部電位Vl的電位差、即顯影對比度(contrast)電位Vcont，以及顯影偏置電壓的直流電壓成分Vdc和圖像部電位Vh的電位差、即Vcont-h。
但是，在半色調(diào)部A和高濃度部B的邊界區(qū)域，由于顯影對比度電位Vcont和Vcont-h存在差，因此，在感光體表面附近，除了從顯影套筒向感光體的電場以外，還形成有從半色調(diào)部向高濃度部的迂回電場。圖10表示感光體表面附近的高濃度部和半色調(diào)部的邊界區(qū)域的電場矢量。通過該迂回電場，在顯影工序初始，存在于邊界區(qū)域附近的調(diào)色劑和存在于半色調(diào)部的調(diào)色劑，按照圖10所示的電場矢量，其大部分轉(zhuǎn)移到高濃度部的潛像。
隨著顯影工序的進(jìn)行，當(dāng)調(diào)色劑的電荷補(bǔ)償高濃度部的顯影對比度電位Vcont時，高濃度部的調(diào)色劑最外層電位接近Vdc。因此，高濃度部B和半色調(diào)部A的顯影對比度電位Vcont、Vcont-h的差變小，上述迂回電場消失。結(jié)果，從顯影套筒轉(zhuǎn)移到半色調(diào)部的調(diào)色劑不會向高濃度部側(cè)轉(zhuǎn)移，最終，半色調(diào)部和高濃度部均通過調(diào)色劑電荷補(bǔ)償顯影對比度電位，顯影工序結(jié)束。
但是，在完全通過顯影區(qū)域之前，如圖9所示在處于調(diào)色劑的電荷沒有相對于高濃度部的潛像電位補(bǔ)償顯影對比度電位的狀態(tài)時，保持迂回電場不消失的狀態(tài)不變，通過顯影區(qū)域。因此，對半色調(diào)部的潛像電位來說足夠的調(diào)色劑沒有被轉(zhuǎn)移，在半色調(diào)部A和高濃度部B的邊界部C產(chǎn)生“漏白”。在圖9中，相對于潛像電位被涂黑的部分是調(diào)色劑最外層電位。即，調(diào)色劑最外層電位在半色調(diào)部A是Vdc，在高濃度部B是Vs。因此，在高濃度部B中，相對于顯影對比度電位Vcont，通過對調(diào)色劑進(jìn)行顯影而補(bǔ)償?shù)碾娢徊頥s-Vl變得相當(dāng)小。
將這樣不能用調(diào)色劑電荷補(bǔ)償顯影對比度電位的狀態(tài)表現(xiàn)為“充電不良”。
接著，說明“漏白”在現(xiàn)有的有機(jī)感光體中不產(chǎn)生而在a-Si感光體中產(chǎn)生的理由。
a-Si感光體具有如下材料特性與有機(jī)感光體相比介電常數(shù)大3倍(a-Si感光體約為10，有機(jī)感光體約為3.3)，在具有與有機(jī)感光體相同的感光層厚度的情況下，將具有有機(jī)感光體的3倍的靜電電容。
結(jié)果，在a-Si感光體中，滿足顯影對比度電位Vcont、Vcont-h所需要的調(diào)色劑電荷量，需要為有機(jī)感光體的3倍左右。例如，在使用和現(xiàn)有的有機(jī)感光體相同的帶電量的調(diào)色劑進(jìn)行顯影時，在感光體上需要與有機(jī)感光體相比大約3倍左右的調(diào)色劑量。
但現(xiàn)狀是在顯影夾(nip)中存在的調(diào)色劑量被限制，因而在a-Si感光體中，不能對充分滿足顯影對比度電位Vcont的調(diào)色劑量進(jìn)行顯影。尤其是為了補(bǔ)償電位差大的高濃度部的顯影對比度電位Vcont，需要非常多的電荷量。但是，因為在顯影夾中存在的可顯影的調(diào)色劑量被限制，因而在a-Si感光體中不能補(bǔ)償顯影對比度電位Vcont。
結(jié)果，發(fā)生“充電不良”，產(chǎn)生“漏白”這樣的圖像不良。
但是，在有機(jī)感光體的情況下，通過進(jìn)行使感光層厚度變薄的薄膜化，能夠得到高分辨率的圖像。因為有機(jī)感光體在電荷發(fā)生層被光感應(yīng)的電荷擴(kuò)散，因此，為了提高分辨率需要使感光層厚度變薄。并且，用于得到與a-Si感光體相同的分辨率的有機(jī)感光體的感光層厚度，如前所述可以是17μm以下，當(dāng)將該感光層厚度換算成靜電電容時，為下限值1.7×10-6(F/m2)。因此，在有機(jī)感光體的情況下，也進(jìn)行薄膜化而將靜電電容做成大于等于1.7×10-6(F/m2)的高靜電電容，與a-Si感光體同樣也發(fā)生“充電不良”，產(chǎn)生“漏白”這樣的圖像不良。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供抑制圖像漏白的圖像形成裝置。
本發(fā)明的另一目的是，提供抑制高濃度部和半色調(diào)部邊界的圖像不良的圖像形成裝置。
本發(fā)明的另一目的是，能夠通過顯影對潛像電位改善由調(diào)色劑電荷引起的充電不良的圖像形成裝置。
本發(fā)明的另一目的是，提供能夠進(jìn)行高精細(xì)的圖像形成的圖像形成裝置。
本發(fā)明的另一目的是，提供使用每單位面積的靜電電容大于等于1.7×10-6(F/m2)的高靜電電容材料作為感光層的圖像形成裝置。
本發(fā)明的其他目的和特征，通過參照附圖閱讀以下的詳細(xì)說明將變得更加清楚。


圖1是實(shí)施例1的圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)模型圖。
圖2是表示實(shí)施例1(2-1)的討論結(jié)果的圖。
圖3是實(shí)施例2的調(diào)色劑粒徑相對于激光斑點(diǎn)直徑的說明圖。
圖4是表示實(shí)施例2的討論結(jié)果的圖。
圖5是有機(jī)感光體的層結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是非晶硅感光體的層結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是漏白現(xiàn)象的說明圖。
圖8是表示像承載體上的潛像電位的圖。
圖9是表示顯影結(jié)束后的像承載體上的潛像電位的圖。
圖10是迂回電場的說明圖。
圖11是表示實(shí)施例1(2-2)的討論結(jié)果的圖。
圖12是表示實(shí)施例1(2-2)的討論結(jié)果的圖。
圖13是表示實(shí)施例1(2-3)的討論結(jié)果的圖。
圖14是表示實(shí)施例1(2-3)的討論結(jié)果的圖。
圖15是為求出Q/M和M/S而使用的法拉第筒(faraday cage)的略圖。
圖16是為求出調(diào)色劑的介電常數(shù)εt而使用的裝置的略圖。
具體實(shí)施例方式
下面，結(jié)合附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明的圖像形成裝置。
(1)圖像形成裝置例的概略結(jié)構(gòu)說明圖1是本實(shí)施例的圖像形成裝置的概略結(jié)構(gòu)模型圖。本例子的圖像形成裝置是使用非晶硅感光體(a-Si感光體)作為像承載體的、負(fù)帶電極性的感光體、圖像曝光方式、反轉(zhuǎn)顯影方式的電子照片激光打印機(jī)，具有1200dpi的分辨率。
1是筒型的a-Si感光體，如圖6所示，在鋁基體11上形成有由電荷(electron)阻止層15、電荷發(fā)生層16、電荷(hole)阻止層17以及表面層18構(gòu)成的感光層。感光層的厚度Ld是40μm(＝40×10-6m)，感光層的每單位面積的靜電電容是2.2×10-6(F/m2)。
感光體1在箭頭的順時針方向以預(yù)定的速度被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，其表面通過帶電器2均勻帶電為-500V。
接著，通過曝光器3對該帶電處理面進(jìn)行光像曝光L，在感光體面形成靜電潛像。在本例子中，曝光器3是激光掃描儀。該掃描儀，對應(yīng)于從個人計算機(jī)等未圖示的主機(jī)裝置輸入到圖像形成裝置的圖像信號輸出調(diào)制后的激光，在感光體1的帶電面進(jìn)行掃描曝光L。由此，曝光后的感光體面的明部的電位衰減，通過未被曝光的暗部電位和曝光后的明部電位的電位對比，在感光體面形成對應(yīng)于圖像信號的圖像圖案的靜電潛像。在本例子中，明部電位即最高濃度部的潛像電位Vl是-150V。最高濃度部，是顯影偏置電壓的直流成分和靜電潛像的圖像部電位(明部電位)的電位差最大的部分，也就是密實(shí)圖像部分。
接著，通過顯影裝置4對該靜電潛像進(jìn)行反轉(zhuǎn)顯影作為調(diào)色劑像。在本例子中，顯影裝置4是二成分顯影方式的顯影裝置。由調(diào)色劑(粒徑為7μm)和載體(carrier粒徑35μm)構(gòu)成的二成分顯影劑是可旋轉(zhuǎn)的顯影劑承載體。被顯影套筒4a承載，并通過該顯影套筒4a及被固定配置在其內(nèi)部的磁性輥4b，向與感光體1對置的對置部附近搬送。對顯影套筒4a施加在-350V的直流成分Vdc疊加了交流成分的顯影偏置電壓，通過感光體1上的潛像電位和顯影套筒4a之間的電位差，向圖像部移動調(diào)色劑，靜電潛像作為調(diào)色劑像被可視化。
并且，在感光體1和轉(zhuǎn)印帶電器5對置的轉(zhuǎn)印部，依次向在預(yù)定控制時刻從未圖示的送紙機(jī)構(gòu)部輸送到轉(zhuǎn)印部的記錄材料P，靜電轉(zhuǎn)印該調(diào)色劑像。
通過轉(zhuǎn)印部后的記錄材料P從感光體1面分離而被導(dǎo)入定影器6，在此接受未定影調(diào)色劑像的熱壓定影，作為打印品排出到裝置外。
另外，記錄材料分離后的感光體1，通過清潔器7去除轉(zhuǎn)印殘留調(diào)色劑等殘留附著物，進(jìn)而，接受由前曝光燈8進(jìn)行的全面曝光而被電初始化，反復(fù)供給成像。
(2)防止漏白(2-1)其1在上述圖像形成裝置中，研究了“漏白”的發(fā)生原因。即，研究了相對于最高濃度部的感光體上的調(diào)色劑的每單位面積的重量M/S＝0.5～0.8mg/cm2(＝5～8g/m2)，使感光體上的調(diào)色劑的每單位重量的電荷量Q/M變化，輸出半色調(diào)部和最高濃度部相鄰的圖像時的“漏白”的發(fā)生原因。
將M/S設(shè)為0.5～0.8mg/cm2，是因為這是在最高濃度部也能確保足夠的圖像濃度的量。
另外，Q/M和M/S的調(diào)整，根據(jù)在調(diào)色劑中添加的外添劑種類及其添加量、在載體表面涂敷的涂層(coat)劑種類及其添加量、調(diào)色劑/載體比率的調(diào)整、顯影套筒上顯影劑量的調(diào)整來進(jìn)行。
此外，Q/M和M/S的值，是通過用下述測定法測定感光體上的調(diào)色劑而得到的值。
為了能夠容易地測定感光體上的調(diào)色劑，在圖像形成動作中在感光體上對調(diào)色劑進(jìn)行顯影后的時刻切斷圖像形成裝置的電源。使用圖15所示的具有將軸徑不同的金屬筒配置成同軸的內(nèi)外二重筒、和用于進(jìn)一步將調(diào)色劑放入內(nèi)筒內(nèi)的過濾器(filter)的法拉第筒，氣動(air)吸引感光體上的調(diào)色劑。法拉第筒的內(nèi)筒和外筒絕緣，當(dāng)在過濾器內(nèi)放入調(diào)色劑時，產(chǎn)生由調(diào)色劑電荷量Q引起的靜電感應(yīng)。通過庫侖指示器(KEITHLEY 616DIGITAL ELECTROMETER)測定該被感應(yīng)的電荷量Q，并除以內(nèi)筒內(nèi)的調(diào)色劑重量M，從而求出Q/M(μC/g)。另外，測定感光體上所吸引的面積S，并用該值去除調(diào)色劑重量M，從而求出M/S(mg/cm2)。
另外，對于最高濃度部，顯影偏置電壓的直流成分Vdc和感光體的明部電位Vl的電位差即顯影對比度電位Vcont是200V，對于半色調(diào)部，顯影偏置電壓的直流成分Vdc和感光體的半色調(diào)部電位Vh的電位差即顯影對比度電位Vcont-h是100V。
如上所述，顯影對比度電位是在顯影位置感光體上的圖像部電位Vl(或者Vh)、和被施加在顯影套筒上的顯影偏置電壓的直流電壓成分Vdc的電位差。
在顯影位置感光體上的圖像部電位通過以下方式求出在設(shè)置顯影器的位置上配置表面電位計，測定圖像形成動作中的感光體的表面電位，取得該表面電位和顯影偏置電壓的直流電壓成分Vdc的差。
圖2表示討論結(jié)果。圖2中的○表示未發(fā)生“漏白”，×表示發(fā)生了“漏白”。另外，本實(shí)施例的圖像形狀裝置是反轉(zhuǎn)顯影方式，使用負(fù)帶電性的調(diào)色劑，因此，圖2的縱軸用感光體上調(diào)色劑的每單位重量的電荷量Q/M的絕對值來表示。由圖2可知，在如下情況下不發(fā)生“漏白”M/S＝0.5mg/cm2(＝5g/m2)時，|Q/M|≥60μC/g(＝60×10-6C/g)；M/S＝0.55mg/cm2時，|Q/M|≥53μC/g；M/S＝0.6mg/cm2時，|Q/M|≥47μC/g；M/S＝0.65mg/cm2時，|Q/M|≥43μC/g；M/S＝0.7mg/cm2時，|Q/M|≥39μC/g；M/S＝0.75mg/cm2時，|Q/M|≥35μC/g；M/S＝0.8mg/cm2時，|Q/M|≥32μC/g。
另外，表示各條件中不等式1的右邊值的是圖2中的虛線，在表1中記述有代表性的M/S的值。


在此，式1由以下公式定義。
|QM|≥0.95×Vcont(MS)×(Lt2ϵ0ϵt+Ldϵ0ϵd)······]]>(式1)
其中，設(shè)感光體上的調(diào)色劑像的每單位重量的電荷量為Q/M(C/g)，設(shè)對于感光體上的調(diào)色劑像的最高濃度部的、感光體的表面電位和顯影偏置電壓的直流成分的電位差為Vcont(V)，設(shè)感光體上的調(diào)色劑像的最高濃度部的每單位面積的調(diào)色劑重量為M/S(g/m2)，設(shè)感光體上的調(diào)色劑像的最高濃度部中調(diào)色劑層的厚度為Lt(m)，設(shè)感光層的厚度為Ld(m)，設(shè)調(diào)色劑層的相對介電常數(shù)為εt，設(shè)感光層的相對介電常數(shù)為εd，設(shè)真空的介電常數(shù)為ε0(F/m)。
另外，表1中示出的單位與式1中說明的單位不一致，但是，在式1中左邊和右邊的量綱(dimension)一致，表1的單位必須轉(zhuǎn)換成式1的單位。例如，將表1的M/S＝0.5mg/cm2代入式1時，必須轉(zhuǎn)換成M/S＝5g/m2，此時表1所示的式1的右邊的60.0μC/g必須轉(zhuǎn)換成60.0×10-6C/g。當(dāng)然，Q/M的單位也必須轉(zhuǎn)換為(C/g)。另外，與上述相同，對于圖2所示的Q/M、M/S的單位，在碰到式1時也必須將單位分別轉(zhuǎn)換成(C/g)、(g/m2)。
如上所述，設(shè)顯影在像承載體上的調(diào)色劑的每單位重量的電荷量Q/M的絕對值大于等于(式1)的右邊。由此，能夠設(shè)通過顯影在像承載體上的調(diào)色劑形成的電位，相對于最需要電荷量的最高濃度部的顯影對比度電位Vcont，大于等于95％。即，在圖9中，為|Vl-Vs|/Vcont×100≥95％。明部電位Vs是通過調(diào)色劑被顯影后的像承載體上的調(diào)色劑層的表面電位，是在顯影位置或者顯影位置附近測定的值。(式1)的導(dǎo)出法將在后面敘述。
通過設(shè)為95％以上，由半色調(diào)/最高濃度部的邊界附近的電位差產(chǎn)生的“迂回電場”小到可以忽略的程度，能夠抑制邊界附近的調(diào)色劑移動。結(jié)果，能夠解決半色調(diào)部和最高濃度部的邊界部的“漏白”。
另外，通過設(shè)像承載體上最高濃度部的每單位面積的調(diào)色劑重量M/S大于等于0.5mg/cm2且小于等于0.8mg/cm2，從而在最高濃度部也能夠確保足夠的圖像濃度。
另外，設(shè)相對于最高濃度部的最大顯影對比度電位Vcont大于等于150V且小于等于250V，從而能夠確保用于取得足夠灰階性的γ，能夠進(jìn)行可以清楚地表現(xiàn)半色調(diào)的高精細(xì)的圖像輸出。
進(jìn)而，通過設(shè)調(diào)色劑的平均粒徑小于等于7μm，從而在減小激光斑點(diǎn)直徑來實(shí)現(xiàn)高分辨率的情況下，也能夠清楚地形成孤立潛像，能夠進(jìn)行點(diǎn)再現(xiàn)性高的高精細(xì)的圖像輸出。
<(式1)的導(dǎo)出法>
顯影在像承載體上的調(diào)色劑所形成的電位ΔV(以下稱為充電電位)，通過解泊松方程用(式2)表示。該ΔV是圖9的|Vl-Vs|，即像承載體上調(diào)色劑像的最高濃度部中顯影前的像承載體的表面電位Vl、和像承載體上調(diào)色劑像的最高濃度部中顯影后的調(diào)色劑像的表面電位Vs的電位差。
右邊的第一項是由調(diào)色劑本身的電荷生成的電位，第二項表示在調(diào)色劑電荷和像承載體基層之間生成的電位。
ΔV=(Lt2ϵ0ϵt×QM×MS)+(Ldϵ0ϵd×QM×MS)···]]>(式2)為了在半色調(diào)/高濃度部的邊界附近改善由迂回電場產(chǎn)生的充電不良，需要設(shè)最難充電的最高濃度部的充電電位ΔV的絕對值，與最高濃度部的顯影對比度電位Vcont大致相等。
經(jīng)過本發(fā)明人的認(rèn)真研究可知，設(shè)為大致相等的理由是，由于與感光體的附著力也對感光體上存在的調(diào)色劑起作用，因此，抑制由迂回電場引起的調(diào)色劑移動所需要的條件，是最高濃度部的充電電位ΔV的絕對值大于等于最高濃度部的顯影對比度電位Vcont的95％，即，|充電電位ΔV|≥Vcont×0.95…(式3)換言之，|Vl-Vs|≥Vcont×0.95因此，將(式2)代入(式3)，對像承載體上的每單位重量的調(diào)色劑電荷量Q/M進(jìn)行整理，從而導(dǎo)出了(式1)。
在圖2中，比較漏白發(fā)生狀況和虛線后可知，若為絕對值大于虛線上的值的Q/M則不發(fā)生“漏白”。圖2的虛線相當(dāng)于式1中的等號。因此，圖2的虛線之上的范圍相當(dāng)于式1的范圍。
在計算(式1)的右邊時使用的各參數(shù)值如下。真空的介電常數(shù)以外的值是實(shí)測值。
真空的介電常數(shù)ε0＝8.854×10-12(F/m)；感光層的相對介電常數(shù)εd10；感光體上的調(diào)色劑像的最高濃度部中調(diào)色劑層的相對介電常數(shù)εt2.5；感光體上的調(diào)色劑像的最高濃度部中調(diào)色劑層的厚度Lt8.04μm(M/S＝0.5mg/cm2)8.72μm(M/S＝0.55mg/cm2)9.39μm(M/S＝0.6mg/cm2)10.07μm(M/S＝0.65mg/cm2)10.74μm(M/S＝0.7mg/cm2)11.42μm(M/S＝0.75mg/cm2)12.09μm(M/S＝0.8mg/cm2)對于上述調(diào)色劑層的厚度的單位(μm)，在代入式1時也必須換算成單位(m)。即，在調(diào)色劑層的厚度為8.04μm的情況下代入式1時，必須設(shè)為8.04×10-6m。
對本實(shí)施例所使用的各參數(shù)的測定方法進(jìn)行說明。
<感光層的厚度Ld>
在金屬基體上準(zhǔn)備具有與實(shí)際感光層相同的層結(jié)構(gòu)的平板狀感光板。用膜厚計測定實(shí)施感光層前后的厚度，通過計算其差值，求出感光體的膜厚Ld。
<感光層的相對介電常數(shù)εd>
在金屬基體上準(zhǔn)備具有與實(shí)際感光層相同的層結(jié)構(gòu)的平板狀感光板。使該平板狀感光板接觸比感光板小的電極，對電極施加直流電壓。監(jiān)視此時流過的電流，通過對所得到的電流進(jìn)行時間積分，求出殘留在感光層上的電荷量q。一邊改變直流電壓的值一邊進(jìn)行上述處理，根據(jù)電荷量q的變化量求出感光板的靜電電容C。使用測定出的靜電電容C、電極面積S、以及用上述方法求出的感光體膜厚Ld，根據(jù)C＝εS/Ld求出感光體的介電常數(shù)ε。將所求出的感光體的介電常數(shù)除以真空的介電常數(shù)ε0，求出感光體的相對介電常數(shù)εd。
在本例子中，用平板狀感光板進(jìn)行測定，但只要研究電極的形狀使之具有與感光體相同的曲率，則也可以用筒狀的感光體進(jìn)行測定。
<調(diào)色劑層的厚度Lt>
使用三維形狀測定激光顯微鏡(keyence制造VK-9500)，測定感光體上有調(diào)色劑層的部位和沒有調(diào)色劑層的部位的高度，通過計算其差求出調(diào)色劑層厚Lt。
<調(diào)色劑層的相對介電常數(shù)εd>
在圖16的裝置中，測定接通/斷開開關(guān)時的電位變化波形，根據(jù)該波形求出調(diào)色劑的介電常數(shù)εt。以下說明詳細(xì)內(nèi)容。
圖16的裝置，在光滑的2個電極間以大約30mm的厚度均等地夾持調(diào)色劑，將下部電極接地，上部電極經(jīng)由開關(guān)與電阻R(30MΩ)，連接在高壓電源上。為了能夠記錄上部電極電位，在上部電極附近配置了表面電位計和示波器。
在該裝置中，通過使開關(guān)為接通狀態(tài)對上部電極電位施加數(shù)百V，測定上部電極電位的上升曲線。
調(diào)色劑層的介電常數(shù)ε用電荷輸送方程式(式a)表示，因此，根據(jù)上部電極電位的上升曲線求出調(diào)色劑層的介電常數(shù)ε。L是調(diào)色劑層高度，S是電極面積，R是電源-開關(guān)間電阻，Vi是電源電壓，VT是上部電極電位，τ是調(diào)色劑層的緩沖時間。
ϵ=LSR·Vi-VτVTτ+dVTdt···]]>(式a)電壓VT的微分系數(shù)，根據(jù)事先測定出的上部電極電位的下降曲線(開關(guān)從接通狀態(tài)變?yōu)閿嚅_狀態(tài)時測定的上部電極電位的時間推移)求出。
另外，調(diào)色劑層的緩沖時間由(式b)能算出，因此，使用根據(jù)上部電極電位的下降曲線得出的微分系數(shù)求出電壓VT的調(diào)色劑層的緩沖時間τ。
τ=-V(dV/dt)···]]>(式b)將這樣得出的調(diào)色劑層的介電常數(shù)ε除以真空的介電常數(shù)ε0，從而求出調(diào)色劑層的相對介電常數(shù)εt。
(2-2)其2進(jìn)而，研究了將相對于最高濃度部的顯影對比度電位Vcont作為以下的條件時的“漏白”的發(fā)生原因。即，研究了相對于最高濃度部的感光體上調(diào)色劑的每單位面積的重量M/S＝0.5～0.8mg/cm2，使感光體上調(diào)色劑的每單位重量的電荷量Q/M變化，輸出半色調(diào)部和最高濃度部相鄰的圖像時的“漏白”的發(fā)生原因。
除了相對于最高濃度部的顯影對比度電位Vcont以外，是與(2-1)同樣的條件。
相對于最高濃度部的顯影對比度電位Vcont150V、250V使相對于最高濃度部的最大顯影對比度電位Vcont為150V～250V，是為了適于確保用于取得可與打印對應(yīng)的灰階性。
圖11表示Vcont＝150V的討論結(jié)果，圖12表示Vcont＝250V的討論結(jié)果。圖中的○表示“漏白”未產(chǎn)生，×表示發(fā)生了“漏白”。另外，本實(shí)施例的圖像形成裝置是反轉(zhuǎn)顯影方式，使用負(fù)帶電性的調(diào)色劑，因此，圖11、圖12的縱軸用感光體上調(diào)色劑的每單位重量的電荷量Q/M的絕對值來表示。
由圖11可知，在Vcont＝150V時，在如下情況下不發(fā)生“漏白”M/S＝0.5mg/cm2時……|Q/M|≥45μC/gM/S＝0.55mg/cm2時……|Q/M|≥39μC/gM/S＝0.6mg/cm2時……|Q/M|≥35μC/gM/S＝0.65mg/cm2時……|Q/M|≥32μC/gM/S＝0.7mg/cm2時……|Q/M|≥29μC/gM/S＝0.75mg/cm2時……|Q/M|≥26μC/gM/S＝0.8mg/cm2時……|Q/M|≥24μC/g
另外，表示各Vcont＝150V時(式1)的右邊值的是圖11中的虛線，表2記述有代表性的M/S的值。表2所示的單位與式1中說明的單位不一致，但在式1中左邊和右邊的量綱一致，表2的單位必須轉(zhuǎn)換成式1的單位。例如，將表2的M/S＝0.5mg/cm2代入式1時，必須設(shè)為M/S＝5mg/m2，此時表2所示的式1的右邊45.0μC/g必須設(shè)為45.0×10-6C/g。


在圖11中，比較漏白發(fā)生狀況和虛線后可知，若為絕對值大于虛線上的值的Q/M則不發(fā)生“漏白”。
接著，對Vcont＝250V進(jìn)行說明。
由圖12可知，在Vcont＝250V時，在如下情況下不發(fā)生“漏白”M/S＝0.5mg/cm2時……|Q/M|≥75μC/gM/S＝0.55mg/cm2時……|Q/M|≥66μC/gM/S＝0.6mg/cm2時……|Q/M|≥59μC/gM/S＝0.65mg/cm2時……|Q/M|≥53μC/gM/S＝0.7mg/cm2時……|Q/M|≥48μC/gM/S＝0.75mg/cm2時……|Q/M|≥44μC/gM/S＝0.8mg/cm2時……|Q/M|≥41μC/g另外，表示各Vcont＝250V時(式1)的右邊值的是圖12中的虛線，表3記述有代表性的M/S的值。對于表3的單位，在實(shí)際代入式1時也必須變更式1的單位。



在圖12中，比較漏白發(fā)生狀況和虛線后可知，若為絕對值大于虛線上的值的Q/M則不發(fā)生“漏白”。
在計算(式1)的右邊時使用的各參數(shù)的值，除了Vcont以外與(2-1)相同。
(2-3)其3還研究了在Vcont＝150V下將感光層的厚度作為如下條件時的“漏白”的發(fā)生原因。即，研究了相對于最高濃度部的感光體上調(diào)色劑的每單位面積的重量M/S＝0.5～0.8mg/cm2，使感光體上調(diào)色劑的每單位重量的電荷量Q/M變化，輸出半色調(diào)部和最高濃度部相鄰的圖像時的“漏白”的發(fā)生原因。除了感光層的厚度和Vcont以外，以與(2-1)相同的條件進(jìn)行。
作為感光層的厚度Ld15μm、20μm、30μm、52μm討論結(jié)果的代表例子，圖13表示感光層的厚度52μm的結(jié)果，圖14表示感光層的厚度15μm的結(jié)果。圖中的○表示“漏白”未發(fā)生，×表示發(fā)生了“漏白”。另外，圖13、圖14的縱軸用感光體上調(diào)色劑的每單位重量的電荷量Q/M的絕對值來表示。對于感光層的厚度，在代入式1時也必須將單位從(μm)轉(zhuǎn)換為(m)。圖13、圖14的虛線表示式1的等式。
由圖13可知，在感光層的厚度為52μm時，在如下情況下不發(fā)生“漏白”M/S＝0.5mg/cm2時……|Q/M|≥37μC/gM/S＝0.55mg/cm2時……|Q/M|≥33μC/gM/S＝0.6mg/cm2時……|Q/M|≥29μC/gM/S＝0.65mg/cm2時……|Q/M|≥26μC/gM/S＝0.7mg/cm2時……|Q/M|≥24μC/gM/S＝0.75mg/cm2時……|Q/M|≥22μC/g
M/S＝0.8mg/cm2時……|Q/M|≥20μC/g另外，表示感光層的厚度為52μm時(式1)的右邊值的是圖13中的虛線，表4記述有代表性的M/S的值。


在圖13中，比較漏白發(fā)生狀況和虛線后可知，若為絕對值大于虛線上的值的Q/M則不發(fā)生“漏白”。
下面，說明感光層的厚度為15μm的情況。
由圖14可知，在感光體膜厚為15μm時，在如下情況下不發(fā)生“漏白”M/S＝0.5mg/cm2時……|Q/M|≥80μC/gM/S＝0.55mg/cm2時……|Q/M|≥70μC/gM/S＝0.6mg/cm2時……|Q/M|≥62μC/gM/S＝0.65mg/cm2時……|Q/M|≥55μC/gM/S＝0.7mg/cm2時……|Q/M|≥49μC/gM/S＝0.75mg/cm2時……|Q/M|≥44μC/gM/S＝0.8mg/cm2時……|Q/M|≥40μC/g另外，表示感光體膜厚為15μm時(式1)的右邊值的是圖14中的虛線，表5記述有代表性的M/S的值。


在圖14中，比較漏白發(fā)生狀況和虛線后可知，若為絕對值大于虛線上的值的Q/M則不發(fā)生“漏白”。
在計算(式1)的右邊時使用的各參數(shù)的值，除感光體的膜厚和Vcont之外與(2-1)相同。
感光層的厚度為20μm、30μm時也可知，在Q/M的絕對值大于(式1)的右邊值時不發(fā)生“漏白”。
以上，通過使感光體上的每單位重量的調(diào)色劑電荷量Q/M的絕對值大于等于(式1)的右邊，即使使用靜電電容大的非晶硅感光體的情況下，也能夠改善充電不良防止“漏白”，得到高精細(xì)的圖像。
在本實(shí)施例中，除了實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)之外，還說明減小調(diào)色劑粒徑的事例。
作為減小調(diào)色劑粒徑的背景技術(shù)，有為了用電子照片進(jìn)行統(tǒng)治印刷市場的高精細(xì)圖像輸出，而減小激光光斑直徑以謀求高分辨率的方法。但是，為了將高分辨率的靜電潛像更準(zhǔn)確地在顯影步驟中可視化，需要減小調(diào)色劑粒徑。
因此，在本實(shí)施例中作為一個例子，說明具有分辨率2400dpi的圖像形成裝置。
在本實(shí)施例中，為得到2400dpi的分辨率，使用了搭載有發(fā)光波長約420nm的藍(lán)色激光器的曝光器3。
2400dpi的光斑直徑約為10.6μm，為了在顯影步驟中更準(zhǔn)確地對點(diǎn)狀靜電潛像進(jìn)行可視化并再現(xiàn)，使用了粒徑為光斑直徑的約1/3、即3.5μm的調(diào)色劑。
使調(diào)色劑粒徑為光斑直徑的1/3是因為，為了再現(xiàn)點(diǎn)狀潛像，最好是如圖3所示相對于激光光斑直徑a配置成六角形狀，為此，所需要的調(diào)色劑粒徑b為(a/3)左右。
圖像形成裝置的圖像形成動作與實(shí)施例1相同，故而省略詳細(xì)說明。
與實(shí)施例1相同研究了“漏白”的發(fā)生原因。即，研究了相對于最高濃度部的感光體上調(diào)色劑的每單位面積的重量M/S＝0.5～0.8mg/cm2，使感光體上調(diào)色劑的每單位重量的電荷量Q/M變化，輸出半色調(diào)部和最高濃度部相鄰的圖像時的“漏白”的發(fā)生原因。
相對于最高濃度部的顯影對比度電位Vcont為200V，相對于半色調(diào)部的顯影對比度電位Vcont-h為100V。
Q/M和M/S的調(diào)整，通過調(diào)整調(diào)色劑添加劑的種類、添加量及調(diào)色劑/載體比率來進(jìn)行。
圖4表示討論結(jié)果。圖中的○表示“漏白”未發(fā)生，×表示發(fā)生了“漏白”。另外，由于本實(shí)施例的圖像形成裝置使用了負(fù)帶電性的調(diào)色劑，因此，縱軸用感光體上調(diào)色劑的每單位重量的電荷量Q/M的絕對值來表示。如圖4所示，在如下情況下不產(chǎn)生“漏白”M/S＝0.5mg/cm2時……|Q/M|≥61μC/gM/S＝0.55mg/cm2時……|Q/M|≥54μC/gM/S＝0.6mg/cm2時……|Q/M|≥48μC/gM/S＝0.65mg/cm2時……|Q/M|≥43μC/gM/S＝0.7mg/cm2時……|Q/M|≥39μC/gM/S＝0.75mg/cm2時……|Q/M|≥36μC/gM/S＝0.8mg/cm2時……|Q/M|≥33μC/g另外，表示各條件的(式1)的右邊值的是圖4中的虛線，表6記述有代表性的M/S的值。


在圖4中，比較漏白發(fā)生狀況和虛線后可知，若為絕對值大于虛線上的值的Q/M則不發(fā)生“漏白”。
計算(式1)右邊時使用的各數(shù)值如下，除真空的介電常數(shù)外的值為實(shí)測值。
真空的介電常數(shù)ε0＝8.854×10-12(F/m)感光體上的相對介電常數(shù)εd10調(diào)色劑層的相對介電常數(shù)εt2.5感光體上的調(diào)色劑層厚Lt7.4μm(M/S＝0.5mg/cm2)8.07μm(M/S＝0.55mg/cm2)8.75μm(M/S＝0.6mg/cm2)9.42μm(M/S＝0.65mg/cm2)10.10μm(M/S＝0.7mg/cm2)10.77μm(M/S＝0.75mg/cm2)11.45μm(M/S＝0.8mg/cm2)進(jìn)而，在最高濃度部的顯影對比度電位Vcont為150V、250V的條件下討論后，可知Q/M的絕對值大于(式1)右邊值時不產(chǎn)生“漏白”。
進(jìn)而，在感光體膜厚Ld為15μm、20μm、30μm、52μm的條件下討論后，可知Q/M的絕對值大于(式1)右邊值時不產(chǎn)生“漏白”。
還有，在可應(yīng)對各種分辨率地在下述調(diào)色劑粒徑條件下進(jìn)行討論后，可知Q/M的絕對值大于(式1)右邊值時不產(chǎn)生“漏白”。
調(diào)色劑粒徑5μm、3μm、1.8μm本發(fā)明的調(diào)色劑粒徑是由以下測定法得到的重量平均粒徑。生成加入了數(shù)ml界面活性劑(優(yōu)選的是烷基苯磺酸鹽)的電解水溶液100-150ml(例如約1％NaCl水溶液)，加入調(diào)色劑2～20mg，用超聲波分散器進(jìn)行數(shù)分分散處理。使用coulter計數(shù)器(coulter公司制造TA-II)測定該溶液，從而求出重量平均粒徑。
以上，除了使用靜電電容大的非晶硅感光體，即使在減小調(diào)色劑粒徑的情況下，也使像承載體上的每單位重量的調(diào)色劑電荷量Q/M的絕對值大于等于(式1)右邊。由此，能夠改善充電不良防止“漏白”，得到高精細(xì)的圖像。
在實(shí)施例1和2中，作為像承載體使用非晶硅感光體。但本發(fā)明不限于非晶硅，使用每單位面積的靜電電容大于等于1.7×10-6(F/m2)的、靜電電容大的像承載體的圖像形成裝置也有效。即，通過使這樣的像承載體上的每單位重量的調(diào)色劑電荷量Q/M的絕對值大于等于(式1)右邊，能夠改善充電不良防止“漏白”，得到高精細(xì)的圖像。
如前所述，即使在有機(jī)感光體的情況下，進(jìn)行薄膜化使靜電電容大于等于1.7×10-6(F/m2)的高靜電電容的感光體，也同樣能夠改善充電不良防止“漏白”，得到高精細(xì)的圖像。
另外，在實(shí)施例1和2中，使用調(diào)色劑層的相對介電常數(shù)為εt＝2.5的彩色調(diào)色劑。但本發(fā)明不限于該值。在包含調(diào)色劑層的相對介電常數(shù)較高的碳的黑色調(diào)色劑中，也能夠通過使像承載體上的每單位重量的調(diào)色劑電荷量Q/M的絕對值大于等于(式1)右邊，從而改善充電不良防止“漏白”，得到高精細(xì)的圖像。
如已經(jīng)說明的那樣，關(guān)于實(shí)施例和附圖中記載的Q/M、M/S、Lt、Ld的單位，在單位與式1所示的不同的情況下，代入式1時必須將單位變更成式1的單位。
權(quán)利要求
1.一種圖像形成裝置，其特征在于，包括具有感光層的像承載體，上述感光層每單位面積的靜電電容大于等于1.7×10-6(F/m2)；以及顯影裝置，用具有調(diào)色劑和載體的顯影劑對形成于上述像承載體的靜電像進(jìn)行顯影，在上述像承載體上形成調(diào)色劑像，該顯影裝置具有承載上述顯影劑的顯影劑承載體，在該顯影劑承載體上施加顯影偏置電壓，其中，設(shè)上述像承載體上的上述調(diào)色劑像的每單位重量的電荷量為Q/M(C/g)，上述像承載體上的上述調(diào)色劑像的最高濃度部中的、上述像承載體的表面電位和上述顯影偏置電壓的直流成分的電位差為Vcont(V)，上述像承載體上的上述調(diào)色劑像的最高濃度部的每單位面積的調(diào)色劑重量為M/S(g/m2)，上述像承載體上的上述調(diào)色劑像的最高濃度部中調(diào)色劑層的厚度為Lt(m)，上述感光層的厚度為Ld(m)，上述調(diào)色劑層的相對介電常數(shù)為εt，上述感光層的相對介電常數(shù)為εd，真空的介電常數(shù)為ε0(F/m)，則滿足下式1。|QM|≥0.95×Vcont(MS)×(Lt2ϵ0ϵt+Ldϵ0ϵd)]]>……(式1)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，其特征在于上述像承載體包含非晶質(zhì)硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像形成裝置，其特征在于上述像承載體上的上述調(diào)色劑像的最高濃度部的每單位面積的調(diào)色劑重量大于等于0.5mg/cm2且小于等于0.8mg/cm2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的圖像形成裝置，其特征在于Vcont滿足150V≤Vcont≤250V。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的圖像形成裝置，其特征在于調(diào)色劑的重量平均粒徑小于等于7μm。
6.一種圖像形成裝置，其特征在于，包括具有感光層的像承載體，上述感光層每單位面積的靜電電容大于等于1.7×10-6(F/m2)；以及顯影裝置，用具有調(diào)色劑和載體的顯影劑對形成于上述像承載體的靜電像進(jìn)行顯影，在上述像承載體上形成調(diào)色劑像，該顯影裝置具有承載上述顯影劑的顯影劑承載體，在該顯影劑承載體上施加顯影偏置電壓，其中，設(shè)上述像承載體上的上述調(diào)色劑像的最高濃度部中的、上述像承載體的表面電位和上述顯影偏置電壓的直流成分的電位差為Vcont(V)，上述像承載體上的上述調(diào)色劑像的最高濃度部中的、顯影前的上述像承載體的表面單位為Vl(V)，上述像承載體上的上述調(diào)色劑像的最高濃度部中的、顯影后的上述調(diào)色劑像的表面電位為Vs(V)，則滿足|Vl-Vs|≥Vcont×0.95。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像形成裝置，包括像承載體，該像承載體具有感光層，上述感光層每單位面積的靜電電容大于等于1.7×10－6(F/m
文檔編號G03G9/08GK1940755SQ20061013924
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月21日
發(fā)明者原口真奈美, 久保健太, 山本毅 申請人:佳能株式會社