图像形成装置的制作方法

专利名称：图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用调色剂将形成于像承载体上的静电像可视化从而得到图像的复印机、打印机等图像形成装置。尤其涉及作为像承载体的感光层，使用每单位面积的静电电容大于等于1.7×10-6(F/m2)的高静电电容材料的图像形成装置。
背景技术：
在电子照片图像形成装置中，作为像承载体的感光体通常广泛采用有机感光体。图5是有机感光体的一例的层结构模型图。该有机感光体，在金属基体11上依次层叠了由有机材料构成的电荷发生层12、电荷输送层13、表面保护层14。在此，感光体的感光层包括除了金属基体11的电荷发生层12、电荷输送层13、表面保护层14。另外，即使在金属基体11上设置了基底层时，感光层包括电荷发生层12、电荷输送层13、表面保护层14，即不包括金属基体11和基底层(未图示)。在为不具有表面保护层14的感光体的情况下，感光层是电荷发生层12和电荷输送层13。
但是，电子照片图像形成装置，随着复印机、打印机的数字化、全色化、高速化的发展，非常期待复印机、打印机进入到轻印刷市场。
但是，为了进入到印刷市场，能够形成高精细的静电潜像的图像形成装置是必不可少的，在感光体内部具有电荷发生机构的有机感光体中，在到达感光体表面之前产生电荷扩散，在高精细化方面存在限制。
因此，作为将电荷扩散抑制到最低限度来实现高精细化的方法，使用具有在感光体表面附近产生电荷的机构的非晶硅感光体的方法，近年来也引起人们的关注(例如，参照日本特开2004-279902号公报)。
非晶硅感光体基本上如图6的层结构模型图所示，在金属基体11上形成非晶硅感光层(光导电层)15。非晶硅感光体基本上如图6的层结构模型图所示，在金属基体11上依次层叠电荷阻止层15、电荷发生层16、电荷阻止层17以及表面层18。在此，非晶硅感光体的感光层是从感光体除去金属基体11后的层、即电荷阻止层15、电荷发生层16、电荷阻止层17以及表面层18。非晶硅感光层15是由a-Si、a-SiC、a-SiO、a-SiON等非晶硅类材料形成的，通过例如辉光(glow)放电分解法、溅射法、ECR法、蒸镀法等形成。
为了得到高分辨率的图像，期望像承载体感光层的每单位面积的静电电容要高。具体而言，期望感光层的每单位面积的静电电容为大于等于1.7×10-6(F/m2)的高静电电容。在这一点上，非晶硅感光体(以下记为a-Si感光体)与有机感光体相比，介质常数大3倍左右，因而在感光层厚度相同(感光体厚度除去作为支撑体的金属基体的厚度的总厚度)的情况下，感光层的每单位面积的静电电容大3倍左右。另外，为了提高点再现性，需要使感光层的厚度变薄，抑制电荷的扩散。在a-Si感光体中，为了实现容许的点再现性，需要将感光层的厚度设在50μm以下；另外，在有机感光体中，为了实现与a-Si感光体同样的点再现性，需要将感光层的厚度设在17μm以下。此时，将各个像承载体感光层的每单位面积的静电电容设为下限。根据以上技术上的理由，设定为上述静电电容≥1.7×10-6(F/m2)。
感光层的静电电容是用以下方法测定的值。
在金属基体上准备具有与实际感光层相同的层结构的平板状感光板。使该平板状感光板接触比感光板小的电极，对电极施加直流电压。监视此时流过的电流，通过对所得到的电流进行时间积分，求出残留在感光层上的电荷量q。一边改变直流电压的值一边进行上述处理，根据电荷量q的变化量求出感光板的静电电容C。
在本例子中，用平板状感光板进行测定，但只要研究电极的形状使之具有与感光体相同的曲率，则也可以用筒状的感光体进行测定。
但是，在使用作为高静电电容的非晶硅感光体(以下记为a-Si感光体)的情况下，能够输出非常高精细的图像，而在使用作为低静电电容的有机感光体的情况下，将产生看不到的图像不良“漏白”。
如图7所示，“漏白”是这样的图像缺陷在对感光体表面的行进方向(旋转方向)输出半色调部A和高浓度部B相邻的图像图案时，其边界部C的浓度变得极淡。关于感光体表面的行进方向，包括高浓度部B在前而半色调部A在后的情况、和相反地半色调部A在前而高浓度部B在后的情况这两者。
发明人对该“漏白”的发生原因进行了潜心研究，从而清楚了是根据以下机理(mechanism)产生的。下面，说明详细内容。
图8是表示感光体上的静电潜像电位的图。在本例子中，是感光体-负带电处理、图像曝光、反转显影的组合，未曝光部是底色部(background非图像部)。Vl表示图像部的高浓度部B的潜像电位，Vh表示图像部的半色调部A的潜像电位，Vd表示非图像部D的潜像电位。为了对这种潜像电位进行显影，当对显影装置的显影剂承载体即显影套筒施加显影偏置电压时，调色剂从显影套筒转移到感光体的图像部，对潜像进行显影。这是因为要分别通过调色剂电荷，补偿显影偏置电压的直流电压成分Vdc与图像部电位Vl的电位差、即显影对比度(contrast)电位Vcont，以及显影偏置电压的直流电压成分Vdc和图像部电位Vh的电位差、即Vcont-h。
但是，在半色调部A和高浓度部B的边界区域，由于显影对比度电位Vcont和Vcont-h存在差，因此，在感光体表面附近，除了从显影套筒向感光体的电场以外，还形成有从半色调部向高浓度部的迂回电场。图10表示感光体表面附近的高浓度部和半色调部的边界区域的电场矢量。通过该迂回电场，在显影工序初始，存在于边界区域附近的调色剂和存在于半色调部的调色剂，按照图10所示的电场矢量，其大部分转移到高浓度部的潜像。
随着显影工序的进行，当调色剂的电荷补偿高浓度部的显影对比度电位Vcont时，高浓度部的调色剂最外层电位接近Vdc。因此，高浓度部B和半色调部A的显影对比度电位Vcont、Vcont-h的差变小，上述迂回电场消失。结果，从显影套筒转移到半色调部的调色剂不会向高浓度部侧转移，最终，半色调部和高浓度部均通过调色剂电荷补偿显影对比度电位，显影工序结束。
但是，在完全通过显影区域之前，如图9所示在处于调色剂的电荷没有相对于高浓度部的潜像电位补偿显影对比度电位的状态时，保持迂回电场不消失的状态不变，通过显影区域。因此，对半色调部的潜像电位来说足够的调色剂没有被转移，在半色调部A和高浓度部B的边界部C产生“漏白”。在图9中，相对于潜像电位被涂黑的部分是调色剂最外层电位。即，调色剂最外层电位在半色调部A是Vdc，在高浓度部B是Vs。因此，在高浓度部B中，相对于显影对比度电位Vcont，通过对调色剂进行显影而补偿的电位差Vs-Vl变得相当小。
将这样不能用调色剂电荷补偿显影对比度电位的状态表现为“充电不良”。
接着，说明“漏白”在现有的有机感光体中不产生而在a-Si感光体中产生的理由。
a-Si感光体具有如下材料特性与有机感光体相比介电常数大3倍(a-Si感光体约为10，有机感光体约为3.3)，在具有与有机感光体相同的感光层厚度的情况下，将具有有机感光体的3倍的静电电容。
结果，在a-Si感光体中，满足显影对比度电位Vcont、Vcont-h所需要的调色剂电荷量，需要为有机感光体的3倍左右。例如，在使用和现有的有机感光体相同的带电量的调色剂进行显影时，在感光体上需要与有机感光体相比大约3倍左右的调色剂量。
但现状是在显影夹(nip)中存在的调色剂量被限制，因而在a-Si感光体中，不能对充分满足显影对比度电位Vcont的调色剂量进行显影。尤其是为了补偿电位差大的高浓度部的显影对比度电位Vcont，需要非常多的电荷量。但是，因为在显影夹中存在的可显影的调色剂量被限制，因而在a-Si感光体中不能补偿显影对比度电位Vcont。
结果，发生“充电不良”，产生“漏白”这样的图像不良。
但是，在有机感光体的情况下，通过进行使感光层厚度变薄的薄膜化，能够得到高分辨率的图像。因为有机感光体在电荷发生层被光感应的电荷扩散，因此，为了提高分辨率需要使感光层厚度变薄。并且，用于得到与a-Si感光体相同的分辨率的有机感光体的感光层厚度，如前所述可以是17μm以下，当将该感光层厚度换算成静电电容时，为下限值1.7×10-6(F/m2)。因此，在有机感光体的情况下，也进行薄膜化而将静电电容做成大于等于1.7×10-6(F/m2)的高静电电容，与a-Si感光体同样也发生“充电不良”，产生“漏白”这样的图像不良。

发明内容
本发明的目的是提供抑制图像漏白的图像形成装置。
本发明的另一目的是，提供抑制高浓度部和半色调部边界的图像不良的图像形成装置。
本发明的另一目的是，能够通过显影对潜像电位改善由调色剂电荷引起的充电不良的图像形成装置。
本发明的另一目的是，提供能够进行高精细的图像形成的图像形成装置。
本发明的另一目的是，提供使用每单位面积的静电电容大于等于1.7×10-6(F/m2)的高静电电容材料作为感光层的图像形成装置。
本发明的其他目的和特征，通过参照附图阅读以下的详细说明将变得更加清楚。


图1是实施例1的图像形成装置的概略结构模型图。
图2是表示实施例1(2-1)的讨论结果的图。
图3是实施例2的调色剂粒径相对于激光斑点直径的说明图。
图4是表示实施例2的讨论结果的图。
图5是有机感光体的层结构示意图。
图6是非晶硅感光体的层结构示意图。
图7是漏白现象的说明图。
图8是表示像承载体上的潜像电位的图。
图9是表示显影结束后的像承载体上的潜像电位的图。
图10是迂回电场的说明图。
图11是表示实施例1(2-2)的讨论结果的图。
图12是表示实施例1(2-2)的讨论结果的图。
图13是表示实施例1(2-3)的讨论结果的图。
图14是表示实施例1(2-3)的讨论结果的图。
图15是为求出Q/M和M/S而使用的法拉第筒(faraday cage)的略图。
图16是为求出调色剂的介电常数εt而使用的装置的略图。
具体实施例方式
下面，结合附图更详细地说明本发明的图像形成装置。
(1)图像形成装置例的概略结构说明图1是本实施例的图像形成装置的概略结构模型图。本例子的图像形成装置是使用非晶硅感光体(a-Si感光体)作为像承载体的、负带电极性的感光体、图像曝光方式、反转显影方式的电子照片激光打印机，具有1200dpi的分辨率。
1是筒型的a-Si感光体，如图6所示，在铝基体11上形成有由电荷(electron)阻止层15、电荷发生层16、电荷(hole)阻止层17以及表面层18构成的感光层。感光层的厚度Ld是40μm(＝40×10-6m)，感光层的每单位面积的静电电容是2.2×10-6(F/m2)。
感光体1在箭头的顺时针方向以预定的速度被旋转驱动，其表面通过带电器2均匀带电为-500V。
接着，通过曝光器3对该带电处理面进行光像曝光L，在感光体面形成静电潜像。在本例子中，曝光器3是激光扫描仪。该扫描仪，对应于从个人计算机等未图示的主机装置输入到图像形成装置的图像信号输出调制后的激光，在感光体1的带电面进行扫描曝光L。由此，曝光后的感光体面的明部的电位衰减，通过未被曝光的暗部电位和曝光后的明部电位的电位对比，在感光体面形成对应于图像信号的图像图案的静电潜像。在本例子中，明部电位即最高浓度部的潜像电位Vl是-150V。最高浓度部，是显影偏置电压的直流成分和静电潜像的图像部电位(明部电位)的电位差最大的部分，也就是密实图像部分。
接着，通过显影装置4对该静电潜像进行反转显影作为调色剂像。在本例子中，显影装置4是二成分显影方式的显影装置。由调色剂(粒径为7μm)和载体(carrier粒径35μm)构成的二成分显影剂是可旋转的显影剂承载体。被显影套筒4a承载，并通过该显影套筒4a及被固定配置在其内部的磁性辊4b，向与感光体1对置的对置部附近搬送。对显影套筒4a施加在-350V的直流成分Vdc叠加了交流成分的显影偏置电压，通过感光体1上的潜像电位和显影套筒4a之间的电位差，向图像部移动调色剂，静电潜像作为调色剂像被可视化。
并且，在感光体1和转印带电器5对置的转印部，依次向在预定控制时刻从未图示的送纸机构部输送到转印部的记录材料P，静电转印该调色剂像。
通过转印部后的记录材料P从感光体1面分离而被导入定影器6，在此接受未定影调色剂像的热压定影，作为打印品排出到装置外。
另外，记录材料分离后的感光体1，通过清洁器7去除转印残留调色剂等残留附着物，进而，接受由前曝光灯8进行的全面曝光而被电初始化，反复供给成像。
(2)防止漏白(2-1)其1在上述图像形成装置中，研究了“漏白”的发生原因。即，研究了相对于最高浓度部的感光体上的调色剂的每单位面积的重量M/S＝0.5～0.8mg/cm2(＝5～8g/m2)，使感光体上的调色剂的每单位重量的电荷量Q/M变化，输出半色调部和最高浓度部相邻的图像时的“漏白”的发生原因。
将M/S设为0.5～0.8mg/cm2，是因为这是在最高浓度部也能确保足够的图像浓度的量。
另外，Q/M和M/S的调整，根据在调色剂中添加的外添剂种类及其添加量、在载体表面涂敷的涂层(coat)剂种类及其添加量、调色剂/载体比率的调整、显影套筒上显影剂量的调整来进行。
此外，Q/M和M/S的值，是通过用下述测定法测定感光体上的调色剂而得到的值。
为了能够容易地测定感光体上的调色剂，在图像形成动作中在感光体上对调色剂进行显影后的时刻切断图像形成装置的电源。使用图15所示的具有将轴径不同的金属筒配置成同轴的内外二重筒、和用于进一步将调色剂放入内筒内的过滤器(filter)的法拉第筒，气动(air)吸引感光体上的调色剂。法拉第筒的内筒和外筒绝缘，当在过滤器内放入调色剂时，产生由调色剂电荷量Q引起的静电感应。通过库仑指示器(KEITHLEY 616DIGITAL ELECTROMETER)测定该被感应的电荷量Q，并除以内筒内的调色剂重量M，从而求出Q/M(μC/g)。另外，测定感光体上所吸引的面积S，并用该值去除调色剂重量M，从而求出M/S(mg/cm2)。
另外，对于最高浓度部，显影偏置电压的直流成分Vdc和感光体的明部电位Vl的电位差即显影对比度电位Vcont是200V，对于半色调部，显影偏置电压的直流成分Vdc和感光体的半色调部电位Vh的电位差即显影对比度电位Vcont-h是100V。
如上所述，显影对比度电位是在显影位置感光体上的图像部电位Vl(或者Vh)、和被施加在显影套筒上的显影偏置电压的直流电压成分Vdc的电位差。
在显影位置感光体上的图像部电位通过以下方式求出在设置显影器的位置上配置表面电位计，测定图像形成动作中的感光体的表面电位，取得该表面电位和显影偏置电压的直流电压成分Vdc的差。
图2表示讨论结果。图2中的○表示未发生“漏白”，×表示发生了“漏白”。另外，本实施例的图像形状装置是反转显影方式，使用负带电性的调色剂，因此，图2的纵轴用感光体上调色剂的每单位重量的电荷量Q/M的绝对值来表示。由图2可知，在如下情况下不发生“漏白”M/S＝0.5mg/cm2(＝5g/m2)时，|Q/M|≥60μC/g(＝60×10-6C/g)；M/S＝0.55mg/cm2时，|Q/M|≥53μC/g；M/S＝0.6mg/cm2时，|Q/M|≥47μC/g；M/S＝0.65mg/cm2时，|Q/M|≥43μC/g；M/S＝0.7mg/cm2时，|Q/M|≥39μC/g；M/S＝0.75mg/cm2时，|Q/M|≥35μC/g；M/S＝0.8mg/cm2时，|Q/M|≥32μC/g。
另外，表示各条件中不等式1的右边值的是图2中的虚线，在表1中记述有代表性的M/S的值。


在此，式1由以下公式定义。
|QM|≥0.95×Vcont(MS)×(Lt2ϵ0ϵt+Ldϵ0ϵd)······]]>(式1)
其中，设感光体上的调色剂像的每单位重量的电荷量为Q/M(C/g)，设对于感光体上的调色剂像的最高浓度部的、感光体的表面电位和显影偏置电压的直流成分的电位差为Vcont(V)，设感光体上的调色剂像的最高浓度部的每单位面积的调色剂重量为M/S(g/m2)，设感光体上的调色剂像的最高浓度部中调色剂层的厚度为Lt(m)，设感光层的厚度为Ld(m)，设调色剂层的相对介电常数为εt，设感光层的相对介电常数为εd，设真空的介电常数为ε0(F/m)。
另外，表1中示出的单位与式1中说明的单位不一致，但是，在式1中左边和右边的量纲(dimension)一致，表1的单位必须转换成式1的单位。例如，将表1的M/S＝0.5mg/cm2代入式1时，必须转换成M/S＝5g/m2，此时表1所示的式1的右边的60.0μC/g必须转换成60.0×10-6C/g。当然，Q/M的单位也必须转换为(C/g)。另外，与上述相同，对于图2所示的Q/M、M/S的单位，在碰到式1时也必须将单位分别转换成(C/g)、(g/m2)。
如上所述，设显影在像承载体上的调色剂的每单位重量的电荷量Q/M的绝对值大于等于(式1)的右边。由此，能够设通过显影在像承载体上的调色剂形成的电位，相对于最需要电荷量的最高浓度部的显影对比度电位Vcont，大于等于95％。即，在图9中，为|Vl-Vs|/Vcont×100≥95％。明部电位Vs是通过调色剂被显影后的像承载体上的调色剂层的表面电位，是在显影位置或者显影位置附近测定的值。(式1)的导出法将在后面叙述。
通过设为95％以上，由半色调/最高浓度部的边界附近的电位差产生的“迂回电场”小到可以忽略的程度，能够抑制边界附近的调色剂移动。结果，能够解决半色调部和最高浓度部的边界部的“漏白”。
另外，通过设像承载体上最高浓度部的每单位面积的调色剂重量M/S大于等于0.5mg/cm2且小于等于0.8mg/cm2，从而在最高浓度部也能够确保足够的图像浓度。
另外，设相对于最高浓度部的最大显影对比度电位Vcont大于等于150V且小于等于250V，从而能够确保用于取得足够灰阶性的γ，能够进行可以清楚地表现半色调的高精细的图像输出。
进而，通过设调色剂的平均粒径小于等于7μm，从而在减小激光斑点直径来实现高分辨率的情况下，也能够清楚地形成孤立潜像，能够进行点再现性高的高精细的图像输出。
<(式1)的导出法>
显影在像承载体上的调色剂所形成的电位ΔV(以下称为充电电位)，通过解泊松方程用(式2)表示。该ΔV是图9的|Vl-Vs|，即像承载体上调色剂像的最高浓度部中显影前的像承载体的表面电位Vl、和像承载体上调色剂像的最高浓度部中显影后的调色剂像的表面电位Vs的电位差。
右边的第一项是由调色剂本身的电荷生成的电位，第二项表示在调色剂电荷和像承载体基层之间生成的电位。
ΔV=(Lt2ϵ0ϵt×QM×MS)+(Ldϵ0ϵd×QM×MS)···]]>(式2)为了在半色调/高浓度部的边界附近改善由迂回电场产生的充电不良，需要设最难充电的最高浓度部的充电电位ΔV的绝对值，与最高浓度部的显影对比度电位Vcont大致相等。
经过本发明人的认真研究可知，设为大致相等的理由是，由于与感光体的附着力也对感光体上存在的调色剂起作用，因此，抑制由迂回电场引起的调色剂移动所需要的条件，是最高浓度部的充电电位ΔV的绝对值大于等于最高浓度部的显影对比度电位Vcont的95％，即，|充电电位ΔV|≥Vcont×0.95…(式3)换言之，|Vl-Vs|≥Vcont×0.95因此，将(式2)代入(式3)，对像承载体上的每单位重量的调色剂电荷量Q/M进行整理，从而导出了(式1)。
在图2中，比较漏白发生状况和虚线后可知，若为绝对值大于虚线上的值的Q/M则不发生“漏白”。图2的虚线相当于式1中的等号。因此，图2的虚线之上的范围相当于式1的范围。
在计算(式1)的右边时使用的各参数值如下。真空的介电常数以外的值是实测值。
真空的介电常数ε0＝8.854×10-12(F/m)；感光层的相对介电常数εd10；感光体上的调色剂像的最高浓度部中调色剂层的相对介电常数εt2.5；感光体上的调色剂像的最高浓度部中调色剂层的厚度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)对于上述调色剂层的厚度的单位(μm)，在代入式1时也必须换算成单位(m)。即，在调色剂层的厚度为8.04μm的情况下代入式1时，必须设为8.04×10-6m。
对本实施例所使用的各参数的测定方法进行说明。
<感光层的厚度Ld>
在金属基体上准备具有与实际感光层相同的层结构的平板状感光板。用膜厚计测定实施感光层前后的厚度，通过计算其差值，求出感光体的膜厚Ld。
<感光层的相对介电常数εd>
在金属基体上准备具有与实际感光层相同的层结构的平板状感光板。使该平板状感光板接触比感光板小的电极，对电极施加直流电压。监视此时流过的电流，通过对所得到的电流进行时间积分，求出残留在感光层上的电荷量q。一边改变直流电压的值一边进行上述处理，根据电荷量q的变化量求出感光板的静电电容C。使用测定出的静电电容C、电极面积S、以及用上述方法求出的感光体膜厚Ld，根据C＝εS/Ld求出感光体的介电常数ε。将所求出的感光体的介电常数除以真空的介电常数ε0，求出感光体的相对介电常数εd。
在本例子中，用平板状感光板进行测定，但只要研究电极的形状使之具有与感光体相同的曲率，则也可以用筒状的感光体进行测定。
<调色剂层的厚度Lt>
使用三维形状测定激光显微镜(keyence制造VK-9500)，测定感光体上有调色剂层的部位和没有调色剂层的部位的高度，通过计算其差求出调色剂层厚Lt。
<调色剂层的相对介电常数εd>
在图16的装置中，测定接通/断开开关时的电位变化波形，根据该波形求出调色剂的介电常数εt。以下说明详细内容。
图16的装置，在光滑的2个电极间以大约30mm的厚度均等地夹持调色剂，将下部电极接地，上部电极经由开关与电阻R(30MΩ)，连接在高压电源上。为了能够记录上部电极电位，在上部电极附近配置了表面电位计和示波器。
在该装置中，通过使开关为接通状态对上部电极电位施加数百V，测定上部电极电位的上升曲线。
调色剂层的介电常数ε用电荷输送方程式(式a)表示，因此，根据上部电极电位的上升曲线求出调色剂层的介电常数ε。L是调色剂层高度，S是电极面积，R是电源-开关间电阻，Vi是电源电压，VT是上部电极电位，τ是调色剂层的缓冲时间。
ϵ=LSR·Vi-VτVTτ+dVTdt···]]>(式a)电压VT的微分系数，根据事先测定出的上部电极电位的下降曲线(开关从接通状态变为断开状态时测定的上部电极电位的时间推移)求出。
另外，调色剂层的缓冲时间由(式b)能算出，因此，使用根据上部电极电位的下降曲线得出的微分系数求出电压VT的调色剂层的缓冲时间τ。
τ=-V(dV/dt)···]]>(式b)将这样得出的调色剂层的介电常数ε除以真空的介电常数ε0，从而求出调色剂层的相对介电常数εt。
(2-2)其2进而，研究了将相对于最高浓度部的显影对比度电位Vcont作为以下的条件时的“漏白”的发生原因。即，研究了相对于最高浓度部的感光体上调色剂的每单位面积的重量M/S＝0.5～0.8mg/cm2，使感光体上调色剂的每单位重量的电荷量Q/M变化，输出半色调部和最高浓度部相邻的图像时的“漏白”的发生原因。
除了相对于最高浓度部的显影对比度电位Vcont以外，是与(2-1)同样的条件。
相对于最高浓度部的显影对比度电位Vcont150V、250V使相对于最高浓度部的最大显影对比度电位Vcont为150V～250V，是为了适于确保用于取得可与打印对应的灰阶性。
图11表示Vcont＝150V的讨论结果，图12表示Vcont＝250V的讨论结果。图中的○表示“漏白”未产生，×表示发生了“漏白”。另外，本实施例的图像形成装置是反转显影方式，使用负带电性的调色剂，因此，图11、图12的纵轴用感光体上调色剂的每单位重量的电荷量Q/M的绝对值来表示。
由图11可知，在Vcont＝150V时，在如下情况下不发生“漏白”M/S＝0.5mg/cm2时……|Q/M|≥45μC/gM/S＝0.55mg/cm2时……|Q/M|≥39μC/gM/S＝0.6mg/cm2时……|Q/M|≥35μC/gM/S＝0.65mg/cm2时……|Q/M|≥32μC/gM/S＝0.7mg/cm2时……|Q/M|≥29μC/gM/S＝0.75mg/cm2时……|Q/M|≥26μC/gM/S＝0.8mg/cm2时……|Q/M|≥24μC/g
另外，表示各Vcont＝150V时(式1)的右边值的是图11中的虚线，表2记述有代表性的M/S的值。表2所示的单位与式1中说明的单位不一致，但在式1中左边和右边的量纲一致，表2的单位必须转换成式1的单位。例如，将表2的M/S＝0.5mg/cm2代入式1时，必须设为M/S＝5mg/m2，此时表2所示的式1的右边45.0μC/g必须设为45.0×10-6C/g。


在图11中，比较漏白发生状况和虚线后可知，若为绝对值大于虚线上的值的Q/M则不发生“漏白”。
接着，对Vcont＝250V进行说明。
由图12可知，在Vcont＝250V时，在如下情况下不发生“漏白”M/S＝0.5mg/cm2时……|Q/M|≥75μC/gM/S＝0.55mg/cm2时……|Q/M|≥66μC/gM/S＝0.6mg/cm2时……|Q/M|≥59μC/gM/S＝0.65mg/cm2时……|Q/M|≥53μC/gM/S＝0.7mg/cm2时……|Q/M|≥48μC/gM/S＝0.75mg/cm2时……|Q/M|≥44μC/gM/S＝0.8mg/cm2时……|Q/M|≥41μC/g另外，表示各Vcont＝250V时(式1)的右边值的是图12中的虚线，表3记述有代表性的M/S的值。对于表3的单位，在实际代入式1时也必须变更式1的单位。



在图12中，比较漏白发生状况和虚线后可知，若为绝对值大于虚线上的值的Q/M则不发生“漏白”。
在计算(式1)的右边时使用的各参数的值，除了Vcont以外与(2-1)相同。
(2-3)其3还研究了在Vcont＝150V下将感光层的厚度作为如下条件时的“漏白”的发生原因。即，研究了相对于最高浓度部的感光体上调色剂的每单位面积的重量M/S＝0.5～0.8mg/cm2，使感光体上调色剂的每单位重量的电荷量Q/M变化，输出半色调部和最高浓度部相邻的图像时的“漏白”的发生原因。除了感光层的厚度和Vcont以外，以与(2-1)相同的条件进行。
作为感光层的厚度Ld15μm、20μm、30μm、52μm讨论结果的代表例子，图13表示感光层的厚度52μm的结果，图14表示感光层的厚度15μm的结果。图中的○表示“漏白”未发生，×表示发生了“漏白”。另外，图13、图14的纵轴用感光体上调色剂的每单位重量的电荷量Q/M的绝对值来表示。对于感光层的厚度，在代入式1时也必须将单位从(μm)转换为(m)。图13、图14的虚线表示式1的等式。
由图13可知，在感光层的厚度为52μm时，在如下情况下不发生“漏白”M/S＝0.5mg/cm2时……|Q/M|≥37μC/gM/S＝0.55mg/cm2时……|Q/M|≥33μC/gM/S＝0.6mg/cm2时……|Q/M|≥29μC/gM/S＝0.65mg/cm2时……|Q/M|≥26μC/gM/S＝0.7mg/cm2时……|Q/M|≥24μC/gM/S＝0.75mg/cm2时……|Q/M|≥22μC/g
M/S＝0.8mg/cm2时……|Q/M|≥20μC/g另外，表示感光层的厚度为52μm时(式1)的右边值的是图13中的虚线，表4记述有代表性的M/S的值。


在图13中，比较漏白发生状况和虚线后可知，若为绝对值大于虚线上的值的Q/M则不发生“漏白”。
下面，说明感光层的厚度为15μm的情况。
由图14可知，在感光体膜厚为15μm时，在如下情况下不发生“漏白”M/S＝0.5mg/cm2时……|Q/M|≥80μC/gM/S＝0.55mg/cm2时……|Q/M|≥70μC/gM/S＝0.6mg/cm2时……|Q/M|≥62μC/gM/S＝0.65mg/cm2时……|Q/M|≥55μC/gM/S＝0.7mg/cm2时……|Q/M|≥49μC/gM/S＝0.75mg/cm2时……|Q/M|≥44μC/gM/S＝0.8mg/cm2时……|Q/M|≥40μC/g另外，表示感光体膜厚为15μm时(式1)的右边值的是图14中的虚线，表5记述有代表性的M/S的值。


在图14中，比较漏白发生状况和虚线后可知，若为绝对值大于虚线上的值的Q/M则不发生“漏白”。
在计算(式1)的右边时使用的各参数的值，除感光体的膜厚和Vcont之外与(2-1)相同。
感光层的厚度为20μm、30μm时也可知，在Q/M的绝对值大于(式1)的右边值时不发生“漏白”。
以上，通过使感光体上的每单位重量的调色剂电荷量Q/M的绝对值大于等于(式1)的右边，即使使用静电电容大的非晶硅感光体的情况下，也能够改善充电不良防止“漏白”，得到高精细的图像。
在本实施例中，除了实施例1的结构之外，还说明减小调色剂粒径的事例。
作为减小调色剂粒径的背景技术，有为了用电子照片进行统治印刷市场的高精细图像输出，而减小激光光斑直径以谋求高分辨率的方法。但是，为了将高分辨率的静电潜像更准确地在显影步骤中可视化，需要减小调色剂粒径。
因此，在本实施例中作为一个例子，说明具有分辨率2400dpi的图像形成装置。
在本实施例中，为得到2400dpi的分辨率，使用了搭载有发光波长约420nm的蓝色激光器的曝光器3。
2400dpi的光斑直径约为10.6μm，为了在显影步骤中更准确地对点状静电潜像进行可视化并再现，使用了粒径为光斑直径的约1/3、即3.5μm的调色剂。
使调色剂粒径为光斑直径的1/3是因为，为了再现点状潜像，最好是如图3所示相对于激光光斑直径a配置成六角形状，为此，所需要的调色剂粒径b为(a/3)左右。
图像形成装置的图像形成动作与实施例1相同，故而省略详细说明。
与实施例1相同研究了“漏白”的发生原因。即，研究了相对于最高浓度部的感光体上调色剂的每单位面积的重量M/S＝0.5～0.8mg/cm2，使感光体上调色剂的每单位重量的电荷量Q/M变化，输出半色调部和最高浓度部相邻的图像时的“漏白”的发生原因。
相对于最高浓度部的显影对比度电位Vcont为200V，相对于半色调部的显影对比度电位Vcont-h为100V。
Q/M和M/S的调整，通过调整调色剂添加剂的种类、添加量及调色剂/载体比率来进行。
图4表示讨论结果。图中的○表示“漏白”未发生，×表示发生了“漏白”。另外，由于本实施例的图像形成装置使用了负带电性的调色剂，因此，纵轴用感光体上调色剂的每单位重量的电荷量Q/M的绝对值来表示。如图4所示，在如下情况下不产生“漏白”M/S＝0.5mg/cm2时……|Q/M|≥61μC/gM/S＝0.55mg/cm2时……|Q/M|≥54μC/gM/S＝0.6mg/cm2时……|Q/M|≥48μC/gM/S＝0.65mg/cm2时……|Q/M|≥43μC/gM/S＝0.7mg/cm2时……|Q/M|≥39μC/gM/S＝0.75mg/cm2时……|Q/M|≥36μC/gM/S＝0.8mg/cm2时……|Q/M|≥33μC/g另外，表示各条件的(式1)的右边值的是图4中的虚线，表6记述有代表性的M/S的值。


在图4中，比较漏白发生状况和虚线后可知，若为绝对值大于虚线上的值的Q/M则不发生“漏白”。
计算(式1)右边时使用的各数值如下，除真空的介电常数外的值为实测值。
真空的介电常数ε0＝8.854×10-12(F/m)感光体上的相对介电常数εd10调色剂层的相对介电常数εt2.5感光体上的调色剂层厚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)进而，在最高浓度部的显影对比度电位Vcont为150V、250V的条件下讨论后，可知Q/M的绝对值大于(式1)右边值时不产生“漏白”。
进而，在感光体膜厚Ld为15μm、20μm、30μm、52μm的条件下讨论后，可知Q/M的绝对值大于(式1)右边值时不产生“漏白”。
还有，在可应对各种分辨率地在下述调色剂粒径条件下进行讨论后，可知Q/M的绝对值大于(式1)右边值时不产生“漏白”。
调色剂粒径5μm、3μm、1.8μm本发明的调色剂粒径是由以下测定法得到的重量平均粒径。生成加入了数ml界面活性剂(优选的是烷基苯磺酸盐)的电解水溶液100-150ml(例如约1％NaCl水溶液)，加入调色剂2～20mg，用超声波分散器进行数分分散处理。使用coulter计数器(coulter公司制造TA-II)测定该溶液，从而求出重量平均粒径。
以上，除了使用静电电容大的非晶硅感光体，即使在减小调色剂粒径的情况下，也使像承载体上的每单位重量的调色剂电荷量Q/M的绝对值大于等于(式1)右边。由此，能够改善充电不良防止“漏白”，得到高精细的图像。
在实施例1和2中，作为像承载体使用非晶硅感光体。但本发明不限于非晶硅，使用每单位面积的静电电容大于等于1.7×10-6(F/m2)的、静电电容大的像承载体的图像形成装置也有效。即，通过使这样的像承载体上的每单位重量的调色剂电荷量Q/M的绝对值大于等于(式1)右边，能够改善充电不良防止“漏白”，得到高精细的图像。
如前所述，即使在有机感光体的情况下，进行薄膜化使静电电容大于等于1.7×10-6(F/m2)的高静电电容的感光体，也同样能够改善充电不良防止“漏白”，得到高精细的图像。
另外，在实施例1和2中，使用调色剂层的相对介电常数为εt＝2.5的彩色调色剂。但本发明不限于该值。在包含调色剂层的相对介电常数较高的碳的黑色调色剂中，也能够通过使像承载体上的每单位重量的调色剂电荷量Q/M的绝对值大于等于(式1)右边，从而改善充电不良防止“漏白”，得到高精细的图像。
如已经说明的那样，关于实施例和附图中记载的Q/M、M/S、Lt、Ld的单位，在单位与式1所示的不同的情况下，代入式1时必须将单位变更成式1的单位。
权利要求
1.一种图像形成装置，其特征在于，包括具有感光层的像承载体，上述感光层每单位面积的静电电容大于等于1.7×10-6(F/m2)；以及显影装置，用具有调色剂和载体的显影剂对形成于上述像承载体的静电像进行显影，在上述像承载体上形成调色剂像，该显影装置具有承载上述显影剂的显影剂承载体，在该显影剂承载体上施加显影偏置电压，其中，设上述像承载体上的上述调色剂像的每单位重量的电荷量为Q/M(C/g)，上述像承载体上的上述调色剂像的最高浓度部中的、上述像承载体的表面电位和上述显影偏置电压的直流成分的电位差为Vcont(V)，上述像承载体上的上述调色剂像的最高浓度部的每单位面积的调色剂重量为M/S(g/m2)，上述像承载体上的上述调色剂像的最高浓度部中调色剂层的厚度为Lt(m)，上述感光层的厚度为Ld(m)，上述调色剂层的相对介电常数为εt，上述感光层的相对介电常数为εd，真空的介电常数为ε0(F/m)，则满足下式1。|QM|≥0.95×Vcont(MS)×(Lt2ϵ0ϵt+Ldϵ0ϵd)]]>……(式1)
2.根据权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于上述像承载体包含非晶质硅。
3.根据权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于上述像承载体上的上述调色剂像的最高浓度部的每单位面积的调色剂重量大于等于0.5mg/cm2且小于等于0.8mg/cm2。
4.根据权利要求1或3所述的图像形成装置，其特征在于Vcont满足150V≤Vcont≤250V。
5.根据权利要求1中所述的图像形成装置，其特征在于调色剂的重量平均粒径小于等于7μm。
6.一种图像形成装置，其特征在于，包括具有感光层的像承载体，上述感光层每单位面积的静电电容大于等于1.7×10-6(F/m2)；以及显影装置，用具有调色剂和载体的显影剂对形成于上述像承载体的静电像进行显影，在上述像承载体上形成调色剂像，该显影装置具有承载上述显影剂的显影剂承载体，在该显影剂承载体上施加显影偏置电压，其中，设上述像承载体上的上述调色剂像的最高浓度部中的、上述像承载体的表面电位和上述显影偏置电压的直流成分的电位差为Vcont(V)，上述像承载体上的上述调色剂像的最高浓度部中的、显影前的上述像承载体的表面单位为Vl(V)，上述像承载体上的上述调色剂像的最高浓度部中的、显影后的上述调色剂像的表面电位为Vs(V)，则满足|Vl-Vs|≥Vcont×0.95。
全文摘要
本发明提供一种图像形成装置，包括像承载体，该像承载体具有感光层，上述感光层每单位面积的静电电容大于等于1.7×10－6(F/m
文档编号G03G9/08GK1940755SQ20061013924
公开日2007年4月4日 申请日期2006年9月20日 优先权日2005年9月21日
发明者原口真奈美, 久保健太, 山本毅 申请人:佳能株式会社