CN101187790A - 图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图像形成装置(100)，具有：像承载体(1)；承载具有调色剂和载体的显影剂的显影剂承载体(41)，显影剂承载体利用显影剂使形成在像承载体上的静电像显影，并且，为了在显影剂承载体与像承载体之间形成交变电场，显影剂承载体被施加交变电压；若设电场强度Eb、Ed为：Eb＝|(Vp1－VL)/D|、Ed＝|(Vp2－VL)/D|，并设Ed下的倾斜度为K1、Eb下的倾斜度为K2，则满足0≥K1＞K2，并且，电场强度Eb下的载体的电阻率ρb满足1.1×10⁶×eⁿ＜ρb＜6.0×10⁷[Ω·m](其中，e为自然对数的底，n＝4×Eb×10^－7)。

Description

图像形成装置

技术领域

本发明涉及利用调色剂使形成在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。更具体地说，涉及使用具有调色剂和载体的两成分显影剂作为显影剂的图像形成装置。

背景技术

目前，在使用电子照相方式的复印机、打印机等图像形成装置中，在使作为像承载体的电子照相感光体(以下简称为“感光体”)的表面均匀带电后，根据图像信息使该表面曝光。由此在感光体的表面上形成静电像(潜影)。形成在感光体上的静电像由显影器使用显影剂显影为调色剂像。感光体上的调色剂像直接或者经由中间转印体转印到转印材料上。然后，通过使调色剂像在转印材料上定影，来得到记录图像。

作为显影剂，实际上包括仅由调色剂粒子构成的单成分显影剂和具有调色剂粒子和载体粒子的两成分显影剂。一般地，使用两成分显影剂的显影方式在能够形成高精细、颜色良好的图像等方面是有利的。

两成分显影剂一般由粒径为5μm～100μm左右的磁性粒子(载体)与粒径为1μm～10μm左右的调色剂按照规定的混合比混合而成。载体的作用是承载带电的调色剂并将其运送到显影部。另外，调色剂通过与载体混合，利用摩擦带电而带电到规定极性的规定带电量。

但是，近年来，随着电子照相方式的复印机、打印机等图像形成装置的数字化、全彩色化和高速化的进展，其输出图像具有作为原件的输出物的价值，进而也非常期待进入印刷市场。因此谋求可以输出更高品质(高精细)且稳定画质的图像。作为用于得到这样的高精细画质的结构，有人提出使两成分显影剂中的载体的电阻高电阻化的方法(特开平08-160671号公报)。

即，通常，使用两成分显影剂的显影方式将显影器所具备的显影剂承载体上承载的两成分显影剂运送到与感光体上的静电像对置的显影部。然后，使显影剂承载体上的两成分显影剂的磁穗接触或接近感光体。然后，利用施加在显影剂承载体与感光体之间的规定的显影偏置，仅将调色剂转移到感光体上。由此在感光体上形成对应于静电像的调色剂像。此时，如果承载并运送调色剂的载体的电阻低，则电荷会通过载体从显影剂承载体注入到静电像中，从而会扰乱静电像。如果电荷被注入静电像，则由于静电像带电，电位上升，图像浓度会变稀。

另外，广泛使用直流电压成分和交流电压成分重叠的交变偏置电压作为显影偏置。

近年来，为了上述的印刷市场的进入等，而进行高分辨率下的静电像的形成。例如，在2400dpi的情况下，1dpi的点形成宽度约为20μm，极其微小。例如，在进行了这样高分辨率下的静电像的形成等情况下，由于上述的从显影剂承载体经由载体的电荷注入，静电像容易较大地受到影响。因此，要求在不破坏这样的微小静电像的情况下，完成显影工序。

目前，作为感光体，广泛使用在金属基体上层叠了由有机材料构成的电荷产生层、电荷输送层、表面保护层的OPC(有机光导电体)感光体。

另一方面，为了形成上述高分辨率的静电像，已知在感光体中使用非晶硅感光体(以下称为“a-Si感光体”)等单层类的感光体是有效的。其理由之一如下考虑。即，在OPC感光体中，感光体内部的电荷产生机构存在于感光体的基体附近。而在a-Si感光体中，感光体内部的电荷产生机构位于感光体的表面上。因此，在a-Si感光体中，在内部产生的电荷不会扩散到感光体的表面，从而得到极为高精细的静电像。

但是，a-Si感光体与OPC感光体相比，其表面电阻低，上述的从显影剂承载体经由载体的电荷注入的影响与OPC感光体相比非常大。因此，在使用a-Si感光体的情况下，所形成的静电像容易被扰乱，因此进一步要求将载体的电阻设定得较高，或者使作为交变偏置电压的显影偏置的Vpp(峰值间电压)变小，从而抑制电荷的移动量。

这里，如果使显影偏置的Vpp变小，则从显影剂承载体经由载体的电荷注入减少，而与显影剂有关的电场变弱。因此，从载体拉开调色剂的力减小，显影性能降低。因此，为了进行高画质的图像形成，更高地设定载体的电阻是有效的。

但是，已知如果使载体的电阻高电阻化，则显影性能、即将调色剂从载体拉开(吐出)的能力容易降低。

如上所述，两成分显影剂的载体具有向显影部运送调色剂的作用，同时具有通过摩擦带电向调色剂赋予电荷的作用。因此，载体被给予与调色剂的带电极性相反极性的电荷而带电。例如，在调色剂带电为负极性时，向载体赋予正极性的电荷。

此时，如果载体的电阻高，则蓄积在载体中的电荷难以移动，因此该载体的电荷与调色剂的电荷互相吸引，附着力变大，从而难以从载体拉开调色剂。如果载体的电阻低，则载体内的电荷在载体表面上容易扩散，因此调色剂与载体的附着力减小，调色剂容易从载体拉开。

图2表示在使用电阻特性不同的现有的两种一般性的载体(低电阻载体A、高电阻载体B)的情况下的显影性能的差异。图2的横轴表示显影偏置的峰值间电压Vpp，纵轴表示在感光体上形成的调色剂像的调色剂层的每单位面积的带电量Q/S[C/cm²]。作为该Q/S[C/cm²]，使用将得到最高浓度时的感光体上的调色剂层的调色剂的每单位重量的带电量Q/M[μC/g]和该调色剂层的调色剂承载量M/S[mg/cm²]相乘后得到的值。上述Q/S[C/cm²]表示显影剂的显影能力、即调色剂克服载体与调色剂之间的附着力而向感光体上转移了多少。

另外，图2示出在使用膜厚(感光层的厚度)30μm的OPC感光体作为感光体的情况下的结果。

从图2可知，在显影偏置的Vpp大的情况下，即使是高电阻载体B，也得到与低电阻载体A同等的Q/S[C/cm²]。而在显影偏置的Vpp低的情况下，用于从载体拉开调色剂的电场变小，从而使用高电阻载体B的显影性能降低。即，与调色剂有关的力当中、调色剂与载体之间的附着力非常大，从而显影性能降低。

而且，显影性能受到感光体的静电电容的很大影响。如果随着感光体的静电电容(每单位面积的静电电容)的变大，显影性能降低而超过允许范围，则会产生各种图像缺陷。以下说明感光体的静电电容与显影性能。

例如，考虑在OPC感光体上按照以下条件形成最高浓度的调色剂像的情况。显影对比度(感光体上的图像部电位与显影偏置的直流电压的电位差)Vcont＝250V、调色剂的电荷量Q/M＝-30μC/g、调色剂承载量M/S＝0.65mg/cm²。该调色剂像的调色剂层在OPC感光体上形成的电位(充电电位)ΔV在设OPC感光体的膜厚为30μm的情况下，根据下式计算：

$\mathrm{\ΔV}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_t{\mathrm{\ϵ}}_0}{2\mathrm{\λt}}\left(\frac{Q}{S}\right)+\frac{{\mathrm{\ϵ}}_d{\mathrm{\ϵ}}_0}{d}\left(\frac{Q}{S}\right),$ 其中

$\left(\frac{Q}{S}\right)=\left(\frac{Q}{M}\right)\×\left(\frac{M}{S}\right)$

[这里，

Q/M是感光体上每单位重量的调色剂电荷量

M/S是感光体上最高浓度部的每单位面积的调色剂重量

λt是感光体上最高浓度部的调色剂层厚

d是感光体的膜厚

εt是调色剂层的介电常数

εd是感光体的介电常数

ε0是真空的介电常数]

在上述条件的情况下，ΔV＝243V，从而填补Vcont＝250V。即，处于利用调色剂层的电荷充分填补静电像的电位的状态(充电效率97％)。

另一方面，a-Si感光体与OPC感光体相比，具有介电常数约大3倍(a-Si感光体：约10、OPC感光体：约3.3)的材料特性。从而，在a-Si感光体具有与OPC感光体同等的膜厚(例如30μm)的情况下，具有OPC感光体的静电电容(例如0.97×10^-6F/m²)的3倍的静电电容(例如2.95×10^-6F/m²)。

假设考虑在与上述OPC感光体的情况同样的Vcont(＝250V)、调色剂的电荷量Q/M(＝-30μC/g)的条件下、在a-Si感光体上形成最高浓度的调色剂像的情况。这种情况下，根据上式，满足ΔV＝250V所需的调色剂量为1.15mg/cm²，上述OPC感光体的情况下的约1.7倍的调色剂量被转移到a-Si感光体上。反过来说，利用约1/1.7的显影对比度Vcont得到调色剂承载量M/S＝0.65mg/cm²。因此，在a-Si感光体的情况下，在Vcont＝147V左右满足高浓度部的电荷。

但是，例如在想要投入到轻印刷市场等情况下，要求得到宽度宽的灰度性能，因此，在Vcont＝147V下，γ特性会变得陡峭，难以得到较高的灰度性能。

另外，即使是OPC感光体，也正在以静电像的清晰化为目的，尝试减小感光体的膜厚(感光层的厚度)。在这样的情况下，由于感光体的膜厚变小，感光体的静电电容更大，因此，也会产生与上述针对a-Si感光体说明的问题同样的问题。

为了应对上述由于感光体的介电常数大或者感光体的膜厚小而引起的问题，考虑提高调色剂像的调色剂层的Q/S[C/cm²]，即提高调色剂的带电量Q/M[μC/g]的方法。例如，相对于上述的-30μC/g，使调色剂带电量Q/M[μC/g]为-60μC/g。在这样的状态下，例如在显影对比度Vcont为240V时，调色剂承载量M/S[mg/cm²]如果可以得到0.65mg/cm²，则调色剂层形成的ΔV为238V(即，约240V)，充电效率约为100％。

但是，实际上，如果调色剂的带电量Q/M[μC/g]变高，则载体以及调色剂的静电力非常大，显影性能会显著降低。

通常，对于静电电容大的感光体，在使用高电阻载体、高Q/M调色剂的情况下进行控制，使得即使是高电阻载体所形成的弱电场，也可以将调色剂充分地从载体拉开。即，利用调色剂的形状或外添剂、进而载体的表面材料，来控制载体与调色剂间的附着力(库仑力+范德瓦耳斯力+交联力)。但是，由于长期的耐久等，调色剂或载体的表面状态发生变化时，会无法控制上述附着力。

例如，在调色剂中，为了控制带电量或流动性，在其表面上外添了各种粒子(二氧化硅等)，该外添剂在调色剂与载体之间作为间隔粒子，对调色剂与载体之间的附着力产生较大影响。因此，例如在长期持续低打字比例的图像输出的情况下，显影剂在显影器中重复受到剪切力，外添剂会被埋入调色剂的表面，或者脱离，从而会降低作为上述间隔物的效果。结果，调色剂与载体之间的附着力大幅度增加。从而，在长期的图像输出后，与初期相比，难以确保足够的显影性能，有可能产生图像不良等。

例如，取决于所使用的显影剂，初期在Vcont＝240V下能够确保M/S＝0.65mg/cm²，由于耐久在Vcont＝240V下只能得到M/S＝0.45mg/cm²。这种情况下，充电电位ΔV相对于Vcont为152V/240V≈0.63，感光体上的调色剂层所形成的电位ΔV仅填补Vcont的63％左右。

可以将上述调色剂的电荷没有填补静电像的电位的状态表达为“充电不良”。如果形成这样的“充电不良”，则会产生图像不良。

例如，在低浓度的半色调图像之后连续输出高浓度的全图像(ベタ画像)(最高图像浓度水平的图像)的情况下，在显影部(显影压合部)内如果调色剂没有填补高浓度部侧的电位，则在边界部会残留从低浓度部向高浓度部的绕入电场。该绕入电场使边界部的低浓度侧的调色剂向高浓度侧移动，因此产生所谓的“空白区域”。即，“空白区域”是在低浓度部与高浓度部的边界上图像变白的现象。另外，在高浓度部，由于边缘部与中央部的电场强度之差，产生调色剂集中在边缘上的所谓的“扫在一起(sweep together)”现象。即，“扫在一起”是图像的边缘比其它部分的浓度高的现象。

如上所说明的那样，例如在象a-Si感光体那样表面电阻低的感光体的情况下，为了忠实地将所形成的静电像显影，希望是在显影时不会产生向静电像的电荷注入的高电阻载体。另一方面，对于a-Si感光体或薄膜OPC感光体等静电电容大的感光体，提高调色剂的带电量Q/M[μC/g]不会产生空白区域等图像缺陷，是得到稳定且足够的灰度性能的有效手段。但是，如果提高调色剂的带电量Q/M[μC/g]，则显影性能会显著降低。载体的电阻越大，该显影性能的降低越显著。

这样，在使用具有调色剂和载体的两成分显影剂的图像形成装置中，为了防止在显影时向静电像的电荷注入，会较高地设定载体的电阻，并且，为了应对静电电容大的感光体，会提高调色剂的带电量。在这样的情况下，也希望不降低调色剂填补静电像的电位的显影能力。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在使用具有调色剂和载体的两成分显影剂的图像形成装置中，可以抑制电荷经由载体向静电像的注入、同时得到良好的显影性能的图像形成装置。

本发明的另一目的在于，提供一种具有在使用高电阻载体的同时使用带电量高的调色剂的情况下，也可以飞跃性地提高显影性能的显影方式的图像形成装置。

本发明的另一目的在于，提供一种在使用静电电容大的感光体的情况下，也可以长期地形成高精细且稳定的图像的图像形成装置。

本发明的另一目的在于，提供一种适当地设定了与像承载体与显影剂承载体之间的电场变化相对应的载体电阻特性的图像形成装置。

本发明的其它目的和特征可以通过参照附图阅读以下的详细说明而进一步明确。

附图说明

图1是用于说明显影偏置施加当中的载体电阻率变动的曲线图。

图2是用于说明由于载体引起的显影性能的差异的曲线图。

图3是用于说明显影偏置施加当中的载体电阻率变动的曲线图。

图4是用于说明载体电阻率的测定方法的模式图。

图5是用于说明显影偏置与静电像电位的关系的说明图。

图6是用于说明显影偏置与静电像电位的关系的说明图。

图7是用于说明显影偏置施加当中的载体电阻率变动的曲线图。

图8是用于说明显影偏置下相对于时间变化的载体电阻率变动的图。

图9A和图9B是用于说明显影偏置下相对于时间变化的载体电阻率变动的图。

图10是表示在显影时向感光体的电荷注入量的调查结果的曲线图。

图11是用于说明电荷注入量的测定方法的模式图。

图12是用于说明显影偏置施加当中的载体电阻率变动与电荷注入阈值的曲线图。

图13A和图13B是用于说明显影偏置下相对于时间变化的载体电阻率变动与电荷注入阈值的图。

图14是用于说明试验例中的、显影偏置施加当中的载体电阻率变动的曲线图。

图15是用于说明试验例中的、显影偏置与静电像电位的关系的说明图。

图16是用于说明试验例中的、显影偏置与静电像电位的关系的说明图。

图17是用于说明试验例中的、显影偏置下相对于时间变化的载体电阻率变动的图。

图18是用于说明试验例中的、显影偏置下相对于时间变化的载体电阻率变动的图。

图19是用于说明试验例中的、由载体引起的显影性能的差异(使用OPC感光体的情况)的曲线图。

图20是用于说明试验例中的、由载体引起的显影性能的差异(使用a-Si感光体的情况)的曲线图。

图21A和图21B是表示试验例中的、载体的电荷注入量的调查结果的曲线图。

图22是用于说明试验例中的、显影偏置施加当中的载体电阻率变动与电荷注入阈值的曲线图。

图23A和图23B是用于说明试验例中的、显影偏置下相对于时间变化的载体电阻率变动与电荷注入阈值的曲线图。

图24是可应用本发明的图像形成的一个实施例的概略截面结构图。

图25是用于说明感光体的层结构的一例的模式图。

图26A、图26B、图26C、图26D是用于说明感光体的层结构的其它例的模式图。

图27是用于说明由于本发明的载体种类不同而引起的电阻率变动的差异的曲线图。

图28是用于说明显影偏置施加当中的载体电阻率变动与电荷注入阈值的曲线图。

图29是用于说明显影偏置施加当中的载体电阻率变动与电荷注入阈值的曲线图。

图30是用于说明在载体中流动的电流与电荷注入的关系的曲线图。

具体实施方式

以下按照附图更详细地说明本发明的图像形成装置。

实施例1

[图像形成装置]

图24表示本发明一个实施例的图像形成装置100的主要部分的概略截面结构。

图像形成装置100具有作为像承载体的圆筒型感光体(感光鼓)1。在感光体1的周围配置有作为带电部件的带电器2、作为曝光部件的曝光器3、作为显影部件的显影器4、作为转印部件的转印带电器5、作为清洁部件的清洁器7、作为前曝光部件的前曝光器8等。另外，在转印材料S的运送方向上，在感光体1与转印带电器5相对置的转印部的下游，配置有作为定影部件的定影器6。

作为感光体1，可以使用一般的OPC感光体、a-Si感光体。

OPC感光体在导电性基体上形成有具有以有机光导电体为主要成分的光导电层的感光层(感光膜)。OPC感光体一般如图25所示通过在金属基体(感光体用支持体)11上层叠由有机材料构成的电荷产生层12、电荷输送层13、表面保护层14而构成。

另外，a-Si感光体在导电性基体上具有具备以非晶硅为只要成分的光导电层的感光层(感光膜)。作为a-Si感光体，一般包括如下层结构的感光体。即，图26A所示的a-Si感光体在感光体用支持体(基体)21上设置感光膜22。该感光膜22由光导电层23构成，其中该光导电层23由a-Si：H、X(H为氢原子、X为卤素原子)构成且具有光导电性。图26B所示的a-Si感光体在感光体用支持体21上设置感光膜22。该感光膜22由光导电层23和非晶硅类表面层24构成，其中光导电层23由a-Si：X、X构成且具有光导电性。图26C所示的a-Si感光体在感光体用支持体21上设置感光膜22。该感光膜22由光导电层23、非晶硅类表面层24以及非晶硅类电荷注入阻止层25构成，其中光导电层23由a-Si：H、X构成且具有光导电性。图26D所示的a-Si感光体在感光体用支持体21上设置感光膜22。该感光膜22由构成光导电层23的、由a-Si：H、X构成的电荷产生层26和电荷输送层27以及非晶硅类表面层24构成。

另外，作为感光体1，不限于上述层结构的感光体，也可以使用其它层结构的感光体。

感光体1如图24所示，按规定的周速度沿图24的箭头方向被旋转驱动。旋转的感光体1的表面由于带电器2而基本均匀地带电。而且，在与曝光器3相对的位置上，从曝光器3照射与图像信号对应发光的激光，在感光体1上形成与原稿图像对应的静电像。

在感光体1上形成的静电像通过感光体1的旋转而到达与显影器4相对的位置后，利用显影器4内的具有非磁性调色剂粒子(调色剂)和磁性载体粒子(载体)的两成分显影剂，显影为调色剂像。静电像实质上仅由两成分显影剂中的调色剂显影。

显影器4具有收容两成分显影剂的显影容器(显影器本体)44。另外，显影器4具有作为显影剂承载体的显影套筒41。显影套筒41可旋转地配置在显影容器44的开口部，并且在内部包含作为磁场产生部件的磁体42。在本实施例中，显影套筒41被旋转驱动，使得其表面在与感光体1相对的显影部G上沿着与感光体1的表面移动方向相同的方向移动。两成分显影剂在被承载在显影套筒41的表面上后，由规制构件43规制其量，并被运送到与感光体1相对的显影部G。载体所起到的作用是，承载带电的调色剂并运送到显影部G。另外，调色剂通过与载体混合，利用摩擦带电而带电到规定极性的规定带电量。显影套筒41上的两成分显影剂在显影部G上由于磁体42产生的磁场而使磁穗立起，形成磁刷。而且，在本实施例中，通过使该磁刷与感光体1的表面接触，并在显影套筒41上施加规定的显影偏置，仅将调色剂从两成分显影剂转移到感光体1上的静电像上。

形成在感光体1上的调色剂像由转印带电器5静电转印到转印材料S上。然后，转印材料S被运送到定影器6，在此通过加热、加压，将调色剂定影在其表面上。然后，转印材料S作为输出图像被排出到装置外。

在转印工序后残留在感光体1上的调色剂由清洁器7除去。然后，由清洁器7清扫后的感光体利用来自前曝光器8的光照射而被电初始化，重复上述图像形成动作。

[载体的电阻]

如前所述，在使用具有调色剂和载体的两成分显影剂的图像形成装置中，为了防止在显影时向静电像的电荷注入而较高地设定载体的电阻，并且，为了应对静电电容大的感光体而提高调色剂的带电量。并且，在这样的情况下，也希望不降低调色剂填补静电像的电位的显影能力。

因而，本发明的一个目的是，提出一种在使用高电阻载体的同时使用带电量高的调色剂的情况下，也飞跃性地提高显影性能的显影方式。另外，本发明的另一个目的是，由此，在使用静电电容大的感光体的情况下，也可以长期进行高精细且稳定的图像形成。

因此，在本例中控制显影偏置下载体的电阻的电场依存性。以下进行详细说明。

图3表示电阻特性不同的现有的2种一般性载体(低电阻载体A、高电阻载体B)的电阻率ρ[Ω·m]的电场依存性。图3的横轴表示电场[V/m]，纵轴表示电阻率ρ[Ω·m]。其中，纵轴是对数表示(对数轴)的半对数曲线。以下，同样，电阻率ρ的曲线用对数来记述其数值。

另外，载体的电阻率ρ[Ω·m]可以使用图4所示的装置来测量。即，使仅内置载体的显影器4的显影套筒41隔开规定距离(最接近距离)与以规定的周速(表面移动速度)旋转的铝制圆筒体(以下称为“铝鼓”)Dr相对。然后，以规定的周速使显影套筒41旋转，同时在铝鼓Dr与显影套筒41之间施加AC电压，利用图4中Z所示的阻抗测定装置来测定载体的阻抗。根据其测定值可以计算载体的电阻率。

铝鼓Dr的周速、显影套筒的周速可以分别与实际的图像形成装置的感光鼓的周速、显影套筒的周速相同。并且，铝鼓Dr与显影套筒之间的距离可以是实际的图像形成装置的感光鼓与显影套筒之间的距离。

另外，横轴的电场E[V/m]是铝鼓Dr与显影套筒41的最接近位置(铝鼓Dr与显影套筒41间的最接近距离D)处的电场强度，通过用距离D来除铝鼓Dr与显影套筒41间的施加电压而得到。

在图3中用一点点划线表示的线是低电阻载体A的电阻率的电场依存性，虚线表示的线是高电阻载体B的电阻率的电场依赖性。另外，各载体在约100V的偏置施加时的电阻率为下述。

低电阻载体A：约9.0×10⁶Ω·m

高电阻载体B：约1.0×10⁸Ω·m

从图3可知，虽然哪个载体的电阻率都具有电场依存性(即，电场变大电阻率减小)，但低电阻载体A与高电阻载体B相比，其电场依存性的倾斜度(变化率)大。低电阻载体A和高电阻载体B两者的上述倾斜度相对于施加在载体上的电场的变化实质上都是一定的，即为直线。

另外，上述的载体电阻率是仅有载体的测定结果，如果形成与调色剂混合的两成分显影剂的状态，则由于在载体之间存在高电阻的调色剂，因此比上述仅有载体的电阻率大若干。但是，在显影动作中，显影剂被从载体拉开，接近仅为载体的状态，因此显示出如上所述测量的电阻率与实际相近的状态。因此，在本说明书中，使用如上所述测量的仅有载体的电阻率来进行说明。

图5表示在显影动作时感光体1上的静电像的电位以及施加在显影套筒41上的显影偏置。图5的横轴表示时间，纵轴表示电位。

在本实施例中，作为显影偏置，使用一般矩形波的显影偏置(交变电压)。该显影偏置是向AC偏置重叠了用Vdc表示的DC偏置成分后的显影偏置。该显影偏置施加在感光体1的静电像与显影套筒41之间。

另外，在本实施例中，说明为静电像是利用通过在图像部进行曝光而形成静电像的图像曝光方式形成的。在本实施例中，说明为感光体1带电为负极性。而且，在本实施例中，说明为调色剂通过与载体的摩擦带电而带电为负极性，并且作为显影方式，利用使用带电为与感光体的带电极性相同极性的调色剂(使感光体上的被曝光的图像部显影)的反转显影方式。

图5中，VD是感光体1的带电电位，在本实施例中，利用带电部件使其带电为负极性。图5中，VL是由曝光部件曝光后的图像部的区域，形成用于得到最高浓度的电位。即，VL电位部是调色剂T的附着量最多的区域。

向显影套筒41如上所述施加矩形波的显影偏置。因此，在向显影套筒41赋予了峰值电位中的Vp1电位时，相对于VL电位部形成最大的电位差，由于该电位差所产生的电场(以下称为“显影电场”)，调色剂T转移到感光体1上。相反，在向显影套筒41赋予了峰值电位中的Vp2电位时，相对于VL电位形成与形成显影电场时相反方向的电位差，从而形成将调色剂T从VL电位部拉回到显影套筒41侧的电场(以下称为“拉回电场”)。从而，施加了显影偏置的显影套筒相对于VL电位部形成交变电场。并且，施加了显影偏置的显影套筒相对于VD电位部也形成交变电场。

这里，参照图6，如果考虑显影偏置相对于VL电位的时间变化，则图6中所示的a、b、c、d、e各时刻的电场Ea、Eb、Ec、Ed、Ee分别用下式表示。

Ea＝Ec＝Ee＝|(Vdc-VL)/D|

Eb＝|(Vp1-VL)/D|

Ed＝|(Vp2-VL)/D|

[这里，

VL是用于得到最高浓度的静电像的电位[V]，

Vp1是交变电压中的峰值电位当中、相对于VL电位设置使调色剂向感光体移动的电位差的峰值电位[V]，

Vp2是交变电压中的峰值电位当中、相对于VL电位设置使调色剂向显影剂承载体移动的电位差的峰值电位[V]，

Vdc是显影偏置的DC偏置成分[V]，

D是感光体1与显影套筒41之间的最接近距离[m]]。

另外，Vp1、Vp2对应于调色剂的带电极性，用下述式表示。

调色剂为-极性的情况：Vp1＝Vdc-|Vpp/2|

调色剂为+极性的情况：Vp1＝Vdc+|Vpp/2|

调色剂为-极性的情况：Vp2＝Vdc+|Vpp/2|

调色剂为+极性的情况：Vp2＝Vdc-|Vpp/2|

[其中，Vpp是交变电压中的峰值间电压，Vdc是显影偏置的DC偏置成分]。

即，电场Ea、Ec和Ee是用感光体1与显影套筒41的最接近位置处的距离D来除显影偏置的DC偏置与感光体1上的静电像的最高浓度部的电位(VL电位)之间的电位差而得到的。电场Eb(显影电场)是用感光体1与显影套筒41的最接近距离D来除与感光体1上的VL电位之间设置形成使调色剂向感光体1移动一侧的电场的电位差的峰值电位、与感光体1上的VL电位之间的电位差而得到的。电场Ed(拉回电场)是用感光体1与显影套筒41的最接近距离D来除与感光体1上的VL电位之间设置形成使调色剂向显影套筒41移动一侧的电场的电位差的峰值电位、与VL电位之间的电位差而得到的。

另一方面，如参照图3所说明的那样，载体的电阻率具有电场依存性。因此，如图7中箭头所示，在显影偏置下，对应于电场强度变化为Ea→Eb→Ec→Ed→Ee，载体的电阻率变化。因此，例如在低电阻载体A的情况下，其电阻率变化为R1→R3→R1→R2→R1，在高电阻载体B的情况下，其电阻率变化为R4→R6→R4→R5→R4。

如果相对于时间变化来描绘该电阻率的变化，则如图8所示。即，在低电阻载体A的情况下，施加显影电场时的载体的电阻率为较低的电阻率R3。而在高电阻载体B的情况下，施加显影电场时的载体的电阻率为较高的R6。即，施加显影电场时的载体的电阻率的降低率在高电阻载体B的情况下，与低电阻载体A相比较小。该差异对载体内的电荷移动产生影响，形成显影性能的差异。

这里，图1中示出本实施例的载体C(以下简称为“载体C”)的电阻率的电场依存性。从图1可知，与作为比较例的低电阻载体A和高电阻载体B的情况同样，载体C的电阻率也具有电场依存性，但在载体C的情况下，具有在规定的电场Ep中其电阻率的电场依存性的倾斜度(变化率)变得陡峭的特性。

即，载体C的电阻率ρ相对于用感光体1与显影套筒41的最接近距离D来除显影套筒41的电位与感光体1上的静电像电位的电位差ΔV后得到的值、即电场强度E(＝ΔV/D)的变化，具有倾斜度(Δρ/ΔE)。并且，载体C在Ed＜Ep＜Eb的关系成立的电场强度Ep下，电阻率ρ的电场依存性的倾斜度(Δρ/ΔE)变化。

另外，载体的电阻率的电场依存性的倾斜度(变化率)用在取该电阻率为半对数曲线的纵轴(对数轴)并取电场强度为横轴的情况下实质上为直线关系的、电阻率与电场强度的关系的倾斜度来代表。

另外，载体C在设电场强度Ed下的电阻率ρ的电场依存性的倾斜度(Δρ/ΔE)为K1、电场强度Eb下的电阻率ρ的电场依存性的倾斜度(Δρ/ΔE)为K2的情况下，0≥K1＞K2的关系成立。即，在K1不为0时，K1和K2为相同符号(这里为负)。

因而，如图1所示，在载体C受到上述的显影偏置时，对应于电场强度变化为Ea→Eb→Ec→Ed→Ee，载体的电阻率变化为R7→R9→R7→R8→R7。

如果相对于时间变化描绘该载体C的电阻率的变化，则如图9B所示。图9A表示与图8同样的载体A及载体B的电阻率的变化。

即，载体C的电阻率在施加显影电场Eb的期间，形成较低的电阻率R9，相反，在施加拉回电场Ed的期间，维持较高的电阻率R8。

载体C仅在形成显影电场Eb时，其电阻率急剧降低，蓄积在载体中的反电荷容易扩散，调色剂与载体的附着力减小。因此，与高电阻载体B相比，容易将调色剂从载体拉开。

另一方面，在形成拉回电场Ed时，载体的电阻率变高，因此电荷的移动迟缓，处于反极性的电荷难以从显影套筒41侧向载体流动的状态。因此，在载体中几乎不存在反电荷。因此，在施加了拉回电场的情况下，调色剂再次从感光体1被拉回到载体，受约束的机会也变小。

这样，载体C仅在施加了显影电场Eb时电阻降低，从而象低电阻载体A那样确保了显影性能，相反，在施加了拉回电场Ed时维持较高的电阻，拉回力变弱。结果，与高电阻载体B相比，总的显影性能提高。

以下针对扰乱感光体1上的静电像的电位的电荷注入，说明载体C的作用。这里以使用a-Si感光体作为感光体1的情况下的电荷注入为例，进行说明。

图10表示载体A、B、C中的相对于VL电位的电荷注入量。图10的横轴表示在显影套筒41的电位与感光体1上的VL电位之间形成的电场E，纵轴表示VL电位与该VL电位部在电荷注入后的电位VL’之差，即|VL-VL’|。

这里，VL’与VL如图11所示，在感光体1的表面移动方向上在显影部G的下游利用表面电位计Vs测量。设在没有显影器4的状态下测定的电位为VL(与上述的VL电位同等)，将设置显影器4并施加规定的显影偏置的情况下的VL电位定义为VL’。

即，图10模式地示出在VL电位通过显影部G时，由于从与该VL电位部接触的载体的电荷注入，电位变化多少。

图10意味着低电阻载体A在电场Ef处开始电荷注入，载体C在电场Eg处开始电荷注入。

如果从图1的曲线求该电场Ef、Eg中的载体的电阻率，则如图12所示，电场Ef中的载体A的电阻率为ρAs、电场Eg中的载体C的电阻率为ρCs。

而且意味着，如果将连接点Ef、ρAs和点Eg、ρCs的线作为注入阈值电阻线ρs，则当载体的电阻率低于该注入阈值电阻线ρs时，产生向感光体的电荷注入。

这里，如果试着将电场Ef、Eg与显影电场Eb及拉回电场Ed进行比较，则在载体A中，形成Ef＜Ed、Ef＜Eb的关系。因此可知，在显影时和拉回时都发生显影注入。

另一方面，在载体C中，形成Eg＞Ed、Eg＞Eb的关系。因此，在显影时和拉回时都不发生显影注入。

这里，假设在载体A中，例如选择形成Ed＜Ef＜Eb的关系的拉回电场Ed’、显影电场Eb’。这种情况下，在拉回电场Ed’中也不发生电荷注入，但在显影电场Eb’中仍会发生电荷注入。

图13A和图13B是在图9A和图9B中叠加了表示电阻率ρAs和ρCs的线。例如，在低电阻载体A中，在施加了显影电场Eb和拉回电场Ed时，载体的电阻率低于图13A中的ρAs，即低于注入阈值电阻线ρs，因此相对于VL的静电像电位发生电荷注入。另一方面，在载体C中，在电场Eb和Ed中，载体的电阻率高于ρCs，即高于注入阈值电阻线ρs，因此不发生电荷注入。

这样，通过使用具有本例的电阻特性的载体，不发生从载体向静电像的电荷注入，从而VL电位不会上升，因此可以抑制图像浓度变稀。

以上模式地说明了载体C的电阻特性。通过具有上述载体C那样的电阻特性，可以防止使用现有的低电阻载体情况下的问题、即经由载体向静电像的电荷注入，并且与使用现有的高电阻载体的情况相比，可以飞跃性地提高显影性能。即，通过使用具有上述结构的载体，可以飞跃性地提高带电量高的调色剂的显影性能，即使是静电电容大的感光体，也可以长期地进行高精细且稳定的图像形成。

以下，按照更具体的试验例，更详细地说明本实施例的效果。

(试验例1)

为了确认本实施例的效果，使用现有的低电阻载体A和高电阻载体B以及本例的载体C来进行比较评价。

·低电阻载体A：

作为低电阻载体A，例如例举使用以下述式(1)或式(2)表示的具有磁性的磁铁矿和铁酸盐作为芯材的载体。

MO·Fe2O3    ...(1)

M·Fe2O4    ...(2)

[式中，M表示3价、2价或1价的金属粒子]

作为M，可以举出Be、Mg、Ca、Rb、Sr、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Cd、Pb以及Li，它们可以单独使用或使用多个。

作为上述具有磁性的金属化合物粒子的具体化合物，例如可以举出Cu-Zn-Fe类铁酸盐、Mn-Mg-Fe类铁酸盐、Mn-Mg-Sr-Fe类铁酸盐以及Li-Fe类铁酸盐等铁类氧化物。

作为铁酸盐粒子的制造方法，可以采用公知的方法。例如可以举出以下方法。即，在粉碎后的铁酸盐组成物中混合粘合剂、水、分散剂、有机溶剂等，使用喷雾式干燥法或流动造粒法形成粒子。然后，利用回转炉或间歇式焙烧炉在700～1400℃、最好是800～1300℃范围的温度下焙烧。然后，进行筛分分级，控制粒度分布，形成载体用的芯材粒子。进而，在铁酸盐粒子表面利用浸渍法将硅树脂等树脂涂覆0.1～1.0质量％左右。

这里将如上制作的载体称为低电阻载体A。

·高电阻载体B：

作为高电阻载体B，例如可以举出如下载体。

第一是使用通过将磁铁矿粒子与热可塑性树脂熔化混合、粉碎而制造的磁性体分散型树脂载体作为芯材。第二是使用利用喷雾式干燥器等将使磁铁矿粒子和热可塑性树脂在溶媒中熔化分散后的浆料喷雾干燥而制造的磁性体分散型树脂载体作为芯材。第三是使用在磁铁矿粒子和赤铁矿粒子存在的情况下通过直接重合使苯酚反应硬化而形成的磁性体分散型树脂载体作为芯材。对这样的载体芯材，进一步利用流动层涂覆装置等将热可塑性树脂等树脂涂覆1.0～4.0质量％左右。

这里将如上制作的载体称为高电阻载体B。

·本实施例的载体C：

另一方面，作为本例的载体C，例如可以使用向多孔状的芯流入硅树脂等树脂，并用树脂填充了芯内的空隙后形成的多孔状树脂填充载体。

作为这样的载体的制作方法，可以举出以下方法。一开始，将在上述低电阻载体A中使用的金属氧化物、氧化铁(Fe2O3)以及添加物秤出规定量并混合。作为上述添加物，可以举出属于周期律表的IA、IIA、IIIA、IVA、VA、IIIB以及VB族的元素的一种以上的氧化物，例如BaO、Al2O3、TiO2、SiO2、SnO2以及Bi2O5等。然后，将得到的混合物在700～1000℃的范围内煅烧5个小时，然后粉碎成0.3～3μm左右的粒径。向得到的粉碎物根据需要添加粘接剂，进而添加发泡剂，在100～200℃的加热气氛下进行喷雾干燥，造粒成20～50μm左右的大小。然后，在氧气浓度5％以下的惰性气体(例如氮气等)的气氛下在烧结温度1000～1400℃下焙烧8～12小时。由此得到多孔状的芯。然后，利用浸渍法将硅树脂填充8～15质量％，在180～220℃惰性气体气氛下使该硅树脂硬化。

在上述制法中，通过控制芯的多孔度、芯自身的电阻、以及要填充的硅树脂等的树脂量等，可以控制拐点、倾斜度K1、K2、电场Eb、Ed施加时的电阻率等载体电阻率的电场依存性。

通过如上进行控制，在载体C的内部，可以使绝缘部和导电部在规定的状态下混合存在，从而可以控制在载体中流动的电荷量。例如，象载体A那样，整个芯都由导电性材料形成的载体的情况下，在施加了显影偏置时，在载体内以及载体间容易形成电路径，从而电阻值急剧下降。但是，本发明的载体C的内部由于在多孔状芯的空隙中填充有树脂，因此，在该树脂部中形成在某种程度上阻挡住电荷流动的结构。从而，在施加了显影偏置时，不会产生急剧的电阻下降，可以在规定的电场强度下使电阻降低。

另外，芯的多孔度或电阻值可以通过控制上述的发泡剂量、用于控制焙烧气氛的惰性气体浓度以及烧结温度来控制。例如，图27中示出以下表1所示条件制作的载体的电阻率。

[表1]

(载体制作条件)

	C-1	C-2
			氧气浓度	1.0％	0.5％
烧结温度	1200℃	1250℃
			发泡剂量	5％	3％

载体C-1通过降低烧结温度以及增多发泡剂量来进行控制，从而使多孔度增大、所填充的树脂量增多。通过多填充树脂，可以增大电阻值，进而，通过提高用于控制焙烧气氛的氧气浓度，可以提高芯的电阻值。

另一方面，载体C-2通过提高烧结温度以及减少发泡剂量来进行控制，从而使多孔度减小、所填充的树脂量减少。如果所填充的树脂少，则电阻值可以降低，进而，通过降低用于控制焙烧气氛的氧气浓度，可以降低芯的电阻值。

这样，通过进行各工序中的制造上的控制，可以得到期望的拐点以及K1、K2等。

·比较评价：

图14示出低电阻载体A、高电阻载体B以及载体C的电阻率的电场依存性。低电阻载体A、高电阻载体B以及载体C的电阻率都有电场依存性，大致是电场大则电阻率低。

各个载体的电阻率ρ使用图4所示的装置来测量。即，使仅填充了载体的显影器4的显影套筒41隔开300μm的距离(最接近距离)与以300mm/sec的周速(表面移动速度)旋转的铝鼓Dr对置。然后，使显影套筒41以540mm/sec的周速旋转，同时在铝鼓Dr与显影套筒41之间施加AC电压，进行载体的阻抗测定，根据其测定值求出载体的电阻值R。此时，阻抗测定利用作为阻抗测定装置Z的Solartron公司制造的126096W进行。另外，测量铝鼓Dr与载体相接触的面积S，利用下述式求出载体的电阻率ρ。

[式2]

$R=\mathrm{\ρ}\left(\frac{D}{S}\right)$

横轴的电场E是铝鼓Dr与显影套筒41的最接近位置(最接近距离D)处的电场强度，通过用距离D简单地来除铝鼓Dr与显影套筒41之间的施加电压而得到。

图15表示在实际的显影动作时，感光体1上的静电像的电位以及施加在显影套筒41上的显影偏置。图15的横轴表示时间，纵轴表示电位。

在本试验例中，作为显影偏置，使用峰值间电压Vpp＝1.8kV、DC成分Vdc＝-350V、频率f＝12KHz(1周期83.3μsec)的矩形波的显影偏置(交变电压)。该显影偏置施加在显影套筒41上。

在本试验例中，静电像以图像曝光方式形成。而且，在本试验例中，调色剂通过与载体的摩擦带电而带电为负极性，作为显影方式，使用反转显影方式。

图15中，VD是感光体1的带电电位(暗部电位)，在本试验例中，利用带电器2使其带电为-500V。图15中，VL是由曝光器3曝光的图像部的电位(明部电位)，设定为作为用于得到最高浓度的电位的-100V。

在显影套筒41上施加上述矩形波的显影偏置。因此，当赋予了Vp1电位＝-1250V时，相对于VL电位＝-100V形成最大的电位差(＝1150V)，由于该电位差所形成的显影电场，调色剂被从载体拉开。而当向显影套筒41赋予了Vp2电位＝+550V时，相对于VL电位(＝-100V)形成650V的电位差，从而形成从VL电位部将调色剂拉回显影套筒41一侧的拉回电场。

参照图16，如果考虑显影偏置相对于VL电位的时间变化，则a、b、c、d、e各时刻的电场Ea、Eb、Ec、Ed、Ee分别用下式算出。另外，感光体1与显影套筒41间的最接近距离D被设定为300μm。

Ea＝Ec＝Ee＝|(Vdc-VL)/D|＝0.83×10⁶V/m

Eb＝|(Vp1-VL)/D|＝3.8×10⁶V/m

Ed＝|(Vp2-VL)/D|＝2.2×10⁶V/m

从而，如果根据图14和图16相对于时间变化描绘显影偏置下的载体的电阻率变化，则在低电阻载体A和载体B的情况下如图17所示。

即，在低电阻载体A的情况下，显影电场Eb施加时的载体的电阻率R3(电场3.3×10⁵V/m时的电阻率ρ＝9.0×10⁶Ω·m)约为5.0×10⁴Ω·m。即，此时，载体的电阻率非常低，结果，载体内的电荷移动变得容易。另外，施加了电场Ea、Ec及Ee时的低电阻载体A的电阻率R1约为4.7×10⁶Ω·m。在施加了拉回电场Ed时的低电阻载体A的电阻率R2约为6.2×10⁵Ω·m。

在高电阻载体B的情况下，显影电场Eb施加时的载体的电阻率R6(电场3.3×10⁵V/m时的电阻率ρ＝1.0×10⁸Ω·m)约为6.0×10⁷Ω·m。即，此时虽然载体的电阻率降低，但其降低率小，结果，载体内的电荷移动不进行，与低电阻载体A相比，显影性能降低。另外，施加了电场Ea、Ec及Ee时的高电阻载体B的电阻率R4约为9.3×10⁷Ω·m。在施加了拉回电场Ed时的高电阻载体B的电阻率R5约为7.7×10⁷Ω·m。

另一方面，在本例的载体C的情况下，如图14所示，在2.2×10⁶～3.2×10⁶V/m附近的电场Ep(更详细地，在本试验例中为2.7×10⁶V/m)中，具有其电阻率的变化(电场依存性)的倾斜度变得陡峭的特性(拐点P)。

即，如前所述，载体C在Ed＜Ep＜Eb的关系成立的电场强度Ep下，电阻率ρ的电场依存性的倾斜度(Δρ/ΔE)变化。如果针对电阻率使用曲线纵轴的指数表示来表示该倾斜度，则在本试验例的载体C中，电场强度Ed下的电阻率ρ的电场依存性的倾斜度K1为-2.14[Ω·m2/V]。电场强度Eb下的电阻率ρ的电场依存性的倾斜度K2为-3.73[Ω·m2/V]。即，0≥K1＞K2成立。

因此，在受到显影偏置时，对应于电场强度变化为Ea→Eb→Ec→Ed→Ee，载体C的电阻率变化为R7→R9→R7→R8→R7，仅在电阻率R9时，电阻率大幅降低。

如果相对于时间变化来描绘该载体C的电阻率变化，则如图18所示。

即，在载体C的电阻率中，在施加了显影电场Eb的期间，由于Eb＞Ep，因此电阻率R9约为6.5×10⁶Ω·m。相反，在施加了拉回电场Ed的期间，由于Ed＜Ep，因此，电阻率R8约为5.8×10⁷Ω·m。

另外，在施加了电场Ea、Ec及Ee时，载体C的电阻率R7约为8.6×10⁷Ω·m。

载体C仅在形成了显影电场Eb时，其电阻率降低2位左右，调色剂与载体的附着力降低。从而，与高电阻载体B相比，更容易将调色剂从载体拉开。另一方面，在形成了拉回电场Ed时，载体的电阻率变高，电荷的移动迟缓。因此，在施加了显影电场Ed时，处于反极性的电荷难以从显影套筒41一侧向载体流动的状态，因此载体中几乎不存在反电荷。因此，调色剂再次从感光体1被拉回载体，受约束的机会也变少。

这样，载体C仅在施加了显影电场Eb时电阻降低，象低电阻载体A那样确保了显影性能，相反，在施加了拉回电场Ed时，维持高的电阻，从而象高电阻载体B那样，拉回力变弱。结果，与高电阻载体B相比，总的显影性能提高。

图19表示在使用OPC感光体作为感光体1实际进行显影动作时的显影性能的调查结果。与图2同样，图19的横轴表示显影偏置的Vpp，纵轴表示在感光体1上形成显影后的调色剂像的调色剂层的每单位面积的带电量Q/S[C/cm²]。另外，图19示出相对于膜厚(感光层的厚度)为30μm、介电常数为3.3的OPC感光体，使用Q/M＝-30μC/g的调色剂，在Vcont＝250V(频率12kHz、矩形波)下显影时的Q/S[C/cm²]的Vpp依存性。

从图19可知，在使用载体C的情况下，与使用现有的高电阻载体B的情况相比，Q/S[C/cm²]的Vpp依存性小。另外可知，在使用载体C的情况下，与使用低电阻载体A的情况相比，直到Vpp＝1.0kV左右，显影性能没有差异。

例如，在使用高电阻载体B的情况下，当Vpp＝1kV时，只得到M/S＝0.5mg/cm²左右，而低电阻载体A和载体C在相同Vpp时，可以确保M/S＝0.65mg/cm²以上。

这表示，在将显影偏置Vpp的值规定为1.0kV以上、例如1.6kV的状态下，在进行长期的图像输出时，即使调色剂的外添剂由于脱离、埋入而减少，从而调色剂与载体之间的附着力增加，显影性能也不降低。因为对于施加在显影剂上的电场，显影性能有余裕。

图20表示在使用a-Si感光体作为感光体1实际进行显影动作时的显影性能的调查结果。图20的横轴和纵轴与图2和图19相同。

图20表示使用Q/M＝约-60μC/g的调色剂、使用膜厚(感光层的厚度)为30μm、介电常数为10的a-Si感光体的情况下的结果。显影偏置的设定与在图19中示出结果的使用上述OPC感光体的情况相同。

另外，在使用低电阻载体A对上述a-Si感光体进行显影动作时，在显影时，电荷经由载体被注入感光体1，感光体1上的静电像电位被扰乱。因此，图20中没有记载使用低电阻载体A的情况下的数据。

从图20可知，在使用高电阻载体B的情况下，即使当Vpp＝1.8kV时，也只能得到M/S＝0.4mg/cm²左右，而在使用载体C的情况下，在相同Vpp时，得到M/S＝0.6mg/cm²左右。从而可知，在感光体1的静电电容大的情况下，可以更显著地得到本发明的效果。

根据本发明发明人的研究，在感光体1的每单位面积的静电电容为1.7×10^-6F/m²以上的情况下，防止显影性能降低的上述效果特别显著地表现出来。一般地，a-Si感光体具有上述范围的静电电容。另外，即使在膜厚比较薄的OPC感光体中，有时也具有上述范围的静电电容。另外，通常的感光体1的膜厚约为20μm以上，因此，每单位面积的静电电容为1.46×10^-6F/m²左右以下。

另外，感光体1的每单位面积的静电电容可以如下求出。

C＝(ε0×εd)/d

C：静电电容

ε0：真空的介电常数

εd：感光体的介电常数

d：感光体的膜厚

以下说明扰乱感光体1的静电像电位的电荷注入。

这里，作为容易受到电荷注入的影响的条件，使用a-Si感光体作为感光体1，使用低电阻载体A作为载体，研究参照图12前述的电荷注入开始的电场。

图21A和图21B示出使用低电阻载体A且使用a-Si感光体作为感光体1的情况下电荷注入的发生状况的调查结果的一例。

图21A和图21B示出形成在感光体1上的静电像的VL电位和VD电位在显影偏置下通过与载体接触变化多少，即分配Vpp来调查ΔVL和ΔVD后的结果。ΔVL和ΔVD以下式表示。

ΔVL＝VL-VL’

[其中，

VL是原来的(载体接触前的)最高浓度部(全黑部)的电位

VL’是载体接触后的VL电位]

ΔVD＝VD-VD’

[其中，

VD是原来的(载体接触前的)非图像部(全白部)的电位

VD’是载体接触后的VD电位]

这里，上述VL、VL’、VD、VD’如图11所示，在感光体1的表面移动方向上在显影部G的下游利用表面电位计Vs测量。在没有显影器4的状态下测定VL、VD，在设置显影器4并施加规定的显影偏置的状态下测定VL’、VD’。

另外，显影偏置是频率f＝12kHz(矩形波)、Vdc＝-350V的交变偏置。不接触载体的情况下的VL电位、VD电位分别设定为VL＝-100V、VD＝-500V。

在图21A中，用■绘制的线表示相对VL电位的电荷注入量。当Vpp＝0.7kV时，VL’＝-125V，ΔVL＝约25V。当Vpp ＝1.3kV时，VL’＝-165V，ΔVL＝约65V。当Vpp＝1.8kV时，VL’＝-200V，ΔVL＝约100V。

另外，在图21A中，用△绘制的线表示相对VD电位的电荷注入量。在Vpp＝1kV、1.3kV、1.8kV下，分别为，ΔVD＝约-25V、-45V、-75V。

根据图21A的曲线，电荷注入量为0的Vpp相对于VL电位约为0.35kV，此时的电场为：

Ef1＝|(Vp1-VL)/D|＝1.4×10⁶V/m。

另一方面，根据图21A的曲线，电荷注入量为0的Vpp相对于VD电位约为0.5kV，此时的电场也为：

Ef2＝|(Vp2-VD)/D|＝1.4×10⁶V/m。

即，载体的电阻率如果低于施加了上述1.4×10⁶V/m的电场时的载体的电阻率，则发生经由载体向感光体1上的静电像的电荷注入。并且可知，施加了上述电场时的载体A的电阻率ρ＝ρAs约为2.2×10⁶Ω.m。

图22中示出上述结果与图14的对照，图23A中示出与图17的对照。

另外，图21B中示出利用载体C进行了上述同样的试验后的结果。

在图21B中，用◆绘制的线表示相对VL电位的电荷注入量。

当Vpp＝1.8kV时，VL’＝-100V，ΔVL＝0V。当Vpp＝2.0kV时，VL’＝约-110V，ΔVL＝10V。当Vpp＝2.2kV时，VL’＝约-125V，ΔVL＝25V。

另外，在图21B中，用◇绘制的线表示相对VD电位的电荷注入量。当Vpp＝2.0kV、2.2kV时，分别为，ΔVD＝0V、-10V。

根据图21B的曲线，电荷注入量为0的Vpp相对于VL电位约为1.9kV，此时的电场为：

Eg1＝|(Vp1-VL)/D|＝4.0×10⁶V/m。

另一方面，根据图21B的曲线，电荷注入量为0的Vpp相对于VD电位约为2.1kV，此时的电场也为：

Eg2＝|(Vp2-VD)/D|＝4.0×10⁶V/m。

即，载体C的电阻率如果低于施加了上述4.0×10⁶V/m的电场时的载体的电阻率，则发生向静电像的电荷注入。并且可知，施加了上述电场时的载体C的电阻率ρ＝ρCs约为5.0×10⁶Ω.m。

图22中示出上述结果与图14的对照，图23B中示出与图18的对照。

如图22、23所示，例如考虑显影偏置下的Vpp为1.8kV的情况，即考虑形成了显影电场Eb＝3.8×10⁶V/m、拉回电场Ed＝2.2×10⁶V/m时。在此，设施加了电场Eb、Ed时的载体A的电阻率分别为ρAEb、ρAEd。设施加了电场Eb、Ed时的载体C的电阻率分别为ρCEb、ρCEd。

此时，载体A中存在ρAs＞ρAEd、ρAEb的关系。因此，在显影电场Eb以及拉回电场Ed两者形成时，发生电荷注入。

另一方面，载体C中存在ρCs＜ρCEd、ρCEb的关系。因此，在显影电场Eb以及拉回电场Ed两者形成时，电荷注入被防止。

这里，如果设连接了上述ρAs和ρCs的线为注入阈值电阻线ρs，则意味着当载体的电阻率达到该线ρs以下时，发生电荷注入。以下说明注入阈值电阻线ρs。

以上说明了在载体A中电荷注入开始的电阻率为ρAs。此时，通过载体流动的电流量约为2.2×10^-4A。另一方面，载体C中的电阻率ρCs时的电流值也约为2.2×10^-4A。即，载体中的一定值以上的电流值(电流阈值)开始了流动的状态被认为是电荷注入开始的状态。因此，注入阈值电阻线ρs上的电阻率表示上述电流阈值(一定值)处的电阻率。因此，如果达到该注入阈值电阻线ρs之下的电阻率，则多于上述电流阈值的电流流动(参照图30所示的注入阈值电流线L)。这样，注入阈值电阻线ρs意味着电荷注入的阈值。

这里，如果取注入阈值电阻线ρs的近似，则

ρs ＝ 1.1×10⁶×e^N[Ω·m]

[这里，

e为自然对数的底(e≈2.71828)，

N＝4×E×10^-7]

并且，如果设显影电场Eb中的载体的电阻率为ρsEb，则如果该电阻率超过用下式表示的电阻率ρsEb，则表示在显影电场施加时电荷注入被防止：

ρsEb＝1.1×10⁶×eⁿ[Ω·m]

[这里，

e为自然对数的底(e≈2.71828)，

N＝4×Eb×10^-7]。

如图29所示，在本例中，载体A中的电场Eb施加时的电阻率ρAEb约为5.0×10⁴Ω·m。另一方面，载体C中的电场Eb施加时的电阻率ρCEb约为6.5×10⁶Ω·m。这里，注入阈值电阻线ρs上的电场Eb施加时的电阻率ρsEb约为5.1×10⁶Ω·m。因此，形成ρAEb＜ρsEb＜ρCEb的关系，载体A中发生电荷注入，但载体C中不发生电荷注入。

另外，在本例中，载体A中的电场Ed施加时的电阻率ρAEd约为6.2×10⁵Ω·m。另一方面，载体C中的电场Ed施加时的电阻率ρCEd约为5.8×10⁷Ω·m。为了抑制电荷注入，载体C中的电场Ed施加时的电阻率ρCEd最好大于6.2×10⁵Ω·m。这里，注入阈值电阻线ρs上的电场Ed施加时的电阻率ρsEd约为2.6×10⁶Ω·m。因此，形成ρAEd＜ρsEd＜ρCEd的关系，载体A中发生电荷注入，但载体C中不发生电荷注入。

以下说明电场Eb、Ed与注入阈值电阻线ρs的关系。这里，为了使说明更容易理解，使用特性与载体C非常近似的载体D来说明。

载体D如前所述，通过控制制造过程中的烧结温度和发泡剂量等，具有不同于载体C的拐点以及K1、K2。图28中与载体A、B、C一起示出载体D的电阻率的电场依存性。

载体D具有与载体C近似的特性，但在显影电场Eb＝3.8×10⁶V/m(Vpp为1.8kV)施加时的电阻率ρDEb低于注入阈值电阻线ρs。因此，形成ρsEb＞ρDEb的关系，在施加电场Eb时发生电荷注入。

这样，即使是与载体C同样具有拐点及K1、K2的载体，在电场Eb中的电阻率低于注入阈值电阻线ρs时，也发生电荷注入。

但是，在这种情况下，通过降低电场Eb、Ed的值，即与显影偏置有关的Vpp等，可以防止电荷注入。

例如，在Vpp＝1.3kV的情况下，显影电场Eb＝3.0×10⁶V/m，拉回电场Ed＝1.3×10⁶V/m。这种情况下，载体D在电场Eb施加时的电阻率ρDEb约为1×10⁷Ω·m。另一方面，显影电场Eb＝3.0×10⁶V/m施加时的注入阈值电阻线ρs上的电阻率ρsEb为3.7×10⁶Ω·m。因此，形成ρsEb＜ρDEb的关系，在Vpp＝1.3kV下不发生电荷注入。

但是，虽然如上所述通过降低Vpp可以防止显影时的电荷注入，但反过来用于使调色剂显影的电场强度相应变弱，因此对显影性能本身产生影响。因此，不希望无边际地降低Vpp。

适当的Vpp根据要选择的调色剂和载体的附着力而变化，最好是：

1.6×10⁶[V/m]＜Eb＜3.9×10⁶[V/m]

1.6×10⁵[V/m]＜Ed＜2.5×10⁶[V/m]。

从而，在上述Eb、Ed的范围内，载体电阻率的拐点Ep最好调整为满足Ed＜Ep＜Eb。

另外，施加了显影电场Eb时的载体的电阻率ρb最好小于6.0×10⁷Ω·m。在比该值大的情况下，可能无法减小调色剂与载体之间的附着力，从而无法得到良好的显影性能。

即，最好是，显影电场Eb是如下范围：

1.6×10⁶[V/m]＜Eb＜3.9×10⁶[V/m]。

而且，最好是，施加了这样的电场Eb时的载体C的电阻率ρb大于用下式表示的注入阈值电阻线：

ρsEb＝1.1×10⁶×eⁿ[Ω·m]

[这里，

e为自然对数的底，

n＝4×Eb×10^-7]，

并且满足ρsEb＜ρb的关系。

另外，最好是，施加了这样的电场Eb时的载体C的电阻率ρb小于6.0×10⁷Ω·m。

这样，在施加了1.6×10⁶[V/m]＜Eb＜3.9×10⁶[V/m]范围内的电场Eb时的载体C的电阻率ρb[Ω·m]最好满足ρsEb＜ρb＜6.0×10⁷的关系。

另外，在上述中特别说明了作为容易受到电荷注入影响的条件，使用a-Si感光体作为感光体1，研究用于防止向静电像的电荷注入的载体的电阻率的例子。根据本发明发明人的研究，通过这样的研究得到的用于防止向静电像的电荷注入的载体电阻率的设定，在使用OPC感光体等其它感光体的情况下，也可以良好地防止向静电像的电荷注入。

象以上说明的那样，通过具有上述载体C的电阻特性，在施加重叠了AC偏置和DC偏置的显影偏置(交变偏置电压)当中，仅在形成了显影电场Eb时载体的电阻值降低。由此，在载体周围形成的电场变大，从载体拉开调色剂的力与高电阻载体B相比变大，显影性能提高。而且，通过调整载体的材料和结构，使得显影动作时的显影电场Eb形成时的载体的电阻率ρb大于上述ρsEb，可以防止在显影动作时经由载体向感光体1上的静电像的电荷注入。

以上按照具体实施例说明了本发明，但应当理解，本发明不限于上述实施例。

例如，在上述各实施例中，说明了感光体带电为负极性，利用图像曝光方式在感光体上形成静电像。但是，本发明不限于此，感光体的带电极性也可以是正极性。另外，也可以利用通过在不应当附着调色剂的非图像部上进行曝光来形成静电像的背景曝光方式，在感光体上形成静电像。另外，作为显影方式，也可以利用使用带电为与感光体的带电极性相反极性的调色剂(使感光体的没有被曝光的图像部显影)的正规显影方式。

Claims (5)

1.一种图像形成装置，具有：

像承载体；

承载具有调色剂和载体的显影剂的显影剂承载体，该显影剂承载体利用上述显影剂使形成在上述像承载体上的静电像显影，并且，为了在上述显影剂承载体与上述像承载体之间形成交变电场，上述显影剂承载体被施加交变电压；

在使提供给上述载体的电场强度为横轴，使上述载体的电阻率为纵轴，并使纵轴为对数的半对数曲线中，若设电场强度Eb、Ed为：

Eb＝|(Vp1-VL)/D|、

Ed＝|(Vp2-VL)/D|，

并设Ed下的倾斜度为K1、Eb下的倾斜度为K2，则满足0≥K1＞K2，其中，

VL是用于得到最高浓度的上述静电像的电位[V]，

Vp1是上述交变电压中的峰值电位当中、相对于上述VL的部分设置使调色剂向上述像承载体移动的电位差的峰值电位[V]，

Vp2是上述交变电压中的峰值电位当中、相对于上述VL电位设置使调色剂向上述显影剂承载体移动的电位差的峰值电位[V]，

D是上述像承载体与上述显影剂承载体之间的最接近距离[m]，

并且，上述电场强度Eb下的上述载体的电阻率ρb满足1.1×10⁶×eⁿ＜ρb＜6.0×10⁷[Ω·m]，其中，

e为自然对数的底，n＝4×Eb×10^-7。

2.如权利要求1所述的图像形成装置，其中，满足以下关系：

1.6×10⁶＜Eb＜3.9×10⁶[V/m]，

1.6×10⁵＜Ed＜2.5×10⁶[V/m]。

3.如权利要求1所述的图像形成装置，其中，

上述像承载体的静电电容为1.7×10^-6[F/m²]以上。

4.如权利要求1所述的图像形成装置，其中，

上述像承载体是具有非晶硅层的感光体。

5.如权利要求1所述的图像形成装置，其中，

上述电场强度Ed下的上述载体的电阻率ρd大于6.2×10⁵[Ω·m]。

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