CN118043742A

CN118043742A - 图像形成装置

Info

Publication number: CN118043742A
Application number: CN202280066582.6A
Authority: CN
Inventors: 田中宏树; 泽村直弥; 松川显久
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2021-10-07
Filing date: 2022-09-30
Publication date: 2024-05-14

Abstract

本发明的图像形成装置包括：带电刷，其在与感光鼓的表面产生接触的第一带电部中使包括支承体和构成表面的表面层的感光鼓表面带电；显像部件，其在显像部件面对感光鼓表面的面对部中将显像剂供给到感光鼓表面；以及带电辊，其使已通过带电刷带电的感光鼓的表面带电，并且在感光鼓的旋转方向上位于第一带电部的下游并且在面对部的上游，其中感光鼓的表面层具有1.0×10⁹Ω·cm至1.0×10¹⁴Ω·cm的体积电阻率，并且执行控制使得在带电辊和通过带电刷带电的感光鼓表面之间形成的第二电位差等于或大于放电起始电压。

Description

图像形成装置

技术领域

本发明涉及采用电子照相记录系统的图像形成装置，例如激光打印机、复印机或传真机。

背景技术

传统上，采用电子照相系统或静电记录系统的图像形成装置已经使用电晕带电器作为诸如电子照相感光体或静电记录介电体的感光鼓的带电单元。近年来，由于诸如低臭氧和低功率的优点，采用接触式带电系统的装置已付诸实践，该接触式带电系统通过使施加电压的带电部件与感光鼓接触来使感光鼓带电。

特别地，从带电稳定性的观点来看，使用带电辊作为带电部件的辊式带电系统是有利的。采用辊式带电系统的接触式带电器通过使充当带电部件的中阻弹性辊与感光鼓压力接触并向其施加电压来使感光鼓带电。具体而言，由于带电是通过将电流从带电部件放电到感光鼓来进行的，因此根据巴申定律，通过施加等于或高于特定阈值电压的电压来开始带电。

例如，当通过使带电辊与具有25μm厚的感光层并且充当感光鼓的OPC感光体压力接触来进行带电过程时，通过向带电辊施加等于或高于约550V的电压，感光体的表面电位开始上升，如图5所示。从那时起，感光体的表面电位相对于所施加的电压以斜率1线性上升。该阈值电压在下文中被定义为带电开始电压Vth。

换而言之，为了获得暗电位Vd，即电子照相所需的感光体的表面电位，对于带电辊需要等于或高于Vd+Vth的直流电压。通过仅向接触式带电部件施加直流(DC)电压来使感光鼓带电的这种接触式带电系统被称为“接触式直流带电系统”。

与电晕带电系统相比，接触式直流带电系统能够减少含臭氧的放电产物；然而，其主要带电机制涉及从带电部件到感光鼓的放电现象，因此作为放电的结果产生微量的放电产物。此外，放电现象改变了感光鼓的表面。放电产物和改质的感光鼓表面发生电阻降低，特别是在高温、高湿环境中；因此图像形成所需的表面电位并没有形成在感光鼓上，并且可能难以通过使用显像辊来显像期望的图像。

为了解决这个问题，通常做法是通过在逐渐刮削改质的感光鼓表面和感光鼓表面上的放电产物时继续打印，来对放电产物和改质的感光鼓表面进行同时刮削。具体地，用带电部件、显像辊或清洁刮刀刮削感光鼓表面，所述带电部件、显像辊或清洁刮刀去除残留在感光鼓表面上的显像剂并且设置成与感光鼓接触。然而，近年来，感光鼓的寿命变得更长，从而难以在感光鼓的整个寿命中保持刮削感光鼓表面。

为了解决这个问题，专利文献1公开了一种带电系统，该带电系统不涉及放电现象作为解决放电产物和感光鼓表面改质的措施，而不必诉诸于感光鼓表面的刮削。专利文献1提出了一种系统，其中将电荷注入层设置在感光鼓的最外表面上，并且通过从带电刷直接注入电荷来使感光鼓带电。

根据该结构，与涉及放电的带电不同，带电部件直接与感光鼓欧姆接触并注入电荷；因此，可以减少放电产物的生成和由放电引起的感光鼓表面的改质。

引文列表

专利文献

专利文献1：日本专利公开号7-5748

发明内容

技术问题

然而，专利文献1具有以下问题。根据专利文献1中公开的结构，只有带电部件与感光鼓直接接触的部分是可带电的，因此，为了防止微观带电故障，带电刷辊必须在特定压力下与感光鼓接触。此外，通过以双倍速度在与感光鼓旋转方向相反的方向上旋转带电刷辊来增加接触点。在一些情况下，这导致带电故障，因为感光鼓表面上的划痕以及带电刷的导电涂层从带电刷辊脱离，并且在残留于感光鼓上的未转印显像剂粘附到带电刷辊的部位处引起不足的电荷注入。

因此，本发明的目的是减少带电不均匀性，同时减少放电产物的生成以及由涉及向感光鼓表面中的直接电荷注入的带电结构中的放电引起的感光鼓表面的改质。

问题的解决方案

鉴于上述，本发明包括：感光鼓，该感光鼓是可旋转的并且包括支承体和构成表面的表面层；第一带电部件，其通过与感光鼓的表面接触而形成第一带电部，并且在第一带电部中使感光鼓的表面带电；显像部件，其在显像部件面对感光鼓表面的面对部中将显像剂供给到感光鼓的表面；第二带电部件，其在第二带电部件面向感光鼓表面的第二带电部中，使已经通过第一带电部件带电的感光鼓的表面带电，在感光鼓的旋转方向上，第二带电部位于第一带电部的下游并且在所述面对部的上游；第一带电电压施加单元，其将第一带电电压施加到第一带电部件；第二带电电压施加单元，其将第二带电电压施加到第二带电部件；以及控制单元，其控制第一带电电压施加单元和第二带电电压施加单元，其中感光鼓的表面层具有1.0×10⁹Ω·cm以上且1.0×10¹⁴Ω·cm以下的体积电阻率，并且所述控制单元控制施加到第二带电电压施加单元的第二带电电压，使得在第二带电部件和通过第一带电部件带电的感光鼓表面之间形成的第二电位差等于或高于放电起始电压。

发明的有利效果

如上所述，根据本发明，能够减少带电不均匀性，同时减少由涉及将电荷直接注入感光鼓表面的带电结构中的放电引起的感光鼓表面的改质以及放电产物的生成。

附图说明

图1A是根据实施例1的图像形成装置和处理盒的示意性截面图。

图1B是根据实施例1的图像形成装置和处理盒的示意性截面图。

图2是根据实施例1的感光鼓的层结构的示意图。

图3是根据实施例1的控制框图。

图4示出根据实施例1的第一带电部件的另一结构示例。

图5是示出根据实施例1的用于形成感光鼓的表面电位的放电起始电压的曲线图。

图6是示出根据实施例1的用于形成感光鼓的表面电位的放电起始电压的曲线图。

图7示出根据实施例1的添加清洁感光鼓的清洁部件的结构示例。

图8示出根据实施例2的感光鼓和显像部件的另一结构示例。

图9示出根据实施例3的带电辊的另一结构示例。

图10A是根据实施例4的构成部件的纵向宽度的关系图。

图10B是根据实施例4的构成部件的纵向宽度的关系图。

图10C是根据实施例4的构成部件的纵向宽度的关系图。

图11是示出实施例中使用的含铌的氧化钛的一个例子的STEM图像。

图12是示出实施例中使用的含铌的氧化钛的一个例子的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图通过示例性实施方案来详细描述用于实现本发明的实施方案。应当注意，这些实施方案中公开的组成零件的尺寸、材料、形状、相对位置等根据应用本发明的装置的结构和各种条件而进行适当的修改和改变。换而言之，本发明的范围不旨在局限于以下描述的实施方案的范围。

实施例1

1.图像形成装置

图1A和1B是示出根据实施例1的图像形成装置1的结构的示意图。图像形成装置1是基于从外部仪器输入的图像信息在记录材料上形成图像的单色打印机。记录材料的例子包括：纸，诸如普通纸和厚纸；塑料膜，诸如用于顶置投影仪的片材；特殊形状的片材，诸如信封和索引纸之类；以及不同材料的各种片状材料，诸如布。

如图1A所示，图像形成装置1包括在记录材料P上形成调色剂图像的图像形成单元10。图像形成装置1还包括将记录材料P给送到图像形成单元10的给送部60、将已由图像形成单元10形成的调色剂图像定影到记录材料P上的定影单元70、以及排出辊对80。

图像形成单元10包括扫描器单元11、电子照相处理盒20以及将已形成在处理盒20的感光鼓21上的调色剂图像转印到记录材料P上的转印辊12。图1B详细显示了处理盒20。处理盒20包括感光鼓21和围绕感光鼓21布置的以下元件：带电刷22、带电辊23、预曝光装置24和包括显像辊31的显像装置30。

感光鼓21是圆柱形成型的感光体，其最外表面具有电荷注入功能。充当图像支承体的感光鼓21通过电机(未示出)以特定的处理速度在特定方向(图1B中的顺时针方向)上旋转驱动。

当A4尺寸的纸张被连续给送并且感光鼓21的圆周表面以170mm/秒旋转时，该实施例的图像形成装置提供每分钟30张的打印速度。

带电刷22和带电辊23以特定的接触力接触感光鼓21，并且从输出不同电压的两个带电高压电源(第一带电电压施加单元E4和第二带电电压施加单元E1)分别向其施加期望的带电电压。这里，第一带电电压施加单元E4是向带电刷22施加第一带电电压的刷式电压施加单元(刷电源)，而第二带电电压施加单元E1是向带电辊23施加第二带电电压的辊式电压施加单元(带电电源)。通过向其施加电压，感光鼓21的表面被均匀地带电到特定电位。在本实施例中，感光鼓21被带电刷22和带电辊23充以负电荷。预曝光装置24在进入带电部之前擦除感光鼓21的表面电位，以便通过带电刷22和带电辊23稳定地带电。在本实施例中，带电刷22主要通过直接电荷注入使感光鼓21带电，而带电辊23主要通过放电使感光鼓21带电。

注意，稍后将描述通过使用带电刷22和带电辊23对感光鼓21的带电。

充当曝光单元的扫描器单元11通过使用多面镜用对应于从外部仪器输入的图像信息的激光束L照射感光鼓21，以便扫描并曝光感光鼓21的表面。由于该曝光，在感光鼓21的表面上形成对应于图像信息的静电潜像。这里，扫描器单元11不限于激光扫描器装置，并且例如可以采用具有LED阵列的LED曝光装置，所述LED阵列包括沿感光鼓21的纵向排列的多个LED。

接下来，描述处理盒20。图1B中详细示出的处理盒20具有显像装置30。显像装置30配备有：充当支承显像剂的显像剂支承体的显像辊31，充当显像装置30的框架的显像容器32，以及能够将显像剂供给到显像辊31的供给辊33。显像辊31和供给辊33被显像容器32可旋转地支承。此外，显像辊31布置在显像容器32的开口部中，以便面对感光鼓21。供给辊33与显像辊31可旋转地接触，并且通过供给辊33将调色剂施加到显像辊31的表面，所述调色剂充当容纳在显像容器32中的显像剂。

本实施例的显像装置30采用接触显像系统作为显像系统。换而言之，支承在显像辊31上的调色剂层在感光鼓21和显像辊31彼此面对的显像部(显像区域)中与感光鼓21接触。通过充当显像电压施加单元的显像高压电源E2将显像电压施加到显像辊31。在施加显像电压的条件下，支承在显像辊31上的调色剂根据感光鼓21表面中的电位分布从显像辊31迁移到感光鼓21的表面，并且静电潜像由此被显像为调色剂图像。在本实施例中，显像电压设置为-350V。在本实施例中，采用反转显像系统。也就是说，在带电步骤中对感光鼓21的表面带电之后，在曝光步骤中对感光鼓21的表面曝光，并且调色剂附着到曝光区域，该曝光区域是感光鼓21的电荷量已经衰减的表面，从而形成调色剂图像。

此外，在本实施例中，使用正规电荷极性为负极性且粒径为6μm的调色剂。例如，使用通过聚合方法制造的聚合物调色剂作为调色剂。调色剂不含磁性组分并且是主要由分子间力或静电力(图像力)支承于显像辊31上的所谓的非磁性单组分显像剂。

调色剂颗粒含有多种蜡，用于调节定影处理期间调色剂的熔化特性以及打印介质和定影辊之间的附着力。

将由具有亚微米级粒径的氧化硅颗粒构成的细颗粒添加到调色剂颗粒的表面，以便调节调色剂的流动性和带电能力。在本实施例中，添加有细颗粒的调色剂被定义为显像剂。

在本实施例中，以非磁性的单组分显像剂为例进行描述；作为替代，可以使用包含磁性组分的单组分显像剂。然而作为替代，也可以使用由非磁性调色剂和磁性载体构成的双组分显像剂作为显像剂。当使用磁性显像剂时，例如，使用其内侧具有设置有磁体的圆柱形显像套筒作为显像剂支承体。

充当搅拌单元的搅拌部件34设置在显像容器32内部。在旋转驱动时搅拌部件34搅拌显像容器32内部的调色剂，并且同时将调色剂朝向显像辊31和供给辊33给送。此外，搅拌部件34具有以下作用：它使未用于显像并且从显像辊31移除的调色剂在显像容器内循环，并且使显像容器内的调色剂变均匀。

在显像容器32的设置显像辊31的开口部中设置显像刮刀35，所述显像刮刀限制支承在显像辊31上的调色剂的量并且是由不锈钢板制成。从充当显像刮刀施加单元E5的刮刀电源向显像刮刀35施加绝对值为200V并且在负极性侧大于显像辊31的电压。换而言之，在调色剂的正规极性侧上较大的200V电压被施加到显像刮刀35。

当显像辊31旋转并且当显像剂穿过显像辊31面对显像刮刀35的面对部时，供给到显像辊31表面的显像剂被均匀化为薄层。同时，由于显像刮刀35的摩擦带电并且由于显像刮刀35和显像辊31之间的电位差而发生直接注入带电，因此显像剂被带电成负极性，这是调色剂的正规极性。

给送部60具有：支承在图像形成装置1上以便可打开和可关闭的前门61，装载托盘62，中间板63，托盘弹簧64和拾取辊65。装载托盘62构成通过打开前门61而出现的记录材料P存储空间的底部，并且中间板63被支承在装载托盘62上以便能够上下升降。托盘弹簧64向上推动中间板63，并将装载在中间板63上的记录材料P压向拾取辊65。这里，前门61在相对于图像形成装置1关闭时关闭记录材料P存储空间，并且在相对于图像成形装置1打开时与装载托盘62和中间板63一起支承记录材料P。

定影单元70采用热定影系统，其中通过加热和熔化所述记录材料上的调色剂来定影图像。定影单元70配备有定影膜71、加热定影膜71的定影加热器(例如陶瓷加热器)、测量定影加热器的温度的热敏电阻、以及与定影膜71压力接触的压力辊72。

在该实施例中，使用可拆卸地附接到图像形成装置主体的处理盒20；然而，该特征不是限制性的，只要能够进行特定的图像形成处理。例如，可以存在作为显像装置30的可拆卸附接的显像盒、作为鼓单元的可拆卸地附接的鼓盒、或者从外部向显像装置30供给调色剂的调色剂盒，或者可以不存在可拆卸附接的盒。

2.控制模式

图3是示出本实施例的图像形成装置1中的相关单元的控制模式的示意框图。图像形成装置1包括控制单元150。例如，控制单元150包括：充当运算控制单元的CPU 151，该运算控制单元是执行运算处理的主要元件；充当存储单元的存储器(存储元件)152诸如ROM或RAM；以及输入/输出单元(未示出)，其控制连接到控制单元150的各元件之间的信号交换。RAM存储传感器检测结果、运算结果等，而ROM存储控制程序、预定数据表等。

控制单元150是整体控制图像形成装置1的操作的控制器。控制单元150控制各种电信息信号的交换、驱动的时序等，并且执行预定的图像形成序列。图像形成装置100的单元与控制单元150连接。例如，关于本实施例，与控制单元150连接的单元包括：充当第二带电电源的带电电源E1、显像电源E2、转印电源E3、充当第一带电电源的刷电源E4、刮刀电源E5、曝光单元11、驱动电机110和预曝光装置24。

3.图像形成操作

接下来，对图像形成装置1的图像形成操作进行描述。当图像形成命令被输入到图像形成装置1时，图像形成单元10基于从连接到图像形成装置1的外部计算机输入的图像信息开始图像形成处理。扫描器单元11基于输入的图像信息向感光鼓21照射激光束L。这里，感光鼓21被带电刷22和带电辊23预带电，并且通过激光束L的照射在感光鼓21上形成静电潜像。然后，利用显像辊31对静电潜像进行显像，并且在感光鼓21上形成调色剂图像。

与上述图像形成过程同时运行，给送器60的拾取辊65送出由前门61、装载托盘62和中间板63支承的记录材料P。记录材料P由拾取辊65供给到配准辊对15，并且撞击配准辊对15的辊隙以便进行歪斜校正。此外，使配准辊对15与调色剂图像转印时序同步地驱动，并且朝向由转印辊12和感光鼓21形成的转印辊隙传送记录材料P。

从转印高压电源E3向充当转印单元的转印辊12施加转印电压，并且将支承在感光鼓21上的调色剂图像转印到由配准辊对15传送的记录材料P上。转印有调色剂图像的记录材料P被传送到定影单元70，并且当记录材料P经过定影膜71和定影单元70的加压辊72之间的辊隙时，调色剂图像被加热和加压。作为结果，调色剂颗粒融合然后固化，从而将调色剂图像定影到记录材料P上。已通过定影单元70的记录材料P由排出辊对80从图像形成装置1排出，并且被装载在排出托盘81中。

排出托盘81朝着记录材料排出方向的下游方向向下倾斜，并且排出到排出托盘81中的记录材料在排出托盘81内向下滑动，从而使通过调节表面82使后边缘对齐。

4.感光鼓

在下文中，以图2为例描述本实施例中使用的感光鼓21的细节。

根据本发明的感光鼓21具有最外表面，所述最外表面具有电荷注入功能。

根据本发明的感光鼓21包括导电支承体21a、导电层21b、底涂层21c、包括两层(即，电荷产生层21d和电荷传输层21e)的感光层以及电荷注入层21f。电荷注入层21f包含导电颗粒21g，并且相对于电荷注入层21f的整个体积所包含的导电颗粒21g的量为5.0体积％以上且70.0体积％以下。此外，电荷注入层21f的体积电阻率为1.0×10⁹Ω·cm以上且1.0×10¹⁴Ω·cm以下。

在体积电阻率小于1.0×10⁹Ω·cm时，电荷注入层21f的电阻过低从而不能适当地形成静电潜像，并且难以显像期望的图像。相比之下，在体积电阻率超过1.0×10¹⁴Ω·cm时，电荷注入层21f的电阻过高，因此本发明的特征(即，从带电刷22向电荷注入层21f的电荷注入能力)降低，并且不容易获得下面描述的带电辊23的放电减少效果。电荷注入层21f的体积电阻率更优选为1.0×10¹¹Ω·cm以上且1.0×10¹⁴Ω·cm以下。

为了满足该体积电阻率范围，相对于电荷注入层21f的整个体积所包含的导电颗粒21g的量优选为5.0体积％以上且70.0体积％以下。

当所包含的导电颗粒21g的量超过70.0体积％时，电荷注入层21f本身变脆，并且在长期使用中感光鼓21的表面易于刮削。作为结果，感光鼓21的带电均匀性降低，并且由于在高速下发生的带电故障而易于发生图像缺陷。所包含的导电颗粒21g的更优选量为5.0体积％以上且40.0体积％以下。

除了所包含的导电颗粒21g的量之外，例如，可以通过导电颗粒21g的粒径来控制电荷注入层21f的体积电阻率。就体积平均颗粒直径而言，导电颗粒21g的粒径优选为5nm以上且300nm以下，更优选为40nm以上且250nm以下。当导电颗粒21g的数均粒径小于5nm时，导电颗粒21g的比表面积增加，增加量的水分吸附到电荷注入层21f表面中的导电颗粒21g的附近，并且电荷注入层21f的体积电阻率可能降低。当导电颗粒21g的数均颗粒直径超过300nm时，电荷注入层21f中的颗粒分散不良，与粘合剂树脂的界面面积减小，从而导致界面处的电阻增加，因此电荷注入能力可能劣化。

包含在电荷注入层21f中的导电颗粒21g的例子包括金属氧化物的颗粒，例如氧化钛、氧化锌、氧化锡和氧化铟。当使用金属氧化物作为导电颗粒21g时，金属氧化物可以掺杂有诸如铌、磷或铝的元素或其氧化物。导电颗粒21g可以具有包括颗粒及其上的涂层的多层结构。颗粒的实例包括氧化钛、硫酸钡和氧化锌。涂层的材料的实例包括金属氧化物，例如氧化钛和氧化锡，并且在本发明中，从来自带电刷22的电荷注入能力的观点来看，氧化钛是优选的。

此外，当氧化钛含有铌时，电荷注入能力进一步改善，并且可以通过使用少量来提高电荷注入能力。相对于含铌的氧化钛颗粒的总质量的铌含量优选为0.5质量％以上且15.0质量％以下，更优选为2.6质量％以上且10.0质量％以下。

含铌的氧化钛颗粒优选为锐钛矿型或金红石型氧化钛颗粒，更优选为锐钛型氧化钛颗粒。当使用锐钛矿型氧化钛时，电荷注入层21f中的电荷迁移平稳地发生，从而改善了电荷注入。具有锐钛矿型氧化钛颗粒和位于其近表面区域中的含铌的氧化钛涂层材料的颗粒是更优选的。当使用在近表面区域中含有铌的锐钛矿型氧化钛颗粒时，电荷可以容易地在电荷注入层21f中移动，同时，可以增强从带电刷22到电荷注入层21f的电荷注入能力。此外，可以减少电荷注入层21f的体积电阻率的降低。作为结果，在高温、高湿环境中的静电潜像保持性得以改善。锐钛矿型氧化钛优选具有90％以上的锐钛矿率。金属氧化物颗粒可以掺杂有诸如铌、磷或铝的原子或其氧化物，并且特别优选地是包含大量分布在颗粒的近表面区域中的铌的氧化钛颗粒。当铌大量分布在近表面区域中时，可以有效地交换电荷。更具体而言，通过从颗粒表面延伸到颗粒最大直径的5％的深度的内部中的“铌原子浓度/钛原子浓度”计算的浓度比率是通过颗粒中心处的“铌原子浓度/钛原子浓度”计算的浓度比率的至少2.0倍。这里，铌原子浓度和钛原子浓度是用连接到能量色散X射线分析仪(EDS分析仪)的扫描透射电子显微镜(STEM)获得的。图11是本发明实施例中使用的含铌氧化钛颗粒的一个例子的STEM图像。虽然稍后将描述细节，但是本实施例中使用的含铌的氧化钛颗粒是通过用含铌的氧化钛涂覆氧化钛颗粒然后烧制而制备的。因此，认为作为涂层提供的含铌氧化钛通过所谓的外延生长沿着涂覆前的颗粒中的氧化钛晶体发生晶体生长成为掺杂铌的氧化钛。如此制备的含铌氧化钛被控制为具有核壳状形式，其中近表面区域中的密度小于颗粒中心部中的密度。

图11中的STEM图像如图12示意所示。在图12中，41表示导电颗粒的中心部，42表示导电颗粒近表面区域，43表示分析导电颗粒中心部的X射线，44表示分析从导电颗粒表面延伸到一次粒径的5％的深度的内部的X射线。

在该含铌的氧化钛颗粒中，颗粒的近表面区域中的铌/钛原子浓度比率大于颗粒中心部分中的铌/钛原子浓度比率，并且铌原子大量分布在颗粒的近表面区域中。具体而言，从颗粒表面延伸到颗粒最大直径的5％的深度的内部中的铌/钛原子浓度比率是颗粒中心部分中的铌/钛原子浓度比率的至少2.0倍。由于该比率为至少2.0倍更大，电荷易于在电荷注入层中移动，因此能够增强电荷注入能力。当该比率小于2.0倍时，电荷交换被抑制。

稍后将描述用于产生电荷注入层21f的详细方法。

在下文中，详细描述根据本发明的电子照相感光体的结构。

<支承体21a>

在根据本发明的电子照相感光体中，支承体21a优选为具有导电性的导电支承体。支承体21a的形式的示例包括圆柱形、条带形和薄片形。特别地，圆柱形支承体是优选的。此外，支承体21a的表面可以进行电化学处理，例如阳极氧化、喷砂处理、机加工等。用于支承体21a的材料优选为例如金属、树脂或玻璃。金属的实例包括铝、铁、镍、铜、金、不锈钢及其合金。特别地，含有铝的铝支承体是优选的。优选地，通过执行例如用导电材料混合或涂覆的过程来赋予树脂或玻璃导电性。

<导电层21b>

在根据本发明的电子照相感光体中，导电层21b可以设置在支承体21a上。导电层21b的存在隐藏了支承表面上的划痕和不平整，并且能够控制支承表面处的光反射。导电层21b优选地包含导电颗粒和树脂。导电颗粒的实例包括金属氧化物、金属和炭黑。

金属氧化物的实例包括氧化锌、氧化铝、氧化铟、氧化硅、氧化锆、氧化锡、氧化钛、氧化镁、氧化锑和氧化铋。金属的实例包括铝、镍、铁、镍铬合金、铜、锌和银。

在这些之中，优选使用金属氧化物作为导电颗粒，并且特别地，更优选使用氧化钛、氧化锡和氧化锌。

当使用金属氧化物作为导电颗粒时，可以用硅烷偶联剂对所述金属氧化物进行表面处理，或者可以用诸如磷或铝的元素或其氧化物掺杂所述金属氧化物。

导电颗粒可以具有包括颗粒和涂覆颗粒的涂层材料的多层结构。颗粒的实例包括氧化钛、硫酸钡和氧化锌。涂层材料的实例包括金属氧化物，例如氧化锡。

当使用金属氧化物作为导电颗粒时，其体积平均颗粒直径优选为1nm以上且500nm以下，更优选为3nm以上且400nm以下。

树脂的实例包括聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚乙烯醇缩醛树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、环氧树脂、密胺树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂和醇酸树脂。导电层21b可以进一步包含硅油、树脂颗粒和掩蔽剂诸如氧化钛。

可通过以下方式来获得导电层21b：制备含有上述材料和溶剂的导电层形成涂覆溶液，在支承体21a上形成所述涂覆溶液的涂膜，并且干燥该涂膜。涂覆溶液中使用的溶剂的实例包括醇溶剂、亚砜溶剂、酮溶剂、醚溶剂、酯溶剂和芳香烃溶剂。将导电颗粒分散在导电层形成涂覆溶液中的方法的实例包括使用油漆振动器、砂磨机、球磨机和液体碰撞型高速分散机的方法。

导电层21b的平均厚度优选为1μm以上且40μm以下，特别优选为3μm以上且30μm以下。

<底涂层21c>

在根据本发明的电子照相感光体中，底涂层21c可以设置在支承体21a或导电层21b上。底涂层21c的存在增强了层间结合功能，并且能够赋予电荷注入抑制功能。

底涂层21c优选含有树脂。作为替代，可以通过使含有包含聚合性官能团的单体的组合物聚合以形成固化膜形式的底涂层21c。

树脂的实例包括聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚乙烯醇缩醛树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、密胺树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、聚乙烯酚树脂、醇酸树脂、聚乙烯醇树脂、聚环氧乙烷树脂、聚环氧丙烷树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂，和纤维素树脂。

含聚合性官能团的单体中所含的聚合性官能团的实例包括异氰酸酯基团、封闭型异氰酸酯基团、羟甲基、烷基化羟甲基、环氧基、金属醇盐基、羟基、氨基、羧基、硫醇基、羧酸酐基和碳-碳双键基团。

此外，底涂层21c还可以包含电子传输物质、金属氧化物、金属、导电聚合物等，以便改善电性能。在这些之中，优选使用电子传输物质和金属氧化物。

电子传输物质的实例包括醌化合物、酰亚胺化合物、苯并咪唑化合物、亚环戊二烯化合物、芴酮化合物、氧杂蒽酮化合物、二苯甲酮化合物、氰乙烯基化合物、卤代芳基化合物、噻咯化合物和含硼化合物。具有聚合性官能团的电子传输物质可用作电子传输物质，并且可与上述的含聚合性官能团的单体共聚以形成固化膜形式的底涂层21c。

金属氧化物的实例包括氧化铟锡、氧化锡、氧化铟、氧化钛、氧化锌、氧化铝和二氧化硅。金属的实例包括金、银和铝。

底涂层21c中所含的金属氧化物颗粒可以用诸如硅烷偶联剂的表面处理剂进行表面处理。

一种典型方法用于对金属氧化物颗粒进行表面处理。其实例包括干法和湿法。

干法涉及将醇水溶液、有机溶剂溶液或含有表面处理剂的水溶液添加到在混合机(例如亨舍尔混合机)中搅拌的金属氧化物颗粒中，该混合机能够高速搅拌以便分散金属氧化物颗粒，然后干燥所得混合物。

湿法涉及通过搅拌或利用砂磨机使用例如玻璃珠将金属氧化物颗粒和表面处理剂分散在溶剂中，并且在分散后通过过滤或真空蒸馏去除溶剂。去除溶剂之后，优选在100℃以上进行烘烤。

底涂层21c可以进一步包含添加剂，并且例如可以包含已知材料，例如金属粉末(如铝)、导电物质(如炭黑)、电荷传输物质、金属螯合化合物或有机金属化合物。

电荷传输物质的实例包括醌化合物、酰亚胺化合物、苯并咪唑化合物、亚环戊二烯化合物、芴酮化合物、氧杂蒽酮化合物、二苯甲酮化合物、氰乙烯基化合物、卤代芳基化合物、噻咯化合物和含硼化合物。具有聚合性官能团的电荷传输物质可以用作电荷传输物质，并且可以与上述含聚合性官能团的单体共聚从而形成固化膜形式的底涂层21c。

可以通过如下方式获得底涂层21c：制备含有上述材料和溶剂的形成底涂层21c的涂覆溶液，在支承体21a或导电层21b上形成涂覆溶液的涂膜，以及干燥和/或固化所述涂膜。

形成底涂层21c的涂覆溶液中使用的溶剂的实例包括有机溶剂，例如醇、亚砜、酮、醚、酯、脂族卤代烃和芳香族化合物。在本发明中，优选使用醇和酮溶剂。

用于制备形成底涂层21c的涂覆溶液的分散方法的实例包括使用均化器、超声波分散机、球磨机、砂磨机、辊磨机、振动磨机、碾磨机和液体碰撞型高速分散机的方法。

<感光层>

电子照相感光体的感光层大致分为(1)多层感光层和(2)单层感光层。多层感光层(1)是包括含有电荷产生物质的电荷产生层21d和含有电荷传输物质的电荷传输层21e的感光层。单层感光层(2)是包含电荷产生物质和电荷传输物质两者的感光层。

(1)多层感光层

多层感光层包括电荷产生层21d和电荷传输层21e。

(1-1)电荷产生层21d

电荷产生层21d优选地包含电荷产生物质和树脂。

电荷产生物质的实例包括偶氮颜料、二萘嵌苯颜料、多环醌颜料、靛蓝颜料和酞菁颜料。在这些颜料中，偶氮颜料和酞菁颜料是优选的。在酞菁颜料中，氧钛酞菁颜料、氯镓酞菁颜料和羟基镓酞菁颜料是优选的。

相对于电荷产生层21d的总质量，电荷产生层21d中所含的电荷产生物质的量优选为40质量％以上且85质量％以下，且更优选为60质量％以上且80质量％以下。

树脂的实例包括聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、聚乙烯醇缩醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、环氧树脂、密胺树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇树脂、纤维素树脂、聚苯乙烯树脂、聚乙酸乙烯酯树脂和聚氯乙烯树脂。在这些之中，聚乙烯醇缩丁醛树脂是更优选的。

此外，电荷产生层21d还可以包含添加剂，例如抗氧化剂和紫外线吸收剂。其具体实例包括受阻酚化合物、受阻胺化合物、硫化合物、磷化合物和二苯甲酮化合物。

可通过以下方式获得电荷产生层21d：制备包含上述材料和溶剂的形成电荷产生层21d的涂覆溶液，在底涂层21c上形成涂覆溶液的涂膜，并且干燥该涂膜。涂覆溶液中使用的溶剂的实例包括醇溶剂、亚砜溶剂、酮溶剂、醚溶剂、酯溶剂和芳香烃溶剂。

电荷产生层21d的平均厚度优选为0.1μm以上且1μm以下，更优选为0.15μm以上且0.4μm以下。

(1-2)电荷传输层21e

电荷传输层21e优选地包含电荷传输物质和树脂。

电荷传输物质的实例包括多环芳香族化合物、杂环化合物、腙化合物、苯乙烯基化合物、烯胺化合物、联苯胺化合物、三芳基胺化合物和具有衍生自这些物质的基团的树脂。在这些之中，三芳基胺化合物和联苯胺化合物是优选的。

相对于电荷传输层21e的总质量计，电荷传输层21e中包含的电荷传输物质的量优选为25质量％以上且70质量％以下，更优选为30质量％以上且55质量％以下。

树脂的实例包括聚酯树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂和聚苯乙烯树脂。在这些之中，聚碳酸酯树脂和聚酯树脂是优选的。特别地，作为聚酯树脂，优选聚丙烯酸酯树脂。

电荷传输物质与树脂的含量比(质量比)优选为4:10至20:10，更优选为5:10至12:10。

此外，电荷传输层21e还可以包含添加剂，例如抗氧化剂、紫外线吸收剂、增塑剂、流平剂、滑动性赋予剂和耐磨性改进剂。其具体实例包括受阻酚化合物、受阻胺化合物、硫化合物、磷化合物、二苯甲酮化合物、硅氧烷改性树脂、硅油、氟树脂颗粒、聚苯乙烯树脂颗粒、聚乙烯树脂颗粒、氧化硅颗粒、氧化铝颗粒和氮化硼颗粒。

可通过以下方式来获得电荷传输层21e：制备包含上述材料和溶剂的形成电荷传输层21e的涂覆溶液，在电荷产生层21d上形成涂覆溶液的涂膜，并且干燥该涂膜。涂覆溶液中使用的溶剂的实例包括醇溶剂、酮溶剂、醚溶剂、酯溶剂和芳香烃溶剂。在这些溶剂中，醚溶剂或芳香烃溶剂是优选的。

电荷传输层21e的平均厚度优选为3μm以上且50μm以下，更优选为5μm以上且40μm以下，特别优选为10μm以上且30μm以下。

(2)单层感光层

可通过以下方式获得单层感光层：制备包含电荷产生物质、电荷传输物质、树脂和溶剂的形成感光层的涂覆溶液，在底涂层21c上形成涂覆溶液的涂膜，并且干燥该涂膜。电荷产生物质、电荷传输物质和树脂的实例与上述“(1)多层感光层”中公开的材料相同。

<电荷注入层21f>

电荷注入层21f可以包含具有聚合性官能团的化合物的聚合物和树脂。

聚合性官能团的实例包括异氰酸酯基团、封闭型异氰酸酯基团、羟甲基、烷基化羟甲基、环氧基、金属烷氧基、羟基、氨基、羧基、硫醇基、羧酸酐基、碳-碳双键基团、烷氧基甲硅烷基和硅醇基。具有电荷传输能力的单体可用作具有聚合性官能团的化合物。

树脂的实例包括聚酯树脂、丙烯酸树脂、苯氧基树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯乙烯树脂、酚醛树脂、密胺树脂和环氧树脂。在这些之中，丙烯酸树脂是优选的。

电荷注入层21f中包含的导电颗粒的材料和粒径如上所述。此外，从分散性和液体稳定性的观点来看，优选用硅烷偶联剂处理金属氧化物的表面。

电荷注入层21f可以包含添加剂，例如抗氧化剂、紫外线吸收剂、增塑剂、流平剂、滑动性赋予剂和耐磨性改进剂。其具体实例包括受阻酚化合物、受阻胺化合物、硫化合物、磷化合物、二苯甲酮化合物、硅氧烷改性树脂、硅油、氟树脂颗粒、聚苯乙烯树脂颗粒、聚乙烯树脂颗粒、氧化硅颗粒、氧化铝颗粒和氮化硼颗粒。

可通过以下方式来获得电荷注入层21f：制备包含上述材料和溶剂的形成电荷注入层21f的涂覆溶液，在感光层上形成涂覆溶液的涂膜，并且干燥和/或固化该涂膜。涂覆溶液中使用的溶剂的实例包括醇溶剂、酮溶剂、醚溶剂、亚砜溶剂、酯溶剂和芳香烃溶剂。

电荷注入层21f的平均厚度优选为0.2μm以上且5μm以下，更优选为0.5μm以上且3μm以下。

尽管在本实施例中使用具有有机感光层的有机感光鼓作为示例，但是可以替代地使用具有包含电荷产生材料和电荷传输材料的混合材料的涂层的上述单层鼓或者使用非晶硅作为感光体的无机感光鼓。

现在将描述根据本发明的测量感光鼓的电荷注入层和导电颗粒的方法。

<测定导电颗粒的一次粒径>

首先，将整个感光鼓浸入量筒中的甲乙酮(MEK)中并曝光于超声波以去除树脂层，然后取出感光鼓的基体。接下来，过滤MEK不溶性物质(感光层以及含导电颗粒的电荷注入层)并用真空干燥器干燥。此外，将获得的固体悬浮在四氢呋喃(THF)/甲醇(1:1体积)的混合溶剂中，过滤不溶性物质，回收残留物并用真空干燥器干燥成固体。作为该操作的结果，获得了导电颗粒和电荷注入层的树脂。将残留物在电炉中进一步加热至500℃，使得只有导电颗粒保持为固体以便回收导电颗粒。为了获得测量所需的导电颗粒的量，以相同的方式处理多个感光鼓。

将一部分的回收导电颗粒分散在异丙醇(IPA)中，将所得分散体滴到附着有支承膜的网格(由JEOL有限公司制造的Cu150J)上，并且用扫描透射电子显微镜(由JEOL有限公司制造的JEM2800)以STEM模式观察导电颗粒。在观察中，为了便于计算导电颗粒的粒径，将放大倍率设置为500000x至1200000x，并拍摄100个导电颗粒的STEM图像。这里，加速电压设置为200kV，探针尺寸设置为1nm，图像尺寸设置为1024×1024像素。通过使用图像处理软件“Image ProPlus(Media Cybernet ics制造)”，将获得的STEM图像用于测量一次粒径。首先，通过使用工具栏中的直线工具(Straight Line)选择出现在STEM图像下部的比例尺。在该状态下，在分析仪菜单中选择设置比例(Set Scale)将打开新窗口，将所选直线的像素距离输入到以像素为单位的距离方框中。将比例尺的值(例如，100)输入到窗口中的已知距离方框中，将比例尺的单位(例如，nm)输入到测量单位方框，并单击“OK”结束比例设置。接下来，通过使用直线工具，绘制直线以获得导电颗粒的最大直径，并计算粒径。对100个导电颗粒重复相同的操作，并且所得值(最大直径)的数值平均被认定为导电颗粒的一次粒径。

<铌/钛原子浓度比率的测定>

从感光体切出一个5mm见方的样品片，并通过使用超声波超微切片机(由Leica制造的UC7)以0.6mm/s的加工速率加工至200nm的厚度以制备薄片样品。在扫描透射电子显微镜(由JEOL有限公司制造的JEM2800)的STEM模式下，以500000x至1200000x的放大倍数观察该薄片样品，所述扫描透射电子显微镜与EDS分析仪(能量色散X射线分析仪)连接。

在所观察的导电颗粒的截面中，通过肉眼选择具有如上计算的一次粒径的约0.9倍至1.1倍的最大直径的那些导电颗粒的截面。接下来，通过用EDS分析仪收集光谱来分析导电颗粒的所选截面的组成元素，以制备EDS分布图像。通过使用NSS(Thermo FischerScient if ic)进行光谱的收集和分析。关于收集条件，探针尺寸从1.0nm和1.5nm中适当选择，使得加速电压为200kV，停歇时间为15以上且30以下，分布图分辨率设置为256×256，帧数设置为300。从100个导电颗粒的截面获得EDS分布图像。

通过分析如此获得的EDS分布图像，计算所测量颗粒的颗粒中心部中以及从颗粒表面延伸到颗粒最大直径的5％的深度的内部中的铌原子浓度(at％)与钛原子浓度(at％)的比率。具体而言，首先，按下NSS的“Line Extract ion”(线提取)按钮，绘制描绘颗粒最大直径的直线，并获得关于穿过颗粒内部从一个表面延伸到另一个表面的直线上的原子浓度(at％)的信息。如果这里获得的颗粒的最大直径小于如上计算的一次粒径的0.9倍或大于1.1倍，则将该颗粒排除在进一步分析之外(仅对最大直径在所述一次粒径的0.9倍至小于所述一次粒径的1.1倍的范围内的颗粒进行如下分析)。接下来，由颗粒表面两侧读取从颗粒表面延伸到所测量颗粒的最大直径的5％的内部的铌原子浓度(at％)。以同样的方式，获得“从颗粒表面延伸到所测量颗粒最大直径的5％的深度的内部的钛原子浓度(at％)”。接下来，通过使用该所得值，由以下等式从颗粒表面的两侧获得“从颗粒表面延伸到所测量颗粒的最大直径的5％的深度的内部中的铌原子与钛原子的浓度比率”：

从颗粒表面延伸到所测量颗粒的最大直径的5％的深度的内部的铌原子与钛原子的浓度比率＝

“从颗粒表面延伸到所测量颗粒的最大直径的5％的深度的内部中的铌原子浓度(at％)/从颗粒表面延伸到所测量颗粒的最大直径的5％的深度的内部中的钛原子浓度(at％)”

在获得的两个浓度比率中，较小的一个被认为是根据本发明的“从颗粒表面延伸到所测量颗粒的最大直径的5％的深度的内部中的铌原子与钛原子的浓度比率”。

此外，读取在直线上的位置处并且对应于最大直径的中点的铌原子浓度(at％)和钛原子浓度(at％)。通过使用所得值，由以下等式获得“颗粒中心部的铌原子与钛原子的浓度比率”：

颗粒中心部的铌原子与钛原子的浓度比率＝“颗粒中心部的铌原子浓度(at％)/颗粒中心部的钛原子浓度(at％)”

这里，如下计算“从颗粒表面延伸到所测量颗粒的最大直径的5％的深度的内部中的由铌原子浓度/钛原子浓度计算的浓度比率”相对于“由颗粒中心部的铌原子浓度/钛原子浓度计算的浓度比率”：

(从颗粒表面延伸到所测量颗粒的最大直径的5％的深度的内部中的铌原子与钛原子的浓度比率)/(颗粒中心部的铌原子与钛原子的浓度比率)

<测定所含的导电颗粒的量>

接下来，从感光体切出四个5平方毫米的样片，并使用FIB-SEM的Sl ice&View将电荷注入层重构为2μm×2μm×2μm的三维结构。根据FIB-SEM的Sl ice&View中的对比度差异来计算电荷注入层的整个体积中包含的导电颗粒的量。Sl ice&View的条件如下。

分析样品处理：FIB法

用于处理和观察的仪器：由SI I/Zeiss制造的NVis ion 40

切片间隔：10nm

观察条件：

加速电压：1.0kV

样品倾斜：54°

WD：5mm

检测器：BSE检测器

孔径：60μm，高电流

ABC:开启(ON)

图像分辨率：1.25nm/像素

对2μm(竖向)×2μm(水平)区域进行分析，对每个截面的信息进行积分，并测定每2μm×2μmm(水平)×2μm(厚度)(8μm³)的体积V。测量环境的温度为23℃，压力为1×10^-4Pa。作为替代，也可使用FEI制造的Strata 400S(样品倾斜：52°)作为用于处理和观察的仪器。通过对本发明的特定导电颗粒的面积进行图像处理获得每个截面的信息。在图像处理中，使用Media Cybernet ics公司制造的图像处理软件image Pro Plus。

基于所获得的信息，对于四个样片中的每一个，测定在2μm×2μm×2μm体积(单位体积8μm³)内的本发明导电颗粒的体积V，并计算所含的导电颗粒的量[vol％](＝Vμm³/8μm³×100)。四个样片中所含的导电颗粒的量的平均值被认为是电荷注入层中所含的导电颗粒相对于电荷注入层的整个体积的量[vol％]。

这里，通过处理所有四个样片直到电荷注入层和下方层之间的界面来测量电荷注入层的厚度t(cm)，并使用所获得的电荷注入层厚度值来计算下文在<感光体中的电荷注入层的体积电阻率的测量方法>中描述的体积电阻率ρs。

<电荷注入层的体积电阻率的测量方法>

在本发明中，用pA(皮安)计测量体积电阻率。

首先，通过气相沉积在PET膜上形成图4所示的电极间距离(D)为180μm且长度(L)为59mm的叉指型金电极，然后在其上形成厚度(T1)为2μm的电荷注入层。接下来，在温度为23℃且湿度为50％RH的环境中以及在温度为32.5℃且湿度为80％RH的环境中向叉指型电极施加100V的直流电压(V)时，测量直流电压(I)，并且由下式(1)获得体积电阻率ρv(Ω·cm)：

体积电阻率ρv(Ω·cm)＝V(V)×T1(cm)×L(cm)/{I(A)×D(cm)}(1)

当难以鉴定电荷注入层中的导电颗粒和粘合剂树脂的组成时，测量感光鼓表面的表面电阻率并将其转换为体积电阻率。当测量覆盖感光体表面的电荷注入层的体积电阻率而非仅测量电荷注入层时，优选地，测量电荷注入层的表面电阻率，然后将其转换为体积电阻率。

在本发明中，通过金气相沉积在感光鼓的电荷注入层表面上形成图2所示的具有180μm的电极间距离(D)和59mm的长度(L)的叉指型电极。接下来，在温度为23℃且湿度为50％RH的环境中向所述叉指型电极施加1000V的直流电压(V)时，测量直流电压(I)，并由直流电压(V)/直流电压(I)计算电荷注入层的表面电阻率ρs。

此外，通过使用在上述的<感光鼓中的电荷注入层的横截面分析>中测量的电荷注入层的厚度t(cm)由下式(2)计算体积电阻率ρv(Ω·cm)。

ρv＝ρs×t (2)

(ρv：体积电阻率，ρs：表面电阻率，t：电荷注入层的厚度)

在该测量中，由于测量的是微小的安培数，因此优选使用能够测量微小电流的仪器作为电阻计。其实例是由惠普公司制造的皮安计4140B。优选地根据电荷注入层的材料和电阻值来选择所使用的叉指型电极和施加的电压，从而获得适当的SN比率。

＜电子照相感光体的制造例＞

(氧化钛的制造例)

可以通过已知的硫酸盐法制造作为本发明的导电颗粒的锐钛矿型氧化钛颗粒。也就是说，将含有硫酸钛和硫酸氧钛的溶液加热以引发水解，从而形成水性二氧化钛浆料，并将该二氧化钛浆料脱水并烧制以形成颗粒。

(锐钛矿型氧化钛颗粒1的制造例)

本发明的锐钛矿型氧化钛优选具有90％至100％的锐钛矿率。通过上述方法可以制造锐钛矿率接近100％的锐钛矿型氧化钛。此外，包含该范围内的含铌元素的锐钛矿型氧化钛的根据本发明的电荷注入层21f令人满意且稳定地实现了整流特性，并且令人满意地实现了本发明的上述效果。

锐钛矿率是使用通过氧化钛的粉末X射线衍射测量的锐钛矿的最强干扰线(面指数101)的强度IA和金红石的最强干扰线(面指数110)的强度IR通过以下等式获得的值。

锐钛矿率(％)＝100/(1+1.265×IR/IA)

为了将锐钛矿率调节在90％至100％的范围内，在制备氧化钛的过程中，加热含有硫酸钛和硫酸氧钛作为钛化合物的溶液以引发水解，作为其结果得到锐钛矿率接近100％的锐钛矿型氧化钛。作为替代，通过用碱中和四氯化钛水溶液来获得具有高锐钛矿率的锐钛矿型氧化钛。

在本发明中，可以通过控制硫酸氧钛溶液的浓度来制备锐钛矿型氧化钛颗粒1。

<导电颗粒的制造>

(导电颗粒的制造1)

在水中，将100g氧化钛颗粒1分散以制备1L的水性悬浮液，并将所述水性悬浮液加热至60℃。在3小时的时段内向其中同时滴加(平行添加)以下溶液使得悬浮液的pH值为2至3：含有10.7 mol/L氢氧化钠水溶液和铌溶液的铌酸钛溶液(溶液中的铌与钛的质量比为1.0/33.7)以及600 mL含有33.7g钛的硫酸钛溶液，所述铌溶液是通过将3g五氯化铌(NbCl₅)溶解在100mL的11.4 mol/L盐酸中而制备的。滴加完成后，将悬浮液过滤、洗涤、并在110℃干燥8小时。将获得的干物质在800℃的空气气氛中热处理(烧制)1小时，作为其结果，得到铌原子大量分布在近表面区域的含铌原子的氧化钛颗粒1。表1示出含铌原子的氧化钛颗粒1的物理性质。

接下来，

·含铌的氧化钛颗粒1：100.0份

·表面处理剂1(下式(S-1))(商品名：KBM-3033，由信越化学工业株式会社制造)：3.0份

[化1]

·甲苯：200.0份

将这些材料混合，用搅拌器搅拌4小时，过滤，洗涤，然后在130℃下热处理3小时从而获得导电颗粒1。导电颗粒1的物理性质如表1所示。表1中的铌原子含量是导电颗粒中所含的铌原子的量，并且是通过X射线荧光(XRF)元素分析获得的值。

表1

在该表中，A表示“从颗粒表面延伸到所测量颗粒的最大直径的5％的深度的内部中的铌原子与钛原子的浓度比率”，B表示“颗粒中心部的铌原子与钛原子的浓度比率”。

(电子照相感光体的制造例1)

使用直径为24mm并且长度为257.5mm的铝圆柱体(JIS A 3003铝合金)作为支承体21a(导电支承体)。

(导电层21b的制造例1)

接下来，准备以下材料。

·作为金属氧化物颗粒的涂覆有缺氧的氧化锡(SnO₂)的氧化钛(TiO₂)颗粒(体积平均粒径：230nm)：214份

·作为粘合剂的酚醛树脂(酚醛树脂的单体/低聚物)(商品名：PLYOPHENE J-325，由Dainippon Ink and Chemica ls，Incorporated制造，树脂固体含量：60质量％)：132份

·作为溶剂的1-甲氧基-2-丙醇：98份

将这些材料与450份的直径为0.8mm的玻璃珠一起放入砂磨机中，在转速为2000rpm、分散时间为4.5小时、冷却水设定温度为18℃的条件下进行分散处理，从而得到分散体。用筛网(开口：150μm)将玻璃珠从该分散体中移除。

向所获得的分散体中，添加有机硅树脂颗粒(商品名：Tospear l 120，由Momentive Performance Mater ia ls制造，平均粒径：2μm)作为表面粗糙度赋予剂。将有机硅树脂颗粒的添加量调节为10质量％，相对于去除玻璃珠之后的分散体中的金属氧化物颗粒和粘合剂树脂的总质量计。此外，将充当流平剂的硅油(商品名：SH28PA，由Dow Toray Co.，Ltd.制造)添加到分散体中，使得硅油的量为0.01质量％，相对于分散体中的金属氧化物颗粒和粘合剂的总质量计。

接下来，将甲醇和1-甲氧基-2-丙醇(1:1质量比)的混合溶剂添加到分散体中，使得分散体中的金属氧化物颗粒、粘合剂和表面粗糙度赋予剂的总质量(即固体组分的质量)相对于分散体的质量为67质量％。随后，搅拌所得混合物以制备形成导电层21b的涂覆溶液。

通过浸渍将该形成导电层21b的涂覆溶液施加到支承体21a，并将所得涂层在140℃下加热1小时，以形成厚度为30μm的导电层21b。

(底涂层21c的制造例1)

接下来，准备以下材料。

·由下式(E-1)表示的电子传输物质：3.11份

·封闭型异氰酸酯(商品名：DURANATE SBB-70P，由旭化成化学株式会社制造)：6.49份

·苯乙烯-丙烯酸树脂(商品名：UC-3920，由东亚合成株式会社制造)：0.4份

·氧化硅浆料(产品名称：IPA-ST-UP，由日产化学工业株式会社制造，固体成分浓度：15质量％，粘度：9 mPa·s)：1.8份

将这些材料溶解在含有48份1-丁醇和24份丙酮的混合溶剂中，以制备形成底涂层21c的涂覆溶液。通过浸渍将形成底涂层21c的涂覆溶液涂覆到导电层21b上，并将所得涂层在170℃下加热30分钟，以形成厚度为0.7μm的底涂层21c。

[化2]

接下来，制备10份羟基镓酞菁和5份聚乙烯醇缩丁醛树脂(商品名：S-LEC BX-1，由积水化学工业株式会社制造)，所述羟基镓酞菁具有在通过CuKα特征X射线衍射法获得的图中的7.5°和28.4°处的峰的晶体形式。

将这些材料添加到200份环己酮中，并使用直径为0.9mm的玻璃珠在砂磨机装置中分散6小时。向所得分散体中，进一步添加150份环己酮和350份乙酸乙酯以便稀释，从而获得形成电荷产生层21d的涂覆溶液。

通过浸渍将所得涂覆溶液施加到底涂层21c上，并将所得涂层在95℃下干燥10分钟以形成厚度为0.20μm的电荷产生层21d。

这里，在下列条件下进行X射线衍射法。

[粉末X射线衍射法]

使用仪器：X射线衍射仪RINT-TTR I I,由理学电气株式会社制造X射线管：Cu

管电压：50KV

管电流：300mA

扫描方式：2θ/θ扫描

扫描速率：4.0°/min

采样间隔：0.02°

起始角(2θ)：5.0°

停止角(2θ)：40.0°

附件：标准样品支架

过滤器：不使用

入射单色仪：使用

计数器单色仪：不使用

发散狭缝：开启

发散竖向限制狭缝：10.00mm

散射狭缝：开启

接收狭缝：开启

平板单色仪：使用

计数器：闪烁计数器

(感光层的制造例1)

接下来，准备以下材料。

·由下式(C-1)表示的电荷传输物质(空穴传输物质)：6份

·由下式(C-2)表示的电荷传输物质(空穴传输物质)：3份

·由下式(C-3)表示的电荷传输物质(空穴传输物质)：1份

·聚碳酸酯(商品名：Iupi lon Z400，由三菱工程塑料株式会社制造)：10份

·具有由下式(C-4)和(C-5)表示的共聚单元的聚碳酸酯树脂(x/y＝0.95/0.05：粘度平均分子量＝20000)：0.02份

将这些材料溶解在含有25份邻二甲苯、25份苯甲酸甲酯和25份二甲氧基甲烷的混合溶剂中，以制备形成电荷传输层21e的涂覆溶液。通过浸渍将该形成电荷传输层21e的涂覆溶液施加到电荷产生层21d以形成涂膜，并将该涂膜在120℃下干燥30分钟以形成厚度为12μm的电荷传输层21e。

[化3]

[化4]

[化5]

[化6]

[化7]

(电荷注入层21f的制造例1)

接下来，准备以下材料。

·作为粘合剂树脂的由下式(O-1)表示的化合物：100.0份

·作为导电颗粒1的上述经表面处理的含铌氧化钛颗粒：66.7份

在含有100份1-丙醇和100份环己烷的混合溶剂中混合这些材料，并用搅拌器将所得混合物搅拌6小时。作为结果，制备了形成电荷注入层21f的涂覆溶液。

通过浸渍将该形成电荷注入层21f的涂覆溶液施加到电荷传输层21e以形成涂膜，并且将所得涂膜在50℃下干燥6分钟。随后，在支承体21a(被照射体)以300rpm旋转的同时，在加速电压为70kV且束电流为5.0mA的条件下，在氮气氛中用电子束照射所述涂膜1.6秒。在电荷注入层21f的位置处的剂量为15kGy。

随后，在氮气氛中将涂膜的温度升高到117℃。从用电子束照射到随后热处理的氧浓度为10ppm。

接下来，将涂膜在空气中自然冷却直至温度为25℃，然后在涂膜温度达到120℃的条件下热处理1小时，以形成厚度为2μm的电荷注入层21f。由此，制备了电子照相感光体1。

[化8]

5.转印残留调色剂的回收

本实施例采用所谓的无清洁器结构，其中未转印到记录材料P并残留在感光鼓21上的转印残留调色剂在显像装置30中被回收并再次利用。在下面描述的步骤中去除转印残留调色剂。转印残留调色剂是带电到与本实施例的正规极性相反的正极性的调色剂和不具有足够电荷的带负电的调色器的混合物。经过转印部之后的感光鼓21的表面电位被预曝光装置24擦除至约0V，并且在负极性侧上比感光鼓21表面更大的带电电压被施加到带电刷22。作为结果，带电刷22将电荷注入到带正电荷的转印残留调色剂和不具有足够负电荷的调色剂中。作为结果，具有足够负电荷的转印残留调色剂不附着到带电刷22和带电辊23，并且随着感光鼓21的旋转而被传送。作为结果，带电刷22和带电辊23能够维持令人满意的带电能力。

当调色剂处于劣化状态时，例如当调色剂接近制造寿命结束时，或者当已经输出了大量的高品质打印图像时，存在大量转印残留调色剂涌入带电刷22的可能性。在这种情况下，带电刷22可能无法及时注入足够的电荷以便将转印残留调色剂充分地带电至负极性，并且转印残留调色剂临时附着到带电刷22的状态可能继续。作为结果，不会适当地发生从带电刷22到感光鼓21的直接注入带电，从而导致带电故障，诸如半色调图像中的条纹。

然而，在本实施例中，由于带电辊23在带电刷22的下游进行均匀带电，所以即使转印残留调色剂临时附着到带电刷22上，也可以保持输出令人满意的图像。由于带电辊23根据巴申定律通过非接触放电而带电，因此即使当一些转印残留调色剂附着于其上时，均匀带电能力也几乎不受影响。

附着于感光鼓21表面的已经穿过与带电刷22的接触部和与带电辊23的接触部的转印残留调色剂随着感光鼓21旋转到达显像部。这里，分别描述已经到达显像部的转印残留调色剂的行为：当转印残留调色剂在感光鼓21的曝光部中时，以及当转印残留色剂在感光鼓21的未曝光部中时。在感光鼓21的未曝光部中，即，在暗电位Vd部中，感光鼓21在负极性侧的表面电位大于施加到显像辊31的显像电压。因此，具有足够负电荷的转印残留调色剂通过由电场产生的库仑力迁移到显像辊31，并回收在显像容器32中。这里，感光鼓21的暗电位部Vd不限于未曝光部，并且可以弱曝光，只要感光鼓21在负极性侧的表面电位大于施加到显像辊31的显像电压即可。

回收在显像容器32中的调色剂通过搅拌部件34与显像容器32内的调色剂一起搅拌和分散，并且被支承在显像辊31上以便再次用于显像步骤。

同时，在感光鼓21的曝光部Vl中，感光鼓21在负极性侧的表面电位小于施加到显像辊31的显像电压；因此，显像部中的转印残留调色剂不会从感光鼓21迁移到显像辊31，而是保留在感光鼓21的表面上。保留在感光鼓21表面上的转印残留调色剂与要从显像辊31转印到曝光部的其他调色剂一起被支承在感光鼓21上，到达转印部，然后在转印部中被转印到记录材料P上。

在本实施例中，Vd被设置为-600V，Vl被设置为-100V。如上所述，由于显像电压是-350V，所以背面反差被设置为-200V，所述背面反差是已经过与带电辊23的接触部的感光鼓21的暗电位部Vd与显像电压(显像辊31的表面电位)之间的电位差。此外，显像反差被设置为-250V，所述显像反差是感光鼓21的曝光部Vl和显像电压(显像辊31的表面电位)之间的电位差。

6.带电结构

在本节中，详细描述本实施例的特征，即，通过带电刷22和带电辊23对感光鼓21的带电。

带电刷22主要通过直接注入带电使感光鼓21带电。由于直接注入带电不涉及放电，因此不会产生放电产物。然而，由于只有与感光鼓21直接接触的那些部位是可带电的，因此如果带电刷22和感光鼓21彼此不均匀地接触，则发生带电不均匀。将在后面描述放电产物的影响。

带电辊23主要通过放电使感光鼓21带电。由于根据巴申定律在非接触部位发生放电，并且带电辊23和感光鼓21彼此不接触的部位也是可带电的，因此均匀带电是可能的。

通过在感光鼓21旋转方向上的上游侧提供带电刷22并且在下游侧提供带电辊23，可以通过由上游带电刷22进行的直接注入带电来减少放电产物。此外，可以通过使用下游带电辊23使感光鼓21表面带电并通过放电使感光鼓21的表面均匀带电来结束带电步骤。现在将详细描述带电刷22和带电辊23。

带电刷22以特定的接触力接触感光鼓21。通过带电高压电源E4向带电刷22施加期望的电压，并且通过预曝光装置24将感光鼓21的表面中和到接近0V。被预曝光装置24表面中和的感光鼓21主要通过直接注入带电而被带电到负极性，即正规极性。带电刷22包括宽度为5mm的导电尼龙纤维绒头布，该绒头布粘结并固定于不锈钢金属板。导电尼龙纤维具有2旦尼尔(deniers)的细度、240纤维/mm²的植入密度和6mm的绒头长度，并且与感光鼓21接触，使得从纤维末端的穿透量为1.2mm。随着带电刷22和感光鼓21之间的接触面积增加，带电刷22的直接注入带电性能改善。如果使用相同的带电刷22，则接触面积趋于增加，并且随着穿透量的增加，直接注入带电能力得到改善。然而，如果穿透量超过一定水平，则带电刷22和感光鼓21之间的接触压力增加，并且带电刷22可能在感光鼓21上留下划痕等。此外，在该实施例中，采用了无清洁器结构，其中不提供用于去除保留在感光鼓21表面上的显像剂的清洁部件。根据采用正如这种结构的无清洁器系统的结构，如果带电刷22和感光鼓21之间的接触压力高，则在感光鼓21上保持未转印的转印残留调色剂被带电刷22阻挡。作为结果，带电刷22的直接注入带电功能降低。因此，带电刷22的植入密度、细度、绒头长度、穿透量等的设计值需要通过在上述观点和注入带电能力之间取得适当的平衡来设定。带电刷22的电阻值为1×10⁵Ω。该电阻值是通过如下方式获得：使带电刷22在相同条件下与具有与感光鼓21相同直径的金属圆柱体而不是感光鼓21接触，并且转化当施加-100V的电压时流动的电流值。可以通过改变原纱的电阻来控制带电刷22的电阻值，例如通过改变带电刷22的导电纤维的材料。电阻值越低，带电刷22的注入能力提高得越多。然而，如果电阻值过度降低，则局部高电流从带电刷22流到感光鼓21，并且可能发生所谓的针孔泄漏，即电荷注入层21f和电荷传输层21e的击穿。在这种结构中，当带电刷22的电阻值为1×10⁴Ω以上时，可以抑制针孔泄漏。此外，在1×10⁸Ω以下的电阻下表现出足够的注入荷电率。因此，优选将带电刷22的电阻值调节为1×10⁴Ω至1×10⁸Ω。从上述观点来看，本实施例中的带电刷22的电阻值被设置为1×10⁵Ω。

注意，尽管在本实施例中以固定刷型带电部件为例进行了描述，但是可以采用任何其他结构，只要带电部件能够通过接触感光鼓21来执行直接注入带电即可。例如，如图4所示，可以采用带电刷123缠绕在辊型金属芯122上使得在旋转的同时与感光鼓21接触的结构。根据这些结构，还需要从上述针孔泄漏、与感光鼓21的接触压力和注入荷电率的角度来确定带电刷22的材料和带电刷22的接触结构。尽管在该实施例中采用了刷形式，但形式不限于刷。

在本实施例中，向带电刷22施加-500V的电位，使得带电刷22和感光鼓21之间的电位差等于或低于550V的放电起始电压，并且感光鼓21通过直接电荷注入而被带电。在该结构中，如上所述，在感光鼓21经过与带电刷22的接触部之前，感光鼓21表面的电位通过预曝光装置24被均匀化到约0V。作为结果，在带电刷22和感光鼓21之间可以稳定地确保500V的电位差。如果不提供预曝光装置24，则感光鼓21在经过带电刷22之前的表面电位由于各种因素而改变，诸如施加到转印辊12的电压和打印环境的温度和湿度。特别地，施加到转印辊12的电压(+极性)的绝对值的影响是显著的，并且根据该值，在经过带电刷22之前的感光鼓21表面可以被带电到+侧或-侧。在这种情况下，对于稳定的直接注入带电，优选的是控制施加到带电刷22的电压，使得带电刷22和感光鼓21之间的电位差根据个体情况而呈现目标值(在本实施例中为500V)。应注意，当带电刷22与感光鼓21表面之间的电位差超过550V时，带电刷22和感光鼓21之间开始放电，但同时发生通过直接电荷注入的带电。因此，即使当带电刷22和感光鼓21表面之间的电位差超过550V时，也可以通过直接注入带电来减少放电量并减少放电产物。然而，当施加到带电刷22的第一带电电压超过感光鼓21的目标电位Vd(在本实施例中为-600V)时，通过使用带电刷22带电，感光鼓21表面电位Vd在负极性侧从-600V增加。作为结果，在通过带电辊23带电之后，在感光鼓21表面上可能发生电位变化。因此，施加到带电刷22的电压优选地等于或低于Vd。

接下来，对带电辊23进行描述。带电辊23在感光鼓21的旋转方向上在带电刷22的下游侧以特定的接触力接触感光鼓21。

带电辊23具有多层结构，其中具有6mm直径的不锈钢金属芯被用作支承体，并且多个柔性树脂层围绕所述金属芯。在该结构中，带电辊23具有两层结构，包括基层和表面层，所述基层是覆盖金属芯的第一树脂层，所述表面层是覆盖基层的第二树脂层。基层的树脂材料是导电性碳分散在其中的导电性醇橡胶(hydr in rubber)，通过挤压成型形成在金属芯上，并且具有约2mm的厚度。虽然在本实施例中使用导电性醇橡胶，但是可以使用柔性且导电的任何树脂材料。

在本实施例中，如上所述，感光鼓21包括具有电荷注入功能的电荷注入层21f作为最外表面。与带电刷22相比，带电辊23与感光鼓21的接触面积较小。因此，尽管通常很少通过直接电荷注入发生带电，但是在本实施例中，由于采用了具有电荷注入功能的感光鼓21，因此可以根据带电辊23的结构来发生通过直接电荷注入的带电。由于向带电辊23施加了绝对值大于Vd的带电电压，所以在从带电辊23向感光鼓21直接电荷注入的情况下，感光鼓21表面将被带电到在负极性侧比Vd更大的值。作为结果，相应的位点被可视化为图像中的电位变化。

为了减少从带电辊23到感光鼓21的直接注入带电，带电辊23的最外表面的体积电阻率必须高，并且与感光鼓21的接触面积必须小。

因此，在该结构中，通过喷涂在带电辊23的基层上形成具有约30μm厚度和适当表面Ra的高电阻树脂层作为表面层。当最外表面具有高电阻时，可以减少电荷从带电辊23向感光鼓21的迁移。此外，通过适当的表面Ra，带电辊23和感光鼓21发生点接触，从而可以减小电荷注入的面积。根据该结构，使用氨基甲酸酯树脂材料和重量比为约50％的粗糙化颗粒的混合物作为用于形成表面层的涂覆溶液，所述粗糙化颗粒具有约20μm的粒径并且是由氨基甲酸酯材料构成，其用以向表面赋予适当的Ra。将涂覆溶液喷涂到基层上以形成表面层。表面层的体积电阻率为约1×10¹⁴Ω·cm，表面Ra为约2.0μm。在本实施例中，带电辊23的表面层的体积电阻率优选为1.0×10¹²Ω·cm以上，并且表面的Ra优选为0.5至3.0μm。

已经证实，当使用本实施例的带电辊23并且带电辊23和感光鼓21之间的电位差等于或小于放电起始电压550V时，带电量为0V并且几乎不发生直接注入带电。

通过与向带电刷22施加电压的第一带电电源E4不同的带电高压电源E1向带电辊23施加期望的带电电压，并且主要通过放电将感光鼓21的表面均匀地带电到具有负极性的目标电位。

将-1150V的带电电压施加到带电辊23，以便将感光鼓21表面均匀地带电到目标Vd值-600V。

7.放电产物对感光鼓的影响

通过使用图像形成装置1在执行图像形成操作中执行放电时，有时会产生少量放电产物(诸如臭氧和NOx)并附着到感光鼓21的表面。虽然放电产物被与感光鼓21接触的部件刮除，但是如果附着的量大于刮除的量，则随着图像形成操作的重复，放电产物在感光鼓21表面上逐渐累积。附着在感光鼓21表面上的放电产物吸收湿气并降低感光鼓21表面的电阻，因此感光鼓21的电荷保持能力降低，并且在电压施加下可将电荷注入到感光鼓1的表面。

接下来，描述放电产物对感光鼓1表面电位形成的影响。

图5是显示施加到带电辊23的带电电压与感光鼓21的表面电位之间的关系的曲线图，其是由在温度为32.5℃且相对湿度为80％的高温高湿环境中测量的结果获得的。当带电电压的绝对值较小时，感光鼓21上的表面电位保持不变，并且在某个电压值下电位开始在感光鼓1表面上形成并且继续。该值是放电开始电压Vth。在本实施例中，Vth为-550V。由带电辊23和感光鼓21之间的间隙、感光层的厚度和感光层的相对介电常数确定Vth。当向带电辊23施加绝对值为Vth以上的电压时，根据巴申定律在间隙处发生放电现象，并且电荷落在感光鼓21上。

如图5所示，图6是示出施加到带电辊23的带电电压与感光鼓21的表面电位之间的关系的曲线图，其是通过使用附着有放电产物的感光鼓21在温度为32.5℃且相对湿度为80％的高温高湿环境中测量的结果获得的。由于放电产物在高湿度环境中吸收水分，因此感光鼓21表面的电阻可能会降低。因此，与图5所示的在相同环境中测量的结果不同，发现电位在绝对值小于Vth的施加电压下开始形成，并且在施加Vth的情况下形成约-50V的电位。这是因为附着有放电产物的感光鼓21表面的电阻已经降低，并且即使在施加低于Vth的电压的情况下也通过注入带电形成微小电位。这种注入带电的量取决于感光鼓21上的放电产物的量。

因此，放电产物降低感光鼓21表面的电阻，并且电流流到附着有大量放电产物的部位。作为结果，不再可能在感光鼓21的表面上形成适当的静电潜像和适当的表面电位，并且可能发生被称为图像缺失的现象，即静电潜像的模糊。

8.抑制图像缺失和改善均匀带电能力的效果。

在本节中，描述关于通过本实施例的结构获得的抑制图像缺失和改善均匀带电能力的效果的实验结果。

如上所述，由于放电产物和感光鼓21表面的电阻降低而发生图像缺失，并且在高温高湿环境中劣化特别突出。因此，本实施例的图像缺失和均匀带电能力的评估在温度为32.5℃且湿度为80％的高温高湿环境中进行。

在本实施例中，通过驱动电机110以168mm/秒的圆周速度旋转感光鼓21。已穿过转印部的感光鼓21的表面电位由于预曝光装置24执行的电荷擦除而降低到约0V，所述转印部是感光鼓21和转印辊12彼此面对的面对部。

在感光鼓21的表面电位已降低到约0V之后，感光鼓21被带电刷22和带电辊23再次带电到Vd。

这里，通过将带电刷22和带电辊23结合，需要约32μA的电流作为用于将感光鼓21表面带电到Vd的带电电流。

在本实施例中，分别测量在带电刷22中流动的带电电流和在带电辊23中流动的带电电流，以评估带电刷22和带电辊23各自占全部电荷的百分比。在带电刷22中流动的带电电流通过直接注入带电而消耗，并且在带电辊23中流动的带电电流通过放电带电而消耗。因此，通过测量在带电刷22和带电辊23中流动的带电电流，可以计算通过直接注入带电充入的电荷量相对于总电荷量的比率。在下文中，该电荷量的比率被称为直接注入带电比率。

在本实施例中，在带电刷22中流动的带电电流为22μA，在带电辊23中流动的带电电流为10μA，从而具有总共32μA的电流流动，感光鼓21在接触带电辊23之后的表面电位为-600V。换而言之，直接注入带电比率为约69％，并且放电所占的电荷量减少到约31％。

表2总结了从本发明结构和比较例中观察到的图像密度变化和图像缺失的发生率。对于图像密度变化，输出半色调图像，发现可以可视化的密度变化的情况被评级为X。在温度为32.5℃且相对湿度为80％的环境中进行图像缺失的评估。连续供进5000张由XeroxCorporat ion制造的Xerox多用途纸(克重：75g/m²，LTR尺寸)，并且在将装置静置12小时后，形成并评价半色调图像和文本图像。

打印的图像是纯白色图像，如下评估图像缺失水平：在半色调图像中发现色调改变但文本中没有异常的情况被评定为Δ，在半色调图像和文本中发现色调改变的情况被评定为X。

在本实施例中，用作鼓的电子照相感光体1的最外表面的体积电阻率为1×10¹²Ω·cm，对带电刷22和带电辊23分别施加-500V和-1150V的电压，并且直接注入带电比率为69％。没有图像密度变化或图像缺失，并且从初始阶段到给送5000张纸之后可以打印令人满意的图像。

在比较例1中，电子照相感光体1中的感光鼓21不具有电荷注入层21f，并且电荷传输层21e构成最外表面层。感光鼓21表面的体积电阻率为1×10¹⁵Ω·cm。在比较例1中，即使向带电刷22施加-500V的电压时，也只有约11μA的带电电流在感光鼓21中流动，并且直接注入带电比率为34％。根据这种结构，为了带电到-600V的Vd，通过带电辊23的放电进行的带电必须占大多数，因此产生的放电产物的量增加，并且感光鼓21的表面被改质。因此，在比较例1中在给送5000张纸之后的图像缺失水平被评级为Δ，即，在半色调图像中发生色调改变的水平。

在比较例2的结构中，没有安装带电刷22，仅使用带电辊23对感光鼓21带电。由于带电辊23具有高电阻和粗糙的表面，所以尽管存在构成感光鼓21的最外表面的电荷注入层21f，也不发生通过直接注入带电的带电，并且直接注入带电比率为0％。由于感光鼓21通过放电而被完全带电，因此放电产物的量增加，结果感光鼓21的表面被改质。因此，在比较例2中在给送5000张纸之后的图像缺失水平被评级为X，即，甚至文本也被影响的水平。

在比较例3的结构中，没有安装带电辊23，仅使用带电刷22使感光鼓21的表面带电。当向带电刷22施加-1050V的电压时，感光鼓21的表面电位为-600V。与带电辊23相比，感光鼓21的表面可以在低的施加电压下带电到Vd电位的原因是带电刷22通过直接注入带电和放电使感光鼓21带电。尽管对于这种情况不可能测量直接注入带电比率，但放电是在感光鼓21的旋转方向上在带电刷22的纤维和感光鼓21彼此接触的接触部的上游开始，因此认为感光鼓21主要通过放电而被带电。由于放电后在带电刷22和感光鼓21之间的接触部发生直接注入带电，所以施加到带电刷22用以将感光鼓21的表面电位带电到-600V的电压是-1050V，其绝对值比带电辊23的绝对值小100V。因此，认为对应于100V的带电是通过直接注入带电进行的。因此，这里的直接注入带电比率估计为约17％。此外，由于带电刷22和感光鼓21之间的接触状态变化，具有大接触面积的部位更容易通过直接注入带电，而不接触的部位不通过注入带电。因此，即使当感光鼓21的平均表面电位是-600V时，也存在广泛的微观电位变化，在半色调图像上出现许多条纹，并且图像密度变化被评级为X。由于估计直接注入带电比率将小于本实施例的直接注入带电比率，所以图像缺失的水平被评级为Δ，即为在半色调图像中发生色调改变的水平。

[表2]

表2

鉴于以上内容，实施例1具有以下结构和特征。

提供了可旋转的感光鼓21，该感光鼓21包括由铝圆柱体构成的支承体21a和作为构成表面的表面层的电荷注入层21f。还提供了带电刷22，带电刷22是第一带电部件，当与感光鼓21的表面接触时其形成第一带电部，并且在第一带电部中使感光鼓21表面带电。提供了作为显像部件的显像辊31，在显像辊31面对感光鼓21表面的面对部中，该显像辊31将显像剂供给到感光鼓21的表面。还提供了充当第二带电部件的带电辊23，其在感光鼓21的旋转方向上设置在第一带电部的下游并且在面对部的上游，并且在带电辊23面对感光鼓21表面的第二带电部中对已经被带电刷22带电的感光鼓21表面进行带电。还提供了向带电刷22施加第一带电电压的第一带电电压施加单元E4和向带电辊23施加第二带电电压的第二带电电压施加单元E1。还提供了控制第一带电电压施加单元E4和第二带电电压施加单元E1的控制单元150。感光鼓21的电荷注入层21f的体积电阻率为1.0×10⁹Ω·cm以上且1.0×10¹⁴Ω·cm以下。控制单元150控制施加到第二带电电压施加单元E1的第二带电电压，使得在由带电刷22带电的感光鼓21的表面与带电辊23之间形成的第二电位差等于或高于放电起始电压。

提供了形成转印部的转印辊12，转印辊12在此处面对感光鼓21，并且在转印部中，将调色剂图像从感光鼓21转印到用作转印接受体的记录材料P。在转印部中，在感光鼓21的表面上形成的调色剂图像被转印到记录材料P上之后，保留在感光鼓21上的调色剂被显像辊31回收。

另外，带电刷22具有固定刷的形式。带电刷22可具有刷辊的形式。带电刷22优选具有导电性，并且优选具有1.0×10⁴Ω·cm以上且1.0×10⁸Ω·cm以下的电阻值。控制单元执行控制，使得第一带电电压的绝对值小于在被第二带电电压带电之后形成的感光鼓21表面电位。此外，控制单元150控制施加到第一带电电压施加单元E4的第一带电电压，使得在感光鼓21的表面与带电刷22之间形成的第一电位差小于放电起始电压。控制单元150执行控制，使得在带电刷22中流动的带电电流是在带电刷22和带电辊23中流动的总带电电流的40％以上。带电辊23具有辊的形式。带电辊23的最外表面的体积电阻率优选为1.0×10¹²Ω·cm以上。此外，带电辊23的最外表面的表面Ra优选为0.5至3.0μm。感光鼓21中包括的表面层是电荷注入层21f。电荷注入层21f具有导电颗粒分散在粘合剂树脂中的结构。电荷注入层21f可以由非晶硅构成。可以将导电细颗粒添加到显像剂的表面，并且可以包含氧化磷。

由于上述结构，在涉及向感光鼓21表面中的直接电荷注入的带电结构中，可以减小带电不均匀性，同时减少感光鼓21表面的改质和通过放电产生的放电产物。

尽管本实施例采用了无清洁器结构，其中转印残留调色剂在显像装置30中被回收并再次利用，但是接触感光鼓21的典型的已知清洁刮刀可用于回收转印残留调色剂。图7示出了另外具有清洁刮刀25的带电结构。由清洁刮刀25回收的转印残留调色剂和感光鼓21上的异物如纸屑被回收在与显像装置30分离安装的回收容器26中。

根据该结构，由于感光鼓21上的异物被清洁刮刀25去除，因此优点在于，可以减少由附着到带电刷22的异物引起的从带电刷22到感光鼓21的直接注入带电能力的下降。

然而，用于回收从清洁的感光鼓21去除的异物的回收容器26是必要的，并且随着产品寿命的延长，回收容器26需要更大的空间。

将已从鼓回收到回收容器26中的异物输送到通过使用螺杆部件等安装在打印机本体内部的死区中的不同回收容器内从而使回收容器26小型化的技术也是常见的，然而这提高了产品本身的成本。

优选地从诸如产品的寿命和成本、料筒尺寸和所需的直接注入带电能力的观点来选择是否添加清洁刮刀25。

实施例2

如图8所示，实施例2涉及一种结构，其中感光鼓21和显像辊31被设置成彼此不接触。由于除了感光鼓21和显像辊31的设置之外的结构与实施例1的结构相同，因此省略其详细描述。

与该方案相关的结构的特征在于，感光鼓21的最外表面的体积电阻率为1.0×10⁹Ω·cm以上且1.0×10¹⁴Ω·cm以下，这低于典型的感光鼓21。

通过将感光鼓21的最外表面控制在该体积电阻率范围内，表现出从带电刷22到感光鼓21的良好直接电荷注入能力；然而，在感光鼓21和显像辊31之间的接触部中可能会出现问题。

当感光鼓21的最外表面的体积电阻率低时，取决于显像辊31的表面的体积电阻率，感光鼓21表面上的电荷可能在感光鼓21和显像辊31之间的接触部中迁移到显像辊31，并且感光鼓21的表面电位可能变得不稳定。作为结果，在打印的图像中发生图像缺陷，诸如图像密度变化。

此外，电荷迁移可能发生在感光鼓21和调色剂之间，类似地导致密度变化。

如图8所示，通过将感光鼓21和显像辊31设置成不相互接触，可以减少这些问题。通过使用辊调节部件等在感光鼓21和显像辊31之间保持微小间隙，防止了感光鼓21与显像辊31或感光鼓21与调色剂发生物理接触。这消除了相互电荷迁移并减少了密度变化的发生。

至于微小间隙的大小，调色剂从显像辊31跳跃到感光鼓21的打印部(扫描器曝光部)所需的电场强度是必要的。除上述电场强度之外，必须将防止调色剂跳跃到非打印部(扫描器非曝光部)所需的电场强度控制在感光鼓21和显像辊31之间维持的范围内。

如本实施例中那样，当在感光鼓21和显像辊31之间形成直流电场时，微小间隙的量优选为10至100μm，并且更优选为10至50μm。在该间隙量之内，通过使用实施例1中描述的潜像的设定值，可以按与接触显像相同的方式进行显像。

当提供微小的间隙量时，并且当间隙量的大小在驱动期间根据纵向位置而变化或者根据周向位置而变化时，感光鼓21和显像辊31之间的电场强度可能改变，显像特性可能改变，并且可能发生图像密度变化。因此，需要精确地控制该间隙量。

通过相对于间隙量的波动充分增加感光鼓21和显像辊31之间的间隙量，显像性能较少受到间隙量波动的影响。在本实施例的图像形成装置中，只要间隙量为150μm以上，间隙量变化对图像的影响就充分减小。

然而，如果间隙量大，则用于确保感光鼓21和显像辊31之间的显像特性所需的电场强度的电场差显著增加。采用典型的感光鼓21难以进行带电达到该电场差所需的电位。此外，当感光鼓21带电达到高的带电电位时，放电量增加，并且图像缺失趋于更严重。

因此，当感光鼓21和显像辊31之间的间隙量被设置成稍大的值时，优选地将具有大振幅的高频交流偏压叠加在直流偏压上并施加到显像辊31，以便形成显像所需的电场强度。具体而言，常见做法是采用所谓的跳跃现象，其中通过使用交流偏压使感光鼓21上的调色剂相对于感光鼓21上的打印部和非打印部进行往复运动，从而使调色剂显像。

当具有用于形成显像所需的电场强度的振幅的交流偏压叠加在显像辊31上时，显像辊31的偏压在以下状态之间交替变化：在负电荷侧上的偏压大于感光鼓21的非打印部的电位的状态，和负电荷侧上的偏压小于感光鼓21的打印部的电位的状态。

在显像辊31在负电荷侧的偏压大于感光鼓21的非打印部的电位的状态下，调色剂也跳跃到感光鼓21上的非打印部上(显像)，但是导致调色剂跳跃(显像)的更强力在打印部中起作用。

相比之下，在显像辊31在负电荷侧的偏压小于感光鼓21的打印部的电位的状态下，调色剂也从感光鼓21上的打印部跳跃到显像辊31上并被剥离；然而，剥离调色剂的更强力从非打印部起作用。

当通过交流偏压周期性地重复该循环时，最终，调色剂跳跃(显像)在感光鼓21上的打印部中成为主导，并且非打印部收敛到调色剂的剥离占主导的状态。作为结果，可以在感光鼓21上形成依从潜像的图像。要叠加的交流偏压的频率典型被设置在足以使显像和剥离收敛的范围内。

例如，正如在本实施例中，假定条件如下：感光鼓21的非打印部的带电电位被设置为-600V，打印部的带电电位被设置为-100V，显像偏压被设置为-350V，并且鼓的圆周旋转速度被设置为170mm/秒。当在这些条件下在感光鼓21和显像辊31之间设置间隙量为300μm时，可以通过使用显像偏压来形成依从潜像的图像，在该显像偏压中，频率为约2500Hz的约2000Vp-p的交流偏压叠加在-350V的直流偏压上。这里，Vp-p表示交流偏压的交变电位的最大值和最小值之间的差的绝对值。

感光鼓21和显像辊31之间的间隙量优选在150μm和400μm之间。当间隙量小于150μm时，由间隙量的波动引起的显像特性的变化更广泛地发生。相比之下，当间隙量大于400μm时，从显像辊31到感光鼓21的调色剂跳跃距离增加，调色剂变得更易于受到潜像产生的梯度力的影响，并且可能发生所谓的扫掠和图像模糊。

当采用跳跃显像时，难以通过使用显像辊31回收转印残留调色剂，因此如图7所示，去除感光鼓21上的异物的清洁刮刀25优选与感光鼓21接触。

此外，在使用交流偏压的显像过程中，一旦几乎没有电荷的调色剂通过被具有电荷的调色剂拖动而到达感光鼓21上的非打印部，该调色剂就不能从鼓上剥去从而停留在鼓上，由此产生诸如起雾的图像缺陷。

因此，当采用跳跃显像时，典型使用含有磁性材料的调色剂和具有设置在其内侧的磁体的圆柱形显像套筒，使得没有电荷的调色器被保持在显像套筒上并防止其跳跃到感光鼓21上。

实施例3

实施例3涉及带电辊223和感光鼓21被设置成彼此不接触的结构。由于除带电辊223的结构以外的结构与实施例1中相同，因此省略对于其的详细描述。

如图9所示，在本实施例中，在感光鼓21旋转方向上将带电辊223设置在带电刷22的下游。在本实施例中，与实施例1不同的是，通过例如使用在带电辊223的两个端部处的辊来调节感光鼓21和带电辊223之间的分离距离，使得在感光鼓21和带电辊223的表面之间保持特定的间隙。分离距离优选为稳定发生放电的距离，并且优选为10μm至100μm。在本实施例中，分离距离设置为30μm。

即使当感光鼓21和带电辊223分离时，也可以根据巴申定律进行放电，因此在本实施例中，也可以通过放电使感光鼓21的表面均匀带电。

此外，在本实施例中，也通过直接注入带电利用带电刷22充以约66％的电荷量，因此，可减少带电辊223的放电量，并且还可以减少放电产物和感光鼓21的表面劣化。

在本实施例中，带电辊223和感光鼓21彼此不接触，因此，无论带电辊223的结构如何，都不会发生从带电辊223到感光鼓21的直接注入带电。因此，不会发生从带电辊223到感光鼓21的直接注入带电引起的图像密度变化，例如实施例1中所述的图像密度变化。因此，可以更自由地选择带电辊223的最外表面的体积电阻率及其形状。

尽管在本实施例中采用了回收显像装置30中的转印残留调色剂并再次利用该调色剂的所谓的无清洁器结构，但是由于带电辊223和感光鼓21不接触，例如，也可以减少由附着到带电辊223的转印残留调色剂引起的放电故障。

在本实施例中，带电辊223被描述为非接触式带电部件的示例，但是该特征不是限制性的，只要可以实现均匀带电即可。例如，可以安装金属线诸如钨并将其用于放电以使感光鼓21带电。作为替代，可以向带电部件223施加更高电压以离解和离子化空气中的分子，从而使感光鼓21带电。在任一种情况下，用带电刷22通过感光鼓21的直接注入带电，都可以减少由放电和电离产生的放电产物的量以及感光鼓21的劣化量。根据使用金属线等来离解和离子化空气中的分子的结构，放电产物可能附着到金属线侧部，从而可能失去均匀带电能力。在这种情况下，正如已知的，可以通过安装清洁部件来解决该问题，利用该清洁部件，用户可以用海绵部件等定期清洁该线。

实施例4

在实施例4中，设置在感光鼓21的旋转方向的上游侧的带电刷22的带电区域的纵向宽度大于设置在下游侧的带电辊23的带电区域的纵向宽度。由于构成部件的纵向宽度之间的关系是与实施例1的唯一区别，因此省略对其他部件的详细描述。

如图10A所示，在本实施例中，感光鼓的电荷注入层21f的纵向宽度和带电刷22的带电区域的纵向宽度被设置成大于带电辊23的带电区域的纵向宽度。这里，如图10B所示，带电刷22的带电区域是带电刷22主要通过直接注入带电使感光鼓21带电的区域，也是带电刷22的导电纤维绒头接触感光鼓21的位置。如图10C所示，带电辊23的带电区域是带电辊23主要通过放电使感光鼓21带电的区域。换而言之，这是如下所述的通过从带电辊23的树脂层表面放电和从带电辊23的树脂层侧面放电来使感光鼓21带电的区域。

根据巴申定律的放电不仅从带电辊23的树脂层的表面发生，而且从侧面发生。能够通过从侧面放电而带电的感光鼓21表面的宽度在从带电辊23的树脂层的边缘起的纵向向外方向上每侧为约500μm，并且通过带电辊23带电的区域变得比带电辊23的树脂层的纵向宽度更长。因此，带电刷22的纵向宽度优选地比带电辊23的树脂层的纵向宽度长1mm以上。在本实施例中，带电辊23的树脂层的纵向宽度被设置为229.8mm，并且带电辊23和带电刷22的组装公差(包括部件公差)分别被设置为±2mm和±2.5mm。这里，带电刷22的纵向宽度被设置为235.3mm，使得带电刷22的纵向宽度比带电辊23的树脂层的纵向宽度长1mm。

根据该结构，带电辊23的放电发生在由带电刷22进行直接注入带电的范围内，并且因此可以减少由带电辊23产生的放电量，并且可以减少由端部处的放电引起的感光鼓21的表面劣化。

本发明不受上述实施例限制，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种修改和改变。因此，附加以下权利要求来公开要求本发明的范围。

本申请要求以下日本专利申请的权益：2021年10月7日提交的第2021-165724号和2022年8月10日提交的第2022-127522号，通过引用将其整体并入本文。

附图标记列表

1图像形成装置

21感光鼓

21a支承体

21f电荷注入层

22带电刷

23带电辊

31显像辊

150控制单元

E1带电电压电源

E4刷电压电源

Claims

1.一种图像形成装置，包括：

感光鼓，所述感光鼓能够旋转并且包括支承体和构成表面的表面层；

第一带电部件，所述第一带电部件通过与所述感光鼓的表面接触而形成第一带电部，并且在所述第一带电部中使所述感光鼓的表面带电；

显像部件，所述显像部件在显像部件面对感光鼓表面的面对部中将显像剂供给到感光鼓的表面；

第二带电部件，所述第二带电部件在第二带电部件面对感光鼓表面的第二带电部中使已经通过第一带电部件而带电的感光鼓表面带电，第二带电部在感光鼓的旋转方向上位于所述第一带电部的下游并且在所述面对部的上游；

第一带电电压施加单元，所述第一带电电压施加单元向所述第一带电部件施加第一带电电压；

第二带电电压施加单元，所述第二带电电压施加单元向所述第二带电部件施加第二带电电压；和

控制单元，所述控制单元控制所述第一带电电压施加单元和第二带电电压施加单元，

其中，所述感光鼓的表面层具有1.0×10⁹Ω·cm以上且1.0×10¹⁴Ω·cm以下的体积电阻率，并且

所述控制单元控制施加到第二带电电压施加单元的第二带电电压，使得在第二带电部件和通过第一带电部件而带电的感光鼓的表面之间形成的第二电位差等于或高于放电起始电压。

2.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中所述第一带电部件具有固定刷的形式。

3.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中所述第一带电部件具有刷辊的形式。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的图像形成装置，其中所述第一带电部件具有导电性。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的图像形成装置，其中所述第一带电部件具有1.0×10⁴Ω·cm以上且1.0×10⁸Ω·cm以下的电阻值。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的图像形成装置，其中所述控制单元执行控制，使得所述第一带电电压的绝对值小于在所述感光鼓通过第二带电电压带电之后形成的感光鼓的表面电位。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的图像形成装置，其中所述控制单元控制施加到所述第一带电电压施加单元的第一带电电压，使得在所述感光鼓表面和所述第一带电部件之间形成的第一电位差小于所述放电起始电压。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的图像形成装置，其中所述控制单元执行控制，使得在所述第一带电部件中流动的带电电流是在所述第一带电部件和所述第二带电部件中流动的带电电流的总值的30％以上。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的图像形成装置，其中所述第二带电部件具有辊的形式。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的图像形成装置，其中所述第二带电部件的最外表面具有1.0×10¹²Ω·cm以上的体积电阻率。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的图像形成装置，其中所述第二带电部件的最外表面具有0.5至3.0μm的表面Ra。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的图像形成装置，其中所述第二带电部件被设置成不接触所述感光鼓。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的图像形成装置，其中所述感光鼓的表面层是电荷注入层。

14.根据权利要求13所述的图像形成装置，其中所述电荷注入层具有导电颗粒分散在粘合剂树脂中的结构。

15.根据权利要求13所述的图像形成装置，其中所述电荷注入层由非晶硅组成。

16.根据权利要求1至13中任一项所述的图像形成装置，还包括：

形成转印部的转印部件，所述转印部件在该转印部处面对所述感光鼓，并且所述转印部件在该转印部中将调色剂图像从所述感光鼓转印到转印接受体，

其中，在形成于感光鼓的表面上的调色剂图像在转印部中被转印到转印接受体上之后，保留在感光鼓表面上的调色剂被显像部件回收。

17.根据权利要求1至13中任一项所述的图像形成装置，其中所述第一带电部件的带电区域在纵向上的宽度大于所述第二带电部件的带电区域在纵向上的宽度。

18.根据权利要求1至13中任一项所述的图像形成装置，还包括清洁刮刀，所述清洁刮刀去除所述感光鼓上的异物并且在所述转印部和所述感光鼓彼此接触的接触部与所述第一带电部件和所述感光鼓彼此接触的接触部之间接触所述感光鼓的表面。

19.根据权利要求1至13中任一项所述的图像形成装置，其中所述感光鼓和所述显像部件被设置成彼此不接触。

20.根据权利要求1至13中任一项所述的图像形成装置，其中通过将交流偏压叠加在直流偏压上而获得的偏压被施加到显像部件，并且当交流偏压使显像部件的显像剂相对于感光鼓上的图像部和非图像部进行往复运动时，显像剂被显像。