电子照相光受体的制作方法

专利名称：电子照相光受体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子照相光受体，其用于复印机等的电子照相成像设备中。
背景技术：
不仅在复印机中而且在打印机中电子照相成像设备已获得了广泛的公认，打印机作为计算机的输出设备，近年来对其需求量不断增长。在电子照相成像设备中，安装在该装置中的电子照相光受体的感光层(photoreceptivelayer)用充电装置均匀地充电，例如，曝光于相应于图像信息的激光束下，称作色调剂的细粒显影剂从显影装置供给到通过曝光形成的静电潜像以形成色调剂图像。
用转移装置将色调剂图像转移到转印部件如记录纸上，所述色调剂图像是通过把作为显影剂成分的色调剂粘附到电子照相光受体的表面而形成的。然而，在电子照相光受体表面上的色调剂没有完全地转移到记录纸上，其中的一部分仍留在电子照相光受体的表面。此外，粘附时，在显影时与电子照相光受体接触的记录纸的纸粉可能留在电子照相光受体上。
既然电子照相光受体表面上残余的色调剂和粘附的纸粉对形成的图像质量有不利的影响，可使用清洁器把它们清除。而且，近年来，无清洁器的技术正在发展，残余色调剂通过这样的显影/清洁系统被清除，在不需要提供单独的清洁装置的前提下，给显影装置赋予清洁功能而使其恢复。由于在电子照相光受体中重复地进行充电，曝光，显影，转移，清洁和电清除，因此要求对电子和机械外力的耐用性。明确地，由于摩擦电子照相光受体表面而引起的磨损或损伤，活性材料如用充电装置充电时产生的臭氧和Nox的粘附引起的表面层的恶化等，因此电子照相光受体需要对它们的耐用性。
为了实现电子照相成像设备的成本减少和勿需维护的状态，电子照相光受体具有良好的耐用性以及能长时间稳定地运行是很重要的。其中一个影响耐用性和长时间运行稳定性的因素是表面可清洁性，也就是，与电子照相光受体的表面状态有关的表面清洁的容易性。
电子照相光受体的清洁意味着对残余色调剂或者纸粉施加超过电子照相光受体表面与残余色调剂或附着的纸粉之间的力，以从电子照相光受体的表面清除粘附的材料。因此，电子照相光受体表面的润湿性(wettability)越低，清洁越容易。润湿性，也就是，电子照相光受体表面的粘附能够用作为指标的表面自由能(其具有与表面张力相同的意义)来表示。
表面自由能(γ)是分子间力，构成材料的分子之间的作用力导致的在最外层表面上的现象。
当重复从充电到清洁的这些步骤时，通过粘附或者熔融遗留在电子照相光受体表面上而未被转移到转印部件上的色调剂以膜的形式扩展在电子照相光受体的表面上。这种现象相应于润湿性中的“润湿性粘附”。此外，纸粉，树脂，滑石等粘附到电子照相光受体的表面并且其与电子照相光受体的接触面积增加以提供很强的润湿性的现象也相应于“润湿性粘附”。
图6是示出了润湿性粘附状态的侧视图。在图6所示的润湿性粘附中，润湿性和表面自由能(γ)之间的关系由下面的Young公式(1)给出γ1＝γ2·cosθ+γ12…(1)式中γ1在材料1表面上的表面自由能γ2在材料2表面上的表面自由能γ12材料1和2的界面自由能θ材料2对材料1的接触角在式(1)中，材料2对材料1的润湿性减小(这意味着对于较小的润湿θ增加)可以通过增加与电子照相光受体和杂质的润湿功有关的界面自由能Y12，及降低表面自由能γ1和γ2来实现。
当在公式(1)中考虑到杂质、水蒸汽等对电子照相光受体表面的粘附时，材料1相当于电子照相光受体，材料2相当于杂质。因此，当实际清洁电子照相光受体时，式(1)右边的润湿性，即作为杂质的色调剂、纸粉等对电子照相光受体的粘附条件，可以通过控制电子照相光受体的表面自由能γ1来控制。
在定义电子照相光受体的表面状态的现有技术中，使用与纯水的接触角(例如，参考日本未经审查的专利公开JP-A 60-22131(1985))。然而，考虑到固体和液体的润湿，接触角θ可按图6所示进行测量，但是对于固体和固体的情形，如电子照相光受体和色调剂或纸粉的情形，则不能测量接触角θ。因此，前述现有技术能可应用于电子照相光受体表面和纯水之间的润湿性，但是不能令人满意地解释固体如构成显影剂的色调剂或纸粉的润湿性与可清洁性之间的关系。
对于固体与固体之间的界面自由能，其被认为是评价固体与固体间润湿性所必需的，可以考虑阐述非极性分子间作用力的Forke理论，并将其进一步扩展到由极性或者氢键的分子间作用力构成的分量(参考Kitazaki T.，HataT.，et al.；“Extension of Forke’s Formula and Evaluation of Surface Tension ofPolymeric Solid”，Nippon Secchaku Kyokaishi，Nippon Secchaku Kyokai，1972，Vol.8，No.3，pp.131-141)。根据该扩展的Forke理论，可从2到3个分量中得到每种材料的表面自由能。能够从3个分量中得到相应于色调剂或者纸粉对电子照相光受体表面的粘附润湿性的表面自由能。
下面描述固体材料之间的表面自由能。在扩展的Forke理论中，假定由式(2)所示的表面自由能的附加规则成立γ＝γd+γp+γh…(2)式中γd色散分量(非极性润湿性)γp偶极分量(极性润湿性)γh氢键分量(氢键润湿性)当式(2)的附加规则应用于Forke理论时，获得如下面式(3)所示的二者均为固体的材料1和材料2之间的界面自由能γ12γ12＝γ1+γ2-{2√(γ1d·γ2d)+2√(γ1p·γ2p)+2√(γ1h·γ2h)}…(3)式中γ1材料1的表面自由能γ2材料2的表面自由能γ1d，γ2d材料1和材料2的色散分量γ1p，γ2p材料1和材料2的偶极分量γ1h，γ2h材料1和材料2的氢键分量通过使用已知的试剂并测量与该试剂的粘附性，可以按式(2)所示计算出要测量的固体材料中各分量的表面自由能(γd，γp，γh)。因此，对于材料1和材料2，可以得到各分量的表面自由能，并且可以利用式(3)，由各分量的表面自由能得到材料1和材料2的界面自由能。
根据以这种方式建立的固体-固体界面自由能的概念，另一现有技术利用电子照相光受体的表面自由能作为指标，控制电子照相光受体表面与色调剂等的润湿性(参考日本未审查的专利公开JP-A 11-311875(1999))。再一现有技术公开了将表面自由能定义在35～65mN/m的范围内以提高电子照相光受体表面的可清洁性并实现其长寿命。
然而，根据本发明者的研究，举例来说，在图像实际成像于记录纸上，并采用具有另一现有技术中所公开范围内的表面自由能的电子照相光受体的照相试验中可以确认，电子照相光受体表面上发生了因与纸粉等杂质接触而导致的损伤。此外，还可以确认的是，由于该损伤引起的清洁不充分，结果在转印到记录纸的图像中出现了黑条。有一倾向，即产生在电子照相光受体表面上的损伤随着表面自由能的增加而增加。
还有一项技术，其中根据电子照相光受体的持续时间，定义了表面自由能的变化量(Δγ)。然而，考虑到变化量(Δγ)不由定义的电子照相光受体的初始特性如表面自由能确定的，以及变化量(Δγ)依成像环境与转印部件的材料等条件而变化的事实，变化量(Δγ)的问题在于其包括不确定的要素并因此在电子照相光受体的实际设计中作为设计标准是不适合的。

发明内容
本发明的目的是提供一种电子照相光受体，其在长期使用中通过控制表面特性，特别是表面自由能，使表面很少受到损伤，而且其在不降低成像质量前提下具有良好的可清洁性。
本发明提供一种电子照相光受体，其包括导电基材和形成在该导电基材上的感光层，感光层被均匀地充电并用对应于图像信息的光曝光，以形成静电潜像，其中，感光层表面的表面自由能(γ)至少为20mN/m，至多为35mN/m，优选至少为28mN/m，至多为35mN/m。
根据本发明，电子照相光受体表面的表面自由能(γ)被确定为至少为20mN/m，至多为35mN/m，优选至少28mN/m，至多35mN/m。这里提及的电子照相光受体表面的表面自由能是通过前述扩展的Forke理论计算出来的。电子照相光受体表面的表面自由能是润湿性的一个指标，即显影剂，纸粉等对电子照相光受体表面的粘附性。确定表面自由能在前述的合适的范围内，由此可以抑制过多的粘附，也能抑制杂质如纸粉的粘附，尽管需要特别地对显影剂施加显影所必需的粘附。这样，可轻易地从电子照相光受体的表面上清除过多的显影剂或者杂质。如此，能提高可清洁性而不会减小显影能力。因此，由于杂质粘附到表面上所引起的损伤很少发生，所以可实现这样的电子照相光受体其具有长的寿命并长期稳定地提供良好的耐久性，同时又不降低所形成的图像的质量。
在本发明中，优选感光层是通过层压含有电荷发生材料的电荷发生层与含有电荷迁移材料的电荷迁移层而形成的。
根据本发明，电子照相光受体的感光层是通过层压含有电荷发生材料的电荷发生层与含有电荷迁移材料的电荷迁移层而形成的。因而，该感光层是通过层压多层而形成的，进而可自由地选择构成相应层的材料与它们的组合。因此，电子照相光受体表面的表面自由能可容易地确定在所需的范围内。
在本发明中，优选感光层是含有电荷发生材料和电荷迁移材料的单层结构。
根据本发明，通过形成单层结构的感光层，可以构建单层光受体，该光受体适合用作正充电的成像设备的光受体，且很少产生臭氧。由于感光层只有一层，其与层压的感光层相比，在生产成本和产量方面是良好的。
在本发明中，优选在导电基材内部安装防震部件。
根据本发明，防震部件安装在导电基材内部。因此，在使用电子照相光受体成像时，可抑制不正常的噪音或振动的产生。因此，可以实现平稳性良好的电子照相光受体。
本发明提供一种成像设备，其包括上面提及的电子照相光受体。
根据本发明，该成像设备具有前述任何发明中所述及的可清洁性良好的电子照相光受体。因此，所提供的成像设备允许长时间稳定地成像而不降低图像质量，而且其因低维护频率而降低了成本。


通过以下详细的说明并结合附图，本发明的其它和进一步的目的、特点和优点将更加清楚，在附图中
图1是本发明第一实施方案的电子照相光受体的结构的示意性局部剖视图；图2是具有图1所示的本发明实施方案之一的电子照相光受体的成像设备结构的示意性安装侧视图；图3A和3B是本发明第二实施方案的光受体的结构的示意性透视图；图4是本发明第三实施方案的光受体的结构的示意性局部剖视图；图5是在光受体表面的表面自由能(γ)与最大粗糙度(Rmax)之间关系的曲线图；及图6是润湿性粘附情况的侧视图。
具体实施例方式
现在参考附图，在下面描述本发明的优选实施方案。
图1是本发明第一实施方案中电子照相光受体1的结构的示意性局部剖视图。图2是具有图1所示的本发明实施方案之一的电子照相光受体的成像设备结构的示意性安装侧视图。
电子照相光受体(以下简写为光受体)1包括由导电材料制成的导电基材3，层压在导电基材3上的底涂层4，层压在底涂层4上且含有电荷发生材料的电荷发生层5，及层压在电荷发生层5上且含有电荷迁移材料的电荷迁移层6。电荷发生层5和电荷迁移层6构成了感光层7。
导电基材3为圆筒状。优选使用通过在(a)金属材料如铝，不锈钢，铜或镍，或在(b)绝缘材料如聚酯薄膜，酚醛树脂管或纸管的表面上形成铝，铜，钯，氧化锡或氧化铟的导电层而获得的基材。优选其电导率为1010Ω·cm或更小的体电阻率。可以氧化导电基材3的表面以控制体电阻。导电基材3在光受体1的电极中起一份作用，也作为其它层4，5和6的支撑部件。导电基材3的形状并不限制于圆筒状，基材可以形成为板状，膜状或带状。
例如，底涂层4可由聚酰胺，聚氨酯，纤维素，硝化纤维，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，聚丙烯酰胺，铝阳极氧化膜，明胶，淀粉，酪朊或N-甲氧基甲基化尼龙形成。进一步，可以将氧化钛，氧化锡，氧化铝等颗粒分散在底涂层4中。形成的底涂层4的薄膜具有大约为0.1～10um的厚度。底涂层4在导电基材3和感光层7之间的粘合层中起一份作用，也作为抑制电荷从导电基材3输运到感光层7的阻挡层。这样，底涂层4能保持光受体1的充电率，使得延长光受体1的寿命成为可能。
电荷发生层5可包含已知的电荷发生材料。作为电荷发生材料，只要它们吸收光而产生自由电荷，任何的无机颜料，有机颜料和有机染料的都能使用。无机颜料的例子包括硒，它的合金，砷-硒，硫化镉，氧化锌，非晶硅及其它无机光电导体。有机颜料的例子包括酞菁化合物，偶氮化合物，喹吖啶酮化合物，多环醌类化合物，苝化合物等。有机染料的例子包括噻喃鎓(thiapylylium)盐和squalilium盐。在电荷发生材料中，优选使用酞菁化合物。最优选使用钛氧基酞菁化合物。其与丁二烯化合物的组合特别提供了好的感光度，充电率和可再现性。
除以上列出的颜料和染料之外，电荷发生层5可以含有化学增感剂或光学增感剂。化学增感剂的例子包括电子受体，例如，氰基化合物如四氰乙烯和7，7，8，8-四氰基喹啉并二甲烷，醌类如蒽醌和对苯醌，以及硝基化合物如2，4，7-三硝基芴酮和2，4，5，7-四硝基芴酮。光学增感剂的例子包括着色剂如氧杂蒽着色剂，噻嗪着色剂和三苯甲烷着色剂。
电荷发生层5是通过把前述电荷发生材料连同粘合剂树脂一起分散在合适的溶剂中，在底涂层4上层压该分散溶剂，并干燥或固化该层压材料而形成的。粘合剂树脂的具体例子包括聚烯丙基化物，聚乙烯醇缩丁醛，聚碳酸酯，聚酯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，苯氧基树脂，环氧树脂，硅，聚丙烯酸酯等。溶剂的例子包括异丙醇，环己酮，环己胺，甲苯，二甲苯，丙酮，甲乙酮，四氢呋喃，二氧杂环乙烷，二氧戊环，乙基溶纤剂，乙酸乙酯，乙酸甲酯，二氯甲烷，二氯乙烷，一氯代苯，乙二醇二甲醚等。
溶剂并不限制于前述的材料，也可以选自醇，酮，酰胺，酯，醚，烃，含氯烃和芳香族溶剂。它们可以单独使用，也可以组合使用。然而，考虑到由于粉碎和研磨中的电荷发生材料的晶体变换引起的感光度的降低，以及贮存期引起的特性降低，优选使用环己酮，1，2-二甲氧基乙烷，甲乙酮和四氢化醌中的任一种，它们能较少地引起无机或有机颜料中的晶体变换。
气相沉积方法例如真空沉积法，溅射法或者CVD法，或者涂布法能够应用于电荷发生层5的形成。在使用涂布法的情况下，将通过用球磨机，砂磨机，颜料振动机或者超声分散机粉碎电荷发生材料，分散该粉末于溶剂中，并加入所要求的粘合剂树脂而获得的涂渍溶液，利用已知的涂布法涂布到底涂层4上。当形成在底涂层4上的导电基材3为圆筒状时，能够使用喷涂法，垂直环(vertical ring)法，浸渍-涂布法等作为涂布法。电荷发生层5的膜层厚度优选为0.05～5μm，更优选为0.1～1μm。
当形成于底涂层4之上的导电基材3为薄板时，在涂布法中能够使用烘箱敷料器(baker applicator)，刮条涂布机，浇铸(casting)，旋涂等。
电荷迁移层6可包含已知的电荷迁移材料和粘合剂树脂。只要电荷迁移材料有能力接收包含在电荷发生层5中的电荷发生材料产生的电荷并输运它们，就可使用任何的电荷迁移材料。电荷迁移材料的例子包括给电子化合物如聚-N-乙烯基咔唑及其衍生物，聚-g-咔唑基乙基谷氨酸酯及其衍生物，聚乙烯芘，聚乙烯菲，噁唑衍生物，噁二唑衍生物，咪唑衍生物，9-(对二乙氨基苯乙烯基)蒽，1，1-二(4-联苯基氨基苯基)丙烷，苯乙烯蒽，苯乙烯基吡唑啉，吡唑啉衍生物，苯腙，腙衍生物，三苯胺化合物，四苯基二胺化合物，1，2-二苯乙烯化合物和具有3-甲基-2-苯并噻唑啉环的吖嗪化合物。
由于粘合剂树脂构成了电荷迁移层6，只要粘合剂树脂与电荷迁移材料具有相容性，能够使用任何的粘合剂树脂。树脂的例子包括聚碳酸酯，共聚碳酸酯，聚烯丙基化物，聚乙烯醇缩丁醛，聚酰胺，聚酯，环氧树脂，聚氨酯，聚酮，聚乙烯酮，聚苯乙烯，聚丙烯酰胺，酚醛树脂，苯氧基树脂，聚砜树脂以及它们的树脂共聚物。这些树脂可以单独使用，也可以结合使用。在这些粘合剂树脂中，树脂如聚苯乙烯，聚碳酸酯，共聚碳酸酯，聚烯丙基化物，以及聚酯具有1013Ω或者更大的体电阻，并且在膜可成形性和电压特性方面是优秀的。
作为溶解这些材料的溶剂，可以使用醇如甲醇和乙醇；酮如丙酮，甲乙酮和环己酮；醚如乙醚，四氢呋喃，二氧杂环己烷和二氧戊环；卤代脂肪族碳氢化合物如三氯甲烷，二氯甲烷和二氯乙烷；以及芳香族化合物如苯，氯苯和甲苯。
用于形成电荷迁移层6的涂渍溶液是通过把电荷迁移材料溶解在粘合剂树脂溶液中而制备的。电荷迁移材料在电荷迁移层6中所占的比例优选为30～80％重量。电荷迁移层6在电荷发生层5上的形成是以电荷发生层5在底涂层4上的形成同样的方式进行的。电荷迁移层6的膜层厚度优选为10～50μm，更优选15～40μm。
电荷迁移层6可包含至少一种电子受体材料或着色剂以提高感光度并抑制剩余电位的增加或反复使用中的疲劳。电子受体材料的例子包括酸酐如琥珀酸酐，马来酸酐，邻苯二甲酸酐和4-氯萘二酸酐；氰基化合物如四氰乙烯，对苯丙二腈(terephthalmalondinitrile)；醛如4-硝基苯甲醛；蒽醌如蒽醌和1-硝基蒽醌；多环或杂环硝基化合物如2，4，7-三硝基芴酮和2，4，5，7-四硝基芴酮。这些可用作化学增感剂。
着色剂的例子包括有机光电导化合物如氧杂蒽着色剂，噻嗪着色剂，三苯甲烷着色剂，喹啉颜料和酞菁铜。这些可用作光学感光剂。
电荷迁移层6可进一步含有已知的增塑剂以提高膜层可成形性，柔性和机械强度。增塑剂的例子包括二元酸酯，脂肪酸酯，磷酸酯，邻苯二甲酸酯，氯化石蜡，环氧型增塑剂等。根据需要，感光层7可含有用于防止橙皮皱纹的均化剂如聚硅氧烷，用于提高耐用性的苯酚化合物，抗氧化剂如氢醌化合物，生育酚化合物或胺类化合物，紫外光吸收剂等。
以上构成的光受体1表面上的表面自由能(γ)，也就是，确定感光层7的表面，这样由扩展的Forke理论计算出的值至少为20mN/m且至多为35mN/m，优选至少28mN/m以及至多35mN/m。
当表面自由能小于20mN/m时，归因于色调剂等到光受体的粘附减少，缺点显著地发生。例如，色调剂等材料到光受体的粘附减少导致了转移性的增加，这导致减少了送往清理铲的剩余色调剂。因此，刀片的反转或者刀片跳痕发生在光受体中引起图像质量的下降。此外，随着粘附的减小，加速了色调剂散射，可以在记录纸的前面或背面观察到由于散射的色调剂而引起的反效应。
当表面自由能超过35mN/m时，色调剂，纸粉等在光受体表面的粘附增加，倾向于损伤光受体的表面。表面损伤恶化了可清洁性。因此，确定表面自由能在20～35mN/m。
以下面的方式确定光受体1表面的表面自由在前述的范围内。其可通过引入具有相对低表面自由能值的材料来实现，例如，将以聚四氟乙烯(PTFE)为典型的含氟材料或聚硅氧烷材料引入到感光层7中并调整其含量。此外，通过改变包含于感光层7中的电荷发生材料，电荷迁移材料，和粘合剂树脂的类型，以及改变它们的组成比率来实现。更进一步，通过控制形成感光层7时的干燥温度来实现。
以这种方式确定的光受体1表面的表面自由能是通过测量与用作表面自由能的偶极分量，色散分量和氢键分量的已知试剂的粘附而获得的。明确地，到光受体1表面的接触角是用接触角仪CA-X(商标Kyowa Kaimen K.K.制造)测量的，所述接触角仪CA-X使用纯水，二碘甲烷和α-溴萘作为试剂。以使用表面自由能分析软件EG-11(商标Kyowa Kaimen K.K.制造)测量的结果为基础，可计算各个分量的表面自由能。顺便提及，试剂并不限于前述的纯水，二碘甲烷和α-溴萘，合适的试剂组合都能用作偶极分量，色散分量和氢键分量。测量方法不限于前述的方法。例如，Wilhelmy法(悬挂板法)或Du Nouy法也是可用的。
光受体1中的静电潜像的形成简要说明如下。例如，形成在光受体1上的感光层7用充电装置均匀地负充电。当具有吸收波长的光应用到充电状态中的电荷发生层5时，在电荷发生层5中产生电子或者空穴的电荷。空穴通过包含于电荷迁移层6中的电荷迁移材料移动到光受体1的表面以中和表面的负电荷。电荷发生层5中的电子移动到具有正电荷的导电基材3中而中和正电荷。这样，在感光层7中，提供了曝光位置的电荷量和未被曝光位置的电荷量之间的差值而形成静电潜像。
以下通过参考附图2，描述了具有前述光受体1的成像设备2的结构和成像。作为本发明实施方案所示的成像设备2是数字复印机2。
数字复印机2包括扫描部分11和激光记录部分12。扫描部分11包括由透明玻璃制成的原稿安装基座(original mounting base)13，用于自动将原稿送到原稿安装基座13的两侧面可用的自动原稿送稿器(RADF)14，以及扫描装置15，其为原稿图像读出装置，用于扫描和读出放在原稿安装基座13上的原稿的图像。用扫描部分11读出的原稿图像作为图像数据被送到将在以后描述的图像数据输入部分，在那里图像数据受到预定的图像处理。每次将多份原稿放置在RADF14上提供的原稿托盘(original tray)上，这些原稿组一个接一个地被自动地送到原稿安装基座13。为了允许扫描装置15根据操作者的选择能读出原稿的一面或者两面，RADF14包括用于一面的原稿的传送通道，用于双面的原稿的转移通道，传送通道的转变装置，用于支配和管理通过每个部分的原稿的情况的传感器组，控制部分等。
扫描装置15包括用于曝光原稿表面的灯光反射器部件16；安装有第一反射镜17的第一扫描装置18，用于反射从原稿反射的光，将原稿的反射光图像引导到光电转换设备(例如，CCD图像传感器)23；安装有第二和第三反射镜19，20的第二扫描装置21，用于将第一反射镜17的反射光图像引导到CCD图像传感器23；用于在CCD图像传感器23上形成图像的光学透镜22，所述CCD图像传感器23将经过前述反射镜17，19，20的原稿的反射光图像转换为电图像信号；以及CCD图像传感器23。
扫描部分11适合通过RADF14与扫描装置15的相对操作(relativeoperation)送进并安放原稿安装基座13之上的将要被读取的原稿，并沿着原稿安装基座13的较低表面移动扫描装置15时读出原稿图像。第一扫描装置18以固定的速率V在原稿图像的读取方向(在图2中朝着纸表面的方向从左到右)沿着原稿安装基座13扫描，第二扫描装置21在同样方向以速率V的一半速率(V/2)平行扫描。通过第一和第二扫描装置21的运行，安放在原稿安装基座13的原稿图像能够逐行顺次地形成在CCD图像传感器23上而读出图像。
用扫描装置15读取原稿图像获得的图像数据被送往以后描述的图像处理部分，在那里它们经历不同的图像处理。然后所得的图像一旦存储在图像处理部分的存储器里，根据输出指令读取存储器里的图像，并送往激光记录部分12，在作为记录介质的记录纸上形成。
激光记录部分12具有记录纸传送系统33，激光写入装置26和用于成像的电子照相处理部分27。激光写入装置26包括图像数据，其通过扫描装置15读取并存储在存储器中，然后从存储器中读出；用于根据被送往外部设备的图像数据而发射激光束的半导体激光源；在某一保角率(conformalrate)，用于偏振激光束的多角镜；用于校正以该保角率偏振的激光束的f-θ透镜，以使激光束在安装于电子照相处理部分27之上的光受体1中以该保角率偏振。
在电子照相处理部分27中，在光受体1的旋转方向上从上游侧到下游侧，环绕光受体1，以充电装置28，显影装置29，转移装置30和清洁装置31的顺序安装它们，如箭头32所示。如上所述，用充电装置28将光受体1均匀地充电，并在充电状态时曝光于相应于原始图像数据的激光束下，其光束是从激光写入装置26中发射的。通过曝光形成在光受体1表面上的静电潜像用显影装置29提供的色调剂显影，以形成作为可见图像的色调剂图像。形成在光受体1表面上的色调剂图像通过转移装置30被转移到以后描述的由传送系统33输送的记录纸上。
同时，确定光受体1表面的表面自由能在优选范围内。因此，形成色调剂图像的色调剂容易从光受体1表面移动并转移到记录纸上，在转移到光受体1表面上的接触过程中，较少产生残余的色调剂与较少粘附记录纸的纸粉。因此，转移之后，用于清洁光受体1表面而安装的清洁装置31的清理铲的抛光力(polishing force)设置为一周，并且清理铲到光受体1表面设置为低接触压力是可能的。因此延长了光受体1的使用寿命。此外，由于光受体1的表面通常保持清洁而没有色调剂或者杂质的粘附，因此具有良好图像质量的图像能够长时间稳定地形成。
记录纸的传送系统33包括转移部分34，用于传送记录纸到转移位置，在此位置，特别安装了用于成像的电子照相处理部分27的转移装置30；第一到第三供纸盒35，36，37，用于将记录纸送到传送部分34；手动供纸盒38，用于正确地提供所要尺寸的记录纸；固定装置39，用于固定图像，特别是从光受体1转移到记录纸的色调剂图像；及再送纸通道40，用于在固定色调剂图像后，再送记录纸以在记录纸的背面(形成色调剂图像面的对面)形成图像。许多传送滚子41安装在传送系统33的转移通道上，并且记录纸通过传送滚子41传送到传送系统33中预定的位置。
在其上有用固定装置39固定的色调剂图像的记录纸被送到再送纸通道40用于在背面成像，或者用排出滚子42送到后处理装置43。被送到再送纸通道40的记录纸被重复经历前述的步骤以在背面形成图像。被送到后处理装置43的记录纸经过后处理，然后根据后处理来确定送出到第一或第二送出盒44或45，完成数字复印机2中的一系列成像过程。
数字复印机2安装了具有良好的可清洁性的光受体1，因为没有过度粘附的色调剂和杂质粘附更少，其能用清洁装置31容易地清洁。因此在不减小图像质量的前提下，能长时间稳定地形成图像。此外，光受体1的寿命长，清洁装置31也简单。因此，在低成本下实现了低维护率的设备。
图3A和3B是透视图，示意地示出了本发明第二实施方案的光受体51的结构。本实施方案的光受体51与本发明第一实施方案的光受体1相似，并且其特征在于防震部件52是进一步安装在作为第一实施方案的光受体1的导电基材3内部。图3A示出了一个防震部件52安装在导电基材3内部的情况，以及图3B示出了两个防震部件52安装在导电基材3内部的情况。由于构成光受体51的感光层7和底涂层4很薄，因此没在图3A和3B中示出。
作为防震部件52的材料，优选粘弹性的材料，例如，合成的树脂泡沫材料，例如聚烯烃泡沫塑料，聚苯乙烯泡沫塑料，聚氨酯泡沫塑料，聚氯乙烯泡沫塑料或者氟橡胶泡沫塑料。在本实施方案中，将防震部件52形成平板状。平板状的防震部件52形成圆筒形，然后插入导电基材3中。插入到导电基材3中的防震部件52试着想恢复初始的平板状，并在该恢复力下固定在导电基材3中。由于在使用光受体51用于成像时，防震部件52是用这种方式安装以抑制不正常的噪音或者振动，所以在平稳性方面，实现了优良的光受体51。
这里，描述了一个或两个防震部件52安装在光受体51中的情况。然而，这并不是关键性的，更多的防震部件可以插入到导电基材中。此外，通过将平板成状圆筒形而插入防震部件不是关键性的。插入已经形成圆筒形或者柱状的防震部件是可能的。在导电基材中对可发泡材料和发泡剂充电，然后可发泡材料起泡沫充满有防震部件的导电基材也是有可能的。这样，只要它们符合本发明的目标，允许各种修改。
图4是局部剖视图，示意性地示出了其为本发明第三实施方案的光受体53的结构。本实施方案的光受体53与本发明第一实施方案的光受体1是相似的。相应的部分规定为同样的参考数字，并且省略了对它们的描述。在光受体53中，值得注意的是由单层制成的感光层54形成在导电基材3上。
使用与本发明实施方案1中所使用的相同的电荷发生材料，电荷迁移材料和粘合剂树脂形成感光层54。单层的感光层在导电基材3上的形成与第一实施方案中电荷发生材料5的形成是用的同样的方法在所述方法中，根据本发明第一实施方案，在光受体1中的电荷发生材料5是使用用于感光层的涂渍溶液形成的，所述涂渍溶液是通过将电荷发生材料与电荷迁移材料分散到粘合剂树脂中或将电荷发生材料分散于含有颜料颗粒状之电荷迁移材料的感光层中形成的。本实施方案的单层光受体53作为用于有较少臭氧产生的正电性成像设备的光受体是合适的，并且将被涂布的感光层54只有一层。因此，与通过层压电荷发生层和电荷迁移层而形成的层压感光层相比，在生产成本和产量上是良好的。
实施例以下描述本发明的实施例。
首先，以下描述实施例和对比实施例中的光受体，其是在不同条件下，通过在直径30mm，长度326.3的铝导电基材上形成感光层而制备的。
实施例S1～S7实施例S17重量份的氧化钛(TTO55AIshihara Sangyo Kaisha Ltd.制造)和13重量份的共聚尼龙(co-nylon)(CM8000Toray Industries Inc.制造)加入到159重量份的甲醇与106重量份的1，3-二氧戊环(dioxorane)的混合溶剂中，并用涂料混合器(paint shaker)分散8小时以制备用于底涂层的涂渍溶液。将该涂渍溶液装入镀槽中。把导电基材浸渍在其中，然后从其中提出，并用空气干燥以形成厚度为1μm的底涂层。
将3重量份的氧钛氧基酞菁(oxotitanylphthalocyanine)和2重量份的丁醛树脂(BL-1Sekisui Chemical Co.，Ltd.制造)与245重量份甲乙酮混合，并用涂料混合器分散以制备用于电荷发生层的涂渍溶液。用与底涂层1中同样的浸渍-涂布法将该涂渍溶液涂布在底涂层上，并用空气干燥以形成厚度为0.4μm的电荷发生层。
将作为电荷迁移材料的5重量份的下面结构式(1)所示的苯乙烯基化合物，2.25重量份的聚脂树脂(Vylon 290Toyobo Co.，Ltd.制造)，5.25重量份的聚碳酸酯树脂(G400Idemitsu Petrochemical Co.，Ltd.制造)以及0.05重量份的Sumilizer BHT(Sumitomo Chemical Co.，Ltd.制造)混合，47重量份的四氢呋喃用作溶剂以制备用于电荷迁移层的涂渍溶液。利用浸渍-涂布法将该涂渍溶液涂布在电荷发生层上，在110℃下干燥1小时以形成具有厚度为28μm的电荷迁移层。照这样，制造出实施例S1中的光受体1。
实施例S2如实施例S1中那样形成底涂层和电荷发生层。其后，将作为电荷迁移材料的5重量份的下面结构式(2)所示的丁二烯化合物，4种类型的聚碳酸酯树脂，2.4重量份的J500(Idemitsu Petrochemical Co.，Ltd.制造)，1.6重量份的G400(Idemitsu Petrochemical Co.，Ltd.制造)，1.6重量份的GH503(Idemitsu Petrochemical Co.，Ltd.制造)及2.4重量份的TS2020(Teijin KaseiK.K.制造)，和0.25重量份的Sumilizer BHT(Sumitomo Chemical Co.，Ltd.制造)混合，49重量份的四氢呋喃用作溶剂以制备用于电荷迁移层的涂渍溶液。利用浸渍-涂布法将该涂渍溶液涂布在电荷发生层上，并在130℃下干燥1小时以形成具有厚度为28μm的电荷迁移层。照这样，制造出实施例S2中的光受体。
实施例S3如实施例S2中那样制备光受体。制备之后，由聚氨酯泡沫制成且具有厚5mm，宽70mm和长150mm的防震部件形成圆筒状，并插入到组成光受体的导电基材中。照这样，制备实施例S3中具有防震部件的光受体。
实施例S4除了在电荷迁移层的形成中，4.4重量份的GH503(IdemitsuPetrochemical Co.，Ltd.制造)和4重量份的TS2020(Teijin Kasei K.K.制造)用作聚碳酸酯树脂之外，如实施例S2的方法制备了实施例S4中的光受体。
实施例S5如实施例S1中那样形成底涂层和电荷发生层。其后，将作为电荷迁移材料的3.5重量份的结构式(2)所示的丁二烯化合物，1.5重量份的下面结构式(3)所示的苯乙烯基化合物，4种类型聚碳酸酯树脂，2.2重量份的J500(Idemitsu Petrochemical Co.，Ltd.制造)，2.2重量份的G400(IdemitsuPetrochemical Co.，Ltd.制造)，1.8重量份的GH503(Idemitsu Petrochemical Co.，Ltd.制造)和1.8重量份的TS2020(Teijin Kasei K.K.制造)，以及1.5重量份的Sumilizer BHT(Sumitomo Chemical Co.，Ltd.制造)混合，55重量份的四氢呋喃用作溶剂以制备用于电荷迁移层的涂渍溶液。利用浸渍-涂布法将该涂渍溶液涂布在电荷发生层上，在120℃干燥1小时以形成厚度28μm的电荷迁移层。照这样，制造出实施例S5的光受体。
实施例S6和S7如实施例S1中那样形成底涂层和电荷发生层。其后，除了在形成电荷发生层中，使用聚四氟乙烯(PTFE)，一种具有低表面自由能(γ)的树脂代替部分聚碳酸酯树脂之外，如实施例S2中那样制备涂渍溶液。利用浸渍-涂布法将该涂渍溶液涂布在电荷发生层上，并在120℃下干燥1小时以形成具有厚度为28μm的电荷迁移层。这样分别制备了光受体，即在实施例S6中，占在用于形成电荷迁移层的涂渍溶液中的PTFE含量比实施例S7中的高，且实施例S6中的光受体的γ低于实施例S7中的光受体的γ。
对比例P1如实施例S1中那样形成底涂层和电荷发生层。其后，将作为电荷迁移材料的5重量份的结构式(2)所示的丁二烯化合物，3种类型树脂，2.4重量份的G400(Idemitsu Petrochemical Co.，Ltd.制造)，4重量份的TS2020(Teijin Kasei K.K.制造)和1.6重量份的Vylon 290(Toyobo Co.，Ltd.制造)，以及0.25重量份的Sumilizer BHT(Sumitomo Chemical Co.，Ltd.制造)混合，49重量份的四氢呋喃用作溶剂以制备用于电荷迁移层的涂渍溶液。利用浸渍-涂布法将该涂渍溶液涂布到电荷发生层上，并在130℃下干燥1小时以形成具有厚度为28μm的电荷迁移层。照这样，制备出对比例P1中的光受体。
对比例P2如对比例P1中那样形成底涂层和电荷发生层。其后，将作为电荷迁移材料的5重量份的结构式(2)所示的丁二烯化合物，2种类型的聚碳酸酯树脂，4.4重量份的J500(Idemitsu Petrochemical Co.，Ltd.制造)和3.6重量份的TS2020(Teijin Kasei K.K.制造)，以及0.25重量份的Sumilizer BHT(Sumitomo Chemical Co.，Ltd.制造)混合，49重量份的四氢呋喃用作溶剂以制备用于电荷迁移层的涂渍溶液。利用浸渍-涂布法将该涂渍溶液涂布到电荷发生层上，并在120℃干燥1小时以形成具有厚度为28μm的电荷迁移层。照这样，制备了对比例P2中的光受体。
对比例P3除了在电荷迁移层的形成中，用G400(Idemitsu PetrochemicalCo.，Ltd.制造)代替4.4重量份的J500(Idemitsu Petrochemical Co.，Ltd.制造)作为聚碳酸酯树脂之外，如对比例P2中那样制备了对比例P3中的光受体。
对比例P4如对比例P1中那样形成底涂层和电荷发生层。其后，在形成电荷迁移层中，除了使用PTFE，一种具有低γ的树脂代替部分聚碳酸酯树脂之外，如对比例S1中那样制备涂渍溶液。利用浸渍-涂布法将该涂渍溶液涂布到电荷发生层上，并在120℃干燥1小时以形成具有厚度为28μm的电荷迁移层。照这样，制备了对比例P4中的光受体。
如上所述，在实施例S1～S7和对比例P1～P4中的光受体的制备中，通过改变包含在用于电荷迁移层的涂渍溶液中的树脂类型和含量，以及改变涂布后的干燥温度，光受体表面的表面自由能(γ)可调整到所希望的值。实施例S1～S7和对比例P1～P4中的光受体表面的表面自由能(γ)是利用接触角测量仪CA-X(Kyowa Kaimen K.K.制造)和分析软件EG-11(Kyowa Kaimen K.K.制造)测量的。
将实施例S1～S7和对比例P1～P4中的光受体安装在改造的数字复印机AR-450中(Sharp Corporation制造)用于测试，并经历成像。然后进行可清洁性，图像稳定性，平稳性和表面粗糙度的评价测试。评价各自特性的方法如下所述。
可清洁性将接触压力，一种所谓的清理铲压力，根据初始的线性压力调整到21gf/cm(2.06×10-1N/cm)，通过接触压力，安装在数字复印机AR-450中的清洁装置的清理铲才与光受体接触。在温度25℃及相对湿度50％的正常温度/正常湿度(N/N)环境下，使用复印机，将由Sharp公司制造的字母测试图复印在100000张SF-4AM3记录纸(Sharp Corporation制造)上。
在实施例中，字母测试图和记录纸也用于其它将在以后描述的评价实验中。在各阶段可在视觉上观察所形成的图像，在成像的开始阶段(0k)，和在成像25000张(25k)，50000张(50k)和100000张(100k)后，以检验黑白两色之间界面的清晰度与由于光受体旋转方向上色调剂的泄漏引起的黑条的出现。此外，使用将在以后描述的测量装置测量影像灰雾量(fog amount)Wk。照这样，评价了可清洁性。通过使用Nippon Denshoku Ind.Co.，Ltd制造的Z-∑90彩色测量系统测量反射密度，获得了形成的图像的灰雾量Wk。首先，测量成像之前记录纸的平均反射密度Wr。然后，记录纸经历成像。成像之后，测量记录纸的每个空白部分的反射密度。从估计有最大灰雾量的部分的反射密度Ws获得的Wk，也就是，使用下式的有最高密度的空白部分和Wr被定义为灰雾量{100×(Wr-Ws)/Wr}可清洁性的标准如下。
◎非常好，具有良好的清晰度且无黑条。灰雾量Wk小于3％。
○好，具有良好的清晰度且无黑条。灰雾量Wk至少为3％且小于5％。
△实际使用时没有问题。清晰度处于实际使用中没有问题这样一个水平，黑条的长度为2.0mm或者更短，黑条数目为5条或者更少。灰雾量Wk至少为5％且小于10％。
×实际不可用。在实际使用中清晰度有问题。黑条超过△中的范围。灰雾量Wk为10％或更大。
图像稳定性以与评价可清洁性中的相同方式，使用黑色固体测试图。在成像的初始阶段(0k)，和在成像25k张，50k张和100k张之后，使用SakataInks K.K.制造的Machbes RD918对成像初始阶段的记录纸的反射密度Dr和每个耐久打印张数之后记录纸的反射密度Ds测量，以进行用于评价图像稳定性的测试。使用式{100×(Dr-Ds)/Dr＝ΔD}，得自反射密度Dr和Ds的ΔD定义为图像密度减少水平。图像稳定性用图像密度减少水平ΔD来评价。
图像稳定性的标准如下。
◎非常好，ΔD小于5％。
○好，ΔD至少5％且小于10％。
△轻微地坏，ΔD至少10％且小于20％。
×坏，ΔD至少20％。
平稳性在环境温度35℃和相对湿度85％的高温/高湿(H/H)下，与评价可清洁性中同样的清理铲压力下使用复印机初始设置，将字母测试图复印在100000张记录纸上。在成像之前(0k)，和在成像25k张，50k张和100k张之后，不正常的振动声音，即由光受体和清理铲之间的摩擦引起的所谓的“噪音”是通过操作员的听力来检测的。
平稳性的标准如下。
◎非常好，没有噪音。
○好。在光受体旋转的或者启动时，或者完成时，出现噪音。
△轻微地坏。在光受体旋转的启动和完成时都出现噪音。
×坏。在光受体旋转时连续出现噪音。
表面粗糙度在与评价测试可清洁性同样的条件下进行100K张的成像。在成像完成后，使用K.K.Tokyo Seimitsusha制造的SurfCom 570A测量了如日本工业标准(JIS)B0601中定义的光受体表面的最大粗糙度Rmax。评价为成像后的最大粗糙度Rmax越小，耐用性越好。
评价结果可清洁性的评价结果示于表1。当光受体在每个阶段(0k，25k，50k或者100k)有实际不可用的现象发生时，在每个阶段具有成像并受到评价测试的张数能讲成耐久张数(durable number of sheet)。这样，示出了根据示于表1中的评价测试结果中的耐久张数，表将在以后描述。
其表面自由能(γ)在本发明范围内的实施例S1～S7中的光受体，其评价结果为所有的这些光受体的可清洁性为好(○)或者非常好(◎)。尤其是，γ在28～35mN/m的范围内的实施例S1～S5中的光受体显示出非常好的可清洁性。
同时，γ小于本发明范围的对比例P4中的光受体，存在由于色调剂等在光受体上粘附的减小而引起的重大缺点。原因在于，色调剂等在光受体上粘附的减小导致了转移性的增加，并且减少了送往清理铲的残余色调剂。因此，刀片的反转或者刀片跳痕出现在光受体上，引起图像质量的下降。此外，随着粘附的减少，加速了色调剂散射，并且由于该散射的色调剂引起的不利影响可以在记录纸的前面或背面观察到。结果，易于发生黑条或者影像模糊，当具有成像的张数为25k时，光受体实际上不可用(×)。进一步，γ高于本发明范围的对比例P1～P3中的光受体，色调剂，纸粉等粘附到清理铲上损伤了光受体的表面，这导致了由于光受体表面的发生损伤而引起的可清洁性的下降。
表1

评价图像稳定性的结果，也就是，图像密度下降水平ΔD示于表2中。实施例S1～S7的光受体和对比例P1～P4中的光受体之间的图像密度下降水平ΔD没有区别，它们都被评价为非常好(◎ΔD＜5％)。因此，在光受体的表面自由能(γ)和图像密度下降水平ΔD之间没有标定特殊的校正。
表2

检测和评价平稳性的结果，也就是，噪音示于表3中。在实施例S1～S7的光受体和对比例P1～P4中的光受体中，“噪音”的发生倾向于随着表面自由能(γ)的增加而增加，而使平稳性下降。然而，与对比例S2和S3中的光受体比较，可证实尽管γ为相同的值，在安装了防震部件的实施例S3的光受体中，在耐久张数的任何一个阶段丝毫没有检测到“噪音”的发生，说明防震部件对平稳性的影响是极好的。
表3

在完成成像100k张之后，实施例和对比例中的光受体表面的最大粗糙度Rmax的测量结果示于表4中。此外，图5是表面自由能(γ)和光受体表面的Rmax之间的关系图。表4和图5揭示了与实施例S1～S7的光受体相比，对比例P1～P3中的光受体具有高的表面粗糙度。在具有高γ值的对比例P1～P3的光受体中，存在的很大倾向为表面粗糙度随着γ的增加而增加。考虑到前述的内容，可证实随着γ的增加，在光受体表面的杂质粘附增加，并且由于粘附的杂质引起的损伤等，表面粗糙度增加。
表4

只要不脱离本发明的构思或其本质特性，本发明也可以以其他具体的形式实施。因此本发明的实施方案在各方面只是示意性的，并不是限制性的，本发明的范围不仅仅由前述描述指出，而且由所附权利要求书指出，因此在权利要求书的含义与等同范围内的所有改变都倾向于包含在本发明内。
权利要求
1.一种电子照相光受体(1，53)，其包括导电基材(3)；及形成在导电基材(3)上的感光层(7，54)，该感光层(7，54)被均匀地充电并在相应于图像信息的光下曝光以形成静电潜像，其中所述感光层(7，54)表面的表面自由能(γ)至少为20mN/m且至多为35mN/m。
2.权利要求1的电子照相光受体(1，53)，其中所述表面自由能(γ)至少为28mN/m且至多为35mN/m。
3.权利要求1的电子照相光受体(1)，其中所述感光层(7)是通过层压含有电荷发生材料的电荷发生层(5)与含有电荷迁移材料的电荷迁移层(6)而形成的。
4.权利要求1的电子照相光受体(53)，其中所述感光层(54)是含有电荷发生材料与电荷迁移材料的单层结构。
5.权利要求1的电子照相光受体(1，53)，其中在所述导电基材(3)内部安装了防震部件(52)。
6.一种成像设备，其包括权利要求1～5中任一项的电子照相光受体(1，53)。
全文摘要
在含有导电基材(3)与形成在导电基材(3)上的感光层(7)的电子照相光受体(1)中，表面自由能(γ)被确定为至少20mN/m且至多为35mN/m，其中均匀充电的感光层(7)在相应于图像信息的光下曝光以形成静电潜像。光受体1表面的γ确定在合适的范围内使得可以抑制色调剂过度地粘附在光受体(1)表面，抑制杂质如纸粉的粘附并使其容易同表面分离，这导致光受体(1)的可清洁性得到提高。由于图像始终由表面清洁的光受体(1)形成，图像质量长时间内不会发生损伤或下降。
文档编号G03G21/00GK1523452SQ20031012492
公开日2004年8月25日 申请日期2003年12月20日 优先权日2002年12月20日
发明者福岛功太郎, 角井干男, 鸟山幸一, 内海久幸, 一, 幸, 男 申请人:夏普株式会社