JP5156409B2 - 単層型電子写真感光体及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、かかるフタロシアニン系顔料には、その化学構造によって、無金属フタロシアニン化合物、銅フタロシアニン化合物、チタニルフタロシアニン化合物等が存在するとともに、それぞれのフタロシアニン化合物が、その製造条件の違いによって種々の結晶型をとり得ることが知られている。
このように結晶型が異なる多数種のフタロシアニン化合物結晶が存在する中で、電荷発生剤として、Y型結晶構造を有するチタニルフタロシアニンを使用した電子写真感光体は、他の結晶型のチタニルフタロシアニンを使用した場合と比較して、優れた電気特性を有することが知られている。
このようなY型チタニルフタロシアニン結晶に関しては、例えば、X線回折スペクトルにおいてCu−Kα線に対するブラッグ角(2θ±0.2゜)=27.3゜に最大回折ピークを有するチタニルフタロシアニンであって、フタロシアニン環を形成し得る有機化合物と、チタン化合物と、を尿素又はアンモニアを添加したジアルキルアミノアルコール中で、130℃、4時間程度の条件で反応させてなるチタニルフタロシアニン結晶の製造方法が開示されている(例えば、特許文献1)。
より具体的には、CuKα特性X線回折スペクトルにおけるピークを所定の範囲に有し、示差走査熱量分析において50〜400℃の範囲内における温度変化のピークを有しないチタニルフタロシアニン結晶の製造方法が開示されている。
かかる感度特性における差は、結晶中に残留している不純物量の僅かな違い等によって、感光層中におけるチタニルフタロシアニン結晶の分散性が変化するために生じるものと考えられる。
そして、このような品質のばらつきを管理するためには、実際に感度特性を測定する必要があり、電子写真感光体の製造効率を低下させる原因となっていた。
すなわち、本発明の目的は、優れた感度特性を有するとともに、かかる感度特性を容易に確認して安定的に製造することができる単層型電子写真感光体及びそのような単層型電子写真感光体を搭載した画像形成装置を提供することにある。
(a)示差走査熱量分析において、吸着水の気化にともなうピーク以外は、50〜400℃の範囲内にピークを有さないこと
(b)示差走査熱量分析において、吸着水の気化にともなうピーク以外は、50〜270℃の範囲内にピークを有さず、270〜400℃の範囲内に1つのピークを有すること、
チタニルフタロシアニン結晶として、メタノール及びN,N−ジメチルホルムアミドからなる混合溶媒(メタノール:N,N−ジメチルホルムアミド=1:1(重量比))100重量部に対して、当該チタニルフタロシアニン結晶1.25重量部を加えて懸濁液とし、さらに当該懸濁液をフィルタにてろ過して得られるろ液における波長400nmの光に対する吸光度が0.01〜0.08の範囲内の値であるチタニルフタロシアニン結晶であって、かつ、顔料化処理において、ウェットケーキを炭素数1〜4のアルコールによって洗浄する工程を含む製造方法によって得られてなるチタニルフタロシアニン結晶を用いることを特徴とする単層型電子写真感光体が提供され、上述した問題点を解決することができる。
すなわち、感光層における吸収極大波長を所定の範囲とするとともに、当該感光層における所定波長の光に対する単位厚さ当たりの吸光度を所定の範囲とすることにより、感光層における電荷発生剤の分散性を優れた状態とすることができる。
その結果、僅かな要因によって低下してしまう傾向がある電荷発生剤の分散性、及びそれによって大きく影響を受ける電子写真感光体における感度特性を、実際に感度特性を測定することなく、容易に確認することができることから、感度特性に優れた電子写真感光体を安定的に得ることができる。
なお、電荷発生剤の分散性と、電子写真感光体における感度特性とは、密接な関係を有しており、電荷発生剤の分散性が優れているほど、電子写真感光体における感度特性も向上することが知られている。
また、電荷発生剤をこのように構成することにより、電荷発生効率を著しく向上させることができる。
また、チタニルフタロシアニン結晶をこのように構成することにより、純度が極めて高く、分散性及び電荷発生能に優れたチタニルフタロシアニン結晶を、安定的に得ることができる。
したがって、電子写真感光体における感度特性を、さらに効果的に向上させることができる。
なお、不純物の指標として波長400nmの光に対する吸光度を測定する理由は、かかる波長の光に対する吸光度と、チタニルフタロシアニン結晶における電荷発生能等と、の相関が、経験的に見出されているためである。
また、チタニルフタロシアニン結晶をこのように構成することにより、チタニルフタロシアニン結晶を、電荷発生剤として感光層用塗布液に対して添加した場合における結晶型の経時安定性や分散性を、より向上させることができる。
16≦λmax/A850(1×10-12m2)≦20 (1)
このように構成することにより、感光層における電荷発生剤の分散性を、より優れた状態とすることができる。
このように構成することにより、実際に露光される波長の光に対する感度特性を、効果的に向上させることができる。
このように構成することにより、感光層における電荷発生剤の分散性を、さらに向上させることができる。
このように構成することにより、上述した感光層における光吸収特性と、電子写真感光体における感度特性と、の相関をより明確にすることができる。
すなわち、搭載された単層型電子写真感光体が、感度特性に優れることから、プロセススピードを速くした場合であっても、高品質な画像を形成することができる。
第1の実施形態は、基体上に、電荷発生剤、正孔輸送剤、電子輸送剤及び結着樹脂を同一層に含む感光層を有した単層型電子写真感光体であって、図1に示すように、感光層における吸収極大波長(λmax)を850nm未満の値とするとともに、当該感光層における波長850nmの光に対する単位厚さ当たりの吸光度(A850)を0.05(μm-1)以下の値とし、電荷発生剤が、CuKα特性X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角2θ±0.2°=27.2°に主ピークを有するチタニルフタロシアニン結晶であって、チタニルフタロシアニン結晶が、下記(a)または(b)の特性を有し、
(a)示差走査熱量分析において、吸着水の気化にともなうピーク以外は、50〜400℃の範囲内にピークを有さないこと
(b)示差走査熱量分析において、吸着水の気化にともなうピーク以外は、50〜270℃の範囲内にピークを有さず、270〜400℃の範囲内に1つのピークを有すること、
チタニルフタロシアニン結晶として、メタノール及びN,N−ジメチルホルムアミドからなる混合溶媒(メタノール:N,N−ジメチルホルムアミド=1:1(重量比))100重量部に対して、当該チタニルフタロシアニン結晶1.25重量部を加えて懸濁液とし、さらに当該懸濁液をフィルタにてろ過して得られるろ液における波長400nmの光に対する吸光度が0.01〜0.08の範囲内の値であるチタニルフタロシアニン結晶であって、かつ、顔料化処理において、ウェットケーキを炭素数1〜4のアルコールによって洗浄する工程を含む製造方法によって得られてなるチタニルフタロシアニン結晶を用いることを特徴とする単層型電子写真感光体である。
以下、第1の実施形態としての単層型電子写真感光体について、構成要件ごとに具体的に説明する。
図2(a)に示すように、本発明における単層型電子写真感光体10の基本的構成としては、基体12上に、電荷発生剤と、電荷輸送剤と、結着樹脂と、からなる単一の感光層14を設けたものであることが好ましい。
また、図2(b)に例示するように、この感光層14と、基体12と、の間に、中間層16を形成した単層型電子写真感光体10´とすることもできる。
また、図2に例示する基体12としては、導電性を有する種々の材料を使用することができる。例えば、鉄、アルミニウム、銅、スズ、白金、銀、バナジウム、モリブデン、クロム、カドミウム、チタン、ニッケル、パラジウム、インジウム、ステンレス鋼、真鍮等の金属や、上述した金属が蒸着またはラミネートされたプラスチック材料、アルマイト、ヨウ化アルミニウム、酸化スズ、酸化インジウム等で被覆されたガラス等があげられる。
また、基体の形状は、使用する画像形成装置の構造に合わせて、シート状、ドラム状等のいずれであってもよく、基体自体が導電性を有するか、あるいは基体の表面が導電性を有していればよい。また、基体は、使用に際して十分な機械的強度を有するものが好ましい。ドラム状の場合は、基体の直径が10〜60mm、より好ましくは10〜35mmの範囲内の値とすることが装置の小型化の面で好ましい。
なお、基体に対して陽極酸化等を実施した場合、非導電性や半導体特性となる場合があるが、そのような場合であっても所定の効果が得られる限り、基体として用いることができる。
また、図2(b)に示すように、基体12上に、所定の結着樹脂を含有する中間層16を設けてもよい。
この理由は、基体と感光層との密着性を向上させるとともに、この中間層内に所定の微粉末を添加することで、入射光を散乱させて、干渉縞の発生を抑制するとともに、カブリや黒点の原因となる非露光時における基体から感光層への電荷注入を抑制することができるためである。この微粉末としては、光散乱性、分散性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、亜鉛華、硫化亜鉛、鉛白、リトポン等の白色顔料や、アルミナ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の体質顔料としての無機顔料やフッ素樹脂粒子、ベンゾグアナミン樹脂粒子、スチレン樹脂粒子等を用いることができる。
したがって、中間層の膜厚としては、0.1〜50μmの範囲内の値とすることが好ましく、0.5〜30μmの範囲内の値とすることがより好ましい。
(1)結着樹脂
本発明の電子写真感光体に使用する結着樹脂の種類は特に制限されるものではないが、例えば、ポリカーボネート樹脂をはじめ、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アクリル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、アイオノマー、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、アルキド樹脂、ポリアミド、ポリウレタン、ポリスルホン、ジアリルフタレート樹脂、ケトン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエーテル樹脂等の熱可塑性樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、その他架橋性の熱硬化性樹脂、エポキシアクリレート、ウレタン−アクリレート等の光硬化型樹脂等の樹脂が使用可能である。
(2)−1 種類
また、本発明の電子写真感光体に使用する電荷発生剤は、チタニルフタロシアニン結晶を用いることを特徴とする。
この理由は、チタニルフタロシアニン結晶であれば、後の項において詳述する感光層における光吸収特性と、電荷発生剤の分散性と、の相関をより明確にすることができるためである。
したがって、感光層における電荷発生剤の分散性を、実際に感度特性を測定することなく、容易に確認することができることから、感度特性に優れた電子写真感光体を安定的に得ることができるためである。
また、チタニルフタロシアニン結晶の中でも、CuKα特性X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角2θ±0.2°=27.2°に最大のピークを有する特定の結晶型のチタニルフタロシアニン結晶であることを特徴とする。
この理由は、かかる特定の結晶型を有するチタニルフタロシアニン結晶であれば、電荷発生効率を著しく向上させることができるためである。
すなわち、特定の結晶型を有するチタニルフタロシアニン結晶は、その他の結晶型のチタニルフタロシアニン結晶と比較して、著しく優れた電荷発生能を有するためである。
したがって、かかる特定の結晶型を有するチタニルフタロシアニン結晶を、電子写真感光体における電荷発生剤として使用した場合には、電子写真感光体表面への露光に対して、効率よく電荷を発生して、優れた感度で静電潜像を形成することができるためである。
以下、かかる特定の結晶型を有するチタニルフタロシアニン結晶について、より具体的に説明する。
特定の結晶型を有するチタニルフタロシアニン結晶を構成するチタニルフタロシアニン化合物としては、下記一般式(6)で表される化合物であることが好ましい。
この理由は、このような構造のチタニルフタロシアニン化合物であれば、特定の結晶型を有するチタニルフタロシアニン結晶の安定性をさらに向上させることができるばかりでなく、かかるチタニルフタロシアニン結晶を安定して製造することができるためである。
また、特に、チタニルフタロシアニン化合物の構造が、下記一般式(7)で表されることが好ましい。その中でも特に、下記式(8)で表される無置換のチタニルフタロシアニン化合物(CGM−1)であることが好ましい。
この理由は、このような構造のチタニルフタロシアニン化合物を用いることによって、より安定した性質を備えたチタニルフタロシアニン結晶をさらに容易に製造することができるためである。
(ii)−1 光学特性及び熱特性
また、チタニルフタロシアニン結晶が、下記(a)または(b)の特性を有することを特徴とする。
(a)示差走査熱量分析において、吸着水の気化にともなうピーク以外は、50〜400℃の範囲内にピークを有さないこと
(b)示差走査熱量分析において、吸着水の気化にともなうピーク以外は、50〜270℃の範囲内にピークを有さず、270〜400℃の範囲内に1つのピークを有すること
この理由は、このように構成することにより、チタニルフタロシアニン結晶を、電荷発生剤として感光層用塗布液に対して添加した場合における結晶型の経時安定性や分散性を、より向上させることができるためである。
すなわち、感光層用塗布液を製造し、一定期間貯蔵した後に使用するような場合であっても、チタニルフタロシアニン結晶が、かかる感光層用塗布液に含まれるテトラヒドロフラン等の有機溶媒の作用によって特定の結晶型からαまたはβ型への結晶転移を起こすことを抑制することができる。よって、電荷発生に優れた結晶型である特定の結晶型を保持することができる。
より具体的には、(b)の特性を有する場合、かかるチタニルフタロシアニン結晶は、有機溶媒中における結晶転移を抑制することができるとともに、感光層用塗布液中において、特に優れた分散性を発揮することができる。
すなわち、感光層を製造するための感光層用塗布液を製造する際に、結晶型がαまたはβ型へ転移せず、特定の結晶型を保持できるとともに、かかる感光層用塗布液に対する分散性が特に優れるため、形成された感光層における露光時の電荷の発生を、極めて効率的に行うことができる。さらには、かかる優れた分散性によって、チタニルフタロシアニン結晶と電荷輸送剤との間における電荷輸送が効率的に行われるようになるため、露光に対する感度を、さらに向上させることができる。
なお、吸着水の気化に伴うピーク以外のピークであって、270〜400℃の範囲内に現れる1つのピークは、290〜400℃の範囲内に現れることがより好ましく、300〜400℃の範囲内に現れることがさらに好ましい。
(c)有機溶媒中に24時間浸漬した後、CuKα特性X線回折スペクトルにおいて、少なくともブラッグ角2θ±0.2°=27.2°に最大ピークを有するとともに、26.2°にピークを有しないこと
この理由は、チタニルフタロシアニン結晶が、(c)の特性を有する場合、かかるチタニルフタロシアニン結晶は、感光層用塗布液中におけるその経時安定性や分散性を、さらに向上させることができるためである。
すなわち、チタニルフタロシアニン結晶を、実際に有機溶媒中に24時間浸漬させた場合であっても、結晶型がαまたはβ型へ転移せず、特定の結晶型を保持していることを確認できるため、有機溶媒中における結晶転移を確実に制御することができるためである。
この理由は、これらの有機溶媒が、感光層用塗布液を作成する際に、実際に使用されることから、チタニルフタロシアニン結晶の安定性をより確実に判断することができるためである。
また、チタニルフタロシアニン結晶として、メタノール及びN,N−ジメチルホルムアミドからなる混合溶媒(メタノール:N,N−ジメチルホルムアミド=1:1(重量比))100重量部に対して、当該チタニルフタロシアニン結晶1.25重量部を加えて懸濁液とし、さらに当該懸濁液をフィルタにてろ過して得られるろ液における波長400nmの光に対する吸光度が0.01〜0.08の範囲内の値であるチタニルフタロシアニン結晶を用いることを特徴とする。
この理由は、上述した有機溶媒であれば、チタニルフタロシアニン結晶に含まれている不純物を、効果的に溶出させることができることから、ろ液における吸光度を規定することで、純度が極めて高く、分散性及び電荷発生能に優れたチタニルフタロシアニン結晶を、安定的に得ることができるためである。
したがって、電子写真感光体における感度特性を、さらに効果的に向上させることができるためである。
すなわち、上述したろ液における波長400nmの光に対する吸光度が、0.01未満の値となると、不純物が少ないと判断できる一方で、チタニルフタロシアニン結晶における結晶形成自体に問題がある場合があるためである。一方、上述したろ液における400nmの光に対する吸光度が0.08を超えた値となると、チタニルフタロシアニン結晶中に残留している不純物の影響が大きくなって、電子写真感光体において感度特性が低下する原因となる場合があるためである。
したがって、上述したろ液における400nmの光に対する吸光度を0.012〜0.07の範囲内の値とすることがより好ましく、0.012〜0.05の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、チタニルフタロシアニン結晶を懸濁させるために使用する混合溶媒の量としては、メタノール4g及びN,N−ジメチルホルムアミド4gを混合して、合計8gとする。
また、懸濁させるチタニルフタロシアニン結晶の量を0.1gとする。
また、懸濁液をろ過するためのフィルタとしては、PTFEタイプの0.1μmメンブランフィルタを用いるものとする。
さらに、吸光度を測定する際の吸収層(ろ液)の厚さは、10mm(セル長)とする。
すなわち、結晶中に残留している不純物量の僅かな違いによって、結晶と、感光層用塗布液と、の相互作用に変化が生じるためであると考えられる。その結果、感光層中におけるチタニルフタロシアニン結晶の分散性が低下するためであると考えられる。
なお、不純物の指標として波長400nmの光に対する吸光度を測定する理由は、かかる波長の光に対する吸光度と、チタニルフタロシアニン結晶における分散性等と、の相関が、経験的に見出されているためである。
また、電荷発生剤の含有量を、結着樹脂100重量部に対して0.1〜50重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、電荷発生剤の含有量をかかる範囲とすることにより、感光層における電荷発生剤の分散性を、さらに向上させることができるためである。
すなわち、かかる電荷発生剤の含有量が0.1重量部未満の値となると、電荷発生量が不十分となって、感光体上に静電潜像を形成することが困難となる場合があるためである。一方、かかる電荷発生剤の添加量が、50重量部を超えた値となると、感光層用塗布液中に均一に分散させることが困難となる場合があるためである。
したがって、電荷発生剤の含有量を、結着樹脂100重量部に対して0.5〜40重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、1〜30重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(3)−1 種類
また、本発明において使用される正孔輸送剤としては、特に制限されるものではなく、従来公知の種々の正孔輸送性化合物がいずれも使用可能である。例えば、ベンジジン系化合物、フェニレンジアミン系化合物、ナフチレンジアミン系化合物、フェナントリレンジアミン系化合物、オキサジアゾール系化合物(例えば2,5−ジ(4−メチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾールなど)、スチリル系化合物(例えば9−(4−ジエチルアミノスチリル)アントラセンなど)、カルバゾール系化合物(例えばポリ−N−ビニルカルバゾールなど)、有機ポリシラン化合物、ピラゾリン系化合物(例えば1−フェニル−3−(p−ジメチルアミノフェニル)ピラゾリンなど)、ヒドラゾン系化合物、トリフェニルアミン系化合物、インドール系化合物、オキサゾール系化合、イソオキサゾール系化合物、チアゾール系化合物、チアジアゾール系化合物、イミダゾール系化合物、ピラゾール系化合物、トリアゾール系化合物、ブタジエン系化合物、ピレン−ヒドラゾン系化合物、アクロレイン系化合物、カルバゾール−ヒドラゾン系化合物、キノリン−ヒドラゾン系化合物、スチルベン系化合物、スチルベン−ヒドラゾン系化合物、及びジフェニレンジアミン系化合物などが好適に使用される。これらはそれぞれ単独で使用される他、2種以上を併用することもできる。
この理由は、かかる特定の構造を有する化合物であれば、後の項において詳述する感光層の光吸収特性と、電荷発生剤の分散性と、の相関をより明確にすることができるとともに、電子写真感光体における感度特性をさらに向上させることができるためである。
すなわち、かかる特定の構造を有する化合物であれば、感光層の光吸収特性として重要となる波長750〜900nmの範囲内の光に対して、ほとんど吸収特性を有さない。したがって、本発明において規定する感光層の光吸収特性に対して、ほとんど影響を与えないためである。
その一方で、かかる特定の構造を有する化合物は、その構造に起因して、優れた正孔移動速度を有し、感度特性を容易に向上させることができるためである。
また、一般式(1)で表されるトリアリールアミン化合物の具体例としては、下記式(9)〜(11)で表される化合物(HTM−1〜3)が挙げられる。
また、正孔輸送剤の含有量を、結着樹脂100重量部に対して、1〜120重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる正孔輸送剤の添加量が1重量部未満の値となると、感光層の正孔輸送能が極端に低下し、画像特性に悪影響を与える場合があるためである。一方、正孔輸送剤の含有量が120重量部を超える値となると、分散性が低下し、結晶化しやすくなるという問題が生じるためである。
したがって、正孔輸送剤の添加量を、結着樹脂100重量部に対して、5〜100重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、10〜90重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(4)−1 種類
また、本発明において使用される電子輸送剤としては、特に制限されるものではなく、従来公知の種々の電子輸送性化合物がいずれも使用可能である。例えば、ベンゾキノン系化合物、ナフトキノン系化合物、アントラキノン系化合物、ジフェノキノン系化合物、ジナフトキノン系化合物、ナフタレンテトラカルボン酸ジイミド系化合物、フルオレノン系化合物、マロノニトリル系化合物、チオピラン系化合物、トリニトロチオキサントン系化合物、ジニトロアントラセン系化合物、ジニトロアクリジン系化合物、ニトロアントアラキノン系化合物、ジニトロアントラキノン系化合物などが好適に使用される。これらは、それぞれ単独で使用されるほか、2種以上を併用することもできる。
この理由は、かかる特定の構造を有する化合物であれば、後の項において詳述する感光層の光吸収特性と、電荷発生剤の分散性と、の相関をより明確にすることができるとともに、電子写真感光体における感度特性をさらに向上させることができるためである。
すなわち、かかる特定の構造を有する化合物であれば、感光層の光吸収特性として重要となる波長750〜900nmの範囲内の光に対して、ほとんど吸収特性を有さない。したがって、本発明において規定する感光層の光吸収特性に対して、ほとんど影響を与えないためである。
その一方で、かかる特定の構造を有する化合物は、その構造に起因して、優れた電子移動速度を有し、感度特性を容易に向上させることができるためである。
また、一般式(3)で表されるジナフトキノン化合物の具体例としては、下記式(13)で表される化合物(ETM−1)が挙げられ、一般式(4)で表されるキノン化合物の具体例としては、下記式(14)で表される(ETM−2)が挙げられ、さらに一般式(5)で表されるジフェノキノン化合物の具体例としては、下記式(15)で表される化合物(ETM−3)が挙げられる。
また、電子輸送剤の含有量を、結着樹脂100重量部に対して、1〜120重量部の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる電子輸送剤の含有量が1重量部未満の値となると、感光層の電子輸送能が極端に低下し、画像特性に悪影響を与える場合があるためである。一方、電子輸送剤の含有量が120重量部を超える値となると、分散性が低下し、結晶化しやすくなるという問題が生じるためである。
したがって、電子輸送剤の含有量を、結着樹脂100重量部に対して、5〜100重量部の範囲内の値とすることがより好ましく、10〜90重量部の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、感光層の厚さを、5〜100μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、感光層の厚さをかかる範囲とすることによって、後の項において詳述する感光層における光吸収特性と、電子写真感光体における感度特性と、の相関をより明確にすることができるためである。
すなわち、感光層の厚さが5μm未満の値となると、感光層における光吸収特性と、感度特性と、の相関が不明確となるばかりか、感光層の機械的強度が不十分となる場合があるためである。一方、感光層の厚さが100μmを超えた値となると、結着樹脂等の影響が過度に大きくなって、感光層における光吸収特性と、感度特性と、の相関が不明確となるばかりか、感光層が基体から剥離しやすくなったり、均一に形成することが困難となったりする場合があるためである。
したがって、感光層の厚さを10〜80μmの範囲内の値とすることがより好ましく、20〜40μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、感光層における吸収極大波長(λmax)を850nm未満の値とするとともに、当該感光層における波長850nmの光に対する単位厚さ当たりの吸光度(A850)を0.05(μm-1)以下の値とすることを特徴とする。
この理由は、感光層における吸収極大波長を所定の範囲とするとともに、当該感光層における所定波長の光に対する単位厚さ当たりの吸光度を所定の範囲とすることによって、感光層における電荷発生剤の分散性を優れた状態とすることができるためである。
その結果、僅かな要因によって低下してしまう傾向がある電荷発生剤の分散性、及びそれによって大きく影響を受ける電子写真感光体における感度特性を、実際に感度特性を測定することなく、容易に確認することができることから、感度特性に優れた電子写真感光体を安定的に得ることができるためである。
なお、電荷発生剤の分散性と、電子写真感光体における感度特性とは、密接な関係を有しており、電荷発生剤の分散性が優れているほど、電子写真感光体における感度特性も向上することが知られている。
以下、より具体的に、感光層における光吸収特性と、電子写真感光体における感度特性と、の関係を説明する。
図1においては、横軸に波長(nm)を採り、縦軸に感光層における単位厚さ当たりの吸光度(μm-1)を採った特性曲線(吸収スペクトル)を示している。
なお、感光層の構成や、吸光度の測定条件等の詳細については、後の実施例に準じた。
ここで、特性曲線A〜Fは、使用した電荷発生剤、正孔輸送剤及び電子輸送剤の種類を、それぞれ変えて構成した感光層における吸収スペクトルを示しており、詳細は表1に示す通りである。
また、電荷発生剤としてのチタニルフタロシアニン結晶(TiOPc−A〜C)における相違点は、結晶を製造する前段階で得られるチタニルフタロシアニンのウェットケーキに対する洗浄方法を、それぞれ変えた点のみに由来する。なお、それぞれの洗浄方法については、後の実施例において記載する。
(i)特性曲線A〜Dが該当する類型
類型(i)に該当する特性曲線は、吸収極大波長(λmax)が800nm前後である。
また、それぞれの特性曲線が、波長850nm付近の一点でほぼ重なり合っており、かつ、その際の単位厚さ当たりの吸光度(A850)が、0.045前後である。
(ii)特性曲線Eが該当する類型
類型(ii)に該当する特性曲線は、単位厚さ当たりの吸光度における全体的な値の大きさや、吸収極大波長(λmax)については、類型(i)と比較しても、特に相違点は見られない。
一方、特性曲線の形状が、類型(i)とは異なっている。
より具体的には、波長が800nmを超えても、なかなか単位厚さ当たりの吸光度が低下せず、波長が840nm付近になって急激に低下し始めている。
(iii)特性曲線Fが該当する類型
類型(iii)に該当する特性曲線は、単位厚さ当たりの吸光度における全体的な値の大きさが、類型(i)及び(ii)と比較して、明らかに小さな値となっており、さらに、吸収極大波長(λmax)が850nmを超えている。
また、特性曲線の形状についても、上述した類型(i)及び(ii)と異なっている。
より具体的には、波長が850nmを超えても、なかなか単位厚さ当たりの吸光度が低下せず、波長が860nm付近から、緩やかに低下し始めている。
すなわち、類型(i)に分類される感光層は、感度特性に優れる一方、類型(ii)及び(iii)に分類される感光層は、感度特性が不十分となる。
より具体的に説明すると、類型(i)に分類される感光層は、電荷発生剤の分散状態が良好であるため、優れた感度特性を有する。
一方、類型(ii)に分類される感光層は、電荷発生剤の分散状態が良好であるものと、不十分であるものが混在しているため、感度特性が不十分となる。
また、類型(iii)に分類される感光層は、電荷発生剤の分散状態が不良であるため、吸光度が低く、感度特性が不十分となる。
また、上述してきた単位厚さの感光層における吸収スペクトル(特性曲線)と、電子写真感光体における感度特性と、の関係を表2に示す。
すなわち、かかる類型(i)の感光層を、光吸収特性の面から定義した結果が、本発明において規定したパラメーターとなっている。以下、かかるパラメーターについて説明する。
すなわち、本発明において、感光層における吸収極大波長(λmax)を850nm未満の値に規定した理由を説明する。
図3においては、横軸に、感光層における吸収極大波長(λmax)(nm)を採り、縦軸に、対応する電子写真感光体における感度(V)を採った散布図を示している。
なお、感光層の構成や、吸光度及び感度の測定条件等の詳細については、後の実施例に準じた。
また、マーカーA〜Fは、それぞれ図1及び表1に示した特性曲線A〜Fで表される感光層に対応している。
散布図から理解されるように、類型(i)に該当するマーカーA〜Dは、感度が130V前後の低い値となっており、優れた感度特性を有している。
一方、類型(ii)及び(iii)に該当するマーカーE及びFは、感度が150V以上の高い値となっており、十分な感度特性を有していないことがわかる。
したがって、吸収極大波長(λmax)の面からは、かかる値を850nm未満の値に規定することによって、マーカーFが属する類型(iii)に該当する感光層を、効果的に除外できることがわかる。
すなわち、本発明において、感光層における波長850nmの光に対する単位厚さ当たりの吸光度(A850)を0.05μm-1以下の値に規定した理由を説明する。
図4においては、横軸に、感光層における波長850nmの光に対する単位厚さ当たりの吸光度(A850)(μm-1)を採り、縦軸に、対応する電子写真感光体における感度(V)を採った散布図を示している。
なお、感光層の構成や、吸光度及び感度の測定条件等、ならびにマーカーA〜Fについては、上述した図3についての記載内容と同様である。
したがって、波長850nmの光に対する単位厚さ当たりの吸光度(A850)の面からは、かかる値を0.05μm-1以下の値とすることによって。マーカーEが属する類型(ii)に該当する感光層を、効果的に除外できることがわかる。
したがって、より厳密に類型(i)の感光層を得るためには、感光層における吸収極大波長(λmax)を、750〜830nmの範囲内の値とすることがより好ましく、780〜810nmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、感光層における波長850nmの光に対する単位厚さ当たりの吸光度(A850)を、0.04〜0.048μm-1の範囲内の値とすることがより好ましく、0.042〜0.045μm-1の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
16≦λmax/A850(1×10-12m2)≦20 (1)
この理由は、吸収極大波長(λmax)及び波長850nmの光に対する単位厚さ当たりの吸光度(A850)が、関係式(1)を満足することによって、感光層における電荷発生剤の分散性を、より優れた状態とすることができるためである。
すなわち、λmax/A850が16×10-12m2未満の値となると、感光層における電荷発生剤の分散性が上述した類型(ii)の状態に近くなって、感度特性が過度に低下する場合があるためである。一方、λmax/A850が20×10-12m2を超えた値となると、感光層における電荷発生剤の分散性が上述した類型(iii)の状態に近くなって、感度特性が過度に低下する場合があるためである。
したがって、感光層における吸収極大波長(λmax)と、感光層における波長850nmの光に対する単位厚さ当たりの吸光度(A850)とが、下記関係式(1´)を満足することがより好ましく、下記関係式(1´´)を満足することがさらに好ましい。
17≦λmax/A850(1×10-12m2)≦19.5 (1´)
16≦λmax/A850(1×10-12m2)≦19 (1´´)
λmax/A850=850nm/0.05μm-1
=850×10-9m/0.05(1/μm)
=850×10-9m/0.05×106(1/m)
=850/0.05×(10-16m2)
=17000×(10-16m2)
=1.7×(10-11m2)
=17×(1×10-12m2)
図5においては、横軸にλmax/A850(1×10-12m2)を採り、縦軸に、対応する電子写真感光体における感度(V)を採った特性曲線を示している。
なお、感光層の構成や、吸光度及び感度の測定条件等、ならびにマーカーA〜Fについては、上述した図3及び4についての記載内容と同様である。
かかる特性曲線から理解されるように、λmax/A850の値と感度との間には、明白な相関関係が見られる。
すなわち、λmax/A850の値が16×10-12m2未満の範囲では、その増加にともなって感度の値が低下してはいるものの、150V以上の高い値となっており、十分な感度特性を有していないことがわかる。
一方、λmax/A850の値が16×10-12〜20×10-12m2の範囲では、その変化に関わらず、感度が130V前後の低い値となっており、優れた感度特性を有していることがわかる。
そして、λmax/A850の値が20×10-12m2を超えた範囲では、その増加にともなって感度の値が増加し続け、150V以上の高い値となってしまうことがわかる。
また、特性曲線における各マーカーの位置から理解されるように、λmax/A850の値が16×10-12m2未満の範囲となるのは、マーカーEが属する類型(ii)の感光層であり、λmax/A850の値が16×10-12〜20×10-12m2の範囲となるのは、マーカーA〜Dが属する類型(i)の感光層であり、λmax/A850の値が20×10-12m2を超えた範囲となるのは、マーカーBが属する類型(iii)の感光層である。
この理由は、かかる波長の光に対する単位厚さ当たりの吸光度を所定の範囲とすることによって、実際に露光される波長の光に対する感度特性を、効果的に向上させることができるためである。
すなわち、波長780nmの光に対する単位厚さ当たりの吸光度(A780)が0.05μm-1未満の値となると、本発明において規定した光吸収特性を満足しているにも関わらず、電荷発生剤の含有量が極端に少ない等の理由によって、十分な感度特性を得ることが困難となる場合があるためである。一方、波長780nmの光に対する単位厚さ当たりの吸光度(A780)が過度に大きくなると、本発明において規定した光吸収特性を満足することが困難となる場合がある。
したがって、感光層における波長780nmの光に対する単位厚さ当たりの吸光度(A780)を、0.05〜0.07μm-1の範囲内の値とすることがより好ましく、0.055〜0.065μm-1の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
単層型電子写真感光体の製造方法としては、特に制限されるものではないが、以下のような手順で実施することができる。
まず、溶剤に電荷発生剤、電荷輸送剤、結着樹脂、添加剤等を含有させて塗布液を作成する。このようにして得られた塗布液を、例えば、ディップコート法、スプレー塗布法、ビード塗布法、ブレード塗布法、ローラ塗布法等の塗布法を用いて導電性基材(アルミニウム素管)上に塗布する。
その後、例えば100℃、30分間の条件で熱風乾燥して、所定膜厚の感光層を有する単層型電子写真感光体を得ることができる。
なお、分散液を作るための溶剤としては、種々の有機溶剤が使用可能であり、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール類;n−ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン等の脂肪族系炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、1,3−ジオキソラン、1,4-ジオキサン、等のエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル類;ジメチルホルムアルデヒド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等があげられる。これらの溶剤は単独でまたは2種以上を混合して用いられる。このとき、さらに、電荷発生剤の分散性、感光体層表面の平滑性を良くするために界面活性剤、レベリング剤等を含有させてもよい。
この中間層を形成するにあたり、結着樹脂、必要に応じて添加剤(有機微粉末または無機微粉末)を適当な分散媒とともに、公知の方法、例えばロールミル、ボールミル、アトライタ、ペイントシェーカー、超音波分散機等を用いて分散混合して塗布液を調整し、これを公知の手段、例えばブレード法、浸漬法、スプレー法により塗布して、熱処理を施し中間層を形成する。
また、添加剤は製造時の沈降等が問題とならない範囲であって、光散乱を生じさせて干渉縞の発生を防止する等の目的のために、各種添加剤(有機微粉末または無機微粉末)を少量添加することができる。
次いで、得られた塗布液を、公知の製造方法に準じて、例えば、支持基体(アルミニウム素管)上に、ディップコート法、スプレー塗布法、ビード塗布法、ブレード塗布法、ローラ塗布法等の塗布法を用いて塗布することができる。
その後、基体上の塗布液を乾燥する工程は、20〜200℃の温度で5分〜2時間の範囲で行うことが好ましい。
また、本発明において、電荷発生剤としてチタニルフタロシアニン結晶を用いる場合、その製造方法としては、下記工程(a)〜(c)を含むことが好ましい。
(a)粗チタニルフタロシアニン結晶を酸に対し、溶解してチタニルフタロシアニン溶液を得る工程
(b)チタニルフタロシアニン溶液を、貧溶媒中に滴下してウェットケーキを得る工程
(c)ウェットケーキを炭素数1〜4のアルコールによって洗浄する工程
(d)洗浄後のウェットケーキを非水系溶媒中で加熱撹拌して、チタニルフタロシアニン結晶を得る工程
以下、かかるチタニルフタロシアニン結晶の製造方法について説明する。
チタニルフタロシアニン化合物の製造方法としては、特に限定されるものではなく、従来から実施されているチタニルフタロシアニン化合物の製造方法を用いることができる。
したがって、ここでは、一例として、式(8)で表されるチタニルフタロシアニン化合物であって、以下の熱特性を備えたチタニルフタロシアニン結晶を得るのに好適なチタニルフタロシアニン化合物の製造方法を、具体的に説明する。
すなわち、示差走査熱量分析において、吸着水の気化にともなうピーク以外は、50〜270℃の範囲内にピークを有さず、270〜400℃の範囲内に1つのピークを有することを特徴とするチタニルフタロシアニン結晶を得るのに好適なチタニルフタロシアニン化合物の製造方法を、具体的に説明する。
すなわち、下記反応式(1)または下記反応式(2)に準じて実施することが好ましい。なお、反応式(1)及び反応式(2)においては、チタンアルコキシドとして、一例ではあるが、式(17)で表されるチタンテトラブトキシドを用いている。
したがって、反応式(1)に示すように、式(16)で表されるo−フタロニトリルと、式(17)で表されるチタンアルコキシドとしてのチタンテトラブトキシドとを反応させるか、反応式(2)において示すように、式(18)で表される1,3−ジイミノイソインドリンと、式(17)で表されるチタンテトラブトキシド等のチタンアルコキシドとを反応させて、式(8)で表されるチタニルフタロシアニン化合物(CGM−1)を製造することが好ましい。
なお、式(17)で表されるチタンテトラブトキシド等のチタンアルコキシドの替わりに、四塩化チタンを用いてもよい。
また、式(17)で表されるチタンテトラブトキシド等のチタンアルコキシドまたは四塩化チタンの添加量を、式(16)で表されるo−フタロニトリルまたはその誘導体、もしくは式(18)で表される1,3−ジイミノイソインドリンまたはその誘導体1モルに対して、0.40〜0.53モルの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、式(17)で表されるチタンテトラブトキシド等のチタンアルコキシドまたは四塩化チタンの添加量を、式(16)で表されるo−フタロニトリルまたはその誘導体、もしくは式(18)で表される1,3−ジイミノイソインドリンまたはその誘導体に対して、1/4モル当量を超えた過剰量を添加することにより、後述する尿素化合物との相互作用が効果的に発揮されるためである。なお、かかる相互作用については、尿素化合物の項で詳述する。
したがって、式(17)で表されるチタンテトラブトキシド等のチタンアルコキシドまたは四塩化チタンの添加量を、式(16)で表されるo−フタロニトリルまたは式(18)で表される1,3−ジイミノイソインドリン等1モルに対して、0.43〜0.50モルの範囲内の値とすることがより好ましく、0.45〜0.47モルの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、上述した反応式(1)及び(2)で表される反応を、尿素化合物の存在下において行うことが好ましい。この理由は、尿素化合物の存在下において製造されたチタニルフタロシアニン化合物を用いることにより、尿素化合物とチタンアルコキシドまたは四塩化チタンにおける相互作用が発揮されるため、特定のチタニルフタロシアニン結晶を効率的に得ることができるためである。
すなわち、かかる相互作用とは、尿素化合物とチタンアルコキシドまたは四塩化チタンとの反応によって生成するアンモニアが、さらにチタンアルコキシドまたは四塩化チタンと錯体を形成し、かかる物質が反応式(1)及び(2)で表される反応をより促進させる作用である。そして、このような促進作用のもとに、原料物質を反応させることにより、有機溶媒中であっても、結晶転移しにくいチタニルフタロシアニン結晶を効率的に製造することができる。
また、反応式(1)及び(2)で使用される尿素化合物が、尿素、チオ尿素、O−メチルイソ尿素硫酸塩、O−メチルイソ尿素炭酸塩、及びO−メチルイソ尿素塩酸塩からなる群の少なくとも1種であることが好ましい。
この理由は、かかる尿素化合物を、反応式(1)及び(2)中の尿素化合物として用いることにより、反応の過程で生成するアンモニアが、より効率的にチタンアルコキシドまたは四塩化チタンと錯体を形成し、かかる物質が反応式(1)及び(2)で表される反応をさらに促進させるためである。
すなわち、原料物質としてのチタンアルコキシドまたは四塩化チタンと、尿素化合物とが反応して生成するアンモニアが、さらに効率的にチタンアルコキシド等と錯体化合物を形成するためである。したがって、かかる錯体化合物が反応式(1)及び(2)で表される反応をさらに促進させるためである。
なお、かかる錯体化合物は、180℃以上の高温条件で反応させた場合に、特異的に生成しやすいことが判明している。そのため、沸点が180℃以上の含窒素化合物中、例えば、キノリン(沸点::237.1℃)やイソキノリン(沸点:242.5℃)、あるいはこれらの混合物(重量比10:90〜90:10)中で実施することがより有効である。
よって、反応促進剤としてのアンモニアや、それに起因した錯体化合物がさらに生成しやすいことから、上述した尿素化合物の中でも、尿素を用いることがより好ましい。
また、反応式(1)及び(2)で使用する尿素化合物の添加量を、o−フタロニトリルまたはその誘導体、もしくは1,3−ジイミノイソインドリンまたはその誘導体1モルに対して、0.1〜0.95モルの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、尿素化合物の添加量をかかる範囲内の値とすることにより、上述した尿素化合物の作用をより効率的に発揮させることができるためである。
したがって、かかる尿素化合物の添加量を、o−フタロニトリルまたはその誘導体、もしくは1,3−ジイミノイソインドリンまたはその誘導体1モルに対して、0.2〜0.8モルの範囲内の値とすることがより好ましく、0.3〜0.7モルの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、反応式(1)及び(2)で使用する溶媒としては、例えば、キシレン、ナフタレン、メチルナフタレン、テトラリン、及びニトロベンゼン等の炭化水素系溶剤、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン、ジブロモベンゼン、及びクロロナフタレン等のハロゲン化炭化水素系溶剤、ヘキサノール、オクタノール、デカノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、及びジエチレングリコール等のアルコール系溶剤、シクロヘキサノン、アセトフェノン、1−メチル−2−ピロリドン、及び1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等のケトン系溶剤、ホルムアミド、及びアセトアミド等のアミド系溶剤、ピコリン、キノリン、及びイソキノリン等の窒素含有溶剤からなる群の1種または2種以上の任意の組み合わせが挙げられる。
特に、沸点が180℃以上の含窒素化合物、例えば、キノリンやイソキノリンであれば、原料物質としてのチタンアルコキシドまたは四塩化チタンと、尿素化合物とが反応して生成するアンモニアが、さらに効率的にチタンアルコキシド等と錯体化合物を形成しやすくなることから好適な溶媒である。
また、反応式(1)及び(2)における反応温度を150℃以上の高温とすることが好ましい。この理由は、かかる反応温度が150℃未満、特に135℃以下となると、原料物質としてのチタンアルコキシドまたは四塩化チタンと、尿素化合物とが反応して、錯体化合物を形成しにくくなるためである。したがって、かかる錯体化合物が反応式(1)及び(2)で表される反応をさらに促進させることが困難となって、有機溶媒中であっても、結晶転移しにくいチタニルフタロシアニン結晶を効率的に製造することが困難となるためである。
したがって、反応式(1)及び(2)における反応温度を180〜250℃の範囲内の値とすることがより好ましく、200〜240℃の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、反応式(1)及び(2)における反応時間は、反応温度にもよるが、0.5〜10時間の範囲とすることが好ましい。この理由は、かかる反応時間が0.5時間未満となると、原料物質としてのチタンアルコキシドまたは四塩化チタンと、尿素化合物とが反応して、錯体化合物を形成しにくくなるためである。したがって、かかる錯体化合物が反応式(1)及び(2)で表される反応をさらに促進させることが困難となって、有機溶媒中であっても結晶転移しにくいチタニルフタロシアニン結晶を効率的に製造することが困難となるためである。一方、かかる反応時間が10時間を越えると、経済的に不利となったり、あるいは生成した錯体化合物が減少したりする場合があるためである。
したがって、反応式(1)及び(2)における反応時間を0.6〜3.5時間の範囲内の値とすることがより好ましく、0.8〜3時間の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(i)酸処理前工程
次いで、上述した工程またはその他の工程によって製造されたチタニルフタロシアニン化合物に対して酸処理を実施する前段階として、かかるチタニルフタロシアニン化合物を水溶性有機溶媒中に加え、加熱下で一定時間、攪拌処理し、ついで当該攪拌処理よりも低温の温度条件下で一定時間、液を静置して安定化処理する酸処理前工程を行うことが好ましい。
また、酸処理前工程に使用する水溶性有機溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、及びイソプロパノールなどのアルコール類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオン酸、酢酸、N−メチルピロリドン、及びエチレングリコール等の1種または2種以上が挙げられる。なお水溶性有機溶媒には、少量であれば、非水溶性の有機溶媒を添加してもよい。
さらにまた、攪拌処理後の安定化処理の条件も特に限定されないが、およそ10〜50℃程度、特に好ましくは23±1℃前後の温度範囲の一定温度条件下で、5〜15時間程度、液を静置して安定化させるのが好ましい。このように酸処理前工程を行うことによって、粗チタニルフタロシアニン結晶を得ることができる。
次いで、酸処理工程として、粗チタニルフタロシアニン結晶を酸に対して溶解し、チタニルフタロシアニン溶液を得ることが好ましい。
この理由は、酸に対して粗チタニルフタロシアニン結晶を溶解することによって、チタニルフタロシアニン化合物を製造する際に残留した材料物質等に由来する不純物を、十分に分解することができるためである。
また、使用する酸としては、濃硫酸、トリフルオロ酢酸及びスルホン酸からなる群から選択される少なくとも一種のであることが好ましい。
この理由は、このような酸であれば、上述した不純物をより効果的に分解することができる一方、チタニルフタロシアニン化合物の分解については、効果的に抑制することができるためである。
また、かかる酸処理後においては、これらの酸に由来する成分を、後述する洗浄によって容易に除去することができるためである。
なお、酸処理工程は、使用する酸によっても異なるが、一般に0〜10℃、0.5〜3.0時間の条件で行うことが好ましい。
次いで、酸処理工程において得られたチタニルフタロシアニン溶液を、貧溶媒中に滴下してウェットケーキを得ることが好ましい。
この理由は、チタニル二ロシアニン溶液を貧溶媒中に滴下することによって、後の洗浄工程における洗浄効果を、有効に発揮させることができるためである。
すなわち、滴下によって、析出したチタニルフタロシアニン化合物のウェットケーキが、表面積が大きな不定形となるため、後の洗浄工程において、効果的に不純物を除去することができるためである。
また、使用する貧溶媒が、水であることが好ましい。
この理由は、水であれば、極性や温度調節の点から、さらに容易にチタニルフタロシアニン化合物を析出させることができるためである。
したがって、析出したチタニルフタロシアニン化合物のウェットケーキにおける表面積を増加させて、より効果的に不純物を除去することができるためである。
また、その他の貧溶媒としては、メタノール、エタノール、メタノールと水の混合溶媒、エタノールと水の混合溶媒等を用いることもできる。
なお、貧溶媒の温度は、使用する貧溶媒の種類によっても異なるが、一般に0〜20℃範囲内とすることが好ましい。
次いで、滴下工程において得られたチタニルフタロシアニン化合物のウェットケーキを炭素数1〜4のアルコールによって洗浄することを特徴とする。
この理由は、炭素数1〜4のアルコールであれば、波長400nmに吸収ピークを有する不純物を、効果的に溶出させて、除去することができるためである。
すなわち、上述した酸処理工程において分解された状態の不純物は、波長400nmの光に吸収ピークを有していることが、経験的に見出されており、かかる不純物は、炭素数が1〜4である低分子量のアルコールによって効果的に溶出させることができるためである。
なお、炭素数1〜4のアルコールとしては、メタノール、エタノール及び1−プロパノールからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。
この理由は、これらのアルコールであれば、波長400nmの光に吸収ピークを有する不純物を、より効果的に溶出させて、除去することができるためである。
次いで、洗浄工程において得られた洗浄後のウェットケーキを非水系溶媒中で加熱撹拌して、チタニルフタロシアニン結晶を得ることが好ましい。
この理由は、チタニル二ロシアニンのウェットケーキを、非水系溶媒中で加熱撹拌することによって、その結晶型を、所定の光学特性を有した特定の結晶型に変換することができるためである。
なお、上述した加熱撹拌は、水が存在した状態で非水系溶媒中に分散させて、30〜70℃で5〜40時間攪拌することが好ましい。
また、非水系溶媒としては、例えばクロロベンゼン、及びジクロロメタン等のハロゲン系溶媒が挙げられる。
第2の実施形態は、第1の実施形態において記載した単層型電子写真感光体を有するとともに、その周囲に帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段が配置された画像形成装置であって、プロセススピードを100mm/sec以上の値とすることを特徴とする画像形成装置である。
以下、第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
そして、原稿が原稿読取位置Pに送られた段階で、画像読取ユニット33において、光源33aからの光を利用して、原稿上の画像が読み取られる。すなわち、CCD等の光学素子33bを用いて、原稿上の画像に対応した画像信号が形成される。
一方、給紙部31bに積載された記録用紙(以下、単に用紙と呼ぶ。)Sは、一枚ずつ画像形成部31aに送られる。この画像形成部31aには、像担持体である感光体ドラム41が備えられており、さらに、この感光体ドラム41の周囲には、帯電器42、露光器43、現像器44、及び転写ローラ45が、感光体ドラム41の回転方向に沿って配置されている。
この静電潜像に基づき、現像器44によりトナーを付着させて現像し、感光体ドラム41の表面にトナー像を形成する。そして、このトナー像は、感光体ドラム41と転写ローラ45とのニップ部に搬送される用紙Sに転写像として転写される。次いで、転写像が転写された用紙Sは、定着ユニット47に搬送されて、定着プロセスが行われる。
なお、感光体ドラム41として、第1の実施形態で説明した電子写真感光体を用いることを特徴とする。
この理由は、本発明においては、搭載された単層型電子写真感光体が感度特性に優れることから、プロセススピードを速くした場合であっても、高品質な画像を形成することができるためである。
一方、プロセススピードが過度に速くなると、帯電電位が変動しやすくなったり、露光メモリが発生しやすくなる場合がある。
したがって、プロセススピードを100〜200mm/secの範囲内の値とすることがより好ましく、110〜150mm/secの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
1.チタニルフタロシアニン化合物の製造
アルゴン置換したフラスコ中に、o−フタロニトリル22g(0.17mol)と、チタンテトラブトキシド25g(0.073mol)と、キノリン300gと、尿素2.28g(0.038mol)を加え、撹拌しつつ150℃まで昇温した。
次いで、反応系から発生する蒸気を系外へ留去しながら215℃まで昇温したのち、この温度を維持しつつさらに2時間、撹拌して反応させた。
次いで、反応終了後、150℃まで冷却した時点で反応混合物をフラスコから取り出し、ガラスフィルターによってろ別し、得られた固体をN,N−ジメチルホルムアミド、およびメタノールで順次洗浄したのち真空乾燥して、青紫色の固体24gを得た。
(1)顔料化前処理
上述したチタニルフタロシアニン化合物の製造で得られた青紫色の固体12gを、N,N−ジメチルホルムアミド100ミリリットル中に加え、撹拌しつつ130℃に加熱して2時間、撹拌処理を行った。
次いで、2時間経過した時点で加熱を停止し、さらに、23±1℃まで冷却した時点で撹拌も停止し、この状態で12時間、液を静置して安定化処理を行った。そして安定化された後の上澄みをガラスフィルターによってろ別し、得られた固体をメタノールで洗浄したのち真空乾燥して、チタニルフタロシアニン化合物の粗結晶11.8gを得た。
上述した顔料化前処理で得られたチタニルフタロシアニンの粗結晶10gを、97%の濃硫酸100gに加えて溶解した。なお、かかる酸処理は、5℃で1時間行った。
次いで、この溶液を、氷冷下の純水5リットル中に毎分10ミリリットルにて滴下したのち15±3℃付近で30分間、攪拌し、その後30分静置した。次いで溶液をガラスフィルターでろ過し、ウェットケーキを得た。
次いで、得られたウェットケーキをメタノール500ミリリットルに懸濁して洗浄し、洗浄後のメタノールをガラスフィルターによってろ別した。そして、かかる洗浄を4回行った。次に得られたウェットケーキを20℃の純水500ミリリットルで懸濁して洗浄し、洗浄後の水をガラスフィルターでろ過した。
次いで、洗浄後のウェットケーキ5gを、水0.75g、クロロベンゼン100g中に加えて、50℃にて24時間加熱撹拌を行った。
そして上澄みをガラスフィルターによってろ別して得られた結晶を、100ミリリットルのメタノールで漏斗上にて洗浄したのち、50℃で5時間、真空乾燥させて、式(8)で表される無置換のチタニルフタロシアニン(CGM−1)の結晶(TiOPc−A)(青色粉末)4.5gを得た。
(1)CuKα特性X線回折スペクトル測定
得られたチタニルフタロシアニン結晶(TiOPc−A)0.3gを、テトラヒドロフラン5g中に分散させ、温度23±1℃、相対湿度50〜60%の条件下、密閉系中で24時間、保管したのちテトラヒドロフランを除去して、X線回折装置(理学電機(株)製のRINT1100)のサンプルホルダーに充填して測定を行った。得られたスペクトルチャートを、図7に示す。また、かかるスペクトルチャートは、ブラッグ角2θ±0.2°=27.2°に最大ピークを有するとともに、26.2°にピークを有しない特徴を有していることから、得られたチタニルフタロシアニン結晶が、安定した特定の結晶型であることが確認できた。この理由は、ブラッグ角2θ±0.2°=27.2°におけるピークは、特定の結晶型に特有のピークであり、26.2°におけるピークは、β型結晶に特有のピークであるためである。
なお、測定の条件は、以下の通りとした。
X線管球:Cu
管電圧:40kV
管電流:30mA
スタート角度:3.0°
ストップ角度:40.0°
走査速度:10°/分
また、示差走査熱量計(理学電機(株)製のTAS−200型、DSC8230D)を用いて、得られたチタニルフタロシアニン結晶(TiOPc−A)の示差走査熱量分析を行った。得られた示差走査分析チャートを、図8に示す。また、かかるチャートにおいては、吸着水の気化にともなうピーク以外に、296℃において1つのピークが確認された。
なお、測定条件は以下の通りとした。
サンプルパン:アルミニウム製
昇温速度:20℃/分
また、得られたチタニルフタロシアニン結晶(TiOPc−A)0.1g(1.25重量部)を、メタノール及びN,N−ジメチルホルムアミドからなる混合溶媒(メタノール:N,N−ジメチルホルムアミド=1:1(重量比))8g(100重量部)に対して加えて、液の温度を23℃に保ちながら、超音波洗浄装置にて1時間分散して懸濁液とした。次いで、得られた懸濁液を、PTFEタイプの0.1μmメンブランフィルム(アドバンテスト(株)製)を用いてろ過し、ろ液を得た。次いで、得られたろ液をセル長10mmのセルに収容した後、かかるろ液における波長400nmの光に対する吸光度を吸光度計(HITACHI(株)製、分光光度計 U−3000)で測定した。得られた結果を表3に示す。
容器内に、電荷発生剤として、チタニルフタロシアニン結晶(TiOPc−A)を4重量部と、正孔輸送剤として式(12)で表される化合物(HTM−4)を50重量部と、電子輸送剤として式(13)で表される化合物(ETM−1)を30重量部と、結着樹脂として粘度平均分子量がポZ型ポリカーボネート樹脂((帝人化成)(株)製、TS2020)を100重量部と、溶媒としてテトラヒドロフランを800重量部と、を収容した。
次いで、ボールミルにて50時間混合分散して、単層型感光層用の塗布液を作成した。次いで、得られた塗布液を、長さ254mm、直径30mmの基体(アルミニウム素管)上に、ディップコート法にて塗布し、130℃、30分間の条件で熱風乾燥して、膜厚30μmの単層型感光層を有する単層型電子写真感光体を得た。
得られた電子写真感光体の感光層における吸収スペクトルを測定した。
すなわち、上述した単層型感光層用の塗布液を用いて、OHPシート上に厚さ10μmの均一な塗膜(感光層)を形成した。次いで、吸光度計(HITACHI(株)製、分光光度計U3000)を用いて、得られた塗膜における吸収スペクトルを測定した。
また、かかる吸収スペクトルから、吸収極大波長(λmax)(nm)及び波長850nmの光に対する単位厚さ当たりの吸光度(A850)(μm-1)の値を、それぞれ得た。得られた数値を表3に示す。
得られた電子写真感光体における感度を測定した。
すなわち、ドラム感度試験機(GENTEC社製)を用いて、表面電位が850Vになるように帯電させ、次いで、白色光からバンドパルスフィルターを用いて取り出した波長780nmの単色光(半値幅:20nm、光強度:1.0μJ/cm2)を電子写真感光体表面に対して露光した(照射時間50msec)。次いで、露光後350msec経過後の電位を測定して感度とし、下記基準に準じて評価した。得られた結果を表3に示す。
◎:感度が120V未満の値である。
○:感度が120V以上、150V未満の値である。
×:感度が150V以上の値である。
実施例2では、電子写真感光体を製造する際に、正孔輸送剤として式(9)で表される化合物(HTM−1)を用いたほかは、実施例1と同様に電子写真感光体を製造するとともに、評価した。得られた結果を表3に示す。
実施例3では、電子写真感光体を製造する際に、正孔輸送剤として式(10)で表される化合物(HTM−2)を用いたほかは、実施例1と同様に電子写真感光体を製造するとともに、評価した。得られた結果を表3に示す。
実施例4では、電子写真感光体を製造する際に、正孔輸送剤として式(11)で表される化合物(HTM−3)を用いたほかは、実施例1と同様に電子写真感光体を製造するとともに、評価した。得られた結果を表3に示す。
実施例5では、電子写真感光体を製造する際に、電子輸送剤として式(14)で表される化合物(ETM−2)を用いたほかは、実施例1と同様に電子写真感光体を製造するとともに、評価した。得られた結果を表3に示す。
実施例6では、電子写真感光体を製造する際に、電子輸送剤として式(15)で表される化合物(ETM−3)を用いたほかは、実施例1と同様に電子写真感光体を製造するとともに、評価した。得られた結果を表3に示す。
実施例7〜8では、電子写真感光体を製造する際に、正孔輸送剤として式(9)で表される化合物(HTM−1)を用いたほかは、それぞれ実施例5〜6と同様に電子写真感光体を製造するとともに、評価した。得られた結果を表3に示す。
実施例9〜10では、電子写真感光体を製造する際に、正孔輸送剤として式(10)で表される化合物(HTM−2)を用いたほかは、それぞれ実施例5〜6と同様に電子写真感光体を製造するとともに、評価した。得られた結果を表3に示す。
比較例1では、電荷発生剤として、チタニルフタロシアニン結晶を製造する際に、その顔料化処理において、ウェットケーキをメタノール500ミリリットルを用いて4回懸濁、洗浄する代わりに、60℃の水270ミリリットルを用いて4回懸濁、洗浄したほかは、実施例1と同様に製造して得たチタニルフタロシアニン結晶(TiOPc−B)を用いた。それ以外は、実施例1と同様に電子写真感光体を製造するとともに、評価した。得られた結果を表3に示す。
比較例2では、電荷発生剤として、チタニルフタロシアニン結晶を製造する際に、その顔料化処理において、ウェットケーキをメタノール500ミリリットルを用いて4回懸濁、洗浄する代わりに、40℃の水270ミリリットルを用いて4回懸濁、洗浄したほかは、実施例1と同様に製造して得たチタニルフタロシアニン結晶(TiOPc−C)を用いた。それ以外は、実施例1と同様に電子写真感光体を製造するとともに、評価した。得られた結果を表3に示す。
その結果、優れた感度特性を有するとともに、かかる感度特性を容易に確認して安定的に製造することができる単層型電子写真感光体及びそのような単層型電子写真感光体を搭載した画像形成装置を得ることができるようになった。
したがって、本発明の単層型電子写真感光体及びそれを用いた画像形成装置は、複写機やプリンタ等の各種画像形成装置における高速化、高品質化、及びその製造効率の向上等に寄与することが期待される。
12:基体
14:感光層
16:中間層
30:複写機
31:画像形成ユニット
31a:画像形成部
31b:給紙部
32:排紙ユニット
33:画像読取ユニット
33a:光源
33b:光学素子
34:原稿給送ユニット
34a:原稿載置トレイ
34b:原稿給送機構
34c:原稿排出トレイ
41:感光体ドラム
42:帯電器
43:露光源
44:現像器
45:転写ローラ
Claims (8)
- 基体上に、電荷発生剤、正孔輸送剤、電子輸送剤及び結着樹脂を同一層に含む感光層を有した単層型電子写真感光体であって、
前記感光層における吸収極大波長(λmax)を850nm未満の値とするとともに、当該感光層における波長850nmの光に対する単位厚さ当たりの吸光度(A850)を0.05μm-1以下の値とし、
前記電荷発生剤が、CuKα特性X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角2θ±0.2°=27.2°に主ピークを有するチタニルフタロシアニン結晶であって、
前記チタニルフタロシアニン結晶が、下記(a)または(b)の特性を有し、
(a)示差走査熱量分析において、吸着水の気化にともなうピーク以外は、50〜400℃の範囲内にピークを有さないこと
(b)示差走査熱量分析において、吸着水の気化にともなうピーク以外は、50〜270℃の範囲内にピークを有さず、270〜400℃の範囲内に1つのピークを有すること、
前記チタニルフタロシアニン結晶として、メタノール及びN,N−ジメチルホルムアミドからなる混合溶媒(メタノール:N,N−ジメチルホルムアミド=1:1(重量比))100重量部に対して、当該チタニルフタロシアニン結晶1.25重量部を加えて懸濁液とし、さらに当該懸濁液をフィルタにてろ過して得られるろ液における波長400nmの光に対する吸光度が0.01〜0.08の範囲内の値であるチタニルフタロシアニン結晶であって、かつ、
顔料化処理において、ウェットケーキを炭素数1〜4のアルコールによって洗浄する工程を含む製造方法によって得られてなるチタニルフタロシアニン結晶を用いることを特徴とする単層型電子写真感光体。 - 前記感光層における吸収極大波長(λmax)と、前記感光層における波長850nmの光に対する単位厚さ当たりの吸光度(A850)とが、下記関係式(1)を満足することを特徴とする請求項1に記載の単層型電子写真感光体。
16≦λmax/A850(1×10-12m2)≦20 (1) - 前記感光層における波長780nmの光に対する単位厚さ当たりの吸光度(A780)を0.045(μm-1)以上の値とすることを特徴とする請求項1または2に記載の単層型電子写真感光体。
- 前記電荷発生剤の含有量を、前記結着樹脂100重量部に対して0.1〜50重量部の範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の単層型電子写真感光体。
- 前記正孔輸送剤が、下記一般式(1)で表されるトリアリールアミン化合物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の単層型電子写真感光体。
(一般式(1)中、Ra〜Rgは、それぞれ独立しており、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数6〜30のアリール基、またはRa〜Reのうち、隣接する二つの置換基同士が炭化水素環構造を形成しても良く、X1及びX2はそれぞれ独立しており、下記一般式(2)で表される置換基であり、繰り返し数l及びmは、(l+m≧2)を満足する整数である。)
(一般式(2)中、Rh〜Riは、それぞれ独立しており、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、置換または非置換の炭素数6〜30のアリール基であり、繰り返し数nは1〜2の整数であり、Rjはハロゲン原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、あるいは置換または非置換の炭素数6〜30のアリール基であり、繰り返し数oは0〜5の整数である。) - 前記電子輸送剤が、下記一般式(3)〜(5)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも一種の化合物であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の単層型電子写真感光体。
(一般式(3)中、R1〜R4は、それぞれ独立しており、水素原子、ハロゲン原子、置換または非置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換または非置換の炭素数1〜20のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数6〜30のアリール基である。)
(一般式(4)中、R5〜R6は、それぞれ独立しており、水素原子、置換または非置換の炭素数1〜20のアルキル基、置換または非置換の炭素数1〜20のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素数6〜30のシクロアルキル基、置換または非置換の炭素数7〜20のアラルキル基であり、R7〜R11は、それぞれ独立しており、水素原子、ハロゲン原子、置換または非置換の炭素数1〜12のアルキル基、置換または非置換の炭素数1〜12のアルコキシ基、置換または非置換の炭素数6〜30のアリール基、置換または非置換の炭素数7〜20のアラルキル基、置換または非置換の炭素数6〜30のフェノキシ基、シアノ基、ニトロ基、あるいは2つ以上の基が結合して形成される複素環基である。)
(一般式(5)中、置換基R12〜R15はそれぞれ独立しており、水素原子、炭素数1〜20の置換または非置換のアルキル基、炭素数6〜30の置換または非置換のアリール基、炭素数1〜20の置換または非置換のアルコキシ基、炭素数6〜30の置換または非置換のシクロアルキル基である。) - 前記感光層の厚さを、5〜100μmの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の単層型電子写真感光体。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の単層型電子写真感光体を有するとともに、その周囲に帯電手段、露光手段、現像手段及び転写手段が配置された画像形成装置であって、
プロセススピードを100mm/sec以上の値とすることを特徴とする画像形成装置。
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