JP2009062475A - ガリウムフタロシアニン結晶及びその製造方法、感光体、プロセスカートリッジ、並びに、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】分光吸収スペクトルの極大ピークが760nm以上773nm以下の波長範囲、もしくは790nm以上809nm以下の波長範囲にあることを特徴とするガリウムフタロシアニン結晶、それを用いた感光体、プロセスカートリッジ並びに画像形成装置、並びに、ガリウムフタロシアニン化合物を良溶媒に溶解させて溶液を作製する溶液作製工程と、マイクロリアクター内において、前記溶液に前記ガリウムフタロシアニン化合物の貧溶媒を混合し、前記ガリウムフタロシアニン化合物の結晶を得る結晶形成工程と、を含むことを特徴とするガリウムフタロシアニン結晶の製造方法。
【選択図】図2
Description
例えば、特許文献1には、非晶質又は準非晶質チタニルフタロシアニンを、アルコール系溶媒、芳香族系溶媒、又はアルコール系溶媒若しくは芳香族系溶媒と水との混合溶媒で処理することを特徴とするX線回折図において、ブラック角度(2θ±0.2°)の少なくとも27.3°に回折ピークを示す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。
また、ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料に関しては、その結晶型と電子写真特性との関係について多くの報告がなされており、例えば、特許文献3及び4には、CuKα特性X線を用いたX線回折パターンにおいて、ブラッグ角度(2θ±0.2°)の少なくとも7.5°、9.9°、12.5°、16.3°、18.6°、25.1°及び28.3°に回折ピークを有するヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料及びそれを用いた電子写真感光体が報告されている。
<1> 分光吸収スペクトルの極大ピークが760nm以上773nm以下の波長範囲、もしくは790nm以上809nm以下の波長範囲にあることを特徴とするガリウムフタロシアニン結晶、
<2> 分光吸収スペクトルの極大ピークが760nm以上773nm以下の波長範囲にあるII型クロロガリウムフタロシアニン結晶である上記<1>に記載のガリウムフタロシアニン結晶、
<3> 分光吸収スペクトルの極大ピークが780nm以上809nm以下の波長範囲にあるV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶である上記<1>に記載のガリウムフタロシアニン結晶、
<4> 上記<1>から<3>のいずれか1項に記載のガリウムフタロシアニン結晶を含有する機能層を有する感光体、
<5> 上記<4>に記載の感光体と、前記感光体表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体表面に潜像を形成させる潜像形成手段と、前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記感光体表面をクリーニングするクリーニング手段と、から選ばれる少なくとも1種と、を有するプロセスカートリッジ、
<6> 上記<4>に記載の感光体と、前記感光体表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体表面に潜像を形成させる潜像形成手段と、前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を被転写媒体に転写させる転写手段と、前記トナー像を被記録媒体に定着させる定着手段と、を有する画像形成装置、
<7> ガリウムフタロシアニン化合物を良溶媒に溶解させて溶液を作製する溶液作製工程と、マイクロリアクター内において、前記溶液に前記ガリウムフタロシアニン化合物の貧溶媒を混合し、前記ガリウムフタロシアニン化合物の結晶を得る結晶形成工程と、を含むことを特徴とするガリウムフタロシアニン結晶の製造方法。
前記<2>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比べ、II型クロロガリウムフタロシアニン結晶の粒径を小さく、粒度分布を狭くすることができる。
前記<3>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比べ、V型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶の粒径を小さく、粒度分布を狭くすることができる。
前記<4>に記載の発明によれば、電荷発生材料を考慮しない場合に比べ、初期及び経時での電気特性の変化を少なくすることができる。
前記<5>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比べ、画像形成時において、トナーの飛び散りが抑制され、細線を良好に再現することができる。
前記<6>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比べ、トナーの飛び散りが抑制され、細線を良好に再現することができる。
前記<7>に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比べ、粒径が小さく、粒度分布が狭いガリウムフタロシアニン結晶を得ることができ、また、結晶型の制御性に優れる。
また、本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶の製造方法は、ガリウムフタロシアニン化合物を良溶媒に溶解させて溶液を作製する溶液作製工程と、マイクロ流路内において、前記溶液に前記ガリウムフタロシアニン化合物の貧溶媒を混合し、前記ガリウムフタロシアニン化合物の結晶を得る結晶形成工程と、を含むことを特徴とする。
以下、図面も参照しつつ、本実施形態を詳細に説明する。
本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶は、分光吸収スペクトルの極大ピークが760nm以上773nm以下の波長範囲、もしくは790nm以上809nm以下の波長範囲にあることを特徴とする。
本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶は、電荷発生材料として好適である。
また、分光吸収スペクトルの測定を行う波長範囲は、所定の波長範囲に極大ピークがあるかどうかが測定可能な範囲であればよいが、600nm以上900nm以下の範囲であることが好ましい。前記所定の波長範囲の範囲とは760nm以上773nm以下の波長範囲、もしくは790nm以上809nm以下の波長範囲のことであり、具体的には、II型クロロガリウムフタロシアニン結晶の場合は、760nm以上773nm以下の範囲のことであり、V型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶の場合は、790nm以上809nm以下の範囲のことである。
また、本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶のGSDvは、1.0以上3.0以下であることが好ましく、1.0以上2.5以下であることがより好ましい。
なお、体積平均粒度分布GSDvは、測定される粒度分布を分割された粒度範囲(チャネル)に対して、小粒子径から累積分布を描き、体積累積16%となる粒径を体積D16V、体積累積84%となる粒径を体積D84Vとし、D84V/D16Vより求められる値である。
本実施形態のII型クロロガリウムフタロシアニン結晶は、分光吸収スペクトルの極大ピークが760nm以上773nm以下の波長範囲にあることを特徴とする。
本実施形態のII型クロロガリウムフタロシアニン結晶は、電荷発生材料として好適である。
本実施形態に用いることができるI型クロロガリウムフタロシアニンは、特に制限はなく、公知の方法を用いて合成すればよいが、例えば、1,3−ジイミノイソインドリンを三塩化ガリウムと有機溶剤中で加熱縮合させるジイミノイソインドリン法等公知の方法によって合成することができる。
上記の方法により合成されたI型クロロガリウムフタロシアニンは、CuKα特性X線に対するブラッグ角度(2θ±0.2°)の27.1°に回折ピークを有している。
また、本実施形態のII型クロロガリウムフタロシアニン結晶のGSDvは、1.0以上3.0以下であることが好ましく、1.0以上2.5以下であることがより好ましい。
本実施形態のV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶は、分光吸収スペクトルの極大ピークが780nm以上809nm以下の波長範囲にあることを特徴とする。
また、本実施形態のV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶は、分光吸収スペクトルの極大ピークが785nm以上805nm以下の波長範囲にあることが好ましい。
本実施形態のV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶は、電荷発生材料として好適である。
本実施形態に用いることができるI型ヒドロキシガリウムフタロシアニンは、特に制限はなく、公知の方法を用いて合成すればよいが、例えば、o−フタロジニトリル又は1,3−ジイミノイソインドリンと、三塩化ガリウムとを所定の溶媒中で反応させる方法(I型クロロガリウムフタロシアニン法);o−フタロジニトリル、アルコキシガリウム及びエチレングリコールを所定の溶媒中で加熱し反応させてフタロシアニン二量体(フタロシアニン・ダイマー)を合成する方法(フタロシアニン・ダイマー法)等により粗ガリウムフタロシアニンを製造し、この粗ガリウムフタロシアニンを、アシッドペースティング処理を行うことによって微粒子化するとともに、I型ヒドロキシガリウムフタロシアニンに変換する方法等が例示できる。
ここで、アシッドペースティング処理とは、具体的には、粗ガリウムフタロシアニンを硫酸などの酸に溶解させたものあるいは硫酸塩などの酸塩としたものを、アルカリ水溶液、水又は氷水中に注ぎ、再結晶させることをいう。
前記アシッドペースティング処理に用いる酸としては、硫酸が好ましく、中でも、濃度70〜100%(特に好ましくは95〜100%)の硫酸がより好ましい。
上記の方法により合成されたI型ヒドロキシガリウムフタロシアニンは、CuKα特性X線に対するブラッグ角度(2θ±0.2°)の6.8〜7.4°、13.2〜14.2°、16.2〜16.6°、及び、26.5〜27.5°に回折ピークを有している。また、分光吸収スペクトルの615〜635nm及び850〜890nmに吸収ピークを有している。
また、本実施形態のV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶のGSDvは、1.0以上2.8以下であることが好ましく、1.0以上2.4以下であることがより好ましい。
本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶の製造方法は、ガリウムフタロシアニン化合物を良溶媒に溶解させて溶液を作製する溶液作製工程と、マイクロリアクター内において、前記溶液に前記ガリウムフタロシアニン化合物の貧溶媒を混合し、前記ガリウムフタロシアニン化合物の結晶を得る結晶形成工程と、を含むことを特徴とする。
本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶の製造方法は、前記構成であることにより、粒径が小さく、粒度分布が狭い結晶を得ることができ、また、結晶型の制御性に優れる。
また、本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶の製造方法により、本実施形態のII型クロロガリウムフタロシアニン結晶、又は、本実施形態のV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶が製造されることが好ましい。
本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶の製造方法における溶液作製工程は、ガリウムフタロシアニン化合物を良溶媒に溶解させて溶液を作製する工程である。
前記溶液作成工程により得られる溶液は、ガリウムフタロシアニン化合物を良く溶解していることが好ましい。良く溶解していることにより、結晶型の純度が高いガリウムフタロシアニン化合物の結晶を得ることができる。
ガリウムフタロシアニン化合物の良溶媒として具体的には、N−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等の誘電率30以上の非プロトン性の極性溶媒が好ましい。
また、前記良溶媒は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
前記溶液の液粘度は、250mPa・s以下であることが好ましい。また、前記溶液は溶解後、不溶物を除去するために濾過又は遠心分離処理することが好ましい。
また、前記溶液作成工程における溶液の作製において、ガリウムフタロシアニン化合物を良溶媒と混合した後、フィルターや濾紙等の公知の濾過手段や公知の遠心分離装置を用いて、不溶分や不純物を除去することが好ましい。具体的には、ポリテトラフルオロエチレン製メンブレンフィルター等が例示できる。フィルターや濾紙の孔径としては、0.10μm以上0.50μm以下であることが好ましい。
また、ガリウムフタロシアニン化合物を良溶媒と混合時に、加熱を行うことも好ましい。さらに、必要に応じて、溶液を加熱したまま結晶形成工程におけるマイクロリアクターに導入してもよい。また、その際マイクロリアクター中においても液温が維持されるようにすることが好ましい。
従来、顔料及び顔料分散液の製造過程では、乾燥工程と分散(若しくは粉砕)工程とを繰り返し行っている。しかし、マイクロリアクターを用いて行う場合、上記工程を繰り返すことがない。
例えば、アシッドペースティングを用いた造粒工程でマイクロリアクターを用い、発生した副反応生成物である硫酸アンモニウム等の塩を洗浄、除去するために、イオン交換膜又はフィルターを設けたマイクロミキサーを通過させると、非常に効率的に純度の高いガリウムフタロシアニン化合物が作製される。
さらに、顔料濃度をあげて結晶形成工程を連続して行うために、溶媒置換をマイクロリアクターを用いて実施することが好ましい。
結晶形成工程終了後には、別溶剤を用いて溶剤置換と洗浄を同時に行うことも好ましく、この洗浄をマイクロリアクターを用いることがより好ましい。
また、洗浄後、乾燥工程を行わず、感光体作製用のための塗布液作製用溶媒へ溶剤置換を行い、さらに樹脂を溶解した溶液と混合し、所定の顔料濃度に調整することもでき、この溶剤置換をマイクロリアクターを用いることがより好ましい。
この一連の工程をマイクロリアクターを用いて連続して行うことにより、顔料の乾燥工程での凝集が抑制され、粒度分布が小さく粒径が小さい分散液となる。
また、顔料の洗浄工程において、流路の半分がイオン交換膜、又は、マイクロポアを有するフィルターを具備するマイクロ流路を通す場合、顔料は流路の外側を流れ、不純物を含む液体は内側のイオン交換膜又はフィルターから系外に排出されることにより、洗浄効率が向上し、イオン交換膜の劣化又はフィルターの目詰まりが軽減する。
具体的には、円筒状流路に1枚もしくは複数枚のらせん状にねじれた板を配置することが好ましく例示できる。さらに、前記らせん状にねじれた板を配置し、途中でそのねじれ方向を反転させることにより、顔料硫酸溶液と水又はアルカリ性水溶液とは一度回転され、その後逆回転させることが好ましい。上記の態様であると、撹拌混合の作用が大きくなる。
らせん状に配置された板の数は、1枚以上8枚以下であることが好ましく、2枚以上4枚以下であることがより好ましい。らせん状の板における突起方向の長さは、回転力を十分生じさせ、適度な混合を行うことができる点から、円筒状流路の半径の30%以上90%以下であることが好ましく、50%以上80%以下であることがより好ましい。らせんのピッチは、特に規定されるものではなく目的に応じて変更される。
本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶の製造方法における結晶形成工程は、マイクロリアクター内において、前記溶液に前記ガリウムフタロシアニン化合物の貧溶媒を混合し、前記ガリウムフタロシアニン化合物の結晶を得る工程である。
ガリウムフタロシアニン化合物の貧溶媒として具体的には、ヘキサン、ベンゼン、トルエン等の無極性溶媒のほか、水、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを好ましく例示できる。これらの中でも、水であることがより好ましい。また、前記水としては、イオン交換水であることが特に好ましい。
また、前記貧溶媒は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
本実施形態におけるマイクロリアクターとは、化学反応を行うために使用される小型の3次元構造体である。マイクロリアクターはマイクロチャンネルリアクターと呼ばれたり、混合を目的とするものについてはマイクロミキサーと呼ばれることもある。
このような反応装置は、近年注目を集めつつあるものであり、例えば、“Microreactors New Technology for Modern Chemistry”(Wolfgang Ehrfeld、Volker Hessel、Holger Loewe著、WILEY−VCH社 2000年発行)等に詳細に記載されている。
図1は、本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶の製造方法に好適に使用されるマイクロリアクターを有する装置の一例を示す概略構成図である。
図1に示す装置10は、2つのタンク12,16、マイクロリアクター20、送液ポンプP1,P2、容器24、及び、これらを連結する流路からなる。
タンク12には、第1の流体14として、ガリウムフタロシアニン化合物を良溶媒に溶解した溶液が入っており、また、タンク16には、第2の流体18として、前記ガリウムフタロシアニン化合物の貧溶媒が入っている。
タンク12内の第1の流体14及びタンク16内の第2の流体18は、それぞれ送液ポンプP1、P2により流路L1、L2に押し出され、マイクロリアクター20に送液され、流路L3において合流する。流路L3内において、ガリウムフタロシアニン化合物の結晶化が進行し、ガリウムフタロシアニンの結晶を含む混合液22が得られる。前記混合液22は、容器24に回収される。
このようなマイクロリアクター20は、固体基板上に微細加工技術により好適に作製することができる。
前記微細加工技術としては、特に制限はないが、例えば、X線を用いたLIGA技術、フォトリソグラフィー法によりレジスト部を構造体として使用する方法、さらに、レジスト開口部をエッチング処理する方法、マイクロ放電加工法、レーザー加工法、ダイヤモンドのような硬い材料で作られたマイクロ工具を用いる機械的マイクロ切削加工法等が挙げられる。これらの技術は単独で用いてもよく、また、組み合わせで使用してもよい。
なお、各流体の温度は、溶液が凝固しない温度に調節される。
図3は、図2において使用した二重管型マイクロリアクターの拡大模式図である。
図2に示す装置40は、2つのタンク42,54、二重管型マイクロリアクター60、送液ポンプP3,P4、容器70、及び、これらを連結する流路からなる。
温度制御用ジャケット44を備えたタンク42には、第1の流体46として、ガリウムフタロシアニン化合物を良溶媒に溶解した溶液が入っており、また、温度制御用ジャケット58を備えたタンク54には、第2の流体58として、前記ガリウムフタロシアニン化合物の貧溶媒が入っている。さらに、タンク42には、回転駆動機構48と回転軸50と回転軸50に取り付けられた複数の撹拌羽52とからなる撹拌手段を有している。前記のような撹拌手段は、必要に応じ、各タンクに備えることができる。
タンク42内の第1の流体46及びタンク54内の第2の流体58は、それぞれ送液ポンプP3、P4により流路L4、L5に押し出され、マイクロリアクター60に送液される。流路L4、L5から送液された第1の流体46、第2の流体58は、連結部62を経由し、流路L6、L7にそれぞれ送液される。第1の流路形成部材64は、流路L6を形成し、その外周に第2の流路形成部材66は、ドーナツ型の断面形状である流路L7を形成している。流路L6を送液される第1の流体46と、流路L7を送液される第2の流体58とは、流路L6の端部74より下流であり、断面が円形である流路L8において合流する。流路L8内において、ガリウムフタロシアニン化合物の結晶化が進行し、ガリウムフタロシアニンの結晶を含む混合液68が得られる。前記混合液68は、排出速度調整用バルブ72を通過し、容器70に回収される。
二重管型マイクロリアクターからの流出速度は、重力の影響で設定速度以上に上昇し、流路内の層流形成が困難になってしまう場合があるため、図2のように二重管型マイクロリアクター60の流路L8の端部78に排出速度調整用バルブ72を取り付け、層流形成することができる。排出速度調整用バルブ72を設けることにより、流速を上げても層流を形成することが容易になり、高速及び/又は大量処理を行う場合に適している。
また、連結部の端部76から流路L6の端部74までの長さH1、及び、連結部の端部76から流路L8の端部78までの長さH2は、ガリウムフタロシアニン化合物の結晶化の進度を考慮して、それぞれ適宜選択すればよい。
流路の深さは10μm以上500μm以下の範囲であることが好ましい。
流路の長さは、ガリウムフタロシアニン化合物の結晶化の進度を考慮して、それぞれ適宜選択すればよい。
また、流路の形状については特に制限はなく、例えば、流れ方向に対し垂直な方向での断面形状が円形、楕円形、多角形(矩形を含む。)、ドーナツ形、ダルマ形など所望の形状とすることができる。
また、前記溶液の送液速度V1及び前記貧溶媒の送液速度V2は、下記式(1)で表される条件を満たすことが好ましい。
1≦(V2/V1)≦20 (1)
V2/V1が上記範囲であると、ガリウムフタロシアニン化合物の結晶化が良好、かつ連続的に進行する。
これらの中でも、ガラス、フューズドシリカ、合成樹脂であることが好ましく、耐熱性及び耐薬品性に優れる点から、ガラス又はフューズドシリカであることがより好ましい。また、加工性の点から、合成樹脂であることがより好ましい。
また、前記マイクロリアクターの材質として使用することができる合成樹脂としては、耐衝撃性、耐熱性、耐薬品性、透明性などの観点から、具体的には、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン・アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ジエン系樹脂、フェノール樹脂、テルペン樹脂、クマリン樹脂、アミド樹脂、アミドイミド樹脂、ブチラール樹脂、ウレタン樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂等が好ましく例示できるが、より好ましくはエポキシ樹脂である。
また、前記熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂は、「高分子大辞典」(1994年、丸善(株)発行)に記載のものも、所望に応じ、好適に用いることができる。
マイクロリアクターは、その用途に応じて、分離、精製、分析、洗浄等の機能を有する部位を有していてもよい。
また、マイクロリアクターには、必要に応じて、例えば、各流路に液体を送液するための送液口や、マイクロリアクターから液体を回収するための回収口などを設けることが好ましい。
本実施形態の感光体は、本実施形態のII型クロロガリウムフタロシアニン結晶、及び/又は、本実施形態のV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶等のガリウムフタロシアニン結晶を含有する機能層を有する。
なお、以下において「本実施形態のII型クロロガリウムフタロシアニン結晶、及び/又は、本発明のV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶」を「本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶」ともいう。
また、本実施形態の感光体は、本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶を機能層中に、電荷発生材料として含有することが好ましい。
本実施形態の感光体は、電子写真感光体として好適に使用することができる。
本実施形態の感光体における前記機能層は、1層から構成されていても、2以上の層から構成されていてもよく、感光層であることが好ましい。
また、前記感光層は、1層から構成されていても、2以上の層から構成されていてもよく、電荷発生層と電荷輸送層とを積層してなる層であることが好ましく、本実施形態のII型クロロガリウムフタロシアニン結晶、又は、本実施形態のV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶を含有する電荷発生層と、電荷輸送層とを積層してなる層であることがより好ましい。
本実施形態の感光体は、導電性基体上に、少なくとも感光層を有する。なお、導電性基体「上」とは、導電性基体の上部であればよい。すなわち、感光層は導電性基体に接して設けられている必要はなく、導電性基体に感光層が接して設けられていても、導電性基体と感光層との間に他の層が設けられていてもよい。
本実施形態の感光体における感光層は、電荷発生材料として、本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶を含有することが好ましい。
以下、図面を参照しつつ、好適な実施形態について説明するが、本実施形態の感光体の層構成はこれらに限定されるものではない。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付することとし、重複する説明は省略する。
図4は、本実施形態の感光体の第一実施形態を示す断面図である。
図4に示すように、感光体1は、導電性基体2と、感光層3と、感光層3を構成する電荷発生層5と電荷輸送層6から構成されている。
図5は、本実施形態の感光体の第二実施形態を示す断面図である。
図5に示すように、感光体1は、導電性基体2と、下引層4と、感光層3と、感光層3を構成する電荷発生層5と電荷輸送層6から構成されている。この下引層4は、金属酸化物粒子及び結合剤を少なくとも含有した層である。
図6は、本実施形態の感光体の第三実施形態を示す断面図である。
図6に示す感光体1は、感光層3上に保護層7を備えること以外は図5に示した感光体1と同様の構成を有する。保護層7は、感光体1の帯電時の電荷輸送層6の化学的変化を防止したり、感光層3の機械的強度をさらに改善するために用いられる。この保護層7は、導電性材料を適当な結合剤に含有させた塗布液を使用して感光層3上に塗設することにより形成することができる。
図7は、本実施形態の感光体の第四実施形態を示す断面図である。
図7に示す感光体1は、感光層3と下引層4との間に中間層8を備える以外は図5に示した感光体1と同様の構成を有する。この中間層8は、感光体1の電気特性の向上、画質の向上、感光層3の接着性向上のために設けられている。この中間層8の構成材料は特に限定されず、合成樹脂、有機物質あるいは無機物質の粉末、電子輸送物質等から任意に選択することができる。
感光層を構成する電荷発生層は、電荷発生材料である本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶を有機溶剤及び結合剤とともに分散し塗布する(以下、「分散塗布」ともいう。)ことにより形成される。分散塗布により電荷発生層を形成する場合、電荷発生材料を有機溶剤及び結合剤、添加剤等とともに分散し、得られた分散液を塗布することにより電荷発生層は形成される。
本実施形態の感光体における電荷発生層に使用する電荷発生材料としては、本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶を少なくとも用いる。また、前記電荷発生材料は本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶のみであることが好ましい。
電荷発生層に用いることができる結合剤(バインダー樹脂、結着樹脂)としては、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエステル、ポリイミド、ポリエステルカーボネート、ポリビニルブチラール、メタクリル酸エステル重合体、酢酸ビニル単独重合体又は共重合体、セルロースエステル、セルロースエーテル、ポリブタジエン、ポリウレタン、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、又は、これらの部分架橋硬化物等が挙げられる。
電荷発生層に用いることができる結合剤は、1種を単独で用いてもよく、あるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
電荷発生層の製造時に用いることができる溶剤としては、本実施形態のガリウムフタロシアニン結晶の溶解度が小さい溶剤であることが好ましく、具体的には、メタノール、エタノール、n−ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸n−ブチル、ジオキサン、トルエン、キシレン、水などが挙げられる。溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上の混合物として用いもよい。
結合剤溶液の固形分濃度としては0.1重量%以上10重量%以下の範囲であることが好ましく、1.0重量%以上7.0重量%以下の範囲であることがより好ましい。上記範囲であると、分散液中の電荷発生材料の量が適切なため、良好な感度が得られ、また、分散液の粘度が適切であるため、感光体塗布時の生産性も良い。
前記電荷発生材料と溶剤とはあらかじめ分散処理を施しておくことが好ましく、この場合の分散処理を行う方法としては、サンドミル、コロイドミル、アトライター、ボールミル、ダイノーミル、高圧ホモジナイザー、超音波分散機、コボールミル、ロールミル等が挙げられる。
電荷発生層を設けるときに用いる塗布方法としては、ブレードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。電荷発生層の塗布後、乾燥機内で乾燥若しくは自然乾燥により、膜中の溶剤を除去する。乾燥温度、時間については、任意に設定できる。
また、画像形成装置中で発生するオゾンや酸化性ガス、あるいは光・熱による感光体の劣化を防止する目的で、本実施形態の感光体の感光層には、酸化防止剤、光安定剤、及び/又は、熱安定剤等の添加剤を添加してもよい。
具体的には、例えば、メチルフェノール、スチレン化フェノール、n−オクタデシル−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2−t−ブチル−6−(3’−t−ブチル−5’−メチル−2’−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオ−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、1,3,5−トリス(4−t−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌレート、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシ−フェニル)プロピオネート]メタン、3,9−ビス{2−[3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−1,1−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン等が挙げられる。
光安定剤としては、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、ジチオカルバメート系、テトラメチルピペリジン系等の誘導体が挙げられる。
本実施形態に用いることができる電子受容性物質としては、例えば無水琥珀酸、無水マレイン酸、ジブロモ無水マレイン酸、無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、o−ジニトロベンゼン、m−ジニトロベンゼン、クロラニル、ジニトロアントラキノン、トリニトロフルオレノン、ピクリン酸、o−ニトロ安息香酸、p−ニトロ安息香酸、フタル酸等が挙げられる。これらのうち、フルオレノン系、キノン系や、−Cl、−CN、−NO2等の電子求引性基を有するベンゼン誘導体が特に好ましく用いられる。更に、感光層形成用塗布液には、塗膜の平滑性向上のためのレベリング剤としてシリコーンオイルを微量添加することもできる。
電荷輸送層は、電荷輸送材料及び結合剤を含んで構成される。
本実施形態の感光体における電荷輸送層には、電荷輸送材料が含有される。
電荷輸送層に含有される電荷輸送材料は、特に限定されるものではなく、公知の物質を使用することができる。
例えば、2,5−ビス(p−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のオキサジアゾール誘導体、1,3,5−トリフェニルピラゾリン、1−[ピリジル−(2)]−3−(p−ジエチルアミノスチリル)−5−(p−ジエチルアミノスチリル)ピラゾリン等のピラゾリン誘導体、トリフェニルアミン、トリ(p−メチル)フェニルアミン、N,N’−ビス(3,4−ジメチルフェニル)ビフェニル−4−アミン、ジベンジルアニリン、9,9−ジメチル−N,N’−ジ(p−ニトリル)フルオレノン−2−アミン、トリホルミルフェニルアミン等の芳香族第3級アミノ化合物、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1−ビフェニル)−4,4’−ジアミン等の芳香族第3級ジアミノ化合物、3−(4’−ジメチルアミノフェニル)−5,6−ジ(4’−メトキシフェニル)−1,2,4−トリアジン等の1,2,4−トリアジン誘導体、4−ジエチルアミノベンズアルデヒド−1,1−ジフェニルヒドラゾン、4−ジフェニルアミノベンズアルデヒド−1,1−ジフェニルヒドラゾン、[p−(ジエチルアミノ)フェニル](1−ナフチル)フェニルヒドラゾン等のヒドラゾン誘導体、2−フェニル−4−スチリル−キナゾリン等のキナゾリン誘導体、6−ヒドロキシ−2,3−ジ(p−メトキシフェニル)ベンゾフラン等のベンゾフラン誘導体、p−(2,2−ジフェニルビニル)−N,N’−ジフェニルアニリン等のα−スチルベン誘導体、エナミン誘導体、N−エチルカルバゾール等のカルバゾール誘導体、ポリ−N−ビニルカルバゾール及びその誘導体等の正孔輸送物質、クロラニル、ブロモアニル、アントラキノン等のキノン系化合物、テトラシアノキノジメタン系化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン等のフルオレノン化合物、2−(4−ビフェニル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(4−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(4−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール等のオキサジアゾール系化合物、キサントン系化合物、チオフェン化合物、3,3’,5,5’−テトラ−t−ブチルジフェノキノン等のジフェノキノン化合物等の電子輸送物質等が挙げられる。更には、電荷輸送材料は、以上例示した化合物の基本構造を主鎖又は側鎖に有する重合体等も挙げられる。
また、電荷輸送材料は、1種単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
前記電荷輸送材料を合成する場合、マイクロリアクターを用いて合成することが好ましい。マイクロリアクターとしては、前述したものが好ましく例示できる。
マイクロリアクターを用いた合成の一例としては、トリホルミルトリフェニルアミンの合成等が例示できる。
従来、トリフェニルアミンを用いた電荷輸送材料の合成で、オキシ塩化リンとジメチルホルムアミドを用いるトリホルミル化を行うの場合、ジ体、トリ体の混合物が生成するため、目的物であるトリホルミルトリフェニルアミンの収率が低く、純度も70%程度と低かった。しかし、この反応時にマイクロリアクターを用いることにより、収率が向上する。
具体的には、トリフェニルアミンに対して、ジメチルホルムアミドとオキシ塩化リンの1:1混合物を反応部位の5倍当量以上と反応させる。この時、マイクロミキサーやマイクロリアクターを用いることにより、目的物であるトリホルミル体は80%以上の収率となる。
また、電荷輸送層に含有される結合剤は特に限定されるものではなく、公知のものを使用することができるが、電機絶縁性のフィルムを形成することが可能な樹脂が好ましい。例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸共重合体、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、スチレン−アルキッド樹脂、ポリ−N−カルバゾール、ポリビニルブチラール、ポリビニルフォルマール、ポリスルホン、カゼイン、ゼラチン、ポリビニルアルコール、エチルセルロース、フェノール樹脂、ポリアミド、カルボキシ−メチルセルロース、塩化ビニリデン系ポリマーワックス、ポリウレタン等が挙げられる。そして、これらの結合剤は、単独又は2種類以上混合して用いることができる。特に、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂が電荷輸送材料との相溶性、溶剤への溶解性、強度の点で優れているので好ましく用いられる。
また、結合剤と電荷輸送材料との配合比(重量比)は電気特性低下、膜強度低下に考慮しつつ任意に設定することができる。この電荷輸送層の層厚は5μm以上50μm以下であることが好ましく、10μm以上40μm以下であることがより好ましい。
電荷輸送層は、電荷輸送材料、有機溶剤、結合剤等を混合して塗布液を調製し、これを電荷発生層上に塗布して更に乾燥させることにより形成することができる。
電荷輸送層の形成用の塗布液を調製するには、電荷輸送材料、有機溶剤、結合剤等とともに混合する。電荷輸送材料を液中に高分散させる方法としては、ロールミル、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、コロイドミル、ペイントシェーカー等の分散方法を用いることができる。
更に、成膜性の観点から、電荷輸送層を形成するための塗布液に含まれる粒子の粒子径は、0.5μm以下であることが好ましく、0.3μm以下であることがより好ましく、0.15μm以下であることが更に好ましい。粒子の粒子径が0.5μm以下であると、電荷輸送層の成膜性が優れ、画質欠陥を生じにくい。
更に、電荷輸送層の形成用の塗布液に用いる溶剤としては、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロロベンゼン、トルエン等の通常の有機溶剤を単独あるいは2種以上混合して用いることができる。
電荷輸送層の塗布方法としては、ブレードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。
また、電荷輸送層を設けるときに用いる塗布方法としては、電荷輸送材料を少なくとも分散させてなる塗布液を循環させてなる浸漬塗布装置において、塗布液が循環される循環系の途中にマイクロミキサー又はマイクロリアクターを備えた浸漬塗布装置により塗布する方法が好ましい。
単層で形成する場合の感光層は、電荷発生層と電荷輸送層にそれぞれ含有される電荷発生材料と電荷輸送材料とをはじめとする物質を合わせて含有する層である。感光層がこのように単層型の場合には、電荷発生材料の含有量は、感光層の全重量に対して、0.1重量%以上50重量%以下であることが好ましく、1重量%以上20重量%以下であることがより好ましい。上記の範囲であると、適度な感度が得られ、帯電性の低下などの弊害が発生しない。
導電性基体は、導電性を有していれば特に限定されるものはなく、例えば、アルミニウム、銅、鉄、亜鉛、ニッケル等の金属ドラムや金属シート、金属プレート等を使用することができる。また、ポリマー製シート、紙、プラスチック、又は、ガラス上に、アルミニウム、銅、金、銀、白金、パラジウム、チタン、ニッケル−クロム、ステンレス鋼、銅−インジウム等の金属を蒸着することによって導電処理したドラム状、シート状、プレート状のもの使用できる。更には、ポリマー製シート、紙、プラスチック、又はガラス上に、酸化インジウム等の導電性金属化合物を蒸着するか、又は金属箔をラミネートすることによって導電処理したドラム状、シート状、プレート状の物も使用できる。また、この他にも、カーボンブラック、酸化インジウム、酸化錫−酸化アンチモン粉、金属粉、沃化銅等を結合剤に分散し、ポリマー製シート、紙、プラスチック、又は、ガラス上に塗設することよって導電処理したドラム状、シート状、プレート状の物等も使用することができる。
また、本実施形態の感光体は、導電性基体と感光層との間に下引層を有することが好ましく、さらに前記下引層が無機粒子を含有することがより好ましい。前記下引層を設けることにより、支持体から感光層への電荷の注入を防ぎ黒点・白点などの画質欠陥を防止し、導電性基体と感光層との密着性を向上させて耐久性を改善し、該下引層に無機粒子を含有することで、環境特性・繰返し特性の安定化や干渉縞の防止が図られる。
また、下引層は、画質欠陥の防止に関して大きな役割をはたし、基体の欠陥や汚れあるいは感光層中の塗膜欠陥やむらに起因する画質欠陥を抑制するために重要な層である。下引層は、先に述べた表面被覆処理された金属酸化物粒子、結合剤及び添加剤を分散処理して得られる下引層用塗布液を導電性基体上に塗設することにより形成されることがより好ましい。
本実施形態において、金属酸化物粒子としては、平均粒子径0.5μm以下の導電粉が好ましく用いられる。ここでいう粒径とは、平均一次粒径を意味する。下引層はリーク耐性獲得のために適切な抵抗を得ることが必要であり、そのため金属酸化物粒子としては、102〜1011Ωcm程度の粉体抵抗であることが好ましい。中でも上記抵抗値を有する酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物粒子を用いるのが好ましい。上記範囲であると、優れたリーク耐性が得られ、残留電位上昇が抑制される。また、金属酸化物粒子は、1種単独で用いても、2種以上混合して用いてもよい。
本実施形態において表面処理剤として用いられる化合物としては、例えばジルコニウムキレート化合物、ジルコニウムアルコキシド化合物、ジルコニウムカップリング剤などの有機ジルコニウム化合物、チタンキレート化合物、チタンアルコキシド化合物、チタネートカップリング剤などの有機チタン化合物、アルミニウムキレート化合物、アルミニウムカップリング剤などの有機アルミニウム化合物のほか、アンチモンアルコキシド化合物、ゲルマニウムアルコキシド化合物、インジウムアルコキシド化合物、インジウムキレート化合物、マンガンアルコキシド化合物、マンガンキレート化合物、スズアルコキシド化合物、スズキレート化合物、アルミニウムシリコンアルコキシド化合物、アルミニウムチタンアルコキシド化合物、アルミニウムジルコニウムアルコキシド化合物等の反応性の有機金属化合物及びシランカップリング剤などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。これらの有機金属化合物の中でも、有機ジルコニウム化合物、有機チタニル化合物、有機アルミニウム化合物、特にジルコニウムアルコキシド化合物、ジルコニウムキレート化合物、チタニウムアルコキシド化合物、チタニウムキレート化合物及び/又はシランカップリング剤は、残留電位が低く良好な電子写真特性を示すため好ましく使用されるが、特にその中でもシランカップリング剤は、電気特性向上、環境安定性向上、画質向上の点でより好ましい。
溶剤としては、芳香族類、ハロゲン化炭化水素類、ケトン類、ケトンアルコール類、エーテル類、エステル類等から任意で選択することができる。例えば、キシレン、トルエン、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロルベンゼン等の通常の有機溶剤を用いることができる。また、ここで用いる溶剤は単独あるいは2種以上混合して用いることができる。
下引層形成用塗布液の結合剤(バインダー樹脂、結着樹脂)としては、ポリビニルブチラールなどのアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂などの公知の高分子樹脂化合物、また電荷輸送性基を有する電荷輸送性樹脂やポリアニリン等の導電性樹脂などを用いることができる。中でも上層の塗布溶剤に不溶な樹脂が好ましく用いられ、特にフェノール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などが好ましく用いられる。下引層形成用塗布液中の金属酸化物粒子と結合剤との比率は所望する電子写真感光体特性を得られる範囲で任意に設定できる。
下引層形成用塗布液には電気特性向上、環境安定性向上、画質向上のために種々の添加剤を用いることができる。添加剤としては、クロラニル、ブロマニル、アントラキノン等のキノン化合物、テトラシアノキノジメタン化合物、2,4,7−トリニトロフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン等のフルオレノン化合物、2−(4−ビフェニル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾールや2,5−ビス(4−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(4−ジエチルアミノフェニル)−1,3,4−オキサジアゾールなどのオキサジアゾール化合物、キサントン化合物、チオフェン化合物、3,3’,5,5’−テトラ−t−ブチルジフェノキノン等のジフェノキノン化合物などの電子輸送化合物、多環縮合化合物、アゾ化合物等の電子輸送顔料、ジルコニウムキレート化合物、チタニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、チタニウムアルコキシド化合物、有機チタニウム化合物、シランカップリング剤等の公知の材料を用いることができる。これらの中でも、電子輸送化合物や電子輸送顔料等のアクセプター性化合物であることが好ましい。
下引層における添加剤の使用量は、金属酸化物粒子の使用量に対し、0.1〜10重量%であることが好ましい。上記範囲であると、分散性と塗布適性が改善され、感度の向上、残留電位の低減、繰り返し使用時の疲労低減等の効果が得られるため好ましい。
下引層形成用塗布液を調整するための溶媒としては公知の有機溶剤を用いることができる。例えば、アルコール、芳香族、ハロゲン化炭化水素、ケトン、ケトンアルコール、エーテル、エステル等から任意で選択することができる。例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノール、n−ブタノール、ベンジルアルコール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、クロルベンゼン、トルエン等の有機溶剤を用いることができる。また、これらの分散に用いる溶剤は単独あるいは2種以上混合して用いることができる。混合する際、使用される溶剤としては、混合溶剤として結合剤を溶かす事ができる溶剤であれば、いかなるものでも使用することが可能である。
前記金属酸化物粒子を結合剤中に分散させる方法としては、ロールミル、ボールミル、振動ボールミル、アトライター、サンドミル、コロイドミル、ペイントシェーカー等の方法を用いることができる。
さらにこの下引層を設けるときに用いる塗設方法としては、ブレードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができる。このようにして得られた下引層形成用塗布液を用い、導電性基体上に下引層が成膜される。下引層は、塗布後、乾燥機内で乾燥もしくは自然乾燥により、膜中の溶剤を除去することが好ましい。乾燥温度、時間については、必要に応じ任意に設定できる。
下引層は、ビッカース硬度が35以上とされていることが好ましい。さらに、下引層は、厚さが15μm以上であることが好ましく、20μm以上50μm以下であることがより好ましい。さらに、下引層の表面粗さはモアレ像防止のために、使用される露光用レーザー波長λの1/4n(nは上層の屈折率)以上λ以下に調整される。表面粗さ調整のために下引層中に樹脂粒子を添加することもできる。
樹脂粒子としては、シリコーン樹脂粒子、架橋型ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂粒子等を用いることができる。
また、下引層は、表面粗さ調整のために研磨することもできる。研磨方法としては、バフ研磨、サンドブラスト処理、ウエットホーニング、研削処理等を用いることができる。
下引層と感光層との間に、電気特性向上、画質向上、画質維持性向上、感光層接着性向上などのために中間層を設けてもよい。この中間層の構成材料は特に限定されず、合成樹脂、有機物質あるいは無機物質の粉末、電子輸送物質から任意に選択することができる。
中間層はポリビニルブチラールなどのアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、カゼイン、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル−無水マレイン酸樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン−アルキッド樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂などの高分子樹脂化合物のほかに、ジルコニウム、チタニウム、アルミニウム、マンガン、シリコン原子などを含有する有機金属化合物などがある。これらの化合物は単独にあるいは複数の化合物の混合物あるいは重縮合物として用いることができる。中でも、ジルコニウム若しくはシリコンを含有する有機金属化合物は残留電位が低く環境による電位変化が少なく、また繰り返し使用による電位の変化が少ないなど性能上優れている。
中間層中には、電気特性の向上や光散乱性の向上等の目的により、各種の有機化合物の粉末若しくは無機化合物の粉末を添加することができる。特に、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ポリテトラフルオロエチレン樹脂粒子(例えば、デュポン社:「テフロン(登録商標)」などの樹脂からなる粒子)、ベンゾグアナミン樹脂粒子、スチレン樹脂粒子等が有効である。
保護層は、感光体の帯電時の電荷輸送層の化学的変化を防止したり、感光層の機械的強度をさらに改善するために用いられる。この保護層は、導電性材料を適当な結合剤中に含有させた塗布液を感光層上に塗布することにより形成することができる。
次に、本実施形態の感光体を搭載した本実施形態のプロセスカートリッジ及び本実施形態の画像形成装置について説明する。
本実施形態のプロセスカートリッジは、本実施形態の感光体と、前記感光体表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体表面に潜像を形成させる潜像形成手段と、前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記感光体表面をクリーニングするクリーニング手段と、から選ばれる少なくとも1種と、を有する。
また、本実施形態の画像形成装置は、本実施形態の感光体と、前記感光体表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体表面に潜像を形成させる潜像形成手段と、前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記トナー像を被転写媒体に転写させる転写手段と、前記トナー像を被記録媒体に定着させる定着手段と、を有する。
レーザービームとしては、高精細な画像を得るために、350nm以上800nm以下の光を発振するレーザーが好ましい。さらに、レーザービームとしては、高精細な画像を得るために、スポット径が1×104μm2以下であることが好ましく、3×103μm2以下であることがより好ましい。
図8に示す画像形成装置200は、感光体207と、感光体207をコロナ放電方式により帯電させるコロトロンやスコロトロン等の帯電手段208と、帯電手段208に接続された電源209と、帯電手段208により帯電される感光体207を露光して静電潜像を形成する露光手段210と、露光手段210により形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段211と、現像手段211により形成されたトナー像を被転写媒体に転写する転写手段212と、クリーニング手段213と、除電器214と、定着手段215とを備える。
図9に示す画像形成装置200は、感光体207を接触方式により帯電させる帯電手段208を備えていること、中間転写方式の転写システムであること以外は、図8に示した画像形成装置200と同様の構成を有する。特に、直流電圧に交流電圧を重畳した接触式の帯電手段を採用する画像形成装置においては、優れた耐摩耗性を有するため、好ましく使用できる。なお、この場合には、除電器214が設けられていないものもある。
図10に示す画像形成装置220は中間転写方式の画像形成装置であり、ハウジング400内において4つの感光体401a〜401d(例えば、感光体401aがイエロー、感光体401bがマゼンタ、感光体401cがシアン、感光体401dがブラックの色からなる画像をそれぞれ形成可能である)が中間転写ベルト409に沿って相互に並列に配置されている。
プロセスカートリッジ300は、感光体207とともに、帯電手段208、現像手段211、クリーニング装置(クリーニング手段)213、露光のための開口部218及び219、及び、必要に応じて除電器(図示せず)を、取り付けレール216を用いて組み合わせ、そして一体化したものである。そして、このプロセスカートリッジ300は、転写手段212と、定着手段215と、図示しない他の構成部分とからなる画像形成装置本体に対して着脱自在としたものであり、画像形成装置本体とともに画像形成装置を構成するものである。なお、プロセスカートリッジ300は、転写手段212の転写方式が、トナー像を中間転写体(図示せず)に1次転写し、該中間転写体上の1次転写像を被転写媒体に2次転写する中間転写方式であることが好ましく、また、転写手段212として前述の中間転写方式を備えた中間転写装置であることが好ましい。前記画像形成装置の転写手段においても同様に、前述の中間転写方式を備えた中間転写装置であることが好ましい。
1,3−ジイミノイソインドリン30部及び三塩化ガリウム9.1部をジメチルスルホキシド230部中にて、160℃で6時間撹拌しながら反応させ、赤紫色結晶を得た。次いで、ジメチルスルホキシドにより洗浄した後、イオン交換水で洗浄後乾燥して、I型クロロガリウムフタロシアニンの粗結晶28部を得た。
<第1の流体の調製>
上記I型クロロガリウムフタロシアニン1部をジメチルスルホキシド200部と混合して70℃で10分間撹拌した後、ポアサイズ0.45μmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製メンブレンフィルターで不溶物をろ過して得られた顔料溶解液を第1の流体とした。
次に、図1に示したマイクロリアクターを使用してクロロガリウムフタロシアニンの結晶型の変換を行った。前記第1の流体をタンク12に、そして第2の流体としてイオン交換水をポンプを備えたタンク16にそれぞれにセットし、ガラス製マイクロリアクター20のインレット部に送液した。温度制御装置で40℃に設定されたマイクロリアクター20においてクロロガリウムフタロシアニンの結晶型の変換を行い、クロロガリウムフタロシアニン結晶を含む混合液22を容器24に回収した。なお、マイクロリアクターにおける流路L1、L2及びL3の幅はそれぞれ300μm、深さは50μmとし、流路L3の長さは10cmとした。第1の流体の流量(送液速度)を0.5ml/h及び第2の流体の流量(送液速度)を1.0ml/hに設定して送液した。
このようにして得られた処理液中のクロロガリウムフタロシアニン結晶の平均粒径を動的粘弾性粒度分布測定装置(LB500、(株)堀場製作所製)を使用して測定した。また、粒度分布は一般的指標であるGSDv(測定される粒度分布を分割された粒度範囲(チャネル)に対して、小粒子径から累積分布を描き、体積累積16%となる粒径を体積D16V、体積累積84%となる粒径を体積D84Vとし、D84V/D16Vより求められる値を体積平均粒度分布GSDvとした)で表した。
得られたクロロガリウムフタロシアニン結晶の平均粒径(メジアン径)及びGSDvの値を表1に示す。また、得られたII型クロロガリウムフタロシアニン結晶を含有する処理液を遠心分離処理して固形分を単離後、真空乾燥機を用いて80℃、24時間真空乾燥して0.9部のII型クロロガリウムフタロシアニン結晶を回収し、この粉末X線回折スペクトル及び分光吸収スペクトルを測定した。この結果を図12及び図13に示す。
図12よりX線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角度(2θ±0.2°)7.4°、16.6°、25.5°及び28.3°に回折ピークを有し、また、図13より分光吸収スペクトルの658nm及び769nmに極大吸収ピークを有することが確認された。
得られたII型クロロガリウムフタロシアニン結晶を用いて、下記のようにして感光体を作製した。
まず、導電性基体として、40mmφ×319mmのアルミパイプを用意した。次に、ポリビニルブチラール(商品名:エスレックBM−1、積水化学工業社製)6部、硬化剤としてブロック化イソシアネート(商品名:スミジュール3175、住友バイエルンウレタン社製)12部、一次粒径が30nmである酸化亜鉛(商品名:NanoTech ZnO、シーアイ化成社製)41部、シリコーンボール(商品名:トスパール120、東芝シリコーン社製)1部、レベリング剤(商品名:シリコーンオイルSH29PA、東レダウコーニングシリコーン社製)100ppm及びメチルエチルケトン52部をバッチ式のミルにて10時間混錬して、下引層形成用塗布液を作製した。
この下引層作製用の塗布液を50μm厚のアルミニウムシート上に浸漬塗布し、150℃で30分間加熱乾燥して膜厚20.0μmの下引層を形成した。
得られた電荷発生層形成用塗布液を上記の下引層上に浸漬塗布し、100℃で10分間加熱乾燥して膜厚0.20μmの電荷発生層を作製した。さらに、電荷輸送材料としてN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン4部、結着樹脂として粘度平均分子量が3万のビスフェノールZ型ポリカーボネート樹脂6部、テトラヒドロフラン80部及び2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール0.2部を混合し、電荷輸送層形成用塗布液を作製した。
得られた電荷輸送層形成用塗布液を、上記の電荷発生層の表面に浸漬塗布し、120℃で40分間加熱乾燥して膜厚20μmの電荷輸送層を形成し、目的の感光体シートを得た。
84mmφ×347mm、肉厚1mmのアルミニウムパイプを研磨剤(アルミナビーズCB−A30S(商品名、昭和タイタニウム社製、平均粒径D50=30μm))を用いて液体ホーニング処理することにより粗面化し、中心線平均粗さRaが0.18μmとなるように粗面化したものを導電性支持体として用いたこと以外は上記感光体シートの作製と同様の手順により、下引層、電荷発生層、電荷輸送層を順次作製し、目的の感光体ドラムを作製した。
(1)使用初期の特性評価
得られた実施例及び比較例の感光体シートの電子写真特性を評価するために、以下の手順で電子写真特性の測定を行った。
まず、20mmφの小面積マスクを使用し、20℃、50%RHの環境下において、静電複写紙試験装置(EPA8200:川口電機社製)を用いて−5.0kVのコロナ放電により感光体シートを負帯電させた。次いで、干渉フィルターを用いて780nmに分光したハロゲンランプ光を、感光体シート表面上における照度が5.0μW/cm2となるように調整して照射した。このときの初期表面電位V0[V]、表面電位がV0の1/2になるまでの半減露光量E1/2[μJ/cm2]、及び、表面電位V0を計測してから1秒後の表面電位をV1として、{(V0−V1)/V0}×100で求められる暗減衰率(DDR)[%]をそれぞれ測定した。
上記帯電、露光及び除電の操作を1万回繰り返した後の感光体シートについて、表面電位V0[V]、表面電位がV0の1/2になるまでの半減露光量E1/2[μJ/cm2]及び露光開始から暗減衰率(DDR)[%]をそれぞれ測定した。
実施例及び比較例の各感光体ドラムを、図11に示す構成を有するレーザープリンター(DocuPrint 260、富士ゼロックス社製)に装着して以下の画質評価を行った。
32.5℃/90%RHの環境下で、1ドット1スペースのハーフトーン画像及び全面白の画像(バックグラウンド画像)を出力してその画像を目視及びルーペで観察し、黒線部のつぶれやトナーの飛び散りの度合いを評価した。また、感光体の暗電位Vdも測定した。
続いて、約2mm幅の線を縦横7mmおきに印字した画像を2万枚出力した後、上記と同様にハーフトーン画像及びバックグラウンド画像を出力し、その画像を目視及びルーペで観察することにより、黒線部のつぶれやトナーの飛び散りの度合いを評価した。
なお、上記のレーザープリンターは、帯電装置としてローラー帯電器(BCR)、露光装置として780nmの半導体レーザーを使用したROS、現像方式として2成分系反転現像方式、転写装置としてローラー帯電器(BTR)、転写装置としてベルト中間転写方式を採用している。
ガリウムフタロシアニン結晶の分散性の評価を行うために、ガラスプレート上に電荷発生層を形成させ、顕微鏡を用いてその分散状態を観察した。なお、分散性の評価基準として、「良好」とは電荷発生層中に凝集体が見られなかったことを意味し、「不良」とは凝集体が観察された、又は、塗膜表面がざらついていたことを意味する。
I型クロロガリウムフタロシアニン20部を、直径5mmのアルミナ製ビーズ400部とともにアルミナ製ポットに入れた。これを振動ミル(MB−1型、中央化工機社製)に装着し、180時間乾式粉砕して微細化したクロロガリウムフタロシアニン18部を得た。得られた微細化クロロガリウムフタロシアニン0.5重量部を、1mmφガラスビーズ60部と共に、室温下、クロロベンゼン20部中で24時間ボールミリングした後、ろ別し、メタノール10部で洗浄してII型クロロガリウムフタロシアニン顔料を作製した(特開平5−98181号公報に記載の実施例4を参照した。)。
得られた顔料のX線回折スペクトルより、ブラッグ角度(2θ±0.2°)7.4°、16.6°、25.5°及び28.3°に回折ピークを有し、分光吸収スペクトルの662nm及び788nmに極大吸収ピークを有することを確認し、顔料のメジアン径及びGSDの値を表1に示す。
また、得られた顔料を用いて実施例1と同様に感光体シート及び感光体ドラムを作製し、同様の評価を行った。評価結果を表1〜3に示す。
図2及び図3に示した二重管型マイクロリアクター60を使用してI型クロロガリウムフタロシアニンの結晶型の変換を行った。
二重管型マイクロリアクター60は内径1,000μmのガラス管の中に内径250μmのシリカ製チューブを挿入した構造からなり、図2に示すような装置を用いて、前記実施例1で調製した第1の流体46をモーター48駆動の撹拌装置及び50℃に設定した温度制御用のジャケット44付タンク42に、そして第2の流体58としてイオン交換水を20℃に設定したジャケット56付タンク54にセットし、それぞれに流速2ml/h、20ml/hで二重管型マイクロリアクター60のインレット部に送液し、I型クロロガリウムフタロシアニンの結晶変換を行い、処理液を容器70に回収した。なお、二重管型マイクロリアクター60におけるH2及びH1の長さは、それぞれ200mm、20mmとした。また、各流路の流路径は、図2及び図3における流路L6の端部74近傍の拡大模式図である図14に示す通りである。
このようにして得られた処理液中のII型クロロガリウムフタロシアニン結晶のメジアン径及びGSDvの値を表1に示す。また、得られたII型クロロガリウムフタロシアニン結晶を含有する処理液を遠心分離処理して固形分を単離後、真空乾燥機を用いて80℃、24時間真空乾燥して0.9部のII型クロロガリウムフタロシアニン結晶を得た。なお、得られたII型クロロガリウムフタロシアニン結晶の粉末X線回折スペクトルは図12と同様のスペクトルを示し、また、分光吸収スペクトルは図13とほぼ同様のスペクトルを示した。
得られた顔料を用いて実施例1と同様に感光体シート及び感光体ドラムを作製し、同様の評価を行った。評価結果を表1〜3に示す。
1,3−ジイミノイソインドリン30部及び三塩化ガリウム9.1部をジメチルスルホキシド230部中にて、160℃で6時間撹拌しながら反応させ、赤紫色結晶を得た。次いで、ジメチルスルホキシドにより洗浄した後、イオン交換水で洗浄後乾燥して、I型クロロガリウムフタロシアニン顔料の粗結晶28部を得た。
次に、得られたI型クロロガリウムフタロシアニンの粗結晶2部を65℃の硫酸(濃度97%)80部に十分に溶解させ、25℃まで冷却した。これを25%アンモニア水150部とイオン交換水100部との混合溶液中に滴下した。析出した結晶を濾過により採取し、さらにイオン交換水で洗浄後乾燥して、I型ヒドロキシガリウムフタロシアニン1.8部を得た。
<第1の流体の調製>
上記I型ヒドロキシガリウムフタロシアニン1部をN−メチル−2−ピロリドン200部と撹拌混合して超音波洗浄機を用いて溶解した後、ポアサイズ0.45μmのPTFE製フィルターで不溶物をろ過して得られた顔料溶解液を第1の流体とした。
次に、図1に示したマイクロリアクターを使用してヒドロキシガリウムフタロシアニンの結晶変換を行った。前記第1の流体をタンク12に、そして第2の流体としてイオン交換水をポンプを備えたタンク16にそれぞれにセットし、ガラス製マイクロリアクター20のインレット部に送液した。温度制御装置で40℃に設定されたマイクロリアクター20においてヒドロキシガリウムフタロシアニンの結晶型の変換を行い、ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶を含む混合液22を容器24に回収した。なお、マイクロリアクターにおける流路L1、L2及びL3の幅はそれぞれ300μm、深さは50μmとし、流路L3の長さは10cmとした。第1の流体の流量(送液速度)を0.5ml/h及び第2の流体の流量(送液速度)を1.0ml/hに設定して送液した。
このようにして得られた処理液中のヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料の平均粒径を動的粘弾性粒度分布測定装置(LB500、(株)堀場製作所製)を使用して測定した。
得られたヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶の平均粒径及びGSDvの値を表4に示す。また、得られたV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶含有処理液を遠心分離処理して固形分を単離後、真空乾燥機を用いて80℃、24時間真空乾燥して0.9部のヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料を回収し、この粉末X線回折スペクトル及び分光吸収スペクトルを測定した。この結果を図15及び図16に示す。
図15よりX線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角度(2θ±0.2°)7.5°、9.9°、12.5°、16.3°、18.6°、25.1°及び28.3°に回折ピークを有し、また、図16より分光吸収スペクトルの800nmに極大吸収ピークを有することが確認された。
得られたV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶を用いて、下記のようにして感光体を作製した。
まず、導電性基体として、40mmφ×319mmのアルミパイプを用意した。次に、ポリビニルブチラール(商品名:エスレックBM−1、積水化学工業社製)6部、硬化剤としてブロック化イソシアネート(商品名:スミジュール3175、住友バイエルンウレタン社製)12部、一次粒径が30nmである酸化亜鉛(商品名:NanoTech ZnO、シーアイ化成社製)41部、シリコーンボール(商品名:トスパール120、東芝シリコーン社製)1部、レベリング剤(商品名:シリコーンオイルSH29PA、東レダウコーニングシリコーン社製)100ppm及びメチルエチルケトン52部をバッチ式のミルにて10時間混錬して、下引層形成用塗布液を作製した。この下引層作製用の塗布液を50μm厚のアルミニウムシート上に浸漬塗布し、150℃で30分間加熱乾燥して膜厚20.0μmの下引層を形成した。
得られた電荷輸送層形成用塗布液を、上記の電荷発生層の表面に浸漬塗布し、120℃で40分間加熱乾燥して膜厚20μmの電荷輸送層を形成し、目的の感光体シートを得た。
84mmφ×347mm、肉厚1mmのアルミニウムパイプを研磨剤(アルミナビーズCB−A30S(商品名、昭和タイタニウム社製、平均粒径D50=30μm))を用いて液体ホーニング処理することにより粗面化し、中心線平均粗さRaが0.18μmとなるように粗面化したものを導電性支持体として用いたこと以外は上記感光体シートの作製と同様の手順により、下引層、電荷発生層、電荷輸送層を順次作製し、目的の感光体ドラムを作製した。
前記合成例2において、アシッドペースティング処理により得られたI型ヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料を自動乳鉢にて5.5時間粉砕し、非晶質の顔料を得た。この非結晶の顔料5.0部、ジメチルホルムアミド150部及び直径1mmのガラスビーズをミリングして結晶型を変換する処理を24時間行ってヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料4.5部を得て、各種試験及び評価を行った。得られたヒドロキシガリウムフタロシアニン顔料のX線回折スペクトルより、ブラッグ角度(2θ±0.2°)7.5°、9.9°、12.5°、16.3°、18.6°、25.1°及び28.3°に回折ピークを有し、分光吸収スペクトルの856nmに極大吸収ピークを有することを確認し、顔料のメジアン径及びGSDvの値を表4に示す。
また、得られた顔料を用いて実施例3と同様に感光体シート及び感光体ドラムを作製し、実施例1と同様の評価を行った。評価結果を表4〜6に示す。
図2及び図3に示した二重管型マイクロリアクター60を使用してI型ヒドロキシガリウムフタロシアニンの結晶型の変換を行った。
二重管型マイクロリアクター60は内径1,000μmのガラス管の中に内径250μmのシリカ製チューブを挿入した構造からなり、図2に示すような装置を用いて、前記実施例1で調製した第1の流体46をモーター48駆動の撹拌装置及び50℃に設定した温度制御用のジャケット44付タンク42に、そして第2の流体58としてイオン交換水を20℃に設定したジャケット56付タンク54にセットし、それぞれに流速2ml/h、20ml/hで二重管型マイクロリアクター60のインレット部に送液し、I型ヒドロキシガリウムフタロシアニンの結晶変換を行い、処理液を容器70に回収した。なお、二重管型マイクロリアクター60におけるH2及びH1の長さは、それぞれ200mm、20mmとした。また、各流路の流路径は、図2及び図3における流路L6の端部74近傍の拡大模式図である図14に示す通りである。
このようにして得られた処理液中のV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶のメジアン径及びGSDvの値を表4に示す。また、得られたV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶を含有する処理液を遠心分離処理して固形分を単離後、真空乾燥機を用いて80℃、24時間真空乾燥して0.9部のV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶を得た。なお、得られたV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶の粉末X線回折スペクトルは図15と同様のスペクトルを示し、また、分光吸収スペクトルは図16とほぼ同様のスペクトルを示した。
得られた顔料を用いて実施例3と同様に感光体シート及び感光体ドラムを作製し、実施例1と同様の評価を行った。結果を表4〜6に示す。
Claims (7)
- 分光吸収スペクトルの極大ピークが760nm以上773nm以下の波長範囲、又は、790nm以上809nm以下の波長範囲にあることを特徴とする
ガリウムフタロシアニン結晶。 - 分光吸収スペクトルの極大ピークが760nm以上773nm以下の波長範囲にあるII型クロロガリウムフタロシアニン結晶である
請求項1に記載のガリウムフタロシアニン結晶。 - 分光吸収スペクトルの極大ピークが790nm以上809nm以下の波長範囲にあるV型ヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶である
請求項1に記載のガリウムフタロシアニン結晶。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載のガリウムフタロシアニン結晶を含有する機能層を有する感光体。
- 請求項4に記載の感光体と、
前記感光体表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体表面に潜像を形成させる潜像形成手段と、前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像手段と、前記感光体表面をクリーニングするクリーニング手段と、から選ばれる少なくとも1種と、
を有するプロセスカートリッジ。 - 請求項4に記載の感光体と
前記感光体表面を帯電させる帯電手段と、
前記感光体表面に潜像を形成させる潜像形成手段と、
前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像手段と、
前記トナー像を被転写媒体に転写させる転写手段と、
前記トナー像を被記録媒体に定着させる定着手段と、
を有する画像形成装置。 - ガリウムフタロシアニン化合物を良溶媒に溶解させて溶液を作製する溶液作製工程と、
マイクロ流路内において、前記溶液に前記ガリウムフタロシアニン化合物の貧溶媒を混合し、前記ガリウムフタロシアニン化合物の結晶を得る結晶形成工程と、を含むことを特徴とする
ガリウムフタロシアニン結晶の製造方法。
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