JPH03287171A - 電子写真用感光体及びその製造方法 - Google Patents

電子写真用感光体及びその製造方法

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JPH03287171A
JPH03287171A JP2169018A JP16901890A JPH03287171A JP H03287171 A JPH03287171 A JP H03287171A JP 2169018 A JP2169018 A JP 2169018A JP 16901890 A JP16901890 A JP 16901890A JP H03287171 A JPH03287171 A JP H03287171A
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土屋 宗次
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子写真用の像形成を行う電子写真用感光体及
びその製造方法に関するものである。
従来の技術 有機感光体(opcと略す)は、無機感光体に比べ分子
設計により色々な波長に高感度な材料を合成できること
、無公害であること、生産性、経済性に優れ、安価であ
ること、等の特徴を有して釦り、現在活発な研究開発が
行われている。そして、従来、有機感光体の問題点とさ
れていた耐久性や感度の面でも著しい改良がなされ、そ
のいく3 つかは実用化に至っており、現在、電子写真用感光体の
主力となりつつある。
OPCは通常、光を吸収してキャリアを発生させる電荷
発生層(CGLと略す)と生成したキャリアを移動させ
る電荷移動層(CTLと略す)の2重層構造で使用され
、その高感度化が計られている。CGLに使用される材
料(CGMと略す)としては、各種ペリレン系化合物、
各種フタロシアニン系化合物、チアピリリウム系化合物
、アンスアンスロン系化合物、スクアリリウム系化合物
、ビスアゾ系化合物、トリスアゾ顔料、アズレニウム色
素、等のいろいろな有機材料が検討されている。一方、
CTLに使用される材料(CTMと略す)としては、各
種ヒドラゾン系化合物、オキサゾール系化合物、トリフ
ェニルメタン系化合物、アリールアミン系化合物、等が
開発されている。
更に、近年はレーザープリンター等のデジタル記録用の
感光体として、これらの有機感光体を半導体レーザー光
(780−830nm )に対応した近赤外領域で使用
したい、と言う要望が高筐り、この領域で高感度な特性
をもつ有機感光体の開発が盛んである。この様な領域の
感光体として有機感光体は無機感光体に比べ感度の点か
ら有利である。
これらの材料は、バインダー高分子とともに比較的簡単
な塗布法でドラムやベルト、等の基板上に形成される。
この様な目的に使用されるバインダー高分子としては、
ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹
脂、アクリル−スチレン樹脂、等がある。一般に、2重
層構造では高感度化のためにCG層は1ミクロン程度の
厚さで塗布され、一方、CT層は10〜20ミクロンの
厚さで塗布される。このときその強度、耐刷性、等の理
由からCG層は基板側に、CT層は表面側に形成される
のが普通である。この様な構成においては、CTMが正
孔の移動により作動するもののみ実用化されているので
、その2重層感光体は負帯電方式となる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、この様i負帯電方式では、(1)帯電に
用いられる負電荷により空気中の酸素が第5 ・・ − シンになる、(2)帯電が不安定である、(3)ト“ラ
ム表面の影響を受けやすい、と言う問題があった。
オゾンは人体にとって有害であるばかりでなく、しばし
ば感光体と反応して感光体の寿命を短くする。筐た、帯
電の不安定性はしばしば画質の低下を招き、ドラム表面
の影響が大きい事はドラムを鏡面仕上げにするか、ある
いはアンダーコートを必要とし、製造コストの向上につ
ながる。更に、この様な2層方式に釦いては、(4)製
造工程が複雑になり、歩留咬りが悪くなる、(5)層間
の剥離等によシその安定性が問題になる、等の課題があ
ったO この様な課題を解決するために、現在では正帯電方式に
よる有機感光体の開発が盛んである。従来、正帯電を実
現するためには、(1)CGL層とCTL層を負帯電の
場合と逆構成にした逆2層構造OPC,(2)各種CG
MとCTMをバインダー高分子中に分散させた単層構造
OPC,(3)銅フタロシアニン結晶を高分子に粒子分
散した単層型0PC1が検討されてきた。
6 ・・−〜 このうち逆2層構造(1)に訃いては負帯電方式の場合
と同様な製造工程の複雑さや層間剥離の問題は解決され
ない。更に、本質的に薄くする必要のあるCGL層が感
光体の表面に置かれる事による耐印刷性の減少、寿命特
性の劣化、が問題となっている。一方、(2) (3)
の方式による正帯電を目指した単層型感光体は従来の負
帯電2層型感光体よりも、感度特性、帯電特性(帯電用
の電荷が乗りにくい)、残留電位(残留電位が大きい)
の点で劣っていた。感度の点で劣っていたのは電荷の発
生と移動が単層中でランダムに起こるためであり、単層
型感光体の問題点は感度と帯電特性、残留電位にあった
しかしながら、単層型の正帯電感光体の場合には本質的
に多層型負帯電方式の欠点がなく、逆層型正帯電方式感
光体の欠点もない。従って、単層型で正帯電力式にち・
いて2層型と同様な高感度、残留電位、帯電特性が実現
出来るなら、それは理想的な感光体となると考えられる
本発明の目的は、上記の様な単層型正帯電方式7.2 感光体のもつ欠点を解決し、高性能でしかも高感度、耐
久性に優れる有機感光体を提供する事にある。
課題を解決するための手段 我々は、上記の問題点を解決するために、種々の構成を
有する正帯電単層型有機感光体の検討を行った。特に、
各種の結晶構造をもつ無金属フタロシアニン(H2−P
c )と略す)とバインダー高分子からなる感光体の開
発を行った。その結果、X型H2−Pcを前記フタロシ
アニンを溶解する溶剤、高分子と共に攪拌し、少なくと
もその一部の結晶系を変化させる新たな感光体及びその
製造方法を開発した。またこの感光体はバインダー高分
子中に分子状分散したフタロシアニンと、粒子状分散し
たX型フタロシアニンとから少なくとも成り立っている
ともいえる。そしてこの感光体によって従来の単層型正
帯電OPCに比べはるかに、帯電特性、感度特性、耐久
性に優れる感光体を実現し本発明を成すに至った。従っ
て、本発明感光体には、少なくともX型無金属フタロシ
アニンより作成された新しいフタロシアニンが含オれて
かり、場合によっては前期フタロシアニンと出発原料の
X型無金属フタロシアニン、の2種類のフタロシアニン
が同時に含咬れている場合もある。
作    用 本発明になる正帯電単層型OPCは従来にない構成を有
し、感光体としての優れた特性を実現でき、従来の感光
体に比べ次のような特徴を有している。■基本的に単層
構造であるので製造工程が簡単である。■従来の単層構
造OPCに比べ高感度であシ、特に光応答の遅れが少な
い。■特に正帯電方式で優れた特性を示す。■従来の単
層構造OPCに比べ安定性、帯電性に優れている。■6
00〜80Qnmの波長範囲で優れた感度を示す。
■単層構造であるので耐印刷性に優れている。■残留電
位特性が優れている。
実施例 以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
H2−pcに関しては’)(erox社が優れた電子写
真特性を有するX型H2−Pcを開発し、その合成法、
9 ・ − 結晶型と電子写真特性との関係、構造解析などの研究を
行っている。(USP  3,357,989)X型H
2−Pcは常法により合成したβ型H2−Pcを硫酸処
理によりα型とし、これを長時間ボールミリングするこ
とにより作製する。その結晶は従来のα型、β型と明ら
かに異iっでいる。第1図にはX型H2−PcOX線回
折図(CLIKα線による測定)をしめす。回折線は2
θニア、4.9.0、15.1、16.5 。
17.2.20.1.20.6.20.7,2]、、4
.22.2.23.8.27.2゜28.5、30.3
°に出現する。もっとも強度の強い回折線は75°(面
間隔d−11,8Aに相当)付近の回折線であってその
強度を1とすると9.1°付近の回折線強度(面間隔a
−=9.3Aに相当)は0.66である。
この強度の比率は結晶の粒型にはほとんど影響されない
。また、X型H2−Pcの吸収スペクトルもα型、β型
のものとは明らかに異っている。第2図にはX型H2−
Pcの吸収スペクトルを示す。この結晶型の相違による
スペクトルの相違はPc分子の結晶状態でのスタッキン
グ状態の相違によるものであり、X型H2−Pcはダイ
マー構造をとっ10 ・・ 〜 ていると報告されている。
本発明はこれらのフタロシアニンのうちでX型フタロシ
アニンを出発原料として行われる。釦もしろい事にα型
、β型ノタロシアニンを原本・lとして用いても本発明
の様な結晶系の変化は起こらない。以下に、本発明の代
表的な手法について説明する。
1ず、X型フタロシアニンは少なくともその一部を溶解
する能力を有する溶剤、釦よび必要に応じてバインダー
高分子と共に反応容器に入れられ、十分に攪拌混合され
る。可溶性溶剤を使用し、十分な混練を行う事が本発明
の製造方法の重要な点である。一般にこの様な安定した
状態を作り出すには、通常の攪拌法で1日以上の時間が
必要である。この反応の進行に従って、溶液粘度の上昇
、吸収スペクトルの変化、結晶構造の変化、感光特性の
向上が観察される。
この様な方法によって得られる感光体のX線回折図の一
例を第3図に示す。この回折図は先に示した、第1図の
回折図とは明らかに異なっている。
捷た、α型、β型、のH2−Pcの回折図とも明らかに
異なるものである。ここで図1のX型中2PcOX線回
折図との比較を行う。第3図は第1図に比べ2θ−21
4°以上の回折線が消失する傾向にあり、16.5°付
近の回折線は増加する傾向にある。最も顕著な変化はX
型H2−Pcの最も特徴的な7.5°(d=11.8A
)、91°(d=9.8A)  付近の2本の回折線の
うち75°付近の回折線のみが選択的に消失しているこ
とである。この事は明らかに本発明の手法によりX型H
2−Pcの一部が新しい結晶系に変化したことを示して
いる。これらの混練の程度、時間、温度などは用いられ
る溶剤、高分子の種類によって異なる。感光体として最
も優れた特性を得るためには、この溶剤との処理が不十
分であっても、また進みすぎてもよくない。適切な反応
の程度を見分けるには先に述べたX線パターンの75°
、91°付近との回折線強度比(I n、s/ I9.
8 )が1から01の間である事が望捷しい。
この様な方法で作製された感光体の吸収スペクトルの一
例を第4図に示す。この吸収スペクトルは第2図の吸収
スペクトルとは明らかに異なシ、これは本発明の方法に
よって新たな結晶型が生じたことの別の証拠である。ま
た、このスペクトルは先の第2図のスペクトルにくらベ
ロ50nm。
690nmにある2本の吸収が大きくなっている。
これらの吸収は分子状に分散したフタロシアニンの吸収
と考えられて釦シ、本発明の手法により得られた感光体
の中に分子状分散されたフタロシアニンが含咬れる可能
性を示している。すなわち、本発明はX型フタロシアニ
ンの結晶系の少なくとも一部を別の結晶系あるいは無定
型(あるいは分子状分散)に変化させる手法である。
上記、α型、β型、X型以外の結晶型のフタロシアニン
としてはτ型と呼ばれるものがある。これはα、β、X
型結晶を摩砕助剤とともに不活性溶剤中5−10℃、2
0時間ボールミリングする事によって得られる。そのX
線回折図を第5図に、吸収スペクトルを第6図に示す。
τ型結晶のX線回折パターンは本質的に本発明の新たな
結晶系と類似している。ただし、高角度側のラインは微
妙13 ・\ − に異なって釦り、同じ結晶で有るかどうか明かではない
。なか、このτ型結晶の場合、7.5°付近の回折線と
9.1°付近の回折線強度の比率は1:08になってい
る。
本発明の目的に合った溶剤としては、ニトロベンゼン、
クロルベンゼン、ジクロルベンゼン、ジクロルメタン、
トリクロルエチレン、クロルナフタレン、メチルナフタ
レン、ベンゼン、トルエン、キシレン、テトラヒドロフ
ラン、シクロヘキサノン、1.4−ジオキサン、Nメチ
ルピロリドン、四塩化炭素、ブロムブタン、エチレング
リコール、スルホラン、エチレングリコールモノブチル
エーテル、アセトキシエトキシエタン、ピリジン、等を
上げることが出来る。
本発明になるバインダー高分子としてはX型H2−Pc
を溶解する溶剤に溶解するものを用いると良い。これら
の目的に適した高分子としては、ポリエステル、ポリ酢
酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ
カーボネート、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセ
トアセタール、14 ・\ 〜 ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタアクリ
ル酸メチル、ポリアクリレート、ポリカルバゾール、及
びこれらの共重合体、ポリ(塩化ビニル/酢酸ビニル/
ビニルアルコール)、ポリ(塩化ビニル/酢酸ビニル/
マレイン酸)、ポリ(エチレン/酢酸ビニル)、ポリ(
塩化ビニル/塩化ビニリデン)、メラミン樹脂、アルキ
ド樹脂、セルロース系高分子、各種シロキチン高分子、
ウレタン樹脂、等が上げられる。これらの高分子は単独
あるいは2種類以上の混合体として使用される。もちろ
ん、先に述べたように2種類以上の溶剤を組合せ、一つ
の溶剤でX型l−12−Pcを溶解し、他の溶剤でバイ
ンダー高分子を溶解することが可能である。従って、本
発明になるバインダー高分子は上記の高分子に限定され
るものではない。
以上述べたX型I−(2−Pcとバインダー高分子との
最適比率は、重量比で1:■から1:10の間である。
感光材料の量がこの比率よシ多い場合には感光特性は優
れたものとなるが、帯電特性が悪くなシ一般に500■
以上の電位を乗せる事が難し15 ・\ くなる。これに対し上記の範囲よシもバインダ高分子の
量が多い場合には感光特性が悪くなる。
有機光導電層の基板となる導電性支持体としては、4′
、h−に限定はされず、使用用途等によって適宜選択す
ることが出来る。具体的には、アルミニウム等の金属や
、ガラス、紙あるいはプラスチック等の表面に金属蒸着
等の方法で導電層を形成したもの、などが好曾しく用い
られる。また、その形状についても、ドラム状、ベルト
状、シート状、などいろいろな形状を取ることが出来る
本発明による感光体の感度は10〜3.01ux、se
cに達し、従来の単層型OPCに比べ著しく高感度であ
り、これが本発明の感光体の第一の特徴である。また本
発明のOPCは600〜800nmの波長範囲の光に対
し優れた感度を示し、残留電位も30V以下である。例
えば、フタロシアニンとポリビニルブチラールを重量比
1:4の割合で用いた系(実施例2参照)では正帯電に
よる半減露光量感度f 1.11ux、secの高感度
(帯電電位800V)が実現され、800nmでの感度
は237/μJ1残留電位は20 V以下であった。こ
れに対し、負帯電による感度は251ux、sec  
(帯電電位350V)であシ、暗減衰特性も著しく悪く
、その特性は正帯電に対し著しく劣るものであった。ま
た、この系は非常に安定で、正帯電による特性は100
0回の繰シ返し試験でもほとんど変化しなかった。更に
、この感光体は優れた耐熱性を示し、120℃で8時間
の処理によってもその特性はほとんど変化しなかった。
本発明の感光特性の第二の特徴は、単層型子帯電、op
cに特徴的な光照射に対する光応答の時間的な遅れがほ
とんど観察されない事である。この様子を第7図に示す
。第7図(a)は従来の手法で作成された十帯電単層型
感光体の特性でバインダー中にX型H2−Pcが粒子状
に分散したものである。これに対しくb)は本発明によ
る感光体の特性で、バインダー中にX型H2−Pcと別
の結晶系の無金属フタロシアニンが存在している。(a
)と(b)の比較から明かな様に(a)には明かな光照
射に対する応答の遅れが観察されるのに対し、(b)で
は17 ・\−一 この遅れがほとんどなくなっている。これが本発明の感
光体が高感度である理由の一つであシ、本発明が従来の
感光体とは基本的にその光伝導の機構が異なる可能性を
示すものである。
以上述べてきたこの発明にかかる電子写真用感光体は、
例えば、複写機、プリンター、ファクシミリ、等の種々
の記録方式に用いる事が出来、その用途は細管限定され
ない。なお、この発明にかかる電子写真用感光体は、上
記例に限定される事なく、例えば必要に応じて、有機感
光体層上に、さらに絶縁性樹脂による表面保護層を形成
したり、感光層と基板の間にブロッキング層を設けたり
することも出来る。
次に、この発明をさらに詳しく実施例と比較例とを併せ
て説明する。
〔実施例1〕 X型無金属フタロシアニン(X型H2−PCと略す、第
日本インキ■製、ファヌトゲンブルー(li’asto
gen Blue ) 8120B )  とポリエス
テル(PETと略す、東洋紡績■製、バイロン200)
を18 ベー/ テトラヒドロフランに溶解し、十分混合したのち2日間
かけて混練した。得られた溶液をアルミトラム上にデイ
ツプ法により塗布し、真空中、120”Cf1時間処理
して、OPC層(厚さ10〜20μm)を形成した。
こうして得られた感光体のX線回折パターンをX線デイ
フラクトメーター(理学電気■製、R,ADB  5Y
STEN)  を用いて測定した。光源はCuKa線で
ある。またその感光特性を、用ロ電機■製EPA−81
00型ペーパーアナライザーを用い、タングステンによ
る白色光を照射して、正帯電による光感度(半減露光量
、E V2 )を測定し、1000回の繰り返し試験後
の光感度も同様に測定した。
更に、400〜11000nの範囲での波長特性を測定
した。
フタロシアニンとPETの重量比が1:4の場合のX線
回折図では回折線強度比(111,8/I9.8 )は
0.8であり1原料X型H2−Pcの場合の強度比15
と比較してその回折線強度が著しく変化していた。筐た
、この強度比はフタロシアニンとPET19 ・・、−
7 の重量比によらずほぼ一定であった。フタロシアニンと
PETの重量比をいろいろ変化させたときの感光特性を
表1に示す。
表1 この結果より明かであるようにX型1−12− Pcと
PET の比は1:1から1 : 10 の間が適当で
この範囲の組成では帯電特性、感度特性共に良好な特性
を得る事が出来る。
〔実施例2〕 X型無金属フタロシアニン(X型Hz −Pcと略す、
第日本インキ■製、ファストゲンブルー(Fastog
en Blue ) 8120B )  とポリビニル
ブチラール(PVBと略す、種水化学工業■製エスレノ
クBM−2)をテトラヒドロフランに溶解し、十分、混
合混練したのち、得られた溶液をアルミドラム上にデイ
ツプ法により塗布し、真空中、120℃で1時間処理し
て、OPC層(厚さ10〜20μm)を形成した。こう
して得られた感光体の感光特性を、用ロ電機■製EPA
−8100型ベーパアナライザーを用い、タングステン
による白色光を照射して、正帯電による光感度(半減露
光量、Ev’z)を測定し、1000回の繰り返し試験
後の光感度も同様に測定した。更に、400〜1100
0nの範囲での波長特性を測定した。X型H2−Pcと
PVBの重量比を1=4とし、反応時間を変えてときの
X線特性における回折線の強度比(111,8/I9.
8)、卦よび感光特性を表2に示す。
表2 21 ・・−一 22 ・・−一 比較のため、実施例2と同じ構成で溶剤としてn−ブチ
ルアルコールを使用した場合の特性をしめす。n−ブチ
ルアルコールFiPVBを溶解するがX型H2−Pcは
溶解しない。従ってこの様な製造方法ではPVB中にX
型I(2−Pcは粒子状で混合されてかり、新しい結晶
は存在しない。その結果を表3に示す。
表3 この結果から本発明の手法ではX線回折による回折線の
強度比(I 11.8/ 19.8 )が08から01
の間にある時優れた特性を示すことが分かった。強度比
がO,1以下の場合には感光特性は優れたものとなるが
繰り返し安定性に欠け、実用的でない事がわかる。
〔比I殴例I〕
この結果に示すように、正帯電による感度、E1/2は
表1,2の結果と比較して著しく悪くなってふ一部、X
型TT2− Pcの一部が新たな結晶に変化23 \−
7 する事が本発明にとって必要である事がわかる。
〔実施例3〕 X型H2−Pc(第日本インキ■製、ファストゲンブル
−(Ii’astogen Blue ) 8120 
B )  と各種のバインダー高分子を1=4の比率で
混合しテトラヒドロフランに溶解、十分に混合混練した
のち、得られた溶液をアルミドラム上にデイツプ法によ
り塗布し、真空中、120℃で1時間処理して、010
層(厚さ10〜20μm)を形成した。いずれの試料で
もさきに述べたX線回折による強度比が0、8−0.5
の間になるように反応時間を調整した。
こうして得られた感光体の感光特性を、用ロ電機■製E
PA−8100型ペーパーアナライザーを用い、タング
ステンによる白色光を照射して、正帯電による光感度(
半減露光量、El/2)を測定し、1000同の繰シ返
し試験後の光感度も同様に測定した。更に、400〜1
0000m  の範囲での波長特性を測定した。得られ
た特性を表4に示す。
以下余白 表4 この結果より明かであるように本発明の手法は広い範囲
の高分子に適用する事が出来る。
〔実施例4〕 実施例1の方法で作成した感光体の内X型H2PCとP
ETの比率が1:4のものを選択し、連続的な耐印刷性
の試験を行った。A4試験紙を用いて試験を行ったが、
3万枚の連続試験に対し安定に作動することが分かった
。この様に本発明の方法は従来の2層型感光体、あるい
は単層型感光体25 、 に比べ耐刷性の面でも優れている事が分かった。
発明の効果 以上述べてきたように、この発明にかかる電子写真用感
光体の製造方法は、正帯電単層型感光体に特に翁効な方
法であって、この方法により、従来の感光体に比べ高感
度でかつ安定性にも優れた感光体を容易に製造出来る。
本発明の方法により製造される感光体は電子写真感光体
として、複写機、プリンター等、いろいろな記録機器等
への応用が期待される。
【図面の簡単な説明】
第1図はX型無金属フタロシアニンのX線回折26 ・
−一 よって作成された感光体の感光特性図である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)X型無金属フタロシアニンを前記フタロシアニン
    を溶解する溶剤および高分子と共に処理し、少なくとも
    その結晶系の一部を変化させた電子写真用感光体。
  2. (2)バインダー高分子、前記バインダー高分子中に分
    子状分散したフタロシアニン、粒子状に分散したX型フ
    タロシアニンとからなる電子写真用感光体。
  3. (3)請求項1または請求項2記載の無金属フタロシア
    ニンとバインダー高分子の重量比が1:1から1:10
    の範囲にある電子写真用感光体。
  4. (4)X型無金属フタロシアニンを、前記フタロシアニ
    ンを溶解する溶剤およびバインダー高分子と共に攪拌処
    理して、少なくとも一部を新たな無金属フタロシアニン
    結晶とする電子写真用感光体の製造方法。
  5. (5)新たな無金属フタロシアニン結晶とX型無金属フ
    タロシアニンとの無金属フタロシアニン混合体が得られ
    るようにする請求項4記載の電子写真用感光体の製造方
    法。
  6. (6)無金属フタロシアニンとバインダー高分子の重量
    比が1:1から1:10の範囲にあるようにする請求項
    4または請求項5記載の電子写真用感光体の製造方法。
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