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Diese
Erfindung betrifft Organofotorezeptoren, die zur Verwendung in der
Elektrofotografie geeignet sind, und insbesondere Organofotorezeptoren
mit einem Ladungstransportmaterial mit einer Hydrazongruppe und
einer Vinylgruppe.
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In
der Elektrofotografie wird ein Organofotorezeptor in der Form einer
Platte, einer Scheibe, eines Blattes, eines Bandes, einer Trommel
oder Ähnlichem
mit einem elektrisch isolierenden fotoleitenden Element auf einem
elektrisch leitenden Substrat durch zuerst das einheitliche elektrostatische
Aufladen der Oberfläche
der fotoleitenden Schicht und dann das Belichten der geladenen Oberfläche mit
einem Lichtmuster abgebildet. Die Belichtung mit Licht entlädt selektiv
die Ladung in den beleuchteten Bereichen, in denen Licht auf die
Oberfläche
trifft, wodurch ein Muster aus geladenen und ungeladenen Bereichen
gebildet wird, das als ein latentes Bild bezeichnet wird. Ein flüssiger oder
trockener Toner wird dann im dem Umfeld des latenten Bildes bereit gestellt
und Tonertröpfchen
oder -partikel lagern sich entweder im Umfeld der geladenen oder
der ungeladenen Bereiche ab, um ein getöntes Bild auf der Oberfläche der
fotoleitenden Schicht zu bilden. Das resultierende getönte Bild
kann auf eine geeignete letzte oder intermediäre Aufnahmeoberfläche wie
Papier übertragen werden,
oder die fotoleitende Schicht kann als letzter Aufnehmer für das Bild
dienen. Das bildgebende Verfahren kann viele Male wiederholt werden,
um ein einzelnes Bild zu vervollständigen, zum Beispiel durch
das Übereinanderlegen
von Bildern mit verschiedenen Farbkomponenten, oder um schattierte
Bilder herzustellen, wie durch das Übereinanderlegen von Bildern
mit unterschiedlichen Farben zur Ausbildung eines fertigen Vollfarbbildes
und/oder um weitere Bilder zu reproduzieren.
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Es
wurden sowohl einzelschichtige wie auch mehrschichtige fotoleitende
Elemente verwendet. In einzelschichtigen Ausführungsformen werden ein Ladungstransportmaterial
und ein ladungsgenerierendes Material mit einem polymeren Bindemittel
verbunden und dann auf dem elektrisch leitenden Substrat abgeschieden.
In mehrschichtigen Ausführungsformen
sind das Ladungstransportmaterial und das ladungsgenerierende Material
in dem Element in getrennten Schichten vorhanden, wobei jedes davon
optional mit einem polymeren Bindemittel verbunden werden kann,
und diese auf dem elektrisch leitenden Substrat abgeschieden sind.
Es sind zwei Anordnungen für
ein zweischichtiges fotoleitendes Element möglich. In einer zweischichtigen
Anordnung (der „Dualschicht° – Anordnung)
wird die ladungsgenerierende Schicht auf dem elektrisch leitenden
Substrat abgeschieden und die Ladungstransportschicht wird oben
auf der ladungsgenerierenden Schicht abgeschieden. In einer alternativen
zweischichtigen Anordnung (der „umgekehrten Dualschicht" – Anordnung) ist die Reihenfolge
der Ladungstransportschicht und der ladungsgenerierenden Schicht
umgekehrt.
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In
sowohl den einzel- wie auch den mehrschichtigen fotoleitenden Elementen
ist der Zweck des ladungsgenerierenden Materials die Generierung
von Ladungsträgern
(d. h. Löcher
und/oder Elektronen) bei Bestrahlung mit Licht. Der Zweck des Ladungstransportmaterials
ist es, wenigstens eine Art von diesen Ladungsträgern aufzunehmen und diese
durch die Ladungstransportschicht zu transportieren, um die Entladung einer
Oberflächenladung
auf dem fotoleitenden Element zu erleichtern. Das Ladungstransportmaterial
kann eine Ladungstransportverbindung, eine Elektronentransporterbindung
oder eine Kombination aus Beiden sein. Wenn eine Ladungstransportverbindung
verwendet wird, nimmt die Ladungstransportverbindung die Lochträger auf
und transportiert diese durch die Schicht mit der Ladungstransportverbindung.
Wenn eine Elektronentransportverbindung verwendet wird, nimmt die
Elektronentransportverbindung die Elektronenträger auf und transportiert diese
durch die Schicht mit der Elektronentransportverbindung.
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Obwohl
viele Ladungstransportmateralien bekannt sind, gibt es den Bedarf
an anderen Ladungstransportmaterialien, um den verschiedenen Voraussetzungen
von bestimmten elektrofotografischen Anwendungen zu entsprechen.
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Um
hoch qualitative Bilder insbesondere nach mehreren Zyklen herzustellen,
ist es für
die Ladungstransportmaterialien wünschenswert, eine homogene
Lösung
mit dem polymeren Bindemittel zu bilden und in etwa homogen verteilt
innerhalb des Organofotorezeptormaterials während der zyklischen Verwendung
des Materials zu verbleiben. Zusätzlich
ist es wünschenswert,
die Menge an Ladung zu erhöhen,
die das Ladungstransportmaterial aufnehmen kann (was durch einen
Parameter angezeigt wird, der als Aufnahmespannung oder als „Vacc" bekannt
ist), und die Retention der Ladung beim Entladen zu verringern (was
durch einen Parameter angezeigt wird, der als Entladungsspannung
oder „Vdis" bekannt
ist).
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Organofotorezeptoren,
eine elektrofotografische bildgebende Vorrichtung, elektrofotografische
bildgebende Verfahren und Ladungstransportmaterialien bereit zu stellen,
die im Allgemeinen (a) gute und/oder vorteilhafte und/oder nützliche
Eigenschaften oder Kombinationen von solchen Eigenschaften aufweisen
und vorzugsweise wenigstens eines oder einige der Probleme auf dem
Gebiet ansprechen.
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Es
sind für
die Elektrofotografie viele Ladungstransportmatertalien verfügbar, einschließlich zum
Beispiel Pyrazolinderivate, Fluorenderivate, Oxadiazolderivate,
Silbenderivate, Hydrazonderivate, Carbazolhydrazonderivate, Triarylamine,
Polyvinylcarbazol, Polyvinylpyren und Polyacenaphthylen. Jedoch
können
wenigstens einige der verfügbaren
Ladungstransportmaterialien an einigen Nachteilen leiden und somit
gibt es immer den Bedarf an Ladungstransportmaterialien, die die
verschiedenen Voraussetzungen für
die elektrofotografischen Anwendungen erfüllen. Dieses stellt eine weitere
Aufgabe der vorliegenden Erfindung dar.
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Eine
bevorzugte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
von Organofotorezeptoren mit guten elektrostatischen Eigenschaften.
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Zudem
ist es eine bevorzugte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Ladungstransportmaterialien
für Organofotorezeptoren
bereit zu stellen, die gute mechanische und/oder chemische Eigenschaften
und/oder eine Kombination von guten mechanischen und elektrostatischen
Eigenschaften aufzeigen.
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Geeigneter
Weise ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Organofotorezeptoren
und elektrofotografische bildgebende Vorrichtungen, die verwendet
werden können,
um hoch qualitative Bilder sogar nach wiederholter zyklischer Verwendung
bereit zu stellen, elektrofotografische Vorrichtungen unter Verwendung
der Organofotorezeptoren und elektrofotografische bildgebende Verfahren
unter Verwendung der Organofotorezeptoren/Ladungstransportmaterialien
bereit zu stellen.
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Andere
Aufgaben und/oder Vorteile der Erfindung werden teilweise in der
folgenden Beschreibung dargestellt und werden sich teilweise aus
der Beschreibung ergeben oder daraus offensichtlich sein oder durch die
Durchführung
der Erfindung erlernt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Organofotorezeptor, eine elektrofotografische
bildgebende Vorrichtung, ein elektrofotografisches bildgebendes
Verfahren und ein Ladungstransportmaterial bereit gestellt, wie
sie in den beigefügten
Ansprüchen
dargestellt werden. Bevorzugte Merkmale der Erfindung werden sich
aus den abhängigen
Ansprüchen
und der folgenden Beschreibung ergeben.
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Dem
entsprechend bemüht
sich diese Erfindung um die Bereitstellung von Organofotorezeptoren
mit guten elektrostatischen Eigenschaften wie einer hohen Vacc und einer niedrigen Vdis.
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In
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Organofotorezeptor
bereit gestellt, der ein elektrisch leitendes Substrat und ein fotoleitendes
Element auf dem elektrisch leitenden Substrat umfasst, wobei das
fotoleitende Element das Folgende umfasst:
- (a)
ein Ladungstransportmaterial mit der Formel: worin
R1 und
R2 unabhängig
voneinander gleich H, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe oder
eine Arylgruppe sind,
X eine verzweigte oder lineare Verbindungsgruppe
mit der Formel -(CH2)m-
ist, worin m eine ganze Zahl zwischen und einschließlich 1
und 20 ist, und eine oder mehrere der Methylengruppen optional durch
O, S, C=O, O=S=O, eine heterozyklische Gruppe, eine aromatische
Gruppe, Urethan, Harnstoff, eine Estergruppe, eine NR3-Gruppe,
eine CHR4-Gruppe oder eine CR5R6-Gruppe ersetzt ist, worin R3,
R4, R5 und R6 unabhängig
voneinander gleich H, eine Hydroxylgrupe, eine Thiolgrupe, eine
Alkylgrupe, eine Alkarylgruppe, eine heterozyklische Gruppe oder
eine Arylgruppe sind,
V eine Vinylethergruppe umfasst, und
Z
eine Arylamingruppe umfasst, wie eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe
oder eine (N,N-disubstituierte)Arylamingruppe, und
- (b) eine ladungsgenerierende Verbindung.
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Vorzugsweise
ist V gleich O-CH=CH2. Vorzugsweise ist
X gleich CH2CH2.
Vorzugsweise ist V gleich O-CH=CH2 und X
ist gleich CH2CH2.
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Vorzugsweise
umfasst das fotoleitende Element des Organofotorezeptors zusätzlich ein
zweites Ladungstransportmaterial. Vorzugsweise umfasst das zweite
Ladungstransportmaterial eine Elektronentransportverbindung. Vorzugsweise
umfasst das fotoleitende Element des Organofotorezeptors zusätzlich ein
Bindemittel.
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Der
Organofotorezeptor kann zum Beispiel in der Form einer Platte, eines
flexiblen Bandes, einer flexiblen Scheibe, eines Blattes, einer
starren Trommel oder eines Blattes um eine starre oder biegsame
Trommel herum vorliegen. In einer Ausführungsform umfasst der Organofotorezeptor:
(a) ein fotoleitendes Element, das das Ladungstransportmaterial,
die ladungsgenerierende Verbindung, ein zweites Ladungstransportmaterial und
ein polymeres Bindemittel umfasst, und (b) das elektrisch leitende
Substrat.
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In
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrofotografische
bildgebende Vorrichtung bereit gestellt, umfassend (a) eine Lichtbild-gebende
Komponente und (b) den hierin beschriebenen Organofotorezeptor,
der so orientiert ist, um Licht von der Lichtbild-gebenden Komponente
aufzunehmen. Die Vorrichtung kann zusätzlich eine Dispensiervorrichtung
für flüssigen Toner
umfassen. Das Verfahren der elektrofotografischen Bildgenerierung
mit Fotorezeptoren, die die hierin genannten Ladungstransportmaterialien enthalten,
wird auch beschrieben.
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In
einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrofotografisches
bildgebendes Verfahren bereit gestellt, umfassend (a) das Auftragen
einer elektrischen Ladung auf eine Oberfläche des hierin beschriebenen
Organofotorezeptors, (b) das bildweise Belichten der Oberfläche des
Organofotorezeptors mit Strahlung zum Dissipieren der Ladung in
ausgewählten
Bereichen und dadurch das Bilden eines Musters von wenigstens relativ
geladenen und ungeladenen Bereichen auf der Oberfläche, (c)
das in Kontaktbringen der Oberfläche
mit einem Toner wie einem flüssigen
Toner, der eine Dispersion aus Farbmittelpartikeln in einer organischen' Flüssigkeit
umfasst, zur Generierung eines getönten Bildes und (d) das Übertragen
des getönten Bildes
auf ein Substrat.
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In
einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein neues Ladungstransportmaterial
mit der oben beschriebenen allgemeinen Formel (1) bereit gestellt,
d. h. der Formel:
worin
R
1 und
R
2 unabhängig
voneinander gleich H, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe oder
eine Arylgruppe sind,
X eine verzweigte oder lineare Verbindungsgruppe
mit der Formel-(CH
2)m- ist, worin m eine
ganze Zahl zwischen und einschließlich 1 und 20 ist, und eine
oder mehrere der Methylengruppen optional durch O, S, C=O, O=S=O,
eine heterozyklische Gruppe, eine aromatische Gruppe, Urethan, Harnstoff,
eine Estergruppe, eine NR
3-Gruppe, eine
CHR
4-Gruppe oder eine CR
5R
6-Gruppe ersetzt ist, worin R
3,
R
4, R
5 und R
6 unabhängig
voneinander gleich H, eine Hydroxylgruppe, eine Thiolgruppe, eine
Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe, eine heterozyklische Gruppe oder
eine Arylgruppe sind,
V eine Vinylethergruppe umfasst, und
Z
eine Arylamingruppe umfasst, wie eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe
oder eine (N,N-disubstituierte)Arylamingruppe.
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Die
Erfindung stellt geeignete Ladungstransportmaterialien für Organofotorezeptoren
zur Verfügung, die
eine Kombination aus guten mechanischen und elektrostatischen Eigenschaften
aufzeigen. Die Erfindung stellt im Allgemeinen Organofotorezeptoren
mit guten elektrostatischen Eigenschaften wie einer hohen Vacc und einer niedrigen Vdis zur
Verfügung.
Diese Fotorezeptoren können
erfolgreich zusammen mit flüssigen
Tonern verwendet werden, um hoch qualitative Bilder herzustellen.
Die hohe Qualität
des bildgebenden Systems kann auch nach wiederholter zyklischer
Verwendung aufrecht erhalten werden.
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Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich aus der folgenden
Beschreibung der jeweiligen Ausführungsformen
davon und aus den Ansprüchen
ergeben.
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Die
hierin beschriebenen Merkmale und Ausführungsformen der ersten, zweiten,
dritten und vierten Aspekte der vorliegenden Erfindung können jeweils
als bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen
der anderen Aspekte der vorliegenden Erfindung angesehen werden.
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Ein
Organofotorezeptor, wie er hierin beschrieben wird, hat ein elektrisch
leitendes Substrat und ein fotoleitendes Element, das eine ladungsgenerierende
Verbindung und ein Ladungstransportmaterial mit einer Hydrazongruppe
umfasst, die durch den doppelt gebundenen Kohlenstoff an eine Arylamingruppe
wie eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe oder eine (N,N-disubstituierte)Arylamingruppe
gebunden ist, und durch den einzeln gebundenen Stickstoff an eine
Vinylethergruppe gebunden ist. Diese Ladungstransportmaterialien haben
im Allgemeinen wünschenswerte
Eigenschaften, wie es sich durch deren Leistungsfähigkeit
in Organofotorezeptoren für
die Elektrofotografie zeigt. Insbesondere haben die Ladungstransportmaterialien
dieser Erfindung im Allgemeinen hohe Ladungsträgermobilitäten und eine gute Kompatibilität mit verschiedenen
Bindemittelmaterialien und besitzen exzellente elektrofotografische
Eigenschaften. Die Organofotorezeptoren gemäß dieser Erfindung haben im
Allgemeinen eine hohe Fotoempfindlichkeit, ein niedriges Restpotenzial
und eine hohe Stabilität
in Bezug auf zyklische Tests, Kristallisation und die Biegung und
Dehnung von Organofotorezeptoren. Die Organofotorezeptoren sind
besonders in Laserdruckern und Ähnlichem
wie Faxmaschinen, Fotokopierern, Scannern und anderen elektronischen
Vorrichtungen, die auf Elektrofotografie basieren, nützlich.
Die Verwendung dieser Ladungstransportmaterialien wird in mehr Detail
unten in dem Zusammenhang mit der Verwendung eines Laserdruckers
beschrieben, obwohl deren Anwendung in anderen Vorrichtungen, die
durch Elektrofotografie betrieben werden, aus der unten gegebenen
Diskussion verallgemeinert werden kann.
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Wie
es oben erwähnt
wird, ist es für
die Ladungstransportmaterialien wünschenswert, eine homogene Lösung mit
dem polymeren Bindemittel zu bilden und in etwa homogen verteilt
in dem Organofotorezeptor während
der zyklischen Verwendung des Materials zu verbleiben, um hoch qualitative
Bilder insbesondere nach mehreren Zyklen herzustellen. Zusätzlich ist
es wünschenswert,
die Menge an Ladung, die das Ladungstransportmaterial aufnehmen
kann, zu erhöhen
(was durch einen Parameter angezeigt wird, der als Aufnahmespannung
oder „Vacc" bekannt
ist) und die Retention dieser Ladung nach dem Entladen zu verringern
(was durch einen Parameter angezeigt wird, der als Entladungsspannung
oder „Vdis" bekannt
ist).
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Die
Ladungstransportmaterialien können
als eine Ladungstransportverbindung oder als eine Elektronentransportverbindung
klassifiziert werden. Es gibt viele Ladungstransportverbindungen
und Elektronentransportverbindungen, die auf dem Gebiet der Elektrofotografie
bekannt sind. Nicht einschränkende
Beispiele von Ladungstransportverbindungen umfassen zum Beispiel
Pyrazolinderivate, Fluorenderivate, Oxadiazolderivate, Stilbenderivate,
Enaminderivate, Enaminstilbenderivate, Hydrazonderivate, Carbazolhydrazonderivate, Triarylamine,
Polyvinylcarbazol, Polyvinylpyren, Polyacenaphthalin oder Multihydrazonverbindungen,
die wenigstens zwei Hydrazongruppen sowie wenigstens zwei Gruppen
umfassen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus p-(N,N-disubstituiertem)
Arylamin wie Triphenylamin sowie Heterocyclen wie Carbazol, Julolidin, Phenothiazin,
Phenazin, Phenoxazin, Phenoxathiin, Thiazol, Oxazol, Isoxazol, Dibenzo(1,4)dioxin,
Thianthren, Imidazol, Benzothiazol, Benzotriazol, Benzoxazol, Benzimidazol,
Chinolin, Isochinolin, Chinoxalin, Indol, Indazol, Pyrrol, Purin,
Pyridin, Pyridazin, Pyrimidin, Pyrazin, Triazol, Oxadiazol, Tetrazol,
Thiadiazol, Benzisoxazol, Benzisothiazol, Dibenzofuran, Dibenzothiophen,
Thiophen, Thianaphthen, Chinazolin oder Cinnolin besteht.
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Nicht
einschränkende
Beispiele von Elektronentransportverbindungen umfassen zum Beispiel
Bromanilin, Tetracyanoethylen, Tetracyanochinodimethan, 2,4,7-Trinitro-9-fluorenon,
2,4,5,7-Tetranitro-9-fluorenon, 2,4,5,7-Tetranitroxanthon, 2,4,8-Trinitrothioxanthon,
2,6,8-Trinitro-indeno[1,2-b]thiophen-4-on und 1,3,7-Trinitrodibenzothiophen-5,5-dioxid, (2,3-Diphenyl-1-indenyliden)malonnitril,
4H-Thiopyran-1,1-dioxid und seine Derivate wie 4-Dicyanomethylen-2,6-diphenyl-4H-thiopyran-1,1-dioxid,
4-Dicyanomethylen-2,6-di-m-tolyl-4H-thiopyran-1,1-dioxid und unsymmetrisch
substituiertes 2,6-Diaryl-4H-thiopyran-1,1-dioxid
wie 4H-1,1-dioxo-2-(p-isopropylphenyl-6-phenyl-4-(dicyanomethyliden)thiopyran
und 4H-1,1-Dioxo-2-(p-isopropylphenyl)-6-(2-thienyl)-4-(dicyanomethyliden)thiopyran,
Derivate von Phospha-2,5-cyclohexadien, Alkoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malonitrilderivate
wie (4-n-Butoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malonnitril, (4-Phenethoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malonnitril,
(4-Carbitoxy-9-fluorenyliden)malonnitril und Diethyl(4-n-butoxycarbonyl-2,7-dinitro-9-fluorenyliden)-malonat,
Anthrachinodimethanderivate wie 11,11,12,12-Tetracyano-2-alkylanthrachinodimethan
und 11,11-Dicyano-12,12-bis(ethoxycarbonyl)anthrachinodimethan,
Anthronderivate wie 1-Chlor-10-[bis(ethoxycarbonyl)methylen]anthron,
1,8-Dichlor-10-[bis(ethoxycarbonyl)methylen]-anthron, 1,8-Dihydroxy-10[bis(ethoxycarbonyl)methylen]anthron
und 1-Cyano-10[bis- (ethoxycarbonyl)methylen]anthron,
7-Nitro-2-aza-9-fluorenyliden-malonnitril, Diphenochinonderivate,
Benzochinonderivate, Naphtochinonderivate, Chininderivate, Tetracyanoethylencyanoethylen,
2,4,8-Trinitrothioxanton, Dinitrobenzolderivate, Dinitroanthracenderivate,
Dinitroacridinderivate, Nitroanthrachinonderivate, Dinitroanthrachinonderivate,
Bernsteinsäureanhydrid,
Maleinsäureanhydrid,
Dibrommaleinsäureanhydrid,
Pyrenderivate, Carbazolderivate, Hydrazonderivate, N,N-Dialkylanilinderivate,
Diphenylaminderivate, Triphenylaminderivate, Triphenylmethanderivate,
Tetracyanochinodimethan, 2,4,5,7-Tetranitro-9-fluorenon, 2,4,7-Trinitro-9-dicyanomethylenfluorenon, 2,4,5,7-Tetranitroxanthonderivate
und 2,4,8-Trinitrothioxanthonderivate. In einigen Ausführungsformen
von Interesse umfasst die Elektronentransportverbindung ein (Alkoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malonnitrilderivat
wie (4-n-Butoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malonnitril. Obwohl viele
Ladungstransportmaterialien zur Verfügung stehen, gibt es, wie es
oben erwähnt
wurde, einen Bedarf an anderen Ladungstransportmaterialien, um die
verschiedenen Voraussetzungen von bestimmten elektrofotografischen
Anwendungen zu erfüllen.
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In
elektrofotografischen Anwendungen absorbiert eine ladungsgenerierende
Verbindung in einem Organofotorezeptor Licht, um Elektronenlochpaare
zu bilden. Diese Elektronen und Löcher können über ein geeignetes Zeitfenster
unter einem großen
elektrischen Feld transportiert werden, um lokal eine Oberflächenladung,
die das Feld generiert, zu entladen. Die Entladung des Feldes in
einer bestimmten Position resultiert in einem Oberflächenbeladungsmuster,
das im Wesentlichen dem Muster entspricht, das mit dem Licht erzeugt wird.
Dieses Ladungsmuster kann dann zur Führung der Tonerabscheidung
verwendet werden. Die hierin beschriebenen Ladungstransportmaterialien
sind im Allgemeinen effektiv für
den Transport von Ladung, Löchern und/oder
Elektronen aus den Elektronen-Lochpaaren, die durch die ladungsgenerierende
Verbindung gebildet wurden. In einigen Ausführungsformen kann auch eine
spezifische Elektronentransportverbindung oder eine Ladungstransportverbindung
zusammen mit dem Ladungstransportmaterial dieser Erfindung verwendet
werden.
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Die
Schicht oder Schichten von Materialien, die die ladungsgenerierende
Verbindung und die Ladungstransportmaterialien enthalten, befinden
sich in einem Organofotorezeptor. Um ein zweidimensionales Bild
unter Verwendung des Organofotorezeptors zu drucken, hat der Organofotorezeptor
eine zweidimensionale Oberfläche
zur Ausbildung von wenigstens einem Teil des Bildes. Das bildgebende
Verfahren wird dann durch die zyklische Bearbeitung des Organofotorezeptors
zur Vervollständigung
der Bildung des gesamten Bildes und/oder zur Verarbeitung der folgenden
Bilder weiter ausgeführt.
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Der
Organofotorezeptor kann in der Form einer Platte, eines flexiblen
Bandes, einer Scheibe, einer starren Trommel, eines Blattes um eine
starre oder biegsame Trommel herum oder Ähnliches bereit gestellt werden.
Das Ladungstransportmaterial kann in der gleichen Schicht wie die
ladungsgenerierende Verbindung vorliegen und/oder in einer von der
ladungsgenerierenden Verbindung verschiedenen Schicht vorliegen.
Zusätzliche
Schichten können
auch verwendet werden, wie es weiter unten beschrieben wird.
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In
einigen Ausführungsformen
umfasst das Organofotorezeptormaterial zum Beispiel: (a) eine Ladungstransportschicht,
die das Ladungstransportmaterial und ein polymeres Bindemittel umfasst,
(b) eine ladungsgenerierende Schicht, die die ladungsgenerierende
Verbindung und ein polymeres Bindemittel umfasst, und (c) das elektrisch
leitende Substrat. Die Ladungstransportschicht kann zwischen der
ladungsgenerierenden Schicht und dem elektrisch leitenden Substrat
vorliegen. Alternativ dazu kann die ladungsgenerierende Schicht
zwischen der Ladungstransportschicht und dem elektrisch leitenden
Substrat vorliegen. In weiteren Ausführungsformen weist das Organofotorezeptormaterial
eine einzelne Schicht mit sowohl einem Ladungstransportmaterial
wie auch einer ladungsgenerierenden Verbindung in einem polymeren
Bindemittel auf.
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Die
Organofotorezeptoren können
in eine elektrofotografische bildgebende Vorrichtungen wie Laserdrucker
eingebracht werden. In diesen Vorrichtungen wird ein Bild von physikalischen
Ausführungsformen
abgebildet und in ein Lichtbild umgesetzt, das auf den Organofotorezeptor übertragen
wird, um ein latentes Oberflächenbild
zu formen. Das latente Oberflächenbild
kann verwendet werden, um Toner auf die Oberfläche des Organofotorezeptors
anzuziehen, wobei das Tonerbild die gleiche oder die Negativform
des Lichtbildes ist, das auf den Organofotorezeptor projiziert wird.
Der Toner kann ein flüssiger
Toner oder ein trockener Toner sein. Der Toner wird anschließend von
der Oberfläche
des Organofotorezeptors auf eine aufnehmende Oberfläche wie
ein Blatt Papier übertragen.
Nach dem Übertragen
des Toners wird die Oberfläche
entladen und das Material ist zur weiteren zyklischen Verwendung
bereit. Die bildgebende Vorrichtung kann zusätzlich zum Beispiel eine Vielzahl
von Stützrollen
zum Transport eines aufnehmenden Mediums aus Papier und/oder zur
Bewegung des Fotorezeptors, eine Lichtbild-gebende Komponente mit
geeigneten optischen Vorrichtungen zur Bildung des Lichtbildes,
eine Lichtquelle wie einen Laser, eine Tonerquelle und ein Fördersystem
und ein geeignetes Steuerungssystem umfassen.
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Ein
elektrofotografisches bildgebendes Verfahren kann im Allgemeinen
das Folgende umfassen: (a) das Auftragen einer elektrischen Ladung
auf eine Oberfläche
des hierin beschriebenen Organofotorezeptors, (b) das bildweise
Belichten der Oberfläche
des Organofotorezeptors mit Strahlung zum Dissipieren der Ladung
in ausgewählten
Bereichen und dadurch das Bilden eines Musters aus geladenen und
ungeladenen
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Bereichen
auf der Oberfläche,
(c) das in Kontakt bringen der Oberfläche mit einem Toner wie einem flüssigen Toner,
der eine Dispersion aus Farbstoffpartikeln in einer organischen
Flüssigkeit
umfasst, zur Generierung eines getönten Bildes, um Toner zu den
geladenen oder ungeladenen Bereichen des Organofotorezeptors anzuziehen,
und (d) das Übertragen
des Tonerbildes auf ein Substrat.
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Wie
es hierin beschrieben wird, umfasst in einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung hierin ein Organofotorezeptor ein Ladungstransportmaterial
mit der Formel:
worin
R
1 und
R
2 unabhängig
voneinander gleich H, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe oder
eine Arylgruppe sind,
X eine verzweigte oder lineare Verbindungsgruppe
mit der Formel -(CH
2)
m-
ist, worin m eine ganze Zahl zwischen und einschließlich 1
und 20 ist, und eine oder mehrere der Methylengruppen optional durch
O, S, C=O, O=S=O, eine heterozyklische Gruppe, eine aromatische
Gruppe, Urethan, Harnstoff, eine Estergruppe, eine NR
3-Gruppe,
eine CHR
4-Gruppe oder eine CR
5R
6-Gruppe ersetzt ist, worin R
3,
R
4, R
5 und R
6 unabhängig
voneinander gleich H, eine Hydroxylgruppe, eine Thiolgruppe, eine
Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe, eine heterozyklische Gruppe oder
eine Arylgruppe sind,
V eine Vinylethergruppe umfasst, und
Z
eine Arylamingruppe umfasst, wie eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe
oder eine (N,N-disubstituierte) Arylamingruppe.
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In
einigen Ausführungsformen
ist X ein verzweigtes oder lineares, vorzugsweise lineares, -(CH2)m-, worin m eine ganze Zahl zwischen und
einschließlich
1 und 10 ist, in weiteren Ausführungsformen
zwischen 1 und einschließlich
5 ist, insbesondere 2 ist, und eine oder mehrere der Methylengruppen
ist wie oben erwähnt optional
ersetzt, vorzugsweise ohne solche Ersetzungen.
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In
einigen Ausführungsformen
ist R1 eine Arylgruppe. In einigen bevorzugten
Ausführungsformen
ist R2 gleich Wasserstoff. In einigen bevorzugten
Ausführungsformen
ist R1 eine Phenylgruppe. In einigen noch mehr
bevorzugten Ausführungsformen
ist R2 gleich Wasserstoff und R1 ist
eine Phenylgruppe. Vorzugsweise ist V gleich O-CH=CH2.
Vorzugsweise ist X gleich CH2CH2.
Vorzugsweise ist V gleich O-CH=CH2 und X
ist gleich CH2CH2.
In einigen Ausführungsformen
ist Z eine Carbazolgrupppe oder eine Triphenylamingruppe.
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Vorzugsweise
umfasst das fotoleitende Element des Organofotorezeptors zusätzlich ein
zweites Ladungstransportmaterial. Vorzugsweise umfasst das zweite
Ladungstransportmaterial eine Elektronentransportverbindung. Vorzugsweise
umfasst das fotoleitende Element des Organofotorezeptors zusätzlich ein
Bindemittel.
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Die
Substitution auf den chemischen Gruppen ist freizügig gestattet,
um verschiedene physikalische Wirkungen auf die Eigenschaften der
Verbindungen wie Mobilität,
Empfindlichkeit, Löslichkeit,
Stabilität
und Ähnliches,
so wie es auf dem Gebiet im Allgemeinen bekannt ist, zu beeinflussen.
In der Beschreibung der chemischen Substituenten gibt es bestimmte
Vorgehensweisen, die auf dem Gebiet üblich sind, die in der Verwendung
der Sprache reflektiert werden. Der Begriff „Gruppe" zeigt an, dass die generisch genannte
chemische Einheit (z. B. Alkylgruppe, Phenylgruppe, Vinylethergruppe,
Carbazolgruppe, Julolidingruppe oder (N,N-disubsttuierte Arylaminegruppe,
etc.) jeglichen Substituenten darauf aufweisen kann, der mit der
Bindungsstruktur der Gruppe konsistent ist. Zum Beispiel würde der
Begriff, wenn der Begriff „Alkylgruppe" verwendet wird,
nicht nur nicht substituierte lineare, verzweigte und zyklische
Alkyle wie Methyl, Ethyl, Isopropyl, tert-Butyl, Cyclohexyl, Dodecyl
und Ähnliche,
sondern auch Substituenten wie Hydroxyethyl, Cyanobutyl, 1,2,3-Trichlorpropyl
und Ähnliche
bedeuten.
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Jedoch
würde,
so wie es mit dieser Nomenklatur konsistent ist, keine Substitution
von diesem Begriff mit umfasst sein, die die fundamentale Bindungsstruktur
der zugrunde liegenden Gruppe ändern
würde.
Zum Beispiel wäre,
wenn eine Phenylgruppe genannt wird, eine Substitution wie 1-Hydroxyphenyl,
2,4-Fluorphenyl, ortho-Cyanophenyl, 1,3,5-Trimethoxyphenyl und Ähnliches
in dieser Terminologie akzeptabel, wohingegen die Substitution von
1,1,2,2,3,3-Hexamethylphenyl nicht akzeptabel wäre, da diese Substitution voraussetzen würde, dass
die Ringbindungsstruktur der Phenylgruppe in eine nicht aromatische
Form wegen der Substitution verändert
wird. Wenn auf eine Vinylethergruppe, eine Carbazolgruppe, eine
Julolidingruppe oder eine (N,N-disubstituierte)-Arylamingruppe Bezug genommen wird,
wird der zitierte Substituent jegliche Substitution umfassen, die
die chemische Natur der jeweiligen Gruppe nicht wesentlich ändert. Wenn
der Begriff „Rest" verwendet wird,
wie Alkylrest oder Phenylrest, zeigt diese Terminologie an, dass
das chemische Material nicht substituiert ist. Wenn der Begriff „Alkylrest" verwendet wird,
stellt dieser Begriff nur eine nicht substituierte Alkylkohlenwasserstoffgruppe
dar, egal ob diese verzweigt, geradkettig oder zyklisch ist.
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Im
Allgemeinen und außer
dort, wo ausdrücklich
anders darauf hingewiesen wird, gilt das Folgende. Bevorzugte Alkylgruppen
sind C1-16-Alkyl, insbesondere C1-12-Alkyl, ganz besonders C1-8-Alkyl,
sogar noch mehr besonders C1-4-Alkyl, die
geeignet substituiert oder nicht substituiert, geeignet linear,
verzweigt oder zyklisch sind.
-
Organofotorezeptoren
-
Die
Organofotorezeptoren können
zum Beispiel in der Form einer Platte, eines Blattes, eines flexiblen Bandes,
einer Scheibe, einer starren Trommel oder eines Blattes um eine
starre oder biegsame Trommel herum vorliegen, wobei flexible Bänder und
starre Trommeln im Allgemeinen in kommerziellen Ausführungsformen
verwendet werden. Der Organofotorezeptor kann zum Beispiel ein elektrisch
leitendes Substrat und auf dem elektrisch leitenden Substrat ein
fotoleitendes Element in der Form einer oder mehrerer Schichten
umfassen. Das fotoleitende Element kann sowohl ein Ladungstransportmaterial
wie auch eine ladungsgenerierende Verbindung in einem polymeren
Bindemittel umfassen, die in der gleichen Schicht oder auch nicht
vorliegen können,
sowie in einigen Ausführungsformen
ein zweites Ladungstransportmaterial wie eine Ladungstransportverbindung
oder eine Elektronentransportverbindung. Zum Beispiel können das
Ladungstransportmaterial und die ladungsgenerierende Verbindung
in einer einzigen Schicht vorliegen. In anderen Ausführungsformen umfasst
das fotoleitende Element jedoch eine Doppelschichtkonstruktion,
die eine ladungsgenerierende Schicht und eine getrennte Ladungstransportschicht
aufweist. Die ladungsgenerierende Schicht kann zwischen dem elektrisch
leitenden Substrat und der Ladungstransportschicht positioniert
sein. Alternativ dazu kann das fotoleitende Element eine Struktur
aufweisen, in der die Ladungstransportschicht zwischen dem elektrisch
leitenden Substrat und der ladungsgenerierenden Schicht vorliegt.
-
Das
elektrisch leitende Substrat kann flexibel sein, zum Beispiel in
der Form eines flexiblen Gewebes oder eines Bandes oder zum Beispiel
unflexibel in der Form einer Trommel vorliegen. Eine Trommel kann
eine hohle zylindrische Struktur aufweisen, die eine Befestigungsmöglichkeit
an der Trommel für
einem Antrieb bereit stellt, der die Trommel während des bildgebenden Verfahrens
rotiert. Typischer Weise umfasst ein flexibles elektrisch leitendes
Substrat ein elektrisch isolierendes Substrat und eine dünne Schicht
aus elektrisch leitendem Material, auf dem das fotoleitende Material
aufgetragen ist.
-
Das
elektrisch isolierende Substrat kann Papier oder ein filmbildendes
Polymer wie Polyester (z. B. Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat),
Polyimid, Polysulfon, Polypropylen, Nylon, Polyester, Polycarbonat,
Polyvinylharz, Polvinylfluorid, Polystyrol und Ähnliches sein. Spezifische
Beispiele von Polymeren als Träger
von Substraten umfassen zum Beispiel Polyethersulfon (STABAR® S-100,
das von ICI verfügbar ist),
Polyvinylfluorid (Tedlar®, das von E. I. DuPont
de Nemours & Company
verfügbar
ist), Polybisphenol-A Polycarbonat (MAKROFOL®, das
von der Mobay Chemical Company verfügbar ist) und amorphes Polyethylenterephthalat
(MELINAR®,
das von ICI Americas, Inc. verfügbar
ist). Die elektrisch leitenden Materialien können Grafit, verteiltes Russ,
Iod, leitende Polymere wie Polypyrrole und Calgon® leitendes
Polymer 261 sein (das kommerziell von der Calgon Corporation, Inc.,
Pittsburgh, Pa. verfügbar
ist), Metalle wie Aluminium, Titan, Chrom, Messing, Gold, Kupfer,
Palladium, Nickel oder Edelstahl oder Metalloxid wie Zinnoxid oder
Indiumoxid sein. In Ausführungsformen
von besonderem Interesse ist das elektrisch leitende Material Aluminium.
Im Allgemeinen hat das fotoleitende Substrat eine Dicke, die ausreicht,
um die benötigte
mechanische Stabilität
bereit zu stellen. Zum Beispiel können flexible Gewebesubstrate
im Allgemeinen eine Dicke von ungefähr 0,01 bis ungefähr 1 mm
aufweisen, während
Trommelsubstrate im Allgemeinen eine Dicke von ungefähr 0,5 mm bis
ungefähr
2 mm aufweisen.
-
Die
ladungsgenerierende Verbindung ist ein Material, das in der Lage
ist, Licht wie ein Farbstoff oder ein Pigment zu absorbieren, um
Ladungsträger
zu generieren. Nicht einschränkende
Beispiele von geeigneten ladungsgenerierenden Verbindungen umfassen
zum Beispiel metallfreie Phthalocyanine (z. B. ELA 8034 metallfreies
Phthalocyanin, das von H. W. Sands, Inc. oder Sanyo Cofor Works,
Ltd., CGM-X01 verfügbar
ist), Metallphthalocyanine wie Titanphthalocyanin, Kupferphthalocyanin,
Oxytitanphthalocyanin (wird auch als Titanyloxyphthalocyanin bezeichnet
und umfasst jegliche kristalline Phase oder Mischungen von kristallinen
Phasen, die als eine ladungsgenerierende Verbindung wirken können), Hydroxygalliumphthalocyanin,
Squaryliumfarbstoffe und Pigmente, Hydroxy-substituierte Squaryliumpigmente,
Perylimide, polynukleare Chinone, die von der Allied Chemical Corporation
unter dem Markennamen INDOFAST® Double Scarlet, INDOFAST® Violet Lake
B, INDOFAST® Brilliant
Scarlet und INDOFAST® Orange verfügbar sind,
Chinacridone, die von DuPont unter dem Markennamen MONASTRAL® Red,
MONASTRAL® Violet
und MONASTRAL® Red
Y verfügbar
sind, aus Naphthalin-1,4,5,8-tetracarbonsäure abgeleitete Pigmente, die
die Perinone, Tetrabenzoporphyrine und Tetranaphthaloporphyrine
umfassen, Indigo- und Thioindigofarbstoffe, Benzothioxanthenderivate,
aus Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäure abgeleitete Pigmente, Polyazopigmente
einschließlich
Bisazo-, Trisazo und Tetrakisazopigmente, Polymethinfarbstoffe,
Farbstoffe, die Chinazolingruppen enthalten, tertiäre Amine,
amorphes Selen, Selenlegierungen wie Selen-Tellur, Selen-Tellur-Arsen
und Selen-Arsen,
Cadmiumsulphoselenid, Cadmiumselenid, Cadmiumsulphid und Mischungen
davon. Für
einige Ausführungsformen
umfasst die ladungsgenerierende Verbindung Oxytitanphthalocyanin
(z. B. jegliche Phase davon) Hydroxygalliumphthalocyanin oder eine
Kombination davon.
-
Die
fotoleitende Schicht dieser Erfindung kann optional ein zweites
Ladungstransportmaterial enthalten, das eine Ladungstransportverbindung,
eine Elektronentransportverbindung oder eine Kombination von beiden
sein kann. Im Allgemeinen kann jegliche Ladungstransportverbindung
oder Elektronentransportverbindung, die auf dem Gebiet bekannt ist,
als das zweite Ladungstransportmaterial verwendet werden.
-
Eine
Elektronentransportverbindung und ein UV-Lichtstabilisator können ein
synergistisches Verhältnis
zur Bereitstellung des gewünschten
Elektronenflusses innerhalb des Fotoleiters aufweisen. Das Vorhandensein
der UV-Lichtsabilisatoren verändert
die Elektronentransportfähigkeiten
der Elektronentransportverbindungen zur Verbesserung der elektronentransportierten
Eigenschaften des Verbundstoffes. UV-Lichtstabilisatoren können ultraviolette
Lichtabsorber oder ultraviolette Lichthemmer sein, die freie Radikale
abfangen.
-
UV-Lichtabsorber
können
ultraviolette Strahlung absorbieren und als Hitze entladen. Von
UV-Lichthemmern wird angenommen, dass sie freie Radikale abfangen,
die durch das ultraviolette Licht gebildet werden, und nach dem
Einfangen der freien Radikale anschließend aktive Stabilisatorenreste
unter Energieentladung regenerieren. Im Hinblick auf das synergistische
Verhältnis
der UV-Stabilisatoren zu den Elektronentransportverbindungen müssen die
besonderen Vorteile der UV-Stabilisatoren nicht unbedingt deren
UV-stabilisierenden Fähigkeiten
sein, obwohl die UV-stabilisierende Fähigkeit zusätzlich bei der Verringerung
des Abbaus des Organofotorezeptors mit der Zeit vorteilhaft sein
kann. Die verbesserte synergistische Leistungsfähigkeit der Organofotorezeptoren
bei Schichten, die sowohl eine Elektronentransportverbindung wie
auch einen UV-Stabilisator umfassen, wird zusätzlich in der korrespondierenden
U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/425,333 beschrieben,
die am 28. April 2003 von Zhu unter dem Titel „Organophotoreceptor With A
Light Stabilizer" angemeldet
wurde, die als US 2003/0228534 A1 veröffentlicht wurde.
-
Nicht
einschränkende
Beispiele von geeigneten Lichtstabilisatoren umfassen zum Beispiel
gehinderte Trialkylamine wie Tinuvin 144 und Tinuvin 292 (von Ciba
Specialty Chemicals, Terrytown, NY), gehinderte Alkoxydialkylamine
wie Tinuvin 123 (von Ciba Specialty Chemicals), Benzotriazole wie
Tinuvin 328, Tinuvin 900 und Tinuvin 928 (von Ciba Specialty Chemicals),
Benzophenone wie Sanduvor 3041 (von der Clariant Corp., Charlotte,
N.C.), Nickelverbindungen wie Arbestab (von Robinson Brothers Ltd.,
West Midlands, Great Britain), Salicylate, Cyanocinnamate, Benzylidenmalonate,
Benzoate, Oxanilide wie Sanduvor VSU (von der Clariant Corp., Charlotte,
N.C.), Triazine wie Cyagard UV-1164 (von Cytec Industries Inc.,
N.J.), polymere sterisch gehinderte Amine wie Luchem (von Atochem
North America, Buffalo, NY). In einigen Ausführungsformen wird der Lichtstabilisator
aus der Gruppe ausgewählt,
die aus gehinderten Trialkylaminen mit der folgenden Formel besteht:
worin
R
1, R
2, R
3, R
4, R
6,
R
7, R
8, R
10, R
11, R
12, R
13, R
15 und R
16 unabhängig voneinander
gleich Wasserstoff, eine Alkylgruppe oder eine Ester- oder Ethergruppe
sind; und R
5, R
9 und
R
14 jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgruppe
sind; und X eine Verbindungsgruppe ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus -O-CO-(CH
2)
m-CO-O-
besteht, worin m zwischen 2 und 20 liegt.
-
Das
Bindemittel ist im Allgemeinen in der Lage, das Ladungstransportmaterial
(in dem Fall der Ladungstransportschicht oder einer Einzelschichtkonstruktion)
und/oder die ladungsgenerierende Verbindung (in dem Fall der ladungsgenerierenden
Schicht oder einer Einzelschichtkonstruktion) zu dispergieren oder
aufzulösen.
Beispiele von geeigneten Bindemitteln für sowohl die ladungsgenerierende
Schicht wie auch die Ladungstransportschicht umfassen im Allgemeinen
zum Beispiel Polystyrol-co-butadien, Polystyrol-co-acrylnitril, modifizierte
acrylische Polymere, Polyvinylacetat, Styrol-Alkydharze, Soja-Alkylharze,
Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyacrylnitril, Polycarbonate,
Polyacrylsäure,
Polyacrylate, Polymethacrylate, Styrolpolymere, Polyvinylbutyral,
Alkydharze, Polyamide, Polyurethane, Polyester, Polysulfone, Polyeter,
Polyketone, Phenoxyharze, Epoxyharze, Silikonharze, Polysiloxane,
Poly(hydroxyether)-harze,
Polyhydroxystyrolharze, Novolak, Poly(phenylglycidylether)-co-dicyclo-pentadien,
Copolymere aus Monomeren, die in den oben genannten Polymeren verwendet
werden und Kombinationen davon. Geeignete Bindemittel umfassen zum
Beispiel Polyvinylbutyral wie BX-1 und BX-5 von der Sekisui Chemical
Co. Ltd., Japan.
-
Geeignete
optionale Additive für
eine einzelne oder mehrere der Schichten umfassen zum Beispiel Antioxidantien,
Kopplungsmittel, dispergierende Mittel, Härtungsmittel, Tenside und Kombinationen
davon.
-
Das
fotoleitende Element hat im Ganzen typischer Weise eine Dicke von
ungefähr
10 Mikron bis ungefähr
45 Mikron. In den Dualschicht-Ausführungsformen mit einer getrennten
ladungsgenerierenden Schicht und einer getrennten Ladungstransportschicht
hat die ladungsgenerierende Schicht im Allgemeinen eine Dicke von
ungefähr 0,5
Mikron bis ungefähr
2 Mikron und die Ladungstransportschicht hat eine Dicke von ungefähr 5 Mikron
bis ungefähr
35 Mikron. In Ausführungsformen,
bei denen das Ladungstransportmaterial und die ladungsgenerierende
Verbindung in der gleichen Schicht vorliegen, hat die Schicht mit
der ladungsgenerierenden Verbindung und der Ladungstransportzusammensetzung
im Allgemeinen eine Dicke von ungefähr 7 Mikron bis ungefähr 30 Mikron.
In Ausführungsformen
mit einer einzelnen Elektronentransportschicht hat die Elektronentransportschicht
eine durchschnittliche Dicke von ungefähr 0,5 Mikron bis ungefähr 10 Mikron
und in weiteren Ausführungsformen
von ungefähr
1 Mikron bis ungefähr
3 Mikron. Im Allgemeinen kann eine Elektronentransportüberzugsschicht
die Widerstandsfähigkeit
gegenüber
mechanischem Abrieb erhöhen,
die Widerstandsfähigkeit
gegenüber
der Feuchtigkeit der Trägerflüssigkeit
und der Atmosphäre
erhöhen
und den Abbau des Fotorezeptors durch Koronagase verringern. Ein
Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass zusätzliche
Bereiche der Dicke innerhalb der oben explizit genannten Bereiche
vorgesehen sind und innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung
liegen.
-
Im
Allgemeinen liegt die ladungsgenerierende Verbindung für die hierin
beschriebenen Organofotorezeptoren in einer Menge von ungefähr 0,5 bis
ungefähr
25 Gewichtsprozent, in weiteren Ausführungsformen in einer Menge
von ungefähr
1 bis ungefähr
15 Gewichtsprozent und in anderen Ausführungsformen in einer Menge
von ungefähr
2 bis ungefähr
10 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht der fotoleitenden Schicht vor.
Das Ladungstransportmaterial liegt geeigneter Weise in einer Menge
von ungefähr
10 bis ungefähr
80 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht der fotoleitenden Schicht,
in weiteren Ausführungsformen
in einer Menge von ungefähr
35 bis ungefähr
60 Gewichtsprozent und in anderen Ausführungsformen in einer Menge von
ungefähr
45 bis ungefähr
55 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht der fotoleitenden Schicht
vor. Das optionale zweite Ladungstransportmaterial kann, falls es
vorhanden ist, in einer Menge von wenigstens ungefähr 2 Gewichtsprozent
vorliegen, in anderen Ausführungsformen
in einer Menge von ungefähr
2,5 bis ungefähr
25 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht der fotoleitenden Schicht
und in weiteren Ausführungsformen
in einer Menge von ungefähr
4 bis ungefähr
20 Gewichtsprozent basierend auf der fotoleitenden Schicht vorliegen.
Das Bindemittel liegt geeigneter Weise in einer Menge von ungefähr 15 bis
ungefähr
80 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht der fotoleitenden Schicht
vor und in weiteren Ausführungsformen
in einer Menge von ungefähr
20 bis ungefähr
75 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht der fotoleitenden Schicht
vor. Ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass
zusätzliche
Bereiche innerhalb der explizit genannten Bereiche der Zusammen setzungen
vorgesehen sind und innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung
liegen.
-
Für die Dualschicht-Ausführungsformen
mit einer getrennten ladungsgenerierenden Schicht und einer Ladungstransportschicht
umfasst die ladungsgenerierende Schicht im Allgemeinen ein Bindemittel
in einer Menge von ungefähr
10 bis ungefähr
90 Gewichtsprozent, in weiteren Ausführungsformen in einer Menge
von ungefähr
15 bis ungefähr
80 Gewichtsprozent und in einigen Ausführungsformen in einer Menge
von ungefähr 20
bis ungefähr
75 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht der ladungsgenerierenden
Schicht. Das optionale Ladungstransportmaterial in der ladungsgenerierenden
Schicht kann im Allgemeinen, falls es vorhanden ist, in einer Menge
von wenigstens ungefähr
2,5 Gewichtsprozent, in weiteren Ausführungsformen in einer Menge
von ungefähr
4 bis ungefähr
30 Gewichtsprozent und in anderen Ausführungsformen in einer Menge von
ungefähr
10 bis ungefähr
25 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht der ladungsgenerierenden Schicht
vorliegen. Die Ladungstransportschicht umfasst im Allgemeinen ein
Bindemittel in einer Menge von ungefähr 20 Gewichtsprozent bis ungefähr 70 Gewichtsprozent
und in weiteren Ausführungsformen
in einer Menge von ungefähr
30 Gewichtsprozent bis ungefähr
50 Gewichtsprozent. Ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird
erkennen, dass zusätzliche
Bereiche der Bindemittelkonzentrationen für die Doppelschicht-Ausführungsformen
innerhalb der oben explizit genannten Bereiche vorgesehen sind und
in den Umfang der vorliegenden Offenbarung fallen.
-
Für die Ausführungsformen
mit einer Einzelschicht mit einer ladungsgenerierenden Verbindung
und einem Ladungstransportmaterial umfasst die fotoleitende Schicht
im Allgemeinen ein Bindemittel, ein Ladungstransportmaterial und
eine ladungsgenerierende Verbindung. Die ladungsgenerierende Verbindung kann
in einer Menge von ungefähr
0,05 bis ungefähr
25 Gewichtsprozent und in weiteren Ausführungsformen in einer Menge
von ungefähr
2 bis ungefähr
15 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht der fotoleitenden Schicht
vorliegen. Das Ladungstransportmaterial kann in einer Menge von
ungefähr
10 bis ungefähr
80 Gewichtsprozent vorliegen, in anderen Ausführungsformen in einer Menge
von ungefähr
25 bis ungefähr
65 Gewichtsprozent, in zusätzlichen
Ausführungsformen
in einer Menge von ungefähr
30 bis ungefähr
60 Gewichtsprozent und in weiteren Ausführungsformen in einer Menge
von ungefähr
35 bis ungefähr
55 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht der fotoleitenden Schicht
vorliegen, wobei der Rest der fotoleitenden Schicht das Bindemittel
und optionale Additive wie jegliche konventionellen Additive umfasst.
Eine Einzelschicht mit einer Ladungstransportzusammensetzung und
einer ladungsgenerierenden Verbindung umfasst im Allgemeinen ein Bindemittel
in einer Menge von ungefähr
10 Gewichtsprozent bis ungefähr
75 Gewichtsprozent, in anderen Ausführungsformen in einer Menge
von ungefähr
20 Gewichtsprozent bis ungefähr
60 Gewichtsprozent und in weiteren Ausführungsformen in einer Menge
von ungefähr
25 Gewichtsprozent bis ungefähr
50 Gewichtsprozent. Optional kann die Schicht mit der ladungsgenerierenden
Verbindung und dem Ladungstransportmaterial ein zweites Ladungstransportmaterial
umfassen. Das optionale zweite Ladungstransportmaterial kann im Allgemeinen,
falls es vorhanden ist, in einer Menge von wenigstens ungefähr 2,5 Gewichtsprozent
vorhanden sein, in weiteren Ausführungsformen
in einer Menge von ungefähr
4 bis ungefähr
30 Gewichtsprozent und in anderen Ausführungsformen in einer Menge
von ungefähr
10 bis ungefähr
25 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht der fotoleitenden Schicht
vorhanden sein. Ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird erkennen,
dass zusätzliche
Bereiche der Zusammensetzungen innerhalb der explizit genannten
Bereiche der Zusammensetzungen für
die oben genannten Schichten vorgesehen sind und innerhalb der vorliegenden
Offenbarung liegen.
-
Im
Allgemeinen kann jegliche Schicht mit einer Elektronentransportverbindung
vorteilharter Weise zusätzlich
einen UV-Lichtstabilisator umfassen. Insbesondere kann die Elektronentransportschicht
im Allgemeinen eine Elektronentransportverbindung, ein Bindemittel
und optional einen UV-Lichtstabilisator umfassen. Eine Überzugsschicht,
die eine Elektronentransportverbindung umfasst, wird zusätzlich in
der korrespondierenden U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer
101396,536 von Zhu et al. mit dem Titel „Organophotoreceptor With
An Electron Transport Layer" beschrieben,
die als U.S. 2003/0194626 A1 veröffentlicht
wurde. Zum Beispiel kann eine Elektronentransportverbindung, wie
sie oben beschrieben wird, in der Freisetzungsschicht des hierin
beschriebenen Fotoleiters verwendet werden. Geeigneter Weise kann
die Elektronentransportverbindung in einer Elektronentransportschicht
in einer Menge von ungefähr
10 bis ungefähr
50 Gewichtsprozent vorliegen und in anderen Ausführungsformen in einer Menge
von ungefähr
20 bis ungefähr
40 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht der Elektronentransportschicht
vorliegen. Ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird erkennen,
dass zusätzliche
Bereiche der Zusammensetzungen innerhalb der explizit genannten
Bereiche vorgesehen sind und innerhalb des Umfangs der vorliegenden
Offenbarung liegen.
-
Der
UV-Lichtstabilisator liegt im Allgemeinen, falls er in einer oder
mehreren geeigneten Schichten des Fotoleiters vorhanden ist, in
einer Menge von ungefähr
0,5 bis ungefähr
25 Gewichtsprozent vor und in einigen Ausführungsformen in einer Menge
von ungefähr
1 bis ungefähr
10 Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht der jeweiligen Schicht
vor. Ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass
zusätzliche Bereiche
der Zusammensetzungen innerhalb der explizit genannten Bereiche
vorgesehen sind und innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung
liegen.
-
Zum
Beispiel kann die fotoleitende Schicht durch das Dispergieren oder
Auflösen
der Komponenten, wie einer oder mehreren ladungsgenerierenden Verbindung(en),
des Ladungstransportmaterials dieser Erfindung, eines zweiten Ladungstransportmaterials
wie eine Ladungstransportverbindung oder eine Elektronentransportverbindung,
eines UV-Lichtstabilisators und eines polymeren Bindemittels, in
einem organischen Lösungsmittel,
das Beschichten der Dispersion und/oder Lösung auf die jeweils darunter
liegende Schicht und das Trocknen der Beschichtung hergestellt werden.
Insbesondere können
die Komponenten durch hoch scherende Homogenisation, Kugelmahlen,
Abriebmahlen, hoch energetisches Kugel- (Sand-) mahlen oder andere die
Größe verringernde
Verfahren oder Mischvorrichtungen, die auf dem Gebiet bekannt sind,
zur Bewirkunq einer Verringerung der Partikelgröße bei der Bildung einer Dispersion
dispergiert werden.
-
Der
Fotorezeptor kann optional eine oder mehrere zusätzliche Schichten aufweisen.
Eine zusätzliche Schicht
kann zum Beispiel eine Unterschicht oder eine Überzugsschicht wie eine Sperrschicht,
eine Freisetzungsschicht, eine schützende Schicht oder eine Klebeschicht
sein. Eine freisetzende Schicht oder eine schützende Schicht können die
oberste Schicht des fotoleitenden Elements bilden. Eine Sperrschicht
kann zwischen der Freisetzungsschicht und dem fotoleitenden Element
vorliegen oder zur Überschichtung
des fotoleitenden Elements verwendet werden. Die Sperrschicht stellt
einen Schutz vor dem Abrieb für
die darunter liegenden Schichten dar. Eine Klebeschicht lokalisiert
und verbessert die Haftung zwischen einem fotoleitenden Element,
einer Sperrschicht und einer Freisetzungsschicht oder jeglicher
Kombination davon. Eine Unterschicht ist eine ladungsblockierende
Schicht und liegt zwischen dem elektrisch leitenden Substrat und
dem fotoleitenden Element vor. Die Unterschicht kann auch die Haftung
zwischen dem elektrisch leitenden Substrat und dem fotoleitenden
Element verbessern.
-
Geeignete
Sperrschichten umfassen zum Beispiel Beschichtungen wie eine vernetzbare
kolloidale Siloxanol-Siliziumdioxid-Beschichtung und eine kolloidale
hydroxylierte Silsesquioxan-Silizumdioxidbeschichtung und organische
Bindemittel wie Polyvinylalkohol, Methylvinylether-/Maleinsäureanhydrid-Copolymer,
Casein, Polyvinylpynolidon, Polyacrylsäure, Gelatine, Stärke, Polyurethane,
Polyimide, Polyester, Polyamide, Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid,
Polyvinylidenchlorid, Polycarbonate, Polyvinylbutyral, Polyvinylacetoacetal,
Polyvinylformiat, Polyacrylnitril, Polymethylmethacrylat, Polyacrylate,
Polyvinylcarbazole, Copolymere aus Monomeren, die in den oben genannten
Polymeren verwendet werden, Vinylchlorid/Vinylacetat/Vinylalkohol-Terpolymere,
Vinylchlorid/Vinylacetat/Maleinsäure-Terpolymere,
Ethylen/Vinylacetat-Copolymere, Vinylchlori/Vinylidenchlorid-Copolymere,
Zellulosepolymere und Mischungen davon. Die oben genannten Sperrschichtpolymere
können
optional kleine anorganische Partikel wie gerauchtes Siliziumdioxid,
Siliziumdioxid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder eine Kombination
davon, enthalten. Sperrschichten werden zusätzlich in dem U.S. Patent 6,001,522
von Woo et al. mit dem Titel „Barrier
Layer For Photoconductor Elements Comprising An Organic Polymer
And Silica" beschrieben.
Die Oberschicht der Freisetzungsschicht kann jegliche Freisetzungsschichtzusammensetzung,
die auf dem Gebiet bekannt ist, umfassen. In einigen Ausführungsformen
ist die Freisetzungsschicht ein fluoriertes Polymer, Siloxanpolymer,
Fluorsilikonpolymer, Silan, Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylat
oder eine Kombination davon. Die Freisetzungsschichten können vernetzte
Polymere umfassen.
-
Die
Freisetzungsschicht kann zum Beispiel jegliche Freisetzungsschichtzusammensetzung,
die auf dem Gebiet bekannt ist, umfassen. In einigen Ausführungsformen
umfasst die Freisetzungsschicht ein fluoriertes Polymer, Siloxanpolymer,
Fluorsilikonpolymer, Polysilan, Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylat,
Poly(methyl-methacrylat-co-methacrylsäure), Urethanharze,
Urethanepoxyharze, acrylierte Urethanharze, Urethanacrylsäureharze
oder eine Kombination davon. In weiteren Ausführungsformen umfassen die Freisetzungsschichten
vernetzte Polymere.
-
Die
schützende
Schicht kann den Organofotorezeptor vor chemischem und mechanischem
Schaden schützen.
Die schützende
Schicht kann jegliche schützende
Schichtzusammensetzung, die auf dem Gebiet bekannt ist, umfassen.
In einigen Ausführungsformen
ist die schützende
Schicht ein fluoriertes Polymer, Siloxanpolymer, Fluorsilikonpolymer,
Polysilan, Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylat, Poly(methylmethacrylat-co-methacrylsäure), Urethanharze,
Urethanepoxyharze, acrylierte Urethanharze, Urethanacrylsäureharze
oder eine Kombinationen davon. In einigen Ausführungsformen von besonderem
Interesse sind die Freisetzungsschichten vernetzte Polymere.
-
Eine Überzugsschicht
kann eine Elektronentransportverbindung umfassen, wie sie zusätzlich in
der korrespondierenden U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer
10/396,536 beschrieben wird, die am 25. März 2003 von Zhu et al. angemeldet
wurde, mit dem Titel „Organoreceptor
With An Electron Transport Layer", die
als U.S. 2003/0194626 A1 veröffentlicht
wurde. Zum Beispiel kann eine Elektronentransport verbindung, wie
sie oben beschrieben wird, in der Freisetzungsschicht dieser Erfindung
verwendet werden. Geeigneter Weise kann die Elektronentransportverbindung
in der Überzugsschicht
in einer Menge von ungefähr
2 bis ungefähr
50 Gewichtsprozent und in anderen Ausführungsformen in einer Menge
von ungefähr
10 bis ungefähr 40
Gewichtsprozent basierend auf dem Gewicht der Freisetzungsschicht
vorliegen. Ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird erkennen,
dass zusätzliche
Bereiche der Zusammensetzung in den explizit genannten Bereichen
vorgesehen sind und innerhalb der vorliegenden Offenbarung liegen.
-
Im
Allgemeinen umfassen Haftschichten ein filmbildendes Polymer wie
Polyester, Polyvinylbutyral, Polyvinylpyrrolidin, Polyurethan, Polymethalmethacrylat,
Poly(hydroxyaminoether) und Ähnliche.
Sperr- und Haftschichten werden zusätzlich in dem U.S. Patent 6,180,305
von Ackley et al. mit dem Titel „Organic Photoreceptors for
Liquid Electrophotography" beschrieben.
-
Unterschichten
können
zum Beispiel Polyvinylbutyral, Organosilane, hydrolysierbare Silane,
Epoxyharze, Polyester, Polyamide, Polyurethane und Ähnliche
umfassen. In einigen Ausführungsformen
hat die Unterschicht eine Trockendicke zwischen ungefähr 20 Angström und ungefähr 2000
Angström.
Unterschichten, die leitende Metalloxidpartikel enthalten, können zwischen
ungefähr
1 bis ungefähr
25 Mikron dick sein. Ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird
erkennen, dass zusätzliche
Bereiche der Zusammensetzungen und der Dicke in den explizit genannten
Bereichen vorgesehen sind und innerhalb des Umfangs der vorliegenden
Offenbarung liegen.
-
Die
hierin beschriebenen Ladungstransportmaterialien und Fotorezeptoren,
die diese Verbindungen umfassen, sind zur Verwendung in einem bildgebenden
Verfahren mit einer Trockentoner- oder Flüssigtonerentwicklung geeignet.
Zum Beispiel können
jegliche trockenen Toner und flüssigen
Toner, die auf dem Gebiet bekannt sind, in einem Verfahren und mit
der Vorrichtung dieser Erfindung verwendet werden. Die flüssige Tonerentwicklung
kann wünschenswert
sein, weil sie die Vorteile der Bereitstellung höher auflösender Bilder und die Notwendigkeit
niedrigerer Energie zur Bildfixierung im Vergleich zu trockenen
Tonern bietet. Beispiele von geeigneten flüssigen Tonern sind auf dem
Gebiet bekannt. Flüssige
Toner umfassen im Allgemeinen Tonerpartikel, die in einer Trägerflüssigkeit
dispergiert sind. Die Tonerpartikel können ein Farbmittel/Pigment,
ein Harzbindemittel und/oder einen Ladungsrichter umfassen. In einigen
Ausführungsformen
des flüssigen
Toners kann das Harz zu Pigment-Verhältnis bei 1:1 bis 10:1 liegen
und in anderen Ausführungsformen
bei 4:1 bis 8:1 liegen. Flüssige
Toner werden zusätzlich
in den veröffentlichten
U.S. Patentanmeldungen 2002/0128349 mit dem Titel „Liquid
Inks Comprising A Stable Organosol" und 2002/0086916 mit dem Titel „Liquid
Inks Comprising Treated Colorant Partictes" und in dem U.S. Patent Nr. 6,649,316
mit dem Titel „Phase
Change Developer For Liquid Electrophotography" beschrieben.
-
Ladungstransportmaterial
-
Wie
es hierin beschrieben wird, umfasst ein Organofotorezeptor ein Ladungstransportmaterial
mit der Formel
worin
R
1 und
R
2 unabhängig
voneinander gleich H, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe oder
eine Arylgruppe sind,
X eine verzweigte oder lineare Verbindungsgruppe
mit der Formel-(CH
2)
m ist,
worin m eine ganze Zahl zwischen und einschließlich 1 und 20 ist, und eine
oder mehrere der Methylengruppen optional durch O, S, C=O, O=S=O,
eine heterozyklische Gruppe, eine aromatische Gruppe, Urethan, Harnstoff,
eine Estergruppe, eine NR
3-Gruppe, eine
CHR
4-Gruppe oder eine CR
5R
6-Gruppe ersetzt ist, worin R
3,
R
4, R
5 und R
6 unabhängig
voneinander gleich H, eine Hydroxylgruppe, eine Thiolgruppe, eine
Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe, eine heterozyklische Gruppe oder
eine Arylgruppe sind, V eine Vinylethergruppe umfasst, und
Z
eine Arylamingruppe umfasst, wie eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe
oder eine (N,N-disubstituierte) Arylamingruppe (z. B. eine Triphenylamingruppe).
-
In
einigen Ausführungsformen
ist X ein verzweigtes oder lineares, vorzugsweise lineares, -(CH2)m-, worin m eine
ganze Zahl zwischen und einschließlich 1 und 10 ist, in weiteren
Ausführungsformen
zwischen 1 und einschließlich
5 ist, insbesondere 2 ist, und eine oder mehrere der Methylengruppen
ist wie oben erwähnt optional
ersetzt, vorzugsweise ohne solche Ersetzungen.
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In
einigen Ausführungsformen
ist R1 eine Arylgruppe. In einigen bevorzugten
Ausführungsformen
ist R2 gleich Wasserstoff. In einigen bevorzugten
Ausführungsformen
ist R1 eine Phenylgruppe. In einigen noch mehr
bevorzugten Ausführungsformen
ist R2 gleich Wasserstoff und R1 ist
eine Phenylgruppe. Vorzugsweise ist V gleich O-CH=CH2.
Vorzugsweise ist X gleich CH2CH2.
Vorzugsweise ist V gleich O-CH=CH2 und X
ist gleich CH2CH2.
In einigen Ausführungsformen
ist Z eine Carbazolgrupppe oder eine Triphenylamingruppe.
-
Spezifische
nicht einschränkende
Beispiele von geeigneten Ladungstransportmaterialien im Umfang der
allgemeinen Formel (1) der vorliegenden Erfindung haben die folgenden
Strukturen (2)–(3):
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Synthese der Ladungstransportmaterialien
-
Die
Synthese der Ladungstransportmaterialien dieser Erfindung kann durch
das folgende Mehrschrittsyntheseverfahren durchgeführt werden,
obwohl andere geeignete Verfahren durch einen Durchschnittsfachmann
auf dem Gebiet basierend auf der vorliegenden Offenbarung verwendet
werden können.
-
Schritt 1: Monoformylierung
des Arylamins
-
In
diesem Schritt wird das Arylamin, das die 2-Gruppe der Formel (1)
bildet, umgesetzt, um formylsubstituiert zu sein, so dass es mit
einem Hydrazin reagieren kann, um ein Hydrozon zu bilden. Phosphoroxychlorid
(POCl3) wird tropfenweise zu getrocknetem
Dimethylformamid (DMF) bei 0 °C
unter Stickstoffatmosphäre hinzu
gegeben. Die Lösung
wird langsam auf Raumtemperatur erwärmt. Eine Lösung eines ausgewählten Arylamins
in trockenem DMF kann tropfenweise zu dieser Lösung hinzu gegeben werden.
Die Reaktionsmischung wird auf 80 °C für 24 Stunden erwärmt und
in Eiswasser gegossen. Diese Lösung
wird mit 10 % Kaliumhydroxidlösung
neutralisiert bis der pH-Wert 6–8
erreicht. Das Produkt kann mit Chloroform extrahiert werden. Der
Chloroformextrakt wird mit getrocknetem Natriumsulfat getrocknet
und filtriert. Dann wird das Lösungsmittel
verdampft. Das Produkt ist ein Aldehyd des Arylamins, das aus einem
Lösungsmittel
wie Methanol kristallisiert werden kann. Eine substituierte Form
von Dimethylformamid kann verwendet werden, um ein korrespondierendes
Keton zu bilden, was in einer Verbindung resultieren würde, bei
der sich R2 der Formel (1) von Wasserstoff
unterscheidet.
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Schritt 2: Hydrazonbildung
-
Das
Aldehyd (oder das Keton) des Arylamins, das in Schritt 1 oben erhalten
wurde, wird in Methanol unter mildem Erwärmen aufgelöst. Dann wird eine Lösung eines
N- substituierten
Hydrazins in Methanol zu der Lösung
hinzu gegeben. Die Reaktionsmischung wird für 2 Stunden zum Rückfluss
erhitzt und dann langsam auf Raumtemperatur herunter gekühlt. Das
präzipitierte
Produkt ist ein Hydrazonderivat des Arylamins. Das Hydrazonderivat
wird filtriert, mit einer großen
Menge an Methanol gewaschen und dann bei Raumtemperatur in einem
Vakuum durch eine Ölpumpe
getrocknet.
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Schritt 3: Umsetzung des
Hydrazons mit 2-Chlorethylvinylether
-
Das
Hydrazonderivat, das in Schritt 2 erhalten wurde, wird in Ethylmethylketon
aufgelöst,
um eine Lösung
zu bilden. Dann wird 2-Chlorethylvinylether zu der Lösung hinzu
gegeben. Später
werden Kaliumhydroxid (KOH) und Kaliumcarbonat (K2CO3) in zwei Portionen in die Reaktionsmischung
gegeben. Die Reaktionsmischung wird für 36 Stunden zum Sieden erhitzt.
Das Produkt kann durch Säulenchromatographie
aufgereinigt werden. Andere mit Halogen substituierten Vinyletherverbindungen
können
verwendet werden, um andere X-Gruppen in die resultierenden Ladungstransportmaterialien
der Formel (1) einzuführen.
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Die
Erfindung wird nun weiter im Wege der folgenden illustrativen Beispiele
beschrieben werden. Diese Beispiele sind als illustrativ für spezifische
Materialien anzusehen, die unter die breitere Offenbarung fallen.
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BEISPIELE
-
Beispiel 1 – Synthese
und Charakterisierung von Ladungstransportmaterialien
-
Dieses
Beispiel beschreibt die Synthese und Charakterisierung der Verbindungen
2–3, bei
denen sich die Zahlen auf die oben genannten Zahlen der Formel beziehen.
Die Charakterisierung involviert sowohl die chemische Charakterisierung
wie auch die elektronische Charakterisierung von Materialien, die
mit der Verbindung hergestellt werden.
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Verbindung (2)
-
Schritt 1. Herstellung
von 9-Ethylcarbazol-3-carbaldehyd.
-
POCl3 (4,8 ml, 0,052 Mol) (von Aldrich) wurde
tropfenweise zu 5,7 ml (0,078 Mol) trockenem Dimethylformamid (DMF)
bei 0 °C
unter einer Stickstoffatmosphäre
hinzu gegeben. Die Lösung
wurde langsam auf Raumtemperatur aufgewärmt. Dann wurde eine Lösung aus
5 g (0,026 Mol) 9-Ethylcarbazol (von Aldrich) in trockenem DMF tropfenweise
hinzu gegeben. Die Reaktionsmischung wurde auf 80 °C für 24 Stunden
erwärmt und
dann in Eiswasser gegossen. Diese Lösung wurde mit einer 10 %-igen
Lösung
Kaliumhydroxid neutralisiert, bis der pH-Wert 6–8 erreichte. Das Produkt wurde
mit Chloroform extrahiert. Der Chloroformextrakt wurde mit getrocknetem
Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde mit einem
Rotationsverdampfer entfernt. Das Produkt 9-Ethylcarbazol-3-carbaldehyd
wurde aus Methanol umkristallisiert. Die Ausbeute betrug 4,57 g
(80 %). Das Produkt hatte einen Schmelzpunkt von 85 °C. Ein 1H NMR-Spektrum (100 MHz, CDCL3, δ, ppm) ergab
die folgenden Ergebnisse: 1,42 (t, J = 7,0 Hz, 3 H, CH3);
4,31 (q, J = 7,0, Hz, 2 H, CH2); 7,20–7,62 (m,
4 H, Ar), 7,99 (dd, 1 H, Ar), 8,14 (d, 1 H, Ar), 8,54 (s, 1 H, Ar),
10,06 (s, 1 H, CHO). Ein Infrarotabsorptionspektrum ergab die folgenden
Ergebnisse (KBr-Fenster) (in cm–1):
v(C-H) 2973; 2894; 2822; 2745, v(C-H in Ar) 3052, v(C=O) 1682, v(C=C,
C-N in Ar) 1622; 1591; 1577; 1494; 1447; 1237; γ(Ar) 807; 749; 736. Eine Massenspektrumanalyse
ergab das folgende Verhältnis
von Ionenmasse zur Ladung (m/z): 224 (100 %, M+1).
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Schritt 2. Herstellung
von 9-Ethylcarbazol-3-carbaldehyd-N-phenylhydraron.
-
9-Ethylcarbazol-3-carbaldehyd
aus Schritt 1 (10 g, 0,045 Mol) wurde tropfenweise in 300 ml Methanol unter
leichtem Erwärmen
aufgelöst.
Dann wurde eine Lösung
aus; 7,25 g (0,067 Mol) N-Phenylhydrazin (von Aldrich) in Methanol
hinzu gegeben. Die Reaktionsmischung wurde für 2 Stunden zum Sieden erhitzt.
Gelbliche Kristalle wurden abfiltriert und mit einer großen Menge
an Methanol gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute des Produkts
betrug 13,12 g (92 %). Das Produkt hatte einen Schmelzpunkt von
136–137 °C. Ein 1H NMR-Spektrum ergab die folgenden chemischen
Shifts (100 MHz, CDCL3, δ, ppm): 1,34 (t, J = 7,0 Hz,
3 H CH3); 4,23 (q, J=7,0 Hz, 2 H, CH2); 6,90–7,64
(m, 8 H, Ar), 7,60 (s, 1 H, Ar), 7,81 (dd, 1 H, Ar), 8,08 (d, 2
H, Ar), 8,15 (d, 1 H, =CH). Ein Infrarotabsorptionspektrum ergab
die folgenden Absorptionsspitzen: (KBr-Fenster) (in cm–1):
v(N-H) 3306, v(C-H) 2972, v(Aren C-H) 3051, v(C=C, C-N in Ar) 1602;
1494; 1475; 1237, v(C-N) 1256, γ(Ar)
815; 747; 731. Eine Massenspektrumanalyse ergab das folgende Verhältnis von
Ionenmasse zur Ladung (m/z): 314 (90 %, M+1); 222 (100 %, H5C2-C12H7N-CH=NH).
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Schritt 3. Herstellung
von 9-Ethylcarbazol-3-carbaldehyd-N-(vinyloxyethyl)-N-phenylhydrazon.
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9-Ethylcarbazol-3-carbaldehyd-N-phenylhydrazon
aus Schritt 2 (10 g, 0,031 Mol) wurde in 50 ml Ethylmethylketon
aufgelöst
und dann wurde 2-Chlorethylvinylether (6,4 ml, 0,062 Mol, von Aldrich)
zu der Lösung hinzu
gegeben. Als Nächstes
wurden 3,5 g (0,062 Mol) KOH und 4,3 g (0,031 Mol) K2CO3 in zwei Portionen in die Reaktionsmischung
gegeben. Die Reaktionsmischung wurde für 36 Stunden zum Sieden erhitzt.
Das Produlkt wurde durch Säulenchromatographie
mit einer Elutionsmischung aus Hexan und Aceton in einem Volumenverhältnis von
7:1 aufgereinigt. Die Ausbeute betrug 44,8 % (5,47 g). Das Produkt
hatte einen Schmelzpunkt von 106–107 °C. Ein 1H
NMR-Spektrum ergab die folgenden chemischen Shifts (100 MHz, CDCL3, δ, ppm):
1,40 (t, J=7,0, Hz, 3 H, CH3); 3,61–4,71 (m,
8 H, N-CH2-CH2-O,
N(Ar)-CH2, CH2=));
6,59 (q, 1 H, O-CH=); 6,90–7,60
(m, 9 H, Ar), 7,79–8,32
(m, 3 H, Ar), 8,35–8,45
(s, 1 H, CH=N). Ein Infrarotabsorptionspektrum ergab die folgenden
Spitzen: (KBr-Fenster)
(in cm–1):
v(C-H) 2971; 2921; 2880, v(Aren C-H) 3051, v(C=C, C-N in Ar) 1616;
1592; 1494; 1480, v(C-N) 1233; 1203, γ(Ar) 797; 749. Eine Massenspektrumanalyse
ergab die folgenden Verhältnisse
von Ionenmasse zur Ladung (m/z): 384 (83 %, M+1); 224 (100 %, M-159),
120 (78 %, C6H5-NH-N=CH2).
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Verbindung (3)
-
Schritt 1. Herstellung
von Triphenylamino-4-carbaldehyd.
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POCl3(3,8 ml, 0,0408 Mol, erhalten von Aldrich)
wurde tropfenweise zu 4,73 ml (0,0612 Mol) getrocknetem Dimethylformamid
(DMF) bei 0 °C
unter einer Stickstoffatmosphäre
hinzu gegeben. Die Lösung
wurde langsam auf Raumtemperatur aufgewärmt. Dann wurde eine Lösung aus
5 g (0,0204 Mol) Triphenylamin (Aldrich) in 20 ml getrocknetem DMF
tropfenweise hinzu gegeben. Die Reaktionsmischung wurde auf 80 °C für 24 Stunden
erwärmt
und dann in Eiswasser gegossen. Die erhaltene Mischung wurde mit
einer 10 %-igen Lösung aus
Kaliumhydroxid neutralisiert, bis der pH-Wert 6 – 8 erreichte. Das Produkt
wurde mit Chloroform extrahiert. Der Chloroformextrakt wurde mit
getrocknetem Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel
wurde in einem Vakuum verdampft, das durch eine Wassersaugpumpe/einen
Aspirator gebildet wurde. Das Produkt wurde aus Methanol kristallisiert.
Die Ausbeute betrug 5,57 g (72 %). Das Produkt hatte einen Schmelzpunkt von
126.5 °C.
Ein 1H NMR-Spektrum ergab die folgenden
Werte der chemischen Shifts (100 MHz, CDCL3, δ, ppm): 6,57–7,56 (m,
12 H, Ar), 7,60–7,98
(m, 2 H, Ar), 10,21 (s, 1 H, CHO). Ein Infrarotabsorptionspektrum ergab
die folgenden Spitzen (KBr-Fenster) (in cm–1):
v(C-H) 2743; 2830, v(C-H in Ar) 3037, v(C=O) 1689, v(C=C in Ar)
1585; 1567; 1490, γ(Ar)
825. Eine Massenspektrumanalyse ergab das folgende Verhältnis der Ionenmasse
zur Ladung (m/z): 274 (100 %, M+1).
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Schritt 2. Herstellung
von Triphenylamino-4-carbaldehyd-N-phenylhydrazon.
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Triphenylamino-4-carbaldehyd
aus Schritt 1 (10 g, 0,037 Mol) wurde in 300 ml Methanol unter leichtem Erwärmen aufgelöst. Dann
wurde eine Lösung
aus 5,94 g (0,055 Mol) N-Phenylhydrazin
in Methanol hinzu gegeben. Die Reaktionsmischung wurde für 0,5 Stunden
zum Sieden erhitzt. Gelbliche Kristalle wurden abfiltriert und mit
einer großen
Menge an Methanol gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute betrug
11,7 g (86,7 %).
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Das
Produkt hatte einen Schmelzpunkt von 168–169 °C. Ein 1H
NMR-Spektrum ergab die folgenden chemischen Shifts (100 MHz, CDCL3, δ,
ppm): 6,55–7,64
(m, 21 H, Ar, =CN, -NH). Ein Infrarotabsorptionspektrum ergab die
folgenden Spitzen: (KBr-Fenster) (in cm–1):
v(N-H) 3294, v(Aren C-H) 3026, v(C=C, in Ar) 1595; 1489, v(C-N)
1282, v(C-N) 1282; 1257, γ(Ar)
750; 731. Eine Massenspektrumanalyse ergab das folgende Verhältnis von
Ionenmasse zur Ladung (m/z): 364 (100 %, M+1).
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Schritt 3. Herstellung
von Triphenylamino-4-carbaldehyd-N-(vinyloxyethyl)-N-phenylhydrazon.
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Triphenylamino-4-carbaldehyd-N-phenylhydrazon
aus Schritt 2 (10 g, 0,027 Mol) wurde in 50 ml Ethylmethylketon
aufgelöst
und eine Menge von 5,5 ml (0,054 Mol) 2-Chlorethylvinylether (von
Aldrich) wurde hinzu gegeben. Dann wurde eine Mischung aus 3,02
g (0,054 Mol) KOH und 3,73 g (0,027 Mol) K2CO3 in zwei Portionen in die Reaktionsmischung
gegeben. Die Reaktionsmischung wurde für 15 Stunden zum Rückfluss
erhitzt. Das Produkt wurde durch Säulenchromatographie mit einer
Elutionsmischung aus Hexan und Aceton in einem Volumenverhältnis von
7:1 aufgereinigt. Die Ausbeute betrug 37,7 % (3,5 g). Das Produkt
hatte einen Schmelzpunkt von 107–108 °C. Ein 1H
NMR-Spektrum ergab die folgenden chemischen Shifts (100 MHz, CDCL3, δ,
ppm): 3,52–4,47
(m, 6 H, N-CH2-CH2-O,
CH2=)); 6,43 (q, 1 H, =-CN=); 6,70–8,03 (m,
20 H, Ar, CH=N). Ein Infrarotabsorptionspektrum ergab die folgenden
Spitzen: (KBr-Fenster)
(in cm–1):
v(C-H) 2983; 2926; 2878, v(Aren C-H) 3033, v(C=C, in Ar) 1618; 1591;
1494, v(C-N) 1315; 1276, γ(Ar)
751; 693.
-
Beispiel 2 – Messungen
der Ladungsmobilität
-
Dieses
Beispiel beschreibt die Messung der Ladungsmobilität für Proben,
die mit den zwei Ladungstransportmaterialien gebildet werden, die
in Beispiel 1 beschrieben wurden.
-
Probe 1
-
Eine
Mischung aus 0,1 g der Verbindung (2) und 0,1 g Polycarbonat Z wurde
in 2 ml Tetrahydrofuran (THF) aufgelöst. Die Lösung wurde auf einen Polyesterfilm
mit einer leitenden Aluminiumschicht durch das Tauchrollenverfahren
geschichtet. Nach dem Trocknen für
15 Min. bei 80 °C
Temperatur wurde eine klare 10 Mikron (μm) dicke Schicht gebildet.
-
Probe 2
-
Die
Probe 2 wurde gemäß dem Verfahren
von Probe 1 hergestellt, ausser dass Verbindung (3) anstatt von
Verbindung (2) verwendet wurde.
-
Messungen der Mobilität
-
Jede
Probe wurde positiv bis zu einem Oberflächenpotential U Korona-aufgeladen
und mit einem 2 ns langen Stickstofflaserlichtpuls bestrahlt. Die
Lochmobilität μ wurde bestimmt,
wie es in Kalade et al., „Investigation
of charge carrier transfer in electrophotographic layers of chalkogenide
glasses," Proceeding
IPCS 1994: The Physics and Chemistry of Imaging Systems, Rochester,
NY, S. 747–752,
beschrieben wird. Die Messung der Lochmobilität wurde wiederholt und zwischen
den Messungen wurden Änderungen
in der Aufladungsweise und dem Aufladen der Probe auf unterschiedliche
U-Werte durchgeführt,
was mit einer unterschiedlichen elektrischen Feldstärke innerhalb
der Schicht E korrespondiert. Diese Abhängigkeit wird durch die folgende
Formel angenähert
-
Hier
ist E die elektrische Feldstärke, μ0 ist
die Feldmobilität
bei Null und α ist
der Pool-Frenkel-Parameter.
Die charakterisierenden Parameter der Mobilität μ0 und
die α-Werte
sowie der Mobilitätswert
bei einer Feldstärke
von 6,4 × 105 V/cm, wie sie aus diesen Messungen bestimmt
wurden, werden in Tabelle 1 wiedergegeben.
-
-
Beispiel 3 – Messungen
des Ionisierungspotentials
-
Dieses
Beispiel beschreibt die Messung des Ionisierungspotentials für die zwei
in Beispiel 1 beschriebenen Ladungstransportmaterialien.
-
Um
Messungen des Ionisierungspotentials durchzuführen, wurde eine dünne Schicht
des Ladungstransportmaterials mit einer Dicke von ungefähr 0,5 μm aus einer
Lösung
aus 2 mg des Ladungstransportmaterials in 0,2 ml Tetrahydrofuran
auf eine 20 cm2 Substratoberfläche geschichtet.
Das Substrat war ein Polyesterfilm mit einer Aluminiumschicht über einer
Unterschicht aus Methylzellulosemit mit einer Dicke von ungefähr 0,4 μm.
-
Das
Ionisierungspotential wurde gemessen, wie es in Grigalevicius et
al., „3,6-Di(N-diphenylamino)-9-phenylcarbazol
and its methyl-substituted derivative as novel holetransporting
amorphous molecular materials",
Synthetic Metals 128 (2002), S. 127–131, beschrieben wird. Insbesondere
wurde jede Probe mit monochromatischem Licht aus dem Quarzmonochromator
mit einer Deuteriumlampenquelle bestrahlt. Die Leistung des eingehenden
Lichtstrahls betrug 2 – 5 × 10–8 W.
Die negative Spannung von –300
V wurde auf das Probensubstrat aufgetragen. Die Gegenelektrode mit
einem Schlitz von 4,5 × 15
mm2 zur Bestrahlung wurde in einem Abstand
von 8 mm von der Probenoberfläche
aufgestellt. Die Gegenelektrode wurde für die Fotoleitfähigkeitsmessung
mit dem Eingang eines BK2-16 Typ Elektrometers verbunden, das mit
einem offenen Eingangssystems arbeitet. Eine Fotostromstärke von
10–15 – 10–12 Ampere
floss bei Bestrahlung durch den Schaltkreis. Der Fotostrom I war
stark von der eingehenden; Photonenlichtenergie hv abhängig. Die
Abhängigkeit
I0,5 = f(hv) wurde grafisch dargestellt. Üblicher
Weise wird die Abhängigkeit
der Quadratwurzel der Fotostromstärke von der eingehenden Lichtquantenmenge
gut durch das lineare Verhältnis
in der Nähe.
des Schwellenwertes beschrieben (siehe zum Beispeil die Dokumente: „Ionization
Potential of Organic Pigment Film by Atmospheric Photoelectron Emission
Analysis", Elektrophotography,
28, Nr. 4, S. 364 (1989) von E. Miyamoto, Y. Yamaguchi und M. Yokoyama;
und „Photoemission
in Solids", Topics
in Applied Physics, 26, 1–103
(1978) von M. Cordona und L. Ley). Der lineare Teil dieser Abhängigkeit
wurde auf die hv-Achse
extrapoliert und der Ip-Wert wurde als die Photonenenergie am Schnittpunkt
bestimmt. Die Messung des Ionisierungspotentials hatte einen Fehler
von ± 0,03
eV. Die Daten des Ionisierungspotenzials werden in Tabelle 2 aufgelistet.
-
Tabelle
2 – Ionisierungspotential
-
Wie
die Fachleute auf dem Gebiet verstehen werden, können eine zusätzlich Substitution,
eine Variation unter den Substituenten und alternative Verfahren
der Synthese und der Verwendung im Umfang und im Vorsatz der vorliegenden
Offenbarung der Erfindung praktiziert werden. Die oben gemachten
Ausführungsformen
sind nur als illustrativ und nicht als einschränkend vorgesehen. Zusätzliche
Ausführungsformen
befinden sich in den Ansprüchen.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte
Ausführungsformen
beschrieben wurde, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass Änderungen
in der Form und dem Detail ohne Abweichung vom Umfang der Erfindung
gemacht werden können.
-
Obwohl
einige wenige bevorzugte Ausführungsformen
gezeigt und beschrieben wurden, werden die Fachleute auf dem Gebiet
zu schätzen
wissen, dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen ohne Abweichung vom Umfang der Erfindung, wie
sie in den beigefügten
Ansprüchen
definiert wird, durchgeführt
werden können.