DE602004004978T2

DE602004004978T2 - Organischer Photorezeptor mit einem Ladungstransportmaterial, das drei Arylaminogruppen enthält

Info

Publication number: DE602004004978T2
Application number: DE602004004978T
Authority: DE
Inventors: Zbigniew Woodbury Tokarski; Buika T. Kaunas Gintaras; Sidaravicius LT-2051 Jonas; Vidas Juozas Kaunas Grazulevicius; Nusrallah St. Paul Jubran; Budreckiene Kaunas Ruta; Jankauskas Kaunas Vygintas
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2024-09-29
Also published as: JP2005134912A; EP1530094A2; EP1530094B1; US7132209B2; CN1612059A; US20050095518A1; DE602004004978D1; KR100538247B1; KR20050041832A; EP1530094A3

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Organophotorezeptoren, die zur Verwendung bei der Elektrophotographie geeignet sind und genauer auf Organophotorezeptoren mit einem Ladungstransportmaterial mit wenigstens drei Arylaminogruppen.
Bei der Elektrophotographie wird ein Organophotorezeptor in Form einer Platte, Scheibe, Bogens, Bandes, Trommel oder dergleichen mit einem elektrisch isolierenden, photoleitfähigen Element oder einem elektrisch leitfähigen Substrat durch zuerst gleichförmiges elektrostatisches Aufladen der Oberfläche der photoleitfähigen Schicht und anschließend Aussetzen der aufgeladenen Oberfläche einem Lichtmuster bebildert. Das Aussetzen dem Licht entlädt die Ladung selektiv in den belichteten Bereichen, wo Licht auf die Oberfläche trifft und dadurch ein Muster aus geladenen und ungeladenen Bereichen gebildet wird, das als Latentbild bezeichnet wird. Ein flüssiger oder fester Toner wird anschließend in der Nähe des Latentbildes bereitgestellt und Tonertröpfchen oder -teilchen scheiden sich unter Erzeugen eines Tonerbildes auf der Oberfläche des Photorezeptors entweder in der Nähe der geladenen oder ungeladenen Bereiche ab. Das sich ergebende Tonerbild kann auf eine geeignete End- oder Zwischenempfängeroberfläche wie etwa Papier übertragen werden oder die photoleitfähige Schicht kann als dauerhafter Empfänger für das Bild wirken. Das Bilderzeugungsverfahren kann vielmals wiederholt werden, um ein Einzelbild zum Beispiel durch Überlagern von Bildern aus getrennten Farbkomponenten fertigzustellen oder Schattenbilder wie etwa das Überlagern getrennter Farben unter Bilden eines fertigen Vollfarbbildes hervorzurufen und/oder weitere Bilder zu kopieren.
Es werden sowohl photoleitfähige Einzelschicht- als auch Mehrschichtelemente verwendet. Bei Einzelschicht-Ausführungsformen werden ein Ladungstransportmaterial und ladungserzeugendes Material mit einem polymeren Bindemittel kombiniert und anschließend auf das elektrisch leitfähige Substrat aufgebracht. Bei Mehrschicht-Ausführungsformen liegen das Ladungstransportmaterial und das ladungserzeugende Material in dem Element in getrennten Schichten vor, wovon jede gegebenenfalls mit einem auf dem elektrisch leitfähigen Substrat aufgebrachten polymeren Bindemittel kombiniert werden kann. Es sind zwei Anordnungen für ein photoleitfähiges Zweischichtelement möglich. Bei einer Zweischichtanordnung (der „Doppelschicht"-Anordnung) ist die ladungserzeugende Schicht auf dem elektrisch leitfähigen Substrat aufgebracht und die Ladungstransportschicht ist oben auf der ladungserzeugenden Schicht aufgebracht. Bei einer alternativen Zweischichtanordnung (der „inversen Doppelschicht"-Anordnung) ist die Reihenfolge der Ladungstransportschicht und ladungserzeugenden Schicht umgekehrt.
Sowohl bei photoleitfähigen Einzel- als auch Mehrschichtelementen ist der Zweck des ladungserzeugenden Materials das Erzeugen von Ladungsträgern (d. h. Löcher und/oder Elektronen) beim Aussetzen gegenüber Licht. Der Zweck des Ladungstransportmaterials ist das Aufnehmen wenigstens eines Typs dieser Ladungsträger und ihr Transportieren durch die Ladungstransportschicht, um das Entladen einer Oberflächenladung auf dem photoleitfähigen Element zu erleichtern. Das Ladungstransportmaterial kann eine Ladungstransportverbindung, eine Elektronentransportverbindung oder eine Kombination beider sein. Wenn eine Ladungstransportverbindung verwendet wird, nimmt die Ladungstransportverbindung die Lochträger auf und transportiert sie durch die Schicht mit der Ladungstransportverbindung. Wenn eine Elektronentransportverbindung verwendet wird, nimmt die Elektronentransportverbindung die Elektronenträger auf und transportiert sie durch die Schicht mit der Elektronentransportverbindung.
Obschon viele Ladungstransportmaterialien bekannt sind, besteht ein Bedarf nach anderen Ladungstransportmaterialien, um die verschiedenen Erfordernisse der jeweiligen elektrophotographischen Anwendungen zu erfüllen.
Zum Herstellen von Bildern hoher Qualität, insbesondere nach mehrfachen Umläufen, ist es wünschenswert, daß die Ladungstransportmaterialien mit dem polymeren Bindemittel eine homogene Lösung bilden und während des Materialkreislaufs in dem Organophotorezeptormaterial annähernd homogen verteilt bleiben. Außerdem ist es wünschenswert, die Ladungsmenge, die das Ladungstransportmaterial aufnehmen kann (durch einen als Aufnahmespannung oder „V_acc" bekannten Parameter bezeichnet), zu erhöhen und den Rückhalt dieser Ladung bei der Entladung (durch einen als Entladungsspannung oder „V_dis" bekannten Parameter bezeichnet) zu verringern.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen von Organophotorezeptoren, eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgeräts, elektrophotographischer Bilderzeugungsverfahren und Ladungstransportmaterialien, die sich allgemein durch (eine) gute und/oder vorteilhafte Eigenschaft(en) oder Kombinationen derartiger Eigenschaften auszeichnen und vorzugsweise wenigstens eines oder einige Probleme in der Technik ansprechen.
Es gibt viele für die Elektrophotographie verfügbare Ladungstransportmaterialien einschließlich zum Beispiel Pyrazolinderivate, Fluorenderivate, Oxadiazolderivate, Stilbenderivate, Hydrazonderivate, Carbazolhydrazonderivate, Triarylamine, Polyvinylcarbazol, Polyvinylpyren und Polyacenaphthylen. Jedoch können wenigstens einige der verfügbaren Ladungstransportmaterialien an einigen Nachteilen leiden und es besteht somit immer Bedarf nach Ladungstransportmaterialien zum Erfüllen der verschiedenen Anforderungen von Elektrophotographieanwendungen. Dies stellt einen weiteren bevorzugten Gegenstand der vorliegenden Erfindung dar.
Ein bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen von Organophotorezeptoren mit guten elektrostatischen Eigenschaften.
Weiterhin ist ein weiterer bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung das Bereitstellen von Ladungstransportmaterialien für Organophotorezeptoren, die sich durch gute mechanische und/oder chemische Eigenschaften und/oder eine Kombination guter mechanischer und elektrostatischer Eigenschaften auszeichnen.
Geeigneterweise ist noch ein weiterer Gegenstand von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Bereitstellen von Organophotorezeptoren und eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgeräts, die zum Liefern von Bildern hoher Qualität selbst nach wiederholten Umläufen verwendet werden können, eines elektrophotographischen Geräts, das die Organophotorezeptoren und elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahren einsetzt, die die Organophotorezeptoren/Ladungstransportmaterialien verwenden.
Andere Gegenstände und/oder Vorteile der Erfindung sind zum einen in der folgenden Beschreibung aufgeführt und werden zum anderen aus der Beschreibung deutlich oder offensichtlich oder können aus der Ausführung der Erfindung deutlich sein oder daraus entnommen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden ein in den angefügten Ansprüchen aufgeführter Organophotorezeptor, ein elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät, ein elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren und ein Ladungstransportmaterial bereitgestellt. Bevorzugte Merkmale der Erfindung werden aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung deutlich.
Demgemäß trachtet diese Erfindung nach dem Bereitstellen von Organophotorezeptoren mit guten elektrostatischen Eigenschaften wie etwa hoher V_acc und niedriger V_dis.
In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Organophotorezeptor bereitgestellt, der ein elektrisch leitfähiges Substrat und ein photoleitfähiges Element auf dem elektrisch leitfähigen Substrat umfaßt, wobei das photoleitfähige Element

(a) ein Ladungstransportmaterial mit der Formel
worin R₁, R₂, R₃ und R₄ unabhängig H, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe oder eine Arylgruppe sind, X₁ und X₂ unabhängig eine verzweigte oder gerade Verbindungsgruppe mit der Formel -(CH₂)_m- sind, worin m eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 einschließlich ist und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, C=O, O=S=O, eine heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe, Urethan, Harnstoff, eine Estergruppe, eine Gruppe NR₅, eine Gruppe CHR₆ oder eine Gruppe CR₇R₈ ersetzt sind, worin R₅, R₆, R₇ und R₈ unabhängig H, eine Hydroxygruppe, Thiolgruppe, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe, eine heterocyclische Gruppe oder eine Arylgruppe sind und Y₁ und Y₃ unabhängig eine Arylamingruppe wie etwa eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe oder eine N,N-disubstituierte Arylamingruppe sind, Y₂ eine Carbazolgruppe umfaßt und
(b) eine ladungserzeugende Verbindung umfaßt.

Vorzugsweise umfaßt Y₂ eine Carbazolgruppe.
Vorzugsweise umfassen Y₁ und Y₃ unabhängig eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe oder eine N,N-disubstituierte Arylamingruppe.
Vorzugsweise umfaßt das photoleitfähige Element des Organophotorezeptors weiter ein zweites Ladungstransportmaterial.
Vorzugsweise umfaßt das zweite Ladungstransportmaterial eine Elektronentransportverbindung.
Vorzugsweise umfaßt das photoleitfähige Element des Organophotorezeptors weiter ein Bindemittel.
Der Organophotorezeptor kann zum Beispiel in Form einer Platte, eines flexiblen Bandes, einer flexiblen Scheibe, eines Bogens, einer starren Trommel oder eines Bogens um eine starre oder nachgiebige Trommel herum bereitgestellt werden. Bei einer Ausführungsform schließt der Organophotorezeptor (a) ein photoleitfähiges Element, das das Ladungstransportmaterial, die ladungserzeugende Verbindung, ein zweites Ladungstransportmaterial und ein polymeres Bindemittel umfaßt, und (b) das elektrisch leitfähige Substrat ein.
In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät bereitgestellt, das (a) eine mit Licht bilderzeugende Komponente und (b) den hierin beschriebenen Organophotorezeptor umfaßt, der zum Empfangen von Licht aus der mit Licht bilderzeugenden Komponente ausgerichtet ist. Das Gerät kann ferner eine Abgabevorrichtung für Flüssigtoner umfassen. Das Verfahren der elektrophotographischen Bilderzeugung mit Photorezeptoren, die die hierin angeführten Ladungstransportmaterialien enthalten, wird ebenfalls beschrieben.
In einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren bereitgestellt, das (a) das Anlegen einer elektrischen Ladung an eine Oberfläche des hierin beschriebenen Organophotorezeptors, (b) das bildweise Aussetzen der Oberfläche des Organophotorezeptors einer Strahlung unter Ableiten von Ladung in ausgewählten Bereichen und dadurch Bilden eines Musters aus mindestens verhältnismäßig geladenen und ungeladenen Bereichen auf der Oberfläche, (c) das In-Kontakt-Bringen der Oberfläche mit einem Toner wie etwa einem Flüssigtoner, der eine Dispersion von Farbmittelteilchen in einer organischen Flüssigkeit einschließt, um ein Tonerbild zu erzeugen, und (d) das Übertragen des Tonerbildes auf ein Substrat umfaßt.
In einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ladungstransportmaterial mit der vorstehenden allgemeinen Formel (1), d. h. der Formel
bereitgestellt, worin R₁, R₂, R₃ und R₄ unabhängig H, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe oder eine Arylgruppe sind,
X₁ und X₂ unabhängig eine verzweigte oder gerade Verbindungsgruppe mit der Formel -(CH₂)_m- sind, worin m eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 einschließlich ist und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, C=O, O=S=O, eine heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe, Urethan, Harnstoff, eine Estergruppe, eine Gruppe NR₅, eine Gruppe CHR₆ oder eine Gruppe CR₇R₈ ersetzt sind, worin R₅, R₆, R₇ und R₈ unabhängig H, eine Hydroxygruppe, Thiolgruppe, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe, eine heterocyclische Gruppe oder eine Arylgruppe sind und
Y₁ und Y₃ unabhängig eine Arylamingruppe wie etwa eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe oder eine N,N-disubstituierte Arylamingruppe sind und Y₂ eine Carbazolgruppe umfaßt.
Die Erfindung stellt geeignete Ladungstransportmaterialien für Organophotorezeptoren bereit, die sich durch eine Kombination guter mechanischer und elektrostatischer Eigenschaften auszeichnen. Die Erfindung stellt allgemein Organophotorezeptoren mit guten elektrostatischen Eigenschaften wie etwa hoher V_acc und niedriger V_dis bereit. Diese Photorezeptoren können erfolgreich mit Flüssigtonern zum Herstellen von Bildern hoher Qualität verwendet werden. Die hohe Qualität des Bilderzeugungssystems kann nach wiederholten Umläufen erhalten werden.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deren besonderer Ausführungsformen und aus den Ansprüchen deutlich.
Hierin beschriebene Merkmale und Ausführungsformen des ersten, zweiten, dritten beziehungsweise vierten Aspekts der vorliegenden Erfindung können als bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen anderer Aspekte der vorliegenden Erfindung angesehen werden.
Ein hierin beschriebener Organophotorezeptor weist ein elektrisch leitfähiges Substrat und ein photoleitfähiges Element auf, das eine ladungserzeugende Verbindung und ein Ladungstransportmaterial mit drei Arylamingruppen umfaßt, die aus der aus einer Carbazolgruppe, einer Julolidingruppe oder einer N,N-disubstituierten Arylamingruppe bestehenden Gruppe ausgewählt sind. Die drei Arylamingruppen sind mit zwei Hydrazongruppen und Etherbindungen zusammen verbunden. Diese Ladungstransportmaterialien weisen im allgemeinen erwünschte Eigenschaften auf, wie durch ihr Leistungsverhalten in Organophotorezeptoren zur Elektrophotographie gezeigt wird. Insbesondere weisen die Ladungstransportmaterialien dieser Erfindung im allgemeinen hohe Ladungsträgerbeweglichkeiten und eine gute Verträglichkeit mit verschiedenen Bindemittelmaterialien auf und besitzen ausgezeichnete elektrophotographische Eigenschaften auf. Die Organophotorezeptoren gemäß dieser Erfindung weisen im allgemeinen eine hohe Lichtempfindlichkeit, ein niederes Restpotential und eine hohe Stabilität bezüglich des Umlauftestens, der Kristallisation und der Biegung und Streckung des Organophotorezeptors auf. Die Organophotorezeptoren sind besonders brauchbar bei Laserdruckern und dergleichen sowie Faxgeräten, Photokopierern, Scannern und anderen auf Elektrophotographie beruhenden elektronischen Vorrichtungen. Die Verwendung dieser Ladungstransportmaterialien wird nachstehend im Zusammengang mit der Verwendung in einem Laserdrucker genauer beschrieben, obschon nach der nachstehenden Erörterung ihre Anwendung in anderen durch Elektrophotographie betriebenen Vorrichtungen verallgemeinert werden kann.
Wie vorstehend angeführt ist es zum Herstellen von Bildern hoher Qualität, insbesondere nach mehrfachen Umläufen, erwünscht, daß die Ladungstransportmaterialien mit dem polymeren Bindemittel eine homogene Lösung bilden und während des Umlaufens des Materials in dem Organophotorezeptormaterial annähernd homogen verteilt bleiben. Außerdem ist es erwünscht, die Ladungsmenge, die das Ladungstransportmaterial aufnehmen kann (durch einen als Aufnahmespannung oder „V_acc" bekannten Parameter bezeichnet), zu erhöhen und den Rückhalt dieser Ladung bei der Entladung (durch einen als Entladungsspannung oder „V_dis" bekannten Parameter bezeichnet) zu verringern.
Die Ladungstransportmaterialien können in eine Ladungstransportverbindung oder Elektronentransportverbindung eingeteilt werden. In der Technik sind viele Ladungstransportverbindungen und Elektronentransportverbindungen zur Elektrophotographie bekannt. Nicht-begrenzende Beispiele von Ladungstransportverbindungen schließen zum Beispiel Pyrazolinderivate, Fluorenderivate, Oxadiazolderivate, Stilbenderivate, Enaminderivate, Enaminstilbenderivate, Hydrazonderivate, Carbazolhydrazonderivate, N,N- disubstituierte Arylamine wie etwa Triarylamine, Polyvinylcarbazol, Polyvinylpyren, Polyacenaphthylen oder Multihydrazonverbindungen ein, die wenigstens zwei Hydrazongruppen und wenigstens zwei Gruppen umfassen, die aus der aus einem N,N-disubstituierten Arylamin wie etwa Triphenylamin und Heterocyclen wie etwa Carbazol, Julolidin, Phenothiazin, Phenazin, Phenoxazin, Phenoxathün, 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 bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
Nicht-begrenzende Beispiele von Elektronentransportverbindungen schließen zum Beispiel Bromanilin, Tetracyanethylen, Tetracyanchinodimethan, 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-Trinitroindeno-4H-indeno[1,2-b]thiophen-4-on und 1,3,7-Trinitrodibenzothiophen-5,5-dioxid, (2,3-Diphenyl-1-indenyliden)malonitril, 4H-Thiopyran-1,1-dioxid und seine Derivate wie etwa 4-Dicyanmethylen-2,6-diphenyl-4H-thiopyran-1,1-dioxid, 4-Dicyanmethylen-2,6-di-m-tolyl-4H-thiopyran-1,1-dioxid und unsymmetrisch substituiertes 2,6-Diaryl-4H-thiopyran-1,1-dioxid wie etwa 4H-1,1-Dioxo-2-(p-isopropylphenyl)-6-phenyl-4-(dicyanmethyliden)thiopyran und 4H-1,1-Dioxo-2-(p-isopropylphenyl)-6-(2-thienyl)-4-(dicyanmethyliden)thiopyran, Derivate von Phospha-2,5-cyclohexadien, Alkoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malonitrilderivate wie etwa (4-n-Buoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malonitril, (4-Phenethoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malonitril, (4-Carbitoxy-9-fluorenyliden)malonitril und Diethyl(4-n-butoxycarbonyl-2,7-dinitro-9-fluorenyliden)malonat, Anthrachinodimethanderivate wie etwa 11,11,12,12-Tetracyan-2-alkylanthrachinodimethan und 11,11-Dicyan-12,12-bis(ethoxycarbonyl)anthrachinodimethan, Anthronderivate wie etwa 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-Cyan-10-(bis(ethoxycarbonyl)methylen]anthron, 7-Nitro-2-aza-9-fluorenylidenmalonitril, Diphenochinonderivate, Benzochinonderivate, Naphthochinonderivate, Chininderivate, Tetracyanethylencyanethylen, 2,4,8-Trinitrothioxanthon, Dinitrobenzolderivate, Dinitroanthracenderivate, Dinitroacridinderivate, Nitroanthrachinonderivate, Dinitroanthrachinonderivate, Succinanhydrid, Maleinanhydtid, Dibrommaleinanhydrid, Pyrenderivate, Carbazolderivate, Hydrazonderivate, N,N-Dialkylanilinderivate, Diphenylaminderivate, Triphenylaminderivate, Triphenylmethanderivate, Tetracyanchinodimethan, 2,4,5,7-Tetranitro-9-fluorenon, 2,4,7-Trinitro-9-dicyanmethylenfluorenon, 2,4,5,7-Tetranitroxanthonderivate und 2,4,8-Trinitrothioxanthonderivate ein. Bei einigen Ausführungsformen von Interesse umfaßt die Elektronentransportverbindung ein (Alkoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malonitrilderivat wie etwa (4-n-Butoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malonitril.
Obschon viele Ladungstransportmaterialien zur Verfügung stehen, bleibt wie vorstehend angemerkt das Bedürfnis nach anderen Ladungstransportmaterialien zum Erfüllen der verschiedenen Anforderungen einzelner Elektrophotographieanwendungen.
Bei Elektrophotographieanwendungen absorbiert eine ladungserzeugende Verbindung innerhalb eines Organophotorezeptors Licht unter Bilden von Elektronen-Loch-Paaren. Diese Elektronen und Löcher können innerhalb eines geeigneten Zeitrahmens unter einem starken elektrischen Feld transportiert werden, um eine Oberflächenladung, die das Feld erzeugt, örtlich zu entladen. Das Entladen des Feldes an einer bestimmten Stelle führt zu einem Oberflächenladungsmuster, das im wesentlichen mit dem mit Licht gezeichneten Muster übereinstimmt. Dieses Ladungsmuster kann anschließend zum Lenken des Tonerauftrags verwendet werden. Die hierin beschriebenen Ladungstransportmaterialien sind im allgemeinen beim Transportieren von Ladung und insbesondere Löchern aus den durch die ladungserzeugende Verbindung gebildeten Elektronen-Loch-Paaren besonders wirkungsvoll. Bei einigen Ausführungsformen kann auch eine spezielle Elektronentransportverbindung oder Ladungstransportverbindung zusammen mit dem hierin beschriebenen Ladungstransportmaterial mit drei Arylamingruppen verwendet werden.
Die Schicht oder Schichten aus die ladungserzeugende Verbindung und die Ladungstransportmaterialien enthaltenden Materialien befinden sich innerhalb eines Organophotorezeptors. Zum Drucken eines zweidimensionalen Bildes unter Verwenden des Organophotorezeptors weist der Organophotorezeptor eine zweidimensionale Oberfläche zum Bilden wenigstens eines Teils des Bildes auf. Der Bilderzeugungsvorgang setzt sich anschließend durch Führen des Organophotorezeptors im Kreis unter Abschließen der Bildung des gesamten Bildes und/oder zum Verarbeiten nachfolgender Bilder fort.
Der Organophotorezeptor kann in Form einer Platte, eines flexiblen Bandes, einer Scheibe, einer starren Trommel, eines Bogens um eine starre oder nachgiebige Trommel herum oder dergleichen bereitgestellt werden. Das Ladungstransportmaterial kann sich in derselben Schicht wie die ladungserzeugende Verbindung und/oder in einer zu der ladungserzeugenden Verbindung verschiedenen Schicht befinden. Wie nachstehend beschrieben können auch zusätzliche Schichten verwendet werden.
Bei einigen Ausführungsformen umfaßt das Organophotorezeptormaterial zum Beispiel (a) eine Ladungstransportschicht, die das Ladungstransportmaterial und ein polymeres Bindemittel umfaßt, (b) eine ladungserzeugende Schicht, die die ladungserzeugende Verbindung und ein polymeres Bindemittel umfaßt, und (c) das elektrisch leitfähige Substrat. Die Ladungstransportschicht kann sich zwischen der ladungserzeugenden Schicht und dem elektrisch leitfähigen Substrat befinden. Wahlweise kann sich die ladungserzeugende Schicht zwischen der Ladungstransportschicht und dem elektrisch leitfähigen Substrat befinden. Bei weiteren Ausführungsformen weist das Organophotorezeptormaterial eine einzelne Schicht mit sowohl einem Ladungstransportmaterial als auch einer ladungserzeugenden Verbindung in einem polymeren Bindemittel auf.
Die Organophotorezeptoren können in ein elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät wie etwa Laserprinter eingebaut werden. Bei diesen Vorrichtungen wird aus physikalischen Darstellungen ein Bild gebildet und in ein Lichtbild umgewandelt, das unter Bilden eines Oberflächenlatentbildes auf den Organophotorezeptor gescannt wird. Das Oberflächenlatentbild kann zum Anziehen von Toner auf die Oberfläche des Organophotorezeptors verwendet werden, wobei das Tonerbild dasselbe wie das auf den Organophotorezeptor projizierte Lichtbild oder dessen Negativ ist. Der Toner kann ein Flüssigtoner oder ein Trockentoner sein. Der Toner wird nachfolgend von der Oberfläche des Organophotorezeptors auf eine Empfängeroberfläche wie etwa ein Bogen Papier übertragen. Nach der Übertragung des Toners wird die gesamte Oberfläche entladen und das Material ist bereit, erneut umzulaufen. Das Bilderzeugungsgerät kann weiter zum Beispiel eine Mehrzahl Trägerwalzen zum Transportieren eines Papieraufnahmemediums und/oder zum Verschieben des Photorezeptors, eine mit Licht bilderzeugende Komponente mit einer zum Bilden des Lichtbildes geeigneten Optik, eine Lichtquelle wie etwa ein Laser, eine Tonerquelle und ein Zuführungssystem und ein geeignetes Kontrollsystem umfassen.
Ein elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren kann allgemein (a) das Anlegen einer elektrischen Ladung an eine Oberfläche des hierin beschriebenen Organophotorezeptors, (b) das bildweise Aussetzen der Oberfläche des Organophotorezeptors einer Strahlung unter Ableiten von Ladung in ausgewählten Bereichen und dadurch Bilden eines Musters aus geladenen und ungeladenen Bereichen auf der Oberfläche, (c) das Aussetzen der Oberfläche einem Toner wie etwa einem Flüssigtoner, der zum Erzeugen eines Tonerbildes eine Dispersion von Farbmittelteilchen in einer organischen Flüssigkeit enthält, unter Anziehen von Toner zu den geladenen oder entladenen Regionen des Organophotorezeptors und (d) das Übertragen des Tonerbildes auf ein Substrat umfassen.
Wie hierin beschrieben umfaßt in einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, zum Beispiel im ersten Aspekt hierin, ein Organophotorezeptor ein Ladungstransportmaterial mit der Formel
worin R₁, R₂, R₃ und R₄ unabhängig H, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe oder eine Arylgruppe sind,
X₁ und X₂ unabhängig eine verzweigte oder gerade Verbindungsgruppe mit der Formel -(CH₂)_m- sind, worin m eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 einschließlich ist und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, C=O, O=S=O, eine heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe, Urethan, Harnstoff, eine Estergruppe, eine Gruppe NR₅, eine Gruppe CHR₆ oder eine Gruppe CR₇R₈ ersetzt sind, worin R₅, R₆, R₇ und R₈ unabhängig H, eine Hydroxygruppe, Thiolgruppe, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe, eine heterocyclische Gruppe oder eine Arylgruppe sind und
Y₁ und Y₃ unabhängig eine Arylamingruppe wie etwa eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe oder eine N,N-disubstituierte Arylamingruppe sind und Y₂ eine Carbazolgruppe umfaßt.
Vorzugsweise umfassen Y₁ und Y₃ unabhängig eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe oder eine N,N-disubstituierte Arylamingruppe.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen sind R₁ und R₄ unabhängig H. Weiterhin sind bei einigen bevorzugten Ausführungsformen R₂ und R₃ unabhängig eine Arylgruppe.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen sind R₂ und R₃ beide Phenylgruppen.
Bei einigen Ausführungsformen umfassen Y₁ und Y₃ unabhängig eine Carbazolgruppe oder eine N,N-disubstituierte Arylamingruppe.
Bei einigen Ausführungsformen ist m eine ganze Zahl zwischen 2 und 10, insbesondere 6, und vorzugsweise sind zwei Methylengruppen in der -(CH₂)_m-Gruppe durch -O- ersetzt und ist eine Methylengruppe durch CHCH₃ ersetzt.
Vorzugsweise umfaßt das photoleitfähige Element des Organophotorezeptors weiter ein zweites Ladungstransportmaterial.
Vorzugsweise umfaßt das zweite Ladungstransportmaterial eine Elektronentransportverbindung.
Vorzugsweise umfaßt das photoleitfähige Element des Organophotorezeptors weiter ein Bindemittel.
Eine in der Technik allgemein bekannte Substitution an den chemischen Gruppen zum Beeinflussen verschiedener physikalischer Wirkungen auf die Eigenschaften der Verbindungen wie etwa Beweglichkeit, Empfindlichkeit, Löslichkeit, Stabilität und dergleichen ist frei gestattet. Bei der Beschreibung der chemischen Substituenten gibt es gewisse, in der Technik gebräuchliche Praktiken, die sich im Sprachgebrauch widerspiegeln. Der Ausdruck Gruppe zeigt an, daß eine generisch angeführte chemische Einheit (z. B. Alkylgruppe, Alkarylguppe, Arylgruppe, Phenylgruppe, Carbazolgruppe, Julolidingruppe oder N,N-disubstituierte Arylamingruppe usw.) irgendeinen Substituenten daran aufweisen kann, der mit der Bindungsstruktur dieser Gruppe in Einklang ist. Wenn zum Beispiel der Ausdruck „Alkylgruppe" verwendet wird, schließt dieser Ausdruck nicht nur unsubstituiertes gerades, verzweigtes und cyclisches Alkyl wie etwa Methyl, Ethyl, Isopropyl, tert-Butyl, Cyclohexyl, Dodecyl und dergleichen, sondern auch Substituenten wie etwa Hydroxyethyl, Cyanbutyl, 1,2,3-Trichlorpropan und dergleichen ein. Wie im Einklang mit einer derartigen Nomenklatur ist in diesem Ausdruck keine Substitution eingeschlossen, die die grundlegende Bindungsstruktur der zugrundeliegenden Gruppe verändern würde. Wenn zum Beispiel eine Phenylgruppe angeführt wird, wäre eine Substitution wie etwa 1-Hydroxyphenyl, 2,4-Fluorphenyl, o-Cyanphenyl, 1,3,5-Trimethoxyphenyl und dergleichen innerhalb dieser Terminologie zulässig, während die Substitution 1,1,2,2,3,3-Hexamethylphenyl nicht zulässig wäre, da diese Substitution erforderte, daß die Ringbindungsstruktur der Phenylgruppe wegen der Substitution in eine nicht-aromatische Form verändert wird. Wenn der Ausdruck Struktureinheit wie etwa Alkylstruktureinheit oder Phenylstruktureinheit verwendet wird, zeigt diese Terminologie an, daß das chemische Material nicht substituiert ist. Wenn der Ausdruck Alkylstruktureinheit verwendet wird, stellt dieser Ausdruck nur eine unsubstituierte, entweder verzweigte, geradkettige oder cyclische Alkylkohlenwasserstoffgruppe dar.
Im allgemeinen und ausgenommen, wenn hierin anders angegeben, trifft das Folgende zu. Bevorzugte Alkylgruppen sind geeignet substituiertes oder unsubstituiertes, geeigneterweise gerades, verzweigtes oder cyclisches C_1-16-Alkyl, insbesondere C_1-12-Alkyl, genauer C_1-8-Alkyl, noch genauer C_1-4-Alkyl.
Organophotorezeptoren
Der Organophotorezeptor kann zum Beispiel in Form einer Platte, eines Bogens, eines flexiblen Bandes, einer Scheibe, einer starren Trommel oder eines Bogens um eine starre oder nachgiebige Trommel herum vorliegen, wobei im allgemeinen in handelsüblichen Ausführungsformen flexible Bänder und starre Trommeln verwendet werden. Der Organophotorezeptor kann zum Beispiel ein elektrisch leitfähiges Substrat und auf dem elektrisch leitfähigen Substrat ein photoleitfähiges Element in Form einer oder mehrerer Schichten umfassen. Das photoleitfähige Element kann in einigen Ausführungsformen sowohl ein Ladungstransportmaterial und eine ladungserzeugende Verbindung in einem polymeren Bindemittel, die sich in derselben Schicht befinden können oder nicht, als auch ein zweites Ladungstransportmaterial wie etwa eine Ladungstransportverbindung oder eine Elektronentransportverbindung umfassen. Zum Beispiel können sich das Ladungstransportmaterial und die ladungserzeugende Verbindung in einer einzigen Schicht befinden. Bei anderen Ausführungsformen umfaßt das photoleitfähige Element jedoch einen Zweischichtenaufbau, der sich durch eine ladungserzeugende Schicht und eine getrennte Ladungstransportschicht auszeichnet. Die ladungserzeugende Schicht kann sich zwischen dem elektrisch leitfähigen Substrat und der Ladungstransportschicht befinden. Wahlweise kann das photoleitfähige Element eine Struktur aufweisen, bei der sich die Ladungstransportschicht zwischen dem elektrisch leitfähigen Substrat und der ladungserzeugenden Schicht befindet.
Das elektrisch leitfähige Substrat kann flexibel sein und zum Beispiel in Form einer flexiblen Bahn oder eines Bandes vorliegen oder unflexibel sein und zum Beispiel in Form einer Trommel vorliegen. Eine Trommel kann eine zylinderförmige Hohlstruktur aufweisen, die die Befestigung der Trommel an einem Antrieb bereitstellt, der die Trommel während des Bilderzeugungsverfahrens dreht. Typischerweise umfaßt ein flexibles, elektrisch leitfähiges Substrat ein elektrisch isolierendes Substrat und eine dünne Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material, auf das das photoleitfähige Material aufgebracht ist.
Das elektrisch isolierende Substrat kann Papier oder ein filmbildendes Polymer wie etwa Polyester (z. B. Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat), Polyimid, Polysulfon, Polypropylen, Nylon, Polyester, Polycarbonat, Polyvinylharz, Polyvinylfluorid, Polystyrol und dergleichen sein. Spezifische Beispiele von Polymeren für Trägersubstrate schließen zum Beispiel Polyethersulfon (Stabar^TM S-100, von ICI erhältlich), Polyvinylfluorid (Tedlar^®, von E.I. DuPont de Nemours & Company erhältlich), Polybisphenol-A-polycarbonat (Makrofol^TM, von Mobay Chemical Company erhältlich) und amorphes Polyethylenterephthalat (Melinar^TM, erhältlich von ICI Americas, Inc.) ein. Die elektrisch leitfähigen Materialien können Graphit, Dispersruß, Iod, leitfähige Polymere wie etwa Polypyrrole und das leitfähige Polymer Calgon^® 261 (im Handel von Calgon Corporation, Inc., Pittsburgh, Pa., erhältlich), Metalle wie etwa Aluminium, Titan, Chrom, Messing, Gold, Kupfer, Palladium, Nickel oder Edelstahl oder ein Metalloxid wie etwa Zinnoxid oder Indiumoxid sein. Bei Ausführungsformen von besonderem Interesse ist das elektrisch leitfähige Material Aluminium. Im allgemeinen weist das Photoleitersubstrat eine zum Liefern der erforderlichen mechanischen Stabilität entsprechende Dicke auf. Zum Beispiel weisen flexible Bahnsubstrate im allgemeinen eine Dicke von 0,01 bis etwa 1 mm auf, während Trommelsubstrate im allgemeinen eine Dicke von etwa 0,5 mm bis etwa 2 mm aufweisen.
Die ladungserzeugende Verbindung ist ein Material wie etwa ein Farbstoff oder Pigment, das Licht unter Erzeugen von Ladungsträgern absorbieren kann. Nicht-einschränkende Beispiele geeigneter ladungserzeugender Verbindungen schließen zum Beispiel metallfreie Phthalocyanine (z. B. das von H. W. Sands, Inc., erhältliche metallfreie Phthalocyanin ELA 8034 oder CGM-X01 von Sanyo Color Works, Ltd.), Metallphthalocyanine wie etwa Titanphthalocyanin, Kupferphthalocyanin, Oxytitanphthalocyanin (auch als Titanyloxyphthalocyanin bezeichnet und schließt jede kristalline Phase oder Gemische kristalliner Phasen ein, die als ladungserzeugende Verbindung wirken können), Hydroxygalliumphthalocyanin, Squaryliumfarbstoffe und -pigmente, hydroxysubstituierte Squaryliumpigmente, Perylimide, von Allied Chemical Corporation unter dem Handelsnamen Indofast^® Double Scarlet, Indofast^® Violet Lake B, Indofast^® Brilliant Scarlet und Indofast^® Orange erhältliche mehrkernige Chinone, von DuPont unter dem Handelsnamen Monastral^TM Red, Monastral^TM Violet und Monastral^TM Red Y erhältliche Chinacridone, von Naphthalin-1,4,5,8-tetracarbonsäure abgeleitete Pigmente einschließlich der Perinone, Tetrabenzoporphyrine und Tetranaphthaloporphyrine, Indigo- und Thioindigofarbstoffe, Benzothioxanthenderivate, von Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäure abgeleitete Pigmente, Polyazopigmente einschließlich Bisazo-, Trisazo- und Tetrakisazopigmenten, Polymethinfarbstoffe, Chinazolingruppen enthaltende Farbstoffe, tertiäre Amine, amorphes Selen, Selenlegierungen wie etwa Selen-Tellur, Selen-Tellur-Arsen und Selen-Arsen, Cadmiumsulfoselenid, Cadmiumselenid, Cadmiumsulfid und Gemische davon ein. Bei einigen Ausführungsformen umfaßt die ladungserzeugende Verbindung Oxytitanphthalocyanin (z. B. irgendeine Phase davon), Hydroxygalliumphthalocyanin oder eine Kombination davon.
Die photoleitfähige Schicht dieser Erfindung kann gegebenenfalls ein zweites Ladungstransportmaterial enthalten, das eine Ladungstransportverbindung, eine Elektronentransportverbindung oder eine Kombination beider sein kann. Im allgemeinen kann jede in der Technik bekannte Ladungstransportverbindung oder Elektronentransportverbindung als zweites Ladungstransportmaterial verwendet werden.
Eine Elektronentransportverbindung und ein UV-Lichtstabilisator können eine synergistische Beziehung zum Bereitstellen des gewünschten Elektronenflusses innerhalb des Photoleiters aufweisen. Das Vorhandensein der UV-Lichtstabilisatoren verändert die Elektronentransporteigenschaften der Elektronentransportverbindungen unter Verbessern der Elektronentransporteigenschaften des Verbundes. UV-Lichtstabilisatoren können Ultraviolettlichtabsorber oder Ultraviolettlichtinhibitoren sein, die freie Radikale einfangen.
UV-Lichtabsorber können Ultraviolettstrahlung absorbieren und als Wärme ableiten. Von UV-Lichtinhibitoren wird angenommen, daß sie durch das Ultraviolettlicht erzeugte freie Radikale einfangen und nach dem Einfangen der freien Radikale anschließend aktive Stabilisatorstruktureinheiten unter Energieabführung regenerieren. Im Hinblick auf die synergistische Beziehung der UV-Stabilisatoren mit Elektronentransportverbindungen müssen die besonderen Vorteile der UV-Stabilisatoren nicht ihre UV-Stabilisierungseigenschaften sein, obschon die UV-Stabilisierungseigenschaft beim Verringern eines Abbaus des Organophotorezeptors im Lauf der Zeit zusätzlich von Vorteil sein kann. Das verbesserte synergistische Leistungsverhalten von Organophotorezeptoren mit Schichten, die sowohl eine Elektronentransportverbindung als auch einen UV-Stabilisator umfassen, wird in der von Zhu am 28. April 2003 eingereichten, als US2003/0228534 A1 veröffentlichten mitanhängigen US-Patentanmeldung Seriennummer 10/425 333 mit dem Titel „Organophotoreceptor With A Light Stabilizer [Organophotorezeptor mit einem Lichtstabilisator]" weiter beschrieben.
Nicht-begrenzende Beispiele eines geeigneten Lichtstabilisators schließen zum Beispiel gehinderte Trialkylamine wie etwa Tinuvin 144 und Tinuvin 292 (von Ciba Specialty Chemicals, Terrytown, NY), gehinderte Alkoxydialkylamine wie etwa Tinuvin 123 (von Ciba Specialty Chemicals), Benzotriazole wie etwa Tinuvan 328, Tinuvin 900 und Tinuvin 928 (von Ciba Specialty Chemicals), Benzophenone wie etwa Sandovur 3041 (von Clariant Corp., Charlotte, N.C.), Nickelverbindungen wie etwa Arbestab (von Robinson Brothers Ltd., West Midlands, Großbritannien), Salicylate, Cyancinnamate, Benzylidenmalonate, Benzoate, Oxanilide wie etwa Sandovur VSU (von Clariant Corp., Charlotte, N.C.), Triazine wie etwa Cyagard UV-1164 (von Cytec Industries Inc., N.J.) und polymere sterisch gehinderte Amine wie etwa Luchem (von Atochem North America, Buffalo, NY) ein. Bei einigen Ausführungsformen ist der Lichtstabilisator aus der aus gehinderten Trialkylaminen mit der folgenden Formel bestehenden Gruppe ausgewählt:
worin R₁, R₂, R₃, R₄, R₆, R₇, R₈, R₁₀, R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₁₅ und R₁₆ unabhängig Wasserstoff, eine Alkylgruppe oder Ester- oder Ethergruppe sind und R₅, R₉ und R₁₄ unabhängig eine Alkylgruppe sind und X eine Verbindungsgruppe ist, die aus der aus -O-CO-(CH₂)_m-CO-O-, worin m zwischen 2 und 20 ist, bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Das Bindemittel ist allgemein in der Lage, das Ladungstransportmaterial (im Fall der Ladungstransportschicht oder eines Einzelschichtaufbaus), die ladungserzeugende Verbindung (im Fall der ladungserzeugenden Schicht oder eines Einzelschichtaufbaus) und/oder eine Elektronentransportverbindung bei geeigneten Ausführungsformen zu dispergieren oder lösen. Beispiele geeigneter Bindemittel sowohl für die ladungserzeugende Schicht als auch die Ladungstransportschicht schließen im allgemeinen zum Beispiel Polystyrol-co-butadien, Polystyrol-co-acrylnitril, modifizierte Acrylpolymere, Polyvinylacetat, Styrolalkydharze, Soja-Alkylharze, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyacrylnitril, Polycarbonate, Polyacrylsäure, Polyacrylate, Polymethacrylate, Styrolpolymere, Polyvinylbutyral, Alkydharze, Polyamide, Polyurethane, Polyester (z. B. Polyethylenterephthalat), Polysulfone, Polyeter, Polyketone, Phenoxyharze, Epoxyharze, Silikonharze, Polysiloxane, Poly(hydroxyether)harze, Polyhydroxystyrolharze, Novolak, Poly (phenylglycidylether)-co-dicyclopentadien, Copolymere aus bei den vorstehend angeführten Polymeren verwendeten Monomeren und Kombinationen davon ein. Spezielle geeignete Bindemittel schließen zum Beispiel Polyvinylbutyral, Polycarbonat und Polyester ein. Nicht-begrenzende Beispiele von Polyvinylbutyral schließen BX-1 und BX-5 von Sekisui Chemical Co. Ltd., Japan, ein. Nicht-begrenzende Beispiele eines geeigneten Polycarbonats schließen Polycarbonat A, das von Bisphenol-A abgeleitet ist (z. B. lupilon-A von Mitsubishi Engineering Plastics oder Lexan 145 von General Electric), Polycarbonat Z, das von Cyclohexylidenbisphenol abgeleitet ist (z. B. lupilon-Z von Mitsubishi Engineering Plastics Corp., White Plain, New York) und Polycarbonat C ein, das von Methylbisphenol A abgeleitet ist (von Mitsubishi Chemical Corporation). Nichtbegrenzende Beispiele eines geeigneten Polyesterbindemittels schließen ortho-Polyethylenterephthalat (z. B. OPET TR-4 von Kanebo Ltd., Yamaguchi, Japan) ein.
Geeignete wahlfreie Additive für irgendeine oder mehrere der Schichten schließen zum Beispiel Antioxidantien, Kupplungsmittel, Dispergiermittel, Härtungsmittel, Tenside und Kombinationen davon ein.
Das photoleitfähige Element weist insgesamt typischerweise eine Dicke von etwa 10 bis etwa 45 Mikron auf. Bei den Doppelschicht-Ausführungsformen mit einer getrennten ladungserzeugenden Schicht und einer getrennten Ladungstransportschicht weist die ladungserzeugende Schicht im allgemeinen eine Dicke von etwa 0,5 bis etwa 2 Mikron auf und die Ladungstransportschicht weist eine Dicke von etwa 5 bis etwa 35 Mikron auf. Bei Ausführungsformen, bei denen sich das Ladungstransportmaterial und die ladungserzeugende Verbindung in derselben Schicht befinden, weist die Schicht mit der ladungserzeugenden Verbindung und der Ladungstransportzusammensetzung im allgemeinen eine Dicke von etwa 7 bis etwa 30 Mikron auf. Bei Ausführungsformen mit einer eigenen Elektronentransportschicht weist die Elektronentransportschicht eine durchschnittliche Dicke von etwa 0,5 Mikron bis etwa 10 Mikron und bei weiteren Ausführungsformen von etwa 1 Mikron bis etwa 3 Mikron auf. Im allgemeinen kann eine Elektronentransport-Überzugsschicht die mechanische Verschleißbeständigkeit erhöhen, erhöht die Beständigkeit gegenüber Trägerflüssigkeit und Luftfeuchtigkeit und verringert den Abbau des Photorezeptors durch Koronagase. Ein Durchschnittsfachmann erkennt, daß weitere Dickenbereiche innerhalb der ausdrücklichen Bereiche in Betracht gezogen werden und sich innerhalb der vorliegenden Offenbarung befinden.
Im allgemeinen liegt bei den hierin beschriebenen Organophotorezeptoren die ladungs erzeugende Verbindung in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 25 Gewichtsprozent, bei weiteren Ausführungsformen in einer Menge von etwa 1 bis etwa 15 Gewichtsprozent und bei anderen Ausführungsformen in einer Menge von etwa 2 bis etwa 10 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der photoleitfähigen Schicht vor. Geeigneterweise liegt das Ladungstransportmaterial in einer Menge von etwa 10 bis etwa 80 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der photoleitfähigen Schicht, bei weiteren Ausführungsformen in einer Menge von etwa 35 bis etwa 60 Gewichtsprozent und bei anderen Ausführungsformen in einer Menge von etwa 45 bis etwa 55 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der photoleitfähigen Schicht vor. Wenn das wahlfreie zweite Ladungstransportmaterial vorhanden ist, kann es in einer Menge von wenigstens etwa 2 Gewichtsprozent, bei anderen Ausführungsformen von etwa 2,5 bis etwa 25 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der photoleitfähigen Schicht und bei weiteren Ausführungsformen in einer Menge von etwa 4 bis etwa 20 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der photoleitfähigen Schicht vorliegen. Geeigneterweise liegt das Bindemittel in einer Menge von etwa 15 bis etwa 80 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der photoleitfähigen Schicht und bei weiteren Ausführungsformen in einer Menge von etwa 20 bis etwa 75 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der photoleitfähigen Schicht vor. Ein Durchschnittsfachmann erkennt, daß weitere Bereiche innerhalb der ausdrücklichen Bereiche in Betracht gezogen werden und sich innerhalb der vorliegenden Offenbarung befinden.
Bei den Doppelschicht-Ausführungsformen mit einer getrennten ladungserzeugenden Schicht und einer Ladungstransportschicht umfaßt die Ladungserzeugungsschicht im allgemeinen ein Bindemittel in einer Menge von etwa 10 bis etwa 90 Gewichtsprozent, bei weiteren Ausführungsformen in einer Menge von etwa 15 bis etwa 80 Gewichtsprozent und bei einigen Ausführungsformen in einer Menge von etwa 20 bis etwa 75 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der Ladungserzeugungsschicht. Wenn das wahlfreie Ladungstransportmaterial in der Ladungserzeugungsschicht vorhanden ist, kann es im allgemeinen in einer Menge von mindestens etwa 2,5 Gewichtsprozent, bei weiteren Ausführungsformen in einer Menge von etwa 4 bis etwa 30 Gewichtsprozent und bei anderen Ausführungsformen in einer Menge von etwa 10 bis etwa 25 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der Ladungserzeugungsschicht vorliegen. Die Ladungserzeugungsschicht umfaßt im allgemeinen ein Bindemittel in einer Menge von etwa 20 Gewichtsprozent bis etwa 70 Gewichtsprozent und bei weiteren Ausführungsformen in einer Menge von etwa 30 Gewichtsprozent bis etwa 50 Gewichtsprozent. Ein Durchschnittsfachmann erkennt, daß weitere Bereiche von Bindemittelkonzentrationen bei den Doppelschicht-Ausführungsformen innerhalb der vorstehenden ausdrücklichen Bereiche in Betracht gezogen werden und sich innerhalb der vorliegenden Offenbarung befinden.
Bei den Ausführungsformen mit einer Einzelschicht mit einer ladungserzeugenden Verbindung und einem Ladungstransportmaterial umfaßt die photoleitfähige Schicht im allgemeinen ein Bindemittel, ein Ladungstransportmaterial und eine Ladungserzeugungsverbindung. Die Ladungserzeugungsverbindung kann in einer Menge von etwa 0,05 bis etwa 25 Gewichtsprozent und bei einer weiteren Ausführungsform in einer Menge von etwa 2 bis etwa 15 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der photoleitfähigen Schicht vorliegen. Das Ladungstransportmaterial kann in einer Menge von etwa 10 bis etwa 80 Gewichtsprozent, bei anderen Ausführungsformen von etwa 25 bis etwa 65 Gewichtsprozent, bei zusätzlichen Ausführungsformen von etwa 30 bis etwa 60 Gewichtsprozent und bei weiteren Ausführungsformen von etwa 35 bis etwa 55 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der photoleitfähigen Schicht vorliegen, wobei der Rest der photoleitfähigen Schicht das Bindemittel und wahlfreie Additive wie etwa irgendwelche herkömmlichen Additive umfaßt. Eine Einzelschicht mit einer Ladungstransportzusammensetzung und einer ladungserzeugenden Verbindung umfaßt im allgemeinen ein Bindemittel in einer Menge von etwa 10 Gewichtsprozent bis etwa 75 Gewichtsprozent, bei anderen Ausführungsformen von etwa 20 Gewichtsprozent bis etwa 60 Gewichtsprozent und bei weiteren Ausführungsformen von etwa 25 Gewichtsprozent bis etwa 50 Gewichtsprozent. Gegebenenfalls kann die Schicht mit der ladungserzeugenden Verbindung und dem Ladungstransportmaterial ein zweites Ladungstransportmaterial umfassen. Wenn das wahlfreie zweite Ladungstransportmaterial vorhanden ist, kann es im allgemeinen in einer Menge von mindestens 2,5 Gewichtsprozent, bei weiteren Ausführungsformen von etwa 4 bis etwa 30 Gewichtsprozent und bei anderen Ausführungsformen in einer Menge von etwa 10 bis etwa 25 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der photoleitfähigen Schicht vorliegen. Ein Durchschnittsfachmann erkennt, daß weitere Zusammensetzungsbereiche innerhalb der ausdrücklichen Zusammensetzungsbereiche für die vorstehenden Schichten in Betracht gezogen werden und sich innerhalb der vorliegenden Offenbarung befinden.
Im allgemeinen kann jede Schicht mit einer Elektronentransportschicht vorteilhafterweise einen UV-Lichtstabilisator einschließen. Insbesondere kann die Elektronentransportschicht im allgemeinen eine Elektronentransportverbindung, ein Bindemittel und einen wahlfreien UV-Lichtstabilisator einschließen. Eine eine Elektronentransportverbindung umfassende Überzugsschicht wird weiter in der als US2003/0194626 A1 veröffentlichten, mitanhängigen US-Patentanmeldung Seriennr. 10/396 536 an Zhu et al. mit dem Titel „Organophotoreceptor With An Electron Transport Layer [Organophotorezeptor mit einer Elektronentransportschicht]" beschrieben. Zum Beispiel kann eine vorstehend beschriebene Elektronentransportverbindung bei der Trennschicht der hierin beschriebenen Photoleiter verwendet werden. Geeigneterweise kann die Elektronentransportverbindung in einer Elektronentransportschicht in einer Menge von etwa 10 bis etwa 50 Gewichtsprozent und bei anderen Ausführungsformen in einer Menge von etwa 20 bis etwa 40 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der Elektronentransportschicht vorliegen. Ein Durchschnittsfachmann erkennt, daß weitere Zusammensetzungsbereiche innerhalb der ausdrücklichen Bereiche in Betracht gezogen werden und sich innerhalb der vorliegenden Offenbarung befinden.
Falls der UV-Lichtstabilisator in einer oder mehr geeigneten Schichten des Photoleiters vorhanden ist, liegt er geeigneterweise in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 25 Gewichtsprozent und bei einigen Ausführungsformen in einer Menge von etwa 1 bis etwa 10 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der jeweiligen Schicht vor. Ein Durchschnittsfachmann erkennt, daß weitere Zusammensetzungsbereiche innerhalb der ausdrücklichen Bereiche in Betracht gezogen werden und sich innerhalb der vorliegenden Offenbarung befinden.
Die photoleitfähige Schicht kann zum Beispiel durch Dispergieren oder Lösen der Komponenten wie etwa einem oder mehr aus einer ladungserzeugenden Verbindung, dem Ladungstransportmaterial dieser Erfindung, einem zweiten Ladungstransportmaterial wie etwa einer Ladungstransportverbindung oder einer Elektronentransportverbindung, einem UV-Lichtstabilisator und einem polymeren Bindemittel in einem organischen Lösungsmittel, Auftragen der Dispersion und/oder Lösung auf die jeweilige darunterliegende Schicht und Trocknen des Überzugs gebildet werden. Insbesondere können die Komponenten durch Homogenisieren unter hoher Scherkraft, Kugelmahlen, Attritormahlen, Hochenergie-Perl(Sand)mahlen oder andere in der Technik bekannte Verfahren zur Teilchengrößenverringerung oder Mischmittel zur wirkungsvollen Teilchengrößenverringerung beim Bilden einer Dispersion dispergiert werden.
Der Photorezeptor kann gegebenenfalls auch eine oder mehr zusätzliche Schichten aufweisen. Eine zusätzliche Schicht kann zum Beispiel eine Unterschicht oder eine Überzugsschicht wie etwa eine Sperrschicht, eine Trennschicht, eine Schutzschicht oder eine Haftschicht sein. Eine Trennschicht oder eine Schutzschicht kann die oberste Schicht des Photoleiterelements bilden. Eine Sperrschicht kann sich zwischen der Trennschicht und dem photoleitfähigen Element befinden oder zum Überziehen des photoleitfähigen Elements verwendet werden. Die Sperrschicht liefert Schutz vor einem Abrieb der Unterschichten. Eine Haftschicht liegt zwischen einem photoleitfähigen Element, einer Sperrschicht und einer Trennschicht oder irgendeiner Kombination davon und verbessert die Haftung dazwischen. Eine Unterschicht ist eine ladungsblockierende Schicht und liegt zwischen dem elektrisch leitfähigen Substrat und dem photoleitfähigen Element. Die Unterschicht kann auch die Haftung zwischen dem elektrisch leitfähigen Substrat und dem photoleitfähigen Element verbessern.
Geeignete Sperrschichten schließen zum Beispiel Überzüge wie etwa einen vernetzbaren Überzug aus Siloxanol-kolloidalem Siliziumoxid und Überzug aus hydroxyliertem Silsesquioxan-kolloidalem Siliziumoxid und organische Bindemittel wie etwa Polyvinylalkohol, Methylvinylether/Maleinanhydrid-Copolymer, Casein, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrysäure, Gelatine, Stärke, Polyurethane, Polyimide, Polyester, Polyamide, Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polycarbonate, Polyvinylbutyral, Polyvinylacetoacetal, Polyvinylformal, Polyacrylnitril, Polymethylmethacrylat, Polyacrylate, Polyvinylcarbazole, Copolymere aus bei den vorstehend angeführten Polymeren verwendeten Monomeren, Vinylchlorid/Vinylacetat/Vinylalkohol-Terpolymere, Vinylchlorid/Vinylacetat/Maleinsäure-Terpolymere, Ethylen/Vinylacetat-Copolymere, Vinylchlorid/Vinylidenchlorid-Copolymere, Cellulosepolymere und Gemische davon ein. Die vorstehenden Sperrschichtpolymeren können gegebenenfalls kleine anorganische Teilchen wie etwa pyrogenes Siliziumoxid, Siliziumoxid, Titanoxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder eine Kombination davon enthalten. Sperrschichten werden weiter im US-Patent 6 001 522 an Woo et al. mit dem Titel „Barrier Layer For Photoconductor Elements Comprising An Organic Polymer And Silica [Ein organisches Polymer und Siliziumoxid umfassende Sperrschicht für Photoleiterelemente]" beschrieben. Der Trennschicht-Decklack kann jede in der Technik bekannte Trennschichtzusammenfassung umfassen. Bei einigen Ausführungsformen ist die Trennschicht ein fluoriertes Polymer, Siloxanpolymer, Fluorsilikonpolymer, Polysilan, Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylat oder eine Kombination davon. Die Trennschichten können vernetzte Polymere umfassen.
Die Trennschicht kann zum Beispiel jede in der Technik bekannte Trennschichtzusammenfassung umfassen. Bei einigen Ausführungsformen umfaßt die Trennschicht ein fluoriertes Polymer, Siloxanpolymer, Fluorsilikonpolymer, Polysilan, Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylat, Poly(methylmethacrylat-co-methacrylsäure), Urethanharze, Urethan- Epoxyharze, acrylierte Urethanharze, Urethan-Acrylharze oder eine Kombination davon. Bei weiteren Ausführungsformen können die Trennschichten vernetzte Polymere umfassen.
Die Schutzschicht kann den Organophotorezeptor vor einem chemischen und mechanischen Abbau schützen. Die Schutzschicht kann jede in der Technik bekannte Schutzschichtzusammensetzung umfassen. Bei einigen Ausführungsformen ist die Schutzschicht ein fluoriertes Polymer, Siloxanpolymer, Fluorsilikonpolymer, Polysilan, Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylat, Poly(methylmethacrylat-co-methacrylsäure), Urethanharze, Urethan-Epoxyharze, acrylierte Urethanharze, Urethan-Acrylharze oder eine Kombination daraus. Bei einigen Ausführungsformen von besonderem Interesse sind die Trennschichten vernetzte Polymere.
Eine Überzugsschicht kann eine in der am 25. März 2003 eingereichten, als US2003/0194626 A1 veröffentlichten, mitanhängigen US-Patentanmeldung Seriennr. 10/396 536 an Zhu et al. mit dem Titel „Organoreceptor With An Electron Transport Layer [Organorezeptor mit einer Elektronentransportschicht]" beschriebene Elektronentransportverbindung umfassen. Zum Beispiel kann eine vorstehend beschriebene Elektronentransportverbindung bei der Trennschicht dieser Erfindung verwendet werden. Geeigneterweise kann die Elektronentransportverbindung in der Überzugsschicht in einer Menge von etwa 2 bis 50 Gewichtsprozent und bei anderen Ausführungsformen in einer Menge von etwa 10 bis etwa 40 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht der Trennschicht vorliegen. Ein Durchschnittsfachmann erkennt, daß weitere Zusammensetzungsbereiche innerhalb der ausdrücklichen Bereiche in Betracht gezogen werden und sich innerhalb der vorliegenden Offenbarung befinden.
Im allgemeinen umfassen Haftschichten ein filmbildendes Polymer wie etwa Polyester, Polyvinylbutyral, Polyvinylpyrrolidon, Polyurethan, Polymethylmethacrylat, Poly(hydroxyaminoether) und dergleichen. Sperr- und Haftschichten werden im US-Patent 6 180 305 an Ackley et al. mit dem Titel „Organic Photoreceptors for Liquid Electrophotography [Organische Photorezeptoren für die Flüssigkeitselektrophotographie]" weiter beschrieben.
Unterschichten können zum Beispiel Polyvinylbutyral, Organosilane, hydrolysierbare Silane, Epoxyharze, Polyester, Polyamide, Polyurethane, Silikone und dergleichen umfassen. Bei einigen Ausführungsformen weist die Unterschicht eine Trockendicke zwischen etwa 20 Å und etwa 2000 Å auf. Leitfähige Metalloxidteilchen enthaltende Unterschich ten können zwischen etwa 1 und etwa 25 Mikron dick sein. Ein Durchschnittsfachmann erkennt, daß weitere Zusammensetzungs- und Dickenbereiche innerhalb der ausdrücklichen Bereiche in Betracht gezogen werden und sich innerhalb der vorliegenden Offenbarung befinden.
Die hierin beschriebenen Ladungstransportmaterialien und diese Verbindungen einschließenden Photorezeptoren sind zur Verwendung bei einem Bilderzeugungsverfahren mit entweder Trocken- oder Flüssigtonerentwicklung geeignet. Zum Beispiel können alle in der Technik bekannten Trockentoner und Flüssigtoner bei dem Verfahren und dem Gerät dieser Erfindung verwendet werden. Eine Flüssigtonerentwicklung kann erwünscht sein, da sie verglichen mit Trockentonern den Vorteil des Lieferns von Bildern mit höherer Auflösung bieten und eine geringere Energie zur Bildfixierung erfordern. Beispiele geeigneter Flüssigtoner sind in der Technik bekannt. Flüssigtoner umfassen im allgemeinen in einer Trägerflüssigkeit dispergierte Tonerteilchen. Die Tonerteilchen können ein Farbmittel/Pigment, ein Harzbindemittel und/oder einen Ladungsdirektor umfassen. Bei einigen Ausführungsformen eines Flüssigtoners kann das Verhältnis von Harz zu Pigment von 1:1 bis 10:1 und bei anderen Ausführungsformen von 4:1 bis 8:1 betragen. Flüssigtoner werden in den veröffentlichten US-Patentanmeldungen 2002/0128349 mit dem Titel „Liquid Inks Comprising A Stable Organosol [Ein stabiles Organosol umfassende flüssige Druckfarben]", 2002/0086916 mit dem Titel „Liquid Inks Comprising Treated Colorant Particles [Behandelte Farbmittelteilchen umfassende flüssige Druckfarben]" und 2002/0197552 mit dem Titel „Phase Change Developer For Liquid Electrophotography [Phasenwechselentwickler zur Flüssigkeitselektrophotographie]" weiter beschrieben.
Ladungstransportmaterial
Wie hierin beschrieben umfaßt ein Organophotorezeptor eine Ladungstransportverbindung mit der Formel
worin R₁, R₂, R₃ und R₄ unabhängig H, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe oder eine Arylgruppe sind,
X₁ und X₂ unabhängig eine verzweigte oder gerade Verbindungsgruppe mit der Formel -(CH₂)_m- sind, worin m eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 einschließlich ist und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, C=O, O=S=O, eine heterocycli sche Gruppe, eine aromatische Gruppe, Urethan, Harnstoff, eine Estergruppe, eine Gruppe NR₅, eine Gruppe CHR₆ oder eine Gruppe CR₇R₈ ersetzt sind, worin R₅, R₆, R₇ und R₈ unabhängig H, eine Hydroxygruppe, Thiolgruppe, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe, eine heterocyclische Gruppe oder eine Arylgruppe sind und
Y₁ und Y₃ unabhängig eine Arylamingruppe wie etwa eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe oder eine N,N-disubstituierte Arylamingruppe sind und Y₂ eine Carbazolgruppe umfaßt.
Vorzugsweise umfassen Y₁ und Y₃ unabhängig eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe oder eine N,N-disubstituierte Arylamingruppe.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen sind R₁ und R₄ unabhängig H. Weiterhin sind bei einigen bevorzugten Ausführungsformen R₂ und R₃ unabhängig eine Arylgruppe.
Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen sind R₂ und R₃ beide Phenylgruppen.
Bei einigen Ausführungsformen umfassen Y₁ und Y₃ unabhängig eine Carbazolgruppe oder eine N,N-disubstituierte Arylamingruppe.
Bei einigen Ausführungsformen ist m eine ganze Zahl zwischen 2 und 10, insbesondere 6, und vorzugsweise sind zwei Methylengruppen in der -(CH₂)_m-Gruppe durch -O- ersetzt und ist eine Methylengruppe durch CHCH₃ ersetzt.
Spezielle, nicht einschränkende Beispiele geeigneter Ladungstransportmaterialien innerhalb der allgemeinen Formel (1) der vorliegenden Erfindung weisen die folgenden Strukturen (2)–(3) auf:
Synthese von Ladungstransportmaterialien
Die Synthese der Ladungstransportmaterialien dieser Erfindung kann durch das folgende mehrstufige Syntheseverfahren hergestellt werden. Der Fachmann erkennt, daß andere geeignete Synthesewege den jeweiligen, nachstehend beschriebenen Weg ersetzen können.
Schritt 1: Monoformylierung des Arylamins
Bei diesem Schritt wird das Arylamin, das die Gruppe Y₁ oder Y₃ der Formel (1) bildet, umgesetzt, um formylsubstituiert zu werden, so daß es mit Hydrazin unter Bilden eines Hydrazons reagiert. Phosphoroxychlorid (POCl₃) wird tropfenweise trockenem Dimethylformamid (DMF) bei 0°C unter einer Stickstoffatmosphäre zugesetzt. Diese Lösung wird langsam auf Raumtemperatur erwärmt. Eine Lösung des gewählten Arylamins in trockenem DMF kann dieser Lösung tropfenweise zugesetzt werden. Das Reaktionsgemisch wird 24 Stunden auf 80°C erhitzt und in Eiswasser gegossen. Die Lösung wird mit 10% Kaliumhydroxidlösung neutralisiert, bis der pH-Wert 6–8 erreicht. Das Produkt kann mit Chloroform extrahiert werden. Der Chloroformextrakt wird mit wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Anschließend wird das Lösungsmittel verdampft. Das Produkt ist der Aldehyd des Arylamins, der aus einem Lösungsmittel wie etwa Methanol kristallisiert werden kann. Eine substituierte Form von Dimethylformamid kann zum Bilden des entsprechenden Ketons verwendet werden, was zu einer Verbindung führt, bei der R₁ (bei dem Arylamin Y₁) oder R₄ (bei dem Arylamin Y₃) der Formel (1) von Wasserstoff verschieden sind.
Schritt 2: Hydrazonbildung
Der im vorstehenden Schritt 1 erhaltene Aldehyd oder das Keton wird unter mildem Erhitzen in Methanol gelöst. Eine Lösung eines N-substituierten Hydrazins in Methanol wird der Lösung zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wird 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt und anschließend langsam auf Raumtemperatur abgekühlt. Das ausgefallene Produkt ist ein Hydrazonderivat des Aldehyds/Ketons des Arylamins. Das Hydrazonderivat wird filtriert, mit einer großen Menge Methanol gewaschen und bei Raumtemperatur z. B. mittels einer Hochvakuum-Ölpumpe vakuumgetrocknet.
Schritt 3: Reaktion des Hydrazons mit einem 2-Chloralkylvinylether
Das in Schritt 2 erhaltene Hydrazonderivat wird unter Bilden einer Lösung in Ethylmethylketon gelöst und anschließend wird der Lösung der 2-Chloralkylvinylether zugesetzt. Später werden Kaliumhydroxid (KOH) und Kaliumcarbonat (K₂CO₃) dem Reaktionsgemisch in zwei Portionen zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wird 36 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Das Produkt ist ein Arylaminoaldehyd-N-(vinyloxyalkyl)-hydrazon und kann durch Säulenchromatographie gereinigt werden. Andere halogensubstituierte Vinyletherverbindungen können zum Einführen anderer Gruppen X (X₁ oder X₂) in die sich ergebenden Ladungstransportmaterialien der Formel (1) verwendet werden.
Schritt 4. Diformylierung eines Arylamins
In diesem Schritt wird die Gruppe Y₂ zum Binden der Verbindungsgruppen X₁/X₂ hergestellt. Phosphoroxychlorid (POCl₃) wird unter Bilden einer Lösung tropfenweise trockenem Dimethylformamid (DMF) bei 0°C unter einer Stickstoffatmosphäre zugesetzt. Die Lösung wird langsam auf Raumtemperatur erwärmt. Eine Lösung eines Arylamins in trockenem DMF wird der Lösung tropfenweise zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wird 60 Stunden auf 80°C erhitzt. Es wird anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt und in Eiswasser gegossen. Das Gemisch wird mit 10%iger Kaliumhydroxidlösung neutralisiert, bis der pH 6–8 erreicht. Der Niederschlag wird filtriert und mehrmals mit heißem Wasser gewaschen. Das Produkt ist ein Diformylarylamin und kann durch Säulenchromatographie gereinigt werden.
Schritt 5. Reduktion eines Diformylarylamins
Kleine Portionen Natriumborhydrid werden langsam einer Lösung des Diformylarylamins in Methanol zugesetzt und das Reaktionsgemisch wird 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird abgekühlt und anschließend in Eis wasser gegossen. Das ausgefallene Produkt ist ein Dihydroxymethylarylamin, das durch Filtration abgetrennt und anschließend getrocknet werden kann.
Schritt 6. Kuppeln eines Dihydroxymethylarylamins mit einem Arylaminoaldehyd-N-(vinyloxyalkyl)-hydrazon
In diesem Schritt wird das Dihydroxymethylarylamin von Schritt 5 an die Verbindungsgruppen X₁ und X₂ gebunden. Das in Schritt 3 erhaltene Arylaminoaldehyd/keton-N-(vinyloxyalkyl)-hydrazon und ein entsprechendes halbes Moläquivalent des in Schritt 5 erhaltenen Dihydroxymethylarylamins werden in trockenem Tetrahydrofuran (THF) unter Stickstoff gelöst. Anschließend wird p-Toluolsulfonsäureanhydridlösung in trockenem THF der Lösung bei Raumtemperatur zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wird 18 Stunden bei 0°C gerührt. Anschließend wird THF verdampft und das rohe Produkt kann durch Säulenchromatographie gereinigt werden. Wie vorstehend beschrieben wird eine symmetrische Verbindung mit Y₁ = Y₃, X₁ = X₂, R₁ = R₄ und R₂ = R₃ gebildet. Eine unsymmetrische Verbindung kann mit zwei unterschiedlichen, wie in Schritt 1–3 beschrieben mit verschieden gewählten Arylaminen in Schritt 1 synthetisierten Arylaminoaldehyd/keton-N-(vinyloxyalkyl)-hydrazonen synthetisiert werden. Die beiden unterschiedlichen Arylaminoaldehyd/keton-N-(vinyloxyalkyl)-hydrazonverbindungen können mit dem Dihydroxymethylarylamin von Schritt 5 nacheinander oder gleichzeitig umgesetzt werden. Die Reaktionsbedingungen können unter Bilden eines bedeutenden Anteils der unsymmetrischen Verbindung bezogen auf die beiden möglichen symmetrischen Verbindungen gewählt werden. Weiterhin kann die unsymmetrische Verbindung von den symmetrischen Verbindungen abgereinigt werden.
Die Erfindung wird nun durch die folgenden veranschaulichenden Beispiele weiter beschrieben. Diese Beispiele sind als unter die breitere, vorstehend dargestellte Offenbarung fallende spezielle Materialien veranschaulichend anzusehen.
BEISPIELE
Beispiel 1 – Synthese und Charakterisierung von Ladungstransportmaterialien
Dieses Beispiel beschreibt die Synthese und Charakterisierung von Verbindung 2–3, wobei sich die Zahlen auf die vorstehenden Formelnummern beziehen. Die Charakterisierung umfaßt sowohl die chemische Charakterisierung als auch die elektronische Charakterisierung mit der Verbindung gebildeter Materialien.
Verbindung (2)
POCl₃ (4,8 ml, 0,052 Mol) (von Aldrich erhalten) wurde tropfenweise 5,7 ml (0,078 Mol) trockenem Dimethylformamid (DMF) bei 0°C unter einer Stickstoffatmosphäre zugesetzt. Die Lösung wurde langsam auf Raumtemperatur erwärmt. Anschließend wurde eine Lösung von 5 g (0,026 Mol) 9-Ethylcarbazol (von Aldrich erhalten) in trockenem DMF der Lösung tropfenweise zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde 24 Stunden auf 80°C erhitzt und anschließend in Eiswasser gegossen. Diese Lösung wurde mit 10%iger Kaliumhydroxidlösung neutralisiert, bis der pH 6–8 erreichte. Das Produkt wurde mit Chloroform extrahiert. Der Chloroformextrakt wurde mit wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde mit einem Rotationsverdampfer aus dem Filtrat entfernt. Das Produkt war 9-Ethylcarbazol-3-aldehyd und wurde aus Methanol umkristallisiert. Die Ausbeute war 4,57 g (80%). Das Produkt wies einen Schmelzpunkt von 85°C auf. Das ¹H-NMR-Spektrum lieferte die folgenden chemischen Verschiebungen
(100 MHz, CDCl₃, δ, ppm): 1.42 (t, J = 7.0 Hz, 3H, CH₃); 4.31 (q, J = 7.0 Hz, 2H, CH₂); 7.20–7.62 (m, 4H, Ar); 7.99 (dd, 1H, Ar); 8.14 (d, 1H, Ar); 8,54 (s, 1H, Ar) und 10.06 (s, 1H, CHO).
Das Infrarotabsorptionsspektrum (KBr-Fenster) lieferte die folgenden Peaks (in cm^–1):
ν(C-H) 2973, 2894, 2822, 2745, ν(C-H in Ar) 3052, ν(C=O) 1682, ν(C=C, C-N in Ar) 1622, 1591, 1577, 1494, 1447, 1237, γ(Ar) 807, 749, 736. Das Massenspektrum lieferte ein Ion mit einem Verhältnis von Masse zu Ladung (m/z): 224 (100%, M + 1).
9-Ethylcarbazol-3-aldehyd (10 g, 0,045 Mol) wurde in 300 ml Methanol unter mildem Erhitzen gelöst. Anschließend wurde eine Lösung von 7,25 g (0,067 Mol) N-Phenylhydrazin (von Aldrich erhalten) in Methanol zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Gelbliche Kristalle wurden durch Filtration abgetrennt, mit einer großen Menge Methanol gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute war 13,12 g (92%). Das Produkt wies einen Schmelzpunkt von 136–137°C. Das ¹H-NMR-Spektrum lieferte die folgenden chemischen Verschiebungen
(100 MHz, CDCl₃, δ, ppm): 1.34 (t, J = 7.0 Hz, 3H, CH₃); 4.23 (q, J = 7.0 Hz, 2H, CH₂); 6.90–7.64 (m, 8H, Ar); 7.60 (s, 1H, Ar); 7.81 (dd, 1H, Ar); 8.08 (d, 2H, Ar) und 8.15 (d, 1H, =CH).
Das Infrarotabsorptionsspektrum (KBr-Fenster) lieferte die folgenden Peaks
(in cm^–1): ν(N-H) 3306, ν(C-H) 2972, ν(Aren C-H) 3051, ν(C=C, C-N in Ar) 1602; 1494; 1475; 1237, ν(C-N) 1256, γ(Ar) 815; 747; 731.
Das Massenspektrum lieferte Ionen mit den folgenden Verhältnissen von Masse zu Ladung (m/z): 314 (90%, M + 1), 222 (100%, H₅C₂-C₁₂H₇N-CH=NH).
9-Ethylcarbazol-3-aldehyd-N-phenylhydrazon (10 g, 0,031 Mol) wurde in 50 ml Ethylmethylketon gelöst und anschließend wurde 2-Chlorethylvinylether (6,4 ml, 0,062 Mol, von Aldrich erhalten) der Lösung zugesetzt. Als nächstes wurden dem Reaktionsgemisch 3,5 g (0,062 Mol) KOH und 4,3 g (0,031 Mol) K₂CO₃ in zwei Portionen zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde 36 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Das Produkt wurde durch Säulenchromatographie mit einem Elutionsmittelgemisch aus Hexan und Aceton im Volumenverhältnis 7:1 gereinigt. Die Ausbeute war 44,8% (5,47 g). Das Produkt wies einen Schmelzpunkt von 106–107°C auf. Das ¹H-NMR-Spektrum lieferte die folgenden chemischen Verschiebungen (100 MHz, CDCl₃,
δ, ppm): 1.40 (t, J = 7.0 Hz, 3H, CH₃); 3.61–4.71 (m, 8H, N-CH₂-CH₂-O, N(Ar)-CH₂, CH₂=); 6.59 (q, 1H, O-CH=); 6.90–7.60 (m, 9H, Ar); 7.79–8.32 (m, 3H, Ar); 8.35–8.45 (s, 1H, CH=N).
Das Infrarotabsorptionsspektrum (KBr-Fenster) lieferte die folgenden Peaks (in cm^–1):
ν(C-H) 2971; 2921; 2880, ν(Aren C-H) 3051, ν(C=C, C-N in Ar) 1616; 1592; 1494; 1480, ν(C-N) 1233; 1203, γ(Ar) 197; 749.
Das Massenspektrumsanalyse lieferte Ionen mit den folgenden Verhältnissen von Masse zu Ladung (m/z): 384 (83%, M + 1), 224 (100%, M-159), 120 (78%, C₆H₅-NH-N=CH₂).
Phosphoroxychlorid (POCl₃, 118 g, 0,77 Mol) wurde unter Bilden einer Lösung tropfenweise 67,5 g (0,92 Mol) trockenem Dimethylformamid (DMF) bei 0°C unter einer Stickstoffatmosphäre zugesetzt. Die Lösung wurde langsam auf Raumtemperatur erwärmt. Eine Lösung von 15 g (0,077 Mol) 9-Ethylcarbazol (von Aldrich erhalten) in 50 ml trockenem DMF wurde der Lösung tropfenweise zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde 60 Stunden auf 80°C erhitzt. Es wurde abgekühlt und anschließend in 700 ml Eiswasser gegossen. Das erhaltene Gemisch wurde mit 10%iger Kaliumhydroxidlösung neutralisiert, bis der pH einen Wert von 6–8 erreichte. Der Niederschlag wurde durch Filtration abgetrennt und mehrmals mit heißem Wasser gewaschen. Das Produkt wurde durch Säulenchromatographie unter Verwenden eines Elutionsmittelgemischs aus Hexan und Ethylacetat im Volumenverhältnis 3:1 gereinigt. Die Ausbeute war 60% (11,5 g). Das Produkt wies einen Schmelzpunkt von 126–127°C auf. Das ¹H-NMR-Spektrum lieferte die folgenden chemischen Verschiebungen
(100 MHz, CDCl₃, δ, ppm): 1.49 (t, J = 7.0 Hz, 3H, CH₃); 4.41 (q, J = 7.0 Hz, 2H, CH₂): 7.50 (d, 2H, Ar); 8.05 (d, 2H, Ar); 8.60 (s, 2H, Ar); 8.54 (s, 1H, Ar) und 10.10 (s, 2H, CHO).
Das Infrarotabsorptionsspektrum (KBr-Fenster) lieferte die folgenden Peaks (in cm^–1):
ν(C-H) 2805; 2724, ν(C-H in Ar) 3049; 2979, ν(C=O) 1682, ν(C=C in Ar) 1628; 1591; 1570; 1487, ν(C-N) 1237, γ(Ar) 828; 814.
Das Massenspektrumsanalyse lieferte ein Ion mit dem folgenden Verhältnis von Masse zu Ladung (m/z): 252 (100%, M + 1).
Natriumborhydrid (3,82 g, 0,10 Mol) wurde einer Lösung von 8,42 g (0,0335 Mol) 9-Ethyl-3,6-dihydroxymethylcarbazol in 300 Methanol in kleinen Portionen zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde das Reaktionsgemisch in 800 ml Eiswasser gegossen. Das ausgefallene Produkt war 9-Ethylcarbazol-3-aldehyd-N-(vinyloxyethyl)-N-phenylhydrazon und wurde durch Filtration abgetrennt. Die Ausbeute war 43,6% (3,73 g). Das Produkt wies einen Schmelzpunkt von 143–144°C auf. Das ¹H-NMR-Spektrum lieferte die folgenden chemischen Verschiebungen (100 MHz, DMSO-d₆, δ, ppm): 1,27 (s, 3H, CH₃), 4,31 (d, 2H, CH₂-N), 4,72 (s, 4H, O-CH₂), 5,19 (s, 2H, OH). Das Infrarotabsorptionsspektrum (KBr-Fenster) lieferte die folgenden Peaks (in cm^–1):
ν(O-H) 3323; 3233, ν(C-H) 2976; 2871, ν(C-H in Ar) 3052, ν(C=C in Ar) 1494; 1483, ν(C-N) 1236, γ(Ar) 876; 806.
Das Massenspektrumsanalyse lieferte ein Ion mit dem folgenden Verhältnis von Masse zu Ladung (m/z): 238 (100%, M-17 (OH)).
9-Ethylcarbazol-3-aldehyd-N-(vinyloxyethyl)-N-phenylhydrazon (1 g, 0,0026 Mol) und 0,306 g (0,0012 Mol) 9-Ethyl-3,6-dihydroxymethylcarbazol, die beide zuvor wie vorstehend beschrieben erhalten wurden, wurden in 3 ml trockenem Tetrahydrofuran unter Stickstoff gelöst. Anschließend wurde 1 ml p-Toluolsulfonsäureanhydridlösung (0,5·10^–5 Mol) in trockenem THF bei Raumtemperatur zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde 18 Stunden bei 0°C gerührt. Anschließend wurde das THF verdampft und das rohe Produkt wurde durch Säulenchromatographie mit einem Elutionsmittelgemisch aus Hexan und Aceton im Volumenverhältnis 7:1 gereinigt. Die Ausbeute war 19% (0,08 g). Das ¹H-NMR-Spektrum lieferte die folgenden chemischen Verschiebungen (100 MHz, CDCl₃, δ, ppm): 1,38 (m, 15H, CH₃), 4,25 (m, 18H, CH₂, CH), 6,80–8,65 (m, 32H, Ar, =CH-). Das Infrarotabsorptionsspektrum (KBr-Fenster) lieferte die folgenden Peaks (in cm^–1):
ν(C-H) 2890, ν(C-H in Ar) 3049; 2974, ν(C=C in Ar) 1628; 1599; 1509; 1491, ν(C-N) 1236, γ(Ar) 803; 748.
Verbindung (3)
POCl₃ (3,8 ml, 0,0408 Mol, von Aldrich erhalten) wurde tropfenweise 4,73 ml (0,0612 Mol) trockenem Dimethylformamid (DMF) bei 0°C unter einer Stickstoffatmosphäre zugesetzt. Die Lösung wurde langsam auf Raumtemperatur erwärmt. Anschließend wurde eine Lösung von 5 g (0,0204 Mol) Triphenylamin (Aldrich) in 20 ml trockenem DMF tropfenweise hinzugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde 24 Stunden auf 80°C erhitzt und anschließend in Eiswasser gegossen. Das sich ergebende Gemisch wurde mit 10%iger Kaliumhydroxidlösung neutralisiert, bis der pH 6–8 erreichte. Das Produkt wurde mit Chloroform extrahiert. Der Chloroformextrakt wurde mit wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde im Vakuum durch eine Wasserstrahlpumpe verdampft. Das Produkt wurde aus Methanol kristallisiert. Die Ausbeute war 5,57 g (72%). Das Produkt wies einen Schmelzpunkt von 126,5°C auf. Das ¹H-NMR-Spektrum lieferte die folgenden chemischen Verschiebungen (100 MHz, CDCl₃, δ, ppm): 6,57–7,56 (m, 12H, Ar), 7,60–7,98 (m, 2H, Ar) und 10,21 (s, 1H, CHO). Das Infrarotabsorptionsspektrum (KBr-Fenster) lieferte die folgenden Peaks (in cm^–1): ν(C-H) 2743, 2830, ν(C-H in Ar) 3037, ν(C=O) 1689, ν(C=C in Ar) 1585, 1567, 1490, γ(Ar) 825. Das Massenspektrumsanalyse lieferte ein Ion mit dem folgenden Verhältnis von Masse zu Ladung (m/z): 274 (100%, M + 1).
Triphenylamino-4-aldehyd (10 g, 0,037 Mol) wurde in 300 ml Methanol unter mildem Erhitzen gelöst. Anschließend wurde eine Lösung von 5,94 g (0,055 Mol) N-Phenylhydrazin in 5 ml Ethanol zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde 0,5 h unter Rückfluß erhitzt. Gelbliche Kristalle wurden durch Filtration abgetrennt, mit einer großen Menge Methanol gewaschen und getrocknet. Die Ausbeute war 11,7 g (86,7%). Das Produkt wies einen Schmelzpunkt von 169–169°C auf. Das ¹H-NMR-Spektrum lieferte die folgenden chemischen Verschiebungen (100 MHz, CDCl₃, δ, ppm): 6,55–7,64 (m, 21H, Ar, =CH, -NH). Das Infrarotabsorptionsspektrum (KBr-Fenster) lieferte die folgenden Peaks (in cm^–1): ν(N-H) 3294, ν(Aren C-H) 3026, ν(C=C in Ar) 1595, 1489, ν(C-N) 1282, 1257, γ(Ar) 750, 731. Das Massenspektrumsanalyse lieferte ein Ion mit dem folgenden Verhältnis von Masse zu Ladung (m/z): 364 (100%, M + 1).
Triphenylamino-4-aldehyd-N-phenylhydrazon (10 g, 0,027 Mol) wurde in 50 ml Ethylmethylketon gelöst. 5,5 ml (0,054 Mol) 2-Chlorethylvinylether (von Aldrich erhalten) wurde der Lösung zugesetzt und anschließend wurde dem Reaktionsgemisch ein Gemisch aus 3,02 g (0,054 Mol) KOH und 3,73 g (0,027 Mol) K₂CO₃ in zwei Portionen zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde 15 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Das Produkt wurde durch Säulenchromatographie mit einem Elutionsmittelgemisch aus Hexan und Aceton im Volumenverhältnis 7:1 gereinigt. Die Ausbeute war 37,7% (3,5 g). Das Produkt wies einen Schmelzpunkt von 107–108°C auf. ¹H-NMR (100 MHz, CDCl₃, δ, ppm): 3,52–4,47 (m, 6H, N-CH₂-CH₂-O, CH₂=), 6,43 (q, 1H, O-CH=), 6,70–8,03 (m, 20H, Ar, CH=N). Das Infrarotabsorptionsspektrum (KBr-Fenster) lieferte die folgenden Peaks (in cm^–1):
ν(C-H) 2983; 2826; 2878, ν(Aren C-H) 3033, ν(C=C, in Ar) 1618; 1591; 1494, ν(C-N) 1315; 1276, γ(Ar) 751; 693.
Phosphoroxychlorid (POCl₃, 118 g, 0,77 Mol) wurde tropfenweise 67,5 g (0,92 Mol) trockenem Dimethylformamid (DMF) bei 0°C unter Stickstoff zugesetzt. Diese Lösung wurde langsam auf Raumtemperatur erwärmt. Eine Lösung von 15 g (0,077 Mol) 9-Ethylcarbazol (von Aldrich erhalten) in 50 ml trockenem DMF wurde dieser Lösung tropfenweise zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde 60 Stunden auf 80°C erhitzt und nach dem Abkühlen in 700 ml Eiswasser gegossen. Das sich ergebende Gemisch wurde mit 10%iger Kaliumhydroxidlösung neutralisiert, bis der pH-Wert 6–8 erreichte. Der Niederschlag wurde durch Filtration abgetrennt und mehrmals mit heißem Wasser gewaschen. Das Produkt wurde durch Säulenchromatographie unter Verwenden eines Elutionsmittelgemischs aus Hexan und Ethylacetat im Volumenverhältnis 3:1 gereinigt. Die Ausbeute war 60% (11,5 g). Das Produkt wies einen Schmelzpunkt von 126–127°C auf. Das ¹H-NMR-Spektrum lieferte die folgenden chemischen Verschiebungen
(100 MHz, CDCl₃, δ, ppm): 1.49 (t, J = 7.0 Hz, 3H, CH₃); 4.41 (q, J = 7.0 Hz, 2H, CH₂); 7.50 (d, 2H, Ar); 8.05 (d, 2H, Ar); 8.60 (s, 2H, Ar); 8.54 (s, 1H, Ar) und 10.10 (s, 2H, CHO).
Das Infrarotabsorptionsspektrum (KBr-Fenster) lieferte die folgenden Peaks
(in cm^–1): ν(C-H) 2805; 2724, ν(C-H in Ar) 3049; 2979, ν(C=O) 1682, ν(C=C in Ar) 1628; 1591; 1570; 1487, ν(C-N) 1237, γ(Ar) 828; 814.
Das Massenspektrumsanalyse lieferte ein Ion mit dem folgenden Verhältnis von Masse zu Ladung (m/z): 252 (100%, M + 1).
Natriumborhydrid (3,82 g, 0,10 Mol) wurde einer Lösung von 8,42 g (0,0335 Mol) 9-Ethyl-3,6-dihydroxymethylcarbazol in 300 ml Methanol in kleinen Portionen zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde 2 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde das Reaktionsgemisch in 800 ml Eiswasser gegossen. Das ausgefallene Produkt wurde durch Filtration abgetrennt. Die Ausbeute war 43,6% (3,73 g). Das Produkt wies einen Schmelzpunkt von 143–144°C auf. Das ¹H-NMR-Spektrum lieferte die folgenden chemischen Verschiebungen (100 MHz, DMSO-d₆, δ, ppm): 1,27 (s, 3H, CH₃), 4,31 (d, 2H, CH₂-N), 4,72 (s, 4H, O-CH₂), 5,19 (s, 2H, OH). Das Infrarotabsorptionsspektrum (KBr-Fenster) lieferte die folgenden Peaks
(in cm^–1): ν(O-H) 3323; 3233, ν(C-H) 2976; 2871, ν(C-H in Ar) 3052, ν(C=C in Ar) 1494; 1483, ν(C-N) 1236, γ(Ar) 876; 806.
Das Massenspektrumsanalyse lieferte ein Ion mit dem folgenden Verhältnis von Masse zu Ladung (m/z): 238 (100%, M-17 (OH)).
Triphenylamin-4-aldehyd-N-(vinyloxyethyl)-N-phenylhydrazon (1 g, 0,0026 Mol) und 0,266 g (0,0012 Mol) 9-Ethyl-3,6-dihydroxymethylcarbazol, die beide zuvor wie vorstehend beschrieben erhalten worden waren, wurden in 3 ml trockenem THF unter Stickstoff gelöst. Anschließend wurde 1 ml p-Toluolsulfonsäureanhydridlösung in trockenem THF bei Raumtemperatur zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde 24 h bei 0°C gerührt. Anschließend wurde THF verdampft und das rohe Produkt wurde durch Säulenchromatographie unter Verwenden eines Elutionsmittelgemischs aus Hexan und Aceton im Volumenverhältnis 7:1 gereinigt. Die Ausbeute war 21 % (0,09 g).
Beispiel 2 – Ladungsbeweglichkeitsmessungen
Dieses Beispiel beschreibt die Messung der Ladungsbeweglichkeit bei mit den beiden in Beispiel 1 beschriebenen Ladungstransportmaterialien gebildeten Proben.
Probe 1
Ein Gemisch von 0,1 g Verbindung (2) und 0,1 g Polycarbonat Z wurde in 2 ml THF gelöst. Die Lösung wurde durch das Tauchwalzenverfahren auf einen Polyesterfilm mit einer leitenden Aluminiumschicht aufgetragen. Nach 15 min Trocknen bei einer Temperatur von 80°C war eine klare, 10 μm dicke Schicht gebildet.
Probe 2
Probe 2 wurde gemäß dem Verfahren für Probe 1 hergestellt, außer daß Verbindung (3) anstatt Verbindung (2) verwendet wurde,
Beweglichkeitsmessungen
Jede Probe wurde bis auf ein Oberflächenpotential U positiv koronaaufgeladen und 2 ns lang mit einem Stickstofflaserlichtpuls bestrahlt. Die Lochbeweglichkeit μ wurde wie bei Kalade et al. „Investigations of charge carrier transfer in electrophotographic layers of chalkogenid glasses" [„Untersuchungen der Ladungsträgerübertragung in elektrophotographischen Schichten aus Chalkogenidgläsern"], Proceedings IPCS 1994: The Physics and Chemistry of Imaging Systems [Physik und Chemie bilderzeugender Systeme], Rochester, NY, S. 747–752, beschrieben bestimmt. Die Lochbeweglichkeitsmessung wurde mit Änderungen an der Aufladungsvorschrift unter Aufladen der Probe auf verschiedene U-Werte, die unterschiedlichen elektrischen Feldstärken im Innern der Schicht E entsprachen, wiederholt. Diese Abhängigkeit von der elektrischen Feldstärke wurde durch die Formel
angenähert. Hier ist E die elektrische Feldstärke, μ₀ ist die Nullfeldbeweglichkeit und α ist der Pool-Frenkel-Parameter. Die aus diesen Messungen bestimmten, die Beweglichkeit kennzeichnenden Parameter μ₀- und α-Werte sowie der Beweglichkeitswert bei einer Feldstärke von 6,4 × 10⁵ V/cm sind in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1
Beispiel 3 – Ionisierungspotentialmessungen
Dieses Beispiel beschreibt die Messung des Ionisationspotentials für die beiden in Beispiel 1 beschriebenen Ladungstransportmaterialien.
Zum Ausführen der Ionisationspotentialmessungen wurde eine dünne Schicht Ladungstransportmaterial mit etwa 0,5 μm Dicke aus einer Lösung von 2 mg Ladungstransportmaterial in 0,2 ml Tetrahydrofuran auf einer Substratoberfläche von 20 cm² aufgetragen. Das Substrat war ein Polyesterfilm mit einer Aluminiumschicht über einer Methylcelluloseunterschicht mit etwa 0,4 μm Dicke.
Das Ionisationspotential wurde wie bei Grigalevicius et al., „3,6-Di(N-diphenylamino)-9-phenylcarbazole and its methyl-substituted derivatives as novel holetransporting amorphous molecular materials" [„3,6-Di(N-diphenylamino)-9- phenylcarbazol und seine methylsubstituierten Derivate als neue lochtransportierende, amorphe, molekulare Materialien"], Synthetic Metals 128 (2002), 5. 127–131, beschrieben gemessen. Insbesondere wurde jede Probe mit monochromatischem Licht aus einem Quarzmonochromator mit einer Deuteriumlampe als Quelle bestrahlt. Die Leistung des einfallenden Lichtstrahls war 2–5·10^–8 W. Eine negative Spannung von –300 V wurde dem Probensubstrat zugeführt. Eine Gegenelektrode mit einem Schlitz von 4,5 × 15 mm² zur Bestrahlung wurde in 8 mm Entfernung von der Probenoberfläche angebracht. Die Gegenelektrode wurde zur Photostrommessung an den Eingang eines Elektrometers des Typs BK2-16 angeschlossen, der im offenen Eingangsbetrieb arbeitete. Bei Belichtung floß in dem Stromkreis ein Photostrom mit 10^–5 – 10^–12 A. Der Photostrom I war stark von der Photonenenergie hν des einfallenden Lichts abhängig. Die Abhängigkeit I^0,5 = f(hν) wurde graphisch aufgetragen. Üblicherweise wird die Abhängigkeit der Quadratwurzel des Photostroms von der Quantenenergie des einfallenden Lichts durch eine lineare Beziehung in der Nähe der Schwelle gut beschrieben (siehe die Zitate „Ionization Potential of Organic Pigment Film by Atmospheric Photoelectron Emission Analysis [Ionisationspotential eines organischen Pigmentfilms durch Atmosphärenphotoelektronenemissionsanalyse]", Electrophotography, 28, Nr. 4, S. 364 (1989), von E. Miyamoto, Y. Yamaguchi und M. Yokoyama, und „Photoemission in Solids [Photoemission in Feststoffen]", Topics in Applied Physics, 26, 1–103 (1978), von M. Cordona und L. Ley). Der lineare Teil dieser Abhängigkeit wurde zur hν-Achse extrapoliert und der Ip-Wert wurde als Photonenenergie am Schnittpunkt bestimmt. Die Ionisationspotentialmessung wies einen Fehler von 10,03 eV auf. Tabelle 2 führt die Ionisationspotentialwerte auf.
Tabelle 2 – Ionisationspotential
Wie es sich für den Fachmann versteht, können eine weitere Substitution, Veränderung bei den Substituenten und alternative Synthese- und Verwendungsverfahren innerhalb des Umfangs und der Absicht der vorliegenden Erfindungsoffenbarung ausgeführt werden. Die vorstehenden Ausführungsformen sind dazu bestimmt, veranschaulichend und nicht einschränkend zu sein. Weitere Ausführungsformen befinden sich innerhalb der Ansprüche. Obschon die vorliegende Erfindung unter Bezug auf besondere Ausfüh rungsformen beschrieben wurde, erkennen Fachleute, daß Änderungen in der Form und im einzelnen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
Obschon einige bevorzugte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, versteht es sich für den Fachmann, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom in den angefügten Ansprüchen definierten Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Organophotorezeptor umfassend ein elektrisch leitfähiges Substrat und ein photoleitfähiges Element auf dem elektrisch leitfähigen Substrat, wobei das photoleitfähige Element: (a) ein Ladungstransportmaterial mit der Formel
worin R₁, R₂, R₃ und R₄ unabhängig H, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe oder eine Arylgruppe sind, X₁ und X₂ unabhängig eine verzweigte oder gerade Verbindungsgruppe mit der Formel -(CH₂)_m- sind, worin m eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 einschließlich ist und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, C=O, O=S=O, eine heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe, Urethan, Harnstoff, eine Estergruppe, eine Gruppe NR₅, eine Gruppe CHR₆ oder eine Gruppe CR₇R₈ ersetzt sind, worin R₅, R₆, R₇ und R₈ unabhängig H, eine Hydroxygruppe, Thiolgruppe, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe, eine heterocyclische Gruppe oder eine Arylgruppe sind und Y₁ und Y₃ unabhängig eine Arylamingruppe sind, Y₂ eine Carbazolgruppe umfaßt und (b) eine ladungserzeugende Verbindung umfaßt.
Organophotorezeptor gemäß Anspruch 1, wobei Y₁ und Y₃ unabhängig eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe oder eine N,N-disubstituierte Arylamingruppe umfassen.
Organophotorezeptor gemäß einem vorangehenden Anspruch, wobei das Ladungstransportmaterial eine Formel aufweist, die aus der aus dem Folgenden bestehenden Gruppe ausgewählt ist:
Organophotorezeptor gemäß einem vorangehenden Anspruch, wobei das photoleitfähige Element weiter ein zweites Ladungstransportmaterial umfaßt.
Organophotorezeptor gemäß Anspruch 4, wobei das zweite Ladungstransportmaterial eine Elektronentransportverbindung umfaßt.
Organophotorezeptor gemäß einem vorangehenden Anspruch, wobei das photoleitfähige Element weiter ein Bindemittel umfaßt.
Elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät umfassend: (a) eine mit Licht bilderzeugende Komponente und (b) einen zum Empfangen von Licht aus der mit Licht bilderzeugenden Komponente ausgerichteten Organophotorezeptor, wobei der Organophotorezeptor ein elektrisch leitfähiges Substrat und ein photoleitfähiges Element auf dem elektrisch leitfähigen Substrat umfaßt und das photoleitfähige Element: (i) ein Ladungstransportmaterial mit der Formel
worin R₁, R₂, R₃ und R₄ unabhängig H, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe oder eine Arylgruppe sind, X₁ und X₂ unabhängig eine verzweigte oder gerade Verbindungsgruppe mit der Formel -(CH₂)_m- sind, worin m eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 einschließlich ist und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, C=O, O=S=O, eine heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe, Urethan, Harnstoff, eine Estergruppe, eine Gruppe NR₅, eine Gruppe CHR₆ oder eine Gruppe CR₇R₈ ersetzt sind, worin R₅, R₆, R₇ und R₈ unabhängig H, eine Hydroxygruppe, Thiolgruppe, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe, eine heterocyclische Gruppe oder eine Arylgruppe sind und Y₁ und Y₃ unabhängig eine Arylamingruppe sind, Y₂ eine Carbazolgruppe umfaßt und (ii) eine ladungserzeugende Verbindung umfaßt.
Elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät gemäß Anspruch 7, wobei Y₁ und Y₃ unabhängig eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe oder eine N,N-disubstituierte Arylamingruppe umfassen.
Elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät gemäß einem der Ansprüche 7 und 8, wobei das Ladungstransportmaterial eine Formel aufweist, die aus der aus dem Folgenden bestehenden Gruppe ausgewählt ist:
Elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das photoleitfähige Element weiter ein zweites Ladungstransportmaterial umfaßt.
Elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät gemäß Anspruch 10, wobei das zweite Ladungstransportmaterial eine Elektronentransportverbindung umfaßt.
Elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, das weiter eine Flüssigtonerabgabevorrichtung umfaßt.
Elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren umfassend: (a) das Anlegen einer elektrischen Ladung an eine Oberfläche eines Organophotorezeptors, der ein elektrisch leitfähiges Substrat und ein photoleitfähiges Element auf dem elektrisch leitfähigen Substrat umfaßt, wobei das photoleitfähige Element (i) ein Ladungstransportmaterial mit der Formel
worin R₁, R₂, R₃ und R₄ unabhängig H, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe oder eine Arylgruppe sind, X₁ und X₂ unabhängig eine verzweigte oder gerade Verbindungsgruppe mit der Formel -(CH₂)_m- sind, worin m eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 einschließlich ist und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, C=O, O=S=O, eine heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe, Urethan, Harnstoff, eine Estergruppe, eine Gruppe NR₅, eine Gruppe CHR₆ oder eine Gruppe CR₇R₈ ersetzt sind, worin R₅, R₆, R₇ und R₈ unabhängig H, eine Hydroxygruppe, Thiolgruppe, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe, eine heterocyclische Gruppe oder eine Arylgruppe sind und Y₁ und Y₃ unabhängig eine Arylamingruppe sind, Y₂ eine Carbazolgruppe umfaßt und (ii) eine ladungserzeugende Verbindung umfaßt, (b) das bildweise Aussetzen der Oberfläche des Organophotorezeptors einer Strahlung unter Ableiten von Ladung in ausgewählten Bereichen und dadurch Bilden eines Musters aus geladenen und ungeladenen Bereichen auf der Oberfläche, (c) das In-Kontakt-Bringen der Oberfläche mit einem Toner unter Erzeugen eines Tonerbildes, und (d) das Übertragen des Tonerbildes auf ein Substrat.
Elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 13, wobei Y₁ und Y₃ unabhängig eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe oder eine N,N-disubstituierte Arylamingruppe umfassen.
Elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 13 und 14, wobei das Ladungstransportmaterial eine Formel aufweist, die aus der aus dem Folgenden bestehenden Gruppe ausgewählt ist:
Elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das photoleitfähige Element weiter ein zweites Ladungstransportmaterial umfaßt.
Elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren gemäß Anspruch 16, wobei das zweite Ladungstransportmaterial eine Elektronentransportverbindung umfaßt.
Elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das photoleitfähige Element weiter ein Bindemittel umfaßt.
Elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei der Toner einen Flüssigtoner umfaßt, der eine Dispersion von Farbmittelteilchen in einer organischen Flüssigkeit umfaßt.
Ladungstransportmaterial mit der Formel:
worin R₁, R₂, R₃ und R₄ unabhängig H, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe oder eine Arylgruppe sind, X₁ und X₂ unabhängig eine verzweigte oder gerade Verbindungsgruppe mit der Formel -(CH₂)_m- sind, worin m eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 einschließlich ist und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, C=O, O=S=O, eine heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe, Urethan, Harnstoff, eine Estergruppe, eine Gruppe NR₅, eine Gruppe CHR₆ oder eine Gruppe CR₇R₈ ersetzt sind, worin R₅, R₆, R₇ und R₈ unabhängig H, eine Hydroxygruppe, Thiolgruppe, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe, eine heterocyclische Gruppe oder eine Arylgruppe sind und Y₁ und Y₃ unabhängig eine Arylamingruppe sind und Y₂ eine Carbazolgruppe umfaßt.
Ladungstransportmaterial gemäß Anspruch 20, wobei Y₁ und Y₃ unabhängig eine Arylamingruppe umfassen, die aus der aus einer Carbazolgruppe, einer Julolidingruppe oder einer N,N-disubstituierten Arylamingruppe bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Ladungstransportmaterial gemäß einem der Ansprüche 20 und 21, wobei das Ladungstransportmaterial eine Formel aufweist, die aus der aus dem Folgenden bestehenden Gruppe ausgewählt ist: