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Diese
Erfindung bezieht sich auf Organofotorezeptoren, die zur Verwendung
in der Elektrofotografie geeignet sind, und spezieller auf Organofotorezeptoren
mit einer Ladungstransportverbindung, die zwei Hydrazongruppen und
eine eine heterocyclische Gruppe enthaltende Verbindungsgruppe enthalten.
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In
der Elektrofotografie wird ein Organofotorezeptor in Form einer
Platte, einer Scheibe, eines Blattes, eines Bandes, einer Trommel
oder Ähnlichem
mit einem elektrisch leitenden fotoleitenden Element auf einem elektrisch
leitenden Substrat mit einem Bild versehen, indem zuerst die Oberfläche der
fotoleitenden Schicht gleichmäßig elektrostatisch
aufgeladen und dann die aufgeladene Oberfläche einem Lichtmuster ausgesetzt wird.
Das Aussetzen gegen Licht führt
die Ladung in den belichteten Bereichen selektiv ab, wodurch ein
Muster von geladenen und ungeladenen Bereichen gebildet wird. Ein
flüssiger
oder fester Toner wird dann auf entweder den geladenen oder ungeladenen
Bereichen abhängig
von den Eigenschaften des Toners abgeschieden, um ein Tonerbild
auf der Oberfläche
der fotoleitenden Schicht herzustellen. Das erhaltene Tonerbild
kann auf eine geeignete Empfangsoberfläche, wie Papier, übertragen
werden. Das Abbildungsverfahren kann vielfach wiederholt werden,
um ein Einzelbild zu vervollständigen
und/oder um zusätzliche
Bilder wiederzugeben.
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Es
sind sowohl fotoleitende Einzelschicht- als auch Mehrschichtelemente
verwendet worden. In Einzelschichtausführungsformen werden ein Ladungstransportmaterial
und ein ladungserzeugendes Material mit einem polymeren Bindemittel
vereinigt und dann auf dem elektrisch leitenden Substrat abgeschieden.
In Mehrschichtausführungsformen
liegen das Ladungstransportmaterial und das ladungserzeugende Material
in Form von getrennten Schichten vor, die jeweils optional mit einem
polymeren Bindemittel vereinigt sein können, abgeschieden auf dem
elektrisch leitenden Substrat. Es sind zwei Anordnungen möglich. In
einer Anordnung (die "Doppelschicht"-Anordnung) wird
die ladungserzeugende Schicht auf dem elektrisch leitenden Substrat
abgeschieden, und die Ladungstransportschicht wird auf der Oberseite
der ladungserzeugenden Schicht abgeschieden. In einer alternativen
Anordnung (die "umgekehrte
Doppelschicht"-Anordnung)
ist die Reihenfolge der Ladungstransportschicht und der ladungserzeugenden
Schicht umgekehrt.
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Sowohl
in den fotoleitenden Einzelschicht- als auch Mehrschichtelementen
ist der Zweck des ladungserzeugenden Materials, bei Belichten mit
Licht Ladungsträger
(d. h. Löcher
und/oder Elektronen, zu erzeugen. Der Zweck der Ladungstransportverbindung
ist, wenigstens einen Typ dieser Ladungsträger, gewöhnlich Löcher, aufzunehmen und sie durch
die Ladungstransportschicht zu transportieren, um die Entladung
einer Oberflächenladung
auf dem fotoleitenden Element zu erleichtern.
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Obwohl
zahlreiche Ladungstransportverbindungen bekannt sind, haben zahlreiche
von ihnen einige Nachteile, und daher besteht ein Bedürfnis nach
anderen Ladungstransportverbindungen, um die verschiedenen Erfordernisse
von besonderen elektrofotografischen Anwendungen zu erfüllen.
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Um
qualitativ hochwertige Bilder, insbesondere nach zahlreichen Zyklen,
herzustellen, ist es für
die Ladungstransportverbindungen erwünscht, dass sie eine homogene
Lösung
mit dem polymeren Bindemittel bilden und annähernd homogen in dem Organofotorezeptormaterial
während
des Zyklusablaufs des Materials verteilt bleiben. Zusätzlich ist
es erwünscht,
die Ladungsmenge, die das Ladungstransportmaterial, wie eine Ladungstransportverbindung,
aufnehmen kann (angegeben durch einen Parameter, der als Aufnahmespannung
oder "Vacc" bekannt ist), zu
erhöhen
und die Zurückhaltung
dieser Ladung bei der Entladung (angegeben durch einen Parameter,
der als Entladungsspannung oder "Vdis" bekannt
ist) zu verringern.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung ist, Organofotorezeptoren, elektrofotografische
Abbildungsvorrichtungen, elektrofotografische Abbildungsverfahren
und Ladungstransportverbindungen bereitzustellen, die allgemein
gute und/oder vorteilhafte Eigenschaften aufweisen und bevorzugt
wenigstens einige der Probleme in der Technik ansprechen.
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Es
sind zahlreiche Ladungstransportverbindungen für die Elektrofotografie erhältlich.
Die üblichsten Ladungstransportverbindungen
sind z. B. Pyrazolinderivate, Fluorenderivate, Oxadiazolderivate,
Stilbenderivate, Hydrazonderivate, Carbazolhydrazonderivate, Triarylamine,
Polyvinylcarbazol, Polyvinylpyren und Polyacenaphthylen. Diese können jedoch
einige Nachteile haben, und daher besteht immer das Bedürfnis nach Ladungstransportverbindungen,
um die zahlreichen Erfordernisse für Elektrofotografieanwendungen
zu erfüllen.
Dies stellt ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung dar.
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Ein
bevorzugtes Ziel der vorliegenden Erfindung ist, Organofotorezeptoren
mit guten elektrostatischen Eigenschaften bereitzustellen.
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Darüber hinaus
ist ein bevorzugtes Ziel der vorliegenden Erfindung, Ladungstransportverbindungen für Organofotorezeptoren
bereitzustellen, die gute mechanische und/oder chemische Eigenschaften
und/oder eine Kombination von guten mechanischen und elektrostatischen
Eigenschaften aufweisen.
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Ein
noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist, in geeigneter
Weise Organofotorezeptoren und elektrofotografische Abbildungsvorrichtungen
bereitzustellen, die verwendet werden können, um qualitativ hochwertige
Bilder, selbst nach wiederholtem Zyklusablauf, bereitzustellen unter
Verwendung von elektrofotografischen Vorrichtungen, welche die Organofotorezeptoren
und die elektrofotografischen Abbildungsverfahren unter Verwendung
der Vorrichtungen verwenden.
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Andere
Ziele und/oder Vorteile der Erfindung werden teilweise in der folgenden
Beschreibung wiedergegeben und sind teilweise aus der Beschreibung
ersichtlich oder können
bei der Durchführung
der Erfindung erlernt werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Organofotorezeptor, eine elektrofotografische
Abbildungsvorrichtung, ein elektrofotografisches Abbildungsverfahren
und eine Ladungstransportverbindung, wie in den beigefügten Patentansprüchen wiedergegeben,
bereitgestellt. Bevorzugte Merkmale der Erfindung sind aus den abhängigen Ansprüchen und
der folgenden Beschreibung ersichtlich.
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In
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Organofotorezeptor
bereitgestellt, der umfasst:
(a) eine Ladungstransportverbindung
der Formel
worin n eine ganze Zahl von
0 bis 1 ist,
X eine N,N-disubstituierte Arylamingruppe ist,
Ar
eine Arylgruppe oder eine heterocyclische Gruppe ist,
A eine
erste Verbindungsgruppe der Formel -(CH
2)
p ist, die verzweigt oder linear sein kann,
worin p eine ganze Zahl von 3 bis 20 einschließlich ist, und worin eine oder
mehrere Methylengruppen optional durch 0, S, eine Carbonylgruppe,
Urethan, Harnstoff, eine Estergruppe, eine Gruppe -NR
16,
eine Gruppe CHR
17 oder ei ne Gruppe CR
18R
19 ersetzt sein
können,
worin R
16, R
17,
R
18 und R
19 unabhängig H,
Hydroxyl, Thiol, eine Amingruppe, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe,
eine Arylgruppe oder ein Teil eines Rings sind, und
B eine
zweite Verbindungsgruppe der Formel -Q-Z-Q'- ist, worin Q = Q' = S ist und
Z eine heterocyclische
Gruppe umfasst,
(b) eine ladungserzeugende Verbindung und
(c)
ein elektrisch leitendes Substrat, über dem die Ladungstransportverbindung
und die ladungserzeugende Verbindung angeordnet sind.
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Bevorzugt
umfasst eine erste Verbindungsgruppe A -CH2CHOHCH2-.
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Bevorzugt
ist n = 0.
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Bevorzugt
umfasst X eine Julolidingruppe, eine Triphenylamingruppe oder eine
Carbazolgruppe.
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Bevorzugt
umfasst Z eine heterocyclische, Schwefel enthaltende Gruppe.
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Bevorzugt
liegt der Organofotorezeptor in Form eines flexiblen Bandes vor.
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Bevorzugt
liegt der Organofotorezeptor in Form einer Trommel vor.
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Bevorzugt
umfasst der Organofotorezeptor weiter eine Elektronentransportverbindung.
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In
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine elektrofotografische
Abbildungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend (a) mehrere Transportwalzen
und (b) den Organofotorezeptor, wie hierin beschrieben, der an die
Transportwalzen betriebsfähig
gekoppelt ist, wobei die Bewegung der Transportwalzen zu einer Bewegung
des Organofotorezeptors führt.
Die Vorrichtung kann ferner einen flüssigen oder festen Tonerspender
umfassen.
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In
einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrofotografisches
Abbildungsverfahren bereitgestellt, umfassend (a) Aufbringen einer
elektrischen Ladung auf eine Oberfläche des Organofotorezeptors,
wie hierin beschrieben, (b) bildweises Aussetzen der Oberfläche des
Organofotorezeptors gegen Strahlung, um Ladung in ausgewählten Bereichen
abzuleiten und dadurch ein Muster von geladenen und ungeladenen
Bereichen auf der Oberfläche
zu bilden, (c) Inberührungbringen
der Oberfläche
mit einem Toner zum Bilden eines Tonerbildes und (d) Übertragen
des Tonerbildes auf ein Substrat.
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In
einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Ladungstransportverbindung
der Formel
bereitgestellt,
worin
n eine ganze Zahl von 0 bis 1 ist,
X eine N,N-disubstituierte
Arylamingruppe ist,
Ar eine Arylgruppe oder eine heterocyclische
Gruppe ist,
A eine erste Verbindungsgruppe der Formel -(CH
2)
p- ist, die verzweigt
oder linear sein kann, worin p eine ganze Zahl von 3 bis 20 einschließlich ist,
und worin eine oder mehrere Methylengruppen optional durch O, S,
eine Carbonylgruppe, Urethan, Harnstoff, eine Estergruppe, eine
Gruppe -NR
16, eine Gruppe CHR
17 oder
eine Gruppe CR
18R
19 ersetzt
sein können,
worin R
16, R
17,
R
18 und R
19 unabhängig H,
Hydroxyl, Thiol, eine Amingruppe, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe,
eine Arylgruppe oder ein Teil eines Rings sind, und
B eine
zweite Verbindungsgruppe der Formel -Q-Z-Q'- ist, worin Q = Q' = S ist und Z eine heterocyclische
Gruppe umfasst.
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Diese
Ladungstransportverbindungen können
ferner sowohl bei der Bildung von Organofotorezeptoren als auch
in korrespondierenden elektrofotografischen Abbildungsvorrichtungen
und elektrofotografischen Abbildungsverfahren verwendet werden.
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Diese
Fotorezeptoren können
erfolgreich mit flüssigen
Tonern zum Herstellen von qualitativ hochwertigen Bildern verwendet
werden. Die hohe Qualität
der Bilder kann nach wiederholtem Zyklusablauf aufrechterhalten
werden.
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Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung
ihrer bevorzugten Ausführungsformen
und aus den Patentansprüchen
ersichtlich.
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Merkmale
der ersten, zweiten, dritten und vierten Aspekte der vorliegenden
Erfindung können
als bevorzugte Merkmale von anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung
angesehen werden.
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Hierin
umfassen Bereiche von ganzen Zahlen die Endpunkte des Bereichs als
mögliche
Werte.
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Ladungstransportverbindungen
mit erwünschten
Eigenschaften können
mit zwei verbundenen Hydrazongruppen gebildet werden, wobei die
Verknüpfung
eine heterocyclische Gruppe umfasst. Diese Ladungstransportverbindungen
haben gewöhnlich
erwünschte
Eigenschaften, wie durch ihr Verhalten in Organofotorezeptoren für die Elektrofotografie
gezeigt. Insbesondere haben die Ladungstransportverbindungen dieser
Erfindung gewöhnlich
hohe Beweglichkeiten der Ladungsträger und eine gute Verträglichkeit
mit verschiedenen Bindemittelmaterialien, sie können sowohl in den fotoleitenden
Einzelschicht- als auch Mehrschichtelementen vernetzt sein und besitzen
gewöhnlich
ausgezeichnete elektrofotografische Eigenschaften. Der Organofotorezeptor
gemäß dieser
Erfindung hat gewöhnlich
eine hohe Lichtempfindlichkeit, ein niedriges Restpotenzial und hohe
Stabilitäten
bezüglich
der Zyklusprüfung,
der Kristallisation und der Biegung und Streckung des Organofotorezeptors.
Die Organofotorezeptoren sind besonders sowohl in Laserdruckern
und Ähnlichem
als auch in Fotokopierern, Scannern und anderen elektronischen Vorrichtungen,
die auf der Elektrofotografie basieren, verwendbar. Die Verwendung
dieser Ladungstransportverbindungen wird im Einzelnen nachstehend
im Zusammenhang mit der Verwendung bei Laserdruckern beschrieben,
obwohl ihre Anwendung in anderen Vorrichtungen, die mit der Elektrofotografie
arbeiten, aus der nachstehenden Diskussion verallgemeinert werden kann.
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Wie
vorstehend genannt, ist es zum Herstellen von qualitativ hochwertigen
Bildern, insbesondere nach zahlreichen Zyklen, bezüglich der
Ladungstransportverbindungen erwünscht,
dass sie eine homogene Lösung mit
dem polymeren Bindemittel bilden und annähernd homogen in dem Organofotorezeptormaterial
während des
Zyklusablaufs des Materials verteilt bleiben. Zusätzlich ist
es erwünscht,
die Ladungsmenge, welche die Ladungstransportverbindung aufnehmen
kann (angegeben durch einen Parameter, der als Aufnahmespannung
oder "Vacc" bekannt ist), zu
erhöhen
und die Zurückhaltung
der Ladung bei der Entladung (angegeben durch einen Parameter, der
als Entladungsspannung oder "Vdis" bekannt
ist) zu erniedrigen.
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Es
sind zahlreiche Ladungstransportverbindungen für die Elektrofotografie erhältlich.
Beispiele von Ladungstransportverbindungen sind Pyrazolinderivate,
Fluorenderivate, Oxadiazolderivate, Stilbenderivate, Hydrazonderivate,
Carbazolhydrazonderivate, Triarylamine, Polyvinylcarbazol, Polyvinylpyren,
Polyacenaphthylen oder Multihydrazon verbindungen, umfassend wenigstens
zwei Hydrazongruppen und wenigstens zwei Gruppen, ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus Triphenylamin und 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. Ladungstransportverbindungen, die eine Verbindung
auf Dihydrazonbasis mit einer Arylverbindungsgruppe umfassen, sind
ferner in der anhängigen
US-Patentanmeldung Serial No. 10/431,138 (Tokarski
et al.) mit dem Titel "Linked
Dihydrazon-Based Charge Transport Compounds", veröffentlicht als
US 2003/0232264 A1 ,
beschrieben. Wie vorstehend bemerkt, besteht jedoch das Bedürfnis für andere
Ladungstransportverbindungen, um die verschiedenen Erfordernisse
von besonderen Elektrofotografieanwendungen zu erfüllen.
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In
Elektrofotografieanwendungen absorbiert eine ladungserzeugende Verbindung
in einem Organofotorezeptor Licht zum Bilden von Elektron-Loch-Paaren.
Diese Elektron-Loch-Paare
können über einen
geeigneten Zeitrahmen unter einem starken elektrischen Feld transportiert
werden, um lokal eine Oberflächenladung,
welche das Feld erzeugt, zu entladen. Die Entladung des Feldes an
einer bestimmten Stelle führt
zu einem Oberflächenladungsmuster,
das im Wesentlichen dem mit dem Licht gezogenen Muster entspricht.
Dieses Ladungsmuster kann dann verwendet werden, um die Tonerabscheidung
zu lenken. Die hierin beschriebenen Ladungstransportverbindungen
sind gewöhnlich
insbesondere wirksam beim Transportieren von Ladungen und insbesondere
Löchern
aus den Elektron-Loch-Paaren, die durch die ladungserzeugende Verbindung
gebildet wurden. In einigen Ausführungsformen
kann auch eine spezielle Elektronentransportverbindung zusammen
mit der Ladungstransportverbindung verwendet werden.
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Die
Schicht oder Schichten von Materialien, welche die ladungserzeugende
Verbindung und die Ladungstransportverbindungen enthalten, befinden
sich in einem Organofotorezeptor. Um ein zweidimensionales Bild
unter Verwendung des Organofotorezeptors zu drucken, hat der Organofotorezeptor
eine zweidimensionale Oberfläche
zum Bilden wenigstens eines Teils des Bildes. Das Abbildungsverfahren
wird dann durch den Zyklusablauf des Organofotorezeptors fortgesetzt,
um die Bildung des gesamten Bildes zu vervollständigen und/oder für die Verarbeitung
von nachfolgenden Bildern.
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Der
Organofotorezeptor kann in Form einer Platte, eines flexiblen Bandes,
einer Scheibe, einer starren Trommel, eines um eine starre oder
nachgiebige Trommel herum angeordneten Blattes oder Ähnlichem
vorgesehen sein. Die Ladungstransportverbindung kann sich in der
gleichen Schicht wie die ladungserzeugende Verbindung und/oder in
einer von der ladungserzeugenden Verbindung verschiedenen Schicht
befinden. Zusätzliche
Schichten können
ebenfalls verwendet werden, wie nachstehend weiter beschrieben wird.
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In
einigen Ausführungsformen
umfasst das Organofotorezeptormaterial z. B. (a) eine Ladungstransportschicht,
welche die Ladungstransportverbindung und ein polymeres Bindemittel
umfasst, (b) eine ladungserzeugende Schicht, welche die ladungserzeugende
Verbindung und ein polymeres Bindemittel umfasst, und (c) das elektrisch
leitende Substrat. Die Ladungstransportschicht kann zwischen der
ladungserzeugenden Schicht und dem elektrisch leitenden Substrat
angeordnet sein. Alternativ kann die ladungserzeugende Schicht zwischen
der Ladungstransportschicht und dem elektrisch leitenden Substrat
angeordnet sein. In weiteren Ausführungsformen hat das Organofotorezeptormaterial
eine einzelne Schicht mit sowohl einer Ladungstransportverbindung
als auch einer ladungserzeugenden Verbindung in einem polymeren
Bindemittel.
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Die
Organofotorezeptoren können
in eine elektrofotografische Abbildungsvorrichtung, wie Laserdrucker,
eingebracht werden. In diesen Vorrichtungen wird ein Bild aus physikalischen
Ausführungsformen
gebildet und in ein Lichtbild umgewandelt, das auf den Organofotorezeptor
zum Bilden eines latenten Oberflächenbildes
gescannt wird. Das latente Oberflächenbild kann verwendet werden,
um Toner auf die Oberfläche
des Organofotorezeptors anzuziehen, in welcher das Tonerbild das
Positiv oder das Negativ des auf den Organofotorezeptor projizierten
Lichtbildes ist. Der Toner kann ein flüssiger Toner oder ein trockener
Toner sein. Der Toner wird anschließend von der Oberfläche des
Organofotorezeptors auf eine Empfangsoberfläche, wie ein Blatt Papier, übertragen.
Nach der Übertragung
des Toners wird die gesamte Oberfläche entladen, und das Material
ist wieder für
einen Zyklus bereit. Die Abbildungsvorrichtung kann ferner z. B.
mehrere Transportwalzen zum Transportieren eines Papierempfangsmediums
und/oder zur Bewegung des Fotorezeptors, eine geeignete Optik zum
Bilden des Lichtbildes, eine Lichtquelle, wie ein Laser, eine Tonerquelle
und ein Zufuhrsystem und ein geeignetes Regelsystem umfassen.
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Ein
elektrofotografisches Abbildungsverfahren kann gewöhnlich umfassen
(a) Aufbringen einer elektrischen Ladung auf eine Oberfläche des
hierin beschriebenen Organofotorezeptors, (b) bildweises Aussetzen der
Oberfläche
des Organofotorezeptors gegen Strahlung, um Ladung in ausgewählten Bereichen
abzuleiten und dadurch ein Muster von geladenen und ungeladenen
Bereichen auf der Oberfläche
zu bilden, (c) Inberührungbringen
der Oberfläche
mit einem Toner, wie ein flüssiger
Toner, der eine Dispersion von Färbemittelteilchen
in einer organischen Flüssigkeit
enthält,
um ein Tonerbild zu bilden, um Toner auf die geladenen oder ungeladenen
Bereiche des Organofotorezeptors anzuziehen, und (d) Übertragen
des Tonerbildes auf ein Substrat.
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Wie
hierin beschrieben, weist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung
einen Organofotorezeptor auf, der eine Ladungstransportverbindung
der Formel
umfasst,
worin n eine
ganze Zahl von 0 bis 1 ist,
X eine N,N-disubstituierte Arylamingruppe,
wie eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe oder eine N,N-disubstiuierte
p-Arylamingruppe (die ein Triarylamin, ein Alkyldiarylamin oder
ein Dialkylarylamin sein kann), ist,
Ar eine Arylgruppe oder
eine heterocyclische Gruppe ist,
A eine erste Verbindungsgruppe
der Formel -(CH
2)
p-
ist, die verzweigt oder linear sein kann, worin p eine ganze Zahl
von 3 bis 20 einschließlich
ist, und worin eine oder mehrere Methylengruppen optional durch
O, S, eine Carbonylgruppe, Urethan, Harnstoff, eine Estergruppe,
eine Gruppe -NR
16, eine Gruppe CHR
17 oder eine Gruppe CR
18R
19 ersetzt sein können, worin R
16,
R
17, R
18 und R
19 unabhängig
H, Hydroxyl, Thiol, eine Amingruppe, eine Alkylgruppe, eine Alkarylgruppe,
eine Arylgruppe oder Teil eines Rings sind, und
B eine zweite
Verbindungsgruppe der Formel -Q-Z-Q'- ist und Z eine heterocyclische Gruppe
umfasst.
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In
einigen Ausführungsformen
hat A die Formel -(CH2)p-,
die verzweigt oder linear, bevorzugt linear, sein kann, worin p
eine ganze Zahl von 3 bis 10 einschließlich, bevorzugt 3 bis 5 einschließlich, insbesondere 3,
ist, und worin bevorzugt eine Methylengruppe durch -CHOR- ersetzt
ist.
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Bevorzugt
umfasst eine erste Verbindungsgruppe A -CH2CHOHCH2-.
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Bevorzugt
ist n = 0.
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Bevorzugt
umfasst X eine Julolidingruppe, eine Triphenylamingruppe oder eine
Carbazolgruppe.
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Bevorzugt
umfasst Z eine heterocyclische Gruppe, die Schwefel enthält.
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Bevorzugt
liegt der Organofotorezeptor in Form eines flexiblen Bandes vor.
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Bevorzugt
liegt der Organofotorezeptor in Form einer Trommel vor.
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Bevorzugt
umfasst der Organofotorezeptor ferner eine Elektronentransportverbindung.
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Beim
Beschreiben von Chemikalien durch Strukturformeln und Gruppendefinitionen
werden bestimmte Ausdrücke
in einem Nomenklaturformat verwendet, das chemisch annehmbar ist.
Die Ausdrücke
Gruppen und Komponenten haben besondere Bedeutungen. Der Ausdruck
Gruppe zeigt an, dass die generisch wiedergegebene chemische Einheit
(z. B. Alkylgruppe, Phenylgruppe, Julolidingruppe, N,N-disubstituierte
Arylamingruppe usw.) einen Substituent daran haben kann, der mit
der Bindungsstruktur dieser Gruppe konsistent ist. So umfasst z.
B. Alkylgruppe Alkylmaterialien, wie Methyl, Ethyl, Propyl Isooctyl,
Dodecyl und Ähnliche,
und umfasst auch solche substituierten Alkylgruppen, wie Chlormethyl,
Dibrommethyl, 1,3-Dicyanpropyl, 1,3,5-Trihydroxyhexyl, 1,3,5-Trifluorcyclohexyl,
1-Methoxydodecyl, Phenylpropyl und Ähnliche. Wie es mit einer solchen
Nomenklatur konsistent ist, ist jedoch keine Substitution von dem
Ausdruck umfasst, der die grundsätzliche
Bindungsstruktur der zugrunde liegenden Gruppe ändern würde. Wo z. B. eine Phenylgruppe
wiedergegeben ist, ist eine Substitution, wie 1-Hydroxyphenyl, 2,4-Fluorphenyl,
o-Cyanphenyl, 1,3,5-Trimethoxyphenyl und Ähnliches annehmbar innerhalb
der Terminologie, während
eine Substitution von 1,1,2,2,3,3-Hexamethyiphenyl nicht annehmbar
ist, da diese Substitution erfordern würde, dass die Ringbindungsstruktur
der Phenylgruppe aufgrund der Substitution in eine nicht-aromatische
Form geändert
werden müsste.
Wenn der Ausdruck Komponente verwendet wird, wie Alkylkomponente
oder Phenylkomponente, zeigt diese Terminologie an, dass das chemische
Material nicht substituiert ist.
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Organofotorezeptoren
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Der
Organofotorezeptor kann z. B. in Form einer Platte, eines flexiblen
Bandes, einer Scheibe, einer starren Trommel oder eines um eine
starre oder nachgiebige Trommel herum angeordneten Blattes vorliegen, wobei
flexible Bänder
und starre Trommel gewöhnlich
in industriellen Ausführungsformen
verwendet werden. Der Organofotorezeptor kann z. B. ein elektrisch
leitendes Substrat und auf dem elektrisch leitenden Substrat ein
fotoleitendes Element in Form einer oder mehrerer Schichten umfassen.
Im Allgemeinen können
Schichten des fotoleitenden Elements gemäß einer in der Technik bekannten
geeigneten Technik, wie Tauchbeschichten, Sprühbeschichten, Extrusion und Ähnliches,
gebildet werden. Das fotoleitende Element kann in einigen Ausführungsformen
sowohl eine Ladungstransportverbindung als auch eine ladungserzeugende
Verbindung in einem polymeren Bindemittel, die in der gleichen oder
in einer verschiedenen Schicht vorhanden sein können, als auch eine Elektronentransportverbindung
umfassen. So befinden sich z. B. in einigen Ausführungsformen mit einer Einzelschichtkonstruktion
die Ladungstransportverbindung und die ladungserzeugende Verbindung in
einer einzelnen Schicht. In anderen Ausführungsformen umfasst jedoch
das fotoleitende Element eine Zweischichtkonstruktion, welche eine
ladungserzeugende Schicht und eine getrennte Ladungstransportschicht
aufweist. Die ladungserzeugende Schicht kann zwischen dem elektrisch
leitenden Substrat und der Ladungstransportschicht angeordnet sein.
Alternativ kann das fotoleitende Element eine Struktur haben, in
welcher die Ladungstransportschicht zwischen dem elektrisch leitenden
Substrat und der ladungserzeugenden Schicht angeordnet ist.
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Das
elektrisch leitende Substrat kann flexibel, z. B. in Form einer
flexiblen Bahn oder eines Bandes, oder unflexibel, z. B. in Form
einer Trommel, sein. Eine Trommel kann eine hohlzylindrische Struktur
haben, welche die Bindung der Trommel an einen Antrieb vorsieht,
der die Trommel während
des Abbildungsverfahrens dreht. Typischerweise umfasst ein elektrisch
leitendes Substrat ein elektrisch isolierendes Substrat und eine
dünne Schicht
von elektrisch leitendem Material, auf welchem das fotoleitende
Material aufgebracht ist.
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Das
elektrisch isolierende Substrat kann Papier oder ein filmbildendes
Polymer, wie Polyester (z. B. Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat),
Polyimid, Polysulfon, Polypropylen, Nylon, Polyester, Polycarbonat,
Polyvinylharz, Polyvinylfluorid, Polystyrol und Ähnliches, sein. Spezielle Beispiele
von Polymeren für
Trägersubstrate
umfassen z. B. Polyethersulfon (Stabar® S-100,
erhältlich
von ICI), Polyvinylfluorid (Tedlar®, erhältlich von
E.I. DuPont de Nemours & Company),
Polybisphenol-A-Polycarbonat (Makrofol®, erhältlich von
Mobay Chemical Company) und amorphes Polyethylenterephthalat (Melinar®,
erhältlich
von ICI Americas, Inc.). Die elektrisch leitenden Materialien können Grafit,
dispergierter Ruß,
Iodid, leitende Polymere, wie Polypyrrole und leitendes Polymer
Calgon® 261
(im Handel erhältlich
von Calgon Corporation, Inc., Pittsburgh, Pa.), Metalle, wie Aluminium,
Titan, Chrom, Messing, Gold, Kupfer, Palladium, Nickel oder nicht-rostender
Stahl, oder Metalloxid, wie Zinnoxid oder Indiumoxid, sein. In Ausführungsformen
von besonderem Interesse ist das elektrisch leitende Material Aluminium.
Gewöhnlich
hat das Fotoleitersubstrat eine Dicke, die adäquat ist, um die erforderliche
mechanische Stabilität
zu ergeben. So haben z. B. flexible Bandsubstrate gewöhnlich eine
Dicke von etwa 0,01 bis etwa 1 mm, während Trommelsubstrate gewöhnlich eine
Dicke von etwa 0,5 mm bis etwa 2 mm haben.
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Die
ladungserzeugende Verbindung ist ein Material, das befähigt ist,
Licht zu absorbieren, um Ladungsträger, wie ein Farbstoff oder
Pigment, zu erzeugen. Nicht beschränkende Beispiele von geeigneten
ladungserzeugenden Verbindungen umfassen z. B. metallfreie Phthalocyanine
(z. B. metallfreies Phthalocyanin ELA 8034, erhältlich von H.W. Sands, Inc.
oder Sanyo Color Works, Ltd., CGM-X01), Metallphthalocyanine, wie
Titanphthalocyanin, Kupferphthalocyanin, Oxytitanphthalocyanin (auch
als Titanyloxyphthalocyanin bezeichnet, und umfassen jede kristalline
Phase oder Mischungen von kristallinen Phasen, die als ladungserzeugende
Verbindung dienen können,
z. B. Oxytitanylphthalocyanin ELA 7051, erhältlich von H.W. Sands, Inc.), Hydroxygalliumphthalocyanin,
Squaryliumfarbstoffe und -pigmente, hydroxysubstituierte Squaryliumpigmente, Perylimide,
mehrkernige Chinone, erhältlich
von Allied Chemical Corporation unter der Handelsbezeichnung Indofast® Double
Scarlet, Indofast® Violet Lake B, Indofast® Brilliant
Scarlet und Indofast® Orange, Chinacridone,
erhältlich
von DuPont unter der Handelsbezeichnung Monastral® Red,
Monastral® Violet
und Monastral® Red
Y, von Naphthalin-1,4,5,8-tetracarbonsäure abgeleitete
Pigmente, einschließlich
die Perinone, Tetrabenzoporphyrine und Tetranaphthaloporphyrine,
Indigo- und Thioindigofarbstoffe, Benzothioxanthenderivate, von Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäure abgeleitete
Pigmente, Polyazopigmente, einschließlich Bisazo-, Trisazo- und
Tetrakisazo-Pigmente, Polymethinfarbstoffe, Farbstoffe, die Chinazolingruppen
enthalten, tertiäre
Amine, amorphes Selen, Selenlegierungen, wie Selen-Tellur, Selen-Tellur-Arsen
und Selen-Arsen, Cadmiumsulfoselenid, Cadmiumselenid, Cadmiumsulfid
und Mischungen davon. Für
einige Ausfüh rungsformen
umfasst die ladungserzeugende Verbindung Oxytitanphthalocyanin (z.
B. eine Phase davon), Hydroxygalliumphthalocyanin oder eine Kombination
davon.
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Die
fotoleitende Schicht dieser Erfindung kann eine Elektronentransportverbindung
enthalten. Gewöhnlich
kann jede in der Technik bekannte Elektronentransportverbindung
verwendet werden. Nicht beschränkende
Beispiele von geeigneten Elektronentransportverbindungen umfassen
z. B. 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-Trinitro-4H-indeno[1,2-b]thiophen-4-on und 1,3,7-Trinitrodibenzothiophen-5,5-dioxid,
(2,3-Diphenyl-1-indenyliden)malononitril, 4H-Thiopyran-1,1-dioxid und seine
Derivate, wie 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 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)malononitrilderivate,
wie (4-n-Butoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malononitril, (4-Phenethoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malononitril,
(4-Carbitoxy-9-fluorenyliden)malononitril und Diethyl(4-n-butoxycarbonyl-2,7-dinitro-9-fluorenyliden)malonat,
Anthrachinodimethanderivate, wie 11,11,12,12-Tetracyan-2-alkylanthrachinodimethan
und 11,11-Dicyan-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-Cyan-10-[bis(ethoxycarbonyl)methylen]anthron, 7-Nitro-2-aza-9-fluroenylidenmalononitril,
Diphenochinonderivate, Benzochinonderivate, Naphtochinonderivate,
Chininderivate, Tetracyanethylencyanethylen, 2,4,8-Trinitrothioxanthon,
Dinitrobenzolderivate, Dinitroanthracenderivate, Dinitroacridinderivate,
Nitroanthrachinonderivate, Dinitroanthrachinonderivate, Bernsteinsäureanhydrid,
Maleinsäureanhydrid,
Dibrommaleinsäureanhydrid,
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. In einigen Ausführungsformen
von Interesse umfasst die Elektronentransportverbindung ein (Alkoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malononitrilderivat, wie
(4-n-Butoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malononitril.
-
Eine
Elektronentransportverbindung und ein UV-Lichtstabilisator können eine
synergistische Beziehung zum Bereitstellen eines erwünschten
Elektronenflusses in dem Fotolei ter haben. Die Anwesenheit der UV-Lichtstabilisatoren ändert die
Elektronentransporteigenschaften der Elektronentransportverbindungen
zur Verbesserung der Elektronentransporteigenschaften des Verbundes.
UV-Lichtstabilisatoren können
Ultraviolettlichtabsorber oder Ultraviolettlichtinhibitoren sein,
die freie Radikale einfangen.
-
UV-Lichtabsorber
können
Ultraviolettlichtstrahlung absorbieren und sie als Wärme abführen. Von UV-Lichtinhibitoren
wird angenommen, dass sie freie Radikale einfangen, die durch das
Ultraviolettlicht erzeugt werden, und nach dem Einfangen der freien
Radikale anschließend
aktive Stabilisatorkomponenten unter Energieabfuhr regenerieren.
Im Hinblick auf die synergistische Beziehung der UV-Stabilisatoren
mit Elektronentransportverbindungen können die besonderen Vorteile
der UV-Stabilisatoren nicht ihre UV-stabilisierenden Fähigkeiten
sein, obwohl die UV-stabilisierende Fähigkeit weiter vorteilhaft
bei der Verringerung einer Verschlechterung des Organofotorezeptors
im Verlauf der Zeit sein kann. Obwohl eine Beschränkung durch
eine Theorie nicht erwünscht
ist, kann die synergistische Beziehung, die durch die UV-Stabilisatoren
beigetragen wird, mit den elektronischen Eigenschaften der Verbindungen
in Beziehung stehen, die zu der UV-stabilisierenden Funktion beitragen,
indem sie weiter zu der Schaffung von Elektronenleitungswegen in
Kombination mit den Elektronentransportverbindungen beitragen. Insbesondere
können
die Organofotorezeptoren mit einer Kombination der Elektronentransportverbindung
und dem UV-Stabilisator eine stabilere Aufnahmespannung V
acc beim Zyklusablauf zeigen. Die verbesserte
synergistische Leistung von Organofotorezeptoren mit Schichten,
die sowohl eine Elektronentransportverbindung als auch einen UV-Stabilisator
enthalten, sind weiter in der anhängigen
US-Patentanmeldung Serial No. 10/425,333 ,
eingereicht am 28. April 2003 (Zhu) mit dem Titel "Organophotoreceptor
With A Light Stabilizer," veröffentlicht
als
US 2003/0228534
A1 , beschrieben.
-
Nicht
beschränkende
Beispiele von geeigneten Lichtstabilisatoren umfassen z. B. sterisch
gehinderte Trialkylamine, wie Tinuvin 144 und Tinuvin 292 (von Ciba
Specialty Chemicals, Terrytown, NY), sterisch gehinderte Alkoxydialkylamine,
wie Tinuvin 123 (von Ciba Specialty Chemicals), Benzotriazole, wie
Tinuvan 328, Tinuvin 900 und Tinuvin 928 (von Ciba Specialty Chemicals),
Benzophenone, wie Sanduvor 3041 (von Clariant Corp., Charlotte,
N.C.), Nickelverbindungen, wie Arbestab (von Robinson Brothers Ltd.,
West Midlands, Großbritannien),
Salicylate, Cyancinnamate, Benzylidenmalonate, Benzoate, Oxanilide,
wie Sanduvor VSU (von 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 Ausführungs formen ist
der Lichtstabilisator ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus sterisch gehinderten Trialkylaminen
mit der folgenden Formel:
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
Wasserstoff, eine Alkylgruppe oder eine Estergruppe oder eine Ethergruppe
sind und R
5, R
9 und
R
14 unabhängig eine Alkylgruppe sind
und X eine Verbindungsgruppe ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus -O-CO-(CH
2)
m-CO-O-,
worin m zwischen 2 bis 20 beträgt.
-
Das
Bindemittel ist gewöhnlich
befähigt,
die Ladungstransportverbindung (in dem Fall der Ladungstransportschicht
oder einer Einzelschichtkonstruktion) und/oder die ladungserzeugende
Verbindung (in dem Fall der ladungserzeugenden Schicht oder einer
Einzelschichtkonstruktion) zu dispergieren oder aufzulösen. Beispiele
von geeigneten Bindemitteln für
sowohl die ladungserzeugende Schicht als auch die Ladungstransportschicht
umfassen allgemein z. B. Polystyrol-co-Butadien, Polystyrol-co-Acrylnitril,
modifizierte Acrylpolymere, Polyvinylacetat, Styrol-Alkyd-Harze,
Soja-Alkylharze, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyacrylnitril,
Polycarbonate, Polyacrylsäure,
Polyacrylate, Polymethacrylate, Styrolpolymere, Polyvinylbutyral,
Alkydharze, Polyamide, Polyurethane, Polyester, Polysulfone, Polyether,
Polyketone, Phenoxyharze, Epoxyharze, Siliconharze, Polysiloxane,
Poly(hydroxyether)harze, Polyhydroxystyrolharze, Novolak, Poly(phenylglycidylether)-co-Dicyclopentadien,
Copolymere von in den vorstehend genannten Polymeren verwendeten
Monomeren und Kombinationen davon. In einigen Ausführungsformen
ist das Bindemittel ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Polycarbonaten, Polyvinylbutyral und
einer Kombination davon. Beispiele von geeigneten Polycarbonatbindemitteln
umfassen Polycarbonat A, das von Eisphenol A abgeleitet ist, Polycarbonat
Z, das von Cyclohexylidenbisphenol abgeleitet ist, Polycarbonat
C, das von Methylbisphenol A abgeleitet ist, und Polyestercarbonate.
Geeignete Bindemittel mit reaktiver Funktionalität umfassen z. B. Polyvinylbutyral,
wie BX-1 und BX-5 von Sekisui Chemical Co. Ltd., Japan.
-
Geeignete
optionale Zusätze
für eine
oder mehrere der Schichten umfassen z. B. Antioxidanzien, Kupplungsmittel,
Dispergiermittel, Härtungsmittel,
oberflächenaktive
Stoffe und Kombinationen davon.
-
Das
fotoleitende Element hat typischerweise eine Gesamtdicke von etwa
10 bis etwa 45 Mikron. In den Zweischichtausführungsformen mit einer getrennten
ladungserzeugenden Schicht und einer getrennten Ladungstransportschicht
hat die Ladungserzeugungsschicht gewöhnlich eine Dicke von etwa
0,5 bis etwa 2 Mikron, und die Ladungstransportschicht hat eine
Dicke von etwa 5 bis etwa 35 Mikron. In Ausführungsformen, in weichen die
Ladungstransportverbindung und die ladungserzeugende Verbindung
in der gleichen Schicht vorliegen, hat die Schicht mit der ladungserzeugenden
Verbindung und der Ladungstransportzusammensetzung gewöhnlich eine
Dicke von etwa 7 bis etwa 30 Mikron. In Ausführungsformen mit einer getrennten
Elektronentransportschicht hat die Elektronentransportschicht eine
mittlere Dicke von etwa 0,5 Mikron bis etwa 10 Mikron und in weiteren
Ausführungsformen
von etwa 1 Mikron bis etwa 3 Mikron. Im Allgemeinen kann eine Elektronentransportüberzugsschicht
die mechanische Abriebbeständigkeit
erhöhen,
erhöht
die Beständigkeit gegen
Trägerflüssigkeit
und atmosphärische
Feuchtigkeit und verringert die Verschlechterung des Fotorezeptors
durch Koronagase. Der Durchschnittsfachmann erkennt, dass zusätzliche
Dickenbereiche innerhalb der vorstehend explizit genannten Bereiche
ins Auge gefasst sind und sich innerhalb der vorliegenden Beschreibung
befinden.
-
Gewöhnlich liegt
für die
hierin beschriebenen Organofotorezeptoren die Ladungserzeugungsverbindung
in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 25 Gew.-%, in weiteren Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 1 bis etwa 15 Gew.-% und in anderen Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 2 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
der fotoleitenden Schicht, vor. Die Ladungstransportverbindung liegt
in geeigneter Weise in einer Menge von etwa 10 bis etwa 80 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht der fotoleitenden Schicht, in weiteren Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 35 bis etwa 60 Gew.-% und in anderen Ausführungsformen
von etwa 45 bis etwa 55 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der fotoleitenden
Schicht, vor. Die optionale Elektronentransportverbindung kann,
wenn sie vorhanden ist, in einer Menge von wenigstens etwa 2 Gew.-%, in
anderen Ausführungsformen
von etwa 2,5 bis etwa 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der fotoleitenden Schicht,
und in weiteren Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 4 bis etwa 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
der fotoleitenden Schicht, vorliegen. Das Bindemittel liegt in geeigneter
Weise in einer Menge von etwa 15 bis etwa 80 Gew.-%, bezogen auf
das Gewicht der fotoleitenden Schicht, und in weiteren Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 20 bis etwa 75 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
der fotoleitenden Schicht, vor. Ein Durchschnittsfachmann erkennt,
dass zusätzliche
Bereiche innerhalb der expliziten Zusammensetzungsbereiche ins Auge
gefasst sind und sich innerhalb der vorliegenden Beschreibung befinden.
-
In
den Zweischichtausführungsformen
mit einer getrennten ladungserzeugenden Schicht und einer Ladungstransportschicht
enthält
die Ladungserzeugungsschicht gewöhnlich
ein Bindemittel in einer Menge von etwa 10 bis etwa 90 Gew.-%, in
weiteren Ausführungsformen
von etwa 15 bis etwa 80 Gew.-% und in einigen Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 20 bis etwa 75 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
der Ladungserzeugungsschicht. Die optionale Elektronentransportverbindung
in der ladungserzeugenden Schicht kann, falls sie vorhanden ist,
gewöhnlich
in einer Menge von wenigstens etwa 2,5 Gew.-%, in weiteren Ausführungsformen
von etwa 4 bis etwa 30 Gew.-% und in anderen Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 10 bis etwa 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
der ladungserzeugenden Schicht, vorliegen. Die Ladungstransportschicht
enthält
gewöhnlich
ein Bindemittel in einer Menge von etwa 20 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-% und
in weiteren Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 30 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%. Ein Durchschnittsfachmann
erkennt, dass zusätzliche
Bereiche der Zusammensetzungen für
die Zweischichtausführungsformen
innerhalb der vorstehend explizit genannten Bereiche ins Auge gefasst
sind und sich innerhalb der vorliegenden Beschreibung befinden.
-
In
den Ausführungsformen
mit einer Einzelschicht mit einer ladungserzeugenden Verbindung
und einer Ladungstransportverbindung enthält die fotoleitende Schicht
gewöhnlich
ein Bindemittel, eine Ladungstransportverbindung und eine Ladungserzeugungsverbindung.
Die Ladungserzeugungsverbindung kann in einer Menge von etwa 0,05
bis etwa 25 Gew.-% und in einer weiteren Ausführungsform in einer Menge von
etwa 2 bis etwa 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der fotoleitenden
Schicht, vorliegen. Die Ladungstransportverbindung kann in einer
Menge von etwa 10 bis etwa 80 Gew.-%, in anderen Ausführungsformen
von etwa 25 bis etwa 65 Gew.-%, in zusätzlichen Ausführungsformen
von etwa 30 bis etwa 60 Gew.-% und in weiteren Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 35 bis etwa 55 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
der fotoleitenden Schicht, vorliegen, wobei der Rest der fotoleitenden
Schicht das Bindemittel und optionale Zusätze, wie herkömmliche
Zusätze,
umfasst. Eine Einzelschicht mit einer Ladungstransportzusammensetzung
und einer ladungserzeugenden Verbindung enthält gewöhnlich ein Bindemittel in einer
Menge von etwa 10 Gew.-% bis etwa 75 Gew.-%, in anderen Ausführungsformen
von etwa 20 Gew.-% bis etwa 60 Gew.-% und in weiteren Ausführungsformen
von etwa 25 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%. Optional kann die Schicht mit
der ladungserzeugenden Verbindung und der Ladungstransportverbindung
eine Elektronentransportverbindung enthalten. Die optionale Elektronentransportverbindung
kann, falls sie vorhanden ist, gewöhnlich in einer Menge von wenigstens
etwa 2,5 Gew.-%, in weiteren Ausführungsformen von etwa 4 bis
etwa 30 Gew.-% und in anderen Ausführungsformen in einer Menge
von etwa 10 bis etwa 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der fotoleitenden
Schicht, vorliegen. Ein Durchschnittsfachmann erkennt, dass zusätzliche
Zusammensetzungsbereiche innerhalb der explizit genannten Zusammensetzungsbereiche
für die
vorstehenden Schichten ins Auge gefasst sind und sich innerhalb
der vorliegenden Beschreibung befinden.
-
Eine
Schicht mit einer Elektronentransportschicht kann im Allgemeinen
in vorteilhafter Weise weiter einen UV-Lichtstabilisator enthalten.
Die Elektronentransportschicht kann insbesondere gewöhnlich eine
Elektronentransportverbindung, ein Bindemittel und einen optionalen
UV-Lichtstabilisator enthalten. Eine Überzugsschicht, die eine Elektronentransportverbindung
enthält,
ist weiter in der anhängigen
US-Patentanmeldung Serial No. 10/396,536 (Zhu
et al.) mit dem Titel "Organophotoreceptor
With An Electron Transport Layer," veröffentlicht
als
US 2003/0194626
A1 , beschrieben. Eine Elektronentransportverbindung, wie
vorstehend beschrieben, kann z. B. in der Ablöseschicht der hierin beschriebenen
Fotoleiter verwendet werden. Die Elektronentransportverbindung in
einer Elektronentransportschicht kann in geeigneter Weise in einer
Menge von etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% und in anderen Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 20 bis etwa 40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
der Elektronentransportschicht, vorliegen. Ein Durchschnittsfachmann
erkennt, dass zusätzliche
Bereiche von Zusammensetzungen innerhalb der explizit genannten
Bereiche ins Auge gefasst sind und sich innerhalb der vorliegenden
Beschreibung befinden.
-
Der
UV-Lichtstabilisator in einer oder mehreren geeigneten Schichten
des Fotoleiters liegt, falls er vorhanden ist, gewöhnlich in
geeigneter Weise in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 25 Gew.-%
und in einigen Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
der jeweiligen Schicht, vor. Ein Durchschnittsfachmann erkennt,
dass zusätzliche
Bereiche von Zusammensetzungen innerhalb der explizit genannten
Bereiche ins Auge gefasst sind und sich innerhalb der vorliegenden
Beschreibung befinden.
-
Die
fotoleitende Schicht kann z. B. durch Dispergieren oder Auflösen der
Komponenten, wie eine oder mehrere einer ladungserzeugenden Verbindung,
einer Ladungstransport verbindung, einer Elektronentransportverbindung,
eines UV-Lichtstabilisators und eines polymeren Bindemittels in
organischem Lösemittel,
Aufbringen der Dispersion und/oder Lösung auf die entsprechende
Unterschicht und Trocknen der Beschichtung gebildet werden. Insbesondere
können
die Komponenten durch Hochscher-Homogenisierung, Kugelmahlen, Attritormahlen,
Hochenergie-Perlmahlen (Hochenergie-Sandmahlen) oder andere Größenverringerungsverfahren
oder durch in der Technik bekannte Mischeinrichtungen zum Verringern
der Teilchengröße bei der
Bildung einer Dispersion dispergiert werden.
-
Der
Fotorezeptor kann auch optional eine oder mehrere zusätzliche
Schichten haben. Eine zusätzliche Schicht
kann z. B. eine Unterschicht oder eine Überzugsschicht, wie eine Sperrschicht,
eine Ablöseschicht, eine
Schutzschicht oder eine Klebstoffschicht, sein. Eine Ablöseschicht
bildet die äußerste Schicht
des Fotoleiterelements. Eine Sperrschicht kann zwischen der Ablöseschicht
und dem fotoleitenden Element angeordnet sein oder zum Überziehen
des fotoleitenden Elements verwendet werden. Die Sperrschicht ergibt
einen Schutz gegen Abrieb und/oder gegen Trägerflüssigkeit für die Unterschichten. Eine
Klebstoffschicht lokalisiert und verbessert die Haftung zwischen
einem fotoleitenden Element, einer Sperrschicht und einer Ablöseschicht oder
einer Kombination davon. Eine Unterschicht ist eine Ladungsblockierschicht
und ist zwischen dem elektrisch leitenden Substrat und dem fotoleitenden
Element angeordnet. Die Unterschicht kann auch die Haftung zwischen
dem elektrisch leitenden Substrat und dem fotoleitenden Element
verbessern.
-
Geeignete
Sperrschichten umfassen z. B. Beschichtungen, wie eine vernetzbare
Beschichtung aus Siloxanol und kolloidalem Siliciumdioxid und eine
Beschichtung aus hydroxyliertem Silsesquioxan und kolloidalem Siliciumdioxid,
und organischen Bindemitteln, wie Polyvinylalkohol, Methylvinylether/Maleinsäureanhydrid-Copolymer,
Casein, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylsäure, Gelatine, Stärke, Polyurethane,
Polyimide, Polyester, Polyamide, Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid,
Polyvinylidenchlorid, Polycarbonate, Polyvinylbutyral, Polyvinylacetoacetal,
Polyvinylformal, Polyacrylnitril, Polymethylmethacrylat, Polyacrylate,
Polyvinylcarbazole, Copolymere von in den vorstehend genannten Polymeren
verwendeten Monomeren, Vinylchlorid/Vinylacetat/Vinylalkohol-Terpolymere,
Vinylchlorid/Vinylacetat/Maleinsäure-Terpolymere,
Ethylen/Vinylacetat-Copolymere, Vinylchlorid/Vinylidenchlorid-Copolymere,
Cellulosepolymere und Mischungen davon. Die vorstehenden Sperrschichtpolymere
können
optional kleine anorganische Teilchen, wie Quarzstaub, Siliciumdioxid,
Titandioxid, Aluminiumoxid, Zirconiumoxid oder eine Kombi nation
davon, enthalten. Sperrschichten sind weiter in der
US-Patentschrift 6,001,522 (Woo et
al.) mit dem Titel "Barrier
Layer For Photoconductor Elements Comprising An Organic Polymer
And Silica" beschrieben.
Die Ablösedeckschicht
kann jede in der Technik bekannte Ablöseschichtzusammensetzung enthalten.
In einigen Ausführungsformen
ist die Ablöseschicht
ein fluoriertes Polymer, Siloxanpolymer, Fluorsiliconpolymer, Silan,
Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylat oder eine Kombination davon.
Die Ablöseschichten
können
vernetzte Polymere enthalten.
-
Die
Ablöseschicht
kann z. B. eine in der Technik bekannte Ablöseschichtzusammensetzung enthalten. In
einigen Ausführungsformen
enthält
die Ablöseschicht
ein fluoriertes Polymer, Siloxanpolymer, Fluorsiliconpolymer, Polysilan,
Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylat, Poly(methylmethacrylat-co-methacrylsäure), Urethanharze,
Urethan-Epoxy-Harze,
acrylierte Urethanharze, Urethan-Acryl-Harze oder eine Kombination
davon. In weiteren Ausführungsformen
enthalten die Ablöseschichten
vernetzte Polymere.
-
Die
Schutzschicht kann den Organofotorezeptor vor chemischer und mechanischer
Verschlechterung schützen.
Die Schutzschicht kann jede in der Technik bekannte Schutzschichtzusammensetzung
enthalten. In einigen Ausführungsformen
ist die Schutzschicht ein fluoriertes Polymer, Siloxanpolymer, Fluorsiliconpolymer, Polysilan,
Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylat, Poly(methylmethacrylat-co-methacrylsäure), Urethanharze, Urethan-Epoxy-Harze,
acrylierte Urethanharze, Urethan-Acryl-Harze oder eine Kombination
davon. In einigen Ausführungsformen
von besonderem Interesse sind die Ablöseschichten vernetzte Polymere.
-
Eine Überzugsschicht
kann eine Elektrorentransportverbindung enthalten, wie weiter in
der anhängigen
US-Patentanmeldung Serial No. 10/396,536 ,
eingereicht am 25. März
2003 (Zhu et al.) mit dem Titel "Organoreceptor
With An Electron Transport Layer",
veröffentlicht
als
US 2003/0194626
A1 , beschrieben. So kann z. B. eine Elektronentransportverbindung,
wie vorstehend beschrieben, in der Ablöseschicht dieser Erfindung verwendet
werden. Die Elektronentransportverbindung in der Überzugsschicht
kann in geeigneter Weise in einer Menge von etwa 2 bis etwa 50 Gew.-%
und in anderen Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 10 bis etwa 40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht
der Ablöseschicht,
vorliegen. Ein Durchschnittsfachmann erkennt, dass zusätzliche
Bereiche der Zusammensetzung innerhalb der explizit genannten Bereiche
ins Auge gefasst sind und sich innerhalb der vorliegenden Beschreibung
befinden.
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Gewöhnlich enthalten
Klebstoffschichten ein filmbildendes Polymer, wie Polyester, Polyvinylbutyral, Polyvinylpyrrolidon,
Polyurethan, Polymethylmethacrylat, Poly(hydroxyaminoether) und Ähnliche.
Sperr- und Klebstoffschichten sind weiter in der
US-Patentschrift 6,180,305 (Ackley
et al.) mit dem Titel "Organic
Photoreceptors for Liquid Electrophotography" beschrieben.
-
Unterschichten
können
z. B. Polyvinylbutyral, Organosilane, hydrolysierbare Silane, Epoxyharze,
Polyester, Polyamide, Polyurethane, Silicone und Ähnliche
enthalten. In einigen Ausführungsformen
hat die Unterschicht eine Trockendicke zwischen etwa 20 Ångstrom
und etwa 2000 Ångstrom.
Leitende Metalloxidteilchen enthaltende Unterschichten können zwischen
etwa 1 und etwa 25 Mikron dick sein. Ein Durchschnittsfachmann erkennt,
dass zusätzliche
Bereiche der Zusammensetzungen und der Dicke innerhalb der explizit genannten
Bereiche ins Auge gefasst sind und sich innerhalb der vorliegenden
Beschreibung befinden.
-
Die
Ladungstransportverbindungen, wie hierin beschrieben, und die Fotorezeptoren,
welche diese Verbindungen enthalten, sind zur Verwendung in einem
Abbildungsverfahren mit entweder trockener oder flüssiger Tonerentwicklung
geeignet. So können
z. B. sämtliche
trockene Toner und flüssige
Toner, die in der Technik bekannt sind, in dem Verfahren und der
Vorrichtung dieser Erfindung verwendet werden. Eine flüssige Tonerentwicklung
kann erwünscht
sein, da sie die Vorteile bietet, Bilder mit höherer Auflösung zu ergeben und weniger
Energie für
die Bildfixierung im Vergleich zu trockenen Tonern zu erfordern.
Beispiele von geeigneten flüssigen
Tonern sind in der Technik bekannt. Flüssige Toner umfassen gewöhnlich Tonerteilchen,
die in einer Trägerflüssigkeit
dispergiert sind. Die Tonerteilchen können ein Färbemittel/Pigment, ein Harzbindemittel und/oder
einen Ladungsdirektor umfassen. In einigen Ausführungsformen des flüssigen Toners
kann das Verhältnis
von Harz zu Pigment von 1:1 bis 10:1 und in anderen Ausführungsformen
von 4:1 bis 8:1 betragen. Flüssige
Toner sind weiter in den veröffentlichten
US-Patentanmeldungen 2002/0128349 mit
dem Titel "Liquid Inks
Comprising A Stable Organosol",
2002/0086916 mit dem Titel "Liquid
Inks Comprising Treated Colorant Particles" und 2002/0197552 mit dem Titel "Phase Charge Developer
For Liquid Electrophotography" beschrieben.
-
Ladungstransportverbindung
-
Wie
hierin beschrieben, umfasst ein Organofotorezeptor eine auf zwei
Hydrazonkomponenten basierende Verbindung als eine Ladungstransportverbindung
der Formel
worin
n eine ganze Zahl von 0 bis 1 ist, X eine N,N-disubstituierte Arylamingruppe,
wie eine Carbazolgruppe, eine Julolidingruppe oder eine N,N-disubstituierte
p-Arylamingruppe, (die ein Triarylamin, ein Alkyldiarylamin oder
ein Dialkylarylamin sein kann) ist, Ar eine Arylgruppe oder eine
heterocyclische Gruppe ist, A eine erste Verbindungsgruppe ist und
B eine zweite Verbindungsgruppe ist. Die erste Verbindungsgruppe
A hat die Formel -(CH
2)
p-,
die verzweigt oder linear sein kann, worin p eine ganze Zahl von
3 bis 20 einschließlich
ist, und worin eine oder mehrere Methylengruppen optional durch
O, S, eine Carbonylgruppe, Urethan, Harnstoff, eine Estergruppe,
eine Gruppe -NR
16, eine Gruppe CHR
17 oder eine Gruppe CR
16R
19 ersetzt sein können, worin R
16, R
17, R
18 und R
19 unabhängig
H, Hydroxyl, Thiol, eine Amingruppe, eine Alkylgruppe, eine Aralkygruppe,
eine Arylgruppe oder ein Teil eines Rings sind. Die zweite Verbindungsgruppe
B hat die Formel -Q-Z-Q'-,
worin Q = Q' = S,
und Z umfasst eine heterocyclische Gruppe.
-
In
einigen Ausführungsformen
hat A die Formel -(CH2)p-,
die verzweigt oder linear, bevorzugt linear, sein kann, worin p
eine ganze Zahl von 3 bis 10 einschließlich, bevorzugt 3 bis 5 einschließlich, insbesondere 3,
ist und bevorzugt worin eine Methylengruppe optional durch -CHOR-
ersetzt ist.
-
Bevorzugt
umfasst die erste Verbindungsgruppe A -CH2CHOHCH2-.
-
Bevorzugt
ist n = 0.
-
Bevorzugt
umfasst X eine Julolidingruppe, eine Triphenylamingruppe oder eine
Carbazolgruppe.
-
Bevorzugt
umfasst Z eine heterocyclische Gruppe, die Schwefel enthält.
-
Nicht
beschränkende
Beispiele der Ladungstransportverbindung dieser Erfindung haben
die folgenden Formeln (2) bis (5):
-
Synthese von Ladungstransportverbindungen
-
Die
Ladungstransportverbindungen mit zwei vernetzten Hydrazonen basieren
auf der Reaktion einer Aminoarylhydrazonverbindung mit einem ersten
Vernetzer, um das Hydrazon zu derivatisieren, und auf der Reaktion
des derivatisierten Hydrazons mit einem zweiten Vernetzer, der die
zwei Hydrazone verbindet. Der erste Vernetzer umfasst gewöhnlich eine
halogenfunktionelle Gruppe, und eine zweite funktionelle Gruppe
bindet mit einer funktionellen Gruppe mit aktiven Wasserstoffatomen.
Der zweite Vernetzer enthält
zwei funktionelle Gruppen, die jeweils gewöhnlich aktive Wasserstoffatome
haben. Der zweite Vernetzer verbindet die zwei Hydrazone mittels
des ersten Vernetzers.
-
Das
Aminoarylhydrazon kann durch die Reaktion eines Aminoarylaldehyds
oder Aminoarylketons mit einem Arylhydrazin gebildet werden. Das
Aminoarylhydrazon kann mit der halogenfunktionellen Gruppe des ersten
Vernetzers reagieren, um den Vernetzer an das Aminoarylhydrazon
an dem einfach gebundenen Stickstoff des Hydrazons zu addieren.
Das an den ersten Vernetzer gebundene Aminoarylhydrazon kann als
ein derivatisiertes Hydrazon bezeichnet werden. Der erste Vernetzer
hat gewöhnlich
eine zweite funktionelle Gruppe, die für die Reaktion mit einer funktionellen
Gruppe mit aktiven Wasserstoffatomen derart geeignet ist, dass das
derivatisierte Aminoarylhydrazon gebildet wird, wenn das Aminoarylhydrazon
mit dem ersten Vernetzer bindet.
-
Zusammenfassend
kann ein Aminoarylhydrazon durch Umsetzen eines Aminoarylaldehyds
oder Aminoarylketons mit einem Arylhydrazin gebildet werden. Das
Aminoarylhydrazon kann mit einem ersten Vernetzer zur Bildung eines
derivatisierten Hydrazons umgesetzt werden. Das derivatisierte Hydrazon
kann mit dem zweiten Vernetzer zur Bildung der Ladungstransportverbindung
umgesetzt werden.
-
Was
geeignete Arylhydrazine betrifft, so sind Phenylhydrazin- und Benzylhydrazin-Hydrochlorid
im Handel von Aldrich (Milwaukee, WI) erhältlich. Heterocyclische Arylgruppen
können
durch die Verwendung anderer Hydrazine, wie 2-Hydrazinopyridin (Aldrich)
oder 2-Hydrazinopyrimidin (Interchim, Frankreich), bereitgestellt
werden. Andere Arylhydrazine können
auf der Grundlage von Derivaten der im Handel erhältlichen
Verbindungen oder durch andere hydrazinderivatisierte aromatische
Verbindungen gebildet werden, die durch geeignete Verfahren – einschließlich solche,
die in der Technik bekannt sind – synthetisiert werden.
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Mit
Bezug auf repräsentative
Aminoarylaldehyde werden in den nachstehenden Beispielen 4-(Diphenylamino)benzaldehyd,
4-(Diethylamino)benzaldehyd und 9-Ethyl-2-carbazolcarboxyaldehyd
verwendet und sind im Handel von Aldrich, Milwaukee, WI erhältlich.
In den nachstehenden Beispielen wird auch 4-(4,4'-Dimethyldiphenylamino)benzaldehyd verwendet
und ist von Synthon Chemicals GmbH & Co. KG, Deutschland erhältlich.
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Darüber hinaus
kann Julolidinaldehyd aus Julolidin, das ebenfalls im Handel von
Aldrich, Milwaukee, WI erhältlich
ist, synthetisiert werden. Speziell kann Julolidin (100 g, 0,6 mol)
in 200 ml warmem N,N-Dimethylformamid (DMF, im Handel von Aldrich
erhalten) in einem 500 ml-Dreihalsrundkolben aufgelöst werden.
Nachdem das Julolidin aufgelöst
ist, wird der Kolben in einem Eisbad auf 0°c abgekühlt. Dann kann POCl3 (107 g, 0,7 mol, im Handel von Aldrich
erhältlich)
tropfenweise über
einen Tropftrichter zugesetzt werden, wobei die Temperatur unter
5°C gehalten
wird. Nach der vollständigen
Zugabe von POCl3 wird der Kolben auf Raumtemperatur
erwärmt
und in ein Dampfbad verbracht, wo er für eine Zeit von 1 Stunde gerührt wird.
Der Kolben wird auf Raumtemperatur abgekühlt, und die Lösung wird
langsam unter starkem Rühren
zu einem großen Überschuss
destillierten Wassers zugesetzt. Das Rühren wird weitere 2 Stunden
fortgesetzt. Der feste Julolidinaldehyd wird abfiltriert und wiederholt
mit Wasser gewaschen, bis der pH des abfließenden Wassers neutral wird. Das
Produkt kann 4 Stunden bei 50°C
in einem Vakuumofen getrocknet werden.
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Für Ausführungsformen
der Ladungstransportverbindung mit der vorstehend beschriebenen
Formel, in welcher n = 1 und X eine p-Dimethylaminophenylgruppe
ist, wird p-Dimethylaminocinnamaldehyd (im Handel erhältlich von
Aldrich) anstelle von p-Dimethylaminophenylaldehyd verwendet. Wenn
n = 1 und X eine Carbazolgruppe ist, wird 9-Ethyl-3-carbazolcinnamaldehyd
anstelle von 9-Ethyl-3-carbazolcarboxyaldehyd verwendet. Wenn n
= 1 und X Triphenylamin ist, wird 4-(Diphenylamino)cinnamaldehyd
anstelle von 4-(Diphenylamino)benzaldehyd verwendet. Wenn n = 1
und X Julolidin ist, wird Julolidincinnamaldehyd anstelle von Julolidinaldehyd
verwendet. Andere Arylaldehyde zur Bildung von Ladungstransportverbindungen
mit n = 1 können in ähnlicher
Weise ausgewählt
werden. Alle anderen Reaktionen sind ähnlich und werden nachstehend
beschrieben. Die Synthese von 9-Ethyl-3-carbazolcinnamaldehyd, 4-(Diphenylamino)cinnamaldehyd
und Julolidincinnamaldehyd kann in Analogie mit dem industriellen
Syntheseverfahren für
p-Dimethylaminocinnamaldehyd durchgeführt werden.
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Nachdem
ein ausgewähltes
Hydrazin und Arylaldehyd bzw. Arylketon erhalten wurde, können die
Hydrazone durch die Umsetzung des ausgewählten Hydrazins mit dem Arylaldehyd
bzw. dem Arylketon in einer alkalischen katalysierten Reaktion synthetisiert
werden. In einigen Ausführungsformen
werden die Hydrazine in einer angesäuerten Hydrochloridform erhalten.
Für diese
Ausführungsformen
kann das Hydrazin-Hydrochlorid mit einer wässrigen Carbonatbase und Rühren der
Mischung umgesetzt werden. Es kann ein Überschuss der Carbonatbase,
wie 1,2 mol Kaliumcarbonat, für
Ausführungsformen
mit 1 mol Hydrazin-Hydrochlorid pro Mol Hydrazin oder 2,4 mol Kaliumcarbonat
für Ausführungsformen
mit 1 mol Hydrazin-Dihydrochlorid pro mol Hydrazin zugesetzt werden.
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Was
den ersten, nach der Bindung als "A" bezeichneten
Vernetzer betrifft, so kann der Vernetzer eine Halogenidgruppe,
wie Cl, zum Binden mit dem einfach gebundenen Stickstoff des Hydrazons
und eine zweite funktionelle Gruppe zum Binden mit einer Thiolgruppe
des zweiten, nach der Bindung als "B" bezeichneten Vernetzers
enthalten. Die zweite funktionelle Gruppe des ersten Vernetzers
kann z. B. eine Epoxy-/Oxirangruppe sein, die mit einer funktionellen
Gruppe mit aktiven Wasserstoffatomen zur Bildung eines sekundären Alkohols
reagiert, eine Halogenidgruppe reagiert mit einem aktiven Wasserstoffatom
zur Bildung eines Ethers, eines Amins oder Thioethers, oder eine
Carbonylhalogenid- oder Säureanhydridgruppe
zur Bildung einer Ester-, einer Amid- oder einer Thiolcarbonylgruppe
(R-SCO-R'), wie
für die
aktive Wasserstoffgruppe geeignet. Zusätzliche geeignete Reaktionen,
die aktive Wasserstoffgruppen enthalten, können mit geeigneten funktionellen
Gruppen an dem ersten Vernetzer verwendet werden.
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In
den nachstehenden Beispielen ist der zweite Vernetzer eine heterocyclische
Dimercaptoverbindung. Speziell war der zweite Vernetzer 2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazol
(im Handel erhältlich
von Aldrich). Andere mögliche
heterocyclische Dimercaptoverbindungen zur Verwendung als zweiter
Vernetzer umfassen z. B. 2,6-Dimercaptopurin (von Aldrich), 2,8-Dimercaptohypoxanthin
(von Chemos GmbH, Deutschland), 2,8-Dimercapto-6-hydroxypurin (von
ABCR GmbH & Co.
KG, Deutschland) und Purin-4,6-dithiol (von Connecting GmbH, Schweiz).
Als zweite Vernetzter geeignete heterocyclische Dihydroxyverbindungen
umfassen z. B. 6,7-Dihydroxycumarin, 2,4-Dihydroxy-5,6-dimethylpyrimidin,
4,6-Dihydroxy-2,5-diphenylpyrimidin, 4,6-Dihydroxy-5-ethylpyrimidin,
5,7-Dihydroxyflavon, 5,7-Dihydroxy-4'-methoxyisoflavon, 5,7-Dihydroxy-4-methylcumarin,
6,7-Dihydroxy-4-methylcumarin, 4,6-Dihydroxy-2-methylmercaptopyrimidin,
2,6-Dihydroxy-4-methyl-3-pyridincarbonitril,
2,4-Dihydroxy-6-methylpyrimidin, 4,6-Dihydroxy-2-methylpyrimidin,
4,6-Dihydroxy-5-nitropyrimidin, 4,7-Dihydroxy-1,10-phenanthrolin,
3,6-Dihydroxypyridazin, 2,3-Dihydroxypyridin, 2,4-Dihydroxypyridin,
4,6-Dihydroxypyrimidin, 2,3-Dihydroxychinoxalin (sämtliche
im Handel erhältlich
von Aldrich), 6,7-Dihydroxy-3,4-dihydroisochinolin (von Acros Organics,
Janssen Pharmaceuticalaan 3a, B-2440 Geel, Belgien), 2,4-Dihydroxychinolin
(von Chemos GmbH, Deutschland), 2,6-Dihydroxychinolin (von ABCR
GmbH & Co. KG,
Deutschland) und 2,8-Dihydroxychinolin (von Chemos GmbH, Deutschland).
Beispiele von difunktionellen Monoaminoverbindungen (mit zwei aktiven
Wasserstoffatomen, die substituieren können), die zur Verwendung als
zweiter Vernetzer geeignet sind, umfassen z. B. (sämtliche
erhältlich
von Aldrich) 3-Amino-9-ethylcarbazol, 3-Amino-2-methoxydibenzofuran,
8-Amino-6-methoxychinolin-Hydrobromid, 3-Aminochinolin, 5-Aminochinolin,
6-Aminochinolin, 4-Aminochinaldin, 9-Ammoacridin-Hydrochlorid-Hydrat,
4-Amino-2,1,3-benzothiadiazol, 2-Amino-2,1,3-benzothiadiazol, 1-Amino benzotriazol,
6-Aminobenzotriazol, 2-Amino-3-brom-5-methylpyridin, 2-Amino-5-brom-3-methylpyridin, 6-Amino-3-brom-2-methylpyridin,
2-Amino-4-(bromphenyl)thiazol, 2-Amino-5-brompyridin, 2-Amino-6-brompyridin,
2-Amino-5-brompyrimidin, 2-Amino-5-tert-butyl-1,3,4-thiadiazol,
2-Amino-4-chlorbenzothiazol, 2-Amino-5-chlorbenzoxazol, 2-Amino-4-(4-chlorpheny)thiazol
und 2-Amino-5-(ethylthio)-1,3,4-thiadiazol. Beispiele von Diaminoverbindungen, die
zur Verwendung als zweiter Vernetzer geeignet sind, umfassen z.
B. (sämtliche
erhältlich
von Aldrich) 3,6-Diaminoacridin-Hydrochlorid, 2,3-Diamino-5-brompyridin, 3,8-Diamino-6-phenylphenanthridin,
2,6-Diaminopyridin, 3,4-Diaminopyridin, 2,4-Diaminopyrimidin und
4,5-Diaminopyrimidin.
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Die
besonderen Reaktionsbedingungen zum Binden des ersten Vernetzers
mit dem Hydrazon und mit dem zweiten Vernetzer können vom Durchschnittsfachmann
auf der Grundlage der jeweiligen beteiligten Reaktion und der Diskussion
hierin ausgewählt
werden. Geeignete Bedingungen für
die Umsetzung von Epichlorhydrin als erstem Vernetzer mit verschiedenen
Hydrazonen sind im Einzelnen in den Beispielen beschrieben. Insbesondere
sind die Synthese und Charakterisierung der Verbindungen 2 bis 5
im Einzelnen in den Beispielen beschrieben.
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Herstellungsverfahren für den Organofotorezeptor
(OPR)
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Entsprechend
der herkömmlichen
Terminologie bezieht sich die Anzahl von Schichten in dem OPR auf die
Schichten mit Ladungstransportverbindungen und/oder ladungserzeugenden
Verbindungen. Daher verändert
die Anwesenheit von Überzugsschichten,
Unterschichten, Ablöseschichten
und Ähnlichem
nicht die Terminologie Einzelschicht gegenüber Doppelschicht.
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Positiver umgekehrter Doppelschicht-OPR
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Ein
organischer umgekehrter Doppelschicht-Fotorezeptor mit positiver
Polarität
kann hergestellt wenden durch Einführen einer hierin beschriebenen
Ladungsübertragungsverbindung
in die Ladungstransportschicht und anschließendes Überziehen dieser Schicht mit
einer Ladungserzeugungslösung
zum Bilden einer Ladungserzeugungsschicht. Die positive umgekehrte
Doppelschicht ist so aufgebaut, dass sie mit einer positiven Oberflächenladung
arbeitet, die bei Bestrahlung am Bestrahlungspunkt entladen wird.
Ein Beispiel eines speziellen Verfahrens zum Bilden dieser Struktur
ist nachstehend wiedergegeben.
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In
einer Ausführungsform
kann eine Ladungstransportlösung,
die eine wie hierin beschriebene Ladungsübertragungsverbindung zu einem
Bindemittel, wie Polycarbonat Z-Bindemittel
(im Handel erhältlich
von Mitsubishi Gas Chemical unter der Handelsbezeichnung Lupilon® Z-200-Harz)
in einem Gewichtsverhältnis von
1:1 enthält,
durch Vereinigen einer Lösung
von 1,25 g einer der hierin beschriebenen Ladungsübertragungsverbindungen
in 8,0 g Tetrahydrofuran mit 1,25 g Polycarbonat Z in 6,25 g Tetrahydrofuran
hergestellt werden. Die Ladungstransportlösung kann auf ein 76 Mikron
(3 mil) dickes aluminisiertes Polyestersubstrat (wie ein Melinex® 442-Polyesterfilm
von Dupont mit einer 1 Ohm/Quadrat Aluminiumdampfbeschichtung) mit einer
0,3 Mikron Polyesterharz-Unterschicht (Vitel® PE-2200
von Bostik Findley, Middletown, MA) handbeschichtet werden. Ein
Messerbeschichter, der auf eine Öffnung
von 51 Mikron (2 mil) zwischen dem Blatt und dem Polyester eingestellt
ist, kann verwendet werden, um einen Film mit einer Dicke von 8
bis 10 Mikron nach 5- bis 10-minütigem
Trocknen des nassen Films in einem Ofen bei 110°C herzustellen.
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Eine
Dispersion zum Bilden einer Ladungserzeugungsschicht kann hergestellt
werden durch Mikronisieren von 76,1 g Oxytitanphthalocyaninpigment
(H.W. Sands Corp., Jupiter, FI), 32,6 g S-Lec B Bx-5-Polyvinylbutyralharz
(Sekisui Chemical Co. Ltd.) und 641,3 g Methylethylketon unter Verwendung
einer Horizontalsandmühle,
die 8 Stunden im Kreislaufmodus arbeitet. Nach dem Mahlen kann die
Grundlage der Ladungserzeugungsschicht mit Methylethylketon verdünnt werden,
um die gesamten Feststoffe der Losung auf 4,0 Gew.-% zu erniedrigen.
Die Ladungserzeugungslösung
kann auf die Ladungstransportschicht unter Verwendung eines auf
eine Öffnung
von 20 bis 25 Mikron (0,8 bis 1,0 mil) zwischen dem Blatt und der
Ladungsübertragungsschicht
handbeschichtet werden, um einen im Submikronbereich befindlichen
Film der Ladungserzeugungsschicht (CGL) nach 3- bis 5-minütigem Trocknen
des nassen Films in einem Ofen bei 110°C herzustellen.
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Negativer Doppelschicht-OPR
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Ein
organischer Doppelschichtfotorezeptor mit negativer Polarität kann hergestellt
werden durch Bildung einer Ladungserzeugungsschicht und anschließendes Einführen einer
hierin beschriebenen Ladungsübertragungsverbindung
in eine Lösung
und Aufbringen dieser Lösung
auf die Ladungserzeugungsschicht zur Bildung einer Ladungsübertragungsschicht.
Eine negative Doppelschicht ist so aufgebaut, dass sie mit einer negativen
Oberflächenladung
arbeitet, die bei Bestrahlung an dem Bestrahlungspunkt entladen wird.
Ein spezielles Beispiel zum Bilden einer negativen Doppelschicht
wird nachstehend beschrieben.
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In
einer Ausführungsform
kann eine Dispersion einer gemahlenen Grundlage einer Ladungserzeugungsschicht
hergestellt werden durch Mikronisieren von 76,1 g Oxytitanphthalocyaninpigment,
32,6 g S-Lec B Bx-5-Polyvinylbutyralharz (Sekisui Chemical Co.,
Ltd.) und 641,3 g Methylethylketon unter Verwendung einer Horizontalsandmühle, die
8 Stunden im Kreislaufmodus arbeitet. Nach dem Mahlen kann die Grundlage der
Ladungserzeugungsschicht mit Methylethylketon verdünnt werden,
um die gesamten Feststoffe der Lösung
auf 4,0 Gew.-% zu erniedrigen. Die Ladungserzeugungslösung kann
auf einen 76-Mikron (3-mil) dicken Film eines aluminisierten Polyestersubstrats
(Melinex® 442-Polyesterfilm
von Dupont mit einer 1 Ohm/Quadrat Aluminiumdampfbeschichtung) mit
einer 0,3-Mikron Polyesterharz-Unterschicht (Vitel® PE-2200
von Bostik Findley, Middletown, MA) handbeschichtet werden. Ein
Messerbeschichter, der auf eine Öffnung
von 20 bis 25 Mikron (0,8 bis 1,0 mil) zwischen dem Blatt und dem
Substrat eigestellt ist, kann verwendet werden, um einen im Submikronbereich
befindlichen Film der ladungserzeugenden Schicht nach 3- bis 5-minütigem Trocknen des
nassen Films in einem Ofen bei 110°C herzustellen.
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Eine
Ladungstransportlösung,
die eine hierin beschriebene Ladungsübertragungsverbindung zu dem Polycarbonat
Z-Bindemittel in einem Gewichtsverhältnis von 1:1 enthält, wird
hergestellt durch Vereinigen einer Lösung von 1,25 g der Ladungsübertragungsverbindung
in 8,0 g Tetrahydrofuran mit 1,25 g Polycarbonat Z in 6,25 g Tetrahydrofuran.
Ein Messerbeschichter, dessen Öffnung
auf 51 Mikrometer (2 mil) zwischen dem Blatt und dem Polyester eingestellt
ist, kann verwendet werden, um einen 8 bis 10 Mikron dicken Film
nach 5- bis 10-minütigem
Trocknen des nassen Films in einem Ofen bei 110°C herzustellen.
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Einzelschicht-OPR
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Ein
organischer Einzelschichtfotorezeptor kann hergestellt werden durch
Einführen
einer hierin beschriebenen Ladungsübertragungsverbindung zusammen
mit einer ladungserzeugenden Zusammensetzung in einer einzigen Beschichtungslösung und
anschließendes
Aufbringen dieser Losung auf ein geeignetes Substrat. Ein Einzelschicht-OPR
ist so aufgebaut, dass er mit einer Oberflächenladung arbeitet, die positiv
oder negativ sein kann, die bei Bestrahlung an dem Bestrahlungspunkt
entladen wird, in welchem die Ladung in einer Schicht erzeugt und
durch diese Schicht transportiert wird.
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In
der Praxis werden Einzelschicht-Organofotorezeptoren hauptsächlich mit
positiven Oberflächenladungen
verwendet. Im Allgemeinen haben Elektronen eine signifikant niedrigere
Beweglichkeit als Löcher durch
die interessierenden fotoleitenden und halbleitenden Materialien.
Mit niedrigen Konzentrationen von ladungserzeugenden Pigmentverbindungen,
um das Einfangen von Ladung in einer Einschichtstruktur zu begrenzen,
können
die Elektron-Loch-Paare in einem gewissen Abstand von der Oberfläche des
OPR erzeugt werden, nachdem Licht absorbiert ist. Die Elektron-Loch-Paare
neigen jedoch dazu, näher
an der Oberfläche als
das Substrat derart zu sein, dass das Elektron eine geringere Entfernung
als das Loch in einem positiven Einzelschicht-OPR zurückzulegen
hat. Das Loch von dem Elektron-Loch-Paar kann durch den restlichen
Teil des OPR zu dem darunterliegenden Substrat wandern. Obwohl Elektronen
eine gewisse Entfernung zurücklegen
können,
um positive Ladungen auf der Oberfläche eines positiv geladenen
OPR zu neutralisieren, haben die Elektronen daher noch eine signifikant
größere Entfernung
zu dem Substrat in einem negativen Einzelschicht-OPR zurückzulegen.
Für Einzelschichtausführungsformen
kann es erwünscht
sein, eine optionale Elektronentransportverbindung einzuführen, um
den Elektronentransport zu erleichtern.
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Die
Verwendung eines positiven Doppelschicht-OPR ist jedoch kompliziert
wegen der Bildung einer dünnen
ladungserzeugenden Schicht über
einer Ladungstransportschicht aufgrund von Verarbeitungskomplikationen
bei der Tauchbeschichtung und wegen der Auswahl des Lösemittels.
Die dünne
ladungserzeugende Schicht kann auch bei der Verwendung ohne eine
gute Überzugsschicht
abgerieben werden. Daher kann ein positiver Einzelschicht-OPR einige
Vorteile gegenüber
einem positiven Doppelschichtsystem bieten. Da die Bildung von negativen
Doppelschicht-Organofotorezeptoren nicht die Komplikationen von
positiven Doppelschicht-Organofotorezeptoren haben und da eine begrenzte
Elektronenbeweglichkeit die Anwendung von negativen Einzelschicht-Organofotorezeptoren
behindert, sind negative Einzelschicht-Organofotorezeptoren gewöhnlich weniger
erwünscht,
obwohl sie sich in dem Bereich der vorliegenden Beschreibung für die Einführung der
hierin beschriebenen verbesserten Ladungstransportverbindungen befinden.
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In
einer Ausführungsform,
insbesondere zur Herstellung eines Einzelschicht-OPR kann eine Ladungstransport-Vormischungslösung, die
eine hierin beschriebene Ladungs transportverbindung zu dem Polycarbonat
Z-Bindemittel in einem Gewichtsverhältnis von 1:1 enthält, durch
Vereinigen einer Lösung
von 1,25 g der Ladungsübertragungsverbindung
in 8,0 g Tetrahydrofuran mit 1,25 g Polycarbonat Z in 6,25 g Tetrahydrofuran hergestellt
werden. Eine Dispersion einer gemahlenen Grundlage einer ladungserzeugenden
Schicht kann durch Mikronisieren von 76,1 g Oxytitanphthalocyaninpigment,
32,6 g Polycarbonat Z-Bindemittelharz und 641,3 g Tetrahydrofuran
unter Verwendung einer Horizontalsandmühle, die im Durchgangsmodus
mit 6 bis 8 Durchgängen
arbeitet, hergestellt werden. Eine Elektronentransport-Vormischungslösung, welche
die Elektronentransportverbindung (4-n-Butoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malononitril
zu Polycarbonat Z-Bindemittel in einem Verhältnis von 1:1,4 enthält, kann
durch Vereinigen einer Lösung
von 1,25 g eines Elektronentransportmaterials in 8,0 g Tetrahydrofuran
mit 1,75 g Polycarbonat Z in 9 g Tetrahydrofuran hergestellt werden.
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Die
Einzelschicht-Beschichtungslösung
kann durch Vereinigen von 14 g der Ladungstransport-Vormischung,
4,08 g der Elektronentransport-Vormischung und 1,92 g der Dispersion
der gemahlenen Grundlage der ladungserzeugenden Schicht hergestellt
werden. Die Einzelschichtlösung
kann auf ein 76 Mikron (3 mil) dickes aluminisiertes Polyestersubstrat
(Melinex® 442-Polyesterfilm
von Dupont mit einer 1 Ohm/Quadrat Aluminiumdampfbeschichtung) mit
einer 0,3 Mikron Polyesterharz-Unterschicht (Vitel® PE-2200
von Bostik Findley, Middletown, MA) handbeschichtet werden. Ein
Messerbeschichter, der auf eine Öffnung
von 50 bis 75 Mikron (2 bis 3 mil) zwischen dem Blatt und dem Substrat
eingestellt ist, kann zum Herstellen eines Einzelschichtfilms mit
einer Dicke von 8 bis 10 Mikron nach 5- bis 10-minütigem Trocknen
des nassen Films in einem Ofen bei 110°C verwendet werden.
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Die
Erfindung wird nun weiter durch die folgenden erläuternden
Beispiele beschrieben. Diese Beispiele sind als erläuternd für spezielle
Materialien zu betrachten, die in die breitere vorstehend vorgelegte
Beschreibung fallen.
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BEISPIELE
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Beispiel 1 – Herstellung von epoxyderivatisierten
Hydrazonen
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Dieses
Beispiel beschreibt die Synthese von vier epoxyderivatisierten Hydrazonen.
Diese Hydrazone können
mit einer Vernetzerverbindung zum Bilden von Ladungsübertragungsverbindungen,
wie hierin beschrieben, umgesetzt werden.
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Herstellung von 9-Ethyl-3-carbazolcarboxaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon,
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Eine
Mischung von 9-Ethyl-3-carbazolcarboxaldehydphenylhydrazon (3,1
g, 0,01 mol), 85 % pulverisiertem Kaliumhydroxid (2,0 g, 0,03 mol)
und wasserfreiem Kaliumcarbonat (~5 g) in 25 ml Epichlorhydrin wurde
1,5 bis 2 Stunden bei 55 bis 60°C
heftig gerührt.
Der Verlauf der Reaktion wurde unter Verwendung von Dünnschichtchromatografie
auf Silicagelplatten 60 F254 (im Handel erhalten von Merck) unter
Verwendung einer Mischung von Aceton und Hexan im Verhältnis von
1:4 Vol./Vol. als Eluiermittel überwacht.
Nach der Beendigung der Reaktion wurde die Mischung auf Raumtemperatur
abgekühlt,
mit Ether verdünnt
und mit Wasser gewaschen, bis das Waschwasser einen neutralen pH
hatte. Die organische Schicht wurde über wasserfreiem Magnesiumsulfat
getrocknet, mit Aktivkohle behandelt und filtriert. Der Ether wurde
entfernt, und der Rückstand
wurde in einer Mischung von Toluol und 2-Propanol in einem Volumenverhältnis von
1:1 aufgelöst. Die
beim Stehenlassen gebildeten Kristalle wurden abfiltriert und mit
2-Propanol zum Erhalt von 3,0 g (81,2 %) 9-Ethyl-3-carbazolcarboxaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
gewaschen. Das feste Produkt hatte einen Schmelzpunkt von 136 bis
137°C, nachdem
es aus einer Mischung von Toluol und 2-Propanol im Volumenverhältnis von
1:1 umkristallisiert worden war. Das 1H-NMR-Spektrum
von 9-Ethyl-3-carbazolcarboxaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
wurde in CDCl3 mit einem 250 MHz NMR erhalten.
Die Spitzen wurden festgestellt bei (ppm) δ = 8,35 (s, 1H, 4-HHt); δ = 8,14 (d,
J = 7,8 Hz, 1H, 1-HHt); δ= 7,93 (d, J = 7,6 Hz, 1H, 2-HHt); δ =
7,90 (s, 1H, CH=N); δ =
7,54-7,20 (m, 8H, Ph, Ht); δ =
6,96 (t, J = 7,2 Hz, 1H, 4-HPh); δ = 4,37 (m, 3H,
CH2CH3, eines der
NCH2-Protonen); δ = 4,04 (dd, J1 =
4,3 Hz, J2 = 16,4 Hz, 1H, das nächste der
NCH2-Protonen); δ = 3,32 (m, 1H, CH); δ= 2,88 (dd,
1H, Teil des ABX-Systems, cis-HA von CH2O, JAX = 2,6 Hz,
JAB = 4,9 Hz); δ = 2,69 (dd, 1H, Teil des ABX-Systems,
trans-HB von CH2O,
JBX = 4,0 Hz); δ = 1,44 (t, J = 7,2 Hz, 3H, CH3). Die Elementaranalyse ergab die folgenden
Gewichtsprozente der Elemente: C 78,32, H 6,41, N 11,55 im Vergleich
zu den folgenden berechneten Gewichtsprozenten der Elemente für eine Verbindung
mit der Formel C24H23N3O: C 78,02, H 6,28, N 11,37.
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Herstellung von 4-(Diphenylamino)benzaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
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4-(Diphenylamino)benzaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
wurde gemäß dem vorstehenden
Herstellungsverfahren für
9-Ethyl-3-carbazolcarbaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon hergestellt
mit der Ausnahme, dass 9-Ethyl-3-carbazolcarbaldehydphenylhydrazon
durch 4-(Diphenylamino)benzaldehydphenylhydrazon (3,5 g, 0,01 mol)
ersetzt wurde. Die Ausbeute von 4-(Diphenylamino)benzaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
betrug 3,0 g (71,4 %). Der Schmelzpunkt des Produkts betrug 141 bis
142,5°C,
nachdem es aus Toluol umkristallisiert worden war. Das
1H-NMR-Spektrum von 4-(Diphenylamino)benzaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
wurde in CDCl3 mit einem 250 MHz NMR erhalten.
Die Spitzen wurden festgestellt bei (ppm) δ = 7,65-6,98 (m, 19H, CH=N, Ar); δ = 6,93 (t,
J = 7,2 Hz, 1H, 4-HPh); δ = 4,35 (dd, 1H, Teil des ABX-Systems,
eines der NCH2Protonen, JAX =
2,4 Hz, JAB = 16,4); δ = 3,99 (dd, 1H, Teil des ABX-Systems,
das andere der NCH2-Protonen, JBX =
4,1 Hz); δ =
3,26 (m, 1H, CH); δ =
2,84 (dd, 1H, Teil des ABX-Systems, cis-HA von
CH2O, JAX = 2,7
Hz, JAB = 4,8 Hz); δ = 2,62 (dd, 1H, Teil des ABX-Systems,
trans-HB von CH2O,
JBX = 4,1 Hz). Die Elementaranalyse ergab
die folgenden Gewichtsprozente der Elemente: C 80,02, H 6,31, N
9,91, im Vergleich mit den folgenden berechneten Gewichtsprozenten
der Elemente für
eine Verbindung mit der Formel C28H25N3O: C 80,16, H
6,01, N 10,02.
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Herstellung von 4-(Diethylamino)benzaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
-
4-(Diethylamino)benzaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
wurde gemäß dem vorstehenden
Herstellungsverfahren für
9-Ethyl-3-carbazolcarboxaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
hergestellt mit der Ausnahme, dass 9-Ethyl-3-carbazolcarboxaldehydphenylhydrazon
durch 4-(Diethylamino)benzaldehydphenylhydrazon ersetzt wurde und
das Produkt aus Diethylether umkristallisiert wurde. Die Ausbeute von
4-(Diethylamino)benzaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon betrug
69 %. Das Produkt hatte einen Schmelzpunkt von 79 bis 80,5°C, nachdem
es aus Diethylether umkristallisiert worden war. Das 1H-NMR-Spektrum
wurde in CDCl3 mit den folgenden Ergebnissen
(δ in ppm,
250 MHz) erhalten: δ =
7,7-6,7 (m, 8H, Ar, CH=N); δ =
6,6 (d, 2H, 2-H, 6-H von p-Ph); δ =
4,4-3,6 (m, 2H, NCH 2CH); δ =
3,6-3,0 (m, 5H, CH 2CH3, CH2CHCH2); δ = 2,75 (m,
1H, ABX, cis-HA von CH2O); δ = 2,55 (m,
ABX, trans-HB von CH2O); δ = 1,1 (t,
J = 7,0 Hz, 6H, CH3). Die Elementaranalyse
ergab die folgenden Gewichtsprozente der Elemente: C 74,45, H 7,84,
N 12,72 im Vergleich mit den folgenden berechneten Gewichtsprozenten
der Elemente für
eine Verbindung mit der Formel C20H25N3O: C 74,27, H
7,79, N 12,99.
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Herstellung von 4-(4,4'-Dimethyldiphenylamino)benzaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
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Eine
Mischung von 4-(4,4'-Dimethyldiphenylamino)benzaldehydphenylhydrazon
(3,9 g, 0,01 mol), 85 % pulverisiertem Kaliumhydroxid (2,0 g, 0,03
mol) und wasserfreiem Kaliumcarbonat in 25 ml Epichlorhydrin wurde
1,5 bis 2 Stunden bei 55 bis 60°C
heftig gerührt.
Der Verlauf der Reaktion wurde unter Verwendung von Dünnschichtchromatografie
auf Silicagel-Platten 60 F254 (im Handel erhältlich von Merck, Whitehouse
Station, NJ) unter Verwendung einer Mischung von Aceton und Hexan
im Verhältnis
von 1:4 Vol/Vol. als Eluiermittel überwacht. Nach Beendigung der
Reaktion wurde die Mischung auf Raumtemperatur abgekühlt, mit
Ether verdünnt
und mit Wasser gewaschen, bis das Waschwasser einen neutralen pH
hatte. Die organische Schicht wurde über wasserfreiem Magnesiumsulfat
getrocknet, mit Aktivkohle behandelt und filtriert. Der Ether wurde eingedampft,
und der Rückstand
wurde durch Kristallisation aus Toluol gereinigt. Das Endprodukt
wurde durch weitere Reinigung mittels Säulenchromatografie (Silicagel
Merck Grad 9385, 60 Å,
Aldrich; Lösung
von Hexan und Aceton im Volumenverhältnis 4:1 als Eluiermittel)
erhalten. Die Ausbeute von 4-(4,4'-Dimethyldiphenylamino)benzaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
betrug 65,5 %. Das Produkt wurde durch 1H-NMR
in CDCl3 (400 MHz-Instrument) charakterisiert,
wobei Spitzen bei den folgenden Deltawerten in ppm festgestellt wurden:
7,62 (s, 1H), 7,55-6,90 (m, 17H); 4,35 (dd, 1H), 3,98 (dd, 1H),
3,27 (m, 1H), 2,85 (dd, 1H), 2,63 (dd, 1H), 2,32 (s, 6H). Die Elementaranalyse
ergab die folgenden Ergebnisse in Gewichtsprozent: % C = 80,42,
% H = 6,41, % N = 9,21 im Vergleich mit berechneten Werten für C30H29N3O:
% C = 80,51, % H = 6,53, % N = 9,39.
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Beispiel 2 – Herstellung von Ladungstransportverbindungen
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Dieses
Beispiel beschreibt die Synthese von vier Ladungstransportverbindungen
entsprechend den vorstehenden Verbindungen 2 bis 5.
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Herstellung der Verbindung 2
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A.
1,9 ml (13,5 mmol) Triethylamin (TEA) wunde langsam zu einer Lösung von
9-Ethyl-3-carbazolcarboxaldexyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
(10,0 g, 27,1 mmol, synthetisiert, wie in Beispiel 1 beschrieben)
und 2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazol (2,03 g, 13,55 mmol) in 15 ml
2-Butanon zugesetzt, wobei die Temperatur der Reaktionsmi schung
unter 30°C
gehalten wurde. Die Reaktionsmischung wurde über Nacht bei Raumtemperatur
stehen gelassen. Die nach 24-stündigem
Stehenlassen gebildeten Kristalle wurden abfiltriert und mit 2-Propanol
zum Erhalt einer Ausbeute von 10,1 g (84,1 %) des Produkthydrazons
gewaschen. Das Produkt hatte einen Schmelzpunkt von 167 bis 170,5°C (umkristallisiert
aus Toluol). Das 1H-NMR-Spektrum wurde für das Produkt
erhalten (250 MHz, CDCl3), was die folgenden
Werte δ in
ppm, J (Hz) ergab: 8,25 (2H, s, 4-H Ht); 8,12 (2H, d, J = 7,8 Hz,
1-H Ht); 7,83 (2H, d, J = 7,8 Hz, 2-H Ht); 7,81 (2H, s, CH=N); 7,50-7,14 (16H,
m, Ht, Ar); 6,99 (2H, t, J = 7,0 Hz, 4-H Ph); 4,44 (2H, m, CH);
4,27 (4H, q, J = 6,8 Hz, CH 2CH3); 4,06-3,82 (6H,
m, OH, NCH2); 3,58 (2H, m, HA,
Doppelset von Signalen des AB-Teils des ABX-Systems, CH2S);
3,34 (2H, m, HB, Doppelset von Signalen
des AB-Teils des ABX-Systems, CH2S); 1,37
(6H, t, J = 6,8 Hz, CH2CH 3). Das Infrarotabsorptionsspektrum
war wie folgt: v in cm–1: 3368 (OH, br); 3048
(CHarom); 2972, 2930 (CHaliph);
806, 747, 730, 694 (CH=CH von Carbazol, monosubstituiertes Benzol).
Die Elementaranalyse des Produkts ergab das Folgende in Gewichtsprozent:
C 67,39, H 5,38, N 12,72 im Vergleich mit der berechneten Elementverteilung
in Gewichtsprozent für
C50H48N8O2S3: C 67,54, H 5,44,
N 12,60.
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Herstellung der Verbindung 3
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Die
Verbindung 3 wurde wie für
die Verbindung 2 beschrieben hergestellt und isoliert mit der Ausnahme,
dass 4-(Diethylamino)benzaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
(8,7 g, 27,1 mmol, hergestellt wie in Beispiel 1 beschrieben) anstelle
von 9-Ethyl-3-carbazolcarboxaldexyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
verwendet wurde. Die Ausbeute der Verbindung 3 betrug 7,6 g (70,4
%). Das Produkt hatte einen Schmelzpunkt von 114,5 bis 116°C (umkristallisiert
aus Toluol). Das für
das Produkt erhaltene
1H-NMR-Spektrum
(250 MHz, DMSO-d6) ergab die folgenden Werte δ in ppm,
J (Hz): 7,74 (2H, s, CH=N); 7,48-7,14 (12H, m, Ar); 6,80 (2H, t,
J = 7,1 Hz, 4-H Ph); 6,64 (4H, d, J = 8,7 Hz, p-Ph); 5,54 (2H, d,
J = 3,9 Hz, OH); 4,20-3,90 (6H, m, NCH2CH);
3,30 (8H, q, J = 6,9 Hz, CH 2CH3); 3,18 (4H,
m, CH2S); 1,06 (12H, t, ‚ J = 7,1 Hz, CH2CH 3).
Das Infrarotabsorptionsspektrum ergab die folgenden Ergebnisse,
v in cm–1:
3324 (OH, br); 3019 (CHarom); 2968, 2927,
2957 (CHaliph); 813, 749, 694 (mono- und
p-disubstituiertes Benzol). Die Elementaranalyse des Produkts ergab
die folgenden Ergebnisse in Gewichtsprozent: C 63,11, H 6,46, N
14,20 im Vergleich mit der berechneten Elementverteilung in Gewichtsprozent
für C42H52N8O2S3: C 63,28, H 6,58,
N 14,06.
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Herstellung der Verbindung 4
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Die
Verbindung 4 wurde wie für
die Verbindung 2 beschrieben hergestellt mit der Ausnahme, dass 4-(Diphenylamino)benzaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
(11,2 g, 27,1 mmol, hergestellt wie in Beispiel 1 beschrieben) anstelle
von 9-Ethyl-3-carbazolcarboxaldexyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon verwendet
wurde. Das Produkt wurde isoliert, indem die Reaktionsmischung der
Chromatografie unter Verwendung von Propanon/Hexan (1:4) als Eluiermittel
unterworfen wurde. Nach Entfernung des Eluiermittels wurde der Rückstand
aus Toluol umkristallisiert. Die Verbindung 4 wurde abfiltriert
und mit 2-Propanol gewaschen. Die Ausbeute betrug 8,9 g (66,4 %).
Das Produkt hatte einen Schmelzpunkt von 165 bis 167°C (umkristallisiert
aus Toluol). Das Produkt hatte ein 1H-NMR-Spektrum
(400 MHz, CDCl3) wie folgt, δ in ppm,
J (Hz): 7,61 (2H, s, CH=N); 7,53 (4H, d, J = 8,8 Hz, Ar); 7,40-6,97
(34H, m, Ar); 4,47 (2H, m, CH); 4,08-3,90 (6H, m, NCH2,
OH); 3,61 (2H, ddd, JAB = 14,1 Hz, JAX = 6,6 Hz, HA von
SCH2); 3,37 (2H, dd, JBX =
7,1 Hz, HB von SCH2). Das
Infrarotspektrum des Produkts ergab die folgenden spektralen Spitzen,
Wellenzahlen, v in cm–1: 3384 (OH, br); 3060,
3033 (CHarom); 2914 (CHaliph);
827, 752, 695 (mono- und p-disubstituiertes Benzol). Die Elementaranalyse
des Produkts ergab die folgenden Ergebnisse in Gewichtsprozent:
C 70,33, H 5,28, N 11,41 im Vergleich mit der berechneten Elementverteilung
in Gewichtsprozent für
C58H52N8O2S3: C 70,42, H 5,30,
N 11,33.
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Herstellung der Verbindung 5
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Die
Verbindung 5 wurde wie für
die Verbindung 2 beschrieben hergestellt mit der Ausnahme, dass 4-(4,4'-Dimethyldiphenylamino)benzaldehyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
(12,1 g, 27,1 mmol, hergestellt wie in Beispiel 1 beschrieben) anstelle
von 9-Ethyl-3-carbazolcarboxaldexyd-N-2,3-epoxypropyl-N-phenylhydrazon
verwendet wurde. Das Produkt wurde gemäß dem für die Verbindung 4 beschriebenen
Verfahren isoliert. Die Ausbeute des Produkts betrug 9,6 g (68,1
%). Das 1H-NMR-Spektrum des Produkts (400
MHz, CDCl3) ergab das Folgende, δ in ppm,
J (Hz): 7,60 (2H, s, CH=N); 7,49 (4H, d, J = 8,2 Hz, Ar); 7,39-7,29
(8H, m, Ar); 7,08-6,96 (22H, m, Ar); 4,46 (2H, m, CH); 4,03 (2H,
d, J = 3,8 Hz, OH); 4,02 (2H, dd, JAB =
15,0 Hz, JAX = 5,1 Hz, HA von
NCH2); 3,96 (211, dd, JBX =
7,0 Hz, HB von NCH2);
3,60 (2H, dd, JAB = 14,3 Hz, JAX =
3,7 Hz, HA von SCH2);
3,37 (2H, dd, JBX = 7,3 Hz, HB von
SCH2); 2,29 (12H, s, 4-CH3).
Das Infrarotabsorptionsspektrum ergab die folgenden spektralen Spitzen,
Wellenzahlen v in cm–1: 3355 (OH, br); 3024
(CHarom); 2919, 2858 (CHaliph);
815, 750, 693 (CH=CH von mono- und p-disubstituiertem Benzol). Die
Elementaranalyse des Produkts ergab in Gewichtsprozent: C 71,17,
H 7,69, N 10,81 im Vergleich mit der berechneten Elementverteilung
in Gewichtsprozent für
C62H60N8O2S3: C 71,23, H 7,79,
N 10,72.
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Beispiel 3 – Ionisationspotenzial
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Dieses
Beispiel beschreibt die Messungen des Ionisationspotenzials für die vier
in Beispiel 2 beschriebenen Ladungstransportverbindungen.
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Proben
für die
Messungen des Ionisationspotenzials (Ip) wurden durch Auflösen der
zu prüfenden
Verbindung in Tetrahydrofuran hergestellt. Die Lösung wurde auf ein aluminisiertes
Polyestersubstrat handbeschichtet, das mit einer Adhäsionsunterschicht
auf Basis von Methylcellulose zum Bilden einer Ladungstransportmaterialschicht
(CTM-Schicht) präzisionsbeschichtet
war. Die Rolle der Unterschicht war, die Haftung der CTM-Schicht
zu verbessern, die Kristallisation der Ladungstransportverbindung
zu verzögern
und die Elektronenfotoemission aus der Al-Schicht durch mögliche CTM-Schichtfehler
zu eliminieren. Bei einer Bestrahlung mit einer Lichtquantenenergie
von bis zu 6,4 eV wurde keine Fotoemission aus dem Al durch die
Unterschicht nachgewiesen. Darüber
hinaus war die Adhäsionsunterschicht
leitend genug, um eine Ladungsansammlung auf ihr während der
Messung zu vermeiden. Die Dicke der Unterschicht und der CTM-Schicht
betrug jeweils ~0,4 μm.
Bei der Herstellung der Proben für
die Ip-Messungen wurde kein Bindemittelmaterial mit dem CTM verwendet.
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Das
Ionisationspotenzial Ip der Proben wurde durch das in Daskeviciene
et al., "Derivatives
of 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazol as hole transporting material", Lithuanian Journal
of Physics 2001, 41, Nr. 4-6, Seiten 521-526 beschriebene Verfahren
gemessen. Die Messungen des Ionisationspotenzials für die vier
Ladungstransportverbindungen in Beispiel 2 sind in der Tabelle 1
zusammengestellt.
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Beispiel 4 – Beweglichkeit der Ladungsträger
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Dieses
Beispiel beschreibt die Messungen der Beweglichkeit der Ladungsträger für aus den
vier Ladungstransportverbindungen des Beispiels 2 hergestellte Proben.
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Proben
für die
Messung der Beweglichkeit der Ladungsträger wurden auf zwei Arten – ohne Bindemittel
oder mit Bindemittel – hergestellt.
Proben ohne Bindemittel wurden ähnlich
zu den Proben für
die Prüfung des
Ionisationspotenzials hergestellt mit der Ausnahme, dass die Dicke
der CTM-Schicht 7 bis 9 μm
betrug. Proben mit einem Bindemit tel wurden wie folgt hergestellt.
Eine Mischung von 0,1 g der Ladungstransportverbindung und 0,1 g
Polyvinylbutyral (S-LEC B BX-1, im Handel erhalten von Sekisui)
wurde in 2 ml Tetrahydrofuran (THF) aufgelöst. Die Lösung wurde auf den Polyesterfilm
mit einer leitenden Al-Schicht durch das Tauchwalzenverfahren aufgebracht.
Nach einstündigem
Trocknen bei 80°C
war eine klare ~10 μm
dicke Schicht gebildet.
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Die
Beweglichkeit der Lochwanderung wurde bestimmt wie in "Investigation of
charge carrier transfer in electrophotographic layers of chalkogenide
glasses," Proceedings
IPCS 1994: The Physics and Chemistry of Imaging Systems, Rochester,
NY, Seiten 747-752 beschrieben. Eine positive Coronaaufladung erzeugte
ein elektrisches Feld im Inneren der CTM-Schicht bei verschiedenen
Anfangsoberflächenpotenzialen
U. Die Ladungsträger
wurden auf der Schichtoberfläche
durch Bestrahlung mit Pulsen eines Stickstofflasers (die Pulsdauer
betrug 2 ns, die Wellenlänge
betrug 337 nm) erzeugt. Das Potenzial der Schichtoberfläche nahm
als Ergebnis der Pulsbestrahlung um bis zu 1 bis 5 % des Anfangspotenzials
vor der Bestrahlung ab. Die Kapazitätssonde, die mit dem Breitfrequenzbandelektrometer
verbunden war, maß die Änderungsgeschwindigkeit des
Oberflächenpotenzials
dU/dt. Die Übergangszeit
t
t wurde durch die Änderung (Kink) in der Kurve
des dU/dt-Übergangs
auf einer linearen oder doppelt logarithmischen Skala bestimmt.
Die Wanderungsbeweglichkeit wurde durch die Formel μ = d
2/U
0·t
t berechnet, worin d die Schichtdicke ist
und U
0 das Oberflächenpotenzial zum Zeitpunkt
der Bestrahlung ist. Die Feldabhängigkeit
der Beweglichkeit auf dem anfänglichen
Oberflächenpotenzial
kann durch die Funktion approximiert werden:
worin E die elektrische Feldstärke in der
Schicht ist, μ0
die Nullfeldbeweglichkeit ist und α der Pool-Frenkel-Parameter
ist, der die Feldabhängigkeit
der Beweglichkeit kennzeichnet.
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Sowohl
die die Beweglichkeit charakterisierenden Parameter μ
0 und α-Werte als
auch der Beweglichkeitswert bei der Feldstärke von 6,4 × 10
5 V/cm sind in der Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1
Probe | μ0
(cm2/V·s) | μ
(cm2/V·s) | α
(cm/V)0'5 | Ip
(eV) |
Verbindung
2 | 7,5·10–8 | 2,8·10–5 | 0,0075 | 5,31 |
Verbindung
3 | 3,1·10–8 | 1,5·10–5 | 0,0077 | 5,08 |
Verbindung
3 + PVB, Gewichtsverhältnis
1:1 | 1,3·10–9 | 1,7·10–7 | 0,0061 | – |
Verbindung
4 | 7,0·10–7 | 7,2·10–5 | 0,0057 | 5,25 |
Verbindung
5 | 2,6·10–6 | 1,3·10–4 | 0,0049 | 5,15 |
Verbindung
5 + PVB, Gewichtsverhältnis
1:1 | 1,5·10–8 | 1,1·10–6 | 0,0055 | – |
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Die
vorstehenden Ausführungsformen
sollen erläuternd
und nicht beschränkend
sein. Zusätzliche Ausführungsformen
befinden sich innerhalb der Patentansprüche. Obwohl die vorliegende
Erfindung mit Bezug auf besondere Ausführungsformen beschrieben worden
ist, erkennt der Fachmann, dass Änderungen
in Form und Einzelheiten durchgeführt werden können, ohne
den Bereich der Erfindung zu verlassen.
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Obwohl
einige bevorzugte Ausführungsformen
gezeigt und beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann, dass
verschiedene Änderungen
und Modifikationen durchgeführt
werden können,
ohne den Bereich der Erfindung, wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert
ist, zu verlassen.