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Diese
Erfindung bezieht sich auf zur Verwendung bei der Elektrophotographie
geeignete Organophotorezeptoren und genauer auf Organophotorezeptoren
mit einem Ladungstransportmaterial, das ein Polymer mit sich wiederholenden
aromatischen Azingruppen umfaßt.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung weiter auf Verfahren zum Bilden
eines Ladungstransportmaterials, das ein Polymer mit sich wiederholenden
aromatischen Azingruppen umfaßt.
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Bei
der Elektrophotographie wird ein Organophotorezeptor in Form einer
Platte, Scheibe, Bogens, Bandes, Trommel oder dergleichen mit einem
elektrisch isolierenden, photoleitfähigen Element oder einem elektrisch
leitfähigen
Substrat durch zuerst gleichförmiges
elektrostatisches Aufladen der Oberfläche der photoleitfähigen Schicht
und anschließend
Aussetzen der aufgeladenen Oberfläche einem Lichtmuster bebildert. Das
Aussetzen dem Licht entlädt
die Ladung selektiv in den belichteten Bereichen, wo Licht auf die
Oberfläche trifft
und dadurch ein Muster aus geladenen und ungeladenen Bereichen gebildet
wird, das als Latentbild bezeichnet wird. Ein flüssiger oder fester Toner wird
anschließend
in der Nähe
des Latentbildes bereitgestellt und Tonertröpfchen oder -teilchen scheiden
sich unter Erzeugen eines Tonerbildes auf der Oberfläche des
Photorezeptors entweder in der Nähe
der geladenen oder ungeladenen Bereiche ab. Das sich ergebende Tonerbild kann
auf eine geeignete End- oder Zwischenempfängeroberfläche wie etwa Papier übertragen
werden oder die photoleitfähige
Schicht kann als dauerhafter Empfänger für das Bild wirken. Das Bilderzeugungsverfahren kann
vielmals wiederholt werden, um ein Einzelbild zum Beispiel durch Überlagern
von Bildern aus getrennten Farbkomponenten fertigzustellen oder
Schattenbilder wie etwa das Überlagern
von Bildern aus getrennten Farben unter Bilden eines fertigen Vollfarbbildes
hervorzurufen und/oder weitere Bilder zu kopieren.
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Es
werden sowohl photoleitfähige
Einzelschicht- als auch Mehrschichtelemente verwendet. Bei Einzelschicht-Ausführungsformen
werden ein Ladungstransportmaterial und ladungserzeugendes Material
mit einem polymeren Bindemittel kombiniert und anschließend auf
das elektrisch leitfähige
Substrat aufgebracht. Bei Mehrschicht-Ausführungsformen liegen das Ladungstransportmaterial
und das ladungserzeugende Material in dem Element in getrennten
Schichten vor, wovon jede gegebenenfalls mit einem auf dem elektrisch
leitfähigen
Substrat aufgebrachten polymeren Bindemittel kombiniert werden kann.
Es sind zwei Anordnungen für ein
photoleitfähiges
Zweischichtelement möglich.
Bei einer Zweischichtanordung (der „Doppelschicht"-Anordnung) ist die
ladungserzeugende Schicht auf dem elektrisch leitfähigen Substrat
aufgebracht und die Ladungstransportschicht ist oben auf der ladungserzeugenden
Schicht aufgebracht. Bei einer alternativen Zweischichtanordnung
(der „inversen
Doppelschicht"-Anordnung)
ist die Reihenfolge der Ladungstransportschicht und ladungserzeugenden
Schicht umgekehrt.
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Sowohl
bei photoleitfähigen
Einzel- als auch Mehrschichtelementen ist der Zweck des ladungserzeugenden
Materials das Erzeugen von Ladungsträgern (d. h. Löcher und/oder
Elektronen) beim Aussetzen gegenüber
Licht. Der Zweck des Ladungstransportmaterials ist das Aufnehmen
wenigstens eines Typs dieser Ladungsträger und ihr Transportieren
durch die Ladungstransportschicht, um das Entladen einer Oberflächenladung
auf dem photoleitfähigen
Element zu erleichtern. Das Ladungstransportmaterial kann eine Ladungstransportverbindung,
eine Elektronentransportverbindung oder eine Kombination beider
sein. Wenn eine Ladungstransportverbindung verwendet wird, nimmt
die Ladungstransportverbindung die Lochträger auf und transportiert sie
durch die Schicht mit der Ladungstransportverbindung. Wenn eine
Elektronentransportverbindung verwendet wird, nimmt die Elektronentransportverbindung
die Elektronenträger
auf und transportiert sie durch die Schicht mit der Elektronentransportverbindung.
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Organophotorezeptoren
können
sowohl bei der Trocken- als auch Flüssigelektrophotographie verwendet
werden. Es gibt viele Unterscheide zwischen der Trocken- und Flüssigelektrophotographie.
Ein bedeutender Unterschied ist, daß ein Trockentoner bei der
Trockenelektrographie verwendet wird, wogegen bei der Flüssigelektrographie
ein Flüssigtoner
verwendet wird. Ein möglicher
Vorteil der Flüssigelektrographie
ist, daß sie
eine höhere
Auflösung
und damit schärfere
Bilder als die Trockenelektrographie liefern kann, da Flüssigtonerteilchen
im allgemeinen bedeutend kleiner als Trockentonerteilchen sein können. Als
Ergebnis ihrer kleineren Größe können Flüssigtoner
Bilder mit höherer
optischer Dichte als Trockentoner liefern.
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Bei
der Flüssigelektrophotographie
steht der Organophotorezeptor mit dem flüssigen Träger eines Flüssigtoners
in Kontakt, während
der Toner trocknet oder vor der Übertragung
auf eine Empfängeroberfläche. Als
Ergebnis kann das Ladungstransportmaterial in dem photoleitenden
Element durch Extraktion durch den flüssigen Träger entfernt werden. Über einen
langen Betriebszeitraum kann die Menge des durch Extraktion entfern ten
Ladungstransportmaterials bedeutend sein und daher für das Leistungsverhalten
des Organophotorezeptors abträglich
sein.
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Obschon
viele Ladungstransportmaterialien bekannt sind, besteht ein Bedarf
nach anderen Ladungstransportmaterialien, um die verschiedenen Erfordernisse
der jeweiligen elektrophotographischen Anwendungen zu erfüllen. Geeigneterweise
stellt dies einen Gegenstand der vorliegenden Erfindung dar.
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Zum
Herstellen von Bildern hoher Qualität, insbesondere nach mehrfachen
Umläufen,
ist es wünschenswert,
daß die
Ladungstransportmaterialien mit dem polymeren Bindemittel eine homogene
Lösung
bilden und während
des Materialkreislaufs in dem Organophotorezeptormaterial annähernd homogen
verteilt bleiben. Außerdem
ist es wünschenswert,
die Ladungsmenge, die das Ladungstransportmaterial aufnehmen kann
(durch einen als Aufnahmespannung oder „Vacc" bekannten Parameter
bezeichnet), zu erhöhen
und den Rückhalt
dieser Ladung bei der Entladung (durch einen als Entladungsspannung
oder „Vdis" bekannten
Parameter bezeichnet) zu verringern.
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Ein
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit das Bereitstellen
von Organophotorezeptoren, eines elektrophotographischen Bilderzeugungsgeräts, elektrophotographischen
Bilderzeugungsverfahren, Ladungstransportmaterialien und Verfahren
zum Bilden eines polymeren Ladungstransportmaterials, die sich typischerweise
allgemein durch (a) gute und/oder vorteilhafte und/oder nützliche
Eigenschaften oder Kombinationen derartiger Eigenschaften auszeichnen
und typischerweise vorzugsweise wenigstens ein oder einige Probleme
und Einschränkungen
in der Technik ansprechen.
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Es
gibt viele für
die Elektrophotographie verfügbare
Ladungstransportmaterialien einschließlich zum Beispiel Pyrazolinderivate,
Fluorenderivate, Oxadiazolderivate, Stilbenderivate, Hydrazonderivate,
Carbazolhydrazonderivate, Triarylamine, Polyvinylcarbazol, Polyvinylpyren
und Polyacenaphthylen. Jedoch können wenigstens
einige der verfügbaren
Ladungstransportmaterialien an einigen Nachteilen leiden und es
besteht somit immer Bedarf nach Ladungstransportmaterialien zum
Erfüllen
der verschiedenen Anforderungen von Elektrophotographieanwendungen.
Dies stellt einen Gegenstand der vorliegenden Erfindung dar.
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Ein
bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen
von Organophotorezeptoren mit guten elektrostatischen Eigenschaften.
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Ein
weiterer bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung oder
von Ausführungsformen
davon ist das Bereitstellen verbesserter Organophotorezeptoren,
insbesondere mit verbesserten Eigenschaften wie etwa insbesondere
mit bekannten Organophotorezeptoren verglichen verbesserten elektrostatischen
Eigenschaften.
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Weiterhin
ist ein bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung oder von
Ausführungsformen davon
das Bereitstellen von Ladungstransportmaterialien für Organophotorezeptoren,
die sich durch gute mechanische und/oder chemische und/oder elektrostatische
und/oder eine Kombination guter mechanischer und elektrostatischer
Eigenschaften auszeichnen.
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Geeigneterweise
ist ein weiterer Gegenstand von Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung das Bereitstellen von Organophotorezeptoren und eines
elektrophotographischen Bilderzeugungsgeräts, die zum Liefern von Bildern
hoher Qualität
selbst nach wiederholten Umläufen
verwendet werden können,
wobei das elektrophotographische Gerät die Organophotorezeptoren
und elektrophotographischen Bilderzeugungsverfahren einsetzt, die
die Organophotorezeptoren/Ladungstransportmaterialien verwenden.
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Andere
Gegenstände
und/oder Vorteile der Erfindung sind zum einen in der folgenden
Beschreibung aufgeführt
und werden zum anderen aus der Beschreibung deutlich oder offensichtlich
oder können
aus der Ausführung
der Erfindung deutlich oder daraus entnommen werden.
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Demgemäß trachtet
diese Erfindung nach dem Bereitstellen von Organophotorezeptoren
mit guten elektrostatischen Eigenschaften wie etwa hoher Vacc und niedriger Vdis.
Diese Erfindung trachtet auch nach dem Bereitstellen von Organophotorezeptoren,
die ein Ladungstransportmaterial mit verringerter Extraktion durch
flüssige
Träger
umfaßt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden ein in den angefügten Ansprüchen aufgeführter Organophotorezeptor,
ein elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät, ein elektrophotographisches
Bilderzeugungsverfahren, ein Ladungstransportmaterial und ein Verfahren
zum Bilden eines polymeren Ladungstransportmaterials bereitgestellt.
Bevorzugte Merkmale der Erfindung werden aus den abhängigen Ansprüchen und der
folgenden Beschreibung deutlich.
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In
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Organophotorezeptor
bereitgestellt, der ein elektrisch leitfähiges Substrat und ein photoleitfähiges Element
auf dem elektrisch leitfähigen
Substrat umfaßt,
wobei das photoleitfähige
Element
- (a) ein Ladungstransportmaterial, das
ein Polymer mit der Formel umfaßt, worin X1 und
X2 jeweils unabhängig eine Verbindungsgruppe
wie etwa eine -(CH2)m-Gruppe
sind, worin m eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 einschließlich ist
und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, N,
C, B, Si, P, C=O, O=S=O, eine Gruppe NRa,
eine Gruppe CRb, eine Gruppe CRcRd oder SiReRf ersetzt sind, worin Ra,
Rb, Rc, Rd, Re und Rf jeweils unabhängig eine Bindung, H, eine
Hydroxygruppe, eine Thiolgruppe, eine Carboxygruppe, eine Aminogruppe,
eine Alkylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe,
eine heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe oder ein Teil
einer Ringgruppe wie etwa Cycloalkylgruppen oder eine Benzogruppe
sind;
Ar eine aromatische Gruppe wie etwa eine aromatische
C6H3-Gruppe umfaßt;
R1, R2 und R3 jeweils unabhängig H, eine Alkylgruppe, eine
Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe, eine aromatische Gruppe oder
eine heterocyclische Gruppe umfassen und
n eine Verteilung
ganzer Zahlen zwischen 1 und 100000 mit einem größeren Durchschnittswert als
eins ist und
- (b) eine ladungserzeugende Verbindung umfaßt.
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Die
Sterne (*) bezeichnen Endgruppen des Polymers der Formel (I), die
sich zwischen verschiedenen Polymereinheiten in Abhängigkeit
vom Zustand des jeweiligen Polymerisationsverfahrens am Ende des
Polymerisationsschritts unterscheiden können.
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Vorzugsweise
umfassen R1 und R2 jeweils
unabhängig
eine (N,N-disubstituiertes Amino)arylgruppe.
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Vorzugsweise
umfassen X1 und X2 jeweils
unabhängig
eine -(CH2)m-Gruppe,
worin m eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 einschließlich ist
und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, N,
C, B, Si, P, C=O, O=S=O, eine Gruppe NRa,
eine Gruppe CRb, eine Gruppe CRcRd oder SiReRf ersetzt sind, worin Ra,
Rb, Rc, Rd, Re und Rf jeweils unabhängig eine Bindung, H, eine
Hydroxygruppe, eine Thiolgruppe, eine Carboxygruppe, eine Aminogruppe,
eine Alkylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe, eine
heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe oder ein Teil einer
Ringgruppe sind.
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Vorzugsweise
ist X1 eine Gruppe -Y4-CH2- und ist X2 eine
Gruppe -Y5-CH2CH(Y6H)CH2-Y1-Z1-Y2-Z2-Y3-CH2CH(Y7H)-, worin Y1, Y2, Y3, Y4,
Y5, Y6 und Y7 jeweils unabhängig O, S oder NR sind, worin
R H, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe, eine
aromatische Gruppe oder eine heterocyclische Gruppe ist und Z1 und Z2 jeweils
unabhängig
eine aromatische Gruppe sind.
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Vorzugsweise
sind Y1, Y2 und
Y3 jeweils unabhängig S und sind Z1 und
Z2 jeweils unabhängig eine Phenylengruppe.
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Vorzugsweise
ist Ar eine aromatische C6H3-Gruppe.
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Vorzugsweise
umfaßt
das photoleitfähige
Material weiter ein zweites Ladungstransportmaterial.
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Vorzugsweise
umfaßt
das zweite Ladungstransportmaterial eine Elektronentransportverbindung.
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Vorzugsweise
umfaßt
das photoleitfähige
Element weiter ein Bindemittel.
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Der
Organophotorezeptor kann zum Beispiel in Form einer Platte, eines
flexiblen Bandes, einer flexiblen Scheibe, eines Bogens, einer starren
Trommel oder eines Bogens um eine starre oder nachgiebige Trommel
herum bereitgestellt werden. Bei einer Ausführungsform schließt der Organophotorezeptor
(a) ein photoleitfähiges
Element, das das Ladungstransportmaterial, die ladungserzeugende
Verbindung, ein zweites Ladungs transportmaterial und ein polymeres
Bindemittel umfaßt,
und (b) das elektrisch leitfähige
Substrat ein.
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In
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrophotographisches
Bilderzeugungsgerät
bereitgestellt, das (a) eine mit Licht bilderzeugende Komponente
und (b) den hierin beschriebenen Organophotorezeptor umfaßt, der
zum Empfangen von Licht aus der mit Licht bilderzeugenden Komponente ausgerichtet
ist. Das Gerät
kann ferner eine Tonerabgabevorrichtung wie etwa eine Abgabevorrichtung
für Flüssigtoner
umfassen. Das Verfahren der elektrophotographischen Bilderzeugung
mit Photorezeptoren, die die vorstehend angeführten Ladungstransportmaterialien
enthalten, wird ebenfalls beschrieben.
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In
einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrophotographisches
Bilderzeugungsverfahren bereitgestellt, das (a) das Anlegen einer
elektrischen Ladung an eine Oberfläche des hierin beschriebenen
Organophotorezeptors, (b) das bildweise Aussetzen der Oberfläche des
Organophotorezeptors einer Strahlung unter Ableiten von Ladung in
ausgewählten
Bereichen und dadurch Bilden eines Musters aus mindestens verhältnismäßig geladenen
und ungeladenen Bereichen auf der Oberfläche, (c) das In-Kontakt-Bringen der
Oberfläche
mit einem Toner wie etwa einem Flüssigtoner, der eine Dispersion
von Farbmittelteilchen in einer organischen Flüssigkeit einschließt, um ein
Tonerbild zu erzeugen, und (d) das Übertragen des Tonerbildes auf
ein Substrat umfaßt.
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In
einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ladungstransportmaterial
bereitgestellt, das ein Polymer mit der vorstehenden Formel (I),
d. h. der Formel
umfaßt, worin X
1 und
X
2 jeweils unabhängig eine Verbindungsgruppe
wie etwa eine -(CH
2)
m-
Gruppe sind, worin m eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 einschließlich ist
und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, N,
C, B, Si, P, C=O, O=S=O, eine Gruppe NR
a,
eine Gruppe CR
b, eine Gruppe CR
cR
d oder SiR
eR
f ersetzt sind, worin R
a,
R
b, R
c, R
d, R
e und R
f jeweils unabhängig eine Bindung, H, eine
Hydroxygruppe, eine Thiolgruppe, eine Carboxygruppe, eine Aminogruppe,
eine Alkylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe,
eine heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe oder ein Teil
einer Ringgruppe wie etwa Cycloalkylgruppen oder eine Benzogruppe
sind;
Ar eine aromatische Gruppe wie etwa eine aromatische
C
6H
3-Gruppe umfassen;
R
1, R
2 und R
3 jeweils unabhängig H, eine Alkylgruppe, eine
Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe, eine aromatische Gruppe oder
eine heterocyclische Gruppe umfassen und
n eine Verteilung
ganzer Zahlen zwischen 1 und 100000 mit einem größeren Durchschnittswert als
eins ist.
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In
einem fünften
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren oder Prozeß zum Bilden
eines polymeren Ladungstransportmaterials bereitgestellt, wobei
das Verfahren oder der Prozeß den
Schritt des Copolymerisierens einer Brückenverbindung mit einer Brückengruppe
und wenigstens zwei funktionellen Gruppen mit einem Ladungstransportmaterial
mit der Formel
umfaßt, worin X
3 und
X
4 jeweils unabhängig eine Verbindungsgruppe
wie etwa eine -(CH
2)
p-Gruppe
sind, worin p eine ganze Zahl zwischen 1 und 10 einschließlich ist
und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, N,
C, B, Si, P, C=O, O=S=O, eine Gruppe NR
g,
eine Gruppe CR
h, eine Gruppe CR
iR
j oder SiR
kR
l ersetzt sind, worin R
g,
R
h, R
i, R
j, R
k und R
l jeweils unabhängig eine Bindung, H, eine
Hydroxygruppe, eine Thiolgruppe, eine Carboxygruppe, eine Aminogruppe,
eine Alkylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe,
eine heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe oder ein Teil
einer Ringgruppe wie etwa Cycloalkylgruppen oder eine Benzogruppe
sind;
Ar eine aromatische Gruppe wie etwa eine aromatische
C
6H
3-Gruppe umfaßt;
R
1, R
2 und R
3 jeweils unabhängig H, eine Alkylgruppe, eine
Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe, eine aromatische Gruppe oder
eine heterocyclische Gruppe umfassen und
E
1 und
E
2 jeweils unabhängig eine reaktionsfähige Ringgruppe
wie etwa eine Epoxygruppe, eine Thiiranylgruppe, eine Aziridinogruppe
und eine Oxetanylgruppe sind.
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Bei
einigen Ausführungsformen
ist die Brückengruppe
eine -(CH2)k-Gruppe,
worin k eine ganze Zahl zwischen 1 und 30 einschließlich ist
und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, N,
C, B, Si, P, C=O, O=S=O, eine Gruppe NRm,
eine Gruppe CRn, eine Gruppe CRoRp oder SiRqRr ersetzt sind, worin Rm,
Rn, Ro, Rp, Rq und Rr jeweils unabhängig eine Bindung, H, eine
Hydroxygruppe, eine Thiolgruppe, eine Carboxygruppe, eine Aminogruppe,
eine Alkylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe, eine
heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe oder ein Teil einer
Ringgruppe wie etwa Cycloalkylgruppen oder eine Benzogruppe sind.
Bei anderen Ausführungsformen
sind die funktionellen Gruppen jeweils unabhängig eine Hydroxygruppe, eine
Thiolgruppe, eine Carboxygruppe und eine Aminogruppe.
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Typischerweise
stellt die Erfindung geeignete Ladungstransportmaterialien für Organophotorezeptoren
bereit, die sich durch eine Kombination guter mechanischer und elektrostatischer
Eigenschaften auszeichnen. Diese Photorezeptoren können erfolgreich
mit Tonern einschließlich
Flüssigtonern
zum Herstellen von Bildern hoher Qualität verwendet werden. Die hohe
Qualität
des Bilderzeugungssystems kann nach wiederholten Umläufen gehalten
werden. Die Erfindung und/oder Ausführungsformen davon stellen
Organophotorezeptoren mit guten elektrostatischen Eigenschaften
wie etwa hoher Vacc und niedriger Vdis bereit. Die Erfindung und/oder Ausführungsformen
davon stellen ferner Organophotorezeptoren bereit, die ein Ladungstransportmaterial
mit verringerter Extraktion durch flüssige Träger umfassen.
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Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
deren besonderer Ausführungsformen
und aus den Ansprüchen
deutlich.
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Die
hierin beschriebenen Merkmale und Ausführungsformen des ersten, zweiten,
dritten, vierten beziehungsweise fünften Aspekts der vorliegenden
Erfindung können
als bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen
eines, einiger oder aller Aspekte der vorliegenden Erfindung angesehen
werden.
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Ein
hierin beschriebener Organophotorezeptor weist ein elektrisch leitfähiges Substrat
und ein photoleitfähiges
Element auf, das eine ladungserzeugende Verbindung und ein Ladungstransportmaterial
einschließt,
das ein Polymer mit zwei sich wiederholenden aromatischen Azingruppen
umfaßt.
Diese Ladungstransportmaterialien weisen typischerweise erwünschte Eigenschaften
auf, wie durch ihr Leistungsverhalten in Organophotorezeptoren zur
Elektrophotographie gezeigt wird. Insbesondere weisen die Ladungstransportmaterialien
dieser Erfindung im allgemeinen hohe Ladungsträgerbeweglichkeiten und eine
gute Verträglichkeit
mit verschiedenen Bindemittelmaterialien auf und besitzen ausgezeichnete
elektrophotographische Eigenschaften. Die Organophotorezeptoren
gemäß dieser
Erfindung weisen im allgemeinen eine hohe Lichtempfindlichkeit,
ein niederes Restpotential und eine hohe Stabilität bezüglich des
Umlauftestens, der Kristallisation und der Biegung und Streckung
des Organophotorezeptors auf. Die Organophotorezeptoren sind besonders brauchbar
bei Laserdruckern und dergleichen sowie Faxgeräten, Photokopierern, Scannern
und anderen auf Elektrophotographie beruhenden elektronischen Vorrichtungen.
Die Verwendung dieser Ladungstransportmaterialien wird nachstehend
im Zusammengang mit der Verwendung in einem Laserdrucker genauer
beschrieben, obschon nach der nachstehenden Erörterung ihre Anwendung in anderen
durch Elektrophotographie betriebenen Vorrichtungen verallgemeinert
werden kann.
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Wie
vorstehend angeführt
ist es zum Herstellen von Bildern hoher Qualität, insbesondere nach mehrfachen
Umläufen,
erwünscht,
daß die
Ladungstransportmaterialien mit dem polymeren Bindemittel ein homogenes
Gemisch bilden und während
des Umlaufens des Materials in dem Organophotorezeptormaterial annähernd homogen
verteilt bleiben. Außerdem
ist es erwünscht,
die Ladungsmenge, die das Ladungstransportmaterial aufnehmen kann
(durch einen als Aufnahmespannung oder „Vacc" bekannten Parameter
bezeichnet), zu erhöhen
und den Rückhalt
dieser Ladung bei der Entladung (durch einen als Entladungsspannung
oder „Vdis" bekannten
Parameter bezeichnet) zu verringern.
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Die
Ladungstransportmaterialien können
monomere Moleküle
(z. B. N-Ethylcarbazolo-3-aldehyd-N-methyl-N-phenylhydrazon,
dimere Moleküle
(z. B. im US-Patent Nr. 6 140 004 und 6 670 085 offenbart) oder
polymere Zusammensetzungen (z. B. Poly(vinylcarbazol)) umfassen.
Weiterhin können
die Ladungstransportmaterialien in eine Ladungstransportverbindung
und eine Elektronentransportverbindung eingeteilt werden. Es gibt
viele in der Technik zur Elektrophotographie bekannte Ladungstransportverbindungen
und Elektronentransportverbindungen. Nicht-begrenzende Beispiele
von Ladungstransportverbindungen schließen zum Beispiel Pyrazolinderivate,
Fluorenderivate, Oxadiazolderivate, Stilbenderivate, Enaminderivate,
Enaminstilbenderivate, Hydrazonderivate, Carbazolhydrazonderivate,
N,N-disubstituierte Arylamine wie etwa Triarylamine, Polyvinylcarbazol,
Polyvinylpyren, Polyacenaphthylen und die in den US-Patenten Nr.
6 689 523, 6 670 085 und 6 696 209 und den US-Patentanmeldungen
Nr. 10/431135 (veröffentlicht
als US-A1-2003/0232261), 10/431138 (veröffentlicht als US-A1-2003/0232264),
10/699364 (veröffentlicht
als US-A1-2005/95519), 10/663278 (veröffentlicht als US-A1-2005/58916),
10/699581 (veröffentlicht
als US-A1-2005/95518), 10/449554 (veröffentlicht als US-A1-2003/0219662), 10/748496
(veröffentlicht
als US-A1-2004/0151998), 10/789094 (veröffentlicht als US-A1-2004/0241563),
10/644547 (veröffentlicht
als US-A1-2004/0106054), 10/749174 (veröffentlicht als US-A1-2004/0152002),
10/749171 (veröffentlicht
als US-A1-2004/0170910),
10/749418 (veröffentlicht
als US-A1-2005/147903), 10/699039 (veröffentlicht als US-A1-2005/95517),
10/695581 (veröffentlicht
als US-A1-2005/89781), 10/692389 (veröffentlicht als US-A1-2005/89780),
10/634164 (veröffentlicht
als US-A1-2004/0081903),
10/663970 (veröffentlicht
als US-Patent Nr. 6 768 010), 10/749164 (veröffentlicht als US-A1-2004/0157145),
10/772068 (veröffentlicht
als US-A1-2004/0161685),
10/749178 (veröffentlicht
als US-A1-2005/147904), 10/758869 (veröffentlicht als US-A1-2005/158642),
10/695044 (veröffentlicht
als US-A1-2005/89783), 10/772069 (veröffentlicht als US-A1-2004/0191655),
10/789184 (veröffentlicht
als US-A1-2005/191571),
10/789077 (veröffentlicht
als US-A1-2005/191570), 10/755429 (veröffentlicht als US-A1-2004/0219446),
10/670483 (veröffentlicht
als US-A1-2005/69793), 10/671255 (veröffentlicht als US-A1-2005/69793),
10/663971 (veröffentlicht
als US-A1-2005/58920),
10/760039 (veröffentlicht
als US-A1-2004/0265717) beschriebenen Ladungstransportverbindungen
ein.
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Nicht-begrenzende
Beispiele von Elektronentransportverbindungen schließen zum
Beispiel Bromanilin, Tetracyanethylen, Tetracyanchinodimethan, 2,4,7-Trinitro-9-fluorenon,
2,4,5,7-Tetranitro-9-fluorenon, 2,4,5,7-Tetranitroxanthon, 2,4,8-Trinitrothioxanthon,
2,6,8-Trinitroindeno[1,2-b]thiophen-4-on
und 1,3,7-Trinitrodibenzothiophen-5,5-dioxid, (2,3-Diphenyl-1-indenyliden)malonitril,
4H-Thiopyran-1,1-dioxid und seine Derivate wie etwa 4-Dicyanmethylen-2,6-diphenyl-4H-thiopyran-1,1-dioxid,
4-Dicyanmethylen-2,6-di-m-tolyl-4H-thiopyran-1,1-dioxid
und unsymmetrisch substituiertes 2,6-Diaryl-4H-thiopyran-1,1-dioxid wie etwa 4H-1,1-Dioxo-2-(p-isopropylphenyl)-6-phenyl-4-(dicyanmethyliden)thiopyran
und 4N-1,1-Dioxo-2-(p-isopropylphenyl)-6-(2-thienyl)-4-(dicyanmethyliden)thiopyran,
Derivate von Phospha-2,5-cyclohexadien, Alkoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malonitrilderivate
wie etwa (4-n-Butoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malonitril, (4-Phenethoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malonitril,
(4-Carbitoxy-9-fluorenyliden)malonitril und Diethyl(4-n- butoxycarbonyl-2,7-dinitro-9-fluorenyliden)malonat,
Anthrachinodimethanderivate wie etwa 11,11,12,12-Tetracyan-2-alkylanthrachinodimethan
und 11,11-Dicyan-12,12-bis(ethoxycarbonyl)anthrachinodimethan, Anthronderivate
wie etwa 1-Chlor-10-(bis(ethoxycarbonyl)methylen]anthron, 1,8-Dichlor-10-[bis(ethoxycarbonyl)methylen]anthron, 1,8-Dihydroxy-10-[bis(ethoxycarbonyl)methylen]anthron
und 1-Cyan-10-[bis(ethoxycarbonyl)methylen]anthron, 7-Nitro-2-aza-9-fluorenylidenmalonitril,
Diphenochinonderivate, Benzochinonderivate, Naphthochinonderivate,
Chininderivate, Tetracyanethylencyanethylen, 2,4,8-Trinitrothioxanthon,
Dinitrobenzolderivate, Dinitroanthracenderivate, Dinitroacridinderivate,
Nitroanthrachinonderivate, Dinitroanthrachinonderivate, Succinanhydrid,
Maleinanhydrid, Dibrommaleinanhydrid, Pyrenderivate, Carbazolderivate,
Hydrazonderivate, N,N-Dialkylanilinderivate, Diphenylaminderivate,
Triphenylaminderivate, Triphenylmethanderivate, Tetracyanchinodimethan,
2,4,5,7-Tetranitro-9-fluorenon, 2,4,7-Trinitro-9-dicyanmethylenfluorenon, 2,4,5,7-Tetranitroxanthonderivate,
2,4,8-Trinitrothioxanthonderivate, in den US-Patenten Nr. 5 232
800, 4 468 444 und 4 442 193 beschriebene 1,4,5,8-Naphthalinbisdicarbonsäureimidderivate
und im US-Patent Nr. 6 472 514 beschriebene Phenylazochinoliddervate
ein. Bei einigen Ausführungsformen
von Interesse umfaßt
die Elektronentransportverbindung ein (Alkoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malonitrilderivat
wie etwa (4-n-Butoxycarbonyl-9-fluorenyliden)malonitril und 1,4,5,8-Naphthalinbisdicarbonsäureimidderivate.
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Obschon
viele Ladungstransportmaterialien zur Verfügung stehen, bleibt wie vorstehend
angemerkt das Bedürfnis
nach anderen Ladungstransportmaterialien zum Erfüllen der verschiedenen Anforderungen
einzelner Elektrophotographieanwendungen.
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Bei
Elektrophotographieanwendungen absorbiert eine ladungserzeugende
Verbindung innerhalb eines Organophotorezeptors Licht unter Bilden
von Elektronen-Loch-Paaren. Diese Elektronen und Löcher können innerhalb
eines geeigneten Zeitrahmens unter einem starken elektrischen Feld
transportiert werden, um eine Oberflächenladung, die das Feld erzeugt, örtlich zu
entladen. Das Entladen des Feldes an einer bestimmten Stelle führt zu einem
Oberflächenladungsmuster,
das im wesentlichen mit dem mit Licht gezeichneten Muster übereinstimmt.
Dieses Ladungsmuster kann anschließend zum Lenken des Tonerauftrags
verwendet werden. Die hierin beschriebenen Ladungstransportmaterialien
sind im allgemeinen beim Transportieren von Ladung und insbesondere
Löchern
aus den durch die ladungserzeugende Verbindung gebildeten Elektronen-Loch-Paaren besonders
wirkungsvoll. Bei einigen Ausführungsformen
können
auch eine spezielle Elektronentransportverbindung oder Ladungstransportverbindung
zusammen mit dem Ladungstransportmaterial dieser Erfindung verwendet
werden.
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Die
Schicht oder Schichten aus die ladungserzeugende Verbindung und
die Ladungstransportmaterialien enthaltenden Materialien befinden
sich innerhalb eines Organophotorezeptors. Zum Drucken eines zweidimensionalen
Bildes unter Verwenden des Organophotorezeptors weist der Organophotorezeptor
eine zweidimensionale Oberfläche
zum Bilden wenigstens eines Teils des Bildes auf. Der Bilderzeugungsvorgang
setzt sich anschließend
durch Führen
des Organophotorezeptors im Kreis unter Abschließen der Bildung des gesamten
Bildes und/oder zum Verarbeiten nachfolgender Bilder fort.
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Der
Organophotorezeptor kann in Form einer Platte, eines flexiblen Bandes,
einer Scheibe, einer starren Trommel, eines Bogens um eine starre
oder nachgiebige Trommel herum oder dergleichen bereitgestellt werden.
Das Ladungstransportmaterial kann sich in derselben Schicht wie
die ladungserzeugende Verbindung und/oder in einer zu der ladungserzeugenden
Verbindung verschiedenen Schicht befinden. Wie nachstehend beschrieben
können
auch zusätzliche
Schichten verwendet werden.
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Bei
einigen Ausführungsformen
umfaßt
das Organophotorezeptormaterial zum Beispiel (a) eine Ladungstransportschicht,
die das Ladungstransportmaterial und ein polymeres Bindemittel umfaßt, (b)
eine ladungserzeugende Schicht, die die ladungserzeugende Verbindung
und ein polymeres Bindemittel umfaßt, und (c) das elektrisch
leitfähige
Substrat. Die Ladungstransportschicht kann sich zwischen der ladungserzeugenden
Schicht und dem elektrisch leitfähigen
Substrat befinden. Wahlweise kann sich die ladungserzeugende Schicht
zwischen der Ladungstransportschicht und dem elektrisch leitfähigen Substrat
befinden. Bei weiteren Ausführungsformen
weist das Organophotorezeptormaterial eine einzelne Schicht mit
sowohl einem Ladungstransportmaterial als auch einer ladungserzeugenden
Verbindung in einem polymeren Bindemittel auf.
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Die
Organophotorezeptoren können
in ein elektrophotographisches Bilderzeugungsgerät wie etwa Laserprinter eingebaut
werden. Bei diesen Vorrichtungen wird aus physikalischen Darstellungen
ein Bild gebildet und in ein Lichtbild umgewandelt, das unter Bilden
eines Oberflächenlatentbildes
auf den Organophotorezeptor gescannt wird. Das Oberflächenlatentbild
kann zum Anziehen von Toner auf die Oberfläche des Organophotorezeptors
verwendet werden, wobei das Tonerbild dasselbe wie das auf den Organophotorezeptor
projizierte Lichtbild oder dessen Negativ ist. Der Toner kann ein
Flüssigtoner
oder ein Trockentoner sein. Der Toner wird nachfolgend von der Oberfläche des
Organopho torezeptors auf eine Empfängeroberfläche wie etwa ein Bogen Papier übertragen.
Nach der Übertragung
des Toners wird die Oberfläche
entladen und das Material ist bereit, erneut umzulaufen. Das Bilderzeugungsgerät kann weiter
zum Beispiel eine Mehrzahl Trägerwalzen zum
Transportieren eines Papieraufnahmemediums und/oder zum Verschieben
des Photorezeptors, eine mit Licht bilderzeugende Komponente mit
einer zum Bilden des Lichtbildes geeigneten Optik, eine Lichtquelle
wie etwa ein Laser, eine Tonerquelle und ein Zuführungssystem und ein geeignetes
Kontrollsystem umfassen.
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Ein
elektrophotographisches Bilderzeugungsverfahren kann allgemein (a)
das Anlegen einer elektrischen Ladung an eine Oberfläche des
hierin beschriebenen Organophotorezeptors, (b) das bildweise Aussetzen
der Oberfläche
des Organophotorezeptors einer Strahlung unter Ableiten von Ladung
in ausgewählten
Bereichen und dadurch Bilden eines Musters aus geladenen und ungeladenen
Bereichen auf der Oberfläche,
(c) Aussetzen der Oberfläche
einem Toner wie etwa einem Flüssigtoner,
der zum Erzeugen eines Tonerbildes eine Dispersion von Farbmittelteilchen
in einer organischen Flüssigkeit
enthält,
unter Anziehen von Toner zu den geladenen oder entladenen Regionen
des Organophotorezeptors und (d) Übertragen des Tonerbildes auf
ein Substrat umfassen.
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Wie
hierin beschrieben umfaßt
ein Organophotorezeptor ein Ladungstransportmaterial mit der Formel
worin X
1 und
X
2 jeweils unabhängig eine Verbindungsgruppe
wie etwa eine -(CH
2)
m-
Gruppe sind, worin m eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 einschließlich ist
und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, N,
C, B, Si, P, C=O, O=S=O, eine Gruppe NR
a,
eine Gruppe CR
b, eine Gruppe CR
cR
d oder SiR
eR
f ersetzt sind, worin R
a,
R
b, R
c, R
d, R
e und R
f jeweils unabhängig eine Bindung, H, eine
Hydroxygruppe, eine Thiolgruppe, eine Carboxygruppe, eine Aminogruppe,
eine Alkylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe,
eine heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe oder ein Teil
einer Ringgruppe wie etwa Cycloalkylgruppen oder eine Benzogruppe
sind;
Ar eine aromatische Gruppe umfaßt;
R
1,
R
2 und R
3 jeweils
unabhängig
H, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe, eine
aromatische Gruppe oder eine heterocyclische Gruppe umfassen und
n
eine Verteilung ganzer Zahlen zwischen 1 und 100000 mit einem größeren Durchschnittswert
als eins ist.
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Vorzugsweise
umfassen R1 und R2 jeweils
unabhängig
eine (N,N-disubstituiertes Amino)arylgruppe.
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Vorzugsweise
umfassen X1 und X2 jeweils
unabhängig
eine -(CH2)m-Gruppe,
worin m eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 einschließlich ist
und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, N,
C, B, Si, P, C=O, O=S=O, eine Gruppe NRa,
eine Gruppe CRb, eine Gruppe CRcRd oder SiReRf ersetzt sind, worin Ra,
Rb, Rc, Rd, Re und Rf jeweils unabhängig eine Bindung, H, eine
Hydroxygruppe, eine Thiolgruppe, eine Carboxygruppe, eine Aminogruppe,
eine Alkylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe, eine
heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe oder ein Teil einer
Ringgruppe sind.
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Vorzugsweise
ist X1 eine Gruppe -Y4-CH2- und ist X2 eine
Gruppe -Y5-CH2CH(Y6H)CH2-Y1-Z1-Y2-Z2-Y3-CH2CH(Y7H)-, worin Y1, Y2, Y3, Y4,
Y5, Y6 und Y7 jeweils unabhängig O, S oder NR sind, worin
R H, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe, eine
aromatische Gruppe oder eine heterocyclische Gruppe ist und Z1 und Z2 jeweils
unabhängig
eine aromatische Gruppe sind.
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Vorzugsweise
sind Y1, Y2 und
Y3 jeweils unabhängig S und sind Z1 und
Z2 jeweils unabhängig eine Phenylengruppe.
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Vorzugsweise
ist Ar eine aromatische C6H3-Gruppe.
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Vorzugsweise
umfaßt
das photoleitfähige
Element des Organophotorezeptors weiter ein zweites Ladungstransportmaterial.
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Vorzugsweise
umfaßt
das zweite Ladungstransportmaterial eine Elektronentransportverbindung.
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Vorzugsweise
umfaßt
das photoleitfähige
Element des Organophotorezeptors weiter ein Bindemittel.
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Bei
einigen Ausführungsformen
sind X1 und X2 dasselbe.
Bei anderen Ausführungsformen
sind X1 und X2 verschiedenen.
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Bei
einigen Ausführungsformen
sind X1 und X2 jeweils
unabhängig
eine Verbindungsgruppe wie etwa eine -(CH2)m-Gruppe, worin m eine ganze Zahl zwischen
1 und 20 einschließlich,
insbesondere zwischen 1 und 16 einschließlich, spezieller zwischen
1 und 12 einschließlich
ist und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S,
N, C, B, Si, P, C=O, O=S=O, eine Gruppe NRa,
eine Gruppe CRb, eine Gruppe CRcRd oder SiReRf ersetzt sind, worin Ra,
Rb, Rc, Rd, Re und Rf jeweils unabhängig eine Bindung, H, eine
Hydroxygruppe, eine Thiolgruppe, eine Carboxygruppe, eine Aminogruppe,
eine Alkylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe,
eine heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe oder ein Teil
einer Ringgruppe wie etwa Cycloalkylgruppen oder eine Benzogruppe
sind.
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Bei
einigen Ausführungsformen
ist Ar eine aromatische Gruppe, insbesondere eine aromatische C6H3-Gruppe.
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Bei
einigen Ausführungsformen
ist R3 H, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe,
eine Alkinylgruppe, eine aromatische Gruppe oder eine heterocyclische
Gruppe. Insbesondere ist R3H.
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Bei
einigen Ausführungsformen
sind R1 und R2 jeweils
unabhängig
H, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe, eine
aromatische Gruppe oder eine heterocyclische Gruppe. Insbesondere
umfassen R1 und R2 bei
gewissen Ausführungsformen
jeweils unabhängig
eine aromatische Gruppe. Bei gewissen Ausführungsformen sind sowohl R1 und R2 eine (N,N-disubstituiertes
Amino)arylgruppe.
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Eine
heterocyclische Gruppe schließt
jede monocyclische oder polycyclische (z. B. bicyclische, tricyclische
usw.) Ringverbindung mit wenigstens einem Heteroatom (z. B. O, S,
N, P, B, Si usw.) im Ring ein.
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Eine
aromatische Gruppe kann jedes konjugierte Ringsystem sein, das 4n
+ 2 pi-Elektronen enthält. Es
gibt viele zum Feststellen von Aromatizität verfügbare Kriterien. Ein weitverbreitet
eingesetztes Kriterium zur quantitativen Bestimmung von Aromatizität ist die
Resonanzenergie. Insbesondere weist eine aromatische Gruppe Resonanzenergie
auf. Bei einigen Ausführungsformen
ist die Resonanzenergie der aromatischen Gruppe mindestens 10 kJ/Mol.
Bei weiteren Ausführungsformen
ist die Resonanzenergie der aromatischen Gruppe größer als
0,1 kJ/Mol. Aromatische Gruppen können als aromatische heterocyclische
Gruppe, die wenigstens ein Heteroatom in dem 4n + 2 pi-Elektronenring
enthält
oder als eine Arylgruppe eingeordnet werden, die kein Heteroatom
in dem 4n + 2 pi-Elektronenring enthält. Die aromatische Gruppe
kann eine Kombination aus einer aromatischen heterocyclischen Gruppe
und Arylgruppe umfassen. Nichtsdestotrotz kann entweder die aromatische
heterocyclische oder die Arylgruppe wenigstens ein Heteroatom in
einem an den 4n + 2 pi-Elektronenring gebundenen Substituenten aufweisen.
Weiterhin kann entweder die aromatische heterocyclische oder die
Arylgruppe einen monocyclischen oder polycyclischen (wie etwa bicyclischen,
tricyclischen usw.) Ring umfassen.
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Nicht-begrenzende
Beispiele der aromatischen heterocyclischen Gruppe sind Furanyl,
Thiophenyl, Pyrrolyl, Indolyl, Carbazolyl, Benzofuranyl, Benzothiophenyl,
Dibenzofuranyl, Dibenzothiophenyl, Pyridinyl, Pyridazinyl, Pyrimidinyl,
Pyrazinyl, Triazinyl, Tetrazinyl, Pentazinyl, Chinolinyl, Isochinolinyl,
Cinnolinyl, Phthalazinyl, Chinazolinyl, Chinoxalinyl, Naphthyridinyl,
Acridinyl, Phenanthridinyl, Phenanthrolinyl, Anthyridinyl, Purinyl,
Pteridinyl, Alloxazinyl, Phenazinyl, Phenothiazinyl, Phenoxazinyl,
Phenoxathiinyl, Dibenzo(1,4)-dioxinyl, Thianthrenyl
und eine Kombination davon. Die aromatische heterocyclische Gruppe
kann auch irgendeine Kombination aus den entweder durch eine Bindung
(wie bei Bicarbazolyl) oder durch eine Verbindungsgruppe (wie bei
1,6-Di(10H-10-phenothiazinyl)hexan) verbundenen vorstehenden aromatischen
heterocyclischen Gruppen einschließen. Die Verbindungsgruppe
kann eine aliphatische Gruppe, eine aromatische Gruppe, eine heterocyclische
Gruppe oder eine Kombination davon einschließen. Weiterhin kann entweder
eine aliphatische Gruppe oder eine aromatische Gruppe innerhalb
einer Verbindungsgruppe wenigstens ein Heteroatom wie etwa O, S,
Si und N umfassen.
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Nicht-begrenzende
Beispiele der Arylgruppe sind eine Phenyl, Naphthyl-, Benzyl- oder
Tolanylgruppe, Sexiphenylen, Phenanthrenyl, Anthracenyl, Coronenyl
und Tolanylphenyl. Die Arylgruppe kann auch jede Kombination aus
den vorstehenden Arylgruppen einschließen, die entweder durch eine
Bindung (wie bei einer Biphenylgruppe) oder eine Verbindungsgruppe
(wie bei einer Stilbenyl-, Diphenylsulfon-, Arylamingruppe) zusammen
verbunden sind. Die Verbindungsgruppe kann eine aliphatische Gruppe,
eine aromatische Gruppe, eine heterocyclische Gruppe oder eine Kombination
davon einschließen.
Weiterhin kann entweder eine aliphatische Gruppe oder eine aromatische
Gruppe innerhalb einer Verbindungsgruppe wenigstens ein Heteroatom wie
etwa O, S, Si und N umfassen.
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Eine
in der Technik allgemein bekannte Substitution an den chemischen
Gruppen zum Beeinflussen verschiedener physikalischer Wirkungen
auf die Eigenschaften der Verbindungen wie etwa Beweglichkeit, Empfindlichkeit,
Löslichkeit,
Stabilität
und dergleichen ist frei gestattet. Bei der Beschreibung der chemischen Substituenten
gibt es gewisse, in der Technik gebräuchliche Praktiken, die sich
im Sprachgebrauch widerspiegeln. Der Ausdruck Gruppe zeigt an, daß eine generisch
angeführte
chemische Einheit (z. B. Alkylgruppe, Phenylgruppe, aromatische
Gruppe usw.) irgendeinen Substituenten daran aufweisen kann, der
mit der Bindungsstruktur dieser Gruppe in Einklang ist. Wenn zum
Beispiel der Ausdruck „Alkylgruppe" verwendet wird,
schließt dieser
Ausdruck nicht nur unsubstituiertes gerades, verzweigtes und cyclisches
Alkyl wie etwa Methyl, Ethyl, Isopropyl, tert-Butyl, Cyclohexyl,
Dodecyl und dergleichen, sondern auch Substituenten mit einem Heteroatom wie
etwa 3-Ethoxypropyl, 4-(N,N-Diethylamino)butyl, 3-Hydroxypentyl,
2-Thiolhexyl, 1,2,3-Tribrompropyl und dergleichen und eine aromatische
Gruppe wie etwa Phenyl, Naphthyl, Carbazolyl, Pyrrol und dergleichen
ein. Wie im Einklang mit einer derartigen Nomenklatur ist in diesem
Ausdruck jedoch keine Substitution eingeschlossen, die die grundlegende
Bindungsstruktur der zugrundeliegenden Gruppe verändern würde. Wenn zum
Beispiel eine Phenylgruppe angeführt
wird, wäre
eine Substitution wie etwa 2- oder 4-Aminophenyl, 2- oder 4-(N,N-disubstituiertes)Aminophenyl,
2,4-Dihydroxyphenyl, 2,4,6-Trithiophenyl, 2,4,6-Trimethoxyphenyl und
dergleichen innerhalb dieser Terminologie zulässig, während die Substitution 1,1,2,2,3,3-Hexamethylphenyl
nicht zulässig
wäre, da
diese Substitution erforderte, daß die Ringbindungsstruktur
der Phenylgruppe in eine nicht-aromatische Form verändert wird.
Wenn der Ausdruck Struktureinheit wie etwa Alkylstruktureinheit oder
Phenylstruktureinheit verwendet wird, zeigt die Terminologie an,
daß das
chemische Material nicht substituiert ist. Wenn der Ausdruck Alkylstruktureinheit
verwendet wird, stellt dieser Ausdruck nur eine unsubstituierte,
entweder verzweigte, geradkettige oder cyclische Alkylkohlenwasserstoffgruppe
dar.
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Im
allgemeinen und ausgenommen, wenn hierin anders angegeben, trifft
das Folgende zu. Bevorzugte Alkylgruppen (oder Alk- wie zum Beispiel
in Alkoxy) sind entweder substi tuiertes oder unsubstituiertes, entweder
gerades, verzweigtes oder cyclisches (wo anwendbar), insbesondere
gerades oder verzweigtes C1-24-Alkyl, insbesondere
C1-16-Alkyl, insbesondere C1-12-Alkyl,
genauer C1-8-Alkyl, noch genauer C1-6-Alkyl, weiter noch genauer C1-4-Alkyl.
Bevorzugte Alkenylgruppen sind entweder substituiertes oder unsubstituiertes,
entweder gerades, verzweigtes oder cyclisches (wo anwendbar), insbesondere
gerades oder verzweigtes C2-20-Alkenyl, insbesondere
C2-16-Alkenyl, insbesondere C2-12-Alkenyl, genauer
C2-8-Alkenyl, noch genauer C2-6-Alkenyl,
weiter noch genauer C2-4-Alkenyl. Bevorzugte
Alkinylgruppen sind entweder substituiertes oder unsubstituiertes, entweder
gerades, verzweigtes oder cyclisches (wo anwendbar), insbesondere
gerades oder verzweigtes C2-20-Alkinyl,
insbesondere C2-16-Alkinyl, insbesondere
C2-12-Alkinyl, genauer C2-8-Alkinyl,
noch genauer C2-6Alkinyl, weiter noch genauer
C2-4-Alkinyl. Bevorzugteres Cycloalkyl ist
C5-20-Cycloalkyl, insbesondere C5-10-Cycloalkyl. Bevorzugtes Amino ist -NH2.
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Organophotorezeptoren
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Der
Organophotorezeptor kann zum Beispiel in Form einer Platte, eines
Bogens, eines flexiblen Bandes, einer Scheibe, einer starren Trommel
oder eines Bogens um eine starre oder nachgiebige Trommel herum vorliegen,
wobei im allgemeinen in handelsüblichen
Ausführungsformen
flexible Bänder
und starre Trommeln verwendet werden. Der Organophotorezeptor kann
zum Beispiel ein elektrisch leitfähiges Substrat und auf dem
elektrisch leitfähigen
Substrat ein photoleitfähiges
Element in Form einer oder mehrerer Schichten umfassen. Das photoleitfähige Element
kann in einigen Ausführungsformen
sowohl ein Ladungstransportmaterial und eine ladungserzeugende Verbindung
in einem polymeren Bindemittel, die sich in derselben Schicht befinden
können
oder nicht, als auch ein zweites Ladungstransportmaterial wie etwa
eine Ladungstransportverbindung oder eine Elektronentransportverbindung
umfassen. Zum Beispiel können
sich das Ladungstransportmaterial und die ladungserzeugende Verbindung
in einer einzigen Schicht befinden. Bei anderen Ausführungsformen
umfaßt
das photoleitfähige
Element jedoch einen Zweischichtenaufbau, der sich durch eine ladungserzeugende
Schicht und eine getrennte Ladungstransportschicht auszeichnet.
Die ladungserzeugende Schicht kann sich zwischen dem elektrisch
leitfähigen
Substrat und der Ladungstransportschicht befinden. Wahlweise kann
das photoleitfähige
Element eine Struktur aufweisen, bei der sich die Ladungstransportschicht
zwischen dem elektrisch leitfähigen
Substrat und der ladungserzeugenden Schicht befindet.
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Das
elektrisch leitfähige
Substrat kann flexibel sein und zum Beispiel in Form einer flexi blen
Bahn oder eines Bandes vorliegen oder unflexibel sein und zum Beispiel
in Form einer Trommel vorliegen. Eine Trommel kann eine zylinderförmige Hohlstruktur
aufweisen, die die Befestigung der Trommel an einem Antrieb bereitstellt,
der die Trommel während
des Bilderzeugungsverfahrens dreht. Typischerweise umfaßt ein flexibles, elektrisch
leitfähiges
Substrat ein elektrisch isolierendes Substrat und eine dünne Schicht
aus einem elektrisch leitfähigen
Material, auf das das photoleitfähige
Material aufgebracht ist.
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Das
elektrisch isolierende Substrat kann Papier oder ein filmbildendes
Polymer wie etwa Polyester (z. B. Polyethylenterephthalat oder Polyethylennaphthalat),
Polyimid, Polysulfon, Polypropylen, Nylon, Polyester, Polycarbonat,
Polyvinylharz, Polyvinylfluorid, Polystyrol und dergleichen sein.
Spezifische Beispiele von Polymeren für Trägersubstrate schließen zum
Beispiel Polyethersulfon (STARARTM S-100,
von ICI erhältlich),
Polyvinylfluorid (Tedlar®, von E.I. DuPont de Nemours & Company erhältlich),
Polybisphenol-A-polycarbonat
(MAKROFOLTM, von Mobay Chemical Company
erhältlich)
und amorphes Polyethylenterephthalat (MELINARTM, erhältlich von
ICI Americas, Inc.) ein. Die elektrisch leitfähigen Materialien können Graphit,
Dispersruß,
Iodid, leitfähige
Polymere wie etwa Polypyrrole und das leitfähige Polymer Calgon® 261
(im Handel von Calgon Corporation, Inc., Pittsburgh, Pa., erhältlich),
Metalle wie etwa Aluminium, Titan, Chrom, Messing, Gold, Kupfer, Palladium,
Nickel oder Edelstahl oder ein Metalloxid wie etwa Zinnoxid oder
Indiumoxid sein. Bei Ausführungsformen
von besonderem Interesse ist das elektrisch leitfähige Material
Aluminium. Im allgemeinen weist das Photoleitersubstrat eine zum
Liefern der erforderlichen mechanischen Stabilität entsprechende Dicke auf.
Zum Beispiel weisen flexible Bahnsubstrate im allgemeinen eine Dicke
von 0,01 bis etwa 1 mm auf, während
Trommelsubstrate im allgemeinen eine Dicke von etwa 0,5 mm bis etwa
2 mm aufweisen.
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Die
ladungserzeugende Verbindung ist ein Material, das Licht unter Erzeugen
von Ladungsträgern
absorbieren kann (wie etwa ein Farbstoff oder Pigment). Nichteinschränkende Beispiele
geeigneter ladungserzeugender Verbindungen schließen zum
Beispiel metallfreie Phthalocyanine (z. B. das von H. W. Sands,
Inc., erhältliche
metallfreie Phthalocyanin ELA 8034 oder CGM-X01 von Sanyo Color
Works, Ltd.), Metallphthalocyanine wie etwa Titanphthalocyanin,
Kupferphthalocyanin, Oxytitanphthalocyanin (auch als Titanyloxyphthalocyanin
bezeichnet und schließt
jede kristalline Phase oder Gemische kristalliner Phasen ein, die
als ladungserzeugende Verbindung wirken können), Hydroxygalliumphthalocyanin,
Squaryliumfarbstoffe und -pigmente, hydroxysubstituierte Squary liumpigmente,
Perylimide, von Allied Chemical Corporation unter dem Handelsnamen
INDOFASTTM Double Scarlet, INDOFASTTM Violet Lake B, INDOFASTTM Brilliant
Scarlet und INDOFASTTM Orange erhältliche
mehrkernige Chinone, von DuPont unter dem Handelsnamen MONASTRALTM Red, MONASTRALTM Violet
und MONASTRALTM Red Y erhältliche
Chinacridone, von Naphthalin-1,4,5,8-tetracarbonsäure abgeleitete
Pigmente einschließlich
der Perinone, Tetrabenzoporphyrine und Tetranaphthaloporphyrine, Indigo-
und Thioindigofarbstoffe, Benzothioxanthenderivate, von Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäure abgeleitete
Pigmente, Polyazopigmente einschließlich Bisazo-, Trisazo- und
Tetrakisazopigmenten, Polymethinfarbstoffe, Chinazolingruppen enthaltende
Farbstoffe, tertiäre
Amine, amorphes Selen, Selenlegierungen wie etwa Selen-Tellur, Selen-Tellur-Arsen und Selen-Arsen,
Cadmiumsulfoselenid, Cadmiumselenid, Cadmiumsulfid und Gemische
davon ein. Bei einigen Ausführungsformen
umfaßt
die ladungserzeugende Verbindung Oxytitanphthalocyanin (z. B. irgendeine
Phase davon), Hydroxygalliumphthalocyanin oder eine Kombination
davon.
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Die
photoleitfähige
Schicht dieser Erfindung kann gegebenenfalls ein zweites Ladungstransportmaterial
enthalten, das eine Ladungstransportverbindung, eine Elektronentransportverbindung
oder eine Kombination beider sein kann. Im allgemeinen kann jede
in der Technik bekannte Ladungstransportverbindung oder Elektronentransportverbindung
als zweites Ladungstransportmaterial verwendet werden.
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Eine
Elektronentransportverbindung und ein UV-Lichtstabilisator können eine
synergistische Beziehung zum Bereitstellen des gewünschten
Elektronenflusses innerhalb des Photoleiters aufweisen. Das Vorhandensein
der UV-Lichtstabilisatoren verändert
die Elektronentransporteigenschaften der Elektronentransportverbindungen
unter Verbessern der Elektronentransporteigenschaften des Verbundes.
UV-Lichtstabilisatoren können
Ultraviolettlichtabsorber oder Ultraviolettlichtinhibitoren sein,
die freie Radikale einfangen.
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UV-Lichtabsorber
können
Ultraviolettstrahlung absorbieren und als Wärme ableiten. Von UV-Lichtinhibitoren
wird angenommen, daß sie
durch das Ultraviolettlicht erzeugte freie Radikale einfangen und
nach dem Einfangen der freien Radikale anschließend aktive Stabilisatorstruktureinheiten
unter Energieabführung
regenerieren. Im Hinblick auf die synergistische Beziehung der UV-Stabilisatoren
mit Elektronentransportverbindungen müssen die besonderen Vorteile
der UV-Stabilisatoren nicht ihre UV-Stabilisierungseigenschaften sein,
obschon die UV-Stabilisierungseigenschaft beim Verringern eines Abbaus
des Organophotorezeptors im Lauf der Zeit zusätzlich von Vorteil sein kann.
Das verbesserte synergistische Leistungsverhalten von Organophotorezeptoren
mit Schichten, die sowohl eine Elektronentransportverbindung als
auch einen UV-Stabilisator umfassen, wird in der von Zhu am 28.
April 2003 eingereichten, als US-A1-2003/0228534 veröffentlichten mitanhängigen US-Patentanmeldung
Seriennummer 10/425 333 mit dem Titel „Organophotoreceptor With
A Light Stabilizer [Organophotorezeptor mit einem Lichtstabilisator]" weiter beschrieben.
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Nicht-begrenzende
Beispiele eines geeigneten Lichtstabilisators schließen zum
Beispiel gehinderte Trialkylamine wie etwa Tinuvin 144 und Tinuvin
292 (von Ciba Specialty Chemicals, Terrytown, NY), gehinderte Alkoxydialkylamine
wie etwa Tinuvin 123 (von Ciba Specialty Chemicals), Benzotriazole
wie etwa Tinuvan 328, Tinuvin 900 und Tinuvin 928 (von Ciba Specialty
Chemicals), Benzophenone wie etwa Sandovur 3041 (von Clariant Corp.,
Charlotte, N.C.), Nickelverbindungen wie etwa Arbestab (von Robinson
Brothers Ltd., West Midlands, Großbritannien), Salicylate, Cyancinnamate,
Benzylidenmalonate, Benzoate, Oxanilide wie etwa Sandovur VSU (von
Clariant Corp., Charlotte, N.C.), Triazine wie etwa Cyagard UV-1164
(von Cytec Industries Inc., N.J.) und polymere sterisch gehinderte
Amine wie etwa Luchem (von Atochem North America, Buffalo, NY) ein.
Bei einigen Ausführungsformen
ist der Lichtstabilisator aus der aus gehinderten Trialkylaminen
mit der folgenden Formel bestehenden Gruppe ausgewählt:
worin 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 jeweils unabhängig Wasserstoff, eine Alkylgruppe oder
Ester- oder Ethergruppe sind und R
5, R
9 und R
14 jeweils
unabhängig
eine Alkylgruppe sind und X eine Verbindungsgruppe ist, die aus
der aus -O-CO-(CH
2)
m-CO-O-,
worin m zwischen 2 und 20 ist, bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
-
Das
Bindemittel ist allgemein in der Lage, das Ladungstransportmaterial
(im Fall der Ladungstransportschicht oder eines Einzelschichtaufbaus),
die ladungserzeugende Verbindung (im Fall der ladungserzeugenden
Schicht oder eines Einzelschichtaufbaus) und/oder eine Elektronentransportverbindung
bei geeigneten Ausführungsformen
zu dispergieren oder lösen.
Beispiele geeigneter Bindemittel sowohl für die ladungserzeugende Schicht
als auch die Ladungstransportschicht schließen im allgemeinen zum Beispiel
Polystyrol-co-butadien, Polystyrol-co-acrylnitril, modifizierte
Acrylpolymere, Polyvi nylacetat, Styrolalkydharze, Soja-Alkylharze,
Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyacrylnitril, Polycarbonate,
Polyacrylsäure,
Polyacrylate, Polymethacrylate, Styrolpolymere, Polyvinylbutyral,
Alkydharze, Polyamide, Polyurethane, Polyester, Polysulfone, Polyether,
Polyketone, Phenoxyharze, Epoxyharze, Silikonharze, Polysiloxane,
Poly(hydroxyether)harze, Polyhydroxystyrolharze, Novolak, Poly(phenylglycidylether)-co-dicyclopentadien,
Copolymere aus bei den vorstehend angeführten Polymeren verwendeten
Monomeren und Kombinationen davon ein. Spezielle geeignete Bindemittel
schließen
zum Beispiel Polyvinylbutyral, Polycarbonat und Polyester ein. Nicht-begrenzende
Beispiele eines Polyvinylbutyrals schließen BX-1 und BX-5 von Sekisui
Chemical Co. Ltd., Japan, ein. Nicht-begrenzende Beispiele eines
geeigneten Polycarbonats schließen
Polycarbonat A, das von Bisphenol-A abgeleitet ist (z. B. lupilon-A
von Mitsubishi Engineering Plastics oder Lexan 145 von General Electric),
Polycarbonat Z, das von Cyclohexylidenbisphenol abgeleitet ist (z.
B. lupilon-Z von Mitsubishi Engineering Plastics Corp., White Plain,
New York) und Polycarbonat C ein, das von Methylbisphenol A abgeleitet
ist (von Mitsubishi Chemical Corporation). Nicht-begrenzende Beispiele
geeigneter Polyesterbindemittel schließen ortho-Polyethylenterephthalat
(z. B. OPET TR-4 von Kanebo Ltd., Yamaguchi, Japan) ein.
-
Geeignete
wahlfreie Additive für
irgendeine oder mehrere der Schichten schließen zum Beispiel Antioxidantien,
Kupplungsmittel, Dispergiermittel, Härtungsmittel, Tenside und Kombinationen
davon ein.
-
Das
photoleitfähige
Element weist insgesamt typischerweise eine Dicke von etwa 10 Mikron
bis etwa 45 Mikron auf. Bei den Doppelschicht-Ausführungsformen
mit einer getrennten ladungserzeugenden Schicht und einer getrennten
Ladungstransportschicht weist die ladungserzeugende Schicht im allgemeinen
eine Dicke von etwa 0,5 Mikron bis etwa 2 Mikron auf und die Ladungstransportschicht
weist bei Ausführungsformen eine
Dicke von etwa 5 Mikron bis etwa 35 Mikron auf. Bei Ausführungsformen,
bei denen sich das Ladungstransportmaterial und die ladungserzeugende
Verbindung in derselben Schicht befinden, weist die Schicht mit der
ladungserzeugenden Verbindung und der Ladungstransportzusammensetzung
im allgemeinen eine Dicke von etwa 7 Mikron bis etwa 30 Mikron auf.
Bei Ausführungsformen
mit einer eigenen Elektronentransportschicht weist die Elektronentransportschicht
bei Ausführungsformen
eine durchschnittliche Dicke von etwa 0,5 Mikron bis etwa 10 Mikron
und bei weiteren Ausführungsformen
von etwa 1 Mikron bis etwa 3 Mikron auf. Im allgemeinen kann eine
Elektronentransport-Überzugsschicht
die mechanische Verschleißbeständigkeit
erhöhen,
erhöht
die Bestän digkeit
gegenüber
Trägerflüssigkeit
und Luftfeuchtigkeit und verringert den Abbau des Photorezeptors
durch Koronagase. Ein Durchschnittsfachmann erkennt, daß weitere
Dickenbereiche innerhalb der ausdrücklichen vorstehenden Bereiche
in Betracht gezogen werden und sich innerhalb der vorliegenden Offenbarung
befinden.
-
Im
allgemeinen liegt bei den hierin beschriebenen Organophotorezeptoren
die ladungserzeugende Verbindung in einer Menge von etwa 0,5 bis
etwa 25 Gewichtsprozent, bei weiteren Ausführungsformen in einer Menge
von etwa 1 bis etwa 15 Gewichtsprozent und bei anderen Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 2 bis etwa 10 Gewichtsprozent bezogen auf
das Gewicht der photoleitfähigen
Schicht vor. Geeigneterweise liegt das Ladungstransportmaterial
bei Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 10 bis etwa 80 Gewichtsprozent bezogen auf
das Gewicht der photoleitfähigen
Schicht, bei weiteren Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 35 bis etwa 60 Gewichtsprozent und bei anderen
Ausführungsformen
von etwa 45 bis etwa 55 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht
der photoleitfähigen
Schicht vor. Wenn das wahlfreie zweite Ladungstransportmaterial
vorhanden ist, kann es in einer Menge von wenigstens etwa 2 Gewichtsprozent,
bei anderen Ausführungsformen
von etwa 2,5 bis etwa 25 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht
der photoleitfähigen
Schicht und bei weiteren Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 4 bis etwa 20 Gewichtsprozent bezogen auf
das Gewicht der photoleitfähigen
Schicht vorliegen. Geeigneterweise liegt das Bindemittel bei Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 15 bis etwa 80 Gewichtsprozent bezogen auf
das Gewicht der photoleitfähigen
Schicht und bei weiteren Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 20 bis etwa 75 Gewichtsprozent bezogen auf
das Gewicht der photoleitfähigen
Schicht vor. Ein Durchschnittsfachmann erkennt, daß weitere
Bereiche innerhalb der ausdrücklichen
Zusammensetzungsbereiche in Betracht gezogen werden und sich innerhalb
der vorliegenden Offenbarung befinden.
-
Bei
den Doppelschicht-Ausführungsformen
mit einer getrennten ladungserzeugenden Schicht und einer Ladungstransportschicht
umfaßt
die Ladungserzeugungsschicht im allgemeinen ein Bindemittel in einer Menge
von etwa 10 bis etwa 90 Gewichtsprozent, bei weiteren Ausführungsformen
von etwa 15 bis etwa 80 Gewichtsprozent und bei einigen Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 20 bis etwa 75 Gewichtsprozent bezogen auf
das Gewicht der Ladungserzeugungsschicht. Wenn das wahlfreie Ladungstransportmaterial
in der Ladungserzeugungsschicht vorhanden ist, kann es im allgemeinen
in einer Menge von mindestens etwa 2,5 Gewichtsprozent, bei weiteren
Ausführungsformen
von etwa 4 bis etwa 30 Gewichtsprozent und bei anderen Ausführungsfor men
in einer Menge von etwa 10 bis etwa 25 Gewichtsprozent bezogen auf
das Gewicht der Ladungserzeugungsschicht vorliegen. Die Ladungserzeugungsschicht
umfaßt
im allgemeinen ein Bindemittel in einer Menge von etwa 20 Gewichtsprozent
bis etwa 70 Gewichtsprozent und bei weiteren Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 30 Gewichtsprozent bis etwa 50 Gewichtsprozent.
Ein Durchschnittsfachmann erkennt, daß weitere Bereiche von Bindemittelkonzentrationen
bei den Doppelschicht-Ausführungsformen
innerhalb der vorstehenden ausdrücklichen
Bereiche in Betracht gezogen werden und sich innerhalb der vorliegenden
Offenbarung befinden.
-
Bei
den Ausführungsformen
mit einer Einzelschicht mit einer ladungserzeugenden Verbindung
und einem Ladungstransportmaterial umfaßt die photoleitfähige Schicht
im allgemeinen ein Bindemittel, ein Ladungstransportmaterial und
eine Ladungserzeugungsverbindung. Die Ladungserzeugungsverbindung
kann in einer Menge von etwa 0,05 bis etwa 25 Gewichtsprozent und
bei einer weiteren Ausführungsform
in einer Menge von etwa 2 bis etwa 15 Gewichtsprozent bezogen auf
das Gewicht der photoleitfähigen
Schicht vorliegen. Das Ladungstransportmaterial kann in einer Menge
von etwa 10 bis etwa 80 Gewichtsprozent, bei anderen Ausführungsformen
von etwa 25 bis etwa 65 Gewichtsprozent, bei zusätzlichen Ausführungsformen
von etwa 30 bis etwa 60 Gewichtsprozent und bei weiteren Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 35 bis etwa 55 Gewichtsprozent bezogen auf
das Gewicht der photoleitfähigen
Schicht vorliegen, wobei der Rest der photoleitfähigen Schicht das Bindemittel
und wahlfreie Additive wie etwa irgendwelche herkömmlichen
Additive umfaßt.
Eine Einzelschicht mit einer Ladungstransportzusammensetzung und
einer ladungserzeugenden Verbindung umfaßt im allgemeinen ein Bindemittel
in einer Menge von etwa 10 Gewichtsprozent bis etwa 75 Gewichtsprozent,
bei anderen Ausführungsformen
von etwa 20 Gewichtsprozent bis etwa 60 Gewichtsprozent und bei
weiteren Ausführungsformen
von etwa 25 Gewichtsprozent bis etwa 50 Gewichtsprozent. Gegebenenfalls
kann die Schicht mit der ladungserzeugenden Verbindung und dem Ladungstransportmaterial
ein zweites Ladungstransportmaterial umfassen. Wenn das wahlfreie
zweite Ladungstransportmaterial vorhanden ist, kann es im allgemeinen
in einer Menge von mindestens 2,5 Gewichtsprozent, bei weiteren
Ausführungsformen von
etwa 4 bis etwa 30 Gewichtsprozent und bei anderen Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 10 bis etwa 25 Gewichtsprozent bezogen auf
das Gewicht der photoleitfähigen
Schicht vorliegen. Ein Durchschnittsfachmann erkennt, daß weitere
Zusammensetzungsbereiche innerhalb der ausdrücklichen Zusammensetzungsbereiche
für die
vorstehenden Schichten in Betracht gezogen werden und sich innerhalb
der vorliegenden Offenbarung befinden.
-
Im
allgemeinen kann jede Schicht mit einer Elektronentransportschicht
vorteilhafterweise weiter einen UV-Lichtstabilisator einschließen. Insbesondere
kann die Elektronentransportschicht im allgemeinen eine Elektronentransportverbindung,
ein Bindemittel und einen wahlfreien UV-Lichtstabilisator einschließen. Eine eine
Elektronentransportverbindung umfassende Überzugsschicht wird weiter
in der als US2003/0194626 A1 veröffentlichten,
mitanhängigen
US-Patentanmeldung Seriennr. 10/396 536 an Zhu et al. mit dem Titel „Organophotoreceptor
With An Electron Transport Layer (Organophotorezeptor mit einer
Elektronentransportschicht)„ beschrieben. Zum Beispiel
kann eine vorstehend beschriebene Elektronentransportverbindung
bei der Trennschicht der hierin beschriebenen Photoleiter verwendet
werden. Geeigneterweise kann die Elektronentransportverbindung in
einer Elektronentransportschicht in einer Menge von etwa 10 bis
etwa 50 Gewichtsprozent und bei anderen Ausführungsformen in einer Menge
von etwa 20 bis etwa 40 Gewichtsprozent bezogen auf das Gewicht
der Elektronentransportschicht vorliegen. Ein Durchschnittsfachmann
erkennt, daß weitere
Zusammensetzungsbereiche innerhalb der ausdrücklichen Bereiche in Betracht
gezogen werden und sich innerhalb der vorliegenden Offenbarung befinden.
-
Falls
der UV-Lichtstabilisator in einer oder mehr geeigneten Schichten
des Photoleiters vorhanden ist, liegt er geeigneterweise in einer
Menge von etwa 0,5 bis etwa 25 Gewichtsprozent und bei einigen Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 1 bis etwa 10 Gewichtsprozent bezogen auf
das Gewicht der jeweiligen Schicht vor. Ein Durchschnittsfachmann
erkennt, daß weitere
Zusammensetzungsbereiche innerhalb der ausdrücklichen Bereiche in Betracht
gezogen werden und sich innerhalb der vorliegenden Offenbarung befinden.
-
Die
photoleitfähige
Schicht kann zum Beispiel durch Dispergieren oder Lösen der
Komponenten wie etwa einem oder mehr aus einer ladungserzeugenden
Verbindung, dem Ladungstransportmaterial dieser Erfindung, einem
zweiten Ladungstransportmatenal wie etwa einer Ladungstransportverbindung
oder einer Elektronentransportverbindung, einem UV-Lichtstabilisator
und einem polymeren Bindemittel in einem organischen Lösungsmittel,
Auftragen der Dispersion und/oder Lösung auf die jeweilige darunterliegende
Schicht und Trocknen des Überzugs
gebildet werden. Insbesondere können
die Komponenten durch Homogenisieren unter hoher Scherkraft, Kugelmahlen,
Attritormahlen, Hochenergie-Perl(Sand)mahlen oder andere in der
Technik bekannte Verfahren zur Teilchengrößenverringerung oder Mischmittel
zur wirkungsvollen Teilchengrößenverringe rung
beim Bilden einer Dispersion dispergiert werden.
-
Der
Photorezeptor kann gegebenenfalls auch eine oder mehr zusätzliche
Schichten aufweisen. Eine zusätzliche
Schicht kann zum Beispiel eine Unterschicht oder eine Überzugsschicht
wie etwa eine Sperrschicht, eine Trennschicht, eine Schutzschicht
oder eine Haftschicht sein. Eine Trennschicht oder eine Schutzschicht
kann die oberste Schicht des Photoleiterelements bilden. Eine Sperrschicht
kann sich zwischen der Trennschicht und dem photoleitfähigen Element
befinden oder zum Überziehen
des photoleitfähigen
Elements verwendet werden. Die Sperrschicht liefert Schutz vor einem
Abrieb der Unterschichten. Eine Haftschicht liegt zwischen einem
photoleitfähigen
Element, einer Sperrschicht und einer Trennschicht oder irgendeiner
Kombination davon und verbessert die Haftung dazwischen. Eine Unterschicht
ist eine ladungsblockierende Schicht und liegt zwischen dem elektrisch
leitfähigen
Substrat und dem photoleitfähigen
Element. Die Unterschicht kann auch die Haftung zwischen dem elektrisch
leitfähigen
Substrat und dem photoleitfähigen
Element verbessern.
-
Geeignete
Sperrschichten schließen
zum Beispiel Überzüge wie etwa
einen vernetzbaren Überzug aus
Siloxanol-kolloidalem Siliziumoxid und Überzug aus hydroxyliertem Silsesquioxan-kolloidalem
Siliziumoxid und organische Bindemittel wie etwa Polyvinylalkohol,
Methylvinylether/Maleinanhydrid-Copolymer, Casein, Polyvinylpyrrolidon,
Polyacrylsäure,
Gelatine, Stärke,
Polyurethane, Polyimide, Polyester, Polyamide, Polyvinylacetat,
Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polycarbonate, Polyvinylbutyral,
Polyvinylacetoacetal, Polyvinylformal, Polyacrylnitril, Polymethylmethacrylat,
Polyacrylate, Polyvinylcarbazole, Copolymere aus bei den vorstehend
angeführten
Polymeren verwendeten Monomeren, Vinylchlorid/Vinylacetat/Vinylalkohol-Terpolymere,
Vinylchlorid/Vinylacetat/Maleinsäure-Terpolymere,
Ethylen/Vinylacetat-Copolymere, Vinylchlorid/Vinylidenchlorid-Copolymere, Cellulosepolymere
und Gemische davon ein. Die vorstehenden Sperrschichtpolymeren können gegebenenfalls
kleine anorganische Teilchen wie etwa pyrogenes Siliziumoxid, Siliziumoxid,
Titanoxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder eine Kombination davon
enthalten. Sperrschichten werden weiter im US-Patent 6 001 522 an
Woo et al. mit dem Titel „Barrier
Layer For Photoconductor Elements Comprising An Organic Polymer
And Silica (Ein organisches Polymer und Siliziumoxid umfassende
Sperrschicht für
Photoleiterelemente)" beschrieben.
Der Trennschicht-Decklack kann jede in der Technik bekannte Trennschichtzusammenfassung
umfassen. Bei einigen Ausführungsformen
ist die Trennschicht ein fluoriertes Polymer, Siloxanpolymer, Fluorsilikonpolymer,
Silan, Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylat oder eine Kombination
daraus. Die Trennschichten können
vernetzte Polymere umfassen.
-
Die
Trennschicht kann zum Beispiel jede in der Technik bekannte Trennschichtzusammenfassung
umfassen. Bei einigen Ausführungsformen
umfaßt
die Trennschicht ein fluoriertes Polymer, Siloxanpolymer, Fluorsilikonpolymer,
Polysilan, Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylat, Poly(methylmethacrylat-co-methacrylsäure), Urethanharze,
Urethan-Epoxyharze,
acrylierte Urethanharze, Urethan-Acrylharze oder eine Kombination davon.
Bei weiteren Ausführungsformen
können
die Trennschichten vernetzte Polymere umfassen.
-
Die
Schutzschicht kann den Organophotorezeptor vor einem chemischen
und mechanischen Abbau schützen.
Die Schutzschicht kann jede in der Technik bekannte Schutzschichtzusammensetzung
umfassen. Bei einigen Ausführungsformen
ist die Schutzschicht ein fluoriertes Polymer, Siloxanpolymer, Fluorsilikonpolymer,
Polysilan, Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylat, Poly(methylmethacrylat-co-methacrylsäure), Urethanharze,
Urethan-Epoxyharze, acrylierte Urethanharze, Urethan-Acrylharze
oder eine Kombination daraus. Bei einigen Ausführungsformen von besonderem
Interesse sind die Trennschichten vernetzte Polymere.
-
Eine Überzugsschicht
kann eine in der als US2003/0194626 A1 veröffentlichten, mitanhängigen US-Patentanmeldung
Seriennr. 10/396 536 an Zhu et al. mit dem Titel „Organoreceptor
With An Electron Transport Layer (Organorezeptor mit einer Elektronentransportschicht)" beschriebene Elektronentransportverbindung
umfassen. Zum Beispiel kann eine vorstehend beschriebene Elektronentransportverbindung
bei der Trennschicht dieser Erfindung verwendet werden. Die Elektronentransportverbindung
in der Überzugsschicht kann
in einer Menge von etwa 2 bis 50 Gewichtsprozent und bei anderen
Ausführungsformen
in einer Menge von etwa 10 bis etwa 40 Gewichtsprozent bezogen auf
das Gewicht der Trennschicht vorliegen. Ein Durchschnittsfachmann
erkennt, daß weitere
Zusammensetzungsbereiche innerhalb der ausdrücklichen Bereiche in Betracht
gezogen werden und sich innerhalb der vorliegenden Offenbarung befinden.
-
Im
allgemeinen umfassen Haftschichten ein filmbildendes Polymer wie
etwa Polyester, Polyvinylbutyral, Polyvinylpyrrolidon, Polyurethan,
Polymethylmethacrylat, Poly(hydroxyaminoether) und dergleichen. Sperr-
und Haftschichten werden im US-Patent 6 180 305 an Ackley et al.
mit dem Titel „Organic
Photoreceptors for Liquid Electrophotography (Organische Photorezeptoren
für die
Flüssigkeitselektrophotographie)" weiter beschrie ben.
-
Unterschichten
können
zum Beispiel Polyvinylbutyral, Organosilane, hydrolysierbare Silane,
Epoxyharze, Polyester, Polyamide, Polyurethane, Silikone und dergleichen
umfassen. Bei einigen Ausführungsformen
weist die Unterschicht eine Trockendicke zwischen etwa 20 Ångström und etwa
2000 Ångström auf. Leitfähige Metalloxidteilchen
enthaltende Unterschichten können
zwischen etwa 1 und etwa 25 Mikron dick sein. Ein Durchschnittsfachmann
erkennt, daß weitere
Zusammensetzungs- und Dickenbereiche innerhalb der ausdrücklichen
Bereiche in Betracht gezogen werden und sich innerhalb der vorliegenden
Offenbarung befinden.
-
Die
hierin beschriebenen Ladungstransportmaterialien und diese Verbindungen
einschließenden
Photorezeptoren sind zur Verwendung bei einem Bilderzeugungsverfahren
mit entweder Trocken- oder Flüssigtonerentwicklung
geeignet. Zum Beispiel können
alle in der Technik bekannten Trockentoner und Flüssigtoner bei
dem Verfahren und dem Gerät
dieser Erfindung verwendet werden. Eine Flüssigtonerentwicklung kann erwünscht sein,
da sie verglichen mit Trockentonern den Vorteil des Lieferns von
Bildern mit höherer
Auflösung bieten
und eine geringere Energie zur Bildfixierung erfordert. Beispiele
geeigneter Flüssigtoner
sind in der Technik bekannt. Flüssigtoner
umfassen im allgemeinen in einer Trägerflüssigkeit dispergierte Tonerteilchen. Die
Tonerteilchen können
ein Farbmittel/Pigment, ein Harzbindemittel und/oder einen Ladungsdirektor
umfassen. Bei einigen Ausführungsformen
eines Flüssigtoners
kann das Verhältnis
von Harz zu Pigment von 1:1 bis 10:1 und bei anderen Ausführungsformen
von 4:1 bis 8:1 betragen. Flüssigtoner
werden in den veröffentlichten US-Patentanmeldungen
2002/0128349 mit dem Titel „Liquid
Inks Comprising A Stable Organosol (Ein stabiles Organosol umfassende
flüssige
Druckfarben)", 2002/0086916
mit dem Titel „Liquid
Inks Comprising Treated Colorant Particles (Behandelte Farbmittelteilchen
umfassende flüssige
Druckfarben)" und
dem US-Patent Nr. 6 649 316 mit dem Titel „Phase Change Developer For
Liquid Electrophotography (Phasenwechselentwickler zur Flüssigkeitselektrophotographie)" weiter beschrieben.
-
Ladungstransportmaterial
-
Wie
hierin beschrieben umfaßt
ein Organophotorezeptor eine Ladungstransportverbindung mit der Formel
ein, worin X
1 und
X
2 jeweils unabhängig eine Verbindungsgruppe
wie etwa eine -(CH
2)
m-Gruppe
sind, worin m eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 einschließlich ist
und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, N,
C, B, Si, P, C=O, O=S=O, eine Gruppe NR
a,
eine Gruppe CR
b, eine Gruppe CR
cR
d oder SiR
eR
f ersetzt sind, worin R
a,
R
b, R
c, R
d, R
f und R
f jeweils unabhängig eine Bindung, H, eine
Hydroxygruppe, eine Thiolgruppe, eine Carboxygruppe, eine Aminogruppe,
eine Alkylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe,
eine heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe oder ein Teil
einer Ringgruppe wie etwa Cycloalkylgruppen oder eine Benzogruppe
sind;
Ar eine aromatische Gruppe umfaßt;
R
1,
R
2 und R
3 jeweils
unabhängig
H, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe, eine
aromatische Gruppe oder eine heterocyclische Gruppe umfassen und
n
eine Verteilung ganzer Zahlen zwischen 1 und 100000 mit einem größeren Durchschnittswert
als eins ist.
-
Vorzugsweise
umfassen R1 und R2 jeweils
unabhängig
eine (N,N-disubstituiertes Amino)arylgruppe.
-
Vorzugsweise
umfassen X1 und X2 jeweils
unabhängig
eine -(CH2)m-Gruppe,
worin m eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 einschließlich ist
und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, N,
C, B, Si, P, C=O, O=S=O, eine Gruppe NRa,
eine Gruppe CRb, eine Gruppe CRcRd oder SiReRf ersetzt sind, worin Ra,
Rb, Rc, Rd, Re und Rf jeweils unabhängig eine Bindung, H, eine
Hydroxygruppe, eine Thiolgruppe, eine Carboxygruppe, eine Aminogruppe,
eine Alkylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe, eine
heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe oder ein Teil einer
Ringgruppe sind.
-
Vorzugsweise
ist X1 eine Gruppe -Y4-CH2- und ist X2 eine
Gruppe -Y5-CH2CH(Y6H)CH2-Y1-Z1-Y2-Z2-Y3-CH2CH(Y7H)-, worin Y1, Y2, Y3, Y4,
Y5, Y6 und Y7 jeweils unabhängig O, S oder NR sind, worin
R H, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe, eine
aromatische Gruppe oder eine heterocyclische Gruppe ist und Z1 und Z2 jeweils
unabhängig
eine aromatische Gruppe sind.
-
Vorzugsweise
sind Y1, Y2 und
Y3 jeweils unabhängig S und sind Z1 und
Z2 jeweils unabhängig eine Phenylengruppe.
-
Vorzugsweise
ist Ar eine aromatische C6H3-Gruppe.
-
Vorzugsweise
umfaßt
das photoleitfähige
Element des Organophotorezeptors weiter ein zweites Ladungstransportmaterial.
-
Vorzugsweise
umfaßt
das zweite Ladungstransportmaterial eine Elektronentransportverbindung.
-
Vorzugsweise
umfaßt
das photoleitfähige
Element des Organophotorezeptors weiter ein Bindemittel.
-
Bei
einigen Ausführungsformen
sind X1 und X2 dasselbe.
Bei anderen Ausführungsformen
sind X1 und X2 verschiedenen.
-
Bei
einigen Ausführungsformen
sind X1 und X2 jeweils
unabhängig
eine Verbindungsgruppe wie etwa eine -(CH2)m-Gruppe, worin m eine ganze Zahl zwischen
1 und 20 einschließlich,
insbesondere zwischen 1 und 16 einschließlich, spezieller zwischen
1 und 12 einschließlich
ist und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S,
N, C, B, Si, P, C=O, O=S=O, eine Gruppe NRa,
eine Gruppe CRb, eine Gruppe CRcRd oder SiReRf ersetzt sind, worin Ra,
Rb, Rc, Rd, Re und Rf jeweils unabhängig eine Bindung, H, eine
Hydroxygruppe, eine Thiolgruppe, eine Carboxygruppe, eine Aminogruppe,
eine Alkylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe,
eine heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe oder ein Teil
einer Ringgruppe wie etwa Cycloalkylgruppen oder eine Benzogruppe
sind.
-
Bei
einigen Ausführungsformen
ist Ar eine aromatische Gruppe, insbesondere eine aromatische C6H3-Gruppe.
-
Bei
einigen Ausführungsformen
ist R3 H, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe,
eine Alkinylgruppe, eine aromatische Gruppe oder eine heterocyclische
Gruppe. Insbesondere ist R3 H.
-
Bei
einigen Ausführungsformen
sind R1 und R2 jeweils
unabhängig
H, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe, eine
aromatische Gruppe oder eine heterocyclische Gruppe. Insbesondere
umfassen bei gewissen Ausführungsformen
R1 und R2 jeweils
unabhängig
eine aromatische Gruppe. Bei gewissen Ausführungsformen sind sowohl R1 und R2 eine (N,N-disubstituiertes
Amino)arylgruppe.
-
Bezüglich Formel
(I) ist insbesondere an X1, X2 und
Ar eine Substitution frei gestattet. Änderungen der Substituenten
wie etwa einer aromatischen Gruppe, einer Alkylgruppe, einer heterocyclischen
Gruppe und einer Ringgruppe wie etwa einer Benzogruppe an X1, X2 und Ar können zu
verschiedenen physikalischen Wirkungen auf die Eigenschaften der
Verbindungen wie etwa Beweglichkeit, Löslichkeit, Verträglichkeit,
Stabilität, spektrale
Absorption, Dispergierbarkeit und dergleichen führen, wobei zum Beispiel Substitutionen
eingeschlossen sind, von denen in der Technik bekannt ist, daß sie bestimmte Änderungen
bewirken.
-
Bei
einigen Ausführungsformen
können
die hierin beschriebenen Organophotorezeptoren ein verbessertes
Ladungstransportmaterial der Formel (I) umfassen, worin X
1 eine Gruppe -Y
4-CH
2- ist und X
2 eine
Gruppe -Y
5-CH
2CH(Y
6H)CH
2-Y
1-Z
1-Y
2-Z
2-Y
3-CH
2CH(Y
7H)- ist, worin Y
1,
Y
2, Y
3, Y
4, Y
5 und Y
6 und Y
7 jeweils
unabhängig
O, S oder NR sind, worin R H, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe,
eine Alkinylgruppe, eine aromatische Gruppe oder eine heterocyclische
Gruppe ist und Z
1 und Z
2 jeweils
unabhängig
eine aromatische Gruppe, zum Beispiel C
6H
4 sind. Bei einigen Ausführungsformen ist X
2 wie
im vorherigen Satz definiert, wobei Y
1,
Y
2, Y
3, Y
4, Y
5, Y
6 und
Y
7 jeweils unabhängig O oder S sind. Bei einigen
Ausführungsformen
sind Y
1, Y
2 und
Y
3 jeweils unabhängig S. Bei einigen Ausführungsformen
sind Y
4, Y
5, Y
6 und Y
7 jeweils
unabhängig
O. Bei anderen Ausführungsformen
ist X
1 eine Gruppe -O-CH
2- und ist X
2 eine Gruppe -OCH
2CH(OH)CH
2-Y
1-Z
1-Y
2-Z
2-Y
3-CH
2CH(OH)-. Bei weiteren Ausführungsformen
ist X
1 eine Gruppe -O-CH
2- und
ist X
2 eine Gruppe -OCH
2CH(OH)CH
2S-(C
6H
4)S(C
6H
4)SCH
2CH(OH)-.
Bei weiteren Ausführungsformen
ist Ar eine aromatische C
6H
3-Gruppe
und umfassen R
1 und R
2 jeweils
unabhängig
eine aromatische Gruppe wie etwa eine (N,N-disubstituiertes Amino)arylgruppe.
Ein spezifi sches, nicht-einschränkendes
Beispiel geeigneter Ladungstransportmaterialien innerhalb Formel
(I) der vorliegenden Erfindung weist die folgende Struktur auf:
worin
n eine Verteilung ganzer Zahlen zwischen 1 und 100000 mit einem
größeren Durchschnittswert
als eins ist.
-
Synthese von Ladungstransportmaterialien
-
Die
Synthese der Ladungstransportmaterialien dieser Erfindung kann durch
das folgende Mehrstufen-Syntheseverfahren durchgeführt werden,
obschon andere geeignete Syntheseverfahren von einem Durchschnittsfachmann
auf der Grundlage der Beschreibung hierin verwendet werden können.
-
Die
Buchstabengruppen in den in den nachstehenden Syntheseverfahren
dargestellten Strukturen sind wie folgt definiert: X1,
X2, X3 und X4 sind jeweils unabhängig eine Verbindungsgruppe
wie etwa eine -(CH2)m-Gruppe,
worin m eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 einschließlich ist
und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, N,
C, B, Si, P, C=O, O=S=O, eine Gruppe NRa,
eine Gruppe CRb, eine Gruppe CRcRd oder SiReRf ersetzt sind, worin Ra,
Rb, Rc, Rd, Re und Rf jeweils unabhängig eine Bindung, H, eine
Hydroxygruppe, eine Thiolgruppe, eine Carboxygruppe, eine Aminogruppe,
eine Alkylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe,
eine heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe oder ein Teil
einer Ringgruppe wie etwa Cycloalkylgruppen oder eine Benzogruppe
sind. Ar umfaßt
eine aromatische Gruppe. R1, R2 und
R3 umfassen jeweils unabhängig H,
eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe, eine aromatische
Gruppe oder eine heterocyclische Gruppe. Der Ausdruck n ist eine
Verteilung ganzer Zahlen zwischen 1 und 100000 mit einem größeren Durchschnittswert
als eins. Q1, Q2,
Q3 und Q4 sind jeweils
eine funktionelle Gruppe wie etwa eine Hydroxygruppe, eine Thiolgruppe,
eine Carboxygruppe und eine Aminogruppe, die mit einer reaktionsfähigen Ringgruppe
reagiert. E1 und E2 sind
jeweils unabhängig
eine reaktionsfähige
Ringgruppe wie etwa eine Epoxygruppe, eine Thiiranylgruppe, eine
Aziridinogruppe und eine Oxetanylgruppe.
-
Allgemeines
Syntheseverfahren
-
Der
erste Schritt ist die Hydrazonbildungsreaktion zwischen einem Aldehyd
oder einem Keton mit einem Überschuß Hydrazin
(H2N-NH2) unter
Bilden des entsprechenden Hydrazons der Formel (IV). Die Reaktion
kann mit Säuren
wie etwa Schwefelsäure
und Salzsäure
katalysiert werden.
-
Im
zweiten Schritt kann das Hydrazon der Formel (IV) mit einem aromatischen
Aldehyd oder Keton mit zwei funktionellen Gruppen (Q1 und
Q2, die mit einer reaktionsfähigen Ringgruppe
reagieren können)
unter Bilden der entsprechenden Azinverbindung der Formel (III)
reagieren. Q1 und Q2 können gleich
oder verschieden sein. Bei einigen Ausführungsformen sind Q1 und Q2 jeweils
unabhängig
aus der aus einer Hydroxygruppe, Thiolgruppe, Carboxygruppe und
einer Aminoggrppe bestehenden Gruppe ausgewählt. Die Reaktion kann mit Säuren wie
etwa Schwefelsäure
und Salzsäure
katalysiert werden.
-
Im
dritten Schritt kann die Azinverbindung der Formel (III) mit wenigstens
einem eine reaktionsfähige Ringgruppe
umfassenden organischen Halogenid in Gegenwart einer Alkalie unter
Bilden der entsprechenden Azinverbindung der Formel (II) mit zwei
reaktionsfähigen
Ringgruppen (E1 und E2)
reagieren. E1 und E2 können gleich
oder verschieden sein. Falls es gewünscht wird, daß E1 und E2 dasselbe
sind, kann ein organisches Halogenid mit einer reaktionsfähigen Ringgruppe
verwendet werden. Falls es gewünscht
wird, daß E1 und E2 verschiedenen
sind, kann die Azinverbindung der Formel (III) mit zwei verschiedenen
organischen Halogeniden mit einer reaktionsfähigen Ringgruppe entweder gleichzeitig
oder nacheinander reagieren. Das gewünschte Produkt kann durch herkömmliche
Reinigungstechniken wie etwa Säulenchromatographie,
Dünnschichtchromatographie
und Umkristallisation isoliert und gereinigt werden.
-
Die
reaktionsfähige
Ringgruppe kann aus der aus heterocyclischen Ringgruppen, die eine
höhere Spannungsenergie
als ihre entsprechende ringoffene Struktur aufweisen, bestehenden
Gruppe ausgewählt werden.
Die herkömmliche
Definition von Spannungsenergie ist, daß sie den Energieunterschied
zwischen dem tatsächlichen
Molekül
und einem vollständig
spannungsfreien Molekül
mit derselben Konstitution darstellt. Mehr Informationen über den
Ursprung der Spannungsenergie ist in dem Artikel von Wiberg et al. „A Theoretical
Analysis of Hydrocarbon Properties: II Additivity of Group Properties
and the Origin of Strain Energy [Theoretische Analyse von Kohlenwasserstoffeigenschaften:
II Additivität
von Gruppeneigenschaften und Ursprung der Spannungsenergie]", J. Am. Chem. Soc.
109, 985 (1987), zu finden. Die heterocyclische Ringgruppe kann 3,
4, 5, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12 Glieder, bei weiteren Ausführungsformen
3, 4, 5, 7 oder 8 Glieder, bei einigen Ausführungsformen 3, 4 oder 8 Glieder
und bei weiteren Ausführungsformen
3 oder 4 Glieder aufweisen. Nicht-begrenzende Beispiele eines derartigen
heterocyclischen Rings sind cyclische Ether (z. B. Epoxide und Oxetan),
cyclische Amine (z. B. Aziridin), cyclische Sulfide (z. B. Thiiran),
cyclische Amide (z. B. 2-Azetidinon, 2-Pyrrolidon, 2-Piperidon, Caprolactam, Önantholactam
und Capryllactam), N-Carboxy-α-aminosäureanhydride,
Lactone und Cyclosiloxane. Die Chemie der vorstehenden heterocyclischen
Ringe wird bei George Odian „Principle
of Polymerization [Prinzip der Polymerisation)", zweite Ausgabe, Kapitel 7, S. 508-552
(1981), beschrieben. Bei einigen Ausführungsformen von Interesse
sind E1 und E2 jeweils
unabhängig
aus der aus einer Epoxygruppe, einer Thiiranylgruppe, einer Aziridinogruppe
und einer Oxetanylgruppe bestehenden Gruppe ausgewählt.
-
Bei
einigen Ausführungsformen
ist wenigstens eine der Gruppen E1 und E2 eine Epoxygruppe. Nicht-einschränkende Beispiele
eines geeigneten organischen Halogenids, das eine Epoxygruppe als
reaktionsfähige
Ringgruppe umfaßt,
sind Epihalogenhydrine wie etwa Epichlorhydrin. Das eine Epoxygruppe
umfassende organische Halogenid kann auch durch eine Epoxidierungsreaktion
des entsprechenden Alkens mit einer Halogenidgruppe hergestellt
werden. Eine derartige Epoxidierungsreaktion wird bei Carey et al., „Advanced
Organic Chemistry, Part B: Reactions and Synthesis [Fortgeschrittene
organische Chemie, Teil B: Reaktionen und Synthese]", New York, 1983,
S. 494-498, beschrieben. Das Alken mit einer Brückengruppe kann durch die Wittig-Reaktion
zwischen einem geeigneten Aldehyd oder einer Ketoverbindung und
einem geeigneten Wittig-Reagenz hergestellt werden. Die Wittig-Reaktion
und verwandte Reaktionen werden bei Carey et al., „Advanced
Organic Chemistry, Part B: Reactions and Synthesis [Fortgeschrittene
Organische Chemie, Teil B: Reaktionen und Synthese]" 69-77, beschrieben.
-
Die
verschiedenen Herstellungsverfahren von Epoxyverbindungen sind in
der US-Patentanmeldung Nummer
10/749178 (als US-A1-2005/147904 veröffentlicht), 10/634164 (als
US-A1-2004/0081903 veröffentlicht),
10/695581 (als US-A1-2005/89781 veröffentlicht), 10/663970 (US-Patent
Nr. 6 768 010) und 10/692389 (als US-A1-2005/89780 veröffentlicht) und vorläufigen US-Patentanmeldung
Nummer 60/444001 (wovon die US-Patentanmeldung Nr. 10/749164, veröffentlicht
als US-A1-2004/0157145, Prioritätsvorteil
beansprucht) und 60/459150 (wovon die US-Patentanmeldung Nr. 10/772068,
veröffentlicht
als US-A1-2004/0161685, Prioritätsvorteil
beansprucht).
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Bei
anderen Ausführungsformen
ist wenigstens eine der Gruppen E1 und E2 eine Thiiranylgruppe. Eine Epoxyverbindung
wie die vorstehend beschriebenen kann durch Erhitzen der Epoxyverbindung
und Ammoniumthiocyanat in Tetrahydrofuran unter Rückfluß in die
entsprechende Thiiranylverbindung umgewandelt werden. Wahlweise
kann die entsprechende Thiiranylverbindung durch Führen einer
Lösung
der vorstehend beschriebenen Epoxyverbindung durch 3-(thiocyano)propylfunktionalisiertes
Kieselgel (im Handel von Aldrich, Milwaukee, MI, erhältlich)
erhalten werden. Wahlweise kann eine Thiiranylverbindung durch die
Thia-Payne-Umlagerung einer entsprechenden Epoxyverbindung erhalten
werden. Die Thia-Payne-Umlagerung wird bei Rayner, C. M., Synlett,
1997, 11; Liu, Q. Y., Marchington, A. P., Rayner, C. M., Tetrahedron,
1997, 53, 15729; Ibuka, T., Chem. Soc. Rev., 1998, 27, 145, und
Rayner, C. M., Contemporary Organic Synthesis, 1996, 3, 499, beschrieben.
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Bei
weiteren Ausführungsformen
ist wenigstens eine der Gruppen E1 und E2 eine Aziridinylgruppe. Eine Aziridinverbindung
kann durch die Aza-Payne-Umlagerung einer entsprechenden Epoxyverbindung
wie einer der vorstehend beschriebenen Epoxyverbindungen erhalten
werden. Die Thia-Payne-Umlagerung wird bei Rayner, C. M., Synlett,
1997, 11; Liu, Q. Y., Marchington, A. P., Rayner, C. M., Tetrahedron,
1997, 53, 15729, und Ibuka, T., Chem. Soc. Rev., 1998, 27, 145,
beschrieben.
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Wahlweise
kann eine Aziridinverbindung durch die Additionsreaktion zwischen
einer geeigneten Nitrenverbindung und einem geeigneten Alken hergestellt
werden. Eine derartige Additionsreaktion wird bei Carey et al., „Advanced
Organic Chemistry, Part B: Reactions and Synthesis [Fortgeschrittene
organische Chemie, Teil B: Reaktionen und Synthese]", New York, 1983,
S. 446-448" beschrieben.
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Bei
weiteren Ausführungsformen
ist wenigstens eine der Gruppen E1 und E2 eine Oxetanylgruppe. Eine Oxetanverbindung
kann durch die Paterno-Büchi-Reaktion
zwischen einer geeigneten Carbonylverbindung und einem geeigneten
Alken hergestellt werden. Die Paterno-Büchi-Reaktion wird bei Carey
et al., „Advanced
Organic Chemistry, Part B: Reactions and Synthesis [Fortgeschrittene
organische Chemie, Teil B: Reaktionen und Synthese]", New York, 1983,
S. 335-336, beschrieben.
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Die
Reihenfolge der Schritte 1-3 kann durch einen Durchschnittsfachmann
auf der Grundlage der Beschreibung hierin abgeändert werden. Zum Beispiel
können
Schritt 1 und Schritt 2 umgekehrt werden. Anders gesagt kann der
aromatische Aldehyd oder das Keton mit zwei funktionellen Gruppen
zuerst mit einem Überschuß Hydrazin
unter Bilden des entsprechenden Hydrazons reagieren, das anschließend mit
dem Aldehyd oder Keton unter Bilden des entsprechenden Azins der
Formel (III) reagiert. Ein weiteres Beispiel ist, daß Schritt
2 und Schritt 3 umgekehrt werden können, so daß der aromatische Aldehyd oder
das Keton mit zwei reaktionsfähigen
funktionellen Gruppen zuerst mit einem organischen Halogenid und
anschließend
mit dem Hydrazon der Formel (IV) unter Bilden des entsprechenden
Azins der Formel (II) reagieren kann.
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Der
vierte Schritt ist die Copolymerisation der entsprechenden Azinverbindung
der Formel (II) mit zwei reaktionsfähigen Gruppen (E1 und
E2) mit einer Brückenverbindung (Q3-Z-Q4) in Gegenwart von Triethylamin unter Bilden
des entsprechenden Ladungstransportmaterials der Formel (I). Die
Brückenverbindung
weist eine Brückengruppe
Z und wenigstens zwei funktionelle Gruppen (Q3 und
Q4) wie etwa eine Hydroxygruppe, eine Thiolgruppe,
eine Aminogruppe und eine Carboxygruppe auf, die gegenüber den
reaktionsfähigen
Ringgruppen E1 und E2 reaktionsfähig ist.
Nicht-einschränkende
Beispiele der Brückengruppe
Z schließen
-(CH2)k-Gruppen
ein, worin k eine ganze Zahl zwischen 1 und 30 einschließlich ist
und eine oder mehr Methylengruppen gegebenenfalls durch O, S, N,
C, B, Si, P, C=O, O=S=O, eine Gruppe NRm,
eine Gruppe CRn, eine Gruppe CRoRp oder SiRqRr ersetzt sind, worin Rm,
Rn, Ro, Rp, Rq und Rr jeweils unabhängig eine Bindung, H, eine
Hydroxygruppe, eine Thiolgruppe, eine Carboxygruppe, eine Aminogruppe,
eine Alkylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe,
eine heterocyclische Gruppe, eine aromatische Gruppe oder ein Teil einer
Ringgruppe wie etwa Cycloalkylgruppen oder eine Benzogruppe sind.
-
Die
Brückenverbindung
kann ein Diol, ein Dithiol, ein Diamin, eine Dicarbonsäure, ein
Hydroxyamin, eine Aminosäure,
eine Hydroxysäure,
eine Thiolsäure,
ein Hydroxythiol oder ein Thiamin sein. Nicht-begrenzende Beispiele
eines geeigneten Dithiols sind 4,4'-Thiobisbenzolthiol,
1,4-Benzoldithiol, 1,3-Benzoldithiol, Sulfonylbis(benzolthiol),
2,5-Dimercapto-1,3,4-thiadiazol, 1,2-Ethandithiol, 1,3-Propandithiol,
1,4-Butandithiol, 1,5-Pentandithiol und 1,6-Hexandithiol. Nicht-begrenzende
Beispiele geeigneter Diole sind 2,2'-Bi-7-naphthol, 1,4-Dihydroxybenzol,
1,3-Dihydroxybenzol, 10,10-Bis(4-hydroxyphenyl)anthron, 4,4'-Sulfonyldiphenol,
Bisphenol, 4,4'-(9-Fluorenyliden)diphenol,
1,10-Decandiol, 1,5-Pentandiol, Diethylenglykol, 4,4'-(9-Fluorenyliden)-bis(2-phenoxyethanol),
Bis(2-hydroxyethyl)terephthalat,
Bis[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]sulfon, Hydrochinon-bis(2-hydroxyethyl)ether
und Bis(2-hydroxyethyl)piperazin. Nicht-begrenzende Beispiele eines
geeigneten Diamins sind Diaminoarene und Diaminoalkane. Nicht-begrenzende
Beispiele einer geeigneten Dicarbonsäure sind Phthalsäure, Terephthalsäure, Adipinsäure und
4,4'-Biphenyldicarbonsäure. Nicht-begrenzende
Beispiele eines geeigneten Hydroxyamins sind p-Aminophenol und Fluoresceinamin.
Nicht-begrenzende Beispiele einer geeigneten Aminosäure sind
4-Aminobuttersäure,
Phenylalanin und 4-Aminobenzoesäure. Nicht-begrenzende
Beispiele einer geeigneten Hydroxysäure sind Salicylsäure, 4-Hydroxybuttersäure und 4-Hydroxybenzoesäure. Nicht-begrenzende
Beispiele eines geeigneten Hydroxythiols sind Monothiohydrochinon
und 4-Mercapto-1-butanol. Ein nicht-begrenzendes Beispiel eines geeigneten
Thioamins ist p-Aminobenzolthiol. Nicht-begrenzende Beispiele einer geeigneten
Thiolsäure
sind 4-Mercaptobenzoesäure
und 4-Mercaptobuttersäure. Nahezu
alle vorstehenden Brückenverbindungen
sind im Handel von Aldrich und anderen chemischen Lieferanten erhältlich.
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X1 und X2 in Formel
(I) werden durch zwei Ringöffnungsreaktionen
zwischen X3-E1 und
Q3 und zwischen X4-E2 und Q4 hergestellt.
X1 und X2 können auf
der Grundlage von X3, E1,
Q3, X4, E2 und Q4 auf viele,
für einen
Fachmann sinnvolle Weisen aufgeteilt werden. Ein nicht-begrenzendes
Beispiel eines sinnvollen Aufteilens ist, daß X1 X3-E1'-Q3' ist, worin E1'-Q3 das Ringöffnungsreaktionsprodukt zwischen
E1 und Q3 ist und
X2 X4-E2'-Q4'-Z ist, worin E2'-Q4' das
Ringöffnungsreaktionsprodukt
zwischen E3 und Q4 ist.
Ein weiteres nicht-begrenzendes Beispiel eines sinnvollen Aufteilens
ist, daß X1X3 ist und X2X4-E2'-Q4'-Z-Q3'-E1' ist, worin E2'-Q4' das Ringöffnungsreaktionsprodukt
von E2 und Q4 ist
und E1'-Q3' das
Ringöffnungsprodukt
zwischen E1 und Q3 ist.
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Bei
einigen Ausführungsformen
umfaßt
Z eine Gruppe Y1-Z1-Z2-Z2-Y3-,
worin Y1, Y2 und
Y3 jeweils unabhängig O, S oder NR sind, worin
R H, eine Alkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Alkinylgruppe, eine
aromatische Gruppe oder eine heterocyclische Gruppe ist und Z1 und Z2 jeweils
unabhängig
eine aromatische Gruppe sind. Bei weiteren Ausführungsformen sind Y1, Y2 und Y3 jeweils unabhängig S und sind Z1 und
Z2 jeweils unabhängig eine Phenylengruppe.
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Obschon
Ringöffnungsreaktionen
zwischen reaktionsfähigen
Ringgruppen und funktionellen Gruppen, die gegenüber den reaktionsfähigen Ringgruppen
reaktionsfähig
sind, vorstehend beim vierten Schritt zur Copolymerisation offenbart
werden, können
andere geeignete Synthesereaktionen zwischen zwei verschiedenen
funktionellen Gruppen, die gegenüber
einander reaktionsfähig
sind, zur Copolymerisation beim vierten Schritt benützt werden.
Zum Beispiel können
Q3 und Q4 jeweils
unabhängig
Hydroxy- oder Amingruppen (oder jeweils unabhängig Carbonsäure- oder
Halogenidgruppen) sein und E1 und E2 können
jeweils unabhängig
Carbonsäure-
oder Halogenidgruppen (oder jeweils unabhängig Hydroxy- oder Amigruppen)
sein, die mit den Hydroxy- oder Amigruppen (oder Carbonsäure- oder
Halogenidgruppen) unter Erzeugen eines Ladungstransportmaterials
der Formel (I), worin X1 und X2 jeweils
unabhängig
eine Ester beziehungsweise Amidgruppe oder eine Kombination davon
umfassen, reagieren. Ein weiteres Beispiel ist, daß Q3 und Q4 Aminogruppen
(oder Carbonylgruppen) sein können
und E1 und E2 Carbonylgruppen
(oder Aminogruppen) sein können,
die mit den Aminogruppen (oder Carbonylgruppen) unter Erzeugen eines
Ladungstransportmaterials der Formel (I), worin X1 und
X2 jeweils unabhängig eine Imingruppe darstellen,
reagieren. Ein weiteres Beispiel ist, daß Q3 und
Q4 Isocyanatgruppen (oder unabhängig Hydroxy,
Thiol oder Amingruppen) sein können
und E1 und E2 jeweils
unabhängig
Hydroxy-, Thiol- oder Amingruppen (oder Isocyanatgruppen) sein können, die
mit den Isocyanatgruppen (oder Hydroxy-, Thiol- oder Amingruppen)
unter Erzeugen eines Ladungstransportmaterials der Formel (I) reagieren,
worin X1 und X2 jeweils
unabhängig
eine Urethan-, Thiocarbamat- beziehungsweise Harnstoffgruppe oder
eine Kombination davon darstellen. Andere geeignete Reaktionen von
einem Durchschnittsfachmann auf der Grundlage der Offenbarung hierin
angewendet werden.
-
Die
Erfindung wird nun durch die folgenden Anschauungsbeispiele weiter
beschrieben. Diese Beispiele sollten als spezielle, unter die vorstehend
dargestellte, breitere Offenbarung fallende Materialien veranschaulichend
angesehen werden.
-
BEISPIELE
-
Beispiel 1 – Synthese
und Charakterisierung von Ladungstransportmaterialien
-
Dieses
Beispiel beschreibt die Synthese und Charakterisierung von Verbindung
(I). Die Charakterisierung umfaßt
die chemische Charakterisierung der Verbindung. Die elektrostatische
Charakterisierung wie etwa Mobilität und Ionisationspotential
der mit der Verbindung gebildeten Materialien wird in einem folgenden
Beispiel vorgestellt.
-
Bis(4,4'-diethylamino)benzophenonhydrazon
-
Eine
Lösung
von Bis(4,4'-diethylamino)benzophenon
(108,1 g, 0,335 Mol, von Aldrich), Hydrazinmonohydrat (98%, 244
ml, 5 Mol, von Aldrich) und 10 ml konzentrierte Salzsäure (von
Aldrich) in 250 ml 2-Propanol wurde einem mit einem Rückflußkühler und
einem mechanischen Rührer
ausgestatteten 1000-ml-Dreihalskolben zugesetzt. Die Lösung wurde
ungefähr
6 Stunden unter intensivem Rühren
zum Rückfluß erhitzt, bis
das Bis(4,4'-diethylamino)benzophenon
verschwunden war. Man ließ die
Lösung über Nacht
stehen. Die Kristalle, die sich beim Stehen gebildet hatten, wurden
durch Filtration entfernt und anschließend mit 2-Propanol unter Liefern
von 79,2 g (70%) Bis(4,4'-diethylamino)benzophenonhydrazon
gewaschen. Der Schmelzpunkt des Produkts wurde zu 124-126°C (aus 2-Propanol
umkristallisiert) gefunden. Das 1H-NMR-Spektrum (100
MHz) des Produkts in CDCl3 war durch die
folgenden chemischen Verschiebungen (δ, ppm) gekennzeichnet:
7.37
(d, J = 9.0 Hz, 2H, Ar); 7.14 (d, J = 8.8 Hz, 2H, Ar); 6.74 (d,
J = 8.8 Hz, 2H, Ar); 6.58 (d, J = 9.0 Hz, 2H, Ar); 4.85 (s, br,
2H, NH2); 3.36 (m, 8H, N(CH 2CH3)2 und 1.17 (m, 12H, N(CH2CH 3)2).
-
Die
Elementaranalyse lieferte die folgenden Ergebnisse in Gewichtsprozent:
C 74,49, H 7,68, N 15,12, verglichen mit den folgenden, für C21H30N4 berechneten
Werten in Gewichtsprozent: C 74,52, H 8,93, N 16,55.
-
4,4'-Bis(diethylamino)benzophenon-2,4-dihydroxybenzaldehydazin
-
Ein
Gemisch aus Bis(4,4'-diethylamino)benzophenonhydrazon
(33,6 g, 0,1 Mol, zuvor erhalten), 2,4-Dihydroxybenzaldehyd (15,1
g, 0,1 Mol, von Aldrich erhalten) und 40 ml Methanol wurde einem
mit einem Rückflußkühler und
einem mechanischen Rührer
ausgestatteten 100-ml-Dreihalskolben zugesetzt. Das Gemisch wurde
0,5 Stunden unter Rückfluß erhitzt,
bis eines der Ausgangsmaterialien verschwunden war. Die Lösung wurde
auf Raumtemperatur abgekühlt.
Die in der abgekühlten
Lösung
gebildeten Kristalle wurden filtriert und wiederholt mit Methanol
gewaschen und 5 Stunden im Vakuumofen bei 50°C unter Liefern von 36 g (79%)
rohem Produkt getrocknet. Das Produkt wurde aus einem Gemisch aus
Dioxan und Methanol im Volumenverhältnis 1:2 umkristallisiert.
Das Produkt wies einen Schmelzpunkt von 205-206,5°C auf. Das 1H-NMR-Spektrum
(100 MHz) des Produkts in CDCl3 und zwei
Tropfen DMSO-d6 war durch die folgenden
chemischen Verschiebungen gekennzeichnet:
(δ, ppm): 11.74
(s, 1H, OH);
9.44 (s, 1H, OH); 8.55 (s, 1H, N=CH); 7.51 (d, 2H, Ar); 7.35-6.98
(m, 3H, Ar); 6.80-6.48 (m, 4H, Ar); 6.48-6.18 (m, 2H, Ar); 3.35
(q, 8H, CH 2CH3, J = 7.5 Hz); und 1.15 (m, 12H, CH2CH 3).
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Die
Elementaranalyse lieferte die folgenden Ergebnisse in Gewichtsprozent:
C 73,11, H 7,28, N 12,10, verglichen mit den folgenden, für C28H34N4O2 berechneten Werten in Gewichtsprozent:
C 73,33, H 7,47, N 12,22.
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4,4'-Bis(diethylamino)benzophenon-2,4-bis(1,2-epoxypropoxy)benzaldehydazin
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Ein
Gemisch aus 4,4'-Bis(diethylamino)benzophenon-2,4-dihydroxybenzaldehydazin
(33 g, 0,072 Mol) und Epichlorhydrin (85 ml, 1,1 mMol, im Handel
von Aldrich erhältlich)
wurde 5 Stunden heftig bei 30-35°C gerührt, bis
die Ausgangsdihydroxyverbindung und ihre monosubstituierte Verbindung
verschwunden waren. Während
des Zeitraums von 5 Stunden wurden 12,2 g (0,22 Mol) gepulvertes
85%iges Kaliumhydroxid und 3,6 g (28,8 mMol) wasserfreies Natriumsulfat
in drei Portionen zugesetzt, während
das Reaktionsgemisch bei 20-25°C
gehalten wurde. Nach Abschluß der
Reaktion wurde das Gemisch auf Raumtemperatur abgekühlt und
filtriert. Das organische Filtrat wurde mit Ethylacetat behandelt
und mit destilliertem Wasser gewaschen, bis das Waschwasser einen
neutralen pH erreichte. Anschließend wurde die organische Schicht über wasserfreiem
Magnesiumsulfat getrocknet, mit Aktivkohle behandelt und filtriert.
Die Lösungsmittel
wurden entfernt und der Rückstand
wurde der Chromatographie (Kieselgel, Sorte 62, 60-200 Mesh, 150 Å, von Aldrich
erhalten) unter Verwenden eines Gemisches aus Aceton und Hexan in
einem Volumenverhältnis
von 1:4 als Lösungsmittel
unterzogen. Das Produkt enthaltende Fraktionen wurden gesammelt
und unter Liefern von 25,0 g (63%) öligem Rückstand verdampft. Der ölige Rückstand
kristallisierte nach einem Monat Stehen bei Raumtemperatur. Das 1H-NMR-Spektrum (100 MHz) des Produkts in
CDCl3 war durch die folgenden chemischen Verschiebungen
gekennzeichnet:
(δ,
ppm): 8.95 (s, 1H, CH=N); 8.02-7.18
(m, 5H, Ar); 6.80-6.32 (m, 6H, Ar); 4.44-3.64 (m, 6H, OCH2CH); 3.39 (q, 8H, N(CH 2CH3)2); 3.04-2.68 (m, 4H, CH2 des
Oxirans) und 1.22 (m, 12H, N(CH2CH 3)2).
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Die
Elementaranalyse lieferte die folgenden Ergebnisse in Gewichtsprozent:
C 71,37, H 7,28 und N 9,65, verglichen mit den folgenden, für C34H42N4O4 berechneten Werten in Gewichtsprozent:
C 71,55, H 7,42, N 9,82.
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Verbindung (I)
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Ein
Gemisch aus 4,4'-Bis(diethylamino)benzophenon-2,4-bis(1,2-epoxypropoxy)benzaldehydazin (1,61
g, 2,83 mMol), 4,4'-Thiobisbenzolthiol
(0,709 g, 2,8 mMol, von Aldrich, Milwaukee, WI) und Triethylamin (0,2
ml, 1,415 mMol, von Aldrich, Milwaukee, WI) wurde in 20 ml Tetrahydrofuran
(THF) 60 Stunden unter Argon zum Rückfluß erhitzt. Das Reaktionsgemisch
wurde auf Raumtemperatur abgekühlt
und durch eine Kieselgelschicht (3-4 cm dick, Sorte 62, 60-200 Mesh,
150 Å)
filtriert und das Kieselgel wurde mit THF gewaschen. Die THF-Lösung wurde
durch Verdampfen auf 15-20 ml eingeengt und anschließend unter
intensivem Rühren in
den 20fachen Überschuß Methanol
gegossen. Der sich ergebende Niederschlag wurde abfiltriert und
wiederholt mit Methanol gewaschen und 5 Stunden im Vakuumofen bei
50°C getrocknet.
Die Produktausbeute war 1,4 g (60,4%).
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Beispiel 2 – Ladungsbeweglichkeitsmessungen
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Dieses
Beispiel beschreibt die Messung der Ladungsbeweglichkeit und des
Ionisationspotentials bei Ladungstransportmaterialien, insbesondere
der vorstehenden Verbindung (I).
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Probe 1
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Ein
Gemisch aus 0,1 g Verbindung (I) und 0,1 g Polycarbonat Z wurde
in 2 ml Tetrahydrofuran gelöst. Die
Lösung
wurde durch eine Tauchwalze auf einen Polyesterfilm mit einer leitfähigen Aluminiumschicht
aufgetragen. Nachdem die Beschichtung 1 Stunde bei 80°C getrocknet
worden war, wurde eine klare, 10 μm
dicke Schicht gebildet. Die Loch beweglichkeit der Probe wurde gemessen
und die Ergebnisse werden in Tabelle 1 dargestellt.
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Beweglichkeitsmessungen
-
Jede
Probe wurde bis auf ein Oberflächenpotential
U positiv aufgeladen und mit einem 2 ns langen Stickstofflaser-Lichtpuls
beleuchtet. Die Lochbeweglichkeit μ wurde wie bei Kalade et al., „Investigation
of charge carrier transfer in electrophotographic layers of chalkogenid
glasses [Untersuchung der Ladungsträgerübertragung in elektrophotographischen
Schichten aus Chalkogenidgläsern]", Proceeding IPCS
1994: The Physics and Chemistry of Imaging Systems, Rochester, NY,
S. 747-752, beschrieben bestimmt. Die Lochbeweglichkeitsmessung
wurde mit geeigneten Änderungen
an der Aufladungsweise wiederholt, um die Probe auf unterschiedliche
U-Werte aufzuladen, die unterschiedlichen elektrischen Feldstärken in
der Schicht E entsprechen. Die Abhängigkeit von der elektrischen
Feldstärke
wird durch die Formel
näherungsweise angegeben.
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Hier
ist E die elektrische Feldstärke, μ0 ist
die Nullfeldbeweglichkeit und α ist
der Pool-Frenkel-Parameter.
Tabelle 1 führt
die die Beweglichkeit kennzeichnenden Parameter μ0 und α-Werte und
den durch diese Messungen an den vier Proben bestimmten Beweglichkeitswert
bei 6,4 × 105 V/cm Feldstärke auf.
-
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Beispiel 3 – Ionisationspotentialmessungen
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Dieses
Beispiel beschreibt die Messung des Ionisationspotentials an dem
in Beispiel 1 beschriebenen Ladungstransportmaterial.
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Zum
Ausführen
der Ionisationspotentialmessungen wurde eine dünne Schicht Ladungstransportmaterial
in einer Dicke von etwa 0,5 μm
auf einer Lösung
von 2 mg Ladungs transportmaterial in 0,2 ml Tetrahydrofuran auf
ein Substrat von 20 cm2 aufgetragen. Das
Substrat war ein aluminisierter Polyesterfilm, der mit einer 0,4 μm dicken
Methylcellulose-Unterschicht beschichtet war.
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Das
Ionisationspotential wurde wie bei Grigalevicius et al., „3,6-Di(N-diphenylamino)-9-phenylcarbazole and
its methyl-substituted derivative as novel hole-transporting amorphous
molecular materials [3,6-Di(N-diphenylamino)-9-phenylcarbazol und
sein methylsubstituiertes Derivat als neue lochtransportierende
amorphe molekulare Materialien]",
Synthetic Metals 128 (2002), S. 127-131, beschrieben gemessen. Insbesondere
wurde jede Probe mit monochromatischem Licht aus einem Quarzmonochromator
mit einer Deuteriumlampe belichtet. Die Leistung des einfallenden
Lichtstrahls war 2-5·10–8 W.
Eine negative Spannung von –300
V wurde an das Probensubstrat angelegt. Eine Gegenelektrode mit
einem Spalt von 4,5 × 15
mm2 zur Belichtung wurde im Abstand von
8 mm von der Probenoberfläche
angebracht. Die Gegenelektrode wurde zur Photostrommessung mit dem
Eingang eines Elektrometers des Typs BK2-16 verbunden, der im offenen
Eingangsbetrieb arbeitete. Bei Belichtung floß in dem Stromkreis ein Photostrom
mit 10–5-10–2 A.
Der Photostrom I war stark von der Photonenenergie hν des einfaltenden
Lichts abhängig.
Die Abhängigkeit
I0,5 = f(hν) wurde graphisch aufgetragen. Üblicherweise
wird die Abhängigkeit
der Quadratwurzel des Photostroms von der Quantenenergie des einfallenden
Lichts durch eine lineare Beziehung in der Nähe der Schwelle gut beschrieben
(siehe die Zitate „Ionization
Potential of Organic Pigment Film by Atmospheric Photoelectron Emission Analysis
[Ionisationspotential eines organischen Pigmentfilms durch Atmosphärenphotoelektronenemissionsanalyse]", Electrophotography,
28, Nr. 4, S. 364 (1989), von E. Miyamoto, Y. Yamaguchi und M. Yokoyama, und „Photoemission
in Solids [Photoemission in Feststoffen]", Topics in Applied Physics, 26, 1-103
(1978), von M. Cordona und L. Ley).
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Der
lineare Teil dieser Abhängigkeit
wurde zur hν-Achse
extrapoliert und der Ip-Wert wurde als Photonenenergie am Schnittpunkt
bestimmt. Die Ionisationspotentialmessung wies einen Fehler von ±0,03 eV
auf. Der Ionisationspotentialwert ist in der vorstehenden Tabelle
1 angegeben.
-
Wie
es sich für
den Fachmann versteht, können
eine weitere Substitution, Veränderung
bei den Substituenten und alternative Synthese- und Verwendungsverfahren
innerhalb des Umfangs und der Absicht der vorliegenden Erfindungsoffenbarung
ausgeführt
werden. Die vorstehenden Ausführungsformen
sind dazu bestimmt, veranschaulichend und nicht einschränkend zu
sein. Weitere Ausführungsformen
befinden sich innerhalb der Ansprüche. Obschon die vorliegende
Erfindung unter Bezug auf besondere Ausführungsformen beschrieben wurde,
erkennen Fachleute, daß Änderungen
in der Form und im einzelnen durchgeführt werden können, ohne
vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Obschon
einige bevorzugte Ausführungsformen
dargestellt und beschrieben wurden, versteht es sich für den Fachmann,
daß verschiedene Änderungen
und Modifikationen durchgeführt
werden können,
ohne vom in den angefügten
Ansprüchen
definierten Umfang der Erfindung abzuweichen.