JP2004302471A - 有機感光体、画像形成装置、画像形成方法、電荷輸送化合物および電荷輸送組成物 - Google Patents

有機感光体、画像形成装置、画像形成方法、電荷輸送化合物および電荷輸送組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】 エポキシ基を有する電荷輸送化合物を含む有機感光体、その製造方法及び使用方法を提供する。
【解決手段】導電性基材及び上記導電性基材上の光導電要素を含む有機感光体であって、上記光導電要素は、電荷輸送化合物と電荷生成化合物とを含み、電荷輸送化合物は、Rは芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であるRと、Rは(N,N−二置換された)アリールアミン基を含むRと、はエポキシ基を含むRと、はH、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であるRと、第1連結基であるXから成る。

Description

本発明は電子写真方式に使用するのに適する有機感光体、画像形成装置、画像形成方法、電荷輸送化合物および電荷輸送組成物に関する。
電子写真方式において、プレート、ディスク、シート、ベルト、ドラムのような形状の有機感光体は、導電性基材上に電気絶縁性光導電要素を有するものであって、光導電層の表面が先に均一に静電気的に帯電された後、上記帯電された表面が光パターンに露出されることによって、画像が形成される。露光は、その表面が光接触されて照射された領域に電荷を選択的に消散させて、潜像ともいう帯電/非帯電領域のパターンを形成する。湿式または乾式トナーは、以後潜像付近に提供され、液滴及び粒子は帯電/非帯電領域付近に付着して光導電層の表面にトナー画像を形成する。このように生成されたトナー画像は、紙のような適当な最終または中間受容体の表面に転写されるか、または上記光導電層が最終画像受容体として使用されうる。上記画像形成過程は、例えば、カラー成分それぞれの画像を重ねることによって単一画像を完成させるか、またはフルカラー最終画像を形成し、かつ/または追加画像を再現する各カラーのオーバーレイング画像のようなシャドー画像を形成するように数回反復される。
従来、単一層及び多重層の光導電要素が使用されてきた。単一層の具体例において、電荷輸送物質及び電荷生成物質は、高分子バインダーに結合された後に導電性基材に付着される。多重層の具体例において、電荷輸送物質及び電荷生成物質は、個別層のうち要素に存在し、これら各々は選択的に高分子バインダーに結合されて導電性基材に付着される。2層の光導電要素は、2類型の配列が可能である。2層の配列のうち一つ(“二重層”配列)において、電荷生成層は導電性基材上に付着され、電荷輸送層は電荷生成層の上部に付着される。2層の配列のうち他の一つ(“逆二重層”配列)において、電荷輸送層と電荷生成層の順序は前述したところと反対である。
単一層及び多重層光導電要素において、電荷生成物質は、露光時に電荷キャリヤ(すなわち、正孔や電子)を生成することを目的とする。電荷輸送物質は、光導電要素の表面電荷を容易に放電させるために、上記電荷キャリヤ類型のうち一つ以上を受容し、これらを電荷輸送層を通じて輸送することを目的とする。電荷輸送物質は、電荷輸送化合物、電子輸送化合物またはこれらの組み合わせでありうる。電荷輸送化合物が使われる場合、電荷輸送化合物は正孔キャリヤを受容し、これらを電荷輸送化合物が存在する層を通じて輸送する。電子輸送化合物が使われる場合、電子輸送化合物は電子キャリヤを受容し、これらを電子輸送化合物が存在する層を通じて輸送する。
有機感光体は、乾式と湿式電子写真方式ともに使用されうる。乾式電子写真方式と湿式電子写真方式とは多数の差異点を有する。このうち重要な差異点は、乾式トナーは乾式電子写真方式に使われる一方、湿式トナーは湿式電子写真方式に使われるという点である。湿式電子写真方式の重要な利点は、より高い解像度を提供して乾式電子写真方式による画像よりも優秀な画像を提供できるという点であるが、これは湿式トナー粒子が一般的に乾式トナー粒子よりかなり小さいためである。このような小さなサイズによって、湿式トナーは、乾式トナーより高い光密度を有する画像を提供できる。
乾式と湿式電子写真方式のいずれにおいても、有機感光体に使われる電荷輸送物質は、光導電要素の高分子バインダーと相溶性がなければならない。特定電荷輸送物質に適する高分子バインダーを選択することによって光導電要素の形成を制限できる。
しかしながら、電荷輸送物質が高分子バインダーと相溶性がない場合、電荷輸送物質は、高分子バインダーマトリックスで相分離または結晶化されるか、または電荷輸送物質を含有する層の表面に拡散されうる。このような非相溶性が発生すれば、有機感光体は電荷輸送を中断する。
これ以外にも、湿式電子写真方式には他の問題がある。特に、湿式電子写真方式用の有機感光体は、トナーが乾く間や受容体の表面に転写される間に湿式トナーの液体キャリヤと接触する。その結果、光導電要素の電荷輸送物質は、液体キャリヤによって抽出されて分離されうる。長期間の作動後には、抽出されて分離された電荷輸送物質が多量である可能性があり、これは有機感光体の性能に悪影響を及ぼす恐れがある。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、優秀な静電気的な特性を有する有機感光体を提供することである。また、高分子バインダーと高い相溶性を有して相分離が減少し、液体キャリヤによる抽出が減少する電荷輸送物質を提供することである。また、それに伴い画像形成装置、画像形成方法および電荷輸送組成物も提供することである。
本発明は電子写真方式に使用するのに適する有機感光体、画像形成装置、画像形成方法、電荷輸送化合物および電荷輸送組成物に関する。具体的には、一つ以上のエポキシ基、ヒドラゾン基及び一つ以上の(N,N−二置換された)アリールアミン基を含む電荷輸送化合物を有する有機感光体に関する。エポキシ基は、高分子バインダーと直接または架橋結合化合物を通じて共有結合または非共有結合でありうる。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第1態様として、導電性基材及び上記導電性基材上の光導電要素を含む有機感光体であって、上記光導電要素は、(a)下記化学式1の電荷輸送化合物と、(b)電荷生成化合物とを含む有機感光体が提供される。
Figure 2004302471
上記化学式1のうち、Rは芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、Rはp−(N,N−二置換された)アリールアミン基(例えば、トリフェニルアミン基)、カルバゾール基及びジュロリジン基のような(N,N−二置換された)アリールアミン基を含み、Rはエポキシ基を含み、RはH、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、Xは−(CH−基のような第1連結基であって、mは1及び30を含む1〜30の整数であり、上記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、−NR基、CR基またはCR基に選択的に置換され、R、R、R及びRは独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部である。
有機感光体は、例えば、プレート、軟質ベルト、軟質ディスク、シート、硬質ドラムまたは硬質または軟性ドラムを取り囲むシート状に提供されうる。一具体例において、有機感光体は、(a)電荷輸送化合物、電荷生成化合物及び高分子バインダーを含む光導電要素と、(b)導電性基材とを含む。
幾つかの具体例において、上記化学式1のRのうち(N,N−二置換された)アリールアミン基は、下記化学式2aを有する一つ以上のエポキシ化されたヒドラゾン基を含みうる。
Figure 2004302471
上記化学式2aのうち、R’は芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、R’はH、アルキル基、アルケニル基、芳香族基またはヘテロサイクリック基であり、R’はエポキシ基、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基またはアミン基を含み、X’は−(CH−基のような第2連結基であって、nは1及び30を含む1〜30の整数であり、上記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR10基またはCR1112基に選択的に置換され、R、R10、R11及びR12は独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部である。
また、上記電荷輸送化合物が下記化学式よりなる群から選択され、
Figure 2004302471
及び
Figure 2004302471
上記化学式20のうち、Rは水素、アルキル基、芳香族基またはヘテロサイクリック基であるってもよい。
上記有機感光体は、電子輸送化合物をさらに含んでもよい。
上記有機感光体は、上記電荷輸送化合物及び高分子バインダーを含む電荷輸送層と、(b)上記電荷生成化合物及び高分子バインダーを含む電荷生成層と、を含むように構成されてもよい。
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第2態様として、(a)光画像形成成分と、(b)上記光画像形成成分から受光するように配向された前述したような有機感光体とを含む電子写真の画像形成装置が提供される。上記装置は、湿式トナーディスペンサ及び乾式ディスペンサのようなトナーディスペンサをさらに含む。上記新規の電荷輸送化合物を含む感光体を利用した電子写真の画像形成方法も提供される。
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第3態様として、(a)前述したような有機感光体の表面を帯電させる段階と、(b)選択された領域に電荷を消散させる照射線に上記有機感光体の表面を画像に沿って露光させ、上記表面上に帯電/非帯電領域のパターンを形成する段階と、(c)上記表面を有機液体のうち着色剤粒子の分散物を含む湿式トナーのようなトナーと接触させてトナー画像を形成する段階と、(d)上記トナー画像を基材に転写させる段階と、を含む電子写真の画像形成方法が提供される。
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第4態様として、上記本発明の第1態様と関連して記載された化学式を有する新規の電荷輸送化合物がを提供される。
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第4態様として、上記化学式を有する化合物のエポキシ基とバインダーの反応性作用基とが直接または架橋結合化合物を通じて反応して製造された高分子電荷輸送化合物が提供される。いくつかの具体例で、上記バインダーの反応性作用基は、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基及びチオール基よりなる群から選択される。
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第6態様として、導電性基材及び上記導電性基材上の光導電要素を含む有機感光体であって、上記光導電要素は、(a)上記化学式を有する化合物のエポキシ基とバインダーの反応性作用基とが直接または架橋結合化合物を通じて反応して製造された高分子電荷輸送化合物と、(b)電荷生成化合物と、を含む有機感光体が提供される。いくつかの具体例で、反応性作用基は、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基及びチオール基よりなる群から選択される。
本発明は、優秀な機械的特性と静電特性とのいずれも有する有機感光体用の電荷輸送化合物を提供可能である。上記感光体は、湿式トナーのようなトナーと共に過不足なく使用されて高品質画像を提供できる。上記高品質画像形成システムは、反復サイクリング後にも維持される。本発明の他の特性及び利点は、下記の詳細な説明、その望ましい具体例及び特許請求の範囲によって明白になる。
また、本発明は、エポキシ基を有する電荷輸送化合物を含む有機感光体、その製造方法および使用方法を提供する。
なお、本出願は、“Organophotoreceptor With Charge Transport Compound Having An Epoxy Group”という表題でTokarskiらによって出願された米国特許10/634,164の一部継続出願である。上記特許出願は、本明細書に引用されて記載されている。上記特許出願は、“Electrophotographic Organophotoreceptors With Novel Charge Transport Compounds Having An Epoxy Group”という表題でTokarskiらによって出願された米国特許臨時出願60/421,179、“Electrophotographic Organophotoreceptors With Novel Charge Transport Compounds Having An Epoxy Group”という表題でTokarskiらによって出願された60/421,228号及び“Electrophotographic Organophotoreceptors With Novel Charge Transport Compounds Having An Epoxy Group”という表題でTokarskiらによって出願された60/421,174号に対して優先権を主張し、このような出願は全て引用されて本明細書に記載されている。本出願はまた、“Epoxy Based Charge Transport Compounds”という表題でGetautisらによって出願されて共同係留中である米国特許臨時出願60/459,150に対して優先権を主張し、上記出願は引用されて本明細書に記載されている。
以上説明したように、本発明によれば、優秀な静電気的な特性を有する有機感光体を提供することができる。また、高分子バインダーと高い相溶性を有して相分離が減少し、液体キャリヤによる抽出が減少する電荷輸送物質を提供することができる。また、それに伴い画像形成装置、画像形成方法および電荷輸送組成物も提供することができる。その結果、本発明の電荷輸送化合物、これを含む有機感光体等は、優秀な静電気的特性を有し、電子写真の画像形成装置及び方法と関連した分野で有用に使用されうる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
望ましい特性を有する電荷輸送化合物は、一つ以上のアリール基及びエポキシ基を含む(N,N−二置換された)アリールアミン基と連結されたヒドラゾン基を有するが、上記エポキシ基によって電荷輸送化合物は一つ以上の高分子バインダーと直接または連結基を通じて容易に結合される。(N,N−二置換された)アリールアミン基は、選択的に第2エポキシ基と連結された第2ヒドラゾン基をさらに含みうる。上記電荷輸送物質は、電子写真方式の有機感光体でその性能が立証されるように、望ましい特性を有する。特に、本実施形態の電荷輸送物質は、電荷キャリヤ移動性が高く、多様なバインダー物質との相溶性に優れるので、卓越した電子写真の画像形成特性を有する。本実施形態による有機感光体は、高い感光性、低い残留電位及びサイクルテスト、結晶化及び有機感光体ベンディング及びストレッチングに対する高い安定性を有する。有機感光体は、特にFAX、複写機、スキャナ及び電子写真方式に基づいた他の電子装置はもとより、レーザプリンタなどに有用に使われる。上記電荷輸送物質の用途は、以下のレーザプリンタでの用途と関連した部分でさらに詳細に記載されているが、後述された内容は電子写真方式で作動される他の装置での使用にも適用可能である。
高品質の画像を形成するために、特に、多数のサイクル後にも電荷輸送物質は高分子バインダーと均質の溶液を形成しなければならず、電荷輸送物質のサイクリング時に有機感光体の材料にほぼ均一に分布されていることが望ましい。また、電荷輸送物質が受容できる電荷量(受容電圧または“Vacc”として知られたパラメータで表示される)を増やし、放電時に上記電荷の保存量(放電電圧または“Vdis”として知られたパラメータで表示される)を減らすことが望ましい。
電荷輸送物質は、電荷輸送化合物または電子輸送化合物に分類されうる。電子写真方式と関連した業界では多数の電荷輸送化合物及び電子輸送化合物が知られている。電荷輸送化合物の非制限的な例には、例えば、ピラゾリン誘導体類、フルオレン誘導体類、オキサジアゾール誘導体類、スチルベン誘導体類、エナミン誘導体類、エナミンスチルベン誘導体類、ヒドラゾン誘導体類、カルバゾールヒドラゾン誘導体類、トリアリールアミン類、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリアセナフチレンまたは2以上のヒドラゾン基及びトリフェニルアミンのような(N,N−二置換された)アリールアミン及びカルバゾール、ジュロリジン、フェノチアジン、フェナジン、フェノキサジン、フェノキサチイン、チアゾール、オキアゾール、イソキサゾール、ジベンゾ(1,4)ジオキシン、チアントレン、イミダゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾキサゾール、ベンズイミダゾール、キノリン、イソキノリン、キノキサリン、インドール、インダゾール、ピロール、プリン、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアゾール、オキサジアゾール、テトラゾール、チアジアゾール、ベンズイソキサゾール、ベンズイソチアゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、チオフェン、チアナフテン、キナゾリンまたはシノリンのようなヘテロサイクル類よりなる群から選択された2以上のグループを含むマルチヒドラゾン化合物などが含まれる。
電子輸送化合物の非制限的な例には、例えば、ブロモアニリン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロキサントン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、2,6,8−トリニトロ−インデノ[1,2−b]チオフェン−4−オン及び1,3,7−トリニトロジベンゾチオフェン−5,5−ジオキシド、(2,3−ジフェニル−1−インデニリデン)マロノニトリル、4H−チオピラン−1,1−ジオキシド及び4−ジシアノメチレン−2,6−ジフェニル−4H−チオピラン−1,1−ジオキシド、4−ジシアノメチレン−2,6−ジ−m−トリル−4H−チオピラン−1,1−ジオキシド及び非対称置換された2,6−ジアリール−4H−チオピラン−1,1−ジオキシドのような誘導体(例えば、4H−1,1−ジオキソ−2−(p−イソプロピルフェニル)−6−フェニル−4−(ジシアノメチリデン)チオピラン、4H−1,1−ジオキソ−2−(p−イソプロピルフェニル)−6−(2−チエニル)−4−(ジシアノメチリデン)チオピランを含む)のような誘導体類、ホスファ−2,5−シクロヘキサジエンの誘導体類、(4−n−ブトキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリル、(4−フェントキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリル、(4−カルビトキシ−9−フルオレニリデン)マロノニトリル及びジエチル(4−n−ブトキシカルボニル−2,7−ジニトロ−9−フルオレニリデン)マロネートのような(アルコキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリル誘導体類、11,11,12,12−テトラシアノ−2−アルキルアントラキノジメタン及び11,11−ジシアノ−12,12−ビス(エトキシカルボニル)アントラキノジメタンのようなアントラキノジメタン誘導体類、1−クロロ−10−[ビス(エトキシカルボニル)メチレン]アントロン、1,8−ジクロロ−10−[ビス(エトキシカルボニル)メチレン]アントロン、1,8−ジヒドロキシ−10−[ビス(エトキシカルボニル)メチレン]アントロン及び1−シアノ−10−[ビス(エトキシカルボニル)メチレン]アントロンのようなアントロン誘導体、7−ニトロ−2−アザ−9−フルオレニリデン−マロノニトリル、ジフェノキノン誘導体類、ベンゾキノン誘導体類、ナフトキノン誘導体類、キニン誘導体類、テトラシアノエチレンシアノエチレン、2,4,8−トリニトロチオキサントン、ジニトロベンゼン誘導体類、ジニトロアントラセン誘導体類、ジニトロアクリジン誘導体類、ニトロアントラキノン誘導体類、ジニトロアントラキノン誘導体類、無水コハク酸、無水マレイ酸、無水ジブロモマレイ酸、ピレン誘導体類、カルバゾール誘導体類、ヒドラゾン誘導体類、N,N−ジアルキルアニリン誘導体類、ジフェニルアミン誘導体類、トリフェニルアミン誘導体類、トリフェニルメタン誘導体類、テトラシアノキノエジメタン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−フルオレノン、2,4,7−トリニトロ−9−ジシアノメチレンフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロキサントン誘導体類及び2,4,8−トリニトロチオキサントン誘導体類などが含まれるむ。いくつかの具体例において、電子輸送化合物は、(4−n−ブトキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリルのような(アルコキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリル誘導体を含む。
多数の電荷輸送物質が使用可能であるが、特定の電子写真方式分野の多様な要求条件を充足させる他の電荷輸送物質の必要性は相変らず存在する。
電子写真分野において、有機感光体に含まれた電荷生成化合物は、光吸収して電子−正孔対を形成する。このような電子及び正孔は、巨大な電場下で適切な時間にわたって輸送されて、上記電場を生成している表面電荷を局部的に放電させることができる。特定領域の電場放電は、本質的に光パターンと対応する表面電荷パターンを形成する。このような電荷パターンは、トナー付着を誘導するのに使用されうる。前述したような電荷輸送物質は、本質的に電荷輸送、特に電荷生成化合物によって形成された電子−正孔対からの電子輸送に効果的である。いくつかの具体例において、特定の電子輸送化合物または特定の電荷輸送化合物は、本実施形態にかかる電荷輸送物質と共に使用されうる。
電荷生成化合物及び電荷輸送物質を含む1または2以上の物質層が有機感光体に含まれる。有機感光体を利用して2次元画像を印刷するために、有機感光体は、少なくとも一部分の画像を形成するために2次元表面を有する。画像形成工程は、完全な画像を形成するために、また、後続の画像を形成するために有機感光体をサイクリングさせることによって続く。
有機感光体は、プレート、軟質ベルト、ディスク、硬質ドラム、硬質または軟性ドラムを取り囲むシートのような形態に提供されうる。電荷輸送物質は、電荷生成化合物と同じ層に存在してもよいし、電荷生成化合物と異なる層に存在してもよい。付加層も後述するように使用されうる。
いくつかの具体例において、有機感光体物質は、例えば、(a)電荷輸送物質及び高分子バインダーを含む電荷輸送層と、(b)電荷生成化合物及び高分子バインダーを含む電荷生成層と、(c)導電性基材と、を含む。電荷輸送層は、電荷生成層と導電性基材間に位置しうる。一方、電子生成層は、電荷輸送層と導電性基材間に位置しうる。他の具体例で、有機感光体物質は、高分子バインダーのうち電荷輸送物質と電荷生成化合物の双方を有する単一層を有する。
有機感光体は、レーザプリンタのような電子写真の画像形成装置に組み込まれる。上記装置において、画像は物理的実体から形成されて有機感光体上にスキャニングされた光画像に転換されることによって表面潜像が形成される。上記表面潜像は、有機感光体の表面上にトナーを引き寄せるために使われるが、上記トナー画像は、有機感光体上に投射された光画像と同じまたは反対である。上記トナーは、湿式トナーまたは乾式トナーでありうる。この後、トナーは有機感光体の表面から紙シートのような受容体の表面に転写される。トナー転写後、表面は放電され、電荷輸送物質は再び循環するように準備される。画像形成装置はまた、例えば、紙受容体の輸送や光受容体の移動のための複数の支持ローラ、光画像を形成するのに適する光学を含む光画像形成成分、レーザのような光源、トナー供給源及びトナー輸送システムを含む。
電子写真の画像形成方法は、一般的に、(a)前述したような感光体の表面を帯電させる段階と、(b)選択された領域に電荷を消散させる照射線に上記有機感光体の表面を画像に沿って露光させ、上記表面上に帯電/非帯電領域のパターンを形成する段階と、(c)上記表面を有機液体のうち着色剤粒子の分散物を含む湿式トナーのようなトナーに露出させて、トナー画像を形成し、有機感光体の帯電/非帯電領域にトナーを引き寄せる段階と、(d)上記トナー画像を基材に転写させる段階と、を含む。
本実施形態は下記化学式1を有する電荷輸送化合物を含む有機感光体を提供する。
Figure 2004302471
上記化学式1のうち、Rは芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、Rはp−(N,N−二置換された)アリールアミン基(例えば、トリフェニルアミン基)、カルバゾール基及びジュロリジン基のような(N,N−二置換された)アリールアミン基を含み、Rはエポキシ基を含み、RはH、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、Xは−(CH−基のような第1連結基であって、mは1及び30を含む1〜30の整数であり、上記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR基またはCR基に選択的に置換され、R、R、R及びRは独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部である。
連結基Xは、脂肪族、芳香族または脂肪族−芳香族の組み合わせでありうる。いくつかの具体例において、上記化学式1のRのうち(N,N−二置換された)アリールアミン基は、下記化学式2aを有する一つ以上のエポキシ化されたヒドラゾン基を含みうる。
Figure 2004302471
上記化学式2aのうち、R’は芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、R’はH、アルキル基、アルケニル基、芳香族基またはヘテロサイクリック基であり、R’はエポキシ基、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシルまたはアミン基を含み、X’は−(CH−基のような第2連結基であって、nは1及び30を含む1〜30の整数であり、上記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR10基またはCR1112基に選択的に置換され、R、R10、R11及びR12は独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部である。
有機感光体を形成する時、エポキシ基は、バインダーの作用基または上記バインダーと電荷輸送化合物とを架橋結合させる架橋結合剤と反応する場合と、反応しない場合がある。適した架橋結合剤は、エポキシ基及びバインダーの作用基と反応する多数の適した作用基を有する。
芳香族基は、4n+2π電子を含有する共役環構造でありうる。芳香族性を決定するために多様な基準が使われる。芳香族性を量的に測定するのに広く使われる基準は、共鳴エネルギーである。いくつかの具体例で、芳香族基の共鳴エネルギーは、10KJ/mol以上である。他の具体例で、芳香族基の共鳴エネルギーは、0KJ/mol以上である。芳香族基は、4n+2π−電子環に一つ以上の異種原子を含有する芳香族ヘテロサイクリック基または4n+2π−電子環に異種原子を含有していないアリール基に分類されうる。芳香族基は、芳香族ヘテロサイクリック基とアリール基との組み合わせを含みうる。しかし、芳香族ヘテロサイクリック基またはアリール基は、4n+2π−電子環と結合された置換体に一つ以上の異種原子を有しうる。しかも、芳香族ヘテロサイクリック基またはアリール基は、モノサイクリックまたはポリサイクリック(例えば、バイサイクリック(bicyclic)、トリサイクリックなど)環を含みうる。
芳香族ヘテロサイクリック基の非制限的な例としては、フラニル、チオフェニル、ピロリル、インドリル、カルバゾリル、ベンゾフラニル、ベンゾチオフェニル、ジベンゾフラニル、ジベンゾチオフェニル、ピリジニル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル、トリアジニル、テトラジニル、ぺタジニル、キノリニル、イソキノリニル、シノリニル、フタラジニル、キナゾリニル、キノキサリニル、ナフトピリジニル、プテリジニル、アクリジニル、フェナントリジニル、フェナントロリニル、アンチリジニル、プリニル、プテリジニル、アロキサジニル、フェナジニル、フェノチアジニル、フェノキサジニル、フェノキサチイニル、ジベンゾ(1,4)ジオキシニル、チアントレニル及びこれらの組み合わせである。芳香族ヘテロサイクリックグループはまた、結合(例えば、バイカルバゾイル)または連結基(例えば、1,6−ジ(10H−10−フェノチアジニル)へキサン)によって相互に結合された芳香族ヘテロサイクリックグループの組み合わせを含むこともある。連結基は、脂肪族グループ、芳香族グループ、ヘテロサイクリックグループまたはこれらの組み合わせを含みうる。また、連結基に属する脂肪族グループまたは芳香族グループは、O、S及びNのような一つ以上の異種原子を含みうる。
アリールグループの非制限的な例は、フェニル、ナフチル、ベンジルまたはトラニル基、セクシフェニレン、フェナントレニル、アントラセニル、コロネニル及びトラニルフェニルである。アリール基はまた、結合(例えば、ビフェニル基)または連結基(例えば、スチルベニル、ジフェニルスルホン、アリールアミン基)によって相互に結合されたアリール基の組合わせを含むこともある。連結基は、脂肪族グループ、芳香族グループ、ヘテロサイクリックグループまたはこれらの組合わせを含みうる。また、連結基に属する脂肪族グループまたは芳香族グループは、O、S及びNのような一つ以上の異種原子を含みうる。
置換体は、公知であるように、移動性、感光性、溶解度、安定性のような化合物の特性に実質的に多様な影響を及ぼす化学的作用基と認定されるものである。化学的置換体を説明するに当って、当業界で一般的であるとされる用語使用の慣行がある。“基”という用語は、包括的に述べられた化合物(例えば、アルキル基、フェニル基、ジュロリジン基、カルバゾール基、(N,N−二置換された)アリールアミン基)が上記基またはグループの結合構造と一致する置換体を有しうることを意味する。例えば、‘アルキル基’という用語が使われる場合、上記用語は、メチル、エチル、イソプロピル、tert−ブチル、シクロへキシル、ドデシルのような非置換線形、分枝型及びサイクリックアルキル類を含むだけでなく、3−エトキシプロピル、4−(N−エチルアミノ)ブチル、3−ヒドロキシペンチル、2−チオールへキシル、1,2,3−トリブロモプロピルのような異種原子を有する置換体も含む。しかし、上記命名体系と一致しても、基礎になる基またはグループの基本結合構造を変化させる置換体は、上記用語に含まれないと言える。例えば、フェニル基という用語が使われる場合、1−アミノフェニル、2,4−ジヒドロキシフェニル、1,3,5−トリチオフェニル、1,3,5−トリメトキシフェニルのような置換体は、上記用語に属する許容範囲内であるが、1,1,2,2,3,3−ヘキサメチルフェニル置換体は、これによりフェニル基の環結合構造が非芳香族形態に変更されなければならないので、許容されない。これと同様に、エポキシ基という用語が使われる場合、化合物または置換体は、化学式のうちエポキシ環の化学的特性を実質的に変更させない置換体を含む。(N,N−二置換された)アリールアミン基という用語を使用する場合、窒素と結合された2つの置換体は、(N,N−二置換された)アリールアミン基の化学的特性を実質的に変更させない基でありうる。アルキルモイエティまたはフェニルモイエティのようなモイエティ(moiety)という用語は、化合物が置換されていないことを表示する用語である。アルキルモイエティという用語が使われる場合、モイエティという用語は、分枝型、直線鎖型または環型であるか否かに関係なく、非置換のアルキル炭化水素グループだけを表す用語である。
(有機感光体)
有機感光体は、例えば、プレート、シート、軟質ベルト、ディスク、硬質ドラムまたは硬質または軟性ドラムを取り囲むシート型であって、このうち軟質ベルト及び硬質ドラムが一般的に商業的な具体例として使われる。有機感光体は、例えば、導電性基材及び上記導電性基材上に位置し、一つ以上の層状である光導電要素を含む。光導電要素は、同じ層に存在しうる高分子バインダーのうち電荷輸送物質及び電荷生成化合物はもとより、いくつかの具体例では、電荷輸送化合物または電子輸送化合物のような第2電荷輸送物質を含みうる。例えば、電荷輸送物質及び電荷生成化合物は、同じ層に存在できる。しかし、他の具体例で、光導電要素は、電荷生成層及びこれとは異なる電荷輸送層を特徴とする2層構造を含む。電荷生成層は、導電性基材と電荷輸送層間に位置できる。また、光導電要素は、電荷輸送層が導電性基材と電荷生成層間に位置する構造を有しうる。
導電性基材は、例えば、軟質ウェブまたはベルトのような軟質であるか、または例えばドラム状の非軟質でありうる。ドラムは、画像形成工程間にドラムを回転させる駆動力をドラム付属品に提供する中空円筒形構造でありうる。一般的に、軟質導電性基材は、電気絶縁性基材及び光導電物質が塗布された導電性物質薄層を含む。
電気絶縁性基材は、紙またはポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレート)、ポリイミド、ポリスルホン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリカルボネート、ポリビニル樹脂、ポリビニルフルオライド、ポリスチレンのようなフィルム形成重合体でありうる。支持体基材用重合体の特定例は、例えば、ポリエーテルスルホン(STABARTM S−100,ICI社製品)、ポリビニルフルオライド(TEDLARTM,E.I.DuPont de Nemours & Company製品)、ポリビスフェノールA ポリカルボネート(MAKROFOLTM,Mobay Chemical Company製品)、及び非晶質ポリエチレンテレフタレート(MELINARTM,ICI Americas,Inc.製品)を含む。導電性基材は、黒鉛、分散型カーボンブラック、ヨード化物、ポリピロール類及びCalgon(登録商標)導電性重合体 261(米国,Pa.,Pittsburgh,Calgon Corporation,Inc.製品)のような導電性重合体、アルミニウム、チタン、クロム、黄銅、金、銅、パラジウム、ニッケルまたはステンレス鋼のような金属またはチンオキシドまたはインジウムオキシドのような金属オキシドでありうる。特に、関心の対象となる具体例において、導電性物質はアルミニウムである。一般的に、光導電基材は、必要な機械的安定性を提供できる適当な厚さを有する。例えば、軟質ウェブ基材は、一般的に約0.01mm〜約1mmの厚さを有し、ドラム基材は一般的に約0.5mm〜約2mmの厚さを有する。
電荷生成化合物は、染料または顔料のように光吸収電荷キャリヤを生成できる物質である。適当な電荷生成化合物の非制限的な例は、例えば、メタルフリーフタロシアニン類(例えば、H.W.Sands,Inc.製品のELA 8034 メタルフリーフタロシアニンまたは山陽色素(株)製品のCGM−X01)、チタンフタロシアニン、銅フタロシアニン、オキシチタンフタロシアニン(チタニルオキシフタロシアニンともいう。電荷生成化合物として作用できる結晶相または結晶相混合物を含む)、ヒドロキシガリウムフタロシアニンのような金属フタロシアニン類、スクアリリウム染料及び顔料、ヒドロキシ−置換されたスクアリリウム顔料、ぺリルイミド類、INDOFASTTM Double Scarlet、INDOFASTTM Violet Lake B、INDOFASTTM Brilliant Scarlet及びINDOFASTTM Orangeという商標名でAllied Chemical Corporationから入手可能な多核キノン類、MONASTRALTM Red、MONASTRALTM Violet及びMONASTRALTM Red Yという商標名でDuPont社から入手可能なキナクリドン類、ぺリノン類、テトラベンゾポルフィリン類及びテトラナフタロポルフィリン類を含むナフタレン 1,4,5,8−テトラカルボキシル酸から由来した誘導体類、インジゴ−及びチオインジゴ染料、ベンゾチオキサンテン−誘導体類、ぺリレン 3,4,9,10−テトラカルボキシル酸から由来した顔料類、ビスアゾ−、トリスアゾ−及びテトラキスアゾ−顔料を含むポリアゾ−顔料類、ポリメチン染料類、キナゾリン基を含む染料類、3級アミン類、非晶質セレニウム、セレニウム−テルル、セレニウム−テルル−砒素及びセレニウム−砒素のようなセレニウム合金類、カドミウムスルホセレナイド、カドミウムセレナイド、カドミウムスルフィド及びこれらの混合物を含む。いくつかの具体例で、電荷生成化合物は、オキシチタンフタロシアニン(例えば、この任意の相)、ヒドロキシガリウムフタロシアニンまたはこれらの組み合わせを含む。
本実施形態の光導電層は、電荷輸送化合物、電子輸送化合物またはこれらの組み合わせでありうる第2電荷輸送物質を選択的に含む。一般的に公知されている任意の電荷輸送化合物または電子輸送化合物が第2電荷輸送物質として使用されうる。
電子輸送化合物及びUV安定化剤は、光導電体での望ましい電子流を提供するように互いに相乗作用を提供する関係である。UV安定化剤の存在は、電子輸送化合物の電子輸送特性を変化させて複合材の電子輸送特性を改善させる。UV安定化剤は、紫外線吸収剤またはフリーラジカルを閉じ込める紫外線抑制剤でありうる。
UV吸収剤は、紫外線を吸収してこれを熱に消散させうる。UV抑制剤は、紫外線によって生成されたフリーラジカルを閉じ込めた後、エネルギーを消散させつつ活性安定化モイエティを再生させると考えられる。UV安定化剤と電子輸送化合物間の相乗作用提供の側面で、UV安定化剤の特定利点は、これらのUV安定化能力ではない場合もあるが、UV安定化剤の能力は時間による有機感光体の摩耗を減少させるという点でさらに利得になるものである。電子輸送化合物及びUV安定化剤をいずれも含む層を有する有機感光体の改善された相乗作用性能は、“Organophotoreceptor With A Light Stabilizer(光安定化剤を有する有機感光体)”という名称で2003年4月28日に出願されて本出願と共同係留中であるZhuらの米国特許出願第10/425,333号に記載されている。上記特許出願は、全体として引用されて本明細書に統合されている。
適当な光安定化剤の非制限的な例は、例えば、Tinuvin 144及びTinuvin 292(米国,NY,Terrytown所在,Ciba Specialty Chemicals社製品)のような立体障害構造を有するトリアルキルアミン類、Tinuvin 123(Ciba Specialty Chemicals社製品)のような立体障害構造を有するアルコキシジアルキルアミン類、Tinuvan 328、Tinuvin 900及びTinuvin 928(Ciba Specialty Chemicals社製品)のようなベンゾトリアゾール類、Sanduvor 3041(米国,N.C.Charlotte所在,Clariant Corp.製品)のようなベンゾフェノン類、ARBESTATM(英国,West Mildlands所在,Robinson Brothers Ltd.製品)のようなニッケル化合物類、サリシレート類、シアノシンナメート類、ベンジリデンマロネート類、ベンゾエート類、Sanduvor VSU(米国,N.C.Charlotte所在,Clariant Corp.製品)のようなオキサニリド類、Cyagard UV−1164(米国,N.J.所在,Cytec Industries Inc.製品)のようなトリアジン類、LUCHEMTM(米国,NY,Buffalo所在,Atochem North America社製品)のような立体障害構造を有する高分子アミン類を含む。いくつかの具体例で、光安定化剤は、次のような化学式3で表示される立体障害構造を有するトリアルキルアミン類よりなる群から選択される。
Figure 2004302471
上記化学式3のうち、R、R、R、R、R、R、R、R10、R11、R12、R13、R15及びR16は独立的に水素、アルキル基またはエステル基またはエーテル基であり、R、R及びR14は独立的にアルキル基であり、Xはmが2〜20の−O−CO−(CH−CO−O−よりなる群から選択された連結基である。
選択的に、光導電層は、電荷輸送化合物及びバインダーを連結する架橋結合剤を含みうる。架橋結合剤は、多様な文献で一般的に使われることが知られているので、上記架橋結合剤は、多数の作用基または多様な機能を表すことができる一つ以上の作用基を含む。特に、適した架橋結合剤は、エポキシ基と反応する少なくとも一つの作用基と、高分子バインダーと反応する少なくとも一つの作用基とを含む。エポキシ基と反応するのに適した作用基の非制限的な実施例は、ヒドロキシル基、チオール基、アミノ基、カルボキシル基またはこれらの組み合わせを含む。いくつかの具体例で、高分子バインダーと反応する架橋結合剤の作用基は、エポキシ基と顕著に反応しない。一般的に、当業者は高分子バインダーと反応する架橋結合剤の適当な作用基を選択でき、これと同様に、当業者は架橋結合剤の作用基と反応する高分子バインダーの適当な作用基を選択できる。選択された条件下では、少なくともエポキシ基と顕著に反応しない架橋結合剤の適した作用基は、例えば、エポキシ基、アルデヒド及びケトン類を含む。アルデヒド及びケトンと反応するのに適した反応性バインダー作用基は、例えば、アミン類を含む。
いくつかの具体例で、架橋結合剤は、2以上の有効作用基を有するサイクリック酸無水物である。適したサイクリック酸無水物の非制限的な例は、例えば、1,8−ナフタレンジカルボキシル酸無水物、イタコン酸無水物、グルタル酸無水物及びシトラコーン酸無水物、フマル酸無水物、フタル酸無水物、イソフタル酸無水物及びマレイ酸及びフタル酸を含むテレフタル酸無水物を含み、このうちフタル酸無水物が特に適している。
バインダーは、一般的に電荷輸送化合物(電荷輸送層または単一層構造である場合)や電荷生成化合物(電荷生成層または単一層構造である場合)を分散または溶解させうる。一般的に、電荷生成層と電荷輸送層ともに適したバインダーの例には、例えば、ポリスチレン−コ−ブタジエン、ポリスチレン−コ−アクリロニトリル、改質されたアクリル重合体、ポリビニルアセテート、スチレン−アルキド樹脂類、大豆−アルキル樹脂、ポリビニルクロライド、ポリビニリデンクロライド、ポリアクリロニトリル、ポリカルボネート類、ポリアクリル酸、ポリアクリレート類、ポリメタクリレート類、スチレン重合体類、ポリビニルブチラル、アルキド樹脂類、ポリアミド類、ポリウレタン類、ポリエステル類、ポリスルホン類、ポリエーテル類、ポリケトン類、フェノキシ樹脂類、エポキシ樹脂流、シリコン樹脂類、ポリシロクサン類、ポリ(ヒドロキシエーテル)樹脂類、ポリヒドロキシスチレン樹脂類、ノボラク、ポリ(フェニルグリシジルエーテル)−コ−ジサイクロペンタジエン、前述したような重合体に使われた単量体の共重合体及びこれらの組み合わせを含む。いくつかの具体例で、バインダーは、ヒドロキシル基、チオール基、アミノ基、カルボキシル基またはこれらの組み合わせのような反応性水素作用基を有する高分子を含むが、上記作用基は、本実施形態の電荷輸送化合物のエポキシ環と反応するか、またはサイクリック酸無水物のような架橋結合剤の作用基と反応できる。有機感光体で、高分子の作用基は、エポキシ基と直接的に結合するか、例えば、サイクリック酸無水物のような共反応架橋結合剤を通じて間接的に結合して、所定の当該反応生成物を形成する。適したバインダーは、例えば、積水化学社製品のBX−1及びBX−5のようなポリビニルブチラルを含む。
一つ以上の層に適した選択的な添加剤は、例えば、酸化防止剤、カップリング剤、分散剤、硬化剤、界面活性剤及びこれらの組み合わせを含む。
光導電要素は、一般的に約10〜45ミクロンの厚さを有する。個別電荷生成層及び個別電荷輸送層を有する二重層の具体例において、電荷生成層は一般的に約0.5〜約2ミクロンの厚さを有し、電荷輸送層は約5〜約35ミクロンの厚さを有する。電荷輸送物質及び電荷生成化合物が同じ層に存在する具体例において、電荷生成化合物と電荷輸送組成物とを含む上記層は、一般的に約7〜約30ミクロンの厚さを有する。別途の電子輸送層を有する具体例で、電子輸送層は約0.5〜約10ミクロンの平均厚さを有し、他の具体例では約1〜約3ミクロンの平均厚さを有する。一般的に、電子輸送オーバーコート層は、機械的な耐摩耗性及びキャリヤ液体及び大気中の水分に対する耐性を高めることができ、コロナガスによる感光体感性を低下させうる。当業者は、前述した具体的な範囲に属する他の厚さの範囲を分かり得るため、これは本発明の開示内容に属するということを認識できる。
一般的に、前述したような有機感光体において、電荷生成化合物は、光導電層の重量を基準として約0.5〜約25重量%の含量、他の具体例では約1〜約15重量%の含量、さらに他の具体例では約2〜10重量%の含量で存在する。電荷輸送物質は、光導電層の重量を基準として約10〜約80重量%の含量、他の具体例では光導電層の重量を基準として約35〜約60重量%の含量及びさらに他の具体例では約45〜約55重量%の含量で存在する。選択的な第2電荷輸送物質が存在する場合、上記第2輸送物質は、光導電層の重量を基準として約2重量%以上の含量、他の具体例では約2.5〜約25重量%の含量、さらに他の具体例では光導電層の重量を基準として約4〜20重量%の含量で存在できる。バインダーは、光導電層の重量基準として約15〜約80重量%の含量、他の具体例では光導電層の重量を基準として約20〜約75重量%の含量で存在する。当業者は、前述した具体的な組成比に属する他の組成比の範囲を分かり得るため、これは本発明の開示内容に属するということを認識できる。
別途の電荷生成層及び電荷輸送層を有する二重層の具体例において、電荷生成層は、一般的に電荷生成層の重量を基準として約10〜約90重量%、他の具体例では約15〜約80重量%、さらに他の具体例では約20〜75重量%のバインダーを含む。電荷生成層に選択的な電荷輸送物質が存在する場合、上記選択的な電荷輸送物質は、電荷生成層の重量を基準として約2.5重量%以上の含量、他の具体例では約4〜約30重量%の含量、さらに他の具体例では約10〜約25重量%の含量で存在できる。電荷輸送層は、一般的に約20〜約70重量%、他の具体例では約30〜約50重量%のバインダーを含む。当業者は、前述した具体的な範囲に属する二重層のバインダーの他の濃度の範囲を分かり得るため、これは本発明の開示内容に属するということを認識できる。
電荷生成化合物と電荷輸送物質とを有する単一層を含む具体例において、光導電層は、一般的にバインダー、電荷輸送物質及び電荷生成化合物を含む。電荷生成化合物は、光導電層の重量を基準として約0.05〜約25重量%の含量、他の具体例では、約2〜15重量%の含量で存在できる。電荷輸送物質は、バインダー及び従来の添加剤のような添加剤を選択的に含む残りの光導電体成分を含有した光導電層の重量を基準として、約10〜約80重量%の含量、他の具体例では約25〜約65重量%の含量、さらに他の具体例では約30〜約60重量%の含量、さらに他の具体例では約35〜約55重量%の含量で存在できる。電荷輸送組成物と電荷生成化合物とを含む単一層は、一般的に約10〜約75重量%、他の具体例では約20〜約60重量%、さらに他の具体例では約25〜約50重量%のバインダーを含む。選択的に電荷輸送化合物と電荷輸送物質とを含む層は、第2電荷輸送物質を含みうる。選択的な第2電荷輸送物質が存在する場合、上記第2電荷輸送物質は、光導電層の重量を基準として約2.5重量%以上の含量、他の具体例では約4〜約30重量%の含量、さらに他の具体例では約10〜約25重量%の含量で存在できる。当業者は、前述した具体的な組成比の範囲に属する他の範囲の組成比を分かり得るため、これは本発明の開示内容に属するということを認識できる。
一般的に、電子輸送層を含む層は、UV安定化剤をさらに含むことが望ましい。特に、電子輸送層は、一般的に電子輸送化合物、バインダー及び選択的なUV安定化剤を含みうる。電子輸送化合物を含むオーバーコート層は“Organophotorecepter With An Electron Transport Layer(電子輸送層を含む有機感光体)”という名称として本出願と共同係留中であるZhuらの米国特許出願第10/396,536号に詳細に記載されており、これは引用されて本明細書に統合されている。例えば、前述したような電子輸送化合物は、前述したような光導電体離型層に使用されうる。電子輸送層の電子輸送化合物は、電子輸送層の重量を基準として約10〜約50重量%、他の具体例では約20〜約40重量%の含量で存在できる。当業者は、前述した具体的な範囲に属する他の範囲の組成比を知り得るため、これは本発明の開示内容に属するということを認識できる。
一つ以上の適した光導電層のうちUV安定化剤が存在する場合、上記UV安定化剤は、一般的に上記UV安定化剤が存在する特定層の重量を基準として約0.5〜約25重量%の含量、他の具体例では約1〜約10重量%の含量で存在する。当業者は、前述した具体的な範囲に属する他の範囲の組成比を知り得るため、これは本発明の開示内容に属するということを認識できる。
例えば、光導電層は、有機溶媒に一つ以上の電荷生成化合物、本実施形態の電荷輸送物質、電荷輸送化合物または電子輸送化合物のような第2電荷輸送物質、UV安定化剤及び高分子バインダーのような成分を分散または溶解させた後、各基本層に上記分散物や溶液をコーティングした後に乾燥させることによって形成されうる。特に、上記成分は高剪断、均質化、ボールミリング、摩擦ミリング、高エネルギービード(bead)(サンド(sand))ミリングまたは分散物形成時に粒子サイズを小さくする公知の粒子サイズ減小方法または混合手段を利用して分散されうる。
感光体はまた、選択的に一つ以上の付加層を有しうる。上記付加層は、例えば、バリヤー層、離型層、保護層または付着層のような副層またはオーバーコート層でありうる。離型層または保護層は、光導電要素の最上部層を形成できる。バリヤー層は、離型層と光導電要素間に位置するか、または光導電要素をオーバーコートするのに使用されうる。バリヤー層は、下部層を摩耗から保護する。付着層は、光導電要素、バリヤー層及び離型層またはこれらの任意の組み合わせ間に位置して付着状態を改善させる。副層は電荷ブロック層であり、導電性基材及び光導電要素間に位置する。副層は、導電性基材と光導電要素間に位置し、これらの付着を改善させる。
適したバリヤー層は、例えば、架橋結合可能なシロキサノール−コロイドシリカコーティング及びヒドロキシル化されたシルセスキオキサン−コロイドシリカコーティングのようなコーティング及びポリビニルアルコール、メチルビニルエーテル/無水マレイ酸共重合体、カゼイン、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ゼラチン、スターク、ポリウレタン類、ポリイミド類、ポリエステル類、ポリアミド類、ポリビニルアセテート、ポリビニルクロライド、ポリビニリデンクロライド、ポリカルボネ−ト類、ポリビニルブチラル、ポリビニルアセトアセタル、ポリビニルホルマル、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート類、ポリビニルカルバゾール類、前述したような重合体に使われた単量体の共重合体、ビニルクロライド/ビニルアセテート/ビニルアルコールターポリマー、ビニルクロライド/ビニルアセテート/マレイ酸ターポリマー、エチレン/ビニルアセテート共重合体、ビニルクロライド/ビニリデンクロライド共重合体、セルロース重合体及びこれらの混合物を含む。前述したバリヤー層重合体は、選択的にヒュームドシリカ、シリカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア、またはこれらの組合わせのような少量の無機粒子を含みうる。バリヤー層は、“Barrier Layer For Photoconductor Elements Comprising An Organic Polymer And シリカ(有機重合体及びシリカを含む光導電要素用バリヤー層)”という名称を有するWooらの米国特許第6,001,522号公報によって詳細に記載されており、これは引用されて本明細書に統合されている。離型層トップコートは、公知されている任意の離型層を含みうる。いくつかの具体例で、離型層はフルオロ化された重合体、シロキサン重合体、フルオロシリコン重合体、シラン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリレートまたはこれらの組み合わせである。離型層は、架橋結合された重合体を含みうる。
離型層は、当業界に公知されている任意の離型層組成物よりなる。いくつかの具体例において、離型層はフルオロ化された重合体、シロキサン重合体、フルオロシリコン重合体、ポリシラン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリレート、ポリ(メチルメタクリレート−コ−メタクリル酸)、ウレタン樹脂類、ウレタン−エポキシ樹脂類、アクリル化された−ウレタン樹脂類、ウレタン−アクリル樹脂類、またはこれらの組み合わせを含む。他の具体例で、離型層は、架橋結合された重合体を含む。
保護層は、化学的及び機械的感性から有機感光体を保護できる。保護層は、当業界に公知されている任意の保護層組成物を含みうる。いくつかの具体例で、保護層は、フルオロ化された重合体、シロキサン重合体、フルオロシリコン重合体、ポリシラン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリレート、ポリ(メチルメタクリレート−コ−メタクリル酸)、ウレタン樹脂類、ウレタン−エポキシ樹脂類、アクリレート化されたウレタン樹脂類、ウレタン−アクリル樹脂類またはこれらの組み合わせを含みうる。特に、関心の対象となるいくつかの具体例において、保護層は架橋結合された高分子である。
オーバーコート層は、“Organoreceptor With An Electron Transport Layer(電子輸送層を含む有機感光体)”という表題で2003年3月25日に出願されて本出願と共同係留中であるZhuらの米国特許出願第10/396,536号によって詳細に記載されており、これは引用されて本明細書に統合されている。例えば、前述したような電子輸送化合物は、本実施形態の離型層に使用されうる。オーバーコート層の電子輸送化合物は、離型層の重量を基準として約2〜約50重量%、他の具体例では約10〜約40重量%の含量で存在できる。当業者は、前述した具体的な範囲に属する他の組成比の範囲を分かり得るため、これは本発明の開示内容に属するということを認識できる。
一般的に、付着層は、ポリエステル、ポリビニルブチラル、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリメチルメタクリレート、ポリ(ヒドロキシアミノエーテル)のようなフィルム形成重合体を含む。バリヤー層及び付着層は、“Organic Photoreceptors for Liquid Electrophotography(湿式電子写真方式に使われる有機感光体)”という表題を有するAckleyらの米国特許第6,180,305号公報に記載されており、これは引用されて本明細書に統合されている。
副層は、例えば、ポリビニルブチラル、有機シラン類、加水分解可能なシラン類、エポキシ樹脂類、ポリエステル類、ポリアミド類、ポリウレタン類、シリコン類を含みうる。いくつかの具体例で、副層は、約20〜約20,000Åの乾燥厚さを有する。金属オキシド導電性粒子を含む副層の厚さは、約1〜約25ミクロンでありうる。当業者は、前述した具体的な範囲に属する他の組成比及び厚さ範囲を分かり得るため、これは本発明の開示内容に属するということを認識できる。
前述したような電荷輸送物質及び上記化合物を含む感光体は、乾式トナーまたは湿式トナーで現像される画像形成過程に使用するのに適する。例えば、当業界に公知の乾式トナー及び湿式トナーは、本実施形態の方法及び装置に使用できる。湿式トナー現像は、乾式トナーに比べて高い解像度の画像を提供し、さらに、必要な画像定着エネルギーが少ないという利点を提供するので、望ましい。適した湿式トナーの例は、当業界に公知されている。湿式トナーは、一般的にキャリヤ液体に分散されたトナー粒子を含む。トナー粒子は、着色剤/顔料、樹脂バインダー、や帯電制御剤を含みうる。いくつかの湿式トナーの具体例で、樹脂対顔料の比は1:1〜10:1であり、他の具体例では4:1〜8:1でありうる。湿式トナーは“Liquid Inks Comprising A Stable Organosol(安定した有機ゾールを含む湿式インク)”という名称の米国特許公開番号第2002/0128349号公報、“Liquid Inks Comprising Treated Colorant Particles(着色剤粒子を含む湿式インク)”という表題の米国特許公開番号第2002/0086916号公報、“Phase Change Developer For Liquid Electrophotography(湿式電子写真方式用の相変化現像剤)”という名称の米国特許第6,649,316号公報にさらに詳細に記載されており、これは引用されて本明細書に統合されている。
(電荷輸送化合物)
本実施形態は、下記化学式1を有する電荷輸送化合物を含む有機感光体を提供する。
Figure 2004302471
上記化学式1のうち、Rは、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、Rは、p−(N,N−二置換された)アリールアミン基(例えば、トリフェニルアミン基)、カルバゾール基及びジュロリジン基のような(N,N−二置換された)アリールアミン基を含み、Rは、エポキシ基を含み、Rは、H、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、Xは、−(CH−基のような第1連結基であって、mは1及び30を含む1〜30の整数であり、上記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR基またはCR基に選択的に置換され、R、R、R及びRは独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部である。
いくつかの具体例で、化学式1のうちRの(N,N−二置換された)アリールアミン基は、下記化学式2aを有する一つ以上のエポキシ化されたヒドラゾン基を含みうる:
Figure 2004302471
上記化学式2aのうち、R’は、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、R’は、エポキシ基、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基またはアミン基を含み、R’は、H、アルキル基、アルケニル基、芳香族基またはヘテロサイクリック基であり、X’は、−(CH−基のような第2連結基であって、nは1及び30を含む1〜30の整数であり、上記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR10基またはCR1112基に選択的に置換され、R、R10、R11及びR12は独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部である。
化学式1のRが、R’がエポキシ基の化学式2aを有するエポキシ化されたヒドラゾン基を含む場合、化学式1の電荷輸送化合物は、対称型または非対称型でありうる。Rが対称型であり、XとX’とが同じであり、RとR’とが同じであり、RとR’とが同じであり、RとR’とが同じである場合、化学式1の電荷輸送化合物は対称型である。Rが非対称型であり、XとX’とが相異なり、RとR’とが相異なり、RとR’とが相異なり、かつ/またはRとR’とが相異なる場合、化学式1の電荷輸送化合物は非対称型である。
化学式1の構造を有する電荷輸送化合物が有機感光体に含まれる場合、エポキシ基は、適当なバインダーの作用基と反応できる。適した高分子作用基は、例えば、ヒドロキシル基、チオール基、アミノ基、カルボキシル基またはこれらの組み合わせを含む。これを通じてバインダーと架橋結合することによって、有機感光体の構造を安定化させ、上記構造内部に電荷輸送化合物を安定的に分布させうる。しかし、エポキシ作用基がバインダーとの架橋結合反応によって本質的に除去されうる。エポキシ作用基の反応によって、バインダーまたは架橋結合剤の作用基の原子と結合された炭素原子に対する他の炭素原子の側に位置したヒドロキシル基を含む特定化学構造を得られ、これはエポキシ作用基での親核性付加反応に含まれる。特に、上記反応結果得られる化合物は、Y−CR1314CR15OH−Xの構造を有するが、このうちYは架橋結合剤の存在または非存在下で結合されたバインダーである。便宜上、結合されたエポキシ作用基Y−CR1314CR15OH−Xを、以下ブリッジング酸素原子のあるエポキシ作用基を含有した基を含むエポキシ基という。
連結基Xは、脂肪族、芳香族または脂肪族−芳香族の組み合わせでありうる。連結基Xは、脂肪族2価炭化水素基及び芳香族2価炭化水素基のような2価ラジカルでありうる。連結基Xはまた、3、4、5のような2以上の原子価を有しうる。脂肪族2価炭化水素基の非制限的な例は、−(CH−、−(CHR)−または−(CR’R”)であり、このうち、k、m及びnは独立的に1〜20の整数であり、R、R’、R”は独立的にアルキル基である。芳香族2価炭化水素基の非制限的な例には下記の化学式4が含まれる。
Figure 2004302471
及び
Figure 2004302471
及び
Figure 2004302471
脂肪族−芳香族の組み合わせ2価炭化水素基の非制限的な例には、下記の化学式5が含まれ、他の化合物もサイクリック脂肪族基を含みうる。
Figure 2004302471
及び
Figure 2004302471
2価炭化水素基Xはまた、一つ以上の炭素原子が異種原子に置換されることによってN、S及びOのような異種原子を含みうるが、ただ2つの異種原子が2価脂肪族炭化水素基のバックボーンに隣接してはならない。このような2価炭化水素基の非制限的な例は、下記化学式6を含む。
Figure 2004302471
及び
Figure 2004302471
及び
Figure 2004302471
上記化学式6のうち、mは1〜10の整数である。
エポキシ基R及びR’は各々独立的に下記の化学式7を有する。
Figure 2004302471
上記化学式のうち、未表示結合はXと連結される結合に当り、R18は水素、アルキル基または芳香族基であり、R16及びR17は独立的に水素、アルキル基、芳香族基であり、R16とR17とが融合する場合、5、6、またはこれより多くの数の原子を有するサイクリック脂肪族環を形成する。
具体的に、本実施形態の化学式1に属する適した電荷輸送化合物の非制限的な例は、下記の化学式8〜19を有する。
Figure 2004302471
Figure 2004302471
Figure 2004302471
Figure 2004302471
Figure 2004302471
Figure 2004302471
Figure 2004302471
Figure 2004302471
Figure 2004302471
Figure 2004302471
Figure 2004302471
Figure 2004302471
(電荷輸送化合物の合成)
エポキシ基と結合されたヒドラゾン基を有する電荷輸送化合物は、置換されたヒドラゾンを形成して合成されるが、これはエポキシ基を形成しようとする2次アミンで所定のX連結基と反応する。例えば、芳香族−置換された2次アミンは、塩基触媒を使用する反応で2次アミンの活性水素によってエピクロロヒドリンと反応して、エポキシ基とアミン間に−CH−基(X−グループという)を有するエポキシグループを形成する。他のXグループも2つの作用基を有する適当な反応物を下記のように使用して形成できる。ヒドラゾンは、アリール置換されたヒドラジンと(N,N−二置換された)アリールアミンを有するアルデヒドまたはケトンの反応によって形成される。
芳香族−置換されたヒドラジンは、上記化学式1のR基を提供し、(N,N−二置換された)アリールアミノ置換されたアルデヒドまたはケトンは、化学式1のR基を提供する。アルデヒドまたはケトンとヒドラジンとの反応で、アルデヒド/ケトン基の酸素は二重結合炭素に置換される。
エピクロロヒドリンを使用してXが−CH−であるエポキシ置換された化合物を形成できる。一方、他のXグループは、例えば、ハロゲン及びビニル基(C=C)または置換されたビニル基を含んで2つの作用基を有する基を使用して製造されうる。ハライド基は、親核性置換によってヒドラゾンの2次アミン基に結合することによって置換されうる。ビニル基または置換されたビニル基は、エポキシ化反応、例えば親電子性添加反応でパーベンゾ酸または他のパーオキシ酸との反応によってエポキシ基に転換されうる。したがって、Xはハライド基及びビニル/置換されたビニル基を含んで2つの作用基を有する化合物を導入して選択されうる。
一方、本実施形態のいくつかの電荷輸送化合物は、一つ以上の芳香族またはヘテロサイクリックアルデヒドをヒドラゾンと反応させて、当該芳香族またはヘテロサイクリックヒドラゾンを形成することによって製造されうる。芳香族またはヘテロサイクリックヒドラゾンは、その後、エポキシ基を含む有機ハライドと反応して、当該エポキシ電荷輸送化合物を形成できる。本実施形態のエポキシ基を含む適当な有機ハライドの非制限的な例は、エピクロロヒドリンのようなエピハロヒドリンである。エポキシ基を含む有機ハライドはまた、オレフィン基を含む当該有機ハライドのエポキシ化反応によっても製造されうる。上記エポキシ化反応は、Careyらの“Advanced Organic Chemistry,Part B:Reactions and Synthesis,”New York,1983,pp.494〜498に記載されており、これは引用されて本明細書に統合されている。オレフィン基を有する有機ハライドはまた、アルデヒド基またはケトン基を有する適した有機ハライドと適したWittig試薬間のWittig反応によって製造されうる。Wittig反応とこれに関連した反応は、Careyらの“Advanced Organic Chemistry,Part B:Reactions and Synthesis,”New York,1983,pp.69〜77に記載されており、これは引用されて本明細書に統合されている。エポキシ化合物は、以後、還流中であるテトラヒドロフラン(THF)でアンモニウムチオシアネートと反応して、本実施形態の当該チイラニル化合物を提供する。
本実施形態のいくつかの電荷輸送化合物は、一つ以上の芳香族または多重(2,3,4,5,6など)アルデヒド基またはケトン基を含むヘテロサイクリック化合物をヒドラジンと反応させて、当該芳香族またはヘテロサイクリックジヒドラゾン、トリヒドラゾン及びテトラヒドラゾンを各々形成することによって製造されうる。多重ヒドラゾン(すなわち、ジヒドラゾン、トリヒドラゾン、テトラ−ヒドラゾン等)は多重アルデヒド基またはケトン基を有する芳香族またはヘテロサイクリック化合物の対称性によって、対称形である場合と非対称型である場合がある。一方、多重アルデヒド基またはケトン基を有する芳香族またはヘテロサイクリックは、2以上の相異なるヒドラジンと1:1のモル比で反応して、当該非対称芳香族またはヘテロサイクリックジヒドラゾンを形成できる。対称型または非対称型多重ヒドラゾンは、以後、エポキシ基を含む有機ハライドと反応して、ジエポキシ化合物、トリエポキシ化合物、テトラエポキシ化合物のような当該多重エポキシ化合物を形成できる。一方、対称型または非対称型多重ヒドラゾンは、エポキシ基を含む2つの相異なる有機ハライドと1:1:1のモル比で反応して、当該非対称多重エポキシ化合物を形成できる。いくつかの具体例で、連結基X’はヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基またはアミン基を有するハライドに置換された反応物を利用して添加されるが、上記ハライド基は、ヒドラゾンの2次アミンとの結合によって置換される。このような方法で、化学式2aのうちR’の非エポキシ基が形成されうる。
いくつかの具体例で、第1段階は、対応ジホルミル化合物に対するジュロリジン、カルバゾールまたはp−(N,N−二置換された)アリールアミン化合物のホルミル化である。第2段階は、ヒドラジンをジホルミル化合物と2:1のモル比で反応させてジホルミル化合物の当該ジヒドラゾンを形成することである。最後の段階は、エピクロロヒドリンのようなエポキシ基を含む有機ハライドをジホルミル化合物のジヒドラゾンと反応させて、本実施形態の電荷輸送化合物を製造することである。
前述したように、エポキシ基は、高分子バインダーの作用基と直接または架橋結合剤を通じて反応できる。適当な作用基とエポキシ基との反応は、C.A.May,editor,“Epoxy Resins Chemistry And Technology”,(Marcel Dekker,New York,1988)及びB.Ellis,editor,“Chemistry And Technology Of Epoxy Resins,”(Blackie Academic And Professional,London,1993)に記載されており、上記文献は何れも引用されて本明細書に統合されている。
(ヒドラジン)
フェニルヒドラジン及びメチルヒドラジンのようなモノ置換されたヒドラジンを本実施形態に使用できる。このうちほとんどは、米国,WI,Milwaukee所在,Aldrich社のような会社から入手可能である。本実施形態に使用可能な他のヒドラジン及びこれらの供給源は、次の通りである。
(4−メチルスルホニルフェニルヒドラジン(Registry Number 877−66−7))
4−メチルスルホニルフェニルヒドラジンは、米国,PA,Pittsburgh所在のFisher Scientific社(1−800−766−7000)から入手可能である。
(1,1’−(スルホニルジ−4,1−フェニレン)ビスヒドラジン(Registry Number 14052−65−4)))
1,1’−(フルホニルジ−4,1−フェニレン)ビスヒドラジンジヒドロクロライドは、ロシア、Moscow所在のVitas−M社(電話番号:+7(095)939−5737)から入手可能である。
(アリールアルデヒド類)
ヒドラゾンと反応する代表的なアリールアルデヒド類は、次のように得られる。
(ジュロリジンアルデヒドの合成)
ジュロリジン(100g,0.6mole,米国,WI 53201,Milwaukee所在,Aldrich Chemicals Co.製品)を500ml、3口丸底フラスコでジメチルホルムアミド(DMF)(200ml,Aldrich社製品)に溶解させる。上記フラスコをアイスバスで0℃に冷却させる。フォスフォラスオキシクロライド(POCl)(107g,0.7mole,Aldrich社製品)を滴加しつつ5℃未満の温度を維持する。POClの滴加を完了した後、上記フラスコの温度を室温に上げ、1時間攪拌しつつ蒸気バスに置く。フラスコを室温に冷却した後、上記溶液を攪拌しつつ多量の蒸溜水にゆっくり注ぎ、2時間さらに攪拌する。固形分を濾過し、洗浄液のpHが中性になるまで水で反復して洗浄する。生成物を50℃の真空オーブンで4時間乾燥する。
(その他のアリールアルデヒド)
例えば、ジフェニルアミノベンズアルデヒド((CNCCH0)及び9−エチル−3−カルバゾールカルボキシアルデヒドを含む(N,N−二置換された)アリールアミンアルデヒドは、Aldrich社(米国,WI,Milwaukee)社製品から入手可能である。また、N−エチル−3,6−ジホルミルカルバゾールの合成は下記の実施例に記載されている。
(ヒドラゾンの合成)
ヒドラジンは、適した芳香族アルデヒドまたはケトンと反応して、望ましいヒドラゾン電荷輸送化合物を形成できる。上記反応は、適当な量の濃縮酸、具体的には硫酸を触媒として使用できる。触媒量の酸をヒドラジン及び芳香族アルデヒドと混合した後、上記混合物を約2時間〜約16時間の間還流させる。初期生成物を再結晶して精製できる。前述した化学式から選択された化合物の合成は、下記実施例に記載されており、本明細書に記載された他の化合物もこれと類似に合成されうる。
いくつかの具体例で、ヒドラジンは、前述されたように酸性化された塩酸形態に得られる。上記具体例で、混合物を攪拌しつつヒドラジンヒドロクロライドを水性カーボネート塩基と反応させうる。過量のカーボネートに塩基を添加でき、ある具体例では、ヒドラジン1モル当り1モルのヒドラジンヒドロクロライドに1.2モルのポタシウムカーボネートまたは1モルのヒドラジン当り1モルのヒドラジンジヒドロクロライドに2.4モルのポタシウムカーボネートを使用できる。いくつかの特定実施例が下記に記載されている。
(架橋結合剤との反応)
一般的に、電荷輸送化合物は、バインダー及び特定層を形成する有機感光体の特定層のうち他の成分と混合される。架橋結合剤が使われる場合、他の成分を混合する前に架橋結合剤が先に電荷輸送化合物または高分子バインダーと反応することが望ましい。当業者は、望ましい特性を有する層を形成するために、全ての成分を同時にまたは順次に混合するような適当な反応順序を予測できる。
以下、本実施形態を、次のような実施例によって詳細に説明する。
(実施例1−電荷輸送化合物の製造)
本実施例は、上記5つの電荷輸送化合物の合成が記載されている。特に、前述した化学式に当る対応化合物8、10、12、15及び18の合成が記載されている。
(化合物8の製造)
フェニルヒドラジン(0.1mole,米国,WI,Milwaukee所在,Aldrich社製品)及び4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド(0.1mole,スイス,Buchs SG所在,Fluka社製品)を還流コンデンサと機械的攪拌器とが装着されている250mlの3口丸底フラスコで100mlのイソプロパノールに溶解させた。上記溶液を2時間の間還流した。薄層クロマトグラフィで出発物質の消滅を確認した。反応終結後、混合物を室温まで冷却させた。これを静置させ生成された4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドフェニルヒドラゾン結晶を濾過し、イソプロパノールで洗浄した後に50℃の真空オーブンで6時間乾燥した。
25mlのエピクロロヒドリンに溶解された4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドフェニルヒドラゾン(3.6g,0.01mole)、85%の粉末型ポタシウムヒドロキシド(2.0g,0.03mole)及びポタシウムカーボネート無水物の混合物を55〜60℃で1.5〜2時間激しく攪拌した。1:4の体積比で混合されたアセトンとへキサンとの混合物を溶離液として使用するシリカゲル60 F254プレート(米国,NJ,Whitehouse Station所在,Merck社製品)の薄層クロマトグラフィを利用して上記反応過程をモニタリングした。反応終結後、上記混合物を室温まで冷却させ、エーテルで希釈した後、洗浄水のpHが中性になるまで水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウム無水物で乾燥させた後、活性炭で処理して濾過した。エーテルを除去した残留物を1:1の体積比で混合されたトルエンとイソプロパノールとの混合物に溶解させた。これを静置させて生成された結晶を濾過し、イソプロパノールで洗浄して141〜142.5℃の沸点を有する3.0gの生成物(71.4%の収率)を得た。生成物を1:1の体積比で混合されたトルエンとイソプロパノールとの混合物と再結晶した。CDClのうち上記生成物のH−NMRスペクトル(250MHz)は、次のような化学的シフトを表した:7.65−6.98(m,19H);6.93(t,J=7.2Hz,1H);4.35(dd,1H);3.99(dd,1H);3.26(m,1H);2.84(dd,1H);2.62(dd,1H)。C2825Oの元素分析計算値(重量%)はC=80.16、H=6.01、N=10.02であり、元素分析測定値(重量%)はC=80.02、H=6.31、N=9.91であった。
(化合物10の製造)
フェニルヒドラジン(0.1mole,米国,WI,Milwaukee所在,Aldrich社製品)及び4−(4,4’−ジメチルジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド(0.1mole,ドイツ所在,Syntec GmbH社製品)を還流コンデンサと機械的攪拌器とが装着されている250mlの3口丸底フラスコで100mlのイソプロパノールに溶解させた。上記溶液を2時間の間還流させた。薄層クロマトグラフィで出発物質の消滅を確認した。反応終結後、混合物を室温まで冷却させた。これを静置させて生成された4−(4,4’−ジメチルジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドフェニルヒドラゾン結晶を濾過し、イソプロパノールで洗浄した後、50℃の真空オーブンで6時間乾燥した。
25mlのエピクロロヒドリンに溶解された4−(4,4’−ジメチルジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドフェニルヒドラゾン(3.9g,0.01mole)、85%の粉末型ポタシウムヒドロキシド(2.0g,0.03mole)及びポタシウムカーボネート無水物の混合物を55〜60℃で1.5〜2時間激しく攪拌した。1:4の体積比で混合されたアセトンとへキサンとの混合物を溶離液として使用するシリカゲル60 F254プレート(米国,NJ,Whitehouse Station所在,Merck社製品)の薄層クロマトグラフィを利用して上記反応過程をモニタリングした。反応終結後、上記混合物を室温まで冷却させてエーテルで希釈した後、洗浄水のpHが中性になるまで水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウム無水物で乾燥させた後、活性炭で処理して濾過した。エーテルを除去した残留物をトルエンから再結晶した後、カラムクロマトグラフィ(シリカゲルMerckグレード 9385,60Å,Aldrich社製品;4:1の体積比で混合されたへキサン及びアセトン溶液を溶離液として使用する)で精製した。化合物4の収率は65.5%であった。CDClのうち上記生成物のH−NMRスペクトル(400MHz)は、次のような化学的シフト(δ,ppm)を表した:7.62(s,1H);7.55〜6.90(m,17H);4.35(dd,1H);3.98(dd,1H);3.27(m,1H);2.85(dd,1H);2.63(dd,1H);2.32(s,6H)。C3029Oの元素分析計算値(重量%)はC=80.51、H=6.53、N=9.39であり、元素分析測定値(重量%)はC=80.42、H=6.41、N=9.21であった。
(化合物12の製造)
フェニルヒドラジン(0.1mole,米国,WI,Milwaukee所在,Aldrich社製品)及び9−エチル−3−カルバゾールカルボキシアルデヒド(0.1mole,米国,WI,Milwaukee所在,Aldrich Chemical社製品)を還流コンデンサと機械的攪拌器とが装着されている250mlの3口丸底フラスコで100mlのイソプロパノールに溶解させた。上記溶液を2時間の間還流させた。薄層クロマトグラフィで出発物質の消滅を確認した。反応終結後、混合物を室温まで冷却させた。これを静置させて生成された9−エチル−3−カルバゾールカルボキシアルデヒドフェニルヒドラゾン結晶を濾過してイソプロパノールで洗浄した後、50℃の真空オーブンで6時間乾燥した。
25mlのエピクロロヒドリンに溶解された9−エチル−3−カルバゾールカルボキシアルデヒドフェニルヒドラゾン(3.1g,0.01mole)、85%の粉末型ポタシウムヒドロキシド(2.0g,0.03mole)及びポタシウムカーボネート無水物の混合物を55〜60℃で1.5〜2時間激しく攪拌した。1:4の体積比で混合されたアセトンとへキサンとの混合物を溶離液として使用するシリカゲル60 F254プレート(Merck社製品)の薄層クロマトグラフィを利用して上記反応過程をモニタリングした。反応終結後、上記混合物を室温まで冷却させ、エーテルで希釈した後、洗浄水のpHが中性になるまで水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウム無水物で乾燥させた後、活性炭で処理して濾過した。エーテルを除去した残留物を1:1の体積比で混合されたトルエン及びイソプロパノール混合物に溶解させた。これを静置させて生成された結晶を濾過し、イソプロパノールで洗浄して136〜137℃の沸点を有する3.0gの生成物(81.2%の収率)を得た。上記生成物を1:1の体積比で混合されたトルエン及びイソプロパノール混合物で再結晶した。CDClのうち上記生成物のH−NMRスペクトル(250MHz)は、次のような化学的シフト(δ,ppm)を表した:8.35(s,1H);8.14(d,J=7.8Hz,1H);7.93(d,J=7.6Hz,1H);7.90(s,1H);7.54−7.20(m,8H);6.96(t,J=7.2Hz,1H);4.37(m,3H);4.04(dd,J1=4.3Hz,J2=16.4Hz,1H);3.32(m,1H)、2.88(dd,1H);2.69(dd,1H);1.44(t,J=7.2Hz,3H)。C2423Oの元素分析計算値(重量%)はC=78.02、H=6.28、N=11.37であり、元素分析測定値(重量%)はC=78.32、H=6.41、N=11.55であった。
(化合物15の製造)
271mlのDMF(3.5mol)を機械的攪拌器、温度計及び滴加ジョウゴが装着された1Lの3口丸底フラスコに入れた。上記フラスコの内容物を塩/氷水バスで冷却させた。フラスコの内部温度が0℃に到達した時、326mlのPOCl(3.5mol)をゆっくり添加した。POClを添加する間、フラスコの内部温度が5℃を超えないようにした。POClを添加した後、反応混合物の温度を室温に上げた。フラスコの温度を室温まで上げた後、70mlのDMFに溶解されたN−エチルカルバゾール(93g)を添加した後、加熱マントルを利用して上記フラスコを24時間90℃に加熱した。この後、反応混合物を室温に冷却させた後、2Lの水に溶解された820gのソジウムアセテートを含む溶液が入っている冷却された4.5Lビーカーにゆっくり注いだ。上記ビーカーをアイスバスで冷却し、3時間攪拌した。その結果生成された褐色固体を濾過して水で洗浄し続けた後、少量のエタノール(50ml)で洗浄した。洗浄後に得た生成物を活性炭を利用してトルエンから再結晶した後に70℃の真空オーブンで6時間乾燥して、55gのN−エチル−3,6−ジホルミルカルバゾール(46%の収率)を得た。CDClのうち上記生成物のH−NMRスペクトル(250MHz)は、次のような化学的シフト(δ,ppm)を表した:10 12(s,2H);8.63(s,2H);8.07(d,2H);7.53(d,2H);4.45(m,2H);1.53(t,3H)。
フェニルヒドラジン(0.2mole,米国,WI,Milwaukee所在,Aldrich社製品)及びN−エチル−3,6−ジホルミルカルバゾール(0.1mole)を還流コンデンサと機械的攪拌器とが装着されている250ml、3口丸底フラスコで1:1の体積比で混合されたトルエン及びTHF混合物100mlに溶解させた。上記溶液を2時間還流させた。薄層クロマトグラフィで出発物質の消滅を確認した。反応終結後、混合物を室温まで冷却させた。これを静置させて生成されたN−エチル−3,6−ジホルミルカルバゾールビス(N−フェニルヒドラゾン)結晶を濾過してイソプロパノールで洗浄した後、50℃の真空オーブンで6時間乾燥した。追加精製段階なしに上記生成物を次の段階に使用した。
25mlのエピクロロヒドリンに溶解されたN−エチル−3,6−ジホルミルカルバゾールビス(N−フェニルヒドラゾン)(4.3g,0.01mole)、85%の粉末型ポタシウムヒドロキシド(2.0g,0.03mole)及びポタシウムカーボネート無水物の混合物を55〜60℃で1.5〜2時間激しく攪拌した。1:4の体積比で混合されたアセトンとへキサンとの混合物を溶離液として使用するシリカゲル60 F254プレート(Merck社製品)の薄層クロマトグラフィを利用して上記反応過程をモニタリングした。反応終結後、上記混合物を室温まで冷却させてエーテルで希釈した後、洗浄水のpHが中性になるまで水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウム無水物に乾燥させた後、活性炭に処理して濾過した。エーテルを除去した残留物をトルエンから再結晶した後、コラムクロマトグラフィ(シリカゲルMerckグレード 9385,60Å,Aldrich社製品;4:1の体積比で混合されたへキサン及びアセトン溶液を溶離液として使用する)で精製した。化合物15の収率は68.5%であり、沸点は119〜120℃(トルエンから再結晶する)であった。CDClのうち生成物のH−NMRスペクトル(100MHz)は、次のような化学的シフト(δ,ppm)を表した:8.5−7.8(m,8H);7.6−7.2(m,8H);7.0(m,2H);4.55(m,6H);3.3(m,2H);2.9(dd,2H);2.65(dd,2H);1.4(t,3H)。C4146の元素分析計算値(重量%)はC 75.20;H 7.08;N 12.83であり、元素分析測定値(重量%)はC 75.01;H 6.91;N 12.68であった。
(化合物18の製造)
ジメチルホルムアミド(DMF,271ml,3.5mol,米国,WI,Milwaukee所在,Aldrich社製品)を機械的攪拌器、温度計及び滴加ジョウゴが装着された1Lの3口丸底フラスコに入れた。上記フラスコのDMFを塩を含む氷水バスで冷却させた。フラスコの内部温度が0℃に到達した時、フォスフォラスオキシクロライド(POCl,326ml,3.5mol,米国,WI,Milwaukee所在,Aldrich社製品)を滴加ジョウゴを利用してフラスコにゆっくり添加した。POClを添加する間、フラスコの内部温度が5℃を超えないようにした。POCl添加を完了した後、反応混合物を室温まで冷却させた。トリフェニルアミン(127g,0.5mole,米国,WI,Milwaukee所在,Aldrich社製品)を添加した後、加熱マントルを利用して上記フラスコを24時間90℃に加熱した。反応混合物を室温に冷却した後、2Lの水に溶解された820gのソジウムアセテートを含む溶液が入っている冷却された4.5Lビーカーにゆっくり注いだ。上記ビーカーをアイスバスで3時間冷却及び攪拌した。その結果生成された褐色固体を濾過して水で洗浄し続けた後、最後に少量のエタノール(50ml)で洗浄した。これから得た生成物の4−(4−ホルミルジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドを活性炭を利用してトルエンとイソプロパノールとの混合物から再結晶した後に50℃の真空オーブンで6時間乾燥した。収率は86g(55%)であった。
4−(4−ホルミルジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド(60g,0.2mole,上記段階で製造されたものである)及び250mlのテトラヒドロフランを還流コンデンサと機械的攪拌器とが装着されている500ml、2口丸底フラスコに入れた。固形分が溶解されるまで上記混合物を加熱した。この後、50mlのテトラヒドロフランに溶解された47mlのN−フェニルヒドラジン(0.5mol,米国,WI,Milwaukee所在,Aldrich社製品)溶液を滴加ジョウゴを利用してゆっくり添加した。4−(4−ホルミルジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドが溶解されるまで(〜10分)上記フラスコを還流した。反応が終結された後、上記混合物を室温までゆっくり冷却させ、固形分を濾過した後にイソプロパノールで洗浄し、300℃の真空で6時間乾燥した。生成物は4−(4−ホルミルジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドのビス(N−フェニル)ヒドラゾンであった。収率は80g(84%)であった。
4−(4−ホルミルジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドのビス(N−フェニル)ヒドラゾン(77g,0.16mol,上記段階で製造されたものである)及びエピクロロヒドリン(283ml,3.6mol,米国,WI,Milwaukee所在,Aldrich社製品)を還流コンデンサ、温度計及び機械的攪拌器が装着された1000ml、3口丸底フラスコに入れた。反応混合物を35〜40℃で7時間激しく攪拌した。反応混合物を攪拌する間、反応混合物の温度を20〜25℃に維持しつつ、粉末型ポタシウムヒドロキシド(85%,79g,1.2mol)及びソジウムスルフェート無水物(18.1g,0.14mol)を3回に分けて添加した。反応終結後、混合物を室温まで冷却させて濾過した。有機層をジエチルエーテルで処理し、洗浄水のpHが中性になるまで蒸溜水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウム無水物で乾燥させた後、活性炭で処理して濾過した。溶媒を除去した残留物を90mlのトルエンに溶解した。これを静置させて生成された結晶を濾過して2−プロパノールで洗浄して、45gの4−(4−ホルミルジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドビス(N−2,3−エポキシプロピル−N−フェニル)ヒドラゾン(47%)を得た。沸点は163.5〜165℃(トルエンで再結晶する)であった。CDClのうち生成物のH−NMRスペクトル(100MHz)は、次のような化学的シフト(δ,ppm)を表した:7.8−6.8(m,25H,Ar);4.5−4.2(dd,2H,one proton of NCH);4.1−3.8(dd,2H,another proton of NCH);3.2(m,2H,CH);2.8(dd,2H,one proton of OCH);そして2.7〜2.5(dd,another proton of OCH)。C3835の元素分析計算値(重量%)はC 75.20;H 7.08;N 12.83;C 76.87;H 5.94;N 11.80であり、元素分析測定値(重量%)はC 76.71;H 5.91;N 11.70であった。
(化合物19の製造)
271mlのジメチルホルムアミド(DMF)(3.5mol)を機械的攪拌器、温度計及び付加ジョウゴが装着された1Lの3口丸底フラスコに入れた。上記フラスコの内容物を塩/氷水バスで冷却させた。フラスコの内部温度が0℃に到達した時、フォスフォラスオキシクロライド(POCl,326ml,3.5mol)をゆっくり添加した。POClを添加する間、フラスコの内部温度が5℃を超えないようにした。POCl添加を完結した後、反応混合物の温度を室温に上げた。この後、4−メチルトリフェニルアミン(121g,0.47mol)を添加して加熱マントルを利用して上記フラスコを24時間90℃に加熱した。この後、反応混合物を室温に冷却した後、2Lの水に溶解された820gのソジウムアセテート溶液が入っている冷却された4.5Lのビーカーにゆっくり注いだ。上記ビーカーを3時間の間アイスバスで冷却及び攪拌した。その結果生成された黄色固体を濾過して水で洗浄し続けた後に少量の2−プロパノール(50ml)で洗浄した。その結果得られた生成物を9:1の体積比で混合されたイソプロパノールとテトラヒドロフランとの混合物で活性炭を利用して再結晶した。生成物を50℃の真空オーブンで6時間乾燥して95.5gの4,4’−ジホルミル−4”−メチルトリフェニルアミン(67%の収率)を得た。生成物の沸点は148.5〜150.5℃(9:1の体積比で混合されたイソプロパノールとテトラヒドロフランとの混合物から再結晶する)であった。CDClのうち上記生成物のH−NMRスペクトル(100MHz)は、次のような化学的シフト(δ,ppm)を表した:9.8(s,2x1H,CH=N);7.9〜7.2(m,12H,Ar);2.3(s,3H,CH)。C2117NOの元素分析計算値(重量%)はC79.98;H5.43;N4.44であり、元素分析測定値(重量%)はC79.91;H5.37;N4.51であった。
還流コンデンサと機械的攪拌器とが装着された500mlの2口丸底フラスコに86g(0.27mol)の4,4’−ジホルミル−4”−メチルトリフェニルアミン及び250mlのテトラヒドロフラン(THF)を添加した。全ての固形分が溶液に溶解されるまで加熱した。この後、50mlのTHFに溶解された67ml(0.68mol)のフェニルヒドラジン(米国,WI,Milwaukee所在,Aldrich社製品)溶液を上記混合物に滴加した。4,4’−ジホルミル−4”−メチルトリフェニルアミンが溶解される(〜10分)まで上記フラスコを還流した。反応が終結された後、上記混合物を室温までゆっくり冷却させた後、固形分を濾過してイソプロパノールで洗浄した後、30℃の真空で6時間乾燥して、125g(93%)の4,4’−ジホルミル−4”−メチルトリフェニルアミンビス(N−フェニルヒドラゾン)を得た。
還流コンデンサ、温度計及び機械的攪拌器が装着された1000mlの3口丸底フラスコに125g(0.25mol)の4,4’−ジホルミル−4”−メチルトリフェニルアミンビス(N−フェニルヒドラゾン)及び446ml(5.6mole)のエピクロロヒドリンを入れた。反応混合物を35〜40℃で7時間の間激しく攪拌した。上記7時間の間、反応混合物の温度を20〜25℃に維持しつつ、124.5g(1.9mol)の粉末型85%ポタシウムヒドロキシド及び28.7g(0.23mol)のソジウムスルフェート無水物を3回に分けて添加した。反応終結後、混合物を室温まで冷却させて濾過した。有機物部分をジエチルエーテルで処理して洗浄水のpHが中性になるまで蒸溜水で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウム無水物で乾燥した後、活性炭で処理して濾過した。溶媒を蒸発させて除去した。生成物の4,4’−ジホルミル−4”−メチルトリフェニルアミンビス(N−2,3−エポキシプロピル−N−フェニルヒドラゾン)を1:4の体積比で混合されたアセトンとへキサンとの混合物を溶離液として使用するコラムクロマトグラフィ(シリカゲル、グレード62,60〜200メッシュ,150Å,Aldrich社製品)を利用して精製した。収率は80g(52%)であった。CDClのうち生成物のH−NMRスペクトル(100MHz)は、次のような化学的シフト(δ,ppm)を表した:7.8−6.8(m,24H,CH=N,Ar);4.5−4.2(dd,2H,one proton of NCH,(HA),JAX=2.8Hz,JAB=16.5Hz);4.1−3.8(dd,2H,another proton of NCH,(HB),JBX=4.4Hz);3.2(m,2H,CH);2.8(dd,2H,one proton of OCH,(HB),JBX=4.2Hz,JBA=4.9Hz);2.7〜2.5(dd,another proton of OCH,(HA),JAX=2,7Hz);2.3(s,3H,CH)。C3937の元素分析計算値(重量%)はC 77.08;H 6.14;N 11.52であり、元素分析測定値(重量%)はC 76.98;H 6.17;N 11.61であった。
(実施例2−電子輸送化合物の製造)
本実施例は、(4−n−ブトキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリルの製造を例示したものである。
460gの濃縮硫酸(4.7mole,分析グレード,米国,WI,Milwaukee所在,Sigma−Aldrich社製品)及び100gのジフェン酸(0.41mole,米国,IL,Hanover Park,Acros Fisher Scientific Company Inc.製品)を温度計、機械的攪拌器及び還流コンデンサが装着された1Lの3口丸底フラスコに入れた。加熱マントルを利用して、上記フラスコを12分間135〜145℃に加熱した後、室温まで冷却させた。室温に冷却させた後、上記溶液を3Lの水が入っている4L Erlenmeyerフラスコに入れた。上記混合物を機械的に攪拌し、1時間の間適切に加熱した。黄色固体を高温濾過し、洗浄水のpHが中性になるまで熱湯で洗浄した後に一晩中空気中で乾燥した。黄色固体は、フルオレノン−4−カルボキシル酸であった。収率は75g(80%)であった。生成物の特性を次のように調べた。測定された沸点(m.p.)は223〜224℃であった。d−DMSO溶媒のうち上記フルオレノン−4−カルボキシル酸のH−NMRスペクトル(300MHz,Bruker Instruments社製品)は、次のような化学的シフト(δ,ppm)を表した:7.39−7.50(m,2H);7.79−7.70(q,2H);7.74−7.85(d,1H);7.88−8.00(d,1H);そして8.18−8.30(d,1H)。このうち、dは二重線(doublet)であり、tは三重線(triplet)であり、mは多重線(multiplet)であり、ddは二重二重線(double doublet)であり、qは四重線(quintet)である。
70g(0.312mole)のフルオレノン−4−カルボキシル酸、480g(6.5mole)のn−ブタノール(米国,IL,Hanover Park,Fisher Scientific Company Inc.製品)、1000mlのトルエン及び4mlの濃縮硫酸を機械的攪拌器及びDean Stark装置が備わっている還流コンデンサが装着された2Lの丸底フラスコに入れた。上記溶液を激しく攪拌しつつ5時間の間還流する間、Dean Stark装置には約6gの水が収集された。フラスコを室温に冷却させた。溶媒を蒸発させて残った残留物を3%のソジウムビカーボネート水溶液4Lに攪拌しつつ添加した。固形分を濾過した後に洗浄水のpHが中性になるまで水で洗浄し、フードで一晩中乾燥した。生成物はn−ブチルフルオレノン−4−カルボキシレートエステルであった。収率は70g(80%)であった。CDClのうちn−ブチルフルオレノン−4−カルボキシレートエステルのH−NMRスペクトル(300MHz,Bruker Instrument社製品)は、次のような化学的シフト(δ,ppm)を表した:0.87−1.09(t,3H);1.42−1.70(m,2H);1.75−1.88(q,2H);4.26−4.64(t,2H);7.29−7.45(m,2H);7.46−7.58(m,1H);7.60−7.68(dd,1H);7.75−7.82(dd,1H);7.90−8.00(dd,1H);8.25−8.35(dd,1H)。
70g(0.25mole)のn−ブチルフルオレノン−4−カルボキシレートエステル、750mlの純粋メタノール、37g(0.55mole)のマロノニトリル(米国,WI,Milwaukee所在,Sigma−Aldrich社製品)、20滴のピぺリジン(米国,WI,Milwaukee所在,Sigma−Aldrich社製品)を機械的攪拌器と還流コンデンサとが装着された2Lの3口丸底フラスコに入れた。上記溶液を8時間の間還流し、フラスコを室温まで冷却した。オレンジ色の生成物を濾過して70mlのメタノールで2回、150mlの水で1回洗浄した後、フード(hood)で一晩中乾燥した。オレンジ色粗生成物を活性炭を利用して600mlのアセトンと300mlのメタノールとの混合物から再結晶した。上記フラスコを0℃で16時間の間静置させた。上記結晶を濾過して50℃の真空オーブンで6時間の間乾燥して60gの純粋(4−n−ブトキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリルを得た。固形分の沸点(m.p.)は99〜100℃であった。CDClのうち(4−n−ブトキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリルのH−NMRスペクトル(300MHz)は、次のような化学的シフト(δ,ppm)を表した:0.74〜1.16(t,3H)、1.38〜1.72(m,2H)、1.70〜1.90(q,2H)、4.29〜4.55(t,2H)、7.31〜7.43(m,2H)、7.45〜7.58(m,1H)、7.81〜7.91(dd,1H)、8.15〜8.25(dd,1H)、8.42〜8.52(dd,1H)、8.56〜8.66(dd,1H)。
(実施例3−有機感光体の製造)
本実施例は、上記実施例1に記載された化合物8、12、15及び18の特性測定を例示したものである。上記特性測定は、化学的特性測定を含み、上記化合物に製造された物質の電気的特性測定は、下記実施例に記載されている。
(サンプル1)
サンプル1は、蒸気コーティングされたアルミニウム層(米国,VA,Martinsville,CP Films社製品)を含む76.2ミクロン(3mil)厚さのポリエステル基材を有する単一層の有機感光体である。1.87gの化合物8、0.54gの(4−n−ブトキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリル及び9.37gのテトラヒドロフランを混合した次の全ての成分が溶解されるまで攪拌して、単一層の有機感光体用コーティング溶液を製造した。テトラヒドロフランの既混合溶液に溶解された7.4gの14重量%ポリビニルブチラル樹脂(BX−1,積水化学工業社製品)及びテトラヒドロフランに2.3:1の重量比で溶解された18.5重量%のチタニルオキシフタロシアニンとポリビニルブチラル樹脂(BX−5,積水化学工業社製品)とを含有する0.83gのCGMミルベースを上記コーティング溶液に添加した。
上記CGMミルベースは、1ミクロンのジルコニウムビードを含む水平サンドミル(モデル LMC12 DCMS,米国,PA,Exton,Netzsch Incorporated製品)を4時間循環モードとして利用して、651gのメチルエチルケトンで112.7gのチタニルオキシフタロシアニン(米国,FL,Jupiter,H.W.Sands Corp.製品)と49gのポリビニルブチラル樹脂(BX−5)とをミリングすることによって形成した。
上記単一層のコーティング溶液を約1時間の間機械的攪拌器で混合した後、94ミクロンのオリフィスを有するナイフコーティング器を利用して前述したような基材にコーティングし、110℃のオーブンで5分間乾燥した。
(サンプル2)
1.87gの化合物8、0.54gの(4−n−ブトキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリル及び9.37gのテトラヒドロフランを混合した後、全ての成分が溶解されるまで攪拌して、サンプル2を製造するための単一層の有機感光体用コーティング溶液を製造した。テトラヒドロフラン既混合溶液に溶解された7.4gの14重量%ポリビニルブチラル樹脂(BX−1,積水化学工業社製品)、3.0gのテトラヒドロフランに溶解された0.65gのフタル酸無水物(Aldrich Chemical社製品)及びテトラヒドロフランに2.3:1の重量比で溶解された18.5重量%のチタニルオキシフタロシアニンとポリビニルブチラル樹脂(BX−5,積水化学工業社製品)とを含有する0.83gのCGMミルベースを上記コーティング溶液に添加した。CGMミルベースは、サンプル1に記載されたような工程で製造された。
上記単一層コーティング溶液を約1時間の間機械的攪拌器で混合した後、94ミクロンのオリフィスを有するナイフコーティング器を利用してサンプル1に記載された基材と同じ基材にコーティングし、110℃のオーブンで5分間乾燥した。
(サンプル3)
1.87gの化合物8、0.54gの(4−n−ブトキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリル及び9.37gのテトラヒドロフランを混合した後、全ての成分が溶解されるまで攪拌して、サンプル3を製造するための単一層の有機感光体用コーティング溶液を製造した。テトラヒドロフラン既混合溶液に溶解された7.4gの14重量%ポリビニルブチラル樹脂(BX−1,積水化学工業社製品)、2.0gのテトラヒドロフランに溶解された0.43gのマレイ酸無水物(Aldrich Chemical社製品)及びテトラヒドロフランに2.3:1の重量比で溶解された18.5重量%のチタニルオキシフタロシアニンとポリビニルブチラル樹脂(BX−5,積水化学工業社製品)とを含有する0.83gのCGMミルベースを上記コーティング溶液に添加した。CGMミルベースは、サンプル1に記載されたような工程で製造された。
上記単一層コーティング溶液を約1時間の間機械的攪拌器で混合した後、94ミクロンのオリフィスを有するナイフコーティング器を利用してサンプル1に記載された基材と同じ基材にコーティングし、110℃のオーブンで5分間乾燥した。
(サンプル4)
1.59gの化合物8、テトラヒドロフラン既混合溶液に溶解された2.29gの20重量%(4−n−ブトキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリル、4.0gのテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン既混合溶液に溶解された7.91gの11.1重量%ポリビニルブチラル樹脂(BX−5,積水化学工業社製品)及びテトラヒドロフランに2.3:1の重量比で溶解された18.7重量%のチタニルオキシフタロシアニンとポリビニルブチラル樹脂(BX−5,積水化学工業社製品)とを含有する0.7gのCGMミルベースを混合してサンプル4を製造するための単一層の有機感光体用コーティング溶液を製造した。CGMミルベースは、サンプル1に記載されたような工程で製造された。
上記コーティング溶液を約1時間の間機械的攪拌器で混合した後、テトラヒドロフランに溶解された0.5gの10重量%トリエチルアミン溶液を添加した後、94ミクロンのオリフィスを有するナイフコーティング器を利用してサンプル1に記載された基材と同じ基材にコーティングし、85℃のオーブンで15分間乾燥した。
(サンプル5)
1.33gの化合物8、テトラヒドロフラン既混合溶液に溶解された1.91gの20重量%(4−n−ブトキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリル、5.5gのテトラヒドロフランに溶解された0.5gのフタル酸無水物(Aldrich Chemical社製品)、テトラヒドロフラン既混合溶液に溶解された6.6gの11.1重量%のポリビニルブチラル樹脂(BX−5,積水化学工業社製品)及びテトラヒドロフランに2.3:1の重量比で溶解された18.7重量%のチタニルオキシフタロシアニンとポリビニルブチラル樹脂(BX−5,積水化学工業社製品)とを含有する0.7gのCGMミルベースを混合してサンプル5を形成するための単一層の有機感光体用コーティング溶液を製造した。CGMミルベースは、サンプル1に記載されたような工程で製造した。
上記コーティング溶液を約1時間の間機械的攪拌器で混合した後、テトラヒドロフランに溶解された0.5gの10重量%のトリエチルアミン溶液を添加してコーティング溶液を軽く攪拌した後、94ミクロンのオリフィスを有するナイフコーティング器を利用してサンプル1に記載された基材と同じ基材にコーティングした後、85℃のオーブンで15分間乾燥した。
(サンプル6)
化合物8の代わりに1.87gの化合物12を使用したことを除いては、上記サンプル1の製造方法と同じ方法でサンプル6を製造した。
(サンプル7)
化合物8の代わりに1.87gの化合物12を使用し、サンプル2に記載されたフタル酸無水物の含量の代わりに3.4gのテトラヒドロフランに溶解された0.75gのフタル酸無水物を使用したことを除いては、上記サンプル2の製造方法と同じ方法でサンプル7を製造した。
(サンプル8)
化合物8の代わりに1.87gの化合物12を使用し、サンプル3に記載されたマレイ酸無水物の含量の代わりに2.3gのテトラヒドロフランに溶解された0.5gのマレイ酸無水物を使用したことを除いては、上記サンプル3の製造方法と同じ方法でサンプル8を製造した。
(サンプル9)
化合物8の代わりに1.59gの化合物12を使用したことを除いては、上記サンプル4の製造方法と同じ方法でサンプル9を製造した。
(サンプル10)
化合物8の代わりに1.33gの化合物12を使用したことを除いては、上記サンプル5の製造方法と同じ方法でサンプル10を製造した。
(サンプル11)
化合物8の代わりに1.87gの化合物15を使用したことを除いては、上記サンプル1の製造方法と同じ方法でサンプル11を製造した。
(サンプル12)
化合物8の代わりに1.87gの化合物15を使用し、サンプル2に記載されたフタル酸無水物の含量の代わりに5.0gのテトラヒドロフランに溶解された1.1gのフタル酸無水物を使用したことを除いては、上記サンプル2の製造方法と同じ方法でサンプル12を製造した。
(サンプル13)
化合物8の代わりに1.87gの化合物15を使用し、サンプル3に記載されたマレイ酸無水物の含量の代わりに3.2gのテトラヒドロフランに溶解された0.7gのマレイ酸無水物を使用したことを除いては、上記サンプル3の製造方法と同じ方法でサンプル13を製造した。
(サンプル14)
化合物8の代わりに1.59gの化合物15を使用したことを除いては、上記サンプル4の製造方法と同じ方法でサンプル14を製造した。
(サンプル15)
化合物8の代わりに1.33gの化合物15を使用したことを除いては、上記サンプル5の製造方法と同じ方法でサンプル15を製造した。
(比較例A)
比較例Aを製造するために、1.87gのMPCT−10(電荷輸送物質,三菱製紙社製品)、0.54gの(4−n−ブトキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリル及び9.37gのテトラヒドロフランを混合した後、全ての成分が溶解されるまで攪拌して、単一層の有機感光体用コーティング溶液を製造した。テトラヒドロフラン既混合溶液に溶解された7.4gの14重量%のポリビニルブチラル樹脂(BX−1,積水化学工業社製品)及びテトラヒドロフランに2.3:1の重量比で溶解された18.5重量%のチタニルオキシフタロシアニンとポリビニルブチラル樹脂(BX−5,積水化学工業社製品)とを含有する0.83gのCGMミルベースを上記コーティング溶液に添加した。CGMミルベースは、サンプル1に記載されたような工程で製造された。
上記単一層コーティング溶液を約1時間の間機械的攪拌器で混合した後、94ミクロンのオリフィスを有するナイフコーティング器を利用してサンプル1に記載された基材と同じ基材にコーティングし、110℃のオーブンで5分間乾燥した。
(比較例B)
比較例Bを製造するために、1.87gのMPCT−10(電荷輸送物質,三菱製紙社製品)、0.54gの(4−n−ブトキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリル及び9.37gのテトラヒドロフランを混合した後、全ての成分が溶解されるまで攪拌して、単一層の有機感光体用コーティング溶液を製造した。テトラヒドロフラン既混合溶液に溶解された7.4gの14重量%のポリビニルブチラル樹脂(BX−1,積水化学工業社製品)、3.0gのテトラヒドロフランに溶解された0.65gのフタル酸無水物(Aldrich Chemical社製品)及びテトラヒドロフランに2.3:1の重量比で溶解された18.5重量%のチタニルオキシフタロシアニンとポリビニルブチラル樹脂(BX−5,積水化学工業社製品)とを含有する0.83gのCGMミルベースを上記コーティング溶液に添加した。CGMミルベースは、サンプル1に記載されたような工程で製造された。
上記単一層コーティング溶液を約1時間の間機械的攪拌器で混合した後、94ミクロンのオリフィスを有するナイフコーティング器を利用してサンプル1に記載された基材と同じ基材にコーティングし、110℃のオーブンで5分間乾燥した。
(比較例C)
比較例Cを製造するために、1.87gのMPCT−10(電荷輸送物質,三菱製紙社製品)、0.54gの(4−n−ブトキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリル及び9.37gのテトラヒドロフランを混合した後、全ての成分が溶解されるまで攪拌して、単一層の有機感光体用コーティング溶液を製造した。テトラヒドロフラン既混合溶液に溶解された7.4gの14重量%のポリビニルブチラル樹脂(BX−1,積水化学工業社製品)、2.0gのテトラヒドロフランに溶解された0.44gのマレイ酸無水物(Aldrich Chemical社製品)及びテトラヒドロフランに2.3:1の重量比で溶解された18.5重量%のチタニルオキシフタロシアニンとポリビニルブチラル樹脂(BX−5,積水化学工業社製品)を含有する0.83gのCGMミルベースを上記コーティング溶液に添加した。CGMミルベースは、サンプル1に記載されたような工程で製造された。
上記単一層コーティング溶液を約1時間の間機械的攪拌器で混合した後、94ミクロンのオリフィスを有するナイフコーティング器を利用してサンプル1に記載された基材と同じ基材にコーティングし、110℃のオーブンで5分間乾燥した。
(比較例D)
比較例Dを製造するために、1.59gのMPCT−10(電荷輸送物質,三菱製紙社製品)、テトラヒドロフラン既混合溶液に溶解された2.29gの20重量%(4−n−ブトキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリル、4.0gのテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン既混合溶液に溶解された7.9gの11.1重量%のポリビニルブチラル樹脂(BX−5,積水化学工業社製品)及びテトラヒドロフランに2.3:1の重量比で溶解された18.7重量%のチタニルオキシフタロシアニンとポリビニルブチラル樹脂(BX−5,積水化学工業社製品)とを含有する0.7gのCGMミルベースを混合して単一層の有機感光体用コーティング溶液を製造した。CGMミルベースは、サンプル1に記載されたような工程で製造された。
上記単一層コーティング溶液を約1時間の間機械的攪拌器で混合した後、テトラヒドロフランに溶解された0.5gの10重量%のトリエチルアミン溶液を添加して軽く攪拌した後、94ミクロンのオリフィスを有するナイフコーティング器を利用してサンプル1に記載された基材と同じ基材にコーティングし、85℃のオーブンで15分間乾燥した。
(比較例E)
比較例Eを製造するために、1.33gのMPCT−10(電荷輸送物質,三菱製紙社製品)、テトラヒドロフラン既混合溶液に溶解された1.91gの20重量%(4−n−ブトキシカルボニル−9−フルオレニリデン)マロノニトリル、5.5gのテトラヒドロフランに溶解された0.5gのフタル酸無水物(Aldrich Chemical社製品)、テトラヒドロフラン既混合溶液に溶解された6.6gの11.1重量%のポリビニルブチラル樹脂(BX−5,積水化学工業社製品)及びテトラヒドロフランに2.3:1の重量比で溶解された18.7重量%のチタニルオキシフタロシアニンとポリビニルブチラル樹脂(BX−5,積水化学工業社製品)とを含有する0.7gのCGMミルベースを混合して単一層の有機感光体用コーティング溶液を製造した。CGMミルベースは、サンプル1に記載されたような工程で製造された。
上記単一層コーティング溶液を約1時間の間機械的攪拌器で混合した後、テトラヒドロフランに溶解された0.5gの10重量%のトリエチルアミン溶液を添加して軽く攪拌した後、94ミクロンのオリフィスを有するナイフコーティング器を利用してサンプル1に記載された基材と同じ基材にコーティングし、85℃のオーブンで15分間乾燥した。
(実施例4−乾式静電テスト及び有機感光体の特性)
本実施例は、実施例3に記載されたように製造された有機感光体サンプルの静電テスト結果を提供する。
エポキシ改質されたヒドラゾン系化合物を含む本実施形態の有機感光体の静電気的サイクリング性能をイン−ハウスで考案及び開発されたテストベッド、例えば、3以下のサンプルストリップに巻かれた直径160mmのドラムをテストできるテストベッドを利用して評価した。上記サンプルの結果は、有機感光体支持用ベルト、ドラムのような他の支持体で得られる結果の指標となる。
直径160mmのドラムを利用してテストするために、長さが50cmであり、幅は8.8cmである3つのコーティングサンプルストリップをアルミニウムドラム(50.3cmの円周)の周りに平行に堅固に固定した。いくつかの具体例で、一つ以上のストリップは、精密ウェブコーティングされて内部基準点として使われる対照区である。逆二重層構造を有する対照区をテスターの内部チェックとして使用した。上記静電サイクリングテストで、ドラムは、8.13cm/sec(3.2ips)の速度で回転し、テスターのうち各ステーションの位置(サイクル当り距離及び経過時間)は、下記表1の通りである。
Figure 2004302471
イレーズバーは、720nmの波長を有するレーザ発光ダイオード(LED)アレイであって、有機感光体の表面を放電させる。スコロトロン帯電器は、有機感光体の表面に所望の量の電荷を転写させるワイヤーを含む。
上記表1から、第1静電プローブ(TREKTM 344静電測定器,米国,NY,Medina所在,Trek,Inc.製品)はレーザストライクステーションから0.34秒後に置かれる一方、第2プローブ(TREKTM 344静電測定器)は、第1プローブから1.21秒後に置かれ、スコロトロンからは1.99秒後に置かれる。周囲温度及び相対湿度において全ての評価を行った。
テストステーションでの数回の実行を総合して静電評価資料を得た。最初の3つの診断テスト(最初プロードテスト、最初VlogE、最初ダークディケイ)を考案して新しいサンプルの静電気サイクリングを評価した後、残りの3つの同じ診断テスト(最終プロードテスト、最終VlogE、最終ダークディケイ)をサンプルサイクリング後に行った。レーザを780nmの波長、600dpi、50ミクロンのスポットサイズ、60ナノ秒/ピクセル露光時間、1,800 lines/秒のスキャン速度及び100%の作業率サイクルで作動させた。作業率サイクルは、ピクセル期間(時間)のうち露光%であって、上記レーザは100%の作業率サイクルで60ナノ秒/ピクセルに調節される。
(静電テストセット)
1)プロードテスト(PRODTEST):3回の完全なドラム回転時にコロナ帯電(イレーズバーは常にオン状態である)させて(レーザはオフ状態である)電荷収容電圧Vacc及び放電電圧Vdisを決定し、第4回転時に780nm及び600dpiのレーザ(50umスポットサイズ、60ナノ秒/ピクセルの露光、1,800 lines/秒のスキャン速度、100%の作業量サイクル)で放電させた後;次の3回の回転のために完全に帯電(レーザはオフ状態である)させ、第8回転時に720nmのイレーズランプだけで放電(コロナ及びレーザは全てオフ状態である)させて残留電圧Vresを得た後、最終的に最後3回の回転のために完全に帯電させる(レーザはオフ状態である)。コントラスト電圧Vconは、Vacc及びVdis間の差であり、機能性ダークディケイVddは、第1プローブ及び第2プローブで測定された電荷収容電位間の差である。
2)VLOGE:上記テストは、固定露光時間と一定初期電圧とを有するレーザ出力(50ns間に持続的に露光される)の関数としてサンプル放電電圧をモニタリングすることによって多様なレーザ強度に対する光導電体の光誘導放電を測定することである。機能性感光度、S780nm、及び作動電力セッティングは、上記診断テストから測定されうる。
3)ダークディケイ(DARK DECAY):上記テストは、90秒間レーザまたはイレーズ照明が存在していないダーク時間のうち電荷受容損失を測定する。これはi)電荷生成層から電荷輸送層への残留正孔の導入、ii)トラッピングされた電荷の熱的遊離、及びiii)表面またはアルミニウム基底平面からの電荷導入の表示に使われる。
4)ロングラン(LONG RUN):各サンプル−ドラム回転当り下記順序による100ドラム回転の間にサンプルを静電サイクリングさせた。サンプルをコロナ帯電させた後、レーザをオン状態及びオフ状態に(80〜100゜セクション)サイクリングさせてサンプルの一部を放電させた後、最終的に全体サンプルをイレーズランプ放電させて次のサイクルを準備した。レーザをサイクリングさせてサンプルの第1セクションは露光されないようにし、第2セクションは常に露光されるようにし、第3セクションは露光されないようにし、第4セクションは常に露光されるようにした。このようなパターンを総100ドラム回転間に反復し、100サイクルのロングランに対して5サイクルごとに周期的にデータを記録した。
5)ロングランテスト後、プロードテスト、VLOGE、ダークディケイ診断テストを再び行った。
下記表2は、最初のプロードテスト及び最終のプロードテスト診断テストの結果である。電荷収容電圧Vacc(第3サイクルから得た第1プローブの平均電圧)、放電電圧Vdis(第4サイクルから得た第1プローブ平均電圧)を最初のサイクル及び最終のサイクルに対して記録した。
Figure 2004302471
上記表2において、感光体を最初電位の半分まで放電させるために必要なレーザ出力の対応生成物、露光持続性及び1/スポットサイズを測定することによって、ゼログラフィ工程の照射線感光性(780nmでの感光性、m/J)をVLOGE診断を行う時に得られた情報から測定した。
(実施例5−電荷輸送化合物のイオン化電位測定)
本実施例は、3つのサンプル及び比較サンプルのイオン化電位測定を表したものである。上記化合物をテトラヒドロフランに溶解させてイオン化電位(Ip)測定用サンプルを製造した。上記溶液をメチルセルロース系付着副層を有する精密コーティングされたアルミニウム化ポリエステル基材にハンドコーティングし、電荷輸送物質(CTM)層を形成した。上記副層の役割はCTM層の付着を向上させ、CTMの結晶化を防止し、CTM層の欠陥を通じてAl層から光電子放出を抑制することである。6.4eV以下の量子エネルギー光照射で副層を通じたAlからの光電子放出は測定されなかった。また、副層付着は、上記測定時に上記副層に電荷が集積されない程度に導電性があった。副層及びCTM層の厚さは各々約0.4μmであった。Ip測定用サンプル製造時にCTMにバインダー材料を使用しなかった。化合物8、12、15、16及び18を各々使用してバインダー材料を含まない5つのサンプル(サンプル16、17、18、24及び25)を製造した。
E.Miyamoto,Y.Yamaguchi,及びM.Yokoyamaの“Ionization Potential of Organic Pigment Film by Atmospheric Photoelectron Emission Analysis”,Electrophotography,28,Nr.4,p.364(1989)に記載された方法と類似した大気中光電子放出によってイオン化電位を測定した。上記文献の内容は引用されて本明細書に統合されている。各サンプルを重水素ランプ光源を有する石英単色化装置の単色光で照射した。入射光線ビームの電力は2〜5・10−8Wであった。−300Vの負電圧をサンプル基材に加えた。照射用4.5×15mmのスリットを有する反対電極を上記サンプルの表面から8mm離れた所に配置した。反対電極をBK2−16エレクトロメータの入力装置と連結させた後、光電流の測定のために開放入力領域で作動させた。照射結果、10−15〜10−12ampの光電流が回路に流れた。光電流、I,は入射光子エネルギーhv.に決定される。I0.5=f(hv)関係をフローティングした。通常的に、入射光線量子エネルギーに対する光電流の自乗根の従属関係は、臨界値の近くでの線形関係[E.Miyamoto,Y.Yamaguchi,及びM.Yokoyamaの“Ionization Potential of Organic Pigment Film by Atmospheric Photoelectron Emission Analysis”,Electrophotography,28,Nr.4,p.364(1989)と、M.Cordona及びL.Leyの“Photoemission in Solids”,Topicsin Applied Physics,26,1〜103(1978)参照、上記2文献はいずれも引用されて本明細書に統合されている]を有する。上記従属関係のうち線形部分は、hv軸に対して外挿され、Ip値は遮断点での光子エネルギーと決定された。イオン化電位評価の誤差は±0.03eVである。イオン化電位値を下記表3に記載した。
Figure 2004302471
(実施例6)
本実施例は、有機感光体サンプルの正孔移動度測定を説明したものである。E.Montrimas,V.Galidelis及びA.Pazeraの“The discharge kinetics of negatively charged Se electrophotographic layers”,Lithuanian Journal of Physics,6,p.569〜576(1966)に記載されたような飛行時間法によって正孔漂流移動度を測定した。上記文献は、引用されて本明細書に統合されている。(+)コロナ帯電は、CTM層の内部に電場を発生させた。電荷キャリヤを窒素レーザパルス照射(パルス持続性は2nsであり、波長は337nmである)によって上記層の表面に生成した。パルス照射結果減少された層の表面電位は、照射前最初電位の1〜5%以下であった。周波数バンドエレクトロメータと連結されたキャパシタンスプローブで表面電位dU/dt速度を測定した。トランジットタイムtは、線形または二重ログ単位のdU/dt瞬間カーブの変化で測定された。漂流移動度は、μ=d/U・tによって計算されるが、dは層の厚さであり、Uは照射時の表面電位である。帯電領域を帯電させ、層のうち相異なる電場であるEに対応する相異なるU値でサンプルを帯電させつつ上記正孔移動度評価を反復した。このような従属関係は、大体次のような数式1で表すことができる:
Figure 2004302471
上記数式1のうち、Eは電場強度であり、μはゼロ電場移動度であり、αはPool−Frenkelパラメータである。上記評価で測定された6.4×10V/cmの電場での移動度値はもとより、移動度の特徴を規定するパラメータμ及びαを上記表3に記載した。
次のような8つのサンプルを上記実施例1に記載された5つの電荷輸送化合物から製造した。
(サンプル19)
0.1gの化合物8及び0.1gのポリビニルブチラル(PVB1,Aldrich cat.#41,843−9,米国,WI,Milwaukee所在,Aldrich社製品)を2mlのテトラヒドロフラン(THF)に溶解させた。上記溶液をジプローラを利用して導電性アルミニウム層を含むポリエステルフィルムにコーティングした。コーティング後、80℃で1時間の間乾燥し、10μm厚さの透明コーティングを形成した。サンプル19の正孔移動度を測定し、その結果を上記表3に記載した。
(サンプル20)
PVB1の代わりにポリビニルブチラル S−LEC B BX−1(積水化学工業社製品)を使用したことを除いては、上記サンプル19の製造方法と同じ製造方法によってサンプル20を製造した。移動度測定結果を表3に記載した。
(サンプル21)
化合物8の代わりに化合物12を使用したことを除いては、上記サンプル19の製造方法と同じ製造方法によってサンプル21を製造した。移動度測定結果を表3に記載した。
(サンプル22)
化合物8の代わりに化合物15を使用したことを除いては、上記サンプル20の製造方法と同じ製造方法によってサンプル22を製造した。移動度測定結果を表3に記載した。
(サンプル23)
ポリビニルブチラルの代わりにポリカーボネート IupilonZ−200(三菱ガス化学社製品)を使用したことを除いては、上記サンプル22の製造方法と同じ製造方法によってサンプル23を製造した。移動度測定結果を表3に記載した。
(サンプル26)
0.1gの化合物9及び0.1gのポリビニルブチラル(S−LEC B BX−1,積水社製品)を2mlのテトラヒドロフランに溶解させてサンプル26を製造した。上記溶液をジプローラを利用して導電性アルミニウム層を含むポリエステルフィルムにコーティングした。コーティング後、80℃で1時間の間乾燥し、10μm厚さの透明コーティングを形成した。移動度測定結果を上記表3に記載した。
(サンプル27)
ポリビニルブチラルの代わりにポリカーボネート PC−Z(Iupilon 200,三菱エンジニアリングプラスチックス社製品)を使用したことを除いては、上記サンプル26の製造方法と同じ製造方法によってサンプル27を製造した。移動度測定結果を表3に記載した。
(サンプル28)
化合物15の代わりに化合物18を使用したことを除いては、上記サンプル26の製造方法と同じ製造方法によってサンプル28を製造した。移動度測定結果を表3に記載した。
(サンプル29)
化合物15の代わりに化合物19を使用したことを除いては、上記サンプル26の製造方法と同じ製造方法によってサンプル29を製造した。移動度測定結果を表3に記載した。
当業者によって理解されうるように、他の置換体、置換体の変形及び他の合成方法が本発明の開示内容の範囲内で実施されうる。前述した具体例は、例示のためのものであって、これに限定されていない。他の具体例は、特許請求の範囲に属する。本実施形態は特定具体例を引用して説明されたが、当業者は、本発明の思想及び範囲を外れずにこれを変形させうる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明の電荷輸送化合物を含む有機感光体は、電子写真の画像形成装置及び方法と関連した産業分野に有用に使用されうる。

Claims (45)

  1. 導電性基材及び前記導電性基材上の光導電要素を含む有機感光体であって、前記光導電要素は、
    (a)下記化学式1の電荷輸送化合物と、
    (b)電荷生成化合物と、
    を含み:
    Figure 2004302471
    前記化学式1のうち、
    は、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    は、(N,N−二置換された)アリールアミン基を含み、
    は、エポキシ基を含み、
    は、H、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    Xは、第1連結基であることを特徴とする、有機感光体。
  2. 前記(N,N−二置換された)アリールアミン基は、p−(N,N−二置換された)アリールアミン基、カルバゾール基及びジュロリジン基よりなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載の有機感光体。
  3. Xは−(CH−基であって、
    mは1及び30を含む1〜30の整数であり、
    前記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR基またはCR基に選択的に置換され、
    、R、R及びRは独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機感光体。
  4. が下記化学式2を有し:
    Figure 2004302471
    前記化学式2のうち、
    ’は、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    ’は、カルバゾール基及びp−(N,N−二置換された)アリールアミン基よりなる群から選択され、
    ’は、エポキシ基、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基またはアミン基を含み、
    ’は、H、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    X’は、第2連結基であることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の有機感光体。
  5. X’は−(CH−基であって、
    nは1及び30を含む1〜30の整数であり、
    前記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR10基またはCR1112基に選択的に置換され、
    、R10、R11及びR12は独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部であることを特徴とする請求項4に記載の有機感光体。
  6. 前記電荷輸送化合物が下記化学式よりなる群から選択され:
    Figure 2004302471
    及び
    Figure 2004302471
    前記化学式20のうち、Rは水素、アルキル基、芳香族基またはヘテロサイクリック基であることを特徴とする、請求項5に記載の有機感光体。
  7. 電子輸送化合物をさらに含むことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の有機感光体。
  8. ドラムまたはベルト状であることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の有機感光体。
  9. (a)前記電荷輸送化合物及び高分子バインダーを含む電荷輸送層と、
    (b)前記電荷生成化合物及び高分子バインダーを含む電荷生成層と、
    を含むことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の有機感光体。
  10. (a)光画像形成成分と、
    (b)前記光画像形成成分から受光するように配向され、導電性基材及び前記導電性基材上の光導電要素を含む有機感光体とを含む電子写真の画像形成装置であって:
    前記光導電要素は、
    (i)下記化学式1を有する電荷輸送化合物と、
    (ii)電荷生成化合物と、を含み:
    Figure 2004302471
    前記化学式1のうち、
    は、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    は、(N,N−二置換された)アリールアミン基を含み、
    は、エポキシ基を含み、
    は、H、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    Xは、第1連結基であることを特徴とする、画像形成装置。
  11. 前記(N,N−二置換された)アリールアミン基は、p−(N,N−二置換された)アリールアミン基、カルバゾール基及びジュロリジン基よりなる群から選択されることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
  12. Xは−(CH−基であって、
    mは1及び30を含む1〜30の整数であり、
    前記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR基またはCR基に選択的に置換され、
    、R、R及びRは独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部であることを特徴とする請求項10または11に記載の画像形成装置。
  13. トナーディスペンサをさらに含むことを特徴とする請求項10から12のいずれかに記載の画像形成装置。
  14. 前記有機感光体が電子輸送化合物をさらに含むことを特徴とする請求項10から13のいずれかに記載の画像形成装置。
  15. が下記化学式2を有し:
    Figure 2004302471
    前記化学式2のうち、
    ’は、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    ’は、カルバゾール基及びp−(N,N−二置換された)アリールアミン基よりなる群から選択され、
    ’は、エポキシ基、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基またはアミン基を含み、
    ’は、H、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    X’は、第2連結基であることを特徴とする、請求項10から14のいずれかに記載の画像形成装置。
  16. X’は−(CH−基であって、
    nは1及び30を含む1〜30の整数であり、
    前記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR10基またはCR1112基に選択的に置換され、
    、R10、R11及びR12は独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部であることを特徴とする請求項15に記載の画像形成装置。
  17. 前記電荷輸送化合物が下記化学式よりなる群から選択され:
    Figure 2004302471
    及び
    Figure 2004302471
    前記化学式20のうち、Rは水素、アルキル基、芳香族基またはヘテロサイクリック基であることを特徴とする、請求項16に記載の画像形成装置。
  18. (a)電子写真の画像形成方法において導電性基材及び前記導電性基材上の光導電要素を含む有機感光体の表面を帯電させる段階であって:
    前記光導電要素は、
    (i)下記化学式1を有する電荷輸送化合物及び、(ii)電荷生成化合物を含む帯電段階と、
    (b)選択された領域に電荷を消散させる照射線に前記有機感光体の表面を画像に沿って露光させ、前記表面上に帯電/非帯電領域のパターンを形成する段階と、
    (c)前記表面をトナーと接触させて、トナー画像を形成する段階と、
    (d)前記トナー画像を基材に転写させる段階と、
    を含み:
    Figure 2004302471
    前記化学式1のうち、
    は、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    は、(N,N−二置換された)アリールアミン基を含み、
    は、エポキシ基を含み、
    は、H、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    Xは、第1連結基であることを特徴とする、画像形成方法。
  19. 前記(N,N−二置換された)アリールアミン基は、p−(N,N−二置換された)アリールアミン基、カルバゾール基及びジュロリジン基よりなる群から選択されることを特徴とする請求項18に記載の画像形成方法。
  20. Xは−(CH−基であって、
    mは1及び30を含む1〜30の整数であり、
    前記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR基またはCR基に選択的に置換され、
    、R、R及びRは独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部であることを特徴とする請求項18または19に記載の画像形成方法。
  21. 前記有機感光体が電子輸送化合物をさらに含むことを特徴とする請求項18から20のいずれかに記載の電子写真の画像形成方法。
  22. が下記化学式2を有し:
    Figure 2004302471
    前記化学式2のうち、
    ’は、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    ’は、カルバゾール基及びp−(N,N−二置換された)アリールアミン基よりなる群から選択され、
    ’は、エポキシ基、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基またはアミン基を含み、
    ’は、H、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    X’は、第2連結基であることを特徴とする、請求項18から21のいずれかに記載の画像形成方法。
  23. X’は−(CH−基であって、
    nは1及び30を含む1〜30の整数であり、
    前記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR10基またはCR1112基に選択的に置換され、
    、R10、R11及びR12は独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部であることを特徴とする請求項22に記載の画像形成方法。
  24. 前記電荷輸送化合物が下記化学式よりなる群から選択され:
    Figure 2004302471
    及び
    Figure 2004302471
    前記化学式20のうち、Rは水素、アルキル基、芳香族基またはヘテロサイクリック基であることを特徴とする、請求項23に記載の画像形成方法。
  25. 下記化学式1を有し:
    Figure 2004302471
    前記化学式1のうち、
    は、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    は、(N,N−二置換された)アリールアミン基を含み、
    は、エポキシ基を含み、
    は、H、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    Xは、第1連結基であることを特徴とする,電荷輸送化合物。
  26. 前記(N,N−二置換された)アリールアミン基は、p−(N,N−二置換された)アリールアミン基、カルバゾール基及びジュロリジン基よりなる群から選択されることを特徴とする請求項25に記載の電荷輸送化合物。
  27. Xは−(CH−基であって、
    mは1及び30を含む1〜30の整数であり、
    前記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR基またはCR基に選択的に置換され、
    、R、R及びRは独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部であることを特徴とする請求項25または26に記載の電荷輸送化合物。
  28. が下記化学式2を有し:
    Figure 2004302471
    前記化学式2のうち、
    ’は、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    ’は、カルバゾール基及びp−(N,N−二置換された)アリールアミン基よりなる群から選択され、
    ’は、エポキシ基、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基またはアミン基を含み、
    ’は、H、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    X’は、第2連結基であることを特徴とする、請求項25から27のいずれかに記載の電荷輸送化合物。
  29. X’は−(CH−基であって、
    nは1及び30を含む1〜30の整数であり、
    前記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR10基またはCR1112基に選択的に置換され、
    、R10、R11及びR12は独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部であることを特徴とする請求項28に記載の電荷輸送化合物。
  30. 下記化学式よりなる群から選択され:
    Figure 2004302471
    及び
    Figure 2004302471
    前記化学式20のうち、Rは水素、アルキル基、芳香族基またはヘテロサイクリック基であることを特徴とする、請求項29に記載の電荷輸送化合物。
  31. 作用基を含むバインダーの一つ以上の反応性作用基と下記化学式1を有する化合物の一つ以上のエポキシ基とが反応して形成され:
    Figure 2004302471
    前記化学式1のうち、
    は、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    は、(N,N−二置換された)アリールアミン基を含み、
    は、エポキシ基を含み、
    は、H、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    Xは、第1連結基であることを特徴とする電荷輸送組成物。
  32. 前記反応性作用基がヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基及びアミノ基よりなる群から選択されることを特徴とする請求項31に記載の電荷輸送組成物。
  33. 前記(N,N−二置換された)アリールアミン基は、p−(N,N−二置換された)アリールアミン基、カルバゾール基及びジュロリジン基よりなる群から選択されることを特徴とする請求項31または32に記載の電荷輸送組成物。
  34. Xは−(CH−基であって、
    mは1及び30を含む1〜30の整数であり、
    前記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR基またはCR基に選択的に置換され、
    、R、R及びRは独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部であることを特徴とする請求項31から33のいずれかに記載の電荷輸送組成物。
  35. が下記化学式2を有し:
    Figure 2004302471
    前記化学式2のうち、
    ’は、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    ’は、カルバゾール基及びp−(N,N−二置換された)アリールアミン基よりなる群から選択され、
    ’は、エポキシ基、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基またはアミン基を含み、
    ’は、H、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    X’は、第2連結基であることを特徴とする、請求項31から34のいずれかに記載の電荷輸送組成物。
  36. X’は−(CH−基であって、
    nは1及び30を含む1〜30の整数であり、
    前記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR10基またはCR1112基に選択的に置換され、
    、R10、R11及びR12は独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部であることを特徴とする請求項35に記載の電荷輸送組成物。
  37. 前記電荷輸送化合物が下記化学式よりなる群から選択され:
    Figure 2004302471
    及び
    Figure 2004302471
    前記化学式20のうち、Rは水素、アルキル基、芳香族基またはヘテロサイクリック基であることを特徴とする、請求項36に記載の電荷輸送組成物。
  38. 導電性基材及び前記導電性基材上の光導電要素を含む有機感光体であって、前記光導電要素は、
    (a)作用基を含むバインダーの一つ以上の反応性作用基と下記化学式1を有する化合物の一つ以上のエポキシ基とが反応して形成された電荷輸送化合物と、
    (b)電荷生成化合物と、
    を含み:
    Figure 2004302471
    前記化学式1のうち、
    は、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    は、(N,N−二置換された)アリールアミン基を含み、
    は、エポキシ基を含み、
    は、H、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    Xは、第1連結基であることを特徴とする有機感光体。
  39. 前記光導電要素が電子輸送化合物をさらに含むことを特徴とする請求項38に記載の有機感光体。
  40. 前記バインダーの反応性作用基がヒドロキシル基、カルボキシル基、チオール基及びアミノ基よりなる群から選択されることを特徴とする請求項38または39に記載の有機感光体。
  41. 前記(N,N−二置換された)アリールアミン基は、p−(N,N−二置換された)アリールアミン基、カルバゾール基及びジュロリジン基よりなる群から選択されることを特徴とする請求項38から40のいずれかに記載の有機感光体。
  42. Xは−(CH−基であって、
    mは1及び30を含む1〜30の整数であり、
    前記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR基またはCR基に選択的に置換され、
    、R、R及びRは独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部であることを特徴とする請求項38から41のいずれかに記載の有機感光体。
  43. が下記化学式2を有し:
    Figure 2004302471
    前記化学式2のうち、
    ’は、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    ’は、カルバゾール基及びp−(N,N−二置換された)アリールアミン基よりなる群から選択され、
    ’は、エポキシ基、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基またはアミン基を含み、
    ’は、H、芳香族基、アルキル基、アルケニル基またはヘテロサイクリック基であり、
    X’は、第2連結基であることを特徴とする,請求項38から42のいずれかに記載の有機感光体。
  44. X’は−(CH−基であって、
    nは1及び30を含む1〜30の整数であり、
    前記メチレン基のうち一つ以上はO、S、N、C、B、P、C=O、O=S=O、ヘテロサイクリック基、芳香族基、ウレタン、ウレア、エステル基、NR基、CR10基またはCR1112基に選択的に置換され、
    、R10、R11及びR12は独立的に、結合、H、ヒドロキシル基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、アルキル基、アルケニル基、ヘテロサイクリック基、芳香族基または環の一部であることを特徴とする請求項43に記載の有機感光体。
  45. 前記電荷輸送化合物が下記化学式よりなる群から選択され:
    Figure 2004302471
    及び
    Figure 2004302471
    前記化学式20のうち、Rは水素、アルキル基、芳香族基またはヘテロサイクリック基であることを特徴とする、請求項44に記載の有機感光体。

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