JP3740147B2 - ヒドラゾン基を有する電荷輸送化合物,この電荷輸送化合物を含む有機感光体,この有機感光体を含む電子写真画像の形成装置,及びかかる有機感光体を用いた電子写真画像の形成方法 - Google Patents
ヒドラゾン基を有する電荷輸送化合物,この電荷輸送化合物を含む有機感光体,この有機感光体を含む電子写真画像の形成装置,及びかかる有機感光体を用いた電子写真画像の形成方法 Download PDFInfo
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Description
有機感光体は,例えばプレート,シート,柔軟性ベルト,ディスク,固いドラム,または硬質または柔軟なドラム周囲のシートの形態であり,柔軟性ベルト及び固いドラムは,一般的に商業的用途として使われるものである。有機感光体は,例えば導電性支持体及び導電性支持体上に1つ以上の層の形に光導電性要素を含んでも良い。光導電性要素は,一部具体例での電子輸送化合物だけでなく,ポリマーバインダー内に電荷輸送化合物及び電荷発生化合物を何れも含み,これは同層内に存在しても,存在しなくても良い。例えば,電荷輸送化合物及び電荷発生化合物は,単一層内に存在しうる。しかし,他の具体例では,光導電性要素は,電荷発生層及び別個の電荷輸送層を備える二重層構造を含む。電荷発生層は,導電性支持体と電荷輸送層との間に中間層として位置しうる。一方,光導電性要素は,電荷輸送層が導電性支持体と電荷発生層間に中間層として存在する構造を有しても良い。
292(Ciba Specialty CHemicals,TeRRytowN,NY)のような障害トリアルキルアミン類,Tinuvin123(Ciba Specialty CHemicals)のような障害アルコキシジアルキルアミン類,Tinuvin 328,Tinuvin 900及びTinuvin928(Ciba Specialty CHemicals)のようなベンゾトリアゾール類,SanduvoR 3041(Claiant CoRp.,CHaRlotte,N.C.)のようなベンゾフェノン類,ARbestab(RobinsonbRotHeRs Ltd.,WestMidlands,GReat BRitain)のようなニッケル化合物,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(Claiant CoRp.,CHaRlotte,N.C.)のようなオキサニリド類,CyagaRd UV−1164(Cytec Industies Inc.,N.J.)のようなトリアジン類,LucHem(atocHem NoRtH AmeRica,Buffalo,NY)のような高分子立体障害アミン類を含む。一部の具体例では,上記の光安定剤は,下記の化学式を有する障害トリアルキルアミン類よりなる群から選択されたものであって,
ここに叙述されたように,有機感光体は,以下の化学式(1)を有する電荷輸送化合物を含む。
一般に,電荷輸送化合物は,2つの前駆体として製造でき,これら各々は,ヒドラゾン基を有し,反応して電荷輸送化合物を形成する。具体的に,以下の構造を有する1つの前駆体が形成される。
エポキシ基にヒドラゾンが結合された電荷輸送化合物は,一般的に,所望の置換されたヒドラゾン基を形成し,これを2次アミンで反応させてエポキシ基を形成することによって合成される。具体的に,芳香族-置換2次アミンを,塩基触媒反応中で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させ,エポキシ基とアミン間に-CH2-基を有するエポキシ基を形成する。ヒドラゾンは,下記に叙述されるように,アリール置換ヒドラゾンとN,N-二置換アリールアミンを有するアルデヒドまたはケトンとの反応から形成される。適当なヒドラジン類及びアリールアミン類は下記にさらに叙述されている。
一部代表的なヒドラジン類の合成が下記に叙述されている。
1,1-ジナフチルヒドラジンは,ここに参照文献として統合された,StascHkow,L.I.;Matevosya N,R.O.JouRnal of tHe GeneRal CHemistRy(1964)34,136に叙述された過程によって製造されうる。750mlエーテルのうちナフチルニトロサミンの0.07モル懸濁液を5-8℃に冷却させ,150gの亜鉛ダストで処理した。以後,アセト酸(70ml)を攪拌しつつ滴下した。反応を完了させるために,40gの亜鉛ダストを添加した。反応混合物を加熱し,スラッジからろ過した。母液を10%炭酸ナトリウム溶液で洗浄し,KOH固体で乾燥させた。エーテルを蒸留除去し,結晶状のヒドラジンを得て,これをエタノールまたはブタノールから結晶化した。他の対称二置換ヒドラジンも同じ過程に基づいて合成できた。
N-フェニル-N-スルホラン-3-イルヒドラジンを,ここに参照文献として統合された,Masonによる,英国特許番号第1,047,525号の開示によって製造しうる。0.5モルのブタジエンスルホン(AldRicH,Milwaukee,WIから商業的に利用可能)及び0.55モルのフェニルヒドラジン(AldRicH,Milwaukee,WIから商業的に利用可能)の混合物に,0.005モルの40%水性ポタシウムヒドロキシド溶液を加えた。混合物を60℃で2時間保管し,固体を分離した。10時間経過後に,固体をろ過除去し,120-121℃の融点を有する(MeOH),N-フェニル-N-スルホラン-3-イルヒドラジン(53%)を得た。
N-ピロール-2-イル-N-フェニルヒドラジンを,ここに参照文献として統合された,宮元による,日本特許第05148210号公報に開示された過程によって製造しうる。
1-フェニル-1-(1-ベンジル-1H-テトラゾール-5-イル)ヒドラジンを,ここに参照文献として統合された,AtHeRtonらによる,TetRaHedRon(1983),39(15),2599-608に開示された過程によって製造しうる。
5-メチル-1-フェニル-3-(1-フェニルヒドラジノ)-ピラゾールを,ここに参照文献として統合された,Boydらによる,J.CHem.Soc.C(1971),(12),2314-17によって製造しうる。
4-メチルスルホニルフェニルヒドラジンは,FisHeR Scientific USA,PittsbuRgH,PA(1-800-766-7000)から商業的に購入可能である。
1,1'-(スルホニルジ-4,1-フェニレン)ビスヒドラジンは,Vitas-M,Moscow,Russia;(PHone:70959395737)から商業的に購入可能である。
ヒドラゾン類と反応させるための代表的なアリールアルデヒド類は,下記のように得られる。
ジュロリジン(100g,0.6モル,AldRicH CHemicals Co,Milwaukee,WI53201から商業的に購入)を,500mlの3口丸底フラスコ中のDMF(200ml,AldRicHから商業的に購入)中に溶解させた。フラスコを氷バス中で0℃に冷却させた。POCl3(107g,0.7モル,AldRicH)を,温度を5℃以下に保ちつつ,滴下した。POCl3の添加が完了された後に,フラスコを室温まで加熱し,1時間攪拌しつつ,スチームバス中に放置した。フラスコを室温まで冷却させ,よく振りつつ,溶液を徐々に過量の蒸溜水に加えた。さらに2時間攪拌した。固体をろ過除去し,溶出水が中性になるまで水洗を反復した。産物を50℃の真空オーブンで4時間乾燥させた。
適当な商業的に利用可能な(N,N-二置換)アリールアミンアルデヒド類は,AldRicH(Milwaukee,WI)から購入可能であり,例えば,ジフェニルアミノ-ベンズアルデヒド((C6H5)2NC6H4CHO)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。また,N-エチル-3,6-ジホルミルカルバゾールの合成は,下記実施例に叙述されている。
所望のヒドラゾン電荷輸送化合物を形成するために,ヒドラゾンが適当な芳香族アルデヒド/ケトンと反応しうる。反応は,適当量の濃縮酸,特に硫酸によって触媒され得る。触媒量の酸とヒドラジン及び芳香族アルデヒドを攪拌した後に,混合物を約2時間〜16時間還流させうる。初期産物は,再結晶化によって精製されうる。上記の化学式からの選択された化合物の合成は,下記実施例に叙述されており,ここに叙述された他の化合物も類似に合成されうる。
第2前駆体の合成は,ヒドラジンをアミノアリールアルデヒドと反応させることによって行われうる。適当なヒドラジン類の合成は,上記で叙述されている。適当なアミノアリールアルデヒド類は,第1前駆体と反応するための,ヒドロキシル基,チオール基,または第2アミノ基を有する。一部適当なアミノアリールアルデヒド類は,商業的に購入可能である。例えば,4-サリシルアルデヒド及び9-ホルミル-8-ヒドロキシジュロリジンは,AldRicHから購入可能である。アミノアリールアルデヒド類は,例えば下記実施例1に叙述された具体例のようにヒドラジン類と反応されうる。
本実施例は電荷輸送化合物の幾つかの所定具体例で使われた幾つかの中間体の合成を叙述する。電荷輸送化合物の合成は次の工程の実施例で叙述される。
本実施例は,後続工程の実施例のうち幾つかの電荷輸送化合物の製造に使われる反応物の製造を叙述する。
76.68;H 7.75;N 11.45であった。C23H25N3Oは,%:C 76.85;H7.01;N 11.69の計算された元素分配結果を示した。
フェニルヒドラジン(0.1モル,AldRicH,Milwaukee,WIから商業的に購入可能)及び4-(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド(0.1モル,Fluka,BucHs SG,SwitzeRlandから商業的に購入可能)を,還流凝縮器及び機械的攪拌器を備えた250mlの3口丸底フラスコ中の100mlイソプロパノールに溶解させた。溶液を2時間還流させた。薄膜クロマトグラフィは,出発物質の消滅を示した。反応の終了時点で,混合物を室温に冷却させた。放置によって形成された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ろ過除去し,イソプロパノールで洗浄し,50℃の真空オーブンで6時間乾燥させた。
元素分析によって下記結果を重量%として得て,%C=80.02,%H=6.31,%N=9.91,これはC28H25N3Oに対して計算された数値である%C=80.16,%H=6.01,%N=10.02と比較される。
フェニルヒドラジン(0.1モル,AldRicH,Milwaukee,WIから商業的に購入可能)及び9-エチル-3-カルバゾールカルボックスアルデヒド(0.1モル,AldRicHCHemical,Milwaukee,WIから商業的に購入可能)を,還流凝縮器及び機械的攪拌器を備えた250ml3口丸底フラスコ中の100mlイソプロパノールに溶解させた。溶液を2時間還流させた。薄膜クロマトグラフィは,出発物質の消滅を示した。反応の終了時点で,混合物を室温に冷却させた。放置によって形成された9-エチル-3-カルバゾールカルブアルデヒドフェニルヒドラゾン結晶をろ過除去し,イソプロパノールで洗浄し,50℃の真空オーブンで6時間乾燥させた。
4-ジメチルアミノベンズアルデヒド-N-2,3-エポキシプロピル-N-フェニルヒドラゾンの製造は,4-(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドの代りに,4-(ジメチルアミノ)ベンズアルデヒド(AldRicH)を使用した点を除いては,4-(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド-N-2,3-エポキシプロピル-N-フェニルヒドラゾンに対して前記叙述と同様に行った。
4-(4,4'-ジ(メチルフェニル)アミノ)ベンズアルデヒド-N-2,3-エポキシプロピル-N-フェニルヒドラゾンの製造は,4-(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドの代りに,4-(4,4'-ジ(メチルフェニル)アミノ)ベンズアルデヒド(AldRicH)を使用した点を除いては,4-(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド-N-2,3-エポキシプロピル-N-フェニルヒドラゾンに対して前記叙述と同様に行った。
4-ジエチルアミノベンズアルデヒド-N-2,3-エポキシプロピル-N-フェニルヒドラゾンの製造は,4-(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドの代りに,4-(ジエチルアミノ)ベンズアルデヒド(AldRicH)を使用した点を除いては,4-(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド-N-2,3-エポキシプロピル-N-フェニルヒドラゾンに対して前記叙述と同様に行った。
本実施例は,上述した化学式(3)〜(7)に該当する5つの電荷輸送化合物の合成を叙述する。
0.6ml(4.45mmol)体積のトリエチルアミン(TEA)を,4-(ジエチルアミノ)サリシルアルデヒドN,N-ジフェニルヒドラゾン(4.0g,11.13mmol)及び4-(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドN-2,3-エポキシプロピル-N-フェニルヒドラゾン(4.67g,11.13mmol)の混合物及び15mlの2-ブタノンに添加した。混合物を出発物質中の1つが消滅されるまで還流させ(38時間所要),これは,MeRckから商業的に購入可能なシリカゲル60F254プレート及び溶出液としてアセトン及びヘキサンの1:4v/v混合物を使用した薄膜クロマトグラフィ(TLC)によって決定された。反応終了時点で,2-ブタノン及びTEAを蒸留除去し,残留物に対して,シリカゲル(MeRck gRade 9385,AldRicH,Milwaukee,WIから商業的に購入可能)及び溶出液としてヘキサン及びアセトンの4:1v/v溶液が充填されたカラムを使用してクロマトグラフィを行った。産物を2-プロパノール及びエーテル(10:1)の混合物から結晶化した。形成された結晶をろ過除去し,2-プロパノール及びn-ヘキサン(1:1)の混合物で洗浄して6.5g(74.7%)の化合物2を得た。産物は,10:1v/vの2-プロパノール及びエーテルから結晶化された以後に161-162℃の融点を有する。1HNMRスペクトル(250MHz,CDCl3)は下記ピークを示した。
化合物3は,4-(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドN-2,3-エポキシプロピル-N-フェニルヒドラゾンの代りに,9-エチル-3-カルバゾールカルボクスアルデヒドN-2,3-エポキシプロピル-N-フェニルヒドラゾン(4.11g,11.13mmol)が使われたという点を除いては,化合物2の製造方法によって製造及び分離した。収率は,5.9g(72.8%)であり,産物は10:1v/vの2-プロパノール及びエーテルから結晶化させた以後に108.5-109.5℃の融点を有する。1HNMRスペクトル(250MHz,CDCl3)は,下記ピ−クを示した。
化合物4は,4-(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドN-2,3-エポキシプロピル-N-フェニルヒドラゾンの代りに,4-ジメチルアミノベンズアルデヒドN-2,3-エポキシプロピル-N-フェニルヒドラゾン(3.29g,11.13mmol)が使われたという点を除いては,化合物2の製造方法によって製造した。反応時間は,34時間であった。溶媒の除去以後に,トルエン及び2-プロパノールの混合物から残留物を結晶化した。収率は,4.8g(65.8%)であり,産物は,トルエン及び2-プロパノールの混合物から結晶化した場合に,159.5-160.5℃の融点を有する。1HNMRスペクトル(250MHz,CDCl3)は,下記ピークを示した。
化合物5は,4-(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドN-2,3-エポキシプロピル-N-フェニルヒドラゾンの代りに,4-(4,4'-ジメチルジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドN-2,3-エポキシプロピル-N-フェニルヒドラゾン(4.28g,11.13mmol)が使われたという点を除いては,化合物2の製造方法によって製造及び分離した。化合物5は,6.8g(76.4%)の収率で,オイルとして得た。1HNMRスペクトル(100MHz,CDCl3)は,下記ピークを示した。
化合物6は,4-(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドN-2,3-エポキシプロピル-N-フェニルヒドラゾンの代りに,4-ジエチルアミノベンズアルデヒドN-2,3-エポキシプロピル-N-フェニルヒドラゾン(3.60g,11.13mmol)が使われたという点を除いては,化合物2の製造方法によって製造及び分離した。収率は,5.2g(67.5%)であり,産物は,10:1v/vの2-プロパノール及びエーテルから結晶化した場合に,140.5-142℃の融点を有した。1HNMRスペクトル(250MHz,CDCl3)は,下記ピークを示した。
本実施例は,実施例2で叙述された5つの電荷輸送化合物で形成されたサンプルに対する電荷移動度の測定を叙述したものである。一部サンプルは,ポリマーバインダーを含むが,他のサンプルは,ポリマーバインダーを含まない。
1gの化合物2及び0.1gのポリビニルブチラル(AldRicH 41,843-9)の混合物を2mlのTHFに溶解させた。溶液をディップローラ方法によって,導電性アルミニウム層を有するポリエステルフィルム上にコーティングした。80℃温度で,15分間乾燥させた後に,透明な10μm厚さの層が形成された。
0.24gの化合物3を1mlのTHFに溶解させた。溶液をディップローラ方法によって,導電性アルミニウム層を有するポリエステルフィルム上にコーティングした。80℃温度で15分間乾燥させた後に,透明な5μm厚さの,化合物3を十分に含有する層が形成された。
化合物2の代りに化合物3が使われたという点を除いては,サンプル1の方法によってサンプルを製造した。
化合物3の代りに化合物4を使用し,サンプル2の方法によって,化合物4の薄膜を製造した。
化合物2の代りに化合物4を使用した点を除いては,サンプル1の方法によってサンプルを製造した。
化合物2の代りに化合物5を使用した点を除いては,サンプル1の方法によってサンプルを製造した。
化合物2の代りに化合物6を使用した点を除いては,サンプル1の方法によってサンプルを製造した。
それぞれのサンプルを表面ポテンシャルUまで正に帯電させ,2ns長さの窒素レーザー光パルスで照射した後,正孔移動度μを,ここに参照文献として統合された,Kaladeらによる,“Investigation of cHaRge caRRieR tRansfeR in electRopHotogRapHic layeRs of cHalkogenide glases,“PRoceeding IPCS 1994:THe PHysics and CHemistRy of Imaging Systems,RocHesteR,NY,pp.747-752に叙述されたように決定した。このような正孔移動度測定は,帯電レジメを変化させ,サンプルを,層E内部の他の電場強度に該当する,他のU数値で帯電させつつ反復した。このような依存性は下記式(1)によって計算しうる。
本実施例は,実施例2に叙述された5つの電荷輸送化合物に対するイオン化ポテンシャル測定を叙述したものである。
Claims (20)
- 前記1つ以上の光導電性要素は,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に記載の有機感光体。
- 前記1つ以上の光導電性要素は,バインダーをさらに含むことを特徴とする,請求項1に記載の有機感光体。
- 前記1つ以上の光導電性要素は,電子輸送化合物をさらに含むことを特徴とする,請求項6に記載の電子写真画像の形成装置。
- 前記1つ以上の光導電性要素は,バインダーをさらに含むことを特徴とする,請求項6に記載の電子写真画像の形成装置。
- 湿式トナー分配器をさらに含むことを特徴とする,請求項6に記載の電子写真画像の形成装置。
- 導電性支持体及び前記導電性支持体上の1つ以上の光導電性要素を含む有機感光体であって,前記光導電性要素は,
以下の化学式(1)を有する電荷輸送化合物と,
電荷発生化合物を含む有機感光体の表面に電気的電荷を印加する工程と,
選択された領域で電荷を消散させることによって前記表面上に帯電及び非帯電の領域のパターンを形成するために,前記有機感光体の表面を画像によって露光させる工程と,
トナー画像を形成するために前記表面をトナーと接触させる工程と,
前記トナー画像を支持体に転写する工程と,を含むことを特徴とする,電子写真画像の形成方法。 - 前記1つ以上の光導電性要素は,電子輸送化合物をさらに含むことを特徴とする,請求項12に記載の電子写真画像の形成方法。
- 前記1つ以上の光導電性要素は,バインダーをさらに含むことを特徴とする,請求項12に記載の電子写真画像の形成方法。
- 前記トナーは,有機液体中に着色剤粒子の分散物を含む湿式トナーを含むことを特徴とする,請求項12に記載の電子写真画像の形成方法。
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