KR100571926B1 - 아미노 치환 히드라존기와 에폭시기를 갖는 전하 수송물질, 이를 포함하는 유기감광체와 전자사진 화상 형성장치, 및 이를 이용한 전자사진 화상 형성 방법 - Google Patents

아미노 치환 히드라존기와 에폭시기를 갖는 전하 수송물질, 이를 포함하는 유기감광체와 전자사진 화상 형성장치, 및 이를 이용한 전자사진 화상 형성 방법 Download PDF

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Abstract

개선된 유기감광체는 도전성 지지체; 및 상기 도전성 지지체 상부에 위치하고 (a) 하기 식을 갖는 전하 수송 물질 및 (b) 전하 발생 화합물을 가지는 광도전 요소를 포함한다:
Figure 112004001664397-pat00001
상기 식에서, R1, R2, R3 및 R4는, 독립적으로, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 고리기의 일부이고; R5는 수소, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 헤테로 고리기이고; X는 아릴기 또는 방향족 헤테로고리기와 같은 방향족기를 포함하고; Y는 분지형 또는 선형의 식-(CH2)m-을 갖는 연결기이고, 여기서 m은 1 내지 20의 정수이고, 하나 이상의 메틸렌기가 O, S, C=O, O=S=O, 헤테로 고리기, 방향족기, 우레탄, 우레아, 에스테르기, NR6기, CHR7기, 또는 CR8R9기로 선택적으로 대치되고, 여기에서 R6, R7, R8, 및 R9은, 독립적으로, H, 히드록시기, 티올기, 알킬기, 알카릴기, 헤테로 고리기, 또는 아릴기이고; 및 Z는 에폭시기를 포함한다.
대응하는 전자사진 장치 및 화상 형성 방법이 개시되어 있다.

Description

아미노 치환 히드라존기와 에폭시기를 갖는 전하 수송 물질, 이를 포함하는 유기감광체와 전자사진 화상 형성 장치, 및 이를 이용한 전자사진 화상 형성 방법 {Charge transport material with amino-substituted hydrazone group and an epoxy group, organophotoreceptor and electrophotographic imaging apparatus comprising the same, and electrophotographic imaging process using the same}
본 발명은 에폭시기와 아미노 치환 히드라존기를 갖는 바람직한 전하 수송 물질(charge transport material), 이를 포함하는 유기감광체(organophotoreceptor)와 전자사진 화상 형성 장치(electrophotographic imaging apparatus), 및 이를 이용한 전자사진 화상 형성 방법(electrophotographic imaging process)에 관한 것이다.
전자사진법에 있어서, 도전성 지지체(substrate) 상에 전기 절연성 광도전성 요소를 구비하는 플레이트, 디스크, 시트, 벨트, 드럼 등의 형태의 유기감광체는, 먼저 광도전층의 표면을 균일하게 정전기적으로 대전시키고, 대전된 표면을 광 패턴에 노광시킴으로써 화상이 형성된다. 노광은 표면에 광이 충돌하는 조사된 영역에 전하를 선택적으로 소산시킴으로써, 대전 및 비대전 영역의 패턴, 이른바 잠상(latent image)을 형성하게 된다. 다음으로, 습식 또는 건식 토너가 잠상의 인접 부위에 제공되고, 토너 방울 또는 입자가 대전된 또는 비대전된 영역 중 어느 하나의 인접 부위에 부착되어 광도전층의 표면 상에 톤 화상(toned image)을 형성한다. 결과물인 톤 화상은 종이와 같은 적당한 최종 또는 중간 수용 표면으로 전사되거나, 또는 광도전층이 화상에 대한 최종 수용체로서 기능할 수 있다. 상기 화상 형성 공정을 수 회 반복하여, 예를 들면 별개의 색채 성분으로 된 화상을 중첩시켜, 단일한 화상을 완성하거나, 별개의 색채의 화상을 중첩시켜, 음영 화상을 발생하여 풀칼라(full color) 최종 화상을 형성 및/또는 추가 화상을 재생산한다.
유기감광체에는 단일층 및 다중층 광도전성 요소 양자 모두가 사용되어 왔다. 단일층의 경우에는, 전하 수송 물질 및 전하 발생 물질이 폴리머 바인더와 결합되어 전기 도전성 지지체 상에 부착된다. 다중층의 경우에는, 전하 수송 물질 및 전하 발생 물질이 별개의 층에 요소로 존재하며, 이들 각각은 선택적으로 폴리머 바인더와 결합되어, 도전성 지지체 상에 부착될 수 있다. 이중층 광도전 요소를 위해서는 두 가지 배열이 가능하다. 한 가지 배열에서는("이중층" 배열), 전하 발생층이 전기 도전성 지지체 상에 부착되고, 전하 수송층이 상기 전하 발생층 상에 부착된다. 다른 배열 ("역이중층" 배열)에서는, 전하 수송층과 전하 발생층의 순서가 역전된다.
단일층 및 다중층 광도전성 요소 모두에서, 전하 발생 물질의 목적은 노광시 전하 캐리어(즉, 정공 및/또는 전자)를 생성하는 것이다. 전하 수송 물질의 목적은 이러한 전하 캐리어 중의 적어도 한 가지 유형을 수용하고, 광도전성 요소 상에서 표면 전하의 방전을 용이하게 하기 위해서 전하 수송층을 통과하여 그들을 수송하는 것이다. 전하 수송 물질은 전하 수송 화합물, 전자 수송 화합물, 또는 양자의 조합일 수 있다. 전하 수송 화합물이 사용되는 경우에는, 상기 전하 수송 화합물은 정공 캐리어를 수용하고, 전하 수송 화합물을 포함하는 층을 통과하여 그들을 수송한다. 전자 수송 화합물이 사용되는 경우에는, 상기 전자 수송 화합물은 전자 캐리어를 수용하고, 전자 수송 화합물을 포함하는 층을 통과하여 그들을 수송한다.
따라서, 본 발명은 높은 Vacc 및 낮은 Vdis와 같은, 우수한 정전기적 특성을 갖는 새로운 유기감광체용 전하 수송 물질을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 전하 수송 물질을 포함하는 유기감광체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 유기감광체를 포함하는 전자사진 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 유기감광체를 이용한 전자사진 화상 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
제 1 태양에서, 유기감광체는 도전성 지지체; 및 상기 도전성 지지체 상부에 위치하고,
(a) 하기 식을 갖는 전하 수송 물질
(b) 전하 발생 화합물을 가지는 광도전 요소를 포함한다:
Figure 112004001664397-pat00002
상기 식에서, R1, R2, R3 및 R4는, 독립적으로, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 고리기의 일부이고;
R5는 수소, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 헤테로 고리기이고;
X는 방향족기를 포함하고;
Y는 분지형 또는 선형의 식-(CH2)m-을 갖는 연결기이고, 여기서 m은 1 내지 20의 정수이고, 하나 이상의 메틸렌기가 O, S, C=O, O=S=O, 헤테로 고리기, 방향족기, 우레탄, 우레아, 에스테르기, NR6기, CHR7기, 또는 CR8R9 기로 선택적으로 대치되고, 여기에서 R6, R7, R8, 및 R9는, 독립적으로, H, 히드록시기, 티올기, 알킬기, 알카릴기, 헤테로 고리기, 또는 아릴기이고; 및
Z는 에폭시기를 포함한다.
상기 유기감광체는, 예를 들면 플레이트, 유연성 벨트, 유연성 디스크, 시트, 경질 드럼, 또는 경질 또는 연질 드럼 주위의 시트 등의 형태로 제공될 수도 있다. 일 구현예에서, 상기 유기감광체는: (a) 전하 수송 물질, 전하 발생 화합물, 제 2 전하 수송 물질, 및 폴리머 바인더를 포함하는 광도전성 요소; 및 (b) 도 전성 지지체를 포함한다.
제 2 태양에서, 본 발명은 (a) 광 화상 형성 성분; 및 (b) 광 화상 형성 성분으로부터 광을 수용할 수 있도록 배향된 상기 유기감광체를 포함하는 전자사진 화상 형성 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 습식 토너 분배기를 더 포함할 수도 있다. 또한, 상기 전하 수송 물질을 포함하는 유기감광체를 이용한 전자사진 화상 형성 방법이 개시되어 있다.
제 3 태양에서, 본 발명은, (a) 상기 유기감광체의 표면에 전기적 전하를 인가하는 단계; (b) 선택된 영역에서 전하를 소산시킴으로써 상기 유기감광체의 표면을 화상에 따라 노광시켜 상기 표면 상에 적어도 상대적으로 대전 및 비대전된 영역의 패턴을 형성하는 단계; (c) 톤 화상을 형성하기 위하여 상기 표면을, 유기 액체 중에 착색제 입자의 분산물을 포함하는 습식 토너와 같은, 토너와 접촉시키는 단계; 및 (d) 상기 톤 화상을 지지체에 전사하는 단계를 포함하는 전자사진 화상 형성 방법에 관한 것이다.
제 4 태양에서, 본 발명은 상기 식을 가진 전하 수송 물질에 관한 것이다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 하기 식을 가진 화합물의 에폭시기의 반응에 의해 제조된 폴리머 전하 수송 화합물에 관한 것이다:
Figure 112004001664397-pat00003
상기 식에서, R1, R2, R3 및R4는, 독립적으로, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 고리기의 일부이고;
R5는 수소, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 헤테로 고리기이고;
X는 방향족기를 포함하고;
Y는 분지형 또는 선형의 식-(CH2)m-을 갖는 연결기이고, 여기서 m은 1 내지 20의 정수이고, 하나 이상의 메틸렌기가 O, S, C=O, O=S=O, 헤테로 고리기, 방향족기, 우레탄, 우레아, 에스테르기, NR6기, CHR7기, 또는 CR8R9 기로 선택적으로 대치되고, 여기에서 R6, R7, R8, 및 R9는, 독립적으로, H, 히드록시기, 티올기, 알킬기, 알카릴기, 헤테로 고리기, 또는 아릴기이고; 및
Z는 폴리머 바인더중의 반응성 작용기와 결합된 에폭시기를 포함한다.
또 다른 태양에서 본 발명은 도전성 지지체 및; 상기 도전성 지지체 상부에 위치하고,
(a) 상기한 폴리머 전하 수송 화합물; 및
(b) 전하 발생 화합물을 가지는 광도전성 요소를 포함하는 유기감광체에 관한 것이다.
본 발명은 우수한 기계적 및 정전기적 특성의 조합을 갖는 것을 특징으로 하는 유기감광체용으로 적당한 전하 수송 물질을 제공한다. 이러한 유기감광체는 고화질 화상을 형성하기 위해서 습식 토너와 함께 성공적으로 사용될 수 있다. 화상 형성 시스템의 고화질 특성은 반복된 사이클링 이후에도 유지될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 잇점은 하기 특정 구현예에 대한 설명 및 청구범위로부터 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 유기감광체는 도전성 지지체 및, 전하 발생 화합물 및 에폭시기와 연결된 아미노 치환 히드라존기를 갖는 전하 수송 물질을 포함하는 광도전성 요소를 갖는다. 방향족 기는 히드라존기의 탄소와 아민기에 결합되어 있을 뿐 아니라 에폭시기에 결합된 연결기에도 결합되어 있다. 이러한 전하 수송 물질은 전자사진용 유기감광체 중에서의 그들의 성능에 의해서 입증되는 바와 같은 바람직한 특성을 갖는다. 특히, 본 발명의 전하 수송 물질은 높은 전하 캐리어 유동성 및 다양한 바인더 물질과의 우수한 양립가능성을 가지며, 탁월한 전자사진 특성을 보유한다. 본 발명에 따른 유기감광체는 일반적으로 높은 감광도 (photosensitivity), 낮은 잔류 전위 (residual potential), 및 사이클 테스팅, 결정화, 및 유기감광체 벤딩 및 스트레칭에 대해서 높은 안정성을 갖는다. 본 발명의 유기감광체는 특히 전자사진법에 기초한 팩스기, 복사기, 스캐너 및 다른 전자 장치 뿐만 아니라, 레이저 프린터 등에 있어서 특히 유용하다. 이러한 전하 수송 물질의 이용은 이하 레이저 프린터에 사용되는 경우에 대해 더욱 상세하게 설명되지만, 전자사진법에 의하여 작동되는 다른 장치에의 응용 또한 하기된 바로부터 일반화될 수 있다.
특히 여러 번의 사이클 이후에, 고화질의 화상을 제조하기 위해서는, 상기 전하 수송 물질이 폴리머 바인더와 균질한 용액을 형성하여 상기 물질의 사이클링 동안 유기감광체 물질을 통하여 대략적으로 균질하게 분포된 상태로 남아 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전하 수송 물질이 수용할 수 있는 전하량 (수용 전압 또는 "Vacc"로 알려진 파라미터로 나타냄)을 증가시키고, 방전시 전하 보유(방전 전압 또는 "Vdis"로 알려진 파라미터로 나타냄)를 감소시키는 것이 바람직하다.
상기 전하 수송 물질은 전하 수송 화합물 또는 전자 수송 화합물로 분류될 수 있다. 전자사진 기술분야에서 알려진 많은 전하 수송 화합물 및 전자 수송 화합물이 존재한다. 전하 수송 화합물의 비제한적인 예로는, 예를 들어, 피라졸린 유도체류, 플루오렌 유도체류, 옥사디아졸 유도체류, 스틸벤 유도체류, 엔아민 유도체류, 엔아민 스틸벤 유도체류, 히드라존 유도체류, 카바졸 히드라존 유도체류, 트리아릴 아민류와 같은 (N,N-이치환된)아릴아민류, 폴리비닐 카바졸, 폴리비닐 피렌, 폴리아세나프틸렌, 또는 다중-히드라존 화합물(multihydrazone compound) (적어도 두 개의 히드라존기; 및 트리페닐아민과 같은 (N,N-이치환된)아릴아민 및 카바졸, 줄롤리딘, 페노티아진, 페나진, 페녹사진, 페녹사티인(phenoxathiin), 티아졸, 옥사졸, 이소옥사졸, 디벤조(1,4)디옥신, 티안트렌, 이미다졸, 벤조티아졸, 벤조트리아졸, 벤즈옥사졸, 벤즈이미다졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 인돌, 인다졸, 피롤, 퓨린, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 트리아졸, 옥사디아졸, 테트라졸, 티아디아졸, 벤즈이소옥사졸, 벤즈이소티아졸, 디벤조퓨란, 디벤조티오펜, 티오펜, 티아나프텐, 퀴나졸린 또는 시놀린과 같은 헤테로고리류로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 두 개의 기를 포함)을 포함한다.
전자 수송 화합물의 비제한적인 예로는, 예를 들면, 브로모아닐린, 테트라시아노에틸렌, 테트라시아노퀴노디메탄, 2,4,7-트리니트로-9-플루오레논, 2,4,5,7-테트라니트로-9-플루오레논, 2,4,5,7-테트라니트로크산톤, 2,4,8-트리니트로티오크산톤, 2,6,8-트리니트로-인데노[1,2-b]티오펜-4-온, 및 1,3,7-트리니트로디벤조티오펜-5,5-디옥사이드, (2,3-디페닐-1-인데닐리덴)말로노니트릴, 4-디시아노메틸렌-2,6-디페닐-4H-티오피란-1,1-디옥사이드, 4-디시아노메틸렌-2,6-디-m-톨릴-4H-티오피란-1,1-디옥사이드와 같은 4H-티오피란-1,1-디옥사이드 및 그 유도체, 및 4H-1,1-디옥소-2-(p-이소프로필 페닐)-6-페닐-4-(디시아노메틸리덴)티오피란 및 4H-1,1-디옥소-2-(p-이소프로필 페닐)-6-(2-티에닐)-4-(디시아노메틸리덴)티오피란과 같은 비대칭적으로 치환된 2,6-디아릴-4H-티오피란-1,1-디옥사이드, 포스파-2,5-시클로헥사디엔의 유도체, (4-n-부톡시카보닐-9-플루오레닐리덴)말로노니트릴, (4-펜에톡시카보닐-9-플루오레닐리덴)말로노니트릴, (4-카르비톡시-9-플루오레닐리덴)말로노니트릴, 및 디에틸(4-n-부톡시 카보닐-2,7-디니트로-9-플루오레닐리덴)-말로네이트와 같은 (알콕시카보닐-9-플루오레닐리덴)말로노니트릴 유도체, 11,11,12,12-테트라시아노-2-알킬안트라퀴노디메탄 및 11,11-디시아노-12,12-비스(에톡시카보닐)안트라퀴노디메탄과 같은 안트라퀴노 디메탄 유도체, 1-클로로-10-[비스(에톡시카보닐)메틸렌]안트론, 1,8-디클로로-10-[비스(에톡시카보닐)메틸렌]안트론, 1,8-디히드록시-10-[비스(에톡시카보닐)메틸렌]안트론, 및 1-시아노-10-[비스(에톡시카보닐)메틸렌]안트론과 같은 안트론 유도체, 7-니트로-2-아자-9-플루오레닐리덴-말로노니트릴, 디페노퀴논 유도체, 벤조퀴논 유도체, 나프토퀴논 유도체, 퀴닌 유도 체, 테트라시아노에틸렌시아노에틸렌, 2,4,8-트리니트로 티오크산톤, 디니트로벤젠 유도체, 디니트로안트라센 유도체, 디니트로아크리딘 유도체, 니트로안트라퀴논 유도체, 디니트로안트라퀴논 유도체, 숙신산 무수물, 말레산 무수물, 디브로모 말레산 무수물, 피렌 유도체, 카바졸 유도체, 히드라존 유도체, N,N-디알킬아닐린 유도체, 디페닐아민 유도체, 트리페닐아민 유도체, 트리페닐메탄 유도체, 테트라시아노퀴노디메탄, 2,4,5,7-테트라니트로-9-플루오레논, 2,4,7-트리니트로-9-디시아노메틸렌 플루오레논, 2,4,5,7-테트라니트로크산톤 유도체 및 2,4,8-트리니트로티오크산톤 유도체를 포함한다. 관심 대상이 되는 일부 구현예에서는, 전자 수송 화합물이 (4-n-부톡시카보닐-9-플루오레닐리덴)말로노니트릴과 같은, (알콕시카보닐-9-플루오레닐리덴)말로노니트릴 유도체를 포함한다.
많은 전하 수송 물질이 이용 가능하지만, 특정한 전자사진 기술의 응용에 대한 다양한 요구를 충족시키기 위해서는 다른 전하 수송 물질에 대한 필요가 존재한다.
전자사진 기술의 응용에 있어서, 유기감광체 내의 전하 발생 화합물은 광을 흡수하여 전자-정공 쌍을 형성한다. 이러한 전자 및 정공은 큰 전기장 하에서 적당한 시간대에 걸쳐 수송되어 전기장을 발생시키는 표면 전하를 국소적으로 방전할 수 있다. 특정 영역에서의 상기 전기장의 방전은 표면 대전 패턴을 야기하고, 이는 광에 의하여 그려진 패턴과 본질적으로 일치한다. 다음으로, 이 대전 패턴은 토너 부착을 가이드하는 데에 사용될 수 있다. 본 발명의 전하 수송 물질은 전하, 및 특히 전하 발생 화합물에 의해서 형성된 전자-정공 쌍으로부터의 정공을 수송하는 데에 있어서 특히 효율적이다. 일부 구현예에서, 특정 전자 수송 화합물 또는 전하 수송 화합물이 본 발명의 전하 수송 물질과 함께 사용될 수도 있다.
전하 발생 화합물 및 전하 수송 물질을 포함하는 물질의 층 또는 층들은 유기감광체 내에 존재한다. 유기감광체를 사용하여 2차원적인 화상을 인쇄하기 위하여, 상기 유기감광체는 적어도 화상의 일부분을 형성하기 위한 2차원 표면을 갖는다. 다음으로, 화상 형성 공정은 전체 화상 형성의 완성 및/또는 연이은 화상의 프로세싱을 위하여 유기감광체를 사이클링함으로써 계속된다.
상기 유기감광체는 플레이트, 유연성 벨트, 디스크, 경질 드럼, 경질 또는 연질 드럼 주위의 시트 등의 형태로 제공될 수도 있다. 상기 전하 수송 물질은 전하 발생 화합물과 동일한 층에 존재할 수도 있고 및/또는 전하 발생 화합물과 다른 층에 존재할 수도 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 부가적인 층이 사용될 수도 있다.
일부 구현예에서, 유기감광체 물질은, 예를 들어: (a) 전하 수송 물질 및 폴리머 바인더를 포함하는 전하 수송층; (b) 전하 발생 화합물 및 폴리머 바인더를 포함하는 전하 발생층; 및 (c) 도전성 지지체를 포함한다. 상기 전하 수송층은 전하 발생층과 도전성 지지체 사이의 중간에 존재할 수도 있다. 다른 한편으로, 상기 전하 발생층은 전하 수송층과 도전성 지지체 사이의 중간에 존재할 수도 있다. 다른 구현예에서, 상기 유기감광체 물질은 폴리머 바인더 내에 전하 수송 물질 및 전하 발생 화합물 모두를 포함하는 단일층을 갖는다.
유기감광체는 레이저 프린터와 같은 전자사진 화상 형성 장치 내로 통합될 수도 있다. 이러한 장치의 경우에, 화상은 물리적 구현예로부터 형성되고, 표면 잠상(latent image)을 형성하기 위하여 유기감광체 상으로 스캔되는 광 화상으로 변환된다. 표면 잠상은 유기감광체의 표면 상으로 토너를 유도하는 데에 사용될 수 있고, 여기에서 토너 화상은 유기감광체 상에 투영된 광 화상과 동일하거나 또는 그 네거티브 상이다. 상기 토너는 습식 토너 또는 건식 토너일 수 있다. 계속해서 토너는 유기감광체의 표면으로부터 한 장의 종이와 같은 수용 표면으로 전사된다. 토너의 전사 이후에, 전체 표면이 방전되며, 상기 물질은 다시 사이클될 수 있도록 준비된다. 화상 형성 장치는, 예를 들어 종이 수용 매체의 수송 및/또는 유기감광체의 이동을 위한 복수 개의 지지 롤러, 광 화상을 형성하기에 적당한 광학적 성질을 갖는 광 화상 형성 성분, 레이저와 같은 광원, 토너 공급원 및 전달 시스템, 및 적당한 조절 시스템을 더 포함할 수도 있다.
전자사진 화상 형성 공정은 일반적으로 (a) 상기 유기감광체의 표면에 전기적 전하를 인가하는 단계; (b) 상기 유기감광체의 표면을 화상 방식대로 노광시켜 선택된 영역에서 전하를 소산시킴으로써 상기 표면 상에 대전 및 비대전된 영역들의 패턴을 형성하는 단계; (c) 토너 화상을 형성하고, 상기 유기감광체의 대전된 또는 방전된 영역으로 토너를 유도하기 위하여, 유기 액체 중에 착색제 입자의 분산물을 포함하는 습식 토너와 같은 토너에 상기 표면을 노출시키는 단계; 및 (d) 상기 토너 화상을 지지체에 전사하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기재된 것처럼, 유기감광체는 하기 식을 갖는 전하 수송 물질을 포함한다:
Figure 112004001664397-pat00004
상기 식에서, R1, R2, R3 및 R4는, 독립적으로, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 고리기의 일부이고;
R5 는 수소, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 헤테로 고리기이고;
X는 아릴기 또는 방향족 헤테로 고리기와 같은 방향족기를 포함하고;
Y는 분지형 또는 선형의 식-(CH2)m-을 갖는 연결기이고, 여기서 m은 1 내지 20의 정수이고, 하나 이상의 메틸렌기가 O, S, C=O, O=S=O, 헤테로 고리기, 방향족기, 우레탄, 우레아, 에스테르기, NR6기, CHR7기, 또는 CR8R9 기로 선택적으로 대치되고, 여기에서 R6, R7, R8, 및 R9은, 독립적으로, H, 히드록시기, 티올기, 알킬기, 알카릴기, 헤테로 고리기, 또는 아릴기이고; 및
Z는 에폭시기를 포함한다.
화학적 기에 대해서는, 당업계에 일반적으로 공지된 바와 같이 이동도, 감도, 용해도, 안정성 등과 같은 화합물의 특성에 다양한 물리적 효과를 가져오기 위해서 치환이 자유롭게 허용된다. 화학적 치환기의 서술에 있어서, 용어 사용에 반영되는, 당업계에 통상적인 특정 관행이 존재한다. 기(group)라는 용어는, 총칭된 화학 물질(예를 들어, 알킬기, 페닐기, 방향족기, 에폭시기 등)이 상기 기의 결합 구조와 부합하는 임의의 치환기를 가질 수 있다는 것을 나타낸다. 예를 들어, '알킬기'라는 용어가 사용되는 경우에는, 그러한 용어가 메틸, 에틸, 이소프로필, t-부틸, 시클로헥실, 도데실 등과 같은 비치환된 선형, 분지형 및 고리 알킬을 포함할 뿐만 아니라, 히드록시에틸, 시아노부틸, 1,2,3-트리클로로프로필 등과 같은 치환기도 포함한다. 그러나, 그와 같은 명명법에 부합되는 것과 같이, 골격기(underlying group)의 기본적 결합 구조를 변화시키는 치환은 상기 용어에 포함되지 않는다. 예를 들어, 페닐기가 인용된 경우에는, 1-히드록시페닐, 2,4-플루오로페닐, 오르소시아노페닐, 1,3,5-트리메톡시페닐 등과 같은 치환은 상기 용어 내에 허용되지만, 1,1,2,2,3,3-헥사메틸페닐의 치환은, 그와 같은 치환으로 인하여 페닐기의 고리 결합 구조가 비-방향족 형태로 변화될 것이 요구되기 때문에 허용되지 않는다. 방향족기 또는 에폭시기의 경우에는, 인용된 치환기는 각각 기의 방향성과 같은 화학적 성질을 실질적으로 변화시키거나 각 기의 고리 구조를 파괴하지 않는 임의의 치환을 포함한다. 알킬 모이어티, 페닐 모이어티와 같은 모이어티(moiety)라는 용어가 사용되는 경우에는, 상기 용어는 화학물질이 치환되지 않은 것을 나타낸다. 상기 알킬 모이어티라는 용어가 사용된 경우에는, 상기 용어는, 분지된 사슬, 선형 사슬 또는 고리형태인지 여부와 상관없이, 비치환된 알킬 탄화수소기만을 나타낸다.
유기감광체
유기감광체는, 예를 들어, 플레이트, 시트, 유연성 벨트, 디스크, 경질 드 럼, 또는 경질 또는 연질 드럼 주위의 시트의 형태일 수 있으며, 유연성 벨트 및 경질 드럼은 일반적으로 상업적 용도로 사용될 수 있다. 유기감광체는, 예를 들어 도전성 지지체 및 상기 도전성 지지체 상에 하나 이상의 층의 형태로 광도전성 요소를 포함할 수도 있다. 상기 광도전성 요소는, 폴리머 바인더 중에 전하 수송 물질 및 전하 발생 화합물 양자 모두를 포함할 수도 있으며, 이는 동일한 층 내에 존재할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있고, 상기 광도전 요소는 일부 구현예에서 전하 수송 화합물 또는 전자 수송 화합물과 같은 제 2 전하 수송 물질을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 전하 수송 물질 및 전하 발생 화합물은 단일층에 존재할 수 있다. 그러나, 다른 구현예에서는, 상기 광도전성 요소는 전하 발생층 및 별개의 전하 수송층을 구비하는 이중층 구조를 포함한다. 상기 전하 발생층은 도전성 지지체 및 전하 수송층의 사이에 중간층으로 위치할 수도 있다. 다른 한편으로, 상기 광도전성 요소는 전하 수송층이 도전성 지지체 및 전하 발생층의 사이에 중간층으로 존재하는 구조를 가질 수도 있다.
상기 도전성 지지체는, 예를 들어 유연성 웹(web) 또는 벨트 형태의 유연한 것이거나, 또는 예를 들어 드럼 형태의 비유연한 것일 수 있다. 드럼은 화상 형성 과정 중에 상기 드럼을 회전시키는 드라이브에 상기 드럼이 부착될 수 있도록 하는 중공 실린더형 구조를 가질 수 있다. 통상적으로, 유연한 도전성 지지체는 전기 절연성 지지체 및 광도전성 물질이 가해진 도전성 물질의 박막층을 포함한다.
상기 전기 절연성 지지체는 종이 또는 폴리에스테르 (예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트), 폴리이미드, 폴리술폰, 폴리프 로필렌, 나일론, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리비닐 수지, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리스티렌 등과 같은 필름 형성 폴리머일 수 있다. 지지체를 지지하는 폴리머의 특정 예는, 예를 들어 폴리에테르술폰 (StarbarTM S-100, ICI로부터 구입 가능), 폴리비닐 플루오라이드 (Tedlar® E.I. DuPont de Nemours & Company로부터 구입 가능), 폴리비스페놀-A 폴리카보네이트 (MakrofolTM, Mobay Chemical Company로부터 구입 가능) 및 비결정 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (MelinarTM, ICI Americas, Inc.로부터 구입 가능)를 포함한다. 도전성 물질은 흑연, 분산 카본 블랙, 요오드화물 (iodine), 폴리피롤 및 Calgon® 도전성 폴리머 261 (Calgon Corporation, Inc., Pittsburgh, Pa.로부터 상업적으로 구입 가능)과 같은 도전성 폴리머, 알루미늄, 티타늄, 크롬, 황동, 금, 구리, 팔라듐, 니켈, 또는 스테인레스 스틸과 같은 금속, 또는 주석 산화물이나 인듐 산화물과 같은 금속 산화물을 포함한다. 특정 구현예에서, 상기 도전성 물질은 알루미늄이다. 일반적으로, 광도전체 지지체는 요구되는 기계적 안정성을 제공하기에 적당한 두께를 갖는다. 예를 들어, 유연성 웹 지지체는 일반적으로 약 0.01 내지 약 1 mm의 두께를 가지며, 드럼 지지체는 일반적으로 약 0.5 내지 약 2 mm의 두께를 갖는다.
상기 전하 발생 화합물은 염료 또는 안료와 같이, 전하 캐리어를 발생시키기 위하여 광을 흡수할 수 있는 물질이다. 적당한 전하 발생 화합물의 비제한적인 예는, 예를 들어 금속-비함유 프탈로시아닌류 (예를 들어, ELA 8034 금속-비함유 프탈로시아닌, H.W. Sands, Inc.로부터 구입 가능, 또는 CGM-X101, Sanyo Color Works, Ltd.로부터 구입 가능), 티타늄 프탈로시아닌, 구리 프탈로시아닌, 옥시티타늄 프탈로시아닌 (티나닐 옥시프탈로시아닌으로도 불리며, 전하 발생 화합물로서 작용할 수 있는 임의의 결정상 또는 결정상들의 혼합물들을 포함), 히드록시갈륨 프탈로시아닌과 같은 금속 프탈로시아닌류, 스쿠아릴륨 염료 및 안료, 히드록시-치환된 스쿠아릴륨 안료, 페릴이미드류, Allied Chemical Corporation으로부터 Indofast® Double Scarlet, Indofast® Violet Lake B, Indofast® Brilliant Scarlet 및 Indofast® Orange라는 상표명으로 구입 가능한 다핵 퀴논류, DuPont으로부터 MonastralTM Red, MonastalTM Violet 및 MonastralTM Red Y라는 상표명으로 구입 가능한 퀴나크리돈류, 페리논류, 테트라벤조포르피린류 및 테트라나프탈로포르피린류를 포함하는 나프탈렌 1,4,5,8-테트라카복실산 유도 안료, 인디고- 및 티오인디고 염료, 벤조티오크산텐 (benzothioxanthene) 유도체, 페릴렌 3,4,9,10-테트라카르복실산 유도 안료들, 비스아조-, 트리스아조- 및 테트라키스아조-안료를 포함하는 폴리아조-안료들, 폴리메틴 염료들, 퀴나졸린기를 포함하는 염료, 3차 아민류, 비결정 셀레늄, 셀레늄-텔루륨, 셀레늄-텔루륨-비소 및 셀레늄-비소와 같은 셀레늄 합금, 카드뮴 술포셀레나이드, 카드뮴 셀레나이드, 카드뮴 술파이드, 및 그 혼합물을 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 전하 발생 화합물은 옥시티타늄 프탈로시아닌 (예를 들어, 그 임의의 상), 히드록시갈륨 프탈로시아닌 또는 그 조합을 포함한다.
본 발명의 광도전층은 전하 수송 화합물, 전자 수송 화합물, 또는 양자의 조합이 가능한 제 2 전하 수송 물질을 선택적으로 포함할 수도 있다. 일반적으로, 당업계에 공지된 임의의 전하 수송 화합물 또는 전자 수송 화합물이 제 2 전하 수송 물질로 사용될 수 있다.
전자 수송 화합물 및 자외선 광 안정제는 광도전체 내에서 원하는 전자 흐름을 제공하기 위한 상승 관계를 가질 수 있다. 자외선 광 안정제의 존재는 전자 수송 화합물의 전자 수송 특성을 변화시켜서, 복합체의 전자 수송 특성을 향상시킨다. 자외선 광안정제는 자유 라디칼을 포획하는 자외선 광흡수제 (UV absorber) 또는 자외선 광저해제 (UV inhibitor)일 수 있다.
자외선 광흡수제는 자외선 복사를 흡수할 수 있으며, 그것을 열로서 소산시킬 수 있다. 자외선 광저해제는 자외선 광에 의하여 생성된 자유 라디칼을 포획하고, 자유 라디칼을 포획한 이후에는, 연이은 에너지 소산으로 활성 안정제 부분 (moiety)을 복원하는 것으로 생각된다. 자외선 안정제와 전자 수송 화합물과의 상승 관계를 고려할 때, 비록 자외선 안정화 능력이 시간에 걸친 유기감광체의 분해를 감소시키는 데에 있어서 더욱 이로울 수 있지만, 자외선 안정제의 특유한 잇점은 그것의 자외선 안정화 능력이 아닐 수도 있다. 전자 수송 화합물과 자외선 안정제 모두를 포함하는 층을 구비하는 유기감광체의 개선된 상승 성능은, 함께 계류 중이며 2003년 4월 28일자로 출원되고, 본 명세서에 참조문헌으로서 통합된, Zhu 등의 미국특허출원 일련번호 제10/425,333호, "Organophotoreceptor With A Light Stabilizer"에 상세히 서술되어 있다.
적당한 광안정제의 비제한적인 예는, 예를 들어, Tinuvin 144 및 Tinuvin 292 (Ciba Specialty Chemicals, Terrytown, NY)와 같은 힌더드 트리알킬아민류, Tinuvin 123 (Ciba Specialty Chemicals)과 같은 힌더드 알콕시디알킬아민류, Tinuvin 328, Tinuvin 900 및 Tinuvin 928 (Ciba Specialty Chemicals)과 같은 벤조트리아졸류, Sanduvor 3041 (Clariant Corp., Charlotte, N.C.)과 같은 벤조페논류, Arbestab (Robinson Brothers Ltd, West Midlands, Great Britain)과 같은 니켈 화합물, 살리실레이트류, 시아노신나메이트류, 벤질리덴 말로네이트류, 벤조에이트류, Sanduvor VSU (Clariant Corp., Charlotte, N.C.)와 같은 옥사닐리드류, Cyagard UV??1164 (Cytec Industries Inc., N.J.)와 같은 트리아진류, Luchem (Atochem North America, Buffalo, NY)과 같은 폴리머 입체 힌더드 아민류 (polymeric sterically hindered amines)를 포함한다. 일부 구현예에서는, 상기 광안정제는 하기 식을 갖는 힌더드 트리알킬아민류로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure 112004001664397-pat00005
상기 식에서 R1, R2, R3, R4, R6, R7 , R8, R10, R11, R12, R13, R15 는, 독립적으로, 수소, 알킬기, 또는, 에스테르 또는 에테르기이고; R5, R9, 및 R14 는, 독립적으로, 알킬기이고; X는 -O-CO-(CH2)m-CO-O-로 이루어진 군으로부터 선택된 연결기이고, 여기에서 m은 2 내지 20이다.
선택적으로, 광도전층은 전하 수송 화합물과 바인더를 연결하는 가교결합제를 포함한다. 다양한 경우에 일반적으로 가교결합제에 대해 그러한 것처럼 가교결합제는 복수개의 작용기 또는 다작용성을 나타낼 수 있는 적어도 하나의 작용기를 포함한다. 구체적으로는 적당한 가교결합제는 일반적으로 에폭시기와 반응하는 적어도 하나의 작용기와 폴리머 바인더의 작용기와 반응하는 적어도 하나의 작용기를 포함한다. 에폭시기와 반응하는데 적당한 작용기는 예를 들면 히드록시, 티올, 아민기, 카르복실기 또는 이들의 조합과 같은 반응성 작용기를 포함한다. 몇몇 구현예에서 폴리머 바인더와 반응하기 위한 작용기는 에폭시기와 의미있을 정도로는 반응하지 않는다. 일반적으로 당업자는 폴리머 바인더와 반응하는 적당한 가교결합제의 작용기를 선택할 수 있거나, 마찬가지로 당업자는 가교결합제의 작용기와 반응하는 폴리머 바인더의 적당한 작용기를 선택할 수 있다. 적어도 선택된 조건하에서, 에폭시와 의미있을 정도로는 반응하지 않는 가교결합제의 적당한 작용기는 예를 들면 에폭시기, 알데히드류와 케톤류를 포함한다. 알데히드류와 케톤류와 반응하기에 적당한 반응성 바인더 작용기는 예를 들면 아민류를 포함한다.
몇몇 구현예에서 가교결합제는 고리 산 무수물이며, 이는 효과적으로 적어도 이작용성이다. 적당한 고리 산 무수물의 비제한적인 예로는 예를 들면 1,8-나프탈렌 디카르복실산 무수물, 이타콘산 무수물, 글루타르산 무수물 및 시트라콘산 무수물, 푸마르산 무수물, 프탈산 무수물, 이소프탈산 무수물 및 테레프탈산 무수물이며, 이중에서 말레산 무수물과 프탈산 무수물이 특히 바람직하다.
상기 바인더는 일반적으로, 전하 수송 화합물(전하 수송층 또는 단일층 구조 의 경우) 및/또는 전하 발생 화합물 (전하 발생층 또는 단일층 구조의 경우)을 분산 또는 용해시킬 수 있다. 전하 발생층 및 전하 수송층 모두에 대한 적당한 바인더의 예는 일반적으로, 예를 들면, 폴리스티렌-co-부타디엔, 폴리스티렌-co-아크릴로니트릴, 개질 아크릴계 폴리머, 폴리비닐 아세테이트, 스티렌-알키드 수지류, 소야-알킬 수지류, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카보네이트류, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트류, 폴리메타크릴레이트류, 스티렌 폴리머류, 폴리비닐 부티랄, 알키드 수지류, 폴리아미드류, 폴리우레탄류, 폴리에스테르류, 폴리술폰류, 폴리에테르류, 폴리케톤류, 페녹시 수지류, 에폭시 수지류, 실리콘 수지류, 폴리실록산류, 폴리(히드록시에테르) 수지류, 폴리히드록시스티렌 수지류, 노볼락, 폴리(페닐글리시딜에테르)-co-디시클로펜타디엔, 상기 언급한 폴리머에 사용된 모노머의 공중합체, 및 그 조합을 포함한다. 몇몇 구현예에서 바인더는 히드록시, 티올, 아미노기, 카르복실기, 또는 이들의 조합과 같이 본 발명의 전하 수송 화합물의 에폭시 고리 또는 고리 산 무수물과 같은 가교결합제의 작용기와 반응할 수 있는 반응성의 활성 수소 작용기를 가진 폴리머를 포함한다. 유기감광체에서, 폴리머의 작용기는 에폭시기에 직접 결합되거나, 예를 들어 고리 산 무수물 기와 같은 공반응성(co-reactive) 가교결합제를 통해 간접적으로 결합되어, 예측가능하고 대응하는 반응 생성물을 형성한다. 반응성 작용기를 가진 적당한 바인더로는 예를 들어, BX-1과 BX-5(Sekisui Chemical Co. Ltd., Japan)와 같은 폴리비닐 부티랄을 포함한다.
임의의 하나 이상의 층에 사용되는 적당한 선택적인 첨가제는, 예를 들면, 산화방지제, 커플링제, 분산제, 경화제, 계면활성제 및 그 조합을 포함한다.
상기 광도전 요소는 전체적으로 약 10 내지 약 45 미크론의 통상적인 두께를 갖는다. 개별적인 전하 발생층 및 개별적인 전하 수송층을 갖는 이중층 구조에서, 전하 발생층은 일반적으로 약 0.5 내지 약 2 미크론의 두께를 가지며, 전하 수송층은 약 5 내지 약 35 미크론의 두께를 갖는다. 전하 수송 물질 및 전하 발생 화합물이 동일한 층에 존재하는 구현예에서는, 상기 전하 발생 화합물 및 전하 수송 조성물을 포함하는 층은 일반적으로 약 7 내지 약 30 미크론의 두께를 갖는다. 구별되는 전자 수송층을 포함하는 구현예에서는, 상기 전자 수송층은 약 0.5 내지 약 10 미크론의 평균 두께를 가지며, 다른 구현예에서는 약 1 내지 약 3 미크론의 두께를 갖는다. 전자 수송 오버코트층은 일반적으로 기계적 내마모성을 증가시키고, 캐리어 액체 및 대기 수분에 대한 내성을 증가시키며, 코로나 기체에 의한 감광체의 열화를 감소시킨다. 당업자라면, 상기 명시된 범위 이내에서 부가적인 범위의 두께가 고려될 수 있으며, 이것도 본 발명의 범위 이내라는 점을 인식할 것이다.
일반적으로, 여기에 서술된 유기감광체의 경우에, 전하 발생 화합물은, 광도전층 중량 기준으로, 약 0.5 내지 약 25 중량%의 함량, 다른 구현예에서는 약 1 내지 약 15 중량%의 함량, 또 다른 구현예에서는 약 2 내지 약 10 중량%의 함량으로 존재한다. 상기 전하 수송 물질은, 광도전층 중량 기준으로, 약 10 내지 약 80 중량%의 함량, 다른 구현예에서는 약 35 내지 약 60 중량%의 함량, 또 다른 구현예에서는 약 45 내지 약 55 중량%의 함량으로 존재한다. 선택적인 제 2 전하 수송 물질은, 존재하는 경우에는, 광도전층 중량 기준으로, 적어도 약 2 중량%의 함량, 다 른 구현예에서는 약 2.5 내지 약 25 중량%의 함량, 또 다른 구현예에서는 약 4 내지 약 20 중량%의 함량으로 존재한다. 상기 바인더는, 광도전층 중량 기준으로, 약 15 내지 약 80 중량%의 함량, 다른 구현예에서는 약 20 내지 약 75 중량%의 함량으로 존재한다. 당업자라면 상기 명시된 범위 이내에서 부가적인 조성물 범위가 고려될 수 있으며, 이것도 본 발명의 범위 이내라는 점을 인식할 것이다.
개별적인 전하 발생층 및 전하 수송층을 구비하는 이중층 구현예의 경우에는, 전하 발생층은, 일반적으로 바인더를, 전하 발생층 중량 기준으로, 약 10 내지 약 90 중량%, 다른 구현예에서는 약 15 내지 약 80 중량%, 또 다른 구현예에서는 약 20 내지 약 75 중량%의 함량으로 포함한다. 전하 발생층 중의 선택적인 전하 수송 물질은, 만약 존재한다면, 일반적으로 전하 발생층 중량 기준으로, 적어도 2.5 중량%, 다른 구현예에서는 약 4 내지 약 30 중량%, 또 다른 구현예에서는 약 10 내지 약 25 중량%의 함량으로 존재할 수 있다. 전하 수송층은, 일반적으로 바인더를, 약 20 내지 약 70 중량%, 다른 구현예에서는 약 30 내지 약 50 중량%의 함량으로 포함한다. 당업자라면, 상기 명시된 범위 이내에서 부가적인 범위의 이중층 구현예에 대한 바인더 농도가 고려될 수 있으며, 이것도 본 발명의 범위 이내라는 점을 인식할 것이다.
전하 발생 화합물 및 전하 수송 물질을 포함하는 단일층 구현예의 경우에는, 광도전층은 일반적으로 바인더, 전하 수송 물질 및 전하 발생 화합물을 포함한다. 전하 발생 화합물은, 광도전층 중량 기준으로, 약 0.05 내지 약 25 중량%의 함량, 다른 구현예에서는 약 2 내지 약 15 중량%의 함량으로 존재할 수 있다. 전하 수송 물질은, 광도전층 중량 기준으로, 약 10 내지 약 80 중량%의 함량, 다른 구현예에서는 약 25 내지 약 65 중량%의 함량, 또 다른 구현예에서는 약 30 내지 약 60 중량%의 함량, 또 다른 구현예에서는 약 35 내지 약 55 중량%의 함량으로 존재할 수 있으며, 광도전층의 나머지는 바인더, 및 선택적으로 임의의 통상적인 첨가제와 같은 선택적인 첨가제를 포함한다. 전하 수송 조성물 및 전하 발생 화합물을 포함하는 단일층은, 일반적으로 바인더를, 약 10 내지 약 75 중량%의 함량, 다른 구현예에서는 약 20 내지 약 60 중량%의 함량, 또 다른 구현예에서는 약 25 내지 약 50 중량%의 함량으로 포함한다. 선택적으로, 전하 발생 화합물 및 전하 수송 물질을 포함하는 층은, 제 2 전하 수송 물질을 포함할 수도 있다. 선택적인 제 2 전하 수송 물질은, 만약 존재한다면, 일반적으로 광도전층 중량 기준으로, 적어도 약 2.5 중량%의 함량, 다른 구현예에서는 약 4 내지 약 30 중량%의 함량, 또 다른 구현예에서는 약 10 내지 약 25 중량%의 함량으로 존재할 수 있다. 당업자라면, 상기 명시된 범위 이내에서 부가적인 조성물 범위가 고려될 수 있으며, 이것도 본 발명의 범위 이내라는 점을 인식할 것이다.
일반적으로, 전자 수송 화합물을 포함하는 임의의 층은 바람직하게는 자외선 광 안정제를 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 전자 수송층은 일반적으로 전자 수송 화합물, 바인더 및 선택적인 자외선 광안정제를 포함할 수 있다. 전자 수송 화합물을 포함하는 오버코트층은, 함께 계류 중이며 본명세서에 참조 문헌으로 통합된 Zhu 등의 미국특허출원 일련번호 제10/396,536호 "Organoreceptor With An Electron Transport Layer"에 더욱 상세하게 서술되어 있다. 예를 들어, 상기한 바 와 같은 전자 수송 화합물은 본 명세서에 기재된 광도전체의 이형층에서 사용될 수 있다. 전자 수송층 중의 전자 수송 화합물은, 전자 수송층 중량 기준으로, 약 10 내지 약 50 중량%, 다른 구현예에서는 약 20 내지 약 40 중량%의 함량일 수 있다. 당업자라면, 상기 명시된 범위 이내에서 조성물의 부가적인 범위가 고려될 수 있으며, 이것도 본 발명의 범위 이내라는 점을 인식할 것이다.
광도전체의 하나 이상의 적당한 층에 존재하는 자외선 광안정제는, 만약 존재한다면, 그 특정 층 중량 기준으로, 일반적으로 약 0.5 내지 약 25 중량%, 일부 구현예에서는 약 1 내지 약 10 중량%의 함량으로 존재한다. 당업자라면, 상기 명시된 범위 이내에서 조성물의 부가적인 범위가 고려될 수 있으며, 이것도 본 발명의 범위 이내라는 점을 인식할 것이다.
예를 들어, 광도전층은, 하나 이상의 전하 발생 화합물, 본 발명의 전하 수송 물질, 전하 수송 화합물 또는 전자 수송 화합물과 같은 제 2 전하 수송 물질, 자외선 광안정제, 및 유기 용매 중의 폴리머 바인더와 같은 성분을 분산 또는 용해시키고, 상기 분산액 및/또는 용액을 각각의 기저층 상에 코팅시키고, 상기 코팅을 건조시킴으로써 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 성분은 고전단 균질화(high shear homogenization), 볼-밀링, 분쇄기 밀링(attritor milling), 고에너지 비드(모래) 밀링 또는 분산액을 형성함에 있어서 입자 크기 감소에 영향을 주는, 당업계에 공지된 다른 크기 감소 방법 또는 혼합 수단에 의해서 분산될 수 있다.
상기 감광체는 또한 선택적으로 하나 이상의 부가적인 층을 포함할 수도 있 다. 부가적인 층은, 예를 들면 서브층(sub-layer) 또는 배리어층 (barrier layer), 이형층(release layer), 보호층(protective layer), 또는 접착층(adhesive layer)과 같은 오버코트층일 수 있다. 이형층 또는 보호층은 광도전성 요소의 최상층을 형성할 수 있다. 배리어층은 이형층과 광도전성 요소 사이에 개재될 수 있거나, 또는 광도전성 요소를 오버코트하는데 사용될 수 있다. 배리어층은 마모로부터 기저층을 보호한다. 접착층은 광도전성 요소, 배리어층 및 이형층, 또는 임의의 그 조합 사이에 위치하여 그들 사이의 접착을 향상시킨다. 서브층은 전하 차단층일 수 있고, 도전성 지지체와 광도전성 요소 사이에 위치한다. 서브층은 또한 도전성 지지체와 광도전성 요소의 접착을 향상시킬 수도 있다.
적당한 배리어층은 예를 들면, 가교가능한 실록사놀-콜로이드성 실리카 코팅 및 히드록실화 실세스퀴녹산-콜로이드성 실리카 코팅과 같은 코팅류, 및 폴리비닐 알코올, 메틸 비닐 에테르/말레산 무수물 코폴리머, 카제인, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리아크릴산, 젤라틴, 전분, 폴리우레탄류, 폴리이미드류, 폴리에스테르류, 폴리아미드류, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리카보네이트류, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 아세토아세탈, 폴리비닐 포르말, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트류, 폴리비닐 카바졸류, 상기 언급한 폴리머에 사용된 모노머의 코폴리머류, 비닐 클로라이드/비닐 아세테이트/비닐 알코올 터폴리머류, 비닐 클로라이드/비닐 아세테이트/말레산 터폴리머류, 에틸렌/비닐 아세테이트 코폴리머류, 비닐 클로라이드/비닐리덴 클로라이드 코폴리머류, 셀룰로오스 폴리머류, 및 이들의 혼합물과 같은 유기 바인더류를 포함한다. 상기 배리어층 폴리머류는 선택적으로 퓸드 실리카, 실리카, 티타니아, 알루미나, 지르코니아, 또는 이들의 조합과 같은 작은 무기 입자를 포함할 수도 있다. 배리어층은, 본 명세서에 참조문헌으로 통합된 Woo 등의 미국 특허 제6,001,522호 "Barrier Layer For Photoconductor Elements Comprising An Organic Polymer And Silica"에 더욱 상세히 서술되어 있다. 이형층 상부코트는, 당업계에 공지된 임의의 이형층 조성물을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 이형층은 플루오르화 폴리머, 실록산 폴리머, 플루오로실리콘 폴리머, 폴리실란, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴레이트, 또는 이들의 조합이다. 상기 이형층은 가교화된 폴리머류를 포함할 수 있다.
이형층은 예를 들어, 당업계에 공지된 임의의 이형층 조성물을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 이형층은 플루오르화 폴리머, 실록산 폴리머, 플루오로실리콘 폴리머, 폴리실란, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴레이트, 폴리(메틸 메타크릴레이트-co-메타크릴산), 우레탄 수지류, 우레탄-에폭시 수지류, 아크릴화-우레탄 수지류, 우레탄-아크릴계 수지류, 또는 그 조합을 포함한다. 다른 구현예에서, 상기 이형층은 가교화된 폴리머류를 포함한다.
보호층은 유기감광체를 화학적 및 기계적 열화로부터 보호한다. 보호층은, 당업계에 공지된 임의의 보호층 조성물을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 보호층은 플루오르화 폴리머, 실록산 폴리머, 플루오로실리콘 폴리머, 폴리실란, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴레이트, 폴리(메틸 메타크릴레이트-co-메타크릴산), 우레탄 수지류, 우레탄-에폭시 수지류, 아크릴화-우레탄 수지류, 우레탄- 아크릴계 수지류, 또는 이들의 조합이다. 일부 구현예에서, 상기 보호층은 가교화된 폴리머류를 포함한다.
오버코트층은, 함께 계류 중이며 본 명세서에 참조문헌으로 통합된 2003년 3월 25일자로 출원되고 Zhu 등의 미국특허출원 일련번호 제10/396,536호 "Organoreceptor With An Electron Transport Layer"에 더욱 상세히 서술된 바와 같이, 전자 수송 화합물을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 전자 수송 화합물은, 상기한 바와 같이, 본 발명의 이형층에 사용될 수도 있다. 오버코트층 중의 전자 수송 화합물은, 이형층 중량 기준으로, 약 2 내지 약 50 중량%, 다른 구현예에서는 약 10 내지 약 40 중량%의 함량으로 존재할 수 있다. 당업자라면, 상기 명시된 범위 이내에서 조성물의 부가적인 범위가 고려될 수 있으며, 이것도 본 발명의 범위 이내라는 점을 인식할 것이다.
일반적으로, 접착층은 폴리에스테르, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리(히드록시 아미노 에테르) 등과 같은 필름 형성 폴리머를 포함한다. 배리어층 및 접착층은 본 명세서에 참조문헌으로 통합된 Ackley 등의 미국특허출원 일련번호 제6,180,305호 "Organic Photoreceptors for Liquid Electrophotography," 에 더욱 상세히 서술되어 있다.
서브층은, 예를 들면, 폴리비닐부티랄, 유기실란류, 가수분해성 실란류, 에폭시 수지류, 폴리에스테르류, 폴리아미드류, 폴리우레탄류 등을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 서브층은 약 20 Å 내지 약 2,000 Å의 건조 두께를 갖는다. 금속 산화물 도전성 입자를 포함하는 서브층은 약 1 내지 약 25 미크론의 두께 일 수 있다. 당업자라면, 상기 명시된 범위 이내에서 조성 및 두께의 부가적인 범위가 고려될 수 있으며, 이것도 본 발명의 범위 이내라는 점을 인식할 것이다.
본 명세서에 서술된 전하 수송 물질 및 이러한 화합물을 포함하는 유기감광체는, 건식 또는 습식 토너 현상에 의한 화상 형성 공정에 사용하기에 적당하다. 예를 들어, 당업계에 공지된 임의의 건식 토너류 및 습식 토너류가 본 발명의 방법 및 장치에 사용될 수 있다. 습식 토너 현상은, 건식 토너류에 비하여 고 해상도의 화상을 제공하고, 화상을 정착하는 데에 더 낮은 에너지를 필요로 한다는 잇점을 제공하기 때문에 바람직할 수 있다. 적당한 습식 토너류의 예는 당업계에 공지되어 있다. 습식 토너류는 일반적으로 캐리어 액체에 분산된 토너 입자를 포함한다. 상기 토너 입자는 일반적으로 착색제/안료, 수지 바인더, 및/또는 전하 디렉터 (charge director)를 포함할 수 있다. 습식 토너의 일부 구현예에서는, 수지 대 안료 비가 1:1 내지 10:1일 수 있고, 다른 구현예에서는, 4:1 내지 8:1일 수 있다. 습식 토너류는 미국 공개 특허 출원 제 2002/0128349호 "Liquid Inks Comprising A Stable Organosol", 제 2002/0086916호 "Liquid Inks Comprising Treated Colorant Particles", 및 제 2002/0197552호 "Phase Change Developer For Liquid Electrophotography"에 더욱 상세하게 서술되어 있으며, 이들 3가지 문헌들은 본 명세서에 참조문헌으로 통합되어 있다.
전하 수송 물질
본 명세서에 서술된 바와 같이, 유기감광체는 하기 식을 갖는 전하 수송 물질을 포함한다:
Figure 112004001664397-pat00006
(1)
상기 식에서, R1, R2, R3 및 R4는, 독립적으로, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 고리기의 일부이고;
R5는 수소, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 헤테로 고리기이고;
X는 아릴기 또는 방향족 헤테로 고리기와 같은 방향족기를 포함하고;
Y는 분지형 또는 선형의 식-(CH2)m-을 갖는 연결기이고, 여기서 m은 1 내지 20의 정수이고, 하나 이상의 메틸렌기가 O, S, C=O, O=S=O, 헤테로 고리기, 방향족기, 우레탄, 우레아, 에스테르기, NR6기, CHR7기, 또는 CR8R9 기로 선택적으로 대치되고, 여기에서 R6, R7, R8, 및 R9은, 독립적으로, H, 히드록시기, 티올기, 알킬기, 알카릴기, 헤테로 고리기, 또는 아릴기이고; 및
Z는 에폭시기를 포함한다.
바람직하게는 연결기 Y는 -Y'(CR10R11)n-기이며, 여기서 n은 1 내지 19의 정수이고, Y'는 O, S, 또는 NR12이고, R10, R11, R12는 독립적으로 수소, 알킬기, 알카릴기 또는 아릴기이다. 상기 일반식(1)에 포함되는 적당한 전하 수송 물질의 구체적이고 비제한적인 예는 하기 구조를 가진다:
Figure 112004001664397-pat00007
전하 수송 물질의 합성
본 발명의 전하 수송 물질은 하기의 다단계 합성 공정에 의해 합성될 수 있으나, 다른 적당한 공정도 본 명세서에 개시된 내용에 기초하여 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 사용될 수 있다.
제 1 단계는 방향족 고리상에 (N,N-이치환된)아미노기와 작용기를 가진 방향족 알데히드 또는 케톤의 (N,N-이치환된)히드라존을 제조하는 것이다. 이러한 작용기는 에폭시기를 포함하는 유기 할라이드와 반응할 수 있다. 본 발명에 적당한 에 폭시기를 포함한 유기 할라이드의 비제한적인 예로는 에피클로로히드린과 같은 에피할로히드린류이다. 에폭시기를 포함하는 유기 할라이드는 본원에 참조 문헌으로 통합된 Caray 등의 "Advanced Organic Chemistry, Part B: Reactions and Synthesis," (New York, 1983, pp.494-498)에 기재되어 있는 것처럼, 올레핀기를 갖는 대응 유기 할라이드를 에폭시화 반응시켜 제조될 수 있다. 올레핀기를 갖는 유기 할라이드는 본 명세서에 참조문헌으로 통합된 Carey 등의 "Advanced Organic Chemistry, Part B: Reactions and Synthesis," (New York, 1983, pp. 69-77)에 기재된 바대로 알데히드 또는 케토기를 갖는 적당한 유기 할리이드와 적당한 비티히 시약(Wittig reagent)간의 비티히 반응에 의해 제조될 수도 있다.
이러한 (N,N-이치환된)히드라존은 예를 들면 4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드와 같은 방향족 알데히드 또는 케톤을 N,N-디페닐히드라진과 같은 (N,N-이치환된)히드라진과 환류 에탄올중에서 반응시켜 제조될 수 있다. 상기 반응은 황산 및 염산과 같은 적당량의 농축산으로 촉매화된다.
제 2 단계는 제 1 단계에서 얻은 히드라존을 에피클로로히드린과 같은 에폭시기를 갖는 유기 할라이드와 알칼리 촉매하에서 반응시키는 것이다. 상기 히드라존은 유기 할라이드에 용해되고 상기 용액을 출발물질인 히드라존이 사라질 때까지(박층크로마토그래피(TLC)로 측정하였을 때 약 2-3시간) 30-35℃에서 격렬하게 교반한다. 분말 수산화칼륨(KOH, 85%)과 무수 황산나트륨(Na2SO4)을 2-3시간에 걸쳐 세부분으로 나누어 첨가한다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시켜 반응을 종결 시킨 다음 조생성물을 디에틸에테르로 추출한다. 용매 및 과량의 유기 할라이드를 진공증발시켜 제거한다. 실온으로 방치시 형성된 결정을 여과하여 본 발명의 전하 수송 물질을 얻는다.
본 발명은 지금부터 하기 실시예에 의해 더 상세하게 기재될 것이다.
실시예
실시예 1 -전하 수송 물질의 합성 및 특성결정
본 실시예는 상기 식 (2) 내지 (6)의 화합물의 합성 및 특성결정에 대하여 서술했다. 상기 특성결정은 상기 화합물의 화학적 특성결정 및 화합물을 이용하여 형성된 물질의 전자 특성결정 양자 모두를 포함한다.
4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존
에탄올(500ml)중의 N,N-디페닐히드라존 하이드로클로라이드(79.5g, 0.36mol, Aldrich, Milwaukee, WI로부터 구입)의 용액을 에탄올(500ml)중의 4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드(58.0g, 0.3mol, Aldrich, Milwaukee, WI로부터 구입)의 용액에 과량의 탄산나트륨의 존재하에 천천히 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 알데히드가 약 1/2시간 후 모두 반응할 때까지 환류하였다. 용매(800ml)를 증발시킨 후 얻은 잔류물을 에테르로 처리하고, 에테르 추출물을 세척수의 pH가 7이 될 때까지 물로 세척하였다. 유기층을 무수 황산 마그네슘으로 건조시키고 활성탄으로 처리한 다음 여과하였다. 그런 다음 에테르 용매를 증발시켰다. 잔류물을 에탄올로 재결정하였다. 결정성 4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존을 여과하고 차가운 에탄올로 세척하였다. 수율은 85g이었다(78.8%). 융점은 10:1 부피비의 2-프로판올과 에테르의 혼합물로 재결정하였을 때 95.5-96.5℃이었다. 산물을 CDCl3 중의 1H-NMR 스펙트럼(250MHz)으로 특성을 결정하여, 화학적 이동(δ, ppm)을 하기와 같이 관찰하였다: 11.55(s, 1H, OH); 7.55-6.95(m, 11H, CH=N, Ph); 6.7(d, J=8.6Hz; 1H, 1,2,4-치환된 페닐의 6-H); 6.23(s, 1H, 1,2,4-치환된 페닐의 3-H); 6.1(d, J=8.6Hz, 1H, 1,2,4-치환된 페닐의 5-H); 3,3(q, J=8.0Hz, 4H, CH2); 1,1(t, J=8.0Hz, 6H, CH3). 원소 분석에 의해서 하기 결과를 중량%로 얻었으며: C 76.68; H 7.75; N 11.45, 이는 C23H25N3O에 대해서 계산된 수치인 C 76.85; H 7.01; N 11.69와 비교된다.
4-디메틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존
4-디메틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존은 4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 대신 4-디메틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드(0.3mol, ChemPacific Corporation, 6200 Freeport Center, Baltimore, MD, 21224, USA로부터 상업적으로 구입)를 사용하는 것을 제외하고는 4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존에 대한 방법에 따라 마찬가지로 제조하였다.
4-디페닐아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존
4-디페닐아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존은 4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 대신 4-디페닐아미노-2-히드록시벤즈알데히드(0.3mol)를 사용하는 것을 제외하고는 4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐 히드라존에 대한 방법에 따라 마찬가지로 제조하였다. 4-디페닐아미노-2-히드록시벤즈알데히드는 (i) 본원에 참조문헌으로 통합된 Fisher 등의 미국특허 제3,728,374호("Cyanovinylene Triarylamines")에 기재된 것과 유사한 방법으로 2-메톡시-트리페닐아민을 빌스마이어 포르밀화(Vilsmeier formylation)하고, (ii) 상기 메톡시기를 공지의 화학적 방법으로 히드록시기로 변환함으로써 제조될 수 있다.
2-히드록시-4-모르폴린-4-일-벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존
2-히드록시-4-모르폴린-4-일-벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존은 4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 대신 2-히드록시-4-모르폴린-4-일-벤즈알데히드(0.3mol)를 사용하는 것을 제외하고는 4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존에 대한 방법에 따라 마찬가지로 제조하였다. 2-히드록시-4-모르폴린-4-일-벤즈알데히드는 본원에 참조문헌으로 통합된 Evans 등의 WO0220500(EP1351946)("Materials and Methods to Potentiate Cancer Treatment")에 따라 3-(4-모르폴리닐)페놀을 포르밀화하여 제조할 수 있다.
8-히드록시-2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H-피리도(3,2,1-IJ)퀴놀린-9-카르브알데히드 N,N-디페닐히드라존
8-히드록시-2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H-피리도(3,2,1-IJ)퀴놀린-9-카르브알데히드 N,N-디페닐히드라존은 4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 대신 8-히드록시-2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H-피리도(3,2,1-IJ)퀴놀린-9-카르브알데히드(0.3mo l, Aldrich, Milwaukee, WI로부터 시중구입)를 사용하는 것을 제외하고는 4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존에 대한 방법에 따라 마찬가지로 제조하였다.
화합물(2)
35ml의 에피클로로히드린(Aldrich, Milwaukee, WI로부터 시중구입)중의 4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존 (10.0 g, 27.82 mmol), 85% 분말 수산화칼륨(3.7g, 0.05mol) 및 무수 황산나트륨(1.4g, 11.13mmol)의 혼합물을 4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존이 사라질 때까지(박층 크로마토그래피로 측정하였을 때 2.5시간) 30-35℃에서 격렬하게 교반하였다. 상기 혼합물을 실온으로 냉각시켜 반응을 종결시킨 후, 디에틸 에테르로 희석하고 세척수의 pH값이 7이 될 때까지 다량의 물로 세척하였다. 유기층을 무수 황산 마그네슘으로 건조시키고 활성탄으로 처리한 다음 여과하였다. 디에틸에테르와 미반응 에피클로로히드린을 진공증발시켜 제거하였다. 실온으로 방치시 형성된 결정을 여과하고 2-프로판올로 세척하여 9.0g(77.6%))의 화합물(2)를 얻었다. 융점은 10:1 v/v의 2-프로판올:에테르 혼합물로 재결정하여 86-87℃로 확인되었다. 산물을 CDCl3 중의 1H-NMR 스펙트럼(100MHz)으로 특성을 결정하여, 화학적 이동(δ, ppm)을 하기와 같이 관찰하였다: 8.0(d, 1H, 1,2,4-치환된 Ph의 6-H); 7.8-7.0(m, 1H, CH=N, Ph); 6.45 (d, 1H, 1,2,4-치환된 Ph의 5-H); 6.1 (s, 1H, 1,2,4-치환된 Ph의 3-H); 4.35-3.75 (m, 2H, OCH2); 3.35(q, 4H, CH2); 3.05(p, 1H CH); 3.65 (t, 1H, 옥시란의 CH2중 하나); 2.45(dd, 1H, 옥시란의 CH2중 하나); 1.15(t, 6H, CH3). 원소 분석에 의해서 하기 결과를 중량%로 얻었으며: C 74.95; H 6.88; N 9.92, 이는 C26H29N3O2에 대해서 계산된 수치인 C 75.15; H 7.03; N 10.11과 비교된다.
화합물(3)
4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존 대신 4-디메틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존을 사용하는 것을 제외하고는 화합물(2)의 방법에 따라 화합물 (3)을 제조하였다.
화합물(4)
4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존 대신 4-디페닐아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존을 사용하는 것을 제외하고는 화합물(2)의 방법에 따라 화합물 (4)를 제조하였다.
화합물(5)
4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존 대신 8-히드록시-2,3,6,7-테트라히드로-1H,5H-피리도(3,2,1-IJ)퀴놀린-9-카르브알데히드 N,N-디페닐히드라존을 사용하는 것을 제외하고는 화합물(2)의 방법에 따라 화합물 (5)를 제조하였다.
화합물(6)
4-디에틸아미노-2-히드록시벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존 대신 2-히드록시-4-모르폴린-4-일-벤즈알데히드 N,N-디페닐히드라존을 사용하는 것을 제외하고는 화합물(2)의 방법에 따라 화합물 (6)을 제조하였다.
실시예 2 -전하 이동도 측정(Charge Mobility Measurements)
본 실시예는 상기한 화합물(2)와 같은 전하 수송 물질에 대한 전하 이동도의 측정을 서술한 것이다.
샘플 1
0.1 g의 화합물 (2) 및 0.1 g의 폴리비닐부티랄 (S-LEC B BX-1, Sekisui로부터 상업적으로 구입)의 혼합물을 2 ml의 테트라히드로퓨란(THF)에 용해시켰다. 용액을 딥 롤러 방법 (dip roller method)에 의해서, 도전성 알루미늄층을 갖는 폴리에스테르 필름 상에 코팅하였다. 80℃ 온도에서, 1시간 동안 건조시킨 후에, 투명한 10㎛ 두께의 층을 형성하였다.
이동도 측정
각 샘플을 표면 전위 U까지 양으로 코로나 대전시키고, 2 ns 길이의 질소 레이저 광 펄스로 조사하였다. 정공 이동도 (hole mobility) μ를, 참조문헌으로 본 명세서에 통합된, Kalade 등에 의한, "Investigation of charge carrier transfer in electrophotographic layers of chalkogenide glasses," Proceeding IPCS 1994: The Physics and Chemistry of Imaging Systems, Rochester, NY, pp. 747-752에 서술된 바와 같이 결정하였다. 대전 체제(regime)를 변화시키며, 층 내부의 다른 전기장 강도, E에 해당하는, 다른 U 수치로 샘플을 대전시키면서, 상기 정공 이동도 측정을 되풀이 하였다. 이러한 전기장 강도에 대한 의존성은 하기 식에 의해서 대 략 계산할 수 있다:
μ= μ0eα
Figure 112004001664397-pat00008
상기 식에서 E는 전기장 강도이고, μ0는 제로 전기장 이동도 (zero field mobility)이고, α는 풀-프렌켈 (Pool-Frenkel) 파라미터이다. 이러한 계산법으로부터 결정된, 이동도 특성 결정 파라미터인 μ0 및 α수치 및 6.4 × 105 V/cm 전기장 강도에서의 이동도 값을 하기 표 1에 나타내었다.
샘플 μ0 (cm2/Vㆍs) 6.4 ×105 V/cm에서의 μ(cm2/Vㆍs) α(cm/V)0.5 이온화 전위 (eV)
샘플 1/화합물(2) 6.6 ×10-9 4.6×10-7 0.0053 5.20
실시예 3 -이온화 전위 측정
본 실시예는 실시예 1에 서술된 화합물(2)와 같은 전하 수송 물질에 대한 이온화 전위 측정을 서술한 것이다.
이온화 전위 측정을 수행하기 위해서, 약 0.5 ㎛ 두께의 전하 수송 물질의 박막층을, 0.2 ml의 테트라히드로퓨란 중의 전하 수송 물질 2 mg 용액으로부터, 20 cm2 기판 표면 상에 코팅하였다. 기판은 약 0.4 ㎛ 두께의 메틸셀룰로오스 서브층 상에 알루미늄층을 갖는 폴리에스테르 필름이었다.
이온화 전위는, 참조문헌으로 본 명세서에 통합된, Grigalevicius 등에 의한, "3,6-Di(N-diphenylamino)-9-phenylcarbazole and its methyl-substituted derivative as novel hole-transporting amorphous molecular materials", Synthetic Metals 128 (2002), p. 127-131에 서술된 바와 같이 측정하였다. 더욱 구체적으로, 각각의 샘플을 중수소 램프 소스를 갖는 석영 단색광기(quartz monochromator)로부터의 단색광으로 조사하였다. 입사 광선 빔의 전력은 2-5×10-8 W이었다. 샘플 기판에 -300 V의 네가티브 전압이 가해졌다. 4.5×15 mm2 슬릿을 갖는, 조사에 대한 카운터-전극이, 샘플 표면으로부터 8 mm 거리에 놓여졌다. 카운터-전극은, 광전류 (photocurrent) 측정을 위해서, 개방 입력 체제(open input regime)에서 작동되는, BK2-16 타입 전위계의 입력부에 연결되었다. 10-15 내지 10-12 amp의 광전류가 조사 하의 회로 내에 흐르고 있었다. 광전류, I는 입사 광선 광자 에너지 hν에 강하게 의존하였다. I0.5=f(hν) 의존성을 플롯팅하였다. 통상적으로, 입사 광선 양자 에너지 (quanta energy)에 대한 광전류의 제곱근의 의존성은, 문턱값 (threshold) 부근에서의 선형 관계에 의해서 잘 서술된다 [E. Miyamoto, Y. Yamaguchi, 및 M. Yokoyama 의"Ionization Potential of Organic Pigment Film by Atmospheric Photoelectron Emission Analysis", Electrophotography, 28, Nr. 4, p. 364 (1989); 및 M. Cordona 및 L. Ley의 "Photoemission in Solids", Topics in Applied Physics, 26, 1??103 (1978)를 참조할 수 있으며, 상기 양 문헌은 본 발명의 명세서에 참조문헌으로서 통합되어 있다]. 이러한 의존성의 선형 부분은 hν축에 외삽되며 (extrapolated), Ip 값은 절편에서의 광자 에너지로서 결정되었다. 이 온화 전위 측정은 ±0.03 eV의 오차를 갖는다. 이온화 전위 값을 상기 표 1에 나타내었다.
당업자에 의해서 이해되는 바와 같이, 부가적인 치환, 치환기 중의 변화, 및 합성 및 사용의 다른 방법이 본 발명에 대한 본 개시의 범위 및 의도 내에서 수행될 수 있다. 상기 구현예는 서술을 위한 것이며, 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다. 부가적인 구현예가 청구범위 내에 속한다. 비록 본 발명이 특정 구현예를 참조하여 서술되었지만, 당업자라면 본 발명의 정신 및 범위를 벗어남이 없이 형태 및 세부사항에 있어서 변화가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
본 발명에 따르면, 높은 Vacc 및 낮은 Vdis와 같은, 우수한 정전기적 특성을 갖는 새로운 유기감광체를 제공할 수 있다.

Claims (32)

  1. 도전성 지지체; 및 상기 도전성 지지체 상부에 위치하고,
    (a) 하기 식을 갖는 전하 수송 물질, 및
    (b) 전하 발생 화합물을 가지는 광도전 요소를 포함하는 유기감광체:
    Figure 112004001664397-pat00009
    상기 식에서, R1, R2, R3 및 R4는, 독립적으로, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 고리기의 일부이고;
    R5는 수소, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 헤테로 고리기이고;
    X는 방향족기를 포함하고;
    Y는 분지형 또는 선형의 식-(CH2)m-을 갖는 연결기이고, 여기서 m은 1 내지 20의 정수이고, 하나 이상의 메틸렌기가 O, S, C=O, O=S=O, 헤테로 고리기, 방향족기, 우레탄, 우레아, 에스테르기, NR6기, CHR7기, 또는 CR8R 9기로 선택적으로 대치되고, 여기에서 R6, R7, R8, 및 R9은, 독립적으로, H, 히드록시기, 티올기, 알킬기, 알카릴기, 헤테로 고리기, 또는 아릴기이고; 및
    Z는 에폭시기를 포함한다.
  2. 제 1 항에 있어서, Y는 -Y'(CR10R11)n-기이고, 여기서 n은 1 내지 19의 정수이고, Y'는 O, S 또는 NR12이고, R10, R11, R12는 독립적으로 수소, 알킬기, 알카릴기, 아릴기 또는 고리기의 일부인 것을 특징으로 하는 유기감광체.
  3. 제 1 항에 있어서, X가 아릴기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기감광체.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전하 수송 물질은 하기 식으로 이루어진 군으로부터 선택된 식을 갖는 것을 특징으로 하는 유기감광체:
    Figure 112004001664397-pat00010
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 광도전성 요소는 제 2 전하 수송 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기감광체.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 2 전하 수송 물질은 전자 수송 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기감광체.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 광도전성 요소는 바인더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기감광체.
  8. (a) 광 화상 형성 성분; 및
    (b) 상기 광 화상 형성 성분으로부터 광을 수용할 수 있도록 배향되고, 도전성 지지체; 및 상기 도전성 지지체 상부에 위치하고,
    (ⅰ) 하기 식을 갖는 전하 수송 물질 및
    (ⅱ) 전하 발생 화합물을 가지는 광도전 요소를 포함하는 유기감광체를 포함하는 전자사진 화상형성 장치:
    Figure 112004001664397-pat00011
    상기 식에서, R1, R2, R3, 및R4는, 독립적으로, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 고리기의 일부이고;
    R5는 수소, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 헤테로 고리기이고;
    X는 방향족기를 포함하고;
    Y는 분지형 또는 선형의 식-(CH2)m-을 갖는 연결기이고, 여기서 m은 1 내지 20의 정수이고, 하나 이상의 메틸렌기가 O, S, C=O, O=S=O, 헤테로 고리기, 방향족기, 우레탄, 우레아, 에스테르기, NR6기, CHR7기, 또는 CR8R9 기로 선택적으로 대치되고, 여기에서 R6, R7, R8, 및 R9은, 독립적으로, H, 히드록시기, 티올기, 알킬기, 알카릴기, 헤테로 고리기, 또는 아릴기이고; 및
    Z는 에폭시기를 포함한다..
  9. 제 8 항에 있어서, Y는 -Y'(CR10R11)n-기이고, 여기서 n은 1 내지 19의 정수이고, Y'는 O, S 또는 NR12이고, R10, R11, R12는 독립적으로 수소, 알킬기, 알카릴기, 아릴기 또는 고리기의 일부인 것을 특징으로 하는 전자사진 화상 형성 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, X가 아릴기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진 화상 형성 장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 전하 수송 물질은 하기 식으로 이루어진 군으로부터 선택된 식을 갖는 것을 특징으로 하는 전자사진 화상 형성 장치:
    Figure 112004001664397-pat00012
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 광도전성 요소는 제 2 전하 수송 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진 화상 형성 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 2 전하 수송 물질은 전자 수송 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진 화상 형성 장치.
  14. 제 8 항에 있어서, 습식 토너 분배기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전 자사진 화상 형성 장치.
  15. (a) 도전성 지지체; 및 상기 도전성 지지체 상부에 위치하고,
    (ⅰ) 하기 식을 갖는 전하 수송 물질, 및
    (ⅱ) 전하 발생 화합물을 가지는 광도전 요소를 포함하는 유기감광체의 표면에 전기적 전하를 인가하는 단계;
    (b) 상기 유기감광체 표면을 화상 방식으로 노광하여 선택된 영역에서 전하를 소산시킴으로써 상기 유기감광체의 표면 상에 대전 및 비대전된 영역의 패턴을 형성하는 단계;
    (c) 상기 표면을 토너와 접촉시켜 톤 화상을 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 톤 화상을 지지체에 전사하는 단계
    를 포함하는 전자사진 화상 형성 방법:
    Figure 112005076234764-pat00013
    상기 식에서, R1, R2, R3, 및 R4는, 독립적으로, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 고리기의 일부이고;
    R5는 수소, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 헤테로 고리기이고;
    X는 방향족기를 포함하고;
    Y는 분지형 또는 선형의 식-(CH2)m-을 갖는 연결기이고, 여기서 m은 1 내지 20의 정수이고, 하나 이상의 메틸렌기가 O, S, C=O, O=S=O, 헤테로 고리기, 방향족기, 우레탄, 우레아, 에스테르기, NR6기, CHR7기, 또는 CR8R9기로 선택적으로 대치되고, 여기에서 R6, R7, R8, 및 R9은, 독립적으로, H, 히드록시기, 티올기, 알킬기, 알카릴기, 헤테로 고리기, 또는 아릴기이고; 및
    Z는 에폭시기를 포함한다.
  16. 제 15 항에 있어서, Y는 -Y'(CR10R11)n-기이고, 여기서 n은 1 내지 19의 정수이고, Y'는 O, S 또는 NR12이고, R10, R11, R12는 독립적으로 수소, 알킬기, 알카릴기, 아릴기 또는 고리기의 일부인 것을 특징으로 하는 전자사진 화상 형성 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, X는 아릴기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진 화상 형성 방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 전하 수송 물질은 하기 식으로 이루어진 군으로부터 선택된 식을 갖는 것을 특징으로 하는 전자사진 화상 형성 방법.
    Figure 112004001664397-pat00014
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 광도전성 요소는 제 2 전하 수송 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진 화상 형성 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 제 2 전하 수송 물질은 전자 수송 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진 화상 형성 방법.
  21. 제 15 항에 있어서, 상기 광도전성 요소는 바인더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진 화상 형성 방법.
  22. 제 15 항에 있어서, 상기 토너가 유기 액체 중에 착색제 입자의 분산물을 포함하는 습식 토너를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진 화상 형성 방법.
  23. 하기 식을 갖는 전하 수송 물질:
    Figure 112004001664397-pat00015
    상기 식에서, R1, R2, R3 및R4는, 독립적으로, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 고리기의 일부이고;
    R5는 수소, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 헤테로 고리기이고;
    X는 방향족기를 포함하고;
    Y는 분지형 또는 선형의 식-(CH2)m-을 갖는 연결기이고, 여기서 m은 1 내지 20의 정수이고, 하나 이상의 메틸렌기가 O, S, C=O, O=S=O, 헤테로 고리기, 방향족기, 우레탄, 우레아, 에스테르기, NR6기, CHR7기, 또는 CR8R9 기로 선택적으로 대치되고, 여기에서 R6, R7, R8, 및 R9은, 독립적으로, H, 히드록시기, 티올기, 알킬기, 알카릴기, 헤테로 고리기, 또는 아릴기이고; 및
    Z는 에폭시기를 포함한다.
  24. 제 23 항에 있어서, Y는 -Y'(CR10R11)n-기이고, 여기서 n은 1 내지 19의 정수이고, Y'는 O, S 또는 NR12이고, R10, R11, R12는 독립적으로 수소, 알킬기, 알카릴기, 아릴기 또는 고리기의 일부인 것을 특징으로 하는 전하 수송 물질.
  25. 제 23 항에 있어서, X는 아릴기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전하 수송 물질.
  26. 제 23 항에 있어서, 상기 전하 수송 물질은 하기 식으로 이루어진 군으로부 터 선택된 식을 갖는 것을 특징으로 하는 전하 수송 물질.
    Figure 112004001664397-pat00016
  27. 하기 식을 갖는 화합물중의 에폭시기의 반응에 의해 제조된 폴리머 전하 수송 화합물:
    Figure 112004001664397-pat00017
    상기 식에서, R1, R2, R3 및 R4는, 독립적으로, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또 는 고리기의 일부이고;
    R5는 수소, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 헤테로 고리기이고;
    X는 방향족기를 포함하고;
    Y는 분지형 또는 선형의 식-(CH2)m-을 갖는 연결기이고, 여기서 m은 1 내지 20의 정수이고, 하나 이상의 메틸렌기가 O, S, C=O, O=S=O, 헤테로 고리기, 방향족기, 우레탄, 우레아, 에스테르기, NR6기, CHR7기, 또는 CR8R9 기로 선택적으로 대치되고, 여기에서 R6, R7, R8, 및 R9은, 독립적으로, H, 히드록시기, 티올기, 알킬기, 알카릴기, 헤테로 고리기, 또는 아릴기이고; 및
    Z는 폴리머 바인더 중의 작용기와 결합된 에폭시기를 포함한다.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 바인더의 작용기는 히드록시기, 카르복시기, 아미노기 및 티올기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리머 전하 수송 화합물.
  29. 제 27항에 있어서, 상기 가교결합제는 에폭시기와 상기 바인더의 작용기 사이에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리머 전하 수송 화합물.
  30. 도전성 지지체; 및 상기 도전성 지지체 상부에 위치하고,
    (a) 하기 식을 갖는 폴리머 전하 수송 화합물, 및
    (b) 전하 발생 화합물을 가지는 광도전 요소를 포함하는 유기감광체:
    Figure 112004001664397-pat00018
    상기 식에서, R1, R2, R3및 R4는, 독립적으로, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 고리기의 일부이고;
    R5는 수소, 알킬기, 알카릴기, 아릴기, 또는 헤테로 고리기이고;
    X는 방향족기를 포함하고;
    Y는 분지형 또는 선형의 식-(CH2)m-을 갖는 연결기이고, 여기서 m은 1 내지 20의 정수이고, 하나 이상의 메틸렌기가 O, S, C=O, O=S=O, 헤테로 고리기, 방향족기, 우레탄, 우레아, 에스테르기, NR6기, CHR7기, 또는 CR8R 9기로 선택적으로 대치되고, 여기에서 R6, R7, R8, 및 R9은, 독립적으로, H, 히드록시기, 티올기, 알킬기, 알카릴기, 헤테로 고리기, 또는 아릴기이고; 및
  31. 제 30항에 있어서, 상기 광도전 요소가 전자 수송 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기감광체.
    Z는 폴리머 바인더 중의 작용기와 결합된 에폭시기를 포함한다.
  32. 제 30항에 있어서, 상기 바인더의 작용기는 히드록시기, 카르복시기, 아미노기 및 티올기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기감광체.
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