JP2004359681A - 電荷輸送化合物、それを含む有機感光体及びそれを利用した電子写真画像形成装置,電子写真画像形成方法 - Google Patents

電荷輸送化合物、それを含む有機感光体及びそれを利用した電子写真画像形成装置,電子写真画像形成方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 新規の電荷輸送化合物、それを含む有機感光体及びそれを利用した電子写真画像形成方法を提供する。
【解決手段】 中央の架橋基により連結された複数のヒドラゾン架橋されたヘテロシクリック基を有する電荷輸送化合物が記載されている。電荷輸送化合物の例は、下記化学式を有するものである。
Figure 2004359681

前記式で、Rは、ジュロリジン環基、カルバゾール環基、及び(N,N−ニ置換)アリールアミン基よりなる群から選択され、Qは、芳香族ヒドラゾン連結基を含む。
【選択図】 なし

Description

本発明は、電子写真法に使用するのに適した有機感光体に係り、より詳細には、新規の電荷輸送化合物、それを含む有機感光体及びそれを利用した電子写真画像形成装置,電子写真画像形成方法に関する。
電子写真法において、導電性支持体上に電気絶縁性光導電要素を有するプレート、ディスク、シート、ベルト、またはドラム形態の有機感光体は、まず光導電層表面を静電気的に均一に帯電させた後、帯電された表面を光パターンに露出させることによって画像を形成する。露光により電荷が照射領域に選択的に消散されて帯電領域と非帯電領域とになったパターンが形成される。その後、ウェットまたはドライトナーを帯電または非帯電領域に付着させて光導電層表面にトーン画像を形成する。生成された可視性トーン画像は紙のような適当な受容表面に転写されうる。画像形成工程を数回反復できる。
有機感光体には単層及び多層の光導電要素が使われてきた。単層である場合には電荷輸送物質と電荷発生物質とが重合体バインダと結合された後、導電性支持体上に付着される。多層である場合には電荷輸送物質と電荷発生物質とが別個の層をなし、そのそれぞれは選択的に重合体バインダと結合して導電性支持体に付着される。ここで、2種類の配列が可能であるが、一方の配列(”二重層”配列)では電荷発生層が導電性支持体に付着され、電荷輸送層は電荷発生層の上部に付着される。他方の配列(”逆二重層”配列)では電荷輸送層と電荷発生層との順序が変わる。
単層及び多層の光導電性要素で、電荷発生物質は露光時に電荷キャリア(すなわち、ホール及び電子)を発生させることを目的とする。電荷輸送物質は電荷キャリアを受容し、それを電荷輸送層を通じて輸送して光導電要素上の表面電荷を放電させることを目的とする。
高品質の画像を得るために、特に、数回のサイクルを繰り返した後にも高品質の画像を得るために、電荷輸送物質が重合体バインダと均質な溶液を形成し、溶液状態に維持されることが望ましい。また、電荷輸送物質が受容できる電荷量(受容電圧Vaccと表示)を最大化し、放電時、電荷保有量(放電電圧Vdisと表示)を最小化することが望ましい。
電子写真法に利用できる多数の電荷輸送物質がある。最も通常的な電荷輸送物質としてはピラゾリン誘導体、フルオレン誘導体、オキサジアゾル誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体、カルバゾールヒドラゾン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルピレンまたはポリアセナフチレンがある。しかし、前記電荷輸送物質のそれぞれは幾つかの短所がある。したがって、電子写真法応用分野で多様な要件を満足させるための新しい電荷輸送物質に対する必要性があった。
そこで,本発明は,このような問題に鑑みてなされたもので,その目的とするところは,サイクルを繰り返した後にも優れたトナー画像を提供するために新規の電荷輸送物質を含む有機感光体及びそれを利用した電子写真画像形成装置を提供することである。
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,本発明は下記化学式Iの電荷輸送化合物を提供する:
Figure 2004359681
前記化学式で、Rは、ヘテロシクリック基、望ましくは、ジュロリジン環基、カルバゾール環基、及びジアルカリルアミン基(例えば、ジメチルフェニルアミン、メチルエチルフェニルアミン、ジプロピルフェニルアミン、エチルプロピルフェニルアミン、エチルブチルナフチルアミンなど)、アルキルジアリールアミン基(例えば、メチルジフェニルアミノ、エチルジフェニルアミノなど)及びトリアリールアミノ基(例えば、トリフェニルアミノ、トリナフチルアミノなど)のような(N,N−ニ置換)アリールアミン基よりなる群から選択されたヘテロシクリック基であり、ここで、n個のR基のうち少なくとも1つはジアルカリルアミン基、アルキルジアリールアミン基、及びトリアリールアミノ基のような(N,N−ニ置換)アリールアミン基を含むことが望ましい。
Qは、下記化学式のような芳香族ヒドラゾン連結基を含む。
Figure 2004359681
Yは、結合、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、分枝型または直線型−(CH−基(pは、0ないし10の整数)、アリール基、シクロアルキル基、シクロシロキシル基(例えば、シクロテトラシロキシル基)、ヘテロシクリック基またはCR10基(R10は水素原子、アルキル基またはアリール基)のようなR−Q−基間の架橋基を含む。Zは、アリール基、望ましくは、フェニル基またはナフチル基である。Xは、連結基、望ましくは、例えば、式−(CH−(分枝型または直線型)(ここで、mは0ないし20の整数)のメチレン基であり、1つ以上のメチレン基は選択的に酸素原子、カルボニル基、ウレタン、ウレア、エステル基、−NR6基、CHR基、またはCR基(ここで、R、R、R及びRは独立的にH、アルキル基、またはアリール基)に対置されうる)であり、nは2ないし6の整数である。
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,(a)下記化学式Iの電荷輸送化合物と、(b)電荷発生化合物と、(c)導電性支持体と、を含む有機感光体を提供する:
Figure 2004359681
前記化学式で、Rは、ヘテロシクリック基、望ましくは、ジュロリジン環基、カルバゾール環基、及びジアルカリルアミン基(例えば、ジメチルフェニルアミン、メチルエチルフェニルアミン、ジプロピルフェニルアミン、エチルプロピルフェニルアミン、エチルブチルナフチルアミンなど)、アルキルジアリールアミン基(例えば、メチルジフェニルアミノ、エチルジフェニルアミノなど)及びトリアリールアミノ基(例えば、トリフェニルアミノ、トリナフチルアミノなど)のような(N,N−ニ置換)アリールアミン基よりなる群から選択されたヘテロシクリック基である。ここで、n個のR基のうち少なくとも1つはジアルカリルアミン基、アルキルジアリールアミン基、及びトリアリールアミノ基のような(N,N−ニ置換)アリールアミン基を含むことが望ましい。
Qは、下記化学式のような芳香族ヒドラゾン連結基を含み、
Figure 2004359681
Yは、結合、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、分枝型または直線型−(CH−基(pは0ないし10の整数)、アリール基、シクロアルキル基、シクロシロキシル基(例えば、シクロテトラシロキシル基)、ヘテロシクリック基またはCR10基(R10は水素原子、アルキル基またはアリール基)のようなR−Q−基間の架橋基、望ましくは、2価の連結基を含む。
Zは、アリール基、望ましくはフェニル基またはナフチル基である。Xは、連結基、望ましくは、例えば式−(CH−(分枝型または直線型)(ここで、mは0ないし20の整数)のメチレン基であり、1つ以上のメチレン基は選択的に酸素原子、カルボニル基、ウレタン、ウレア、エステル基、−NR基、CHR基、またはCR基(ここで、R、R、R及びRは独立的にH、アルキル基、またはアリール基)に対置されうる)であり、nは2ないし6の整数である。
以上説明したように本発明によれば,有機感光体は優秀な機械的特性及び静電気的特性を表し、有機感光体を使用してサイクルを反復した後にも高品質の画像を提供可能なウェットまたはドライトナーが製造できる。
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。
本発明の電荷輸送化合物は下記化学式Iを有する。
Figure 2004359681
前記化学式で、Rは、ヘテロシクリック基、望ましくは、ジュロリジン環基、カルバゾール環基、及びジアルカリルアミン基(例えば、ジメチルフェニルアミン、メチルエチルフェニルアミン、ジプロピルフェニルアミン、エチルプロピルフェニルアミン、エチルブチルナフチルアミンなど)、アルキルジアリールアミン基(例えば、メチルジフェニルアミノ、エチルジフェニルアミノなど)及びトリアリールアミノ基(例えば、トリフェニルアミノ、トリナフチルアミノなど)のような(N,N−ニ置換)アリールアミン基よりなる群から選択されたヘテロシクリック基である。ここで、n個のR基のうち少なくとも1つはジアルカリルアミン基、アルキルジアリールアミン基、及びトリアリールアミノ基のような(N,N−ニ置換)アリールアミン基を含むことが望ましい(そして1,2,3,4,5または6個のR基は前記望ましい系列から選択されうる)。
Qは、下記化学式のような芳香族ヒドラゾン連結基を含み、望ましくは、QはC(R’)=N−N(Z)−Xを含む。上記の定義は本明細書中のあらゆる式に含まれるQ基に対して適用可能である。
Figure 2004359681
R’は水素、アルキル基、アリール基及びアルカリル基である。Yは、結合、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、分枝型または直線型−(CH−基(pは0ないし10の整数)、アリール基、シクロアルキル基、シクロシロキシル基(例えば、シクロテトラシロキシル基)、ヘテロシクリック基またはCR10基(R10は水素原子、アルキル基またはアリール基)のようなR−Q−基間の架橋基、望ましくは、2価の連結基を含む。
Zは、アリール基、望ましくは、フェニル基またはナフチル基である。Xは、連結基、望ましくは、例えば式−(CH−(分枝型または直線型)(ここで、mは0ないし20の整数)のメチレン基であり、1つ以上のメチレン基は選択的に酸素原子、カルボニル基、ウレタン、ウレア、エステル基、−NR基、CHR基、またはCR基(ここで、R、R、R及びRは独立的にH、アルキル基、またはアリール基)に対置されうる)である。nは、2ないし6の整数である。
化学式Iの範囲内に入る様々な特定系列の電荷輸送化合物としては、下記具体例に示す化合物を含み得るが、下記具体例に限定されない。
第1態様で本発明は、
(a)
a)下記化学式IIの電荷輸送化合物または
b)下記化学式IIIの電荷輸送化合物と、
(b)電荷発生化合物と、
(c)導電性支持体と、を含む有機感光体を特徴とする:
Figure 2004359681
前記化学式で、nは2ないし6の整数である。R、R、R及びRは独立的に水素、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、チオール基、アルコキシ基、分枝型または直線型アルキル基(例えば、C−C20アルキル基)、分枝型または直線型不飽和炭化水素基、エーテル基、ニトロ基、アミノ基、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基)、またはアリール基(例えば、フェニルまたはナフチル基)である。
Xは式−(CH−の直線型または分枝型の連結基であり、ここで、mは0ないし50の整数であり、1つ以上のメチレン基は選択的に結合、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、ウレタン基、ウレア基、エステル基、アリール基、シクロアルキル基、シクロシロキシル基(例えば、シクロテトラシロキシル基)、ヘテロシクリック基、NR基、CHR基またはCR基(ここで、R、R、R及びRは独立的に水素、H、アルキル基またはアリール基)に置き換えられる。
前記電荷輸送化合物は対称であるか非対称でありうる。したがって、例えば前記化合物の任意の”アーム”の連結基Xは化合物の他の”アーム”の連結基と同一でもよいし異なっていてもよい。同様に、化合物の任意の”アーム”でR、R、R及びR基は他のアームにあるR、R、R及びR基と同一でもよいし異なっていてもよい。また、前記電荷輸送化合物の式は異性体も含む。
Figure 2004359681
前記化学式で、nは、2ないし6の整数である。Rは水素、分枝型または直線型アルキル基(例えば、C−C20アルキル基)、分枝型または直線型不飽和炭化水素基、エーテル基またはアリール基(例えば、フェニルまたはナフチル基)である。Rは水素、ハロゲン、ヒドロキシ基、チオール基、アルコキシ基、分枝型または直線型アルキル基(例えば、C−C20アルキル基)、分枝型または直線型不飽和炭化水素基、エーテル基、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基)、アリール基(例えば、フェニルまたはナフチル基)または−NR基である。
ここで、R及びRは独立的に水素、分枝型または直線型アルキル基、分枝型または直線型不飽和炭化水素基、シクロアルキル基、アリール基であるか、RとRは窒素原子と結合して環を形成する。Rは水素、ハロゲン、ヒドロキシ基、チオール基、アルコキシ基、分枝型または直線型アルキル基(例えば、C−C20アルキル基)、分枝型または直線型不飽和炭化水素基、エーテル基、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基)、またはアリール基(例えば、フェニルまたはナフチル基)である。
Xは式−(CH−の直線型または分枝型の連結基である。ここで、mは0ないし20の整数であり、1つ以上のメチレン基は選択的に酸素原子、カルボニル基、ウレタン基、ウレア、エステル基、−NR基、CHR基またはCR(ここで、R、R、R及びRは独立的に水素、H、アルキル基またはアリール基)に置き換えられる。
Yは結合、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、分枝型または直線型−(CH−基(ここで、pは0ないし10の整数)、アリール基、シクロアルキル基、シクロシロキシル基(例えば、シクロテトラシロキシル基)、ヘテロシクリック基またはCR10基(ここで、R10は水素原子、アルキル基またはアリール基)である。
前記電荷輸送化合物は対称であるか非対称でありうる。したがって、例えば前記化合物の任意の”アーム”で連結基Xは化合物の他の”アーム”の連結基と同一でもよいし異なっていてもよい。同じく化合物の”アーム”のR、R及びR基は他のアームにあるR、R及びR基と同一でもよいし異なっていてもよい。また、前記電荷輸送化合物の式は異性体も含む。
有機感光体は柔軟性ベルトまたは硬質ドラム形態で提供されうる。一具現例で、有機感光体は(a)電荷輸送化合物及び重合体バインダを含む電荷輸送層と、(b)電荷発生化合物と重合体バインダとを含む電荷発生層と、(c)導電性支持体と、を含む。電荷輸送層は電荷発生層と導電性支持体間に位置していてもよい。または、電荷発生層が電荷輸送層と導電性支持体間に位置していてもよい。
本発明はまた電荷輸送化合物自体を特徴とする。望ましい一具現例では,nが2であり、Yは結合または−CH−基であり、Xは−(CH−式を有する。ここで、mは2ないし5の整数であり、Rはエチル、ヘプチルまたは−(CH基である電荷輸送化合物が選択される。適当な電荷輸送化合物の具体的な例は下記の化学式を有する。
Figure 2004359681
Figure 2004359681
Figure 2004359681
Figure 2004359681
Figure 2004359681
Figure 2004359681
望ましい一具現例で、nが2であり、Xは(CH基であり、ここで、mは2ないし20の整数である。R、R、R及びRは水素の電荷輸送化合物が選択される。適当な電荷輸送化合物の具体的な例としては、mが2ないし20、さらに望ましくは、mが4ないし10、最も望ましくは、化学式11でのようにmが5である下記式を有する化合物である。
Figure 2004359681
Figure 2004359681
第2態様で、本発明は、(a)そのうち少なくとも1つは直径が約40mm以下である複数の支持ローラと、(b)前記支持ローラにスレッドされた柔軟性ベルト形態の前記有機感光体を含む電子写真画像形成装置を特徴とする。前記装置は望ましくはウェットトーナー供給容器をさらに含む。
第3態様で、本発明は(a)前記一有機感光体表面に電荷を印加する段階と、(b)前記有機感光体表面を画像によって露光させて選択された領域で電荷を消散させることによって前記有機感光体表面上に帯電領域及び非帯電領域のパターンを形成する段階と、(c)前記表面を有機液体中の着色剤粒子の分散液を含むウェットトーナーに接触させてトーン画像を形成する段階と、(d)前記トーン画像を支持体に転写させる段階と、を含む電子写真画像形成方法を特徴とする。
第4態様で、本発明は下記化学式IVに示される新規な電荷輸送物質を特徴とする:
Figure 2004359681
前記化学式で、nは2ないし6の整数であり、Rは水素、分枝型または直線型アルキル基(例えば、C−C20アルキル基)、分枝型または直線型不飽和炭化水素基、エーテル基またはアリール基(例えば、フェニルまたはナフチル基)である。
は水素、ハロゲン、ヒドロキシ基、チオール基、アルコキシ基、分枝型または直線型アルキル基(例えば、C−C20アルキル基)、分枝型または直線型不飽和炭化水素基、エーテル基、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基)、アリール基(例えば、フェニルまたはナフチル基)または−NR基である。ここで、RびRは独立的に水素、分枝型または直線型アルキル基、分枝型または直線型不飽和炭化水素基、シクロアルキル基、アリール基であるか、RとRは窒素原子と結合して環を形成する。
は水素、ハロゲン、ヒドロキシ基、チオール基、アルコキシ基、分枝型または直線型アルキル基(例えば、C−C20アルキル基)、分枝型または直線型不飽和炭化水素基、エーテル基、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基)、またはアリール基(例えば、フェニルまたはナフチル基)である。
Xは式−(CH−の直線型または分枝型の連結基である。ここで、mは0ないし20の整数であり、1つ以上のメチレン基は選択的に酸素原子、カルボニル基、ウレタン、ウレア、エステル基、−NR基、CHR基、CR基(ここで、R、R、R及びRは独立的にH、アルキル基またはアリール基)に置き換えられる。
Yは結合、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、分枝型または直線型−(CH−基(ここで、pは0ないし10の整数)、アリール基、シクロアルキル基、シクロシロキシル基(例えば、シクロテトラシロキシル基)、ヘテロシクリック基またはCR10基(ここで、R10は水素原子、アルキル基またはアリール基)である。
混合された化合物(例えば、少なくとも2個のR基はジュロリジン、カルバゾール及びトリアリールメタンよりなる群から選択された2個の相異なる系列から選択される)は下記の様々な下位の化学式で表される:
Figure 2004359681
前記化学式Vによる電荷輸送化合物の具体的な下位グループの例としては、mが2ないし20の整数、さらに望ましくは、mが4ないし10の整数である下記化学式VIを有する:
Figure 2004359681
混合された電荷輸送化合物のさらに他の例は下記化学式VIIを有する:
Figure 2004359681
前記化学式で、Rは水素、分枝型または直線型アルキル基(例えば、C−C20アルキル基)、分枝型または直線型不飽和炭化水素基、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基)またはアリール基(例えば、フェニルまたはナフチル基)である。
、R、R、R及びRは独立的に水素、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、チオール基、アルコキシ基、分枝型または直線型アルキル基(例えば、C−C20アルキル基)、分枝型または直線型不飽和炭化水素基、エーテル基、ニトロ基、アミノ基、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基)、アリール基(例えば、フェニルまたはナフチル基)である。
Xは直線型または分枝型の式−(CH−の連結基であり、ここで、mは0ないし50の整数であり、1つ以上のメチレン基は選択的に酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、ウレタン基、ウレア基、エステル基、アリール基、ヘテロシクリック基、シクロアルキル基、シクロシロキシル基(例えば、シクロテトラシロキシル基)、−NR基、CHR基、またはCR10基(ここで、R、R、R及びR10は独立的にH、アルキル基またはアリール基)に置き換えられる。
前記化学式VIIの一具現例で、Xが−(CH−基(ここで、mは2ないし20)であり、Rはアルキル基である。R、R、R、R及びRは水素の電荷輸送化合物が選択される。適当な電荷輸送化合物の具体的な例としては、mが2ないし20、さらに望ましくはmが4ないし10の整数である下記化学式VIIIを有し、下記下位の化学式IXを有する:
Figure 2004359681
Figure 2004359681
前記化学式で、Rは水素、分枝型または直線型アルキル基(例えば、C−C20アルキル基)、分枝型または直線型不飽和炭化水素基、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基)、またはアリール基(例えば、フェニルまたはナフチル基)である。
、R、R、R及びRは独立的に水素、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、チオール基、アルコキシ基、分枝型または直線型アルキル基(例えば、C−C20アルキル基)、分枝型または直線型不飽和炭化水素基、エーテル基、ニトロ基、アミノ基、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基)、またはアリール基(例えば、フェニルまたはナフチル基)である。
Xは式−(CH−の直線型または分枝型の連結基であり、ここで、mは0ないし50の整数であり、1つ以上のメチレン基は選択的に酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、ウレタン基、ウレア基、エステル基、アリール基、ヘテロシクリック基、シクロアルキル基、シクロシロキシル基(例えば、シクロテトラシロキシル基)、−NR基、CHR基、またはCR10基(ここで、R、R、R及びR10は独立的にH、アルキル基またはアリール基)に置き換えられる。
さらに他の化学式IXは下記化学式Xの電荷輸送化合物またはこれらの任意の誘導体に含まれる:
Figure 2004359681
前記化学式で、RとRは、独立的に水素、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、チオール基、アルコキシ基、分枝型または直線型アルキル基(例えば、C−C20アルキル基)、分枝型または直線型不飽和炭化水素基、エーテル基、ニトロ基、アミノ基、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基)、アリール基(例えば、フェニルまたはナフチル基)である。
Xは、式−(CH−の直線型または分枝型の連結基であり、ここで、mは0ないし50の整数であり、1つ以上のメチレン基は選択的に結合、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、ウレタン基、ウレア基、エステル基、アリール基、ヘテロシクリック基、−NR基、CHR基、またはCR基(ここで、R、R、R及びRは独立的にH、アルキル基またはアリール基)に置き換えられる。
Y及びZは独立的にカルバゾール基、ジュロリジン基、ジアルカリルアミン基(例えば、ジメチルフェニルアミン:メチルエチルフェニルアミン、ジプロピルフェニルアミン、エチルプロピルフェニルアミン、エチルブチルナフチルアミンなど)、アルキルジアリールアミン基(例えば、メチルジフェニルアミノ、エチルジフェニルアミノなど)及びトリアリールアミノ基(例えば、トリフェニルアミノ、トリナフチルアミノなど)のような(N,N−ニ置換)アリールアミン基である。
電荷輸送化合物は連結基Xが3個以上のヒドラゾン基に連結されるように3個以上のアームを有しうる。電荷輸送化合物は対称であるか非対称でありうる。したがって、例えば化合物の任意の”アーム”に付着された連結基Xの一部分は化合物の他の”アーム”に付着された連結基の残りの部分と同一でもよいし異なっていてもよい。同じく、RとR基は同一であるか異なり、Y及びZ基は同一でもよいし異なっていてもよい。また電荷輸送化合物に対する前記式は異性質体を含む。
トリアリールアミンR置換基のみを有する前記系列の電荷輸送化合物に対するさらに他の下位の化学式XIは下記化学式を有する:
Figure 2004359681
前記化学式で、nは2ないし6の整数であり、R、R及びRは独立的に水素、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、チオール基、アルコキシ基、分枝型または直線型アルキル基(例えば、C−C20アルキル基)、分枝型または直線型不飽和炭化水素基、エーテル基、ニトロ基、アミノ基、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基)、またはアリール基(例えば、フェニルまたはナフチル基)である。
Xは式−(CH−の直線型または分枝型連結基であり、ここで、mは0ないし50の整数であり、1つ以上のメチレン基は選択的に結合、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、ウレタン基、ウレア基、エステル基、アリール基、ヘテロシクリック基、−NR基、CHR基、またはCR基(ここで、R、R、R及びRは独立的にH、アルキル基またはアリール基)に置き換えられる。
化学式XIの具体的な下位中心核の例は次の通りである:
Figure 2004359681
Figure 2004359681
本発明の第5態様で、架橋基に付着された少なくとも3個のヒドラゾン部分または基を有する電荷輸送化合物が形成される。これら化合物は下記式を有する電荷輸送化合物であって化学式Iの範囲に入る:
Figure 2004359681
、R及びRは独立的に分枝型または直線型アルキル基(例えば、C−C20アルキル基)、分枝型または直線型不飽和炭化水素基、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基)、ヘテロシクリック基またはアリール基(例えば、フェニルまたはナフチル基)である。
、R及びRは独立的にトリアリールアミン(例えば、トリフェニルアミン)、ジアリールアルキルアミン、ジアルキルアリールアミン(例えば、ジアルカリルアミンと前記したもの)、アントラキノン、ジフェノキノン、インダンまたはフルオレノンのようなカルボキシクリック環、またはチアゾリン、チアゾリジン、フェノチアジン、オキサゾリン、イミダゾリン、イミダゾリジン、チアゾ−ル、オキサゾール、イソオキサゾール、オキサゾリジン、モルホリン、イミダゾール、ベンゾチアゾ−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、ナフトチアゾ−ル、ナフトキサゾール、ナフチミダゾリン、キノリン(例えば、2−キノリンまたは4−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−ル、ピロール、プリン、ピロリジン、ピリジン、ピペリジン、ピリダジン、ピラゾリン、ピリミジン、ピラジン、トリアゾール、オキサジアゾル、テトラゾール、ウラゾール、カルバゾール、ジュロリジンまたはチアジアゾール環のようなヘテロシクリック環である。
このようなヘテロシクリック環はハロゲン原子(例えば、塩素、臭素及びフッ素)、アルキル類(例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、t−ブチル、t−オクチル、オクチル、オクタデシルなど)、アルコクシ類(例えば、メトキシ、エトキシ、ブトキシなど)、アリール類(例えば、フェニル、トリル、キシリルなど)、アリールオキシ類(例えば、フェノキシ、メチルフェノキシ、クロロフェノキシ、ジメチルフェノキシなど)、N−置換アミノ類(例えば、N−メチルアミノ、N−エチルアミノ、N−t−ブチルアミノ、N−オクチルアミノ、N−ベンジルアミノ、アセチルアミノ、ベンゾイルアミノなど)、N,N−ニ置換アミノ類(例えば、N,N−ジメチルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、N,N−ジプロピルアミノ、N,N−ジ−t−ブチルアミノ、N,N−ジベンジルアミノ、N−エチル−N−ベンジルアミノなど)、アシル類(例えば、アセチル、プロピオニル、ベンゾイル、メチルベンゾイル、ジメチルベンゾイル、クロロベンゾイルなど)、カーバモイル、スルファモイル、ニトロ、シアノ、ヒドロキシ、カルボキシ、スルホネート、ヨウ素、ベンゾ、ナフト、インデノ及びホスフェートのような置換基を有することができる。
Xは下記式の連結基である:
Figure 2004359681
前記式で、m、n及びoは0ないし50の整数であり、1つ以上のメチレン基は選択的に結合、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、ウレタン基、ウレア基、エステル基、アリール基、ヘテロシクリック基、NR基、CHR基、またはCR基に置き換えられる。
ここで、R、R、R及びRは独立的にH、アルキル基またはアリール基であり、C−H基は選択的に窒素原子、ホウ素原子、金属原子及びCR基に置き換えられ、ここで、Rはアルキル基またはアリール基である。
光導電体システムは、(a)電荷輸送化合物と、(b)電荷発生化合物と、(c)導電性支持体の組合わせで存在する。
電荷輸送化合物は連結基Xが4つ以上のヒドラゾン基に連結されるように4つ以上のアームを有しうる。前記電荷輸送化合物は対称であるか非対称でありうる。したがって、例えば前記化合物の任意の”アーム”に付着された連結基Xの一部は化合物の他の”アーム”に付着された連結基の残余部分と同じでもよいし異なっていてもよい。同じく、R、R及びRは同一か異なり、R、R及びR基は同じか異なりうる。また、電荷輸送化合物に対する前記式は異性体を含む。
有機感光体はプレート、ディスク、柔軟性ベルト、硬質ドラム、または硬質または軟質ドラムを取り囲むシートなどの形態で提供されうる。一具現例で、有機感光体は(a)電荷輸送化合物と重合体バインダとを含む電荷輸送層と、(b)電荷発生化合物と重合体バインダとを含む電荷発生層と、(c)導電性支持体とを含む。電荷輸送層は電荷発生層と導電性支持体間に位置していてもよい。または、電荷発生層が電荷輸送層と導電性支持体間に位置していてもよい。
構造式と前記の定義に基づいて化合物を記述する際に、幾つかの用語が化学的に容認される命名形式として使われる。基、中心核、及び部分(moiety)という用語は限定された意味を有する。
基(group)という用語は総称された化学物質(例えば、アルキル基、フェニル基、カルバゾール基など)がその基の結合構造と両立する任意の置換基を有する場合もあることを表す。例えば、アルキル基はメチル、エチル、プロピル、イソオクチル、ドデシルなどのアルキル物質を含み、クロロメチル、ジブロモエチル、1,3−ジシアノプロピル、1,3,5−トリヒドロキシヘキシル、1,3,5−トリフルオロシクロヘキシル、1−メトキシ−ドデシルなどのような置換されたアルキル類を含む。
しかし、このような命名法と一致するように、根源的な基の根本的な結合構造を変更させることはこの用語内に含まれない。例えば、フェニル環基またはフェニル基の中心核に言及する場合、1−ヒドロキシフェニル、2,4−フルオロフェニル、オルソシアノフェニル、1,3,5−トリメトキシフェニルなどのような置換は前記用語に含まれるが、1,1,2,2,3,3−ヘキサメチルフェニル置換はこのような置換によりフェニル基の環結合構造が非芳香族形態に変わるので、許容されない。
同じく”式の中心核”という用語が使われ、構造式が示される場合、置換が根源的な式の結合構造を変更(例えば、二重結合が単一結合に変換されることを要求するか、環基の開環または式で記載された置換基を落とすことによって)させない限り、その式に任意の置換基が提供されうる。アルキル部分またはフェニル部分のように部分という用語が使われる場合にはこの用語は化合物が置換されていないことをいう。
第6態様において、本発明によれば,(a)複数の支持ローラと、(b)前記支持ローラにスレッドされた柔軟性ベルト形態の前記有機感光体とを含む電子写真画像形成装置が提供される。
第7態様において、本発明によれば,(a)前記有機感光体表面に電荷を印加する段階と、(b)前記有機感光体表面を画像によって露光させて電荷を選択された領域に消散させて前記表面に帯電及び非帯電領域を形成する段階と、(c)有機液体中の着色剤粒子の分散液を含むウェットトナーと前記表面とを接触させる段階と、(d)前記トーン画像を前記支持体に転写する段階と、を含む電子写真画像形成方法が提供される。
第8態様で、本発明は下記式を有する新規の電荷輸送物質を特徴とする:
Figure 2004359681
前記式で、R、R及びRは各々上述した通りであり、R、R及びRもまた各々上述した通りである。
Xは、下記式を有する連結基である:
Figure 2004359681
ここで、m、n及びoは上述した通りである。
適当な電荷輸送化合物の具体的な例は下記式を有する:
Figure 2004359681
Figure 2004359681
式(I)〜(XIII)による電荷輸送化合物は公知の合成方法を組合わせて多段階合成で製造されうる。
第1段階は、任意のヘテロシクリック化合物、望ましくは、カルバゾール、トリフェニルアミンまたはジュロリジン(ヘテロシクリック基、望ましくは、ジュロリジン環基、カルバゾール環基、ジアリールアミン基(例えば、N,N−ジアリール置換アミン基)、ジアルカリルアミン基(例えば、ジメチルフェニルアミン、メチルエチルフェニルアミン、ジプロピルフェニルアミン、エチルプロピルフェニルアミン、エチルブチルナフチルアミンなどのようなジアルキルアリールアミン基とも言及される)、トリアリールアミノ基(例えば、トリフェニルアミノ、トリナフチルアミノ)及びトリアリールメタン環基よりなる群から選択されたヘテロシクリック基(他のヘテロシクリック基の例はチアゾリン、チアゾリジン、フェノチアジン、オキサゾリン、イミダゾリン、イミダゾリジン、チアゾ−ル、オキサゾール、イソオキサゾール、オキサゾリジノン、モルホリン、イミダゾール、ベンゾチアゾ−ル、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンズイミダゾール、ナフトチアゾ−ル、ナフトオキサゾール、ナフチミダゾール、キノリン(例えば、2−キノリンまたは4−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−ル、ピロール、プリン、ピロリジン、ピリジン、ピペリジン、ピリダジン、ピラゾリン、ピリミジン、ピラジン、トリアゾール、オキサジアゾル、テトラゾール、ウラゾール、カルバゾール、ジュロリジンまたはチアジアゾール環のような非制限的なリストである。)の1つ以上のアルデヒド誘導体を、該当カルバゾール、トリフェニルアミンまたはジュロリジンとオキシ塩化リンのウィルスマイヤー反応により製造することである。
カルバゾール、トリフェニルアミン、ジアリールアミン、トリアリールアミン、トリナフチルアミンまたはジュロリジンをN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)に溶解させた後、前記溶液を冷却させる。その後、POCl(10〜15%過量)を滴下じょうごを通じて冷却されたDMF溶液に添加する。
第2段階は、フェニルヒドラジンと、カルバゾール、トリフェニルアミン、ジアリールアミン、トリアリールアミン、トリナフチルアミンまたはジュロリジンのアルデヒド誘導体のうち1つを1:1のモル比で反応させ,その反応物をテトラヒドロフラン(THF)内で2時間環流させることによって該当するヒドラゾン誘導体を形成する。非対称電荷輸送化合物が必要であれば、2つ以上のヒドラゾン誘導体が製造できる。
最後の段階は、ヒドラゾンのうち1つとジブロモアルカンを2:1のモル比で反応させて対称電荷輸送化合物を形成することである。得られたヒドラゾンはジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解される。25%NaOH水溶液を添加した後、ジブロモアルカンを前記溶液に添加する。前記溶液を約1時間70℃で撹拌する。前記反応による生成物を再結晶により精製する。非対称電荷輸送化合物が必要であれば、2以上の相異なるヒドラゾンが使われる。それぞれのヒドラゾンはジブロモアルカンまたは3個以上のブロモ基を有するアルカンと上述した条件下で1:1のモル比で一回に1つずつ反応する。
化学式12の化合物は4−(ジフェニルアミノ)−ベンズアルデヒドをフェニルヒドラジンと縮合反応させた後、前記縮合反応の生成物をジブロモアルカンと親核置換反応させて最終ニ量体電荷輸送物質を形成することによって製造することができる。具体的には,化学式13の化合物はジブロモアルカンが1,5−ジブロモペンタンであり,上述した合成方法によって製造できる。
本発明は優秀な機械的及び静電気的性質を共に表す有機感光体用新規の電荷輸送物質を提供する。前記感光体はウェットまたはドライトナーに使われ,高品質の画像の提供を行うことができる。高品質の画像はサイクルが反復された後にも維持される。
本発明の他の特徴及び利点は下記望ましい具現例の説明及び請求範囲から明白になる。
本発明は上述した化学式Iを有する電荷輸送化合物を含む有機感光体を特徴とする。式Iによる電荷輸送化合物は、公知の合成法の組合わせを利用した複数段階の合成によって製造することができる。
例えば、上記化学式4〜6によって表される化合物の合成のための一般的な合成方法は4段階の合成過程による。第1段階は、アルキル基をカルバゾール窒素に取り入れるためにカルバゾールをN−アルキル化することである。第2段階は、ウィルスマイヤー反応によりカルバゾール環上に−CHO基を形成することである。第3段階は、第2段階の生成物をヒドラジンと反応させてヒドラゾンを形成することである。最後の段階は、親核性置換反応で2以上のヒドラゾン部分間に架橋基を形成することである。上記化学式1〜3によって表される化合物は、第3段階の出発物質を市場で購入できるので、第1及び第2段階を飛ばすことを除いては前記過程によって製造した。
有機感光体はプレート、ドラムまたはベルト形態を有しうるが、特に柔軟性ベルトが望ましい。有機感光体は導電性支持体及び光導電要素を含む。光導電要素は、重合体バインダに電荷輸送化合物及び電荷発生化合物の両方を含む単一層形態であってもよいが電荷発生層と別途の電荷輸送層を特徴とする二重層構造であることが望ましい。電荷発生層は導電性支持体と電荷輸送層間に位置できる。または、電荷輸送層が導電性支持体と電荷発生層間に位置していてもよい。
導電性支持体は、例えば柔軟性ウェブ(web)、シートまたはベルト等のように柔軟性であるか、または、例えばドラムまたはドラムの周囲にラッピングされたシート形態のように非柔軟性である。通常は柔軟性導電性支持体は絶縁された支持体と薄層の導電性物質を含む。
絶縁された支持体は、紙またはポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリビニルフルオライド、ポリスチレンなどのようなフィルム形成重合体でありうる。支持体の具体的な例としては、ポリエーテルスルホン(Starbar(登録商標)入可能)、ポリビニルフルオライド(Tedlar(登録商標)、E.I.DuPont de Nemours & Companyから購入可能)、ポリビスフェノール−A−ポリカーボネート(Makrofol(登録商標)、Mobay Chemical Companyから購入可能)及び非晶質ポリエチレンテレフタレート(Melinar(登録商標)、ICI Americas、Inc.から購入可能)を挙げることができる。
導電性物質はグラファイト、分散されたカーボンブラック、ヨード化物、ポリピロールとCalgon(登録商標)Conductive ポリmer 261(Calgon Corporation、Inc.、Pittsburgh、Pa.から購入可能)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スチールのような金属、酸化スズまたは酸化インジウムのような金属酸化物でありうる。望ましくは、導電性物質はアルミニウムである。通常、光導電体支持体は必要な機械的安定性を提供するのに適した厚さを有する。例えば、柔軟性ウェブ支持体は一般的に約0.01ないし約1mmの厚さを有する一方、ドラム支持体は一般的に約0.5mmないし約2mmの厚さを有する。
ポリカーボネート類の代表的な構造は次を含む:
Figure 2004359681
Figure 2004359681
電荷発生化合物は染料または顔料のように光を吸収して電荷キャリアを発生させうる物質である。適当な電荷発生化合物の例としては、メタルフリーフタロシアニン類、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、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、スクアリリウム系染料及び顔料、ヒドロキシ置換されたスクアリリウム系顔料、ペリルイミド類、Indofast(登録商標)Double Scarlet、Indofast(登録商標) Violet Lake B、Indofast(登録商標)Brilliant Scarlet及びIndofast(登録商標) Orangeという商品名でAllied Chemical Corporationから購入できる多核キノン類、MonastralTM Red、MonastralTM Violet及びMonastralTMRed Y という商品名でDuPontから購入できるキナクリドン類、ペリノン類、テトラベンゾポルピリン類とテトラナフタロポルピ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誘導体顔料、インジゴ系及びチオインジゴ系染料、ベンゾチオキサンチン誘導体、ペリレン3,4,9,10−テトラカルボキシル酸誘導体顔料、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、ポリメチン系染料、キナゾリン基を含有した染料、3次アミン類、非晶質セレン、セレン−テルル、セレン−テルル−ヒ素及びセレン−ヒ素のようなセレン合金、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。望ましくは、電荷発生化合物はオキシチタンフタロシアニン、ヒドロキシガリウムフタロシアニン及びこれらの粗合物を含む。
望ましくは、電荷発生層は電荷発生層重量基準に約10ないし約90重量%、さらに望ましくは、約20ないし約75重量%のバインダを含む。
バインダは電荷輸送化合物(電荷輸送層の場合)と電荷発生化合物(電荷発生層の場合)とを分散または溶解させうる。電荷発生層と電荷輸送層との両方に適当なバインダの例としては、ポリスチレン−co−ブタジエン、改質アクリル重合体、ポリビニルアセテート、スチレン−アルキド樹脂、ソヤ−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、ポリカーボネート類、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、ポリビニルブチラル、アルキド樹脂、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、エポキシ樹脂類、シリコン樹脂類、ポリシロキサン類、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、ノボラック、ポリ(フェニルグリシジルエーテル)−co−ジシクロフェンタジエン、前記重合体に使われる単量体の共重合体及びこれらの粗合物が挙げられる。ポリカーボネートバインダが特に望ましい。適当なポリカーボネートバインダの例としては、ビスフェノール−Aから誘導されたポリカーボネートA、シクロヘキシリデンビスフェノールから誘導されたポリカーボネートZ、メチルビスフェノールから誘導されたポリカーボネートC及びポリエステルカーボネートを挙げることができる。
感光体はまた追加の層を含みうる。このような層は公知されており、例えば障壁層、離型層、接着層及びサブ層を含む。離型層は障壁層が離型層と光導電要素間に挟まれた光導電要素の最上層を形成する。接着層は任意の追加層間に位置し、これら間の接着力を改善する。サブ層は電荷ブロッキング層であり、導電性支持体と光導電要素間に位置する。サブ層はまた導電性支持体と光導電要素間の接着力を改善しうる。
適当な障壁層は、架橋結合性シロキサノール−コロイダル性シリカコーティングとヒドロキシル化シルセスキノキサン−コロイダル性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/マレイン酸無水物共重合体、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、澱粉、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、ポリカーボネート類、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、前記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、ビニルクロライド/ビニルアセテート/マレイン酸ターポリマ、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のような有機バインダを含む。
前記有機バインダ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粗合物のような小型無機粒子を含有することもできる。通常的な粒子サイズは0.001ないし0.5μm、望ましくは、0.005μmである。望ましい障壁層はメチルセルロースと架橋結合剤としてグリオキサールを有するメチルビニルエーテル/マレイン酸無水物共重合体の1:1混合物である。
離型層トップコートは当技術分野で公知されている任意の離型層組成物を含みうる。望ましくは、離型層はフッ素化重合体、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、またはこれらの組み合わせである。さらに望ましくは、離型層は架橋結合シリコン重合体を含みうる。
代表的な接着層は、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)などのようなフィルム形成重合体を含む。望ましくは、接着層はポリ(ヒドロキシアミノエーテル)である。このような層が使われる場合、これらは望ましくは、約0.01ないし約5μmの乾燥厚さを有する。
サブ層は一般的に、ポリビニルブチラル、オルガノシラン類、加水分解性シラン類、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、シリコン類などを含む。ましくは、サブ層は約20ないし約2,000Åの乾燥厚さを有する。
電荷輸送化合物及びこれら化合物を含む感光体は、ドライまたはウェットトナー現像で画像を形成する方法に使われる。ウェットトナー現像はドライトナーに比べて高解像度の画像を提供し、画像定着の際により低いエネルギーで足りるという利点があるので、一般的に望ましい。有用なウェットトナーの例は公知されている。一般的に前記ウェットトナーは着色剤、樹脂バインダ、電荷ディレクター及びキャリア液体を含む。樹脂対顔料の比は2:1ないし10:1が望ましく、さらに望ましくは、4:1ないし8:1である。一般的に着色剤、樹脂及び電荷ディレクターによってトナー粒子が形成される。
下記実施例を通じて本発明をさらに詳細に記載する。
(実施例)
A.合成
電荷輸送化合物は次のように合成した。各化合物に付与した数字は上述の化学式の番号と一致する。
化合物(1)
機械的撹拌器、環流コンデンサ及び加熱マントルが具備された2L(Liter)の3口丸底フラスコに9−エチル−3−カルバゾールカルボキシアルデヒド(1mole、223.28g、Aldrich Chemical Companyから購入)とテトラヒドロフラン(600ml)を添加した。あらゆる固体が溶液になるまで加熱した。フェニルヒドラジン(119g、1.1mole、Aldrich Chemical Companyから購入)を添加した後、混合物を2時間還流させた。薄層クロマトグラフィ(TLC)が、出発物質が完全になくなり生成物が形成されたことを表したら、前記フラスコを室温に冷却させ,その後溶媒を蒸発させた。固体を濾過し、20mlのエタノールで洗浄し、乾燥させた。黄色の固体を得た(263g、80%収率)。
温度計と機械的撹拌器とが具備された250mlの3口丸底フラスコに前記製造した黄色の固体(0.1mole、33.14g)とDMSO(50ml)とを添加した。固体を溶解させた後、1,10−ジブロモデカン(15g、0.05mole、Aldrich
Chemical Companyから購入)を添加した。50% NaOH(20g)水溶液を添加し、2時間85℃で加熱した。前記混合物を室温に冷却させた後、2Lの水を添加した。淡い黄色の固体を沈殿させ、濾過した後、水で洗浄して乾燥させた。収率は49g(61%)、m.p. 119℃であった。前記固体のH−NMR スペクトルは次でピークを表した:1.26〜1.52ppm(m;16H)、1.62〜1.84ppm(m,4H)、3.82〜4.01ppm(t;4H)、4.25〜4.47ppm(q,6H)、6.85〜6.96ppm(t;2H)、7.09〜7.25ppm(m;2H)、7.29〜7.54ppm(m;12H)、7.70〜7.79ppm(s;2H)、7.86〜7.98ppm(dd;2H)、8.08〜8.19ppm(d;2H)、8.28〜8.38ppm(d;2H)。H−NMRスペクトルは化合物(1)の構造と完全に一致する。
化合物(2)
1,10−ジブロモデカン(0.05mole)の代わりに1,5−ジブロモデカン(0.05mole、Aldrich Chemical Companyから購入)を使用することを除いては化合物(1)の方法によって化合物(2)を製造した。収率は65%、m.p. 203℃であった。前記固体のH−NMRスペクトルは次でピークを表した:1.35〜1.49ppm(t;6H)、1.60〜1.75ppm(m,2H)、1.77〜1.97ppm(m;4H)、3.93〜4.10ppm(t,4H)、4.28〜4.44ppm(q;4H)、6.86〜6.98ppm(t;2H)、7.28〜7.53ppm(m;14H)、7.73〜7.82ppm(s;2H)、7.88〜7.99ppm(dd;2H)、8.06〜8.17ppm(d;2H)、8.28〜8.39ppm(d;2H)。H−NMRスペクトルは化合物(2)の構造と完全に一致する。
化合物(3)
1,10−ジブロモデカン(0.05mole)の代わりに1,4−ジブロモデカン(0.05mole、Aldrich Chemical Companyから購入)を使用することを除いては化合物(1)の方法によって化合物(3)を製造した。収率は70%、m.p.207℃であった。前記固体のH−NMRスペクトルは以下でピークを表した:1.33〜1.50ppm(t;6H)、1.80〜2.06ppm(m,4H)、3.92〜4.16ppm(m;4H)、4.21〜4.51ppm(q;4H)、6.87〜7.03ppm(t;2H)、7.10〜7.24ppm(m;2H)、7.27〜7.60ppm(m;14H)、7.72〜7.82ppm(s;2H)、7.87〜7.98ppm(dd;2H)、8.04〜8.19ppm(d;2H)、8.27〜8.39ppm(s;2H)。H−NMRスペクトルは化合物(3)の構造と完全に一致する。
化合物(4)
機械的撹拌器と環流コンデンサとが具備された3Lの3口丸底フラスコにカルバゾール(177.78g、1.063mole、Aldrich Chemical Companyから購入可能)、1−ブロモへプタン(200g、1.117mole、Aldrich
Chemical Companyから購入可能)、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド(12.00g、0.053mole、Aldrich Chemical Companyから購入可能)及びトルエン(800ml)を添加した。前記混合物を室温で30分間撹拌した。
その後、50%NaOH水溶液(400g)を添加した後、混合物を5時間還流させた。前記混合物を室温に冷却させると、有機相が現れた。有機相を分離し、水で洗浄して硫酸マグネシウム(MgSO)で乾燥させ、濾過して蒸発させてあらゆる溶媒を除去した結果、オイルを得た。収率は78%(220g)であった。H−NMRスペクトルを記録し、これはN−ヘプチルカルバゾールの構造と一致した。
機械的撹拌器と滴下じょうご及び温度計が具備された1Lの3口丸底フラスコに、N−ヘプチルカルバゾール(282g、1.062mole、前段階で製造)とDMF(500ml)とを添加した。前記フラスコを内部温度が5℃になるまで氷浴に置いた後、POCl(109g、1.17mole)を滴下じょうごで滴加した。添加する間、温度は5℃以上に上がらないようにした。添加が完了した後で前記フラスコを沸騰バスに2時間置いた。その後、フラスコ内の前記溶液を室温に冷却させた後、多量の水(3L)に添加した。前記固体を濾過してから水で反復して洗浄し、乾燥させた。収率は75%であった。H−NMRスペクトルを記録し、これは9−ヘプチルカルバゾール−3−カルボキシアルデヒドと一致した。
機械的撹拌器、環流コンデンサ及び加熱マントルが具備された2Lの3口丸底フラスコに9−ヘプチルカルバゾール−3−カルボキシアルデヒド(1mole、293.45g)とテトラヒドロフラン600mlを添加した。あらゆる固体が溶液になるまで加熱した。フェニルヒドラジン(119g、1.1mole、Aldrich Chemical Companyから購入)を添加し、前記混合物を2時間還流させた。TLCが、出発物質が完全になくなって生成物が形成されたことを表したら、前記フラスコを室温に冷却されるように置いて溶媒を蒸発させた。前記固体を濾過し、20mlのエタノールで洗浄して乾燥させた。黄色の固体を得た(294g、83%収率)。
温度計と機械的撹拌器とが具備された250mlの3口丸底フラスコに前記製造した黄色の固体(0.1mole、38.36g)と50mlのDMSOを添加した。固体を溶解させた後、1,10−ジブロデカン(15g、0.05mole)を添加した。50%NaOH水溶液(20g)を添加し、2時間85℃で加熱した。前記混合物を室温に冷却させた後、2Lの水に添加した。淡い黄色の固体が沈殿され、これを濾過して水で洗浄した後、乾燥させた。収率は25g(55%)、m.p. 116℃であった。固形分のH−NMRスペクトルは次でピークを表した:0.70〜0.96ppm(t;6H)、1.01〜1.62ppm(m.28H)、1.64〜2.00ppm(m;8H)、3.80〜4.06ppm(t,4H)、4.18〜4.42ppm(t;4H)、6.77〜7.00ppm(t;2H)、7.12〜7.29ppm(m;4H)、7.28〜7.58ppm(m;12H)、7.67〜7.81ppm(s;2H)、7.85〜8.01ppm(dd;2H)、8.07〜8.22ppm(d;2H)、8.26〜8.43ppm(s;2H)。H−NMRスペクトルは化合物(4)の構造と完全に一致する。
化合物(5)
1,10−ジブロモデカンの代わりに1,5−ジブロモデカンを使用することを除いては化合物(4)の方法によって化合物(5)を製造した。収率は45%、m.p.120℃であった。前記固体のH−NMRスペクトルは以下でピークを表した:0.69〜0.95ppm(t;6H)、1.05〜1.49ppm(m,20H)、1.75〜1.98ppm(m;6H)、3.84〜4.12ppm(t,4H)、4.16〜4.40ppm(t;4H)、6.86〜7.00ppm(t;2H)、7.15〜7.29ppm(m;4H)、7.37〜7.51ppm(m;12H)、7.71〜7.83ppm(s;2H)、7.88〜8.00ppm(dd;2H)、8.06〜8.19ppm(d;2H)、8.26〜8.40ppm(s,2H)。H−NMRスペクトルは化合物(5)の構造と完全に一致する。
化合物(6)
1−ブロモへプタンの代わりに1−ブロモ−3−プロピルベンジンを使用することを除いては化合物(5)の方法によって化合物(6)を製造した。収率は60%、m.p. 184℃であった。H−NMRスペクトルは化合物(6)の構造と完全に一致する。
B.H−NMR測定
H−NMRスペクトルは内部基準として0.03% v/v テトラメチルシラン(Aldrich Chemical Companyから購入)を有するCDCl溶媒を使用して300MHz Bruker NMR分光分析器(Bruker Instruments Inc.、Billerica、MAから購入)で得た。下記の略語を使用した:s=シングレット(singlet);d=ダブレット(doublet);dd=ダブルダブレット(double doublet);m=マルチプレット(multiplet);q=カルテット(quartet);t=トリプレット(triplet)。
C.熱転移
多様な電荷輸送物質に対する熱転移データはDSC冷凍冷却システム(DSC refrigerated cooling system)(−70℃最低温度限界)、乾燥ヘリウム及び窒素交換ガスが具備されたTA Instruments Model 2929 時差走査熱量計(New Castle、DE)を使用して収集した。熱量計はバージョン8.10Bのソフトウェアを有するThermal Analyst 2100ワークステーションで実行した。空いたアルミニウムポールを基準として使用した。
サンプルをそれだけで、そしてポリカーボネートZ(”PCZ”)との混合物で試験した。純粋なサンプルは、4.0ないし8.0mgの純粋な電荷輸送物質をアルミニウムサンプルパンに置き、DSC試験のための気密サンプルを作るために上蓋(lid)にしぼを形成することによって準備した。結果は質量当たり基準として正規化した。
ポリカーボネートZ−混合サンプルは、アルミニウムサンプルパンの下部をポリカーボネートZ中の電荷輸送物質の固形分が15〜20%の溶液で容量まで入れた後、一夜空気乾燥させて準備した。それぞれの空気乾燥されたサンプルをさらに24〜48時間50〜55℃の対流オーブンに入れて残留溶媒を除去した後、上部サンプル蓋(lid)にしぼを形成してDSC試験のための気密サンプルを製造した。一般的なサンプルサイズは7.0ないし15.0mgであった。また、結果を質量当たり基準で正規化した。
各サンプルを下記プロトコルによって熱転移挙動を評価した。
1.0℃で平衡化(Equilibrate)(不履行(Default)−窒素熱交換ガス)
2.5分間等温(Isothermal)
3.外部事件(External Event);窒素熱交換ガス
4.電荷輸送物質の融点より30℃高い温度まで10.0℃/分に傾斜(Ramp)
5.外部事件:ヘリウム熱交換ガス
6.5分間等温
7.0℃まで10.0℃/分に傾斜
8.外部事件:窒素熱交換ガス
9.5分間等温
10.電荷輸送物質の融点より40℃高い温度まで10.0℃/分に傾斜(ramp)
11.外部事件:ヘリウム熱交換ガス
12.5分間等温
13.0℃まで10.0℃/分に傾斜
14.外部事件:窒素熱交換ガス
15.5分間等温
16.275℃まで10.0℃/分に傾斜
第1サイクル(段階1〜7)を使用して(a)サンプルの熱履歴を除去し、(b)結晶性電荷輸送物質に対する溶融転移を得、(c)サンプルを製造する間に電荷輸送物質が結晶化し、均質な電荷輸送物質/ポリカーボネートZ混合物を得た。均質な混合物は、電荷輸送物質(溶融または鋳造)がポリカーボネートZと混合される場合にのみ得られる。
第2サイクル(段階8〜13)は、ガラス転移温度及び電荷輸送物質再結晶化または溶融転移を確認するのに使用した。第3サイクル(段階14〜16)は、最終熱転移を報告するのに使用した。
結果は下記表1に図示した。あらゆる温度は℃に表した。”CTM”は電荷輸送化合物を表す。”PCZ”はポリカーボネートZバインダを表す。
Figure 2004359681
予想通りに、エチルからヘプチルにR(式Iで)の脂肪族鎖の長さが長くなれば、Tが低くなる(化合物(2)と化合物(5)との比較)。また、ペンチルからデシルにX−Y連結(式Iで)の鎖長さが長くなれば、同じく、Tが低くなる(化合物(2)と化合物(1)との比較)。ポリカーボネートZバインダの存在下において、化合物(3)と(6)のTは、前記バインダからCTMが相分離したため測定不能であった。
D.有機感光体製造方法
Iダイコーティング
ポリカーボネートZバインダ(Mitsubishi Gas Chemicalから”Lupilon Z−200”樹脂との名称で購入)のうちの選択された電荷輸送化合物50重量%を含有した電荷輸送溶液を、溶解度によって120.0gのテトラヒドロフラン中の10.0gまたは15.0gの電荷輸送化合物の溶液を15.0gのポリカーボネートZと0.03gのDow Corning
510 Fluidと混合することによって製造した。
その後、前記電荷輸送溶液を、1ohm/squareアルミニウム蒸気コートと前記アルミニウム蒸気コートを覆っている追加の0.25μm厚さのPETサブ層を有する3mil(76μm)厚さのPETフィルム(Du Pont社のMelinex 442ポリエステルフィルム)にダイコーティングした。PETサブ層を含める目的は、接着力を改善し、電荷輸送層への電荷の注入を防止するものであった。乾燥された電荷輸送層は公称厚さが8.75μmであった。ダイコーティング方法(スロットコーティングともいう)はE.CohenとE.Gutoff、Modern Coating and Drying Technology、VCH Publishers、Inc.NewYork、1992、pp.117〜120に記載されている。
オキシチタンフタロシアニン顔料(H. W. Sands Corp.、Jupiter、FIから購入)32.6g、S−Lec B Bx−5 ポリビニルブチラル樹脂(積水化学社から購入)32.6g及び684.4gの2/1(w/w)メチルエチルケトン/トルエンを8時間の間、再循環方式で作動する水平サンドミルを使用して微分化して分散液を製造した。コーティングする前に2:1(w/w)メチルエチルケトン/トルエン 1113gを添加して前記ストック溶液を3.5wt%固形分で希釈した。生成された分散液を電荷輸送層上にダイコーティングして乾燥させ、公称厚さが0.27μmである電荷発生層を形成した。前記二重層有機光導電体を障壁層でオーバーコーティングした。
2個の相異なる障壁層溶液を使用した。第1階(”障壁層A”)は水の中の3%Methocel A15L V 86.3g、水の中の3% Gantrez AN−169重合体(ISP Technologiesから購入可能)86.3g、メタノール172.44g、水の中の0.65gの40% グリオキサール40、及び0.07g Triton X−100界面活性剤を混合して製造した。他の障壁層溶液(”障壁層B”)は217.6gの6% S−Lec Bx−5ポリビニルブチラル樹脂、1385.7gのイソプロピルアルコール、33.5gのNalco 1057 コロイダル性シリカ、33.1% Z−6040 シラン(イソプロピルアルコール/水の中のDow Corning 50/50(w/w)及び130.17g Gantrez AN−169重合体を米国特許第5,733,698号に記載された方法によって混合して製造した。
障壁層溶液を二重層有機光導電体上にスロット−ダイコーティングし、乾燥させて公称厚さが0.4μmの層を形成した。
(ii)ラミネーション
逆二重層有機感光体は電荷輸送物質で化合物1〜6を統合させて製造した。ポリカーボネートZバインダのうち選択された電荷輸送化合物50重量%を含有した電荷輸送溶液は、8.0gのテトラヒドロフラン中の電荷輸送化合物1.25gと2.50gトルエン中のポリカーボネートZ1.25gを混合することによって製造した。その後、電荷輸送溶液は0.3ミクロンのポリエステル樹脂サブ層(Vitel(登録商標)PE−2200、Bostik、Middletown、MA)を有する3mil(76μm)厚さのアルミナ処理されたポリエチレンテレフタレートフィルム(1オーム/スクエアアルミニウム蒸気コートを有するDu Pont社のMelinex(登録商標) 442 ポリエステルフィルム)上にMeyerロッド(#36)でハンドコーティングした後、乾燥させて9μm厚の電荷輸送層を形成した。
分散液は1.35gのオキシチタンフタロシアニン顔料(H.W.Sands Corp.、Jupiter、FI)、1.35gのS−Lec B Bx−5 ポリビニルブチラル樹脂(積水化学社)、26gのメチルエチルケトン、及び13gのトルエンを再循環方式で作動する水平サンドミルで8時間の間、微分化して製造した。生成された分散液を下塗りしていない2mil(51μm)厚さのPETフィルム上にスロットダイコーティングした後、80℃で10分間乾燥させてPETフィルム上に0.27μm厚さの電荷発生層を形成した。
電荷輸送層と電荷発生層とはModel 447 Matchprint TM Laminator(Imation Corp.、Oakdale、Minn.から購入)を使用して140℃で共にラミネーションした。ラミネーション後、2mil(51μm)PETフィルムを電荷発生層表面から剥がして逆二重層有機感光体を形成した。
E.溶解度試験
それぞれの電荷輸送化合物に対する溶解度試験は溶媒としてテトラヒドロフランを使用して室温で行った。溶解度結果は飽和溶液の固形分百分率に記録した。一般的に溶解度値を最大化することが望ましい。
F.静電気的試験
静電気的試験は多数の逆二重層有機感光体サンプルを使用して行った。サンプルはラミネーションまたはダイコーティングで製造した。
化合物1〜6の静電気的試験を、QEA PDT−2000装置(Quality Engineering Associates、Inc.、Burlington、MAから購入可能)によって周囲温度で行い、記録した。帯電は8kVで行った。放電は、感光体をファイバ光ケーブルの下に780nm濾過されたタングステン光源に露出させて行った。
各サンプルは、2マイクロジュール/cmのエネルギーに0.05秒間露出させた。総露出強度は20マイクロワット/cmであった。帯電後、受容電圧Vaccをボルトで測定した。この値は第1サイクル後のVaccとして記録した。このような初期充電後の1秒の暗減衰後のサンプルを2マイクロジュール/cmの0.05秒光パルスに780nmで放電した後、残留電圧Vresをボルトで記録した。この値は第1サイクル後のVresとして記録した。合計1000サイクル後のVaccとVresとを測定した。一般的にVaccを最大化し、Vresを最小化することが望ましい。
Figure 2004359681
表2のデータは、これら電荷輸送物質が感光体を作るのに適していることを表す。
下記に,他の複数の実施例について説明する。
Figure 2004359681
Figure 2004359681
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化合物(8)
環流コンデンサ、機械的撹拌器及び加熱マントルが具備された5Lの3口丸底フラスコにカルバゾール(579.62g、3.47mole、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)、1−ブロモブタン(500g、3.65mole、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド(39.48g、0.17mole、Aldrich Chemical Companyから購入可能)及び3Lのトルエンを添加した。前記混合物を室温で30分間撹拌した。その後、50% NaOH水溶液(1300g)を添加し、混合物を5時間還流させた。前記混合物を室温で冷却させた後、有機相を分離して水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過して蒸発させてあらゆる溶媒を除去した結果、液体生成物を得た。収率は644g(83%)であった。この段階でCDClのうち生成物のH−NMRスペクトルはN−ブチルカルバゾールの構造と一致した。
機械的撹拌器、滴下じょうご、及び温度計が具備された3Lの3口丸底フラスコにN−ブチルカルバゾール(644g、2.88mole、前段階で製造)及びDMF(1300ml)を添加した。前記フラスコをフラスコ内部温度が5℃になるまで氷浴に置いた後、POCl(498g、3.25mole、Aldrich Chemical Companyから購入可能)を滴下じょうごで滴加した。添加する間、温度が5℃より高く上がらないようにした。フラスコ内の溶液を室温で冷却し、多量の水(3L)に添加した。固体を濾過し、水で反復して洗浄した後、乾燥させた。収率は668g(92%)であった。CDClでのこの段階の生成物のH−NMRスペクトルは9−ブチルカルバゾール−3−カルボクスアルデヒドと完全に一致した。
機械的撹拌器と環流コンデンサ及び加熱マントルが具備された2Lの3口丸底フラスコに9−ブチルカルバゾール(668g、2.66mole、前段階で取得)、500mlトルエン及びフェニルヒドラジン(316.4g、2.93mole、Aldrich Chemical Companyから購入可能)を添加した。前記混合物を2時間還流させた。薄層TLCは出発物質が完全に消え、生成物が形成されたことを表した。フラスコを室温で冷却し、固体を収集し、100mlのエタノールで洗浄して乾燥させた。収率は773g(85%)であった。CDCl中のこの段階の生成物のH−NMRは予想生成物と完全に一致した。
温度計と機械的撹拌器とが具備された250mlの3口の丸底フラスコに前段階の生成物(34.15g、0.1mole)と50mlのDMSOを添加した。固体が溶解された後、1,5−ジブロモへプタン(11.5g、0.05mole、Aldrich Chemicals Company)を添加した。50% NaOH(20g)水溶液を添加し、混合物を85℃で2時間加熱した。混合物を室温に冷却した後、2Lの水に添加した。室温で放置時に固形化されるゴム質の固体を得て、これを水で反復洗浄した後、乾燥させた。粗生成物(20g)を得た。生成物は活性炭とシリカとでエチルアセテートから4回再結晶した。淡い黄色の固体を得、これは真空オーブン(80℃)で6時間の間乾燥された。融点は182〜183℃であった。CDClでの最終生成物のH−NMRは次でピークを表した:0.78〜1.07ppm(t,6H)、1.31〜1.49ppm(m;4H)、1.48〜1.59ppm(m,2H)、1.59〜1.74ppm(m;2H)、1.75〜1.99ppm(m,6H)、3.91〜4.08ppm(t;4H)、4.22〜4.37ppm(t;4H)、6.79〜7.03ppm(t,2H)、7.14〜7.29ppm(t;2H)、7.29〜7.54ppm(m;14H)、7.71〜7.85ppm(s,2H)、7.87〜8.02ppm(dd;2H)、8.05〜8.21ppm(d;2H)、8.25〜8.43ppm(d;2H)。このH−NMRスペクトルは化合物(8)の構造と一致する。
化合物(9)
1,5−ジブロモへプタン(0.05mole)の代わりに1,6−ジブロモヘキサン(0.05mole、Aldrich Chemical Companyから購入)を使用することを除いては化合物(8)の方法によって製造した。融点は186〜187℃であった。CDCl中の最終生成物のH−NMRスペクトルは次でピークを表した:0.84〜1.05ppm(t,6H)、1.32〜1.48ppm(m;4H)、1.48〜1.69ppm(m;4H)、1.73〜1.99ppm(m;8H)、3.90〜4.08ppm(t;4H)、4.21〜4.40ppm(t;4H)、6.84〜6.97ppm(t;2H)、7.15〜7.25ppm(t;2H)、7.29〜7.56ppm(m;14H)、7.71〜7.84ppm(s;2H)、7.84〜7.99ppm(dd;2H)、8.06〜8.22ppm(d;2H)、8.26〜8.43ppm(d;2H)。H−NMRスペクトルは化合物(9)の構造と完全に一致した。
化合物(10)
1,5−ジブロモへプタン(0.05mole)の代わりに1,8−ジブロモオクタン(0.05mole、Aldrich Chemical Companyから購入可能)を使用したことを除いては化合物(8)の方法によって化合物(10)を製造した。CDCl中の最終生成物のH−NMRスペクトルは次でピークを表した:0.80〜1.09ppm(t,6H)、1.19−1.98ppm(m;20H)、3.85〜4.07ppm(t;4H)、4.17〜4.40ppm(t;4H)、6.83〜6.97ppm(t;2H)、7.13〜7.56ppm(m;16H)、7.69〜7.83ppm(s;2H)、7.85〜7.99ppm(dd;2H)、8.05〜8.20ppm(d;2H)、8.25〜8.41ppm(d;2H)。H−NMRスペクトルは化合物(10)の構造と完全に一致した。
G.イオン化電位プロトコル
イオン化電位(Ip)測定のためのサンプルは、実施例中の2、3、5、6、8、9及び比較例Aの化合物をテトラヒドロフランにそれぞれ溶解させて製造した。各溶液を、アルミナ処理されたポリエステル支持体上にハンドコーティングして電荷輸送物質(CTM)層を形成した。ここで,上記ポリエステル支持体はメチルセルロース系接着サブ層に精密コーティングされている。前記サブ層の役割は、CTM層の接着力を改善し、CTMの結晶化を遅延させ、CTM層の欠陥を通じたAl層からの電子光放出を除去することである。6.4eV以下の量子エネルギー光を照射しても、サブ層を通じたAlからの光放出が検出されなかった。
また、接着サブ層は測定時にその上に電荷の蓄積を避けられる程度の十分な導電性を有していた。サブ層とCTM層との厚さは約0.4μmであった。バインダ物質はIp測定のためのサンプルの製造時にCTMに使われていなかった。ほとんどの場合に薄いCTM層は中間程度の安定した非晶質上に存在し、数時間の間結晶化を遅延させてサンプルの測定が可能である。しかし、いくつかの場合には結晶化は、化合物(9)に対して観察されるようにコーティング後、直ちに始まった。前記CTMのサンプル層は非晶質であったが、Ip測定時に決定含有が現れた。
イオン化電位は本願に引用により統合されたE.Miyamoto、Y.Yamaguchi及びM.Yokoyamaによる”Ionization Potential of Organic Pigment Film by Atmosphe ric Photoelectron Emission Analysis”(Electrophotography、28、Nr.4、p.364(1989))に記載されたものと類似した空気方法で電子光放出により測定した。サンプルは重水素ランプソースを有する石英単色光器からの単色光に照射した。入射光ビームの電力は2−5・10−8Wであった。-300Vの負電圧をサンプル支持体に印加した。
照射のための4.5×15mmスリットを有するカウンタ電極をサンプル表面から8mm離れた距離に置いた。カウンタ電極を光電流測定のために開放入力体系に作動するBK2−16タイプ電位計の入力部に連結した。10−15〜10−12ampの光電流は照射下で回路に流れた。光電流Iは、入射光の光子エネルギーhνに強く依存した。I0.5=f(hν)依存性をプロットした。一般的に入射光量子エネルギーに対する光電流自乗根の依存性はスレショルド近くで線形関係で説明される[E.Miyamoto、Y.YamuguchiとM.Yokoyamaの”Ionization Potential of Organic Pigment Film by Atmospheric Photoelectron Emission Analysis”、Electrophotography、28、Nr.4、p.364(1989)と、M.CordonaとL.Leyの”Photoemission
in Solids”、Topics in Applied Physics、26、1−103(1978)参照]。前記依存性の線形部分はhν軸に外挿され、Ip値を交差点での光子エネルギーとして測定された。イオン化電位測定は±0.03eVの誤差を有する。
H.ホール移動度
電荷キャリア移動度測定のためのサンプルは、実施例中の2、3、5、6、8及び比較例Aの化合物をそれぞれバインダと共にテトラヒドロフランに溶解させて固形分が1%の溶液を形成して製造した。バインダはポリカーボネートZ(三菱化学社、White Plains、NYから購入)であった。サンプル/バインダ比を4:6または5:5とした。各溶液をアルミナ処理されたポリエステル支持体上にコーティングしてCTM層を形成した。CTM層の厚さは5〜10μmであった。制限された溶解度を有する化合物(9)のようなサンプルの移動度は測定できなかった。
ホールドリフト移動度は本発明に引用により統合された”帯電されていないSe電子写真層の放電動力学”、Lithuanian Journal of Physics、6、p.569〜576(1966)、E.Montrimas、V.Gaidelis、and A Pazera)に記載された飛行時間法を利用して測定した。ポジティブコロナ帯電はCTM層内部に電場を発生させた。窒素レーザーパルス(パルス持続時間が2nsであり、波長が337nm)に照射して層表面に電荷キャリアを発生させた。パルスを照射した結果、照射前の初基電位対比1〜5%まで層表面の電位が減少した。光周波数帯域電位計に連結されたキャパシタンスプローブで表面電位の速度dU/dtを測定した。通過時間tは線形または二重ログスケールでdU/dt過度値曲線での変化によって測定した。ドリフト移動度は、式μ=d/U・tにより計算され、ここで、dは層厚であり、Uは照射時の表面電位である。6.4・10V/cmの電場強度Eでの移動度値は表3に表した。移動度の電場依存度は近似的に下記関数で表すことができる:
Figure 2004359681
ここで、αは移動度の電場依存性を表すパラメータである。パラメータαの値は表3に表した。
電荷輸送物質のホール移動度とイオン化電位
Figure 2004359681
I.拡張された静電気的サイクリング
拡張された静電気的サイクリングは本件出願人の研究所内で考案されて開発され、ドラムの周囲にラッピングされた3個以下のサンプルストライプが試験できるテストベッドを使用して測定した。長さが50cmであり、幅が8.8cmである3個のコーティングされたサンプルストライプをアルミニウムドラム(直径が50.3cm)の周囲に完全に、そして平行に固定した。少なくとも1つのストライプは精密にウェブコーティングされ、内部基準点として使われる対照サンプル(比較例A)であった。このような静電気的サイクリングテスターで、ドラムは8.13cm/sec(3.2ips)の速度で回転し、テスターでの各ステーションの位置(距離及びサイクル当たり経過時間)は下記表4に記載した。
ドラムにラッピングされたサンプルの周囲の静電気的テストステーション
Figure 2004359681
第1静電プローブ(Trek 344 静電気メートル、Trek、Inc.製品Medina、NY)がレーザーストライクステーション後の0.34秒後に、そしてスコロトロン後の0.78秒後に位置する。また、第2プローブ(Trek 344 静電気メートル)は第1プローブから1.21秒、そしてスコロトロンから1.99秒に位置する。あらゆる測定は周囲温度及び相対湿度で行われる。
静電気的測定は数回実行したことを編集して得た。最初の3個の診断テスト(初期プロドテスト、初期VlogE、初期暗減衰)は、新しいサンプルの静電気的サイクリングを評価するためのものであり、最後の3個の同じ診断テスト(最終プロドテスト、最終VlogE、最終暗減衰)はサンプルをサイクリングした後で行われる。
1)プロドテスト:前記診断テストの間、イレーズバーはつけておき、サンプルは各サイクルの初期に再充電した(スコロトロンがオフ状態に表示された場合、除外)。テスト順序は次の通りである。3個の完全なドラム回転の間、サンプルを完全に充電し(レーザーオフ)、第4回サイクルで780nm及び600dpiのレーザーで放電、次の3回サイクル(レーザーオフ状態)の間、完全帯電し、第8サイクル(コロナ及びレーザーオフ状態)で720nmのイレーズランプのみで放電し、最後に最終3回サイクル(レーザーオフ状態)間に、完全帯電させた。
2)VLOGE:このテストはレーザー電力(露光持続時間50ns)の関数であってベルトの放電電圧をモニタリングし、多様なレーザー強度水準に対する光導電体の光誘導された放電を測定する。それぞれのドラム回転毎に増加するレーザー電力水準に完全なサンプルを充電及び放電した。セミログプロットを描いて(電圧:logE)サンプルの感度及び作動電力セッティングを確認した。
3)暗減衰:このテストはレーザーまたはイレーズ照射をせずに経時的な電荷受容損失を測定し、(i)電荷発生層から電荷輸送層に残留ホールの注入、(ii)捕獲された電荷の熱放出、及び(iii)表面またはアルミニウム底面から電荷の注入の指標として使われうる。ベルトが完全に充電された後、充電を中断してプローブは90秒の期間にわたり表面電圧を測定した。初基電圧での減衰を時間に対してプロットした。
4)ロングラン:。各ベルト−ドラム回転毎に下記順序に従って、ベルトを100ドラム回転の間静電気的にサイクリングした。ベルトをコロナで帯電し、レーザーを周基的につけたり消したりして(80〜100゜セクション)ベルトの一部を放電させた。最後に、イレーズランプは次のサイクルを準備するために全ベルトを放電させた。ベルトの第1セクションは決して露光されず、第2セクションは常に露光され、第3セクションは決して露光されず、最後のセクションは常に露光されるようにレーザーをサイクリングした。このパターンを総100ドラム回転の間に、反復して、毎5回目のサイクルに対するデータを記録した。
5)100回サイクル(ロングランテスト)後、プロドテスト、VLOGE、暗減衰診断テストをさらに行った。
表5は、初期プロドテストと最終プロドテスト診断テスト結果を示す。電荷受容電圧(Vacc、第3サイクルから得た第1プローブ平均電圧)、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)、機能的暗減衰電圧(Vdd、第3サイクルから得た第1プローブと第2プローブ間の平均電圧差)及び残留電圧(Vres、第8サイクルから得た平均電圧)に対する値を初期サイクル及び最終サイクル(100回サイクル後)に対して記録した。
ナイフコーティングされた逆二重層構造の静電気的サイクリング
Figure 2004359681
A.合成
化合物(13)
化合物(13)は次のように合成した。機械的撹拌器と環流コンデンサとが具備された2Lの3口丸底フラスコに4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド(Aldrich、Milwaukee、WIから購入し、そのまま使用)112.0g(0.41mole)を添加した後、400mlのTHFを添加した。前記溶液に48.77g(0.45mole)のフェニルヒドラジン(Aldrich、Milwaukee、WIから購入し、そのまま使用)を添加した。前記溶液を2時間、還流させた。室温に冷却した後、溶液の体積が50mlになるまで溶液から溶媒を蒸発させた。
その後、エタノール(50ml)を添加して固体を沈殿させ、前記固体を濾過して収集した後、エタノール(50ml)で洗浄し、60℃の真空オーブンで6時間、乾燥させた。収率は146g(98%)であった。CDCl中の固体のH−NMRスペクトル及びIRスペクトルは予想生成物と完全に一致した。固体のH−NMRスペクトルは次でピークを表した。3.8ppm(N−H)(s;1H)と7.19〜7.55ppm(m;20H)。固体のIRスペクトルは1688cm−1(C=O)と3293cm−1(N−H)でピークを表した。
機械的撹拌器と温度計とが具備された250mlの3口丸底フラスコにDMSO(100ml)と前記反応の固体生成物(18.17g、0.05mole)を添加した。前記溶液を固体生成物が溶液になるまで30℃で加熱した。1,5−ジブロモペンタン(5.75g、0.025mole)(Aldrich、Milwaukee、WIから購入可能)を前記溶液に添加した後、25%NaOH水溶液(20g)を添加した。この溶液を70〜80℃で4時間、加熱した。室温に冷却した後、ゴム質の物質が3口丸底フラスコで観察された。ゴム質の物質上の液体を注いで除去した。残留ゴム質の物質を水で洗浄し繰り返して固体を得、これをまず活性炭でトルエン/エタノール(50:50体積比)から再結晶した。
前記物質を活性炭とシリカゲル(第3再結晶でのみ添加)とでエタノールから第2及び第3回再結晶した。生成物を50℃の真空オーブンで6時間、乾燥させた。収率は7.90g(40%)であった。融点は77℃であった。CDCl中の生成物のH−NMRスペクトルとIRスペクトルとは化合物(13)の提案された構造と完全に一致した。固体のH−NMRスペクトルは次でピークを表した:1.51〜1.59ppm(m;2H)、1.73〜1.81ppm(t;4H)、3.86〜3.99ppm(t;4H)、6.95〜7.64ppm(m;40H)。IRスペクトルは2847cm−1、2910cm−1及び3031cm−1でピークを表した。
B.H−NMR測定
H−NMRスペクトルは内部基準で0.03% v/v テトラメチルシラン(Aldrich Chemical Companyから購入可能)を有するCDCl溶媒を使用して300MHz Bruker NMR分光分析器(Bruker Instruments Inc.、Billerica、MAから購入可能)で得た。下記略語を使用した:s=シングレット;d=ダブレット;dd=ダブルダブレット;m=マルチプレット;q=カルテット、t=トリプレット。
C.IRスペクトル測定
IRサンプルはIRカード(3M、St.Paul、MNから購入可能な3Mの使い捨ての支持体タイプ61ポリエチレン)上にサンプルのCHCl溶液を置くことによって得た。IRスペクトルはPerkin Elmer、Norwalk、Connecticutから購入可能なPerkin Elmer 16PCFT−IR分光分析器で得た。
D.融点測定
化合物(13)の融点はDSC冷凍冷却システム(−70℃最低温度制限)、乾燥ヘリウム及び窒素交換ガスが具備されたTA Instruments Model 2929 時差走査熱量計(New Castle、DE)で収集した。熱量計はバージョン8.10Bのソフトウェアを備えたThermal Analyst 2100ワークステーションで作動した。空いたアルミニウムポールを基準で使用した。
アルミニウムサンプルペンに化合物(13)4.0ないし8.0mgを置いて上蓋(lid)にしぼを形成してDSCテストのための気密サンプルを製造した。結果は質量当たり基準で正規化した。
各サンプルを下記プロトコルによって熱転移挙動を評価した。
17.0℃で平衡化(不履行−窒素熱交換ガス)
18.5分間等温
19.外部事件:窒素熱交換ガス
20.200℃まで10.0℃/分に傾斜。
E.有機感光体製造方法
化合物(13)と比較例A(米国特許第6,140,004号の化合物(2)を使用)とを含む逆二重層有機感光体を製造した。ポリカーボネートZバインダに化合物(13)50重量%を含有した電荷輸送溶液は8.0gのテトラヒドロフラン中の化合物(13)1.25gとトルエン2.50g中のポリカーボネートZ 1.25gを混合して製造した。その後、電荷輸送溶液を0.3ミクロンのポリエステル樹脂サブ層(Vitel(登録商標)、Bostik、Middletown、MAから購入)を有する76μm(3mil)厚さのアルミナ処理されたポリエチレンテレフタレートフィルム(1オーム/スクエアアルミニウム蒸気コートを有するDupont社のMelinex(登録商標)442 ポリエステルフィルム)上にMeyerロッド(#40)でハンドコーティングした後、乾燥させて9μmの厚さを有する電荷輸送層を形成した。
分散液は1.35gのオキシチタンフタロシアニン顔料(H.W.Sands Corp.、Jupiter、FI)、1.35gのS−Lec B Bx−5 ポリビニルブチラル樹脂(積水化学社製造)、26gのメチルエチルケトン、及び13gのトルエンを再循環モードで作動する水平サンドミルで8時間、微分化して製造した。生成された分散液を下塗りしていない2mil(51μm)厚さのPETフィルム上にダイコーティングし、80℃で10分間乾燥させてPETフィルム上に0.27μmの電荷発生層を形成した。
電荷輸送層と電荷発生層とをModel 447 MatchprintTMLaminator(Imation Corp.Oakdale、Minnから購入)で140℃で共にラミネーションした。ラミネーション後、2mil(51μm)PETフィルムを電荷発生層の表面から剥がして逆二重層有機感光体を製造した。
F.静電気的試験
静電気的試験は多数の逆二重層有機感光体サンプルについて行った。サンプルはラミネーションまたはダイコーティングにより製造した。
化合物(13)と比較例A(米国特許第6,140,004号の化合物(2)を使用)の静電気的試験を周囲温度でQEA
PDT−2000装置で行い、記録した。帯電は8kVで行った。放電はファイバ光ケーブル下に780nm濾過されたタングステン光源に感光体を露出させて行った。各サンプルを0.05秒間、2マイクロジュール/cmのエネルギーに露出させた。総露出強度は20マイクロワット/cmであった。充電後、受容電圧Vaccはボルトで測定した。この値は第1サイクル後のVaccとして記録した。このような初基充電後サンプルを2マイクロジュール/cmの0.05秒の光パルスで780nmで放電する前の1秒の暗減衰後、その後の1秒後に電圧の減少(コントラスト)をボルトで記録した。その後、サンプルの電荷をイレーザランプでさらに減少させた。サンプルの最終残留電圧Vresをボルトで測定した。総1000サイクル後のVacc及びVresも測定した。一般的にVaccを最大化してVresを最小化することが望ましい。
Figure 2004359681
表6のデータは化合物(13)が感光体を製造するのに適当であることを示す。
化合物(14)
第1段階はウィルスマイヤー反応により3−ホルミル−9−エチルカルバゾールを製造することである。9−エチルカルバゾール(Aldrich Chemical Companyから購入)をジメチルホルムアミド(DMF)に溶解させた後、前記溶液を冷却させた。オキシ塩化燐(POCl)(10〜15%過量)を滴下じょうごで冷却されたDMF溶液にゆっくり添加した。3−ホルミル−9−エチルカルバゾールを分離して精製した。
機械的撹拌器、環流コンデンサ及び加熱マントルが具備された2Lの3口丸底フラスコに3−ホルミル−9−エチルカルバゾール(1mole、223g)とテトラヒドロフラン(600ml)を添加した。加熱してあらゆる固体が溶液になるようにした。フェニルヒドラジン(119g、1.1mole、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)を添加し、混合物を2時間の間、還流させた。TLCが、出発物質が全て消えて生成物が形成されたことを表したら、フラスコを室温に冷却して溶媒を蒸発させた。3−ホルミル−9−エチルカルバゾールヒドラゾンを分離して精製した。
機械的撹拌器、環流コンデンサ及び加熱マントルが具備された2Lの3口丸底フラスコに4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド(1mole、273g、Fluke、Milwaukee、WIから購入)とテトラヒドロフラン(600ml)とを添加した。加熱してあらゆる固体を溶液に変化させた。フェニルヒドラジン(119g、1.1mole、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)を添加し、混合物を2時間、還流させた。TLCが、出発物質が全て消えて生成物が形成されたことを表したら、フラスコを室温に冷却して溶媒を蒸発させた。4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドヒドラゾンを分離して精製した。
機械的撹拌器、環流コンデンサ及び加熱マントルが具備された2Lの3口丸底フラスコに4−キノリンカルボクスアルデヒド(1mole、157.17g、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)とテトラヒドロフラン(600ml)とを添加した。加熱してあらゆる固体を溶液に変化させた。フェニルヒドラジン(119g、1.1mole、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)を添加して混合物を2時間、還流させた。TLCが、出発物質が全て消えて生成物が形成されたことを表したら、フラスコを室温に冷却して溶媒を蒸発させた。4−キノリンカルボクスアルデヒドヒドラゾンを分離して精製した。
最後の段階は、前記で得た3−ホルミル−9−エチルカルバゾールヒドラゾン、4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドヒドラゾン及び4−キノリンカルボクスアルデヒドヒドラゾンと1,2,3−トリブロモプロパンを反応させて化合物(14)を形成することである。3−ホルミル−9−エチルカルバゾールヒドラゾンをDMSOに溶解させた。25%NaOH水溶液を添加した後、1,2,3−トリブロモプロパンを溶液に添加した。3−ホルミル−9−エチルカルバゾールヒドラゾン対1,2,3−トリブロモプロパンのモル比は1:1である。前記溶液は約1時間の間、70℃で撹拌した。前記溶液に4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドヒドラゾンを添加した。4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドヒドラゾン対1,2,3−トリブロモプロパンのモル比は1:1であった。添加を完了した後、溶液をさらに1時間加熱して70℃にした。前記溶液に4−キノリンカルボクスアルデヒドヒドラゾンを添加した。4−キノリンカルボクスアルデヒドヒドラゾン対1,2,3−トリブロモプロパンのモル比は1:1であった。添加を完了した後、前記溶液をさらに1時間加熱して70℃にした。前記反応からの生成物を分離して精製した。
化合物(15)
第1段階はウィルスマイヤー反応により3−ホルミル−9−エチルカルバゾールを製造することである。9−エチルカルバゾール(Aldrich Chemical Companyから購入)をDMFに溶解させた後、前記溶液を冷却した。POCl(10〜15%過量)を滴下じょうごで冷却されたDMF溶液にゆっくり添加した。3−ホルミル−9−エチルカルバゾールを分離して精製した。
機械的撹拌器、環流コンデンサ及び加熱マントルが具備された2Lの3口丸底フラスコに3−ホルミル−9−エチルカルバゾール(1mole、223g)とテトラヒドロフラン(600ml)とを添加した。加熱してあらゆる固体が溶液になるようにした。フェニルヒドラジン(119g、1.1mole、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)を添加し、混合物を2時間、還流させた。TLCが、出発物質が全て消えて生成物が形成されたことを表したら、フラスコを室温に冷却して溶媒を蒸発させた。3−ホルミル−9−エチルカルバゾールヒドラゾンを分離して精製した。
機械的撹拌器、環流コンデンサ及び加熱マントルが具備された2Lの3口丸底フラスコに4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒド(1mole、273g、Fluke、Milwaukee、WIから購入)とテトラヒドロフラン(600ml)とを添加した。加熱してあらゆる固体を溶液に変化させた。フェニルヒドラジン(119g、1.1mole、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入可能)を添加し、混合物を2時間の間、還流させた。TLCが、出発物質が全て消えて生成物が形成されたことを表したら、フラスコを室温に冷却して溶媒を蒸発させた。4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドヒドラゾンを分離して精製した。
機械的撹拌器、環流コンデンサ及び加熱マントルが具備された2Lの3口丸底フラスコに9−ホルミル−ジュロリジン(1mole、201g、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)とテトラヒドロフラン(600ml)とを添加した。加熱してあらゆる固体を溶液に変化させた。フェニルヒドラジン(119g、1.1mole、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)を添加して混合物を2時間、還流させた。TLCが、出発物質が全て消えて生成物が形成されたことを表したら、フラスコを室温に冷却して溶媒を蒸発させた。9−ホルミル−ジュロリジンヒドラゾンを分離して精製した。
最後の段階は、前記で得た3−ホルミル−9−エチルカルバゾールヒドラゾン、4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドヒドラゾン及び9−ホルミル−ジュロリジンヒドラゾンと1,2,3−トリブロモプロパンを反応させて化合物(15)を形成することである。3−ホルミル−9−エチルカルバゾールヒドラゾンをDMSOに溶解させた。25%NaOH水溶液を添加した後、1,2,3−トリブロモプロパンを前記溶液に添加した。3−ホルミル−9−エチルカルバゾールヒドラゾン対1,2,3−トリブロモプロパンのモル比は1:1である。前記溶液を約1時間の間、70℃で撹拌した。前記溶液に4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドヒドラゾンを添加した。4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドヒドラゾン対1,2,3−トリブロモプロパンの比は1:1であった。添加を完了した後、前記溶液をさらに1時間加熱して70℃にした。前記溶液に9−ホルミルジュロリジンヒドラゾンを添加した。前記溶液に9−ホルミル−ジュロリジンヒドラゾンを添加した。9−ホルミル−ジュロリジンヒドラゾン対1,2,3−トリブロモプロパンのモル比は1:1であった。添加を完了した後、前記溶液をさらに1時間加熱して70℃にした。前記反応からの生成物を分離して精製した。
Figure 2004359681
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化合物(16)
4−(4,4’−ジメチルジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドN−フェニルヒドラゾーン(3.9g、10.0mmol)とα,α’−ジブロモ−1,3−ジメチルベンゼン(1,3g、5.0mmol、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)の混合物を30mlのアセトンに溶解させ、0.1g(0.27mmol)のテトラブチルアンモニウムヨードを添加した。前記混合物を1時間の間、環流下で激しく撹拌した後、85%粉末水酸化カリウム(KOH)1.6gを添加した。有機相を分離し、溶媒を蒸発させた後、残留物を1:10エチルアセテート−ヘキサンを溶離液として使用してクロマトグラフィ(シリカゲル、等級62、60〜200メッシュ、150Å、Aldrich)した。溶離液を除去した後、トルエン中のオイル性残留物の20%溶液を強力に撹拌しながら10倍過量のn−ヘキサンに注入した。収率は3.35g(77%)であった。H−NMRスペクトル(100MHz、CDCl)、ppm:7.5〜6.8(m、40H、Ar):5.1(s、4H、2xCH)、2.3(s、12H、4xCH)、実測値、%:C83.99、H 6.19、N 9.32. C6256、計算値、%:C 84.13;H 6.38;N 9.49。
化合物(17)
4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドN−フェニルヒドラゾーン(4.0g、11.0mmol)とα,α’−ジブロモ−1,3−ジメチルベンゼン(1.45g、5.5mmol、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)の混合物を50mlのブタノンに溶解させ、0.01g(0.027mmol)のテトラブチルアンモニウムヨードを添加した。混合物を1時間の間、環流下で激しく撹拌した後、1gの85%粉末状KOH(15mmol)を添加した。得た固体を濾過し、アセトンで、水で2回、反復してアセトンで洗浄した。収率は3.4g(75%)であった;m.p.132.5〜134℃(トルエンから再結晶)。H−NMRスペクトル(100MHz、CDCl)、ppm:7.6〜6.8(m、44H、Ar)、5.1(s、4H、CH)。実測値、%:C 83.88、H 5.73、N 10.08.C5848.計算値、%:C 84.03、H 5.84、N 10.14。
化合物(18)
4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドN−フェニルヒドラゾーン(4.0g、11.0mmol)とα,α’−ジブロモ−1,2−ジメチルベンゼン(1.45g、5.5mmol、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)との混合物を50mlのブタノンに溶解させ、0.01g(0.027mmol)のテトラブチルアンモニウムヨードを添加した。混合物を1時間の間、環流下で激しく撹拌した後、1gの85%粉末状のKOH(15mmol)を添加した。得た固体を濾過し、アセトンで、水で2回、反復してアセトンで洗浄した。収率は3.0g(66%)であった;m.p.241〜243℃(ジキサンから再結晶)。H−NMRスペクトル(100MHz、CDCl)、ppm:7.7〜6.8(m、44H、Ar);5.2(s、4H、CH)。実測値、%:C 83.92、H 5.78、N 10.05. C58486.計算値、%:C 84.03、H
5.84、N 10.14。
化合物(19)
9−エチルカルバゾール−3−カルバルデヒドN−フェニルヒドラゾーン(4.0g、12.8mmol)とα,α’−ジブロモ−1,3−ジメチルベンゼン(1.69g、6.4mmol、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入可能)との混合物を50mlのブタノンに溶解させ、0.01g(0.027mmol)のテトラブチルアンモニウムヨードを添加した。前記混合物を1時間の間、環流下で激しく撹拌した後、1.0gの85%粉末状のKOH(15mmol)を添加した。有機相を分離し、溶媒を蒸発させた後、残留物を溶離液として1:4アセトン:ヘキサンを使用して、クロマトグラフィ(シリカゲル、62等級、60〜200メッシュ、150Å、Aldrich)した。
生成物を含有した分画を集めて蒸発させてオイル性残留物を得、これをジオキサンから再結晶した。収率は3.1g(80%)であった;m.p.163〜164℃(ジオキサンから再結晶)。H−NMRスペクトル(250MHz、DMSO−d)、ppm:8.24(s、2H、4−HHt);8.05(d、J=7.8Hz、2H、1−HHt)、7.72(d、J=7.8Hz、2H、2−HHt)、7.57(s、2H、CH=N)、7.50−7.10(m、20H、Ar)、6.94(t、J=7.0Hz、2H、4−HPh)、5.17(s、4H、CHPh)、4.22(q、J=7.4Hz、4H、CHCH)、1.34(t、J=7.2Hz、6H、CH)。実測値、%:C 82.22、H 5.98、N 11.45.C50446. 計算値、%:C 82.39、H 6.08、N 11.53。
化合物(20)
4−(ベンジルエチルアミノ)ベンズアルデヒドN−フェニルヒドラゾーン(4.0g、12.2mmol)とα,α’−ジブロモ−1,3−ジメチルベンゼン(1.6g、6.1mmol、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)との混合物を50mlのブタノンに溶解させ、0.01g(0.027mmol)のテトラブチルアンモニウムヨードを添加した。前記混合物を1時間の間、環流下で激しく撹拌した後、1.2gの85%粉末状のKOH(18mmol)を添加した。有機相を分離して溶媒を蒸発させた後、残留物を溶離液として1:10エチルアセテート:ヘキサンを使用してクロマトグラフィ(シリカゲル、62等級、60〜200メッシュ、150Å、Aldrich)した。
生成物を含有した分画を集めて蒸発させた。トルエン中のオイル性残留物の20%溶液を強く撹拌しながら10倍過量のn−ヘキサンに注入した。収率は3.2g(69%)であった;H−NMRスペクトル(100MHz、CDCl)、ppm:7.6〜6.5(m、34H、Ar)、5.1(s、4H、NNCHPh)、4.5(s、4H、CHPh)、3.5(q、4H、CHCH)、1.2(t、6H、CH)。実測値、%:C 81.96、H 6.80、N 10.95。C5252。計算値、%:C 82.07;H 6.89;N
11.04。
化合物(21)
4−(ジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドN−(3−メチルフェニル)ヒドラゾン(4.0g、10.6mmol)とα,α’−ジブロモ−1,3−ジメチルベンゼン(1.36g、5.2mmol、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)との混合物を50mlのブタノンに溶解させ、0.01g(0.027mmol)のテトラブチルアンモニウムヨードを添加した。混合物を1時間の間、還流下で激しく撹拌した後、1gの85%粉末状のKOH(15mmol)を添加した。有機相を分離して溶媒を蒸発させた後、残留物を溶離液として1:10エチルアセテート:ヘキサンを使用してクロマトグラフィ(シリカゲル、62等級、60〜200メッシュ、150Å、Aldrich)した。
生成物を含有した分画を集めて蒸発させてオイル性残留物を得、これをアセトンから結晶化した。収率は2.9g(65%)であった。m.p.172〜173℃(アセトンから再結晶)。H−NMRスペクトル(100MHz、CDCl)、ppm:7.6〜6.6(m、42H、Ar)、5.1(s、4H、CH)、2.3(s、6H、CH)。実測値、%:C 83.98、H 6.03、N 9.78. C6052。計算値、%:C 84.08、H 6.12、N
9.81。
化合物(22)
4−(ベンジルエチルアミノ)ベンズアルデヒドN−フェニルヒドラゾーン(4.0g、12.2mmol)とα,α’−ジブロモ−1,4−ジメチルベンゼン(1.6g、6.1mmol、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)との混合物を50mlのブタノンに溶解させ、0.01g(0.027mmol)のテトラブチルアンモニウムヨードを添加した。前記混合物を1時間の間、還流下で激しく撹拌した後、1.0gの85%粉末状のKOH(15mmol)を添加した。有機相を分離して溶媒を蒸発させた後、残留物を溶離液として1:10エチルアセテート:ヘキサンを使用してクロマトグラフィ(シリカゲル、62等級、60〜200メッシュ、150Å、Aldrich)した。
生成物を含有した分画を集めて蒸発させてオイル性残留物を得、これをジオキサンから結晶した。収率は3.7g(80%)であった。m.p.207〜208.5℃(ジオキサンから再結晶)。H−NMRスペクトル(100MHz、CDCl)、ppm:7.6〜6.5(m、34H、Ar)、5.1(s、4H、NNCHPh)、4.5(s、4H、CHPh)、3.5(q、4H、CHCH)、1.2(t、6H、CH)。実測値、%:C 81.96、H 6.80、N 10.95。C5252。計算値、%:C 82.07、H 6.89、N 11.04。
化合物(23)
4−(ジフェニルアミノベンズアルデヒドN−(3−メチルフェニル)−ヒドラゾン(4.0g、10.6mmol)とα,α’−ジブロモ−1,4−ジメチルベンゼン(1.36g、5.2mmol、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入可能)との混合物を50mlのブタノンに溶解させ、0.01g(0.027mmol)のテトラブチルアンモニウムヨードを添加した。前記混合物を1時間の間、還流下で激しく撹拌した後、1gの85%粉末状のKOH(15mmol)を添加した。溶離液であるヒドラゾンを除去した後、オイル性残留物をアセトンから結晶し、水で2回洗浄し、真空で乾燥させた。収率は3.7g(83%)、m.p. 245.5〜247℃。H−NMRスペクトル(100MHz、CDCl)、ppm:7.6〜6.6(m、42H、Ar)、5.1(s、4H、CH)、3.7(s、6H、CH)、実測値、%:C 83.98、H 6.03、N 9.78。C6052。計算値、%:C 84.08、H 6.12、N
9.81。
化合物(24)
4−(4−メチルジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドN−フェニル−ヒドラゾン(4.0g、10.6mmol)とα,α’−ジブロモ−1,3−ジメチルベンゼン(1.36g、5.2mmol、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入可能)との混合物を50mlのブタノンに溶解させ、0.01g(0.027mmol)のテトラブチルアンモニウムヨードを添加した。前記混合物を1時間の間、還流下で激しく撹拌した後、1gの85%粉末状のKOH(15mmol)を添加した。有機相を分離して溶媒を蒸発させた後、残留物を1:10エチルアセテート:ヘキサンを溶離液として使用してクロマトグラフィ(シリカゲル、62等級、60〜200メッシュ、150Å、Aldrich)した。収率は2.84g(65%)であった。m.p. 131〜133℃(アセトンから再結晶)。H−NMRスペクトル(100MHz、CDCl)、ppm:7.6〜6.7(m、42H、Ar)、5.1(s、4H、CH)、2.3(s、6H、CH)、実測値、%:C 83.99、H 6.09、N 9.72。C6052。計算値、%:C 84.08、H 6.12、N 9.81。
化合物(25)
4−(4−メチルジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドN−フェニルヒドラゾーン(4.86g、12.9mmol)とα,α’−ジブロモ−1,4−ジメチルベンゼン(1.7g、6.44mmol、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)との混合物を50mlのブタノンに溶解させ、0.01g(0.027mmol)のテトラブチルアンモニウムヨードを添加した。混合物を1時間の間、還流下で激しく撹拌した後、1.2gの85%粉末状のKOH(15mmol)を添加した。有機相を分離して溶媒を蒸発させた後、オイル性残留物をアセトンから結晶し、水で2回洗浄し、真空で乾燥させた。収率は4.0g(72%)であった。H−NMRスペクトル(100MHz、CDCl)、ppm:7.7〜6.7(m、42H、Ar)、5.1(s、4H、CH)、2.3(s、6H、CH)、実測値、%:C 83.96、H 6.07、N 9.69。C6052。計算値、%:C 84.08、H 6.12、N 9.81。
化合物(26)
4−(4−メチルジフェニルアミノ)ベンズアルデヒドN−フェニル−ヒドラゾン(4.0g、10.6mmol)とα,α’−ジブロモ−1,2−ジメチルベンゼン(1.36g、5.2mmol、Aldrich Chemical Company、Milwaukee、WIから購入)との混合物を50mlのブタノンに溶解させ、0.01g(0.027mmol)のテトラブチルアンモニウムヨードを添加した。混合物を1時間の間、還流下で激しく撹拌した後、1gの85%粉末状のKOH(15mmol)を添加した。有機相を分離して溶媒を蒸発させた後、残留物を溶離液として1:10エチルアセテート:ヘキサンを使用してクロマトグラフィ(シリカゲル、62等級、60〜200メッシュ、150Å、Aldrich)した。
生成物を含有した分画を集めて蒸発させてオイル性残留物を得、これをアセトンから結晶化した。収率は3.3g(74%)であった。m.p.224.5〜226.5℃(アセトンから再結晶)。H−NMRスペクトル(100MHz、CDCl)、ppm:7.7〜6.7(m、42H、Ar)、5.1(s、4H、CH)、2.3(s、6H、CH)、実測値、%:C 83.99、H 6.05、N 9.79。C6052。計算値、%:C 84.08、H 6.12、N 9.81。
イオン化電位
化合物16、19、20、21、24、25及び26のイオン化電位Ip測定を後述する。
イオン化電位測定のためのサンプルは化合物をテトラヒドロフランに溶解させて製造した。溶液を、アルミナ処理されたポリエステル支持体上にハンドコーティングしてCTM層を形成した。上記ポリエステル支持体はメチルセルロース系接着サブ層に精密コーティングされている。前記サブ層の役割はCTM層の接着力を改善し、CTMの結晶化を遅延させ、CTM層の欠陥を通じたAl層からの電子光放出を除去することである。6.4eV以下の量子エネルギー光で照射しても、サブ層を通じたAlからの光放出が検出されなかった。また、接着サブ層は測定時にその上に電荷の蓄積を避けられる程度の十分な導電性を有していた。サブ層とCTM層との厚さは約0.4μmであった。バインダ物質はIp測定のためのサンプルの製造時にCTMに使われなかった。
イオン化電位は本願に引用により統合されたE.Miyamoto、Y.Yamaguchi及びM.Yokoyamaによる”Ionization Potential of Organic Pigment Film by Atmospheric Photoelectron Emission Analysis”(Electrophotography、28、Nr.4、p.364(1989))に記載された内容と類似した空気方法での電子光放出により測定した。
サンプルは重水素ランプソースを有する石英(quartz)単色光器からの単色光で照射した。入射光ビームの電力は2−5×10−8Wであった。−300Vの負電圧をサンプル支持体に印加した。照射のための4.5×15mmのスリットを有するカウンター電極をサンプル表面から8mm離れた距離に置いた。カウンター電極を光電流測定のために開放入力体系で作動するBK2−16タイプ電位計の入力部に連結した。10−15〜10−12ampの光電流は照射下に回路に流れた。光電流Iは入射光光子エネルギーhνに強く依存した。I0.5=f(hν)依存性をプロットした。
一般的に入射光量子エネルギーに対する光電流自乗根の依存性はスレショルド値近くで線形関係でよく説明される[E.Miyamoto、Y.YamuguchiとM.Yokoyamaの”Ionization Potential of Organic Pigment Film by Atmospheric Photoelectron Emission Analysis”、Electrophotography、28、Nr.4、p.364(1989)と、M.CordonaとL.Leyの”Photoemission in Solids”、Topics in Applied Physics、26、1〜103(1978)参照]。前記依存性の線形部分はhν軸に外挿され、Ip値を交差点での光子エネルギーで測定した。イオン化電位測定は±0.03eVの誤差を有する。
化合物16、19、20、21、24、25及び26に対するイオン化電位は表7に示した。
Figure 2004359681
ホール移動度
化合物16、19、20、21、24、25及び26に対するホール移動度測定を以下に記載した。
ホールドリフト移動度は本発明に引用により統合された”不帯電されたSe電子写真層の放電動力学(The discharge kinetics of negatively charged Seelectrophotographic layers)”、Lithuanian Journal of Physics、6、p.569〜576(1966)、E.Montrimas、V.Gaidelis、and APazera)に記載された飛行時間法(time of flight technique)を利用して測定した。
ポジティブコロナ帯電はCTM層内部に電場を発生させた。窒素レーザーパルス(パルス持続時間が2nsであり、波長が337nm)で照射して層表面に電荷キャリアを発生させた。パルスを照射した結果、初期の照射前電位対比1〜5%まで層表面の電位が減少された。光周波数帯域電位計に連結されたキャパシタンスプローブに表面電位の速度dU/dtを測定した。通過時間tは線形または二重ログスケールでdU/dt過度値曲線での変化(kink)によって測定した。ドリフト移動度は式μ=d/U・tにより計算され、ここで、dは層厚であり、Uは照射時の表面電位である。
測定のためのサンプルを製造するために0.1gの電荷輸送化合物と0.1gのポリカーボネートZ 200(S−LEC B BX−1、積水化学から購入)との混合物を2mlのTHFに溶解させた。前記溶液をディップローラ法で導電性Al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℃で1時間の間乾燥させた後、透明な10μm厚さの層を形成した。サンプルを化合物16、19、20、21、24、25及び26に対して製造した。前記サンプルのホール移動度を測定し、結果を表7に示した。6.4x10V/cmの電場強度Eで移動度値はゼロ電場移動度μと共に表7に示した。
移動度の電場依存度は近似的に下記関数で表せる。
Figure 2004359681
ここで、αは移動度の電場依存性を示すパラメータである。パラメータαの値は表7に示した。
以上,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。
本発明による新規の電荷輸送化合物は、機械的及び静電気的特性が優秀な有機感光体を製造するのに使用されることにより、電子写真画像法を利用した電子写真画像形成装置に適用可能である。

Claims (20)

  1. 下記化学式を有する電荷輸送化合物:
    Figure 2004359681
    前記式で、Rはジュロリジン基、カルバゾール基、トリアリールアミン基及び(N,N−ニ置換)アリールアミン基よりなる群から選択され、
    Qは芳香族ヒドラゾン連結基を含み、
    YはR−Q−基間の架橋基を含み、
    nは2ないし6の整数である。
  2. Qは下記式の芳香族連結基を含むことを特徴とする請求項1に記載の電荷輸送化合物:
    Figure 2004359681
    前記式で、Zはアリール基であり、
    Xは連結基である。
  3. Rはトリアリールアミン基または(N,N−ニ置換)アリールアミン基であることを特徴とする請求項1または2に記載の電荷輸送化合物。
  4. Yはアリール基を含むことを特徴とする請求項3に記載の電荷輸送化合物。
  5. 下記式を有することを特徴とする請求項2に記載の電荷輸送化合物:
    Figure 2004359681
    前記式で、R21、R22、R23及びR24は独立的にアルキル基、アルカリル基またはアリール基である。
  6. Yはアリール基または(CH基であり、Zはアリール基であり、Xは結合またはメチレン基であり、mは0ないし50の整数であることを特徴とする請求項5に記載の電荷輸送化合物。
  7. (a)下記式を有する電荷輸送化合物と、
    (b)電荷発生化合物と、
    (c)導電性支持体と、
    を含む有機感光体:
    Figure 2004359681
    前記式で、Rはジュロリジン環基、カルバゾール環基、トリアリールアミン基及び(N,N−ニ置換)アリールアミン基よりなる群から選択され、
    Qは、芳香族ヒドラゾン連結基を含み、
    Yは、R−Q−基間の架橋基を含み、
    nは2ないし6の整数を含む。
  8. 前記芳香族ヒドラゾン連結基が下記式を有することを特徴とする請求項7に記載の有機感光体:
    Figure 2004359681
    前記式で、Arは芳香族基であり、
    Xは、化学結合、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、分枝型または直線型−(CH−基、アリール基、シクロアルキル基、シクロシロキシル基、ヘテロシクリック基及びCR10基よりなる群から選択された2価連結基であり、
    ここで、pは0ないし10の整数であり、
    10は水素原子、アルキル基またはアリール基である。
  9. 前記芳香族ヒドラゾン基は下記式を有することを特徴とする請求項7に記載の有機感光体:
    Figure 2004359681
    前記式で、Zはフェニル基であり、
    Xはメチレン基である。
  10. (a)下記式を有する電荷輸送化合物と、
    (b)電荷発生化合物と、
    (c)導電性支持体と、
    を含む有機感光体:
    Figure 2004359681
    前記式で、R21、R22、R23及びR24は独立的にアルキル基、アルカリル基またはアリール基である。
  11. Yはアリール基または(CH基であり、
    Zはアリール基であり、
    Xは結合またはメチレン基であり、
    mは0ないし50の整数であることを特徴とする請求項10に記載の有機感光体。
  12. (a)前記電荷輸送化合物と重合体バインダとを含む電荷輸送層と、
    (b)前記電荷発生化合物と重合体バインダとを含む電荷発生層と、
    (c)前記導電性支持体と、
    を含むことを特徴とする請求項10に記載の有機感光体。
  13. Yはアリール基であり、
    Zはアリール基であり、
    Xはメチレン基であることを特徴とする請求項10に記載の有機感光体。
  14. (a)少なくとも1つは約40mm以下の直径を有する複数の支持体ローラと、
    (b)前記支持体ローラの周りにスレッドされた柔軟性ベルト形態の有機感光体と、を含み、
    前記有機感光体は、
    (i)下記式を有する電荷輸送化合物と、
    (ii)電荷発生化合物と、
    (iii)導電性支持体と、
    を含む電子写真画像形成装置:
    Figure 2004359681
    前記式で、R21、R22、R23、及びR24は独立的にアルキル基、アルカリル基またはアリール基であり、
    Yはアリール基または(CH基であり、
    Zはアリール基であり、
    Xは結合またはメチレン基であり、
    mは0ないし50の整数である。
  15. Yはアリール基であり、
    Zはアリール基であり、
    Xはメチレン基であることを特徴とする請求項14に記載の電子写真画像形成装置。
  16. (a)(i)下記式を有する電荷輸送化合物と、
    (ii)電荷発生化合物と、
    (iii)導電性支持体と、
    を含む有機感光体表面に電荷を印加する段階と、
    (b)前記有機感光体の表面を画像によって露光させて電荷を選択された領域に消散させることによって前記表面に帯電及び非帯電領域のパターンを形成する段階と、
    (c)前記表面を有機液中の着色剤粒子の分散液を含むウェットトナーと接触させてトーン画像を形成する段階と、
    (d)前記トーン画像を支持体に転写する段階と、
    を含む電子写真画像形成方法:
    Figure 2004359681
    前記式で、R21、R22、R23及びR24は独立的にアルキル基、アルカリル基またはアリール基であり、
    Yはアリール基または(CH基であり、
    Zはアリール基であり、
    Xは結合またはメチレン基であり、
    mは0ないし50の整数である。
  17. Yはアリール基であり、
    Zはアリール基であり、
    Xはメチレン基であることを特徴とする請求項16に記載の電子写真画像形成方法。
  18. 下記式を有する電荷輸送化合物:
    Figure 2004359681
    前記式で、R21、R22、R23及びR24は独立的にアルキル基、アルカリル基またはアリール基であり、
    Yはアリール基または(CH基であり、
    Zはアリール基であり、
    Xは結合またはメチレン基であり、
    mは0ないし50の整数である。
  19. Qが下記式の芳香族連結基を含むことを特徴とする請求項1に記載の電荷輸送化合物:
    Figure 2004359681
    前記式で、R’は水素、アルキル基、アリール基及びアルカリル基よりなる群から選択され、
    Xは連結基である。
  20. Xはメチレン基であることを特徴とする請求項19に記載の電荷輸送化合物。
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