Способ получения электрофотографического материала Советский патент 1992 года по МПК G03G5/08 

Изобретение относится к электрофотографии, в частности к получению электрофотографического (ЭФГ) материала, и может быть использовано для регистрации и хранения информации.

Известен способ получения электрофотографических материалов из ZnO, CdS и др., заключающийся в диспергировании ZnO, CdS и др. в растворе связующего, нанесении суспензии на электропроводящую подложку.

Однако ЭФГ материалы, полученные данным способом, обладает следующими недостатками. Слои из ZnO униполярны, обладают следующими недостатками. Слои из ZnO униполярны (заряжаются только отрицательно), интегральная фоточувствительность низка иг-0,01 (лк с)1, нуждаются в темновой адаптации. Слои из чистого CdS, хотя и значительно более фоточувствительны, -но обладают меньшим начальным потенциалом с довольно быстрым темновым

спадом, Эти слои, как и слои из ZnO, инер- дионны.

Известен также способ получения ЭФГ материала, в котором с целью повышения фоточувствительности осуществляется сенсибилизация ZnO органическими красителями. Несмотря на то, что при этом фоточувствительность известного материала несколько возрастает, но она все же остается низкой и составляет 0,05 (лк -с)1.

Наиболее близким к изобретению является способ получения электрофотографического материала на основе соединения CdlnGsS/i. Соединение CdlnGaS4 диспергируют в шаровой мельнице совместно со связующей средой (раствор поливинилбути- раля марки ПШ в этиловом спирте). Полученную однородную суспензию ровным слоем (толщиной 20 мкм) наносят на алюминиевую подло хку, Указанный ЭФГ материал является биполярным и обладает следующими параметрами:

сл

с

XI

Сл

о

ON О 00

Кнач -/750 В; -20 с; Зин/-0,01 (лк х х с)1; Uocr - 75 В.

Недостатками известного способа являются низкая интегральная фоточувствительность и высокий остаточный потенциал.

Целью изобретения является улучшение качества материала за счет повышения интегральной фоточувствительности и снижения остаточного потенциала.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения фоточувствительного материала для электрофотографии, включающему приготовление фоточувствительной суспензии путем диспергирования измельченных кристаллов CdlnGaS-i в связующем, нанесении суспензии на электропроводящую подложку и сушку, согласно изобретению перед диспергированием измельченные кристаллы CdlnGaS4 дополнительно смешивают с порош ком триго- нального селена в количестве 20-50 мас.%, а после сушки дополнительно осуществляют термообработку материала при 100- 200°С в течение 0,5-1,0 ч.

В процессе совместного диспергирования порошков CdlnGaS и селена (средний размер частичек -15 мкм) происходит дробление обоих компонентов, их тщательное перемешивание и обогащение поверхности отдельных зерен более твердого CdlnGaS селеном. Затем этот композиционный порошок перемешивают с раствором поливинил- бутирала или другого связующего вещества и суспензия методом купающегося валика наносится на подложку. Полученные слои сушат в обычных условиях при комнатной температуре 24 ч, а затем подвергают термообработке при Тобр 70-200°С в течение 0,5-1,0 ч. Нижний предел интервала термообработки определяется тем, что при Т0бр 70°С скорость диффузии селена в CdlnGaS4 ничтожно мала, а верхний предел лимитируется необратимыми изменениями в связующем полимере при Тобр 200°С. При термообработке происходит диффузия легкоплавкого селена (Тпл 200°С) в приповерхностные области частичек CdlnGaS4, осуществляется сенсибилизация фотопроводника, что приводит к возрастанию интегральной светочувствительности. Кроме того, при нанесении слоя кристаллики CdlnGaS и Se, окруженные связующим веществом, укладываются на подложке статистически равномерно с чередованием частичек того и другого фотопроводника, т.е. фактически образуется композиционный фоторецептор.

Используемое соединение CdlnGaS4 получают газотранспортным методом

(транспортирующий агент йод), исходные компоненты имеют следующую чистоту: Cd 99,999%; In 99,999%; Ga 99,9997%; S 99,9999%. Соединение CdlnGa$4 имеет удельное сопротивление р -1010 Ом см в темноте, при освещении белым светом (лампа накаливания 300 лк) р уменьшалось на 3 порядка.

Тригональный селен получают из исходного материала 99,999% чистоты предварительной термообработкой в откачанных до 10 Па кварцевых ампулах при 700°С в течение 3 ч быстрым охлаждением расплава до 250°С, закалкой в проточной воде и кристаллизацией при 210°С 40 ч. Удельное сопротивление его в темноте составляло .--10 Ом см и уменьшалось на 3 порядка при освещении белым светом,

ЭФГслои получают нанесением наалюминиевую подложку, обезжиренную и протравленную в 10%-ном растворе КОН указанной композиции. При этом CdlnGaS и тригональный Se сперва измельчают раздельно в шаровой мельнице до среднего

размера частичек мкм. Затем в различном массовом соотношении компонент(10- 75 мас.% Se) осуществляют их совместное дробление в течение 2 ч, далее с добавлением раствора связующего еще 1 ч. Полученную суспензию наносят на подложку. Затем слои сушат и термообрабатывают.

Исследования показали, что оптимальные темновые и световые параметры наблюдаются в слоях при соотношении масс

фотопроводник: связующее 5:1. Увеличение концентрации связующего приводит к резкому ухудшению световых характеристик слоев, а уменьшение - темновых. Поэтому приведенные в таблице данные относятся к

слоям, в которых соотношение фотопроводник: связующее по массе составляло 5:1. В качестве связующего были использованы следующие материалы: поливинилбути- раль, поли-1-винилпирен, полиэпоксипропилкарбазол, полистирол, сополимер, бутадиен-стирен. При этом сохраняется положительный эффект - фотоэлектрические параметры не претерпевают существенных изменений.

Зарядку слоев осуществляют в коронном разряде (+7 кВ), измерения основных ЭФГ параметров проводят на электрометрической установке с вибрирующим у поверхности слоя электродом. Световые

характеристики ЭФГ слоев измерялись экспонированием через фотозатвор с использованием лампы накаливания и нейтральных светофильтров, Освещенность составляет 125 лк, время экспонирования

варьируют фотозатвором. Параметры композиционных ЭФГ материалов с различным массовым соотношением nse селена в CdlnGaS4 приведены в таблице. Из таблицы видно, что параметры в значительной мере зависят от nse, температуры и времени термообработки после сушки.

Общая тенденция такова: с увеличением содержания селена в слоях значительно повышается фоточувствительность, убыва- ет остаточный потенциал, но несколько падают темновые характеристики. Так 1)нач и г 1/2 слоев с различным массовым соотношение CdlnGaS4 : Se возрастает с Т0бр, до

стигая максимальной величины при

Тобр 160°С. Интегральная фоточувствительность этих же материалов сильно возрастает с увеличением Тобр, насыщаясь при Тобр 180°С. Остаточный потенциал с Тобр изменяется мало и больше задается Зинт,

ЭФГ параметры полученных материалов до и после термообработки при различных Тобр приведены в таблице для различных массовых соотношений CdlnGaS4:Se.

П р и м е р 1. Кристаллы CdlnGaS4 и тригонального селена измельчают в шаровой мельнице раздельно до среднего размера частичек 15 мкм. Затем осуществляют совместное дробление порошков CdlnGaS4 (90 мас.%) и тригонального селена (10 мас.%) в течение 2 ч, далее с добавлением связующего (раствора поливинилбутира- ла в этиловом спирте) еще 1 ч. Полученную суспензию наносят толщиной 20 мкм на подготовленную подложку. Слой сушат в воздухе в течение 24 ч. При этом ЭФГ параметры оказались следующими:

без термообработки иНач 400 В, г /2

9 с, Зинт 0,008 (лк- с)1. UOCT-- 50 В:

Тобр 70°С (1 ч), Унач 410 В, т i/z

10 с, Зинт 0,009 (лк. с)1, UOCT 65 В;

Тобр ЮО°С (1 ч), инач 470 В: т ,/2

17с, Зинт 0,013 (лк.с) 1, UOCT 50 В;

ТобР 160°С(0,7ч), инач 600В,г 1/2

37 с, Зинт 0,01 (як- с) 1, UOCT 75 В;

Тобр 200°С (0,5 ч), инач 565 В, г /2

41 с, Зинт 0,08 (лк- с)1, UOCT 100 В.

П р и м е р 2. Сохраняя все условия примера 1, содержание три тонального селена увеличено до п$е 20 мас.%. При этом ЭФГ параметры оказались следующими:

без термообработки иНач 340 В, т 1/2

7 с, Зинт 0,009 (лК с)1, UOCT 40 В;

Тобр 70°С (1 ч). инач 355 В, п/2

9 с, Зинт 0,01 (лк- с)1, UOCT 45 В;

Тобр ЮО°С (1 Ч), инач 370 В, Г /2

15с, Зинт 0,014 (як- с) 1. UOCT 45 В;

0

5

0

5

0 5

0

5

0

5

ТобР 160°С(0,7ч), инач 450В,г ,/2

35 с, Зинт 0,041 (лк- с)1. UOCT 60 В;

ТобР 200°С(0,5ч), инач 445В,г ,/2

33 с, Зинт 0,042 (лк с)1, UOCT 60 В.

П р и м е р 3. Сохраняя все условия примера 1, содержание тригонального селена увеличено до nse 35 мас.%. При этом ЭФГ параметры оказались следующими:

без термообработки инач 300 В, т

7 с, Зинт 0.012 (лк с)1, UOCT 35 В;

Т0бр 70°С (1 ч), инач 310 В, т ,/2 9 с, Зинт 0,015 (лк- с)1, UOCT 35 В;

Тобр ЮО°С (1 ч), инач 335 В. Г ,/2 14 ч, Зинт 0,02 (лк- с)1, UOCT 40 В;

Тобр 1 60°С (0,7 ч), инач 430 В, Т ,/2

33 с. Зинт 0,062 (лк. с)1, UOCT 55 В;

ТобР 200°С(0,5ч), иНач 410В,т ,/2

31 с, Зинт 0,08 (лк. с)1, UOCT 60 В.

П р и м е р 4. Сохраняя все условия примера 2, композиционный порошок CdlnGaS4 : Se перемешивают со связующим - полистиролом. При этом ЭФГ слои обладают следующими параметрами:

без термообработки инач 335 В, г /2

8 с, Зинт 0,005 (лк- с)1, UOCT 50 В:

Тобр 70°С (1 ч), инач 350 В, Г ,/2 10 с, Зинт 0,011 (лк, с)1. UOCT 50 В;

Тобр ЮО°С (1 ч), инач 360 В, Т /2

16с, Зинт- 0,013 (л к-с)1, UOCT 50 В;

Т0бр 160°С(0,7ч), инач 445В,Т ,/2

34 с, Зинт 0,042 (л к-с)1, UOCT 55 В;

Тобр 200°С (0,5 ч), инач 445 В, Т ,/2

32 с, Зинт 0,044 (лк с)1, UOCT 60 В.

П р и м е р 5. Сохраняя все условия примера 3, композиционный порошок CdlnGaS4 : Se перемешивают со связующим - сополимером бутадиен-стирен. При этом ЭФ Г слои обладают следующими параметрами:

без термообработки инач 305 В, г /2

7 с, Зинт 0,012 (лк- с)1, UOCT 40 В;

Тобр 70°С (1 ч). инач 315 В. Т ,/2 Юс, Зинт 0.015 (лк-с) 1, UOCT 40 В:

Тобр ЮО°С (1 ч). инач 340 В, г .,/2 13 с, Зинт 0,022 (лк- с)1, UOCT 40 В:

Тобр 160°С (0,7 ч), инач 435 В, г ,/2 32 с, Зинт 0,065 (лк-с) 1, UOCT 50 В;

Тобр 200°С(0,5ч). инач 415 В, т }/2

30 с, Зинт 0,085 (лк с)1, UQCT 55 В.

П р и м е р 6. Сохраняя все условия примера 1, содержание тригонального селена увеличено до nse 50 мас.%. При этом ЭФГ параметры оказались следующими:

без термообработки инач 200 В, г /2

11 с, Зинт 0,007 (лк- с)1, UOCT 70 В;

70°С(1 ч), 11нач 210 В, Г /2 г1

Тобр 14с, 5Инт 0,012 (лк- с), и0ст 50 В;

Тобр ЮО°С (1 ч), Унач 220 В, Т 1/2 20 с, Зинт 0,018(лк-с)1,и0ст 45 В;

Тобр 1 60°С (0,7 ч), Унач 300 В, Т /2

32 с, Бинт 0,12 (л ю с)1, Uocr 30 В;

Тобр 200°С (0,5 ч), Ынач 280 В, т ,/2 30 с, 5инт 0,17 (лк с)1, UOCT 35 В.

Как видно из примеров 4 и 5, поставлен- ная цель достигается и при использовании вместо поливинилбутирала других указанных полимерных связующих, Приведенные в таблице данные отражают суть изобретения, которая не зависит от материала пол- имерного связующего.

Сравнение параметров ЭФГ материалов и прототипа позволяет придти к заключению, что изготовленные предлагаемым способом ЭФГ материалы обладают значи- тельно большей интегральной фоточувствительностью (например, 0,120 (лк.с)1 при

5

1 о 45

20

nse 50 мас.% и 0,010 (лк- с)1 у прототипа) и меньшим остаточным потенциалом (30 и 75 В соответственно).

Формула изобретения Способ получения электрофотографического материала, включающий приготовление фоточувствительной суспензии путем диспергирования измельченных кристаллов CdlnGa$4 в связующем, нанесение суспензии на электропроводящую подложку и сушку, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества материала за счет повышения интегральной фоточувствительности и уменьшения остаточного потенциала, перед диспергированием измельченные кристаллы CdlnGaS4 дополнительно смешивают с порош ком три- гонального селена в количестве 20- 50 мас.%, а после сушки дополнительно осуществляют термообработку материала при 100-200°С в течение 0,5-1,0 ч.

Использование: электрофотография, технология изготовления фоточувствительного материала для регистрации и хранения информации. Сущность изобретения: диспергируют с порошком тригональный селен. Количество селена составляет 20-50%. Добавляют связующее. Полученную суспензию наносят на электропроводящую подложку и сушат. После сушки термообра- батывают при 100-200°С в течение 0,5- 1,0 ч. 1 табл.