ФОТОПРОВОДЯЩИЙ МАТЕРИАЛ Советский патент 1973 года по МПК G03G5/08 

Изобретение представляет собой фотопрОводящий материал, который 1может быть применен в электрофотографии.

Известен фотопроводящйй Материал, Содержащий фотополупроводниковый слой, включающий сульф ид кадмия, сенсибилизирующий краситель и связующее. Чувствительность такого материала уменьщается с увеличением толщины пленки.

Цель изобретения - получение материала с высокой фоточувствительиостью, отсутствием предэкспозиционного эффекта, с термической стабильностью и длительным сроком эксплуатации.

Предлагаемый фотопроводящнй материал содержит фотополупроводниковый слой, включаюищи частицы карбоната кадмия и сульфида кадмия, и сенсибилизирующий краситель.

В предлагаемом материале частицы сульфида кадмия и карбоиата кадмия могут находиться в виде соединения CdS-nCdCOs, где , предпочтительно . Полученный материал обладает высокой чувствительно стью, отсутствием нредэкспозиции, не портится при повторном использовании, является термически стабильным, имеет длительный срок эксплуатации и может удовлетворительно ис2

ИOJIЬЗoвaтьcя для негативной и позитивной за рядки.

Устаиовлено, что свойства материала улучщаются при добавлении в фотополупроводниковый слой серы или селена в свободном виде

или в виде их соединений, йода или йодида,

например йодида лития.

Тоикий светопроводящий норощок для светопроводящего материала может быть получен добавлением иона сульфида и иона карбоната одновременно к водному раствору водорастворимой соли кадмия или добавлением иона сульфида к тонкой суспензии карбоната кадмия для нревращения частн карбоната

кадмия в сульфид кадмия. Галогеиид кадмия, его сульфат или нитрат могут применяться в качестве водорастворимых солей кадмия. Карбонат натрия, калия или аммоиия можно иснользовать для ноставки иона карбоната. Тонкий светопроводяндай порощок также может быть получен нагреванием хорошо перемещайной смеси тонких порошков карбОната кадмия и серы, в результате взаимодействия части карбоната кадмия с серой образуется

сульфид кадмия.

В фотополупроводниковый слой может быть введен наполнитель, например бентонит, инфузорная земля, окись цинка. Пример производства 1. Готовят жидкость 1, содержащую 212 г (2 моль) карбоната натрия, растворепного в 1,5 л дистиллированной воды; жидкость II, состоящую из 457 г (45 моль) хлорида кадмия, растворенного в 1 л дистиллнрованной воды; жидкость III, содержащую 78,1 г (1 моль) ангидрида сульфида натрия в 0,2 л днстиллироваиной воды. 250 г топкого кремниевого порошка Аэрозил добавляют к жидкости I и размешивают. Жидкость И медленно вливают в эту суспензию, образуется белый осадок карбоната кадмия, после чего вводят жндкость III, и часть карбоната кадмия превращается в сульф|ИД кадмия. Осадки промывают, сушат при 70°С в течение 30 час, затем подвергают термообработке типа обжига при температуре около 200°С в течение 24 час. Получают тонкие нороо ки. Пример производства 2. Тонкие порошки карбоната кадмия и серы (диаметр частиц 0,1-0,2 мк) смешивают в соOTHOHieiiHH 70: 30 н подогревают при . В результате анализа устанавливают, что продукт имеет состав CdS-ISCdCOj. Карбонат кадмия белого нвета и не обладает свойствами абсорбции в вндимой части спектра. В случае электрограф|Нческого чувствительного слоя, образованного из тоиких светонроводящих порошков, содержаи1,их только сульфид кадмия, активный -свет, способный содействовать его светопроводиости, полностью абсорбнруется в ближайшей поверхностня слоя и не может пропикпуть глубоко в слой. В случае чувствительного слоя, полученного в результате диспергирования тоиких иорошков, состоящих iH3 карбоната кадмия и сульфида кадмия в связующем, свет проникает внутрь чувствительного слоя и происходит возбуждение свободных от заряда носнтелей также и во внутреннем слое. Из этого следует, что свободные от заряда носители могут после этого перемещаться более легко, поэтому считают, что толщина пленки может увеличиваться без значительного ущерба для чувствительности. Как сказано выше, топкие частицы, состоящие из сульфида кадмия и карбоната кадмия, применяют в качестве основного материала в предлагаемом фотопроводящем материале. Другие соединения можно добавлять к этим тонким норошкам в количестве, ие ухудшающем 1ИХ светоироводиость. Если, например, образовались осадки тонких частиц, состоящих из сульфида кадмия и карбоната кадмия, можно ввести бентонит, тонкие кремниевые порощки и так далее, увеличивая таким образом объем полученных тонких иорошков и предупреждая спекапие в ходе сушки. Пример производства 3. Частицы порошка CdS-15CdC03 диспергируют в этиловом спирте и во время перемешивания выливают в раствор этилового спирта в йоде (1000 моль этилового спирта содержит 40 г йода), йод поглощается часницамй (сульфид кадмня+карбоиат кадмия). После стояния в течение нескольких часов и удаления жидкости продукт высушивают в вакууме. Можно иримепять йодиды металлов, например йодиды лития, магния, бериллия, висмута, вольфрама, цезия, стронция, олова, калия, кадмия, сурьмы, алюминия и цинка, каждый из них растворим в воде илв в оргаиическом растворителе. Одни из наиболее подходящих способов применения состоит в смешивании растворов этих соединений с названными светонроводящими материалами. также порошки обрабатывать парами этих соедииений для адсорбции их поверхностью порошков или проникновения внутрь. Г1ри примепепии йодидов, которые не растводимы пи в воде, ни в органическом растворителе, нанример йодида свинца, можио нагреть порошки в образующемся паре, добавляя нерастворимый йодид к порошкам. В качестве сенсибилизирующих красителей можно нрименять фталеиновые, трифенилметановые, цианнновые и другие, например, родамин В, метиленовый синий и т. д. Эти красители добавляют к тонким порошкам, состоящим из .сульфида кадмия и карбоната кадмия. Фотопроводящие материалы применимы ие только как чувств1ительпые материалы в электрофотографии, но также как фотоэлектрический преобразуюп 1,ий материал для фотоэлемептов, фотоусилителей и других аппаратов цреобразовапия фотоизображения, фотопечатающих нреобразователей или преобразователей видимых фотоизображений или лучей Рентгена и т. д. Пример 1. А. 150 г основного порошка, полученного снособом, описаниым в примере производства 1, и не содержащего йода, помещают в раствор, состоящий из 150 г кристаллического ф|полетового, растворенного в 150 мл этилового спирта, перемешивают и сушат. 60 г термореактивной акриловой Смолы, содержащей 50% твердых частиц и 50 мл более тонких частиц, смешивают с 60 г основного порошка - с кристаллическим фиолетовым в течение 15 час в фарфоровой .мельнице, после чего наносят на тонкий алюминиевый лист толщиной примерно 5-100 мк (толщину измеряют после термообработки). Электрофотографический материал получают после сушки его и последующей термообработки при 150°С в течение 30 мин (образец BS). Б. Для сравнения к 240 г основного порошка, полученного как в примере производства 1 и не содержапд,его йода, добавляют 500 мл этилового спирта, содержащего 55 г йодида кадмия. Полученный продукт называют основной порошок, содержащий йод. Электрофютографический материал получают, как описано в примере 1 (образец С),

Пример 2. Порошок, содержащий йод, получают, как описано в примере 1 Б, и с помощью этого порошка готовят основной порощок таким же путем, как в примере производства 1, затем получают электрофотографический материал аналогично примеру 1А (образеп, Cs).

Для иллюстрации предлагаемого изобретения сравнивают образцы, т. е. образец А (сраЕнительный образец) -тонкие порошки из чистого cyJiьфидa кадмия; образец В (сравнительный образец, соответствующий нрпмеру производства I) -тоиюий порощок из сульфида кадмия и карбоната кадмия; образец BS (соответствующий примеру 1Л)-тонкие порощки из еульфида кадмии, карбоната кадмия и красящего вещеетва; образец С (сравнительный образец согласно примеру 1Б)-топкие порошки из сульфпда кадмия, карбоната кадМ1ИЯ и йода; образец С,д (еогласно примеру 2) - тонкие порощки из сульфцда кадмия, карбоиата кадмия, йода и красящего вещества.

Эти образцы заряжают электростатичееким путем KopoiHibiM разрядом до 70 кв. После зарядки в течение нескольких мииут измеряют потеициал (начальный потенциал поверхности). Затем чувствительные материалы экепоинруют лампой с вольфрамовой нитью, цмеющей цветовую температуру 266°К, интенсивность освещения новерхности 15 лк, и измеряют время, необходимое для разрущения потенциала поверхпоети па половину своей начальной величины (время полураснада экспозиции).

На фиг. I приведена зависимость между начальным потенциалом поверхности и временем нолураснада экспозиции этих образцов. На этом чертеже абсцисса поделена логарифмически, обозначая время полураспада экспозиции, и ордината поделепа логарифмически, обозначая начальный потепциал поверхности.

На фиг. 1 кривые А, В, Bs, С И Cs получены на оеновании измерения указанных величин соответствуюпдих образцов. .

Рассматривая кривые, показанные на-фиг. 1, можно сделать следующие заключения. Начальный потепциал поверхноети увеличивается с увеличением пленки чувствительного слоя и считаетея пропорциоиальиым ей, когда он меньше 100 в. Соответственно, если ордината (начальный потенциал поверхности) понимается как толниша пленки, то уетановлено, что в случае образца Л время полураепада экспозиции зависит от толщины пленки. В случае образнов В и BS зав1иснмость от толндины пленки меньще, тогда как образцы С и C,s, содержащие йодид кадмия, мало зависят от толщины пленки. Образец BS содержит основной порошок с красителем, но обладает теми же характеристиками, что и образец В, на результате этого цримера выявлеиа слабая тенденция увеличения завиеимости от толщины пленки. Чувствительный материал, содежащий йодид кадмия и кристалличеекий фиолетовый, показывает наименьщую чувствительноеть, отличный эффект соеу;цествования обоих.

HpiHMep 3. Как описано выпте (сульфид

кадмия + карбонат кадмия), у предлагаемых фоточувстБительных материалов начальный потенциал поверхпоети увеличивается с толщиной пленки и их светочувствительность зависит от толщины пленки. Соответственно чувствительный материал, который имеет такую толщанту нленки, определенную путем иснытаний, имеет начальный потенцнал новерхности 100 8 и цзмерялаеь чувствительность тех же самых чувствительных материалов с добавками различных красителей при определенных условиях экспозиции. Результаты приведепы в Ta6j.. 1.

Соответствующие чувствигельные материалы были изготовлены также, как в примере I.

Таблица 1

Распад потенциала поверхности заметен в .темноте.

Из табл. 1 видно, что добавленне красителя

не обязательно сказывается на чувствительности. Наиример, в случае бриллиантового зеленого, если ЙОДН.П, кадмия ие добавлеи в этот краеитель, нолучается небольщой эффект, но есл1И он добавлен, то чувствительноеть увеличивается в 17 раз. Нз приведенных результатов видно, что имеется ряд красителей, которые способствуют повышению чувствительности, .даже еели не содержат йодида кадмия. П р и м е р 4. Тонкие еветопроводяш.ие норощки, полученные как и в предыдущих примерах, состоящие из CdS-CdCOs, подвергают термообработке после добавления йодида кадмия следующим образом. К 500 г тоикого светонроводящего лорощка добавляют 100 г

йодида кадмия, растворенного в 500 мл эгилового спирта. Смесь сущат в течение 24 час при 70°С и .производят дальнейшую термообработку ее п;р.и 200°С в течение 24 час. К 100 г полученного порошка добавляют 100 мг родамина В, растворенного в 100 мл этилового спирта, .перемешивают и сушат в течение 24 час при 70°С. Порошки диспергируют в термореактивной акриловой смоле, затем наносят на алюминиевую пластинку и подвергают термической обработке при 150°С. Спектральная чувствительность этого материала равна сумме спектральных чувствительностей, полученных, когда каждый краситель добавляют к отдельному образцу. Пр и м е р 5. Этот пример показывает улучшение скорости реакции фотоэлектрического тока, достигаемое путем добавления красителей. Чувствительность электрофотографического материала повышают путем добавления красителя, материал зарялсают коронным разрядом, экспонируют лампой с вольфрамовой питью и потенциал поверхности в темноте после зарядки и потенциал поверхности во время экспозиции постоянно измеряют и записывают. На фиг. 2 приведен график зависимости потенциала поверхности (откладывается логарифмически) от времени. Экспозицию начинают с момента «нуль на абсциссе с изменением потенциала поверхности в течение показанного на шкале времени слева от нуля и с изменением потенциала поверхности, связанным с экспозицией, в течение показапного па шкале времени справа от нуля. Интенсивность экспозиции порядка 15 лк.. Кривая А на фиг. 2 представляет чувствительный материал, включаюший сульфид кадМ1ия и карбонат кадмия. Видно, что потенциал поверхности этого образца начинает подать с началом экспозиции. Кривая В относится к чувствительному материалу, включающему тонкие основные порошки, содержащие йодид кадмия. В этом случае потенциал поверхности начинает падать быстро, после истечения 0,6-0,8 сек с момента начала экспозиции. Кривая С соответствует чувствительному материалу, включающему порошки, полученiibie путем добавления 150 мг кристаллического фиолетового к 150 г тонких осиовных порошков, содержащих йодид кадмия. Она свидетельствует о повышении чувствительности, а также об улучшении времени запаздывания с момента падения потенциала поверхности. Пример 6. Настоящее изобретение помогает предупредить ухудшение электрофотографической характеристики вследствие предварительной экспозиции. Исследуют эффект предварительной экспозиции, полученный на электрофотографнческом материале, п:5готовленном, как в предшествующем примере. Образец электрофотографического материала облучают в течение 2 мин белой ф.луоресцецтной лампой с интенсивностью 200 лк, после истечения 15 сек з темноте электрофотографический материал негативно г;аряжа1от коронным разрядом 70 кв и немедленно измзряют потенциал его поверхноспи, который обозначают LF (5). Электрофотографнческий материал затем экспонируют при указанных условиях, после этого оставляют в течение 5 мин в темноте, далее негативно заряжают и измеряют потенциал поверхности, который обозначают LF (300). Электрофотографический материал оставляют в течение 24 час в темном месте для темной адаптации, затем заряжают при тех же условиях, как указано выше, без предварительной экспозиции и измеряют потенциал поверхности. Этот потенпиал обозначают DR. Обычно LF (5) является самым низким, а LF (300) более высоким, указывая на определенное восстановление. В табл. 2 приведены отношения потенциалов поверхности Lf (5)IDR и LF (30Q)/DR, полученных таким путем. Таблица 2

Как видно из табл. 2, добавление красителя не всегда дает улучшение, так бромфенол синий обладает способностью повышать чувствительность, но если йодид кадмия отсутствует, эффект предварительной экспозиции улучшается, а если йодид кадм1:1я присутствует, то он ухудшается, У кристаллического фиолетового.

малахитового зеленого и бриллиантового зеленого, которые способны повышать чувствительность, если присутствует йодид кадмия, эффект предварительной экспозиции слегка ухудшается, если йодид кадмия отсутствует, и улучшается, когда йодид кадмия присутствует. В предыдущих примерах применяли негативную зарядку электрофотографических материалов, но при положительной зарядке также получается удовлетворительный начальный потенциал поверхности и достигается положительная высокая чувствительность по сравнению с чувствительностью при негативной зарядке, т. е., когда заряжается чувствительный материал, содержащий только основные порошки, до потенциала поверхности 1000 в, его время экспозиции полураспада 4 сек. Чувствительные материалы, включающие в себя основные порошки, содержащие йодид кадмия, могут положительно заряжаться максимум до 2000 в, если чувствительный материал с добавленным кристаллическим фиолетовым доводит потенциал поверхности до 1000 в, его время полураспада экспозиции составляет около 6 сек с повышенной чувствительностью в результате добавления красителя. Далее, в .случае чувствительного матер|Иала, состоящего из основных порошков, содержащих йодид кадмия с добавлением того же красителя, это время составляет 0,5 сек при тех же условиях, чувствительность и заряжающэя емкость заметно улучшены.

10 Предмет изобретения

10SO

т

т

6,3

о;

L

то tec

JO/

;fl,/j

1чб

8 cer

Фи1 2