Электрофотографический материал Советский патент 1975 года по МПК G03G5/06 G03G5/08 

обеспечивать транспортирование фотовозбужденных дырок от фотопроводника и в то же время функционировать в качестве защ.иты фотопроводящего слоя от окружающей среды.

Большинство органических веществ чувствительны в ультрафиолетовой области спектра. Однако такие материалы можно использовать ограниченно, например для цветного репродуцирования.

Активный транспортирующий слой является изолятором, так как электростатический заряд, помещенный на активный слой, не проводится без освещения с интенсивностью, достаточной для предотвращения образования и сохранения на нем электростатического скрытого преображения. Это означает, что удельное сопротивление активного транспортирующего слоя должно быть равно минимум 10 ом-см.

Отношение толщины транспортирующего слоя к толщине фотопроводящего составляет от 2 : 100 до 200: 1.

Больщинство веществ, которые пригодны для использования в активных слоях согласно настоящему изобретению, являются также фотопроводящими, если они поглощают излучение с длинами волн, достаточными для электронного возбуждения. Вещества должны быть прозрачными. При всех условиях эффективность перехода из фотопроводника в активные материалы для видимого излучения, поглощенного фотопроводником, значительно превыщает собственную фоточувствительность активного материала в любой области длин волн.

Кривые для получения материалов снимались для материалов, имеющих слой толщиной 0,4 мк стекловидного селена, помещенного между активным слоем и подложкой, способом, приведенным в примере 3. Данные определялись с помощью вычерчивания начального ксерографического усиления (G) как функции от приложенного поля. Ксерографическое усиление рассчитывали из начальной скорости разряда

g (dvldt) () (eld IE}

где / - падающий поток фотонов, d - толщина слоя, Е - диэлектрическая проницаемость, а е - заряд электрона.

Ксерографическое усиление, равное единице, будет наблюдаться в том случае, если будет возбуждаться один носитель заряда на падающий фотон и перемещаться через слой.

Улучшения рабочих характеристик можно достичь в том случае, если активный материал является прозрачным для лучей той зоны, в которой используется фотопроводник. Любое поглощение лучей активным материалом будет препятствовать проникновению этих лучей до проводящего слоя. Поэтому необходимо использовать активные материалы, про зрачные для длин волн, к которым чувствителен фотопроводник, т. е. к области длин волн, в которой используют фотопроводник.

Однако можно применять не только прозрачные вещества. Например, когда используется прозрачная подложка, экспонирование может быть осуществлено через подложку без пропускания света на транспортирующий слой. В этом случае не требуется, чтобы этот слой не поглощал в используемой области длин волн. Другие области применения, для которых не требуется полной прозрачности

для транспортирующего слоя в видимой области, включают селективную запись узкополосного излучения, такого как выходящего из лазеров, распознавание спектральных картин, и, возможно, функциональная цветная ксерография, например цвето-кодовое дублирование. На фиг. I-3 даны варианты предлагаемого фотографического материала. Материал 1 в виде пластины состоит из подложки 2, слоя 3 на основе связующего и активного слоя 4.

Рекомендуется подложка 2 из любого подходящего проводящего материала, например алюминия, стали, латуни. Подложка может быть жесткой или гибкой и иметь любую требуемую толщину. Типичные подложки включают гибкие ленты или втулки, листы, полосы, пластины, цилиндры и барабаны. Подложка может быть слоистой, например из бумажной основы и тонкого проводящего слоя, пластика, на который нанесен тонкий проводящий

слой, например из алюминия или йодида меди, или стекло, на которое нанесен тонкий проводящий слой хрома или окиси олова.

Слой 3 на основе связующего содержит фотопроводящие частицы 5, диспергированные

в связующем 6. Фотопроводящие частицы могут состоять из любых неорганических или органических фотопроводников или их смесей. Размер фотопроводящих частиц может быть различным, но рекомендуются частицы размером 0,01-1,0 мк.

Фотопроводящий материал в соответствии с настоящим изобретением используется неориентированным образом. Под неориентированностью понимается то, что пигмент или фотопроводящий материал является изотропным по отношению к возбуждающему электромагнитному излучению Б том, что он является равно чувствительным к какой бы то ни было поляризации возбуждающего излучения.

Активный слой служит не только для транспортирования дырок, но также и защищает фотопроводящий слой от истирающего или химического воздействия и поэтому продлевает срок службы фоторецепторного элемента для

получения изображения.

В общем случае, толщина активного слоя должна быть от 5 до 100 мк, но возможна и другая.

В другом варианте воплощение изобретения, структура согласно фиг. 1 является модифицированной для выполнения фотопроводящих частиц в виде непрерывных цепочек, проходящих по толщине через слой на основе связующего 3. Этот вариант воплощения иллюстрируется на фиг. 2, на котором основная

структура и материалы являются такими же, как и в случае фиг. 1 за исключением того, что фотопроводящие частицы 5 выполнены в виде непрерывных цепочек.

В варианте исполнения фотопроводящий слой может состоять полностью из неориентированного фотопроводящего .материала, например слой аморфного селена, селенового сплава, или поршкообразного фотопроводящего слоя, например из сульфоселепида кадмия или фталоцианина. Эта модификация иллюстрируется на фиг. 3, где показано, что фоточувствительный элемент 7 состоит из подложки 2, имеющей гомогенный фотопроБодящий слой 8, с нанесенным на него активным органическим слоем 4.

Другие модификации слоистых конфигураций, описанных на фиг. 1-3, включают использование блокирующего слоя на границе раздела подложка-фотопроводник. Блокирующий слой используют для предотвращения перемещения носителей заряда из подложки в фотопроводящий слой. Могут быть использовапы любые блокирующие материалы, например найлон, эпоксидная смола и окись алюминия.

Фотопроводящий материал, применяется ли в виде пигмента или гомогенного слоя, используется неориентированным образом. Под ориентированностью понимается то, что пигмент или фотопроводящий материал является изотропным по отнощению к возбуждающему электромагнитному излучению в том, что он является равно чувствительным к любому поляризационному излучению.

Структура материала подбирается таким образом, чтобы фотопроводник и активный органический материал были выбраны или подобраны так, чтобы активпый слой не поглощал света в используемой области длин волн для генерирования фотовозбужденпых носителей в фотопроводящем слое. Этот интервал для целей ксерографии составляет

4000-8000 А. Кроме того, фотопроводник должен быть чувствителен ко всем длинам волн от 4000 до 8000 ангстрем, если требуется панхроматичность. Все комбинации фотопроводник-активный материал в соответствии с настоящим изобретением приводят к инжектированию и последующему транспортированию дырок через физическую границу раздела между фотопроводником и активным мз- риалом.

Несмотря на то, что активный материал может содержать любой подходящий полимерный или неполимериый материал, обладающий требуемыми свойствами, рекомендуются полимерные материалы с такими свойствами, как гибкость, которые превосходят физические свойства неполимерных материалов.

Для иллюстрации непрерывно повторяющегося использования или циклизации и необходимого требования, чтобы активный материал был прозрачным к экспонирующему свету.

проведены дополнительные испытания. На алюминиевую подложку (ЮХЮ) наносят слой 0,2 мк из эпоксида для образования блокирующего слоя, затем получают слой 0,5 мк аморфного селена вакуумным осаждепием, затем на селеновый слой наносят слой в 12 мк из ноливинилкарбазола (ПЕК). Эту пластину помещают на 20 см в диаметре в барабан, заряжают до отрицательного потенциала

900 в и экспонируют светом для получения 200 в потенциала контраста. Пластину затем подвергают стиранию отрицательным потенциалом 40 в или ниже при экспонировании кварцевой йодной лампой, и снова заряжают

отрицательным потенциалом 900 в. Цикл повторяют при скорости па периферии барабана около 15 см/сек. Для всех испытаний начальный потенциал устанавливался до 900 в за счет регулирования тока коронного разряда в

начале испытания. Эксперименты проводились при экспонировании при 4000, 3450 и

2537 А соответственно. В каждом случае интенсивность устанавливалась вначале для создания 200 в потенциала контраста.

При 4000 А, когда ПВК является прозрачным для падающего света и не используется в качестве фотопроводника, структура оказывается стабильной по электрическим характеристикам в течение более чем 1000 циклов. Однако, для 3450 и 2537 ангстрем, когда падаюпшй свет сильно поглощается слоем, ПВК и ПВК используется в качестве фотопроводника, начальный потенциал уменьщается при

циклизации и при экстраполировании, фоторецептор должен был бы даже не воспринимать заряда после около 10000 циклов. За пределами этих экспериментов потенциал после экспонирования уменьщается пропорционально начальному потенциалу, что ведет к постоянному потенциалу контраста. Хотя и возможно проявить такое изображение, изменение потенпирла с постоянным контрастом должно привести к трудностям при проявлеНИИ и контроле за фоном и непригодно для автоматической циклизации в ксерографическом ппоцессе.

Пример 1. Пластину или слоистый материал, показанный на фиг. 1, состоящую из

22 мк слоя поливииилкарбазола (ПВК) fnoли-Н-винилкарбазол сорта «Luvican Ml70, фирмы БАСФ), нанесенного на верхней стороне слоя 6 мк на основе связующего, состоящего из дисперсии 6 : 1 по весу (7,5 : I по

объему) ПВК/Х-формы свободного от металла фталоцианина, нанесенной на ОЛ2 см алюминиевую подложку, получают следующим обпячом: 16,7%-ный раствор полимера получают при

растворении подходящего количества ПВК в смеси 180 г толуола и 20 г циклогексанона.

0,5 г Х-формы свободного от металла фталоцианина смещивают с 18 г исходного ПВКраствора и 5 мл толуола. Смесь перемещивают в шаровой мельнице в течение 15 мин с образованием однородной хорошо диспергированной суспензии. Дисперсию затем наносят на алюминиевую подложку с образованием слоя толщиной 6 мк после высушивания при 110°С в воздушной Г1ечи в течение 1 час. Слой ПВК 22 мк получают при нанесении исходного раствора ПВК на фталоцианиновый слой на основе связуюш.его. Полученный материал сушат при 110°С в течение 12 час. Видимое изображение получают с помошью равномерного заряжения коронным разрядом пластины в темноте до отрицательного поля около 20-40 в/мк, после чего экснонируют заряженную пластину через оригинал от вольфрамового источника для образования скрытого электростатического изображения. Источник света закрывают фильтром для устранения любого излучения с длиной волны ниже 4000 ангстрем. Скрытое изображение проявляют с применением каскадного проявления частицами проявляюш его порошка Ксерокс-914 и полученное изображение нереносят на лист бумаги, где частицы порошка закрепляют с образованием постоянной копии. Пример 2. С помощью метода примера 1 готовят вторую плс1стину, причем вместо фталоцианина, в качестве фотопроводника применяют прочный оранжевый краситель, многоядерный ароматический хиной, производный фирмой «Элайд Кемикл Корп.. Фотопроводящий слой имеет толщину около 2 мк, а надслой и ПВК - около 13 мк. Видимое изображение получают так же, как и в примере 1. П р и м ер 3. Пластину, подобную показанной на фиг. 3, получают с помощью метода примера 1, за исключением тогЬ, что в качестве фотонроводника используют аморфный селен. В этом случае, слой фотопроводпика наносят напылением в вакууме, аналогично способу, приведенному в пат. США ЛоДо 2753278 и 2970906. Селен наносят толщиной около 0,5 мк. Для предотвращения кристаллизации селена, верхний ПВК-слой сушат воздухом при комнатной температуре в течение 1 час, после чего сушат в вакууме в течение 12 час при комнатной температуре и в течение донол)1ительных 24 час при 40°С. Эта пластина способна удерживать электростатический заряд в темноте и рассеивать заряд при экспонировании активирующим излучением. Пример 4. Пластину получают с помощью метода примера 3, за исключением того, что в качестве верхнего слоя используют поли-1-винилпирен (ПВП). Используемый полимер синтезируют с помощью метода, описанного для катионной полимеризации в книге Соренсона и Кэмпбелла «Препаративные методы химии полимеров, издание 1968 года, стр. 267. 5 г ПВП растворяют в хлороформе для получения 0%-ного раствора. Этот раствор затем наносят на селеновый слой для образования высушенного слоя толщиной около 15 мк. Видимое изображение на пластине получают с использованием метода примера 1. Пример 5. Пластину получают по примеру 4 за исключением того, что активный слой состоит из 10 мк слоя пиренформальдегидного полимера. Получение полимера осуществляют по патенту Великобритании № 1021994. При растворепии 5 г полимера в 50 г хлороформа получают раствор для полива. Пластина способна удерживать электростатический заряд в темноте и рассеивать заряд при экспонировании излучением с длиной волны в интервале, середина которого находилась при 4500 А. Пример 6. Пластину получают по примеру 5 за исключением того, что используют N-замещенный полиамид акриловой кислоты и пирена, у которого заместителем у азота является пирен. Синтез этого полимера описан в патенте США № 3307940. Пластина способна к удерживанию электростатического заряда и рассеивания заряда при экспонировании излучением с длиной волны в интервале, центр которого располагается при 4500 А. Пример 7. Пластину получают по примеру 3 за исключением того, что в качестве активного материала используют 50 мк нанесенный при испарении поликристаллический слой из пирена. Алюминиевую пластину со слоем в 0,5 мк, нанесенный при испарении аморфного селена, помещают в вакуумный колоколообразный колпак, при вакууме около 10-8 торр, с селенным слоем, обращенным к источнику пирена. Для предотвращения криста.ллизации во время напыления пирена, температуру алюминиевой пластины со слоем селена поддерживают ниже 10°С с помощью водяного охлаждения в виде блока, встроенного в вакуумную систему. Пирен испаряют при нагревании до 100°С в течение 1 час и получают прозрачный однородный лист пирена поверх слоя селена. Пластина способна удерживать электростатический заряд в темноте и рассеивать заряд при экспонировании излучением с длиной волны в интервале с серединой при 4500 ангстрем. Пример 8. Пластину получают по примеру 7 за исключением того, что вместо пирена используют прозрачный слой поликристаллического тетрафсна толщиной 20 мк. Эта пластина способна удерживать электростатический заряд в темноте и рассеивать заряд при экспонировании излучением с длинами волн в интервале, середина которого находится при 4500 ангстрем. Пример 9. С помощью метода 8 получают серию из девяти пластин, причем в качестве активных слоев: используют следующие полициклические ароматические соединения. В каждом случае применяют слой из стекло образного селена толщиной 0,5 мк: 1-ацетилпирен; 2,3-бензохризен; 6,7-бензопирен; 1-бромпирен; карбазол; 1-этилпирен; i метилпирен; пернлен; 2-фенилиидол. Верхний слой из активного материала имеет толщину около 20 мк. На каждой из пластин формируют изображение с помощью метода примера I. На пластине с периленовым слоем образуется изображение при отфильтровании излучения ниже 4500 А. Проявление скрытого изображения проводят магнитной кистью как описапо в патенте США ,№2786439. Пример 10. Пластину получают по примеру 1 за исключением того, что используют пайлоновый слой диаметром 0,5 мк в качестве блокируюп1его слоя. Используемый найлон продается под товарным знаком «Lytel фирмой Дюпон. Блокируюн1,ий слой нолучают погружением пластины в раствор найлона в метиловом спирте. Пример П. Пластину получают по примеру 3 за исключением того, что используют 0,5 мк слой из эпоксидной смолы в качестве блокирующего слоя. Суспензию для полива получают смешиванием 355 г эпоксидной смолы, продаваемой фирмой «Шелл Ойл под товарным знаком «Ероп-1007, 200 г смолы 5201, производимой фирмой «Резин Корп. и 44 г «Uforniite F-240, производимого фирмой «Роме энд Хаас Ко Смесь затем разбавляют в 403 г этилцеллозольва, производимого фирмой Юнион Карбайд, для образования суспензии для полива. Блокирующий с.лой получают погружением пластины в эпоксидную суспензию с образованием слоя после высушивания толщиной около 0,5 мк. Пример 12. Пластину получают по примеру 3 за исключением того, что между селеновым слоем и подложкой наносят найлоновый блокирующий слой, идентичный с тем, который описан для примера 10. из пластин, образованных но примерам 10-12, способна к восприятию и удержанию электростатического заряда в темноте и рассеиванию заряда при экспонировании активирующим излучением. Пример 13. Ксерографическую пластину получают следующим образом. 1 часть хинакридонового красного пигмента («Monastral Red В фирмы Дюпон) диспергируют в 1 части ПВК (из 17%-ного раствора НВК) и 10 частях толуола. Эту дисперсию размалывают с помощью стальной дроби в течение 1/2 час. Затем па алюминиевую подложку накосят слой этой дисперсии толишной 3-5 мк. Затем образовывают слой ПВК толщиной около 50 мк на слое пигмента с использованием метода примера 1. Пластину подвергают испытанию при электрическом заряжении отрицательного заряда и разряжении белым светом. Пластина проявляется хорощую восприимчивость к заряду и хорошую способность к фоторазряду. Были сделаны отпечатки с этой пластины с использованием метода примера 1. Получают четыре дополнительные пластины с использованием методов примеров 1 и 3. Эти пластины проявляют хорощую способность к восприятию и разряжению заряда. Кроме того, каждую пластину используют для образования видимого изображения с поЛ1ощью метода, приведенного в примере 1, за исключением того, что вместо каскадного проявления используют способ магнитной кисти. В табл. 1 дана характеристика получаемого материала. Т а б л 11 ц а 1 ПВП20 ; Стеклооб- | 0,5 .чк Алюминий разный сеПластины примеров 1, 2, 4 и 7 электрически испытаны для определения ксерографического усиления С на длине волны экспонирования с аивысщей чувствительностью. Электрические анные и рассчитанный коэффициент усилеия приведены в табл. 2. Пластины табл. 2 Таблица 2 лектростатически заряжены до отрицательноо потенциала (поле 50-10 в/ом представляет апряжение 5010 в на каждый см толщины лоя) с использованием коронного заряжаюего устройства. Каждый образец затем эксонируют монохроматическим светом с длиной олны вблизи пикового поглощения для исользуемого фотопроводника. Затем записыают ход разряда (напряжение в функции