CH644959A5 - PHOTOCONDUCTIVE MEMBER FOR ELECTROPHOTOGRAPHIC PROCESS. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un organe photoconducteur pour procédé électrophotographique. The present invention relates to a photoconductive member for an electrophotographic process.
Dans un procédé électrophotographique classique, une surface photoconductrice est chargée à l'obscurité, puis est soumise à de la lumière formant une image d'un document ou d'une photographie qui doit être reproduit, avec formation d'une image électrostatique latente qui correspond au document ou à la photographie d'origine. L'image latente est alors rendue visible par développement à l'aide de particules électroscopiques. Le photoconducteur le plus utilisé dans les machines électrophotographiques est un silicium vitreux, ou plus souvent appelé amorphe. Cependant, sa sensibilité correspond essentiellement à la plage comprise entre le bleu et le jaune, et l'échelle des gris est telle que les copies des photographies sont très mauvaises. En outre, on ne peut pas chauffer un photoconducteur à base de sélénium à une température supérieure à 80e C sans qu'il perde ses propriétés électrophotographiques. L'inconvénient essentiel d'un photoconducteur à base de sélénium est qu'il s'use rapidement dans une machine électrophotographique et doit être remplacé après utilisation pour la formation de 10000 à 100000 copies. On connaît aussi l'addition de tellure, d'arsenic ou d'autres matières de In a conventional electrophotographic process, a photoconductive surface is charged in the dark, then is subjected to light forming an image of a document or photograph which has to be reproduced, with the formation of a latent electrostatic image which corresponds to the original document or photograph. The latent image is then made visible by development using electroscopic particles. The photoconductor most used in electrophotographic machines is a glassy silicon, or more often called amorphous. However, its sensitivity essentially corresponds to the range between blue and yellow, and the gray scale is such that the copies of the photographs are very poor. Furthermore, a selenium-based photoconductor cannot be heated to a temperature above 80 ° C. without losing its electrophotographic properties. The main drawback of a selenium-based photoconductor is that it wears out quickly in an electrophotographic machine and must be replaced after use for the formation of 10,000 to 100,000 copies. Also known is the addition of tellurium, arsenic or other materials of
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dopage au silicium amorphe afin que ces propriétés soient améliorées dans une certaine mesure, mais il est souhaitable que le perfectionnement soit important, surtout sur les caractéristiques d'usure. doping with amorphous silicon so that these properties are improved to a certain extent, but it is desirable that the improvement be important, especially on the wear characteristics.
Le sulfure de cadmium a une dureté comprise entre 3 et 3,5 sur l'échelle Moh. Sa réponse spectrale, lorsque la matière a été convenablement formée et dopée, s'étend sur toute la plage visible, du bleu au rouge. Il a un rendement quantique, c'est-à-dire une aptitude à transformer la lumière en charges électriques, très élevé, compris entre 2 et 10 fois celui du sélénium. Sa caractéristique de décharge à la lumière est telle qu'il donne une excellente échelle des gris, permettant d'effectuer d'excellentes reproductions de photographies. Cadmium sulfide has a hardness between 3 and 3.5 on the Moh scale. Its spectral response, when the material has been properly formed and doped, extends over the entire visible range, from blue to red. It has a quantum yield, that is to say an ability to transform light into electrical charges, very high, between 2 and 10 times that of selenium. Its light discharge characteristic is such that it gives an excellent gray scale, making it possible to make excellent reproductions of photographs.
Lors de la mise en œuvre d'opérations électrophotographiques, un photoconducteur est monté sur un substrat conducteur et est chargé par une décharge en effluve. Cette décharge ionise l'air. L'air ionisé joue le rôle d'une électrode d'un condensateur dont l'autre électrode est formée par le substrat conducteur. Comme un photoconducteur constitue un diélectrique lorsqu'il est à l'obscurité, la charge de l'effluve colle à la surface du photoconducteur. Une charge de polarité opposée est alors induite sur le substrat conducteur. Le temps nécessaire au développement d'une image latente à la surface d'un photoconducteur dépend de la tension à laquelle il peut être chargé. During the implementation of electrophotographic operations, a photoconductor is mounted on a conductive substrate and is charged by a corona discharge. This discharge ionizes the air. The ionized air plays the role of an electrode of a capacitor, the other electrode of which is formed by the conductive substrate. As a photoconductor constitutes a dielectric when it is in the dark, the charge of the corona sticks to the surface of the photoconductor. A charge of opposite polarity is then induced on the conductive substrate. The time required for the development of a latent image on the surface of a photoconductor depends on the voltage to which it can be charged.
On a déjà reconnu les avantages du sulfure de cadmium polycris-tallin comme photoconducteur. Malheureusement, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3884787, on n'a pas encore pu former un photoconducteur à base de sulfure de cadmium ayant une épaisseur suffisante pour que la tension à la surface soit suffisamment élevée, avec les densités nécessaires de charge. Cela signifie que le développement d'une image électrostatique latente formée à la surface d'un photoconducteur prend un temps beaucoup trop long pour pouvoir être utilisable en pratique. Lorsqu'on tente de réaliser un photoconducteur de sulfure de cadmium de grande épaisseur, il s'écaille du substrat conducteur ou se fissure. The advantages of polycris-tallin cadmium sulfide as a photoconductor have already been recognized. Unfortunately, as described in US Patent No. 3884787, it has not yet been possible to form a photoconductor based on cadmium sulfide having a thickness sufficient for the surface tension to be sufficiently high, with the necessary charge densities. This means that the development of a latent electrostatic image formed on the surface of a photoconductor takes far too long to be usable in practice. When an attempt is made to make a very thick cadmium sulfide photoconductor, it flakes off the conductive substrate or cracks.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3151982 décrit un essai d'amélioration de la courte durée d'un photoconducteur de sélénium vitreux par utilisation de particules de sulfure de cadmium dans un liant vitreux. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3510298 décrit aussi un photoconducteur à base de sulfure de cadmium présent dans un liant vitreux. On constate que le sulfure de cadmium à liant vitreux ne forme pas un photoconducteur électrophotographique utilisable pratiquement dans le commerce. Les images électrostatiques latentes, lorsqu'elles sont déformées, comprennent des taches qui salissent les images. U.S. Patent No. 3,151,982 describes an attempt to improve the short life of a glassy selenium photoconductor by using cadmium sulfide particles in a glassy binder. U.S. Patent No. 3,510,298 also describes a photoconductor based on cadmium sulfide present in a vitreous binder. It can be seen that the cadmium sulfide with a glass binder does not form an electrophotographic photoconductor which can be used practically commercially. Latent electrostatic images, when distorted, include spots that soil the images.
On connaît aussi deux techniques de formation de photoconducteurs à base de sulfure de cadmium sans utilisation de liant. La première est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3148084. Ce brevet décrit les techniques connues d'obtention de films photoconducteurs et les inconvénients des procédés d'évapora-tion, de dépôt chimique et de réaction en phase vapeur. Ce brevet décrit aussi la formation de films photoconducteurs par pulvérisation de réactifs sur un substrat chauffé. Les films formés contiennent des sulfures de nombreux métaux, ainsi que des sulfoséléniures de cadmium, de cobalt et d'indium. Les films photoconducteurs sont formés sur un substrat isolant. L'un des inventeurs de ce brevet, Chamberlin, a en outre décrit le procédé dans un article du «Journal of the Electrochemical Society», volume 113, pp. 86-89, écrit par J.S. Skarman en 1966. Les films ne sont pas destinés à être utilisés en électrophotographie, mais plutôt pour la fabrication de cellules solaires à couches minces. Ces convertisseurs photovoltaïques sont formés par une couche mince de sulfure de cuivre (0,1 pim) coopérant avec une couche mince de sulfure de cadmium (1 |tm). Two techniques are also known for forming photoconductors based on cadmium sulfide without the use of a binder. The first is described in US Patent No. 3148084. This patent describes the known techniques for obtaining photoconductive films and the disadvantages of the evaporation processes, chemical deposition and vapor phase reaction . This patent also describes the formation of photoconductive films by spraying reagents on a heated substrate. The films formed contain sulfides of many metals, as well as sulfoselenides of cadmium, cobalt and indium. The photoconductive films are formed on an insulating substrate. One of the inventors of this patent, Chamberlin, further described the process in an article in the "Journal of the Electrochemical Society", volume 113, pp. 86-89, written by J.S. Skarman in 1966. The films are not intended for use in electrophotography, but rather for the manufacture of thin film solar cells. These photovoltaic converters are formed by a thin layer of copper sulfide (0.1 pim) cooperating with a thin layer of cadmium sulfide (1 | tm).
Un autre procédé de formation de photoconducteurs en couche mince est la pulvérisation cathodique. Ce procédé est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3884787 précité. Des films dont l'épaisseur peut atteindre 0,5 |im (5000 Â) sont formés. Ils sont transparents à la lumière jaune et constituent d'excellents photoconducteurs. Another method of forming thin film photoconductors is sputtering. This process is described in the aforementioned patent of the United States of America No. 3884787. Films up to 0.5 µm (5000 Å) thick are formed. They are transparent to yellow light and are excellent photoconductors.
Un photoconducteur chargé à l'obscurité est analogue à un condensateur chargé, le photoconducteur constituant la matière isolante ou diélectrique. Une tension élevée est nécessaire à l'attraction des particules d'agent de virage depuis une grande distance, afin que le développement soit rapide. Dans le cas du sulfure de cadmium, la charge de l'effluve est négative, si bien que la charge des particules d'agent de virage de la matière de développement est positive. La vitesse de déplacement des particules chargées d'agent de virage dans le liquide de développement vers l'image électrostatique latente formée sur le photoconducteur est fonction de la tension de l'image latente. Plus la tension est élevée et plus le développement est rapide. Dans le cas d'un photoconducteur en couche mince, une densité de charge superficielle dépassant une certaine valeur ne peut pas être entretenue, et l'excès de charge est transporté à travers le diélectrique. La tension créée pour la charge maximale est proportionnelle à l'épaisseur de la couche photoconductrice et inversement proportionnelle à la constante diélectrique. Ainsi, l'utilisation de tensions élevées nécessaires à un développement rapide nécessite une augmentation de la densité de charge acceptée par la surface et l'utilisation d'un film aussi épais que possible. Lorsqu'on essaie de former un film plus épais par formation pyrolytique de sulfure de cadmium à partir de solutions aqueuses de réactifs, le film se sépare du substrat conducteur par écaillage. A photoconductor charged in the dark is analogous to a charged capacitor, the photoconductor constituting the insulating or dielectric material. A high tension is necessary to attract the particles of turning agent from a great distance, so that the development is rapid. In the case of cadmium sulfide, the charge of the corona is negative, so that the charge of the particles of bleaching agent of the developing material is positive. The speed of movement of the particles loaded with toning agent in the developing liquid towards the latent electrostatic image formed on the photoconductor is a function of the voltage of the latent image. The higher the tension, the faster the development. In the case of a thin film photoconductor, a surface charge density exceeding a certain value cannot be maintained, and the excess charge is transported through the dielectric. The voltage created for the maximum charge is proportional to the thickness of the photoconductive layer and inversely proportional to the dielectric constant. Thus, the use of high voltages necessary for rapid development requires an increase in the charge density accepted by the surface and the use of a film as thick as possible. When an attempt is made to form a thicker film by pyrolytic formation of cadmium sulfide from aqueous solutions of reagents, the film separates from the conductive substrate by flaking.
Le sulfure de cadmium présente plusieurs inconvénients lorsqu'il constitue un photoconducteur électrophotographique. D'abord, il a une mémoire, c'est-à-dire que, après la charge et l'exposition à de la lumière destinée à former une image latente, le développement de cette image et son report sur une feuille de support, l'image latente reste encore sur le photoconducteur. En d'autres termes, le temps de décroissance en présence de lumière est trop grand, si bien qu'une surimpression se manifeste. Un autre inconvénient d'un photocon- ' ducteur électrophotographique à base de sulfure de cadmium est la fatigue, c'est-à-dire que, lors de l'utilisation répétée du photoconducteur, la tension maximale à laquelle il peut être chargé diminue de plus en plus. Cependant, le sulfure de cadmium peut conserver une densité de charge bien supérieure à celle que retient le sélénium dopé par du tellure. Le sulfure de cadmium a une photosensibilité supérieure à celle du sélénium. Cadmium sulfide has several disadvantages when it is an electrophotographic photoconductor. First, it has a memory, that is to say that, after the charge and the exposure to light intended to form a latent image, the development of this image and its transfer onto a support sheet, the latent image still remains on the photoconductor. In other words, the decay time in the presence of light is too long, so that an overprint occurs. Another drawback of an electrophotographic photoconductor based on cadmium sulfide is fatigue, that is to say that, during the repeated use of the photoconductor, the maximum voltage to which it can be charged decreases by more and more. However, cadmium sulfide can maintain a charge density much higher than that retained by selenium doped with tellurium. Cadmium sulfide has a higher photosensitivity than selenium.
L'invention concerne un organe photoconducteur électrophotographique ayant une sensibilité spectrale s'étendant sur toute la plage visible et ayant une résistance élevée à l'usure. The invention relates to an electrophotographic photoconductive member having a spectral sensitivity extending over the entire visible range and having a high resistance to wear.
Les documents considérés précédemment et qui concernent plus précisément le domaine de l'invention sont les brevets précités des Etats-Unis d'Amérique N°s 3148084, 3151982, 3510298 et 3884787, ainsi que l'article de Chamberlin et al., «Journal of the Electrochemical Society», volume 113, pp. 86-89. The documents considered above and which relate more precisely to the field of the invention are the aforementioned United States patents Nos. 3148084, 3151982, 3510298 and 3884787, as well as the article by Chamberlin et al., "Journal of the Electrochemical Society ”, volume 113, pp. 86-89.
Aucun de ces documents ne décrit un photoconducteur à base de sulfure de cadmium, pour procédé électrophotographique, ayant une épaisseur d'au moins 3 p.m. None of these documents describes a photoconductor based on cadmium sulfide, for electrophotographic process, having a thickness of at least 3 µm.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3754985 décrit un procédé de fabrication d'un photoconducteur fritté contenant du sulfure de cadmium dopé par du cuivre et du chlore. U.S. Patent No. 3,754,985 describes a method of manufacturing a sintered photoconductor containing cadmium sulfide doped with copper and chlorine.
L'article précité de Chamberlin et al. décrit l'utilisation d'acétate de cadmium et de thio-urée ou de N,N-diméthylthio-urée. Ce document décrit aussi le dopage d'un film de sulfure de cadmium par du cuivre, ainsi que le fait que, lors de l'utilisation d'acétate de cadmium comme matière première, il se forme des cristallites de dimension inférieure à 400 Â. The aforementioned article by Chamberlin et al. describes the use of cadmium acetate and thiourea or N, N-dimethylthiourea. This document also describes the doping of a cadmium sulfide film with copper, as well as the fact that, when using cadmium acetate as a raw material, crystallites with a size of less than 400 Å are formed.
L'organe selon l'invention est défini comme il est dit à la revendication 1, et un procédé de fabrication de cet organe est défini à la revendication 12. Dans une réalisation avantageuse, on peut utiliser une petite quantité de cuivre comme matière de dopage afin que la réponse spectrale soit meilleure, que l'effet de mémoire qui provoque une surimpression en cours d'utilisation soit réduit, et que la fatigue diminue. Le cuivre de dopage est codéposé par addition d'acétate de cuivre à la solution pulvérisée au cours de l'opération de pulvérisation pyrolytique. La pulvérisation est effectuée sur une surface métallique chauffée, par exemple d'acier ou d'aluminium, avantageuse5 The member according to the invention is defined as claimed in claim 1, and a method of manufacturing this member is defined in claim 12. In an advantageous embodiment, a small amount of copper can be used as doping material so that the spectral response is better, that the memory effect which causes an overprint during use is reduced, and that fatigue decreases. The doping copper is codeposited by adding copper acetate to the solution sprayed during the pyrolytic spraying operation. Spraying is carried out on a heated metal surface, for example steel or aluminum, advantageous5
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4 4
ment chromée ou cadmiée, afin que l'adhérence et la corrosion soient maîtrisées. La pyrolyse de la pulvérisation a lieu en trois étapes. Dans une première étape, une certaine quantité d'acétate de plomb est ajoutée à la solution de pulvérisation, afin qu'une couche convenable de contact soit formée et que les taches blanches apparaissant sur les parties sombres de la copie soient éliminées. Pendant la seconde étape, l'acétate de plomb est supprimé et du chlore est ajouté sous forme de chlorure de cadmium. Le chlore constitue une matière de dopage qui facilite le transport de la charge créée photo-chimiquement vers le substrat, et qui favorise la disparition des phénomènes de mémoire et de fatigue. Il augmente aussi le nombre des porteurs. Cette étape de formation du photoconducteur est mise en œuvre aussi longtemps que possible afin que l'épaisseur du photoconducteur soit accrue, si bien que celui-ci peut accepter une charge plus importante que celle qui a pu être utilisée avec les photoconducteurs à base de sulfure de cadmium. La première partie de l'opération est mise en œuvre jusqu'à la formation d'une couche dont l'épaisseur est d'environ 3000 À. La seconde couche, constituant une couche de transport de charge, est réalisée jusqu'à une épaisseur de 17500 Â environ. La solution est alors changée afin que le chlore de dopage soit retiré, si bien que la solution ne contient que de l'acétate de cadmium, de l'acétate de cuivre et de l'acétate de zinc avec la thio-urée. La formation de la troisième couche, qui constitue la partie d'absorption de lumière du photoconducteur, est effectuée jusqu'à une épaisseur d'environ 9500 Â qui suffit pour l'absorption de la presque totalité de la lumière parvenant à la surface. Le photoconducteur terminé peut être chargé à une valeur très élevée et a une excellente réponse à la lumière, lui permettant la formation d'une image de contraste poussé ayant une excellente échelle de gris. Le photoconducteur a une très longue durée d'utilisation pendant le stockage, sans être affecté par les variations de température ou d'humidité. chrome or cadmium plated, so that adhesion and corrosion are controlled. Spray pyrolysis takes place in three stages. In a first step, a certain amount of lead acetate is added to the spray solution, so that a suitable contact layer is formed and the white spots appearing on the dark parts of the copy are eliminated. During the second stage, the lead acetate is removed and chlorine is added in the form of cadmium chloride. Chlorine constitutes a doping material which facilitates the transport of the photochemically created charge towards the substrate, and which favors the disappearance of the phenomena of memory and fatigue. It also increases the number of carriers. This step of forming the photoconductor is carried out as long as possible so that the thickness of the photoconductor is increased, so that the latter can accept a higher charge than that which could have been used with the photoconductive agents based on sulfide. of cadmium. The first part of the operation is carried out until the formation of a layer whose thickness is approximately 3000 Å. The second layer, constituting a charge transport layer, is produced up to a thickness of approximately 17500 Å. The solution is then changed so that the doping chlorine is removed, so that the solution contains only cadmium acetate, copper acetate and zinc acetate with thiourea. The formation of the third layer, which constitutes the light absorption part of the photoconductor, is carried out to a thickness of approximately 9500 Å which is sufficient for the absorption of almost all of the light reaching the surface. The finished photoconductor can be charged to a very high value and has an excellent response to light, allowing it to form a high contrast image having an excellent gray scale. The photoconductor has a very long useful life during storage, without being affected by variations in temperature or humidity.
Les couches peuvent être formées sur tout substrat convenable, de préférence sur un cylindre qui doit être utilisé dans une machine électrophotographique. Le cylindre tourne tout en étant chauffé par un élément de chauffage par radiation, à une température comprise entre 125 et 200 C (± 25 C) mesurée à la surface du tambour. Les solutions sont pulvérisées à raison de 300 cm3/h environ. The layers can be formed on any suitable substrate, preferably on a cylinder which is to be used in an electrophotographic machine. The cylinder rotates while being heated by a radiant heating element, at a temperature between 125 and 200 C (± 25 C) measured on the surface of the drum. The solutions are sprayed at the rate of approximately 300 cm3 / h.
La pulvérisation a lieu en présence de l'atmosphère qui contient de l'oxygène. Ce dernier paraît adsorbé à la surface des cristaux. Il est avantageux, parce qu'il paraît augmenter la résistivité du film de sulfure de cadmium. The spraying takes place in the presence of the atmosphere which contains oxygen. The latter appears adsorbed on the surface of the crystals. It is advantageous because it appears to increase the resistivity of the cadmium sulfide film.
Ainsi, l'invention procure un organe photoconducteur ayant d'excellentes caractéristiques de résistance à l'usure et une réponse spectrale uniforme dans tout le spectre visible, du bleu au rouge. Thus, the invention provides a photoconductive member having excellent wear resistance characteristics and a uniform spectral response throughout the visible spectrum, from blue to red.
Elle procure aussi un tel organe photoconducteur ayant un rendement quantique très élevé, et dans lequel l'image électrostatique latente peut être facilement effacée par de la lumière visible. It also provides such a photoconductive member having a very high quantum efficiency, and in which the latent electrostatic image can be easily erased by visible light.
L'invention procure aussi un organe photoconducteur ayant d'excellentes propriétés d'acceptation de charge à l'obscurité, ainsi qu'une épaisseur suffisante pour donner une tension élevée lorsqu'il est chargé au maximum, et qui de plus n'est pratiquement pas affecté par des facteurs ambiants tels que la température et l'humidité, dans les conditions climatiques normales. The invention also provides a photoconductive member having excellent charge acceptance properties in the dark, as well as a thickness sufficient to give a high voltage when fully charged, and which is moreover practically not not affected by environmental factors such as temperature and humidity, under normal climatic conditions.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels : The invention will be better understood on reading the description which follows of embodiments, and with reference to the appended drawings in which:
la fig. 1 est une coupe schématique très agrandie d'un fragment d'un organe photoconducteur selon l'invention; fig. 1 is a very enlarged schematic section of a fragment of a photoconductive member according to the invention;
la fig. 2 est un schéma d'un appareil pouvant être utilisé pour la fabrication de l'organe photoconducteur de la fig. 1 ; fig. 2 is a diagram of an apparatus which can be used for the manufacture of the photoconductive member of FIG. 1;
la fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig. 2; fig. 3 is a section along line 3-3 of FIG. 2;
la fig. 4 est une photomicrographie de cristaux exposés, tirés de la masse de l'organe photoconducteur à base de sulfure de cadmium selon l'invention, photographiés avec un grandissement de 20000, et la fig. 5 est analogue à la fig. 4 et représente une autre partie de la masse de l'organe photoconducteur à base de sulfure de cadmium selon l'invention, photographié avec un agrandissement de 50000. fig. 4 is a photomicrograph of exposed crystals, taken from the mass of the photoconductive member based on cadmium sulfide according to the invention, photographed with a magnification of 20,000, and FIG. 5 is similar to FIG. 4 and represents another part of the mass of the photoconductive member based on cadmium sulfide according to the invention, photographed with an enlargement of 50,000.
Plus précisément, lors de la formation de l'organe photoconducteur pour procédé électrophotographique selon l'invention, on utilise un procédé de pyrolyse d'une pulvérisation d'un type connu dans la technique. L'appareil de formation du photoconducteur est représenté sur la fig. 2, sur laquelle un tambour métallique 2, formé d'aluminium ou d'acier doux, est revêtu de chrome ou de cadmium. Il est soigneusement nettoyé avant la mise en œuvre des opérations, d'abord à l'acide nitrique, puis à l'eau, puis avec un détergent domestique, jusqu'à ce qu'il ne reste ni huile ni graisse. La présence d'huile sur la surface du tambour peut être détectée par un essai d'étalement, une goutte d'eau s'étalant sous la forme d'un film régulier sur la surface lorsque celle-ci est totalement dépourvue d'huile. Ensuite, la surface est rincée à l'eau désionisée, puis à l'isopropanol afin qu'il chasse l'eau. Dans les nombreux organes photoconducteurs réalisés, on utilise un tambour chromé qui ne présente pas de corrosion. Cependant, on constate qu'on obtient une meilleure liaison avec une matière cadmiée. More specifically, during the formation of the photoconductive member for the electrophotographic method according to the invention, a method of pyrolysis of a spray of a type known in the art is used. The photoconductor forming apparatus is shown in fig. 2, on which a metal drum 2, formed of aluminum or mild steel, is coated with chromium or cadmium. It is thoroughly cleaned before carrying out the operations, first with nitric acid, then with water, then with a household detergent, until no oil or grease remains. The presence of oil on the surface of the drum can be detected by a spreading test, a drop of water spreading in the form of a regular film on the surface when the latter is completely free of oil. Then the surface is rinsed with deionized water, then with isopropanol so that it flushes out the water. In the numerous photoconductive members produced, a chrome drum is used which does not exhibit corrosion. However, it is found that a better bond is obtained with cadmium-plated material.
Le tambour 2 est monté sur deux dispositifs 4, 6 de support sur lesquels il peut être maintenu par friction, comme indiqué clairement par la fig. 2. Les dispositifs 4 et 6 de montage ont des fiasques 8 et 10 qui coopèrent avec deux paires de selles rotatives 12 et 14, représentées sur les fig. 2 et 3. Ces selles sont montées sur deux arbres 16 et 18 portés par deux paires de montants 20 et 22. L'arbre 16 est entraîné par un moteur, par exemple un moteur électrique 24 qui reçoit une tension par des conducteurs 26 et 28. L'arbre 16 porte une poulie 30 qui entraîne une poulie 32 par l'intermédiaire d'une courroie 34. Un arbre 36 est monté dans un dispositif 38 de montage afin qu'il tourne avec la poulie 32. Il porte une vis 40 à double hélice destinée à provoquer un déplacement alternatif d'une tête 42 d'atomisa-tion le long du dispositif 18. Deux tuyauteries souples 44 et 46 sont fixées à la tête 42. La tuyauterie 44 est reliée à une réserve d'air comprimé (non représentée) ayant une pression de l'ordre de 1,4 bar. La tuyauterie 46 communique avec des réserves de solutions aqueuses des réactifs utilisés successivement pour l'obtention des trois compositions différentes à base de sulfure de cadmium, formant l'organe photoconducteur électrophotographique selon l'invention. Les solutions contenant les réactifs peuvent être transmises par gravité ou par de l'air comprimé, ou de toute autre manière convenable connue dans la technique. Le débit est réglé par un robinet, non représenté, disposé entre la réserve de solution et la tête 42, de manière que la tête forme une pulvérisation, avec un débit d'environ 300 cm3/h ou moins, de réactifs destinés à venir au contact du tambour 2. Un élément de chauffage 48 par résistance se loge à l'intérieur du tambour rotatif 2. Un courant, provenant du conducteur 28 qui est relié à une source de potentiel, circule dans l'armature 50 d'un relais, dans un conducteur 52, dans l'élément 48 de chauffage, dans un conducteur 54, et ferme ainsi le circuit par connexion du conducteur 26 à la source de potentiel. Un pyromètre 56 est destiné à la détection de la température à la surface du tambour 2 en cours de revêtement. Il est réglé à une température comprise entre 130 et 180 C. Lorsque la température devient trop élevée, un enroulement 58 du relais ouvre le circuit par soulèvement de l'armature 50. Lorsque la température diminue en sortant de la plage voulue, l'enroulement 58 cesse d'être alimenté et l'armature 50 provoque à nouveau l'alimentation de l'élément 48 de chauffage. Il faut noter qu'on peut utiliser tout pyromètre convenable connu dans la technique, par exemple une ther-mistance. La température moyenne à la surface est maintenue à 150 C environ. The drum 2 is mounted on two support devices 4, 6 on which it can be held by friction, as clearly indicated in FIG. 2. The mounting devices 4 and 6 have flanges 8 and 10 which cooperate with two pairs of rotary saddles 12 and 14, shown in FIGS. 2 and 3. These saddles are mounted on two shafts 16 and 18 carried by two pairs of uprights 20 and 22. The shaft 16 is driven by a motor, for example an electric motor 24 which receives a voltage by conductors 26 and 28 The shaft 16 carries a pulley 30 which drives a pulley 32 by means of a belt 34. A shaft 36 is mounted in a mounting device 38 so that it rotates with the pulley 32. It carries a screw 40 double helix intended to cause an alternating movement of a head 42 of atomization along the device 18. Two flexible pipes 44 and 46 are fixed to the head 42. The pipes 44 are connected to a reserve of compressed air (not shown) having a pressure of the order of 1.4 bar. The piping 46 communicates with reserves of aqueous solutions of the reagents used successively for obtaining the three different compositions based on cadmium sulfide, forming the electrophotographic photoconductive member according to the invention. The solutions containing the reagents can be transmitted by gravity or by compressed air, or in any other suitable manner known in the art. The flow rate is regulated by a tap, not shown, disposed between the solution reserve and the head 42, so that the head forms a spray, with a flow rate of approximately 300 cm3 / h or less, of reagents intended to come to the contact of the drum 2. A heating element 48 by resistance is housed inside the rotary drum 2. A current, coming from the conductor 28 which is connected to a source of potential, circulates in the armature 50 of a relay, in a conductor 52, in the heating element 48, in a conductor 54, and thus closes the circuit by connection of the conductor 26 to the source of potential. A pyrometer 56 is intended for detecting the temperature on the surface of the drum 2 during coating. It is set at a temperature between 130 and 180 C. When the temperature becomes too high, a winding 58 of the relay opens the circuit by lifting the armature 50. When the temperature decreases out of the desired range, the winding 58 ceases to be supplied and the armature 50 again causes the heating element 48 to be supplied. It should be noted that any suitable pyrometer known in the art can be used, for example a thermistor. The average surface temperature is maintained at around 150 ° C.
Les essais de réalisation d'organes photoconducteurs à base de sulfure de cadmium pour procédé électrophotographique, exécutés sur une période d'environ 3 ans, ont porté sur le revêtement d'environ 500 tambours d'essai, avant détermination du meilleur procédé pour la mise en œuvre de l'invention. On a constaté rapidement que la plupart des organes photoconducteurs à base de sulfure de cadmium, bien que possédant des propriétés photoconductrices, ne donnaient pas satisfaction dans un procédé électrophotographique par formation d'une image acceptable, lors d'une utilisation dans les machines électrophotographiques. Le sulfure de cadmium a une dus The tests for producing photoconductive elements based on cadmium sulphide for the electrophotographic process, carried out over a period of approximately 3 years, covered the coating of approximately 500 test drums, before determining the best method for setting of the invention. It was quickly found that most photoconductive organs based on cadmium sulfide, although having photoconductive properties, were not satisfactory in an electrophotographic process by forming an acceptable image, when used in electrophotographic machines. Cadmium sulfide has a due
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15 15
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25 25
30 30
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reté naturelle, et en conséquence une résistance à l'abrasion, bien supérieure à celle du sélénium vitreux. L'organe photoconducteur à base de sulfure de cadmium selon l'invention permet la formation de plus d'un million de copies, alors que le sélénium vitreux n'en donne pas plus de 100000, lors de l'utilisation dans un photocopieur classique sur papier ordinaire. Les films photoconducteurs à base de sulfure de cadmium ayant une épaisseur suffisante ne peuvent pas être formés par pyrolyse d'une pulvérisation. Lorsqu'on essaie de former un film trop épais, celui-ci s'écaille du substrat métallique. Un film mince ne donne qu'une faible tension. En outre, la décroissance à l'obscurité est trop importante, si bien qu'il faut plusieurs passages sous une décharge en effluve pour la charge du photoconducteur à la valeur maximale permise par la mince couche de sulfure de cadmium. Les essais d'augmentation de la tension provoquent un claquage du photoconducteur à base de sulfure de cadmium. En outre, le sulfure de cadmium a une propriété de mémoire, c'est-à-dire que, après exposition à une image, développement et impression sur la feuille de support, l'image latente reste sur le photoconducteur. Le temps de décroissance à la lumière est trop grand. On constate aussi que, après utilisation d'un organe photoconducteur à base de sulfure de cadmium pendant un certain temps, la tension maximale à laquelle il peut être chargé diminue de plus en plus. De nombreuses expériences ont été destinées à améliorer cette situation et ont permis la mise au point de l'invention, étape par étape. natural retee, and consequently an abrasion resistance, much higher than that of vitreous selenium. The photoconductive member based on cadmium sulfide according to the invention allows the formation of more than a million copies, while vitreous selenium gives no more than 100,000, when used in a conventional photocopier on plain paper. Photoconductive films based on cadmium sulfide having a sufficient thickness cannot be formed by spray pyrolysis. When you try to form a film that is too thick, it will flake off the metal substrate. A thin film gives only low tension. In addition, the decay in the dark is too great, so that it takes several passes under a corona discharge for the charge of the photoconductor to the maximum value allowed by the thin layer of cadmium sulfide. The voltage increase tests cause a breakdown of the cadmium sulfide photoconductor. In addition, cadmium sulfide has a memory property, that is, after exposure to an image, development and printing on the support sheet, the latent image remains on the photoconductor. The light decay time is too long. It is also noted that, after using a photoconductive member based on cadmium sulphide for a certain time, the maximum voltage to which it can be charged decreases more and more. Numerous experiments have been intended to improve this situation and have made it possible to develop the invention, step by step.
Le sulfure de cadmium est de façon générale peu sensible à la lumière rouge. L'addition de cuivre, de manière connue, sensibilise le sulfure de cadmium à la lumière rouge. On constate que l'addition de cuivre réduit aussi les phénomènes de fatigue et de mémoire, et l'organe photoconducteur pour électrophotographie résultant est rendu sensible dans tout le spectre, y compris la partie rouge. Cadmium sulfide is generally not very sensitive to red light. The addition of copper, in a known manner, sensitizes the cadmium sulphide to red light. It is found that the addition of copper also reduces the phenomena of fatigue and memory, and the photoconductive member for electrophotography resulting is made sensitive throughout the spectrum, including the red part.
Un bon organe photoconducteur destiné à des machines électrophotographiques doit pouvoir accepter une tension suffisamment élevée, surtout lors du développement par électrophorèse avec des particules d'agent de virage en suspension dans un véhicule liquide isolant, pour que le développement ait lieu rapidement. Celui-ci est fonction à la fois de l'épaisseur du photoconducteur et de sa distance à l'obscurité. On constate que l'incorporation de zinc, sous forme de sulfure de zinc, permet la charge du photoconducteur à une tension accrue. A good photoconductive member intended for electrophotographic machines must be able to accept a sufficiently high voltage, especially during development by electrophoresis with particles of toning agent suspended in an insulating liquid vehicle, for development to take place quickly. This is a function of both the thickness of the photoconductor and its distance to darkness. It can be seen that the incorporation of zinc, in the form of zinc sulfide, allows the photoconductor to be charged at an increased voltage.
Lors de la fabrication de tambours revêtus d'un photoconducteur et ne contenant pas de zinc, on constate que la charge n'est pas suffisamment élevée pour que le développement soit rapide. En outre, le contraste entre les zones les plus exposées et les moins exposées en souffre. L'addition de zinc constitue une différence considérable. Cependant, cette addition réduit la sensibilité du photoconducteur, surtout à la lumière rouge, si bien qu'il existe une limite à l'addition de zinc, facilement déterminée par la sensibilité aux couleurs. During the production of drums coated with a photoconductor and containing no zinc, it is found that the charge is not high enough for development to be rapid. In addition, the contrast between the most exposed and the least exposed areas suffers. The addition of zinc is a considerable difference. However, this addition reduces the sensitivity of the photoconductor, especially to red light, so that there is a limit to the addition of zinc, easily determined by color sensitivity.
L'un des inconvénients du sulfure de cadmium, comme indiqué précédemment, est la décroissance rapide de la charge à l'obscurité, c'est-à-dire que, à l'obscurité, il ne constitue pas un isolant suffisamment bon pour constituer un organe photoconducteur pour électrophotographie utilisable en pratique. On constate que la fabrication du sulfure de cadmium par pyrolyse d'une pulvérisation à base d'acétate améliore beaucoup les propriétés diélectriques du photoconducteur à l'obscurité. One of the drawbacks of cadmium sulfide, as indicated above, is the rapid decrease in charge in the dark, that is to say that, in the dark, it does not constitute an insulator good enough to constitute a photoconductive member for electrophotography usable in practice. It is found that the manufacture of cadmium sulfide by pyrolysis of an acetate-based spraying greatly improves the dielectric properties of the photoconductor in the dark.
L'interface du substrat conducteur et du photoconducteur à base de sulfure de cadmium est importante. Un contact électrique redresseur convenable doit se trouver à cette interface. On constate que certaines additions à la couche de contact — c'est-à-dire la couche du photoconducteur qui est au contact du substrat conducteur —, et notamment de plomb, donnent le contact électrique convenable. Lorsque les autres paramètres ne sont pas modifiés, on constate que des organes photoconducteurs à base de sulfure de cadmium, pour procédé électrophotographique, dopés par du cuivre et par du chlore, et contenant du sulfure de zinc, ne donnent toujours pas satisfaction, car des taches claires apparaissent sur les parties sombres de la copie. Après de nombreux essais, on détermine que ce phénomène peut être dû à un mauvais contact électrique entre le photoconducteur et le substrat. L'addition d'une certaine quantité de plomb augmente la conductivité de la couche de contact, et les taches sont éliminées. The interface of the conductive substrate and the photoconductor based on cadmium sulfide is important. There must be a suitable rectifier electrical contact at this interface. It is noted that certain additions to the contact layer - that is to say the layer of the photoconductor which is in contact with the conductive substrate -, and in particular of lead, give the suitable electrical contact. When the other parameters are not modified, it is found that photoconductive members based on cadmium sulfide, for electrophotographic process, doped with copper and with chlorine, and containing zinc sulfide, are still not satisfactory, because light spots appear on the dark parts of the copy. After numerous tests, it is determined that this phenomenon may be due to poor electrical contact between the photoconductor and the substrate. Adding a certain amount of lead increases the conductivity of the contact layer, and stains are removed.
On détermine empiriquement la quantité de plomb par addition d'une quantité de plus en plus grande, jusqu'à ce que les taches deviennent de plus en plus grandes, et on détermine la valeur optimale qui supprime les taches. On ne détermine pas la quantité maximale de plomb qui peut être utilisée sans effets nuisibles. The amount of lead is empirically determined by adding an increasing amount until the spots become larger, and the optimum value which removes the spots is determined. The maximum amount of lead that can be used without adverse effects is not determined.
On a considéré de façon classique que la présence d'oxygène était un inconvénient. Ainsi, le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique N° 3148084, colonne 4, à partir de la ligne 62, indique qu'aucun des éléments présents dans le film photorésistif n'est tiré du substrat ou de l'atmosphère environnante. Ce brevet indique en outre, colonne 7, à partir de la ligne 65, que, après la formation du film le photoconducteur est traité à des températures comprises entre 480 et 650° C environ. Evidemment, cette opération chasse tout l'oxygène adsorbé. Le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique N° 3884787 décrit la formation d'un film par pulvérisation cathodique en atmosphère de gaz inerte, par exemple d'argon. It has conventionally been considered that the presence of oxygen is a drawback. Thus, the aforementioned United States patent No. 3148084, column 4, starting at line 62, indicates that none of the elements present in the photoresist film are taken from the substrate or the surrounding atmosphere. This patent further indicates, column 7, starting from line 65, that, after the film has been formed, the photoconductor is treated at temperatures between approximately 480 and 650 ° C. Obviously, this operation removes all the adsorbed oxygen. The aforementioned United States Patent No. 3,847,787 describes the formation of a film by sputtering in an atmosphere of inert gas, for example argon.
On constate, par analyse de l'organe photoconducteur électrophotographique terminé par spectroscopie d'Auger, qu'une petite quantité d'oxygène est présente. On ne peut pas déterminer la nature de l'oxygène, mais on considère qu'il est adsorbé aux limites des cristaux qui forment la matière photoconductrice. L'oxygène augmente la résistivité du sulfure de cadmium qui a habituellement des électrons libres à l'intérieur des cristaux. Une hypothèse considère que l'oxygène, adsorbé à la surface des cristaux, attire les électrons excédentaires de l'intérieur des cristaux et les place à la surface de ceux-ci, si bien que les cristaux constituent un meilleur isolateur à l'obscurité. L'oxygène est présent dans l'eau utilisée pour la formation des solutions aqueuses des réactifs, ainsi que dans l'atmosphère. It is found, by analysis of the electrophotographic photoconductive member terminated by Auger spectroscopy, that a small amount of oxygen is present. The nature of the oxygen cannot be determined, but it is considered to be adsorbed at the limits of the crystals which form the photoconductive material. Oxygen increases the resistivity of cadmium sulfide which usually has free electrons inside the crystals. One hypothesis considers that the oxygen, adsorbed on the surface of the crystals, attracts the excess electrons from the interior of the crystals and places them on the surface of these, so that the crystals constitute a better insulator in the dark. Oxygen is present in the water used for the formation of aqueous solutions of the reactants, as well as in the atmosphere.
Au cours de la réalisation d'un très grand nombre de tambours électrophotographiques revêtus de sulfure de cadmium, on détermine que le meilleur mode de réalisation d'organes photoconducteurs selon l'invention est le suivant. On forme d'abord une solution aqueuse contenant une quantité importante d'acétate de cadmium et une petite quantité d'acétate de cuivre, d'acétate de plomb et d'acétate de zinc. On peut former une solution séparée de thio-urée. Comme la solution des acétates métalliques et la solution aqueuse de thio-urée réagissent lentement à température ambiante, on peut les introduire à partir de récipients séparés dans la tête 42 d'atomisa-tion, par la tuyauterie 46. La réaction est cependant si lente que cette précaution n'est pas nécessaire et on peut préparer une seule solution ayant la composition suivante. During the production of a very large number of electrophotographic drums coated with cadmium sulfide, it is determined that the best embodiment of photoconductive members according to the invention is as follows. An aqueous solution is first formed containing a large amount of cadmium acetate and a small amount of copper acetate, lead acetate and zinc acetate. A separate solution of thiourea can be formed. As the solution of the metal acetates and the aqueous solution of thiourea react slowly at room temperature, they can be introduced from separate containers into the atomizing head 42, through the piping 46. The reaction is however so slow that this precaution is not necessary and one can prepare a single solution having the following composition.
Solution I Solution I
Thio-urée Thio-urea
0,008 M 0.008M
Acétate de cadmium Cadmium acetate
0,006 M 0.006M
Acétate de cuivre Copper acetate
0,0012 M 0.0012 M
Acétate de zinc Zinc acetate
0,0006 M 0.0006 M
Acétate de plomb Lead acetate
0,00022 M 0.00022 M
On forme 1 1 de cette solution et on le pulvérise à raison d'envi- 1 1 of this solution is formed and sprayed for about
ron 300 cm3/h sur le tambour 2 qui tourne à 70 tr/min environ. Il faut noter, en référence à la fig. 2, que la tête 42 d'atomisation se déplace en translation alors que le tambour 2 tourne. La vitesse de déplacement alternatif correspond à 4 à 5 cycles/min. Lorsque la pulvérisation est dirigée vers une partie du tambour pendant trop longtemps, elle le refroidit localement au-dessous de la température de dépôt par pyrolyse. Il faut noter que la solution indiquée contient un excès de thio-urée. On l'utilise afin que la réaction soit totale, puisque la loi d'action de masse nécessite un excès d'un réactif pour que la réaction soit déplacée dans le sens voulu. Pour un débit de pulvérisation de 300 cm3/h, il faut 3 h et 20 min pour le dépôt de la première couche, qui a une épaisseur de l'ordre de 0,3 |im. Le changement constant de position de pulvérisation par rapport au substrat assure la formation d'une couche extrêmement uniforme ron 300 cm3 / h on the drum 2 which rotates at around 70 rpm. It should be noted, with reference to fig. 2, that the atomizing head 42 moves in translation while the drum 2 rotates. The alternative movement speed corresponds to 4 to 5 cycles / min. When the spray is directed to a part of the drum for too long, it cools it locally below the deposition temperature by pyrolysis. It should be noted that the solution indicated contains an excess of thiourea. It is used so that the reaction is total, since the law of mass action requires an excess of a reagent so that the reaction is displaced in the desired direction. For a spraying rate of 300 cm 3 / h, it takes 3 h and 20 min for the deposition of the first layer, which has a thickness of the order of 0.3 μm. Constant change of spray position relative to the substrate ensures the formation of an extremely uniform layer
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20 20
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30 30
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40 40
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60 60
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644 959 644,959
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qui est très lisse. On n'utilise pas de liant, et la région à base de sulfure de cadmium est formée avec des cristallites allongés ayant un diamètre d'environ 300 à 400 Â. La masse de la couche composite est alors soumise à une attaque par un faisceau d'ions argon. Cette opération est connue dans la technique comme «attaque par pulvérisation d'argon». La fig. 4 est une photomicrographie qui représente la structure cristalline du photoconducteur électrophotographique à base de sulfure de cadmium selon l'invention, avec un grandissement de 20000. La fig. 5, analogue à la fig. 4, est une photomicrographie représentant la structure cristalline avec un grandissement de 50000 fois. Cette structure cristalline est présente dans tout le photoconducteur composite et on décrit maintenant sa formation. which is very smooth. No binder is used, and the cadmium sulfide region is formed with elongated crystallites having a diameter of about 300 to 400 Å. The mass of the composite layer is then subjected to attack by a beam of argon ions. This operation is known in the art as "spraying argon attack". Fig. 4 is a photomicrograph which represents the crystal structure of the electrophotographic photoconductor based on cadmium sulfide according to the invention, with a magnification of 20000. FIG. 5, similar to FIG. 4, is a photomicrograph representing the crystal structure with a magnification of 50,000 times. This crystal structure is present throughout the composite photoconductor and we now describe its formation.
Comme il faut qu'un organe photoconducteur pour électrophotographie présente une diminution suffisamment rapide de charge en présence de lumière et ait une épaisseur suffisante pour accepter une charge suffisamment élevée, on forme une solution aqueuse différente pour la réalisation d'une région différente de l'organe photoconducteur composite. Cette solution est la suivante. Since a photoconductive member for electrophotography must have a sufficiently rapid decrease in charge in the presence of light and have a thickness sufficient to accept a sufficiently high charge, a different aqueous solution is formed for the production of a region different from the composite photoconductive member. This solution is as follows.
Solution 2 Solution 2
Thio-urée Thio-urea
0,008 M 0.008M
Acétate de cadmium Cadmium acetate
0,0055 M 0.0055 M
Acétate de cuivre Copper acetate
0,0012 M 0.0012 M
Acétate de zinc Zinc acetate
0,0006 M 0.0006 M
Chlorure de cadmium Cadmium chloride
0,00031 M 0.00031 M
On note que les sels métalliques de cadmium, de zinc et de cui- It is noted that the metallic salts of cadmium, zinc and copper
vre, utilisés selon le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique N° 3148084, sont des chlorures. On constate que l'utilisation de chlorures à la place d'acétate provoque la formation de sulfure de cadmium ayant une faible résistance à l'obscurité et n'acceptant pas une charge suffisamment élevée pour que le développement d'une image électrostatique latente soit rapide. On utilise une certaine quantité de chlorure de cadmium comme matière de dopage, si bien que le potentiel résiduel est fortement réduit pour une quantité donnée de lumière. En d'autres termes, le temps de décroissance de la charge en présence de lumière dans la région formée par la solution 2 est fortement réduit. Bien que la région du photoconducteur composite selon l'invention formant la couche de contact soit mince (0?3 (xm), la région du photoconducteur formée avec le chlore de dopage, c'est-à-dire la couche de transport de charge, a une épaisseur de l'ordre de 1,75 jxm. A cet effet, on utilise une solution ayant un volume de 61 et on poursuit la pyrolyse de la pulvérisation pendant 18 h supplémentaires, ou plus. vre, used according to the aforementioned patent of the United States of America No. 3148084, are chlorides. It is found that the use of chlorides in place of acetate causes the formation of cadmium sulfide having a low resistance to darkness and not accepting a sufficiently high charge for the development of a latent electrostatic image to be rapid. . A certain amount of cadmium chloride is used as the doping material, so that the residual potential is greatly reduced for a given amount of light. In other words, the time for the charge to decrease in the presence of light in the region formed by solution 2 is greatly reduced. Although the region of the composite photoconductor according to the invention forming the contact layer is thin (0? 3 (xm), the region of the photoconductor formed with doping chlorine, that is to say the charge transport layer , has a thickness of the order of 1.75 μm. For this purpose, a solution having a volume of 61 is used and the pyrolysis of the spraying is continued for an additional 18 h, or more.
On forme ensuite la région d'absorption de lumière du photoconducteur à base de sulfure de cadmium. L'opération est réalisée par formation d'une solution aqueuse suivante. The light absorption region of the photoconductor based on cadmium sulfide is then formed. The operation is carried out by forming a following aqueous solution.
Solution 3 Solution 3
Thio-urée 0,008 M Thio-urea 0.008 M
Acétate de cadmium 0,006 M 0.006 M cadmium acetate
Acétate de cuivre 0,0012 M 0.0012 M copper acetate
Acétate de zinc 0,0006 M Zinc acetate 0.0006 M
On forme une quantité de solution d'environ 31, et il faut 10 h pour la constitution d'une couche dans les mêmes conditions que pour la formation des autres couches. La couche d'absorption de lumière a une épaisseur d'environ 0,95 um. A quantity of solution is formed of approximately 31, and it takes 10 hours for the constitution of a layer under the same conditions as for the formation of the other layers. The light absorption layer has a thickness of about 0.95 µm.
L'organe photoconducteur composite pour électrophotographie ainsi formé selon l'invention est schématiquement représenté sur la fig. 1. Un substrat conducteur 100 est constitué par tout métal convenable, tel que l'acier doux ou l'aluminium. Une couche ou région 102 de contact a une épaisseur de 3000 Â et contient essentiellement une grande quantité de sulfure de cadmium, une petite quantité de sulfure de zinc et une quantité significative de sulfure de plomb, la couche étant dopée par du cuivre. Il faut noter que toutes les couches ou régions du photoconducteur composite contiennent essentiellement une grande quantité de sulfure de cadmium pour une petite quantité de sulfure de zinc. Toutes les couches sont dopées par du cuivre. Une couche 104 de transport de charge est dopée par du cuivre et par du chlore et a une épaisseur de 17 500 Â. Une couche ou région 106 d'absorption de lumière contient une grande quantité de sulfure de cadmium et une petite quantité de sulfure de zinc, la couche étant dopée par du cuivre. The composite photoconductive member for electrophotography thus formed according to the invention is schematically represented in FIG. 1. A conductive substrate 100 consists of any suitable metal, such as mild steel or aluminum. A contact layer or region 102 has a thickness of 3000 Å and essentially contains a large amount of cadmium sulfide, a small amount of zinc sulfide and a significant amount of lead sulfide, the layer being doped with copper. It should be noted that all the layers or regions of the composite photoconductor essentially contain a large quantity of cadmium sulphide for a small quantity of zinc sulphide. All the layers are doped with copper. A charge transport layer 104 is doped with copper and chlorine and has a thickness of 17,500 Å. A light absorption layer or region 106 contains a large amount of cadmium sulfide and a small amount of zinc sulfide, the layer being doped with copper.
Il faut noter qu'on constate qu'il est avantageux que le photoconducteur composite ait une épaisseur d'au moins 3 um lors de la fabrication d'un organe photoconducteur pour électrophotographie utilisable en pratique. Il faut évidemment noter que la couche de contact peut être plus mince puisque son rôle principal est de former un contact électrique convenable entre le substrat conducteur et le photoconducteur composite. Il n'est pas nécessaire qu'elle ait une trop grande épaisseur. La couche de transport de charge facilite beaucoup l'obtention de l'épaisseur voulue pour la couche photoconductrice composite. Une couche épaisse est nécessaire afin que le potentiel auquel le photoconducteur composite peut être chargé soit accru. La quantité de chlore contenue dans la couche de transport de charge est déterminée empiriquement. It should be noted that it is found to be advantageous for the composite photoconductor to have a thickness of at least 3 μm during the manufacture of a photoconductive member for electrophotography which can be used in practice. It should obviously be noted that the contact layer can be thinner since its main role is to form a suitable electrical contact between the conductive substrate and the composite photoconductor. It does not have to be too thick. The charge transport layer greatly facilitates obtaining the desired thickness for the composite photoconductive layer. A thick layer is necessary so that the potential to which the composite photoconductor can be charged is increased. The amount of chlorine contained in the charge transport layer is determined empirically.
En outre, le chlorure de cadmium a un effet prononcé sur la décroissance de la charge à l'obscurité, dépendant évidemment de la vitesse de charge. Lorsque les charges peuvent fuir au cours de la charge, la vitesse de charge diminue de façon correspondante. L'effet du chlorure de cadmium est d'accroître les propriétés diélectriques du photoconducteur composite dans cette région. De nombreux essais ont porté sur la modification de la quantité de chlore de la solution 2. On constate qu'un changement de concentration de 25%, en plus ou en moins, ne paraît pas présenter de différences trop grandes. Une quantité trop faible de chlore augmente le temps de charge, et une quantité trop importante réduit les propriétés diélectriques. In addition, cadmium chloride has a pronounced effect on the decrease in charge in the dark, obviously depending on the charge rate. When charges can leak during charging, the charging speed will decrease accordingly. The effect of cadmium chloride is to increase the dielectric properties of the composite photoconductor in this region. Many attempts have been made to modify the quantity of chlorine in solution 2. It can be seen that a change in concentration of 25%, more or less, does not seem to present too great differences. Too little chlorine increases the charging time, and too much reduces the dielectric properties.
Toutes les régions du photoconducteur composite selon l'invention indiquent la présence d'oxygène qui paraît augmenter la résisti-vité du sulfure de cadmium. All the regions of the composite photoconductor according to the invention indicate the presence of oxygen which appears to increase the resistivity of cadmium sulfide.
On constate que l'organe photoconducteur composite selon l'invention accepte une charge pouvant atteindre 300 V, et que la densité de charge est plus élevée, dans l'organe photoconducteur composite selon l'invention, que dans du sélénium dopé par du tellure. It can be seen that the composite photoconductive member according to the invention accepts a charge of up to 300 V, and that the charge density is higher, in the composite photoconductive member according to the invention, than in selenium doped with tellurium.
On ne peut détecter aucune démarcation nette entre les zones ou couches adjacentes du photoconducteur composite. Sa résistance à l'obscurité est comprise entre IO12 et 1016 ß - cm. Il s'agit d'une différence très nette par rapport aux cellules photovoltaïques qui doivent avoir une conductance très élevée. No clear demarcation can be detected between the adjacent zones or layers of the composite photoconductor. Its resistance to darkness is between 10 12 and 1016 ß - cm. This is a very clear difference compared to photovoltaic cells which must have a very high conductance.
On constate que l'organe photoconducteur composite selon l'invention, ayant une couche photoconductrice dont l'épaisseur est comprise entre 3 et 4 pm, a un fonctionnement satisfaisant dans un procédé électrophotographique. En théorie, plus le photoconducteur est épais et meilleur il est, mais on constate que des fissures apparaissent lorsqu'une épaisseur de 6 |im est atteinte. Un photoconducteur mince ne peut pas accepter une tension suffisamment élevée pour être utilisable en pratique, c'est-à-dire qu'un photoconducteur mince nécessite un plus long temps de développement de l'image électrostatique latente qu'il a reçue après une charge. It is noted that the composite photoconductive member according to the invention, having a photoconductive layer whose thickness is between 3 and 4 μm, has satisfactory operation in an electrophotographic process. In theory, the thicker the photoconductor, the better it is, but we note that cracks appear when a thickness of 6 | im is reached. A thin photoconductor cannot accept a voltage high enough to be usable in practice, i.e. a thin photoconductor requires a longer development time of the latent electrostatic image that it received after a charge .
Il faut noter qu'on a décrit l'invention en référence à l'utilisation de thio-urée comme réactif contenant du soufre et aux seuls sels métalliques de cadmium. Des essais ont été réalisés avec d'autres composés du soufre, tels que la N,N-diméthylthio-urée, mais la thio-urée est préférable. La diméthylthio-urée et la diéthylthio-urée ne donnent pas des résultats aussi bons que la thio-urée, mais sont utilisables. Une séléno-urée convient moins bien qu'une thio-urée. Bien qu'on puisse l'utiliser, sa manutention est plus difficile, sa stabilité chimique est moindre, et elle a tendance à déposer du sélénium élémentaire car elle se décompose rapidement d'elle-même à la lumière ambiante. It should be noted that the invention has been described with reference to the use of thiourea as a reagent containing sulfur and only metal salts of cadmium. Trials have been performed with other sulfur compounds, such as N, N-dimethylthio-urea, but thio-urea is preferable. Dimethylthio-urea and diethylthio-urea do not give as good results as thio-urea, but are usable. A selenourea is less suitable than a thiourea. Although it can be used, its handling is more difficult, its chemical stability is less, and it tends to deposit elemental selenium because it decomposes quickly by itself in ambient light.
Le cuivre est utile dans la zone ou couche absorbant la lumière, car il élargit la réponse spectrale vers les faibles longueurs d'onde, si bien que l'organe photoconducteur électrophotographique terminé est sensible dans tout le spectre visible, du bleu ou rouge. Copper is useful in the light absorbing area or layer, because it broadens the spectral response towards short wavelengths, so that the finished electrophotographic photoconductive member is sensitive in the whole visible spectrum, from blue or red.
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La fabrication d'un organe photoconducteur à base de sulfure de cadmium selon l'invention à partir d'acétates, et non de chlorures, de cadmium et de zinc est très importante. On n'utilise une petite quantité de chlorure de cadmium que dans la couche de transport, afin d'assurer la présence de chlore. On constate que l'utilisation du sulfure de cadmium, formé par pyrolyse de la pulvérisation à partir du chlorure, conduit à la formation d'un photoconducteur présentant une décroissance rapide de la charge à l'obscurité, c'est-à-dire que sa résistance ou sa rigidité diélectrique à l'obscurité n'est pas suffisamment grande pour qu'il puisse être utilisé dans un procédé électrophotographique. L'élimination de l'excès de chlore à l'aide des acétates résout ce problème. The manufacture of a photoconductive member based on cadmium sulphide according to the invention from acetates, and not from chlorides, cadmium and zinc is very important. A small amount of cadmium chloride is only used in the transport layer to ensure the presence of chlorine. It is found that the use of cadmium sulphide, formed by pyrolysis of the spray from chloride, leads to the formation of a photoconductor having a rapid decrease in charge in the dark, that is to say that its resistance or dielectric strength in the dark is not great enough for it to be used in an electrophotographic process. Eliminating excess chlorine using acetates solves this problem.
L'introduction du chlore dans la couche de transport de charge permet l'utilisation d'un photoconducteur suffisamment élevé pour qu'il prenne une charge atteignant 250 à 350 V, assurant un développement rapide dans le cas d'un agent de virage dans un véhicule liquide. On prépare des organes photoconducteurs électrophotographiques satisfaisants avec des zones composites selon l'invention ayant des épaisseurs comprises entre 3 et 6 |im. Lorsque l'épaisseur de 6 (im est atteinte, des fissures apparaissent dans le film. The introduction of chlorine into the charge transport layer allows the use of a photoconductor high enough to take a charge reaching 250 to 350 V, ensuring rapid development in the case of a toning agent in a liquid vehicle. Satisfactory electrophotographic photoconductive members are prepared with composite zones according to the invention having thicknesses between 3 and 6 μm. When the thickness of 6 (im is reached, cracks appear in the film.
Ainsi, l'invention concerne un organe photoconducteur pour procédé électrophotographique à base de sulfure de cadmium, ayant d'excellentes caractéristiques de résistance à l'usure. Un tambour conducteur portant le photoconducteur réalisé selon l'invention est essayé en mode simulant l'utilisation d'un photocopieur de bureau et est utilisé pour un million de copies sans usure notable. La sensibilité et le rendement quantique sont de 2 à 10 fois supérieurs à ceux du sélénium. Alors que le sélénium n'est sensible qu'entre le bleu et le jaune, le photoconducteur selon l'invention est sensible dans tout le spectre visible, du bleu au rouge. Le photoconducteur permet la formation de copies ayant la qualité de photographies, c'est-à-dire ayant une échelle de gris suffisamment graduée pour que des reproductions photographiques soient formées à partir d'originaux photographiques. Une image électrostatique latente qui peut être facilement et rapidement développée avec un agent de virage en suspen-5 sion dans un liquide est formée avec l'organe photoconducteur selon l'invention. L'inconvénient essentiel des organes photoconducteurs contenant du sulfure de cadmium, c'est-à-dire la présence du phénomène de mémoire, est pratiquement éliminé, et l'image électrostatique latente disparaît rapidement à la lumière. De cette manière, des io copies peuvent être formées à grande vitesse. On peut ainsi réaliser une machine à photocopier à grande vitesse à l'aide de l'organe photoconducteur selon l'invention, puisqu'une couche épaisse de matière photoconductrice peut être portée par un substrat conducteur, permettant une charge à un potentiel supérieur à celui des photocon-15 ducteurs minces de sulfure de cadmium connus jusqu'à présent. Une utilisation continue du photoconducteur n'indique pas de fatigue notable. Thus, the invention relates to a photoconductive member for an electrophotographic process based on cadmium sulfide, having excellent wear resistance characteristics. A conducting drum carrying the photoconductor produced according to the invention is tested in mode simulating the use of an office photocopier and is used for a million copies without significant wear. Sensitivity and quantum yield are 2 to 10 times higher than that of selenium. While selenium is only sensitive between blue and yellow, the photoconductor according to the invention is sensitive throughout the visible spectrum, from blue to red. The photoconductor allows the formation of copies having the quality of photographs, that is to say having a grayscale sufficiently graduated so that photographic reproductions are formed from photographic originals. A latent electrostatic image which can be easily and quickly developed with a toning agent suspended in a liquid is formed with the photoconductive member according to the invention. The essential drawback of photoconductive organs containing cadmium sulphide, that is to say the presence of the memory phenomenon, is practically eliminated, and the latent electrostatic image disappears quickly in the light. In this way, copies can be formed at high speed. It is thus possible to produce a high speed photocopying machine using the photoconductive member according to the invention, since a thick layer of photoconductive material can be carried by a conductive substrate, allowing a charge at a potential greater than that thin photoconductors of cadmium sulfide known up to now. Continued use of the photoconductor does not indicate significant fatigue.
Un photoconducteur à base de sélénium ne peut pas être chauffé à plus de 80° C sans effet nuisible. L'organe photoconducteur selon l'invention n'est pas affecté dans les conditions climatiques normales, et il a une durée de stockage apparemment infinie. La structure microcristalline et la présence d'oxygène dans le photoconducteur donnent à l'organe photoconducteur composite des propriétés suffisamment élevées d'isolement à l'obscurité, c'est-à-dire une faible décroissance de la charge à l'obscurité, pour qu'une image électrostatique latente très satisfaisante puisse être formée avec une seule exposition. A selenium-based photoconductor cannot be heated to more than 80 ° C without harmful effect. The photoconductive member according to the invention is not affected under normal climatic conditions, and it has an apparently infinite storage period. The microcrystalline structure and the presence of oxygen in the photoconductor give the composite photoconductive member sufficiently high properties of insulation in the dark, that is to say a weak decrease of the charge in the dark, for that a very satisfactory latent electrostatic image can be formed with a single exposure.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the devices and methods which have just been described only by way of nonlimiting examples, without departing from the scope of the invention.
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