MD4306C1

MD4306C1 - Purtător de informaţie electrofotografic

Info

Publication number: MD4306C1
Application number: MDA20130004A
Authority: MD
Inventors: Штефан РОБУ; Ион АНДРИЕШ; Дмитрий МИТКОВ; Игорь ДЕМЕНТЬЕВ; Надежда НАСЕДКИНА; Аркадий КИРИЦА; Олег КОРШАК
Original assignee: Государственный Университет Молд0
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2015-04-30
Also published as: MD20130004A2; MD4306B1

Abstract

Invenţia se referă la un purtător de informaţie electrofotografic şi poate fi utilizată în optoelectronică şi fotonică pentru înregistrarea imaginilor fotografice şi holografice.Purtătorul, conform invenţiei, include un suport metalizat, un strat polimeric electrofotosensibil din copolimer de N-vinilcarbazol cu 1-octenă, sensibilizat cu 2,4,7-trinitrofluorenonă, şi un strat termoplastic de vizualizare, totodată stratul polimeric electrofotosensibil conţine suplimentar 3…10% mas. de colorant tetrabenzoxiftalocianină de zinc, iar stratul termoplastic de vizualizare este confecţionat din copolimer de stiren cu metacrilat de octil.

Description

Invenţia se referă la un purtător de informaţie electrofotografic şi poate fi utilizată în optoelectronică şi fotonică pentru înregistrarea imaginilor fotografice şi holografice.

Se cunoaşte utilizarea ftalocianinelor de cupru, cobalt şi zinc pentru sensibilizarea copolimerilor carbazolici, în scopul extinderii diapazonului spectral de fotosensibilitate a copolimerilor [1] şi un strat fototermoplastic confecţionat din copolimerul stiren:metacrilat de octil, luaţi într-un raport de la 3 : 1 până la 4 : 1 [2].

Dezavantajele acestora sunt:

- transparenţă optică redusă a stratului fototermoplastic;

- proprietăţi fizico-mecanice ce nu permit înregistrarea imaginilor cu parametri fotografici înalţi.

În calitate de cea mai apropiată soluţie serveşte un purtător de informaţie electrofotografic care include un suport metalizat, un strat de vizualizare din polimer termoplastic (copolimer stiren:butilmetacrilat (1:1)) şi un strat electrofotosensibil pe bază de copolimer al N-vinilcarbazolului sensibilizat cu 2,4,7-trinitrofluorenonă. În calitate de copolimer se utilizează un copolimer obţinut din N-vinilcarbazol şi o alchenă superioară 1-octenă sau 1-hexadecenă [3].

Dezavantajele acestui purtător fototermoplastic sunt:

- absenţa fotosensibilităţii în diapazonul 650...800 nm, precum şi în domeniul infraroşu apropiat;

- transparenţa optică puţin redusă din cauza solubilităţii copolimerului stiren:butilmetacrilat numai în CCl4, solvent ce parţial dizolvă suprafaţa stratului de semiconductor de N-vinilcarbazol cu 1-octenă şi ce ridică nivelul de zgomot al purtătorului fototermoplastic.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în elaborarea unui purtător de informaţie electrofotografic care asigură o transparenţă optică mai înaltă şi un nivel de zgomot mai mic.

Problema se rezolvă prin aceea că purtătorul de informaţie electrofotografic include un suport metalizat, un strat polimeric electrofotosensibil din copolimer de N-vinilcarbazol cu 1-octenă, sensibilizat cu 2,4,7-trinitrofluorenonă, şi un strat termoplastic de vizualizare. Totodată stratul polimeric electrofotosensibil conţine suplimentar 3…10% mas. de colorant tetrabenzoxiftalocianină de zinc, iar stratul termoplastic de vizualizare este confecţionat cu grosimea de 0,5…1,0 µm din copolimer de stiren cu metacrilat de octil în raport de 70:30% mol.

Rezultatul tehnic al invenţiei constă în aceea că purtătorul de informaţie electrofotografic asigură următoarele caracteristici tehnice:

- sensibilitate fotografică de circa 10-4…10-5 J/cm2 pe întregul diapazon spectral vizibil, de la 400 până la 800 nm;

- transparenţă optică maximală până la 80%, datorită compatibilităţii straturilor de polimer termoplastic cu cel de semiconductor;

- eficienţă de difracţie până la 15%, rezoluţie R ≈ 1000 mm-1 datorită plasticităţii înalte a polimerului termoplastic în comparaţie cu polimerul termoplastic utilizat în cea mai apropiată soluţie;

- inerţie faţă de mediul ambiant;

- preţ de cost redus faţă de purtătorii de informaţie cu semiconductor anorganic.

Rezultatul tehnic se datorează faptului că stratul polimeric electrofotosensibil conţine suplimentar 3…10% mas. de colorant tetrabenzoxiftalocianină de zinc, iar copolimerul de stiren cu metacrilat de octil (ST:OCM) utilizat pentru confecţionarea stratului de vizualizare solubil în hexan posedă termoplasticitate mai bună decât copolimerul de stiren:butilmetacrilat şi stabilitate mai înaltă decât poliepoxipropilcarbazolul de asemenea utilizat pentru confecţionarea stratului de vizualizare. În calitate de polimer termoplastic răspunzător de vizualizarea imaginilor în electrofotografie s-a sintetizat copolimerul stiren:metacrilat de octil (70:30% mol), reieşind din aceea că la un conţinut mai mare de metacrilat de octil polimerul devine maleabil şi nu poate fi utilizat pentru confecţionarea filmului fototermoplastic, dacă copolimerul conţine o cantitate mai mare de stiren, el devine rigid şi posedă proprietăţi deformaţionale neînsemnate. În afară de aceasta, el nu va fi solubil în hexan. Alţi solvenţi la depunerea stratului termoplastic de vizualizare vor distruge stratul fotosensibil deja depus pe un suport transparent din polietilentereftalat metalizat.

Dacă stratul polimeric electrofotosensibil din N-vinilcarbazol cu 1-octenă sensibilizat cu 2,4,7-trinitrofluorenonă conţine suplimentar 3…10% mas. de tetrabenzoxiftalocianină de zinc (TBO-PcZn), atunci se observă deplasarea diapazonului de fotosensibilitate până la 800 nm. În cazul purtătorului de informaţie electrofotografic utilizat în cea mai apropiată soluţie, diapazonul fotosensibilităţii spectrale al acestuia este de 400…700 nm. Avantajele utilizării tetrabenzoxiftalocianinei de zinc constau în aceea că este solubilă în solvenţi organici aşa ca cloroformul, tetrahidrofuranul şi alţi solvenţi, în care sunt bine solubili şi copolimerii carbazolici, aceasta permite de a obţine straturi fotosensibile transparente - o cerinţă tehnică de bază faţă de purtătorii de informaţie. Pe purtătorul de informaţie revendicat înregistrarea imaginilor se poate realiza cu laser.

Tetrabenzoxiftalocianina de zinc este relativ uşor de sintetizat, precursorul ei fiind feniloxiftalonitrilul, şi se obţine cu un randament înalt conform sursei bibliografice: Nicolson M.M., Leznoff C.C., Lever A.B. Phthalocyanines Properties and Applications, New York, VCH, 1993, vol. 3, p.75-117.

Invenţia se explică prin desenele din fig.1 şi 2 care reprezintă respectiv:

- fig.1, schema în secţiune a purtătorului de informaţie electrofotografic;

- fig.2, dependenţa fotosensibilităţii spectrale a straturilor de semiconductor din copolimeri de N-vinilcarbazol:1-octenă (N-VC:OC-1) 70:30% mol sensibilizat cu 2,4,7-trinitrofluorenonă şi suplimentar cu 3…10% mas. de colorant ftalocianinic (curbele 2,3,4).

Exemplu de realizare a invenţiei

Confecţionarea stratului din copolimer N-VC:OC-1 (70:30% mol) electrofotosensibil şi a purtătorului termoplastic:

a) stratul polimeric electrofotosensibil se confecţionează în modul următor: 1,0 g de copolimer N-vinilcarbazol cu 1-octenă (70:30% mol), 0,15 g de sensibilizator 2,4,7-trinitrofluorenonă (TNF) şi 0,031 g tetrabenzoxiftalocianină de zinc se dizolvă în 12 ml cloroform. După filtrare stratul de semiconductor organic se depune pe film metalizat cu Cr sau SnO2 cu ajutorul unui dispozitiv de tip „menisc” sau prin metoda centrifugă. Stratul de semiconductor se usucă la aer 5…10 min, apoi în etuva cu vid la 30ºC pentru a înlătura urmele de solvent. Grosimea stratului fotoconductibil (de fotopolimer) constituie 1,6...1,8 µm. Fotosensibilitatea spectrală a straturilor de semiconductor s-a cercetat prin metoda originală în diapazonul spectral λ=400...800 nm şi este reprezentată în fig.2;

b) confecţionarea stratului termoplastic de vizualizare. Pentru depunerea stratului de vizualizare se folosesc soluţii de copolimer stiren:metacrilat de octil (70:30% mol) de la 5,0 până la 10,0% mas. în hexan pentru a obţine stratul cu grosimi diferite de la 0,5 până la 1,0 µm.

Pentru testări holografice s-au obţinut purtători fototermoplastici cu strat de vizualizare din copolimer stiren:metacrilat de octil (70:30) cu grosimea 0,6 µm; 0,8 µm şi 1,1 µm. Testarea holografică s-a efectuat prin înregistrarea reţelelor de difracţie în lumina roşie (λ=630 nm). Purtătorul de informaţie elaborat posedă sensibilitate fotografică S≈10-5 J/cm2 şi pe el s-au înregistrat reţele de difracţie cu eficienţă η=10...13%, la o rezoluţie R=1000 mm-1.

Ceilalţi purtători de informaţie s-au confecţionat conform exemplului de realizare a invenţiei. Rezultatele testării sunt prezentate în tabel.

Tabel

Nr. d/o Masa copoli-merului (g) Masa sensibili-zatorului TNF (g) Masa colorantului TBO-PcZn (g) Concentraţia colorantului TBO-PcZn (%) Intensitatea semnalului λ=580 nm Intensitatea semnalului λ=700 nm 1 1,0 0,15 0,031 3,0 8,7 1,8 2 1,0 0,15 0,06 6,0 6,0 1,4 3 1,0 0,15 0,10 10,0 2,4 1,5 4 1,0 0 0,10 10,0 0,5 2,5 5 1,0 0,15 0 0 12,0 0

Notă: Nr. 5 - cea mai apropiată soluţie.

Sensibilitatea spectrală s-a cercetat cu ajutorul unei instalaţii optice înzestrate cu un monocromator, descrisă în literatura de specialitate. Variaţia sensibilităţii în funcţie de lungimea de undă este reprezentată în fig.2. Din fig.2 se observă că sensibilitatea spectrală maximă a fotoconductorilor polimerici sensibilizaţi cu 2,4,7-trinitrofluorenonă se cuprinde în diapazonul 580...620 nm, în funcţie de natura şi culoarea complexului cu transfer de sarcină - „culoarea zmeurie”. Sensibilizarea polimerilor carbazolici cu colorant ftalocianinic (de culoare albastră) conferă sensibilitate spectrală relativ bună în diapazonul λ=680...720 nm. Se observă şi lărgirea curbei sensibilităţii spectrale până la λ=800...850 nm.

Purtătorul de informaţie elaborat poate fi utilizat în fotonică pentru înregistrarea imaginilor fotografice, precum şi a hologramelor calitative prin metoda electrofotografică. Imaginile obişnuite, precum şi cele holografice, pot fi înregistrate multiplu pe acelaşi cadru al purtătorului electrofotografic.

1. Raport privind rezultatele ştiinţifice principale obţinute pe anul 2008 în urma realizării proiectelor din cadrul programelor de stat în sfera ştiinţei şi inovării. AŞM, Chişinău, 2009, p. 88-89 (regăsit în Internet la data de 2014.03.04 URL: <http://www.asm.md/administrator/fisiere/programe/f0.PDF>)

2. SU 297987 A1 1971.03.11

3. MD 3690 F1 2008.08.31

Claims

Purtător de informaţie electrofotografic, care include un suport metalizat, un strat polimeric electrofotosensibil din copolimer de N-vinilcarbazol cu 1-octenă, sensibilizat cu 2,4,7-trinitrofluorenonă, şi un strat termoplastic de vizualizare, caracterizat prin aceea că stratul polimeric electrofotosensibil conţine suplimentar 3…10% mas. de colorant tetrabenzoxiftalocianină de zinc, iar stratul termoplastic de vizualizare este confecţionat cu grosimea de 0,5…1,0 µm din copolimer de stiren cu metacrilat de octil în raport de 70:30% mol.