Przedmiotem wynalazku jest wielowarstwowy element swiatloczuly do elektrofotografii zawiera¬ jacy co najmniej jedna warstwe z drobnoziarni¬ stego fotoprzewodnika zmieszanego z organicznym spoiwem.Znane tego typu elementy swiatloczule do elek¬ trofotografii w postaci plyt kserograficznych, beb¬ nów lub folii skladajacych sie najczesciej z me¬ talowego podloza, na które naniesiona jest metoda lakiernicza warstwa zawiesiny drobnoziarnistego fotoprzewodnika, takiego jak siarczek kadmu CdS, trójtlenek arsenu As2Se3, tlenek cynku ZnO, czy tez trój siarczek antymonu Sb2S3 w organicznym spoiwie wielkoczasteczkowym. Tego rodzaju war¬ stwa jest w ciemnosci dobrym izolatorem, zdolnym do utrzymania ladunku elektrycznego na powie¬ rzchni. Przy oswietlaniu przewodnictwo warstwy znacznie wzrasta, co pozwala odwzorowac na niej obraz w znanej elektrofotograficznej metodzie zobrazowania informacji.Jedna z wad tych elementów, zwlaszcza elemen¬ tów, od których wymagana jest wysoka swiatlo- czulosc a wiec majacych warstwe swiatloczula o wysokiej stosunkowo zawartosci fotoprzewodni¬ ka jest to, ze charakteryzuja sie one niedostatecz¬ nie gladka powierzchnia, co utrudnia usuwanie z elementu pozostalosci proszku wywolujacego i jest przyczyna wystepowania ciemnego tla na kopiach elektrofotograficznych.Znane sa równiez z angielskich patentów nr 1 337 227 i 1 337 228 elementy elektrofotograficzne skladajace sie z naniesionej na przewodzace pod¬ loze cienkiej warstwy organicznego lub nieorga¬ nicznego fotoprzewodnika, na która naniesiona jest przezroczysta powloka z elektronoaktywnego ma¬ terialu organicznego.Naladowana elektrostatycznie warstwa utrzymu¬ je w ciemnosci ladunek na powierzchni, natomiast pod dzialaniem swiatla nastepuje generacja nos- ników w postaci elektronów lub dziur w warstwie fotoprzewodnika, wstrzykiwanie ich do elektrono- aktywnej powloki i transport nosników ku jej powierzchni dla zneutralizowania w miejscach na¬ swietlonych ladunku powierzchniowego. Uzyskany w ten sposób skryty, elektrostatyczny obraz od¬ powiadajacy rzutowanemu na element oorazowi swietlnemu wykorzystuje sie w znanym procesie elektrofotograficznego kopiowania.Wada obydwu omówionych rodzajów elementów swiatloczulych, zarówno jedno- jak i wielowar¬ stwowych jest ich niska wytrzymalosc dielek¬ tryczna.W procesie elektrofotograficznego kopiowania, warstwy bedace w ciemnosci dobrymi izolatorami ladowane sa elektrostatycznie do potencjalu wy¬ noszacego co najmniej kilkaset woltów. Niewielkie nawet nieciaglosci powloki w postaci pecherzy, drobnych mechanicznych zanieczyszczen, czy aglo- meratorów czastek fotoprzewodnika w spoiwie, trudne do unikniecia przy lakierniczych metodach. 97 02797 027 3 nanoszenia powlok, staja sie przyczyna miejsco¬ wych gradientów potencjalu i przebic elektrycz¬ nych przejawiajacych sie na kopiach w postaci niewielkich bialych lub czarnych kropek.Znany jest sposób zwiekszenia wytrzymalosci di¬ elektrycznej elementu poprzez zwiekszenie grubo¬ sci warstwy, pociaga to jednak za soba zmniej¬ szenie swiatloczulosci, ze wzgledu * na przedluza¬ nie drogi transportu nosników, oraz zmniejszenie natezenia pola elektrycznego wewnatrz warstwy.Znane sa równiez z patentu japonskiego nr 48-27932 elementy swiatloczule stosowane w ko¬ piarkach elektrofotograficznych, których wytrzy¬ malosc dielektryczna oraz gladkosc powierzchni podwyzszona jest w ten sposób, ze na zewnetrzna powierzchnie warstwy swiatloczulej naniesiona4jest powloka z przezroczystego materialu, bedacego dobrym izolatorem. Takie rozwiazanie prowadzi jednak do skomplikowania procesu kopiowania, gdyz wymaga stosowania specjalnych zabiegów w celu usuniecia ladunku elektrostatycznego po¬ zostajacego na powierzchni izolacyjnej po kazdym cyklu" kopiowania.Celem wynalazku jest opracowanie elementu swiatloczulego, który przy wysokiej swiatloczulosci i zdolnosci do utrzymywania w ciemnosci ladunku elektrycznego przy potencjale wynoszacym od kil¬ kuset do kilku tysiecy woltów, charakteryzuje sie wysoka odpornoscia na przebicia, zdolnoscia do calkowitego rozladowania pod dzialaniem swiatla oraz dobra gladkoscia powierzchni.Istota wynalazku polega na tym, ze warstwa przewodzaca lub fotoprzewodzacy uklad warstw elementu swiatloczulego pokryty jest przezroczy¬ sta powloka o konduktancji skrosnej wiekszej, ko¬ rzystnie 10 razy wiekszej, od konduktancji skros¬ nej warstwy fotoprzewodzacej lub fotoprzewodza- cego ukladu warstw w ciemnosci. Przezroczysta powloke warstwy fotoprzewodzacej lub fotoprze- tloczulej pokryta jest przezroczysta powloka 3.Fragment elementu swiatloczulego w postaci bebna, przeznaczonego do automatycznych ksero¬ grafów rotacyjnych, przedstawiony na fig. 2 skla¬ da sie z aluminiowego walca 4, na którego po¬ wierzchni znajduje sie warstwa swiatloczula 5 pokryta przezroczysta powloka 6.Konduktancja powloki jest co najmniej kilka¬ krotnie wieksza od konduktancji warstwy swiatlo¬ czulej w ciemnosci, tak aby po naniesieniu la¬ dunku elektrycznego rozklad potencjalu elektrycz¬ nego w elemencie swiatloczulym byl taki, jak na wykresie przedstawionym na fig. 3, gdzie U ozna¬ cza potencjal, ag — odleglosc od powierzchni po¬ wloki. Jesli konduktancja powloki jest odpowied¬ nio wieksza od konduktancji warstwy swiatloczu¬ lej, to w toku ladowania elementu swiatloczulego ladunek elektryczny przeplywa przez powloke i osadza sie- na powierzchni rozgraniczajacej te powloke od warstwy swiatloczulej. Równoczesnie na granicy warstwy swiatloczulej i podloza prze¬ wodzacego powstaje ladunek indukowany przeciw¬ nego znaku. Poniewaz spadek potencjalu na po¬ wloce jest dzieki jej duzej konduktancji znikomy, prawie cala róznica potencjalu przypada na war¬ stwe swiatloczula. Zatem naswietlenie elementu swiatloczulego powoduje praktycznie calkowita neutralizacje ladunków elektrycznych w miejscach naswietlonych.Glówna korzysc, jaka daje obecnosc stosunko-* wo dobrze przewodzacej powloki, wynika z wy¬ równania róznic potencjalu, które moga wystapic na powierzchni warstwy swiatloczulej w kierunku jej rozciaglosci wskutek niejednorodnosci samej warstwy lub nierównomiernego splywu ladunków z ukladu ladujacego. Zapobiega to deformacji obrazu elektrostatycznego na powierzchni war¬ stwy. Konduktancja powloki nie moze byc. jed¬ nak zbyt duza, gdyz spowodowaloby to przeplyw wodzacego ukladu warstw stanowi warstwa jed- 40 ladunku juz po wytworzeniu obrazu elektrosta- no- lub wieloskladnikowego materialu zawieraja¬ cego co najmniej jedna wielkoczasteczkowa sub¬ stancje organiczna o wlasciwosciach blonotwór- czych. Grubosc powloki wynosi od 1 ^m do 100 pm.Element swiatloczuly wedlug wynalazku moze miec postac plyty, bebna, elastycznej tasmy itp.Grubosc powloki przewodzacej oraz wartosc jej konduktancji skrosnej dobierana jest zaleznie od rodzaju i grubosci warstwy swiatloczulej oraz pa¬ rametrów eksploatacyjnych urzadzenia, w którym stosowany jest element.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia element swiatloczuly wedlug wyna¬ lazku w postaci plyty, fig. 2 fragment elementu swiatloczulego w postaci bebna, a fig. 3 wykres ilustrujacy rozklad potencjalu wzdluz przekroju elementu swiatloczulego" naladowanego elektrosta¬ tycznie w ciemnosci. ¦ Element swiatloczuly wedlug wynalazku prze¬ znaczony do kserografów plytowych pokazany na fig. 1 sklada sie z aluminiowego podloza 1, na którym naniesiona jest metoda lakiernicza war- 45 50 tycznego i zlrLarcie sie jego konturu. Dlatego kon¬ duktancja powloki musi byc dobrana tak, aby byla kilka do kilkudziesieciu razy wieksza od kon¬ duktancji warstwy swiatloczulej. Dobór konduk¬ tancji powloki musi jednak takze uwzgledniac wa¬ runki eksploatacji elementu swiatloczulego. Kon¬ duktancja powloki powinna byc tym wieksza im krótszy jest czas trwania cyklu wytwarzania obra¬ zu, tak aby ladunek elektryczny zdazyl przez nia przeniknac w okresie czasu pomiedzy naladowa¬ niem a naswietleniem elementu swiatloczulego.Scisle okreslenie bezwzglednej wartosci konduk¬ tancji powloki nie jest istotne, gdyz w warun¬ kach wysokich natezen pola elektrycznego, wy- 55 stepujacego w elemencie swiatloczulym w toku procesu elektrofotograficznego* konduktancja staje sie zalezna od natezenia pola. Zalezy ona zatem od sposobu i intensywnosci ladowania elementu swiatloczulego w danym urzadzeniu elektrofotogra¬ ficznym. Natomiast istotnym dla prawidlowego dzialania elementu swiatloczulego jest nie wartosc bezwzgledna, lecz stosunek konduktancji powloki do konduktancji warstwy swiatloczulej w ciem¬ nosci. Stosunek ten wynosi zwykle okolo 10 i jest 60 stwa swiatloczula 2. Powierzchnia warstwy swia- 65 w prosty sposób dobierany na drodze doswiadczal-97 027 nej do warunków pracy danego urzadzenia elek¬ trofotograficznego. Konduktancje powloki mozna zmieniac w szerokim zakresie przez odpowiedni dobór materialu, to jest substancji blonotwórczej i dodatków modyfikujacych jej wlasnosci elek¬ tryczne oraz przez dobór grubosci samej powloki.Przyklad I. Element swiatloczuly wykona¬ ny w postaci plyty sklada sie z aluminiowego pod¬ loza 1, na którym naniesiona jest warstwa swia¬ tloczula 2 o grubosci 20 /um zawierajaca drobno¬ ziarnisty trójtlenek arsenu zmieszany z zywica epoksydowa w proporcjach 40 czesci wagowych' As2Se3 na 60 czesci wagowych zywicy. Powierzch¬ nia warstwy swiatloczulej pokryta jest powloka 3 o grubosci 10 fim z zywicy melaminowo-formal- dehydowej zawierajacej 5% dodatku rodanku wap¬ niowego. Stosunek konduktancji skrosnej powlo¬ ki 3 do konduktancji skrosnej warstwy swiatlo¬ czulej w ciemnosci wynosi 8 do 1. Opisany ele¬ ment stosowany jest z bardzo dobrymi rezultatami do wykonywania kopii kserograficznych ^w niezau- tomatyzowanych kserografach plytowych.Przyklad II. Element swiatloczuly sklada sie z aluminiowego walca 4, na którego powierzch¬ ni znajduje sie warstwa swiatloczula 5 o grubosci /um wykonana z mieszaniny As2Sea ze spoiwem w proporcjach 50% wagowych As2Se3 i 50% wa¬ gowych zywicy epoksydowej. Warstwa swiatloczu¬ la pokryta jest powloka 6 o grubosci 8 pm, z mie¬ szaniny zywicy karbamidowej i zywicy ftalowej z dodatkiem 5% kwasu p-toluenosulfonowego. Sto¬ sunek konduktancji skrosnej powloki 6 do kon¬ duktancji skrosnej warstwy swiatloczulej 5 w ciem¬ nosci wynosi 12 do 1. W trakcie eksploatacji w automatycznej kopiarce rotacyjnej beben wykazu¬ je dobre wlasciwosci elektrofotograficzne i eksploa¬ tacyjne.Przyklad III. W innym przykladzie wykona¬ nia elementu swiatloczulego wedlug wynalazku, majacego równiez postac bebna warstwa swiatlo¬ czula 5 o grubosci 12 ^m wykonana jest z mie¬ szaniny zywicy melaminowo-formaldehydowej i CdS w proporcjach 85% wagowych CdS i 15% wagowych spoiwa. Przezroczysta powloka 6 o gru¬ bosci 10 pm wykonana jest z zywicy poliamido¬ wej z dodatkiem 4% chlorku czterobutyloamino- wego i wykazuje konduktancje skrosna 20 razy wieksza od konduktancji skrosnej warstwy swia¬ tloczulej 5 w ciemnosci.Przyklad IV. Warstwa swiatloczula 2 skla¬ da sie z cienkiej warstwy wykonanej z zawiesiny Sb2S3 w zywicy fenolowo-formaldehydowej i cien¬ kiej warstwy z zawiesiny As2Se8 w zywicy epo¬ ksydowej. Laczna grubosc warstwy swiatloczulej skladajacej sie z ukladu dwu warstw wynosi 22 f o grubosci 15 /mi wykonano z mieszaniny zywicy poliizocyjanianowej i zywicy poliestrowej z do¬ datkiem 6% polimeru tlenku styrenu zawieraja¬ cego z pozycji 2 grupe kwasu sulfonowego w po¬ staci soli IV-rzedowej z N,N-dwuetylo-N-dodecy- loamina. Konduktancja skrosna powloki byla 10 razy wieksza od konduktancji skrosnej ukladu warstw swiatloczulych w ciemnosci.Przyklad V. Element swiatloczuly wedlug wynalazku wykonany jest w, postaci tasmy ma¬ jacej w rozwinieciu ksztalt plyty, w którym pod¬ loze 1 stanowi elastyczna folia aluminiowa o gru¬ bosci 0,2 mm. Warstwa swiatloczula o grubosci 10 /^m zawiera 45% As2Se3 i 55% zywicy poliwi¬ nylowej. ^Przezroczysta ppwloka o grubosci 5 fl$n wykonana jest z zywicy poliwinylowej zawiera-- jacej dodatek 8% chlorku poliwinylo-benzylo-trój - metylo-amoniowego. Konduktancja skrosna powlo- !0 ki jest 15 razy wieksza od konduktancji skrosnej w ciemnosci.We wszystkich omówionych przykladach wyko¬ nania elementu swiatloczulego _przed naniesieniem przezroczystej powloki warstwy swiatloczule na- ladowane w ciemnosci do potencjalu powyzej 500 V wykazywaly liczne przebicia i ze wzgledu; na zbyt niska wytrzymalosc dielektryczna nie na¬ dawaly sie do eksploatacji. Powierzchnia warstwy swiatloczulej byla chropowata, co utrudnialo scie¬ ro ranie pozostalosci proszku wywolujacego z po¬ wierzchni plyty czy walca. Po pokryciu powloka o podwyzszonej przewodnosci wytrzymalosc di¬ elektryczna elementów podwyzszona zostala wie¬ lokrotnie. Uzyskano ponadto gladka, latwa do oczy- szczania powierzchnie.Elementy swiatloczule wedlug wynalazku wy¬ twarza sie wykorzystujac prosta metode lakierni¬ cza, jak natryskiwanie pistoletem, co ulatwia pod¬ jecie produkcji elementów w skali przemyslowej.Doswiadczalne partie elementów swiatloczulych majacych postac kserograficznych stosowane sa z powodzeniem w krajowych kserografach plyto¬ wych, zas majace postac bebnów — w automatycz¬ nych kserografach rotacyjnych na przyklad typu Rank-Xerox 660. l PL