SU497783A3 - Электрофотографический материал - Google Patents

Description

обеспечивать транспортирование фотовозбужденных дырок от фотопроводника и в то же врем  функционировать в качестве защ.иты фотопровод щего сло  от окружающей среды.

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

Активный транспортирующий слой  вл етс  изол тором, так как электростатический зар д , помещенный на активный слой, не проводитс  без освещени  с интенсивностью, достаточной дл  предотвращени  образовани  и сохранени  на нем электростатического скрытого преображени . Это означает, что удельное сопротивление активного транспортирующего сло  должно быть равно минимум 10 ом-см.

Отношение толщины транспортирующего сло  к толщине фотопровод щего составл ет от 2 : 100 до 200: 1.

Больщинство веществ, которые пригодны дл  использовани  в активных сло х согласно насто щему изобретению,  вл ютс  также фотопровод щими, если они поглощают излучение с длинами волн, достаточными дл  электронного возбуждени . Вещества должны быть прозрачными. При всех услови х эффективность перехода из фотопроводника в активные материалы дл  видимого излучени , поглощенного фотопроводником, значительно превыщает собственную фоточувствительность активного материала в любой области длин волн.

Кривые дл  получени  материалов снимались дл  материалов, имеющих слой толщиной 0,4 мк стекловидного селена, помещенного между активным слоем и подложкой, способом , приведенным в примере 3. Данные определ лись с помощью вычерчивани  начального ксерографического усилени  (G) как функции от приложенного пол . Ксерографическое усиление рассчитывали из начальной скорости разр да

g (dvldt) () (eld IE}

где / - падающий поток фотонов, d - толщина сло , Е - диэлектрическа  проницаемость , а е - зар д электрона.

Ксерографическое усиление, равное единице , будет наблюдатьс  в том случае, если будет возбуждатьс  один носитель зар да на падающий фотон и перемещатьс  через слой.

Улучшени  рабочих характеристик можно достичь в том случае, если активный материал  вл етс  прозрачным дл  лучей той зоны, в которой используетс  фотопроводник. Любое поглощение лучей активным материалом будет преп тствовать проникновению этих лучей до провод щего сло . Поэтому необходимо использовать активные материалы, про зрачные дл  длин волн, к которым чувствителен фотопроводник, т. е. к области длин волн, в которой используют фотопроводник.

Однако можно примен ть не только прозрачные вещества. Например, когда используетс  прозрачна  подложка, экспонирование может быть осуществлено через подложку без пропускани  света на транспортирующий слой. В этом случае не требуетс , чтобы этот слой не поглощал в используемой области длин волн. Другие области применени , дл  которых не требуетс  полной прозрачности

дл  транспортирующего сло  в видимой области , включают селективную запись узкополосного излучени , такого как выход щего из лазеров , распознавание спектральных картин, и, возможно, функциональна  цветна  ксерографи , например цвето-кодовое дублирование. На фиг. I-3 даны варианты предлагаемого фотографического материала. Материал 1 в виде пластины состоит из подложки 2, сло  3 на основе св зующего и активного сло  4.

Рекомендуетс  подложка 2 из любого подход щего провод щего материала, например алюмини , стали, латуни. Подложка может быть жесткой или гибкой и иметь любую требуемую толщину. Типичные подложки включают гибкие ленты или втулки, листы, полосы, пластины, цилиндры и барабаны. Подложка может быть слоистой, например из бумажной основы и тонкого провод щего сло , пластика , на который нанесен тонкий провод щий

слой, например из алюмини  или йодида меди, или стекло, на которое нанесен тонкий провод щий слой хрома или окиси олова.

Слой 3 на основе св зующего содержит фотопровод щие частицы 5, диспергированные

в св зующем 6. Фотопровод щие частицы могут состо ть из любых неорганических или органических фотопроводников или их смесей. Размер фотопровод щих частиц может быть различным, но рекомендуютс  частицы размером 0,01-1,0 мк.

Фотопровод щий материал в соответствии с насто щим изобретением используетс  неориентированным образом. Под неориентированностью понимаетс  то, что пигмент или фотопровод щий материал  вл етс  изотропным по отношению к возбуждающему электромагнитному излучению Б том, что он  вл етс  равно чувствительным к какой бы то ни было пол ризации возбуждающего излучени .

Активный слой служит не только дл  транспортировани  дырок, но также и защищает фотопровод щий слой от истирающего или химического воздействи  и поэтому продлевает срок службы фоторецепторного элемента дл 

получени  изображени .

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

В другом варианте воплощение изобретени , структура согласно фиг. 1  вл етс  модифицированной дл  выполнени  фотопровод щих частиц в виде непрерывных цепочек, проход щих по толщине через слой на основе св зующего 3. Этот вариант воплощени  иллюстрируетс  на фиг. 2, на котором основна 

структура и материалы  вл ютс  такими же, как и в случае фиг. 1 за исключением того, что фотопровод щие частицы 5 выполнены в виде непрерывных цепочек.

В варианте исполнени  фотопровод щий слой может состо ть полностью из неориентированного фотопровод щего .материала, например слой аморфного селена, селенового сплава, или поршкообразного фотопровод щего сло , например из сульфоселепида кадми  или фталоцианина. Эта модификаци  иллюстрируетс  на фиг. 3, где показано , что фоточувствительный элемент 7 состоит из подложки 2, имеющей гомогенный фотопроБод щий слой 8, с нанесенным на него активным органическим слоем 4.

Другие модификации слоистых конфигураций , описанных на фиг. 1-3, включают использование блокирующего сло  на границе раздела подложка-фотопроводник. Блокирующий слой используют дл  предотвращени  перемещени  носителей зар да из подложки в фотопровод щий слой. Могут быть использовапы любые блокирующие материалы, например найлон, эпоксидна  смола и окись алюмини .

Фотопровод щий материал, примен етс  ли в виде пигмента или гомогенного сло , используетс  неориентированным образом. Под ориентированностью понимаетс  то, что пигмент или фотопровод щий материал  вл етс  изотропным по отнощению к возбуждающему электромагнитному излучению в том, что он  вл етс  равно чувствительным к любому пол ризационному излучению.

Структура материала подбираетс  таким образом, чтобы фотопроводник и активный органический материал были выбраны или подобраны так, чтобы активпый слой не поглощал света в используемой области длин волн дл  генерировани  фотовозбужденпых носителей в фотопровод щем слое. Этот интервал дл  целей ксерографии составл ет

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

Несмотр  на то, что активный материал может содержать любой подход щий полимерный или неполимериый материал, обладающий требуемыми свойствами, рекомендуютс  полимерные материалы с такими свойствами, как гибкость, которые превосход т физические свойства неполимерных материалов.

Дл  иллюстрации непрерывно повтор ющегос  использовани  или циклизации и необходимого требовани , чтобы активный материал был прозрачным к экспонирующему свету.

проведены дополнительные испытани . На алюминиевую подложку (ЮХЮ) нанос т слой 0,2 мк из эпоксида дл  образовани  блокирующего сло , затем получают слой 0,5 мк аморфного селена вакуумным осаждепием, затем на селеновый слой нанос т слой в 12 мк из ноливинилкарбазола (ПЕК). Эту пластину помещают на 20 см в диаметре в барабан, зар жают до отрицательного потенциала

900 в и экспонируют светом дл  получени  200 в потенциала контраста. Пластину затем подвергают стиранию отрицательным потенциалом 40 в или ниже при экспонировании кварцевой йодной лампой, и снова зар жают

отрицательным потенциалом 900 в. Цикл повтор ют при скорости па периферии барабана около 15 см/сек. Дл  всех испытаний начальный потенциал устанавливалс  до 900 в за счет регулировани  тока коронного разр да в

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

2537 А соответственно. В каждом случае интенсивность устанавливалась вначале дл  создани  200 в потенциала контраста.

При 4000 А, когда ПВК  вл етс  прозрачным дл  падающего света и не используетс  в качестве фотопроводника, структура оказываетс  стабильной по электрическим характеристикам в течение более чем 1000 циклов. Однако , дл  3450 и 2537 ангстрем, когда падаюпшй свет сильно поглощаетс  слоем, ПВК и ПВК используетс  в качестве фотопроводника , начальный потенциал уменьщаетс  при

циклизации и при экстраполировании, фоторецептор должен был бы даже не воспринимать зар да после около 10000 циклов. За пределами этих экспериментов потенциал после экспонировани  уменьщаетс  пропорционально начальному потенциалу, что ведет к посто нному потенциалу контраста. Хот  и возможно про вить такое изображение, изменение потенпирла с посто нным контрастом должно привести к трудност м при про влеНИИ и контроле за фоном и непригодно дл  автоматической циклизации в ксерографическом ппоцессе.

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

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

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

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

0,5 г Х-формы свободного от металла фталоцианина смещивают с 18 г исходного ПВКраствора и 5 мл толуола. Смесь перемещивают в шаровой мельнице в течение 15 мин с образованием однородной хорошо диспергированной суспензии. Дисперсию затем нанос т на алюминиевую подложку с образованием сло  толщиной 6 мк после высушивани  при 110°С в воздушной Г1ечи в течение 1 час. Слой ПВК 22 мк получают при нанесении исходного раствора ПВК на фталоцианиновый слой на основе св зуюш.его. Полученный материал сушат при 110°С в течение 12 час. Видимое изображение получают с помошью равномерного зар жени  коронным разр дом пластины в темноте до отрицательного пол  около 20-40 в/мк, после чего экснонируют зар женную пластину через оригинал от вольфрамового источника дл  образовани  скрытого электростатического изображени . Источник света закрывают фильтром дл  устранени  любого излучени  с длиной волны ниже 4000 ангстрем. Скрытое изображение про вл ют с применением каскадного про влени  частицами про вл юш его порошка Ксерокс-914 и полученное изображение неренос т на лист бумаги, где частицы порошка закрепл ют с образованием посто нной копии. Пример 2. С помощью метода примера 1 готов т вторую плс1стину, причем вместо фталоцианина, в качестве фотопроводника примен ют прочный оранжевый краситель, много дерный ароматический хиной, производный фирмой «Элайд Кемикл Корп.. Фотопровод щий слой имеет толщину около 2 мк, а надслой и ПВК - около 13 мк. Видимое изображение получают так же, как и в примере 1. П р и м ер 3. Пластину, подобную показанной на фиг. 3, получают с помощью метода примера 1, за исключением тогЬ, что в качестве фотонроводника используют аморфный селен. В этом случае, слой фотопроводпика нанос т напылением в вакууме, аналогично способу, приведенному в пат. США ЛоДо 2753278 и 2970906. Селен нанос т толщиной около 0,5 мк. Дл  предотвращени  кристаллизации селена, верхний ПВК-слой сушат воздухом при комнатной температуре в течение 1 час, после чего сушат в вакууме в течение 12 час при комнатной температуре и в течение донол)1ительных 24 час при 40°С. Эта пластина способна удерживать электростатический зар д в темноте и рассеивать зар д при экспонировании активирующим излучением . Пример 4. Пластину получают с помощью метода примера 3, за исключением того, что в качестве верхнего сло  используют поли-1-винилпирен (ПВП). Используемый полимер синтезируют с помощью метода, описанного дл  катионной полимеризации в книге Соренсона и Кэмпбелла «Препаративные методы химии полимеров, издание 1968 года, стр. 267. 5 г ПВП раствор ют в хлороформе дл  получени  0%-ного раствора. Этот раствор затем нанос т на селеновый слой дл  образовани  высушенного сло  толщиной около 15 мк. Видимое изображение на пластине получают с использованием метода примера 1. Пример 5. Пластину получают по примеру 4 за исключением того, что активный слой состоит из 10 мк сло  пиренформальдегидного полимера. Получение полимера осуществл ют по патенту Великобритании № 1021994. При растворепии 5 г полимера в 50 г хлороформа получают раствор дл  полива . Пластина способна удерживать электростатический зар д в темноте и рассеивать зар д при экспонировании излучением с длиной волны в интервале, середина которого находилась при 4500 А. Пример 6. Пластину получают по примеру 5 за исключением того, что используют N-замещенный полиамид акриловой кислоты и пирена, у которого заместителем у азота  вл етс  пирен. Синтез этого полимера описан в патенте США № 3307940. Пластина способна к удерживанию электростатического зар да и рассеивани  зар да при экспонировании излучением с длиной волны в интервале, центр которого располагаетс  при 4500 А. Пример 7. Пластину получают по примеру 3 за исключением того, что в качестве активного материала используют 50 мк нанесенный при испарении поликристаллический слой из пирена. Алюминиевую пластину со слоем в 0,5 мк, нанесенный при испарении аморфного селена, помещают в вакуумный колоколообразный колпак, при вакууме около 10-8 торр, с селенным слоем, обращенным к источнику пирена. Дл  предотвращени  криста .ллизации во врем  напылени  пирена, температуру алюминиевой пластины со слоем селена поддерживают ниже 10°С с помощью вод ного охлаждени  в виде блока, встроенного в вакуумную систему. Пирен испар ют при нагревании до 100°С в течение 1 час и получают прозрачный однородный лист пирена поверх сло  селена. Пластина способна удерживать электростатический зар д в темноте и рассеивать зар д при экспонировании излучением с длиной волны в интервале с серединой при 4500 ангстрем. Пример 8. Пластину получают по примеру 7 за исключением того, что вместо пирена используют прозрачный слой поликристаллического тетрафсна толщиной 20 мк. Эта пластина способна удерживать электростатический зар д в темноте и рассеивать зар д при экспонировании излучением с длинами волн в интервале, середина которого находитс  при 4500 ангстрем. Пример 9. С помощью метода 8 получают серию из дев ти пластин, причем в качестве активных слоев: используют следующие полициклические ароматические соединени . В каждом случае примен ют слой из стекло образного селена толщиной 0,5 мк: 1-ацетилпирен; 2,3-бензохризен; 6,7-бензопирен; 1-бромпирен; карбазол; 1-этилпирен; i метилпирен; пернлен; 2-фенилиидол. Верхний слой из активного материала имеет толщину около 20 мк. На каждой из пластин формируют изображение с помощью метода примера I. На пластине с периленовым слоем образуетс  изображение при отфильтровании излучени  ниже 4500 А. Про вление скрытого изображени  провод т магнитной кистью как описапо в патенте США ,№2786439. Пример 10. Пластину получают по примеру 1 за исключением того, что используют пайлоновый слой диаметром 0,5 мк в качестве блокируюп1его сло . Используемый найлон продаетс  под товарным знаком «Lytel фирмой Дюпон. Блокируюн1,ий слой нолучают погружением пластины в раствор найлона в метиловом спирте. Пример П. Пластину получают по примеру 3 за исключением того, что используют 0,5 мк слой из эпоксидной смолы в качестве блокирующего сло . Суспензию дл  полива получают смешиванием 355 г эпоксидной смолы , продаваемой фирмой «Шелл Ойл под товарным знаком «Ероп-1007, 200 г смолы 5201, производимой фирмой «Резин Корп. и 44 г «Uforniite F-240, производимого фирмой «Роме энд Хаас Ко Смесь затем разбавл ют в 403 г этилцеллозольва, производимого фирмой Юнион Карбайд, дл  образовани  суспензии дл  полива. Блокирующий с.лой получают погружением пластины в эпоксидную суспензию с образованием сло  после высушивани  толщиной около 0,5 мк. Пример 12. Пластину получают по примеру 3 за исключением того, что между селеновым слоем и подложкой нанос т найлоновый блокирующий слой, идентичный с тем, который описан дл  примера 10. из пластин, образованных но примерам 10-12, способна к воспри тию и удержанию электростатического зар да в темноте и рассеиванию зар да при экспонировании активирующим излучением. Пример 13. Ксерографическую пластину получают следующим образом. 1 часть хинакридонового красного пигмента («Monastral Red В фирмы Дюпон) диспергируют в 1 части ПВК (из 17%-ного раствора НВК) и 10 част х толуола. Эту дисперсию размалывают с помощью стальной дроби в течение 1/2 час. Затем па алюминиевую подложку накос т слой этой дисперсии толишной 3-5 мк. Затем образовывают слой ПВК толщиной около 50 мк на слое пигмента с использованием метода примера 1. Пластину подвергают испытанию при электрическом зар жении отрицательного зар да и разр жении белым светом. Пластина про вл етс  хорощую восприимчивость к зар ду и хорошую способность к фоторазр ду. Были сделаны отпечатки с этой пластины с использованием метода примера 1. Получают четыре дополнительные пластины с использованием методов примеров 1 и 3. Эти пластины про вл ют хорощую способность к воспри тию и разр жению зар да. Кроме того, каждую пластину используют дл  образовани  видимого изображени  с поЛ1ощью метода, приведенного в примере 1, за исключением того, что вместо каскадного про влени  используют способ магнитной кисти. В табл. 1 дана характеристика получаемого материала. Т а б л 11 ц а 1 ПВП20 ; Стеклооб- | 0,5 .чк Алюминий разный сеПластины примеров 1, 2, 4 и 7 электрически испытаны дл  определени  ксерографического усилени  С на длине волны экспонировани  с аивысщей чувствительностью. Электрические анные и рассчитанный коэффициент усилеи  приведены в табл. 2. Пластины табл. 2 Таблица 2 лектростатически зар жены до отрицательноо потенциала (поле 50-10 в/ом представл ет апр жение 5010 в на каждый см толщины ло ) с использованием коронного зар жаюего устройства. Каждый образец затем эксонируют монохроматическим светом с длиной олны вблизи пикового поглощени  дл  исользуемого фотопроводника. Затем записыают ход разр да (напр жение в функции