Электрофотографический элемент

 

(11} 444380

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61} Зависимый от патента(51) М. Кл.

Я 03 5/06 (22) Заявлене 25,02.71(21) 1625807/23-4

32)Приоритет (31)

I (зз)

Опублнковано25.09.74.Áþëëå Tåíü № 35

1 Дата опубликования описания 19.О6.7 !

Государственный намнтет

Саввта Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 772,932 (088.8) Иностранец

Пауль Джером Регенсбургер (США) (72) Автор. изобретения

Иностранная фирма

"Ксерокс Корпорейшн (США) (71) Заявитель. (54) ЭЛЕКТРОФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ а также воздействие повторных экспозиций светом. Эти воздействия постепенно ухудшают электрические характеристики фотопроводящего слоя, что приводит к появле нию дефектов поверхности и царапин на ней, локализованных участков устойчивой проводимости, которые не в состоянии удерживать электростатический заряд, и к высокому разряду.

Изобретение относится к области ксерографии. В известных сложных фотопроводящих слоях при экспонировании светом фотопроводимость в слоистой структуре осуществляется транспортировкой зарядов по объему фотопроводяшего слоя, как это наблюдается в случае стекловидного селена и других гомогенных слоистых модификаций. В материалах на основе связующего (неактивные электроизоляционные смолы) п оводимос.и или,10 транспортировки зарядов достигают за счет высокого содержания фотопроводящего пигмента, обеспечивающего контакт фотопроводящих частиц. В случае фотопроводящих частиц, диспергированных в фотопроводящей )5 матрице, фотопроводямость возникает за счет выработки носителей заряда как в фотопроводяшей матрице так и в фотопроводящем пигменте.

В известных материалах фотопроводящая 20 поверхность во время работы подвергается воздействию окружающей среды и условий окружающего пространства; в случае же повторной ксерографии воспринимает истирание, химическое и тепловое воздействие, 2а

Кроме того, такие фотопроводящие слои требуют, чтобы фотопроводник составлял около 100% от всего слоя (стекловйдный селен) или же большую часть фотопроводяшего материала в слое на основе связующего. Требования, чтобы фотопроводящий слой состоял полностью или главным образом из фотопроводника, ограничивает физические характеристики элемента, барабана или ленты: гибкость или адгезия фотопроводника к подложке, так как свойства определяются главным образом физическими свойствами фотопроводника, а не смолы или материала матрицы, которые должны присутствовать в меньших количествах.

Ä 4390 ве связующ )го„ :щ фиг. 4 - то же, -другой вариант.

На фиг. 1 показана подложка 1 или носитель, которая может быть из металла

> (латунь, алюминий, золото, платина. сталь) любой удобной толщины, жесткой или гибкой, в виде листа, ленты или цилиндра и может быть покрыта тонким слоем пластика. Она может состоять также и из других матери/ 0 алов: металлизированной бумаги, пластиков, Белью изобретения является изготовле- ние стойкого ксерографического элемента, пригодного для циклической ксерографии и способного обеспечить повышенную стойкость на истирание, химическую стойкость и светостойкость.

Поставленная цель достигается изготов лением ксерографического элемента, име

I ющего слой фотопроводящего связующего, состоящий из фотопроводящих частиц, диспергированных в электроноактивном мат,листа, покрытого тонким слоем хрома или

1 окиси олова. Предпочтительно, чтобы подлож,,ка была в некоторой степени электрически роводящей или имела проводящую поверх 5 ость, достаточную для необходимых маниляций. В" некоторых случаях, однако, поды ложка 1 не должна быть проводящей или может вообще отсутствовать. Фотопроводящий слой на основе связующего (слой О) р одержит частицы 2, заключенные в элекъроноактивную матрицу или связующий материал 3. Фотопроводящие частицы могут быть из любого подходящего неорганического или органического фотопроводника, который ге 5 нерирует пары электрон-дырка. Как типичричном материале. Причем фотопроводящие частицы присутствуют в количестве О,1 -5,0% по отношению к объему матричного связую, щего и способны к фотогенерированию электронов; электроноактивный матричный мате, риал способен поддерживцфь -иыжекцию фотогенерированных электронов от фоточувствительных частиц и транспортировать электроны через электроноактивный материал.

Электроноактивный матричный материал должен быть прозрачен и не поглощать лучи с длинами поля, используемыми в ксерографии. Как фотопроводник применяют материал,. который электрически фоточувствителен к используемому свету и электро- ные неорганические матеРиалы.пРимениют

1 проводимость которого значительно возра-, неорганические кристаллические соединения стает в ответ на поглощение электромаг- . ((например сульфнд кадмия, сульфоселенид нитного излучения определенного интерва-,, кадмия, селенид кадмия, сульфит цинка, окись ла длин волн.

З0.цинка или нх смеси) или неорганические фоК с е Р о г р а ч е с K и и - . и Р в о Я е с (а м о Р ma и с ел е н, с п лриал может быть изготовлен с прнменени ем активного элект татич ки - матрич лен может быть использован также в его ного материала, обладающего электро цепторными свой тва, способного облег 35 вестной в пРодаже под названием тРитональчнть транспортировку фотогенерированных ный селен. электронов из фоточувствительного материа под действием ектрич кого поля. пРОводников пРименЯют фталоцианиновые пигАктивные матричные материалы должны менты, например, свободные;от металла фта40 лоцианиновые пигменты формы Х и металть по кра не мере свет с длинами лофгалоцианиновые пигменты, например, волн ксерографического использования, соотмедь-фталоцианин, бис-бензимидазольные,, ветствующими фоточувствительности фотопро«

Осо ны поддерживать инжекцию периленовые, хинакридоновые, индигоидные

8 транспОртнровку электронОв фОТОг нери ро 45 ван ых частицами ф.топровод .а. Пары ды„для -тяже""я н чшеы сочетания физических и электрических свойств верхний предел концентрации фотопроводящего пиглое, электроны затем инжектиру- мента должен быть не более 5,0 по о тро в активный матричный материал и происходит транспортировка электронов через

50 Ни тивный материал. частиц должен быть 0,1% по отношению ф объему слоя на основе связующего, чтобы

На фиг ф г, 1 схематически изображен коэффициент поглощениЯ света был достаУРпредлагаемый ксерографический элемент; чен для достижения заметной генерации йона фиг, 2 — механизм разрядки для слоя 55 сителей. Удовлетворительные Результаты на основе связующего; на фиг. 3 меха получают при толщине слоя 2-100 мк, а ннзм разрядки известной системы на осно- при толщине слоя 5-50 мк особенно хора

: 44438О шие результаты. Удовлетворительных резуль- быть равно 1010 ом см, предпочтительно татов достигают при размере фоточувстви- .на несколько порядков выше. Для получения тельных частиц в структуре на основе свя- -оптимальных результатов удельное сопротивзующего 0,01-1,0 мк,,ление активного матричного материала долж. Активный матричный материал 3 функ- б, но бь ть таким при котором полное сопроционирует в качестве связующего для фото-,,тивление фотореиептора или в отсутствии проводящих частиц 2 и содержит транспор- активируюшего освещения или инжекции за тирующий электроны материал. Этот слой .Рядов На фотопроводящих пигментов было включает ароматический или гетероцикли- около 0 ом ° см.

12 ческий электроноакцепторный материал,: 10; Др и (ф 1)

I 3 способный поддерживать инжекцию элект- пре смат ива т предусматривают применение блокирующего ронов из фотопроводящего слоя и тран- слоя на границе раздела подложка-фоторе спортировку фотогенерированиых электро- ц р ипичными блокирующими материа нов под действием приложенного поля. лами является. найлон, эпоксидные смолы, Для этого активный матричный матеРи- 5 окись а ю идти окись алюминия или изоляционные смолы, ал должен быть прозрачен K излучени- р утед еновые полимеям с длиной волны в интервале 4200включая полистирол, бутедиеновые полиме8000 ры и сополимеры, акриловые и метакрилоА, так как пригодные для ис- вые полимеры, виниловые смолы, алкидные пользования фотопроводники фоточувствисмолы на основе целлюлозы. тельны к таким излучениям. Как типичные 20 На фиг, 2 показан ксерографический " электроноакцепторные материалы применя- материал, заряженный отрицательно коронют фталевый ангидрид, тетрахлорфталевый ным разрядом. Свет 4 (показан стрелками) ангидрид, бензил, меллитовый ангидрид, проходит через прозрачный активный матсимм-трицианобензол, пикрилхлорид, 2,4- ричный материал 3 и создает в фотопро-динитрохлорбензол, 2,4-динитробромбензол, воднике пары электрон-дырка. Электроны

4-нитробифенил, 4,4-динитробифенил, 2,4,6- и дырки разделяют под действием сил при-тринитроанизол, трихлортринитробензол, ложенного поля, причем дырки проникают к тринитро-о-толуол, 4,6-дихлоро- 1,3-pzmT поверхности и рассеивают отрицательный робензол, 4,6-дибромо-1,3-динитрабензол, заряд, а электроны инжектируются в активп-динитробензол, хлоранил, броманил и их ный матричный материал З,в котором они смеси. Особенно хорошими свойствами обтранспортируются к положительно . заряженладают ароматические или гетероцикличе- ной подложке. ские соединения, имеющие более одноf

Большие изменения в поверхностном го, такого заместителя, как нитросуль- ., потенциале возникают только тогда, когда анат, «р окси-или цианогруппа. Предпоч электрическое поле в слое способно обеспетительны 2, 4,7-тринитро-8-флуоренон (ТНФ) флУ Р чить перемещение фотогенерированных элект2,4,5,7-тетранитрофлуоренон т итит-, тритнт-,. Ронов из фотопроводниковых частиц через

РоантРацен, динитРоакРиден, татРацианопи- ак активный матричный слой и затем противорен и динитроантахинон, В ! положно заряженной поверхности. Для M« . качестве активного транспортируюше- .симальной полезности устройства активный го материала могут быть использованы матричный слой заряжают отрицательно. такие полимеры, как полиэфиры, полинилок- Отрицательную зарядку структуры на осносаны, полиамиды, полиуретаны и эпоксиды, а также б — аф ве связующего предпочитают потому, что а также лок-, графит- и неупорядоченные близость фотопроводниковых частиц к посополимеры, содержащие ароматические верхности ксерографической структуры енты. ушественная или значительная обеспечивает еспечивает более легкое рассеяние носиз ачность транспортного слоя 3 необходима дл б фот, телями положительных зарядов отрицад ма для того, чтобы фотопроводящий слой

2 могф у т ":тельных зарядов поверхности, в то время мог функционировать со всей емкостью в качеств фо

> как носители отрицательных зарядов траначестве фотогенератора и инжектора электроно . С спортируются через транспор гный материэлектронов. войство существенной прозрач- ал к положительно заряженной подложке. ности еспечивает то, что достаточное На фиг 3 изображена электрографичеколичество активирующего излучения п нипрони-; ская пластина известного типа, в которой кает в фотопроводящий слой, вызывая раз- сенсибилизированный пигмент 2 диспергирядку заряженного активного транспортно- ова

*(poooo o ф<> опроводниковом свЯЭУюшем hlaro фоторецептора. Удельное сопротивление териале 3 с целью увеличения чувствительактивного матричного материала должно,ности фотопроводника. Свет 4 проникает в

444ЗВО электрофотографический слой и образует фотогенерированные дырки и электроны или в фотопроводнйковом связующем или в пигментном материале (в зависимости от па . дающего излучения). Так как большинство носителей создается на поверхности фото изоляционного элемента или вблизи нее, то транспортирование зарядов не создает серь езных проблем. Поэтому в точке "А" сает вызывает фотогенерирование. электрона и дырки в фотопроводнике, а в точке "В фотогенерирование наблюда тся в пигменте.

Из чертежа видно, что пигмент::должен присутствовать в относительно высокой кон центрации и находиться вблизи поверхности фоторецептора. На фиг. 1 фотогенерирование осуществляется исключительно в слое фотопроводниковых частиц. Активный транспортный материал является существенно прозрачным для падающего излучения, а фотопроводниковый материал хорошо защищен активным слоем. На фиг. 3 видно, что для функционирования пигмента в материале, он должен присутствовать в значительном количестве вблизи поверхности, где он подвергается неизбежному истиранию и воздействию окружающей среды, 1

На фиг. 4 показан пример фоторецептора,: в котором фоточувствительный пигмент 2 диспергирован в инертном полимерном материале Э в двух различных концентрациях (А и В). Из-за того, что в полимерном связующем не происходит фотогенерироваы ния, необходимо, чтобы фотопроводящий пиг- мент или краситель присутствовал в доста-, 1 точном количестве для поддержания инжек», 1 ции зарядов по всей системе на основе связующего. В части А", где наблюдается большая концентрация пигмента, свет 4 создает пару дырка-электрон, которая затем транспортируется к положительно .àðÿæåí« цой поверхности, в то время, как в части

"В", где концентрация пигмента недостаточна для обеспечения близости, падающий свет создает пару дырка-электрон, которая остается захваченной из-за неспособности пленки с помощью коронного заряжения> од новременное отложение отрицательных заря-1

;дов на другой стороне пленки также с помощью коронного заряжения будет создавать индуцированную, т. е.эквивалентную aa=, земленную плоскость внутри тела пленки, как если бы заряды противоположной полярности

55 i подавались к границе раздела, наводясь от действительной заземленной плоскости. Такая искусственная заземленная плоскость системы на основе связующего транспортировать фотогенерированные заряды к другим частицам пигмента или к заряженной поверхности (на фиг. 2 контакт не является необходимым в активной матричной структуре). Кроме того, из-за необходимьсти контакта частиц в структуре на основе инертного связующего (фиг. 4 ) возникают проблемы, поскольку геометрия частиц может ие соответствовать направленинэ света и тем самым проводить к нерегулярцдцу рассеянию заряда, Когда двухслойная конфигурация слоя на основе связи фбтапроводника и активноро

1.--5 транснрртного материала активной,матриt, цы является достаточно прочной. для образо- вания самонесущего элемента (именуемого .пленкой), оказывается возможным исклю чить физическую основу или несущий элемент О и заменить поэтому любым из различных устройств, хорошо известных в этой области :. техники, вместо заземленной плоскости. ран

1 нее создававшейся слоем основы. Заземленная плоскость пу(и работе coagiaer источни щ ник зарядов изображения с обеими полярно«l стями. Отложение изолирующей двухслойной структуры на основе связки, сенсибилизиру- t юшей заряды требуемой полярности, заставн ляет те же заряды в заземленной нлоскости1 р противоположной полярности мигрировать к границе раздела у фотопроводящего изолирующего слоя. Без этого емкость изолирую щего элемента самого по себе была бы та кой, что он не мог воспринять достаточный д заряд для сенсибилизации слоя до ксерог рафически полезного потенциала. Возникает электростатическоа поле между отложеццыми зарядами на одной стороне ксерографи-! ческого двухслойного элемента и индуциро30 ванными зарядами (из заземленной плоском ; сти) на другой стороне, что создает такое напряжение в ксерографическом элементе, что когда:(в фотопроводящем слое) электрон возбуждается с-помощью фотона в зону про-!

35 водимости, в результате чего создается дырочно-электронная пара, заряды мигрируют под действием этого поля, создавая скрытое электростатическое изображение. Поэтому очевидно, что если физическая заземленная

40 плоскость является исключенной, то может быть предусмотрена ее замена с помощью отложения на противоположных сторонах двухслойной ксерографической изолирующей пленки, одновременно электростатических

45 зарядов противоположной полярности. Таким, образом, если положительные электростатические заряды помещаются на одну сторону

444380 фО

1 дает возможность восприятия пригодного для использования сенсибилизирующего заряда и в то же время обеспечивает миграцию зарядов под действием приложенного поля при экспонировании активирующим из учением.

Ксерографический элемент на основе свя зующего может быть выполнен в виде пло- скости, сферы, или цилиндра. Пластина, по желанию, может быть гибкой или жесткой. 10

Пример 1. Фоточувствительную пла. стину на основе связующего (см. фиг. 1), содержащую частицы фталоцианина меди . в

ТНФ (2,4,7-тринитрофлуоренон) в отноше: нии 50:11 об. ч. Для ее изготовления при- 15 готавливают 50 r 20 вес. 9о раствора ТНФ в смеси 150 r толуола и 30 r циклогексанона, прибавлением раствора к раствору

0,5.г фталоцианина меди и 20 r толуола, измельчением смеси в течение 1 час до по- 20 лучения хорошей дисперсии и поливом дисперсией алюминиевой подложки с использованием для насоса покрытия прибора типа

"Bird. Applacafar ". После сушки воздуо хом при 110 С в течение 12 час получают слой толщиной 12 мк.

Фоточувствительную пластину помешают в ксерографическую машину типа )(Ерщ

ИЫе1 D ir ïðèìåíÿþò для получения копии, для чего материал заряжают с помощью отрицательного коренного разряда (до

300 в), заряженную пластину затем экспо-, I нируют с использованием вольфрамовой лампы с длинами волн в интервале 42008000 3А и проявляют каскадным методом с применением тонора, Получают копии превасходногр качества, подобные копиям, изготовляемым на обычной электрофотографической пластине с аморфным селеоном. 40

Пример 2. Пластину изготавливают по примеру 1 с применением в качестве фотопроводника тригонального селена с отношением ТНФ к тригональному селену

20: 1 вес. ч. или 78: 1 об. ч. Получают 4 слой со связующим толщиной около 12 мк.

Кроме того, образуют блокирующий слой на поверхности подложки толщиной 0,2 мк нанесением раствора найлона в метиловом спирте, Копию получают так же, как в примере 1, по качеству они сравнимы с копиями, изготовленнЫми с применением обычных электрофотографических пластин из аморфного селена.

Пример 3. Пластину на основе связующего изготовляют по примерам 1 и 2 путем образования активной матричной структуры с использованием динитроакридена и $ -формы свободного от металла фталоцианина в соотношении 20: 1 вес.ч. или 60:1 об. ч. Копии изготовляют, как в примерах 1 и 2. Получают репродукции хорошего качества. изобретения

Пр ед м е т

"0 Ê

1 Электрофотографический элемент, имеющий фотопроводящий слой со связующим, отличающийсятем, что, для повышения износоустойчивости, химической стойкости и стойкости к действию света элемента, применен фотопроводящий слой, содержащий фоточувствительные способные генерировать электроны частиц, диспергированные в электрически активном связующем, взятом в количестве О, 1-5,0% по отношению к объему связующего, обладающего способностью поддерживать инжекцию и транспортировку фотогенерированных электронов.

2. Элемент по п. 1, о т л и ч а юшийся . тем, что в качестве фоточувствительных (фотопроводящих) частиц применен неорганический кристаллический материал или неорганическое фотопроводя щее стекло.

3. Элементпоп. l, отличаюш и и с я тем, что в качестве фоточувствительных частиц применен фталоциани« новый пигмент Х-или Я -формы.

4. Элемент по п. 3, о т л и ч а юш и и с я тем, что в нем применен фталоцианиновый пигмент Х-или Р -фомы, содержащий металл.

5. Элемент по пп. 14; о т л и ч а юшийся тем, что в нем в- качестве ак-.. тивного органического связующего при л е нен по крайней мере один материал, отобранный из группы, в которую входят 2,4,7-тринитро-9 луоренон, 2,4,5,7-тетранитрофлуоренон, тринитроантрацен, динитроакридин, тетрацианопирен, динитроантрахинон, полимерный материал на их основе, фталевый ангидрид, тетрафторфталевый ангидрид, бензил, метилитовый ангидрид, сими-трацианобензол, хлористый цикрил, 2,4-дшштрохлорбензол, 2,%-динитробромбензол, 4-нитродифинил 4,4-динитродифинил, 2,4, 6-тринитроанизол, трихлортринитробензол, тринитротолуол, 4,6-дихлор-1,3-динитробензол, 4,6-дибром-1,3-динитробензол, п-динитрс— бензол, хлоранил, броманил.

6. Элемент по пп. 1-5, о т л и ч а ю11 ш и и с я тем, что в нем применено активное связующее, в прозрачное к излучениям с интервалом длин волн 42008000о A

12

7. Элемент по rm. 1-6, о т л и ч аю шийся тем, что фотопроводящий (фоточувствительный) слой связующего поддержан электропроводящей подложкой.