Brevet FR2041135A1 — publié le 19710129

L'invention concerne un procédé pour modification de la photosensibilité électrophotographique de T'oxyde de zinc, pour utilisation en membres de formation d'images, du type comprenant une couche de poudre photoconductrice d'oxyde de zinc dispersée 5 dans un liant isolant pour formation de film. Dans un procédé électrophotographique ordinaire consistant à charger de façon uniforme, électrostatiquement, par phases successives, une couche électrophotographique photosensible, consistant aussi en son exposition imagée, et â développer avec du to-10 ner (pigment organique) l'image électrostatique latente ainsi obtenue, il est généralement très difficile de modifier les caractéristiques de ladite couche photosensible de façon à ce qu'elle soit appropriée pour la reproduction du demi-ton. Par comparaison avec le papier photographique utilisant 15 l'émulsion à l'halogénure d'argent, dans lequel les diverses caractéristiques allant des tons doux aux tons durs ou du N°1 au N°5 sont aisément disponibles, le matériau électrophotographique photosensible est caractérisé par une courte partie linéaire, et un grand degré d'inclinaison, ou ton dur, dans le graphique carac-20 téristique du logarithme d'exposition en fonction du potentiel de rétention ou de la densité développée. On sait aussi que ces caractéristiques ne peuvent être beaucoup modifiées par le taux de liant au matériau photoconducteur ou par les conditions de mélange, tant que la couche photosensible consiste en une poudre photo-25 conductrice dispersée dans un liant. Plusieurs techniques pour contrôle de l'échelle de reproduction des couches électrophotographiques photosensibles ont déjà été énoncées par exemple le traitement d'une couche photosensible en mélangeant l'oxyde de zinc non sensibilisé, l'oxyde de zinc 30 sensibilisé par colorant et un matériau liant (voir brevet Japonais 11710/66), la formation de deux couches photosensibles d'oxyde de zinc de différente photosensibilitë, dont une couche est continue alors que l'autre est formée en un modèle à point (voir le brevet US N°3.003.870) ou la fourniture de plusieurs couches photosensi-35 bles superposées, qui sont sensibilisées par colorant, à différents degrés (voir le brevet anglais KF° 967690) . Ces méthodes, évidemment présentent de sérieux inconvénients, tels que la nécessité en ce qui concerne l'application d'une pluralité de couches photosensibles, ou, dans le cas de la méthode 40 révélée dans le brevet Japonais 11710/66, une fréquente ré2041135 70 12041 2 2041135 partition.du colorant sensibilisateur entre l'oxyde de zinc sensibilisé par colorant et non-sensibilisê. Le principal objet de cette invention est de procurer un oxyde de zinc électrophotographique photosensible approprié pour 5 formation d'un membre électrophotographique de formation d'image ayant de "douces" caractéristiques appropriées pour la reproduction de demi-tons. La présente invention nous fournit un procédé pour modification de la photosensibilité électrophotographique de l'oxyde 10 de zinc comprenant la formation d'une poudre d'oxyde de zinc humectée avec un liquide comprenant de l'eau ou de l'eau et un des mëthanol et ëthanol ou les deux, et le chauffage de la poudre entre 400°C et 700°C. La présente invention comprend aussi un membre électropho-15 tographique de formation d'image du type comprenant une couche de poudre d'oxyde de zinc dispersée dans un liant isolant de résine ou l'oxyde de zinc est produit par le procédé de l'invention. Un procédé privilégié, selon la présente invention, comprend les phases suivantes: 20 1• Dispersion uniforme: Pendant cette phase, la poudre d'oxy de de zinc produite, par exemple, par une action oxydante gazeuse est dispersée de façon uniforme dans de 1'eau,mëthanol ou leur mélange. 2. Séchage: Le solide est sépare de la dispersion obtenue en 25 phase 1, pour produire une pâte, consistant en poudre d'oxyde de zinc et en solvant de dispersion, qui est ensuite sêchëe pour enlever ledit solvant. 3. Chauffage: La poudre obtenue en phase 2 est traitée à chaud à une température s1 échelonnant de 400°C a 700°C. 30 La poudre d'oxyde de zinc est connue pour être aisément dispersée dans l'eau ou le mëthanol particulièrement, dans ce dernier, et peut être dispersée de façon homogène', dans, un état £x™ nement divisé phase 1. -■ La phase 2 n'a pas nécessairement- besoin.d'être séparée 35 de la phase 3, mais peut être, réalisée conjointement .avec.Cependant pratiquement, la phase 2 devrait de préférence être réalisée avant la phase 3. La teneur en eau'présente sur la surface du. matériau pulvérulent séché en phase 2, change normalement avec .la variation de la proportion d'eau dans le solvant mélangé, employé en 40 phase 1. Alors que l'oxyde de zinc est très- facilement mouillé 70 12041 3 2041135 et dispersé dans l'eau et le mëthanol, l'eau contenue dans ladite poudre après le séchage de la phase 2 est uniformément répartie sur la surface-des particules d'oxyde de zinc. Pour cette raison, le mëthanol et l'eau sont les milieux 5 privilégiés de dispersion à employer dans cette invention. Les conditions telles que température ou période employées en phase 2 ne sont pas critiques; le séchage peut être simplement exécuté à une température n'excédant pas 150°C, de façon à enlever du solvant de dispersion. De préférence, au commencement du traitement 10 thermique de la phase 3, l'oxyde de zinc devrait contenir de l'eau dispersée de façon homogène sur sa surface dans une quantité de 5-20% au poids, dudit oxyde de zinc. Les caractéristiques de dégradation dans le noir seront substantielles ^si la teneur en eau excède 20%, tandis que l'abaissement de la valeur gamma sera rê-15 duite, si cette valeur est inférieure à 5%. L'eau contenue dans l'oxyde de zinc peut être amenée de 5.0 à 20% au poids par le traitement de séchage de la phase 2, mais il est très difficile de préciser la composition du milieu de dispersion nécessaire pour assurer la condition ci-dessus men-20 tionnée, car la teneur en eau est dépendante du poids du milieu de dispersion, du poids de l'oxyde de zinc., de la condition de séchage, etc. De manière empirique, on a trouvé désirable que le milieu de dispersion contienne au moins 10% d'eau, au poids, par rapport à la quantité d'tpxyde de zinc à traiter. La quantité du 25 milieu de dispersion couramment utilisée est de 300-600 parties, au poids, pour 100 parties au poids d'oxyde de zinc et la quantité d'eau devrait de préférence s'échelonner de 10 à 100 parties au poids, si la quantité de milieu de dispersion utilisée est de 300 parties, alors que la quantité d'eau devrait, de préférence, 30 varier de 10 à 200 parties, au poids, si la quantité de milieu de dispersion utilisée est de 600 parties. De préférence, le milieu de dispersion contient au moins 50%, au poids, de méthanol ou éthanol, par rapport au poids de l'oxyde de zinc, car il est employé pour humecter la surface de l'oxyde de zinc et, dans la pra-35 tique, le poids d'éthanol ou mëthanol utilisé est égal ou supérieur à celui de l'oxyde de: zinc.' Le reste du milieu, de dispersion peut consister en autres.solvants volatils, par exemple les cétones, tels qu'acétones, méthyléthyl-cêtone, etc. mais de préférence, 80%.au poids ou plus du milieu de dispersion consiste en 40 eau et méthanol ou éthanol, du point de vue considérations pra 70 12041 4 2041135 tiques tels que prix de revient, condition de séchage, etc. Le traitement thermique en phase 3, peut être réalisé à une température variant entre 40Q°C et 7Û0°C, au moyen d'un four électrique ou de tout autre dispositif de chauffage et est normalement effec-5 tué pendant 30 minutes ou plus, dans une atmosphère oxydante; de préférence à l'air ou l'oxygène. Une température de chauffage excédant 700°C résultera en vices dans le réseau cristallin de l'oxyde de ziric ce qui conduit à une détérioration de la photosensibilité et des caractéristiques 10 de dégradation du noir de la couche photosensible faite de l'oxyde de zinc traité, et à un frittage de l'oxyde de zinc, donnant naissance à une possibilité de dispersion déduite, dans la préparation de couches photosensibles. En conséquence, la température du traitement thermique devrait de préférence être inférieure à 15 700°C. Afin de préparer un membre électrophotographique de formation d'image, la poudre d'oxyde de zinc préparée selon la présente invention, peut être mélangée à un liant isolant de formation de film, et y être dispersée de façon uniforme, et le mélange résultant est ensuite appliqué sur un support ayant une couche élec-20 troconductrice à sa surface. Le procédé de cette invention est avantageux du fait que le choix de résine utilisée comme matériau liant et la méthode de dispersion ou autres conditions de fabrication à employer dans ce procédé, peuvent être pratiquement les mêmes que celles employées dans le procédé ordinaire, utilisant 25 l'oxyde de zinc non traité. Aussi, l'oxyde de zinc de la présente invention peut être sensibilisé par colorant, en ajoutant un colorant sensibilisateur à la solution d'enduit. Les couches photosensibles comprenant l'oxyde de zinc produit par le procédé de cette invention, sont caractérisées par 30 d'excellentes propriétés de dégradation dans le noir et de basses valeurs gamma, c'est-à-dire un gradient décroissant de la courbe caractéristique de logarithme d'exposition, en fonction du potentiel de rétention ou de la densité développée. Ces deux caractéristiques, basse valeur gamma et excellent comportement de dégra-35 dation dans le noir pourraient difficilement être obtenues simultanément dans les méthodes antérieures de production de matériaux photosensible. Bien que la valeur gamma puisse être un peu abaissée par application du traitement thermique de la phase 3, sans les phases 40 1 et 2, un tel abaissement est bien inférieur à celui réalisé 70 12041 5 2041135 par application des phases de 1 à 3, selon le procédé de la présente invention. Les caractéristiques de la couche photosensible comprenant l'oxyde de zinc traité selon la présente invention, particu-5 lièrement ses valeurs gamma, semblent dépendre largement de la teneur en eau, après le séchage de la phase 2 et les valeurs gamma diminuent lorsque la teneur en eau augmente, bien que ceci soit restreint par la détérioration remarquable des propriétés de dégradation dans le noir observée quand la teneur en eau dans la pou-10 dre d'oxyde de zinc excède 20%. Selon le procédé de la présente invention, la teneur en eau peut être réglée de façon arbitraire, en changeant convenablement la teneur en eau présente dans le solvant mélangé employé en phase 1, la température et la période de séchage, etc. 15 Ainsi, une couche photosensible ayant une arbitrairement basse valeur gamma, peut être produite par contrôle de la teneur d'eau de l'oxyde de zinc, avant le traitement thermique. Une telle régulation est techniquement très difficile, dans d'autres procédés, tel qu'en maintenant la poudre d'oxyde de zinc dans une at-20 mosphère à hautes température et humidité, ou en imprégnant une couche de poudre d'oxyde de zinc avec de la vapeur d'eau et du gaz humide. Ces procédés sont techniquement compliqués, et nécessitent un appareil spécial de cuisson (au four) pour obtention d'une poudre avec répartition uniforme de teneur en eau. Le procédé de la 25 présente invention est hautement avantageux, en ce qui concerne la réalisation d'une répartition uniforme de la teneur en eau, tout au travers de la couche d'oxyde de zinc et par conséquent peut être considéré comme un procédé pratique pour préparation d'une poudre d'oxyde de zinc ayant une valeur désirée de teneur en eau. 30 Les inventeurs ont aussi trouvé qu'un abaissement de la valeur gamma ne peut être observé avec une quelconque teneur en eau quand le traitement thermique de la phase 3 est omis, même si la phase 2 est appliquée. Ainsi une amélioration substantielle dans les caractéristiques peut être envisagée seulement quand toutes 35 les phases de 1 â 3 sont appliquées à la poudre d'oxyde de zinc. Dans le procédé de la présente invention, l'abaissement de la valeur gamma est dirigé non seulement par la teneur en eau mais semble aussi être affecté par la phase 2 dans laquelle la pâte consistant en solvant de dispersion et en poudre d roxyde de zinc 40 y étant dispersée est séchëe; une sélection convenable des 70 12041 6 2041135 conditions de séchage en phase 2 est capable de fournir une teneur en eau inférieure à celle dans l'oxyde de zinc non traité, mais même dans un tel cas, la valeur gamma de la couche photosensible préparée avec ledit oxyde de zinc et la teneur inférieure en eau, 5 est trouvée inférieure à celle préparée avec l'oxyde de zinc non traité. Ceci est présumé dû à la recristallisation de la phase 2, d'ions dissous à petite mesure dans le solvant de dispersion, et par quoi les particules d'oxyde de zinc adhérent l'une à l'autre. Les techniques de sensibilisations par colorants peuvent 10 être appliquées à l'oxyde de zinc produit par cette invention, mais il est nécessaire de prendre des précautions lors de l'emploi de ces techniques, car certains colorants perdent leur affinité pour l'oxyde de zinc, après traitement thermique. Un exemple typique d'un tel phénomène, 1'érythrosine est difficilement absorbée 15 par l'oxyde de zinc traité à chaud. La présente invention sera plus amplement décrite, au moyen des exemples suivants, où les parties sont .établies au poids. EXEMPLE I Dispersion uniforme; 200 parties de poudre d'oxyde de 20 zinc (Sakai Kagaku Co. Sazex 2000) , sont dispersées dans un mélange de 640 parties de méthanol et 200 parties d'eau sous agitation ul-trasonique, pour produire une dispersion homogène d'oxyde de zinc. Séchage ; La dispersion ainsi obtenue est soumise à une séparation centrifuge, pour produire une pâte consistant en poudre 25 d'oxyde de zinc et en solvant de dispersion, qui a été sëchëe toute une nuit (environ 16 heures) dans un sëcheur à 5Q°C. Traitement thermique: La poudre séchëe ainsi obtenue est chauffée dans un four électrique du type à moufle â un taux d'élévation de température de 4°C/minute, et alors chauffée à une tem-30 përature constante pendant 2 heures, dans une atmosphère statique Les températures constantes choisies sont 300°C, 400°C. 500°C, 600°C et 700°C. Préparation d'une solution d'enduit:100 parties de cette poudre ainsi traitée, 60 parties de solution de résine alkyde-35 styrène (Japan Reichhold, Styresol 4400), 40 parties de solution de polyisocyanates (Bayer, Desmodur L) et 130 parties d'un mélange de butyl acétate-xylol (1 : 1) ont été mélangés pendant environ dix minutes dans un homogénëiseur. Préparation d'une couche photosensible: La solution d'en-40 duit préparée ci-dessus est enduite sur une feuille d'aluminium 70 12041 7 2041135 laminée avec du papier et chauffée pendant 16 heures ou plus longtemps à 50°C, afin de sécher et durcir l'enduit pour obtenir une épaisseur séchée de 5-6 microns. Mesure des caractéristiques : Le matériau photosensible 5' ainsi traité repose pendant 2 jours dans l'obscurité, électrosta-tiquement chargé avec une décharge négative en couronne, et ses caractéristiques de désintégration dans le noir sont ensuite mesurées. Une autre partie de l'échantillon est coupée en pièces d'essai, et les caractéristiques de désintégration â la lumière sont 10 mesurées en exposant ces pièces à des sources lumineuses de lampes à filament de tungstène, d'éclairement différent. Supposons que le degré de rétention de potentiel est égal à : Vt/Vo _ ° x 100% 15 W où Vq,V0,,VL et Vq représentent respectivement les potentiels avant exposition, avant la mesure de désintégration dans le noir, t secondes, après exposition, pendant une période déterminée à la lumière d'éclairement I et t secondes après démarrage de la dësinté-20 gration dans le noir, la courbe caractéristique peut être obtenue en faisant un tracé du degré de rétention de potentiel sur l'ordonnée et le log.l/It/abcisse la longueur correspondant à 100% de rétention sur l'ordonnée est égale à 2.0 en abcisse. Deux lignes droites parallèles avec entre, une distance de 0.1 mesurée par 25 log. 1/It, ont été tracées pour y intercaler ladite courbe et le gradient de ces lignes fût pris comme valeur gamma. Le dessin ci-annexé illustre la dépendance des valeurs gamma envers la température du traitement thermique, comparant le comportement observé d'une couche photosensible en utilisant 1' 30 oxyde de zinc traité selon le procédé de la présente invention (courbe A), et celui en utilisant l'oxyde de zinc chauffé, sans les phases de dispersion et de séchage (courbe B). Comme on peut l'observer dans ce dessin, l'abaissement de la valeur gamma en même temps qu'une augmentation de tempëratu-35 re du traitement thermique, est plus marquant dans la poudre d'oxyde de zinc traitée par le procédé de la présente invention, et devient plus apparent quand ladite température est égale à, ou excède 500°C. EXEMPLE II 40 La procédure de l'exemple I est répétée, à l'exception 70 12041 8 2041135 de la proportion d'eau dans le solvant de dispersion variant, de façon à donner des échantillons d'oxyde de zinc avec teneurs variées en eau. Le chauffage a été réalisé pendant deux heures, à 600°C. La table 1 montre la teneur en eau de l'oxyde de zinc après 5 la phase de séchage et le changement correspondant de la valeur gamma d'une couche photosensible préparée avec l'oxyde de zinc, traité, et montre aussi, dans le but de comparaison la valeur gamma obtenue avec la poudre de zinc non soumise aux phases de dispersion et de séchage de la présente invention. Comme observé dans 10 cette table, la valeur gamma baisse alors que la teneur, en eau augmente, ce qui par comparaison avec les méthodes antérieures indique l'avantage de la présente invention, quant à l'obtention de basses valeurs gamma. Table 1 15 La teneur en eau dans l'oxyde de zinc, après la phase de séchage, et la valeur gamma d'une couche photosensible en étant obtenues (chauffage 600°C 2 heures). Teneur en eau Valeur gamma 0.18% (non traité) 2.5 20 0.16% 2.1 0.20% 2.0 1.50% 1.9 10.9% 1.4 EXEMPLE III 25 De l'oxyde de zinc, 1000 parties, sont dispersées dans 4000 parties d'eau et traitées par une méthode similaire à celle décrite dans les exemples précédents, le chauffage ayant eu lieu pendant 2 heures à 500°C. 700 parties de poudre d'oxyde de zinc ainsi traitées sont 30 dispersées dans 50 parties de solution de résine alkyde styrène (Japan Reichhold; Styresol 4400) dans un broyeur à boulets en porcelaine, pendant 10 heures. A la fin de cette phase, la dispersion obtenue est ajoutée à 50 parties de solution de"polyisocyanate (Bayer; Desmodur L) comme durcissant et une solution de colorant 35 sensibilisateur consistant en .0.14 parties d'un triphënylméthane bleu (C.I. N°42090) 0.28 parties d'ëosine et 0.35 parties de fluo-rescéine dans 50 parties d'éthanol et bien mélangés pendant environ 20 minutes. Enduit et mesure ont été réalisés par une méthode similaire à celle décrite dans l'exemple 1, et la couche photosen- 40 sible obtenue a présenté des caractéristiques douces satisfaisantes et une valeur gamma de 1,4. 70 12041 9 2041135 REVENDICATIONS 1. Un procédé pour modification de la photosensibilité ëlec-trophotographique de l'oxyde de zinc, caractérisé par le fait qu' il comprend: la formation d'une poudre d.'oxyde de zinc mouillée 5 avec un liquide comprenant de l'eau ou de l'eau et un des méthanol et éthanol ou les deux, et le chauffage de la poudre variant de 400°C à 700°C. 2. Un procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la poudre humectée est formée par dispersion de poudre 10 d'oxyde de zinc dans ledit liquide et élimination de l'oxyde de zinc humecté de la dispersion résultante. 3. Un procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la poudre humectée est soumise au séchage avant ledit chauffage. 15 4. Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'oxyde de zinc contient sur sa surface de 5.0 à 20% au poids d'eau immédiatement avant ledit chauffage . 5. Un procédé selon les revendications 2 ou 3 ou 4, caracté-20 risé par le fait qu'il dépend du fait que 100 parties au poids d'oxyde de zinc sont dispersées dans 300 à 600 parties au poids, dudit liquide. 6. Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que ledit chauffage à lieu pendant 25 au moins 30 minutes. 7. Un oxyde de zinc caractérisé par le fait qu'il est produit par le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Un membre électrophotographique de formation d'image caractérisé par le fait qu'il comprend une couche de poudre d'oxyde 30 de zinc dispersée dans un liant isolant ou l'oxyde de zinc est produit, selon la revendication 7= 9. Un procédé selon la revendication 1, substantiellement décrit comme ci-avant. 10. Un procédé pour modification de la photosensibilité élec-35 trophotographique de l'oxyde de zinc décrit dans l'un quelconque des exemples précédents de 1 à 3. 11. Un membre électrophotographique de formation d * image substantiellement produit comme décrit dans 1'un quelconque des exemples précédents de 1 à 3* 40