Brevet FR2016996A1 — publié le 19700515

La présente invention concerne la préparation de substances photo-conductrices, leur emploi dans la fabrication de matériels d'enregistrement photoconducteurs ainsi qu'un tel matériel contenant ces substances photoccndue :rices. r On sait que 1'oxyde"de plomb(II) est une substance photoconductrice et son emploi dans des matériels d'enregistrement est décrit entre autres dems les brevets américains 2.907.6?k demandé le 19«12.195 J.COo^oSf demandé le 20.11.1957 eux noms de Warren G. 7an Dora et de 0 Osmar A* ïïlrioh, Il s s-h connu également de ces brevets américains que 3. y?. % Sa tltntClï) n'-A-^n^ev. ■: 1 ® oxyde de tlcrACll) jaune du cornsercff syant u:b structure cristallins ortborhoiabiqii& tout comme l'oxyde de plc.ïîbÇlI; roujp ou rorge-bvuii ayant une- structure cristalline tétr»-goitale conviennent porajetre utilisés dans un procédé électrophoto-Ifi graphique. Les couches d5 oxyde de plombiII) appliquées par métallisaticn sous vide et constituées principalement d'une modification rouge sont utilisées dans un tube analyseur d'images connu cotes "Plurabicon" décrit dans xechnisdi ïiydse-hrift 25 l'îS-3/' Mo. 9, p. 277-28?. 20 La transformation d5oxyde de plcsibClï) jaune en oxyde de pioab(lIj brun-rouss ne-r broyage est connue de 1:article décrit dans J.Aja.Cheic. Soc» 6h (1942) p. 1637* On a trouvé maintenant qu'une variété d'oxyde de plomb(II) convenant, particulièrement pour la préparation de matériels d'enregistrement 25 photosensibles qui sont très sensibles aux rayons-X et à la lumière visible peu* Itre produite en soumettant les grains d'oxyde de plomb(II ; constitués ù?oxyde de plomb(II) orthorhombique ou d'un mélange cristallin d'oxyde de plomb(II) tétragonal et d'oxyde de plomb(II) orthorhombique, en un rapport en poids de maximum 30:20. à des forces de 30 frottement ou de cisaillement ceigne dans une opération de broyage5 grâce à auoi la modification orthorhombique d'oxyde de plomb(ll) est transformée en la modification tétragonale, ladite transformation s'effectuant un tel degré eue finalement la composition des grains contient. su n"".;:i:ran 20 ?' et au maximum 55 %" en poids de la variété têtra-55 -renais • ij»i article rho te sensible suivant la présente invention les grains d'oxyde de plomb(II) sont présents en dispersion dans un milieu 1 BAD ORIGINAL 28642 2 2016996 de liants et. contiennent un mélange "cristallin de la modification ortlio rhombique et tétragonale d'oxyde de plomb(II), la quantité de la modification tétragcnale étant pour au moins 20 % en poids ët au plus 95 % en poids et étant de préférence située dansl'intervalle de 50 à 93 w en poids. Psr broyaga en n'obtient pas Seulement un changement de la structure cristalline= Sa effet 1,5 maximum de sensibilité spectrale se déplace rers les plus grandes longueurs d'onde, c*est-.a'.-dire de 390-1.~00 nm a 500-600 nm et le type de pfcotoconductivité change du r.ype n type p» Se si-êae temps la grariularité d'oxyde de plomb (II) -est fertsnsnt réduite. " Corsss connu la granularité détermine le •'pouvoir résolvent dTurc matériel d'enregistrement photosensible de sorte que le broyage a un effet avantageux sur cette propriété» Le broyage procurant la modification désirée du cristal à la présente pratique s'effectue normalement à un tel degré que l'on obtient des grains d'une ■ri'o de 0,5 à 03 1 u« La granularité. dû matériel de départ es" située entre et 13 ji et de préférence entre 1,5 et 5 p.. l'opération de broyage peut s'effectuer dans une condition sèche ci' ide mais de préférence en 1 'absence d'eau. Bans le broyage pat e hnn'idc on expicie donc de préférence des solvants crevaiqass anhydr=s, par e::snple les solvants faiblement polaires3 tels que des hydrooai-bure; liquides aromatiques et aliphatiques, tels que le toluène le wlitte spiritj l'he:cane et des esters aliphatiques tels que l'acétate d! échyle. Lors de l'application du broyage à sec on emploie de préférence un dispersant compatible avec ledit solvant faiblement polaire à condition toutefois que le dispersant n'augmente pas substantiellement la conduetivité électrique de l'élément d'enregistrement auquel l'oxyde de plomb(II) est appliqué. Des composés' ioniques, tels que les esters aliphatiques acides dérivés d'acides polyvalents, par'exemple les esters acides d'oxy-aoides dérivés de'phosphore se sont avérés très intéressants dans des bv.tc. d; dispersion sans diminuer la résistance dans l'obscurité des gr/i.:.: ;-cyde de plomb(II; photoconducteurs. L'emploi desdits esters -r.de - -, cvtpo j e? 7'upner ^ant I5 résistance dans l:obscurit4 de 1 ~e :d t.::;: ; •. • . . .. dérrit dans le brevet britannttue 1nta de Clevaert Photc-Produ'-ten Hv, bad original 69 28642 , 3 2016996 Pour déterminer le degré de transformation de la structure cristalline on prend un speetrograrr-rne de diffraction des rayons-X à -des intervalles de temps réguliers. L'évolution de la sensibilité à la lumière est mesurée en introduisant l'échantillon de poudre entre deux êLectrodes 5 dont l'une est transparente à la lumière visible. Par exposition à la lumière visible il se produit entre les électrodes une différence de potentiel qui est directement proportionnelle à la sensibilité de radiation de la poudre. Au moyen de cette expérimentation on a observé que la photoconductivité augmente avec la transformation de l'oxyde de 10 plomb(ll) jaune en la variété rouge. Toutefois au stade où 95 % en-poids des grains d'oxyde de plomb(ll) sont constitués de la variété tétragonale, alors la photoconductivité n'augmentera plus mais diminue assez rapidement. Comme matériel de départ on peut utiliser un oxyde de plomb(II) 15 jaune du commerce quelconque de sorte qu'on ne doit pas satisfaire à des exigences pour séparer des impuretés des cristaux et qu'un certain dopage avec d'autres métaux que le plomb n'est pas exclu. De préférence toutefois, pour obtenir un courant photoélectrique fort, la teneur en bismuth et silicone ne peut respectivement pas être plus élevée que 20 100 et 20 ppm. L'opération de broyage peut s'effectuer dans n'importe quel appareil approprié par acemple un broyeur à projection en courant gazeux, un broyeur à sable, un broyeur à boulets, un homogénéiseur3 un micropulvérisateur, mais de préférence toutefois dans un broyeur à boulets 2;v vibrateur au rayen duqtiel on peut obtenir des résultats plus rapides. Dan3 la préparation d'un matériel 3 enregistrement photoconducteur, le photoconducteur préparé suivant la présente invention, est dispersé dans ui: milieu de liant et peut être combiné avec un ingrédient quelconque connu dans 1'électrophotographie de l'oxyde de zinc. 30 Ainsi, dans lajfabrication d'un matériel d'enregistrement le liant employé en combinaison avec l'oxyde de plomb(II) préparé suivant la présente invention est électriquement isolant à un tel point que la charge électrostatique placée sur la couche n'est pas conduite par le liant à une vitesse pour empêcher la formation et la rétention sur la-35 dite couciie d'une charge électrostatique convenant pour être utilisée dans la reproduction êlectrophotographique. Le liant a pour fonction de conférer une résistance mécanique suffisante à l'élément d'enregistré- --**[ •1 BADORIGINAU 69 28642 2016996 ment. Des liants appropriés ou des mélanges de ces liants sont présents dans le groupe des résines alkydes, des résines à base de silicones et des copolymères d'acétate de vinyle et d'esters d'alcool vinylique 5 d'acide carboxylique aliphatique supérieur contenant de préférence 12 à 18 atomes de carbone, par exemple un copolymère d'acétate de vinyle et de laurate de vinyle (80:20). Les compositions photoconducteurs pigment-liant suivant la présente invention contiennent de préférence de 2 à 10 parties en poids 10 d'oxyde de plomb(ll) pour chaque partie en poids de liant. Il est tout évident que l'oxyde de plomb(il) de la présente invention peut être mélangé avec d'autres substances photocnnductrices connues, par exemple en vue d'augmenter la sensibilité dans une partie spectrale du spectre électromagnétique, par exemple avec l'oxyde de zinc photo-15 conducteur et d'autres chalcogénures photoconducteurs tels que ceux décrits dans la demande de brevet britannique 19-888/68 pour : "Element d'enregistrement photoconducteur" demandé le" 26.*f. 1968 au nom de la Demanderesse. En vue de préparer unedispersion de pigments très homogène la com-20 position de coulée contient de préférence un dispersant empêchant la coagulation ou la floculation de l'oxyde de plomb(II) pendant la conservation et la coulée de la dispersion. Dans des solvants non-polaires, tels que le toluène, les esters acides d'oxyacides de phosphore par exemple le phosphate de monobutyle, se sont avérés comme étant parti-25 culièrement appropriés pour disperser l'oxyde de plomb(ll). - Les matériels d'enregistrement de la présente invention peuvent être préparés suivant un procédé quelconque utilisé dans l'état de technique connu pour préparer des couches liant-pigment. Ainsi la composition pigment-liant avec le solvant approprié pour le liant peut 30 être coulée sur un support ou y être appliquée suivant une autre technique quelconque, telle que par"immersion, enduction à la tournette, par pulvérisation, par enduction à la racle, au moyen d'un rouleau enducteur, etc. On a constaté expérimentalement qii'une technique d'enduction sui-35 vant laquelle la couche d'enregistrement finale est formée par superposition de plusieurs couches, par exemple par k minces couches d'oxyde de plomb(ll)/liant superposées on obtient une meilleure aptitude au bad. original 28642 2016996 nhargement dans l'obscurité. L'épaisseur des couches photoconductrices n'est pas critique et peut varier dans de larges limites selon les exigences de chaque cas particulier. Pour 11 enregistrement de rayons-X une épaisseur de couche de 50 u e- .nêr.ie plus n'est pas nouveau. De préféreice l'épaisseur de la couche photosBnsible d'un système à couches xultiples varie entre 15 p et 100 jx. Dans la fabrication de matériels d'enregistrement électrophotographiques suivant la présente invention on utilise un support relativement conducteur pour l'élément d'enregistrement, si ce dernier n'est pas autoporteur, par exemple une feuille ou plaque électroconductrice ou une feuille ou plaque isolante revêtue d'une couche intermédiaire électroconducicice. Par plaque ou feuille électroconductrice on entend une plaque ou feuille dont la résistance spécifique est plus petite que celle de la 2 couche photoconduciri.ce et de préférence 10 fois plus petite. Les plaques ou feuilles conductrices appropriées peuvent être constituées de métaux tels que l'aluminium, le zinc, le cuivre, l'éiaLn, le fer ou le plomb. Des couches intermédiaires électroconductrices appropriées pour des supports isolants sont entre autres des couches métalliques appliquées par métallisation sous vide, telles que des couches d'argent ou d'aluminium, des couches polymères conductrices, appliquées par exemple à partir de polymères contenant des atomes d'azote quaterné, tels que ceux décrits dans le^brevet britannique 950.960 demandé le 23.9.1960 au nom de Gevaert Photo-Producten N.V., ou des couches contenant des particules conductrices dispersées dans un liant, par exemple du noir de carbone et des particules métalliques. Des liantsutilisés pour lesdites particules de préférence ont une résistivité spécifique inférieure à 10^ ohm.cm. Des feuilles de parier ayant une conductivité électrique insuffisante sont revêtues ou imprégnées de substances augmentant leur conductivité. Ainsi les feuilles de papier peuvent par exemple être revêtues d'une cc".;he conductrice par exemple d'une feuille de métal, telle qu~ une feuille d'aluminium. Comme substances appropriées pour augmenter la conductivité d'une feuille de papier et convenant pour être incorporées dans la masse de papier on peut mentionner tout partiaïLièrement des composés bad original 69 28642 2016996 hygroscopiques et antistatiques comme décrits par exemple dans le brevet britannique 96^.877 demandé le 2.5°1960 au nom de Gevaert Photo-Producten îî.V. et des agents antistatiques du type polyionique, par exemple un ;:cly;::-;re d ' éthylèneiœine quatemé. 5 En vu:- i1 appliquer sur des feuilles de papier une composition photo- ccnductriee à partir de solvants organiques, de préférence ces feuilles sont rendues organophobes, c'est-à-dire imperméabilisées aux solvants organiques par exemple au moyen d'un colloïde soluble dans l'eau ou par une forte hydratation des fibres cellulosiques comme c'est le cas pour 10 -la papier cristal. Les matériels d'enregistrement photoconducteurs suivant la présente invention conviennent particulièrement pour l'enregistrement en demi-teintes avec des rayons-X de même qu'avec des rayons de lumière visible. En vue de produire une image électrophotographique on procède générale-15 ment suivant les étapes connues dans 1'électrophotographie, c'est-à-dire le chargement électrostatiquet l'exposition suivant une image et le développement, éventuellement le transfert du révélateur et le fixage. Le chargement électrostatique de préférence est un chargement arona étant donné que celui-ci donne les meilleurs résultats. Un charge-20 ment corona double peut être appliqué ce qui veut dire i|ue les deux faces du matériel d'enregistrement sont chargées d'un chargement corona de signe opposé. Le développement des images électrostatiques obtenues sur matériels d'enregistrement, suivant la présente invention, peut être réalisé par 25 une. des techniques connues dans 1'électrophotographie,utilisant l'attraction ou la répulsion électrostatiques de substances colorées finament divisées, par exemple des particules de poudre appliquées à partir d'un mélange de poudre colorée (toner-carrier) un liquide isolant ou un aérosol. 30 ' Dans le cas d'une reproduction en demi-teintes on peut faire le développement électrophorétique dans lequel on utilise des substances finement divisées qui sont dispersées dans un liquide isolant, par exemple un liquide d'hydrocarbure. Une telle technique de développement-est décrite entre autres dans les brevets britanniques 891-719 et 33 902.928 demandés respectivement le 18.6.1958 et le 18.9.1958 tous deux au nom de The Commonwealth of Australia. SAD ORiQif^^ 69 28642 2016996 Les matériels d'enregistrement contenant de l'oxyde de plomb(II) suivant la présente invention peuvent être développée de façon électro-lytique, c'est-à-dire que les différences en conductivité entre les portions irradiées et les portions non-irradiées de l'élément d'enre-5 gistrement peuvent être rendues visibles au moyen d'un dépôt électro-lytique, comme il est décrit entre autres dans le brevet français 1•173 demandé le 29-3'1967 au nom de Minnesota Mining & Manufacturing Corp. Les matériels d'enregistrement contenant de l'oxyde de plomb(Il) 10 suivant la présente invention peuvent être développés par mouillage sélective comme décrit entre autres dans les brevets britanniques 1.020.503, 1.020.505 demandés tous deux le 8.11.1961, 1.033-^19 et 1.033.^20 demandés tous deux le 26.11.1961 tous au nom de Gevaert Photo-Producten N.V. Exemple 1 50 g d'oxyde de plomb(il) mis sur le marché par Union Métallurgique La Campine, Belgique, sont mis en suspension dans 100 g de toluène du commerce additionné de 0,5 g de phosphate d'acide monobutylique. Cette 20 suspension est broyée dans un broyeur à boulets en céramique de 0,5 1 dont une partie est remplie de billes céramiques ayant un diamètre de 8 mm. Après broyage on ajoute 15 ml d'une solution à 50 % d'ALKYDAL V 15 dans le toluène, après quoi le tout est homogénéisé pendant une courte durée. ALKYDAL V 15 est une marque déposée de Farbenfabriken 25 Bayer Leverkusen, Rép.Féd.All. pour une résine alkyde styrolée à indice d'iode inférieur à 5s un indice acide inférieur à 10 et une viscosité de 200-500 cp à 20°C pour une solution de 50 à60 % en poids dans le toluène. Les paramètres physiques suivants ont été déterminés après la durée du broyage : 50 a) la granularité principale (calculée au moyen d'une détermination de zone spécifique par absorption d'azote dynamique avec détection chromatographique au gaz, dans laquelle la forme des particules est supposée être sphérique), b) la composition cristalline, 35 c) la force photoélectromotrice (PEMF). Les mesures ont été exécutées sur de l'oxyde de plomb(il) après la séparation et le séchage de celui-ci. Les résultats sont indiqués % SA© ORKSfNAL 69 28642 8 2016996 dans le tableau suivant. Echantillon Durée de broyage en h Diamètre des grains en p. / P.E.M. à F. (en mV) Composition en % en poids 5 3900 A 5500 A ortho-rhombique tétragonale A 0 1,8 -26 +0,5 98 2 B 1 1,5 -12 +3 95 5 C 2 1,0 - 8 +7 92 8 10 D 8 0,58 - - 5 +10 88 12 E 16 0,33 - 4 +15 77 23 ' F 32 0,25 - 3 +18 5-2 48 G 64 0,19 0 +22 21 79 H 128 0,1-6 . +2,5 +28 10 90 15 I 192 0,13 + 1,0 +15 7 93 J 256 0,11 +0,5 + 5 3 97 La dispersion d'oxyde de plomb(ll) est appliquée à un support de papier revêtu d'aluminium à raison de 150 g d'oxyde de plomb(ll) par m2, de façon à abtenir des couches d'une épaisseur de 60 ji. Ensuite le 20 matériel d'enregistrement obtenu est chargé au moyen d'un chargement corona positif et exposé pendant 10 sec. à un tube médical à rayons-X de 80 kV/10 mA placé à une distance de 50 cm. Le cours de déchargement pendant l'exposition est enregistré avec un appareil d'enregistrement Bruel & Kjaer. Dans le tableau suivant le pourcentage de la diminution 25 de chargement est donnée comme un résultat de cette exposition et comme une fonction de la durée du broyage d'oxyde de plomb(il). ? — - Durée du broyage en heures °/o de diminution de la charge 30 0 23 1 25 2 28 8 39 16 49 35 32 55 64 62 bad original 69 28642 9 2016996 10 15 20 25 30 35 128 68 192 70 156 50 Exemple 2 50 g d'oxyde de plomb(II) de la qualité décrite dans l'exemple 1 sont broyés à l'état sec pendant 15 h dans un broyeur à boulets du type vibrateur en céramique, rempli pour 50 % en volume de billes en céramique ayant un diamètre de 1 cm. On a mesuré les valeurs suivantes : granulaité : 0,23 p- P.E.M.F. en V à 3900 A : + 2,5 à 5500 A : + % d'oxyde de plomb(il) tétragonal : 91 Ensuite on ajoute 100 ml de toluène après quoi on dissout 0,5 g de monophosphate d'acide monobutylique et 25 ml de la solution du liant de l'exemple 1. Après 10 h d'homogénéisation dans le broyeur à boulets la dispersion est appliquée au support de papier revêtu d'aluminium comme décrit à l'exemple 1. La diminution delà charge déterminée comme décrit à l'exemple 1 est de 65 %. Exemple 3 Le matériel d'enregistrement préparé comme décrit à l'exemple 2 est directement exposé aux rayons-X afin d'obtenir une reproduction de la structure d'une main. Avant l'exposition le matériel d'enregistrement est chargé positivement au moyen d'un chargement corona à une tension de 400-800 V entre la surface de la couche d'enregistrement et le support en aluminium. L'exposition s'effectue au moyen d'une dose de rayons-X obtenue par 100 mA.sec à une tension de 52 kV cathode-anode. Pendant l'exposition le matériel d'enregistrement est conservé dans une cassette après - quoi la main est placée à une distance de 50 cm de la sortie du tube de rayons-X. L'image de charge positive est développée électriquement au moyen d'un révélateur obtenu en diluant une composition révélatrice concentrée décrite ci-après en un rapport de volume de 15/1000 au moyen de SHELLSOL T (dénomination colmerciale pour un-sol%rant d'hydrocarbure) : BAD ORIGINAL 69 28642 10 2016996 5 noir de carbone (granularométrie : 20 nm) lécithine SHELLSOL T-. solution résineuse préparée comme décrite ci-dessous 1,5 g 750 ml 150 g 30 g La solution de liant résineux préparée en chauffant à 60°C, 500 g d'ALKYDAL L 67 (dénomnation commerciale d'une huile de lin modifiée -67 % en poids de résine alkyde, mise sur le marché par Farbenfabriken Bayer AG, Leverkusœ, Rép.Féd.All. et 500 ml de whité spirit contenant 10 11 % en poids de composés aromatiques jusqu'à l'obtention d'une solution claire et refroidissement subséquent. On obtient une image de la main avec une reproduction de détail trè nette de la structure des os. bad original 69 28642 2016996 REVENDICATIONS 1. Article photosensible comprenant des grains d'oxyde de plomb(ll) dispersés dans un milieu de liant, caractérisé en ce que ces grains contiennent un mélange cristallin de la modification orthorhombique et té- 5 tragonale d'oxyde de plomb(II; et le type tétragonal est présent pour au moins 20 % en poids et au plus 95 % en poids. 2. Article photosensible selon la revendication 1, caractérisé en ce que les grains sont préparés en soumettant l'oxyde de plomb(ll) constitué d'oxyde de plomb(il) orthorhombique ou un mélange cristallin 10 d'oxyde de plomb(ll) tétragonal et d'oxyde de plomb(ll) orthorhmbique en un rapport en poids d'au maximum 80:20 à des forces de frotfeneht ou de cisaillement comme dans une opération de broyage. 3- Article photosensible selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la granularité des grains dispersés varie entre 15 0,5 et 0,1 ji. 4. Article photosansible suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3> caractérisé en ce que le liant est électriquement isolant à un degré tel que la charge électrostatique placée sur la couche n'est pas conduite par le liant à une vitesse suffisante pour empêcher la 20 formation et la rétention sur ladite couche d'une charge électrostatique convenant pour être utilisée dans le processus électro-photographique . 5- Article photosensible suivant l'une ou l'autre des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'oxyde de plomb(ll) broyé est con-25 stitué pour au :noins 20 % et pour au plus 95 % en poids d'oxyde de plomb(II) tétragonal. 6. Article photosensible suivant l'une ou l'autre des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la grosseur des grains d'oxyde de plomb(ll) à broyer est de 1 à 15 U-30 7. Article photosensible suivant l'une ou l'autre des revendica tions 1 à 6, caractérisé en ce que le mono-oxyde de plomb(ll) est dispersé dans le liant au moyen d'un ester acide d'un oxyacide dérivé de phosphore. 8. Article photosensible suivant l'une ou l'autre des revendica-35 tions 1 à 7, caractérisé en ce què l'oxyde de plomb(ll) est appliqué à un support, celui-ci étant plus électroconducteur que le liant dans lequel il est dispersé. ^ b BAD ORIQINM. 69 28642 12 2016996 9- Méthode pour l'enregistrement d'information comprenant l'exposition à une radiation active suivant une information une couche d'enregistrement contenant des grains d'oxyde de plomb(II) dispersés dans un liant, celui-ci étant électriquement isolant à un degré tel 5 que la charge électrostatique appliquée sur la couche n'est pas conduite par le liant à une vitesse pour prévenir la formation et la rétention sur la couche d'une charge électrostatique convenant pour être utilisée dans la réproduction électrophotographique et dans lequellesdits grains à'oxyde de plomb(II) sont constitués d'un mélange d'une modifi-10 cation orthorhombique et tétragonale d'oxyde de plomb(il) en un rapport en poids dans l'intervalle de 80:20 et de 5'95- 10. Méthode pour la production d'un matériel électrophotographique comprenant (1) la soumission des grains d'oxyde de plomb(ll) constitués d'oxyde 15 de plomb(ll) orthorhombique eu dtm mélange cristalline d'oxyde de plomb (II) tétragonal et d'oxyde de plomb(Il) orthorhombique en un rapport en poids d'au plus 80:20 à des forces de frottement ou de cisaillement dans une opération de broyage en transformant ainsi une telle quantité d'oxyde de plomb(ll) orthorhombique en oxyde de plomb(ll) tétragonal 20 qu'au moins 20 % et au plus 95 % en poids de la composition des grains d'oxyde de plomb(il) obtiennent la structure tétragonale, et (2) l'application simultanée d'oxyde de plomb(II) avec un liant étant électriquement isolant à un tel degré qu'une charge électrostatique appliquée à la couche n'est pas conduite par le liant à une vitesse 25 pour prévenir la formation et la rétention sur ladite couche d'une charge électrostatique convenant pour être utilisée dans la reproduction électrophotographique, à un support étant plus électroconducteur que le liant. BAD ORIGINAL