Brevet FR2536875A1 — publié le 19840601

Dispositif photosensible pour électrophotographie. L'invention concerne un dispositif photosensible pour électrophotographie et plus particulièrement un dispositif de ce genre comportant un support conducteur, une couche photoconductrice et une couche isolante-transparente. Un dispositif photosensible pour électrophotographie compre- nant un support conducteur, une couche photoconductrice et une couche isolante transparente qui sont laminées successive- ment l'une sur l'autre est déjà connu et est largement utilisé dans les machines à copier électrophotographiques Une variété de techniques sont connues pour former une image latente élec- trostatique sur un tel dispositif Dans une technique, une image latente électrostatique est formée par les étapes suc- cessives: former une charge corona primaire simultanément avec l'exposition d'une image, former une charge corona secon- daire et une irradiation intense avec de la lumière. Cependant, quand la technique décrite est employée pour former une image latente, une différence dans le potentiel de surface de l'image latente entre une zone claire-et-une zone sombre ou une tension de contraste est inférieure à une valeur théo- rique, ce qui donne lieu à la probabilité qu'une image ayant une densité optique suffisante ne peut pas être obtenue quand l'image latente est développée On considère que cette diffi- culté est provoquée par la migration du véhicule en pratique entre le support conducteur et la couche photoconductrice alors que cette migration ne doit pas se produire Une atté- nuation de charges sur la couche photoconductrice dans l'ombre serait une autre raison. Une réduction de la tension de contraste est un phénomène qui dépend des matériaux choisis pour former le support conducteur et la couche photoconductrice A titre d'exemple, si on utilise du selenium pour former une couche photoconductrice, il se produit une migration remarquable du véhicule entre le support -2- photoconducteur et la couche photoconductrice si le support conducteur est formé de nickel, d'or, d'argent ou similaire. Quand la technique décrite de formation d'une image latente est employée avec un tel matériau, il en résulte seulement une tension de contraste de faible valeur La rugosité de surface du support conducteur, qui n'a pas été prise en consi- dération dans l'art-antérieur provoque une différence dans l'injection du véhicule Spécifiquement, un organe photosensible ayant un support conducteur dont la surface n'est pas traitée pour avoir le fini d'un miroir, produit une faible-tension de contraste quand la technique ci-dessus décrite est employée. Quand du sélénium ou un matériau analogue est appliqué par évaporation sous vide, sans égard à la surface limite entre le support conducteur et la couche photoconductrice, le dis- positif photosensible obtenu ne parvient pas à produire une charge suffisante immédiatement après l'évaporation sous vide, mais la réponse est améliorée avec le temps, présentant ainsi un effet dit de vieillissement En d'autres termes, la qualité des dispositifs photosensibles produits ne peut pas être exa- minée avant un intervalle de temps déterminé, ce qui conduit malheureusement à une faible productivité. En considération de ce qui précède, c'est un objet de l'inven- tion de réaliser un dispositif photosensible pour électropho- tographie comprenant un support conducteur, sur la surface duquel est formée une couche barrière comprenant du paraxyly- lène, avec une couche photoconductrice et une couche isolante transparente laminées successivement sur le dessus de la couche barrière. Conformément à la présente invention, une couche barrière comprenant du paraxylylène formée entre le support conducteur et la couche photoconductrice, permet d'obtenir une tension de contraste de haute valeur immédiatement après que le dis- positif photosensible soit formé, quand on utilise un procédé Z 536875 3 - de formation d'une image latente électrostatique incluant les étapes successives d'une charge corona primaire concur- remment avec l'exposition d'une image, une charge corona secondaire et une irradiation intense de lumière, assurant ainsi une image de haute densité optique. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d' ex- emple non limitatif, en regard des dessins ci-joints, et qui fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins: la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un dispositif photosensible pour électfophotographie conformément à une forme de réalisation de l'invention, et les figures 2 a à 2 e sont une série de vues schématiques illustrant les étapes successives qui sont utilisées pour former une image-latente électrostatique sur le support photosensible représenté sur la figure 1 La figure 1 représente un dispositif photosensible selon une forme de réalisation de l'invention Comme représenté le dis- positif-photosensible comporte un support conducteur 1, dont la surface est revêtue d'une couche barrière 4 comprenant du paraxylylène, qui est déposée dessus par évaporation jusqu' à uneépaisseur de 0,1 à 1 gm Unecouche photoconductrice 2 et une couche isolante-transparente 3 sont successivement laminées sur le dessus de la-couche barrière 4. Dans une'conception classique qui est exempte de la couche barrière 4, le matériau qui peut être choisi pour le support conducteur est limité par le choix'-du-maté riau qui est utilisé. pour former la couche photoconductrice, et la surface supérieure du support doit être traitée pour avoir le fini d'un miroir. Cependant, dans le dispositif photosensible de l'invention, -4- puisque la couche barrière -4 est formée sur la surface. supérieure du support conducteur 1, on a une plus grande liberté de choix pour le matériau Spécifiquement, le sup- port peut être formé de métaux tels que aluminium (AI), nickel (Ni), molybdène (Mo), or (Au), argent (Ag), platine (Pt), zinc (Zn), niobium (Nb), tantale (Ta), vanadium (v), titane (Ti), tellure (Te), plomb (Pb), fer (Fe) ou irridium (Ir) ou leurs alliages, tel que l'acier inoxydable ou d'autres matériaux tels que les verres,-les céramiques ou les films de résine synthétique qui sont traités pour être conducteurs avec de l'oxyde d'indium étain Le support conducteur 1 peut avoir la forme d'un tambour, d'une courroie ou d'une feuille plate selon le type de machine à copier électrophotographique dans lequel il est utilisé - Dans la forme de réalisation décrite, la couche photoconductrice -2 comprend une couche de transport de charge 2 a qui est laminée sur le dessus de la couche barrière 4 et une couche génératrice de charge 2 b qui est laminée sur la couche de transport de -20 ' charge 2 a Une telle couche photoconductrice 2 peut être formée par des matériaux photoconducteurs inorganiques tels que le sulfure de cadmium Cd S, le sulfure de zinc cadmium. Zn Cd S, le monoxyde de plomb Pb O, le sélénium Se, le sélé- nium tellure Se-Te, le sélénium arsenic Se-As, l'oxyde de zinc sensibilisé Zn O ou des-matériaux photoconducteurs orga- niques tels que le polyvinylecarbazole PVK, le trinitrofluo- rénone TNF. Dans le dispositif photosensible de la présente forme de réalisation, la couche photoconductrice 2 est divisée en une couche de transport de charge 2 a et une couche génératrice de charge 2 b, mais l'emploi de cette structure laminée avec des fonctions différentes nlest pas essentielle - A titre d'exemple, quand le sélénium tellure Se-Te est évaporé à partir d'une nacelle unique chauffée pour former une couche. -5- uniforme de sélénium tellure pour la couche photoconductrice, on a trouvé que la distribution réelle du tellure en sens de la profondeur est telle que la quantité de tellure est réduite vers le support conducteur et sera accrue vers la surface de la couche photoconductrice parce que la pression de vapeur du tellure est inférieure à celle du sélénium. Une telle distribution de tellure sera similaire à celle qui est obtenue en utilisant des nacelles chauffées séparées pour déposer du sélénium comme couche de transport de charge et pour déposer le sélénium-tellure dessus comme couche géné- ratrice de charge Par conséquent, il doit être entendu que les termes "couche génératrice de charge" et "couche de trans- port de charge" doivent être compris par rapport à la technique pour les former même si elles impliquent la construction à l'intérieur de la couche photoconductrice. L'épaisseur de la couche photoconductrice 2 dépend du matériau ou des matériaux utilisés pour la former, mais elle se situe dans les limites de 1 àl OO gm, et de préférence entre les limites de 5 à 70 um. La couche isolante transparente 3 est obtenue en formant un film de terephthalate de polyéthylène, téflon, polypropylène, fluorure de polyvinyle, polyamide, polyester ou analogues ayant une résistivité accrue (égal ou supérieur à 10 qcm), un dépôt en vapeur de paraxylylène, ou l'application de résines thermoplastiques tel qu'un copolymère de résine de chlorure de vinyle et d'acétate de vinyle, une résine métacrylique, chlorure de vinylidène, polyester ou analogue, ou des résines thermodurcissables telles que les résines époxy, alkyde, acryle, uréthane, silicone ou analogues. L'oxyde d'aluminium, les silicones ou d'autres matériaux isolants organiques peuvent être utilisés pour former la couche barrière 4, mais dans la présente forme de réalisation, le paraxylylène est utilisé en vue de son excellente homogé- -6 - néité, son adhérence serrée et la stabilité de réponse, comme cela est décrit dans le brevet japonais No 53952/82. La couche barrière 4 peut avoir une épaisseur qui est égale ou inférieure à plusieurs microns, de préférence de l'ordre de 0,1 à 1 micron Une épaisseur supérieure à plusieurs mi- crons conduirait à une très pauvre injection de véhicule, donnant une réduction de la tension de contraste tandis que si la couche est trop mince, l'efficacité de-sa fonction comme couche barrière sera perdue. Une image latente électrostatique peut être formée sur le dispositif photosensible construit comme mentionné ci-dessus par un procédé incluant les étapes successives illustrées sur les figures 2 a à 2 e. Initiallement, une charge corona primaire prend place concur- remment avec l'exposition d'une image, comme indiqué sur la figure 2 a Spécifiquement, supposant que la couche photo- conductrice 2 du dispositif photosensible soit de type p, une tension élevée est appliquée à un chargeur corona 5 à partir de la borne positive d' une alimentation continue 6, chargeant uniformément la surface de la couche isolante 3 à la polarité positive tandis qu'on l'expose simultanément à une image lumineuse 8 par irradiation de lumière hv à travers un original 7 Après quoi, des paires de charges positive et négative seront développées dans la couche photoconductrice 2 dans une zone claire de l'image lumineuse o la lumière hv est incidente La charge positive passe à la masse à travers la couche barrière 4 et le support conducteur 1, et par consé- quent il reste une quantité de charge négative qui est propor- tionnelle à la charge formée par la charge primaire sur la surface de la couche photoconductrice 2 qui fait face au côté inférieur de la couche isolante 3, comme représenté sur la figure 2 b Par ailleurs, dans une zone sombre de l'image lumineuse, o aucune lumière hv n'est incidente, il ne se -7 développe pas de paires de charges positive et négative dans la couche photoconductrice 2, ce qui par conséquent maintient sa résistivité élevée, d'o il résulte qu'une quantité de charge négative qui est proportionnelle à la. charge produite par la charge primaire sur la surface de la couche isolante 3, sera induite sur la surface du sup- port conducteur 1. Avec un dispositif photosensible classique, il y a une haute probabilité qu'une migration de véhicule se produit entre le support conducteur et la couche photoconductrice dans ces conditions, mais avec le dispositif photosensible de l'invention, la présence de la couche barrière 4 entre le support conducteur 1 et la couche photoconductrice 2 supprime cette migration de véhicule entre eux. Ensuite, une charge corona secondaire prend place, comme' indiqué sur la figure 2 c Spécifiquement, une haute tension négative est appliquée à un chargeur corona 9 à partir de l'électrode négative d'une alimentation continue haute tension , appliquant ainsi uniformément une'charge négative à la surface de la couche isolante 3 Dans une zone claire de l'image lumineuse, il existe une charge négative dans lacouche iso- lante 3 vers la couche photoconductrice et par conséquent la charge formée sur la surface de la couche isolante 3 par suite de la charge primaire n'est pas facilement enlevée d'o il résulte que son potentiel de surface prend la valeur 0 ou un potentiel positif qui en est très proche De façon correspondante, une quantité de charge positive qui est pro- portionnelle à la quantité de charge enlevée sera induite sur la surface du support conducteur 1 Par ailleurs, dans une zone sombre de l'image lumineuse, la charge produite sur la couche isolante 3 par suite de la charge primaire sera facilement enlevée et cette surface sera chargée à la pola- rité négative Par conséquent, une quantité de charge-posi- tive qui est proportionnelle à la charge négative de la couche -8 isolante sera induite sur la surface du support conducteur 1. La présence de la couche barrière 4 sur le dispositif photo- sensible de l'invention minimise la probabilité'qu'il se produise une fuite de véhicule entre le support 1 et la couche photoconductrice 2 dans ces conditions Ensuite, une irradiation intense de lumière hv-prend place, comme indiqué sur la figure 2 d Après quoi, des paires de charges positive et négative sont développées dans la couche photoconductrice, réduisant la résistivité de la couche En conséquence, toutes les charges disparaissent excepté la charge sur la surface de la couche isolante 3 et la charge de polarité opposée qui est formée dans la couche photoconductrice 2 adjacente à la couche isolante 3, formant ainsi une image latente électrosta- tique. Sous la condition que l'image latente est formée de cette manière, la présence de la couche barrière 4 supprime la fuite de véhicule entre le support 1 et la couche photocon- ductrice 2, permettant ainsi de maintenir un tension de con- traste élevée. On doit noter que puisque la couche barrière 4 est prévue pour empêcher une migration de véhicule dans l'ombre sur le dispositif photosensible de l'invention, ceci impose une limi- tation à un procédé utilisé pour former une image latente électrostatique-Par exemple, quand on utilise un procédé qui inclut une charge corona primaire'avant une charge con- currente avec une exposition d'image comme dans une technique nouvelle, il est 'souhaitable qu'une charge de polarité oppo- sée qui s'oppose à la charge sur la surface libre de la couche isolante soit présente à l'interface entre la couche isolante et la couche photoconductrice ou dans une région de la couche photonductrice vers la couche isolante pendant la charge corona primaire Par conséquent, si une telle technique est appliquée au dispositif photosensible de l'invention, la couche -9- barrière 4 empêche une injection efficace de véhicule dans la couche photoconductrice, ce qui conduit à uni inconvénient: la tension de contraste résultante sera réduite en amplitude. Au contraire, quand on utilise un procédé pour former une image latente qui inclut les étapes successives d'une charge corona primaire concurremment-avec l'exposition d"une image, une charge corona secondaire et une irradiation intenses l'in- jection de véhicule dans l'ombre doit êtré évitée, et la couche barrière 4 sert effectivement ce but, ce qui conduit à une ten- sion de contraste élevée. Plusieurs exemples vont maintenant être décrits spécifiquement pour démontrer l'effet obtenu avec le dispositif photosensible de l'invention. Un tambour d'aluminium ayant une rugosité de surface de l'ordre de -2,0 S est utilisé comme support conducteur Dans un exemple, une couche de'paraxylylène ayant une épaisseur d'environ 0,2 hm est formée sur la surface de tambour pour servir de couche barrière Dans un second exemple, aucune couche barrière n'est formée Ensuite, une couche photoconductrice ayant une épaisseur d'environ 50 Dm est formée par évaporation sous vide de sélé- nium (Se) et sélénium-tellure (Se-Te) dans chaque exemple. Une couche isolante est formée par un film de terephthalate de polyéthylène, fournissant ainsi deux sortes de dispositifs photosensibles. Un autre tambour d'aluminium qui est traité pour avoir un fini de miroir correspondant à une rugosité de surxface égale à ou inférieure à 0,1 S est utilisé comme support conducteur Comme auparavant, une couche barrière de paraxylylène est formée dans un troisième exemple et n'est pas formée dans un quatrième exemple Une couche photoconductrice comprenant du sélénium (Se) et du sélénium-tellure (Se-Te) et une couche isolante formée d'un film de terephthalate de polyéthylène sont laminées - dessus pour constituer deux autres types de dispositifs photosensibles. L'expérience comprend le chargement de la surface à la polarité positive et négative dans l'ombre, utilisant un chargeur corona, suivi par irradiation d'une lumière suffi- samment intense pour déterminer un changement dans le poten- tiel de surface du dispositif photosensible. Dans quatre exemples, les dispositifs-photosensibles sont initialement chargés pour présenter un potentiel de surface de -1,000 V, suivi par irradiation de lumière d'une lampe à halogène Le changement résultant dans le potentiel de sur- face du dispositif photosensible est 310 V pour l'exemple dans lequel la couche barrière est formée sur le tambour d'aluminium ayant une rugosité de surface de l'ordre de 2,0 S tandis que le changement dans le potentiel de surface est 100 V pour l'exemple utilisant le tambour similaire n'ayant aucune couche barrière dessus et correspondant à l'art antérieur. Pour les exemples utilisant-le tambour d'aluminium qui est traité à un fini de miroir de façon à présenter une rugosité de surface égale ou inférieure à 0,1 S, le dispositif photo- sensible ayant la couche barrière présente un changement dans le potentiel de surface de 350 V, en contraste à un changement correspondant du potentiel de surface du dispositif photosensi- ble n'ayant aucune couche barrière de 280 V De tels résultats d'expérience indiquent-à l'évidence l'efficacité de la couche barrière. Le dispositif photosensible ayant la couche barrière de para- xylylène déposée sur le tambour d'aluminium ayant une rugosité de surface égale ou inférieure à 0,1 S est utilisé pour dé- terminer la dépendance d'un procédé qui est utilisé pour for- mer une image latente électrostatique Initialement, une charge primaire prend place par emploi d'un chargeur Scorotron Z 1,' ' utilisant une tension de grille de -2 k V et une tension de fil de -7 k V pour charger le dispositif photosensible dans l'ombre, suivie par une exposition d'image tout en le neu-. tralisant simultanément avec une tension alternative de 6,5 k V Finalement, une irradiation intense avec de la lumière est effectuée Il en résulte une tension de contraste qui n'est que de 80 V. Au contraire, quand le dispositif photosensible est soumis à une charge primaire avec un chargeur Scorotron utilisant une tension de fil de + 6 k V tout en effectuant simultanément l'exposition de l'image, suivie par une neutralisation avec un chargeur Scorotron utilisant une tension de grille de -1,5-k V et suivie ensuite par une irradiation intense-de lumière, on obtient une tension-de contraste de 600 V. Pour déterminer l'effet de vieillissement, deux supports conducteurs ont été préparés sous forme de tambours sur l'un desquels une couche barrière a été formée et pas sur l'autre Une couche photoconductrice est formée dessus par évaporation sous vide et ensuite une couche isolante est formée dessus pour constituer un dispositif photosensible. En utilisant un procédé de formation d'une image latente électrostatique qui inclut une charge corona primaire con- currente avec l'expositiqn d'une image, une charge corona secondaire et une irradiation intense de lumière, le procédé est appliqué à ces dispositifs photosensibles un jour et un mois respectivement après leur préparation Les paramètres utilisés sont les mêmes que ceux indiqués cidessus Les tensions de contraste suivantes sont obtenues. Un jour plus tard Un mois plus tard Couche barrière absente 180 V 390 V Couche barrière présente 520 V 600 V Il apparaît de cette table que le dispositif photosensible de l'invention ayant la couche barrière de paraxylylène 12- produit une tension de -ontraste qui est-suffisante pour les applications pratiques immédiatement après sa fabri- cation. -13 - Revendications 1 Dispositif photosensible pour électrophotographiecompre- nant un support conducteur, une couche photoconductrice et une couche isolante transparente, adapté à être utilisé dans un procédé de formation d'une image latente électrostatique, comprenant les étapes successives d'une charge corona primaire concurremment avec l'exposition d'une image, une charge corona secondaire et une irradiation intense de lumière, caractérisé en ce qu'une couche barrière ( 4) de paraxylylène est formée entre le support conducteur ( 1) et la'couche photoconductrice ( 2). 2 Dispositif photosensible selon la revendication 1, carac- térisé en outre en ce que la couche barrière ( 4) a une épais- seur comprise dans les limites de 0,1 à 1 hm. 3 Dispositif photosensible selon la revendication 1, carac- térisé en outre en ce que la couche barrière ( 4) est formée par évaporation de vapeur.