DE1231557B

DE1231557B - Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE1231557B
Application number: DER36998A
Authority: DE
Inventors: Katsuo Makino
Original assignee: Rank Xerox Ltd
Current assignee: Xerox Ltd
Priority date: 1963-01-18
Filing date: 1964-01-17
Publication date: 1966-12-29
Also published as: FR1397232A; GB1035892A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G03g

Deutsche Kl.: 57 e-1/06-

Nummer: 1231557

Aktenzeichen: R 36998IX a/57 e

Amneldetag: 17. Januar 1964

Auslegetag: 29. Dezember 1966

Die Erfindung betrifft ein elektrofotografisch.es Aufzeichnungsmaterial, bestehend aus einem Schichtträger, einer fotoleitfähigen Schicht aus amorphem Selen und einer Zwischenschicht.

In der Elektrofotografie wird ein lichtempfindliches Material verwendet, das aus einer fotoleitfähigen Schicht auf einem Schichtträger besteht. Die fotoleitfähige Schicht wird im Dunkeln elektrisch aufgeladen und dann entsprechend einer Vorlage, die ein Muster aktivierender Strahlung, beispielsweise sichtbaren Lichts, aussendet, belichtet, wodurch eine dem Lichtmuster entsprechende Ladungsverteilung, also ein latentes Ladungsbild auf der Oberfläche der fotoleitfähigen Schicht entsteht. Dieses latente Ladungsbild wird dann mit Hilfe von geladenen, fein zerteilten Puderpartikelchen entwickelt, die durch die Anziehungskraft der Ladung festgehalten werden, wodurch das Bild sichtbar wird. Die feinen Puderpartikelchen werden dann auf der Schichtoberfläche fixiert, oder sie werden auf eine Bildempfangsschicht ao übertragen und dort fixiert. Auf diese Weise kann das dem Lichtmusteroriginal entsprechende Bild dauerhaft reproduziert werden. Die aktivierende Strahlung kann irgendeine Strahlung sein, die in der Lage ist, die fotoleitfähige Schicht selektiv leitend zu machen. Außer sichtbarem Licht können auch Röntgenstrahlen und ultraviolette Strahlen verwendet werden.

Es ist bereits ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial bekannt, bei welchem zwischen einem leitenden Schichtträger und der fotoleitfähigen Schicht eine Schicht aus Arsentrisulfid angeordnet ist, um sowohl mit negativer als auch mit positiver Ladung arbeiten zu können.

Bisher wird bei der Herstellung elektrofotografischer Aufzeichnungsmaterialien Selen im Vakuum auf einen Schichtträger aufgedampft, der aus Aluminiumblech, Aluminiumrohr oder elektrisch leitendem Glas mit einem Oberflächenüberzug aus SiO₂ besteht. Dabei wird das Selen in seiner amorphen Form abgelagert. Die zeitliche Ladungsspeicherfähigkeit eines solchen elektrofotografischen Materials stellt einen wichtigen Faktor in der Elektrofotografie dar. Die Ladung auf einem solchen Material fließt im allgemeinen auch im Dunkeln auf Grund der Dunkelleitfähigkeit der Fotoleiter mit der Zeit ab. Um die Ladungsspeicherzeit zu verlängern, wurde bereits eine sehr dünne isolierende Schicht zwischen die fotoleitfähige isolierende Schicht und den Schichtträger eingeschoben. Beispielsweise wurde dafür eine Aluminiumoxydschicht oder eine Schicht aus dünnem Kunststoff verwendet. Wenn jedoch eine derartige isolierende Schicht angeordnet wird, kann sich in der Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial

Anmelder:

Rank Xerox Limited, London

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

München 27, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:

Katsuo Makino,

Odawarashi, Kanagawa-Ken (Japan)

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 18. Januar 1963 (38-2238)

fotoleitfähigen Schicht nach der Belichtung eine Restladung halten, die ein übermäßig hohes Restpotential bildet. Es hat sich herausgestellt, daß die Höhe des Restpotentials sowohl durch das Maß der Beweglichkeit und die mittlere Lebensdauer freier Ladungsträger in der fotoleitfähigen Schicht als auch durch die Ladungsmenge auf der Oberfläche dieser Schicht gesteuert wird. Wenn amorphes Selen in einer Dicke von etwa 70 Mikrometer aufgebracht wird und dieses Material bis zu einem Oberflächenpotential von 800 Volt aufgeladen wird, bewegt sich das Restpotential allgemein bei etwa 50 bis 80 Volt.

In vielen gewöhnlichen Anwendungsbereichen ist ein Restpotential dieser Größe nicht nachteilig. Wenn jedoch das Material wiederholt in einem verhältnismäßig kurzzeitigen Zyklus benutzt wird, wächst das Restpotential an, und es ergeben sich Schwierigkeiten, wie eine Abnahme der wirksamen Empfindlichkeit, eine Schwächung des Kontrastes in der Ladungsverteilung, eine Zunahme der Verschleierung auf dem Bild und damit eine allgemeine gesamte Verschlechterung der Bildqualität. Je kürzer die Zeit des Arbeitszyklus wird, um so ungünstiger werden die Wirkungen des Restpotentials.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial der eingangs genannten Art zu schaffen, das ein geringes

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Restpotential, d. h. geringe Ermüdungserscheinungen aufweist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Zwischenschicht aus einer Silber-Selen-Legierung besteht. Vorzugsweise ist der Schichtträger elektrisch leitend. Der Schichtträger kann mit einer dünnen Silberschicht überzogen sein, die an der Grenzfläche der Silberschicht mit der amorphen Selenschicht in eine Silber-Selen-Legierung übergeht. Der Schichtträger kann beispielsweise aus Aluminium bestehen.

Das erfindungsgemäße elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial verhindert erfahrungsgemäß ein kumulatives Anwachsen des Restpotentials bei zyklisch hintereinander ablaufenden Prozessen. Auch verschlechtert sich bei sehr kurzen Zeiten für die Prozeßabläufe die Bildqualität nicht. Trotzdem hat das erfindungsgemäße elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial im Dunkeln eine hervorragende zeitliche Ladungsspeicherfähigkeit, und es ergeben sich auch bei wiederholtem Durchlaufen des elektrofotografischen Prozesses keine Ermüdungserscheinungen.

In den Zeichnungen stellt dar

F i g. 1 eine Seitenansicht im Schnitt des erfindungsgemäßen, verbesserten elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterial,

F i g. 2 eine grafische Darstellung der ursprünglichen Potentiale und der Restpotentiale nach wiederholtem Durchlaufen des elektrofotografischen Prozesses auf einem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterial in Gegenüberstellung mit einem üblichen Aufzeichnungsmaterial.

Im einzelnen zeigt F i g. 1 im Schnitt das erfindungsgemäße Material, das einen Schichtträger 5, eine dünne Silberschicht 4, eine dünne Schicht 3 aus Silber-Selen-Legierung und eine f otoleitf ähigeSchicht2 aus amorphem Selen umfaßt. Die Dicke der amorphen Selenschicht bewegt sich für die meisten Zwecke im allgemeinen zwischen etwa 20 und 200 Mikrometer. Der Schichtträger 5 dient nur dazu, dem Aufzeichnungsmaterial eine mechanische Festigkeit zu verleihen.

Zur Herstellung eines Aufzeichnungsmaterials gemäß der Erfindung muß zunächst eine Oberfläche eines geeigneten Schichtträgers gereinigt werden; dann wird eine Silberschicht auf die gereinigte Oberfläche in einer Dicke von etwa 0,5 bis 1 Mikrometer in einem Vakuum unter ΙΟ"⁴ mm Hg aufgebracht und hierauf wird diese Silberschicht mit amorphem Selen bedeckt. Die Silberschicht kann auch mittels anderer Verfahren als der Vakuumaufdampfung, beispielsweise mittels gewöhnlicher Plattierung, aufgebracht werden.

Nach der Ablagerung der amorphen Selenschicht wird das Aufzeichnungsmaterial in einer bevorzugten Ausführung einer kurzzeitigen Wärmebehandlung unterzogen, während der die Temperatur etwa um 50° C gehalten wird. Diese Wärmebehandlung kann unter Luft, unter einer anderen Atmosphäre oder im Vakuum ausgeführt werden, so daß sich eine gute Silber-Selen-Legierungsschicht an der Grenzfläche vom Silber und Selen bildet.

Statt reinem Silber können auch Legierungen von Aluminium und Silber als Zwischenschichtmaterial verwendet werden, um ein Anwachsen des Restpotentials zu verhindern; weiter lassen sich auch Wismut, Indium, Kupfer, Zinn und ihre Selenlegierungen als Zwischenschichtmaterial verwenden, aber diese Materialien sind nicht so gut wie Silber.

Beispiel

In diesem Beispiel wurde ein spezielles Kontrollmaterial verwendet, um das erfindungsgemäße Material klar von den bisher verwendeten Materialien unterscheiden zu können. Als Schichtträger diente eine Aluminiumtrommel mit einem äußeren Durchmesser von 130 mm. Die eine Trommelhälfte war mit Polyäthylenterephthalat bedeckt, und auf der

ίο Oberfläche war Silber im Vakuum aufgedampft worden, während sich die Trommel drehte. Das Vakuum betrug 9 · 10~⁵ mm Hg, und das Silber wurde aus einem Molybdänschiff so lange verdampft, bis die Dicke des Silberüberzugs etwa 0,8 Mikrometer erreichte. Nachdem das Silber die Trommel bedeckt hatte, wurde diese aus der Vakuumkammer herausgenommen, und die Kunststoffmaske wurde von der Oberseite der einen Trommelhälfte entfernt. Dann wurde die Trommel in die Vakuumkammer zurückgebracht, und die ganze Trommeloberfläche wurde hierauf mit Selen bedeckt. Während dieses Belegungsvorgangs wurde die Aluminiumtrommel bei einer Temperatur von 50° C gehalten, und das Selen wurde 2 Stunden lang in einem Vakuum von 9 · 10~⁵ mm Hg aufgedampft, während sich die Trommel drehte. Der Selenüberzug war im amorphen Zustand und hatte eine Dicke von nahezu 60 Mikrometer. Der Selenüberzug auf der Trommel war gleichmäßig, wobei auf der einen Trommelhälfte eine Zwischenschicht aus Silber bzw. einer Silber-Selen-Legierung und auf der anderen Trommelseite eine Zwischenschicht aus Aluminiumoxyd jeweils zwischen dem Schichtträger und der Selenschicht vorhanden war.
Im Hinblick auf die eben beschriebenen BeIegungsverfahren wurde als gegeben vorausgesetzt, daß jeglicher Unterschied in den Arbeitseigenschaften zwischen den beiden Trommelseiten den Zwischenschichten zugeschrieben werden konnte. Die Platte wurde dann durch elektrofotografische Reproduktionsprozesse mit einem Betriebszyklus von 6 Sekunden geschickt, und nach wiederholtem Aufladen und Belichten wurde das Oberflächenpotential des Selens gemessen. Beim Aufladen kam das Korona-Entladungsverfahren zur Anwendung, und die Belichtung erfolgte durch das Schlitzverfahren, das eine Lichtintensität von annähernd 800 Luxsekunden lieferte. Als Lichtquelle diente eine Wolframlampe. Wenn eine Belichtung von 50 Luxsekunden auf das Material einwirkte, fiel das Oberflächenpotential auf das Restpotential ab, so daß 800 Luxsekunden Belichtung für das Experiment mehr als genug waren. Die Meßergebnisse sind in F i g. 2 der Zeichnungen aufgezeichnet. Die Abszisse des Diagramms gibt die Zahl der elektrofotografischen Prozesse an, die die überzogene Trommel durchlaufen hat, wobei Null die Startzeit bedeutet; die Ordinate zeigt auf der rechten Seite des Diagramms das ursprüngliche Oberflächenpotential V₀ und auf der linken Seite das Restpotential V₁. an. V₀ kennzeichnet den Oberflächenpotentialwert 3 Sekunden nach Aufbringung der Ladung. Die Belichtung wird 4,5 Sekunden nach der Aufladung vorgenommen, und dann werden Ladung und Belichtung wiederholt. Die Kurven 1 und 2 der F i g. 2 beziehen sich auf das ursprüngliche Oberflächenpotential V₀ der Trommelabschnitte mit der Silber-Selen-Legierungs-Zwischenschicht bzw. der Aluminiumoxyd-Zwischenschicht. Aus den Kurven ist ersichtlich, daß der Trommelabschnitt mit der

Silber-Selen-Legierung ein höheres Ausgangspotential der Oberfläche hat als die andere Trommelhälfte, was für ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial selbstverständlich ein wichtiges Merkmal darstellt. Eine weitere, in den Kurven nicht dargestellte Eigenschaft, die als Dunkelverlust bekannt ist, wurde auch gemessen, weil sie, besonders bei längeren Verarbeitungszeiten, ebenfalls von Bedeutung ist. Die Trommelabschnitte mit der Silber-Selen-Legierung (Kurve 1) zeigten eine Minute nach der Aufladung 97% des ursprünglichen Potentials, während die andere Trommelhälfte (Kurve 2) nach einer Minute nur noch 68 % des Anfangspotentials aufwies.

Die Änderung im Restpotential V_r nach wiederholten Durchläufen wurde auch beobachtet. Diese Messung wurde 1,5 Sekunden nach der Belichtung oder 3 Sekunden nach der Aufladung vorgenommen. Die in F i g. 2 der Zeichnungen gekennzeichnete Kurve 3 gibt das Restpotential auf der Plattenhälfte an, die die Silber-Selen-Legierung als Zwischenschicht aufweist, und die mit 4 bezeichnete Kurve in F i g. 2 der Zeichnungen betrifft die Trommelhälfte mit der Aluminiumoxydzwischenschicht. Es wird darauf hingewiesen, daß die Kurve 3 ein Restpotential zeigt, das praktisch konstant bei 10 bis 15 Volt bleibt, sogar nach 100 Zyklen, während die Kurve 4 ein aufbauendes Restpotential wiedergibt, das sich von 60 Volt beim ersten Zyklus bis zu etwa 170 Volt beim hundertsten Zyklus bewegt und zwischen diesen Zyklen kontinuierlich anwächst. Diese Ergebnisse zeigen, daß das Restpotential bei dem gewöhnlichen Zwischenschichtmaterial sich kumulativ anhäuft, daß aber andererseits bei dem erfindungsgemäßen Zwischenschichtmaterial eine kumulative Anhäufung des Restpotentials kaum auftritt und wenn überhaupt, ihr Wert sehr niedrig ist.

In Abweichung von dem angegebenen Beispiel kann jedes übliche Material als Schichtträger verwendet werden. Bei geeigneter Ausbildung der Silberschicht oder der erfindungsgemäßen Silber-Selen-Legierungs-Schicht, können auch diese als Schichtträger dienen.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial, bestehend aus einem Schichtträger, einer fotoleitfähigen Schicht aus amorphem Selen und einer Zwischenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einer Silber-Selen-Legierung besteht.

2. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

ao der Schichtträger elektrisch leitend ist.

3. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger (5) mit einer dünnen Silberschicht (4) überzogen ist und an der Grenzfläche der Silberschicht (4) mit der amorphen Selenschicht (2) eine Silber-Selen-Legierung gebildet ist.

4. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger aus Aluminium besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 901349.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen