DE1497077A1 - Fotoleitendes Isoliermaterial - Google Patents

Description

Fotoleitendes Isoliermaterial

Die Erfindung besieht sieh auf fotoleitende Isolieraaterlalien, insbesondere auf solche» die für elektro- jj fotografisches Brücken oder ähnliche Anwendungsgebiete geeignet sind.

In der nachstehenden Beaohrelbung der Erfindung ist auf die Zeichnung Bezug genoaaen. Hierin seigt die Fig. 1 eine lurrenechar, die die Spektralempfindlichkeit rerschiedener fotoleitender Iaoliermaterialien, die bei de* xerographisehen Verfahren erzielt wurde» wiedergibt. In dir Barstellung ist auf der X-Aohse die Wellenlänge und auf der T-Aohse der reaiprdke Wert der Lichteupfindlichkeit aufgetragen. Die jeder lurre augehörenden fahlen beziehen sioh auf die fahlen der Proben in den Beispielen, die in einseinen in der nachstehenden Beschreibung aufgeführt sind·

Fig. 2 seigt die Ausbeute des fotoleitenden Isolier*

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Materials in des dunkeladaptierten Zustand nach der Belichtung. Ms nach der Belichtung verflossene Seit ist auf der X-Achse und der der Ausbeute entsprechende Wert» ausgedrückt in Werten des Oberfläohenpotentials, auf der T-Achse aufgetragen·

In der Elektrofotografie besteht der lichtempfindliche Körper im allgemeinen aus einer fotoleitenden Isolierschicht auf einer Unterlage. Dieser lichtempfindliche Körper wird im Dunkeln elektrisch aufgeladen und die aufgeladene Oberfläche unter einem Lichtbild belichtet, wobei die belichteten Flächen entladen werden, so daß eich ein latentes elektrostatisches Bild bildet. Dieses latente Bild wird durch die Anwendung von elektrostatisch aufgeladenen feinen markierenden Partikeln sichtbar gemacht. Dies geschieht durch die Wirkung der Ansiehungs- oder Abstoßungskräfte des latenten elektrostatischen Bildes auf dem licht empfindlichen Körper. Dieses Muster wird sodann auf dem lichtempfindlichen Körper oder einer anderen Schicht fixiert. Mit diesem ▼erfahren können mit permanent haftenden Pulverbildern Kopien hergestellt werden. An Stelle von Licht kann auch andere elektromagnetieehe Strahlung, beispielsweise Röntgenstrahlung oder ultraviolettstrahlung ver·* wendet werden. " : ' -' "-' ■'"-'- · - - 'vj *■:.;·* ί.-·.:■-■

Bas fotoleitende Isoiliirmaterial gemäß der vorliegenden

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BAD ORIGINAL

Ir*indung enthält ale Mauptkomponentt Selen, mit Schwermetall-Halogeniden gemischt let, und «war ta einem Molrerhältni« der Halogenid· cu dem Selen« das kleiner «1* 20Jf ist» Bieee Komponenten werden miteinander solange erhitzt, bis sie schmelzen, die geschmolsene Mischung wird dann thermieeh gehlrtet und auf eine kahle Unterlage durch Takuumverdampfung abgeschieden oder «ueret In gesohaolsenen Suatand auf eine Unterlage aufgebracht vaaA dann abgekühlt, eo daß eich eine Schicht aus f otoleltendem Isolier« material auf einem geeigneten fräger bildet. Vizdder lichtenpfindliche Körper in der Hektrof otografie rerwendet, ao wird, geeigneterweiee ein elektriseh leitendes Blatt, Rohr oder eine ähnliche Unterlage rerwendet. Biese kann aus Metall«- oder Kunststoff platten. Folien elektrisch leitendem Kunststoffmaterial oder Papier bestehen·

Die fotoleitenden Isoliermaterialien müssen, wenn sie in der Elektrofotografie rerwendet werden, nicht nur sehr gute Isolatoren sein, sondern sollten auch sehr liohtemfpindllch sein. TTm die elektrische Ladung auf der Oberfläche des fotoleitenden Isolators in der Dunkelheit während des Terfahrensablaufs su erhalten, muß er gute Isoliereigenschaften im Dunkeln aufweisen und einen Dunkelwiderstand von mindestens 10 Q. cm haben* TTm eine hohe Geschwindigkeit bei der Elektro-

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fotografie anwenden su können, muß das Materiel «ine relativ hohe Empfindlichkeit für sichtbares Licht, Böntgenstrahlen oder ander· Strahlen haben. Materialien, die 1« allgemeinen dieeen Forderungen entsprachen, sind beispielsweise kokerente Schichten aus amorphem Selen, Antimontrisulfid, Cadmiumsulfid und Oadmiumaelenid, linkoxyd, Bleioxid oder ander· Fotoleiter in besonderer for» kunnen ebenfalle verwendet werden, wenn sie in einem isolierenden Eunstharsbindemittel dispergiert Torliegen· ferner können auch gewisse organische Halbleiter verwendet werden.

Amorphes Selen, dessen Verwendung in der Elektrofotografie allgemein bekannt let und das auch verwendet wird, hat meistens nur eine spektrale Empfindlichkeit für Licht,

ο dessen Wellenlänge körper als etwa 5200 ingstrOm ist.

Wird weißes Licht, beispielsweise Wolframlicht,als Lichtquelle verwendet, dann ist es in Besug auf eine Verstärkung der !Fotoleitfähigkeit des Bale ns nicht besonders wirksam. Ss wurden verbesserte Legierungen mit Selen entwickelt, die fellur und/oder Arsen verwenden, um die spektrale Empfindlichkeit dea Materials nach längeren Wellenlängen su verschieben, jedoch 1st as schwierig, mit diesen Materialien eine fotoleiten« de Isolierschicht mit gleichmäßigen stabilen Eigenschaften hersustellen«

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Versuche zur Überwindung der oben beschriebenen Schwierigkeiten zeigten, daß dann, wenn Schwermetall-Halogenide au Selen hinzugefügt werden, die spektrale Äapfindliehkeit nach längeren Wellenlängen hin verschoben wird, und »warim Mittel um ungefähr 200 Ängstrümj außerdem wurde die lichtempfindliohkeit innerhalb des eigentlichen Bereiches so vergrößert, daß tiberall die Empfindlichkeit für weißes Licht erstaunlich verstärkt wurde· ferner konnte man feststellen» daß diese Materialien eine ausreichende Isolation im Dunkeln aufweisen, so daß sie in der Lage sind, während des elektrofotografischen Verfahrens die elektrische Aufladung zu halten. Die oben genannten Schwermetalle sollen Mefelle mit einem spezifischen Gewioht, das größer als 4,0 ist, enthalten« Sie Halogenide dieser Metalle, beispielsweise die Chloride, Bromide, Iodide und/oder Fluoride von Antimon,Bisen, Zink, Sinn, Kupfer, Blei Cadmium, Wismut, Arsen, Tellur, Quecksilber, Silber, Gold, Thallium und weitere, sind käuflich zu haben· Biese Halogenide selbst sind nicht sehr gute Isolatoren und die meisten sind nur wenig, wenn überhaupt, fotoleitend. Sie Zugabe großer Mengen dieser Balogextte zu Selen verursacht daher eine Abnahme des Dunkelwideret ands des öesamtmaterials. Versuche zeigten aber, daß 20 Hol£ der maximal zulässige Anteil der Sohwermetall-Ralogenide in Selen ist, um einen geeigneten lhinkelwiderstand zu erhalten. Der Schmelzpunkt von lelen liegt

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in der Iahe yon 218⁰O und die Schmelzpunkte der Schwermetall-Halogenide sind im allgemein·!! halbwegs nieder, riele liegen unter 50O⁰O, so daß viele dieser Schwermetall-Halogenide leicht «it dem Selen gemischt werden und bis sus Schmelzpunkt erhitzt werden können. Da die Dampfdrücke dieser Halogenide in der Regel recht hoch liegen, lassen sich gleichmäßige verschmolzene Schichten aus Selen und den Halogeniden durch Takuumabscheidung herstellen.

Hg. 1 seigt die Spektralempfindlichkeitskurven versohiedener elektrofotografischer lichtempfindlicher Körper, die aus Selen und verschiedenen Schwermetall-Halogeniden im amorphen Zustand gemacht werden. Diese Kurven wurden durch Abtasten des Oberflächenpotentials des lichtempfindlichen Körpers aufgezeichnet» der gleichförmig durch eine Koronaentladungsvorrichtung aufgeladen war und mit dem Spektrum des weißen Wolframlichtes mit Hilfe eines Gtitterspektrometers belichtet wurde. Auf der T-Aohse 1st das Oberflächenpotential des belioheteten lichtempfindlichen Körpers aufgetragen und auf der X-Achse die Wellenlänge des verwendeten Spektrums. In. fig. 1 entspricht ein abnehmendes Oberfläehenpotential einer Zunahme der spektralen Empfindlichkeit. Greift man die Probe 919 heraus, so wird deutlich, daß sie bis ungefähr 550 myu oder 5 500 Angström •mjf-indlioh 1st. Te^eioht man siemit amorphem Selen(Iurv· 1071J

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Iu »ir Ut su 5 100 Angstrom (510 mm J erfindlich

ist* so erkennt »as einen Unterschied der spektralen

ο .

Impfindlichkeit von 400 Angetrum-Slnaeiten· Der Bunkel-

widerstand dieser Probe (919) ist τοη ausreichender Höh«, um das Gberfläehenpoten$$al wahrend relativ langer Seit aufrecht su erhalten« Biβ Empfindlichkeit dieser Probe in Besug auf Röntgenstrahlen ist wesentlich gröBer als die des reinen amorphen Selens, woraus geschlossen werden kann» daß dieses Material im allge-■einen besser für die Röntgenstrahlfotografie geeignot ist.

Man kennt swei verschiedene Terfahren der Elektrofotografie. Eines dieser Terfahren wird als Oarlson-Terfahren beseiohnet und ist in de» ÜS-Patent 2 297 691 beschrieben. Bas Terfahren besteht darin, dafi der lichtempfindliche Körper aufgeladen, belioMst und entwickelt wird· Sas andere Terfahren ist als KallMann-Terfahren bekannt und im ÜS-Patent 2 845 348 beschrieben. Bei dem letstgenannten Terfahren werden die Terfahreas** schritte in folgender Reihenfolge ausgeführt ι Belichten, Aufladen und Entwickeln. Sie vorherigen Erläuterungen beziehen sich in der Hauptsache auf das C_arleon-Yerfahren, jedoch können die in der vorliegenden Erfindung beschriebenen fotoleitenden Isoliermaterialien auch bei dem Kallmamn-Yerfahren verwendet werden* Bei dem Kallmann-Terfahren wird das Phänomen, das als

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Alterung oder Vaehwirkung der iTe Gleitfähigkeit bekannt let» angewendet« Hler wird ein· vermehrte !leitfähigkeit nach einer gewinnen feit nach Beendigung der Belichtung beobachtet. Me bekannten Material! tu, die heute für dae Xallaann-ferfahren rerwendet werden, sind nur fluoreszierende Stoffe* bei-* ■pielewelee 21nkj fi&daluaeulfld* eine gewinne Art tob. JSinkozyd und einige organleose Malbl«iter. Me fotöleitenden laolatoren der Torlieg»nd»n Erfindung, die durch Hiveüiymg ton nicht Mehr als 20 1ο1?ί 8ohwer» ■•ttl-Iaiogeniden Bit Selen herge it eilt werden, haben •Inen hoh«n IJuxücelwideretand, höh· fotoleitfÄhigkeit und «eigenmühe feohe Alterung» feil der der fotoetroa während eitter langen S«it, naehd·« die Bellchtung bereite beendet iet, nook relativ hoah Bleibt«

In den folgenden Beiepielen werden die eincelnen ?erfahren aur lerntellung des fotoleitenden leoieraateriale beeöltrieben*

Sine Mieoiiurxg ron 236,9 g τ©η 99»99?ß reinem Selen und 11,01 g Ton oheaieoh reines (oheaaioal grade) Slelbroaid wurde in eine lartglaeruhre alt einer Öffnung ron unge- fäkr 1,0 mn 0 g «brecht und dort ungefähr 4 Stunden lang in eixex elektrischen Ofen auf 400⁰C erhltst, un ein

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BADORfGfNAL

gleichmäßiges Sehmeisen der Misohung iu erreichen. Danach wurde die geschmolzene Mlachung in kalte« Wasser abgesohreekt und getrocknet. Per erhaltene Stoff war ein fotoleitende· Isoliermaterial., aue den eine fotoleitende Isolierschicht folgendermaßen hergestellt wurdet Da» Material wurde in ein Aluminiumschiff ch en gebracht und im Takmim auf eine Aluminiumfolie, die über dem Schiffchen in einer Entfernung Ton ungefähr 200 mm τοη seinem Band angeordnet war, abgeschieden. Die temperatur betrug ik Schiffchen ungefähr 220⁰C, die temperatur der Aluminiumfolie ungefähr 50⁰C, der Druck war kleiner ale 1 * 10 mm lg·· Die genannten B dSgungen wurden ungefähr eine Stunde aufrecht erhalten. Der auf diese Weise hergestellte lichtempfindliche Körper hatte ausgezeichnete fotografische Eigenschaften mit einer Potentialaufnahme τοη ungefähr 55 bis 60 ToIt

pro Dicken-Einheit, was einem mg material pro cm entspricht. Die Zurückhaltung der Ladung im Dunkeln war so hoch, daß eine halbe bis eine Stunde rergingen, bis ungefähr die Hälfte der anfänglichen Obecfläohenladung des lichtempfindlichen Körpers abgeflossen war. Die Lichtempfindlichkeit des Körpers gegenüber weißem Licht wurde ungefähr sweimal so hoch als die τοη reinem amorphen Selen gefunden. Die Spektralempfindlichkeit des Stoffes ist in Tig. 1 dargestellt und mit der Ir. beselohnet* Die Kurve zeigt, daß die spektrale Smpfind-

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Henkelt um ungefähr 250 Angstrdm nach längeren Wellenlängen hin verschöben ist, wenn man sie mit der des reinen Selens vergleicht.

Beispiel II

Sine Mischung von 8,36 g ehemisch reinem Slnnhromid, und 256,9 g von 99 »995* reinem Selen wurden miteinander vermischt, bis sram Schmelzpunkt erhitzt, thermisch abgesohreckt und getrocknet, wie in Beispiel I besohtiLg» ben. Sodann wurde das Material auf eine Aluminiumunterlage durch Takuumverdampfung niedergeschlagen, so daß sich eine dünne fotoleitende Isolierschicht mit elektrofotografischen Eigenschaften, die weiter unten beschrieben werden, bildete. Die ladungsrückhaltung im Dunkeln war βο hoch, daß es mehr als 30 Minuten dauerte, bis das Oberflächenpotential des aufgeladenen Materials auf die Hälfte seines ursprünglichen Wertes abgesunken war· Sie lichtempfindlichkeit des Materials war ungefähr 3 mal so hoch wie die des reinen Selens, seine Spektralempfindliohkeit war beträchtlich vergrößert, wie aus der Kurve Xr. 904 in Fig. 1 hervorgeht·.

Beispiel III

236,0 g von 99»99?* reinem Selen wurden mit 13,83 g

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-ft -

H37077

damisch reinem Bleliodid bie sum Senmelspunkt er-MtSt₉ thermisch abgesc&reofct, getrocknet und auf einer Aluminiumunterlage «it Hilfe der in Seispiel Ϊ beschriebenen Technik niedergeschlagen, so daß ein elektrofotografische* lichtempfindlicher Körper gebildet wurde. Sie Liohtempfindliehielt dieser Probe in Besug auf welle» licht war 5 Bis 4 Mti «o groS wie die des reinen Selens» seine spektrale Sftpfindliohkeitekurr· ist In flg. 1 mter der Ir. 919 dargestellt, woraus eine gans bedeutend verbesserte Spektralenpfindliohkelt «u ersehen 1st. Obwohl die äadungsrüekhaltung dieser ?robe etwas geringer war, als die der roder beschriebenen Proben, war sie dennoch hoch genug für die Verwendung bei elektrofotografischen Verfahren.

leispiel IT

10,52 g Xinnchlorid (SnOIn*2BnO chemisch rein) wurden alt 236,9 g τοη 99,99?t reinem Selen gemischt, bis sum SchmLzpunkt erhltst, thermisch abgeschreckt und auf eine AluminluBunterlage entsprechend dem in Beispiel I beschriebenen Verfahren sur Herstellung eines lichtempfindlichen Körpers niedergeschlagen. Dieser Körper hatte eine spektrale Empfindlichkeit - in der gurre Hr. 874 der fig. 1 dargestellt -, die beträohtlioh welter in den Bereich längerer Wellenlängen reichte als

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Al· epektrale Sepfindllehkelt A·· aeorphen Selena»

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C «9,991*1« reime· ielen wurAe «it 11,3 g Una (U)-hroalA eh«*l*vh·* Belnheit «eaieoat, «e«okaol«en, ab- «••ohreokt und amf «l»«r Altuiiniemmitrl·«* la T«knuM_t •ntifr«oliwi4 AtM T«rf»hr»n nach Β·1·ρ1·1 I, abg«ioki»A*n, «o AaI «tst mmerph· Bohiokt «it einer ILeki Tea 70 Mikron

foto«^flndll«m«m Behlolit Mirfc·»» **2 «1« «in Potential τ»» ungefähr 1000 ToIt aufnahm vmA AaS Al· Seit ftlr Al« Atmaka· A·» Ob«rfläohtnf*ttntial*,auf vsgiflQu* Al· IQUf tt ·#!»·· uraprtinffllonen W«rta_t cr«Btr ala 10 XIn. let» lint leliohtung Ton ungtfiüu* 3 tax ···. dmrch w«i·- »·■ lient Temindertt Aae C^btrfllokenpotential auf Al«

Mil·· anfl*ili«k·» Wert·«. §·%·*· »an Al··· lieht-

lörper eines «tark aetinieeken Iiekt au· «aA »elieailte mit A«n««fikr 5000 ium »ee.» dann benielt Am «ateifcl $ Mim, &aek Jr«endic«x< der Belichten« is Sunkeln is veaemtliehen keine Ladtang» Ale Hegenerierun« der Iiaduncae2^altuns«fahifkeit A·· Material·» maokden Al···· «ikrenA Tereebl«A«iien tcit«pann«m naeh Aer Beliehtvnc Is Bonkeln gehalten wurde, let la fif* 2 dargestellt* Sa beanapruokte ongefälir 3 Stunden, toi· ungefähr Al· lälfte der noraaien laduneeerhaltungÄfäliigkeit wieder hergestellt war· He· «eigt an, AaB Ale Platte

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WlTOTf

ihr elektrleohleitendes latentes Bild Ιιί Wendung gemfifi d·« Kallmana-<>Terfahren einige Standen lang halten kann. In der fraxis wurde tin iuTrerbild hergestallt, indem der lichtempfindliche Urper unter aotinisohem $*ht beilohtet, seadanm »it Bilfe einer lorona-XntladaTorriehtung aufgeladen und denn mit XiIfe einee feinen Tüder» entwickelt wurde. Bis Hg. Z xeigt eine Bars teilung der IPo tent ialaufnahee dieeee lichtempfindlichen lörpere, die daduroh gemeeaen wurde» daß der I&rper *u Tereohi»denen leiten naoh einer Belichtung τοη 5000 £uz βββ. aufgeladen wurde _f

Andere Metell-Halogenide, al« die in den Toramgehenden Beispielen beschriebenen, neigen da«u_r die Strahluage-

empfindlichkeit und die etarke laohwirkung der leitfähigkeit bis tu eine» gewissen Srad m Te

Die Terwendung ton swei oder mehreren lomponenten τοη Schwermetall-Ialogeniden ist ebenfalls dasu geeignet,

die gewünschten eigenschaften des lichtempfindlichen

Körpers «u liefern· IKLe lugabe weiterer Materialien "

su den Selen susajuaen alt einigen Sohwernetall-laldgeniden kann ebenfalls die Bigensohaften des liohtem»fin** /!liehen Körpers in der einen oder anderen Weieererindern.

Jedoch die Sauptbeetandteile des lörpere gemsi der Irfindung sind feien und Sohwermetall-lalogenide. Die erfindungsgemHfle fotoleitenden Isoliermaterialien

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wurden in der lauptemoh· in Verbindung pile ihrer Ttr~ wendung Ib der Hektrofotofrmiie benohrieben. Jedooh kßnaen ei· »uoli *1· fotoleiter nicht nur in der Hek» trofotografie sondern auoh Iieiepielew4i»e al* Bilder tkikonr Öhren, Tidiflhrem, Hldreretärker, foto«ellen ihnliohe forrichtunfen Terwendung finden.

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Claims (1)

1. ή fotoleitende* Isoliermaterial, dadurch gekennseiohnet, Ami ·■ im wesentlichen au· amorph·* Selen «it Mindestens elnsa 3ohwer*etall-Ialogeeid besteht, wobei das MoI-Yerhaltnie des SdhwerMtall^alogcnids su Seien 20ji übersteigt.

   2· FotoXeitendee Xeolieraaterial. nadh Ansprmoh 1, dmfturah. gekenxuielohjiet, AaS das Sohwemetall-Halogenld Bleibroeid 1st. !

   5. Fotoleiteadee Xeolierautiterial naoh Anspruch 1, dadurok gekeonselebnet, d«£ das Sehwemetall-Hatogenid Sinn-' bromid let.

   4. Fotoleitendee Ieollematerial naek Aneprueh 1, dadurch ä gekennselohnet» dal das Sohwemetall-^alogenld Biiiodld let.

   * Fotoleitendee Isoliermaterial naoh Anapruoh 1, dadureh gekennseiohnet, daß das Schwereetall-Halogenid Zinnohlorid ist.

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