DE1908101A1 - Elektrophotographisches Material und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Elektrophotographisches Material und Verfahren zu seiner Herstellung

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    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G5/00Recording members for original recording by exposure, e.g. to light, to heat, to electrons; Manufacture thereof; Selection of materials therefor
    • G03G5/02Charge-receiving layers
    • G03G5/04Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor
    • G03G5/08Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic
    • G03G5/082Photoconductive layers; Charge-generation layers or charge-transporting layers; Additives therefor; Binders therefor characterised by the photoconductive material being inorganic and not being incorporated in a bonding material, e.g. vacuum deposited
    • G03G5/08207Selenium-based

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Description

  • Elektrophotographisches Material und Verfahren zu seiner Herstellung Jie Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Material und Verfahren zu seiner Herstellung. Derartiges Material dient zur Erzeugung eines latenten Ladungsbildes und wird bei Verfahren der Elekropliotographie benutzt, die weitgehende und bevorzugte Anwendung, zum Beispiel für Bürokopiergeräte, röntgenographische Abbildungsverfahren und elektrostatische Druckverfahren, gefunden hat.
  • Bekanntlich wird ein elektrostatisches latentes Ladungsbild auf einer photoleitenden Schicht durch Erzeugung einer elektrischen Aufladung und Belichtung mit einer aktivierenden Strahlung hergestellt. Diese photoleitende Schicht, die aus halbleitenden Stoffen, wie zum Beispiel bevorzugt amorphem oelen, besteht, ist uf einen elektrisch leitenden Träger aufgebracht, der meist in Form einer ebenen Platte oder einer zylindrischen Trommel ausgebildet ist.
  • An den belichteten Stellen findet eine solche Erhöhung der Leitfähigkeit der photoleitenden Schicht statt, daß die elektrische Ladung über den leitenden Träger abfließen kann, während an den unbelichteten Stellen die elektrische Ladung erhalten bleibt. Sie kann mit Hilfe eines sogenanten Toners sichtbar gemacht und das entstandene Tonerbild schließlich auf Papier oder eine andere Unterlage übertragen werden.
  • Die Änderung der elektrischen Leitfähigkeit des amorphen Selens hängt von der Intensität und der Wellenlänge der benutzten Strahlung ab. Im Bereich des sichtbaren Lichtes, das für die praktische Anwendung der Elektrophotographie bevorzugt wird, zeigt das amorphe ölen auf der blauen weite, dem kurzwelligen Gebiet, eine hohe Empfindlichkeit, auf der roten Seite, dem langwelligen Gebiet, dagegen nur eine geringe Empfindlichkeit.
  • Dies hat zur Folge, daß auf einer Elektrophotoraphie ein rotes Zeichen genauso -wie ein schwarzes Zeichen dargestellt wird, was sich unter Umständen als nachteilig üftr zur praktische Verwendung erweist; denn ein schwarzes speichen auf einem roten Untergrund - oder umgekehrt - wird beispielsweise nicht von dem Untergrund unterschieden und kann daher nicht kenntlich gemacht werden.
  • Es ist bekannt, daX man die spektrale Empfindlichkeit des amorphen Selens durch Zusätze von Dotierstoffen beeinflussen kann. So bewirken zum Beispiel Zusätze von il'ellur ender Arsen eine Erhöhung der Empfindlichkeit auf der roten Seite des Spektrums.
  • Es ist ebenfalls bekannt, daß das kristallisierte Selen im Gegensatz zum amorphen Selen ausgesprochen rotempfindlich ist. Weil es jedoch im blauen Bereich nur eine erin¼ Empfindlichkeit zeigt, würde der Ersatz des amorphen Selens durch das kristallisierte zwar eine Verschiebung, aber keine eigentliche Erweiterung des Empfindlichkeitsbereiches bringen. Gegen eine Verwendung des kristallisierten Selens für elektrophotographische Zwecke spricht außerdem seine hohe Dunkelleitfähigkeit, das heißt seine Eigenschaft, den elektrischen Strom bereits im unbelichteten Zustand vermehrt zu leiten. Der Kontrast zwischen hellen und dunklen Stellen eines Bildes würde dadurch ungenügend sein. Aus diesen beiden Gründen ist das kristallisierte Selen trotz seiner besseren spektralen Eigenschaften im roten Gebiet für elektrophotographische Zwecke nicht geeignet.
  • Ein Material, das sowohl rot- als auch blauempfindlich ist und sich außerdem zugleich durch eine geringe Dunkelleitfähigkeit auszeichnet, ist in einer Kombination von amorphem und kristallisiertem Selen zu finden. Dabei können die beiden Selenmodifikationen entweder einen schichtweisen Aufbau zeigen, oder kleine Selenkristalle können in eine amorphe Matrix eingebettet sein.
  • Trotz dieser elektrooptischen Vorteile sind solche Gemische von amorphem und kristallisiertem Selen für den Dauergebrauch in der Praxis ebenfalls ungeeignet, weil die Selenkristalle ständig weiterwachsen und der metastabile amorphe Zustand nach und nach in den stabilen kristallinen übergeht.
  • Es sind Stoffe bekannt geworden, die die Kristallisationsneigung bzw. die Kristallisationsgeschwindigkeit stark herabsetzen. So bewirkt zum Beispiel ein Zusatz etwa von Phosphor, Arsen oder Antimon zu amorphem Selen, daß die Kristallisation nicht oder nur sehr langsam fortschreitet.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung eines elektrophotographischen Materials, das über einen größeren spektralen Bereich, insbesondere auch im roten Gebiet, empfindlich ist, das sich trotzdem dabei durch eine niedrige Dunkelleitfähigkeit auszeichnet und das auch im Dauergebrauch gleichbleibende und praktisch brauchbare Eigenschaften aufweist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem elektrophotographischen Material, dessen photoelektrisch wirksame Schicht aus amorphem und kristallisiertem Selen besteht, dadurch gelöst, daß dem amorphen Selen Stoffe beigefügt sind, die die Kristallisation hemmen.
  • Man erreicht mit dem erfindungsgemäßen elektrophotographischen Material, daß die kristallisierten Anteile, die als fein verteilte Kristalle in dem amorphen Selen eingelagert sind, erhalten bleiben und nicht merklich auf Kosten des amorphen oelen weiterwachsen. So wird die Schicht aus amorphem Selen ausreichend hochohmig gehalten und geht bei Raumtemperatur oder den niedrigen Betriebstemperaturen wegen der Dotierung mit dem die Kristallisation henunenden Stoff praktisch nicht in den kristallisierten Zustand über.
  • Die eingelagerten Kristalle bilden mit dem amorphen Selen eine auch bei Dauergebrauch beständige Schicht mit den geforderten günstigen elektrooptischen Eigenschaften. Die Schicht besitzt neben der Empfindlichkeit im blauen Bereich auch eine gute Rotempfindlichkeit und zugleich eine genügend geringe Dunkelleitfähigkeit.
  • Darüber hinaus zeigen photoleitende Schichten, die sowohl aus amorphen als auch aus kristallisierten Selenbereichen bestehen, eine weitere Wirkung. Da die elektrophotographischen Eienschaften der Schichten in kleinen Bereichen inhomogen sind, wirken sie wie ein Raster und geben auch größere einheitlich gefärbte Flächen als solche wieder und zeigen keinen Xandeffekt. Auch die Erzeugung von Halbtonbildern ist ebenfalls möglich.
  • Um die Kristallisation zu hemmen oder zu verzögern, werden zweckmäßigerweise -als Dotiermaterial Phosphor, Arsen oder Antimon oder ähnlich wirkende Stoffe oder ein Gemisch aus diesen Stoffen benutzt, deren Anteil von der Art des Dotierstoffes abhängig ist. Beispielsweise hat sich bei Arsen ein Zusatz bis zu 50 % als vorteilhaft erwiesen. Daneben können natürlich sowohl im amorphen als auch im kristallisierten Selen auch noch andere übliche Dotierstoffe vorhanden sein, etwa solche, die die Leitfähigkeit, die spektrale Empfindlichkeit, das Restpotential, die Ermüdung, den Abrieb, die Haftfestigkeit oder andere Eigenschaften beeinflussen.
  • An einigen Ausführungsbeispielen sollen das erfindungsgemäße Material soarie Verfahren zu seiner Herstellung näher beschrieben werden.
  • ulveri siertes elen ohne Kristallisationshemmer und pulverisiertes, mit Kristallisationshemmern dotiertes Selen werden im gewünschten Verhältnis, zum Beispiel im Verhältnis 1:3, gemischt. Dieses Eulver wird in der notwendigen Schicht dicke auf das Trägermaterial aufgebracht und gegebenenfalls in einer geheizten Vorrichtung gepreßt. Es hat danach eine in der Elektrophotographie übliche Schichtdicke von etwa 10 bis 3fJ!) /um. Der Temperatur-Zeit-Verlauf kann so gesteuert werden, daß das Material eine solche Viskosität erreicht, daß es gut zusammenfließt, aber sich nicht vollständig mischt.
  • Hierfür ist ein Temperaturintervall etwa von 50°C bis in die Nähe des Schmelzpunktes geeignet. Die Zeitdauer wird der gewählten Temperatur angepaßt. Das lästige Ankleben des Selens am Preßstempel wird dabei durch eine Zwischenlage veermieden, für die sich beis-pielswe ise Glimmer bewährt hat.
  • Nach (ler Pressung unter höherer Temperatur befinden sich die Anteile des nicht mit Kristallisationshemmern dotierten Selens in der Mischung im allgemeinen bereits im kristallisierten Zustand. Andernfalls wird die Schicht noch einer Wärmebehandlung unterzogen, um die Kristallisation zu erreichen.
  • Nach einer andern Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung werden das Selen ohne Kristallisationshemmer und das mit Kristallisutionshemmern dotierte Selen nicht als Pulver, sondern im flüssigen Zustand aus getrennten Düsen und im gewünschten Mengenverhältnis gleichzeitig oder abwechselnd nacheinander auf die entsprechend erwarmte Unterlage aufgesprüht.
  • Gegebenenfalls muß sich auch bei diesem Verfahren noch eine thermische Nachbehandlung anschließen, um die Anteile aus den Selen ohne Kristallisationshemmer in den kristallisierten Zustand zu überführen. Auch kann es sich als notwendig erweisen, die Oberfläche der Schicht zur Einebnung zu polieren.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden ins Selen ohne Kristallisationshe'niner und das mit den Kristallisationshemmern dotierte Selen aus getrennten Verdampfern abwechselnd verdampft und auf dem Trägermaterial niedergeschlagen. Dabei wird das Selen ohne Kristallisationshemmer zum Beispiel durch eine Gittermaske gedampft, so daß es nur in kleinen isolierten Bercichen kondensiert. Die Gittermasken werden gegebenenfalls erwärmt, damit sie sich nicht zu schnell zusetzen und den Durchlaß verstopfen. Das mit den Kristallisationshemmern dotierte Selen kann dagegen auch als gleichmäßige Schicht aufgedampft werden. Sofern das Selen ohne Kristallisationshemmer noch nicht im kristallisierten Zustand vorliegt, schließt sich auch bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens noch eine thermische Nachbehandlung an.
  • Schließlich wird noch als weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die photoleitfähige Schicht durch Aufdampfen im Vakuum aus amorphem Selen mit einem Zusatz, der die Kristallisationsgeschwindigkeit herabsetzt, herge-5 hellt. Danach wird die Schicht einer Wärmebehandlung unberzogen, bei der die Temperatur so gewählt wird, i:tß das Selen zu kristallisieren beginnt. Dieser Vorgang wird zum gewünschten Zeitpunkt unterbrochen, beispielsweise wenn etwa 20 % des Selens kristallisiert sind. Um dieses mit Kristallisationshemnern dotierte Seien zum Kristallisieren zu bringen, wird eine Temperatur benötigt, die wesentlich über der Zimmertemperatur oder wesentlich über der verhältnismäßig niefrigen Betriebstemperatur liegt.
  • durch ist die Schicht nach ihrer Herstellung bei Lagerung und im Betrieb in einem photographischen Gerät oder Kopiergerät nicht durch eine an und für sich mögliche Weiterkristallisation gefährdet. Im übrigen kann bei der teilweisen Kristallisation des dotierten Materials eine Reinigung des kristallisierten Selens durch unterschiedliche Löslichkeit der Dotierungssubstanz im amorphen und im kristallisierten Selen eintreten.
  • 7 Seiten Beschreibung 15 Patentansprüche

Claims (11)

  1. Patentansprüche: G * Elektrophotographisches Material, dessen photoelektrisch wirksame Schicht aus amorphem und kristallisiertem Selen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß dem amorphen Selen Stoffe beigefügt sind, die die Kristallisation hemmen.
  2. 2. Elektrophotographisches Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als ein die Kristallisation hemmender Stoff Phosphor, Arsen, Antimon oder ein ähnlich wirkender Stoff oder ein Gemisch aus diesen Stoffen verwendet ist.
  3. 3. Elektrophotographisches Material nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß außer den die Kristallisation hemmenden Stoffen weitere Dotierstoffe in dem elektrophotographischen Material enthalten sind.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung eines elektrophotographischen Materials nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Kristallisationshemmern dotierte und das nicht mit Kristallisationshemmern dotierte Selen in Form von Pulvern gemischt wird.
  5. 13. Verfahren zur Herstellung eines elektrophotographischen Materials nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Kristallisationshemmern dotierte und das nicht mit Kristallisationshemmern dotierte Selen in flüssigem Zustand aus getrennten Düsen auf die erwärmte Unterlage aufgesprüht werden.
  6. 6. Verfahren zur Herstellung eines elektrophotographischen Materials nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Kristallisationshemmern dotierte und das nicht mit Kristallisationshemmern dotierte Selen aus getrennten Verdampfern abwechselnd verdampft und auf dem Träger niedergeschlagen werden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulvergemisch nach dem Aufbringen auf den Träger gegebenenfalls in einer geheizten Vorrichtung gepreßt ird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anpressen des Selens mit einer Zwischenlage am Preßstempel vorgenommen wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenlage Glimmer verwendet wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der elektrophotographischen Schicht nach dem Aufsprühen zur Einebenung poliert wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht mit Kristallisationshemmern dotierte Selen durch eine Gittermaske gedampft wird.
    12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, 6 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gittermaske während des Aufdampfens erwärmt wird.
    13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das auf einen Träger aufgebrachte Material einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
    14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung in einem Temperaturintervall von etwa 50 °C bis in die Nähe des Schmelzpunktes durchgeführt wird.
    15. Verfahren zur Herstellung eines elektrophotographischen Materials nach Anspruch 1 bis 3, dessen photoleitfähige Schicht aus amorphem Selen durch Aufdampfen im Vakuum mit einem Zusatz, der die Kristallisationsgeschwindigkeit herabsetzt, hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht danach einer Wärmebehandlung unterzogen wird, bei der die Temperatur so gewählt wird, daß das Selen zu kristallisieren beginnt, und daß daun der Kristallisationsvorgang durch Abkühlung unterbroche wird.
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DE1908101B2 DE1908101B2 (de) 1975-07-31
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2437268A1 (de) * 1974-08-02 1976-02-19 Licentia Gmbh Elektrophotographisches aufzeichnungsmaterial
DE2546447A1 (de) * 1974-10-29 1976-05-13 Xerox Corp Xerografisches abbildungselement

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DE2546447A1 (de) * 1974-10-29 1976-05-13 Xerox Corp Xerografisches abbildungselement

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