-
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