DE1911334B2 - Photoleitfaehiges pulver zur herstellung elektrophotographischer aufzeichnungsmaterialien - Google Patents
Photoleitfaehiges pulver zur herstellung elektrophotographischer aufzeichnungsmaterialienInfo
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Description
Die Erfindung betriff! ein photoleitfähiges Pulver zur
Herstellung elektrophotographischer Aufzeichnung^- materialien, in dem die Pulveneilchen einen photoleitfahigen
Kern eines bestimmten Leitfähigweitstyps und eine photoleitfahige Hülle haben.
Aus der US-PS 30 60 134 ist ein photoleitfähiges
Pulver bekannt, bei welchem die ein/einen Körner aus
einem ZnO-Kern und einer aufliegenden ZnS-Schicht bestehen, wobei Kern und aufliegende Schicht von
gleichem Leitfähigkeitstyp sind, nämlich η-leitend. Die
ZnS-Schicht dient der Erweiterung des Bereichs der spektralen Empfindlichkeit, und /war durch Ausdehnung
des spektralen Empfindlichkeitsbereichs nach
längeren Wellenlängen hin, denen gegenüber das Kernmaterial unempfindlich ist. Eine Erhöhung der
Empfindlichkeit und damit eine Herabsetzung der erforderlichen Belichtung ergibt sich also nur dann
wenn panchromatisches Licht verwendet wird, also Licht mit einer spektralen Bandbreite, die sowohl den
fimpfindlichkeitsbereich des Kernmaterials als auch den
weit ins Langweilige reichenden Empfindlichkeitsbereich des Materials de» aufliegenden Schicht enthält.
Gegenüber monochromatischem Licht läßt sich mit diesem bekannten photoieiifähigen Pulver jedoch keine
rmpfindlichkcitssteigerung erzielen.
Ein weiteres bekanntes Aufzeichnungsmaterial (DTPS 10 32 669) besteht aus einer isolierenden, den
Ladungsverlust im Dunkeln verhindernden Zwischenschicht zwischen der leitenden Unterlage und der
photoleitfähigen Schicht sowie durch eine sehr dünne, bei der gewählten Polarität ebenfalls isolierende
Außenschicht, welche die photoleitfahige Schicht
überzieht, wobei dieser Überzug aus einem Isolator ider einem Halbleiter vom η-Typ besteht, wenn die
jhotolcilfähige Schicht vom p-Typ ist und positiv gegen
<Jie Unterlage aufgeladen wird. Da dem Überzug somit
eine Polarität zugeführt wjrd, für die er besonders
schlecht leitet, ist der Sinn dieser Maßnahme in der Erhöhung des Dunkelwiderstandes zu erblicken In den
Beispielen besteht die photoleitfahige Schieb! a.K
amorphem Selen, und der Überzug ist sehr dünn. v.as
auf die Verwendung des sogenannten Carlson-Prozesses als elektrophotographisches Verfahren hmwe:1.:
Amorphes Selen bietet keine gute Voraussetzung i-r
eine erhöhte Empfindlichkeit des Auf/eichnungsnaierials.
und eine Erhöhung der Empfindlichkeit durch den Überzug wird nicht offenbart.
Ein weiteres elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial
(DTPS 10 44 613) besieh! aus e:r-er
Aufeinanderfolge ;-an Schichten, nämlich einer Trägerschicht
aus Papier, einer haibleitenden Untcrlageschicht
aus Zinkoxid und Casein sowie einer photoleitfähigen Decksch/cfit aus Zinkoxid in SiUkonhzr/ Um -Ladung
an der Oberflache des Aufzeichnurigsm;:iepüjs
zu halten, muß die Oberflächenschicht einer: ziemivhohen
Widerstand aufweisen, so ünii ke;ne --..h-j
Empfindlichkeit des bekannten Auizen.hnungsrrma-'--,;;',
zu erwarten ist.
In der Elektrokonduktographie sine,' bereits Auf/t;·, hnun^srp-aenalien
in Schichtenfolge \on abv, echseind·..··]·;
Leitfähigkeitstyp bekannt (GBPS 10 16 492). up.ü /v..;r
eine InSd-Schicht vom p-T>p. eine ZnO-Schii.ru ·. ::;
n-T>p. eine InSd-Schicht vom p-T>p und eine leüe- ;;e
Tragerschicht. Dieses Aufzeichnungsmaterial wird cio;
troiyusch entwickelt, d. h. ein Metall an den bildmäßig
hellen Stellen niedergeschlagen. In der Llekuokor.duK-tographie
werden niedrige Widerstandst er ;e m der
Größenordnung von höchstens 107 Ohm cm \ erwendet. während in der Elektrophotographie 10:(i bis K>!3
Ohm cm und mehr verwendet werden. Bei einem derartigen Unterschied des Widerstandes der phoioSe;:-
fähigen Schicht ist nicht /m erwarten, daß sich cm
Aufzeichnungsmaterial in der Elektrokonduktographie auf dem Gebiet der Llektrophotographie verwenden
läßt, auch nicht im Naßentwicklungsverfahren, bei dem
Partikeln eines flüssigen Entwicklers zu den Stellen des Aufzeichnungsmaterials hingezogen wird, an denen eine
elektrostatische Ladung verblieben ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein photoleitfähiges
Pulver zur Herstellung elektrographischcr Aufzeichnungsmaterialien
verfügbar zu machen, das auch bei Verwendung von Lichtquellen mit geringer Bandbreite
eine größere Empfindlichkeil als bekannte Materialien zeigt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Kern aus CdS und die Hülle aus Cu2S, Ag2S. Cu2O oder Ag2O
besteht, oder daß der Kern aus CdSe und die Hülle aus Cu2Se, Ag2Se, Cu2O oder Ag2O besteht.
Das erfindungsgemäße photoleitfahige Pulver weist den Vorteil auf, daß eine Steigerung der Empfindlichkeit
des mit diesem Pulver hergestellten Aufzeichnungsmaterial weitgehend unabhängig von der Wellenlänge des
zur bildmäßigen Belichtung verwendeten Lichtes eintritt.
Der Leitfähigkeitstyp der Hülle, ist dem des Kern? entgegengesetzt.
Dadurch wird eine Ernöhung des Dunkelwiderstandes erreicht, da sich im Bereich des pn-Übergangs eine
Ladungsträgerverarmungszone bildet. Wenn ein solcher »freischwebender« pn-übergang, d. h. ein Übergang,
dessen p- und η-Zone nicht beide mittels eigener Elektroden in ihrem Potential beeinflußt werden
können, auch eine relativ dünne Verarmungsschicht
aufweist, so macht diese doch bei einem kleinen Pulverkörnchen einen relativ großen Volumenanteil
aus. Dies führt zu einem hohen Gesamtdunkelwiderstand des photoleilfähigen Pulvers, ohne dessen
Empfindlichkeit nachteilig zu beeinflussen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthalten die Pulverteilchen zwischen dem Kern und
der photoleitfähigen Hülle eine eigenldtende Halbleiterschicht
Gemäß der üblichen Halbleiterterminologie ist eine Halbleiterzone dann eigenleitend, wenn sie in ihrer
Leitfähigkeit nicht durch Dotierstoffe beeinflußt ist. Eine eigenleitende Schicht weist deshalb einen relativ
großen spezifischen Widerstand auf. Deshalb wird durch diese Ausgestaltung eine weitere Erhöhung des
Gesamt-Dunkelwiderstandes des photoleitfähigen Pulvers
gemäß der Erfindung erzielt.
Bei einer photoleitfähigen Schicht, hergestellt aus pulverisierter photoleitfähiger Substanz mit einem Harz
■ls Binder wird die Eigenschaft der Photoleitfähigkeit hauptsächlich von der Potentialschwelle bestimmt, die
jn der Oberfläche der Pulverpartikeln und zwischen den Pulverpartikeln vorhanden ist. Deshalb wird zum Erhalt
einer hochempfindlichen photoleitfähigen Schicht ein solches Pulver verwendet, bei dem die Potentialschwelle
der Oberfläche der Pulverpartikeln rasch auf das einfallende Licht anspricht.
Bei einem dreischichtigen Aufzeichnungsmaterial oder einer anderen in der Elektrophotorraphie
verwendeten Art entsteht die Eigenschaft der Photoleitfähigkeit durch den Einfang der angeregten Ladungsträger
infolge des Einfang-Niveaus innerhalb der photoleitfähigen Schicht und wie Versuche ergeben haben,
existiert dieses Einfang-Niveau tatsächlich an der Überfläche der pulverisierten Partikeln. Wie später
erläutert wird, führt eine geeignete Behandlung der Oberfläche der Partikeln zu einem neuen Einfangvermögen
und damit zu erhöhter Empfindlichkeit. Dies soll anhand theoretischer Betrachtungen über den Quantenwirkungsgrad
erläutert werden.
An sich ist der Begriff des Quantenwirkungsgrades, wie dieser für die sogenannten PhotozeUen mit
einkristallinen oder gesinterten Schichten anwendbar ist, nicht für elektrophotographische Aufzeichnungsmaterialien anwendbar, weil der Quantenwirkungsgrad
durch Abnahme des Photostroms für eine äußere Schaltung über an der Photozelle angebrachte Elektroden
gemessen wird, während bei einem Aufzeichnungsmaterial für Elektrophotographie eine Elektrode im
Sinne eines ohmschen Kontakts nicht verwendet wird.
Deshalb soll der Quantenwirkungsgrad im Innern des Aufzeichnungsmaterials betrachtet werden. Hier sei
bemerkt, daß die zur Sensibilisierung einer Photozelle üblicherweise angewandte Methode, die Lebensdauer
der angeregten Ladungsträger zu erhöhen, zu einem Quantenwirkungsgrad von höchstens 1 führt. Die
Zunahme der Ladungsträger soll mit den Verhältnissen beim npn-Schichten-Phototransistor verglichen werden.
Bei diesem handelt es sich um einen npn-Übergang mit einer dünnen p-Schicht zwischen η-Schichten. Wird eine
äußere Spannung an diesen Übergang angelegt, so wird beispielsweise der pn-Übergang in Durchlaßrichtung
vorgespannt und der np-Übergang in Sperrichtung.
Bei dieser Anordnung dient die zwischenliegende dünne p-Schicht als die sogenannte Potentialspcrre für
Elektronen. Wenn Lichtstrahlen innerhalb des Wellenlängenempfindlichkeitsbereiches
in der Nachbarschaft der D-Schicht dieser npn-Anordnung auftreffen, insbesondere
in Nachbarschaft desjenigen Übergangs, der in Sperrichtung vorgespannt ist, so werden Elektronen-Löcher-Paare
erzeugt, wobei die erzeugten positiven Löcher und negativen Elektronen durch das starke
fclektrische Feld der Sperrvorspannung voneinander getrennt werden; die Elektronen bewegen sich in
Richtung auf die η-Schicht und die positiven Löcher zur p-Schicht. Die zur p-Schicht gelaufenen positiven
Löcher werden durch das Valenzhand der p-Schicht gehalten und in diesem Abschnitt aufrechterhalten.
]e größer die Anzahl angeregter positiver Löcher ist, desto mehr Löcher werden in der p-Schicht gespeichert
und die Potentialschwelle der p-Schicht wird um so stärker durch die positive Wertigkeit der Löcher
erniedrigt. Im Ergebnis können freie Elektronen, die
sich in der η-Schicht auf der Durchlaßseite befinden, in die p-Schicht leicht eintreten, sich hierin verteilen und
nach ihrem Erreichen der in Sperrichtung vorgespannten Seite unmittelbar in die andere η-Schicht wegen des
starken elektrischen Feldes der Sperrvorspannung einfließen.
Aus der vorstehenden Erläuterung ist ersichtlich, daß der Ladungsträgererhöhungsmechanismus einer npn-Schichtenfolge
zu einem großen Quantenwirkungsgrad führt, der 1 überschreitet. Der auf der bekannten
Theorie der npn-Schichtenfolge beruhende Quantenwirkungsgrad ist die durch die folgende Formel
wiedergegeben
V=I + (oc
w).
Hierin bedeutet Y den Quantenwirkungsgrad, oc die
Leitfähigkeit der η-Schicht auf der Durchlaßseite, Lpc
die Diffusionsweglänge der positiven Löcher innerhalb der Schicht, opdie Leitfähigkeit der mittleren p-Schicht
und w die Dicke dieser Schicht. V/enn daher O1. ■ Lpe
weit größer als Op · v, ist, dann ist der Quar.tenwirkungsgrad
weit größer als 1.
Die Erhöhung der Empfindlichkeit eines Aufzeichnungsmaterials für Elektrophotographie, bestehend
insbesondere aus 3 Schichten (einer Trägerschicht, einer photoleitfähigen Schicht und einer isolierenden Deckschicht),
beruht auf den vorstehend erwähnten Gesichtspunkten, und zwar wird
1. der Potentialschwelle der Oberfläche der Pulverpartikeln der photoleitfähigen Schicht ein Verhalten
erteilt, durch das die Potentialschwelle gegenüber dem einfallenden Licht empfindlich wird,
2. der Einfangwert der Oberfläche der Pulverpartikeln verbessert, und
3. der Quantenwirkungsgrad der Pulverpartikeln erhöht.
Hierzu weisen die Pulverpartikeln zumindest eine pn-Übergangsschicht auf. Tatsächlich kann man mit
einem η-leitenden Kern und einer p-leitenden Außenschicht arbeiten, oder mit einem solchen Partikel, das
noch mit einer weiteren Außenschicht versehen ist, oder alternativ mit einem p-leitenden Kern und einer
η-leitenden Außenschicht, wobei wiederum auch noch eine weitere p-Schicht als äußerste Schicht vorgeseher
sein kann.
Des weiteren wird angenommen, daß an der Grenze zwischen der p- und der η-Schicht eine eigenleitende
Halbleiterschicht, in der Halbleitertechnik üblicherwei se i-Schicht genannt (von intrinsic), naturgemäC
vorhanden ist; diese eingeleitende Halbleiterschich (i-Zwischenschicht) kann auch bewußt erzeugt werden
um einen nip-Aufbau zu erhalten.
Nimmt man ein Partikel mit η-leitendem Kern an, se
ist der äußere p-Halbleiter eine Sperre gegen
Elektronen, d. h., es wird ein hoher Dunkelwiderstand der photoleitfähigen Schicht erzielt, wobei das Oberflächenpotential
beibehalten wird. Der Akzeptor, der die freien Elektronen in der i-Schicht kompensiert, spielt die
Rolle des Einfangs von positiven Löchern, um diese bei ihrer Erzeugung durch die einfallenden Lichtstrahlen
einzufangen. Da des weiteren die i-Schicht in dichter Berührung mit der Sperre der p-Schicht steht, führt die
positive Ladung der eingefangenen positiven Löcher zu einer Erniedrigung der Schwelle der Sperre.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; es zeigt
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Aufzeichnungsmaterials.
F i g. 2 ein photoleitfähiges Partikel und
Fig.3 die Kennlinienkurve des Aufzeichnungsmaterials
nach Fig. 1.
F i g. 1 zeigt modellmäßig ein Aufzeichnungsmaterial aus einem hochisolierenden transparenten Film 1 als jo
Deckschicht (Polyester, Fluor-Harz usw. mit einem spezifischen Widerstand von 1015 Ohm cm), einer
elektrisch leitenden oder isolierenden Trägerschicht 2 und einer photoleitfähigen Schicht 3 zwischen den
beiden Schichten 1 und 2. Die Schicht 3 besteht aus einer Mischung aus photoleitfähigen feinen Partikeln oder
Pulver 4 und einem Binder, z. B. Epoxyharz oder Vinylacetat.
Mit diesem Aufbau ist es möglich, ein Aufzeichnungsmaterial mit einer 1,5- bis lOmal größeren Empfindlichkeit
gegenüber bisher üblichen dreischichtigen Aufzeichnungsmaterialien
zu erreichen. Bei einer solch gesteigerten Empfindlichkeit kann mit nur einigen Zehntel Lux-Sekunden Belichtung auf dem Aufzeichnungsmaterial
ein Potentialunterschied von 1000 V zwischen hellen und dunklen Bildstellen erhalten
werden, was als »Kontrast« bezeichnet wird.
Der Grund für diese gesteigerte Empfindlichkeit wird derzeit noch nicht voll verstanden. Insbesondere ist es
praktisch unmöglich, den Einfluß der Harzdispersion der in Rede stehenden feinen Partikeln physikalisch und
quantitativ zu beschreiben.
Die eingangs gegebene Erklärung ist lediglich wahrscheinlich, daß es nämlich möglich ist, den
Widerstand eines Bereiches des Aufzeichnungsmatcrials
drastisch dadurch zu reduzieren, daß die pn-Übergänge dieses Bereiches eine durch Licht beseitigbare
Schwelle bilden, während an anderen, dunkel gebliebenen Bereichen der hohe Dunkelwiderstand beibehalten
wird. Trotz erhöhter Empfindlichkeit kann also ein guter Kontrast zwischen hellen und dunklen Bildstellen
erzielt werden.
Der Grund für diese gesteigerte Empfindlichkeit wird derzeit noch nicht voll verstanden. Insbesondere ist es
praktisch unmöglich, den Einfluß der Harzdispersion der in Rede stehenden feinen Partikeln physikalisch und
quantitativ zu beschreiben.
Die eingangs jegebene Erklärung ist lediglich wahrscheinlich, daß es nämlich möglich ist, den
Widerstand eines Bereiches des Aufzeichnungsmaterials drastisch dadurch zu reduzieren, daß die pn-Übergänge
dieses Bereiches eine durch Licht beseitigbare Schwelle bilden, während an anderen, dunkel gebliebenen
Bereichen der hohe Dunkeiwiderstand beibehalten wird. Trotz erhöhter Empfindlichkeit kann also ein
guter Kontrast zwischen hellen und dunklen Bildstellen erzielt werden.
Bei einem solchen Aufbau entsteht ein Zustand, wie er
ähnlich bei einem pnp- oder npn-Übergang durch eir elektrisches Feld entsteht, und es ergibt sich eine
Wirkung, wie sie ähnlich bei einer pnp- oder npn-Diode auftritt. Wenn das Aufzeichnungsmaterial dem Lichi
ausgesetzt wird, kommt die elektrische Ladung infolge einer gewissen kritischen Spannung plötzlich zum
Fließen und die elektrische Ladung fährt fort, sich ar den hellen Bildstellen zu verflüchtigen, auch nachderr
der Spannungsabfall aufgetreten ist.
Bei der Herstellung eines Pulvers aus photoleitfähigen Substanzen mit pn- oder np-Übergängen und der
vorstehend beschriebenen Eigenschaften wurde beispielsweise nach folgenden Verfahren gearbeitet.
An der Oberfläche von reinem oder Verunreinigungen enthaltendem Cadmiumsulfid- oder Cadmiumselenidpulver
wurde Silber oder Kupfer durch eine Reduktionsreaktion niedergeschlagen, worauf diese
Metalle in das Innere der Oberfläche eindiffundieri wurden oder das Cadmium im Wege einer Substitutionsreaktion
durch Silber oder Kupfer ersetzt wurde.
Des weiteren wurcen zum zwangsweisen Erzeugen einer halbisolierenden, eigenleitenden i-Schicht bei
Partikeln mit η-leitendem Kern diese in geeigneter Umgebungsatmosphäre gesintert, um CaJmium-Leerstellen
auf der Oberfläche der Partikeln zu erzeugen oder diese Partikeln wurden geeignet oberflächenbehandelt,
um Kupfer oder Silber als Akzeptor auf der Oberfläche anzulagern, und anschließend wurden die
freien Elektronen der Donatoren an der Oberfläche kompensiert, so daß eine i-Schicht außerhalb der
η-Schicht erhalten wurde. Handelt es sich um Partikeln mit p-Kern, so werden diese in geeigneter Umgebungsatmosphäre gesintert, um eine Cadmiumanreichcrung
zu erhalten, oder diese Partikeln werden geeignet oberflächenbehandelt, um zur Erzeugung der i-Schicht
Halogene, Indium, Gallium usw. auf der Oberfläche anzulagern.
Nachstehend werden einige Beispiele beschrieben.
Ein Verfahren zum Erhalt eines photoleitfähigen Pulvers mit einer p-Schicht auf der Oberfläche durch
haftendes Aufbringen von Silber auf die Oberfläche von η-leitenden CdS-Pulverpartikeln durch Reduktion wurde
wie folgt durchgeführt. Ausgegangen wurde von:
Reinem, handelsüblichen CdS | lOg |
Cadmiumchlorid | ig |
Ammoniumchlorid | 0,1 g |
Cuprichlorid | 0,003 g |
Reinem Wasser | 4 ecm |
Diese Bestandteile wurden gemischt und sorgfältig durchgeknetet.
Nach vollständigem Trocknen bei 1000C wurde die
getrocknete Masse in bohnengroße Stücke gebrochen, in ein Quarzrohr verbracht und 30 Min. bei 6000C in
Stickstoffatmosphäre gesintert
Das gesinterte Produkt wurde mit reinem Wasser mehrmals gewaschen, getrocknet und dann durch ein
feines Maschensieb (von 325 mesh) passiert, um ein hellgelbes Pulver zu erhalten.
Das Produkt wurde der sogenannten Silberverspiegelungsreaktion
unterworfen. Reaktionslösungen A und B wurden wie folgt hergestellt:
Lösung A: 1 g Silbernitrat wurde in Wasser aufgelöst
Ammoniakwasser wurde cieser Lösung sorgfältig zugegeben, bis das anfänglich ausfallende Silberoxid
sich erneut im Ammoniaküberschuß auflöste. Die Lösung wurde gefiltert und das Filtrat auf 100 ecm mit
Wasser ergänzt.
Lösung B: 0,2 g Silbernitrat wurde in wenig Wasser aufgelöst.) 00 ecm kochendes Wasser wurde der Lösung
zugefügt, gefolgt von einer Zugabe von 0,166 g Rochellsatz. Die Lösung wurde einige Zeit gekocht. Die
so erhaltene grautrübe Flüssigkeit wurde heiß abgefiltert, und das Filtrat wurde als Lösung B verwendet.
Je 0,3 ecm der Lösungen A und B wurden getrennt mit 10 ecm Wasser verdünnt, und beide verdünnten
Lösungen wurden gleichzeitig mit dem erhaltenen gelben Pulver gemischt. Die Mischung dieser drei
Materialien wurde etwa 60 Min. lang gerührt. Sodann wurde die Mischung sorgfältig mit Wasser gewaschen
und getrocknet. Auf diese Weise erhielt man Partikeln, auf deren Oberfläche sich Silber haftend niedergeschlagen
hatte.
Das so erhaltene getrocknete Pulver wurde in ein Quarzrohr verbracht und 60 Min. bei 600"C unter
Stickstoff gesintert. Das an der Oberfläche haftende Silber diffundierte dabei in das Innere der Partikeln, und
es entstand eine p-Schicht auf der Oberfläche des η-leitenden CdS-Pulvers. Auf diese Weise erhielt man
eine pulverisierte photolcitfähige Substanz.
Ein photoleitfähiges Pulver mit einer p-Schicht auf der Oberfläche durch haftendes Aufbringen von Kupfer
auf der Oberfläche von η-leitendem CdS-Pulver wurde wie folgt hergestellt.
10 g rekristallisieries reines Cadmiumchlorid und
4 ecm 35%ige Chlorwasserstoffsäure wurden mit 200 ecm Wasser gemischt und hierin aufgelöst. Reiner
Schwefelwasserstoff wurde ausreichend lang durch die Lösung geleitet, um einen Cadmiumsulfid-Niederschlag
zu erhalten.
Der Niederschlag wurde in Wasser sorgfältig gewaschen und in einem Vakuum-Desikkator bei 6O0C
vollständig getrocknet. Nach der Trocknung wurde der Niederschlag in einer Kugelmühle etwa 5 Stunden lang
vermählen.
0,1 g Schwefel wurden dem zuvor erhaltenen Pulver zugefügt. Die Mischung wurde in ein Quarzrohr
verbracht und etwa 20 Min. lang bei 500°C unter Stickstoff gesintert, gefolgt von einem 10 Min. langen
Sintern, während der Schwefeldampf abgezogen wurde.
Das so erhaltene Pulver wurde einer Fehlingschen Reaktion unterzogen. 2 mg Kupfersulfat, 20 mg Natri
umhydroxid und 15 mg Formaldehyd als Reduzierungsmittel wurden jeweils in 10 ecm Wasser getrennt gelöst.
Diese Lösungen und das Pulver wurden gleichzeitig gemischt, und die Mischung wurde etwa 30 Min. lang
gerührt. Der Niederschlag wurde dann mit Wasser sorgfältig gewaschen und getrocknet Hiernach hatten
die Partikeln einen Kupferniederschlag auf ihrer Oberfläche.
Das so erhaltene Pulver wurde in ein Quarzrohr verbracht und 60 Min. lang bei 600"C unter Stickstoff
gesintert. Auf diese Weise erhielt man die pulverisierte Photoleitsubstanz.
Photoleitfähiges Pulver mit einer p-Schicht auf der Oberfläche erhielt man durch Substituieren des
Cadmiums an der Oberfläche von η-leitenden Cadmiumsulfid-Pulverpartikeln durch Kupfer im Wege einer
Substitutionsreaktion auf die folgende Weise.
Dem nach Beispiel 1 erhaltenen hellgelben Pulver wurde eine Lösung aus 0,1 ecm konzentrierter Schwefelsäure
und 0,002 g Kupfersulfat in 200 ecm reinem Wasser zugegeben. Die Mischung wurde 10 Stunden
lang kräftig gerührt, sorgfältig mit reinem Wasser gewaschen und bei etwa 100° C getrocknet. Das
getrocknete Pulver wurde in ein Quarzrohr verbracht und 60 Min. lang bei 600°C unter Stickstoff gesintert.
Auf diese Weise erhielt man ein photoleitfähiges Pulver.
Ein photoleitfähiges Pulver mit einer p-Schichl auf der Oberfläche durch Substitution des Cadmiums auf
der Oberfläche von η-leitenden Cadmiumsulfid-Pulverpartikeln durch Silber mit Hilfe einer Substitutionsreaktion
erhielt man auf folgende Weise.
Dem nach dem Beispiel 2 als Zwischenprodukt erhaltenen gesinterten Pulver wurde (ohne angelagertes
Kupfer) eine Lösung aus 0,003 g Silbernitrat und 0,1 ecm konzentrierter Salpetersäure in 20 ecm reinem Wasser
zugegeben. Die Mischung wurde etwa 10 Stunden lang kräftig gerührt, sorgfältig gewaschen und dann bei etwa
100= C getrocknet. Der getrocknete Niederschlag wurde
1 Stunde lang bei 600"C Stickstoff gesinl?rt, um photoleitfähiges Pulver zu erhalten.
Hier handelt es sich um ein Verfahren zum Herstellen von photoleitfähigem CdS- oder DdSe-Pulver mit
npn-Zonenfolge.
Das Pulver mit einer p-Schicht auf der Oberfläche, das nach den Verfahren entsprechend den Beispielen 1
bis 4 erhalten worden ist, wurde mit reinem Wasser gemischt. Die Mischung wurde dann abgefiltert. Eine
kleine Menge der wäßrigen Lösung eines Schmelzmittels (beispielsweise eine 0,1 molare wäßrige Lösung von
Cadmiumchlorid und eine l.Omolare wäßrige Lösung von Ammoniumchlorid) wurden auf den Niederschlag
zu dessen Befeuchtung gegeben. Die überschüssige Lösung wurde am Filter abgesaugt. Das Pulver wurde
getrocknet und dann 60 Min. lang bei 600"C unter Stickstoff gesintert, und man erhielt ein npn-photoleitfähiges
Pulver.
Hier handelt es sich um ein Verfahren zum Hersteilen eines photoleitfähigen Cadmiumsulfidpulvers mit pn-Schichlfolge.
η-leitendem reinem Cadmiumsulfidpulver wurden mehrere Gewichtsprozent Kupfersulfid zugefügt. Die Mischung wurde in einer Kugelmühle vollständig vermählen und dann 2 Stunden lang bei etwa 700—900cC in Stickstoff gesintert, um ein p-leitendes Pulver zu erhalten.
η-leitendem reinem Cadmiumsulfidpulver wurden mehrere Gewichtsprozent Kupfersulfid zugefügt. Die Mischung wurde in einer Kugelmühle vollständig vermählen und dann 2 Stunden lang bei etwa 700—900cC in Stickstoff gesintert, um ein p-leitendes Pulver zu erhalten.
Das gesinterte Produkt wurde zuerst in einem Mörser in Stücke gebrochen und dann 24 Stunden lang in einei
Kugelmühle vermählen, klassifizierend gesiebt, wobei
sowohl der grobe als auch der extrem feine Anteil de« Pulvers entfernt wurden und Partikeln der Größe von 1
bis 20 μπι beibehalten wurden. Diese Partikeln wurder 30 Min. lang unter Vakuum bei 600—8000C gesintert. Ei
entstand eine η-Schicht auf der Oberfläche dei p-leitenden Partikeln, und zwar infolge der entstände
nen Schwefel-Leerstellen an der Oberfläche.
Das Pulver wurde mit reinem Wass.er gemischt um
gefiltert, sodann mit einer kleinen Menge eine wäßrigen Lösung angefeuchtet, die nur ein Halogenid
Schmelzmittel oder Salze von Indium. Tallium usw
enthielt. Sodann wurde die Mischung erneut gefiltert und vollständig getrocknet, gefolgt von einer etwa
2stündigen Sinterung bei einer höheren Temperatur als der Schmelzpunkt in inerter Atmosphäre. Hier entstand
eine festere n-Schicht.
Hier handelt es sich um ein Verfahren zum Herstellen eines photoleitfähigen Pulvers mit pnp-Schichtfolge.
Dieses Pulver erhielt man durch Niederschlagen von Kupfer oder Silber auf der Oberfläche des nach Beispiel
6 erhaltenen pn-Pulvers mit Hilfe des nach Beispiel 1 —4 beschriebenen Verfahrens, und durch Unterziehen des
Pulvers einer Wärmediffusion oder Substitution mit Cd.
Hier handelt es sich um ein Verfahren zum Herstellen
eines photoleitfähigen Pulvers mit nip-Schic:htfolge. Es wurde wie nach Beispiel 1 und 2 gearbeitet,
ausgenommen daß die Silber- und Kupfermengen auf 20 erzielen.
• ι- ■/.. _„j..,;„w „,„„lon 7ii 1Ocr Ηρς F i S.
entgegengesetzten Vorzeichen ausgeführt, oder es wurde zur Entfernung der elektrischen Ladung an den
hellen Bildstellen eine Wechselstromkoronaentladung ausgeführt, wonach dann die Totalbelichtung des
Aufzeichnungsmaterials erfolgte.
Unter Verwendung dieses Verfahrens wurde die Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmaterials anhand
des minimalen Belichtungsbetrages bestimmt, der zum Erhalt eines elektrostatischen, latenten Bildes mil
ausreichend gutem Kontakt erforderlich ist. Das erhaltene Resultat war 1 Luxsekunde für das Aufzeichnungsmaterial
nach der Erfindung, während für das übliche Aufzeichnungsmaterial der fünffache Betrag,
also 5 Luxsekunden, benötigt wurden. Die Erfindung ist i$ daher sehr vorteilhaft für die Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit
einer clektrophotographischen Kopiereinrichtung, ferner wird ein kompakter Aufbau einer
solchen Einrichtung wegen der einfacheren Lichtquelle ermöglicht, und es lassen sich Kosteneinsparungen
IO
etwas weniger als '/io reduziert wurden. Zu 10 g des
erhaltenen Pulvers wurde dann eine Lösung aus 30 mg Kupferzyanid, 45 mg Natriumzyanid in 20 ecm reinem
Wasser zugegeben. Das Ganze wurde 20 Minuten lang in einem Bad bei 700C gerührt. Nach Abfiltern wurde
das Pulver getrocknet, um eine CuaS-Sehicht eines p-leitenden Halbleiters auf der Oberfläche der Partikeln
zu erhalten.
Hier handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung von photoleitfähigem Pulver mit nip-Schichtfolge.
Statt der Lösung mit Kupferzyanid und Natnuinzyanid
in Beispiel 8 wurde eine Lösung von 30 mg Silbernitrat und 0.1 ecm konzentrierter Salpetersäure
verwendet, mit deren Hilfe eine p-leitende Schicht von
Ag2S auf der Oberfläche der Partikeln erzeugt wurde,
um ein nip-Pulver zu erhalten.
Fin dreischichtiges Aufzeichnungsmaterial unter
Pl Fig. 3 zeigt die Meßergebnissc des thermischen
Anregungsstroms der photoleitfähigen Pulversubstanz der Erfindung (entsprechend Beispiel 8) im Vergleich zu
üblichem Pulver (hergestellt durch Hinzufügen von 0,003 g Cuproxid zu 10 g CdS durch Sintern unter
Verwendung eines Flußmittels und durch Behandeln des gesinterten Produktes in Schwefeldampf).
Die vorstehend erwähnten beiden photoleitfähigen T'ulverarten wurden in einem Gewichtsverhältnis
100:14 gemischt, und die Mischung wurde mit Epoxyharz, das eine geeignete Härtermenge enthält,
vermischt. Diese Mischung wurde auf die Metallelektrode aufgebracht, die auf eine Glasplatte in einem Abstand
von 0,5 mm und einer Breite von 5 mm aufgedampft waren, 3 Stunden lang bei 70cC getrocknet und dann
zum Erhalt einer photoleitfähigen Schicht gehärtet.
Die photoleitfähige Schicht erhielt zunächst ausreichend Licht von der Glasplattenseite her durch den
Spalt zwischen den Elektroden. Die Belichtung wurde
Fin dreischichtiges Aufzeichnungsmaterial unter ~K-.. --■■ ;~.~"T>
" u 1
Verwendung des photoleitfähigen Pulvers nach den 40 dann abgebrochen und d,e Probe im dunklen gehalten.
SJ Ibis 9 wird wie folgt hergestellt: Eine Spannung von 100 V wurde an d.e Elektroden
Pl i d berwähn angelegt und die Temperatur al mahhch von der
45
BeSJ Ibis 9 wird wie folgt herge
Z0photoHtfähigem Pulver mit der obenerwähnteif
D Schicht wurde 1 5 g Epoxy-Harz. in welches etwa
2 Gewürzen» e.rfesAmm-Härters eingemischt
war zugefügt und das Ganze gut durchgemischt.
Die Mischung wurde auf eine glatte Aluminiumfolie.
Hie änf einer eaenen Platte lag aufgetragen und schnell
iff e ne D,cke von etwa 80 um eingeebnet. Zur
Einebnüngdr Mischung wurde ein etwa I5 μπ, starker gebildetes Einfangniveau im Vergleich zu der beka
pölyäthyllntherephthalat-lsolierfilm auf die Mischung 5o Substanz (Kurve b). D.eses w.rd als e.ne der Ursache aufgelegt, wobei ein dünner Metallrahmen als Abstands- der ausgeze.chneten W.rkung der beschriebener d d d Sdnn wurde das Ganze mit
pölyäthyllntherephthalat-lsolierfilm auf die Mischung 5o Substanz (Kurve b). D.eses w.rd als e.ne der Ursache aufgelegt, wobei ein dünner Metallrahmen als Abstands- der ausgeze.chneten W.rkung der beschriebener d d d Sdnn wurde das Ganze mit
angelegt und die Temperatur al mahhch von
Temperatur des flüss.gen Stickstoffs mit konstanter Geschwindigkeit erhöh. Der Strom, der durch die
Probe floß, wurde be. jeder Temperatur gemessen. Die
Extremwerte der Kurven zeigen jeweils Einfangn.veaus
der photole.tfah.gen Substanz. D.e photole.tfah.ge Substanz nach der Erfindung (Kurve a) besitzt ein neu
gebildetes Einfangniveau im Vergleich zu der bekannten
Sbstanz (Kurve b) D.eses w.rd als e.ne der Ursache
glied verwendet wurde. Sodann wurde das Ganze mit einer Rakel auf die gewünschte Dicke abgequetscht.
Die Anordnung wurde dann 3 Stunden lang bei 700C
gehalten, um das Harz auszuhärten. Sodann wurde die Empfindlichkeit dieses dreischichtigen Aufzeichnungsmaterials mit dv.T eines Aufzeichnungsmaterials der
gleichen Zusammensetzung verglichen, welche aber unter Verwendung von üblichen photoleitfähigem
Cadmiumsulfid nach dem gleichen Verfahren hergestellt
war.
Das Aufzeichnungsmaterial wurde auf ein Oberflächenpotential von +1500V positiv aufgeladen; dies
erfolgte durch eine Koronaentladung im Hellen oder Dunklen entsprechend dem eintrantrs erwähnten vorgeschlagenen
aber mit photoleitfähigen Substanz angesehen, wenn diese füi
ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmateria verwendet wird.
Bei der Erfindung wird bewußt die Erscheinung de pn-Sperrschicht ausgenutzt, die früher möglicherweisi
zufällig im Laufe der Herstellung der elektrophotogra phischen Photoleitersubstanz aufgetreten ist, nun abe
beabsichtigt angesteuert wird.
Zahlreiche Abwandlungen sind möglich; so ist di Erfindung auch dort anwendbar, wo keine isolierend
Schicht auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmaterial vorgesehen ist. Bei einem derartigen Aufzeichnungsnu
terial ohne isolierende Deckschicht waren nach d« Primäraufladung etwa 10—20 Luxsekunden als bildmi
ßige Belichtung ausreichend zum Erhalt eines Kontrs stes von 500 V zwischen hellen und dunklen Bildstelle
Dieser Wert beträgt nur einige Zehntel desjenigen ein,
üblichen ZnO-Aufzeichnungsmaterials und, obgleich der
Ladungsausgleich rascher als bei üblichem ZnO verläuft, ging dieser noch ausreichend langsam vor sich, um in
einer kontinuierlich arbeitenden Maschine verwendet werden zu können.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
19 ! ί
Patentansprüche:
I. PhotoJenfahiges Pulver zur Herstellung eiektrophotographi'icher
Aufzeichnungsmaterialien, in dem die Pulverteijchen einen photoleitfähigen Kern eines
bestimmten Leitfähigkeitstyps und eine photoieitfähige
Huiie haben, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kern aus CdS und die Hülle aus Cu2S,
Ag2S, CuzO oder Ag2O besteht. «o
Z PhotoJeiifähiges Pulver zur Herstellung eJektrophotographischer
Aufzeichnungsmaterialien, in dem die Pulverteilchen einen photoieiifähigen Kern eines
bestimmten Lekfähigkeiistyps und eine photoleitfähige
Hüile haben, dadurch gekennzeichnet, daß der 'S
Kern aus CdSe und die Hülle aus Cu2Se, Ag2Se. Cu/J
ooer Ag2O besteht.
3. Pulver nach Anspruch ? oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverteilchen zwischen
dem Kern und der photoieiifähigen Hülle eine eigenieitende Halbieiterschicht enthalten.
4. Pulver nach Anspruch 1 oder 2. dadurch
gekennzeichnet, daß die Pulvern, ilchen auf der Hülle
eine photoleiifahige Scnicht \om Leitfähigkeitsiyp
des Kerns enthalten.
5 Pulver nach Anspruch t oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Pul·.erieilchen zwischen
dem Kern und der photoleitfähigen Hülle eine
elektrisch leitende Schicht enthalten.
30
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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