DE2055269A1

DE2055269A1 - Elektrofotografischer licht empfindlicher Korper

Info

Publication number: DE2055269A1
Application number: DE19702055269
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Yokohama Kanagawa Kitajima Nobuo Akishima Tokio Masaki Tatsuo Tokio Hanada, (Japan) P
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1969-11-11
Filing date: 1970-11-10
Publication date: 1971-05-19
Also published as: DE2055269B2; US4255505A; DE2055269C3

Description

Elektrofotografischer lichtempfindlicher Körper

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrofotografischen lichtempfindlichen Körper, bestehend aus einer Grundschicht, einer lichtleitenden bzw. iOtowiderstands-Schicht und einer Isolierschicht.

Derartige Körper eignen sich für elektrofotografische Vorgänge, bei denen eine Primärladung sowie eine Sekundärladung . gleichzeitig mit einer Belichtung und einer Ganzflächen-Bestrahlung stattfindet.

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Perartige elektrofotografische Verfahren sind in den USA Patentanmeldungen Serial-No. 563 899 vom 8. 7.. 1966 und No. 571 538 vom 10. 8. I966 beschrieben. Elektrofotografische lichtempfindliche Körper der eingangs genannten Art sind für solche elektrofotografischen Verarbeitungsweisen bereits vorgeschlagen worden.

Der lichtempfindliche Körper wird einer Primärladung ausgesetzt, um im Falle eines η-Halbleiters als Fotowiderstands-Material die Oberfläche der Isolierschicht positiv aufzuladen oder im Falle eines p-Halbleiters al8 Fotowiderstands-Material die Oberfläche der Isolierschicht negativ aufzuladen. Ladungen jeweils entgegengesetzten Vorzeichens werden in der Fotowiderstands-Schicht sowie in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen der Fotowiderstands-Schicht und der Isolierschicht, festgehalten. Der erhaltene lichtempfindliche Körper kann ferner einer Corona-Aufladung, deren Polarität derjenigen der Primärladung entgegengesetzt« ist, oder einer Wechselstrom-Entladung ausgesetzt werden, und zwar gleichzeitig mit einer Bildbelichtung, welche Ladungen in einem Abschnitt freisetzt, der dem hellen Teil eines Vorlagemusters entspricht. Anschließend wird der lichtempfindliche Körper einer Gesamt-Bestrahlung unterzogen, um den elektrostatischen Kontrast zu erhöhen und elektrostatische Bilder zu gewinnen.

Sehr wichtige Faktoren sind bei der Primärladung eines Verfahrens wie oben angegeben das Ausmaß des Einführens oder Injiaierens elektrischer Ladungen von der Grundschicht aus, sowie das Ausmaß der Bindung der in dieser Weise eingeführten elektrischen Ladungen.

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Um die Einflüsse dieser Faktoren möglichst günstig zu halten, hat man "bisher den Grenzflächen-Zustand bzw. die Gleichmäßigkeit der Fotowiderstands-Schicht sowie den Bindungs-Zustand der Fotowiderstands-Schicht mit der Isolierschicht sowie der Grundschicht untersucht und behandelt. Zwar lassen sich auf diese Weise gewisse Verbesserungen erzielen, eine grundlegende Vervollkommnung oder auch nur eine hinreichende Steigerung der Injizier- und Festhalteeigenschaften ist damit nicht möglich. Eine Ladungsverschiebung wie beim Injizieren und Festhalten wird von der Schichthaftung beeinflußt. Grundsätzlich bestehen Schwierigkeiten im Fotowiderstands-Material selbst, denn Fotowiderstands-Werkstoffe sehr hoher Haftfestigkeit lassen nicht immer ein leichtes Injizieren von Ladungen zu und umgekehrt. In bezug auf das Injizieren und Festhalten von Ladungen sind herkömmliche lichtempfindliche Körper daher starken Einschränkungen unterworfen.

Ein wichtiges Ziel der Erfindung ist es, einen lichtempfindlichen Körper zu schaffen, der von den erwähnten prinzipiellen Wachteilen frei ist,- die Bildung guter elektrostatischer Bilder gestattet, hohe Lichtempfindlichkeit besitzt sowie in hohem Maße panchromatische Eigenschaften hat und bei dem die lichtempfindliche Schicht elektrische Ladungen verstärkt festhält.

Bei einem elektrofotografischen lichtempfindlichen Körper der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß an der Grundschicht-Seite der lichtleitenden bzw. Fotowiderstands-Schicht eine das Einführen von elektrischer Ladung erleichternde Zwischenschicht angeordnet ist.

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Die Fotowiderstands-ßchicht kann eine Selenlegierung enthalten. Vorteilhaft ist es, wenn die Zwischenschicht derart ausgebildet ist,, daß der Kristallisationsgrad der 3?otowiderstandB-Schicht erhöht ist. Die Erfindung sieht insbesondere vor, daß die Zwischenschicht hauptsächlich Nickel oder Germanium oder Selen bzw. eine Selenlegierung enthält. Zusätzlich kann eine elektrische Ladung haltende bzw. Sperrschicht vorhanden sein.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung sieht vor, daß die Zwischeneicht oder die Ladung haltende bzw. Sperrschicht weniger als 6 % Telur enthält.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben eich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt: .

Fig. 1 einen schematisierten, stark vergrößerten Querschnitt eines herkömmlichen lichtempfindlichen Körpers,

Fig. 2 eine entsprechende Darstellung einer Ausführungsform eines lichtempfindlichen Körpers nach der Erfindung,

JIg, 3 vier Teilbilder zur Erläuterung einer Veränderung des Oberflächenpotentials bei
lichtempfindlichen Körpern gemäß Fig. 1
und Fig. 2,

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Pig. 4 ein Diagramm der zeitlichen Veränderung des Oberflächenpotentials gemäß Fig. 3>

Pig. 5 ein Diagramm der zeitlichen Veränderung des Oberflächenpotentials eines lichtempfindlichen Körpers gemäß Fig. 6,

Fig. 6 vier tDeilbilder mit Querschnitten zur

Erläuterung der Funktion einer Zwischenschicht ,

Fig. 7 ©in Diagramm der zeitlichen Veränderung des Oberflächenpotentiäls bei lichtempfindlichen Körpern, die gemäß Fig. 6 oberhalb der lichtempfindlichen Schicht eine Isolierschicht aufweisen und

Fig. 8 einen schematisierten, stark vergrößerten Querschnitt einer anderen Ausftihrungsform eines lichtempfindlichen Körpers nach der Erfindung.

Der in Fig. 1 dargestellte herkömmliche lichtempfindliche Körper hat eine Grundschicht 1, eine Fotowiderstands-Schicht 2 sowie eine Isolierschicht 3· Ist für die Fotowiderstands-Schicht 2 ein η-Halbleiter benutzt und wird der lichtempfindliche Körper einer positiven Corona-Entladung unterzogen, so wird die Oberfläche der Isolierschicht 3 positiv aufgeladen. Gleichzeitig wird eine ladung entgegengesetzter Polarität in der lichtempfindlichen Schicht 2 nahe der Grenzfläche zwischen der Fotowiderstande-Schicht 2 und der Isolierschicht aufgebaut« In diesem Falle werden aus der Grundschicht stammende Ladungsträger in die Fotowiderstands-Schicht injiziert. 108821/1812

Die Geschwindigkeit "bzw. Menge des Ladungsüberganges hängt von den Eigenschaften der Potowiderstands-Schicht selbst ab. Reicht die injizierte Ladung nicht aus, so bildet sich eine Baumladung, die bei wiederholter Verwendung des lichtempfindlichen Körpers Anlaß zu Ermüdungserscheinungen gibt und den Kontrast von später erzeugten elektrostatischen Bildern allmählich verringert. '

Um die den herkömmlichen lichtempfindlichen Körpern anhaftenden Nachteile au beseitigen,"wird gemäß der Erfindung eine Anordnung bzw. ein Zustand ausgebildet, bei dem von der Grundschicht aus eine Ladung auf höchst wirksame Weise in die Potowiderstands-Schieht überführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 dargestellt. Ist die Potowiderstands-Schicht 2 ein p-Halbleiter, so wird in demjenigen Abschnitt 4 der Potowiderstands-Schicht 2, welcher der Grundschicht 1 benachbart ist, eine p-leitende Schicht aufgebaut. Im folgenden wird der Abschnitt 4 als Zwischenschicht bezeichnet. Wird der Oberfläche der Isolierschicht 3 beim Primärladen eine negative Ladung zugeführt, so erleichtert die Zwischenschicht 4 die Injektion eines Löcherstroma von der Grundschicht 1 in die lOtowiderstands-Schicht 2 in großem Ausmaß. Die negativen und positiven Ladungen werden durch die Iso-. lierschicht J so stark festgehalten, daß eine Dunkel-Entladung kaum stattfindet. Bei der folgenden Bildbelichtung mit dem gleichzeitigen Ent- bzw. Umladungsvorgang erhält man daher elektrostatische Bilder von hohem Kontrast. Anzumerken ist, daß die Zwischenschicht 4 stärker n-leitet, wenn die Potowiderstands-Schicht 2 ein η-Halbleiter ist.

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Beispiele von Werkstoffen für die Zwischenschicht 4, welche die Injektion elektrischer Ladungen erleichtert, werden unten angegeben. Wie erwähnt ist dabei zu beachten, daß der Leitungstyp der Fotowiderstands-Schicht 2 eine Auswahl der Zwischenschicht 4 von entsprechendem Leitungstyp bedingt.

Ist die Fotowiderstands-Schicht vom p-Typ, so kommen als stärker p-leitende Werkstoffe Legierungen der Systeme Se-Te (vorzugsweise mit einem Te-Gehalt von weniger als fünf Prozent), Se-As, Se-As-Tl und andere auf Chalkogen-Basis beruhende Systeme in Betracht.

Außerdem kann eine Auf dampf-Schicht Verwendung finden, die eine Halogen- Dotierung enthält, welche Se stärker p-leitend macht, und die zum Beschleunigen der Kristallisation einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Wenn der Kristallisationsgrad zu groß wird, besteht die Gefahr, daß die gebildete Schicht sich von der Grundschicht ablöst. Gemäß der Erfindung wird der Kristallisationsgrad daher in geeigneter Weise abhängig von der Schichtdicke gesteuert. Dabei ist es nicht notwendig, daß zwischen der Fotowiderstands-Schicht 2 und der Zwischenschicht 4 eine scharfe Grenze besteht, vielmehr kann anstelle eines plötzlichen Wechsels des Kristallisationsgrades oder der Zusammensetzung an der genannten Übergangsstelle auch, eine kontinuierliche Veränderung vorgesehen sein.

Die Schichtdicke beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 um. Bei Schicht dicken unterhalb von 0,1 pm kann es vorkommen, daß die Gleichförmigkeit der Schicht zu wünschen übrig läßt; andererseits kann die Haftfestigkeit von Schichten mit einer Dicke oberhalb von 10 um in gewissem Umfang absinken.

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Ist der Abschnitt nahe der Unterseite der Fotowiderstands-Schicht 2 p-leitend, so können Metalle mit hoher Austrittsarbeit Verwendung finden, die zur Ausbildung ohmseher Eontaktflächen zwischen der Fotowiderstands-Schicht 2 und der Zwischenschicht 4 geeignet sind, beispielsweise Pt und Ni, wogegen für eine Fotowiderstands-Schieht 2 vom n-Leitungstyp Metalle mit niedriger Austrittsarbeit brauchbar sind, beispielsweise In und Ga.

AIb Zwischenschicht 4 kann ein Halbleiter Verwendung finden, der stärker p-leitend ist als die Fotowiderstands-Schieht 2, und eine lichtleitende Isolierschicht kann aus einer Ge-Aufdampfschicht und/oder einer Asp Se, - Schicht bestehen. Ist andererseits die Fotowiderstands-Schicht verhältnismäßig gut η-leitend, beispielsweise im Falle'einer Se-Te - Legierung mit einem großen Te-Gehalt, so kann eine gewöhnliche Se-Schicht als Zwischenschicht 4 benutzt werden.

Man kann davon ausgehen, daß die Fotowiderstands-Schicht 2 zwei Funktionen hat, nämlich die eines elektrischen Widerstandes und der Absorption von Licht. Die Lichtabsorption kann insbesondere im kurzwelligen sowie im langwelligen Bereich erfolgen. Aus diesem Grunde kann eine Fotowiderstands-Schicht 2 gemäß der Erfindung auch aus mehreren Schichten, unter Umständen mit geändertem Aufbau bzw. abgewandelter Anordnung zusammengesetzt sein.

Als Werkstoffe für die elektrofotografisch wirksame, insbesondere durch Vakuum-Bedampfung erzeugte lichtempfindliche Schicht eignen sich insbesondere Elemente aus der gruppe, beispielsweise Selen und Chalkogen-Glas.

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Ist die Fotowiderstands-Schicht 2 n-leitond, so kann das lichtleitende Material eine Se-Te-Legierung mit einem Se-Gehalt von weniger als fünf Prozent sein. Im Falle einer lichtleitenden Schicht vom p-Leitungstyp eignet sich ein Fotowiderstands-Material nach Art einer Fe-Te-Legierung mit einem Te-Gehalt von weniger als fünf Prozent. Für die lichtempfindlichen Elemente wird ein Volumen-Dunkelwider-

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stand oberhalb 10 Ohm»cm, vorzugsweise 10 bis 10 ■*

Ohm»cm angestrebt.

Die Schichtdicke der lichtempfindlichen Schicht beträgt vorzugsweise 1 bis 50 pm. Ist die Schichtdicke kleiner als 1 um, so sinkt der Potentialkontrast der elektrostatischen latenten Bilder sowie die Empfindlichkeit. Bei Schichtdicken oberhalb 50 pm läßt andererseits die Haftfestigkeit nach. Wenn jedoch die lichtleitende Schicht aus mehreren Schichten aufgebaut ist, braucht die Gesamtdicke nicht unbedingt auf den oben angegebenen Dickenbereich beschränkt zu sein. Zur Herstellung der Schicht eignet sich in diesem Fall das Vakuumbedampfen am besten. Wenn die oben erwähnten Bedingungen eingehalten werden, können beliebige lichtleitende Werkstoffe benutzt werden.

Für die Grundschicht 1 können elektrisch leitende Werkstoffe wie Metallplatten, Metallfolien und dgl. benutzt werden. Geeignet ist auch jedes andere übliche Grund- oder Trägermaterial, das nach entsprechender Behandlung eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit besitzt.

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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile ergeben sich beispielsweise aus einem Vergleich des erfindungsgemäß mit einer Zwischenschicht 4 versehenen lichtempfindlichen Körpers mit einem herkömmlichen Körper, der aus einer Grundschicht, einer Fotowiderstands-Schicht und einer Isolierschicht besteht, wie das in Fig. 1 dargestellt ist. In Fig. 3 ist der lichtempfindliche Körper A gemäß der Erfindung einem herkömmlichen lichtempfindlichen Körper B gegenübergestellt, wobei der elektrostatische Ladungszustand veranschaulicht ist. Zur Herstellung des lichtempfindlichen Körpers A wird die Grundschicht 1 auf 70°C gebracht und im Vakuum eine Se-Te-Legierung mit einem Te-Gehalt von fünfzehn Gew.-Prozent bis zu einer Schichtdicke von etwa 3 um bedampft, während 2 h zum Kristallisieren in diesem Zustand gehalten und dann auf 6O⁰C gebracht, um die erwähnte Legierung zur Bildung der Fotowiderstands-Schicht 2 bis zu einer Dicke von etwa 40 um aufzudampfen (Fig. 3 a^). Zum Erzeugen eines herkömmlichen lichtempfindlichen Körpers B wird die Grundschicht 1 auf 65°C gebracht, die erwähnte Legierung unter Vakuum bis zu einer Dicke von 40 um aufgedampft und anschließend auf Raumtemperatur abgskühlti so daß die Fotowiderstands-Schicht 2 gebildet ist.(Fig. 3 b^). Nach der Gewinnung dieser Schichtkörper wird in beiden Fällen, d.h. sowohl bei dem lichtempfindlichen Körper A nach der Erfindung als auch bei dem herkömmlichen lichtempfindlichen Körper B, als Isolierschicht 3 eine Polyäthylen-Terephthalat-Schicht von 25 um Dicke aufgebracht. Die fertigen lichtempfindlichen Körper A bzw. B können wie folgt verglichen werden.

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Die beispielsweise aus Aluminium bestehenden Grundschichten 1 der lichtempfindlichen Körper A bzw. B werden mit Masse verbunden. Eine Corona-Entladung bewirkt eine negative Aufladung der Isolierschicht 3· Die Veränderung des Ladungszustandes während des Ladens und danach wird gemäß herkömmlichem Meßverfahren unter Benutzung eines Drehtisches und eines Oberflächenpotentiometers gemessen. Das Ergebnis ist in Fig. 4 dargestellt, worin t^ den Zeitpunkt bezeichnet, zu dem die Aufladung beendet ist, und worin a bzw. b die Kurven des Potentialverlaufes bei den lichtempfindlichen Körpern A bzw. B bezeichnen.

Fig> 3 erläutert ferner den Ladungstransport bei den lichtempfindlichen Körpern A und B entsprechend den Kurven a bzw. b in Fig. 4·. Der Zustand während des Auf ladens der lichtempfindlichen Körper A bzw. B ist in den Fig. 3 a* bzw. 3 t>. dargestellt. Der nach Beendigung des Aufladens der lichtempfindlichen Körper A bzw. B erreichte Zustand ist in den Fig. 3 &2 bzw. 3 t>o dargestellt. Man ersieht aus dem Vergleich von Fig. 3 und Fig. 4, daß bei dem lichtempfindlichen Körper A eine Ladungs-Injektion aus der Grundschicht 1 beim Primärladen rasch bzw. wirksam vor sich geht, daß die positiven und negativen Ladungen durch die Isolierschicht 3 stark gebunden bzw. festgehalten sind und daß daher eine Dunkel-Entladung nicht stattfindet. Im Gegensatz hierzu tritt bei dem lichtempfindlichen Körper B keine hinreichend wirksame Injektion auf, und nachdem Aufladen ergibt sich eine Dunkel-Entladung. Selbst wenn jedoch eine Injektion von Ladungen aus der Grundschicht 1 leicht vonstatten geht, wird die injizierte Ladung nahe der Grenzfläche zwischen der Fotowider stands-Schicht 2 und der Isolierschicht 3 nicht genügend stark festgehalten.

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An der Isolierschicht J werden die positiven und negativen Ladungen nur schwach festgehalten, wodurch der Potentialkontrast des elektrostatischen latenten Bildes herabgesetzt wird.

Aus dem Vergleich ergibt sich, daß der lichtempfindliche Körper A gemäß der Erfindung einem herkömmlichen lichtempfindlichen Körper B stark überlegen ist, da praktisch keine Dunkel-Batladung auftritt und gute, kontrastreiche elektrostatische Bilder erzielt werden.

Im allgemeinen tritt bei lichtempfindlichen Schichten hoher Empfindlichkeit eine starke Dunkel-Entladung auf. Selbst wenn daher beim Primärladen eine hinreichend wirksame Ladungsinjektion stattfindet, wird die im Dunkeln beizubehaltende Ladung während des nachfolgenden Sekundärladens bzw. während der gleichzeitig mit der Belichtung erfolgenden Umladung weitgehend entladen. Dadurch vermindert sich der Potentialkonib?ast des elektrostatischen latenten Bildes. Saraus ergibt sich, daß ein Abfließen von Ladungen, die in der Nachbarschaft der Grenzfläche zwischen der Fotowider-Sbands-Schicht 2 und der Isolierschicht 3 gebunden sind, möglichst verhindert werden muß. Gemäß der Erfindung ist zu diesem Zweck vorgesehen, die gebundenen Ladungen mittels einer besonders angeordneten Sperrschicht mit einem Grenzflächeneffekt sicher festzuhalten. Im folgenden werden verschiedene Vergleiche angestellt in bezug auf einen lichtempfindlichen Körper mit einer Zwischenschicht 4· und auf einen lichtempfindlichen Körper mit einer Schicht 5» welche eine Entladung verhindert und im folgenden als ladunghaltende bzw. Sperrschicht bezeichnet ist.

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Praktische Ausführungsformen solcher erfindungsgemäßer lichtempfindlicher Körper sind in den Fig. 6 a bis 6 d dargestellt. Ein Diagramm mit Lade- Entlade-Kennlinien für Körper gemäß Pig. 6 ist in Fig. f? dargestellt.

Fig. 6 a zeigt einen lichtempfindlichen Körper, bei dem auf einer elektrisch leitfähigen Schicht 1 eine hochempfindliche lichtleitende Schicht 2 angeordnet ist. Bei der Ausbildung gemäß Fig. 6 b besteht der lichtempfindliche Körper aus einer Zwischenschicht 4 oder einer ladunghaltenden bzw. Sperrschicht 5, auf einer elektrisch leitenden Schicht 1. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 c ist der lichtempfindliche Körper aus einer Fotowiderstands-Schicht 2 und einer oberhalb einer elektrisch leitfähigen Schicht 1 angeordneten Zwischenschicht 4- zusammengesetzt. Schließlich zeigt Fig. 6d einen lichtempfindlichen Körper, bei dem auf einer elektrisch leitenden Schicht 1 eine Zwischenschicht 4-, eine Fotowidersfc.ands-Schicht 2 und eine ladunghaltende bzw. Sperrschicht übereinandergeschichtet sind.

Werden die vorstehend beschriebenen lichtempfindlichen Körper einer Corona-Entladung unterzogen, so ergeben sich die Lade- und Entlade-Kennlinien gemäß Fig, 5. Die Kurven a^ bis d,, beziehen sich auf den Fall eines positiven Aufladens im Dunklen und eine Dunkelentladung. Die Kurven ap bis dp entsprechen dem Fall einer negativen Aufladung im Dunklen und der Dunkelentladung. Die Kurven a, bis d, entsprechen einer positiven Aufladung im Dunklen und einer Entladung im Hellen. Die Ergebnisse werden durch Elektrometer-Messungen erhalten. Man · entnimmt dem Diagramm in Fig. 5 die folgenden Tatbestände.

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Bei dem .lichtempfindlichen Körper a ist die Entladung im Hellen so groß, daß sich hohe Empfindlichkeit ergibt, doch ist auch die Dunkelentladung groß.

Der lichtempfindliche Körper b hat eine kleine Dunkelentladung, doch ist auch im Hellen die Entladung gering und mithin die Empfindlichkeit niedrig.

Die Heil-Entladung des lichtempfindlichen Körpers c ist groß und infolgedessen seine Empfindlichkeit hoch , doch ist auch die Dunkel-Entladung recht beträchtlich.

Bei dem lichtempfindlichen Körper d ist die Heil-Entladung groß, also auch seine Empfindlichkeit hoch₄ und außerdem ist die Dunkel-Entladung gering.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß ein lichtempfindlicher Körper vom Typ d für die elektrofotografische Verwendung am besten geeignet ist. Die niedrige Dunkel-Entladung und die hohe Empfindlichkeit des lichtempfindlichen Körpers d lassen sich wie folgt erklären.

Der positive Corona-Ionenhaltende Potentialwall der elektrische Ladung haltenden Sperrschicht 5 ist höher als jener der Fotowiderstands-Schicht 2. Die Zwischenschicht 4 unterdrückt die Injektion von Elektronen (oder Löchern) aus der elektrisch leitenden Grundschicht 1.·

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Außerdem ist die hochempfindliche lichtleitende Schicht 2 in einem Lichtwellen-Längenbereich empfindlich, in dem die ladunghaltende bzw. Sperrschicht 5 praktisch kein Licht absorbiert. Alle diese Umstände tragen dazu bei, daß ein erfindungsgemäß zusammengesetzter lichtempfindlicher Körper die Empfindlichkeit eines herkömmlichen hochempfindlichen elektrofotografischen Körpers zumindest erreicht, wenn nicht stark überschreitet.

Ein Grund für die höhere Dunkelentladung des lichtempfindlichen Körpers a verglichen mit dem lichtempfindlichen Körper c ergibt sich aus der folgenden Überlegung. Ist der Te-Gehalt der Fotowiderstands-Schicht 2 des lichtempfindlichen Körpers a hoch, so tritt eine η-Leitung auf und es findet eine bequeme Injektion von Elektronen aus der leitenden Schicht 1 statt. Bei dem lichtempfindlichen Körper c bewirkt die Zwischenschicht 4 eine Sperrung der Elektronen-Injektion aus der elektrisch leitenden Schicht 1.

Daß die lichtempfindlichen Körper b bis d bei negativer Aufladung ein niedrigeres Ladungspotential annehmen als der lichtempfindliche Körper a, rührt wohl daher, daß die Injektion von Löchern aus der leitenden Schicht 1 dank der Zwischenschicht 4 bequem stattfinden kann. Das hohe Ladungspotential des lichtempfindlichen Körpers a beruht auf dem hohen Te-Gehalt der Potowiderstands-Schicht 2, wie oben bereits erwähnt wurde.

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In Fig. 7 ist die Veränderung des Oberflächenpotentials veranschaulicht, die beim Aufladen der lichtempfindlichen Körper a¹, V₁ c¹ und d'.auftritt, welche man dadurch erhält, daß eine Isolierschicht auf die Oberfläche der lichtempfindlichen Körper a, b, c, d aufgebracht wird. Mit ausgezogenen Linien ist jeweils die Dunkel-Entladung, mit gestrichelten Linien die Heil-Entladung dargestellt. Aus dem Diagramm geht hervor, daß die Zwischenschicht höchst wirksam ist.

Bei den lichtempfindlichen Körpern b¹ bis d¹ lassen sich infolge der Zwischenschicht 4 beim Laden bequem Löcher injizieren. Die positiven und negativen Ladungen werden mit starker Bindung an der Isolierschicht festgehalten. Auch nach dem Ladevorgang verändert sich daher das Oberflächenpotential nicht. Demgegenüber tritt bei dem lichtempfindlichen Körper a¹ während des Ladens keine hinreichende Injektion von Löchern ein, vielmehr können Löcher nur durch die innere Polarisation bereits in die lichtleitende Schicht 2 injizierter Löcher zugeführt werden. Daher kommt es in diesem Falle zu einer Dunkel-Entladung, wie die Kurve a¹ in Fig. 7 zeigt, und eine solche Entladung wird durch Lichtbestrahlung noch beschleunigt,

Die vorstehenden Erläuterungen machen deutlich, daß ein lichtempfindlicher Körper, der gemäß der Erfindung aus einer Oberflächen-Isolierschicht, einer Fotowiderstands-Schicht, einer ladunghaltenden bzw. Sperrschicht und einer leitenden Schicht zusammengesetzt ist, eine Anzahl vorzüglicher elektrofotografischer Eigenschaften aufweist, darunter Gleichrichterwirkung, Beibehaltung elektrischer Ladung,, hohe Empfindlichkeit, starker Kontrast, Panchromasie und hohes Auflösungsvermögen.

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Damit das Hindurchtreten jeweils einzelner Elektronen und Löcher von der Grenzschicht 1 durch die Fotowiderstands-Schicht 2 bis zu deren Grenzfläche mit der Isolierschicht 3 erleichtert wird, so daß die beim Primärladen injizierte Ladung von der Grundschicht unmittelbar zur Isolierflächen-Grenzschicht gelangt, ist vorzugsweise eine gleichrichtende Fotowiderstands-Schicht vorgesehen. Wenn nämlich eine Wechselstrom-Entladung oder eine Ladung mit entgegengesetzter Polarität erfolgt, wird die von der Grundschicht aus injizierte Ladung nicht weitergeleitet und die an der Grenzfläche zurückgehaltene elektrische Ladung kann nicht neutralisiert werden. Aus diesem Grunde ist eine Fünf-Schichten-Anordnung eines lichtempfindlichen Körpers am günstigsten, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist. Sie besteht aus einer Grundschicht 1, einer Zwischenschicht 4-, einer gleichrichtenden Fotowiderstands-Schicht 2, einer ladunghaltenden bzw. Sperrschicht 5 und einer Isolierschicht 3·

Materialien, die das Hindurchtreten jeweils einzelner Elektronen und Löcher gestatten, eignen sich beispielsweise pleitende Stoffe aus der Reihe der Chalkogenid-Gläser, die hauptsächlich Chalkogen-Elemente enthalten, beispielsweise amorphes Selen, Se-Pe-Legierung, ASpS,, ASpSe,, SboS Se-As-I-Legierung, Se-As-Tl-Legierung und Gemische davon. Geeignete n-Ieitende Stoffe sind beispielsweise Chalkogen-Verbindungen von Zink oder Cadmium wie ZnS, ZnSe, CdS und CdSe sowie feste Lösungen davon. In Betracht kommen ferner 'GeSe, Cu₂O, GeS oder organische lichtleitende Stoffe wie Anthracen, durch Binden fein verteilter Pulver dieser lichtleitenden Stoffe mit einem Bindemittel erzeugte Materialien oder Glas-Keramik, die durch "gleichmäßiges Dispergieren reiner Kristalle in einer Glas-Phase mittels Wärmebehandlung eines Materials erzeugt wird, das 33 Teile PbO, 9 Teile und 3 Teile Al₃O₅ enthält.

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Zum Vakuum~Bedampfen eines aus den oben genannten Stoffen in geeigneter Weise ausgewählten Materials lassen sich herkömmliche Verfahren verwenden, beispielsweise lufsprühen, Zerstäuben, Niederschlag im CO-Dampf und dgl. Im Bedarf sfalle wird ein geeignetes Dotierungsmittel zugesetzt, um die Trägerkonzentration gemäß einem gewünschten Wert Einzustellen.

Die elektrische Ladung haltende bzw. Sperrschicht ist vorgesehen, um das Zurückhalten elektrischer Ladung zu ver~ bessern, in dem eine besondere Sperrschicht eingebaut wird, und zwar zusätzlich zu der Oberflächen-Sperrschicht der Fotowiderstands-Schicht, mittels deren elektrische Ladung an der Grenzfläche zwischen der Fotowiderstands-Schicht 2 und der Isolierschicht 5 festgehalten werden kann. Für die ladungshaltende bzw. Sperrschicht 5 eignet sich beispielsweise im Falle einer η-leitenden Fotowiderstands-Schicht 2 eine Se-Te-Legierung mit einem Te-Gehalt von weniger als sechs Prozent oder im Falle einer p-leitenden Fotowiderstands-Schicht 2 eine Se-Te-Legierung mit einem Se-Gehalt von weniger als sechs Prozent. Die lichtleitenden Stoffe hierfür können aus einer weit größeren Auswahl von Materialien ausgesucht werden, als das für eine gleichrichtende Fotowiderstands-Schicht 2 möglich ist.

Im Vergleich zur herkömmlichen Bedeutung des Begriffs "lichtleitend" sind die Lichtleitungs-Eigenschaften der elektrische Ladung haltenden bzw. Sperrschicht 5 sehr viel umfassender zu verstehen.

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Ihre Beurteilung "beruht mehr auf der Fähigkeit, elektrische Ladung festzuhalten, als auf bloßer elektrischer Leitfähigkeit. In Betracht kommen daher auch Materialien, die Isolierstoffe oder Halbleiter enthalten. Besonders wichtig ist dabei, daß die Lebensdauer der Minoritätsträger genügend kurz ist, so daß die elektrische Ladung in ausreichendem Maße festgehalten werden kann. Bs lassen sich daher nicht alle Materialien einzeln aufzählen, welche für die Ladung haltende bzw. Sperrschicht 5 geeignet sind, doch gehören dazu Verbindungen von Elementen der Gruppen II und VI des Periodischen Systems, z.B. CdS und ZnS, ferner halbleitende oder lichtleitende Verbindungen von Elementen der Gruppen III und V des Periodischen Systems, z.B. GaAs und GaP, Einzel-Elemente der Gruppe IV, z.B. Ge und Si, Chalkogenid-Gläser wie amorphe Chalkogene, Metalloxide wie C^O, isolierende Metalloxide wie Indiumoxid, anorganische Stoffe wie Bleiglas, organische Halbleiter wie Anthracen, Garbazol, Phthalocyanin und dgl., schließlich auch organische Verbindungen, welche im allgemeinen als Isolierstoffe angesehen werden. Allen diesen Materialien können verschiedene Zusätze beigegeben werden.

Für die Isolierschicht sind verschiedene auf der Basis organischer Säuren hergestellte dünne Schichten brauchbar. Beispiele hierfür sind Polyester-Schichten sowie fluorhaltiger Polymerfilme. Derartige dünne Schichten lassen sich erzeugen, indem auf die ladungshaltende bzw. Sperrschicht 5 die dünne Kunststoffschicht mit einem geeigneten Bindemittel aufgetragen wird, z.B. mit einem Epoxidharz, oder indem die ladunghaltende bzw. Sperrschicht 5 mit einem der erwähnten Harze überzogen wird.

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Die Dicke der Isolierschicht kann von einigen um bis in den Bereich von 100 um reichen, vorzugsweise beträgt sie zwischen 10 und 30 pm.. Ist die Schichtdicke zu groß, so wird das Auflösungsvermögen herabgesetzt; wenn andererseits die Schichtdicke zu klein ist, nimmt die mechanische Festigkeit ab.

Im folgenden werden Beispiele der praktischen Ausführung
elektrofotografischer lichtempfindlicher Körper nach der
Erfindung gegeben.

Beispiel 1

Eine Aluminium-Grundplatte wurde auf etwa 75°C erwärmt. Eine Se-Te-Legierung mit einem Te-Gehalt von zehn Prozent wurde
während JO min bis zu einer Schicht von etwa 4-0 pm Dicke aufgedampft. Während des Aufdampfens wurde eine Temperatur von 25°G nicht überschritten. Nach dem Abkühlen zeigte die Oberfläche der gebildeten Aufdampfschicht einen metallischen
Glanz mit glatter Glasphase. Röntgen-Beugungsmessungen an
einem Teil der auf die Aluminumplatte aufgedampften Schicht ergaben Beugungsmaxima, die einer hexagonalen Kristallstruktur entsprechen. Dies deutet darauf hin, daß zumindest ein
nahe der Grundplatte befindlicher Teil während eines verhältnismäßig langen Zeitraums auf hoher Temperatur gehalten worden war, wodurch die Kristallisation beschleunigt wurde.

Auf die Oberfläche der aufgedampften Schicht wurde sodann
eine Isolierschicht aus Polyäthylen-Terephthalat aufgebracht. Deren Oberfläche wurde beim Primärladen negativ aufgeladen,
worauf eine positive Aufladung gleichzeitig mit dem Auflichten eines Bildes erfolgte; schließlich erfolgte eine Gesamt-

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Belichtung zum Erzeugen eines elektrostatischen latenten Bildes. Der elektrostatische Kontrast des in dieser Weise erhaltenen latenten Bildes war bedeutend größer als derjenige, der sich bei einem herkömmlichen lichtempfindlichen Körper auf Glasbasis ergab, welcher kein Beugungsmaximum bei der Böntgen-Beugungsmessung lieferte und beispielsweise eine Se-Te-Legierung mit einem Te-Gehalt von zehn Prozent enthielt.

Beispiel 2

Es wurden Se- und Te-Pulver mit Reinheiten oberhalb 99,999 Prozent benutzt. Selen-Pulver wurde in einer Glasampulle bei etwa 10""* Torr eingeschlossen, während 5h bei etwa 50O⁰C zum Schmelzen gebracht und anschließend in Wasser rasch abgeschreckt. Auf diese Weise wurde glasiges Selen erzeugt, im folgenden Stoff a genannt. Ferner wurden aus 85 Gew.-Prozent Se-Pulver und 15 Gew .-Prozent Te-Pulver Gemenge hergestellt, die in einer Kugelmühle zwei Tage lang gemahlen wurden. Das erhaltene Pulvergemisch wurde in einer Quarzampulle bei 10"^ Torr abgeschlossen, während 10h bei etwa 500⁰C zum Schmelzen gebracht und in Wasser rasch abgeschreck, wodurch sich eine glasige Se-Te-Legierung ergab, die im folgenden Stoff b genannt wird. Aus den angegebenen Stoffen a und b wurden lichtempfindliche Körper W, X, Y und Z gemäß der folgenden Beschreibung hergestellt.

Lichtempfindlicher Körper W:

Stoff b wurde auf ein Aluminiximträger von etwa 100 pm Wandstärke bis zu einer Dicke von etwa 50 um bei einem Druck von etwa 10 ^ Torr aufgedampft, wobei die Temperatur des

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Trägers etwa 68⁰C und die Temperatur des zu verdampfenden Materials etwa 25O°G betrug. Auf die Oberfläche dieses Schichtkörpers wurde eine Polyäthylen-Terephthalat-Schicht von etwa 25 um Dicke mittels eines Epoxidharzes aufgebracht .

Lichtempfindlicher Körper X:

Stoff a wurde auf einen Aluminiumträger von etwa 100 um Wandstärke zu einer Schichtdicke von etwa 50 um bei einem Brück von etwa 10""^ Torr aufgedampft, wobei die Tempera-" tür des Trägers etwa 68⁰O und die Temperatur des zu verdampfenden Materials etw 220⁰O betrug. Auf die Oberfläche des Schichtkörpers wurde eine Polyäthylen-Terephthalat-Schicht von 25 pm Dicke mittels eines Epoxidharzes aufgebracht .

Lichtempfindlicher Körper Y:

Stoff a wurde auf einen Aluminiumträger von etwa 100 um Wandstärke zu einer Schichtdicke von etwa 25 um unter denselben Bedingungen wie für den lichtempfindlichen Körper X aufgedampft. Darauf wurde Stoff b zu einer Schichtdicke von etwa 25 um unter denselben Bedingungen wfe für den lichtempfindlichen Körper W im Vakuum aufgedampft. Auf die Oberfläche des Schichtkörpers wurde eine Polyäthylen-Terephthalat-Schicht von 25 um Dicke mittels eines Epoxidharzes aufgebracht.

Lichtempfindlicher Körper Z:

Stoff a wurde auf einen Aluminiumträger von etwa 100 um Wandstärke zu einer Schichtdicke von etwa 25 um unter denselben Bedingungen wie für den lichtempfindlichen Körper X aufgedampft *

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Anschließend wurde Stoff b unter denselben Bedingungen wie für den lichtempfindlichen Körper W zu einer Schichtdicke von etwa 25 um aufgedampft. Darauf folgte eine Aufdampfschicht aus Stoff a, die unter denselben Bedingungen wie oben erwähnt zu einer Schichtdicke von 1 um niedergeschlagen wurde. Auf die Oberfläche dieses Schichtkörpers wurde eine Polyäthylen-Terephthalat-Schicht von 25 um Dicke mittels eines Epoxidharzes aufgebracht.

Die lichtempfindlichen Körper V, X, T und Z wie oben beschrieben wurden einer fotografischen Behandlung gemäß der Japanischen Patent-Veröffentlichung Nr. 24-74-8/1968 unterzogen, wozu eine weiße Wolfram-Lampe (100 V, 5OO W, Fabrikat Kondo Electric Inc.) und Farbfilter (wratten filters) 25A = rot, 58B = grün und 47B = blau benutzt wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle angegeben.

In Tabelle 1 ist die Belichtungsmenge in lux.s angegeben, der Potentialkontrast zwischen hellen und dunklen Stellen hingegen in Einheiten von V. Aus der Tabelle geht hervor, daß ein lichtempfindlicher Körper Z mit einer Zwischenschicht und einer Ladung haltenden bzw. Sperrschicht gemäß der Erfindung besonders gute Ergebnisse liefert.

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Tabelle 1

	Lichtempfind licher Körper	Belich tung	Potential- Kontrast	Belich- tung(25A:	Potential kontrast	Belich tung (58B)	Potential kontrast	Belich- tung(47B)	Potential kontrast
	W	2	200	CVl	100	0.8	120	1	100
	Σ	2	200	2	20	0.8	150	1	120
«Η C	Y	2	550	2	200	0.9	230	1	200
α	Z	2	800	2	300	0.8	450	1	400

Beispiel 3

Es wurde eine Muster- bzw. Vorlageplatte hergestellt, indem Farbfilter 25A, 58B und 4-7B auf eine Dicke von etwa 0,1 mm zugeschnitten an einer lichtdurchlässigen Glasplatte von 0,5 mm Dicke befestigt wurden, deren übrige Teile mit Schwarzpapier abgedeckt waren. Es wurden rote, grüne und blaue Negativ-Toner vorbereitet, wie sie von Canon Go. geliefert werden.

Der lichtempfindliche Körper Z gemäß Beispiel 2 wurde einem elektrofotografischen Verfahren ähnlich wie dort angegeben unterzogen, um die den roten, grünen und blauen Linien der Vorlagenplatte entsprechenden Bilder zu erzeugen. Dazu wurden zunächst die grünen und blauen Linien der Vorlageplatte abgedeckt, und es wurde ein elektrostatisches Latentbild entsprechend der roten Linie erzeugt und mittels des erwähnten roten Negativ-Toners unter Verwendung einer Pellbürsten-Einrichtung entwickelt. Anschließend wurden die roten und blauen Linien der Vorlagenplatte abgedeckt, und es wurde das elektrostatische Latentbild der roten Linie erzeugt und mittels des grünen Negativ-Toners unter Verwendung einer Fellbürsten-Einrichtung entwickelt. Schließlich wurden die roten und grünen Linien abgedeckt, und es wurde ein elektrostatisches Latentbild der blauen Linie erzeugt und mittels des blauen Negativ-Toners unter Verwendung einer Fellbürsten-Einrichtung entwickelt. Es ergaben sich außerordentlich deutliche bzw. scharfe Abbilder in roter, grüner bzw. blauer Farbe. Dies beweist, daß die lichtempfindlichen Körper gemäß der Erfindung hinsichtlich der Panchromasie und Lichtempfindlichkeit außerordentlich günstige Eigenschaften besitzen.

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Beispiel 4

Auf einen vernickelten Messingträger wurde Selen mit einem Te-Gehalt von fünf Gew.-Prozent zu einer Schichtdicke von 40 um aufgedampft. Während des Aufdampfens wurde die Temperatur der Unterlage auf etwa 7O⁰C gehalten. Auf die Aufdampfschicht wurde eine Polyester-Schicht von 12,5 p& Dicke mittels eines Epoxidharzes aufgebracht. Die Isolier-Oberfläche des so erzeugten lichtempfindlichen Körpers wurde im Dunkeln auf -I5OO V negatives Oberflächenpotential aufgeladen, und zwar mittels eines Primär-Ladevorganges in einem Corona-Entladungsgerät mit einer Spannung von -6 kV. Der aufgeladene lichtempfindliche Körper wurde im Hellen während einer verhältnismäßig langen Zeit liegengelassen, z.B. 10 min, doch konnte keine merkliche Veränderung des Oberflächenpotentials festgestellt werden, vielmehr blieb das Potential von -I5OO V erhalten. Dieses Versuchsergebnis bedeutet, daß eine hinreichende Injektion von Ladungsträgern aus der Grundplatte stattgefunden hat.

Beispiel 5

Auf einen Aluminiumträger, der auf etwa 7O⁰C gehalten wurde, wurde im Vakuum eine Ge-Schicht von etwa 0,5 ρ Dicke aufgedampft. Darüber wurde eine Schicht von As^Se, im Vakuum zu einer Dicke von etwa 4,0 um aufgedampft, die eine gleichrichtende Fotowiderstands-Schicht bildete. Auf letztere wurde eine ZnS-Schicht von etwa 0,5 pm Dicke als Ladung haltende bzw. Sperrschicht aufgedampft. Der so hergestellte Schichtkörper wurde an Luft während 2h bei 20O⁰C gehalten, worauf ähnlich Beispiel 4 eine Isolierschicht aufgebracht wurde.

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Der fertige lichtempfindliche Körper wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 4- untersucht. Es ergab sich, daß aus der Grundplatte eine ausreichende Injektion stattfindet.

Die in Beispiel 4 und 5 erwähnten lichtempfindlichen Körper wurden mit solchen lichtempfindlichen Körpern verglichen, die zwar unter gleichen Bedingungen hergestellt worden waren, jedoch keine Zwischenschicht enthielten. Tabelle 2 gibt die erzielten Resultate wieder.

Für die Vergleichsuntersuchung wurde eine elektrofotografische Behandlung mit den aufeinanderfolgenden Schritten des Primärladens, der Umladung mit gleichzeitiger Belichtung und der Ganzflächen-Bestrahlung des lichtempfindlichen Körpers vorgenommen. Dessen Vergleichseigenschaften waren Kontrast und Alterung. Das Primärladen wurde mittels einer Gorona-Entladevorrichtung bei -6,5 kV ausgeführt und ein Oberflächenpotential von -I7OO V erhalten. Die Umladung mit gleichzeitiger Belichtung erfolgte mit einer Beleuchtungsstärke von 1Θ lux im hellen Teil während einer Belichtungszeit von 0,5 s; für das Umladen wurde eine Corona-Entladungsvorrichtung mit + 6,5 kV benutzt. Der Kontrast wurde als Potentialdifferenz zwischen den hellen und dunklen Stellen des elektrostatischen Latentbildes gemessen, die den hellen bzw. dunklen Stellen der Vorlage entsprachen; als Maß für die Alterung diente die Abnahme des Kontrastes, die in Abständen von 3 min während der oben beschriebenen Behandlung gemessen wurde.

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Tabelle 2

	Kontrast	Alterung
Lichtempfindlicher Körper gemäß Beispiel 4	1,000 V	nicht feststell bar
Körper wie oben, Jedoch ohne Zwischen schicht	800 V	100 V'
Licht empfindlicher Körper gemäß Beispiel 5	1,200 V	nicht feststell bar
Körper wie oben, jedoch ohne Zwischen schicht	800 V	200 V

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Man ersieht aus den Meßergebnissen und den vorstehenden Darlegungen, daß ein lichtempfindlicher Körper gemäß der Erfindung die Injektion von Ladungsträgern aus einem Grund- bzw. Trägerkörper ganz erheblich verbessert und somit zur elektrofotografischen Behandlung mit einer Primärladung und einer gleichzeitig mit einer Belichtung erfolgenden Ent- bzw. Umladung geeignet ist.

Während vorstehend die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert wurde, bei denen nur bestimmte ausgewählte Werkstoffe benutzt wurden, ist festzuhalten, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung für die Zwischenschicht verschiedene andere Werkstoffe verwendet werden können, sofern sie nur die Injektion von Ladungsträgern aus einem Grundbzw. Trägerkörper entsprechend steigern, wobei die Steigerung gemäß dem in Beispiel 4 angegebenen Test ermittelbar ist.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung einschließlich konstruktive Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritten können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

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Claims

Pat ent ansprüche

;'iJ Elektro foto grafisch er lichtempfindlicher Körper, bestehend aus einer Grundschicht, einer lichtleitenden bzw. Fotowiderstands-Schicht und einer Isolierschicht, dadurch gekennzeichnet, daß an der Grundschicht-Seite der lichtleitenden bzw. Fotowider stands -Schicht (2) eine das Einführen von elektrischer Ladung erleichternde Zwischenschicht (4) angeordnet ist.
2. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Fotowiderstands-Schicht (2) eine Selen-Legierung enthält.
3. Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenschicht (4) derart ausgebildet ist, daß der KristalIisationsgrad der Fotowiderstands-Schicht (2) erhöht ist.

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4-. Körper nach Anspruch 2 oder 3» dadurch ge kennzeichnet , daß die Zwischenschicht (4·) hauptsächlich Nickel oder Germanium oder Selen bzw. eine Selen-Legierung enthält.
5. Körper nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich elektrische Ladung haltende bzw. Sperrschicht (5) vorhanden ist.
6. Körper nach wenigstens einem der Ansprüche 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (4) oder die Ladung haltende bzw.
Sperrschicht (5) weniger als sechs Prozent Tellur enthält.

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