DE2064247B2 - Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mi: einem Schichtträger, einer Selen und einen Kristallisationshemmer enthaltenden Schicht und einer Selen enthaltenden, von Kristallisationshemmern freien Schicht.

Elektrophotographische Verfahren und Vorrichtungen hierzu werden in zahlreichen Gebieten der Vervielfältigungstechnik, z. B. für Bürokopien, röntgenographische Abbildungsverfahren oder elektrostatische Druckverfahren, angewendet. Sie beruhen auf der Eigenschaft des photoleitenden Materials, bei Belichtung mit einer aktivierenden Strahlung den elektrischen Widerstand zu ändern und elektrische Ladungen an den belichteten Stellen abzuleiten.

Als photoleitende Stoffe sind beispielsweise Selen, Schwefel, Zinkoxid oder Gemische aus solchen Stof- « fen oder auch organische Stoffe, wie etwa Anthracen, Polyvinylcarbazole oder Phthalocyanine, bekanntgeworden.

Die photoleitende Schicht ist dabei auf einem elektrisch leitenden Träger aufgebracht, der meist in Form einer ebenen Platte oder einer zylindrischen Trommel ausgebildet ist und aus Metall, wie etwa Aluminium, oder aus einem Isolator mit einer leitenden Oberfläche, wie etwa Glas mit einer transparenten leitenden Schicht, oder auch aus Papier bestehen kann.

Durch Erzeugung einer elektrischen Aufladung und Belichtung mit einer aktivierenden Strahlung erhält man auf der photoleitenden Schicht ein latentes elektrisches Ladungsbild, das dem optischen Bild einspricht. An den belichteten Stellen findet nämlich eine solche Erhöhung der Leitfähigkeit der photoleitenden Schicht statt, daß die elektrische Ladung über den leitenden Träger - zumindest teilweise, jedenfalls aber stärker als an den unbelichteten Stellen - abfließen kann, während an den unbelichteten Stellen die elektrische Ladung im wesentlichen erhalten bleibt; sie kann mit einem Bildpulver, einem sogenannten Toner, sichtbar gemacht und das entstandene Tonerbild schließlich auf Papier oder eine andere Unterlage übertragen werden. .

Zu den elektrophotographisch wirksamen Stoffen gehören sowohl Substanzen im kristallinen wie im amorphen Zustand. Unter ihnen spielt i. B. das amorphe Selen eine besonders wichtige Rolle und findet daher eine vielfältige praktische Verwendung. Als metastabiler Stoff hat das amorphe Selen das Bestreben, unter gewissen Bedingungen - etwa bei höheren Temperaturen - in den kristallinen Zustand überzugehen.

Kristallisiertes Selen besitzt einen sehr viel kleineren elektrischen Widerstand als Selen im amorphen Zustand und ermöglicht daher nicht, eine genügend hohe und im Dankeln genügend langsam abklingende Oberflächenladung auf der Schicht aufzubauen. Deshalb wird kristallisiertes Selen im allgemeinen für elektrophotographische Zwecke nicht verwendet, und man ist darüber hinaus bestrebt, die Umwandlung von amorphem Selen in kristallisiertes nach Möglichkeit zu verhindern.

Zur Verhinderung dieser Umwandlung sind Stoffe bekanntgeworden, die dem amorphen Photoleiter zugefügt werden und durch deren Anwesenheit die Kristallisationsneigung bzw. die Kristallisationsgeschwindigkeit stark herabgesetzt wird. So bewirkt z. B. ein Zusatz etwa von Phosphor, Arsen oder Antimon oder von einem Gemisch aus diesen Stoffen zu amorphem Selen, daß die Kristallisation nicht oder nur sehr langsam fortschreitet.

Der Anteil solcher Kristallisationshemmer an der photoleitenden Schicht ist von der jeweiligen Art des Dotierstoffes abhängig. Beispielsweise hat sich bei Arsen ein Zusatz etwa von 0,1 bis 50% als vorteilhaft erwiesen.

Nachteilig bei diesen Kristallisationshemmern ist jedoch, daß es verfahrensmäßig Schwierigkeiten bereitet, homogene Verteilungen der Kristallisationshemmer in den photoleitenden amorphen Stoffen zu erhalten. Liegen z. B. - wie bei amorphem Selen als einem photoleitenden Stoff und wie bei Arsen als einem für amorphes Selen geeigneten Kristallisationshemmer - die Dampfdrücke merklich auseinander, so erhält man beim Verdampfen solcher Stoffe - also beispielweise einer arsenhaltigen Selenschmelze eine inhomogene Arsenverteilung im Kondensat. Um auch in diesen Fällen zu homogenen Kondensaten zu kommen, ist man gezwungen, aufwendige technologische Vorkehrungen zu treffen und z. B. das umständliche Flash-Verfahren für das Aufdampfen anzuwenden.

Ein weiterer Nachteil der Kristallisationshemmer liegt u. U. in ihrem hohen Preis. Hochreines Arsen ist beispielsweise im Vergleich zu Selen sehr teuer. Wenn nun, wie oben angeführt, ein erheblicher Anteil - etwa bis zur Hälfte - des photoleitenden amorphen Selens durch das als Kristallisationshemmer verwendete Arsen ersetzt wird, werden die Fertigungskosten merklich und in unerwünschter Weise erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial aus einem photoleitenden amorphen Stoff anzugeben, bei dem mit Sicherheit auch bei längerer Benutzung der amorphe Zustand und damit die elektrophotographische Brauchbarkeit erhalten bleibt und eine Umwandlung in den für elektrophotographische Zwecke schlecht oder gar nicht geeigneten kristallisierten Zustand verhindert wird, dessen Herstellung gleichzeitig

aber nur einen vergleichsweise geringen technologischen Aufwand und auch vergleichsweise nur geringen Materialkostenaufwand erfordert.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial mit einem Schichtträger, einer Selen und einen Kristallisationshemmer enthaltenden Schicht und einer Selen enthaltenden von Kristallisationshemmern freien Schicht, erfindungsgcAiäß dadurch gelöst, daß es auf der Selen enthaltenden, von Kristallisationshemmern freien Schicht eine Selen und einen Kristallisationshemmer enthaltende Schicht enthält.

Es konnte nämlich gezeigt werden, daß die Kristallisation der amorphen photoleitenden Schicht praktisch immer nur von den Grenzflächen, d. h. der freien Oberfläche und der an die Unterlage anliegenden Schicht, ausgeht. Bei diesen Grenzflächen treten nämlich z. B. durch mechanische Beanspruchung leichte Beschädigungen auf, die als Kristallisationszentren wirken können. In entsprechender Weise können auch die Strukturen der Unterlage Veranlassung zu einem Wachsen von Kristallen in die amorphe photoleitende und auf der Unterlage aufgebrachten Schicht geben.

Das Innere der amorphen photoleitenden Schicht ist dagegen weitaus weniger gefährdet und als Ausgangspunkt für eine Kristallisation, die sich im weiteren Verlauf durch den ganzen Photoleiter ausbreitet, von geringerer Bedeutung.

Man erreicht mit dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterial daher einen für die Praxis völüg ausreichenden Schutz vor einer Kristallisation der amorphen Schicht. Dieser Schutz ist nicht wesentlich geringer als bei einer kontinuierlichen Verteilung der Kristallisationshemmer über die gesamte Schichtdicke.

Desgleichen besteht ebenfalls kein Nachteil gegenüber einer kontinuierlichen Verteilung, wenn die Zusatzstoffe nicht nur zum Zweck der Kristallisationshemmung, sondern auch im Hinblick auf eine Erweiterung des spektralen Empfindlichkeitsbereiches des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials verwendet werden. So wird beispielsweise durch eine Dotierung von Selen mit Arsen die spektrale Empfindlichkeit des Selens im Roten, d. h. dem Bereich größerer Wellenlänge, erhöht.

Da aber die Absorption des sichtbaren Lichtes, abgesehen vom Ausläufer der Absorptionskante im wesentlichen in einer sehr dünnen Oberflächenschicht erfolgt, genügt die Beschränkung der Dotierung auf eine dünne Oberflächenschicht, wie es von der Erfindung vorgesehen ist, um den gleichen Erfolg bei der Verschiebung der Absorptionskante des Selens zu erzielen, als wenn eine homogene Dotierung der gesamten Schicht bestände.

Auf der anderen Seite wei .t das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial eine Reihe von wesentlichen Vorteilen auf.

Einmal gelingt es nämlich dadurch, daß die Gegenwart von Kristallisationshemmern auf zwei dünne Schichten beschränkt wird, ihren Anteil an der Gesamtmenge des Photoleiters gering zu halten. Im Falle der Verwendung von Arsen als Kristallisationshemmer für amorphes Selen bedeutet dies - wie oben erklärt wurde - eine wesentliche Einsparung bei den Materialkosten.

Weiter ist es gerade durch die Beschränkung auf

dünne Schichten, die zweckmäßigerweise jeweils eine Dicke von etwa 0,1 bis 10 //m aufweisen, möglich, in diesen Schichten einen besonders hohen Anteil an Kristallisationshemmern einzuhalten und damit eine hohe Sicherheit vor einer Umwandlung des amorphen

ίο in den kristallinen Zustand zu erzielen. Aus diesem Grunde ist das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial einem Aufzeichnungsmaterial mit gleicher Gesamtmenge an Kristallisationshemmern, aber kontinuierlicher Verteilung über die gesamte Schichtdicke hin in seiner Wirksamkeit überlegen.

Außerdem ist es als vorteilhaft anzusehen, daß hohe Anteile an Kristallisationshemmern angewendet werden können, ohne gleichzeitig deren nachteilige Wirkungen in Kauf nehmen zu müssen. Ein hoher Gehalt von beispielsweise Arsen in Selen würde nämlich bei homogener Zumischung zu einer unzulässig hohen Dunkelleitfähigkeit des amorphen Selens führen, was bei dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterial jedoch nicht der Fall ist

Schließlich zeichi.ct sicn das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial noch durch seine verhältnismäßig einfache Herstellung aus, weil der Hauptteil als ein von Kristallisationshemmern freier Bereich in üblicher Weise, z. B. durch Aufdampfen, ohne Anwendung aufwendiger Verfahren, wie z. B. des Flash-Verfahrens, erzeugt werden kann.

Als geeigneter Stoff für das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial hat sich beispielsweise Selen erwiesen, das entweder in elementarer Form oder als Selenverbindung oder als Legierung mit Selen verwendet wird. Als Kristallisationshemmer haben sich beispielsweise Arsen, Antimon oder Phosphor oder ein Gemisch aus diesen Stoffen bewährt. Ihr Anteil an der photoleitenden Schicht ist von der jeweiligen Art des Dotierstoffes abhängig. Beispielsweise hat sich bei Arsen ein Zusatz zwischen 0,1 und 50 Gewichtsprozent als vorteilhaft erwiesen. Daneben können natürlich 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.

Die Zeichnung zeigt in teilweise schematischcr Darstellung ein Ausfiihrungsbeispiel für das erfindungsgemäße elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial.

Auf einer Trägerplatte 1, die beispielsweise aus Aluminium oder Glas mit einer transparenten Zinn dioxid-Schicht besteht, befinden sich eine dünne Schicht 2, die Kristallisationshemmer enthält, und auf dieser Schicht 2 eine im wesentlichen von Kristallisationshemmern freie weitere Schicht 3, die ihrerseits wieder eine dünne Schicht 4 trägt, die Kristallisationshemmer enthält und die die freie Oberfläche des Auf- Zeichnungsmaterials bildet.

Die Schichten 2, 3 und 4 bestehen beispielsweise aus amorphem Selen, das in den Schichten 2 und 4 etwa mit Arsen versetzt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   L Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial mit einem Schichtträger, einer Selen und einen Kristallisationshemmer enthaltenden Schicht und einer Selen enthaltenden, von Kristallisationshemmern freien Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß es auf der Selen enthaltenden, von Kristallisationshemmern freien Schicht »° eine Selen und einen Kristallisationshemmer enthaltende Schicht enthält.
2. 2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zwischen 0,1 und 10 μπι dicke Schichten n.it einem Kristallisation- >5 hemmer enthält.
3. 3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten zwischen 0,1 und 50 Gewichtsprozent Kristallisationshemmer enthalten.
4. 4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten als Kristallisationshemmer Arsen und/oder Antimon und/oder Phosphor enthalten.

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