DE2158333A1

DE2158333A1 - Electro photographic recording material - from arsenic containing selenium

Info

Publication number: DE2158333A1
Application number: DE19712158333
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl Phys Dr Kassel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1971-11-24
Filing date: 1971-11-24
Publication date: 1973-05-30

Abstract

An electro-photographic recording material of the known type from Se, or its cpds. or alloys which is applied to a conducting substrate and contains As as an additive, is improved by the presence of an additional very thin Se layer contg. 0.1% As on the As-contg. layer.

Description

"Elektrophotographisches Auf zeichnungsmaterial" Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial aus Seien, Selenverbindungen oder Begierungen mit Seien, das auf einen leitenden Träger aufgebracht ist und als einen Zusatzstoff Arsen enthält. "Electrophotographic Recording Material" The invention relates to an electrophotographic recording material made of selenium, selenium compounds or Desires with Be applied to a conductive support and as one Contains additive arsenic.

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. Electrophotographic processes and apparatus therefor will be in numerous areas of reproduction technology, e.g. B. for office copies, radiographic Imaging process or electrostatic printing process. They are based on the property of the photoconductive material when exposed to activating radiation change the electrical resistance and add electrical charges to the exposed Derive bodies.

Als photoleitende Stoffe sind beispielsweise Seien, Schwefel, Zinkoxid oder Gemische aus solchen Stoffen oder auch organische Stoffe, wie etwa Anthracen, Polyvinylcarbazole oder Phthalocyanine, bekannt geworden. Examples of photoconductive substances are selenium, sulfur and zinc oxide or mixtures of such substances or organic substances such as anthracene, Polyvinyl carbazoles or phthalocyanines have become known.

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. The photoconductive layer is on top of an electrically conductive one Applied carrier, usually in the form of a flat plate or 'a cylindrical Drum is formed and made of metal, such as aluminum, or an insulator with a conductive surface, such as glass with a transparent conductive one Layer, or can consist of paper.

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 entspricht. 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, äedenfalls 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. By generating an electrical charge and exposure to a activating radiation, a latent electrical energy is obtained on the photoconductive layer Charge image that corresponds to the optical image. Finds in the exposed areas namely, such an increase in the conductivity of the photoconductive layer takes place, that the electrical charge over the conductive carrier - at least partially, at least but more than in the unexposed areas - can flow off, while in the unexposed Make the electrical charge essentially retained; she can with one Image powder, a so-called toner, made visible and the resulting toner image eventually transferred to paper or other support.

Zu den elektrophotographisch wirksamen Stoffen gehören sowohl Substanzen im kristallinen wie im amorphen Zustand. The electrophotographically active substances include both substances in the crystalline as well as in the amorphous state.

Unter ihnen spielt z. 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.Among them z. B. amorphous selenium is a particularly important one Role and therefore has a wide range of practical uses. As more metastable Substance, the amorphous selenium has the tendency under certain conditions - for example at higher temperatures - to transition into the crystalline state.

Kristallisiertes Selen besitzt einen sehr viel kleineren elektrischen Widerstand als Selen im amorphen Zustand und ermöglicht daher nicht, eine genügend hohe und im Dunkeln 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. Crystallized selenium has a much smaller electrical value Resistance than selenium in the amorphous state and therefore does not allow a sufficient high and in the dark sufficiently slowly decaying surface charge build on the layer. Therefore, crystallized selenium is generally used for electrophotographic purposes are not used, and efforts are also made to to prevent the conversion of amorphous selenium into crystallized selenium if possible.

Andererseits gibt es Gesichtspunkte, die die Verwendung von kristallisierten Selenschichten durchaus als wünschenswert erscheinen lassen. Da kristallisiertes Selen im Gegensatz zu Selen im amorphen Zustand auch im langwelligen Teil des sichtbaren Spektrums oberhalb von 600 nm photoelektrisch empfindlich ist, kann bei seiner Verwendung auch dieser Teil des Spektrums nutzbar gemacht werden. Besonders vorteilhaft erscheint dabei eine Kombination von amorphem und kristallisiertem Selen. Da eine solche Schicht sowohl im blauen als auch im roten Spektralbereich empfindlich ist, erzielt man eine besonders hohe integrale Photoempfindlichkeit. On the other hand, there are considerations that prevent the use of crystallized Make selenium layers appear desirable. There crystallized Selenium, in contrast to selenium in the amorphous state, also in the long-wave part of the visible Spectrum above 600 nm is photoelectrically sensitive when used this part of the spectrum can also be made usable. Appears particularly beneficial a combination of amorphous and crystallized selenium. Because such a layer is sensitive both in the blue and in the red spectral range, one achieves a particularly high integral photosensitivity.

Die Herstellung solcher teilkristallisierter Schichten kann sowohl durch die Temperaturführung bei der Herstellung als auch durch nachträgliche Temperaturbehandlung gesteuert werden. Dabei kann man z. B. die Herstellungsbedingungen so wählen, daß in die amorphe Selenschicht viele kleine Kristalle eingelagert sind oder daß auf einem Schichtträger eine Nehrschichtanordnung erzeugt wird, bei der mindestens äe eine kristallisierte und eine amorphe Selenschicht vorhanden sind. The production of such partially crystallized layers can be both through the temperature control during production as well as through subsequent temperature treatment being controlled. You can z. B. choose the manufacturing conditions so that many small crystals are embedded in the amorphous selenium layer or that on A multilayer arrangement is produced on a layer support, in which at least äe a crystallized and an amorphous selenium layer are present.

Ein Nachteil aller bisher bekannten Kombinationssysteme liegt darin, daß auch bei niedriger Temperatur, wie etwa Zimmertemperatur, durch das Vorhandensein von Eristallisationskeimen eine verstärkte Möglichkeit zur Eristallisation gegeben ist und diese daher durch die ganze photoempfindliche Schicht hindurchwandert. Dabei wird das amorphe Selen schließlich soweit in kristallisiertes Selen übergeführt, daß es für elektrophotographische Zwecke nicht mehr gebraucht werden kann. A disadvantage of all previously known combination systems is that that even at low temperature, such as room temperature, by the presence of eristallization nuclei given an increased possibility of eristallization and this is therefore photosensitive through the whole Layer migrates through. The amorphous selenium is finally converted into crystallized selenium to the extent that that it can no longer be used for electrophotographic purposes.

Es ist bekannt, daß der unerwünschte und unkontrollierte Übergang des amorphen Selens in den kristallisierten Zustand durch Kristallisationshemmer verhindert oder hinreichend lange verzögert werden kann. It is known that the undesirable and uncontrolled transition of amorphous selenium into the crystallized state by means of crystallization inhibitors prevented or delayed for a sufficiently long time.

Zu solchen Kristallisationshemmern gehören beispielsweise Phosphor, Arsen oder Antimon oder ein Gemisch aus diesen Stoffen. Von ihnen hat besonders Arsen in einer Konzentration von etwa 0,1 bis 48 % im elementaren Zustand oder als Arsenverbindung Anwendung für den genannten Zweck gefunden. Ebenfalls ist eine gleichzeitig dabei auftretende Erhöhung der Glastransformationstemperatur auf den Arsenzusatz zurückzuführen. Such anti-crystallization agents include, for example, phosphorus, Arsenic or antimony or a mixture of these substances. Of them has special Arsenic in a concentration of about 0.1 to 48% in the elemental state or as Arsenic compound found application for the stated purpose. There is also one at the same time the resulting increase in the glass transformation temperature due to the addition of arsenic traced back.

Zusätze zu Selen wirken bekanntlich andererseits aber auch oft nachteilig auf die elektrophotographischen Eigenschaften des Aufzeichnungsmaterials ein. So hat z. B. der Arsenzusatz auch einen verstärkten Potentialabfall im Dunkeln und eine verringerte Lichtempfindlichkeit zur Folge. Diese Nachteile ließen sich bisher nur durch umständliche und aufwendige Verfahrensschritte wieder beheben, beispielsweise durch Mehrfachdotierungen oder durch die Flash-Verdampfung, die zu einer bestimmten Verteilung des Zusatzstoffes in der Selenschicht führt, oder durch die Verdampfung unterschiedlich dotierter Stoffe gleichzeitig und nacheinander aus verschiedenen Verdampfern. On the other hand, additions to selenium are known to have a disadvantageous effect on the electrophotographic properties of the recording material. So has z. B. the addition of arsenic also increases the potential drop in the dark and a reduced photosensitivity result. These disadvantages have been resolved so far can only be remedied by cumbersome and time-consuming procedural steps, for example by multiple doping or by flash evaporation, which leads to a specific Distribution of the additive in the selenium layer leads, or by evaporation differently doped substances simultaneously and one after the other from different Evaporators.

Aufgabe der Erfindung ist ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial aus Selen, Selenverbindungen oder Legierungen mit Selen, das auf einen leitenden Träger aufgebracht ist und als einen Zusatzstoff Arsen enthält, jedoch nicht die Nachteile der erhöhten Dunkelleitfähigkeit und der verminderten Lichtempfindlichkeit zeigt und zu dessen Herstellung auch nicht die obengenannten umständlichen Verfahrensschritte erforderlich sind. The object of the invention is an electrophotographic recording material made of selenium, selenium compounds or alloys with selenium, which is on a conductive Carrier is applied and contains arsenic as an additive, but not the Disadvantages of the increased dark conductivity and the reduced sensitivity to light shows and for its production also not the abovementioned cumbersome process steps required are.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial aus Selen, Selenverbindungen oder Legierungen mit Selen, das auf einen leitenden Träger aufgebracht ist und als einen Zusatzstoff Arsen enthält, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich auf der Arsen enthaltenden Selenschicht zusätzlich eine sehr dünne, weniger als 0,1 % Arsen enthaltende Selenschicht befindet. This object is achieved with an electrophotographic recording material made of selenium, selenium compounds or alloys with selenium, which is on a conductive Carrier is applied and contains arsenic as an additive, according to the invention solved in that there is an additional selenium layer containing arsenic very thin selenium layer containing less than 0.1% arsenic is located.

Die Konzentration des Arsens fällt beim Übergang von der einen Schicht zu der zusätzlich aufgebrachten Selenschicht sprunghaft und/oder kontinuierlich ab. The concentration of arsenic falls on the transition from one layer to the additionally applied selenium layer abruptly and / or continuously away.

Überraschenderweise hat sich nämlth h gezeigt, daß durch die sehr dünne zusätzlich auf die Selenschichtoberfläche aufgebrachte Selenschicht, die zweckmäßigerweise eine Schicht dicke von 0,1 bis 5/um, vorzugsweise von 0,2 bis 2/um , aufweist und aus nur sehr wenig dotiertem oder auch aus ganz reinem Selen besteht, die Nachteile der Arsendotierung, wie erhöhte Dunkelleitfähigkeit und verminderte Lichtempfindlichkeit vermieden werden, ohne daß dabei auf die Vorteile der Erhöhung der Glastransformationstemperatur und der Hemmung der Kristallisation der den Hauptteil des Aufzeichnungsmaterials ausmachenden Selenschicht verzichtet werden muß. Surprisingly, it has been shown that the very thin selenium layer additionally applied to the selenium layer surface, which is expediently a layer thickness of 0.1 to 5 μm, preferably 0.2 to 2 μm, and consists of very little doped or very pure selenium, the disadvantages the arsenic doping, such as increased dark conductivity and decreased photosensitivity can be avoided without taking advantage of the increase in the glass transformation temperature and the inhibition of crystallization of the major part of the recording material selenium layer that constitutes it must be dispensed with.

So konnte in einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials, das durch Aufdampfen einer 60/um dicken und 2 % Arsen enthaltenden Selenschicht erzeugt wurde, festgestellt werden, daß der Potentialabfall nach einem zyklischen Betrieb von 10 Minuten etwa 1 % betrug. Eine unter gleichen Bedingungen hergestellte, belichtete und gemessene Schicht, die zusätzlich noch eine erfindungsgemäße 1/um starke aufgedampfte Schicht aus reinem Selen erhielt, zeigte dagegen einen Potentialabfall von etwa 53 %. Thus, in one embodiment of the recording material according to the invention, by vapor deposition of a 60 μm thick selenium layer containing 2% arsenic was generated, it can be determined that the potential drop after a cyclical 10 minute operation was about 1%. A manufactured under the same conditions, exposed and measured layer, which additionally has a 1 / um according to the invention received a strong vapor-deposited layer of pure selenium, on the other hand, showed a drop in potential of about 53%.

Die Figur zeigt in teilweise schematischer Darstellung eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials. Auf einem Träger 1 befindet sich eine Selenschicht 2, deren Arsengehalt oberhalb von 0,1 96 liegt. The figure shows a possible one in a partially schematic representation Embodiment of the recording material according to the invention. On a carrier 1 there is a selenium layer 2, the arsenic content of which is above 0.196.

Auf dieser Selenschicht 2 befindet sich eine sehr dünne weitere Selenschicht 3, die weniger als 0,1 96 Arsen enthält.On this selenium layer 2 there is a very thin further selenium layer 3, which contains less than 0.196 arsenic.

Claims

Electrophotographic recording material made from selenium, selenium compounds or alloys with selenium, which is applied to a conductive support and as contains an additive arsenic, characterized in that on the arsenic containing selenium layer (2) additionally a very thin, less than 0.196 arsenic containing selenium layer (3) is located.

2. Electrophotographic recording material according to claim 1 ,. characterized in that on the arsenic-containing selenium layer (2) additionally a very thin arsenic-free selenium layer (3) is located.

3. Electrophotographic recording material according to claim 1 or 2, characterized in that the additional selenium layer (3) is one layer thickness from 0.1 to 5 µm.

4. Electrophotographic recording material according to claim 1 to 3, characterized in that the additional selenium layer (3) has a layer thickness from 0.2 to 2 µm.

5. Electrophotographic recording material according to claim 1 to 4, characterized in that the selenium layer containing arsenic as an additive (2) Contains 0.1 to 4896 arsenic.

6. Electrophotographic recording material according to claim 1 to 5, characterized in that the concentration of arsenic in the transition from a layer (2) to the additionally applied selenium layer (3) abruptly and / or ks drops continuously.

L e r s e i t e