DE2159387A1

DE2159387A1 - Elektrophotographischer Aufzeichnungsträger

Info

Publication number: DE2159387A1
Application number: DE19712159387
Authority: DE
Inventors: Joseph John Trenton N.J. Hanak (V.St.A.); Hauenstein, Dieter, Reinach (Schweiz); Kiess, Helmut Gustav, Hightstown, NJ. (V.St.A.)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1970-12-04
Filing date: 1971-11-30
Publication date: 1972-06-08
Also published as: JPS4711735A; GB1321769A; NL7116657A; FR2117186A5; BE776178A; CA947132A; AU3629771A; JPS4933667B1; CH544955A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrophotographischen Aufzeichnungsträger mit einer transparenten Photoleiterschicht und einem Substrat, dessen elektrische Leitfähigkeit größer ist als die der Photoleiterschicht.

Ein bekannter elektrophotographischer Aufzeichnungsträger enthält ein elektrisch leitendes Substrat, das mit einer Dispersion aus einem anorganischen Photoleitermaterial, wie Zinkoxid oder Tetanoxid, in einem Harzbindemittel überzogen ist. Die Beschichtung dieser Aufzeichnungsträger ist jedoch nicht transparent, so daß keine projizierbaren Bilder hergestellt werden können, und außerdem hat sie eine verhältnismäßig geringe Abriebfestigkeit, was insbesondere dann von Nachteil ist, wenn das aufjdem Aufzeichnungsträger entwickelte Tonerbild auf ein Bildempfangsmaterial übertragen und der elektrophotographische Aufzeichnungsträger anschließend gereinigt und erneut verwendet werden soll.

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Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen elektrophotographischen Aufzeichnungsträger anzugeben, der eine transparente, sehr harte und abriebfeste Photoleiterschicht enthält.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen elektrophotographischen Aufzeichnungsträger der eingangs genannten Art gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Photoleiterschicht aus einem zerstäubten Photoleitermaterial besteht.

Der vorliegende Aufzeichnungsträger eignet sich besonders für die elektrophotographische Herstellung von transparenten Projektionsvorlagen und aufgrund seiner sehr harten abriebfesten Photoleiterschicht für elektrophotographische Verfahren, bei denen das durch die Entwicklung erzeugte Tonerbild nicht auf dem Aufzeichnungsträger selbst fixiert sondern auf ein Bildempfangsmaterial übertragen wird und der Aufzeichnungsträger anschließend erneut verwendet werden kann.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung enthält das Substrat eine transparente Schicht aus einem elektrisch leitenden Material auf einem transparenten Träger element, so daß ein transparenter elektrophotographischer Aufzeichnungsträger für die Herstellung projizierbarer Bilder zur Verfügung steht.

Die transparente, durch Zerstäubung hergestellte Photoleiterschicht ist wesentlich unempfindlicher gegen Abrieb, Hitze, elektrische Felder oder organische Flüssigkeiten als die bekannten Photoleiterschichten, die Zinkoxidteilchen enthalten. Außerdem ist auch die Dunkelentladungszeit des vorliegenden elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers länger als bei diesen bekannten Aufzeichnungsträgern. Die transparente Ausführungsform eignet sich zur Herstellung von Kontaktkopien, Vergrößerungen und projizierbaren Bildern.

Der Erfindungsgedanke wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

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Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht eines elektrophotographischen Aufzeichnungsträgers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht einer Einrichtung zum Herstellen von elektrophotographischen Aufzeichnungsträgern gemäß der Erfindung.

Beispiel I

Der in Fig. 1 dargestellte elektrophotographische Aufzeichnungsträger 10 enthält ein Substrat 12 und eine im wesentlichen transparente Photoleiterschicht 14 aus einem photoleitfähigen Material, das durch Zerstäubung, insbesondere Hochfrequenz- oder Kathodenzerstäubung, auf die obere Seite 16 des Substrats 12 aufgebracht ist. Das Substrat 12 enthält ein transparentes Trägerelement 18, z.B. eine Platte aus Glas, Quarz oder einem transparenten Kunststoff, z.B. einem Polyester, das eine transparente, elektrisch leitende Schicht 20 trägt.

Die elektrisch leitende Schicht 20, z.B. Zinnoxid oder zinndotiertes Indiumoxid (In₃O₃ - SnO-) wird durch irgendein bekanntes Verfahren auf die Oberseite 22 des transparenten Trägerelements 18 aufgebracht. Als elektrisch leitende Schicht 20 kann auch eine sehr dünne, im wesentlichen transparente Schicht aus einem Metall, wie Aluminium oder Chrom, verwendet werden, die in bekannter Weise auf die Oberseite 22 des Trägerelements 18 im Vakuum aufgedampft wird.

Die im wesentlichen transparente Photoleiterschicht 14 ist etwa 0,05 bis 20 ,um dick und enthält ein zerstäubtes photoleitfähiges Material, wie z.B. Zinkoxid, Titandioxid, Cadmiumsulfid, Cadmiumselenid oder Zinksulfid. Das bevorzugte Material für die Schicht 14 ist zerstäubtes Zinkoxid. Wie die Photoleiterschicht 14 auf die Oberseite 16 der leitenden Schicht 20 aufgebracht werden kann, wird weiter unten noch erläutert. Der Aufzeichnungsträger 10 ist transparent, so daß er als Negativ zur

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Herstellung von Kontaktkopien oder Vergrößerungen oder als Positiv zur Projektion wie ein übliches Diapositiv verwendet werden kann.

Beispiel II

Der in Fig. 2 als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte elektrophotographische Aufzeichnungsträger 24 enthält eine im wesentlichen transparente Photoleiterschicht 26 auf einem photoleitfähigen Material, das durch Zerstäuben auf die Oberseite 28 eines Substrats 30 aufgebracht worden ist. Das Substrat 30 ist eine Folie oder Platte aus einem elektrisch leitfähigen Material, z.B. Aluminium, Chrom oder Edelstahl. Die Photoleiterschicht 26 des Aufzeichnungsträgers 24 entspricht der Photoleiterschicht 14 des Aufzeichnungsträgers 10 und ist wie diese durch Zerstäuben auf das zugehörige Substrat aufgebracht worden, wie es beispielsweise in Verbindung mit der in Flg. 3 dargestellten Hochfrequenz-Zerstäubungseinrichtung beschrieben wird. Wenn die Oberseite 28 des Substrats 30 glatt ist wie ein Spiegel, kann das auf dem Aufzeichnungsträger 26 entwickelte Bild durch Reflexion vom Aufzeichnungsträger projiziert werden.

Fig. 3 zeigt eine Zerstäubungseinrichtung 32 mit der die dünnen, transparenten Photoleiterschichten 14 und 26 aus photoleitf ähigem Material auf die Substrate 12 bzw. 30 der Aufzeichnungsträger 10 bzw. 24 aufgebracht werden können. Die Konfiguration der Zerstäubungseinrichtung 32 ist im wesentlichen zylindrisch. Sie enthält eine geerdete kreisförmige Grundplatte 34 mit Öffnungen 36 und 38. Die Öffnung 36 ist über eine Rohrleitung 40 mit einem Gasvorrat 41 verbunden, so daß Gase, wie Sauerstoff (O₂) und Argon (Ar) in die Einrichtung 32 eingeleitet werden können. Die Öffnung 38 ist über eine Rohrleitung 42 mit einer Vakuumpumpanlage 44 verbunden, mit der die Einrichtung 32 evakuiert werden kann.

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Auf der Oberseite 48 der Grundplatte 34 befindet sich ein glockenförmiger Rezipient 46, der vakuumdicht bezüglich der Grundplatte abgedichtet ist. Der Rezipient 46 bildet also mit der Grundplatte 34 eine Kammer 50, die durch die Vakuumpumpanlage 44 evakuiert werden kann.

Die Grundplatte 34 hat außerdem eine Mittelöffnung 54, in der sich ein elektrischer Isolator 52 befindet, durch den eine Elektrode 56 in die Kammer 50 führt. Am oberen Ende der Elektrode ist eine elektrisch leitende Platte, z.B. aus Aluminium, Kupfer oder Messing, angebracht, die die Kathode 58 der Einrichtung 32 bildet. Die Elektrode 56 und die Kathode 58 sind in der Kammer 50 von einer geerdeten zylindrischen Abschirmung 6.0- im Abstand umgeben. Im Abstand von. etwa 5 cm von der Kathode 58 ist in der Kammer 5O eine geerdete, plattenförmige Anode 32 angeordnet.

Zwischen die Kathode 58 und die Anode 62 ist eine Hochfrequenzquelle geschaltet. Hierfür ist die geerdete, plattenförmige Anode 34 über den geerdeten Außenleiter 64 eines Koaxialkabels mit dem entsprechenden Anschluß eines Hochfrequenzgenerators 65 verbunden. Der andere Anschluß des Hochfrequenzgenerators ist über ein nicht dargestelltes Abs timing! ied, den Mittelleiter 66 des Koaxialkabels und die Elektrode 56 mit der Kathode 58 verbunden. Eine eingehende Erläuterung des Zerstäubungsverfahrens findet sich in der Veröffentlichung "R-F Sputtering Process" von J.L. Rossen und J.J. O'Neill jr. im RCA Review, Juni 1968.

Das überziehen der elektrisch leitenden Substrate 12 und der Aufzeichnungsträger 10 bzw. 24 mit den transparenten, durch Zerstäubung aufgebrachten Photoleiterschichten 14 und 26 geschieht mit der Einrichtung 32 wie folgt: Das Substrat 12 des Aufzeichnungsträgers 10 wird an der Unterseite 68 der Anode 62 so angebracht, daß das transparente Element 18an der Anode anliegt und an dieser durch irgendwelche geeigneten Mittel, wie Haken oder Klammern 70 und 72, die von der Anode 62 nach unten vorsprinqen und an der Oberfläche 16 der elektrisch leitenden

Schicht 20 angreifen, gehalten wird. Auf die Oberseite 75 der Kathode 58 wird ein Beschußelement oder Target 74, wie eine flache Scheibe aus Zink oder Titan angeordnet. Das Target 74 ist z.B. eine Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 12,7 cm und einer Dicke von etwa 0,16 cm. Das Substrat 12 ist eine etwa 5 χ 5 cm große Platte.

Die Kammer 50 wird durch die Vakuumpumpanlage 44 auf einen Druck unter 1 χ 1Q~" Torr evakuiert. Anschließend füllt man die evakuierte Kammer 50 durch die Rohrleitung 40 mit einer Mischung aus Säuerstoff und Argon unter einem Druck zwischen 5 und 2O Torr, Vom Hochfrequenzgenerator 65 wird dann zwischen die Kathode 58 und die Anode 62 eine hochfrequente Spannung von etwa 1 bis 3 kV__ gelegt. Die erforderliche Hochfrequenzspannung und Leitung hängen von der Größe des Targets und den Verlusten im System ab. Die resultierende Stromdichte in der Entladung zwischen der Kathode 58 und der Anode 62 liegt vorzugsweise im Bereich zwisehen 1 und 4 mÄ/cm . Der Hochfrequenzgenerator 65 muß in der Lage sein, die hierfür erforderliche Leistung zu liefern und alle etwaigen Verluste in der Einrichtung zu decken. Die Frequenz soll mindestens 10 Hz betragen, damit eine nennenswerte Zerstäubung auftritt. Eine bevorzugte Frequenz ist 13,560 MHz. Wenn die Leistung 3 kW überschreitet, kann eine Wasserkühlung der Kathode 58 und der Anode 62 erforderlich werden. Das Verhältnis von Sauerstoff zu Argon in der Kammer 50 ist vorzugsweise 80 % Sauerstoff zu 20 % Argon, es kann jedoch irgendwo zwischen 100 % Sauerstoff zu 0 % Argon und 50 % Sauerstoff zu 50 % Argon liegen. Bei den angegebenen Bedingungen beträgt die Zerstäubungsgeschwindigkeit des Zinktargets 74 etwa 40 bis 100 8-Einheiten pro Minute.

Bei der Zerstäubung prallen Argon- und Sauerstoffionen auf das Zinktarget 74 auf der Kathode 58 auf und vom Target 74 werden dadurch Zinkatome emittiert. Diese Zinkatome reagieren mit dem Sauerstoff in der Kammer 50 und schlagen sich als Zinkoxid auf der Oberfläche 16 des Substrats 12 nieder. Die Zerstäubung wird

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solange fortgesetzt, bis der Zinkoxidniederschlag auf dem Substrat 12 eine Dicke zwischen 0,05 und 20 /Um, vorzugsweise zwischen etwa 1 und 2 ,um erreicht hat. Wenn das Target 74 nicht aus Zink sondern aus Titan besteht, schlägt sich auf der Oberfläche 16 des Substrats 12 ein Titandioxid unter praktisch den gleichen Bedingungen wie sie oben für die Zinkoxidschicht -erläutert wurden, nieder.

Das Target 74 kann an Stelle von Metall auch Zinkoxid oder Titandioxid enthalten oder aus diesen Materialien bestehen, ohne daß sich die in Verbindung mit der Verwendung des massiven Meta11-targets 74 beschriebenen Bedingungen am Niederschlagen der transparenten Schichten aus Zinkoxid oder Titandioxid auf der Oberfläche 16 des Substrats 12 nennenswert ändern. In gleicher Weise kann man auch transparente Schichten aus zerstäubtem Cadmiumsulfid, Cadmiumselenid und Zinksulfid durch Zerstäuben von Targets aus diesen Materialien in einer Argonatmosphäre herstellen.

Das transparente Substrat 12 des Aufzeichnungsträgers 10 kann in der Einrichtung 32 durch das aus einem Metallblech oder einer Metallplatte bestehende Substrat 30 des Aufzeichnungsträgers 24 ersetzt werden und man kann dann die transparente Schicht 26 auf dem Substrat 30 in praktisch der gleichen Weise niederschlagen, wie es anhand des Aufbringens der transparenten Photoleiterschicht 14 auf das Substrat 12 beschrieben wurde.

Für die Belichtung eines elektrostatisch aufgeladenen Aufzeichnungsträgers 10 oder 24, der eine durch Zerstäubung aufgebrachte Schicht aus Zinkoxid enthält, eignet sich am besten Licht mit einer Wellenlänge zwischen 3200 und 4200 Angström-Einheiten.

Die transparenten photoleitfähigen Schichten 14 und 16 aus Zinkoxid oder Titandioxid haben bessere elektrische Eigenschaften als die bekannten Photoleiterschichten. Die Dunkelentladungszeit (also die Fähigkeit, im Dunkeln eine elektrostatische Ladung zu halten) ist mehr als doppelt so lang als die von kommerziell erhältlichen Aufzeichnungsträger, die handelsübliche Zinkoxidteilchen enthalten. Ferner ist der Stör-

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abstand (also die Fähigkeit, entwickelte Bilder mit gutem Kontrast auf klarem Untergrund zu liefern) wesentlich besser als bei den bekannten elektrophotographischen Aufzeichnungsträgern. Beide Eigenschaften sind für elektrophotographische Aufzeichnungsträger sehr wichtig. Photoleitfähige Schichten, die durch Zerstäubung mittels einer Hochfreguenzentladung hergestellt worden sind, haben im allgemeinen auch eine sehr gleichmäßige Dicke und Zusammensetzung. Sie haften außerdem gut an den meisten Oberflächen, da sich durch die hohe Energie beim Auftreffen auf dem Substrat eine gute mechanische Haftung ergibt und außerdem unter Umständen chemische Bindungen an der Grenzfläche zwischen Schicht und Substrat auftreten können.

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Claims

Patentansprüche

1.1 Elektrophotographischer Aufzeichnungsträger mit einer transparenten Photoleiterschicht und einem Substrat, dessen elektrische Leitfähigkeit größer ist als die der Photoleiterschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoleiterschicht (14, 26) aus einem zerstäubten Photoleitermaterial besteht.

2.) Elektrophotographischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein transparentes Element (18) und eine Schicht (20) aus einem transparenten, elektrisch leitfähigen Material auf einer Oberfläche (22) dieses Elementes enthält und daß die Schicht (14) aus dem zerstäubten photoleitfähigen Material aus der Schicht (20) aus dem elektrisch leitfähigen Material angeordnet ist.

3.y Elektrophotographischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (2Q) auf dem transparenten, elektrisch leitfähigen Material Zinnoxid enthält*

4.) Elektrophotographischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein flächiges Gebilde (30) aus elektrisch leitfähigem Material enthält und daß die Schicht aus dem zerstäubten Photoleitermater iai eine Dicke zwischen 0,05 und 20 /im hat«

5.) Elektrophotographischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (14) aus dem zerstäubten Photoleitermateri<al Zinkoxid enthält und eine Dicke zwischen 0,05 und 20 -um hat.

6.) Elektrophotographischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus dem zerstäubten Photoleitermaterial Titandioxid enthält und eine Dicke zwischen 0,05 und 20 Aim hat.

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7.) Elektrophotographischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,, daß die Schicht aus dem zerstäubten Photoleitermaterial Zinkoxid enthält.

8.) Elektrophotographischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht, aus dem zerstäubten Photoleitermaterial Titandioxid enthält.

9.) Elektrophotographischer Aufzeichnungsträger nach Anspruch 2_r dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus dem zerstäubten Photoleitermaterial mindestens eines der Materialien Cadmiumsulfid, Cadmiianselenid und Zinksulfid enthält und eine Dicke zwischen 0_tQ5 und 20 ,um hat.

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