DE2305342C3 - Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial - Google Patents

Description

eerung der Haftfestigkeit und zur Verminderung der Sprödigkeit in der DT-OS 21 33 064 bei einem Schwefclzusatz beschrieben worden.

Aufgabe der Erfindung ist ein eiektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial auf der Grundlage vor Selen mit einem Anteil an Arsen und ein Verfahren j:u seiner Herstellung, das sich sowohl durch höhere Härte und höhere thermische Stabilität auszeichnet, gleichzeitig aber auch keine Verminderung der Empfindlichkeit aufweist. Außerdem soll das Aufzeichnungsmaterial bei sogar höherer Empfindlichkeit durch ein einfaches Aufdampfverfahren bei möglichst niedriger Substrattemperatur auf den leitenden Träger aufzubringen sein.

Diese Aufgabe wird bei einem ekktrophotographischen Aufzeichnungsmaterial aus einem elektrisch leitenden Schichtträger und einer photoleitfähigen Schicht, die Selen, zwischen 1 und 20 Gewichtsproient Arsen und gegebenenfalls wenigstens ein Halogen enthält, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Konzentration des Arsens in der photoleitfähigen Schicht von der freien Oberfläche zum Schichtträger hin kontinuierlich abnimmt und an der freien Oberfläche wenigstens 13 Gewichtsprozent beträgt. Bevorzugt beträgt der Gesamtanteil des Arsens zwischen 1,5 und 15 Gewichtsprozent und seine Konrentration an der freien Oberfläche über 20 Gewichtsprozent. In vorteilhafter Weise wird ein derartiges Konzentrationsprofil durch entsprechende Temperaturführung bei der Verdampfung von Selen, das einen Arsenanteil von über 1 Gewichtsprozent enthält, hergestellt. Gegebenenfalls können an Stelle von Selen auch Selenlegierungen oder Verbindungen mit Selen verwendet werden.

Durch das elektrophotograpnische Aufzeichnungsmaterial gemäß der Erfindung wird nicht nur eine höhere Härte und thermische Stabilität als bei arsenfreien Schichten erreicht, sondern — entsprechend der hohen Oberflächenkonzentration des Arsens — eine besondere hohe Oberflächenhärte und hohe thermische Oberflächenstabilität. Beide Eigenschaften sind für die praktische Anwendung insofern wichtig, weil einerseits der Abrieb, andererseits die Umwandlung des amorphen in den kristallisierten Zustand, die vielfach gerade von der Oberfläche her einsetzt, weitgehend ausgeschlossen werden.

Im Gegensatz zu bekanntem Aufzeichnungsmaterial wird aber gleichzeitig durch die Erfindung auch noch eine Erhöhung der Empfindlichkeit erreicht, weil es gelingt, die Arsenkonzentration in den oberflächennahen Schichten in solchen Konzentrationsbereichen zu halten, in denen eine erhöhte Lichtempfindlichkeit vorhanden ist, und die Lichtempfindlichkeit ja ganz überwiegend gerade von der Eigenschaft der lichtabsorbierenden Oberfläche bestimmt wird. Bei einer Oberflächenkonzentration von etwa 30 Gewichtsprozent Arsen, die das Verfahren nach der Erfindung herzustellen ermöglicht, kommt man dem Höchstwert der Empfindlichkeit sehr nahe.

Trotz dieser hohen Empfindlichkeit, die auf die hohe Oberflächenkonzentration des Arsens zurückzuführen ist, läßt sich das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial nach der Erfindung bei niedriger Substrattemperatur aufbringen. Zu Beginn des Aufdampfens ist nämlich als Folge der angewandten Temperaturführung bei der Verdampfung der Gehalt an Arsen auch nur gering, und diesem geringen Arsengehalt entspricht eine ebenfalls geringe Glastransformationstemperatur. Dadurch ist nun wiederum eine niedrige Substrattemperatur und eine bessere Ausbeute des Verdampfungsgutes gegeben. Die Einstellung des Konzentraiionsgn>dienten wird dadurch erreicht, daß die Verdampfung aus einer Quelle oder gegebenenfalls auch aus mehreren Quellen mit entsprechender Temperaturführung vorgenommen wird, wobei als Quellen zweckmäßigerweise etwa Porzellanschiffchen oder Schiffchen aus

ίο resistentem Metall dienen, die mit den einzelnen Elementen und/oder Gemischen oder Schmelzen der die photoleitende Schicht aufbauenden Bestandteile gefüllt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält das Aufzeichnungsmaterial zur Vermeidung eines Restpotentials und zum Ausgleich von Leitfähigkeitsunterschieden, die zu einer ungünstigen Feldverteilung führen, zusätzlich ein oder mehrere Halogene in einem Anteil von 1 bis 10 000 ppm, vorzugsweise 5 bis 100 ppm. Dieses Halogen oder diLse Halogene sind entweder gleichmäßig im Aufzeichnungsmaterial verteilt oder weisen einen Konzentrationsgradienten auf. Bevorzugt befindet sich dei Halogenanteil in diesem Fall überwiegend in dem arsenärmeren Teil des Aufzeichnungsmaterials.

An zwei Ausführungsbeispielen sei das Aufzeichnungsmaterial nach der Erfindung und das Verfahren zu seiner Herstellung noch einmal näher beschrieben. Im ersten Beispiel dient als Verdampfungsgut eine Mischung aus 98,5 Gewichtsprozent Selen und 1,5 Gewichtsprozent Arsen, die zunächst nach einem üblichen Verfahren zusammengeschmolzen wird. Die Schmelze wird darauf aus einem Tantaltiegel bei einem Druck von etwa 10~⁵ Torr auf eine rotierende Aluminiumtrommel aufgedampft. Während des Aufdampfvorganges, der etwa 50 Minuten dauert, wird die Tiegeltemperatur kontinuierlich von 260 auf 290° C gesteigert. Die Tronimeltemperatur beträgt dabei etwa 85° C, liegt somit erheblich niedriger als die sonst üblicherweise bei hohen Arsenkonzentrationen angewendeten Substrattemperaturen. Die Materialeinwaage im Tiegel ist so bemessen, daß sich nach vollständiger Verdampfung eine Schichtdicke von etwa 50 μίτι auf der Trommel ergibt.

Eine solche Schicht erwies sich als zweimal empfindlicher als eine reine Selenschicht, etwa viermal empfindlicher als eine Selenschicht mit 1,5 Gewichtsprozent Arsen in homogener Verteilung und etwa sechsmal empfindlicher als eine Selenschicht mit einer Gesamtkonzentration von 1 Gewichtsprozent Arsen und einem Konzentrationsgradienten mit 13 Gewichtsprozent Arsen an der Oberfläche.

In einem weiteren Beispiel dient als Verdampfungsgut eine Mischung aus 80 Gewichtsprozent Selen und 20 Gewichtsprozent Arsen. Sie wird — wie im ersten Beispiel beschrieben — aus einem Tantaltiegel unter Vakuum auf eine rotierende Trommel aufgedampft. Die Tiegeltemperatur bewegt sich in diesem Beispiel zwischen 325 und 360° C, während die Trommeltemperatur konstant auf etwa 170° C gehalten wird. Die Einwaage, die Dauer der vollständigen Verdampfung und die erhaltene Schichtdicke entsprechen dem ersten Beispiel.

Diese Schicht zeigt eine etwa viermal höhere Empfindlichkeit als eine reine Selenschicht und eine zweieinhalbmal höhere Empfindlichkeit als eine Selenschicht mit gleicher Gesamtkonzentration an Arsen, jedoch mit homogener Verteilung.

Claims (7)

1 Lr 2 einer aktivierenden Strahlung läßt sich auf einer Patentansprüche: photoleitenden Schicht ein latentes elektrisches Ladungsbild erzeugen, das dem optischen Bild ent-

1. Eiekiruphüiögräphisches Aufzeichnungs- spricht. An den belichteten Stellen findet nämlich material aus einem elektrisch leitenden Schicht- 5 eine solche Erhöhung der Leitfähigkeit der phototräger und einer photoleitfähigen Schicht, die leitenden Schicht statt, daß die elektrische Ladung Selen, zwischen 1 und 20 Gewichtsprozent Arsen über den leitenden Träger — zumindest teilweise, und gegebenenfalls wenigstens ein Kalogen ent- jedenfalls aber stärker als an den unbelichteten Steinalt, "dadurch gekennzeichnet, daß die len — abfließen kann, während an den unbelichte-Konzentration des Arsens in der photoleitfähigen io ten Stellen die elektrische Ladung im wesentlichen Schicht von der freien Oberfläche zum Schicht- erhalten bleibt; sie kann mit einem Bildpulver, einem träger hin kontinuierlich abnimmt und an der sogenannten Toner, sichtbar gemacht und das entfreien Oberfläche wenigstens 13 Gewichtsprozent standene Tonerbild, falls es erforderlich sein sollte, beträgt. schließlich auf Papier oder eine andere Unterlage

2. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, 15 übertragen werden.

dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Als elektrophotographisch wirksame Stoffe werden

Schicht insgesamt zwischen 1,5 und 15 Gewichts- sowohl organische als auch anorganische Substanzen

Prozent Arsen enthält. verwende!. Unter ihnen haben Selen, Selenlegierun-

3. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, gen und Verbindungen mit Selen besondere Bedeu-(dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration 20 tun« erlangt.

des Arsens an der freien Oberfläche über 20Ge- An die mechanischen, optischen, elektrischen und

Wichtsprozent beträgt. thermischen Eigenschaften eines elektrophotogra-

4. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, phisch wirksamen Stoffes werden für einen erfolgdadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige reichen und vorteilhaften praktischen Einsatz verSchicht 1 bis 10 000 ppm, vorzugsweise 5 bis 25 schiedenartige Anforderungen gestellt, die von den 100 ppm Halogen einhält. bisher bekannten Schichten nur teilweise gleichzeitig

5. Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, erfüllt werden konnten. Es ist jedoch bekannt, daß dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration sich durch Zusätze gewisse Eigenschaften der dekdes Halogens in der photoleitfähigen Schicht von trophotographisch wirksamen Stoffe verbessern der freien Oberfläche zum Schichtträger hin kon- 30 lassen.

tinuierlich zunimmt. So wird z. B. die geringe thermische Stabilität von

6. Verfahren zur Herstellung eines elektro- Schichten aus amorphem Selen, das die Neigung hat. photographischen Aufzeichnungsmaterials, bei in den — im allgemeinen nicht gewünschten — kridem eine zusammengeschmolzene Mischung aus stallisierten Zustand überzugehen, durch einen Ar-Selen und Arsen im Vakuum auf einen Schicht- 35 senzusatz verbessert, wie dies etwa in der DT-OS träger aufgedampft wird, dadurch gekennzeich- 20 64 247 und in der DT-OS 15 22 707 beschrieben net, daß eine Mischung aus 98,5 Gewichtsprozent worden ist. Ebenfalls laut sich die geringe Härte von Selen und 1,5 Gewichtsprozent Arsen in einem amorphen Selenschichten nach bekannten Verfahren ,Tiegel während 50 Minuten von 260 auf 290° C durch einen Arsenzusatz verbessern, wobei dessen erwärmt und auf einen auf 85"C erwärmten 40 Anteil bis I⁰Zo beträgt und gegebenenfalls ein Kon-Schichtträger aufgedampft wird. zentrationsgradient mit in Richtung zur Oberfläche

7. Verfahren zur Herstellung eines elektro- steigenden Konzentrationen vorhanden ist. Bei einer photugraphischen Aufzeichnungsmaterials, bei bekannten Anordnung beträgt die Arsenkonzenlradem eine zusammengeschmolzene Mischung aus tion dann an der Oberfläche bis zu 13⁰Zo. Bei einer Selen und Arsen im Vakuum auf einen Schicht- 45 solchen Anordnung muß die Verbesserung der ther-Iräger aufgedampft wird, dadurch gekennzeich- mischen Stabilität und der Härte jedoch mit einer net, daß eine Mischung aus 80 Gewichtsprozent Verringerung der Empfindlichkeit erkauft werden. Selen und 20 Gewichtsprozent Arsen in einem Es sind weiter — beispielsweise durch die DT-AS Tiegel während 50 Minuten von 325° C auf 10 39 660 und die DT-AS 12 50 737 — homogene 360° C erwärmt und auf einen auf 170° C er- 50 Selen-Arsen-Systeme bekanntgeworden, bei denen wärmten Schichtträger aufgedampft wird. das atomare Mischungsverhältnis bis i:l geht. Sie

zeichnen sich bei höheren Arsenkonzentrationen

durch höhere Empfindlichkeit aus, als bei reinem

Selen beobachtet wird. Das Maximum der Empfind-55 lichkeit liegt beim As₂Se₃, was einem Anteil von

|>ie Erfindung betrifft ein elektrophotographisches 38,74 Gewichtsprozent Arsen entspricht. Derartige ■Afltaeichnungsmaterial aus einem elektrisch leiten- Systeme mit so hohen Arsenanteilen weisen aber den Schichtträger und einer photoleitfähigen Schicht, auch hohe Glastransformationstemperaturen auf. die Selen, zwischen 1 und 20 Gewichtsprozent Arsen Aus diesem Grunde ist die Herstellung gut haftender und gegebenenfalls wenigstens ein Halogen ent- 60 elektrophotographischer Schichten nur bei sehr hohält. hen Substrattemperaturen in der Nähe von etwa

Elektrophotographische Verfahren und Vorrich- 200^? C möglich, was technologische Schwierigkeiten tungen hierzu haben in der Vervielfältigungstechnik mit sich bringt.

weite Verbreitung gefunden. Sie beruhen auf der Es ist schließlich auch bekanntgeworden, Zusatz-

Eigenschaft des photoleitenden Materials, bei Be- 65 stoffe zu Selen mit einem Konzentrationsgradienten lichtung mit einer aktivierenden Strahlung den elek- zu verteilen. Dies ist zum Beispiel zur Erzeugung trischen Widerstand zu ändern. einer nachwirkenden Photoleitfähigkeit in der DT-OS

Nach elektrischer Aufladung und Belichtung mit 15 22 712 bei einem Halogenzusatz und zur Verbes-