DE3032903A1 - Bimodaler photoempfaenger und dessen verwendung fuer das elektrophotographische vervielfaeltigungsverfahren - Google Patents
Bimodaler photoempfaenger und dessen verwendung fuer das elektrophotographische vervielfaeltigungsverfahrenInfo
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Description
1A-53 955
Anm.: A.B. Dick Company
Beschreibung
Bimodaler Photoempfänger und dessen Verwendung für
das elektrogr«. nhische Vervielfältigungsverfahren
Die Erfindung betrifft einen Photorezeptor für das elektrophotographische Vervielfältigungsverfahren,
der sich bimodal anwenden läßt, d.h. daß der Photo- ■ empfänger aufgeladen und durch Belichtung entladen
werden kann, wozu eine beliebige Polarität (negativ oder positiv) von Dunkelladung dienen kann; dies
ermöglicht die Anwendung des gleichen wieder—verwendbaren Photorezeptors bei der üblichen positiv/positiv-Vervielfältigung
durch normale Belichtung oder die negativ/ Positiv-Vervielfältigung durch Belichtung mit einem
Laser.
Bei diesen bekannten Vervielfältigungsverfahren wird die photoleitende Isolierschicht vor der bildgemäßen
Belichtung zuerst gleichmäßig oberflächlich elektrostatisch aufgeladen. Dann wird die Platte bildgemäß
mit einer aktivierenden elektromagnetischen Strahlung wie Licht belichtet, wodurch selektiv ±i den belichteten
Bereichen die Ladung abgeleitet wird, während in den nicht belichteten Bereichen ein latentes elektrostatisches
Bild zurückbleibt. Dieses latente elektrostatische Bild wird dann zu einem sichtbaren Bild entwickelt, indem
auf die Oberfläche der photoleitenden Schicht feines (elekt kopisches) Entwicklungspulver aufgetragen wird.
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Glasiges Selen (US-PS 2 870 906) bleibt das weitest verbreitete photoleitende Material für wiederverwendbare
Photorezeptoren bei der üblichen Xerographie. Glasiges Selen ist in der Lage, eine elektrostatische Lage während
relativ langer Zeit zu erhalten, wenn es nicht Licht ausgesetzt wird.Gegenüber den meisten anderen photoleitenden
Materialien ist es relativ lichtempfindlich. In der Praxis wird glasiges Selen üblicherweise bei der elektrischen
Sensibilisierung mit einer positiven Oberflächenladung versehen. Diese positive Ladung nutzt die bessere Löcherleitung
innerhalb der Selenschicht während der Belichtung, wobei Selen hinsichtlich der Entladung für Löcher sehr
viel wirksamer ist als für Elektronen.
Die in der Elektrophotographie angewandte photoleitende Isolierschicht erfüllt zwei Funktional , nämlich die
Erzeugung der Ladung und den Transport der Ladung. In den meisten, üblicherweise angewandten Verfahren werden
diese Funktionen durch eine einzige Schicht, z.B. aus glasigem Selen, erfüllt.
Im allgemeinen müssen Photorezeptoren für elektrophotographische Vervielfältigungsverfahren sowohl hohen
Dunkelwiderstand zur Aufrechterhaltung der Ladung als auch Photoleitfähigkeit für das Ableiten der Ladung
in Folge der Lichtaktivierung besitzen. Die Photoleitfähigkeit kommt durch Lichtaufnahme, welche in dem
Photoleiter Ladungsträger erzeugt, zustande. Diese Ladungsträger wandern unter dem Einfluß eines hohen
Feldes quer über den Photoleiter in der Dunkelheit. Diese Ladungsträger können entweder Elektronen oder
Löcher sein, abhängig von dem Material, das die photoleitende Schicht bildet. Selten zeigt ein Photorezeptor
gleiche oder nahezu gleiche Photoleitung durch beide Trägerarten. Die Folge davon ist, daß die Photorezeptor-Schicht
nicht gleich gut funktionieren kann, wenn sie negativ oder positiv aufgeladen ist.
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1A-53 955 - & -
-ς.
Dies ist in beiliegender Fig. 1 angedeutet. Sie zeigt das Phänomen, welches bei einem normalen Selen-Photorezeptor
in Form einer dünnen Schicht von glasigem Selen auf einem leitenden Substrat eintritt. Selen ist ein Material,
welches für positive. Ladungen oder Löcher hohe Mobilität bietet. Bei der normalen Vorgangsweise wird an der Oberfläche
der photoleitenden Selen-Schicht mit .Hilfe einer Korona-Entladung eine positive Ladung aufgebaut. Wie aus
Fig. 1 entnommen werden kann, gelangen bei der Belichtung
'auf die Schicht Photonen aus der Wolfram-Lichtquelle/und rufen in den
belichteten Bereichen Löcher und Elektronenpaare unmittelbar unterhalb der oberen Fläche des Selens hervor.
Die durch die Photonen erzeugten Elektronen entladen die positive Ladung an,der Oberfläche, während andererseits
die Löcher schnell durch die Selenschicht zu der geerdeten leitenden Unterlage wandern. Es bildet sich somit
eine beträchtliche Oberflächenspannungs-Differenz zwischen den belichteten Bereichen und den nicht-^belichteten Bereichen
der Selen-Schicht des Photorezeptors aus, d.h. es wird ein
latentes elektrostatisches Bild, welches sich zu einem sichtbaren Bild entwickeln läßt, aufgebaut.
Befinden sich hingegen auf der Oberfläche der photoleitenden Selen-Schicht negative Ladungen, wie dies in
Fig. 2 angedeutet ist, führen die Photonen aus der Lichtquelle zu Löchern in den belichteten Bereichen, welche
die negativen Oberflächenladungen der Selen-Schicht neutralisieren. Das begleitende Elektron wandert nicht
durch das Selen, sondern bleibt unmittelbar unter der Oberfläche lokalisiert und stellt ein Potential nahezu
ideal zu dem obiger Oberflächenladungen, die neutralisiert sind, dar. Auf diese Weise ist der Spannungsunterschied
zwischen den belichteten'Beid-chen und den nicht-belichteten
Beiächen ungenügend, um ein "latentes elektrostatisches
Bild aufzubauen, welches sich zu einem klaren sichtbaren Bild entwickeln läßt.
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Es -wurden "bereits verschiedene Versuche unternommen zur
Herstellung eines Photorezeptors, welcher sich negativ aufladen und durch Belichtung entladen läßt. Aus der
US-PS 4 026 703 ist ein zweischichtiger Photorezeptor bekannt, wobei glasiges Selen als photoempfindliche
Schicht und ein polymeres Carbazolderivat über der
Selen-Schicht vorliegt, um die Ladung zu halten bzw. zu transportieren. Nach der US-PS 3 861 913 besteht der
Photoleiter aus einer photoempfindlichen Selen-Schicht auf einem leitenden Substrat oder Unterlage und eine
ladungsführende oder transportierende Schicht aus Tellur, Arsen und Selen bfedet sich über der Selen-Schicht.
Die Fig. 3 zeigt die Situation bei einem Photoleiter nach der US-PS 4 026 703. Die obere Schicht besteht aus
einem organischen Photoleiter in Form eines Polyvinylcarbazols^«
darunter befindet sich eine dünne Schicht
aus glasigem Selen, welche das leitenden Substrat bedeckt.
Bei normaler Anwendung, wie in Fig. 3 dargestellt , trägt der doppelschichtige Photorezeptor auf der gesamten
Oberfläche eine negative Ladung. Die Polyvinylcarbazol-Schicht ist transparent für weißes Licht (Wolframlampe),
so daß das Licht die darunterliegende Selen-Schicht erreichen kann. Die Selen-Schicht wirkt als Ladungserzeuger,
so daß die das Selen treffenden Photonen Löcher und Elektronenpaare erzeugen. Die Grenzfläche zwischen
Selen und Polyvinylcarbazol ist so ausgebildet, daß das Loch und die Elektronenpaare quer über diese Zwischenfläche
iniziert werden !können. Die Löcher wandern durch die Polyvinylcarbazol-Schicht, um die negati en Ladungen
in den entsprechenden Bildbereichen an der Oberfläche zu neutralisieren. Das leitende Substrat befindet sich
auf einem positiven-Potential, wodurch zur Entladung die Elektronen davon angezogen werden; dies führt zu einer
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beträchtlichen Spannungsdifferenz zwischen belichteten und nicht-belichteten Bereichen und damit zu einem latenten
elektrostatischen Bild, welches sich zu einem gut sichtbaren Bild entwickeln läßt.
Wird hingegen - wie in Fig 4 angedeutet - der doppelschichtige
Photorezeptor posx iv aufgeladen, wandern die Elektronenpaare nicht durch die Polyvinylcarbazol-Schicht, da diese
Löcher und nicht Elektronen transportiert. Demzufolge werden die Ladungen nicht neutralisiert und es entsteht
eine zu "geringe, wenn überhaupt, Spannungsdifferenz an
der Oberfläche, wie sie für den Aufbau eines latenten elektrostatischen Bildes, welches sich zu einem gut sichtbaren
Bild entwickeln lassen soll, erforderlich wäre.
Aufgabe der Erfindung ist somit ein bimodaler Photorezeptor, der in der Lage ist, positiv aufgeladen zu werden für die
Anwendung in einem üblichen Kopierverfahren und der negativ aufgeladen werdenkann, wenn das Bild mit Hilfe eines Laserstrahls
eingeschrieben werden soll.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren weiter erläutert.
Fig. 1 zeigt in einem schematischen Querschnitt das Ladungsphänomen der positiven Aufladung einer einzigen Schicht
eines Photorezeptors;
Fig. 2 zeigt in ähnlicher Weise das Ladungsphänomen, welches auftritt, wenn ein einschichtiger Photorezeptor
eine negative Ladung trägt;
Fig. 3 zeigt das Ladungsphänomen bei einem negativ aufgeladenen zweischichtigen Photorezeptor;
Fig. 4 zeigt in ähnlicher Weise die Verhältnisse bei positiver Aufladung eines zweischichtigen Photorezeptors;
Fig. 5 zeigt das Ladungsphänomen bei einem negativ geladenen Photorezeptor nach der Erfindung und
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Λ-
Fig. 6 in ähnlicher Weise die Verhältnisse bei positiver Aufladiong eines erfindungsgemäßen Photorezeptors;
die Fig. 7 und 8 sind Diagramme, aus denen die Spannungskurve des Photorezeptors bei Belichtung mit weißem Licht
nach negativer bzw, mit rotem Laser-Licht bei positiver Aufladung durch Korona-Entladung hervorgeht.
Der erfindungsgemäße Photorezeptor weist mehrere Schichten auf einem leitenden Substrat bzw. einer leitenden Unterlage
auf einschließlich einer ersten photoleitenden oder ladungserzeugenden Schicht;einer obersten Schicht, die
normales Lint wie weißes Licht einer ersten Bandbreite durchläßt, jedoch opak oder absorbierend und ladungserzeugend
bei einer zweiten Bandbreite ist wie rotem Laser-Licht,und zwischen diesen beiden Schichten eine
Polyvinylcarbazol-Schicht entsprechend der US-PS 4 026 703, die für Licht der ersten Bande durchlässig ist und Löcher
oder Ladungen, nicht jedoch Elektronen-zu transportieren
gestattet, so daß Licht der ersten Bande, wie weißes Licht (Wolframlampe) die photoleitende Schicht zu erreichen vermag.
Die Unterlage 30 entspricht dem üblichen Material für
photoleitende Rezeptoren und besteht aus einem leitenden Material wie Aluminium oder einer leitenden Schicht aus
Aluminium oder dergleichen auf einem entsprechenden Trägerblech.
Die photoleitende Schicht 32 ist bevorzugt eine dünne
Schicht aus glasigem Selen oder einem anderen photoleitenden Material, welches in der Lage ist, durch Lichteinfall
Ladungsträger zu erzeugen oder durch Licht angeregte Ladungsträger einzuführen, wie Löcher.
Die Schicht 34 besteht aus einem Polyvinylcarbazol oder
dergleichen, ist im wesentlichen nicht lichtempfindlich im sichtbaren Bereich jedoch in der Lage, durch Lichter-
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-S-
zeugte; Ladungsträger, wie Löcher.zu der oberen Fläche
zu transportieren, wenn diese negativ geladen ist, während sie jedoch Elektronenpaare nicht transportiert.
Die Deckschicht 36 besteht aus einem Material, welches in der Lage ist, normales Licht durchzulassen, jedoch für rotes
Laser-Licht opak,durchscheinendoder absorptiv ist t
um einen Durchgang zu verhindern. Beispiele für Materialien' für diese Deckschicht sind Farbstoffe mit einer engen
Absorptionsbande im Bereich des Lasers oder der Abstrahlung ähnlicher Geräte. Solche Farbstoffe gehören zu der Klasse
der Triphenylmethan-Farbstoffe, wie Solvent Green I^ und
der Klasse der Anthrachinonfarbstoffe, wie Säure Blau 81. Der Farbstoff kann zur Sensibilisierung eines Polymerträgers
dienen, wie Farbstof£-Sensibilisiertes Polyvinylcarbazol.
Der Wirkungsmechanismus des erfindungsgemäßen Photorezeptors
bei negativer Aufladung für Belichtung mit normalem Licht und bei positiver Aufladung zur Verwendung
mit Lase?-Licht kann den Fig. 5 bzw. 6 entnommen werden.
Nach Fig. 5 wird der erfindungsgemäße dreischichtige
Photorezeptor in üblicher Weise, mit normalem Licht angewandt
und erhält über die gesamte Oberfläche eine negative
Ladung. Die Deckschicht 36 und die Zwischenschicht 34
gestatten den Lichtdurchgang bis zur photoleitenden Schicht 32 auf der leitenden Unterlage 30. Die Photonen erzeugen
in dem Selen Löcher und Elektronen, wie dies bei üblichen Kopierverfahren der Fall ist. Die Löcher wandern durch die
Zwischenschicht 34 und die Deckschicht 36 und neutralisieren
die negativen Ladungen an der Oberfläche. Die Elektronen befinden sich in der Nähe der leitenden Unterlage, welche
ein positives Potential.hat, so daß sie von dieser angezogen
und damit geerdet werden. Auf diese Weise baut sich eine Ladungsuifferenz an der Oberfläche zwischen den belichteten
und nicht-belichteten Bereichen auf oder mit anderen Worten
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bildet sich ein kräftiges latentes elektrostatisches Bild, welches sich zu einem sichtbaren Bild entwickeln läßt.
Wird nun der erfindungsgemäße dreischichtige Photorezeptor insgesamt positiv aufgeladen (Fig. 6), so erfolgt die Belichtung
mit einem roten Laser-Licht, angepaßt an die Lichtempfindlichkeit der Deckschicht 36. So kann man beispielsweise
rotes Laser-Licht dafür heranziehen, um Photonen zu erzeugen, die ihrerseits Löcher und Elektronenpaare in
dem Material der Deckschicht 36 erzeugen. Nach der Belichtung entladen oder neutralisieren die Elektronen die positiven
Oberflächen-Ladungen, während die Löcher über die Grenzfläche in die Zwischenschicht 34 wandern, diese durchlaufen
und in die photoleitende Selenschicht 32 gelangen und aus dieser über die leitende Unterlage geerdet werden. Das
Ergebnis ist ein Spannungsunterschied an der Oberfläche zwischen den belichteten und nicht—belichteten Bereichen,
der ausreicht für ein elektrostatisches Bild, welches sich zu einem sichtbaren Bild entwickeln läßt.
Die Erfindung wird an folgendem Beispiel weiter erläutert. Beispiel
a) Herstellung der photoleitenden Schicht J52
Selen (99,999 gew.-%-ig) wurde auf einem Aluminiumblech
30 als photoleitende Schicht 32 in einer Stärke von etwa 51 /um aufgetragen. Die Auftragung von glasigem Selen
im Vakuum erfolgte in üblicher Weise bei etwa 3000C und
einem Druck von 1.10~ mm Hg (0,133 /ubar).
b) Herstellung der Zwischenschicht 34
10 cnr einer 10 gew»-9&-igen Lösung von Polyvinylcarbazol
in Tetrahydrofuran wurde auf die Selen-Schicht mit Hilfe eines mit einem Draht umwickelten Stabs aufgestrichen, und
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zwar bei einem Auftragsgewicht von 1,62 bis 12,96 g/m ,
vorzugsweise 4,86 bis 9,72 g/m (1 bis 8, vorzugsweise 3 bis 6 lbs/3 000 sq.ft.). Es wurde dann an der Luft
zumindest 3 h bei etwa 500C oder Raumtemperatur getrocknet.
c) Herstellung der Deckschicht 36
Dazu wurden 10 cnr obiger Polyvinylcarbazol-Lösung in
Tetrahydrofuran und 12 cnr einer 0,5 gew.-%-igen Lösung
des Farbstoffs Solvent Blau 36 in Tetrahydrofuran und
0,25 g oder etwa 10 Tropfen Dioctylphthalat verwendet. Diese Flüssigkeit wurde auf die Schicht 34 in dem gleichen
Auftragsgewicht wie die Schicht 34 aufgetragen und dann
über Nacht oder 3 h bei etwa 50°C getrocknet.
Die Fig. 7 und 8 zeigen nun die elektrooptischen Eigenschaften der so hergestellten Photorezeptoren. Zur Erstellung
des Diagramms der Fig. 7 wurde der Photorezeptor negativ aufgeladen durch eine Korona-Entladung bis auf eine
Spannung von 950 V. Eine geringfügige Entladung bis zur Belichtung rat weißem Licht trat ein. Bei der Belichtung
kam es zu einem schnellen Spannungsabfall auf etwa 580 V.
Fig. 8 zeigt das elektrooptische Verhalten des gleichen Photorezeptors bei anfänglich positiver Aufladung auf
1 100 V; diese Spannung sank durch Dunkelentladung auf etwa 950 V ab, entsprechend dem Wert, bei dem nach Fig.
die Belichtung stattfand. In diesem Fall "wurde jedoch mit Laser-Licht belichtet, welches zu einer schnellen
Entladung der belichteten Bereiche auf weniger als 500V führte« .
Die erfindungsgemäßen Photorezeptoren eignen sich somit für
Kopierverfahren mit weißem Licht in üblicher Weise und für rotes Laser-Licht.
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Anstelle von Aluminium kann man auch andere leitende Werkstoffe flir die Unterlage anwenden vorausgesetzt, daß
darauf das glasige Selen ausreichend haftet, wie Kupfer, Zink, Eisen, aber auch leitende organische Überzüge und
entsprechend behandeltes Papier.
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Leerseite
Claims (6)
1. Bimodaler Photorezeptor für das elektrophotographische
Vervielfältigungsverfahren bestehend aus einer leitenden Unter-
(301 k3Z)
läge/; darauf einer ersten ladungserzeugenden Schicht darauf
einer Zwischenschicht/durchlässig für Licht einer ersten Bandbreite, durch die Ladungen transportiert werden können -,
und schließlich darauf eine zweite ladungserzeugende Schicht (36)
durchlässig für Licht der ersten Bande jedoch undurchlässig oder absorbierend für Licht einer zweiten Bande.
2. Photorezeptor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,·
daß die Unterlage eine leitende Metallschicht ist.
3. Photorezeptor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennzeichnet
, daß die erste ladungserzeugende Schicht glasiges Selen ist.
4. Photorezeptor nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenschicht PoIyalkylencarbazol,
insbesondere Polyvinylcarbazol ist.
5. Photorezeptor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite ladungserzeugende
Schicht Polyalkylencarbazol und einen sensibilisierenden Farbstoff enthält.
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1A-53 955 - 2 -
6. Anwendung des Photorezeptors nach Anspruch 1 bis 5 für die elektrophotographische Vervielfältigung, wozu
er für die normale Belichtungsart mit einer Korona-Entladung der einen Polarität und für die Belichtung
mit Lasa?-Licht mit einer Korona-Entladung der anderen
Polarität aufgeladen wird.
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Citations (2)
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- 1980-09-04 JP JP12184880A patent/JPS5639550A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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