DE3135229A1

DE3135229A1 - Elektrophotographisches aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE3135229A1
Application number: DE19813135229
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl.-Phys. Dr. Dülken; Karlheinz Dipl.-Phys. Dr. 4788 Warstein Kassel; Wolfgang 4777 Welver Möws; Hubert Dipl.-Phys. Dr. 4788 Warstein Walsdorfer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1981-09-05
Filing date: 1981-09-05
Publication date: 1983-03-24
Also published as: USRE32744E; US4513072A; DE3135229C2; JPS5854342A

Description

- 3 - I¹BE 81/12

Die Erfindung "betrifft ein elektrophotograph.isch.es Aufzeichnungsmaterial aus einem leitenden Schichtträger, einer auf dem Schichtträger befindlichen ersten Photoleiterschicht aus Halogen enthaltendem Selen und einer auf dieser Photoleiterschicht befindlichen zweiten Photoleiterschicht aus Tellur und gegebenenfalls Arsen enthaltendem Selen.

Ein elektrophotographisch.es Aufzeichnungsmaterial wird für elektrophotographische Kopierverfahren verwendet, die in der Vervielfältigungstechnik weite Verbreitung gefunden haben. Sie beruhen auf der Eigenschaft des photoleitenden Materials, bei Belichtung mit einer aktivierenden Strahlung den elektrischen Widerstand zu ändern.

Fach elektrischer Aufladung und Belichtung mit einer aktivierenden Strahlung läßt sich auf einer photoleitenden Schicht ein latentes elektrisches Ladungsbild erzeugen, 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 Schichtträger - 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, falls es erforderlich sein sollte, schließlich auf Papier oder eine andere Unterlage übertragen werden.

Als elektrophotographisch wirksame Stoffe werden sowbhl organische als auch anorganische Substanzen verwendet. Unter ihnen haben Selen, Selenlegierungen und Verbindungen mit Selen besondere Bedeutung erlangt. Sie spielen zumal im amorphen Zustand eine wichtige Rolle und haben vielfältige praktische Verwendung gefunden.

Die Änderung der elektrischen Leitfähigkeit eines Photoleiters hängt von der Intensität und der Wellenlänge der benutzten

- 4 - I¹BE 81/12

Strahlung ab. Im Bereich des sichtbaren Lichtes, das für die praktische Anwendung in der Elektrophotographie - etwa bei Bürokopien - bevorzugt wird, zeigt das amorphe Selen auf der blauen Seite, dem kurzwelligen Gebiet, eine hohe Empfindlichkeit, auf der roten Seite, dem langwelligen Gebiet, dagegen nur eine geringe Empfindlichkeit. &

Es ist bekannt, daß durch Zusätze zum Selen, wie etwa Arsen oder Tellur, die spektrale Empfindlichkeit in den längerwelligen Spektralbereich erweitert werden kann.

Es ist gleichfalls bekannt, daß durch Zusätze von Halogenen zum Selen ein uneriiriinschtes Restpotential vermindert wird, was erstrebenswert ist, daß andererseits aber ein zu hoher Halogengehalt sich wiederum nachteilig auf die Dunkelentladung auswirkt.

Gegebenenfalls ist es zweckmäßig, daß der Photoleiter des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials aus mehreren Teilschichten besteht, wobei die vorteilhaften Eigenschaften jeder einzelnen Teilschicht gleichzeitig genutzt werden können. Ein solches Aufzeichnungsmaterial ist beispielsweise in der DE-PS 941 767 und in der DE-OS 1 572 375 beschrieben worden.

Bei einer solchen Anordnung ergeben sich aber Schwierigkeiten während des Herstellungsverfahrens hinsichtlich der Bemessung der zugefügten Mengen, wenn dem Selen - zum Beispiel der unteren Teilschicht - zur Verminderung des Restpotentials ein oder mehrere Halogene zugefügt werden. Hierfür sind nämlich je nach Kopiergeschwindigkeit bereits 1 ... 3 ppm Halogen ausreichend; höhere Konzentrationen an Halogen führen zu der oben erwähnten, unerwünscht hohen Dunkelentladung, die den Photoleiter für die Zwecke der Elektrophotographie ungeeignet machen. Derartige niedrige Halogenkonzentrationen sind in der Praxis aber nur schwer reproduzierbar einzuhalten. Die jeweils erforderliche Konzentration ist außerdem von Charge zu Charge des angelieferten Reinstselens unterschiedlich, so daß

- 5 - 5¹BE 81/12

die erforderliche Konzentration bis auf 0,1 ppm genau eingestellt werden muß. Unter diesen Bedingungen ist eine sichere und rationelle !Fertigung kaum möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Zweischichtanordnung der oben genannten Art, deren spektrale Empfindlichkeit durch den Anteil an Tellur und gegebenenfalls Arsen in der oberen Teilschicht eingestellt wird, sowohl einerseits das Restpotential möglichst gering zu halten, andererseits die oben beschriebenen Schwierigkeiten, die mit einer Dosierung der äußerst geringen Mengen und deren Chargenabhängigkeit verbunden sind, zu beheben.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterial aus einem leitenden Schichtträger, einer auf dem Schichtträger befindlichen ersten Photoleiterschicht aus Halogen enthaltendem Selen und einer auf dieser Photoleiterschicht befindlichen zweiten Photoleiterschicht aus Tellur und gegebenenfalls Arsen enthaltendem Selen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die auf dem Schichtträger befindliche erste Photoleiterschicht zusätzlich Arsen enthält.

Es ist vorteilhaft, wenn die erste Photoleiterschicht 0,1 ... 5, vorzugsweise 0,3 ··. 1, Gewichts-% Arsen enthält. Der Anteil an Halogen, zum Beispiel an Chlor, in der ersten Photoleiterschicht soll 5 ··· 200 ppm betragen.

Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, daß die zweite Photoleiterschicht 1 ... 40 Gewichts-% Tellur und gegebenenfalls 0 ... 1 Gewichts-% Arsen enthält. Zusätzlich kann die zweite Photoleiterschicht gegebenenfalls auch noch 1 ... 200 ppm Halogen enthalten. Diese zweite Teilschicht wird nach bekannten Verfahren entweder mit Hilfe einer VoI!verdampfung oder auch einer Tei!verdampfung auf die erste Teilsehicht aufgebracht.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß als Folge des Zufügens von Arsen in die erste Teilschicht der Anteil des benötigten

- 6 - ZBE 81/12

Halogens bis zu etwa zwei Größenordnungen höher liegen kann als ohne den Arsenzusatz. Solche Halogenmengen sind aber verfahrenstechnisch viel besser und genauer zu beherrschen als etwa Bruchteile eines ppm. Die Dosierung, die im Bereich von 5 ... 200 ppm liegt und nicht mehr kritisch ist, erfordert keinen so hohen Aufwand mehr wie bisher, um die jeweils richtige Halogenkonzentration einzustellen. Es besteht dann auch keine deutliche Abhängigkeit mehr von den wechselnden Eigenschaften der jeweiligen Selencharge und die Reproduzierbarkeit' der Schichteigenschaften ist immer gegeben.

Im übrigen gelingt die reproduzierbare Herstellung von Schichten mit' einer Zusammensetzung gemäß der Erfindung um so besser, je geringer der Sauerstoffgehalt des verwendeten Selens bzw. der verwendeten Selenlegierungen ist. Anzustreben ist daher ein Sauerstoffgehalt, der weniger als 2 ppm beträgt.

Die Doppelschicht des elektrophotographischen Aufzeichnungsmaterials nach der Erfindung, bei dem die Schichtdicke der ersten Schicht etwa 55 /um und die Schichtdicke der zweiten Schicht etwa 5 /um betragen, weist eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als eine homogene Selen-Tellur-Schicht auf. Dadurch ist eine - vorteilhafte - höhere Aufladbarkeit bei gleicher Schichtdicke gegeben.

Die erste Schicht ist technisch verhältnismäßig leicht herzustellen. Aber auch die zweite Schicht läßt sich wegen ihrer geringen Schichtdicke und des dadurch gegebenen guten Wärmekontaktes leicht homogen und ohne Gefahr einer Disproportionierung der Bestandteile ausbilden. Die Einstellung eines bestimmten Tellurgehaltes in der zweiten Schicht in einem verhältnismäßig breiten Konzentrationsbereich eröffnet überdies die Möglichkeit, sowohl den spektralen als auch den integralen Empfindlichkeitsbereich des Aufzeichnungsmaterials den jeweiligen Anforderungen der Praxis anzupassen.

- 7 - E¹BE 81/12

An Ausführungsbeispielen sei das elektrophotographische Aufzeichnungsmaterial nacli der Erfindung noch einmal näher beschrieben und sein Yorteil gegenüber einem Aufzeichnungsmaterial nach dem Stand der Technik im Vergleich zu diesem herausgestellt.

Beispiel 1; Stand der Technik

Etwa 50 g einer Selenlegierung, die 2 ppm Chlor enthält, werden aus einem Verdampferschiffchen bei 290 ⁰C und einem Druck von <C10 ' bar auf eine in üblicher Weise vorbereitete Aluminiumtrommel, deren Temperatur etwa 70 ⁰C beträgt, vollständig aufgedampft. Anschließend wird auf die aufgedampfte Schicht eine zweite Selenschicht, die Tellur enthält, aufgebracht, zum Beispiel

a) durch Aufdampfen von 10 g einer Selenlegierung mit einem Anteil von 15 Gewichts-% Tellur und 30 ppm Chlor bei einer Temperatur von 280 ... 320 ⁰C in Teilverdampfung von etwa 60 % der Einwaage je nach der vorgesehenen Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmaterials, oder

b) durch Aufdampfen von 5 g einer Selenlegierung mit einem Anteil von 6 Gewichts-% Tellur und 25 ppm Chlor bei einer Temperatur von 320 ⁰C. Die angegebene Menge wird entweder vollständig aufgedampft oder gegebenenfalls - um unzulässige Gradienten im Oberflächenbereich zu vermeiden - auch nur bis auf einen im Tiegel verbleibenden restlichen Anteil von 2 ... 5 %·

Beispiel 2; Stand der Technik

Es bestehen gleiche Bedingungen wie im Beispiel 1, jedoch enthält die Selenlegierung, die für die Bildung der ersten Schicht aufgedampft wird, 4 ppm an Stelle von 2 ppm Chlor.

Es stellt sich heraus, daß trotz des nur geringfügigen Unterschieds des absoluten Halogengehalts in der ersten Teilschicht sich die Schichteigenschaften des Aufzeichnungsmaterials gemäß Beispiel 1 und 2 wesentlich,¹ unterscheiden, und zwar sowohl in Bezug auf die Gleichmäßigkeit der Aufladung und die Höhe des Dunkelabfalls als auch hinsichtlich der elektrophotographisehen

- 8 - FBE 81/12

Ermüdung. Da somit bereits ein unterschied von nur einem oder einigen ppm Halogengehalt wirksam ist, hängt die kritische Grenzkonzentration des Halogens sehr stark vom mehr oder weniger zufälligen Halogengehalt der jeweils verwendeten Charge ab. Es ist daher fast unmöglich, ein reproduzierbares Produkt zu erzielen.

Beispiel 3; gemäß der Erfindung

Etwa 50 g einer Selenlegierung, die 0,5 Gewichts-% Arsen und 60 ppm Chlor enthält, werden aus einem Verdampf erschiffchen bei 300 ⁰C und einem Druck von~=c10 ' bar auf eine in üblicher Weise vorbereitete Aluminiumtrommel, deren Temperatur etwa 70 °C beträgt, aufgedampft. Gegebenenfalls werden die letzten 2 % der Einwaage gegen eine zwischengeschaltete Blende gedampft, um einen unzulässig honen Arsengehalt im Oberflächenbereich zu vermeiden.

Anschließend wird auf die aufgedampfte Schicht eine zweite Selenschicht, die Tellur enthält, aufgebracht, zum Beispiel

b) durch Aufdampfen von 5 g einer Selenlegierung mit einem Anteil von 6 Gewichts-% Tellur und 25 ppm Chlor bei einer Temperatur von 320 ⁰C. Die angegebene Menge wird entweder vollständig aufgedampft oder gegebenenfalls - um unzulässige Gradienten im Oberflächenbereich zu vermeiden - auch nur bis auf einen im Tiegel verbleibenden restlichen Anteil von 2 ... 5 %-

Es zeigt sich, daß sich der Einfluß der Höhe des Halogengehalts in der ersten Schicht auf die elektrophotographischen Eigenschaften des Aufzeichnungsmaterials nur ganz geringfügig bemerkbar macht und eine - in der Praxis kaum vermeidbare - Variation des Halogengehaltes auch innerhalb verhältnismäßig weiter

- 9 - I¹BE 81/12

Grenzen unkritisch ist. Dadurch lassen sich unschwer reproduzierbare Eigenschaften des Aufzeichnungsmaterials erreichen.

Claims

Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H. 6 Frankfurt/Main 70, Theodor-Stern-Kai 1
2.9-81 . FBE 81/12

ElektropliotograpMsch.es Aufzeichnungsmaterial

Patentansprüche

1. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial aus einem leitenden Schichtträger, einer auf dem Schichtträger befindlichen ersten Photoleiterschicht aus Halogen enthaltendem Selen und einer auf dieser Photoleiterschicht befindlichen zweiten Photoleiterschicht aus Tellur und gegebenenfalls Arsen enthaltendem Selen, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Schichtträger befindliche erste Photoleiterschicht zusätzlich Arsen enthält.

2* Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Photoleiterschicht 0,1 ... 5 Gewichts-% Arsen enthält.
3. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Photoleiterschicht 0,3 ... 1 Gewichts-% Arsen enthält.
4-. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Photoleiterschicht 5 ··· 200 ppm Halogen enthält.
5· Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Photoleiterschicht als Halogen Chlor enthält.

- 2 - FBE 81/12
6. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch. 1 bis 5i dadurch, gekennzeichnet, daß die zweite Photoleiterschicht 1 ... 40 Gewichts-% !Tellur und 0 ... 1 Gewichts-% Arsen enthält.
7· Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Photoleiterschicht 1 ... 200 ppm Halogen enthält.
8. Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß das Selen weniger als 2 ppm Sauerstoff enthält.