DE3638053A1 - Elektrofotografisches aufzeichnungsmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrofotografisches Aufzeichnungsma­ terial aus einem elektrisch leitenden Schichtträger, einer auf dem Schichtträger aufgebrachten ersten Schicht aus Selen-Tellur, einer auf der ersten Schicht angeordneten zweiten Schicht aus Selen- Tellur, wobei die erste Schicht aus einer amorphen Selen-Tellur- Legierung mit einem Tellurgehalt von 0,05 bis 15 Gew.% Tellur, die zweite Schicht aus einer amorphen Selen-Tellur-Legierung mit einem Tellurgehalt von 15 bis 60 Gew.% Tellur und die dritte Schicht aus einer amorphen Selen-Tellur-Legierung mit einem Anteil von Tellur besteht, nach Patent ... (Patentanmeldung 35 18 999.1-51).

Ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial wird für Kopier­ verfahren verwendet, die im wesentlichen darauf beruhen, daß die verwendeten fotoleitfähigen Materialien bei Belichtung mit einer aktivierenden Strahlung ihren elektrischen Widerstand ändern. In vielen Fällen besteht das elektrofotografische Aufzeichnungsmate­ rial nur aus einer fotoleitfähigen Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Substrat. Im unbelichteten Zustand weist der Fotoleiter einen relativ hohen Dunkelwiderstand auf und läßt sich daher elek­ trisch aufladen. Nach Belichtung mit einer aktivierenden Strahlung fließt an den belichteten Stellen die Ladung ab, und es bleibt ein latentes elektrisches Ladungsbild, das dem optischen Bild ent­ spricht. Dieses latente Bild wird dann in bekannter Weise mittels eines sogenannten Toners entwickelt und auf Papier übertragen.

An ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial bzw. an den dabei verwendeten Fotoleiter sind somit die Forderungen zu stellen, daß der Dunkelwiderstand des Fotoleiters sehr hoch sein soll, während nach Belichtung ein möglichst geringes Restpotential an­ gestrebt wird. Andererseits wird immer häufiger ein panchromati­ sches Verhalten des elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials verlangt, d. h. die Empfindlichkeit des Aufzeichnungsmaterials bezüglich der aktivierenden Strahlung soll nicht nur den gesamten sichtbaren Spektralbereich, sondern auch den IR-Spektralbereich umfassen, wobei eine obere Grenze bis 900 nm angestrebt wird. Ein derartiges Aufzeichnungsmaterial läßt sich dann auch mit der Strah­ lung eines IR-Festkörperlasers aktivieren, wie sie z. B. in Daten­ ausgabegeräten verwendet wird. Neben den vorgenannten Eigenschaften werden u. a. auch noch eine gute thermische Stabilität des Auf­ zeichnungsmaterials und geringe Ermüdungserscheinungen verlangt.

Um möglichst viele der vorgenannten Eigenschaften zu erfüllen, ist es bekannt, um die sich teilweise gegenläufig verhaltenden Eigen­ schaften des elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials, wie z. B. hoher Dunkelwiderstand und geringes Restpotential, gleichzeitig erfüllen zu können, die fotoleitfähige Schicht in mehrere überein­ ander liegende Teilschichten aufzuteilen. Aufzeichnungsmaterialien mit drei Fotoleiterschichten, von denen die Erfindung ausgeht, sind beispielsweise aus der DE-OS 26 15 624 und DE-PS-15 97 882 bekannt. Die dem Substrat benachbarte erste Schicht wird auch als Ladungsträ­ gertransportschicht bezeichnet, da durch sie im wesentlichen der Ladungsträgertransport bei Belichtung von der mittleren Schicht zum Substrat bewirkt wird. Die mittlere bzw. zweite Schicht stellt in der Regel die Ladungsträgererzeugerschicht dar, da in ihr bei Be­ lichtung die Ladungsträger erzeugt werden, die für einen Abfluß der elektrostatischen Ladung an den belichteten Stellen zum Substrat her verantwortlich ist. Die dritte Schicht schließlich stellt eine Deckschicht dar, die u. a. die mechanischen Eigenschaften des Auf­ zeichnungsmaterials, wie z. B. geringer Abrieb, verbessern soll. Bei der DE-PS 15 97 882 besteht die erste Schicht aus einer amor­ phen Selen-Arsen-Legierung, die zweite Schicht aus einer amorphen Selen-Tellur-Legierung und die dritte Schicht aus einer amorphen Selen-Arsen-Legierung. Mit dieser Dreischichtanordnung soll ein panchromatisch empfindliches Aufzeichnungsmaterial verfügbar ge­ macht werden, das sowohl thermisch als auch gegen Feuchtigkeit stabil ist und nur geringe Ermüdungserscheinungen zeigt. Dieses bekannte Aufzeichnungsmaterial weist jedoch ein relativ hohes Rest­ potential auf, wobei auch die Ermüdungserscheinungen nicht so ge­ ring sind, wie sie in vielen Fällen verlangt werden.

In der Patentanmeldung 35 18 999 wird ein Dreischichtaufbau be­ schrieben, in dem zur Behebung des Restpotentials und der Ermüdung die erste Schicht (d. h. also die Transportschicht) aus einer Selen-Tellur-Legierung besteht. Bei diesem Schichtaufbau wird aber, wie auch bei den in der DE-PS 15 97 882 und der DE-OS 26 15 624 beschriebenen Systemen, die obenliegende dritte Schicht aus Selen mit geringem Arsen-Anteil Licht im Spektralbereich 500-650 absor­ biert, das nicht zur darunter liegenden Ladungsträgererzeuger­ schicht gelangen kann. Daraus resultiert eine stark verminderte Lichtempfindlichkeit in dem obengenannten Bereich. Dies ist vor allem bei solchen Anwendungen von Nachteil, bei denen sowohl mit grünen Leuchstofflampen oder Quarz-Halogenlampen kopiert als auch mit roten oder infraroten Lichtquellen gedruckt werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein dreischichtiges pan­ chromatisches elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial verfügbar zu machen, das neben einem sehr geringen Restpotential und prak­ tisch keiner Ermüdungserscheinung auch eine hohe Lichtempfindlich­ keit im Spektralbereich 500-650 nm aufweist, so daß sowohl Ko­ pieren mit Leuchtstofflampen oder Quarz-Halogenlampen als auch Drucken mit roten oder infraroten Lichtquellen (LED, He-Ne-Laser oder Laserdioden usw.) möglich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Anteil von Tellur in der dritten Schicht 5 bis 20 Gew.% beträgt.

Die Lichtempfindlichkeit des Mehrschichtsystems im Spektralbe­ reich 400-650 nm ist durch die dritte Schicht und im Spektral­ bereich 650-900 nm durch die zweite Schicht gegeben. Vorzugs­ weise enthält die dritte Schicht 0,2 bis 3 Gew.% Arsen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Aufbau des elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials ist schematisch in der Figur dargestellt. Auf dem Substrat 1 befindet sich die erste Schicht 2, die Ladungsträgertransportschicht, an die sich die zweite Schicht 3, die Ladungsträgererzeugerschicht, anschließt. Die dritte Schicht 4 bildet schließlich die Deck­ schicht. Ggf. kann zwischen dem Substrat 1 und der ersten Schicht 2 noch eine dünne Zwischenschicht 5 vorgesehen werden. Diese Zwischenschicht hat die Aufgabe, den im Strahlengang nicht absor­ bierten Anteil des eingestrahlten Lichtes, insbesondere im Wellen­ längenbereich von 600 bis 900 nm, vor seinem Auftreffen auf den Schichtträger weitgehend zu absorbieren, wobei ein Absorption von mehr als 90% angestrebt wird. Als Zwischenschicht können z. B. eines oder mehrere Metalle Cadmium, Gallium, Indium usw. verwen­ det werden. Die Wirkung der Zwischenschicht läßt sich auch da­ durch erreichen, daß die Oberfläche des Substrats aufgerauht wird, wobei eine Rauhtiefe von 0,1 bis 5 µm vorteilhaft ist. Die Aufrauhung bewirkt eine Streuung des im Strahlengang nicht absor­ bierten Anteils des eingestrahlten Lichtes. Durch die Zwischen­ schicht bzw. die Aufrauhung des Subtrats wird erreicht, daß die Reflexionen des eingestrahlten und im Fotoleiter nicht absorbier­ ten Lichtes an der Schichtträgeroberfläche verhindert werden.

Damit können auch keine Interferenzen zwischen dem eingestrahlten und dem reflektierten Licht auftreten, wie dies bei Verwendung von Laserstrahlung mit sehr schmaler Bandbreite möglich ist,

wodurch dann im Druckbild keine störenden Interferenzstrukturen erscheinen.

Die Herstellung des elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials erfolgt nach bekannten und üblichen Verfahren. Es soll jedoch anhand der nachfolgenden Beispiele erläutert werden:

Beispiel 1

Die drei Selen enthaltenden Fotoleiterschichten werden nacheinander durch einen Aufdampfprozeß auf dem Substrat, für das vorzugsweise Aluminium verwendet wird, aufgebracht. Der Verdampfungsprozeß er­ folgt bei einem Druck von 10^-4mbar bei einer Substrattemperatur von etwa 70°C. Aus einem ersten Verdampfer wird zunächst die erste Schicht aufgedampft, wobei das Verdampfungsgut die gewünschten Anteile von Tellur und Chlor enthält und die Verdampfungstemperatur bei 330°C bis 340°C liegt. Die Einwaage wird so bemessen, daß bei einer Vollverdampfung eine Schichtdicke von etwa 60 µm erreicht wird. Am Ende der Verdampfung auftretende Tellurgradienten können durch rechzeitiges Schließen einer Blende vermieden werden. An­ schließend wird beispielsweise aus einem zweiten Verdampfer bei einer Temperatur von etwa 350°C bis 360°C eine Legierung aus Selen mit 30% Tellur in einer Schichtdicke von etwa 1,0 µm auf die erste Schicht aufgedampft. Anschließend wird aus einem dritten Verdampfer bei einer Temperatur zwischen 320°C und 330°C eine Legierung aus Selen mit 0,5 Gew.% Arsen aufgedampft. Die Einwaage wird so bemes­ sen, daß bei einer Vollverdampfung eine Deckschicht mit einer Dicke von 3 µm erreicht wird.

Das so erhaltene elektrofotografische Aufzeichnungsmaterial weist eine hohe Empfindlichkeit im roten Wellenlängenbereich auf, so daß zur Aufzeichnung mit He-Ne-Laserlicht oder roter LED-Strahlung hervorragend geeignet ist (s. Fig. 2, Beispiel 1).

Beispiel 2

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1 werden eine erste und eine zweite Schicht nacheinander auf ein Al-Substrat thermisch aufge­ bracht. Die darüberliegende dritte Schicht aus Selen mit 15 Gew.% Tellur wird aus einem Verdampfer bei einer Temperatur von ca. 300°C aufgedampft. Die Einwaage wird so bemessen, daß die dritte Schicht eine Dicke von 1,5 µm hat. Am Ende der Verdampfung auftretende Tellurgradienten können durch rechtzeitiges Schließen einer Blende vermieden werden. Das so erhaltene elektrofotografische Aufzeich­ nungsmaterial weist ebenfalls eine hohe Empfindlichkeit im roten Wellenbereich auf. Im Gegensatz zu dem Aufzeichnungsmaterial gemäß Beispiel 1 ist aber auch die Empfindlichkeit im Spektralbereich 500 bis 600 nm deutlich verbessert (s. Fig. 2, Beispiel 2), so daß hier eine Empfindlichkeit erreicht wird, die der von Standard Selen- Tellur-Aufzeichnungsmaterialien, wie sie in Kopiergeräten mit bis zu 30 Kopien/Minute verwendet werden, gleichkommt (s. Fig. 2, Foto­ leiter für Bürokopierer). Hierdurch ist das Aufzeichnungsmaterial für Anwendungen geeignet, bei denen sowohl Vorlagen kopiert als auch elektronisch gespeicherte Informationen ausgedruckt werden sollen.

Beispiel 3

In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Beispiel 2 wird die Herstellung der zweiten Schicht insoweit verändert, daß bei einer Verdampfertemperatur von 350°C bis 360°C eine Legierung aus Selen mit 50 Gew.% Tellur in einer Schichtdicke von 0,2 µm auf die erste Schicht aufgedampft wird.

Dieses Aufzeichnungsmaterial hat die gleichen guten Eigenschaften wie das nach Beispiel 2, weist jedoch für den Spektralbereich 700 bis 820 nm eine höhere Empfindlichkeit auf, so daß eine Aufzeich­ nung mit in diesem Spektralbereich emittierenden Laserdioden mög­ lich ist.

Claims (13)

1. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial aus einem elektrisch leitenden Schichtträger, einer auf dem Schichtträger aufgebrach­ ten ersten Schicht aus Selen-Tellur, einer auf der ersten Schicht angeordneten zweiten Schicht aus Selen-Tellur, wobei die erste Schicht aus einer amorphen Selen-Tellur-Legierung mit einem Tellurgehalt von 0,05 bis 15 Gew.% Tellur, die zweite Schicht aus einer amorphen Selen-Tellur-Legierung mit einem Tellurgehalt von 15 bis 60 Gew.% Tellur und die dritte Schicht aus einer amorphen Selen-Tellur-Legierung mit einem Anteil von Tellur besteht, nach Patent ... (Patentanmeldung 35 18 999.1-51), dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil von Tellur in der dritten Schicht 5 bis 20 Gew.% beträgt.

2. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Schichten einen Halogenanteil bis zu 200 ppm enthalten.

3. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht einen Telluranteil von 0,5 bis 3 Gew.% enthält.

4. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht einen Telluranteil von 25 bis 50 Gew.% enthält.

5. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste bzw. zweite Schicht bis zu 20 ppm Halogen enthält.

6. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Telluranteil in der dritten Schicht 0,05 bis 20 Gew.% beträgt und die Schicht ggf. bis zu 200 ppm Halogen enthält, vorzugsweise 0,2 bis 15% Tellur und 0 bis 20 ppm Halogen.

7. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schicht zusätzlich 0,2 bis 3% Arsen enthält.

8. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der ersten Schicht 10 bis 100 µm, vorzugsweise 40 bis 80 µm, beträgt.

9. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der zweiten Schicht 0,1 bis 4 µm, vorzugsweise 0,2 bis 2 µm, beträgt.

10. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der dritten Schicht 0,5 bis 10 µm, vorzugsweise 1 bis 5 µm, beträgt.

11. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Substrat und der ersten Schicht eine Zwischen­ schicht angeordnet ist, welche die durchgehende Strahlung im Wellenlängenbereich von 600 bis 900 nm zu mehr als 90% absor­ biert.

12. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einem oder mehreren der Metalle Cadmium, Gallium, Indium, Thallium, Antimon, Phosphor,Tellur oder Mangan besteht.

13. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat auf seiner der ersten Schicht zugewandten Seite mit einer Rauhtiefe zwischen 0,1 und 5 µm aufgerauht ist.