DE3820385C1

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Publication number: DE3820385C1
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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial für Anwendungen in Druckern, Digitalkopierem eto, das auf einer lichtempfindlichen Mehrschichtstruktur mit mehreren Schichten gesonderter Funktion eine Oberflächendeckschicht aufweist.

Bislang verwendete lichtempfindliche Materialien für elektrofotografische Anwendungen umfassen nach der Art des lichtempfindlichen Materials, den Se-Typ, den OPC-Typ (OPC = organischer Fotoleiter), etc, von denen sich der Se-Typ durch ein hohes Auflösungsvermögen, eine gute Haltbarkeit, und gute elektrische EigenscHaften, auszeichnet Selen besitzt jedoch auch Nachteile. So reicht die Spektralempfindlichkeit nur bis zu Wellenlängen

ίο von etwa 550 nm, mit Ausnahme der panchromatischen Eigenschaft von kristallinem Selen. Ferner tritt in der Oberfläche dieses lichtempfindlichen Materials auch bei kleinen Temperaturerhöhungen eine Kristallisierung auf, durch die das Material unbrauchbar wird. Zur Vermeidung dieser Nachteile hat man dem Selen verschiedene Elemente zugesetzt
So ist die Verwendung von Te zur Erhöhung der Empfindlichkeit allgemein bekannt Obwohl aber der Zusatz von Te die spektrale Empfindlichkeit erhöht und auch zu einer Unterdrückung dei Kristallisation beiträgt ist ein übermäßiger Te-Anteil erforderlich, wenn man die Empfindlichkeit bis in den Wellenlängenbereich von Halbleiterlasern (in der Größenordnung von 800 nm) ausdehnen wilL Ein derart hoher Anteil von Te führt zu instabilen elektrischen Eigenschaften wie einer Verringenmg der Potentialhaltefähigkeit, und zu verstärkten Ermüdungserscheinungen, was in der Praxis nachteilig ist Angesichts dieses Sachverhalts hat man eine Oberflächendeckschicht (OCL = over coating layer) vorgesehen, um die Injektion elektrischer Ladungen von der Oberfläche her zu unterdrücken. Die meisten der Materialien, wie reines Se, OPC und eine 4 Atom-% As aufweisende Se-Legierung, haben jedoch eine extrem niedrige Härte und damit geringe Druckbeständigkeit (Beständigkeit beim Drucken).

Der Zusatz von As zur Erhöhung der spektralen Empfindlichkeit verbessert die Wärmebeständigkeit und erhöht die spektrale Empfindlichkeit um so mehr, je höher der As-Anteil ist Da jedoch der Empfindlichkeitsbereich praktisch nur bis zu 700 nm reicht ist dieses Material in Verbindung mit H.albleiterlasern als Lichtquelle mit Wellenlängen bei 800 nm nicht geeignet

Aus der DE-AS 15 97 882 ist ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial bekannt, das auf einem elektrisch leitenden Träger eine Ladungsträgertransportschicht aus einer Selen-Arsen-Legierung mit bis zu 0,5 Gew.-% As und 0 bis 1 Gew.-% Jod, eine Ladungsträgergeneratorschichl aus einer Selen-Tellur-Legierung mit 25 bis 5uGew.-% Tellur und eine Oberflächendeckschicht aus einer Selen-Arsen-Legierung mit 0 bis 50 Gew.-°/o As aufwei&i.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial der eingangs angegebenen Art zu schaffen, dessen Empfindlich' .eit zu höheren Wellenlängen reicht und das gleichzeitig eine ausgezeichnete Wärmestabilität und Druckbeständigkeit aufweist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
Da bei dieser Lösung die Oberflächendeckschicht aus einer Se/As-Legierung mit ehit-r Härte besteht, die größer als die von reinem Seist, wird eine hohe Druckbeständigkeit erreicht, und es kann eine L^idungsträgergeneratorschicht aus einer Se/Te-Legierung mit hoher Te-Konzentration realisiert werden, die auch gegenüber dem Licht eines Halbleiterlasers empfindlich ist Die Verwendung einer Se/As-Legierung auch für die Ladungsträgertransportschicht erlaubt die Vermeidung von Brüchen der Oberflächendeckschicht aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten des Materials der Oberflächendeckschicht einerseits, das einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 2 χ 10"⁵K"¹ aufweist, und der Ladungsträgergeneratorschicht andererseits.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend im einzelnen erläutert.

Die einzige Figur zeigt den grundsätzlichen Aufbau des Materials, bei dem eine Ladungsträgertransportschicht 2 aus einer Se/As- oder einer Se/As/J-Legierung, eine Ladungsträgergeneratorschicht 3 aus einer Se/Te-Legierung und eine Oberflächendeckschicht 4 aus einer Se/As-Legierung in dieser Reihenfolge auf einen elektrisch leitenden Träger 1 aus Aluminium geschichtet sind. Bei dem Träger handelt es sich insbesondere um ein Aluminiumrohr. Zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften kann jeweils zwischen dem Träger 1 und der Ladungsträgertransportschicht 2, zwischen der Ladungsträgertransportschicht 2 und der Ladungsträgergeneratorschicht 3 sowie zwischen der Ladungsträgergeneratorschicht 3 und der Oberflächendeckschicht 4 eine Zwischenschicht eingefügt werden.

Die Dicke der Oberflächendeckschicht 4 sollte im Hinblick auf die Dämpfung des einfallenden Lichts so gering wie möglich sein, eine Dicke von 0,5 bis 10 μηι ist jedoch im Hinblick auf die Druckbeständigkeit erforderlich. Da die Härte des Se/As-Materials ein Maximum bei einem As-Anteil von 40 Atom-% entsprechend As2Se3 aufweist, ist eine As-Konzentration von 40 Atom-% günstig. Da andererseits eine niedrigere As-Konzentration im Hinblick auf die elektrischen Eigenschaften und den Dunkelstrom besser ist, und es aufgrund von Versuchen keine Probleme bereitet, selbst bei 5 Atom-% As eine Druckbeständigkeit γοη etwa 300 QOO Blättern zu erzielen, liegt der bevorzugte Bereich für die As-Konzentration von 5 bis 40 Atom-%.

Wenn die Schichtdicke der Ladungsträgergeneratorschicht 3 weniger als 0,05 μπι beträgt, wird die thermische Stabilität bei hohen Temperaturen schlechter und die Empfindlichkeit bei längeren Wellenlängen geringer. Übersteigt diese Dicke andererseits 5 μιτι, nimmt der Dunkelstrom plötzlich zu. Der bevorzugte Bereich für die Dicke liegt deshalb bei 0,05 bis 5 μπι. Da ein übermäßiger Zusatz vor Te zu einem Anstieg des Dunkelstroms führt und die Kristallisation fördert, und da insbesondere das Material bei einer 40 Atom-% übersteigenden Te-Konzentration praktisch nicht mehr als lichtempfindliches Material verwendbar ist, liegt der bevorzugte Bereich der Te-Konzentration in der Ladungsträgergeneratorschicht 3 bei 5 bis 40 Atom-%.

Die Ladungsträgertransportschicht 2 weist im Hinblick auf das Oberflächenpotential oder elektrische Feld gewöhnlich eine Dicke von 30 bis 80 uxn auf. Im Hinblick auf die Neigung zur Kristallisation und die thermische Stabilität bei hohen Temperaturen, liegt die As-Konzentration vorzugsweise im Bereich von 5 bis 40 Atom-%. Wird die As-Konzentration in der Oberflächendeckschicht zur Erhöhung der Druckbeständigkeit auf 40 Atom-% erhöht, dann ist die As-Konzentration in der Ladungsträgertransportscbicht zum Zwecke der Verhinderung von Brüchen bei hohsr Temperatur auf 30 bis 40 Atom-% beschränkt Für Schnelldrucker, bei denen die Zeit von der Belichtung zur Entwicklung beispielsweise 100 ms beträgt, ist ein solches lichtempfindliches Material nicht geeignet, da die Laufzeit in der Schicht länger als 100 ms ist, wodurch die effektive Empfindlichkeit gering wird. Zur Vermeidung dieses Nachteils kann die Ladungsträgertransportschicht 2 mit Jod dotiert werden, um dadurch die Laufzeit zu verkürzen. Wenn der Zusatz von Jod 10 000 ppm übersteigt, treten ein merklicher Anstieg des Dunkelstroms und eine Abnahme der Oberflächenladungsdichte auf. Unterhalb von 100 ppm Zusatz von Jod nimmt die Empfindlichkeit ab, so daß praktisch kein Effekt erzielt wird.

Die vorerwähnten Schichten enthalten jeweils zusätzlich jene Verunreinigungen, die entweder nicht entfernt werden können oder im Hinblick auf die Materialien wie Se, As, Te und J nicht entfernt zu werden brauchen.

Lichtempfindliche Materialien der vorgenannten Art wurden auf folgende Weise hergestellt Zunächst wurde ein Aluminiumrohr mit 242 mm Durchmesser und 450 mm Länge hergestellt und gesäubert Das Aluminiumrohr wurde an einer drehbaren Trägerwelle einer Verdampfungseinrichtung befestigt Nachdem die Temperatur des Aluminiumrohrs entsprechend dem Träger 1 in der Figur auf 190⁰C gebracht wurde, wurde die Vorrichtung bis auf 1,33 χ 1O^-3 Pa evakuiert Dann wurde eine Verdampfungsquelle mit einer As2Se3-Legierung auf etwa 400⁰C erhitzt um eine Ladungsträgertransportschicht 2 mit einer Schichtdicke von etwa 60 μΐη durch P<unpfabscheidung auf den Träger aufzubringen. Dann wurde unter Verwendung einer Schnellverdampfung als < .adungsträgergeneratorschicht 3 eine Se/Te-Legierung slit 34 Atom-% Te zur Erzielung einer spektralen Empfindlichkeit bei längeren Wellenlängen aufgebracht Bei der Schnellverdampfung wurde die Schicht mit einer Dicke von etwa 0,5 μπι unter einer Achsentemperatur von 60⁰C, einem Druck von 1,33 χ 10~³ Pa und einer Temperatur der Verdampfungsquelle von 350° C abgeschieden. Obwohl nicht dargestellt wurde zwischen der Ladungsträgergeneratorschicht 3 und der Ladungsträgertransportschicht 2 eine etwa 0,4 μπι dicke Zwischenschicht mit abfallender Te-Konzentration ausgebildet, damit in der Ladungsträgergeneratorschicht erzeugte Ladungsträger möglichst gut in die Ladungsträgertransportschicht überführt werden. Dann wurde als Oberflächendeckschicht 4 auf der Ladungsträgergeneratorschicht 3 durch Dampfabscheidung eine As/Se-Legierung mit 38 Atom-% As-Anteil und einer Dicke von etwa 2 μπι aufgebracht

Zusätzlich zu dem auf vorerwähnte Weise hergestellten lichtempfindlichen Material A wurde ein lichtempfindliches Material B hergestellt, bei welchem der Laduagsträgertransportschicht 2 5000 ppm Jod hinzugesetzt wurden. Zu Vergleichszwecken wurde ferner ein lichtempfindliches Material C hergestellt, bei dem auf einem Aluminiumträger unter den gleichen Aufdampfbedingungen eine As2Se3-Schicht als Ladungsträgertransportschicht mit einer Dicke von etwa 63 μπι ausgebildet wurde. Als zweites Vergleichsbeispiel wurde schließlich ein lichtempfindliches Material D hergestellt das auf der gleichen Ladungsträgertransportschicht und Ladungsträgergeneratorschicht wie beim lichtempfindlichen Material A als Oberflächendeckschicht mit einer Schicht aus As/Se mit 4 Atom-% As und einer Dicke von etwa 2 μπι versehen wurde. Testergebnisse von diesen vier lichtempfindlichen Materialien sind in Tabelle 1 zusammengestellt

Tabelle 1

Lichtemp	Schichtzusammensetzung	Materialien	Se/As-Sc/Te-Se/As	gut	Härte	Spektralemp	Druck	Gesamt
findliche			(38 Atom-%)	weniger gut	(HV)	findlichkeit	beständigkeit	bewer
	Se/As/J-Sc/Te-Se/As	schlecht		(Wellenlänge	(Umfangs	tung
A	(38 Atom-%)		780 nm)	geschwindigkeit
	Se/As			780 mm/s)
B	Se/As-Se/Te-Se/As	150	O	Δ	Δ
	(4 Atom-%)
C	150	O	O	O
D
	150	X	X	χ
O =	60	O	Δ	χ
Δ =
X =

Wie in Tabelle 1 gezeigt, weisen die lichtempfindlichen Materialien A und B, die Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen, und das lichtempfindliche Material D als Vergleichsbeispiel ausreichende Empfindlichkeit bei längeren Wellenlängen auf, während die lichtempfindlichen Materialien A und B und das Material C der Vergleichsbeispie'e eine hohe Härte und dementsprechend eine hohe Druckbcjtändigkeit besaßen. Bei einem praktischen Test mit einem Drucker, bei dem die Zeit von der Belichtung zur Entwicklung 100 ms betrug, bei dem es sich also um ei!:on Schnelldrucker handelte, waren die lichtempfindlichen Materialien A und B und das lichtemDfindliche Material D zufriedenstellend, insbesondere im Hinblick auf den Dichtekontrast.

Die Erfindung ermöglicht die Schaffung elektrofotografischer Aufzeichnungsmaterialien, die eine hohe Druckbeständigkeit aufweisen und auch unter hohen Temperaturen eingesetzt werden können. Dies wird dadurch erreicht, daß eine Oberflächendeckschicht aus einer Se/As-Legierung mit einer hohen Härte, die zu einer hohen Druckbeständigkeit führt, auf einer Ladungsträgergeneratorschicht vorgesehen wird, die aus einer 5 Se/Te-Legierung besteht, welche auch bei Wellenlängen von 780 nm ausreichend empfindlich ist. Ferner sorgt die auf der anderen Seite ebenfalls aus einer Se/As-Legierung gebildete Ladungsträgertransportschicht für einen Ausgleich der Wärmeausdehnungskoeffizienten.

Durch den Zusatz von Jod zur Ladungsträgertransportschicht kann eine ausgezeichnete Stabilität auch bei kurzen Reaktionszeiten erreicht werden, so daß sich das erfindungsgemäße lichtempfindliche Material sehr gut ίο für schnelle Digitalkopierer, Schnelldrucker, etc. eignet.

Claims

Patentansprüche

1. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial, bei dem auf einem elektrisch leitenden Schichtträger (1) 15 eine Ladungsträgertransportschicht (2) aus einer Selen-Arsen-Legierung mit 5 bis 40 Atom-% Arsen, eine Ladungsträgergeneratorschicht (3) aus einer Selen-Tellur-Legierung mit einer Tellur-Konzentration im Bereich von 20 bis 40 Atom-% und eine Oberflächendeckschicht (4) aus einer Selen-Arsen-Legierung mit einer Arsen-Konzentration von 5 bis 40 Atcm-% ausgebildet sind.

2. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die La-20 dungsträgertransportschicht 100 bis 10 000 ppm Jod enthält.

3. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Arsen-Konzentration der Oberflächendeckschicht 40 Atom-% beträgt und diejenige der Ladungsträgertransportschicht 30 bis 40 Atom-%.

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