DE3836359A1 - Fotoleiter fuer elektrofotografische anwendungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Fotoleiter zur Verwendung bei einem elektrofotografischen Kopiergerät oder Drucker, das bzw. der eine von einer Leuchtdiode oder einem Laser gebil­ dete Lichtquelle enthält und zum Schreiben langwelliges Licht von 630 bis 800 nm verwendet wird.

Bei einem elektrofotografischen Kopierer oder Drucker wird als Schreiblicht zur Herstellung eines latenten elektrosta­ tischen Bildes auf der Oberfläche eines Fotoleiters lang­ welliges Licht im Bereich von 630 bis 800 nm verwendet. Bei solchen Geräten wird im allgemeinen ein Mehrschichtfotolei­ ter eingesetzt, dessen einzelne Schichten unterschiedliche Funktion haben. Dieser Fotoleiter besteht aus einer La­ dungsträgererzeugungsschicht, einer Ladungsträgertransport­ schicht und einer Oberflächenschutzschicht zum Schutz der Ladungsträgererzeugungsschicht vor äußerer Belastung. Die Ladungsträgererzeugungsschicht besteht aus einer Selen- Tellur-Legierung und spricht auf elektromagnetische Strah­ lung jener langen Wellenlängen an. Die Ladungsträgertrans­ portschicht besteht aus einer Se-As-Legierung und transpor­ tiert die in der Ladungsträgererzeugungsschicht erzeugten Ladungsträger. Die Oberflächenschutzschicht besteht aus einer Se-As-Legierung, um möglichst widerstandsfähig gegen­ über Chemikalien, dem Druckvorgang und Wärme zu sein.

Wenn bei der für die Oberflächenschutzschicht verwendeten Se-As-Legierung der Anteil von As zunimmt, steigt die Wi­ derstandsfähigkeit gegenüber Wärme und gegenüber dem Druck­ vorgang. Andererseits nimmt dabei die Haltefähigkeit der Oberflächenladung ab, und das Ermüdungsverhalten wird schlechter.

Mit Ausnahme von OPC Fotoleitern werden Fotoleiter, die bei Druckern und Kopierern verwendet werden, im allgemeinen po­ sitiv aufgeladen. Wenn ein Fotoleiter wiederholt positiv aufgeladen wird, sinkt das Oberflächenpotential aus folgen­ dem Grund. Nachdem Ladungsträger innerhalb der Ladungsträ­ gererzeugungsschicht erzeugt wurden, bewegen sich positive Löcher in Richtung auf das Substrat, während die Elektronen zur Oberfläche transportiert werden. Wenn dabei Elektronen in der Oberflächenschutzschicht eingefangen werden, ent­ steht eine negative Raumladung. Diese senkt das Oberflä­ chenpotential. Wenn der Bandabstand der Oberflächenschutz­ schicht (etwa 2,0 eV im Fall von amorphem Selen) gering ist, können sich die Elektronen leicht zur Oberfläche bewe­ gen. Auch hierdurch sinkt das Oberflächenpotential.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektrofotografischen Fotoleiter zu schaffen, der sich durch ausgezeichnete Wi­ derstandsfähigkeit sowohl gegenüber dem Druckvorgang als auch gegenüber Wärme auszeichnet, ein großes Oberflächenla­ dungsrückhaltevermögen aufweist, verbesserte Ermüdungsei­ genschaften aufweist und auch nach wiederholtem Druck von Zeichen frische Bilder liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Fotoleiter gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Bei diesem Fotoleiter besteht die Oberflächenschutzschicht entweder aus reinem Selen oder aus einer Selen-Arsen-Legie­ rung mit weniger als 10 Gew.% Arsen. Eine Elektroneninjek­ tionsbegrenzungsschicht mit einem großen Bandabstand wird zwischen der Ladungsträgererzeugungsschicht und der Ober­ flächenschutzschicht ausgebildet, um die Injektion von Elektronen von der leitenden Basis zu unterdrücken. Die Oberflächenladung des positiv geladenen Fotoleiters nimmt nur sehr wenig ab. Dadurch werden die Ermüdungseigenschaf­ ten verbessert. Insbesondere können die Dunkelentladung und der Abfall des Oberflächenpotentials gegenüber dem Stand der Technik um einen Faktor von Drei verbessert werden. Da­ durch wird die Reproduzierbarkeit der Druckdichte deutlich besser.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Dicke der Ladungsträgerinjektionsbegren­ zungsschicht weniger als 10 µm beträgt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen und unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Querschnittsansicht des Fotoleiters eines ersten Aus­ führungsbeispiels,

Fig. 2 eine entsprechende Querschnittsansicht des Fotoleiters eines zweiten Aus­ führungsbeispiels,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Foto­ leiters eines ersten Vergleichsbei­ spiels, und

Fig. 4 eine Querschnittsansicht des Foto­ leiters eines zweiten Vergleichsbei­ spiels.

Zwischen der Oberflächenschutzschicht und der Ladungsträ­ gererzeugungsschicht befindet sich eine Schicht aus einer Se-As-Legierung. Diese Legierung hat einen Bandabstand, der größer ist als der der beiden benachbarten Schichten. Die Schicht kann auch aus reinem Selen bestehen oder sie ent­ hält weniger als 10 Gew.% Arsen. Nachdem innerhalb der La­ dungsträgererzeugungsschicht Ladungsträger erzeugt wurden, wird der Transport von Elektronen zur Oberflächenschutz­ schicht unterdrückt. Dies verhindert einen Abfall des elektrostatischen Oberflächenpotentials. Der Zusatz von Arsen zu reinem Selen bringt eine Verringerung des Bandab­ stands, verbessert aber die Antikristallisation. Wenn die Dicke der Elektroneninjektionsbegrenzungsschicht 10 µm übersteigt, fällt die Empfindlichkeit. Insbesondere bei großen Wellenlängen wird die Empfindlichkeit extrem gering, was die praktische Verwendung des Fotoleiters unmöglich macht.

Beispiele Beispiel 1

Fig. 1 zeigt einen Fotoleiter als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieser Fotoleiter enthält eine leitende Ba­ sis 1, auf der sich, wie bei bekannten Fotoleitern, über­ einander eine Ladungsträgertransportschicht 2 und eine La­ dungsträgererzeugungsschicht 3 befinden. Dieser Fotoleiter zeichnet sich dadurch aus, daß eine Elektroneninjektionsbe­ grenzungsschicht 4 und eine Oberflächenschutzschicht 5 auf der Ladungsträgererzeugungsschicht 3 ausgebildet sind. Die­ ser Fotoleiter wurde in nachstehend beschriebener Weise hergestellt.

Ein maschinell bearbeiteter und gesäuberter Aluminiumzylin­ der mit einem Durchmesser von 80 mm wurde auf einer Trag­ welle einer Verdampfungsvorrichtung befestigt. Die Tempera­ tur dieser Aluminiumbasis 1 wurde auf etwa 190°C gehalten.

Das Innere der Vorrichtung wurde dann auf 1 × 10^-5 Torr (1,33 mPa) evakuiert. Dann wurde eine Verdampfungsquelle aus einer As₂Se₃-Legierung auf etwa 400°C erhitzt und durch Abscheidung die Ladungsträgertransportschicht 2 mit einer Dicke von etwa 60 µm erzeugt. Dann wurden durch Schnellver­ dampfung die Ladungsträgererzeugungsschicht 3 und die Elek­ troneninjektionsbegrenzungsschicht 4 ausgebildet. Die Dicke der Schichten 3 und 4 betrug etwa 0,5 bzw. 2 µm. Die La­ dungsträgererzeugungschicht 3 bestand aus Te und Se, wobei der Te-Anteil 44 Gew.% betrug. Die Elektroneninjektionsbe­ grenzungsschicht 4 bestand aus As und Se, wobei der As-An­ teil 5 Gew.% betrug. Die Schnellverdampfung wurde unter den folgenden Bedingungen ausgeführt: Die Temperatur der Trag­ welle betrug 60°C, der Druck 1 × 10^-5 Torr (1,33 mPa) und die Temperatur der Verdampfungsquelle 350°C. Die Oberflä­ chenschutzschicht 5 wurde mit einer Dicke von etwa 3 µm aus As und Se auf der Elektroneninjektionsbegrenzungsschicht 4 ausgebildet. Der Arsenanteil belief sich auf 30 Gew.%.

Beispiel 2

Fig. 2 zeigt ein weiteres Beispiel. In diesem Fall war die Elektroneninjektionsbegrenzungsschicht 4 dünner als die des Beispiels 1. Die Schicht 4 bestand aus As und Se mit einem As-Anteil von 5 Gew.%. Diese Schicht wurde durch Schnell­ verdampfung bis zu einer Dicke von etwa 0,5 µm abgeschie­ den. Die Aluminiumbasis, ihre maschinelle Bearbeitung und Säuberung und die Abscheidung der Ladungsträgertransport­ schicht 2 und der Ladungsträgererzeugungsschicht 3 sowie die der Oberflächenschutzschicht 5 waren ähnlich wie die der entsprechenden Teile beim Beispiel 1.

Vergleichsbeispiel 1

Fig. 3 zeigt einen Fotoleiter eines ersten Vergleichsbei­ spiels. Er besaß keine Elektroneninjektionsbegrenzungs­ schicht und bestand aus einer Basis 1, einer Ladungsträger­ transportschicht 2, einer Ladungsträgererzeugungsschicht 3 und einer Oberflächenschutzschicht 5. Diese Schichten wur­ den in gleicher Dicke und auf gleiche Weise wie beim Bei­ spiel 1 aufgebracht.

Vergleichsbeispiel 2

Fig. 4 zeigt einen Fotoleiter eines zweiten Vergleichsbei­ spiels. Diese Fotoleiter besaß keine Elektroneninjektions­ begrenzungsschicht. Auf einer Basis 1 wurden eine Ladungs­ trägertransportschicht 2, eine Ladungsträgererzeugungs­ schicht 3 und eine Oberflächenschutzschicht 5 ausgebildet. Die Ladungsträgertransportschicht 2 bestand aus reinem Se­ len und war in einer Dicke von etwa 60 µm abgeschieden wor­ den. Die Ladungsträgererzeugungsschicht 3 bestand aus Te und Se, wobei der Te-Anteil 44 Gew.% betrug. Diese Schicht 3 wurde in einer Dicke von etwa 0,5 µm durch Schnellver­ dampfung abgeschieden. Die Oberflächenschutzschicht 5 be­ stand aus Te und Se, mit einem Te-Anteil von 10 Gew.%. Diese Schicht 5 wurde in einer Dicke von etwa 5 µm durch Schnellverdampfung abgeschieden.

Die Beispiele und Vergleichsbeispiele der in vorgenannter Weise hergestellten Fotoleiter wurden je 300 Mal benutzt. Danach wurden bei Raumtemperatur an den einzelnen Fotolei­ tern die Ermüdungsverhältnisse und die Oberflächenhärte ge­ messen und sind in der nachfolgenden Tabelle gezeigt.

Tabelle

Die Dunkelentladung oder Dunkelabnahme als eine der Ermü-­ dungseigenschaften repräsentiert die Rückhaltefähigkeit der Oberflächenladung. Je kleiner dieser Wert der Dunkelentla­ dung ist, desto besser ist das Ergebnis zu bewerten. Auch für den Abfall des Oberflächenpotentials und die Abnahme des Restpotentials gilt, daß geringere Werte günstiger für das elektrofotografische Gerät sind. Wenn die Oberflächen­ härte zunimmt, steigt die Widerstandsfähigkeit gegenüber den Druckvorgängen an. Die Tabelle zeigt, daß die Fotolei­ ter der Beispiele 1 und 2 und der des Vergleichsbeispiels 1, die je eine Oberflächenschutzschicht aus einer Se-As-Le­ gierung mit einem großen Anteil von As aufweisen, bezüglich der Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Drucken sehr viel besser als der Fotoleiter des Vergleichsbeispiels 2 sind.

Claims (2)

1. Fotoleiter für elektrofotografische Anwendungen, umfassend
eine Ladungsträgertransportschicht (2) aus einer Selen-Arsen-Legierung,
eine Ladungsträgererzeugungsschicht (3) aus einer Selen-Tellur-Legierung, die sich angrenzend an die dem Licht auszusetzende Fläche des Fotoleiters befindet,
eine Oberflächenschutzschicht (5) aus einer Selen- Arsen-Legierung, und
eine Elektroneninjektionsbegrenzungsschicht (4), die sich zwischen der Ladungsträgererzeugungsschicht (3) und der Oberflächenschutzschicht (5) befindet und aus reinem Selen oder einer Selen-Arsen-Legierung mit weniger als 10 Gew.% Arsen besteht.

2. Fotoleiter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dicke der Elektroneninjektions­ begrenzungsschicht (4) weniger als 10 µm beträgt.