DE3919805C2

DE3919805C2 -

Info

Publication number: DE3919805C2
Application number: DE3919805A
Authority: DE
Inventors: Seizou Matsumoto Jp Kitagawa
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1988-06-16
Filing date: 1989-06-16
Publication date: 1991-10-24
Also published as: GB2219868B; GB8913910D0; JPH01316750A; GB2219868A; DE3919805A1; US5021310A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial vom sogenannten Funktionstrennungstyp, der eine Ladungsträgererzeugungsschicht, eine Ladungsträgertransportschicht und eine Oberflächenschutzschicht aufweist und der außerdem zwischen der Ladungsträgererzeugungsschicht und der Oberflächenschutzschicht mit einer Ladungsträgerinjektions- Regulierschicht ausgestattet ist, um zu verhindern, daß das Verweil-Vermögen der positiven Ladung auf der Oberfläche zwischen der Ladungsträgererzeugungsschicht und der Oberflächenschutzschicht abnimmt.

Bei einem elektrofotografischen Drucker wird Licht im langen Wellenlängenbereich von beispielsweise 630 bis 800 nm von einer Belichtungsquelle, zum Beispiel einer Leuchtdiode, einem Halbleiterlaser oder einem Gaslaser als Aufzeichnungslicht abgegeben, um auf der Oberfläche eines Aufzeichnungsmaterials ein elektrostatisches, latentes Bild zu erzeugen. Bei einem solchen Drucker wird im allgemeinen ein Aufzeichnungsmaterial vom sogenannten Funktionstrennungstyp eingesetzt, der folgendermaßen aufgebaut ist: Eine Ladungsträgererzeugungsschicht besitzt eine hohe Empfindlichkeit auch gegenüber langwelligem Licht, eine Ladungsträgertransportschicht dient zum Transportieren der von der Ladungsträger erzeugungsschicht erzeugten Träger, und eine Oberflächenschutzschicht schützt die Trägererzeugungsschicht vor äußerer Beanspruchung. Um die von der Ladungsträgererzeugungsschicht durch andere Einwirkung als die Belichtung, zum Beispiel durch thermische Erregung, erzeugten Elektronen daran zu hindern, das Verweil-Vermögen der auf der Oberfläche gebildeten positiven Ladungen zu senken, ist zwischen die Ladungsträgertransportschicht und die Oberflächenschutzschicht eine Trägerinjektions-Regulierschicht eingefügt, die aus einer Legierung mit hohem Se-Anteil besteht und einen breiten Bandabstand besitzt. Was die übrigen Materialien angeht, so wird für die Trägererzeugungsschicht eine hochkonzentrierte Te-Se-Legierung verwendet, während für die Ladungsträgertransportschicht ein amorphes Se-Material und für die Oberflächenschutzschicht eine schwachkonzentrierte As-Se-Legierung verwendet wird.

Die Oberflächenschutzschicht ist eine wichtige Schicht, die die Haltbarkeit (zum Drucken geeignete Lebensdauer) eines Aufzeichnungsmaterials bestimmt. Allerdings besitzt eine schwachkonzentrierte As-Se-Legierung, die üblicherweise für diese Oberflächenschutzschicht verwendet wird, eine im Vergleich zu As₂Se₃ hohe Wärmeausdehnung und geringe mechanische Festigkeit. Ein solches mechanisch schwaches Material wird verwendet, um der Erzeugung von Rissen und Sprüngen wegen der Differenz der Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der Oberflächenschutzschicht und der darunter liegenden Schicht vorzubeugen, d. h. der darunter liegenden Trägertransportschicht, für die ein amorphes Se-Material verwendet wird, die einen sehr hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt. Folglich leidet ein solches Aufzeichnungsmaterial bedauerlicherweise an mangelnder Haltbarkeit, d.h. es besitzt nur eine geringe zum Drucken geeignete Lebensdauer. Im Hinblick darauf, daß es möglich wäre, die mechanische Festigkeit der Oberflächenschutzschicht zu verbessern bei gleichzeitigem Senken der Wärmeausdehnungskoeffizienten der Trägertransportschicht und der Oberflächenschutzschicht, wurde in jüngster Zeit ein Aufzeichnungsmaterial vom Funktionstrennungstyp aus Se-Te-As für einen Laserdrucker entwickelt, welcher eine hohe Druck-Lebensdauer aufweist. Bei einem solchen Se-Te-As-Aufzeichnungsmaterial wird sowohl für die Trägertransportschicht als auch für die Oberflächenschutzschicht eine As₂Se₃-Legierung verwendet. Da die äußere Oberflächenschicht aus einer As₂Se₃-Legierung besteht, weist das Aufzeichnungsmaterial eine hohe Druck-Lebensdauer auf, die derjenigen eines herkömmlichen As₂Se₃-Aufzeichnungsmaterials entspricht. Allerdings ist dieses Aufzeichnungsmaterial auch nachteilig hinsichtlich der Wärmebeständigkeit. Das heißt: Da die Wärmeausdehnungskoeffizienten der darunter liegenden Schichten, nämlich der Trägererzeugungsschicht und der Trägerinjektions- Regulierschicht, doppelt so groß sind wie der der Oberflächenschutzschicht, expandieren, wenn das Aufzeichnungsmaterial bei einer Temperatur von 50°C belassen wird, die darunter liegenden Schichten, d. h. die Ladungsträgererzeugungsschicht und die Trägerinjektions-Regulierschicht sehr stark, wodurch Rißbildungen in der Oberflächenschutzschicht entstehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial zu schaffen, das eine hohe Druck- Lebensdauer und eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist, ohne daß die üblicherweise für einen Aufzeichnungsmaterial geforderten Eigenschaften nennenswert beeinträchtigt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial gemäß dem Patentanspruch gelöst.

Dadurch, daß auf der Ladungsträgererzeugungsschicht und der Trägerinjektions-Regulierschicht eine Wärmeausdehnungs- Entlastungsschicht vorgesehen wird, in der die As-Konzentration nach und nach zunimmt und der Wärmeausdehnungskoeffizient sich demjenigen der Oberflächenschutzschicht annähert, werden die Wärmeausdehnungen der Trägererzeugungsschicht und der Trägerinjektions-Regulierschicht in einer Atmosphäre hoher Temperatur absorbiert, und dadurch wird der Entstehung von Rissen und Sprüngen in der Oberflä chenschutzschicht vorgebeugt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrofotografischen Fotorezeptors, und

Fig. 2 eine Schnittansicht des Aufbaus eines Vergleichsbeispiels.

Ein leitender Schichtträger 1 besteht allgemein aus einem Metall, zum Beispiel Al oder Ni. Auf der Schichtträger 1 ist mit einer Dicke von 50 bis 80 µm als Trägertransportschicht ein Film aus einer 35 bis 40 Gew.-%-As-Se-Legierung gebildet. Zusammensetzung und Dicke der Trägererzeugungsschicht 3 bestimmen sich durch die Wellenlänge des Lichts, das bei der Belichtung eines Bildes verwendet wird. Am meisten wird eine Schicht mit einer Dicke von 0,1 bis 1 µm verwendet, die sich aus einem Material mit einer Te-Konzentration von 30 bis 50 Gew.-% zusammensetzt. Eine Trägerinjektions- Regulierschicht 4 setzt sich zusammen aus einem Film einer 5 Gew.-%-As-Se-Legierung, die einen breiteren Bandabstand besitzt als die Trägererzeugungsschicht 3, und die eine Dicke von etwa 0,1 bis 2 µm aufweist. Zwischen der Trägerinjektions-Regulierschicht 4 und der Oberflächenschutzschicht 6 befindet sich eine Wärmeausdehnungs-Entlastungsschicht 5, die sich aus einer Se-As-Legierung zusammensetzt. Die Wärmeausdehnungs-Entlastungsschicht 5 ist so zusammengesetzt, daß ihre As-Konzentration in der Nähe der Trägerinjektions-Regulierschicht 4 etwa 5 Gew.-% entspricht, was etwa die gleiche As-Konzentration wie die der Regulierschicht 4 ist, während die As-Konzentration in Richtung auf die Oberflächenschutzschicht 6 nach und nach zunimmt und schließlich in der Nähe der Oberflächenschutzschicht 6 die gleiche Konzentration von As aufweist wie die Schutzschicht 6 selbst. Die Wärmeausdehnungs-Entlastungsschicht 5 ist zu einer Schichtdicke von 0,5 bis 3 µm ausgebildet, da bei einer zu dünnen Schicht kein Effekt erzielt wird, während bei einer zu dicken Schicht die Empfindlichkeit und die Restpotential-Kennlinie verschlechtert wird. Die Oberflächenschutzschicht 6 setzt sich zusammen aus einer 35 bis 40 Gew.-% aufweisenden As-Se-Legierung, die etwa As₂Se₃ entspricht und allgemein eine Dicke von 1 bis 5 µm aufweist. Außer der Ladungsträgererzeugungsschicht 3 kann man den Schichten bis zu 1500 ppm Jod hinzufügen, um die Bewegung der Ladungen zu beschleunigen. Der Zusatz von mehr als 1500 ppm Jod ist ungünstig im Hinblick auf den Dunkelzerfall.

Als Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden vier Arten von Aufzeichnungsmaterialien hergestellt, die den oben geschilderten Aufbau besitzen.

Aufzeichnungsmaterial Nr. 1

Die Dicke der Wärmeausdehnungs-Entlastungsschicht 5 beträgt 2 µm, und die As-Konzentration beträgt 5 Gew.-% in der Nähe der Trägerinjektions-Regulierschicht 4 und 36,8 Gew.-% in der Nähe der Oberflächenschutzschicht 6. Zur Herstellung dieses Aufzeichnungsmaterials wurde ein einen Durchmesser von 80 mm aufweisendes Aluminiumrohr, dessen Oberfläche bearbeitet und gewaschen worden war, in eine Aufdampfanlage eingebracht, in der ein Vakuum von 10^-5 Torr bei einer Temperatur des Schichtträgers von 190°C erzeugt wurde. Ein Schiffchen mit einer As-Se-Legierung mit einem Anteil von 36,8 Gew.-% As wurde auf 380°C aufgeheizt, um eine Arsen- Selen-Legierung mit 36,8 Gew.-% Arsen auf dem Rohr bis zu einer Dicke von 60 µm als Trägertransportschicht 2 niederzuschlagen. Durch Blitzniederschlagung wurden als Trägererzeugungsschicht 3 bzw. als Elektroneninjektions-Regulierschicht 4 von je 1 µm Dicke eine Te-Se-Legierung mit 44 Gew.-% Te und eine As-Se-Legierung mit 5 Gew.-% As niedergeschlagen. Als nächstes wurde durch Blitzniederschlagung als Wärmeausdehnungs-Entlastungsschicht 5 eine Se-As-Legierung derart aufgebracht, daß die As-Konzentration von 5 Gew.-% bis zu 36,8 Gew.-% bei fortschreitender Verdampfung variierte. Die Schichtdicke der Wärmeausdehnungs-Entlastungsschicht 5 betrug insgesamt 2 µm. Schließlich wurde als Oberflächenschutzschicht 6 eine As-Se-Legierung mit 36,8 Gew.-% As durch Blitzniederschlagung mit einer Dicke von 2 µm niedergeschlagen.

Aufzeichnungsmaterial Nr. 2

Die Trägertransportschicht 2 und die Oberflächenschutzschicht 6 enthalten jeweils 1000 ppm Jod, und die Trägerinjektions- Regulierschicht 4 enthält 100 ppm Jod. Die Dicke der Wärmeausdehnungs-Entlastungsschicht 5 beträgt 1 µm, und die As-Konzentration beträgt 5 Gew.-% in der Nähe der Trä gerinjektions-Regulierschicht 4 und 38,7 Gew.-% in der Nähe der Oberflächenschutzschicht 6. Zur Herstellung dieses Aufzeichnungsmaterials wurde ein einen Durchmesser von 80 mm aufweisendes Aluminiumrohr, welches oberflächenbehandelt und gewaschen worden war, in eine Aufdampfanlage eingebracht, die auf 10^-5 Torr evakuiert wurde, während die Temperatur des Schichtträgers auf 200°C gehalten wurde. Ein Schiffchen mit einer darin befindlichen As₂Se₃-Legierung mit 1000 ppm zugegebenem Jod wurde auf 400°C aufgeheizt, um die As₂Se₃-Legierung mit 1000 ppm zugegebenem Jod auf das Rohr zu einer Dicke von 60 µm als Trägertransportschicht 2 aufzubringen. Durch Blitzniederschlagung wurden eine 46 Gew.-% Te enthaltende Te-Se-Legierung mit 100 ppm Jod und eine 5 Gew.-% As aufweisende As-Se-Legierung mit zugegebenen 100 ppm Jod als Trägererzeugungsschicht 3 mit 0,5 µm Dicke bzw. als Trägerinjektions-Regulierschicht 4 mit 1 µm Dicke niedergeschlagen. Als nächstes wurde durch Blitzniederschlagung eine Se-As-Legierung als Wärmeausdehnungs-Entlastungsschicht 5 niedergeschlagen, derart, daß die As- Konzentration mit fortschreitendem Aufdampfen von 5 Gew.-% bis 38,7 Gew.-% variierte. Die Schichtdicke der Wärmeausdehnungs- Entlastungsschicht 5 betrug insgesamt 1 µm. Darauf wurde schließlich durch Blitzniederschlagung eine As₂Se₃- Legierung mit zusätzlich 1000 ppm Jod abschließend mit einer Dicke von 3 µm als Oberflächenschutzschicht 6 niederge schlagen.

Die Aufzeichnungsmaterialen 3 und 4 der Vergleichsbeispiele hatten denselben Aufbau wie die Aufzeichnungsmaterialen 1 und 2, mit der Ausnahme, daß die Aufzeichnungsmaterialen 3 und 4 nicht die Wärmeausdehnungs-Entlastungsschicht 5 besaßen. Die elektrischen Eigenschaften, die Ermüdung und die Wärmebeständigkeit jedes dieser Aufzeichnungsmaterialien wurde ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 niedergelegt.

Tabelle 1

Aus der Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials hinsichtlich Wärmeausdehnung hervorragend sind und hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften und der Dauerfestigkeit keineswegs schlechter sind als die Vergleichsbeispiele, die keine Wärmeausdehnungs-Entlastungsschicht besitzen.

Demnach sind die Vorteile der Erfindung darin zu sehen, daß die Rißbildung in der Oberflächenschutzschicht eines positiv geladenen Aufzeichnungsmaterials in einer Hochtemperatur-Atmosphäre aufgrund einer Differenz der Wärmeausdehnung zwischen Ladungsträgererzeugungsschicht und Ladungsträgerinjektions- Regulierschicht verhindert ist und folglich die Wärmebeständigkeit verbessert ist, ohne daß dabei die anderen Eigenschaften des Aufzeichnungsmaterials beeinträchtigt sind. Erreicht wird dies durch eine Wärmeausdehnungs- Entlastungsschicht zwischen der Trägerinjektions-Regulierschicht und der Oberflächenschutzschicht derart, daß die As-Konzentration der Wärmeausdehnungs-Entlastungsschicht derart variiert, daß sie nach und nach den Unterschied in der Zusammensetzung zwischen Trägerinjektions-Regulierschicht und Oberflächenschutzschicht ausgleicht.

Claims

Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial, umfassend eine Ladungsträgertransportschicht (2) und eine Oberflächen schutzschicht (6) aus einer Selen-Arsen-Legierung mit einer Zusammensetzung von annähernd As₂Se₃ auf einem leitenden Schichtträger (1), eine Ladungsträgererzeugungsschicht (3) aus einer Selen-Legierung und eine Ladungsträgerinjektions- Regulierschicht (4) aus einer Selenschicht mit niedriger Arsenkonzentration, wobei die Ladungsträger erzeugungsschicht (3) und die Ladungsträgerinjektions-Regulierschicht (4) einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen als As₂Se₃ und auf die Ladungsträgertransportschicht (2) in der genannten Reihenfolge auflaminiert sind, und eine Wärmeausdehnungs-Entlastungsschicht (5) mit einer Arsenkonzentration, die von der Zusammensetzung, die annähernd der der Ladungsträgerinjektions-Regulierschicht entspricht, nach und nach zunimmt zu einer Zusammensetzung, die etwa derjenigen der Oberflächenschutzschicht entspricht, und die zwischen der Ladungsträgerinjektions- Regulierschicht (4) und der Oberflächenschutzschicht (6) vorgesehen ist.