NL8204056A

NL8204056A - Fotogeleidend element voor toepassing in elektrofotografische kopieerprocessen.

Info

Publication number: NL8204056A
Application number: NL8204056A
Authority: NL
Original assignee: Oce Nederland Bv
Priority date: 1982-10-21
Filing date: 1982-10-21
Publication date: 1984-05-16
Also published as: EP0107242B1; EP0107242A1; US4526849A; JPS5991447A; DE3369011D1

Description

-1- ♦ /

Océ-Nederland B.V., te Venlo

Fotogeleidend element voor toepassing in elektrofotografische kopieer-processen

De uitvinding heeft betrekking op een fotogeleidend element voor toepassing in elektrofotografische kopieerprocessen, dat een elektrisch geleidende drager, een sperlaag uit een gedoteerd waterstofhoudend amorf silicium die op de drager is aangebracht en een hoofdlaan uit niet of 5 nauwelijks gedoteerd waterstofhoudend amorf silicium bevat.

Een dergelijk fotogeleidend element is bekend uit Philosophical Magazine B 43 (1981, no. 6), pag. 1079-1089. De genoemde publikatie beschrijft èen fotogeleidend element met een op een geleider aangebrachte sperlaag uit waterstofhoudend amorf silicium dat is gedoteerd met fosfor 10 of borium, bijvoorbeeld 350 ppm borium, en een op de sperlaag aangebrachte hoofdlaag uit waterstofhoudend amorf silicium dat nauwelijks is gedoteerd.

De sperlaag heeft een dikte van 0,2 ^um en de dikte van de hoofdlaag is 10 yum. Een dergelijk fotogeleidend element heeft diverse goede foto-elektrische eigenschappen, zoals een goede oplaadbaarheid en lichtgevoe-15 ligheid en een lage restpotentiaal na belichting, maar heeft zoals alle tot nu toe voorgestelde fotogeleidende elementen op basis van silicium het nadeel dat de specifieke weerstand van de siliciumlagen te laag is, waardoor de donkerontlading van het element te groot is voor elektrofotografische toepassing. Men heeft reeds lang geprobeerd de specifieke 20 weerstand van silicium, door aangepaste bereidingswijze, vergaande zuivering en nauwkeurige dotering, te verhogen, maar de specifieke weerstand werd niet hoger dan 1013 Ohm,cm en een dergelijke specifieke weer stand is te laag voor toepassing in fotogeleidende elementen met de voor elektrofotografische toepassing gebruikelijke opbouw.

25 De uitvinding beoogt de donkerontladingseigenschappen van fotogeleidende elementen op basis van amorf silicium te verbeteren zonder de andere elektrofotografische eigenschappen wezenlijk aan te tasten.

Met dit doel is volgens de uitvinding voorzien in een fotogeleidend element, zoals in de aanhef wordt bedoeld, waarin tussen de sperlaag en de 30 hoofdlaag,grenzend aan de sperlaag, een tussenlaag uit niet of nauwelijks gedoteerd waterstofhoudend amorf silicium en, grenzend aan de hoofdlaag, een tussensperlaag uit gedoteerd waterstofhoudend amorf silicium aanwezig is.

8204056 >% * -2-

Bij voorkeur wordt een tussenlaag van tenminste 3 ^um toegepast, omdat verrassenderwijs is gebleken dat een tussenlaag met een dikte van tenminste 3 ^um de donkerontladingseigenschappen zeer sterk verbetert. De donkerontladingseigenschappen van een fotogeleidend element met één enkele 5 tussenlaag van 3,8 ^um en één tussensperlaag zijn zelfs aanzienlijk gunstiger dan die van een ander vergelijkbaar element volgens de uitvinding dat om en om drie tussenlagen van 1,3 ^um en drie tussensperlagen bevat.

Omdat de oplaadeigenschappen bij positieve oplading gunstiger zijn 10 dan bij negatieve oplading wordt de voorkeur gegeven aan een fotogeleidend element waarvan de sper- en tussensperlaag bestaan uit met borium gedoteerd P-geleidend amorf silicium en de tussen- en hoofdlaag bestaat uit intrinsieke (ongedoteerde) amorfe siliciumlagen die van nature een lichte voorkeur voor N-geleiding hebben. In dit geval is zelfs een geringe dote-15 ring van de tussenlaag, om deze sterker N-geleidend te maken, ongunstig. Indien het element geschikt moet zijn voor negatieve oplading dienen de sperlagen N-geleidend te zijn, bijvoorbeeld door dotering met fosfor en kunnen de tussen- en hoofdlaag eventueel zeer licht met borium gedoteerd zijn om deze enigszins preferent P-geleidend te maken. Een zeer licht ge-20 doteerd silicium dat gedoteerd is met hoeveelheden borium tot ongeveer 30 ppm moet in dit geval als nauwelijks gedoteerd worden beschouwd.

De niet gedoteerde waterstofhoudende siliciumlagen zijn bij voorkeur lagen die zijn verkregen door silicium onder invloed van een gloei-ontladingsplasma uit silaan neer te slaan op een drager die met de even-25 tueel reeds aanwezige lagen op een temperatuur van 150 S 200°C wordt gehouden. Het gloeiontladingsplasma kan bijvoorbeeld worden opgewekt door het silaan in een elektromagnetisch veld met een frequentie van 4 tot 13 megaherz te brengen onder verminderde druk. De gedoteerde lagen kunnen op de zelfde wijze worden verkregen door het neerslaan van silaan waarin, in 30 geval van dotering met borium, kleine hoeveelheden diboraan zijn opgenomen en, indien met fosfor wordt gedoteerd, kleine hoeveelheden fosfine zijn opgenomen.

De drager kan bestaan uit elk elektrisch geleidend materiaal maar bij voorkeur wordt, in verband met de elektrofotografische toepassing, gebruik 35 gemaakt van een trommel waarvan het cylindrische oppervlak uit aluminium of roestvrij staal bestaat. De sperlagen kunnen zeer dun zijn. In het algemeen is een dikte van 0,1 3 0,3 ^um ruimschoots voldoende maar dikkere of dunnere lagen zijn ook mogelijk. De dikte van de hoofdlaag kan tussen 8204056 ♦ * -3- ruime grenzen worden gevarieerd. In verband met de gewenste oplaadhoogte worden echter bij voorkeur geen hoofdlagen net een dikte kleiner dan 1/jm toegepast. Hoofdlagen met een dikte van 2 tot 10yum geven in het algemeen zeer goede resultaten maar de aangegeven diktes zijn geen kritische 5 grenzen.

Voorbeeld I

Tussen een roestvrijstalen plaat in een reaktievat en een elektrode buiten het reaktievat werd een wisselspanning met een frequentie van 13 megaherz aangesloten en de plaat werd verwarmd op 175°C. Tussen de plaat 10 en de elektrode werd si 1aangas dat 1 gewichts % diboraan bevatte, doorgevoerd met een druk van 1 mbar en een doorvoersnelheid van 40 cm3 per minuut. De toevoer van diboraan werd gestopt nadat op deze wijze een P-geleidende sperlaag, van met borium gedoteerd amorf silicium, met een dikte van 0,2 ^um was gevormd op de roestvrijstalen plaat. Het proces werd 15 zonder diboraan onder dezelfde omstandigheden voortgezet totdat op de sperlaag een tussenlaag uit intrinsiek amorf silicium met een dikte van 3,8 ^um was gevormd. Op geheel dezelfde wijze werd nog een sperlaag met een dikte van 0,2 ^um op de tussenlaag en vervolgens een hoofdlaag met een dikte van 3,8 ^um op de tweede sperlaag aangebracht. Het verkregen foto-20 geleidend element bleek bij maximale oplading in het donker na 5 seconden nog 75% van zijn lading te bezitten en 100 seconden nodig te hebben voor ontlading tot 40%.

Voorbeeld II

Op de zelfde wijze als beschreven in voorbeeld I werd een fotogelei-25 dend element vervaardigd met dezelfde samenstelling als in voorbeeld I met uitzondering van de tussenlaag die niet 3,8 maar 1,3 ^um dik was. Dit fotogeleidend element bleek in 5 seconden tot 65% te ontladen en in 20 seconden te ontladen tot 40% (in het donker).

Een fotogeleidend element, dat werd opgebouwd uit drie tussenlagen met 30 een dikte van 1,3 ^um, een hoofdlaan met een dikte van 3,3/jm enviersper-lagen van 0,2 ^um om de hoofdlaag,tussenlagen en drager van elkaar te scheiden, ontlaadde in 5 seconden tot 71% en in 50 seconden tot 40% in het donker. De sperlagen, tussenlagen en hoofdlagen hadden de zelfde samenstelling als die volgens voorbeeld I.

35 Een vergelijkbaar fotogeleidend element volgens de stand der techniek met één sperlaag en één hoofdlaag van ongeveer 8yum had slechts 10 seconden nodig voor ontlading tot 40% in het donker.

8204056

Claims

1. Fotogeleidend element, voor toepassing in elektrofotografische kopieerprocessen, dat een elektrisch geleidende drager, een sperlaag uit een gedoteerd waterstofhoudend amorf silicium die op de drager is aangebracht en een hoofdlaag uit niet of nauwelijks gedoteerd waterstofhoudend 5 amorf silicium bevat, met het kenmerk, dat tussen de sperlaag en de hoofdlaag, grenzend aan de sperlaag, een tussenlaag uit niet of nauwelijks gedoteerd waterstofhoudend amorf silicium en, grenzend aan de hoofdlaan,een tussensperlaag uit gedoteerd waterstofhoudend amorf silicium aanwezig is.

2. Fotogeleidend element volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 10 de tussenlaag tenminste 3 ^um dik is.

3. Fotogeleidend element volgens één of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de hoofd- en tussenlaag uit intrinsiek amorf silicium bestaan en de sperlagen bestaan uit met borium gedoteerd P-gelei-dend amorf silicium. 15

4. Fotogeleidend element volgens één of meer van de voorgaande con clusies, met het kenmerk, dat de amorfe siliciumlagen onder invloed van een gloeiontladingsplasma uit si laan zijn neergeslagen op de tot een temperatuur tussen 150 en 200°C verhitte drager. 8204056