DE4011267C2

DE4011267C2 - Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE4011267C2
Application number: DE4011267A
Authority: DE
Inventors: Mitsuru Narita; Tsuneo Tamura; Seizou Kitagawa
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1989-04-12
Filing date: 1990-04-06
Publication date: 1995-03-23
Anticipated expiration: 2010-04-07
Also published as: DE4011267A1; US5330863A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrofotografisches Aufzeich nungsmaterial (nachfolgend einfach als Aufzeichnungsmaterial bezeichnet) für digitale Kopiergeräte, Drucker oder derglei chen, bei denen langwelliges Licht zum Belichten verwendet wird.

Bei elektrofotografischen Geräten dieser Art werden als Lichtquelle hauptsächlich Halbleiter-Laserdioden, He-Ne- Laser und Leuchtdioden eingesetzt. Da das Licht von derartigen Quellen eine Wellenlänge von 630 nm bis 800 nm aufweist, wurde bei elektrofotografischen Geräten als mehr schichtiges Aufzeichnungsmaterial des sogenannten Funktions trennungstyps für die Ladungen erzeugende Schicht eine Selen- Tellur-Legierung mit hoher Tellurkonzentration mit starker Empfindlichkeit selbst in einem langwelligen optischen Bereich, und für die Ladungen transportierende Schicht eine Selen-Arsen-Legierung zum Übertragen der in der Ladungen erzeugenden Schicht erzeugten Ladung (positive Löcher) in den leitenden Schichtträger verwendet, wobei eine Deckschicht dazu vor gesehen war, die Ladungen erzeugende Schicht vor äußeren Beanspruchungen zu schützen. Obschon die Abriebfestigkeit und die Wärmebeständigkeit der Deckschicht bei höherer Arsenkon zentration der Legierung zunehmend besser wurden, ergibt sich jedoch aufgrund der höheren Arsenkonzentration das Problem, daß die Dunkelabschwächungs-Kennlinie und die Ermüdungskenn linie beeinträchtigt werden. Ein Mittel, um dieses Problem zu lösen, ist in der JP-A-112250/1989 durch die Anmelderin vor geschlagen worden: Zwischen die aus einer Selen-Tellur-Legie rung mit hoher Tellurkonzentration bestehende Ladungen erzeu gende Schicht und eine Deckschicht wird eine Ladungsträgerin jektions-Sperrschicht aus reinem Selen oder einer Selen- Arsen-Legierung mit geringer Arsenkonzentration von weniger als 10 Gew. -% eingebracht, so daß man ein Aufzeichnungsmate rial erhält, welches mit einer Deckschicht ausgestattet ist, die hinsichtlich der Abriebfestigkeit und der Wärmebeständig keit verbessert ist.

Als Material für eine Deckschicht ist zur Erzielung einer hohen Abriebbeständigkeit außer dem Selen-Material auch die Verwendung von amorphem Silicium sowie von amorphem Silicium nitrid bekannt; außerdem ist die Verwendung von amorphem Bor nitrid bekannt (JP-A-81367/1988). Ferner ist die Verwendung von amorphem Siliciumnitroxid bekannt (JP-A-81430/1988). Das derart zusammengesetzte Aufzeichnungsmaterial mit der Ladungsträgerinjektions-Sperrschicht aus reinem Selen oder einer Selen-Arsen-Legierung auf der Ladungen erzeugenden Schicht aus einer Selen-Tellur-Legierung, überzogen mit einer Deckschicht aus einer Selen-Arsen-Legierung mit hoher Arsen konzentration zeigt zwar bei Zimmertemperatur einen ausge prägten Effekt der Ladungsträgerinjektions-Sperrschicht, und besitzt weiterhin eine gute Dunkelabschwächungs-Kennlinie und Ermüdungskennlinie, allerdings wird das Leistungsvermögen dieses Materials bei hohen Temperaturen unzureichend, und es entsteht das Problem einer Beeinträchtigung der Dunkelab schwächungs-Kennlinie und der Ermüdungskennlinie, was nicht vermieden werden kann.

Auch wenn anderes Material als die Selen-Arsen-Legierung als Material für die Deckschicht verwendet wird, wird, da die Schichtbildung auf der Ladungen erzeugenden Schicht durch Glimmentladung durchgeführt wird, lange Zeit benötigt, um die Deckschicht auszubilden. Dies hat den gravierenden Nachteil, daß der Preis des Aufzeichnungsmaterials hoch ist.

Ein Aufzeichnungsmaterial nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus Auslegeschrift 2 055 269 bekannt. Fig. 8 dieser Druckschrift zeigt ein Aufzeichnungsmaterial, das auf einem leitenden Schichtträger eine Zwischenschicht als Injektionssperrschicht, eine gleichrichtende fotoleitende Schicht, eine Ladungen haltende Schicht und eine isolierende Deckschicht aufweist. Für den Fall, daß die fotoleitende Schicht p-leitend ist, wird als Zwischenschicht ein Halblei ter vorgeschlagen, der stärker p-leitend ist als die fotolei tende Schicht, z. B. eine Se-Te- oder Se-As-Legierung. Ist die fotoleitende Schicht dagegen n-leitend, kann die Zwischen schicht eine Se-Schicht sein. Die Ladungen haltende Schicht besteht aus einer Se-Te-Legierung.

Aus der Druckschrift Chem. Abstr. Nr. CA 104 (14): 119997m ist ein Aufzeichnungsmaterial bekannt, bei dem zwischen dem leitenden Schichtträger und der fotoleitenden Schicht eine Zwischenschicht aus einer Se-As-S-Legierung vorgesehen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die oben aufgezeigten Probleme zu beseitigen oder doch zumindest zu mildern und ein elektro fotografisches Aufzeichnungsmaterial anzugeben, welches eine Ladungen erzeugende Schicht aus einer Selen-Tellur-Legierung mit hoher Tellurkonzentration und hoher Empfindlichkeit gegenüber langwelligem Licht und eine Deckschicht aus einer Selen-Arsen-Legierung mit vorzüglicher Abriebbeständigkeit und Wärmebeständigkeit aufweist. Bei diesem Aufzeichnungsma terial sollen die Dunkelabschwächungs-Kennlinie sowie die Ermüdungskennlinie gut ausgeprägt sein. Ferner soll das Mate rial stabil sein und in einer Umgebung hoher Temperatur allenfalls nur geringfügig beeinträchtigt werden.

Diese Aufgabe wird durch ein elektrofotografisches Aufzeich nungsmaterial gemäß Patentanspruch 1 gelöst und durch die Merkmale des Unteranspruchs vorteilhaft weitergebildet.

Eine Ladungen transportierende Schicht aus einer Selen-Arsen- Legierung, eine Ladungen erzeugende Schicht aus einer Selen- Tellur-Legierung und eine Deckschicht aus einer Selen-Arsen- Legierung werden auf einen leitenden Schichtträger laminiert, wobei eine Ladungsträgerinjektions-Sperrschicht aus einer Selen-Arsen-Schwefel-Legierung zwischen der Ladungen erzeu genden Schicht und der Deckschicht liegt, und ggfs. eine wei tere Ladungsträgerinjektions-Sperrschicht aus einer Selen- Arsen-Schwefel-Legierung zwischen dem leitenden Schichtträger und der Ladungen transportierenden Schicht liegt.

Die Ausführung der Erfindung hat die Erkenntnis gebracht, daß, wenn man Schwefel dem As₂Se₃, das einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, hinzufügt, man eine Legierung erhält, die einen entschieden hohen Widerstand auf weist, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Weiterhin kann eine Ladungsträgerinjektions-Sperrschicht, die aus einer Selen- Arsen-Schwefel-Legierung hohen Widerstands besteht, und die zwischen einer Ladungen erzeugenden Schicht und einer Deck schicht liegt, die Versetzung zur Innenseite des fotoempfind lichen Materials bei hoher Temperatur verhindern, speziell die Verlagerung von Ladungsträgern, die in der Ladungen erzeugenden Schicht generiert werden und durch Wärme zur Oberfläche der Deckschicht steigen. Dadurch kann außerdem die Beeinträchtigung der Dunkelabschwächungs-Kennlinie und der Ermüdungskennlinie verhindert werden. Auch fungiert die aus einer Selen-Arsen-Schwefel-Legierung hohen Widerstands beste hende Schicht zwischen einem leitenden Schichtträger und einer Ladungen transportierenden Schicht als Ladungsträgerin jektions-Sperrschicht auch bei hohen Temperaturen, so daß wirksam die Injektion von Ladungsträgern aus dem leitenden Schichtträger ebenso wie eine Zunahme der Dunkelabschwächung verhindert werden kann.

Durch Einfügen der Ladungsträgerinjektions-Sperrschicht hohen Widerstands zwischen sowohl den leitenden Schichtträger und die Ladungen transportierende Schicht als auch die Ladungen erzeugende Schicht und die Deckschicht läßt sich eine Ver schlechterung der Ermüdungsfestigkeit bei hohen Temperaturen, die sie sich als Ladungsabsenkung im Fall des wiederholten Ladens und Entladens zeigt, herabsetzen.

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

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Auf zeichnungsmaterials gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine grafische Darstellung, welche die Beziehung zwi schen dem elektrischen Widerstand der Selen-Arsen- Schwefel-Legierung und dem Schwefelzusatz zu der As₂Se₃-Legierung veranschaulicht,

Fig. 3 und 4 grafische Darstellungen, die die Temperaturab hängigkeit der Dunkelabschwächungskennlinie und der Ermüdungskennlinie des Aufzeichnungsmaterials nach den Beispielen 1 und 2 und nach dem Vergleichsbei spiel 1 veranschaulichen,

Fig. 5 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Aufzeichnungsmaterials und

Fig. 6 und 7 grafische Darstellungen der Temperaturabhängig keit der Dunkelabschwächungs-Kennlinie und der Ermü dungskennlinie nach den Beispielen 3 und 4 und nach dem Vergleichsbeispiel 2.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials. Auf einem leitenden Schichtträger 1 sind eine Ladungen transportierende Schicht 2 und eine Ladungen erzeugende Schicht 3 auflaminiert, und eine Deckschicht 5 ist auf einer Ladungsträgerinjektions-Sperr schicht 4, die aus einer Selen-Arsen-Schwefel-Legierung besteht, vorgesehen.

Beispiel 1

Auf der drehbaren Lagerwelle einer Aufdampfanlage wurde ein leitender Schichtträger 1 aus einem zylindrischen Aluminium rohr mit einem Durchmesser von 80 mm angeordnet, nachdem er einer mechanischen Oberflächen-Endbearbeitung unterzogen und gewaschen wurde. Der leitende Schichtträger wurde auf eine Temperatur von etwa 190°C erhitzt, und während er auf dieser Temperatur gehalten wurde, erfolgte eine Evakuierung auf 1,3 × 10^-3 Pa. Anschließend wurde die mit der As₂Se₃-Legierung gefüllte Verdampfungsquelle auf etwa 400°C erhitzt, und es wurde auf den sich drehenden leitenden Schichtträger 1 eine Ladungen transportierende Schicht 2 mit einer gleichmäßigen Schichtdicke von etwa 60 µm aufgedampft. Als nächstes wurde unter Anwendung des Blitz-Aufdampfverfahrens als Ladungen erzeugende Schicht 3 eine 34 Atomprozent Te enthaltende Se- Te-Legierung zu einer Dicke von etwa 0,5 µm aufgedampft, es wurde als Ladungsträgerinjektions-Sperrschicht 4 eine As₈Se₁₂S-Legierung mit einer Dicke von etwa 1 µm aufgebracht, und es wurde als Deckschicht mit einer Dicke von etwa 2 µm eine As₂Se₃-Legierung aufgebracht, um durch dieses sukzessive Laminieren ein Aufzeichnungsmaterial herzustellen. Die Blitz- Aufdampfung wurde unter folgenden Bedingungen durchgeführt: Temperatur der sich drehenden Lagerwelle: 60°C; Druck: 1,3 × 10^-3 Pa; Temperatur der Verdampfungsquelle: 350°C.

Beispiel 2

Es wurde ähnlich wie beim Beispiel 1 ein Aufzeichnungsmate rial hergestellt, mit der Ausnahme, daß das aufzudampfende Material für die Ladungsträgerinjektions-Sperrschicht 4 in eine As₆Se₉S-Legierung geändert wurde und die Schichtdicke der aufgedampften Schicht auf 0,5 µm gesenkt wurde.

Vergleichsbeispiel 1

Es wurde ähnlich wie im Beispiel 1 ein Aufzeichnungsmaterial hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Material beim Aufdamp fen der Ladungsträgerinjektions-Sperrschicht 4 in eine Se- As-Legierung mit 5 Atomprozent Arsen gegenüber Beispiel 1 geändert wurde.

Bei dem nach dem obigen Beispiel und dem Vergleichsbeispiel hergestellten Aufzeichnungsmaterial wurde die Temperaturab hängigkeit der Dunkelabschwächungs-Kennlinie untersucht, und die Ergebnisse dieser Untersuchung sind in Fig. 3 darge stellt. Die auf der Ordinate in Fig. 3 aufgetragene Dunkelab schwächung ist der Prozentsatz des Dunkelabschwächungs-Poten tials nach einer Sekunde Aufladung gegenüber dem Anfangs-Auf ladungspotential. Auch wurde als Ermüdungskennlinie die Ladungsabsenkung für den Fall ermittelt, daß Aufladen und Belichten 250mal wiederholt wurden, und es wurde die diesbe zügliche Temperaturabhängigkeit untersucht. Die Ergebnisse sind in Fig. 4 dargestellt. Die auf der Ordinate in Fig. 4 aufgetragene Ladungspotentialabnahme ist die Potentialdifferenz zwischen dem Anfangs-Ladepotential und dem Ladepotential nach 250 Zyklen gegenüber dem Anfangs-Ladepo tential.

Aus den Fig. 3 und 4 wird deutlich, daß im Vergleich zu dem Aufzeichnungsmaterial nach dem Vergleichsbeispiel 1 die Dun kelabschwächungs-Kennlinie und die Ermüdungskennlinie im Bereich hoher Temperaturen bei den Aufzeichnungsmaterialien nach den Beispielen 1 und 2 stark verbessert sind.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmaterials, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in Fig. 1. Im Vergleich zu Fig. 1 wurde hier zwischen der Ladungen trans portierenden Schicht und dem leitenden Schichtträger eine weitere Ladungsträgerinjektions-Sperrschicht 4 eingefügt.

Beispiel 3

Ähnlich wie beim Beispiel 1 wurde in einer Aufdampfanlage ein leitender Schichtträger 1 aus einem zylindrischen Aluminium rohr mit einem Durchmesser von 80 mm an einer sich drehenden Lagerwelle befestigt, nachdem er zuvor einer Oberflächen-End bearbeitung unterzogen und gewaschen worden war. Der Schicht träger wurde auf eine Temperatur von etwa 60°C erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten. Es wurde auf 1,3×10⁻³ Pa evakuiert. Es wurde eine AsSe_1,25S_1,25-Legierung mit einer Dicke von 1 µm durch Blitz-Aufdampfung auf den sich drehenden leitenden Schichtträger 1 aufgedampft, um eine Ladungsträgerinjektions- Sperrschicht 4 zu bilden, und anschließend wurde der Schichtträger 1 auf eine Temperatur von etwa 190°C erwärmt. Die mit einer As₂Se₃-Legierung gefüllte Verdampfungsquelle wurde auf etwa 400°C erwärmt, und es wurde eine Ladungen transportierende Schicht 2 mit einer gleichmäßigen Schichtdicke von etwa 60 µm aufgedampft. Als nächstes wurde als Ladungen erzeugende Schicht 3 eine 34 Atomprozent Te enthaltende Se-Te-Legierung mit einer Dicke von etwa 0,5 µm aufgedampft. Nach dem Aufdampfen der Ladungen erzeugenden Schicht 3 wurde erneut durch Blitz-Aufdampfung eine AsSe_1,25S_1,25-Legierung mit einer Dicke von etwa 1 µm als Ladungsträgerinjektions-Sperrschicht 4 aufgedampft. Als Deckschicht 5 wurde eine As₂Se₃-Legierung mit einer Dicke von etwa 2 µm aufgedampft. Durch dieses suk zessive Aufdampfen wurde das fotoempfindliche Material mit dem in Fig. 5 dargestellten Aufbau erhalten. Die Bedingungen bei der Blitz-Aufdampfung waren die gleichen wie beim Bei spiel 1.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurde ein Aufzeichnungsmaterial ähnlich wie bei dem Bei spiel 3 hergestellt, außer daß keine Ladungsträgerinjektions- Sperrschicht 4 vorgesehen wurde. Bei dem so erhaltenen foto empfindlichen Material nach dem Beispiel 3 sowie nach dem Vergleichsbeispiel 2 wurde die Temperaturabhängigkeit der Dunkelabschwächung untersucht. Die Ergebnisse sind in Fig. 6 gezeigt. Die auf der Ordinate in Fig. 6 aufgetragene Dunkel abschwächung ist der Prozentsatz des Dunkelabschwächungs- Potentials gegenüber dem Anfangs-Ladungspotential. Außerdem wurde als Ermüdungskennlinie die Ladungsabsenkung für den Fall untersucht, daß wiederholt Ladung und Belichtung in 250 Zyklen durchgeführt wurden, ähnlich wie in dem Fall nach Fig. 4. Die Temperaturabhängigkeit der Ladungsabsenkung wurde untersucht. Die Ergebnisse sind in Fig. 7 gezeigt.

Aus den Fig. 6 und 7 ist ersichtlich, daß im Vergleich zu dem Aufzeichnungsmaterial nach dem Vergleichsbeispiel 2 das Auf zeichnungsmaterial nach dem Beispiel 3 eine verbesserte Dunkelabschwächungs-Kennlinie sowie Ermüdungskennlinie im Bereich der hohen Temperatur besitzt. Speziell bei dem Auf zeichnungsmaterial nach Beispiel 3, das an zwei Stellen zwi schen dem leitenden Schichtträger und der Ladungen transpor tierenden Schicht sowie zwischen der Ladungen erzeugenden Schicht und der Deckschicht mit der Ladungsträgerinjektions- Sperrschicht ausgestattet ist, wird die Injektion von Ladungsträgern aus dem leitenden Schichtträger zum Inneren des Aufzeichnungsmaterials hin ebenso verhindert wie die Wanderung der in der Ladungen transportierenden Schicht und der Ladungen erzeugenden Schicht erzeugten, durch Wärmeeinwirkung angeregten Ladungsträger in die Deckschicht (die Oberfläche des Aufzeichnungsmaterials), weshalb dieses Aufzeichnungsmaterial hervorragende Eigenschaften aufweist.

Auch wird bei den Aufzeichnungsmaterialien nach den einzelnen Beispielen die Ladungen erzeugende Schicht aus einer Selen- Tellur-Legierung mit hoher Tellurkonzentration gebildet, wäh rend die Deckschicht aus einer Selen-Arsen-Legierung mit hoher Arsenkonzentration gebildet wird. Deshalb besitzt das beispielhafte Aufzeichnungsmaterial eine hohe Empfindlichkeit gegenüber langwelligem Licht, und besitzt außerdem hervorra gende Kennwerte wie z. B. die Dunkelabschwächungs-Kennlinie und Ermüdungskennlinie. Damit zeigt das Aufzeichnungsmaterial eine allenfalls geringfügige Beeinträchtigung bei hohen Tem peraturen. Weiterhin besitzt die Deckschicht hervorragende Abriebbeständigkeit und Wärmebeständigkeit.

Das erfindungsgemäße Aufzeichnungsmaterial eignet sich gut für viele Geräte, die speziell in den letzten Jahren starke Verbreitung gefunden haben, als das sind eine digitale Druck maschine, ein Drucker und dergleichen, wobei diese Geräte langwelliges Licht verwenden, wie es von einer Halbleiter- Laserdiode, einer Leuchtdiode und dergleichen Belichtungs quellen abgegeben wird. Man erhält Druckbilder guter Quali tät.

Die Deckschicht ist eine Selen-Arsen-Legierung, die sich ein fach durch Aufdampfen bilden läßt, ohne daß man ein langwie riges Verfahren wie z. B. die Glimmentladung zur Bildung der Deckschicht einsetzen muß, wie es der Fall bei amorphem Sili cium oder dergleichen Materialien, die sich von dem Material des Selen-Systems unterscheiden, der Fall ist. Damit ergibt sich durch die Erfindung auch der Vorteil, daß sich das Auf zeichnungsmaterial billig herstellen läßt.

Claims

1. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial mit
einer Ladungen transportierenden Schicht (2) aus einer Selen-Arsen-Legierung,
einer Ladungen erzeugenden Schicht (3) aus einer Selen- Tellur-Legierung und
einer Deckschicht (5) aus einer Selen-Arsen-Legierung, die in dieser Reihenfolge auf einen leitenden Schichtträger (1) auflaminiert sind,
gekennzeichnet durch eine Ladungsträgerinjektions-Sperrschicht (4), die aus einer Selen-Arsen-Schwefel-Legierung besteht und zwischen die Ladungen erzeugende Schicht (3) und die Deckschicht (5) eingefügt ist.

2. Elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einer Selen-Arsen-Schwefel-Legierung bestehende Ladungs trägerinjektions-Sperrschicht (4) auch zwischen den leitenden Schichtträger (1) und die Ladungen transportierende Schicht (2) eingefügt ist.