DE2746967C2 - Elektrofotographische Aufzeichnungstrommel - Google Patents

Elektrofotographische Aufzeichnungstrommel

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    • G03G5/08221—Silicon-based comprising one or two silicon based layers

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrofotografische Aufzeichnungstrommel mit einer anorganischen, fotoleitfähigen Schicht auf ihrem außen -. Mantel.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, für elektrostatische Fotokopierverfahren Trommeln zu verwenden, die eine Oberflächenschicht aus fotoleitfähigem Material wie Selen oder Chalkogenid-Gläsern (Arsen-Selen-Legierungen und -Verbindungen) haben. Eine Aufzeichnungstrommel der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 21 59 387 bekannt.
Die erwähnten Trommeln dienen dazu, nach erfolgte·· Aufladung in einer Corona-Entladung ein auf die Oberfläche der Trommel projiziertes Abbild der zu kopierenden Vorlage aufzunehmen. Dieses Abbild ist ein elektrostatisches Ladungsbild, das nachfolgend unter Verwendung eines Tonerpulvers zu einer mit Toner beschichteten Trommel wird. Durch Aufeinanderlaufenlassen von Papier und Oberfläche der Trommel wird der eigentliche Kopiervorgang durchgeführt.
Für Vorrichtungen dieses bekannten Kopierverfahrens ergeben sich folgende Forderungen: Das Material der fotoleitfähigen Schicht der Trommel muß eine hohe Lichtempfindlichkeit haben, und zwar im Spektralbereich technisch üblicher Lichtquellen; das Material muß einen spezifischen elektrischen Widerstand in Dunkelheit in der Größe von ρ > 10l2Ohm · cm haben; das Material muß auch bei Dauerbelastung unveränderte Eigenschaften aufweisen, d. h. ermüdungsfrei arbeiten, und es muß eine für das Kopieren ausreichende Abriebfestigkeit haben,
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein solches Material für die fotoleitfähige Schicht einer solchen Aufzeichnungstrommel zu finden, das die voranstehen' den Forderungen zusammengenommen erfüllt.
Diese Aufgäbe Wird dadurch gelöst, daß die fotoleitfähige Schicht als Fotoleiter amorphes Silizium enthält. Das Silizium kann insbesondere dotiert sein, womit in bekannter Weise das Leitfähigkeitsverhalten zu beeinflussen ist
Schon vor längerer Zeit sind die Eigenschaften amorphen Siliziums in bezug auf Fotoleitung und Absorption untersucht worden. Auf diesen Erkenntnissen baut die Erfindung auf. Mit dem amorphen Silizium steht ein außerordentlich hochohmiges Material mit
ίο spezifischen Widerstand bis zu 10l4Ohm-em zur Verfügung.
Es liegt im Rahmen des Erfindungsgedankens, daß die Herstellung dieser Schicht mit Hilfe einer Hochfrequenzglimmentladung erfolgt, wobei in dem evakuierten Gefäß mit einer tremmelförmigen Gegenelektrode ein trommeiförmiger Schichtträger konzentrisch zur Gegenelektrode angeordnet wird und zum Aufbringen des Fotoleiters eine siliziumhaltige Verbindung, die sich bei erhöhter Temperatur unter Abscheidung von Silizium zersetzt, in das Gefäß geleitet wird.
Wenn bei der Herstellung einer Schicht aus amorphem Silizium durch Niederschlag auf einem Träger die Oberflächentemperatur dieses Trägers auf ca. 2700C gehalten wird, kann man eine amorphe Siliziumschicht erreichen, die — wie festgestellt — einen Wirkungsgrad des Fotostromes mit 50% hat. Maximaler Wirkungsgrad liegt dabei im Bereich einer Wellenlänge von ca. 600 nm. Für die erfindungsgemätSe Lehre hat der Umstand eine große Bedeutung, daß im Silizium die Elektronen und Löcher eine etwa gleich große Beweglichkeit haben. Dieser Umstand wird bei der Erfindung dazu ausgenutzt, eine fotoleitfähige Schicht zu erreichen, die praktisch keine elektrische Ermüdung aufweist, wie das bei seit Jahren bekannterweise verwendeten Materialien der Fall ist.
Da amorphe Schichten aus Silizium eine hohe Abriebfestigkeit haben, weist die elektrofotografische Aufzeichnungstrommel mit der fotoleitfähigen Schicht auf ihrem äußeren Mantel aus amorphem Silizium eine
ίο erhöhte Lebensdauer auf.
Weitere Einzelheiten, insbesondere über die Herstellungsweise sind der in der Zeichnung befindlichen, anhand eines Ausführungsbeispiels beschriebenen Figur zu entnehmen.
Mit 1 ist ein Gefäß bezeichnet, das sich mit Hilfe einer Pumpe evakuieren läßt, d. h. aus der darin enthaltenen Luftatmosphäre entfernt werden kann. Das Gefäß 1 kann mit einem Deckel 3 verschlossen werden. Durch diese öffnung wird die mit der amorphen Siliziumschicht zu versehende Trommel in das Gefäß 1 eingebracht. Mit 5 ist ein System aus Zuführungsleitungen bezeichnet, durch die hindurch die siliziumhaltige gasförmige Verbindung, z. B. Silan (SiHx), in das Innere ues Gefäßes 1 eingebracht wird. Mit Hilfe einer mit 7 bezeichneten, schematisch angedeuteten Heizung läßt Sich die Oberfläche der Trommel 2 auf eine Temperatur von insbesondere ca. 27O°C bringen. Auf der als Träger dienenden Manteloberfläche 4 der Trommel 2 erfolgt die thermische Zersetzung des zugeführten Silans und damit die amorphe Abscheidung der Siliziumschicht 21.
Im Raum um die Oberfläche 4 der Trommel 2 herum
wird im Innern des Gefäßes 1 eine HochfreqUenz-OIimrrientladüng aufrechterhalten. Die Trommel
2 dient dabei mit ihrer Oberfläche 4 als die eine Elektrode, die über eine Hochfrequenz'Zuleitung 6 mit einem Hochfrequenzgenerator 60 verbunden ist Als dazugehörige Gegenelektrode dient die Elektrode 8, die z, B, ein außerhalb um das Gefäß 1 hefumgelegler
Mantel aus elektrisch leitendem Material ist. Die Glimmentladung brennt dann im Innern des Gefäßes 1 zwischen der erwähnten Oberfläche 4 und der mantelförmigen Innenwand 11 des Gefäßes.
Einzelheiten einer amorphen Siliziumabscheidung in einer Hochfrequenz-Glimmentladung lassen sich aus »J. Non-CrysL Sol.«, Bd. 3 (1970), Seite 255 entnehmen. Bevorzugt ist ein Gasdruck von 0,05 bis 5 mbar im Innern des Gefäßes 1. Für die Abscheidung einer ausreichend dicken Schicht ist eine Zeitdauer von 1 bis 5 Stunden anzusetzen. Bevorzugt ist eine Schichtdicke
im Bereich von 10 μιη bis 100 μπι.
Die amorphe Siliziumschicht auf der Trommel hat gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten, anderen anorganischen, fotoleitfähigen Schichten üen Vorteil, daß sie relativ hohen Temperaturen ausgesetzt werden kann, ohne strukturelle Änderungen zu erleiden. Eine gewisse obere Grenze für die Temperaturbelastbarkeit ist der Wert der Temperatur, bei der der Niederschlag des Siliziums auf der Oberfläche 4 erfolgt ist Vorteilhafterweise liegt die Kristallisationstemperatur des Siliziums erst bei Temperaturen um 10000C.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Elektrofotografische Aufzeichnungstrommel mit einer anorganischen fotoleitfähigen Schicht auf ihrem äußeren Mantel, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoleitfähige Schicht als Fotoleiter amorphes Silizium enthält.
2. Verfahren zur Herstellung eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials, bei dem ein anorganischer Fotoleiter in einem evakuierten Gefäß mit Hilfe einer Hochfrequenz-Glimmentladung auf einen auf 20 bis 3500C erwärmten Schichtträger aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gefäß mit einer trommeiförmigen Gegenelektrode ein trommeiförmiger Schichtträger angeordnet wird, daß zum Aufbringen des Fotoleiters eine siliziumhaltige Verbindung, die sich bei erhöhter Temperatur unter Abscheidung von Silizium zersetzt, in das Gefäß geleitet wird, und daß die Oberfläche des Schichtträgers über die Zersetziingstemperatur der siliziumhaltigen Verbindung erwärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß als siliziumhaltige Verbindung Silan (SiH-O verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Schichtträgers auf 2000C bis 3000C, vorzugsweise auf 250 bis 3000C, erwärmt wird.
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