DE2856203A1

DE2856203A1 - Manschette fuer elektrostatische aufzeichnungsverfahren

Info

Publication number: DE2856203A1
Application number: DE19782856203
Authority: DE
Inventors: Manfred R Kuehnle
Original assignee: Coulter Systems Corp
Current assignee: Coulter Systems Corp
Priority date: 1977-12-27
Filing date: 1978-12-27
Publication date: 1979-07-05
Also published as: US4258113A; SE7813334L; CA1147197A; AU531256B2; FR2413694B1; NL7812570A; GB2013931B; CH628448A5; AU4303079A; GB2013931A; FR2413694A1

Description

München, den 22. Dezember 1978 /J Anwaltsaktenz.: löl - Pat. 37

Coulter Systems Corporation, 35 Wiggins Avenue, ßedford, Mass. Ü173U, Vereinigte Staaten von Amerika

Manschette für elektrostatische Aufzeichnungsverfahren.

Die Erfindung bezieht sich auf elektrostatische Aufzeichnungsverfahren, wie beispielsweise die Xerographie oder das Elektrofaxverfahren, jedoch auch auf Druckverfahren, etwa in bekannten Hochgeschwindigkeitsdruckmaschinen. Im einzelnen betrifft die Erfindung endlose Bänder oder Zylinder, welche einen leitfähigen Träger oder ein leitfähiges Substrat und einen Belag aus photoleitendem Material auf der Oberfläche des Bandes oder Zylinders aufweisen. Im Nachfolgenden bedeutet der Ausdruck "Manschette" eine allgemeine Bezeichnung eines Gebildes, welches sowohl die Gestalt eines Bandes als auch eines Zylinders haben kann.

Auf dem Gebiete elektrostatischer Aufzeichnungsverfahren sind im Handel erhältliche Geräte im Einsatz, welche im wesentlichen unter Verwendung derselben Prinzipien Abbildungen oder Aufzeichnungen von Bildobjekten erzeugen. Die wesentlichen Schritte be-

Θ09827/0947

stehen in der Aufladung der Oberfläche eines Photoleiters, welcher die Ladung in Dunkelheit zu halten vermag, der darauffolgenden Belichtung der Oberfläche mit einer bestimmten Strahlungsverteilung, etwa durch Aufprojizieren des Objektbildes und der nachfolgenden Entwicklung des resultierenden latenten Ladungsbildes mittels eines Toners. In der Xerographie wird das mit Toner entwickelte Bild auf einen Aufzeichnungsträger übertragen, während bei dem Elektrofaxverfahren das getonerte Bild fixiert wird, beispielsweise durch Einbrennen oder Einschmelzen, so daß das gesamte elektrophotographische Teil den Gegenstand bildet, welcher als Kopie oder Bildaufzeichnung des abzubildenden Objektes aus dem Gerät entnommen wird.

Photoleiterwerkstoffe, welche auf den beschriebenen Gebieten praktische Bedeutung erlangt haben, sind amorphes Selen, welches im allgemeinen als eine Schicht beträchtlicher Dicke auf einer starren Metalltrommel abgelagert wird, ferner Zinkoxidpartikel in einer Matrix aus organischem Material, das sich auf einem Blatt leitfähigen Papiers befindet, ferner verschiedene photoleitende Farben auf unterschiedlichen Arten von Substraten und auch eine Suspension aus Cadmiumsulfid in organischer Matrix unter einer Kunststoffschicht. Der zuletzt genannte Werkstoff ist für sich selbst nicht aufladbar, da er eine Ladung nicht zu halten vermag. Vielmehr ist es die Kunststoff-Oberflächenschicht, welche aufladbar ist, während die Cadmiumsulfidsuspension nur als Photoleiter wirksam wird, um die bereichsweise Entladung der Kunststoff-Oberflächenschicht während der Belichtung zu unterstützen.

Soweit bisher bekannt, sind die erhältlichen Photoleiterwerkstoffe in ihrem Ansprechverhalten langsam, besitzen eine niedrige Auflösung, erfordern hohe Aufladungsspannungen sowie zur Entladung hohe Lichtintensitäten, können nicht vollständig entladen werden, so daß die Hintergrundreinheit schlecht ist und haben eine Reihe weiterer Nachteile. Aus diesem Grunde können die be-

809827/0947

kannten Werkstoffe nicht in irgend einer Art von Geräten zur wirtschaftlichen Bilderzeugung oder Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit bei hoher Qualität verwendet werden. Beispielsweise ermöglichen die bekannten Werkstoffe kein Drucken mit hoher Geschwindigkeit oder Reproduzieren in vielen Kopien.

In jüngerer Zeit ist ein neues Aufzeichnungsmaterial entwickelt worden, welches in der US-Patentschrift 4t 025 339 beschrieben ist. Dieses Aufzeichnungsmaterial vermeidet nicht nur sämtliche Nachteile der bekannten Photoleiterwerkstoffe, sondern besitzt darüberhinaus eine Reihe ungewöhnlicher Eigenschaften und Vorteile, die bisher nicht zur Verfügung standen.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, das hier allgemein als Manschette bezeichnete Photoleiterorgan für elektrostatische Aufzeichnungsverfahren in besonderer Weise auszubilden, um entsprechende Aufzeichnungsgeräte und Aufzeichnungseinrichtungen in vielfältiger Weise ausgestalten zu können, wobei eine hohe Bildqualität erreicht werden soll. Eine diese Forderung erfüllende Manschette für elektrostatische Aufzeichnungsverfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sie nahtlos ist und ein aus leitfähigem Material bestehendes Substrat enthält, das in ein Aufzeichnungsgerät einsetzbar und mit einem photoleitenden Belag versehen ist, der eine Dicke in der Größenordnung eines Mikron und nicht unter etwa 200 nm hat und aus einem gesputterten, mikrokristallinen, elektronisch anisotropen, dauerhaften, vollständig anorganischen Photoleiterwerkstoff besteht, welcher aufladbar, belichtbar und entwickelbar ist.

Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung derartiger Manschetten, welches als Verfahrensschritte vorsieht, daß ein Röhrenabschnitt gebildet, eine Schicht aus ohmisch leitfähigem Material auf dem Röhrenabschnitt abgelagert und auf die ohmisch leitfähige Schicht ein Belag eines Photoleiterwerkstoffes

809827/0947

aufgesputtert wird.

Im übrigen bilden zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen Gegenstand der anliegenden Unteransprüche, deren Inhalt hierdurch zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne den Wortlaut nochmals zu wiederholen, um die Beschreibung zu vereinfachen und zu verkürzen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer verhältnismäßig starren Metalltrommel, welche einen Belag aus photoleitfähigem Material trägt, wobei die Anordnung die hier vorgeschlagenen wesentlichen Merkmale aufweist,

Fig. 2 eine Teil-Schnittansicht der Wand und des

Oberflächenbelages der Trommel nach Figur 1 entsprechend der in Figur 1 angedeuteten Schnittlinie 2-2,

Fig. 3 eine perspektische Ansicht einer in ovalen

Querschnitt gebrachten, endlosen und nahtlosen Manschette,

Fig. k eine vergrößerte Teil-Schnittansicht der Wand und des Oberflächenbelages der Manschette nach Figur 3 entsprechend der in dieser Zeichnungsfigur angedeuteten Schnittlinie k-k,

Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Herstellung eines Röhrenabschnittes aus Kunstharz, wie er bei der Herstellung einer Manschette der vorliegend angegebenen Art verwendet wird und

Fig. 6 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Strangpreßmaschine oder Extrudiermaschine zur Erläuterung einer anderen Her-

909827/0947

Stellungsart zur Herstellung von Kunstharzrohrabschnitten oder Rohren zur Verwendung bei der Herstellung von Manschetten der hier angegebenen Art.

Wie oben ausgeführt wurde, umfaßt die Erfindung die Bildung einer Manschette oder Hülse, welche starr oder flexibel sein kann und einen Belag aus Photoleiterwerkstoff entsprechend der US-Patentschrift k 025 339 besitzt, welcher auf die Manschetten- oder Hülsenoberfläche aufgesputtert ist. Die Vorteile der Kombination von Merkmalen ergeben sich durch eine überraschende Ergänzung der Eigenschaften des Photoleiterbelages einerseits und des ßasisteiles oder Substrates andererseits, so daß sich Eigenschaften und Wirkungsweisen erzielen lassen, welche denjenigen entsprechender starrer oder auch flexibler Hülsen oder Manschetten bekannter Art überlegen sind.

Als Vorteile sind die Möglichkeit bedeutend höherer Arbeitsgeschwindigkeiten, die Erzeugung höherer Bildauflösung und die Genauigkeit hervorzuheben. Aufgrund dieser Eigenschaften können die hier vorgeschlagenen Hülsen oder Manschetten im kommerziellen Druck, zur Herstellung von Druckformen, für die rasche Wiedergabe von Karten und Objektbildern bei hoher Genauigkeit und dergleichen eingesetzt werden, wobei die angegebenen Forderungen bei einer erstaunlichen Reinheit des Hintergrundes erreicht werden können. Zusätzlich erzielte Vorteile sind eine lange Lebensdauer und eine Dauerhaftigkeit der Hülsen oder Manschetten, die Wirtschaftlichkeit aufgrund der einfachen Form der Substrate, auf welchen sich die Ablagerungsschichten befinden sowie auch sämtliche Vorteile, die bezüglich des Photoleiterbelages selbst in der US-Patentschrift k 025 339 angegeben sind.

In Figur 1 ist ein Aluminiumzylinder oder eine Aluminiumtrommel 10 gezeigt, welche eine verhältnismäßig dicke Wand 12 mit einer Stärke in der Zentimetergrößenordnung aufweist, wobei die Trommel an Wellenstümpfen l4 und l6 gelagert sein kann. Der zylindri-

909827/0947

sehe Träger kann als Drehteil hergestellt oder gegossen sein und soll in Vervielfältigungsmaschinen oder üblichen Kopierern eingesetzt werden. Der Zylinder 10 kann über die Wellenstümpfe l4 und l6 in einer Sputteranlage gehaltert werden, um den Photoleiterbelag 16 aufzubringen, welcher aufgesputtert wird, wie in der erwähnten US-Patentschrift ausgeführt ist. Der Zylinder 10 kann entfernbare Wellenansätze aufweisen oder mit einer Bohrung versehen sein, so daß der Zylinder in die Sputteranlage und/oder in die Vervielfältigungsmaschine oder Kopiermaschine eingesetzt werden kann. Die Dicke des Photoleiterbelages 10 kann etwas geringer als ein Mikron sein, ist aber jedenfalls etwa 250 nm dick. Der Belag wird unmittelbar auf die Oberfläche des Trägers aufgesputtert, nachdem der Träger bereits leitfähig ist, wobei der leitfähige Untergrund für die Aufladung erforderlich ist, jedoch für die Belichtung nicht unbedingt benötigt wird.

In Figur 3 ist ein Band oder eine Manschette 20 gezeigt, welche die hier vorgeschlagenen Merkmale besitzt. Das Substrat 22 ist ein Rohr aus Kunstharz, beispielsweise aus Polyester, einem Polymerkunststoff oder dergleichen, welcher so gewählt ist, daß sich ein zähes, dauerhaftes und stabiles Bauteil ergibt. Die Dicke beträgt einen Millimeterbruchteil, so daß das Substrat 22 in hohem Maße flexibel und auch transparent ist, nachdem Kunststoffe der hier interessierenden Art ohnehin transparent sind. Die Kunststoffe oder Kunstharze sind von den Firmen DuPont, Celanese, Dow, American Cyanimid in den Vereinigten Staaten und von Kalle in Europa erhältlich. Auf der Oberfläche des Substrates 22 befindet sich eine Dünnfilmschicht 24 aus leitfähigem Werkstoff, welche nachfolgend als ohmisch leitende Schicht bezeichnet wird und welche vorzugsweise durch Sputtern aufgebracht wird. Die Dicke dieser Dünnfilmschicht beträgt etwa 20 nm oder weniger und kann aus Zinn-Indium-Oxid bestehen. Die Schicht ist transparent. Auf dieser Schicht wird durch Sputtern ein Belag aus Photoleiterwerkstoff abgelagert, welcher eine Dicke zwischen 200 nm und 600 nm aufweist. Hierbei ergibt sich wiederum Trans-

0 9 8 2 7/0947

parenz, was in bestimmten Fällen erforderlich ist. Die Hülse oder Manschette 20 ist flexibel, kann leicht gehandhabt und leicht transportiert werden.

Zum Aufsputtern der Oberflächenbeläge kann die Hülse oder Manschette 20 in zylindrischer Form gehalten werden oder als ovales endloses Band geformt werden, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist.

Aufgrund des beschriebenen Aufbaus ist die Hülse oder Manschette 20 nach den Figuren 3 und 4 transparent, d. h. lichtdurchlässig in solchem Maße, daß 70% bis S5% des einfallenden Lichtes durchgelassen werden.

Zwar können die endlosen Bänder oder Manschetten mit Nähten oder Trennstellen ausgebildet sein, welche in Aufzeichnungsgeräten keine Schwierigkeit darstellen, doch sind die Hülsen oder Manschetten vorzugsweise nahtlos und als einstückige Bauteile ausgeführt. Es besteht also keine Notwendigkeit, Zeit und/oder Kosten zur Verbindung von Streifenabschnitten aufzuwenden und es bereitet keine Schwierigkeiten, den Synchronismus bei der Bilderzeugung herzustellen, um eine Trennstelle zu vermeiden.

In Figur 5 ist schematisch ein Verfahren wiedergegeben, bei welchem eine Kreisringscheibe aus Kunststoff zunehmend einer Dehnung und/oder einer Formung auf einer Reihe von erhitzten, konischen Dornen unterzogen wird, welche in zylindrische Form übergehen, um schließlich einen zylindrischen Träger oder ein zylindrisches Substrat zu erhalten. Die bei 20" bezeigte Kreisringscheibe wird einer Dehnung oder Formung entsprechend dem in Figur 5 angedeuteten Blocksymbol 30 unterzogen und die resultierende zylindrische Hülse oder Manschette ist bei 32 gezeigt. In Figur 6 schließlich ist schematisch eine Einrichtung zum fixtrudieren einer Röhre oder eines Schlauches angegeben. Ein Gehäuse 3k ist Bestandteil einer Strangpreßmaschine oder Extrudierungsmaschine, in welcher sich eine Charge eines Kunstharies oder eines Kunststoffes 36 befindet. Ein Dorn oder Kern 30 reicht durch

909827/0947

40-

eine geeignete Öffnung kO des Gehäuses 3^ und begrenzt zusammen mit Letzterem einen kreisförmigen oder ovalen Spalt, durch welchen eine nahtlose Röhre oder ein Schlauch oder eine Manschette k2. extrudiert wird- Die Röhre k2 wird nach dem Auspressen gekühlt, um die Form nach dem Abziehen von dem Dorn 3<J ^zu erhalten. Die Röhre oder der Schlauch k2 entspricht dem Substrat 22 und kann nach der Herstellung zur Bildung der Hülse oder Manschette 20 verwendet werden. Es können sehr große Längenstücke extrudiert werden und dann auf Länge geschnitten werden oder das Strangpressen und Abschneiden erfolgt stückweise.

In der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen bedeutet der Ausdruck "Belichtung" auch das Abtasten oder Belichten mit einem Laser, wobei Punkte oder andere geometrische Konfigurationen an dem Photoleiterbelag abgetastet oder belichtet werden und diese Elemente gespeicherten Daten entsprechen. Die Entwicklung umfaßt das Abtasten einer Aufzeichnung, welche entweder latent oder in anderer Weise vorliegt, mittels eines Elektronenstrahls. Hochreines Cadmiumsulfid für den Photoleiterbelag kann im Sinne der vorliegenden Ausführungen auch ein Material sein, welches Dotierungsmittel enthält.

09827/094

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Manschette oder Hülse für elektrostatische Aufzeichnungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß sie endlos ist und ein aus leitfähieem Material bestehendes Substrat (12' bzw. 22) enthält, das in ein Aufzeichnungsgerät einsetzbar und mit einem photoleitenden Belag (Io bzw. 26) versehen ist, der eine Dicke in der Größenordnung eines Mikron und nicht unter etwa 200 nm hat und aus einem gesputterten, mikrokristallinen, elektronisch anisotropen, dauerhaften und vollständig anorganischen Photoleiterwerkstoff besteht, welcher aufladbar, belichtbar und entwickelbar ist.

2. Hülse oder Manschette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Substrat (12, 22) als auch der photoleitende Belag ( li'i bzw. 26) nahtlos ausgebildet sind.

3- Hülse oder Manschette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat als starrer Metallzylinder (12) ausgebildet ist.

k. Hülse oder Manschette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat als rohrförmiger Kunstharz- oder Kunststoffkörper (22) ausgebildet ist, auf welchem sich eine Schicht (24) aus ohmisch leitendem Material in einer Stärke vnn wenigen Hundert Angström befindet, die fest mit dem rohrförmigen Körper verbunden ist und zwischen diesem und dem photoleitenden Belag (26) gelegen ist.

ORfGiNAL INSPECTS

909827/0947

5. Hülse oder Manschette nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einfallendes Licht zu 70% bis 05% durchläßt.

6. Hülse oder Manschette nach einem der Ansprüche 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß der photoleitende Belag aus hochreinem Cadmiumsulfid besteht.

7. Verfahren zur Herstellung einer Hülse oder Manschette für elektrostatische Aufzeichnungsverfahren, insbesondere einer Hülse oder Manschette nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Substrat-Rohrabschnitt gebildet wird, daß darauf eine ohmisch leitende Schicht abgelagert wird und daß darauf .wiederum ein Belag eines Ptotoleitermaterials aufgesputtert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Träger oder das rohrförmige Substrat unter Wärmeeinwirkung aus Kunststoff oder Kunstharz geformt wird.

9. Verfahren nach Anspruch d, dadurch gekennzeichnet, daß ein flacher Kunstharzrohling oder Kunststoffrohling durch sich fortschreitend ändernde Konizität—bis zur zylindrischen Form hin—besitzende Dorne verformt wird.

10. Verfahren nach Anspruch Ö, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Träger oder das Substrat durch Extrudieren eines Harzvorrates oder Kunststoffvorrates durch einen Ringspalt gebildet wird und das extrudierte Rohr mittels eines Dornes gekühlt wird.

609827/0947